数字信号处理-多采样率数字信号处理在数字语音系统中的

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1、目录一、课程设计的性质与目的1二、课程设计题目11.设计目的12.设计要求13.设计步骤2三、课程设计要求2四、设计进度安排2五、设计原理31.巴特沃斯滤波器32.采样定理43.椭圆滤波器44.抽取与内插5六、实验步骤及效果图61.信源的时域和频域分析62.对原始信号进行滤波73.对滤波后的信号采样84.椭圆滤波器滤波95.对语音信号进行抽取和内插处理106.语音信号的恢复117.信号波形图对比12七、问题及解决办法141.信源的时域和频域分析原代码142.对原始信号进行滤波原代码153.椭圆滤波器滤波原代码16八、心得体会174一、课程设计

2、的性质与目的《数字信号处理》课程是通信专业的一门重要专业基础课，是信息的数字化处理、存储和应用的基础。通过该课程的课程设计实践，使学生对信号与信息的采集、处理、传输、显示、存储、分析和应用等有一个系统的掌握和理解；巩固和运用在《数字信号处理》课程中所学的理论知识和实验技能，掌握数字信号处理的基础理论和处理方法，提高分析和解决信号与信息处理相关问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。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。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤

3、波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。二、课程设计题目多采样率数字信号处理在数字语音系统中的应用1、设计目的学习多采样率数字信号处理原理，采用整数因子抽取与整数因子内插来解决数字语音系统中的信号采样过程中存在的问题，并用MATLAB编程实现，加深对多采样率数字信号处理的理解。2、设计要求编程实现数字语音系统中改进的发送端A/D转换方案；编程实现数字语音系统中改进的接收端D/A转换器方案；给出各个设计环节信号的时域图及频域图。前置取样滤波A/D变换器数字信号处理器D/A变换器模拟滤波器模拟xa(t)模拟ya(t)采样→量化转换为模拟电平DSP21

4、3、设计步骤(1)设计模拟预滤波器，其过渡带为4≤f≤12kHz。(2)以16kHz的采样率进行语音采样。(3)设计数字滤波器滤掉采样后频谱在4～12kHz的频带中发生的混叠。(4)按抽取因子D=2进行抽取，降低采样率，使得数据量不增加。(5)按内插因子I=2进行内插，将采样率提高2倍。(6)设计模拟恢复低通滤波器恢复的语音信号。三、课程设计要求1、在一周内学生须上机16小时以上，程序调试完后，须由指导老师在机器上检查运行结果，经教师认可后的源程序可通过打印机输出，并请教师在程序清单上签字。2、课程设计报告内容和格式：设计题目，设计的详细步骤

5、，设计过程中的结果、图形等，设计总结。3、每组每人必须独立完成，成绩的考核按设计结果、答辩成绩及课程设计报告来综合评定。成绩分为优、良、中、及格、不及格五级分评定。4、指导教师：彭祯曹燚罗雅博。四、设计进度安排通信工程1301/02:周周一上午，E-,布置课程设计任务，学生上机，按任务要求进行课程设计；分组选题；周周二上午，E-,学生上机，按任务要求进行课程设计；分组选题；周周三上午，E-,学生上机，按任务要求进行课程设计；分组选题；周周四上午，E-,学生任务完成，答辩并提交课程设计报告。21三、设计原理1、巴特沃斯滤波器设计巴特沃斯低通滤波

6、器的方法：（1）计算归一化频率；（2）根据设计要求按照：21计算巴特沃斯滤波器的参数C和阶次N，当ap=3db时，C=1；（1）利用N查表获得归一化巴特沃斯低通原型滤波器的系统函数H（p）；（2）令H（p）中的得到截止频率为wp的巴特沃斯低通滤波器。设计巴特沃斯低通滤波器的指标：（1）wp-通带边界频率的归一化值；（2）ws-阻带边界频率的归一化值；（3）Rp-通带最大衰减；（4）Rs-阻带最小衰减。用MATLAB函数设计巴特沃斯滤波器：（1）[Z,P,K]=buttap(N);计算N阶巴特沃斯归一化模拟低通原型滤波器系统函数的零、极点增益因

7、子；（2）[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As)；（3）[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As)；（4）[B,A]=butter(N,wc,’ftype’)；（5）[B,A]=butter(N,wc,’ftype’,’s’)。2、采样定理模拟信号经过A/D变换转换为数字信号的过程称之为采样，信号采样后其频谱产生了周期延拓，每隔一个采样频率ws，重复出现一次。为了保证采样后的信号能真实地保留原始模拟信号的信息，采样信号的频率必须至少为原信号中成分的2倍，这是采样的基本法则，成为采样定理。需要注意的是，在对信号进行采

8、样时，满足采样定理只能保证不发生频率混叠，对信号的频谱做逆傅立叶变换时，可以完全变换为时域采样信号，而不能保证此时的采样信号能真实反映原信号。一般频谱函数是复函数，