深度剖析MATLAB信号处理仿真-基带脉冲成形
深度剖析MATLAB信号处理仿真-基带脉冲成形
本次我们探讨另外一个在本科阶段让我们头痛的东西，通信原理之必考曲目，拼死也要背下来的内容，基带脉冲成形。然而俺对这个东西的理解和认识却是在本科以后的事情。
早年（比如摩托罗拉手机时代）的基带成形都是用模拟电路做的，那会儿的数字电路密度极低，想想大学本科数电实验里面的各种74系列芯片，如果用这个东西拼个数字滤波器估计会疯掉。况且，就算有数字滤波器，高速高精度的ADC、DAC也是个问题。所以，早些年的数字电路课本的名字通常叫做“脉冲与数字电路”，言下之意，这东西用来处理脉冲信号的，而且，也就处理处理脉冲信号，千万别想着整太复杂的东西，那会还是一个模拟电路统治着通信系统的时代。
问题在于，除了打电话这种事情，人们还是有传送数据的需求的，比如说像寻呼机这种无线数字通信系统，更早的，比如郑君里老师在《教与写的记忆-信号与系统评注》提到的他年轻时候的神器“1200波特数传机”这东西用现在的话讲叫做“1200波特率调制解调器”，送你一台上网用，你肯定嫌慢，但是在当时是要国家立项的重大课题。如果你愿意去一些通信原理或是信号与系统的课本里面考古，也许会看见有些习题专门探讨如何设计一个模拟的升余弦滚降滤波器。在那个时代里，数字电路的任务是把要发送的比特信息变换成脉冲信号，就是一些列各种幅度（多进制调制）的方波，我们在信号与系统的课程里知道，方波信号的带宽是无穷大的，所以后级的模拟成形滤波器负责把这些方波的频谱带宽变小，同时又要满足时域采样点无失真的准则。
我们在数字信号处理课程里面学习过IIR滤波器，而且还有“双线性变换法”，“冲击响应不变法"，以及各种让我们头晕的东西，我小时候第一次学这东西的时候在想，整这个玩意儿干嘛，后来才明白，这东西是为了用数字的方法来实现以前的模拟滤波器，模拟滤波器都是有极点的，映射到数字域中，就是IIR滤波器，那么为什么要替换掉模拟滤波器呢，有两个原因，一是为了提高通信产品的一致性，模拟元件比如电容、电阻的值是无法严格准确生产的，至于电感就是个更加不靠谱的东西，这就导致每个模拟电路元件被制造出来
基于Matlab的脑电波信号处理
做脑电波信号处理滴嘿嘿。。Matlab addicted Codes %FEATURE EXTRACTER function [features] = EEGfeaturetrainmod(filename,m) a = 4; b = 7; d = 12; e = 30; signals = 0; for index = 1:9; % read in the first ten EEG data because the files are numbered as ha11test01 rather than ha11test1. s = [filename '0' num2str(index) '.dat']; signal = tread_wfdb(s); if signals == 0; signals = signal; else signals = [signals signal]; end end for index = 10:1:m/2; % read in the rest of the EEG training data s = [filename num2str(index) '.dat']; signal = tread_wfdb(s); if signals == 0;
signals = signal; else signals = [signals signal]; end end %%%%% modification just for varying the training testing ratio ------ for index = 25:1:25+m/2; % read in the rest of the EEG training data s = [filename num2str(index) '.dat']; signal = tread_wfdb(s); if signals == 0; signals = signal; else signals = [signals signal]; end end %%%%%end of modification just for varying the training testing ratio----- for l = 1:m % exrating features (power of each kind of EEG wave forms) [Pxx,f]=pwelch(signals(:,l)-mean(signals(:,l)), [], [], [], 200); % relative power fdelta(l) = sum(Pxx(find(f
matlab与信号 处理知识点
安装好MATLAB 2012后再安装目录下点击setup.exe 会出现 "查找安装程序类时出错，查找类时出现异常"的错误提示。该错误的解决方法是进入安装目录下的bin 文件夹双击matlab.exe 对安装程序进行激活。这是可以对该matlab.exe 创建桌面快捷方式，以后运行程序是直接双击该快捷方式即可。 信号运算 1、 信号加 MATLAB 实现: x=x1+x2 2、 信号延迟 y(n)=x(n-k) 3、 信号乘 x=x1.*x2 4、 信号变化幅度 y=k*x 5、 信号翻转 y=fliplr(x) 6、 信号采样和 数学描述：y=∑=2 1)(n n n n x MATLAB 实现： y=sum(x(n1:n2)) 7、 信号采样积 数学描述：∏==2 1)(n n n n x y MATLAB 实现： y=prod(x(n1:n2)) 8、 信号能量 数学描述：∑∞ -∞ == n x n x E 2 | )(| MATLAB 实现：Ex=sum(abs(x)^2)
9、 信号功率 数学描述：∑-== 1 2 | )(|1 P N n x n x N MATLAB 实现：Px=sum((abs(x)^2)/N MATLAB 窗函数 矩形窗 w=boxcar(n) 巴特利特窗 w=bartlett(n) 三角窗 w=triang(n) 布莱克曼窗 w=blackman(n) w=blackman(n,sflag) 海明窗 w=haiming(n) W=haiming(n,sflag) sflag 用来控制窗函数首尾的两个元素值，其取值为symmetric 、periodic 汉宁窗 w=hanning(n) 凯塞窗 w=Kaiser(n,beta) ,beta 用于控制旁瓣的高度。n 一定时，beta 越大，其频谱的旁瓣越小，但主瓣宽度相应增加；当beta 一定时，n 发生变化，其旁瓣高度不变。 切比雪夫窗：主瓣宽度最小，具有等波纹型，切比雪夫窗在边沿的采样点有尖峰。 W=chebwin(n,r)
基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计
语音信号处理系统设计 摘要：语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法，并在采集语音信号后，在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。利用MATLAB来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量，再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波，然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。 关键词：Matlab，语音信号，傅里叶变换，滤波器 1课程设计的目的和意义 本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的： 1.1．了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2．掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法； 1.3．掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4．了解语音信号的特性及分析方法。 1.5．通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标 设计一个简单的语音信号分析系统，实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析，
利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是： 2.1．采集语音信号。 2.2．对原始语音信号加入干扰噪声，对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3．针对语音信号频谱及噪声频率，设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4．对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样，回放并与原始信号进行比较。 2.6．对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7．设计图形用户界面（包含以上功能）。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集 使用电脑的声卡设备采集一段语音信号，并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理 语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等，以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析 语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更
脉冲响应不变法设计数字低通滤波器
燕山大学 课程设计说明书 题目：脉冲响应不变法设计数字低通滤波器 学院（系）：电气工程学院 年级专业：09级精密仪器及机械2班 学号： 0901******** 学生姓名：范程灏 指导教师：刘永红 教师职称：讲师
电气工程学院《课程设计》任务书 课程名称：数字信号处理课程设计 基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师： 学号学生姓名（专业）班级设计题目7、脉冲响应不变法设计数字低通滤波器 设 计技术参数给定技术指标为：Hz f p 100 =，Hz f s 300 =，dB p 3 = α，dB s 20 = α，采样频率Hz F s 1000 =。 设 计 要 求 设计Butterworth低通滤波器，用脉冲响应不变法转换成数字滤波器。 参考资料数字信号处理方面资料MATLAB方面资料 周次前半周后半周 应完成内容收集消化资料、学习MA TLAB软件， 进行相关参数计算 编写仿真程序、调试 指导教师签字基层教学单位主任签字
目录 第1章前言 (3) 第2章数字信号处理部分基础知识 (3) 第3章 MATLAB部分基础知识 (8) 3.1 MATLAB介绍 (8) 3.2 MATLAB命令介绍 (8) 第4章仿真过程及仿真图 (9) 4.1 仿真程序 (9) 4.2 仿真波形 (10) 第5章设计结论 (10) 第6章参考文献 (11)
第一章 前言 《数字信号处理》课程设计是在学生完成数字信号处理和MATLAB 的结合后的基本实验以后开设的。本课程设计的目的是为了让学生综合数字信号处理和MATLAB 并实现一个较为完整的小型滤波系统。这一点与验证性的基本实验有本质性的区别。开设课程设计环节的主要目的是通过系统设计、软件仿真、程序安排与调试、写实习报告等步骤，使学生初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平。 IIR 数字滤波器具有无限宽的冲激响应，与模拟滤波器相匹配，所以IIR 滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。其设计方法主要有经典设计法、直接设计法和最大平滑滤波器设计法。FIR 数字滤波器的单位脉冲响应是有限长序列。它的设计问题实质上是确定能满足所要求的转移序列或脉冲响应的常数问题，设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。 第2章 数字信号处理基础知识部分 2.1巴特沃斯滤波器的幅度平方函数及其特点 巴特沃斯模拟滤波器幅度平方函数的形式是 )N c N c a j j j H 222 )/(11 )/(11ΩΩ+= ΩΩ+= Ω （5-6）
无限长单位脉冲响应滤波器设计剖析
实验四无限长单位脉冲响应滤波器设计 一、实验目的 1.掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的具体设计方法及其原理，熟悉用双线性变换法及脉冲响应不变法设计低通、高通和带通IIR数字滤波器的计算机编程。 2.观察双线性变换及脉冲响应不变法设计的滤波器的频率特性，了解双线性变换法及脉冲响应不变法的特点。 3.熟悉巴特沃思滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器的频率特性。 二、实验原理 (1)实验中有关变量的定义：fc通带边界频率，fr阻带边界频率，tao通带波动，at 最小阻带衰减，fs采样频率，t采样周期。 (2)设计一个数字滤波器一般包括以下两步： a.按照任务要求，确定滤波器性能指标 b.用一个因果稳定的离散时不变系统的系统函数去逼近这一性能要求 (3)数字滤波器的实现：对于IIR滤波器，其逼近问题就是寻找滤波器的各项系数，使其系统函数逼近一个所要求的特性。先设计一个合适的模拟滤波器，然后变换成满足约定指标的数字滤波器。 用双线形变换法设计IIR数字滤波器的过程： a.将设计性能指标中的关键频率点进行“预畸” b.利用“预畸”得到的频率点设计一个模拟滤波器。 c.双线形变换，确定系统函数 三、实验内容 1、设计一切比雪夫高通滤波器，性能指标如下：通带边界频率f c=0.4kHz，通带波动δ=0.5dB，阻带边界频率f r=0.3kHz，阻带最小衰减At=20dB，采样频率f s=1000Hz，观察其通带波动和阻带衰减是否满足要求。（绘制对数幅度谱） 2、设计一巴特沃思低通滤波器，性能指标如下：通带边界频率f c=0.4kHz，通带波动δ=1dB，阻带边界频率f r=0.6kHz，阻带最小衰减At=40dB，采样频率f s=2000Hz，分别用脉冲响应不变法和双线性变换法进行设计，比较两种方法的优缺点。（绘制线性幅度谱） 3、用双线性变换法设计巴特沃思、切比雪夫和椭圆低通滤波器，其性能指标如下：通带边界频率f c=1.8kHz，通带波动δ≤1dB，阻带边界频率f r=2.6kHz，阻带最小衰减A t≥50dB，采样频率f s=8kHz。（绘制对数幅度谱） 4、设计一巴特沃思带通滤波器，性能指标如下：通带频率3kH z≤f≤4kHz，通带波动δ≤1dB；上阻带f≥5kHz，阻带最小衰减At≥15dB；下阻带f≤2kHz，阻带最小衰减At≥20dB；采样频率f s=20kHz，分别用脉冲响应不变法和双线性变换法进行设计。（绘制线性幅度谱） 5、用双线性变换法设计一椭圆带阻滤波器，性能指标如下：阻带频率2kH z≤f≤3kHz，
MATLAB在数字信号处理中的应用：连续信号的采样与重建
MATLAB 在数字信号处理中的应用：连续信号的采样与重建 一、 设计目的和意义 随着通信技术的迅速发展以及计算机的广泛应用，利用数字系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，现代应用中经常要求对模拟信号采样，将其转换为数字信号，然后对其进行计算处理，最好在重建为模拟信号。 采样在连续时间信号与离散时间信号之间其桥梁作用，是模拟信号数字化的第一个步骤，研究的重点是确定合适的采样频率，使得既要能够从采样信号（采样序列）中五失真地恢复原模拟信号，同时由要尽量降低采样频率，减少编码数据速率，有利于数据的存储、处理和传输。 本次设计中，通过使用用MATLAB 对信号f （t ）=A1sin(2πft)+A2sin(4πft)+A3sin(5πft)在300Hz 的频率点上进行采样，并进行仿真，进一步了解MA TLAB 在数字信号处理上的应用，更加深入的了解MA TLAB 的功能。 二、 设计原理 1、 时域抽样定理 令连续信号 xa(t)的傅立叶变换为Xa （j Ω），抽样脉冲序列p(t)傅立叶变换为P （j Ω），抽样后的信号x^(t)的傅立叶变换为X^(j Ω)若采用均匀抽样，抽样周期Ts ，抽样频率为Ωs= 2πfs ，有前面分析可知：抽样过程可以通过抽样脉冲序列p （t ）与连续信号xa （t ）相乘来完成，即满足：x^(t)p(t),又周期信号f （t ）傅立叶变换为： F[f(t)]=2[(]n s n F j n π δ∞ =-∞Ω-Ω∑ 故可以推得p(t)的傅立叶变换为： P （j Ω）=2[(]n s n P j n π δ∞ =-∞Ω-Ω∑ 其中： 根据卷积定理可知： X （j Ω）=12π Xa （j Ω）*P(j Ω) 得到抽样信号x （t ）的傅立叶变换为： X （j Ω）= [()]n n s n P X j n ∞=-∞Ω-Ω∑ 其表明：信号在时域被抽样后，他的频率X （j Ω）是连续信号频率X （j Ω）的形状以抽样频率Ωs 为间隔周期重复而得到，在重复过程中幅度被p （t ）的傅立叶级数Pn 加权。因为只是n 的函数，所以X （j Ω）在重复过程中不会使其形状发生变化。 假定信号x （t ）的频谱限制在-Ωm~+Ωm 的范围内，若以间隔Ts 对xa （t ）进行抽样信号X^（j Ω）是以Ωs 为周期重复。显然，若早抽样过程中Ωs<Ωm ，则 X^ (j Ω)将会发生频谱混叠的现象，只有在抽样的过程中满足Ωs>2Ωm 条件，X^(j Ω)才不会产生混频的混叠，在接收端完全可以有x^（t ）恢复原连续信号xa （t ），这就是低通信号的抽样定理的核心内容。
标准实验报告二 脉冲成型实验
电子科技大学 实验报告 学生姓名：学号：指导教师： 一、实验室名称：通信信号处理及传输实验室 二、实验项目名称：脉冲成型实验 三、实验原理： 1、脉冲成型的理论基础 在现代无线通信中，由于基带信号的频谱范围都比较宽，为了有效利用信道，在信号传输之前，都要对信号进行频谱压缩，使其在消除码间干扰和达到最佳检测的前提下，大大提高频带的利用率。 奈奎斯特是第一个解决既能克服符号间干扰又保持小的传输带宽问题的人。他发现只要把通信系统(包括发射机、信道和接收机)的整个响应设计成在接收机端每个抽样时刻只对当前的符号有响应，而对其他符号的响应全等于零，那么符号间干扰ISI的影响就能完全被抵消，即消除符号间干扰的奈奎斯特(Nyquist) 第l准则。如图1所示。 图1 无码间串扰示意图
在理论上，Nyquist 第l 准则成功地解决了成形滤波器的设计问题，但是它只给出了一个抽象的理论准则，而对于如何具体设计成形滤波器并没有一个明确的答案。 由于数字技术的发展，基带信号的频谱成形可通过数字方法进行。利用数字式处理来实现频谱波形成形滤波的情况越来越广泛。数字滤波具有精度高、可靠性高、灵活性强、便于大规模集成、可以得到很高的性能指标等优点，可实现有限冲激响应 (FlR)滤波器或无限冲激响应滤波(IIR)滤波器。FIR 滤波器可做到严格的线性相位，设计方法既有从时域出发考虑的加窗法，从频域出发考虑的频率采样法、等波纹最佳一致逼近法，也有综合考虑频域和时域要求的最优化设计方法（线性规划法)。 在实际应用中，升余弦滤波器是运用较为广泛的成形滤波器，因为它有如下的优点： 1）满足Nyquist 第1准则； 2）可以消除理想低通滤波器设计上的困难，有一平滑的过渡带； 3）通过引入滚降系数改变传输信号的成形波形，可以减小抽样定时脉冲误差所带来的影响，即降低码间干扰。 升余弦滤波器的传递函数为： ()()()()()()??? ????+>+≤≤-??????? ? ???? ??+-+-≤≤=s s s s s RC T f T f T f T T f f H 2/102/12/1212cos 1212/101 αααααπα， 其中，α是滚降因子，取值范围0到1。当0=α时，升余弦滚降滤波器对应于具有最小带宽的矩形滤波器。这种滤波器的冲激响应可由对其传递函数做傅里叶变换得到： ()()()()() ???? ?? -??? ??=2 2/41/cos /sin s s s RC T t T t T t t h απαππ。 图2是升余弦滤波器的频域传递函数及时域冲激响应，其中（a ）是频域传
基于MATLAB的语音信号采集与处理
工程设计论文 题目：基于MATLAB的语音信号采集与处理 姓名： 班级： 学号： 指导老师：
一.选题背景 1、实践意义： 语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在于方便有效地提取并表示语音信号所携带的信息。所以理解并掌握语音信号的时域和频域特性是非常重要的。 通过语音相互传递信息是人类最重要的基本功能之一.语言是人类特有的功能.声音是人类常用工具,是相互传递信息的最重要的手段.虽然,人可以通过多种手段获得外界信息,但最重要,最精细的信息源只有语言,图像和文字三种.与用声音传递信息相比,显然用视觉和文字相互传递信息,其效果要差得多.这是因为语音中除包含实际发音容的话言信息外,还包括发音者是谁及喜怒哀乐等各种信息.所以,语音是人类最重要,最有效,最常用和最方便的交换信息的形式.另一方面,语言和语音与人的智力活动密切相关,与文化和社会的进步紧密相连,它具有最大的信息容量和最高的智能水平。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科,处理的目的是用于得到某些参数以便高效传输或存储;或者是用于某种应用,如人工合成出语音,辨识出讲话者,识别出讲话容,进行语音增强等. 语音信号处理是一门新兴的学科,同时又是综合性的多学科领域,
是一门涉及面很广的交叉学科.虽然从事达一领域研究的人员主要来自信息处理及计算机等学科.但是它与语音学,语言学,声学,认知科学,生理学,心理学及数理统计等许多学科也有非常密切的联系. 语音信号处理是许多信息领域应用的核心技术之一,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域中的一个.语音处理是目前极为活跃和热门的研究领域,其研究涉及一系列前沿科研课题,巳处于迅速发展之中;其研究成果具有重要的学术及应用价值. 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、度快等优点。 数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应( FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。 FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H (z)在处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统），因而只能
数字脉冲整形滤波器基础
AN-922 应用笔记One Technology Way?P.O.Box9106?Norwood,MA02062-9106,U.S.A.?Tel:781.329.4700?Fax:781.461.3113? https://www.360docs.net/doc/832667071.html, 数字脉冲整形滤波器基础 by Ken Gentile 前言 在带宽受限环境下工作的数据传输系统，需要考虑下面的问题：限制信号的带宽必然会增加接收机端的误码率。带宽受限的系统常常采用脉冲整形技术，该技术可以解决带宽受限的问题，同时最大限度地减少误码率。 在数字滤波器面世之前，脉冲整形电路是用模拟滤波器来实现的。不幸的是，模拟滤波器的响应特性受到元件值波动的影响，这种波动由公差范围、温度和老化等参数来标定。与之相比，数字滤波器的响应特性仅仅受到滤波器系数的影响，而这些系数不会随着温度与老化而变化。于是，数字脉冲整形滤波器已经成为许多数字化数据传输系统的一部分。本应用文档描述了脉冲整形技术的基本原理，并介绍了数字脉冲整形滤波器设计中需要考虑的一些问题。 矩形脉冲 在数字传输中，最基本的信息单元是矩形脉冲。它具有确定的幅值A和确定的持续时间T。图1示出了这样一个脉冲，其中A = 1, T = To，脉冲的中心点为时间坐标原点，t＝0。一般说来，一系列这种脉冲（每个相对于前一个延迟了T秒）构成了信息的传送。这种情况下，信息是按脉冲的幅值来编码的。最简单的情况是，二进制0被编码为没有脉冲（A＝0），而二进制的1则编码为存在脉冲（A＝常数）。因为每个脉冲的持续跨度为周期T，则最大的脉冲率为1/T个脉冲每秒，这对应着1/T bit/s的数据传输速率。 在更复杂的数据传输方案中，脉冲的幅值可以取正值和负值，而且还可以取多个离散的幅值，它们可以用来为多于1位的信息进行编码。例如，4个电平可以用来对两位信息进行编码，其中每个电平分别对应4种编码之一。在某些情况下，可以同时传输多个脉冲，这样就可以对更多的bit进行编码 （参见“多位编码”一节）。 图1.单个矩形脉冲（T = T O, A = 1） I在复杂的传输系统中，具有多种幅值和/或多路同时发出的脉冲可以传输单个单元数据。于是，每个数据单元可以表示1位以上的信息。单个数据单元所表示的一组数据位，被称为一个码元。当然，最简单的情况，就是图1所示的单个双极型脉冲，其中每个数据单元即是单个数据位（在这种情况下，码元和位是同义词）。 用于传输码元的脉冲将占据一段固定的时间间隔T（如图1中所示）。于是脉冲率为1/T个脉冲/s，即每秒1/T个码元的码率。单位为码元/s也常被称为波特（baud）。以bit/s表示的数据传输率则等于波特率乘以每个码元所表示的位的数量。例如，如果一个码元代表了4个bit，则比特率是码率的4倍。与直接传输数据位相比，这意味着可以采用更低的传输速率来传送编码，这也正是在复杂的数据传输系统将不同的位组合编码成码元的原因。应用文档余下的部分将专注于讨论如何用单个双极型的脉冲来进行单bit传输。也就是说，逻辑1可以由一个具有单位幅值的脉冲的出现来表示，逻辑0则可以由脉冲的消失（即脉冲幅值为0）来表示。当然，文档中所讨论的概念，可以用于更复杂的编码方案。
实验一 基于Matlab的数字信号处理基本
实验一 基于Matlab 的数字信号处理基本操作 一、 实验目的：学会运用MA TLAB 表示的常用离散时间信号；学会运用MA TLAB 实现离 散时间信号的基本运算。 二、 实验仪器：电脑一台，MATLAB6.5或更高级版本软件一套。 三、 实验内容： （一） 离散时间信号在MATLAB 中的表示 离散时间信号是指在离散时刻才有定义的信号，简称离散信号，或者序列。离散序列通常用)(n x 来表示，自变量必须是整数。 离散时间信号的波形绘制在MATLAB 中一般用stem 函数。stem 函数的基本用法和plot 函数一样，它绘制的波形图的每个样本点上有一个小圆圈，默认是空心的。如果要实心，需使用参数“fill ”、“filled ”，或者参数“.”。由于MATLAB 中矩阵元素的个数有限，所以MA TLAB 只能表示一定时间范围内有限长度的序列；而对于无限序列，也只能在一定时间范围内表示出来。类似于连续时间信号，离散时间信号也有一些典型的离散时间信号。 1. 单位取样序列 单位取样序列)(n δ，也称为单位冲激序列，定义为 ) 0() 0(0 1)(≠=?? ?=n n n δ 要注意，单位冲激序列不是单位冲激函数的简单离散抽样，它在n =0处是取确定的值1。在MATLAB 中，冲激序列可以通过编写以下的impDT .m 文件来实现，即 function y=impDT(n) y=(n==0); %当参数为0时冲激为1,否则为0 调用该函数时n 必须为整数或整数向量。 【实例1-1】 利用MATLAB 的impDT 函数绘出单位冲激序列的波形图。 解：MATLAB 源程序为 >>n=-3:3; >>x=impDT(n); >>stem(n,x,'fill'),xlabel('n'),grid on >>title('单位冲激序列') >>axis([-3 3 -0.1 1.1]) 程序运行结果如图1-1所示。 图1-1 单位冲激序列
脉冲成形滤波器的设计
分类号论文选题类型 U D C 编号 本科毕业论文（设计） 题目脉冲成形滤波器的设计 院（系）物理科学与技术学院 专业电子信息科学技术 年级2007级 学生姓名张力 学号2007213154 指导教师楚育军 二○一一年五月
华中师范大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密□，在_____年解密后适用本授权书。 2、不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 学位论文作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
目录 内容摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key Words (1) 1．引言 (2) 2．基带脉冲成形滤波的基本原理和设计方法 (3) 2.1基本原理 (3) 2.2 Matlab设计与仿真 (5) 3．基带脉冲成形滤波器的FPGA实现方法 (8) 3.1查表法基本原理 (8) 3.2实现结构 (8) 3.3 quartus仿真结果 (10) 4．结论 (11) 参考文献 (11) 致谢 (12)
短时脉冲滤波器
PSoC ? Creator? 组件技术资料 赛普拉斯半导体公司 ? 198 Champion Court ? San Jose, CA 95134-1709 ? 408-943-2600 文档编号：001-84781 修订版 *A 修订版： 2013 年22月3日 特性 ? 消除数字输入线路中不需要的“短时脉冲” ? 可编程的滤波长度和旁路选项 概述 短时脉冲过滤是一个用于清除通常是高低电平的数字输入信号中不需要的脉冲的过程。短时脉冲频繁出现在携带来自如RF 接收器的信号的线路上。电气干扰或者甚至在某些情况下机械干扰可以触发此接收器中出现不需要的短时脉冲脉冲。 此设计仅在当前一批的 N 个采样和上一批的 N 个采样为 ‘1’ 时才输出 ‘1’，且仅在当前一批的 N 个采样和上一批的 N 个采样为 ‘0’ 时才输出 ‘0’。否则，输出将保留其当前的值。 有关短时脉冲过滤的更多详细信息，请参见应用笔记 AN60024。 何时使用短时脉冲滤波器 短时脉冲滤波器组件可与任何数字输入配合使用；它通常与连接至输入引脚的线路上的噪音干扰相关联。因为它可以处理很多由固件处理的工作，因此当基于固件的短时脉冲滤波器解决方案不可行时，可以使用此组件。 输入/输出连接 本节介绍短时脉冲滤波器组件的输入和输出连接。 d - 输入 被采样的输入。此输入通常连接至输入引脚组件。 复位 — 输入 同步复位，至少需要一个时钟上升沿。复位输入可以不连接外部信号，至于悬空状态。如果复位线路无任何连接，则组件将为其分配常数逻辑 0。 短时脉冲滤波器 2.0
短时脉冲滤波器 PSoC ? Creator? 组件基本介绍 第 2 页，共 5 页 文档编号：001-84781 修订版 *A 时钟 — 输入 用于对 ‘d’ 输入进行采样的时钟。其频率取决于通过滤波器的预期短时脉冲脉冲宽度和延迟。 q — 输出 当当前一批的 N 个采样和上一批的 N 个采样为逻辑 ‘1’ 时，此输出设置为逻辑 ‘1’；当当前一批的 N 个采样和上一批的 N 个采样为 ‘0’ 时，此输出设置为 ‘0’。否则，输出将保留其当前的值。 组件参数 将一个短时脉冲滤波器组件拖放到您的设计上，并双击以打开 Configure （配置）对话框。 Signal Width （信号宽度） 此参数配置将被过滤的信号宽度。 此值可以设置为 1 到 24。默认设置为 1 bit （1 位）。 Glitch Length （短时脉冲长度） 确定在传送至输出之前为了保证输入稳定而需要的采样的数量。此值的范围为 1 到 256 个时钟周期。默认设置为 3。 Bypass Filter （旁路滤波器） 指定将被立即传送至输出的逻辑电平。Bypass Filter （旁路滤波器）Logic zero （逻辑零）选项使得短时滤波器输出在下一个时钟周期为逻辑 ‘0’，‘d’ 输入处于逻辑 ‘0’。同样，还有 Bypass Filter （旁路滤波器） Logic one （逻辑零）的选项。默认设置为 None （无）。
滚降系数 脉冲成形滤波器
什么是滚降系数？为什么要采用脉冲成形滤波器？ 数字信号在传输过程中受到叠加干扰与噪声，从而出现波形失真。瑞典科学家哈利.奈奎斯特在1928 年为解决电报传输问题提出了数字波形在无噪声线性信道上传输时的无失真条件，称为奈奎斯特准则，其中奈奎斯特第一准则是抽样点无失真准则，或无码间串扰（ISIFree）准则，是关于接收机不产生码间串扰的接收脉冲形状问题。对于基带传输系统，要到达无码间串扰，系统传输函数H(f) 是单边带宽为1/2T 的矩形函数（理想奈奎斯特滤波器），其时域波形为h(t)=sinc(t/T)，称为理想奈奎斯特脉冲成形，它们的波形和表达式如下图所示。 从中可以看出，理想奈奎斯特滤波系统（保证无码间串扰）的传输函数形状为矩形，其脉冲响应为无限长，显然该脉冲成形滤波器在物理上是不可实现的，只能近似，称为奈奎斯特滤波器和奈奎斯特脉冲。奈奎斯特滤波器的频率传输函数可以表示为矩形函数和任意一个实偶对称频率函数的卷积；奈奎斯特脉冲可以表示为sinc(t/T) 函数与另一个时间函数的乘积。因此，奈奎斯特滤波器以及相应的奈奎斯特脉冲为无穷多个，其中，常用的是升余弦成形滤波器，如下图所示，其中α称为滚降系数。由于滚降系数α的存在，在无码间串扰条件下所需带宽W 和码元传输速率Rs 的关系一般为：
从升余弦的表达式和图中可以看到，当α＝0时，就是理想奈奎斯特滤波器，此时的传输带宽是理想奈奎斯特滤波器的最小带宽，但当α>0 时，系统传输带宽就超过了奈奎斯特最小带宽，这时码率速率Rs 就小于小于2 倍带宽，如果解调器在每个码元间隔内仅做一次采样，那么会因为采样点太少而不能可靠恢复模拟波形，产生失真。但是数字通信系统不需要恢复模拟波形，只需要在取样时刻无码间串扰就行，而升余弦系列滤波器在取样时刻具有无码间串扰特性。因此，仍符合奈奎斯特第一准则，它所实现的频谱效率要比理论最高效率下降一个滚降系数а 倍。滚降系数а影响着频谱效率，а越小，频谱效率就越高，但а过小时，升余弦滚降滤波器的设计和实现比较困难，而且当传输过程中发生线性失真时产生的符号间干扰也比较严重。在实际工程中，а的范围一般定在0.15～0.5 之间对于带通调制信号，例如幅移键控ASK、频移键控PSK 和正交幅度调制QAM，需要的传输带宽是相应基带信号的2 倍。
脉冲成型滤波器及matlab仿真
脉冲成型滤波器matlab仿真 脉冲型滤波器用成型脉冲即数字1用矩形脉冲表示用升余弦脉冲或高斯脉冲表示主要用于基带数据处理。 在数字通信系统中，基带信号进入调制器前，波形是矩形脉冲，突变的上升沿和下降沿包含高频成分较丰富，信号的频谱一般比较宽。从本质上说，脉冲成形就是一种滤波。数字通信系统的信号都必须在一定的频带内，但是基带脉冲信号的频谱是一个Sa函数，在频带上是无限宽的，单个符号的脉冲将会延伸到相邻符号码元内产生码间串扰，这样就会干扰到其他信号，这是不允许的。为了消除干扰，信号在发射之前要进行脉冲成形滤波，把信号的频率约束在带内。因此在信道带宽有限的条件下，要降低误码率，提升信道频带利用率，需要在信号传输前，对其进行脉冲成形处理，改善其频谱特，产生适合信道传输的波形。符号/秒代表单位波特（Baud），波特率是符号信息的比特率。一般的脉冲成型是要过采样的，不然没有意义，因为成型滤波会扩展带宽，过采样是为了减少频谱混叠。 常用的脉冲成型滤波器有RC成型（升余弦）、Gaussian成型等。 Matlab作为一个强大的仿真工具，在通信信号处理中有着广泛的应用。新版的Matlab （2014a）中关于滤波器设计，很多API都做了更新，下面个根据文档仿真和对比几个成型滤波器。 早些版本的firrcos函数用来设计升余弦滤波器的函数，现在已经更改成了rcosdesign 函数。 例如：设计一个16阶升余弦滤波器，载波频率Fc = 1KHz，滚降系数0.25，采样率为8KHz。 N = 16; Fc = 1000; R = 0.25; Fs = 8000; h = firrcos(N, Fc, R, Fs, 'rolloff', 'normal'); figure();plot(h) 下图是滤波器的抽头系数，阶数为16共有17个抽头。
基于MATLAB的脑电信号处理
南京航空航天大学基于Matlab的脑电信号处理 姓名陆想想 专业领域生物医学工程 课程名称数字信号处理 二О一三年四月
摘要：脑电信号属于非平稳随机信号，且易受到各种噪声干扰。本文基于Matlab仿真系统，主要研究了小波变换在脑电信号处理方面的应用，包括小波变换自动阈值去噪处理、强制去噪处理，以α波为例，提取小波分解得到的各层频率段的信号，并做了一定的分析和评价。关键词：脑电信号；小波变换；去噪重构；频谱分析 0引言 脑电信号EEG(Electroencephalograph)是人体一种基本生理信号，蕴涵着丰富的生理、心理及病理信息，脑电信号的分析及处理无论是在临床上对一些脑疾病的诊断和治疗，还是在脑认知科学研究领域都是十分重要的。由于脑电信号的非平稳性且极易受到各种噪声干扰，特别是工频干扰。因此消除原始脑电数据中的噪声，更好地获取反映大脑活动和状态的有用信息是进行脑电分析的一个重要前提。本文的研究目的是利用脑电采集仪器获得的脑电信号，利用Fourier变换、小波变换等方法对脑电信号进行分析处理，以提取脑电信号α波的“梭形”节律，并对脑电信号进行功率谱分析和去噪重构。 1实验原理和方法 1.1实验原理 1.1.1脑电信号 根据频率和振幅的不同，可以将脑电波分为4种基本类型[1]，即δ波、θ波、α波、β波。4种波形的起源和功能也不相同，如图1所示。 图1脑电图的四种基本波形 α波的频率为8~13Hz，振幅为为20~100μV，它是节律性脑电波中最明显的波，整个皮层均可产生α波。正常成人在清醒、安静、闭目时，波幅呈现有小变大，再由大变小，如此反复进行，形成所谓α节律的“梭形”。每一“梭形”持续时间约为1~2s。当被试者睁眼、警觉、思考问题或接受其他刺激时，α波立即消失而代之以快波，这种现象称之为“α波阻断”。一般
基于matlab的信号分析与处理
山东建筑大学 课程设计说明书题目：基于MATLAB的信号分析与处理课程：数字信号处理课程设计 院（部）：信息与电气工程学院 专业：通信工程 班级：通信111班 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：2014年1月
目录 摘要 (Ⅰ) 1 设计目的和要求 (1) 2 设计原理 (2) 3 设计内容 (3) 3.1 程序源代码 (4) 3.2 调试分析与过程描述 (7) 3.3 结果分析 (12) 总结 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)
摘要 这次是基于MATLAB的信号分析与处理。所谓数字滤波器，就是输入、输出都是数字信号的，通过数值计算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序。常用的经典滤波器有低通、高通、带通、带阻。 首先产生一个连续信号，包含低频、中频、高频分量；对其进行采样，得到数字信号；对数字信号进行FFT频谱分析，绘制其频谱图；根据信号频谱分析的结果，分别设计高通、低通、带通滤波器，绘制滤波器的幅频及相频特性；用所设计的滤波器对信号滤波，并绘制出滤波后的频谱图。 关键词：MATLAB; FFT;滤波器；信号产生；频谱分析
1设计目的和要求 产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，分别设计三种高通，低通，带通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波后信号的频谱。 2设计原理 信号的采样要符合奈奎斯特采样定律，一般为被采信号最高频率的2倍，只有这样，才能保证频域不混叠，也就是采样出来数字信号中包含了被采信号的所有信息，而且没有引入干扰。这就是信号的时域采样。 频谱分析是指对信号进行频域谱的分析，观察其频域的各个分量的功率大小，其理论基础是傅立叶变换，现在一般采用数字的方法，也就是将时域信号数字化后做FFT，可以得到频域的波形。 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。可以设计系统的频率响应，让它满足一定的要求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤，这就是滤波器的基本原理。 IIR滤波器的设计原理： IIR数字滤波器的设计一般是利用目前已经很成熟的模拟滤波器的设计方法来进行设计，通常采用模拟滤波器原型有butterworth函数、chebyshev函数、bessel函数、椭圆滤波器函数等。 IIR数字滤波器的设计步骤： （1）按照一定规则把给定的滤波器技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标； （2）根据模拟滤波器技术指标设计为响应的模拟低通滤波器； （3）很据脉冲响应不变法和双线性不变法把模拟滤波器转换为数字滤波器； （4）如果要设计的滤波器是高通、带通或带阻滤波器，则首先把它们的技术指标转化为模拟低通滤波器的技术指标，设计为数字低通滤波器，最后通过频率转换的方法来得到所要的滤波器。 本课程设计设计思想：首先利用MATLAB分别产生低频、中频、高频信号，然后进行叠加得到连续时间信号；对所产生的连续时间信号进行采样，得到数字信号；对信号进行FFT频谱分析，绘制其频谱图；根据信号频谱分析的结果，分别设计高通，低通，带通滤波器，得到滤波器的幅频及相频特性。
深度剖析MATLAB信号处理仿真-基带脉冲成形
深度剖析MATLAB信号处理仿真-基带脉冲成形 本次我们探讨另外一个在本科阶段让我们头痛的东西，通信原理之必考曲目，拼死也要背下来的内容，基带脉冲成形。然而俺对这个东西的理解和认识却是在本科以后的事情。 早年（比如摩托罗拉手机时代）的基带成形都是用模拟电路做的，那会儿的数字电路密度极低，想想大学本科数电实验里面的各种74系列芯片，如果用这个东西拼个数字滤波器估计会疯掉。况且，就算有数字滤波器，高速高精度的ADC、DAC也是个问题。所以，早些年的数字电路课本的名字通常叫做“脉冲与数字电路”，言下之意，这东西用来处理脉冲信号的，而且，也就处理处理脉冲信号，千万别想着整太复杂的东西，那会还是一个模拟电路统治着通信系统的时代。 问题在于，除了打电话这种事情，人们还是有传送数据的需求的，比如说像寻呼机这种无线数字通信系统，更早的，比如郑君里老师在《教与写的记忆-信号与系统评注》提到的他年轻时候的神器“1200波特数传机”这东西用现在的话讲叫做“1200波特率调制解调器”，送你一台上网用，你肯定嫌慢，但是在当时是要国家立项的重大课题。如果你愿意去一些通信原理或是信号与系统的课本里面考古，也许会看见有些习题专门探讨如何设计一个模拟的升余弦滚降滤波器。在那个时代里，数字电路的任务是把要发送的比特信息变换成脉冲信号，就是一些列各种幅度（多进制调制）的方波，我们在信号与系统的课程里知道，方波信号的带宽是无穷大的，所以后级的模拟成形滤波器负责把这些方波的频谱带宽变小，同时又要满足时域采样点无失真的准则。 我们在数字信号处理课程里面学习过IIR滤波器，而且还有“双线性变换法”，“冲击响应不变法"，以及各种让我们头晕的东西，我小时候第一次学这东西的时候在想，整这个玩意儿干嘛，后来才明白，这东西是为了用数字的方法来实现以前的模拟滤波器，模拟滤波器都是有极点的，映射到数字域中，就是IIR滤波器，那么为什么要替换掉模拟滤波器呢，有两个原因，一是为了提高通信产品的一致性，模拟元件比如电容、电阻的值是无法严格准确生产的，至于电感就是个更加不靠谱的东西，这就导致每个模拟电路元件被制造出来