dsp-软件实验报告

1、数字信号处理MATLAB仿真实验报告学院：电子工程学院班级：2011211203学号：2011210876姓名：孙月鹏班内序号：04一、实验一:数字信号的FFT分析、实验内容及要求JTit /j1 *；( 45/jjt ) ets(O 102 j.t )4 (1离散信号的频谱分析:设信号此信号的0.3pi和0.302pi两根谱线相距很近，谱线0.45pi的幅度很小，请选择合适的序列长度N和窗函数，用DFT分析其频谱，要求得到清楚的三根谱线。(2 DTMF信号频谱分析用计算机声卡采用一段通信系 统中电话双音多频DTMF)拨号数字09的数据，采用快速傅立叶变换FFT)分析这10个号码DTMF拨号时

2、的频谱2、实验结果x(n的时域图与频谱:得到三根清晰的谱线号码9的频谱号码8的频谱号码7的频谱号码6的频谱、实现代码及分析(1第一小题: k=1000; %DFT 点数n=1:1:k; %对时域信号 进行采样x=0.001*cos(0.45*n*pi+sin(0.3*n*pi-cos(0.302*n*pi-pi/4; subplot(2,1,1;stem(n,x,.; %用.画出 时域图title(时域序列：xlabel(n;ylabel(x(n;xk=fft(x,k; %进行K点DFT变换w=2*pi/k*0:1:k-1; %数字角频 率subplot(2,1,2;stem(w/pi,abs

3、(xk;% 画出频谱图axis(0.2,0.5,0,2; %设置窗函数的 宽度与限幅title(1OOO 点 dft;xlabel(数字频率;ylabel(|xk(k|;%此题关键在于DFT点数N的确定。经过计算和实验，当N=1000时能满足题目要求，看 到 3条清晰地 谱线(2)第二小题clear;closeall;f=941 1336;697 1209;697 1336;6971477;770 1209;770 1336;7701477;8521209;852 1336;852 1477%0-9的频率n=1:400;fs=4000; % 取样频率为 4000hzfprintf( 请输 入数

4、字 (0 to 9：nk=input (f1=f(k+1,1; %因为从0开始计算，+1得输f2=f(k+1,2; %入数字的两个 频率N=400;x1=sin(2*pi*f1*n/fs+sin(2*pi*f2*n/fs;%DTMF 的输入信号时域xn=x1,zeros(1,400; %补零subplot(2,1,1;plot(xn %画出时域图xxxxxx( nyyyyyy(x nsubplot(2,1,2;fn=fs*n/N; %取样点的频率plot(fn,abs(fft(xn(1:400; %400点fft变换，画出频谱图axis(0,4000,0,300xxxxxx(fyyyyyy(F

5、FT二、实验二：DTMF信号的编码1、实验内容及要求1)把您的联系电话号码通过DTMF编码生成为一个.wav文件。技术指标：根据ITU Q.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 100ms。每个号 码传送过程中，信号存在 时间至少45ms，且不多于55ms，100ms的其余时间是静音。2)对所生成的DTMF文件进行解码。由于只需要知道 8个特定点的 频谱值，因此采用一种称 为Goertzel算法的 IIR滤波器可以有效地提高 计算效率。其传输函数为和小7I 2 5 九T k2、实验结果输入号码界面土诅H * 0 I “* - 生成的时域图占空比为50%

6、 )电话号码的FFT图：每个数字都有两条主 谱线显示检测到的号码3)实验代码及分析%第一部分，产生编码clc;tm=49,50,51,65;52,53,54,66;55,56,57,67;42,48,35,68%DTMF 表中的ASCII 码f1=697,770,852,941; %行频率向量 f2=1209,1336,1477,1633; %列频率向量 d=input(please enter number:,s %输入电话号码 sum=length(d; %电话 号码长度 total_x=; %电话 号码信号 sum_x=;sum_x=sum_x,zeros(1,800;for a=1:s

7、um% 循环 sum 次 symbol=abs(d (a;% 求输入的 ASCII 码 for p=1:4;for q=1:4;if tm(p,q=abs(d(a; break,end %检测码相符的列号 qendif tm(p,q=abs(d(a;break,end %检测码相符的行号 pendn=1:400;x=sin(2*pi*n*f1(p/8000+sin(2*pi*n*f2(q/8000;% 构成双 频信号x=x,zeros(1,400; %加长序列，增加静音 sum_x=sum_x+x;total_x=total_x,x; %将所有编码连 接起来endsou nd(total_x;

8、 %播放声音t=total_x/2;wavwrite(t,我的手机号码;%生成声音文件plot(total_x;title(DTMF信号时域波形;%代码主要分成三部分，即根据 输入的数字确定双 频率、产生正弦信号和生成文件 以及 绘图。在产生正弦信号的 过程中有增加静音和 连接运算。整体上用循 环对电话 号 码 的每一位 进 行相同 处 理。%第二部分，检测端k=18,20,22,25,32,35,38;N=210;tm=49,50,51;52,53,54;55,56,57;0,48,0;for i=1:sumj=800*(i-1;X=goertzel(total_x(j+1:j+N,k+1;

9、 %算法公式value=abs(X;figure(2subplot(2,6,i;stem(k,value：.,r; %画出 FFT频谱title(FFT x(n ;xlabel(k;ylabel(|X(k|;limit=20;for i1=5:7 %判决，确定频率if value(i1limit break;endendfor j1=1:4if value(j1limit break;endendbuffer(i=tm(j1,i1-4; %根据频率确定号码 enddisp(接收端检测到的号码disp(setstr(buffer%显示检测到的号码%检测端编码首先要根据goertze公式算出FFT

10、,再利用判决的方法找出 频率的分布, 从而确定输入的电话号码。三、实验三：FIR数字滤波器的设计和实现1、实验内容及要求:录制自己的一段声音，长度为45秒，取样频率32kHz，然后叠加一个高斯白噪声，使得信噪比为20dB。请采用窗口法设计一个FIR 带通滤波器，滤除噪声提高质量。提示:滤波器指标参考：通带边缘频率为4kHz，阻带边缘频率为4.5kHz,阻带衰减大于50dB；Matlab函数y = awgn(x,snr,measured；首先测量输入信号x 的功率，然后对其叠加高斯白噪声；2、实验结果原始声音时域图与频谱图叠加白噪声的时域图与频谱图（但明显声音信号太弱，被白噪声盖 过去了）心幅频

11、特性滤波后的时域图与频谱特性（可以看到45Khz以后的频谱都被滤掉了）3、代码及分析% 产生原始 声音 及频谱clear allclose ally1,fs,bits=wavread(record-1.wav; %按照采 样频率取得 y1 y2=y1(:,1;fs=32000;k=1:4096;yk1=fft(y2,4096;figure (1subplot(2,1,1;plot(y2;title(原始声音时域；subplot(2,1,2;plot(32/4096*k,abs(yk1;axis(0,17,0,0.05; xlabel(f/kHZ ;title(原始声音频域；wavplay(y1

12、,42000%加噪及其 频谱y3=awg n(y2,20,measured：db;%awg n?为加性高斯白噪声 yk2=fft(y3,4096;figure (2subplot(2,1,1;plot(y3;title(加噪后声音 时域； subplot(2,1,2;plot(32/4096*k,abs(yk2;xlabel(f/KHZ ;title(加噪后声音频域；wavplay(y3,42000;%滤波器设计 fp=4000;fr=4500;wp=2*pi*fp/fs;wr=2*pi*fr/fs;tr_width=wr-wp;N=ceil(6.6*pi/tr_width+1;n=0:1:N

13、;wc=(wr+wp/2;alpha=(N-1/2;n=0:1:N-1;m=n-alpha+eps;hd=sin(wc*m./(pi*m;b=fir1(N,wc/(4*pi/3.65; w_ham=(hamming(N; h=hd.*w_ham;H,w=freqz(h,1,1000, whole;H=(H(1:1:501;w=(w(1:1:501;mag=abs(H; db=20*log10(mag+eps/max(mag; pha=angle(H;delta_w=2*pi/1000; x=filter(b,1,y3;figure(3 subplot(1,1,1;plot(w/pi,db;ti

14、tle(滤波器幅频响应;x=conv(h,y3;%滤除噪声后 频谱figure(4 subplot(2,1,1;plot(x;title(滤除噪声后时域图；Xk=fft(x,4096;subplot(2,1,2；plot(32/4096*k,abs(Xk；axis(0,16,0,5title(滤除噪声后频域图xlabel(f/KHZ ；wavplay(x,42000；%根据要求，所求的滤波器是一个低通 滤波器%因为衰减大于50DB，窗函数选择了汉明窗4、错误 分析与 总 结问题 主要出在第三道 题目上：1) 实验要求的声音文件格式 为wav,但录音软件的的格式wma，所以需要格式转换。 首先实

15、验的是直接更改格式名，尽管在播放器中可以播放，但仍然不可以 识别；其次 实验的是用matlab直接录音，但频谱集中在录音的采样频率附近，仍不能做正常的 分析；最后用的是格式工厂的 转换，尽管感觉频谱 仍有改 变，但并不影响实验结 果。2) 用matlab对声音进行波形提取后，再用相同的fs播放，会发现声音的频率变低，进 过实验，必须用比fs高一些的频率播放，才能听到正确的声音。3) 对比其他同学的 频谱，发现我的原始声音的 频谱的幅度就很低，加入白噪声之后， 就很难看到声音的 频谱了。但声音的播放就没有什么 问题。直到最后也没有想明白 为 什么。5、心得与 体会在这次实验中，我们分别用MATLAB实现了简单的FFT变换、IIR滤波器设计与FIR 滤波器设计，真切的感受到了 MATLAB 仿真的便