线性相位语音数字滤波器的设计开题报告

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1、开题报告线性相位语音数字滤波器的设计一、选题的背景、意义语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。同时，语言也是人与机器之间进行通信的重要工具，它是一种理想的人机通信方式，因而可为信息处理系统建立良好的人机交互环境，进一步推动计算机和其他智能机器的应用，提高社会的信息化程度。语音信号处理是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。虽然从事这一领域研究的人员主要来自信号与信息处理及计算机应用等学科，但是它与语音学、语

2、言学、声学、认知科学、生理学、心理学等许多学科也有非常密切的联系。20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理论和算法，如数字滤波器、快速傅立叶变换（FFT）等是语音信号数字处理的理论和技术基础。随着信息科学技术的飞速发展，语音信号处理取得了重大的进展：进入70年代之后，提出了用于语音信号的信息压缩和特征提取的线性预测技术（LPC），并已成为语音信号处理最强有力的工具，广泛应用于语音信号的分析、合成及各个应用领域，以及用于输入语音与参考样本之间时间匹配的动态规划方法；80年代初一种新的基于聚类分析的高效数据压缩技术—矢量量化（VQ）应用于语音信号处理中；而用隐马尔可夫模型（HMM）描述语音

3、信号过程的产生是80年代语音信号处理技术的重大发展，目前HMM已构成了现代语音识别研究的重要基石。近年来人工神经网络(ANN)的研究取得了迅速发展，语音信号处理的各项课题是促进其发展的重要动力之一，同时，它的许多成果也体现在有关语音信号处理的各项技术之中。二、相关研究的最新成果及动态随着通信与信息技术的发展，数字信号处理在该领域显得越来越重要。同时数字信号处理在语音、自动控制、航空航天和家用电器等领域也得到了广泛应用，它已成为当今一门极其重要的学科和术。在数字信号处理中起重要作用并获得广泛应用的是数字滤波器，数字滤波器是数字信号处理的基础。MaⅡab(Matrix1aboratory)是美国M

4、athworks公司推出的具有强大数值分析、矩阵运算、图形绘制和数据处理等功能的软件，现已广泛应用到教学、科研、工程设计等领域。随着Matlab软件信号处理工具箱的推出，Matlab已成为信息处理，特别是数字信号处理(DsP)应用中分析和设计的主要工具。就Matlab信号处理中的滤波器设计而言，在很大程度上能快速有效地实现滤波器的分析、设计及仿真，大大节约了设计时间，相对传统设计而言，简化了滤波器设计难度。1数字滤波器的优点所谓数字滤波器是指输入、输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成份的器件。与模拟滤波器相比，数字滤波的优点是：(1)精度和稳

5、定性高；(2)系统函数容易改变，所以灵活性高；(3)不要求阻抗匹配；(4)便于大规模集成。数字滤波器包括有限长脉冲响应滤波器(FIRfilter)和无限长脉冲响应滤波器(IIRfilter)。从结构上看，FIR数字滤波器采用非递归结构，IIR数字滤波器采用递归结构。IIR数字滤波器的相位特性是非线性的，在数据传输、图像处理等携带波形信息的系统对线性相位要求很高，而FIR很容易做到严格的线性相位特性，因此介绍FIR数字滤波器的设计方法有一定实用意义。2FIR数字滤波器的窗函数设计方法FIR数字滤波器的设计是选择有限长度(长度为H)的单位脉冲响应h(n)，使其传输函数满足技术要求。FIR数字滤波器

6、的设计问题就是要求所设计的FIR数字滤波器的频率响应去逼近所要求的理想滤波器的响应从单位取样序列来看，就是使所设计的滤波器的h(n)逼近单位取样响应序列hd(n)。设理想低通滤波器的传输函数为，它的表达式如下：边界频率Wc是不连续点，相应的单位取样响应:可见，理想低通滤波器的单位取样响应hd(n)是无限长的，凡从一∞一+∞，且是非因果序列。因此为了构造一个有限长度为N的线性滤波器，只有将hd(n)截取一段，使之关于a=(N-1)/2对称。对hd(n)的截取实际上是对其做加窗处理，即让其与一个窗函数相乘，窗函数的形状有矩形窗、海明窗和布莱克曼窗等。这里以矩形窗RN(n)为例，设矩形窗的长度为N,

7、对hd(n)加窗处理后，得h(n)=hd(n)RN(n)，这样就用一个有限长序列h(n)去代替hd(n)。下面通过实例仿真实现设计的低通滤波器.3仿真的方法MATLAB信号处理工具箱提供了基于窗函数的工具函数fir1和fir2，使用函数fir1，其调用格式为：b=fir1(N，wn,ftype)，b为FIR滤波器的冲击响应函数，即前面提到的h(n)；N为滤波器阶数；wn为滤波器的截止频率，频率被做