北京邮电大学《数字信号处理》门爱东-dsp09-实验

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1、数字信号处理Matlab实验实验一：数字信号的产生和基本运算(4学时〉因为现实世界里存在的是模拟信号，因此数字信号处理的第一个问题是将信号离散化，得到一个数字信号，然后再进行数字处理。(1)常用数字信号序列的产生：熟悉Matlab产生数字信号的基本命令，加深对数字信号概念的理解，并能够用Matlab产生和绘制出一些常用离散信号序列。请用Matlab画出下列序列的波形(-10

2、理中最基本的算术运算，将上述基本序列进行这些基本运算，得到多个序列构成的组合序列。请用您的计算机声卡采用一段您自己的声音x(n),长度为45秒，单声道,取样频率44.1kHz,16bit/样值，然后与给定的一段背景音乐y(n)按下式叠加为一个声咅信号z(n)：z(n)=0.7x(n)+0.3y(n)要求：a)在同一个Figure中,画出采集声音x(n)>背景音乐y(n)和混音z(n)的时域波形；b)保存混咅文件z(n)(wav格式)；c)提交实验报告时，请把声音文件转换为mp3格式，图像转换为JPEG格式，以节省存储空间。通过本次实验，掌握Matlab中这些基本运算命令，对数字信号

3、处理有一个基本概念，为后面的数字信号分析和滤波打下基础。实验二：数字信号的FFT分析(6学时〉数字信号处理的一个重要分支就是信号分析，而信号分析的基本工具是离散傅立叶变换。利用傅立叶变换和级数所形成的频谱分析技术作为处理连续信号的重要工具己经应用得很久了,1956年库力(Cooley)和图基(Tukey)所发展的近似频谱的快速算法为频谱分析的数字信号的谱分析铺平了道路。因此，DFT(FFT)得到广泛应用。本次实验设计了两个内容：(1)已知信号(、Qn0N这里，N=25,Q=0.9+j0.3。可以推导岀,N-lN-l1QNX伙)二工心)W、J

4、工二-5^-,"0,1—1"Qn=01—JWv首先根据这个式子计算X(k)的理论值，然后计算输入序列x(n)的32个值,再利用基2吋间抽选的FFT算法，计算x(n)的DFTX(k),与X(k)的理论值比较(要求计算结果最少6位有效数字)。(2)假设信号x(n)由下述信号组成：JTx(n)=0.001*cos(0・45〃r)+sin(0.3n^)一cos(0.302m)4这个信号有两根主谱线0.3pi和0.302pi靠的非常近,而另一根谱线0.45pi的幅度很小，请选择合适的长度N和窗函数，用DFT分析其频谱，得到清楚的三根谱线。通过木次实验，应该掌握：(a)用傅立叶变换进行信号分

5、析吋基本参数的选择。(b)经过离散时间傅立叶变换(DTFT)和有限长度离散傅立叶变换(DFT)后信号频谱上的区别，前者DTFT时间域是离散信号，频率域还是连续的，而DFT在两个域中都是离散的。(c)离散傅立叶变换的基本原理、特性，以及经典的快速算法(基2时间抽选法)，体会快速算法的效率。(d)获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨率的概念，为将来进一步进行吋频分析(例如小波)的学习和研究打下基础。(e)建立DFT从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念，此概念的一个典型应用是数字音频压缩中的分析滤波器，例如DVDAC3和MPEGAudio

6、o实验三:HR数字滤波器的设计和实现(6学时〉数字信号处理的另一个重要应用是数字滤波器。数字滤波器是一个运算过程，将输入数列按既定的要求转换成输出数列。在数字信号的处理时只需利用数字相加、乘以常数和延时等运算，就可以完全达到传输特性的要求。数字滤波器分为无限冲激响应(IIR)和有限冲激响应(FIR)两大类。本实验用IIR数字滤波器产生双咅多频DTMF拨号信号的产生，演示IIR数字滤波器在通信系统屮的应用。DTMF信号是将拨号盘上的0〜F共16个数字，用音频范围的8个频率来表示的一种编码方式。8个频率分为高频群和低频群两组，分别作为列频和行频。每个字符的信号由来自列频和行频的两个频率

7、的正弦信号叠加而成。频率组合方式如下图所示。频率1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*/E0#FD根据ITUQ.23建议，DTMF信号的技术指标是：传送/接收率为每秒10个号码，或每个号码lOOmSo每个号码传送过程中，信号存在时间至少45ms,且不多于55ms,100ms的其余时间是静咅。在每个频率点上允许有不超过±1.5%的频率误差。任何超过给定频率±3.5%的信号，均被认为是无效的，拒绝