数字信号处理》课程研究性学习报告,多速率信号处理专题研讨

1/11数字信号处理课程研究性学习报告,多速率信号处理专题研讨数字信号处理课程研究性学习报告姓名学号同组成员指导教师时间多速率信号处理专题研讨【目的】掌握序列抽取运算与内插运算的频谱变化规律。掌握确定抽取滤波器与内插滤波器的频率指标。掌握有理数倍抽样率转换的原理及方法。培养学生自主学习能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。【研讨题目】基本题1抽取、内插信号特征的时域/频域分析对于给定的单频模拟信号y=sin，确定一个合适的采样频率fsam，获得离散信号yk，试进行以下问题的分析：对离散信号yk进行M=2倍抽取，对比分析yk2/11和yMk在时域/频域的关系；对离散信号yk进行L=2倍内插，对比分析yk和yk/L在时域/频域的关系。【温磬提示】在多速率信号分析中，离散序列的抽取和内插是多速率系统的基本运算，抽取运算将降低信号的抽样频率，内插运算将提高信号的抽样频率。两种运算的变换域描述中，抽取运算可能出现频谱线性混叠，而内插运算将出现镜像频谱。【设计步骤】1、已知y=sin频率为500Hz，周期为，可取时间范围T为0到秒，两个周期，根据抽样定理取fsam?8000Hz，每个周期抽取16个点。2、用函数xD=x对离散信号进行M=2倍的抽取，用fft计算频谱。3、用函数xL=zeros);xL=x;对离散信号进行L=2的内插，用fft计算频谱。【仿真结果】对离散信号yk抽取和内插的时域/频域对比分析结果。抽取：内插：3/11【结果分析】11、抽取运算在频域描述：对xk进行M倍抽取后得到xDk的频谱为XD?Mj?M?1l?0?X，即将xk的频谱X扩展M倍，得到X，再以2?为周期进行周期化并乘以因子。j?M2、内插运算在频域描述：对xk进行L倍内插后得到xLk频谱为XL?X，即将xk的频谱X压缩L倍，除了与原序列频谱相差一个尺度因子外，两个序列频谱形状保持不变。由于X的周期为2?，所以X周期为2?，内插序列在?L,?L的频谱将在区间?,?重复L次。【发现问题】：应选择合适抽样频率来抽取足够多的点。【仿真程序】抽取：T=;fs=8000;Ts=1/fs;N=T/Ts;k=0:N-1;4/11x=sin);subplotstem;xD=x;subplot;stem;X=fft;X=fftshift;subplot;plot);Y=fft;Y=fftshift;subplot;plot);内插：T=;fs=8000;Ts=1/fs;N=T/Ts;k=0:N-1;x=sin);subplot5/11stem;xL=zeros);xL=x;subplot;stem;X=fft;X=fftshift;subplot;plot);Y=fft;Y=fftshift;subplot;plot);【研讨题目】中等题2音乐信号多速率处理分别给出抽样率为32KHz、16KHz和8KHz的三段音乐信号，利用Matlab仿真分别将信号通过抽样率为16KHz的D/A进行播放，试听播放结果分析其中存在的现象和问题；32KHz音乐信号文件：16KHz音乐信号文件：8KHz音乐信号文件：6/11设计多速率信号处理系统，使得抽样率为32KHz和8KHz的三段音乐信号通过抽样率为16KHz的D/A能够正常播放。xxsamsamsamsam【设计步骤】用wavread函数读取文件，再使用sound函数对音乐信号以16Hz抽样频率播放。用wavread函数读取文件，对音乐信号进行内插或者抽取，再用sound函数播放。【仿真结果】32kHz以16kHz播放声音低沉，16kHz能够正常播放，8kHz声音变得尖细。音乐信号均正常播放。【结果分析】32kHz音乐信号2倍抽取后，时域抽样间隔变为2倍，抽样频率变为原来二分之一，可以以16kHz数字信号处理课程研究性学习报告指导教师薛健时间【目的】7/11掌握IIR和FIR数字滤波器的设计和应用；掌握多速率信号处理中的基本概念和方法；学会用Matlab计算小波分解和重建。了解小波压缩和去噪的基本原理和方法。【研讨题目】一、播放音频信号，确定信号的抽样频率，计算信号的频谱，确定噪声信号的频率范围；设计IIR数字滤波器，滤除音频信号中的噪声。通过实验研究?P,?s，AP,As的选择对滤波效果及滤波器阶数的影响，给出滤波器指标选择的基本原则，确定你认为最合适的滤波器指标。设计FIR数字滤波器，滤除音频信号中的噪声。与中的IIR数字滤波器，从滤波效果、幅度响应、相位响应、滤波器阶数等方面进行比较。【设计步骤】【仿真结果】数字信号处理课程研究性学习报告姓名学号同组成员指导教师8/11时间多速率信号处理专题研讨【目的】掌握序列抽取运算与内插运算的频谱变化规律。掌握确定抽取滤波器与内插滤波器的频率指标。掌握有理数倍抽样率转换的原理及方法。培养学生自主学习能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。【研讨题目】基本题1抽取、内插信号特征的时域/频域分析对于给定的单频模拟信号y=sin，确定一个合适的采样频率fsam，获得离散信号yk，试进行以下问题的分析：对离散信号yk进行M=2倍抽取，对比分析yk和yMk在时域/频域的关系；对离散信号yk进行L=2倍内插，对比分析yk和yk/L在时域/频域的关系。【温磬提示】在多速率信号分析中，离散序列的抽取和内插是多速率系统的基本运算，抽取运算将降低信号的抽样频率，内插运算将提高信号的抽样频率。两种运算的变换域描述中，抽取运算可能出现频谱混叠线性，而内插运算将出现9/11镜像频谱。【设计步骤】【仿真结果】对离散信号yk抽取和内插的时域/频域对比分析结果。【结果分析】抽取、内插运算在频域的描述和性质。【自主学习内容】【阅读文献】【发现问题】：【问题探究】【仿真程序】2音乐信号多速率处理分别给出抽样率为32KHz、16KHz和8KHz的三段音乐信号，利用Matlab仿真分别将信号通过抽样率为16KHz的D/A进行播放，试听播放结果分析其中存在的现象和问题；32KHz音乐信号文件：16KHz音乐信号文件：8KHz音乐信号文件：设计多速率信号处理系统，使得抽样率为32KHz和8KHz的三段音乐信号通过抽样率为16KHz的D/A能够10/11正常播放。xxsamsamsamsam【设计步骤】【仿真结果】【结果分析】【自主学习内容】【阅读文献】【发现问题】：【问题探究】【仿真程序】3对于人体脉搏信号可以综合地反映人体的心脏器官和心血管系统的生理变化。对人体脉搏信号进行非线性分析的研究，为评估人体心脏器官与血液循环系统的生理状态以及研究人的情绪对生理变化的影响提供了依据，并且对进一步深入认识人体生命系统的复杂性现象及规律具有重要意义。本题目将给出实际采集的人体脉搏信号，采样率为fsam=200Hz，疲劳状态下脉搏信号：疲劳.txt清晰状态下脉搏信号：清醒.txt利用Matlab读取脉搏信号，并进行脉搏信号的频11/11谱分析，得出人体脉搏频谱特征。已知人体脉搏信号通常分布在1-20Hz内，设计合适的滤波器得到纯净的脉搏信号。由于脉搏信号通常分布在1-20Hz内，而人耳听觉范围在300-3400Hz范围，为使人耳能够听到清醒的脉搏信号，请设计合适的多速率信号处理系统实现。【频谱特