实验一数字基带信号实验
一、实验目的
1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB
3
的编码规则。
3、掌握从HDB
3
码信号中提取位同步信号的方法。
4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
5、了解HDB
3
（AMI）编译码集成电路CD22103。
二、实验内容
1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极
性码（HDB
3）、整流后的AMI码及整流后的HDB
3
码。
2、用示波器观察从HDB
3
码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观察HDB
3
、AMI译码输出波形。
三、基本原理
本实验使用数字信源模块、HDB
3
编译码模块和可编程逻辑器件模块。
1、数字信源
本模块是整个实验系统的发终端，其原理方框图如图1-1所示。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。
本模块有以下测试点及输入输出点：
? CLK 晶振信号测试点
? BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点
? FS 信源帧同步信号输出点/测试点
? NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点
图1-3为数字信源模块的电原理图。图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：
?晶振CRY：晶体；U1：反相器74LS04
?分频器U2：计数器74LS161；U3：计数器74LS193；
U4：计数器74LS160
? 并行码产生器 K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、
数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应 ? 八选一 U5、U6、U7：8位数据选择器74LS151 ? 三选一 U8：8位数据选择器74S151 ? 倒相器 U20：非门74LS04 ? 抽样
U9：D 触发器74HC74
图1-1 数字信源方框图
无
图1-2 帧结构
下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。 （1）分频器
74LS161进行13分频，输出信号频率为341kHz 。74LS161是一个4位二进制加计数器，预置在3状态。
74LS193完成÷2、÷4、÷8、÷16运算，输出BS 、S1、S2、S3等4个信号。BS 为位同步信号，频率为170.5kHz 。S1、S2、S3为3个选通信号，频率分别为BS 信号频率
的1/2、1/4和1/8。74LS193是一个4位二进制加/减计数器，当CPD= PL =1、MR=0时，可在Q 0、Q 1、Q 2及Q 3端分别输出上述4个信号。
74SL160是一个二一十进制加计数器，预置在7状态，完成÷3运算，在Q 0和Q 1端分别输出选通信号S4、S5，这两个信号的频率相等、等于S3信号频率的1/3。
分频器输出的S1、S2、S3、S4、S5等5个信号的波形如图1-4（a ）和1-4（b ）所示。
（2）八选一
采用8路数据选择器4512，它内含了8路传输数据开关、地址译码器和三态驱动器，其真值表如表1-1所示。U5、U6和U7的地址信号输入端A 、B 、C 并连在一起并分别接S1、S2、S3信号，它们的8个数据信号输入端x0 ~ x7分别K1、K2、K3输出的8 个并行信号连接。由表1-1可以分析出U5、U6、U7输出信号都是码速率为170.5KB 、以8位为周期的串行信号。 （3）三选一
三选一电路原理同八选一电路原理。S4、S5信号分别输入到U8的地址端A 和B ，U5、U6、U7输出的3路串行信号分别输入到U8的数据端x3、x0、x1，U8的输出端即是一个码速率为170.5KB 的2路时分复用信号，此信号为单极性不归零信号（NRZ ）。
S 3
S 2S 1(a)
S 5
S 4S 3(b )
图1-4 分频器输出信号波形
（4）倒相与抽样
图1-1中的NRZ 信号的脉冲上升沿或下降沿比BS 信号的下降沿稍有点迟后。在实验二的数字调制单元中，有一个将绝对码变为相对码的电路，要求输入的绝对码信号的上升沿及下降沿与输入的位同步信号的上升沿对齐，而这两个信号由数字信源提供。倒相与抽样电路就是为了满足这一要求而设计的，它们使NRZ-OUT 及BS-OUT 信号满足码变换电路的要求。
图1-3 数字信源电原理图
表1-1 74LS151真值表
FS 信号可用作示波器的外同步信号，以便观察2DPSK 等信号。
FS 信号、NRZ-OUT 信号之间的相位关系如图1-5所示，图中NRZ-OUT 的无定义位为0，帧同步码为1110010，数据1为11110000，数据2为00001111。FS 信号的低电平、高电平分别为4位和8位数字信号时间，其上升沿比NRZ-OUT 码第一位起始时间超前一个码元。
FS
NRZ-OUT
图1-5 FS 、NRZ-OUT 波形
2. HDB 3编译码
原理框图、电原理图分别如图1-6和图1-7所示。本单元有以下测试点及输出点：
? NRZ_IN 编码器输入信号 ? BS_IN
位同步输入信号 ? NRZ_OUT 译码器输出信号
? BS- OUT
锁相环输出的位同步信号 ?（AMI ）HDB 3
编码器输出信号
?（AMI ）HDB 3-D （AMI ）HDB 3整流输出信号
3
图1-6 HDB
3
编译码方框图
本模块上的开关K1用于选择码型，K1位于左边（A端）选择AMI码，位于右边（H
端）选择HDB
3
码。
图1-6中各单元与图1-7各单元器件的对应关系如下：
? HDB
3编译码器U9：HDB
3
编译码集成电路CD22103A
?单/双极性变换器U10：模拟开关4052
?双/单极性变换器U13：非门74HC04
?相加器U14：或门74LS32
?带通U11、U12：运放UA741
?限幅放大器U15：运放LM318
?锁相环U16：集成锁相环CD4046
下面简单介绍AMI、HDB
3
码编码规律。
AMI码的编码规律是：信息代码1变为带有符号的1码即+1或-1，1的符号交替反转；信息代码0的为0码。AMI码对应的波形是占空比为0.5的双极性归零码，即脉冲宽度τ
与码元宽度（码元周期、码元间隔）T
S 的关系是τ=0.5T
S
。
HDB
3
码的编码规律是：4个连0信息码用取代节000V或B00V代替，当两个相邻V码中间有奇数个信息1码时取代节为000V，有偶数个信息1码（包括0个信息1码）时取
代节为B00V，其它的信息0码仍为0码；信息码的1码变为带有符号的1码即+1或-1；
HDB
3
码中1、B的符号符合交替反转原则，而V的符号破坏这种符号交替反转原则，但相
邻V码的符号又是交替反转的；HDB
3
码是占空比为0.5的双极性归零码。
设信息码为0000 0110 0001 0000 0，则NRZ码、AMI码，HDB
3
码如图1-8所示。
分析表明，AMI码及HDB
3
码的功率谱如图1-9所示，它不含有离散谱f S成份（f S =1/T S，等于位同步信号频率）。在通信的终端需将它们译码为NRZ码才能送给数字终端机或数模
转换电路。在做译码时必须提供位同步信号。工程上，一般将AMI或HDB
3
码数字信号进
S
图1-9中给出。由于整流后的AMI、HDB
3
码中含有离散谱f S，故可用一个窄带滤波器得到频率为f S的正弦波，整形处理后即可得到位同步信号。本单元用CD22103集成电路进行
AMI或HDB
3编译码。当它的第3脚（HDB
3
/ AMI）接+5V时为HDB
3
编译码器，接地时为AMI
编译码器。编码时，需输入NRZ码及位同步信号，它们来自数字信源单元，已在电路板
上连好。CD22103编码输出两路并行信号+H-OUT和-H-OUT，它们都是半占空比的正脉冲信号，分别与AMI或HDB
3
码的正极性信号及负极性信号相对应。这两路信号经单/双极性
变换后得到AMI码或HDB
3
。
双/单极性变换及相加器构成一个整流器。整流后的（AMI）HDB
3
-D信号含有位同步信号频率离散谱。由于位同步频率比较低，很难将有源带通滤波器的带宽做得很窄，它输出的信号BPF是一个幅度和周期都不恒定的正弦信号。对此信号进行限幅放大处理后得到幅度恒定、周期变化的脉冲信号，但仍不能将此信号作为译码器的位同步信号，需作进一步处理。当锁相环的自然谐振频率足够小时，对输入的电压信号可等效为窄带带通滤波器（关于锁相环的基本原理将在实验三中介绍）。本单元中采用电荷泵锁相环构成一个Q值约为35的的窄带带通滤波器，它输出一个符合译码器要求的位同步信号BS-R。
译码时，需将AMI或HDB
3
码变换成两路单极性信号分别送到CD22103的第11、第13脚，此任务由双/单变换电路来完成。
当信息代码连0个数太多时，从AMI码中较难于提取稳定的位同步信号，而HDB
3
中连0个数最多为3，这对提取高质量的位同信号是有利的。这也是HDB
3
码优于AMI码
之处。HDB
3
码及经过随机化处理的AMI码常被用在PCM一、二、三次群的接口设备中。
在实用的HDB
3
编译码电路中，发端的单/双极性变换器一般由变压器完成；收端的双/单极性变换电路一般由变压器、自动门限控制和整流电路完成，本实验目的是掌握
HDB
3
编码规则，及位同步提取方法，故对极性变换电路作了简化处理，不一定符合实用要求。
图1-7 H D B 3编译码电路图
图1-8 NRZ、AMI、HDB
3
关系图
图1-9 AMI、HDB
3、RZ|τ=0.5T
S
频谱
CD22103的引脚及内部框图如图1-10所示，引脚功能如下：
图1-10 CD22103的引脚及内部框图
（1）NRZ-IN 编码器NRZ信号输入端；
（2）CTX 编码时钟（位同步信号）输入端；
（3）HDB
3/ AMI 码型选择端：接TTL高电平时，选择HDB
3
码；接
TTL低电平时，选择AMI码；
（4）NRZ-OUT HDB
3
译码后信码输出端；
（5）CRX 码时钟（位同步信号）输入端；
（6）RAIS 告警指示信号（AIS）检测电路复位端，负脉冲有效；（7）AIS AIS信号输出端，有AIS信号为高电平，无ALS信号时为
低电平；
（8） V
SS
接地端；
（9） ERR 不符合HDB
3
/AMI编码规则的误码脉冲输出端；
（10）CKR HDB
3
码的汇总输出端；
（11）+HDB
3-IN HDB
3
译码器正码输入端；
（12）LTF HDB
3
译码内部环回控制端，接高电平时为环回，
接低电平时为正常；
（13）-HDB
3-IN HDB
3
译码器负码输入端；
（14）-HDB
3-OUT HDB
3
编码器负码输出端；
（15）+HDB
3-OUT HDB
3
编码器正码输出端；
（16）V
DD
接电源端（+5V）
CD22103主要由发送编码和接收译码两部分组成，工作速率为50Kb/s~10Mb/s。两部分功能简述如下。
发送部分：
当HDB
3
/ AMI 端接高电平时，编码电路在编码时钟CTX下降沿的作用下，将NRZ码编成HDB3码（+HDB3-OUT、-HDB3-OUT两路输出）；接低电平时，编成AMI码。编码输出比输入码延迟4个时钟周期。
接收部分：
（1）在译码时钟CRX的上升沿作用下，将HDB3码（或AMI码）译成NRZ码。译码输出比输入码延迟4个时钟周期。
（2）HDB3码经逻辑组合后从CKR端输出，供时钟提取等外部电路使用；
（3）可在不断业务的情况下进行误码监测，检测出的误码脉冲从ERR端输出，其脉宽等于收时钟的一个周期，可用此进行误码计数。
（4）检测出所接收的AIS码，检测周期由外部RAIS决定。据CCITT规定，在RAIS 信号的一个周期（500s）内，若接收信号中“0”码个数少于3，则AIS端
输出高电平，使系统告警电路输出相应的告警信号，若接收信号中“0”码
个数不少于3，AIS端输出低电平，表示接收信号正常。
（5）具有环回功能
四、实验步骤
1、熟悉信源模块，AMI&HDB3编译码模块（由可编程逻辑器件模块实现）和HDB3编译码模块的工作原理。
2、打开数字信号源模块和AMI&HDB3编译码模块的电源。用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。
用FS作为示波器的外同步信号，进行下列观察：
（1）波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的
发光管熄）；
（2）用K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ 码特点。
3、打开AMI(HDB3)编译码模块电源。将数字信源模块的NRZ-OUT和BS-OUT用导线
编译单元的分别连接到AMI(HDB3)编译码模块的NRZ-IN和BS-IN上。用示波器观察HDB
3
各种波形。
用信源模块的FS信号作为示波器的外同步信号。
（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接NRZ-OUT和（AMI）HDB
，将信源模块K1、
3
码；再将K1、K2、K3置K2、K3的每一位都置1，观察并记录全1码对应的AMI码和HDB
3
为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB
码。观察AMI码时将开关K1置于A端，观察HDB3
3
比输入NRZ-OUT延迟了4个码码时将K1置于H端，观察时应注意编码输出（AMI）HDB
3
元。
（2）将K4、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的码。
AMI码和HDB
3
（4）将K4、K2、K3置于任意状态，K1置A或H端，CH1接NRZ-OUT，CH2分别接（AMI）HDB3-D、BPF、BS-R和NRZ ，观察这些信号波形。观察时应注意： NRZ信号（译码输出）迟后于NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。
? AMI 、HDB 3码是占空比等于0.5的双极性归零码，AMI-D 、HDB 3-D 是占空比等于0.5的单极性归零码。
? BS-OUT 是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的TTL 电平信号。
? 本实验中若24位信源代码中只有1个“1“码，则无法从AMI 码中得到一个符合要求的位同步信号，因此不能完成正确的译码。若24位信源代码全为“0”码，则更不可能从AMI 信号（亦是全0信号）得到正确的位同步信号。信源代码连0个数越多，越难于从AMI 码中提取位同步信号（或者说要求带通滤波的Q 值越高，因而越难于实现），译码输出NRZ 越不稳定。而HDB 3码则不存在这种问题。
五、实验报告要求
1. 根据实验观察和纪录回答： （1）不归零码和归零码的特点是什么？
（2）与信源代码中的“1”码相对应的AMI 码及HDB 3码是否一定相同？为什么？ 2. 设代码为全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出AMI 及HDB 3码的代码和波形。
3. 总结从HDB 3码中提取位同步信号的原理。
4. 试根据占空比为0.5的单极性归零码的功率谱密度公式说明为什么信息代码中的连0码越长，越难于从AMI 码中提取位同步信号，而HDB 3码则不存在此问题。
5. 根据公式n p n C R C K I ωζπω2,2/10355103o ==，)41(82ζζω
+=n L B 计算环路
自然谐振频率ωn ，阻尼系数ζ和等效噪声带宽B L 。式中I P =0.05A ，K o =8π×103
rad/s.v 。再用Q= f o ／B L 计算锁相环等效带通滤波器的品质因数，式中f o =170.5KHZ 。
6. 将C 105改为1000μf ，重新计算锁相环等效带通滤波器的品质因数。
7．设输入的NRZ 码为：111100010110010000100110，求出其对应的CMI ，BHP ，Miller 编码，并画出波形图。
语音信号处理实验指导书 实验一 语音信号采集与简单处理 一、 实验目的、要求 （1）掌握语音信号采集的方法 （2）掌握一种语音信号基音周期提取方法 （3）掌握短时过零率计算方法 （4）了解Matlab 的编程方法 二、 实验原理 基本概念： （a ）短时过零率： 短时内，信号跨越横轴的情况，对于连续信号，观察语音时域波形通过横轴的情况；对于离散信号，相邻的采样值具有不同的代数符号，也就是样点改变符号的次数。 对于语音信号，是宽带非平稳信号，应考察其短时平均过零率。 其中sgn[.]为符号函数 ?? ?? ?<=>=0 x(n)-1sgn(x(n))0 x(n)1sgn(x(n)) 短时平均过零的作用 1.区分清/浊音： 浊音平均过零率低，集中在低频端； 清音平均过零率高，集中在高频端。 2.从背景噪声中找出是否有语音，以及语音的起点。 （b ）基音周期 基音是发浊音时声带震动所引起的周期性，而基音周期是指声带震动频率的倒数。基音周期是语音信号的重要的参数之一，它描述语音激励源的一个重要特征，基音周期信息在多个领域有着广泛的应用，如语音识别、说话人识别、语音分析与综合以及低码率语音编码，发音系统疾病诊断、听觉残障者的语音指导等。因为汉语是一种有调语言，基音的变化模式称为声调，它携带着非常重要的具有辨意作用的信息，有区别意义的功能，所以，基音的提取和估计对汉语更是一个十分重要的问题。 ∑--= -=1 )]1(sgn[)](sgn[21N m n n n m x m x Z
由于人的声道的易变性及其声道持征的因人而异，而基音周期的范围又很宽，而同—个人在不同情态下发音的基音周期也不同，加之基音周期还受到单词发音音调的影响，因而基音周期的精确检测实际上是一件比较困难的事情。基音提取的主要困难反映在：①声门激励信号并不是一个完全周期的序列，在语音的头、尾部并不具有声带振动那样的周期性，有些清音和浊音的过渡帧是很难准确地判断是周期性还是非周期性的。②声道共振峰有时会严重影响激励信号的谐波结构，所以，从语音信号中直接取出仅和声带振动有关的激励信号的信息并不容 易。③语音信号本身是准周期性的(即音调是有变化的)，而且其波形的峰值点或过零点受共振峰的结构、噪声等的影响。④基音周期变化范围大，从老年男性的50Hz 到儿童和女性的450Hz ，接近三个倍频程，给基音检测带来了一定的困难。由于这些困难，所以迄今为止尚未找到一个完善的方法可以对于各类人群(包括男、女、儿童及不向语种)、各类应用领域和各种环境条件情况下都能获得满意的检测结果。 尽管基音检测有许多困难，但因为它的重要性，基音的检测提取一直是一个研究的课题，为此提出了各种各样的基音检测算法，如自相关函数(ACF)法、峰值提取算法(PPA)、平均幅度差函数(AMDF)法、并行处理技术、倒谱法、SIFT 、谱图法、小波法等等。 三、使用仪器、材料 微机（带声卡）、耳机，话筒。 四、 实验步骤 （1）语音信号的采集 利用Windows 语音采集工具采集语音信号，将数据保存wav 格式。 采集一组浊音信号和一组清音信号，信号的长度大于3s 。 （2）采用短时相关函数计算语音信号浊音基音周期，考虑窗长度对基音周期计算的影响。采用倒谱法求语音信号基音周期。 （3）计算短时过零率，清音和浊音的短时过零率有何区别。 五、实验过程原始记录（数据，图表，计算） 短时过零率 短时相关函数 P j j n s n s j R N j n n n n ,,1) ()()(1 =-=∑-= ∑--=-=10 )]1(sgn[)](sgn[21N m n n n m x m x Z
20090401310074 实验一数字基带信号 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。 3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB3 码。 2、用示波器观察从HDB3 码中和从AMI 码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB3、AMI 译码输出波形。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块和HDB3 编译码模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V 电压，其原理方框图如图1-1 所示，电原理图见附录一。本单元产生NRZ 信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2 所示。帧长为24 位，其中首位无定义，第2 位到第8 位是帧同步码（7 位巴克码1110010），另外16 位为2 路数据信号，每路8位。此NRZ 信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1 码，熄状态表示0 码。 图 1-1 数字信源方框图 图 2-2 帧结构
本模块有以下测试点及输入输出点： ?CLK 晶振信号测试点 ?BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点（2个） ?FS 信源帧同步信号输出点/测试点 ?NRZ-OUT(AK) NRZ信号(绝对码)输出点/测试点（4个）图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下： ?晶振 CRY 晶体；U1：反相器7404 ?分频器 U2 计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160 并行码产生器 K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次 与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管：左起分 别与一帧中的24位代码相对应 ?八选一 U5、U6、U7：8位数据选择器4512 ?三选一 U8：8位数据选择器4512 ?倒相器 U20：非门74HC04 ?抽样 U9：D触发器74HC74 下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。 （1）分频器 4161进行13分频，输出信号频率为341kHz。74161是一个4位二进制加计数器，预置在3状态。 74193完成÷2、÷4、÷8、÷16运算，输出BS、S1、S2、S3等4个信号。BS 为位同步信号，频率为170.5kHz。S1、S2、S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率的1/2、1/4和1/8。74193是一个4位二进制加/减计数器，当CPD= PL =1、MR=0时，可在Q0、Q1、Q2及Q3端分别输出上述4个信号。 40160是一个二一十进制加计数器，预置在7状态，完成÷3运算，在Q0和Q1端分别输出选通信号S4、S5，这两个信号的频率相等、等于S3信号频率的1/3。 分频器输出的S1、S2、S3、S4、S5等5个信号的波形如图1-4（a）和1-4（b）所示。 图 1-4 分频器输出信号波形 （2）八选一 采用8路数据选择器4512，它内含了8路传输数据开关、地址译码器和三态驱动器，其真值表如表1-1所示。U5、U6和U7的地址信号输入端A、B、C并连在一起并分别接S1、S2、S3信号，它们的8个数据信号输入端x0 ~ x7分别K1、K2、K3输出的8个并行信号连接。由表1-1可以分析出U5、U6、U7输出信号都是码速率为
实验报告 姓名：李鹏博实验名称：数字调制解调 学号：2011300704 课程名称：数字信号处理 班级：03041102 实验室名称：航海西楼303 组号： 1 实验日期：2014.06.27 一、实验目的、要求 掌握掌握数字调制以及对应解调方法的原理。 掌握数字调制解调方法的计算机编程实现方法，即软件实现。 二、实验原理 二进制数字频率调制(2FSK) 二进制数字频率调制，简称频移键控2FSK，是利用二进制数字基带信号控制载波的频率，进行频谱变换的过程。在发送端，由基带信号控制载波，用不同频率的载波振荡信号来传输数字信号“1”和“0”；接收端则根据不同频率的载波信号，将其还原成相应的数字基带信号。 PSK调制 在PSK调制时载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果两个频率相同的载波同时开始振荡这两个频率同时达到正最大值同时达到零值同时达到负最大值此时它们就处于“同相”状态如果一个达到正最大值时另一个达到负最大值则称为“反相”。把信号振荡一次一周作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期两个波的相位差180度也就是反相。当传输数字信号时“1”码控制发0度相位“0”码控制发180度相位。 三、实验环境 PC机，Windows2000，office2000，Matlab6.5以上版本软件。 四、实验内容、步骤 实验内容 已知消息信号为一个长度为8的二进制序列；载波频率为 800 c f Hz ，采样频率为 4KHz。编程实现一种调制、传输、滤波和解调过程。 实验步骤 根据参数产生消息信号s和载波信号。调用函数randint生成随机序列。 编程实现调制过程。调用函数y=fskmod(s,M，FREQ_SEP,NSAMP)完成频率调制，y=pskmod(s,M) 完成相位调制，或者。调用函数modulate完成信号调制。 编程实现信号的传输过程。产生白噪声noise，并将其加到调制信号序列。或者调用函
实验12 眼图观察测量实验 一、实验目的 1.学会观察眼图及其分析方法，调整传输滤波器特性。 二、实验仪器 1. 眼图观察电路（底板右下侧） 2． 时钟与基带数据发生模块，位号：G 3． 噪声模块，位号E 4． 100M双踪示波器1台 三、实验原理 在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善（通过调整）传输系统性能。 我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不同程度上存在码间串扰。在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。 眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。 什么是眼图? 所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元时钟作为同步信号，基带信号一个或少数码元周期反复扫描在示波器屏幕上显示的波形称为眼图。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。因为对于二进制信号波形，它很像人的眼睛故称眼图。 在图12-1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。 图12-1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时刻。当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。当波形有失真时，“眼睛”部分闭合，取样时刻信号取值就分布在小于+1或大于-1附近。这样，保证
正确判决所容许的噪声电平就减小了。换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。 为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图12-2的形状。 由此图可以看出：(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感； (3)在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量； (4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；(5) 阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。实验室理想状态下的眼图如图12-3 所示。 衡量眼图质量的几个重要参数有： 1．眼图开启度(U-2Δ U)/U 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图的开启度应为100%。
实验六 数字基带信号的眼图实验 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法； 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度； 3、熟悉MATLAB 语言编程。 二、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该 图3-1 基带系统的分析模型 抑制码间干扰。设输入的基带信号为()n s n a t nT δ-∑，s T 为基带信号的码元周期，则经过 基带传输系统后的输出码元为 ()n s n a h t nT -∑。其中 1()()2j t h t H e d ωωωπ +∞ -∞ = ? （3-1） 理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足： 10()0,s k h kT k =?=? ? ， 为其他整数 (3-2) 频域应满足： ()0,s s T T H πωωω? ≤ ?=? ?? ，其他 (3-3)
图3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。 由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格 定时时，码间干扰就可能较大。在一般情况下，只要满足： 222(),s i s s s s i H H H H T T T T T ππ π π ωωωωω?????? +=-+++=≤ ? ? ??????? ∑ (3-4) 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。 (1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1) 0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω???-+--≤≤??? ??? ?-? =≤≤?? ?+>? ?? (3-5) 这里α称为滚降系数，01α≤≤。 所对应的其冲激响应为： ()222sin cos()()14s s s s t T t T h t t t T T παππα= - (3-6) 此时频带利用率降为2/(1)Baud/Hz α+，这同样是在抽样值无失真条件下，所能达到的最 高频率利用率。换言之，若输入码元速率' 1/s s R T >，则该基带传输系统输出码元会产生码
实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 一、实验室名称：数字信号处理实验室 二、实验项目名称：多种离散时间信号的产生 三、实验原理： 1、基本离散时间信号 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 ???=0 1 )(n δ ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1(); ,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： ???=-0 1 )(k n δ ≠=n k n （2）．单位阶跃序列 ???=0 1 )(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = （3）．正弦序列
)2sin()(?π+=fn A n x 采用MATLAB 的实现方法，如： ) ***2sin(*1 :0?+=-=n f pi A x N n （4）．实指数序列 n a A n x ?=)( 其中，A 、a 为实数。采用MATLAB 的实现方法，如： n a x N n .^1 :0=-= （5）．复指数序列 n j e A n x )(0)(ωσ+?= 采用MATLAB 的实现方法，如： ) *)*exp((*1 :00n j A x N n ωσ+=-= 为了画出复数信号x [n ]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。 MATLAB 函数real 、imag 、abs 和angle 可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。 2、基本数字调制信号 （1）．二进制振幅键控（2ASK ） 最简单的数字调制技术是振幅键控（ASK ），即二进制信息信号直接调制模拟载波的振幅。二进制幅度键控信号的时域表达式： ∑-=n c s n ASK t nT t g a t S ωcos )]([)( 其中，a n 为要调制的二进制信号，g (t)是单极性脉冲信号的时间波形，Ts 表示调制的信号间隔。典型波形如下：
语音信号处理实验 班级： 学号： 姓名： 实验一基于MATLAB的语音信号时域特征分析（2学时）
1）短时能量 （1）加矩形窗 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); subplot(6,1,1),plot(a); N=32; for i=2:6 h=linspace(1,1,2.^(i-2)*N);%形成一个矩形窗，长度为2.^(i-2)*N En=conv(h,a.*a);% 求短时能量函数En subplot(6,1,i),plot(En); if(i==2) ,legend('N=32'); elseif(i==3), legend('N=64'); elseif(i==4) ,legend('N=128'); elseif(i==5) ,legend('N=256'); elseif(i==6) ,legend('N=512'); end end
00.51 1.52 2.5 3 x 10 4 -1 1 x 10 4 024 x 10 4 05 x 10 4 0510 x 10 4 01020 x 10 4 02040 （2）加汉明窗 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); subplot(6,1,1),plot(a); N=32; for i=2:6 h=hanning(2.^(i-2)*N);%形成一个汉明窗，长度为2.^(i-2)*N En=conv(h,a.*a);% 求短时能量函数En subplot(6,1,i),plot(En); if(i==2), legend('N=32'); elseif(i==3), legend('N=64'); elseif(i==4) ,legend('N=128');
基带传输系统实验报告 一、 实验目的 1、 提高独立学习的能力； 2、 培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、 学习matlab 的使用； 4、 掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、 熟悉基带传输系统的基本结构； 6、 掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、 实验原理 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下： 基带脉冲输入 噪声 基带传输系统模型如下： 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 抽样 判决器 同步 提取 基带脉冲
各方框的功能如下： （1）信道信号形成器（发送滤波器）：产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码，相应的基本波形通常是矩形脉 冲，其频谱很宽，不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带，把传输 码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 （2）信道：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另 外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 （3）接收滤波器：接受信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 （4）抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 （5）定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31，时域抽样频率错误!未找到引用源。o为4 /Ts，滚降系数分别取为0.1、0.5、1， （1）如果采用非匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 （2）如果采用匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统，计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性，计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 （1）非匹配滤波器 窗函数法： 子函数程序： function[Hf,hn,Hw,w]=umfw(N,Ts,a)
数字基带传输系统仿真实验 一、系统框图 一个数字通信系统的模型可由下图表示: 信源信道数字信源编码器调制器编码器 数字信源噪声信道 信道数字信源信宿译码器解调器译码器 数字信宿编码信道 数字通信系统模型 从消息传输角度看，该系统包括两个重要的变换，即消息与数字基带信号之间的变换;数字基带信号与信道传输信号之间的变换。 在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。称为基带传输系统。与之对应，把包括了载波调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统。无论是基带传输还是频带传输，基带信号处理是必须的组成部分。因此掌握数字基带传输的基本理论十分重要，它在数字通信系统中具有普遍意义。 二、编程原理 1. 带限信道的基带系统模型(连续域分析) X(t) y(t) {}a, 输入符号序列―― l L,1
dtatlT()(),,,T, 发送信号―― ――比特周期，二进制,lbbl,0 码元周期 ,jft2,, 发送滤波器―― G(),或Gf()或gtGfedf()(), TT,TT,, , 发送滤波器输出―― L,1 xtdtgtatlTgt()()*()()*(),,,,,TlbTl,0 L,1 =()agtlT,,lTsl,0 , 信道输出信号或接收滤波器输入信号 (信道特性为1) ytxtnt()()(),， ,jft2,G(),Gf()gtGfedf()(),, 接收滤波器―― 或或 RR,RR,, , 接收滤波器的输出信号 rtytgtdtgtgtntgt()()*()()*()*()()*(),,，RTRR ,1L ()(),,，agtlTnt,lbR,0l ,jft2,gtGfCfGfedf()()()(), 其中 ,TR,, (画出眼图) lTlL,,, 01, 如果位同步理想，则抽样时刻为 b rlTlL() 01,,,, 抽样点数值为 (画出星座图) b ,{}a, 判决为 l 2. 升余弦滚降滤波器 (1),,,Tf,||,s,T2s, ,TT1(1)(1),,，，，,,,,ss Hfff()1cos(||),||,，,,,,,,TTT2222，，,ss,
基带信眼图实验m精编 b仿真 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
数字基带信号的眼图实验——m a t l a b 仿真 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法； 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度； 3、熟悉MATLAB 语言编程。 二、实验预习要求 1、复习《数字通信原理》第七章节——奈奎斯特第一准则内容； 2、复习《数字通信原理》第七章节——数字基带信号码型内容； 3、认真阅读本实验内容，熟悉实验步骤。 三、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该 图3-1 基带系统的分析模型 抑制码间干扰。设输入的基带信号为()n s n a t nT δ-∑，s T 为基带信号的码元周期， 则经过基带传输系统后的输出码元为()n s n a h t nT -∑。其中 1 ()()2j t h t H e d ωωωπ +∞ -∞ = ? （3-1） 理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足： 10()0,s k h kT k =?=? ? ， 为其他整数 (3-2) 频域应满足：
()0,s s T T H πωωω? ≤?=? ?? ，其他 (3-3) 图3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。 由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此 在得不到严格定时时，码间干扰就可能较大。在一般情况下，只要满足： 222(),s i s s s s i H H H H T T T T T ππ π π ωωωωω?????? +=-+++=≤ ? ? ???? ?? ? ∑ (3-4) 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜 的。 (1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1) 0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω???-+--≤≤??? ??? ?-? =≤≤?? ?+>? ?? (3-5) 这里α称为滚降系数，01α≤≤。 所对应的其冲激响应为： ()222sin cos() ()14s s s s t T t T h t t t T T παππα= - (3-6)
实验报告 姓名： 学号：1101200227 班级：信息1002 学校：华北电力大学 科目：数字信号处理 实验二时域抽样与频域抽样 一、实验目的 加深理解连续时间信号的离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握时域抽样定理的基本内容。掌握由抽样序列重建原连续信号的基本原理与实现方法，理解其工程概念。加深理解频谱离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握频域抽样定理的基本内容。 二、实验原理 时域抽样定理给出了连续信号抽样过程中信号不失真的约束条件：对于基带信号，信号抽样频率f sam 大于等于2倍的信号最高频率f m ，即f sam ≥ 2f m 。 时域抽样是把连续信号x (t )变成适于数字系统处理的离散信号x [k ] ；信号重建是将离散信号x [k ]转换为连续时间信号x (t )。 1. 信号的时域抽样 若x [k ]=x (kT )|t =kT ，则信号x (t )与x [k ]的频谱之间存在： 其中：x (t )的频谱为X (j w )，x [k ]的频谱为X (e j W ) 可见，信号时域抽样导致信号频谱的周期化。 2. 信号的频域抽样 非周期离散序列x [k ]的频谱X (e j W )是以2p 为周期的连续函数。频域抽样是将X (e j W )离散化以便于数值计算。 频域抽样与时域抽样形成对偶关系。在[0,2p]内对X (e j W ) 进行N 点均匀抽样，引起时域序列x [k ]以N 点为周期进行周期延拓。 频域抽样定理给出了频域抽样过程中时域不发生混叠的约束条件：若序列x [k ]的长度L ，则 应有N ≥L 。 三、实验内容 1.利用MATLAB 实现对信号的抽样。 t0 = 0:0.001:0.1; x0 =cos(2*pi*20*t0); plot(t0,x0,'r') hold on %信号最高频率f m 为20 Hz, %按100 Hz 抽样得到序列。 Fs = 100; t=0:1/Fs:0.1; )e (j ΩX ( ) ∑∞-∞=-= n n X T )(j 1sam ωω∑ ∞-∞=+= n nN k x k x ][][~
通信与信息工程学院 信息处理综合实验报告 班级：电子信息工程1502班 指导教师： 设计时间：2018/10/22-2018/11/23 评语： 通信与信息工程学院 二〇一八年 实验题目：语音信号分析与处理 一、实验内容 1. 设计内容 利用MATLAB对采集的原始语音信号及加入人为干扰后的信号进行频谱分析，使用窗函数法设计滤波器滤除噪声、并恢复信号。 2．设计任务与要求 1. 基本部分
（1）录制语音信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 （2）对所录制的语音信号加入干扰噪声，并对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。 （3）分别利用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman 窗几种函数设计数字滤波器滤除噪声，并画出各种函数所设计的滤波器的频率响应。 （4）画出使用几种滤波器滤波后信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号、几种滤波器滤波后的信号进行对比，分析信号处理前后及使用不同滤波器的变化；回放语音信号。 2. 提高部分 （5）录制一段音乐信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 （6）利用MATLAB产生一个不同于以上频段的信号；画出信号频谱图。 （7）将上述两段信号叠加，并加入干扰噪声，尝试多次逐渐加大噪声功率，对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。 （8）选用一种合适的窗函数设计数字滤波器，画出滤波后音乐信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号进行对比，回放音乐信号。 二、实验原理 1.设计原理分析 本设计主要是对语音信号的时频进行分析，并对语音信号加噪后设计滤波器对其进行滤波处理，对语音信号加噪声前后的频谱进行比较分析，对合成语音信号滤波前后进行频谱的分析比较。 首先用PC机WINDOWS下的录音机录制一段语音信号，并保存入MATLAB软件的根目录下，再运行MATLAB仿真软件把录制好的语音信号用audioread函数加载入MATLAB仿真软件的工作环境中，输入命令对语音信号进行时域，频谱变换。 对该段合成的语音信号，分别用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman窗几种函数在MATLAB中设计滤波器对其进行滤波处理，滤波后用命令可以绘制出其频谱图，回放语音信号。对原始语音信号、合成的语音信号和经过滤波器处理的语音信号进行频谱的比较分析。 2.语音信号的时域频域分析 在Matlab软件平台下可以利用函数audioread对语音信号进行采样,得到了声音数据变量y,同时把y的采样频率Fs=44100Hz放进了MATALB的工作空间。
数字基带信号实验 一、实验目的： 学会利用MATLAB软件对数字基带信号的仿真。通过实验提高学生实际动手 能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。 二、实验内容：利用MATLAB软件编写数字基带信号程序，进一步加强对数字基 带信号的理解。 (1)单极性不归零数字基带信号 (2)双极性不归零数字基带信号 (3)单极性归零数字基带信号 (4)双极性归零数字基带信号 三、程序 (1) 单极性不归零数字基带信号程序 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (2) 双极性不归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0
y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=-1; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (3)单极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0/2 y((2*i-2)*t0/2+j)=1; y((2*i-1)*t0/2+j)=0; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1') (4)双极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x);
实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 一、实验室名称：数字信号处理实验室 二、实验项目名称：多种离散时间信号的产生 三、实验原理： 1、基本离散时间信号 利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 ? ??=01)(n δ 00 ≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 ; 1)1();,1(==x N zeros x 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即：
???=-0 1)(k n δ ≠=n k n （2）．单位阶跃序列 ? ??=01)(n u 00 <≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 );,1(N ones x = （3）．正弦序列 )2sin()(?π+=fn A n x 采用MATLAB 的实现方法，如： ) ***2sin(*1 :0?+=-=n f pi A x N n （4）．实指数序列 n a A n x ?=)( 其中，A 、a 为实数。采用MATLAB 的实现方法，如： n a x N n .^1:0=-= （5）．复指数序列 n j e A n x )(0)(ωσ+?= 采用MATLAB 的实现方法，如： ) *)*exp((*1 :00n j A x N n ωσ+=-= 为了画出复数信号x [n ]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。MATLAB 函数real 、imag 、abs 和angle 可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。
数字基带信号的眼图实验——matlab 仿真 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法； 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信间干扰大小的影响程度； 3、熟悉MATLAB 语言编程。 二、实验预习要求 1、复习《数字通信原理》第七章7.1节——奈奎斯特第一准则容； 2、复习《数字通信原理》第七章7.2节——数字基带信型容； 3、认真阅读本实验容，熟悉实验步骤。 三、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该 图3-1 基带系统的分析模型 抑制码间干扰。设输入的基带信号为 ()n s n a t nT δ-∑，s T 为基带信号的码元周期，则经过基带传输系统后的输出码元为()n s n a h t nT -∑。其中 1()()2j t h t H e d ωωωπ+∞-∞=? （3-1） 理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足： 10()0,s k h kT k =?=?? ，为其他整数 (3-2) 频域应满足：
()0,s s T T H πωωω?≤?=??? ，其他 (3-3) 图3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。 由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格定时时，码间干扰就可能较大。在一般情况下，只要满足： 222(),s i s s s s i H H H H T T T T T ππππ ωωωωω??????+=-+++=≤ ? ? ???????∑ (3-4) 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。 (1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1)0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω???-+--≤≤???????-?=≤≤???+>??? (3-5) 这里α称为滚降系数，01α≤≤。 所对应的其冲激响应为： ()222sin cos()()14s s s s t T t T h t t t T T παππα=- (3-6)
语音信号处理实验讲义 时间：2011-12
目录 实验一语音信号生成模型分析 (3) 实验二语音信号时域特征分析 (7) 实验三语音信号频域特征分析 (12) 实验四语音信号的同态处理和倒谱分析 (16)
实验一 语音信号生成模型分析 一、实验目的 1、了解语音信号的生成机理，了解由声门产生的激励函数、由声道产生的调制函数和由嘴唇产生的辐射函数。 2、编程实现声门激励波函数波形及频谱，与理论值进行比较。 3、编程实现已知语音信号的语谱图，区分浊音信号和清音信号在语谱图上的差别。 二、实验原理 语音生成系统包含三部分：由声门产生的激励函数()G z 、由声道产生的调制函数()V z 和由嘴唇产生的辐射函数()R z 。语音生成系统的传递函数由这三个函数级联而成，即 ()()()()H z G z V z R z = 1、激励模型 发浊音时，由于声门不断开启和关闭，产生间隙的脉冲。经仪器测试它类似于斜三角波的脉冲。也就是说，这时的激励波是一个以基音周期为周期的斜三角脉冲串。单个斜三角波的频谱表现出一个低通滤波器的特性。可以把它表示成z 变换的全极点形式 12 1()(1) cT G z e z --= -? 这里c 是一个常数，T 是脉冲持续时间。周期的三角波脉冲还得跟单位脉冲串的z 变换相乘： 112 1 ()()()1(1)v cT A U z E z G z z e z ---=?= ?--? 这就是整个激励模型，v A 是一个幅值因子。 2、声道模型 当声波通过声道时，受到声腔共振的影响，在某些频率附近形成谐振。反映在信号频谱图上，在谐振频率处其谱线包络产生峰值，把它称为共振峰。 一个二阶谐振器的传输函数可以写成 12 ()1i i i i A V z B z C z --= -- 实践表明，用前3个共振峰代表一个元音足够了。对于较复杂的辅音或鼻音共振峰要到5个以上。多个()i V z 叠加可以得到声道的共振峰模型 12 1 11 ()()11R r r M M i r i N k i i i i k k b z A V z V z B z C z a z -=---======---∑∑∑ ∑ 3、辐射模型 从声道模型输出的是速度波，而语音信号是声压波。二者倒比称为辐射阻抗，它表征了
通信原理实验报告 实验名称：数字信号的基带传输 一．实验目的 （1）理解无码间干扰数字基带信号的传输； （2）掌握升余弦滚降滤波器的特性；
（3）通过时域、频域波形分析系统性能。 二、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 （1）数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 1.信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4.抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变， 即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号， 因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足： 令k′=j -k ， 并考虑到k′也为整数，可用k 表示： 在实际应用中，理想低通滤波器是不可能实现的，升余弦滤波器 是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件，已获得广泛应用的滤波 器。 升余弦滤波器满足的传递函数为： ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=???=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k
数字信号处理实验八 调制解调系统的实现 一、实验目的: （1）深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程（2）了解滤波器在通信系统中的应用 二、实验步骤: 1.通过SYSTEMVIEW软件设计与仿真工具，设计一个FIR数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，通过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。 建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。系统框图如下： 规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。（参考文件
zhan3.svu） （1）检查滤波器的波特图，看是否达到预定要求； （2）检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常； （3）检查解调后的的基带信号是否正常，分析波形变形的原因和解决措施；（4）实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。 2.熟悉matlab中的仿真系统； 3.将1.中设计的SYSTEMVIEW（如zhan3.svu）系统移植到matlab中的仿真环境中，使其达到相同的效果； 4.或者不用仿真环境，编写程序实现该系统，并验证调制解调前后的信号是否一致。 实验总共提供三个单元的时间（6节课）给学生，由学生自行学习和自行设计与移植 三、系统设计 本系统是基于matlab的simulink仿真软件设计的基带信号调制与解调的系统，利用matlab自带的数字信号仿真模块构成其原理框图并通过设置载波、带通滤波器以及低通滤波器等把基带信号经过载波调制后再经乘法器、带通滤波器和低通滤波器等电路系统能解调出基带信号。 1、实验原理框图