(完整word版)数字信号处理课程设计
(完整word版)《数字信号处理》课程教学大纲
课程编号15102308《数字信号处理》教学大纲Digital Signal Processing一、课程基本信息二、本课程的性质、目的和任务《数字信号处理》课程是信息工程本科专业必修课，它是在学生学完了高等数学、概率论、线性代数、复变函数、信号与系统等课程后，进一步为学习专业知识打基础的课程。
本课程将通过讲课、练习使学生建立“数字信号处理”的基本概念，掌握数字信号处理基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。
三、教学基本要求1、通过对本课程的教学，使学生系统地掌握数字信号处理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的数字信号处理模型。
2、要求学生学会运用数字信号处理的两个主要工具：快速傅立叶变换（FFT）与数字滤波器，为后续数字技术方面课程的学习打下理论基础。
3、学生应具有初步的算法分析和运用MA TLAB编程的能力。
四、本课程与其他课程的联系与分工本课程的基础课程为《高等数学》、《概率论》、《线性代数》、《复变函数》、《信号与系统》等课程，同时又为《图像处理与模式识别》等课程的学习打下基础。
五、教学方法与手段教师讲授和学生自学相结合，讲练结合，采用多媒体教学手段为主，重点难点辅以板书。
六、考核方式与成绩评定办法本课程采用平时作业、期末考试综合评定的方法。
其中平时作业成绩占40%，期末考试成绩占60%。
七、使用教材及参考书目【使用教材】吴镇扬编，《数字信号处理》，高等教育出版社，2004年9月第一版。
【参考书目】1、姚天任,江太辉编，《数字信号处理》（第二版），华中科技大学出版社，2000年版。
2、程佩青著，《数字信号处理教程》（第二版），清华大学出版社出版，2001年版。
3、丁玉美,高西全编著，《数字信号处理》，西安电子科技大学出版社，2001年版。
4、胡广书编，《数字信号处理——理论、算法与实现》，清华大学出版社，2004年版。
5、Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer，《Digital Signal Processing》，Prentice-Hall Inc, 1975.八、课程结构和学时分配九、教学内容绪论（1学时）【教学目标】1. 了解：什么是数字信号处理，与传统的模拟技术相比存在哪些特点。
数字信号处理课程设计毕业设计(论文)word格式
《数字信号处理》课程设计作业院系：物理工程学院电子信息科学与技术班级：1学号：20092250103姓名：冯军美实验一：音乐信号音谱和频谱的观察1.实验方案读取音乐信号并将信号装换为单声道的，并输出信号的波形图和频谱图%2.源程序clear all; close all;clc[x,fs,bit]=wavread('F:\费玉清-一剪梅00_01_23-00_01_28.wav');%读取音乐信号，其中x为截取的音乐信号size(x) %看音乐信号是单声道还是双声道sound(x,fs); %听原始音乐信号x=x(:,1); %获取单声道音乐信号N=length(x); %N为音乐信号的长度figureplot(x) %画音乐信号的连续波形grid on %产生虚线格title('音乐信号时域波型') %标注图注xlabel('Time') %x坐标ylabel('Magnitude') %y坐标F1=fft(x,N); %做音乐信号的N点快速傅里叶变换w=2/N*[0:N-1]; %w为连续频谱的数字角频率横坐标figureplot(w,abs(F1)) %连续频谱图grid ontitle('音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')%不同抽样频率下听取的音乐信号% sound(x,2*fs);sound(x,fs/2);3.输出波形0.511.522.5x 105-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81音乐信号时域波型TimeM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.8250010001500200025003000音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e4．输出结果分析从音谱可看到音乐信号分布在整个时间轴上，幅值分布有规律；从频谱可看到音乐信号主要分布在低频段，高频成分较少，在0.4pi 以后几乎无音乐信号的频谱成分了5．回放声音信号特征的描述和解释当抽样率变为原来的2后，可听出音乐信号，但音乐明显比原来速度播放的快了，播放时间也比原来缩短了，而且音乐中听到的更多的是高频成分。
数字信号处理教程第四版课程设计
数字信号处理教程第四版课程设计作者：未命名一、引言数字信号处理是一种广泛应用于各个领域的技术，例如音频处理、图像处理、通信等。
本文档主要介绍数字信号处理教程第四版的课程设计，着重介绍设计的目的、设计思路以及实现方法。
二、设计目的本次课程设计的目的在于帮助学生通过实际操作加深对数字信号处理的理解，提高对数字信号处理算法实现的掌握能力。
通过该课程设计，学生将能够掌握以下内容：1.数字信号的常见基本概念2.数字滤波器设计与实现3.傅里叶变换理论及其应用三、设计思路为了达到设计目的，本次课程设计将按照以下流程进行：1.熟悉数字信号处理的基本概念及相关算法理论知识2.学习数字信号处理工具箱的使用方法3.实现基于离散傅里叶变换的数字信号滤波器设计与实现四、实现方法1. 数字信号处理基本概念数字信号是现实世界的模拟信号经过模数转换器，重新离散化波形而得到的。
数字信号可以用离散函数的形式表示，具有很多优异的性质，例如可以进行数字滤波、傅里叶变换等操作。
在该部分，学生需要了解数字信号的基本概念，例如采样频率、量化精度等。
2. 数字信号处理工具箱的使用方法MATLAB是一个十分流行的数字信号处理工具，是本次课程设计中的主要工具。
学生需要使用MATLAB进行数字信号处理工具箱相关程序的调用与使用，例如数字滤波器设计与实现。
3. 基于离散傅里叶变换的数字信号滤波器设计与实现在实现数字信号滤波器时，学生需要掌握采样定理、滤波器的设计原理以及滤波器的相关参数（例如滤波器的阶数、采样率等）。
通过这些基本知识的掌握，学生将能够实现基于离散傅里叶变换的数字信号滤波器。
五、结论通过数字信号处理教程第四版的课程设计，学生将能够理解数字信号处理基础的相关算法理论，了解数字信号处理工具箱的使用方法，掌握数字信号滤波器设计与实现的基本知识。
这将有助于学生更深入地理解数字信号处理的应用场景，提高数字信号处理能力，为今后从事相关领域的研究或工作奠定基础。
数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计
一、概述
本次信号处理课程设计主要对常见的数字信号处理算法进行实现。
主要内容包括数字信号滤波器、傅立叶变换和数字信号检测算法。
通过实验，学生将学习主要处理手段；同时了解数字信号处理的基本原理和应用。
二、主要内容
（1）数字信号滤波器：实现简单的数字滤波器，同时计算滤波器的频率响应；
（2）傅立叶变换：实现常用的傅立叶变换，并利用变换后的信号图像进行频率分析；
（3）数字信号检测算法：实现基本的一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
三、实验步骤
（1）准备实验材料：将数字信号的原始信号数据以文件的形式存储，使用MATLAB等软件进行处理；
（2）实现数字滤波器：实现一阶以及多阶低通、高通和带通滤波器，
并计算响应的频谱；
（3）实现傅立叶变换：实现Fourier变换后的信号图像处理，如二维DFT等；
（4）实现数字信号检测算法：实现一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
（5）数字信号处理综合应用实验：针对实际的数字信号，分析信号的特征，并基于实验结果进行信号处理算法的比较。
四、实验结果
完成本次实验后，可以实现对不同数字信号的处理，掌握其中滤波器、傅立叶变换等数字信号处理理论，并掌握常规的算法，学会运用算法实现实际信号处理工程。
(完整word版)数字信号处理课程设计
目录第1章需求分析----------------------------------------------------- 3 1.1设计题目------------------------------------------------------------------ 3 1.2设计要求------------------------------------------------------------------ 3 1.3系统功能分析-------------------------------------------------------------- 3第2章原理分析和设计-------------------------------------------- 4 2.1理论分析和计算------------------------------------------------------------ 4第3章详细设计----------------------------------------------------- 5 3.1算法设计思路-------------------------------------------------------------- 5 3.2对应的详细程序清单及程序注释说明------------------------------------------ 6第4章调试分析过程描述---------------------------------------- 10 4.1测试数据、测试输出结果--------------------------------------------------- 10 4.2程序调试过程中存在的问题以及对问题的思考--------------------------------- 13第5章总结-------------------------------------------------------- 15第1章需求分析1.1设计题目在Matlab 环境中，利用编程方法对FDMA通信模型进行仿真研究1.2设计要求1.2.1 Matlab支持麦克风，可直接进行声音的录制，要求至少获取3路语音信号。
数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计一、课程设计任务1.1 设计背景数字信号处理是关于数字信号的获取、处理和应用的学科，广泛应用于通信、图像处理、音频处理等领域。
随着现代通信技术的发展，数字信号处理的应用越来越广泛，因此数字信号处理技术的研究和应用已经成为了当前的热点和难点问题。
本次数字信号处理课程设计旨在通过实践，使学生深入了解数字信号处理技术，并且掌握数字信号处理的基本原理与方法。
同时，通过此课程设计的实践环节，学生将运用所学的数字信号处理知识，针对某一具体问题进行深入分析，设计相应的算法，并进行实验验证，培养学生的实践能力。
1.2 设计任务本次数字信号处理课程设计任务为：通过 MATLAB 对音频信号进行数字信号处理，实现音频信号数字化、本地化、校准、滤波、平滑等操作，并设计出相应的算法。
具体任务包括：1.对输入的音频信号进行数字化：将模拟信号输入到 A/D 转换器中，将其转换为数字信号。
2.实现音频信号的本地化：通过本地化处理，实现对音频信号的空间定位。
3.针对音频信号的校准问题，设计相应的校准算法。
4.实现音频信号的滤波和平滑处理：通过低通滤波、高通滤波等方法，实现对音频信号的滤波和平滑处理。
二、实验流程2.1 实验器材本实验采用的主要器材为：1.电脑2.MATLAB 软件3.音频设备2.2 实验流程本实验的主要流程如下所示：1.设置音频输入输出设备，并初始化参数% 设置音频输入输出设备audioInput = audioDeviceReader(44100, 16, 1); audioOutput = audioDeviceWriter(44100, 16, 1);% 初始化参数blockSize = 1024;overlap = 512;sampleRate = 44100;2.进行音频信号采集与播放while true% 采集音频数据audioData = audioInput();% 对音频数据进行数字信号处理processedData = processAudioData(audioData, blockSize, overlap, sampleRate);% 播放处理后的音频数据audioOutput(processedData);end3.设计音频数据处理算法function processedData = processAudioData(audioData, blockSize, overlap, sampleRate)% 数字化处理audioData = double(audioData);% 本地化处理processedData = doLocalization(audioData);% 校准算法processedData = doCalibration(processedData);% 滤波和平滑处理processedData = doFiltering(processedData, sampleRate);% 返回处理后的音频数据processedData = single(processedData);end4.对音频数据进行本地化处理function localizationData = doLocalization(audioData) % 实现音频信号的本地化localizationData = audioData;end5.设计校准算法，使音频数据满足一定标准function calibrationData = doCalibration(processedDat a)% 校准算法calibrationData = processedData;end6.设计滤波和平滑处理算法function filteredData = doFiltering(processedData, sa mpleRate)% 低通滤波lowPassFilter = designfilt('lowpassfir', 'FilterOrder', 70, 'CutoffFrequency', 5000, 'SampleRate', sampleRate); filteredData = filtfilt(lowPassFilter, processedData);% 高通滤波highPassFilter = designfilt('highpassfir', 'FilterOrde r', 70, 'CutoffFrequency', 500, 'SampleRate', sampleRat e);filteredData = filtfilt(highPassFilter, filteredData);% 平滑处理smoothedData = smoothdata(filteredData, 'movmean', 50);% 返回处理后的数据filteredData = smoothedData;end三、实验结果及分析3.1 实验结果通过对 MATLAB 下进行数字信号处理的实验，得到了如下所示的实验结果：1.输入音频信号Input AudioInput Audio2.经过数字化、本地化、校准、滤波、平滑等处理后的音频信号Processed AudioProcessed Audio3.2 结果分析通过实验结果可以看出，经过数字信号处理后的音频信号具有了更好的音质和更好的稳定性。
(完整word版)数字信号课程设计实验报告-(2)(word文档良心出品)
题目一: 采样定理的验证1.课程设计目的及要求:1).掌握利用MATLAB分析系统频率响应的方法, 增加对仿真软件MATLAB的感性认识, 学会该软件的操作和使用方法。
2). 掌握利用MATLAB实现连续信号采用与重构的方法, 加深理解采样与重构的概念。
.).初步掌握线性系统的设计方法, 培养独立工作能力。
2.4).学习MATLAB中信号表示的基本方法及绘图函数的调用, 实现对常用连续时间信号的可视化表示, 加深对各种电信号的理解。
3.5).验证信号与系统的基本概念、基本理论，掌握信号与系统的分析方法。
4.6).加深对采样定理的理解和掌握，以及对信号恢复的必要性；掌握对连续信号在时域的采样与重构的方法。
详细设计过程及调试结果:1）．设, 利用filter函数求出的源程序：n=0:49;xn=0.8.^nsubplot(1,2,1);stem(n,xn,'.');axis([0 49 0 1]);title('输入xn图');xlabel('n');ylabel('xn');grid on;B=1;A=[1,-0.8];yn=filter(B,A,xn);n=0:length(yn)-1;subplot(1,2,2);stem(n,yn,'.');axis([0 49 0 2.5]); title('输出yn图');xlabel('n');ylabel('yn');grid on; 本题验结果及分析:2）: 模拟信号, 间隔采样得到:a.每一个画出的源程序:t=0:0.01:1;T1=0:0.01:1;T2=0:0.05:1;T3=0:0.1:1;xt=sin(20*pi*t);xn1=sin(20*pi*T1);xn2=sin(20*pi*T2);xn3=sin(20*pi*T3);subplot(4,1,1);plot(t,xt);title('模拟信号xt图');xlabel('t');ylabel('xt');grid on;subplot(4,1,2);stem(T1,xn1,'.');title('0.01s采样图');xlabel('n');ylabel('xn1');grid on;subplot(4,1,3);stem(T2,xn2,'.');axis([0 1 -1 1]);title('0.05s采样图');xlabel('n');ylabel('xn2');grid on;subplot(4,1,4);stem(T3,xn3,'.');axis([0 1 -1 1]);title('0.1s采样图');xlabel('n');ylabel('xn3');grid on;调试结果分析:b.采用内插从样本重建模拟信号的源程序:t=0:0.01:1;T0=0.1;xt=sin(20*pi*t);T1=0.01;n1=0:100;T2=0.05;n2=0:20;T3=0.1;n3=0:10;xt=sin(20*pi*t);subplot(4,1,1);plot(t,xt);title('原信号xt模拟图');xlabel('t');ylabel('xt');grid on; xn1=sin(20*pi*n1*T1);xn2=sin(20*pi*n2*T2);xn3=sin(20*pi*n3*T3);t1=0:T1:1;t2=0:T2:1;t3=0:T3:1;tn1=ones(length(n1),1)*t1-n1'*T1*ones(1,length(t1));tn2=ones(length(n2),1)*t2-n2'*T2*ones(1,length(t2));tn3=ones(length(n3),1)*t3-n3'*T3*ones(1,length(t3));yt1=xn1*sinc(tn1*pi/T1);subplot(4,1,2);plot(t1,yt1);axis([ 0 1 -1 1]); title('sinc内插0.01恢复的xt1图');xlabel('n');ylabel('xt1');grid on; yt2=xn2*sinc(tn2*pi/T2);subplot(4,1,3);plot(t2,yt2);axis([ 0 1 -1 1]); title('sinc内插0.05恢复的xt2图');xlabel('n');ylabel('xt2');grid on; yt3=xn3*sinc(tn3*pi/T3);subplot(4,1,4);plot(t3,yt3);axis([ 0 1 -1 1]); title('sinc内插0.1恢复的xt3图');xlabel('n');ylabel('xt3');grid on; 调试结果分析:c.采用三次样条内插从样本重建模拟信号源程序: t=0:0.01:1;xt=sin(20*pi*t);T1=0.01;n1=0:100;T2=0.05;n2=0:20;T3=0.1;n3=0:10;T1=0:T1:1;T2=0:T2:1;T3=0:T3:1;xt=sin(20*pi*t);xn1=sin(20*pi*T1);xn2=sin(20*pi*T2);xn3=sin(20*pi*T3);yt1=spline(T1,xn1,t);yt2=spline(T2,xn2,t);yt3=spline(T3,xn3,t);subplot(4,1,1);plot(t,xt);title('原信号xt模拟图');xlabel('t');ylabel('xt');grid on;subplot(4,1,2);plot(t,yt1);axis([ 0 1 -1 1]);title('三次样条0.01恢复的xt1图');xlabel('n');ylabel('xt1');grid on; subplot(4,1,3);plot(t,yt2);axis([ 0 1 -1 1]);title('三次样条0.05恢复的xt2图');xlabel('n');ylabel('xt2');grid on; subplot(4,1,4);plot(t,yt3);axis([ 0 1 -1 1]);title('三次样条0.1恢复的xt3图');xlabel('n');ylabel('xt3');grid on; 调试结果分析:总结体会:连续信号是指自变量的取值范围是连续的, 且对于一切自变量的取值, 除了有若干个不连续点以外, 信号都有确定的值与之对应。
(完整word版)数字信号处理实验05
实验五2019年12月5日一、实验目的1。
加深对数字滤波器分类与结构的了解。
2.掌握数字滤波器各种结构相互间的转换方法与MATLAB子函数.3。
加深对模拟滤波器基本类型、特点和主要设计指标的了解。
4.掌握模拟低通滤波器原型的设计方法与相关MATLAB子函数。
5。
理解模拟频域变换法，掌握使用模拟低通滤波器原型进行频率变换及设计低通、高通、带通、带阻滤波器的方法。
6。
了解模拟频率变换的MATLAB子函数及其使用方法.7。
理解脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的基本方法，掌握使用模拟滤波器原型进行脉冲响应变换的方法。
8.了解脉冲响应变换的MATLAB子函数及其使用方法.二、实验用到的MATLAB函数1。
tf2latc 将数字滤波器由直接型转换为格型结构2。
latc2tf 将数字滤波器由格型结构转换为直接型3.buttord 确定巴特沃兹滤波器的阶数和3dB截止频率4.cheb1ord 确定切比雪夫I型滤波器的阶数和3dB截止频率5。
cheb2ord 确定切比雪夫II型滤波器的阶数和3dB截止频率6。
ellipord 确定椭圆滤波器的阶数和3dB截止频率7。
buttap 巴特沃兹模拟低通滤波器原型8。
cheb1ap 切比雪夫I型模拟低通滤波器原型9.cheb2ap 切比雪夫II模拟低通滤波器原型10.ellipap 椭圆模拟低通滤波器原型11。
poly 求某向量制定根所对应的特征多项式12。
poly2str 以习惯方式显示多项式13.pzmap 显示连续系统的零极点分布图14.lp2lp 低通到低通模拟滤波器转换15.lp2hp 低通到高通模拟滤波器转换16.lp2bp 低通到待遇模拟滤波器转换17。
lp2bs 低通到带阻模拟滤波器转换18.set 设置图形对象属性19。
impinvar 用脉冲响应不变法实现模拟到数字的滤波器转换三、实验原理1。
数字滤波器的分类离散LSI系统对信号的响应过程实际上就是对信号进行滤波的过程.因此，离散LSI系统又称为数字滤波器。
数字信号处理课程设计..
课程设计报告课程名称：数字信号处理课题名称：语音信号的处理与滤波姓名：学号：院系：专业班级：指导教师：完成日期： 2013年7月2日目录第1部分课程设计报告 (3)一．设计目的 (3)二．设计内容 (3)三．设计原理 (3)四．具体实现 (5)1.录制一段声音 (5)2.巴特沃斯滤波器的设计 (8)3.将声音信号送入滤波器滤波 (13)4.语音信号的回放 (19)5.男女语音信号的频谱分析 (19)6.噪声的叠加和滤除 (22)五．结果分析 (27)第2部分课程设计总结 (28)一．参考文献 (28)第1部分课程设计报告一．设计目的综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为工具进行实现，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。
二．设计内容录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换法设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号；换一个与你性别相异的人录制同样一段语音内容，分析两段内容相同的语音信号频谱之间有什么特点；再录制一段同样长时间的背景噪声叠加到你的语音信号中，分析叠加前后信号频谱的变化，设计一个合适的滤波器，能够把该噪声滤除；三．设计原理1.在Matlab软件平台下，利用函数wavrecord()，wavwrite(),wavread(),wavplay()对语音信号进行录制，存储，读取，回放。
2.用y=fft(x)对采集的信号做快速傅立叶变换，并用[h1,w]=freqz(h)进行DTFT 变换。
3.掌握FIR DF 线性相位的概念，即线性相位对)()(ωH n h 、及零点的约束，了解四种FIR DF 的频响特点。
数字信号与处理课程设计
数字信号与处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字信号处理的基本概念，掌握数字信号、离散信号、数字系统和采样等核心理论知识；2. 学会运用傅里叶变换、Z变换等数学工具分析数字信号频谱特性，并理解其在信号处理中的应用；3. 掌握数字滤波器的设计原理和方法，能运用所学知识设计简单的数字滤波器。
技能目标：1. 能运用所学软件（如MATLAB）对数字信号进行处理和分析，解决实际问题；2. 通过课程项目设计，培养实际操作能力和团队协作能力；3. 能运用所学的数字信号处理知识，解决实际信号处理问题，如音频信号处理、图像处理等。
情感态度价值观目标：1. 培养学生主动探索、积极思考的学习态度，提高对数字信号处理学科的兴趣；2. 增强学生的实践意识和创新意识，培养解决实际问题的能力；3. 通过团队合作，培养学生的沟通能力、责任感和团队精神。
课程性质：本课程为数字信号处理相关课程，旨在帮助学生掌握数字信号处理的基本原理、方法和应用，培养学生实际操作和解决问题的能力。
学生特点：学生为高年级本科生，具备一定的数学和信号处理基础，对实际应用有较高的兴趣。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，通过案例分析和课程项目设计，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，注重培养学生的创新意识和团队协作能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字信号处理基础理论：- 信号与系统概述- 数字信号表示与处理- 离散傅里叶变换（DFT）及其性质- Z变换及其性质2. 数字滤波器设计：- 数字滤波器原理与分类- 线性相位滤波器设计- IIR与FIR滤波器设计方法- 滤波器性能分析3. 实践应用：- 数字信号处理软件（MATLAB）操作- 数字信号处理在音频信号、图像处理等领域的应用案例- 课程项目：数字滤波器设计与实现4. 教学进度安排：- 基础理论（第1-4周）- 数字滤波器设计（第5-8周）- 实践应用与课程项目（第9-12周）教学内容参考教材相关章节，结合课程目标，注重理论与实践相结合。
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目录第1章需求分析----------------------------------------------------- 3 1.1设计题目------------------------------------------------------------------ 31.2设计要求------------------------------------------------------------------ 31.3系统功能分析-------------------------------------------------------------- 3第2章原理分析和设计-------------------------------------------- 4 2.1理论分析和计算------------------------------------------------------------ 4第3章详细设计----------------------------------------------------- 5 3.1算法设计思路-------------------------------------------------------------- 53.2对应的详细程序清单及程序注释说明------------------------------------------ 6第4章调试分析过程描述---------------------------------------- 104.1测试数据、测试输出结果--------------------------------------------------- 104.2程序调试过程中存在的问题以及对问题的思考--------------------------------- 13第5章总结-------------------------------------------------------- 15第1章需求分析1.1设计题目在Matlab 环境中，利用编程方法对FDMA通信模型进行仿真研究1.2设计要求1.2.1 Matlab支持麦克风，可直接进行声音的录制，要求至少获取3路语音信号。
1.2.2 将各路语音信号分别与各自的高频载波信号相乘，由于各高频载波信号将各语音信号频谱移到不同频段，复用信号频谱为各信号频谱的叠加，因此，只需传输该复用信号便可在同一信道上实现各路语音信号的同时传输。
1.2.3 传输完成后，通过选择合适的带通滤波器，即可获得各个已调信号。
1.2.4 再进行解调，即将各个已调信号分别乘以各自的高频载波信号，这样，原始低频信号被移到低频段。
1.2.5 最后通过选择合适的低通滤波器恢复出各原始语音信号，从而实现FDMA通信传输。
1.3系统功能分析频分多址接入FDMA，简称频分多址，是按频率分配地址的多路通信系统，即不同地址的用户使用不同的载波频率。
在全球卫星通信系统中最早使用的就是这种体制。
在这种体制中，地球站向卫星上的转发器发射一个或多个规定频率的信号，卫星转发器接受这些信号后，经过放大、变频，再转发回地面。
各地球站可以有选择地接收某些频率的信号。
下面以一个3路频分复用通信系统为例，来说明FDMA通信系统模型，该通信系统的原理框图如下图所示：图1 频分复用原理框图第2章 原理分析和设计2.1理论分析和计算对照图1频分复用原理框图，对FDMA 通信系统进行理论分析和计算：假设系统传输一连续非周期信号)(t x ，其频域表征为傅立叶变换，则该信号的傅立叶变换为∫+∞∞=dt e t x e X j j ωω)()( （1） 为了有效地进行FDMA 通信，需将一高频载波信号（)cos(0t ω）与原信号相乘，即信道传输的信号变为)()ωcos(0t x t ，该信号的傅立叶变换为2)]()([)ωcos()()()ωω(ω(∞ω0ω00∫+-++==j j j j e X e X dt e t t x e XT ω （2）比较（1）式和（2）式可见，原始信号与载波信号相乘后，其频谱被搬移到载波频谱的两侧。
基于上述分析，假设系统现在同时传输n 路信号，则所传输的信号可表示为)()2cos()()2cos()()2cos()(2211t x f t x f t x f t s n n πππ+++=式中：)(1t x ，)(2t x ，…，)(t x n 为原始信号；1f ，2f ，…，n f 为载波频率由于各高频载波把信号频谱移到不同的频率段，复用信号频谱为各信号频谱的叠加，因此，只需传输复用信号便可在同一信道上实现n 路信号的同时传输，传输完成后，通过n 个合适的带通滤波器，即可获得n 个已调信号，然后，通过解调、低通滤波器滤波便可恢复原始信号。
设载波信号为余弦信号c u ，调制信号为Ωu ，则传输信号为双边带调幅信号DSB u ，即：t U u c cm c ωcos = （3） t U u c ωcos Ωm Ω= （4）2])cos()[cos(cos cos t t U U t tU U u u u c c cm m c cm m c DSB Ω-+Ω+=Ω==ΩΩΩωωω （5）由（5）式可见，调制信号的频谱被线性搬移到载频两边，上边频为Ω+c ω，下边频为Ωω-c ，频宽为2Ω。
假设需传输3路同频宽的余弦信号，频宽为Ω，为了防止传输过程中的频谱间干扰，载波频率间间隔应该大于2Ω。
语音信号的频率范围为：300 Hz ~ 3400 Hz载波信号的频率可选择为：4 kHz 、8kHz 、12kHz ，这是理论分析的结果，实际设计过程中根据实际的语音信号的频率特性的实际情况来选择合适的载波信号。
第3章 详细设计3.1算法设计思路3.1.1 Matlab 支持麦克风，可直接进行声音的录制，获取3路语音信号)(1t x ，)(2t x ，)(3t x ； 音频文件的I/O 命令：wavread 读.wav 声音文件 wavwrite 写.wav 声音文件 wavrecord 录入.wav 声音文件 wavplay 播放.awv 声音文件3.1.2对3路语音信号进行频谱分析，得到其频率特性)(ω1j e X ，)(ω2j e X ，)(ω3j e X ； 频谱分析所用到函数：[y,w]=freqz(y); stem(w/pi,abs(y));3.1.3根据语音信号的频率特性选择合适的载波信号的载波频率1c f ，2c f ，3c f 对语音信号进行调制得到调制信号)(1t xt ，)(2t xt ，)(3t xt ；并对3路调制信号进行频谱分析，得到其频率特性)(ω1j e XT ，)(ω2j e XT ，)(ω3j e XT ；信号调制所用函数：y=modulate(x,Fc,Fs,'am')；3.1.4将调制后的3路语音信号叠加，得到频率复用信号)()()()(321t xt t xt t xt t st ++=，并对复用信号进行频谱分析，得到其频谱特性)(ωj e ST ；3.1.5根据复用信号的频谱特性选择合适的带同滤波器1H ，2H ，3H 对3个特定频率段的信号进行提取，得到3路滤波后的信号)(1t y o ，)(2t y o ，)(3t y o ；带通滤波函数：[n,Wn]=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs)[b,a]=cheby2(n,Rs,Wn)； y=filter(b,a,x)；3.1.6对滤波后的信号进行解调得到解调信号)(11t y o ，)(22t y o ，)(33t y o ；信号解调所用函数：y=demod(x,Fc,Fs,'am')；3.1.7解调后的语音信号含有高频成分，通过低通滤波器滤除高频成分后就可得到恢复后的语音信号)(1t y ，)(2t y ，)(3t y ；低通滤波函数：[n,Wn]=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs)；[b,a]=cheby2(n,Rs,Wn)； y=filter(b,a,x)；3.2对应的详细程序清单及程序注释说明 %语音信号的录入 Fs=44100;%采样频率 t=3;%录音时间fprintf('请录入声音1:\n'); x1=wavrecord(t*Fs,Fs); wavplay(x1,Fs); subplot(3,1,1);plot(x1);title('语音信号1');pause(3); %等待语音信号1播放完毕之后再次录入 fprintf('请录入声音2:\n'); x2=wavrecord(t*Fs,Fs); wavplay(x2,Fs); subplot(3,1,2);plot(x2);title('语音信号2');pause(3); %等待语音信号2播放完毕之后再次录入 fprintf('请录入声音3:\n'); x3=wavrecord(t*Fs,Fs); wavplay(x3,Fs); subplot(3,1,3);plot(x3);title('语音信号3');%语音信号的频谱分析 figure;[xf1,w1]=freqz(x1);subplot(3,1,1);stem(w1/pi,abs(xf1));title('语音信号1的频谱');xlabel('Hz');ylabel('幅度');[xf2,w2]=freqz(x2);subplot(3,1,2);stem(w2/pi,abs(xf2));title('语音信号2的频谱');xlabel('Hz');ylabel('幅度');[xf3,w3]=freqz(x3);subplot(3,1,3);stem(w3/pi,abs(xf3));title('语音信号3的频谱');xlabel('Hz');ylabel('幅度');%根据频谱分析选择合适的载波信号对语音信号进行调制Fc1=4000;Fc2=12000;Fc3=19000;xt1=modulate(x1,Fc1,Fs,'am');xt2=modulate(x2,Fc2,Fs,'am');xt3=modulate(x3,Fc3,Fs,'am');figure;[xtf1,wt1]=freqz(xt1);subplot(3,1,1);stem(wt1/pi,abs(xtf1));title('调制后的语音信号的频谱');subplot(3,1,2);[xtf2,wt2]=freqz(xt2);stem(wt2/pi,abs(xtf2));subplot(3,1,3);[xtf3,wt3]=freqz(xt3);stem(wt3/pi,abs(xtf3));。