信号处理课设

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1、*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期《信号处理》课程设计题目：基于MATLAB的IIR滤波器语音信号去噪专业班级：通信工程（2）班姓名：郭向斌学号：10250218指导教师：何继爱成绩：摘要本课程设计主要运用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，对其进行时域分析，频谱分析及其语音信号的特性分析。然后利用Matlab对其加噪处理，接着用脉冲响应不变法设计的一个满足指标的切比雪夫IIR滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析。关键词：II

2、R；滤波器；MATLAB一、滤波器介绍及基本原理01.1课程设计的要求01.2工作平台简介01.3语音信号概述11.4数字滤波器的特性21.5数字滤波器的设计原理2二、滤波器的实现过程62.1语音信号去噪的设计流程62.2脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器62.3利用模拟滤波器设计IIR数字低通滤波器的步骤7三、IIR滤波器基于MATLAB的仿真实现93.1Matlab相关函数93.2语音信号的采集103.3语音信号的频谱分析113.4加噪语音信号的仿真123.6信号滤波过程143.7结果分析15总结17参考文献18附录19致谢23一、滤波器介绍及基本原理1.1

3、课程设计的要求1、学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法；2、掌握windows环境下语音信号采集方法；3、掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和方法；4、掌握MATLAB设计FIR数字滤波器的方法；5、学会用MATLAB对信号进行分析和处理。1.2工作平台简介课程设计的主要设计平台式MATLAB7.0。如下图1-1所示：MATLAB的名称源自MatrixLaboratory23，它是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身

4、，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行，适用于Windows、UNIX等各种系统平台。总的来说，该软件有三大特点。一是功能强大。具有数值计算和符号计算、计算结果和编程可视化、数学和文字统一处理、离线和在线计算等功能；二是界面友善、语言自然。MATLAB以复数处理作为计算单元，指令表达与

5、标准教科书的数学表达式相近；三是开放性强。当学好MATLAB的同时，会更好的帮助自己去就解决一些难题，而且MATLAB拥有非常好的发展前途，对我们未来的帮助也是不可限量的。图1-1MATLAB7.0设计平台1.3语音信号概述23人类用语言交流的过程可以看成是一个复杂的通信过程，为了获取便于分析和处理的语音信源，必须将在空气中传播的声波转变为包含语音信息并且记载着声波物理性质的模拟（或数字）电信号，即语音信号，因此语音信号就成为语音的表现形式或载体。语音学和数字信号处理的交叉结合便形成了语音信号处理。语音信号处理是建立在语音学和数字信号处理基础之上的，对语音信号模型进

6、行分析、存储、传输、识别和合成等方面的一门综合性学科。1.4数字滤波器的特性1.4.1数字滤波器的概念及优点若滤波器的输入、输出都是离散时间信号，那么该滤波器的单位冲激响应h(n)也必然是离散的，这种滤波器称为数字滤波器（DF）。数字滤波器实质上是一种运算过程——用来描述离散系统输入与输出关系的差分方程的计算或卷积计算。数字滤波器的实质是用一有限精度算法实现的离散时间线性时不变系统，以完成对信号进行滤波处理的过程。它是数字信号处理的一个重要分支，具有稳定性好、精度高、灵活性强、体积小、质量轻等诸多优点。1.4.2数字滤波器的分类数字滤波器根据不同的分类标准可以将滤波

7、器分成不同的类别。（1）根据单位冲激响应h(n)的时间特性分类无限冲激响应（IIR）数字滤波器有限冲激响应（FIR）数字滤波器（2）根据实现方法和形式分类递归型数字滤波器非递归型数字滤波器快速卷积型（3）根据频率特性分类低通数字滤波器、高通数字滤波器、带通数字波器、带阻数字滤波器1.5数字滤波器的设计原理数字滤波器的作用是利用离散时间系统的特性，对输入信号波形(或频谱)进行加工与处理，或者说利用数字方法，按预定的要求对信号进行变换。可以将数字滤波器理解为一个算法或者程序23，将代表输入信号的数字时间序列，转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按