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DSP软件实验报告--matlab 北邮

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实验一：数字信号的FFT分析1.实验目的通过本次试验，应该掌握：（a）用傅里叶变换进行信号分析时基本参数的选择（b）经过离散时间傅里叶变换和有限长度离散傅里叶变换后信号频谱上的区别，前者DTFT时间域是离散信号，频率域还是连续的，而DFT在两个域中都是离散的。

（c）离散傅里叶变化的基本原理、特性，以及经典的快速算法（基2时间抽选法），体会快速算法的效率。

（d）获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨率的概念，为将来进一步进行时频分析（例如小波）的学习和研究打下基础。

（e）建立DFT从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念，此概念的一个典型应用时数字音频压缩中的分析滤波器，例如DVD AC3和MPEG Audio。

2.实验内容、要求及结果。

（1）离散信号的频谱分析：) 设信号x(n)=0.001*cos(0.45nπ)+sin(0.3nπ)-cos(0.302nπ-π4此信号的0.3π和0.302π两根谱线相距很近，谱线0.45π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。

【实验代码】：clear;close all;N=5000;n=1:1:N;x=0.001*cos(0.45*n*pi)+sin(0.3*n*pi)-cos(0.302*n*pi-pi/4);y=fft(x,N);a=abs(y(1:1:N/2+1));k=0:1:N/2;w=2*pi/N*k;stem(w/pi,a);axis([0.29,0.46,0,10]);【实验结果图】：（2）DTMF信号频谱分析用计算机声卡采集一段通信系统中电话双音多频（DTMF）拨号数字0～9的数据，采用快速傅里叶变换（FFT）分析这10个号码DTMF拨号时的频谱。

【实验代码】：clear;close all;column=[1209,1336,1477,1633];line=[697,770,852,941]fs=10000;N=1024;ts=1/fs;n=0:N-1;f=0:fs/N:fs/N*(N-1);key=zeros(16,N);key(1,:)=cos(2*pi*column(1)*n*ts)+cos(2*pi*line(1)*n*ts);key(2,:)=cos(2*pi*column(2)*n*ts)+cos(2*pi*line(1)*n*ts);key(3,:)=cos(2*pi*column(3)*n*ts)+cos(2*pi*line(1)*n*ts);key(4,:)=cos(2*pi*column(1)*n*ts)+cos(2*pi*line(2)*n*ts);key(5,:)=cos(2*pi*column(2)*n*ts)+cos(2*pi*line(2)*n*ts);key(6,:)=cos(2*pi*column(3)*n*ts)+cos(2*pi*line(2)*n*ts);key(7,:)=cos(2*pi*column(1)*n*ts)+cos(2*pi*line(3)*n*ts);key(8,:)=cos(2*pi*column(2)*n*ts)+cos(2*pi*line(3)*n*ts);key(9,:)=cos(2*pi*column(3)*n*ts)+cos(2*pi*line(3)*n*ts);key(10,:)=cos(2*pi*column(2)*n*ts)+cos(2*pi*line(4)*n*ts);figure;for i=1:10subplot(4,4,i)plot(f,abs(fft(key(i,:))));grid;end【实验结果图】：实验二：DTMF信号的编码1.实验目的：（a）复习和巩固IIR数字滤波器的基本概念；（b）掌握IIR数字滤波器的设计方法；（c）掌握IIR数字滤波器的实现结构；（d）能够由滤波器的实现结构分析滤波器的性能（字长效应）；（e）了解通信系统电话DTMF拨号的基本原理和IIR数字滤波器的实现方法。

2.实验内容、要求及结果：1）把你的联系电话号码通过DTMF编码生成一个.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。

➢在每个频率点上允许有不超过±1.5%的频率误差。

任何超过给定频率±3.5%的信号，均被认为是无效的，拒绝接收。

（其中关键是不同频率的正弦波的产生。

可以使用查表方式模拟产生两个不同频率的正弦波。

正弦表的制定要保证合成信号的频率误差在±1.5%以内，同时是取样点数尽量少）【实验代码】：d=input('请键入电话号码： ','s');sum=length(d);total_x=[];sum_x=[];sum_x=[sum_x,zeros(1,800)];for a=1:sumsymbol=abs(d(a));tm=[49,50,51,65;52,53,54,66;55,56,57,67;42,48,35,68];for p=1:4;for q=1:4;if tm(p,q)==abs(d(a));break,endendif tm(p,q)==abs(d(a));break,endendf1=[697,770,852,941];f2=[1209,1336,1477,1633];n=1:400;x=sin(2*pi*n*f1(p)/8000)+sin(2*pi*n*f2(q)/8000);x=[x,zeros(1,400)];sum_x=sum_x+x;total_x=[total_x,x];endwavwrite(total_x,'soundwave')sound(total_x);t=(1:8800)/8000;subplot(2,1,1);plot(t,total_x);axis([0,1.2,-2,2]);xlabel('时间/s')title('DTMF信号时域波形')xk=fft(x);mxk=abs(xk);subplot(2,1,2);k=(1:800)*sum*8000/800;plot(k,mxk);xlabel('频率');title('DTMF信号频谱');disp('双频信号已生成并发出') 【实验结果图】：2）对所生成的DTMF 文件进行解码。

DTMF 信号解码可以采用FFT 计算N 点频率处的频谱值，然后估计出所拨号码。

但FFT 计算了许多不需要的值，计算量太大，而且为保证频率分辨率，FFT 的点数较大，不利于实时实现。

因此，FFT 不适合于DTMF 信号解码的应用。

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滤波器可以有效的提高计算效率。

其传递函数为：H k (z)=1−e −j2πk N Z −11−2cos(2πk N )Z −1+Z −2 【实验代码】：k=[18 20 22 24 31 34 38 42];N=205; disp(['接收端检测到的号码为'])for a=1:summ=800*(a-1);X=goertzel(total_x(m+1:m+N),k+1);val=abs(X);xk2=val.^2;xk2limit=80;for s=5:8if val(s)>limit,break,endfor r=1:4if val(r)>limit,break,endenddisp([setstr(tm(r,s-4))])end【实验结果图】：实验三：FIR 数字滤波器的设计和实现1. 实验目的：✧ 通过本次试验，掌握一下知识：➢ FIR 数字滤波器窗口设计法的原理和设计步骤；➢ Gibbs 效应发生的原因和影响；➢ 不同类型的窗函数对滤波效果的影响，以及窗函数和长度N 的选择。

（效果，耳机听前后声音，或者看前后的频谱图）2.实验内容、要求及结果：✧录制一段自己的声音，长度为十几秒，取样频率32khz，然后叠加一个高斯白噪声，（知道噪声分布，知道噪声功率，只要知道输入信号功率），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。

【实验代码】：clc, clearfs=32000;[x,fs,bits]=wavread('wo.wav');snr=20;x2=awgn(x,snr,'measured','db');wavwrite(x2,fs,16,'wo-1.wav');t=0:1/fs:(size(x2)-1)/fs;wp=8000*pi/32000;ws=9000*pi/32000;wdelta=ws-wp;N=ceil(11*pi/wdelta); %取整wn=(ws+wp)/2;b=fir1(N,wn/pi,blackman(N+1)); %选择窗函数，并归一化截止频率figure(1)freqz(b,1,512)f2=filter(b,1,x2);title('滤波器幅频、相频特性');figure(2)subplot(2,1,1)plot(t,x2)title('滤波前时域波形');subplot(2,1,2)plot(t,f2)title('滤波后时域波形');F0=fft(f2,1024);f=fs*(0:511)/1024;figure(3)y2=fft(x2,1024);subplot(2,1,1)plot(f,abs(y2(1:512)));title('滤波前频谱')xlabel('Hz');ylabel('幅度');subplot(2,1,2)F2=plot(f,abs(F0(1:512)));title('滤波后频谱')xlabel('Hz');ylabel('幅度');wavwrite(f2,fs,16,'wo-2.wav');【实验结果图】：实验总结：这次的matlab实验让学到了许多，以前是学过matlab的，但是已经忘的差不多了，正好有这次机会让我重新复习相关的知识。

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DSP实验报告6

DSP实验报告6

DSP第六、七次实验报告1. 实验目的:（1）进一步熟悉Matlab实验环境和语言。

（2）熟悉各种滤波器的结构及Matlab实现语言。

（3）掌握用冲击响应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器的方法。

（4）掌握用窗函数法和频率抽样法设计FIR滤波器的方法。

2. 实验内容及总结:1.滤波器结构:（1）IIR滤波器各种结构1、直接型结构例如直接型滤波器系统函数, 则有系数向量a=[1,a1,a2,a3],b=[b0,b1,b2], 利用:Y=filter[b,a,x]求信号x(n)通过此滤波器的输出。

2、由系统函数或差分方程求系统的二阶分式（含一阶分式）的级联结构将例如的系统函数重写为二阶分式节的级联型, 利用:[sos,G]=tf2sos(b,a)3、由二阶分式的级联结构转换成系统函数的直接结构是第二步的逆运算, 调用函数:[b,a] = sos2tf(sos)可以求得系数向量a,b, 从而得到H(z)4、由系统函数求部分分式展开（留数及其极点计算）即求z反变换的部分分式展开法, 利用:[r,p,c]=residuez(b,a)其中极点为p, 留数为r, 直接项系数为c。

5、由r,p,c求系统函数即第4步的逆运算, 利用:[b,a]=residuez(r,p,c)6、由直接型结构转换为并联型结构需开发函数:[C,B,A]=tf2par(b,a)其中, b,a为直接型的系数向量, C,B,A为并联型实系数向量, 基本思想是: 1.反复调用[r,p,c]=residuez(b,a)求出极点及留数；2.利用cplxpair函数把极点、留数对按复共轭极点-留数对, 实极点-留数对的顺序排列；3.开发cplxcomp函数, 保证极点和留数相互对应；4.调用[b,a]=residuez(r,p,c)计算并联二阶节的分子分母。

7、由并联型结构转换成直接型结构开发函数:[b,a]=par2tf(C,B,A)为[C,B,A]=tf2par(b,a)的逆函数。

北邮-DSP数字信号处理 实验-实验报告

北邮-DSP数字信号处理 实验-实验报告

北京邮电大学电子工程学院电子实验中心<数字信号处理实验>实验报告班级： xxx学院： xxx实验室： xxx 审阅教师：姓名（班内序号）： xxx 学号： xxx 实验时间： xxx评定成绩：目录一、常规实验 (3)实验一常用指令实验 (3)1.试验现象 (3)2.程序代码 (3)3.工作原理 (3)实验二数据储存实验 (4)1.试验现象 (4)2.程序代码 (4)3.工作原理 (4)实验三I/O实验 (5)1.试验现象 (5)2.程序代码 (5)3.工作原理 (5)实验四定时器实验 (5)1.试验现象 (5)2.程序代码 (6)3.工作原理 (9)实验五INT2中断实验 (9)1.试验现象 (9)2.程序代码 (9)3.工作原理 (13)实验六A/D转换实验 (13)1.试验现象 (13)2.程序代码 (14)3.工作原理 (18)实验七D/A转换实验 (19)1.试验现象 (19)2.程序代码 (19)3.工作原理 (37)二、算法实验 (38)实验一快速傅里叶变换（FFT）算法实验 (38)1.试验现象 (38)2.程序代码 (38)3.工作原理 (42)实验二有限冲击响应滤波器（FIR）算法实验 (42)1.试验现象 (42)2.程序代码 (42)3.工作原理 (49)实验三无限冲击响应滤波器（IIR）算法实验 (49)1.试验现象 (49)2.程序代码 (49)3.工作原理 (56)作业设计高通滤波器 (56)1.设计思路 (56)2.程序代码 (57)3.试验现象 (64)一、常规实验实验一常用指令实验1.试验现象可以观察到实验箱CPLD右上方的D3按一定频率闪烁。

2.程序代码.mmregs.global _main_main:stm #3000h,spssbx xf ;将XF置1，D3熄灭call delay ;调用延时子程序,延时rsbx xf ;将XF置0，D3点亮call delay ;调用延时子程序,b _main ;程序跳转到"_MAIN"nopnop;延时子程序delay:stm 270fh,ar3 ;将0x270f(9999)存入ar3loop1:stm 0f9h,ar4 ;将0x0f9(249)存入ar4loop2:banz loop2,*ar4- ;*ar4自减1，不为0时跳到loop2的位置banz loop1,*ar3- ;*ar3自减1，不为0时跳到loop1的位置ret ;可选择延迟的返回nopnop.end3.工作原理主程序循环执行：D3熄灭→延时→D3点亮→延时。

北京邮电大学_dsp_matlab实验报告

北京邮电大学_dsp_matlab实验报告

数字信号处理实验报告实验名称：数字信号处理实验学生姓名：班级：班内序号：1.实验要求假设信号x(n) 由下述信号组成：请选择合适的长度N 和窗函数，用DFT 分析其频谱，得到清楚的三根谱线。

2.实验代码和实验结果N = 1000; % Length of DFTn = [0:1:N-1];xn = 0.001*cos(0.45*n*pi)+sin(0.3*n*pi)-cos(0.302*n*pi-pi/4);Xk = fft(xn,N);k=[0:1:N-1];subplot(5,1,1);stem(k,abs(Xk(1:1:N)));title('DFT x(n)');xlabel('k');axis([140,240,0,6])subplot(5,1,2);stem(k, abs(Xk(1:1:N)),'r');%画出sin(0.3npi)-cos(0.302npi-pi/4) axis([140,160,0,6]);title('sin(0.3*pi*n)-cos(0.302*pi*n) ');xlabel('k');subplot(5,1,3);stem(k, 1000*abs(Xk(1:1:N)),'g');%画出0.001*cos(0.45npi)axis([220,230,0,6]);title('cos(0.45*pi*n) ');xlabel('k');subplot(5,1,4);stem(k,0.01*abs(Xk(1:1:N)),'k');%画%sin(0.3npi)-cos(0.302npi-pi/4)axis([140,160,0,6]);title('sin(0.3*pi*n)-cos(0.302*pi*n) ');xlabel('k');subplot(5,1,5);stem(k, 10*abs(Xk(1:1:N)),'m');%画出0.001*cos(0.45npi)axis([220,230,0,6]);title('cos(0.45*pi*n) ');xlabel('k');结论：由上图及过程可知，当DFT变换长度为1000时所得到的谱线非常理想。

北邮DSP Matlab仿真实验

北邮DSP Matlab仿真实验

《数字信号处理》Matlab 实验一． 离散信号的 FFT 分析 知识点：利用FFT 对信号频谱进行分析，用DFT 进行信号分析时基本参数的选择，以及信号经过离散时间傅立叶变换（DTFT ）和有限长度离散傅立叶变换（DFT ）后信号频谱上的区别。

实验教学内容：1.用Matlab 编程上机练习。

已知： N=25。

这里Q=+。

可以推导出 ，首先根据这个式子计算X(k)的理论值，然后计算输入序列x(n)的32个值，再利用基2时间抽选的FFT 算法，计算x(n)的DFT X(k)，与X(k)的理论值比较（要求计算结果最少6位有效数字）。

解:format long Q=+;WN=exp(-2*pi*1i/32); Xk=(1-Q^32)./(1-Q*WN.^[0:24]); xn=Q.^[0:24]; Xkfft=fft(xn,32); for (k0=1:1:25)difference=Xk(k0)-Xkfft(k0); end;subplot(3,1,1);stem(abs(Xk(1:1:24)),'.');title('DFT x(n)');xlabel('k');axis([0,35,0,15]); subplot(3,1,2);stem(abs(Xkfft(1:1:32)),'g.');title('FFT x(n)');xlabel('k');axis([0,35,0,15]); subplot(3,1,3);stem(abs(difference(1:1:25)),'r.');title('Xk-Xkfft');xlabel('k');axis([0,35,0,15]);0n N-1()0 n 0, n Nn Q x n ⎧≤≤=⎨<≥⎩11,011)()()(k k1nk1-=--===∑∑-=-=N k QW Q QW W n x k X N NnN N n NN n Λ，2.假设信号 x(n) 由下述信号组成：请选择合适的长度 N 和窗函数，用 DFT 分析其频谱，得到清楚的三根谱线。