基于MATLAB的DSP软件仿真信号处理实验.doc

目 录绪论 …………………………………………………………………………………………… 11 离散时间信号和系统分析1.1 离散时间信号产生与运算 ………………………………………………………… 21.2 离散时间系统的时域分析 ………………………………………………………… 91.3 离散时间系统的频域分析 ……………………………………………………… 131.4 离散时间系统频响的零极点确定 ……………………………………………… 142 快速傅立叶变换的应用2.1 FFT的计算 ……………………………………………………………… 172.2 利用FFT进行谱分析 ………………………………………………………… 182.3利用FFT实现快速卷积 ……………………………………………………… 193 数字滤波器的设计3.1数字滤波器的结构 …………………………………………………………………233.2无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计 ………………………………………… 253.3有限冲激响应(FIR)数字滤波器的设计 ………………………………………… 274 综合应用举例4.1 语音信号处理 …………………………………………………………………… 324.2 拨号音的合成与识别 ……………………………………………………… 32 绪 论 数字信号处理主要研究如何对信号进行分析、变换、综合、估计与识别等加工处理的基本理论和方法。

随着计算机技术和大规模集成电路技术的发展,数字信号处理以其方便、灵活等特点引起人们越来越多的重视在40多年的发展过程中,这门学科基本形成了一套完整的理论体系，其中也包括各种快速、优良的算法,而且数字信号处理的理论和技术也在不断、快速地丰富和完善，新理论和新技术也层出不穷学习这门课程的过程中，容易使人感到数字信号处理的概念抽象难懂，其中的分析方法与基本理论不容易很好地理解与掌握因此，如何理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及综合应用所学知识解决实际问题的能力，是本课程学习中所要解决的关键问题Matlab是一种面向科学和工程的高级语言，现已成为国际上公认的优秀的科技界应用软件，在世界范围内广为流行和使用在欧美高等院校里,Matlab已成为大专院校学生、教师的必要基本技能，广泛应用于科学研究、工程计算、教学等上世纪90年代末和本世纪初Matlab在我国也被越来越多地应用于科研和教学工作中Matlab是一套功能强大的工程计算及数据处理软件，在工业，电子，医疗和建筑等众多领域均被广泛运用它是一种面向对象的，交互式程序设计语言，其结构完整又具有优良的可移植性它在矩阵运算，数字信号处理方面有强大的功能。

另外，Matlab提供了方便的绘图功能，便于用户直观地输出处理结果本文通过Matlab系列仿真，旨在掌握基本的数字信号处理的理论和方法，提高综合运用所学知识，提高Matlab计算机编程的能力进一步加强独立分析问题、解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯1. 离散时间信号和系统分析1.1 离散时间信号产生与运算 本节的目的是使读者熟悉Matlab中离散时间信号产生和信号运算的基本命令几种常用的序列如下：（1）单位抽样序列 在MATLAB中可以利用zeros()函数实现：例如，下列程序N = input ('Type in length of sequence = '); n=0:N-1; x=zeros(1,N); x(1)=1; stem(n,x); xlabel('n');ylabel('x(n)'); title('单位抽样序列 N取10');输入Type in length of sequence = 10，可产生（2）单位阶越序列 在MATLAB中可以利用ones()函数实现：例如，下列程序N = input ('Type in length of sequence = '); n=0:N-1; x=ones(1,N); stem(n,x); xlabel('n');ylabel('x(n)');title('单位阶越序列 N取10');输入Type in length of sequence = 10，可产生（3）正弦序列在MATLAB中：例如，下列程序a = input('Type in a = '); b = input('Type in b = '); A = input('Type in the gain constant = '); N = input ('Type in length of sequence = '); n = 0:N; x = A*sin(a*pi*n+pi/b); stem(n,x); title('正弦序列'); xlabel('Time index n');ylabel('Amplitude');输入Type in a = 0.1，Type in b = 2，Type in the gain constant = 3，Type in length of sequence = 40，可产生（4）指数序列在MATLAB中：例如，下列程序a = input('Type in exponent = '); K = input('Type in the gain constant = '); N = input ('Type in length of sequence = '); n = 0:N; x = K*a.^n; stem(n,x); xlabel('Time index n');ylabel('Amplitude'); title([' 指数序列 alpha = ',num2str(a)]);输入Type in exponent = 2，Type in the gain constant = 1，Type in length of sequence = 20，可产生如下结果（5）复指数序列在MATLAB中：例如，下列程序a = input('Type in real exponent = '); b = input('Type in imaginary exponent = '); c = a + b*i; K = input('Type in the gain constant = '); N = input ('Type in length of sequence = '); n = 1:N; x = K*exp(c*n);subplot(211); stem(n,real(x)); ylabel('Amplitude'); title('复指数序列 Real part'); subplot(212); stem(n,imag(x)); xlabel('Time index n'); ylabel('Amplitude'); title('复指数序列 Imaginary part');输入Type in real exponent = 0.2，Type in imaginary exponent = 0.2，Type in the gain constant = 2，Type in length of sequence = 40，可产生如下结果（6）Sinc函数在MATLAB中：例如，下列程序t=-10:0.01:10; x=sinc(t); plot(t,x); xlabel('t');ylabel('x(t)'); title('Sinc函数');可产生（7）随即序列例如，下列程序clf; R=51; d=0.8*(rand(R,1)-0.5); m=0:R-1; stem(m,d','b'); title('随机序列'); xlabel('k');ylabel('f(k)');可产生序列的基本运算有：（1）序列加法和乘法在MATLAB中：x= c+ b；y= c.* b；例如，下列程序%取a=[2，1, 3, 4]，b=[0，1，2, 3, 1] m=1:4; a=[2 1 3 4]; c=[2 1 3 4 0]; n=1:5; b=[0 1 2 3 1]; c=[a zeros(1)]; x=c+b; y=c.*b; subplot(4,1,1); stem(m,a);xlabel('m');ylabel('a(m)'); subplot(4,1,2); stem(n,b);xlabel('n');ylabel('b(n)'); subplot(4,1,3); stem(n,x);xlabel('n');ylabel('x(n)'); title('序列的加法'); subplot(4,1,4); stem(n,y);xlabel('n');ylabel('y(n)') ; title('序列的乘法');可产生 （2）序列的卷积在MATLAB中：c=conv(a,b)；例如，下列程序a=input('Type in the first sequence ='); b=input('Type in the second sequence ='); c=conv(a,b); M=length(c)-1; n=0:1:M; disp('output sequence ='); disp(c)；stem(n,c)； xlabel('Time index n'); ylabel('Amplitude');title('序列的卷积');输入Type in the first sequence =[1 2 3]，Type in the second sequence =[4 5 6]，可产生：output sequence = 4 13 28 27 18 1.2 离散时间系统的时域分析对线性离散时间系统，若y1[n]和y2[n]分别是输入序列x1[n]和x2[n]的响应，则。