數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)2016

1溫情提示各位同學(xué)：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和提高實(shí)驗(yàn)三部分。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)是必做內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)也為必做內(nèi)容，但是為六選一，根據(jù)你的興趣選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成即可。由于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及大量的編程，希望各位同學(xué)提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及的原理進(jìn)行復(fù)習(xí)，編制且部分調(diào)試好實(shí)驗(yàn)程序。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行程序的最后調(diào)試，及接受指導(dǎo)教師的檢查。請(qǐng)注意：凡是未帶預(yù)先編好的程序進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)，按未出勤處理。22

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇

綜合實(shí)驗(yàn)篇

提高實(shí)驗(yàn)篇數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)33課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)與成績(jī)分配項(xiàng)目分?jǐn)?shù)出勤實(shí)驗(yàn)報(bào)告基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)總分1010303020100（建議）學(xué)時(shí)分配410644課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備與檢查

在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前完成程序的編制和部分調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)室完成編制程序的最后調(diào)試并接受指導(dǎo)教師的檢查。

在進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，檢查基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；在做提高實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，檢查綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果；提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果在課程設(shè)計(jì)最后四個(gè)學(xué)時(shí)中檢查。檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程中隨機(jī)提問(wèn)，回答問(wèn)題計(jì)入考核成績(jī)。55實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蠖?、?shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容（需求分析、算法設(shè)計(jì)思路、流程圖等）四、實(shí)驗(yàn)原始紀(jì)錄（源程序等）五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（計(jì)算過(guò)程與結(jié)果、數(shù)據(jù)曲線、圖表等）六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與思考6課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式如前，ppt第5頁(yè)。二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量計(jì)10分。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中涉及的原理性的圖表要自己動(dòng)手畫(huà)，不可以拷貝；涉及的公式要用公式編輯器編輯。MATLAB仿真結(jié)果以及編制的程序可以拷貝。三、如果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告有明顯拷貝現(xiàn)象，拷貝者與被拷貝者課程設(shè)計(jì)成績(jī)均為零分。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子版在課程設(shè)計(jì)結(jié)束一周內(nèi)發(fā)送到指導(dǎo)教師的郵箱。李莉：dsplili@163.com趙曉暉：dspxhzhao@163.com王本平：dspwbp@163.com葉茵：dspyeyin@163.com梁輝：dsplianghui@163.com77基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇

實(shí)驗(yàn)一離散時(shí)間系統(tǒng)及離散卷積實(shí)驗(yàn)二離散傅立葉變換與快速傅立葉變換實(shí)驗(yàn)三IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)四FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)88實(shí)驗(yàn)一離散時(shí)間系統(tǒng)及離散卷積一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉MATLAB軟件的使用方法。（2）熟悉系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布、單位脈沖響應(yīng)和系統(tǒng)頻率響應(yīng)等概念。（3）利用MATLAB繪制系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布圖、系統(tǒng)頻率響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)。

（4）熟悉離散卷積的概念，并利用MATLAB

計(jì)算離散卷積。99二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

離散時(shí)間系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)（1）選擇一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)；（2）用筆進(jìn)行差分方程的遞推計(jì)算；（3）編制差分方程的遞推計(jì)算程序；（4）在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)遞推運(yùn)算；（5）將程序計(jì)算結(jié)果與筆算的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證程序運(yùn)行的正確性；10102.離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析方法（1）給定一個(gè)系統(tǒng)的差分方程或單位取樣響應(yīng)；（2）用筆計(jì)算幾個(gè)特殊的幅頻、相頻的值，畫(huà)出示意曲線圖；（3）編制離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析程序；（4）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行離散系統(tǒng)的幅頻、相頻特性計(jì)算，并畫(huà)出曲線；（5）通過(guò)比較，驗(yàn)證程序的正確性；11113.離散卷積的計(jì)算（1）選擇兩個(gè)有限長(zhǎng)序列，用筆計(jì)算其線性卷積；（2）編制有限長(zhǎng)序列線性卷積程序；（3）利用計(jì)算程序?qū)Γ?）選擇的有限長(zhǎng)序列進(jìn)行卷積運(yùn)算；（4）比較結(jié)果驗(yàn)證程序的正確性。1212三、實(shí)驗(yàn)要求（1）編制實(shí)驗(yàn)程序，并給編制程序加注釋；（2）按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容項(xiàng)要求完成筆算結(jié)果；（3）驗(yàn)證編制程序的正確性，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（4）至少要求一個(gè)除參考實(shí)例以外的實(shí)例，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，要描述清楚實(shí)例中的系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋說(shuō)明。1313a=[1,-1,0.9];b=1;參考實(shí)例：（1）單位脈沖響應(yīng)141415151616（2）離散系統(tǒng)的幅頻、相頻的分析b=[0.0181,0.0543,0.0543,0.0181];a=[1.000,-1.76,1.1829,-0.2781];1717（3）卷積計(jì)算18181919實(shí)驗(yàn)二離散傅立葉變換與快速傅立葉變換、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深理解離散傅立葉變換及快速傅立葉變換概念；（2）學(xué)會(huì)應(yīng)用FFT對(duì)典型信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的方法；（3）研究如何利用FFT程序分析確定性時(shí)間連續(xù)信號(hào)；（4）熟悉應(yīng)用FFT實(shí)現(xiàn)兩個(gè)序列的線性卷積的方法。2020二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用離散傅立葉變換程序處理時(shí)間抽樣信號(hào)，并根據(jù)實(shí)序列離散傅立葉變換的對(duì)稱性，初步判定程序的正確性；頻特性，觀察兩者的序列形狀和頻譜曲線有什么異同？繪出兩序列及其幅頻特性曲線。2.觀察三角波和反三角波序列的時(shí)域和幅頻特性，用N=8點(diǎn)FFT分析信號(hào)序列和的幅2121三角波序列

反三角波序列22223.已知余弦信號(hào)如下采樣長(zhǎng)度時(shí)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換。當(dāng)信號(hào)頻率，采樣間隔，行，并且分析比較結(jié)果。用FFT程序分析正弦信號(hào)，分別在以下情況下進(jìn)（1）F=50,N=32,T=0.000625；（2）F=50,N=32,T=0.005；2323（3）F=50,N=32,T=0.0046875；（4）F=50,N=32,T=0.004；（5）F=50,N=64=0.0006254.選定某一時(shí)間信號(hào)進(jìn)行N=64點(diǎn)離散傅立葉變換，并且，對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，并比較它們的速度。2424三、實(shí)驗(yàn)要求編制DFT程序及FFT程序，并比較DFT程序與FFT程序的運(yùn)行時(shí)間。給編制的程序加注釋；2.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)中的信號(hào)序列和，在單位圓上的Z變換頻譜和會(huì)相同嗎？如果你能說(shuō)出哪一個(gè)低頻分量更多一些嗎？不同，為什么？25253.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析；4.利用編制的計(jì)算卷積的計(jì)算程序，分別給出一下三組函數(shù)的卷積結(jié)果。（1）2626（2）（3）2727四、參考實(shí)例1、離散傅立葉變換（DFT)

28282、快速傅立葉變換（FFT）29293、卷積的快速算法3030實(shí)驗(yàn)三IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)一、試驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)模擬－數(shù)字變換濾波器的設(shè)計(jì)方法；2.掌握雙線性變換數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法；3.掌握實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的具體方法。3131二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃思數(shù)字低通濾波器，設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：通帶內(nèi)

幅度衰減不大于1dB；

阻帶內(nèi)幅度衰減不小于15dB；

2.編制計(jì)算設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器幅度特性和相位特性的程序，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。32323.編制實(shí)現(xiàn)該數(shù)字濾波器程序并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波（1）分別讓滿足所設(shè)計(jì)的濾波器的通帶、過(guò)渡帶、阻帶頻率特性的正弦波通過(guò)濾波器，驗(yàn)證濾波器性能；（2）改變正弦抽樣時(shí)間，驗(yàn)證數(shù)字低通濾波器的模擬截止頻率實(shí)抽樣時(shí)間的函數(shù)。3333三、實(shí)驗(yàn)要求編制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求的程序，并給程序加注釋；2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出自己設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的幅度特性和相位特性；3.用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)不同頻率的正弦波信號(hào)進(jìn)行濾波，以說(shuō)明其特性；34344.fp=0.2KHz,Rp=1dB,fs=0.3KHz,As=25dB,T=1ms；分別用脈沖響應(yīng)不變法及雙線性變換法設(shè)計(jì)一Butterworth數(shù)字低通濾波器，觀察所設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線，記錄帶寬和衰減量，檢查是否滿足要求。比較這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。3535四、參考實(shí)例3636實(shí)驗(yàn)四FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)FIR數(shù)字濾波器窗口函數(shù)設(shè)計(jì)法；2.熟悉線性相位FIR濾波器的幅頻特性和相頻特性；3.了解各種不同窗函數(shù)對(duì)濾波器性能的影響4.進(jìn)行FIR、IIR濾波器的性能比較。3737二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)FIR數(shù)字濾波器，設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：通帶內(nèi)

幅度衰減不大于1dB；

阻帶內(nèi)幅度衰減不小于15dB；

2.編制計(jì)算設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器幅度特性和相位特性的程序，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。38383.編制實(shí)現(xiàn)該數(shù)字濾波器程序并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波（1）分別讓滿足所設(shè)計(jì)的濾波器的通帶、過(guò)渡帶、阻帶頻率特性的正弦波通過(guò)濾波器，驗(yàn)證濾波器性能；（2）改變?yōu)V波器的階數(shù)，觀察數(shù)字低通濾波器的特性的變換。3939三、實(shí)驗(yàn)要求調(diào)試實(shí)驗(yàn)參考程序，并且，給參考程序加注釋；2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄自己設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的幅度特性和相位特性；3.比較相同設(shè)計(jì)指標(biāo)情況下，F(xiàn)IR濾波器和IIR、濾波器的幅度特性和相位特性。4.分別用矩形窗、漢寧窗、海明窗、三角窗和

Blackman窗設(shè)計(jì)一的線性相位帶通濾波器，觀察它們的3dB和20dB帶寬，并比較五種窗的特點(diǎn)。4040四、參考實(shí)例4141綜合實(shí)驗(yàn)篇

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

借助基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)篇編制的程序，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理。

通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)篇，使得學(xué)生能夠充分了解信號(hào)處理及數(shù)字信號(hào)處理的過(guò)程；使得學(xué)生能夠?qū)ψ约涸O(shè)計(jì)的頻譜分析程序與濾波器程序得到靈活的應(yīng)用；使得學(xué)生能夠綜合分析信號(hào)處理過(guò)程各個(gè)階段信號(hào)時(shí)域與頻域特性。42423、給定濾波器的性能指標(biāo)，采用窗函數(shù)法或雙線性變換設(shè)計(jì)濾波器，并畫(huà)出濾波器的頻率響應(yīng)；2、對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣；畫(huà)出采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；1、錄制一段各人自己的語(yǔ)音信號(hào)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4343

6、回放語(yǔ)音信號(hào)，并與錄制語(yǔ)音信號(hào)比較；5、對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；7、設(shè)計(jì)出一信號(hào)處理系統(tǒng)界面。4、用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜。4444三、實(shí)驗(yàn)要求1、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求的各項(xiàng)內(nèi)容。寫(xiě)明設(shè)計(jì)思路及其設(shè)計(jì)原理；2、給出MATLAB代碼，并給編制的程序加注釋；3、給出仿真測(cè)試結(jié)果并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析；

要有仿真驗(yàn)證過(guò)程、波形、結(jié)果分析、所遇問(wèn)題及問(wèn)題解決。4、對(duì)設(shè)計(jì)成果做出評(píng)價(jià)，說(shuō)明本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和存在問(wèn)題，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)意見(jiàn)；4545提高實(shí)驗(yàn)篇

（以下實(shí)驗(yàn)五選一）提高實(shí)驗(yàn)一自適應(yīng)信道均衡

提高實(shí)驗(yàn)二系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模

提高實(shí)驗(yàn)三譜估計(jì)的參數(shù)化模型方法實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)四LMS自適應(yīng)濾波器實(shí)驗(yàn)

提高實(shí)驗(yàn)五基于TECHV-5509DSP開(kāi)發(fā)平臺(tái)的語(yǔ)音信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)4646提高實(shí)驗(yàn)一自適應(yīng)信道均衡

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是借助數(shù)字信號(hào)處理課程中的FIR濾波器設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)研究在一個(gè)會(huì)產(chǎn)生碼間干擾的信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的自適應(yīng)均衡器的性能。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

4747二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、數(shù)據(jù)源模塊：隨機(jī)產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)據(jù)，經(jīng)星座映射轉(zhuǎn)換為四進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)據(jù)源；2、信道濾波器模塊：建立多徑信道模型；3、噪聲發(fā)生器模塊：產(chǎn)生加性高斯白噪聲；4、自適應(yīng)均衡器模塊：設(shè)計(jì)均衡器，使得均衡器輸出端的數(shù)字信號(hào)的碼間干擾比輸入端要小。4848三、實(shí)驗(yàn)要求1、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求；2、仿真對(duì)下面三種信道狀況進(jìn)行（1）無(wú)ISI（2）適度ISI（3）很強(qiáng)ISI3、能夠直觀反映碼間干擾大小，最好用圖形。4、給出不同情形下系統(tǒng)的誤碼率。5、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、分析。4949提高實(shí)驗(yàn)二系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模

利用所學(xué)的數(shù)字信號(hào)處理的IIR濾波器和FIR濾波器的相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)未知的線性系統(tǒng)識(shí)別。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?050噪聲信號(hào)發(fā)生器未知系統(tǒng)自適應(yīng)FIR濾波器+-：用于LMS算法的誤差信號(hào)圖1系統(tǒng)辨識(shí)或系統(tǒng)建模問(wèn)題方框圖二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5151實(shí)驗(yàn)框圖如圖1所示。

1、假設(shè)未知系統(tǒng)是一個(gè)FIR系統(tǒng)，請(qǐng)辨識(shí)這個(gè)系統(tǒng)。

2、假設(shè)未知系統(tǒng)是一個(gè)IIR系統(tǒng)，請(qǐng)辨識(shí)這個(gè)系統(tǒng)。

5252三、實(shí)驗(yàn)要求1、FIR濾波器模型階數(shù)至少5階，IIR

濾波器可以是一個(gè)零、極點(diǎn)的系統(tǒng)。2、給出未知系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及頻譜圖；3、給出未知系統(tǒng)的沖激響應(yīng)序列圖；4、給出未知系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖；5、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、分析。5353提高實(shí)驗(yàn)三譜估計(jì)的參數(shù)化模型方法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握有關(guān)理論，利用MATLAB中的SignalPrcessingToolBox來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)給定信號(hào)的譜估計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)要求

寫(xiě)出完整的有關(guān)理論計(jì)算和相關(guān)的理論依據(jù)，給出MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果和必要的結(jié)果分析，給出MATLAB仿真程序清單。5454三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、已知信號(hào)其中，N=64，是方差為的實(shí)高斯白噪聲，且和為均勻分布在上的獨(dú)立隨機(jī)變量。利用譜估計(jì)的基本理論，驗(yàn)證理論計(jì)算上述信號(hào)的功率譜為55552、當(dāng)時(shí)，對(duì)AR（8），AR（12）和Yule-Walker方程計(jì)算AR模型多項(xiàng)式的參數(shù)，畫(huà)出每種情況下的，并求出的根。模型階次為何時(shí)可以區(qū)分這兩個(gè)正弦信號(hào)？3、分別N=32和N=128，討論的變化情況。56564、改變的大小等價(jià)于改變信噪比，改變它，討論論信噪比變化時(shí)，的變化情況。5757提高實(shí)驗(yàn)四LMS自適應(yīng)濾波器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼嘘P(guān)理論，利用MATLAB中