数字信号处理实验指导书电信

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1、1《数字信号处理》课程实验1.1绪论1.1.1实验的目的与任务数字信号处理主要研究如何对信号进行分析、变换、综合、估计与识别等加工处理的基本理论和方法。通过实验使学生巩固所学基本理论，掌握最阜本的数字信号处理的理论和方法，提高综合运川所学知识的能力。实验注璽培养学生独立分析和解决问题的能力，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后进一步的专业学习打下良好的基础。1.1.2实验基本要求1.实验前要求必须较为熟练地学握所使用的计算机语言和仪器设备的使用，以及程序的调试方法及技巧。2.实验前要作好充分准备，包括

2、程序、所需数据、调试步骤、测试方法、对运行结果的分析等。3.能根据需耍査阅参考书、手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会口己独立分析问题、解决问题，培养一定的开发能力。4.实验时要遵守实验室的规章制度，爱护实验设备，耍熟悉与实验有关的系统软件的使用方法。5.能独立撰写设计说明，准确分析实验结果，设计程序。6.每个实验完成后，应写出实验报告。1.2实验项目指导实验一离散时间信号与系统的时域分析一.实验目的1.掌握各种常用的序列定义，理解其数学表达式和波形表示。2.掌握在计算机屮生成及绘制数字信号波形的方法。3.掌握序列的相加、相乘

3、、移位、反褶等基本运算及编程实现。4.通过编程和调试程序，增强使川计算机解决时域信号与系统的分析能力。二.实验原理1.序列的基本概念离散吋间信号在数学上可用时间序列｛%(/?)｝来表示，其中兀⑺)代表序列的第n个数字,料代表时间的序列，〃的取值范围为-00VHV8的整数，/?取具它值兀⑺)没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过釆样得到，例如对模拟信号£(r)进行等间隔采样，采样问隔为T,得到｛x(l(nT)｝-个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。2.常用序列常用序列有：单位脉冲序列(单位抽样)》(力、单位阶跃序列“⑺)、

4、矩形序列心(小、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。3.序列的基本运算序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。4•序列的卷积运算00y(n)=Vx(m)h(n-m)=x(n)*h(n)〃匸一co上式的运算关系称为卷积运算，式中*代表两个序列卷积运算。两个序列的卷积是一个序列•另一个序列反褶后逐次移位乘积Z和，故称为离散卷积，也称两序列的线性卷积。其计算的过程包括以下4个步骤。(1)反褶:先将兀(")和h(n)的变量n换成m,变成兀(加)和h(tn),再将h(m)以纵轴为对称轴反褶成h(-m)o(2)移位：将力(-

5、加)移位川，得/?(/?-m)o当”为」］［数时，右移斤位；当川为负数时，左移n位。(1)相乘：将h(n-m)和兀(zn)的对应点值相乘。(2)求和：将以上所有对应点的乘积累加起来，即得y(n)o1.线性卷积系统输入序列为x(n),系统的单位冲激响应为h(n),输出序列为y(n),则LTT系统输入输出的关系为00y(n)=x(m)h(n-m)=x(n)*h(n)计算两个有限长序列线性卷积的函数y=conv(x,h)2.圆周卷积设两个有限长序列xl(n)和x2(n),均为N点长,其N点离散傅里叶变换分别XI(k)和X2(k),如果Y

6、(k)=Xl(k)X2(k)，则下式称为圆周卷积。y(n)=xl(n)®x2(n)MATLAB没冇计算两个冇限长序列関周卷积的函数，要求按定义式编程计算。圆周卷积编程方法1：functionyc=circonv(xl,x2,N)iflength(xl)>Nerror('N必须大于等于xl的长度，)；endiflength(x2)>Nerror('N必须人于等于x2的长度，)；endxl=[xl,zeros(1,N-length(xl))];%填充序列xl使其长度为Nx2=[x2,zeros(1,N-length(x2))];n=[O

7、:1:N-1];x2=x2(mod(~n,N)+1);%生成序列x2((~n))NH二zeros(N,N);forn=l:l:NH(n,:)=cirshiftd(x2,n-1,N);%该矩阵的k行为x2((kT-n))Nendyc=xl*Hz:圆周卷积编程方法2：functiony=cirshiftd(x,m,N)iflength(x)>Nerror('x的长度必须小于N，)；endx=[x,zeros(1,N-length(x))];%填充序列x使其长度为Nn=[0:1:N-1];y=x(mod(n-m,N)+l);一.实验设备少

8、器材1.电脑2.MATLAB软件系统二.实验内容与记录1.MATLAB相关函数及应用(1)产生N个零元素矢量函数：x=zeros(l,N)(2)系统单位冲激响应h(n)的两种函数：y=impz(b,a,N)计算单位冲激响应序列的前N个