数字信号处理实验一

实验一：离散时间信号的时域分析实验目的熟悉MATLAB中产生信号和绘制信号的基本命令。熟悉序列的简单运算，如：加法、标量乘法、时间反转、延时、乘法等。二．实验相关知识准备1．用到的MATLAB命令运算符：：.+-*/;%基本矩阵：ionespirandrandnzeros基本函数：cosexpimagreal数据分析：sum二维图形：axisgridlegendplotsubplotstairsstemtitlexlableylableclf工具箱：sawtoothsquare三．实验内容1．序列的产生(1)程序1－1：单位抽样序列的产生和绘制%ProgramP1_1%GenerationofaUnitSampleSequenceclf;%Generateavectorfrom-10to20n=-10:20;%Generatetheunitsamplesequenceu=[zeros(1,10)1zeros(1,20)];%Plottheunitsamplesequencestem(n,u);xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');title('UnitSampleSequence');axis([-102001.2]);此程序运行得图形如下：(2)程序1－2：正弦序列的产生和绘制%ProgramP1_2%Generationofasinusoidalsequencen=0:40; f=0.1; A=1.5; arg=2*pi*f*n;x=A*cos(arg);clf; %Clearoldgraphstem(n,x); %Plotthegeneratedsequenceaxis([040-22]);grid;title('SinusoidalSequence');xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');axis([040-22]);此程序运行得图形如下：2．序列的运算（信号的平滑）数字信号处理应用的一个常见例子是从被加性噪声污染的信号中移除噪声。假定信号s[n]被噪声d[n]所污染，得到一个含有噪声的信号x[n]=s[n]+d[n]。我们需要对x[n]进行运算，产生一个合理的逼近s[n]，对时刻n的样本求平均，产生输出信号是一种简单有效的方法。如：三点滑动平均的信号。程序1－3实现三点滑动平均的信号运算：y[n]=(x(n-1)+x(n)+x(n+1))/3程序如下:%SignalSmoothingbyAveragingclf;R=51;d=0.8*(rand(R,1)-0.5);%产生随机噪声m=0:R-1;s=2*m.*(0.9.^m);%产生未被污染的信号x=s+d';%产生被噪声污染的信号subplot(2,1,1);plot(m,d','r-',m,s,'g--',m,x,'b-.');xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');legend('d[n]','s[n]','x[n]');x1=[00x];x2=[0x0];x3=[x00];y=(x1+x2+x3)/3;subplot(2,1,2);plot(m,y(2:R+1),'r-',m,s,'g--');legend('y[n]','s[n]');xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');此程序运行得图形如下：3．实验问题回答命令clf,axis,title,xlable和ylable的作用是什么？答：clf：指清空当前figure。axis：一般用来设置axes的样式，包括坐标轴范围，可读比例等。title：是给该图加标题。xlable：用于在绘图窗口中的横轴（x轴）方向上显示一个“标签”。ylable：用于在绘图窗口中的纵轴（y轴）方向上显示一个“标签”。程序1－2中正弦序列的频率是多少？怎样可以改变它？哪个参数控制该序列的振幅？该序列周期是多少？程序1－3中加性噪声d[n]是什么样的形式？语句x=s+d代表什么？信号x1,x2,x3与信号x之间的关系是什么？四．实验报告要求按照实验内容要求完成相关实验程序，并得出相关的实验结果（包括图形结果）。回答实验中提出的问题。总结本次实验结果，按照实验报告格式要求，书写实验报告。五．实验设备PC机，MATLAB软件实验二：离散时间系统的时域分析一．实验目的通过MATLAB仿真一些简单的离散时间系统，并研究它们的时域特性。二．实验相关知识准备1．用到的MATLAB命令语言构造与调试：breakendforifinput基本函数：absnum2str多项式和内插函数：conv工具箱：filterimpz三．实验内容1．线性和非线性系统例2－1设系统为y[n]-0.4y[n-1]+0.75y[n-2]=2.2403x[n]+2.4908x[n-1]+2.2403x[n-2]要求用MATLAB程序仿真系统，输入三个不同的输入序列x1(n),x2(n)和x(n)=a.x1(n)+b.x2(n)，计算并求出相应的输出响应y1[n],y2[n]和y[n]。%Generatetheinputsequencesclf;n=0:40;a=2;b=-3;x1=cos(2*pi*0.1*n);x2=cos(2*pi*0.4*n);x=a*x1+b*x2;num=[2.24032.49082.2403];den=[1-0.40.75];ic=[00];%Setzeroinitialconditionsy1=filter(num,den,x1,ic);%Computetheoutputy1[n]y2=filter(num,den,x2,ic);%Computetheoutputy2[n]y=filter(num,den,x,ic);%Computetheoutputy[n]yt=a*y1+b*y2;d=y-yt;%Computethedifferenceoutputd[n]%Plottheoutputsandthedifferencesignalsubplot(3,1,1)stem(n,y);ylabel('Amplitude');title('OutputDuetoWeightedInput:a\cdotx_{1}[n]+b\cdotx_{2}[n]');subplot(3,1,2)stem(n,yt);ylabel('Amplitude');title('WeightedOutput:a\cdoty_{1}[n]+b\cdoty_{2}[n]');subplot(3,1,3)stem(n,d);xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');title('DifferenceSignal');此程序运行得图形如下：2．离散序列的卷积计算实验内容2－2：计算下列卷积，并图示各序列及其卷积结果y1(n)=x1(n)*h1(n),x1(n)=0.9nR20(n),h1(n)=R10(n)clear;closeallNX=20;NH=10;n=0:NX-1;x1=(0.9).^n;nh=0:NH-1;h1=ones(1,NH);y1=conv(x1,h1);%求卷积ny=0:28;%y1的长度=n+nh-1subplot(3,1