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1、二○○九～二○一○学年第一学期电子信息工程系课程设计计划书班级：电子信息工程2007级班课程名称：数字信号处理课程设计学时学分：1周1学分指导教师：姓名：王燕科学号：二○一○年01月11日13一、课程设计目的：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作为编程工具进行计算机实现，从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现了对数字信号的处理。二、课程设计内容及要求：设计内容：在Matlab环境中，利用编程方法对FDMA通信模型进行仿真研究。设计要求：（1）Matlab支
2、持麦克风，可直接进行声音的录制，要求录制3路不同人的语音信号，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。（2）将各路语音信号分别与各自的不同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。画出复用信号的频谱图。（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；给定滤波器的性能指标，设计合适数字滤波器，并画出带通滤波器的频率响应。（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
3、移到低频段。画出解调后3路信号各自的频谱图。（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。画出低通滤波器的频率响应，恢复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。三、详细设计1.FDMA通信原理分析：13将三路不同的信号频谱搬移到不相同的频率范围内，使他们互不重叠，这样就可复用同一信道传输；接收端，利用若干滤波器将各路信号分离，再解调即可还原为各路原始信号。主要由三个单元组成：调制单元：三个乘法器，y(t)=s(t)*x(t),用于信号的调制；复用和解复用单元：使三路已调信号复用到同一信道
4、中进行传输，然后利用带通滤波器，将三路已调信号解复用输出；解调单元：三个乘法器和低通滤波器，对信道中解复用的已调信号进行解调。2载波频率的设计：各个载频的间隔既要大于2倍的声音的最高截止频率（3.4KHz）,而且最高的载频与采样频率也必须大于2倍的声音的最高截止频率。因为由时域采样定理可得，时域采样导致频域的周期延拓。因为fs为44100Hz，所以选择载波频率时，最好不超过fs/2，否则容易与相混淆（为载频，为声音最高截止频率，为采样频率）。综合考虑三个载频分别取为4000Hz,11000Hz,18000Hz。滤波器的设计：为达到较好效果，采用切比雪夫2型滤波器
5、，并且取Rp=0.5;Rs=40;三个带通滤波器分别要滤出三路信号，其通频带要依据载频而定，可以滤出上边频，也可以滤出下边频。综合最后的试听效果，分别同频带取4300~7000Hz，7600~11000Hz，14600~18000Hz。由于三个信号都是语音信号，有着相同的频率范围，所以可以共用一个低通滤波器，且低通滤波器的通带范围为0~3400Hz。3.录音Matlab中支持麦克风，因此可直接进行声音的录制，利用matlab的录音函数；选取的采样频率为Fs=44100Hz，采样点数为5*44100个，一个通道。三次调用wavrecord函数得到三路语音信号Y1，
6、Y2，Y3：如下：Y1=wavrecord(5*44100,44100,1);saveY1Y2=wavrecord(5*44100,44100,1);saveY2Y3=wavrecord(5*44100,44100,1);saveY3wavplay(Y1,Fs);wavplay(Y1,Fs);wavplay(Y1,Fs);%获得各信号的波形；Fs=44100;X=length(Y1);T=X*FS;K1=T/(X-1);t=0:K1:T;%三路原始信号的时域波形；figure(1);subplot(3,1,1);plot(t,Y1);title('音频y1的波形
7、');subplot(3,1,2);plot(t,Y2);title('音频y2的波形');subplot(3,1,3);plot(t,Y3);title('音频y3的波形');y1=fft(Y1);y2=fft(Y2);y3=fft(Y3);k=0:X-1;T1=3;13f=k/T1;%三路原始信号的频域波形和幅度图；figure(2);subplot(3,2,1);plot(f,y1);title('音频Y1的fft的波形');axis([060000400]);subplot(3,2,2);stem(abs(y1),'.');title('音频Y1的频谱'
8、);xlabel('单位
