1、信号与系统课程设计信号与系统课程设计 课程名称：信号与系统 题目名称：回波的产生与消除系统设计 学 院： 专业班级：. 学 号：. 学生姓名：. 指导教师： 201.年 12 月 23 日 摘 要 MATLAB 语言具备高效、可及推理能力强等特点,是目前工程界流行最广泛的科 学计算语言。 信号与系统是一门理论与实践紧密结合的课程。MATLAB 强大的运算和图形 显示功能，可使信号与系统上机实验效率大大提高。特别是它的频谱分析和滤波 器分析与设计功能很强，使数字信号处理工作变得十分简单，直观。本实验就是 运用 MATLAB 对声音信号进行分析与滤波，并估计反射物距离。 关键词：MATLAB；声音
2、信号；回波产生，回波消除，估计反射物距离，频谱分 析；滤波器。 一一.设计要求设计要求 (1) 利用声音信号x产生带有回声的声音信号y。 (2) 从带有回声的信号y中消除回声。 (3) 从y中估计反射物的距离 二二. 设计内容和步骤设计内容和步骤 理论依据 根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需理论（采样频率、采样位数的 概念，采样定理；回声信号，卷积，相关分析；时域信号的 FFT 分析；数字滤波 器设计原理和方法）。 1、 声音信号声音信号 x 的产生：的产生： 声音信号 x， 既可以从现成的声音文件（.wav） 中获取； 也可以利用 MATLAB 录音命令现行录制（可自行设置采样频率等录
3、音参数）。 我们直接利用现成的声音文件（login.wav），绘制其时域波形，对此音频 信号用 FFT 作谱分析并播放。 声音信号 x 的产生程序与图形分析如下： x,fs=wavread(login); figure(1); subplot(3,1,1); plot(x(1:40000); title(原始信号); y=fft(x); subplot(3,1,2); plot(abs(y); title(幅值); subplot(3,1,3); plot(angle(y); title(相位); sound(x,fs); 图 1 2、 带回声的声音信号带回声的声音信号 y 产生：产生： 在已
4、有声音信号 x 的基础上产生带回声的声音信号，可以表达为在原信号的 基础上叠加其延时衰减的分量。假设只有一个回声的情况下，可简化其模型为： y(n)=x(n)+ax(n-N) （式 1） a 为反射系数；N 为延迟时间。利用此原理我们进行编程实现： (1) 在我们编程实现回波产生的基础上，再绘制其时域波形，对其进行 FFT 频谱分析，绘制频谱图并播放。 (2) 分别改变反射系数 a 和延迟时间 N 的大小，播放产生的回声信号 y，分 析反射系数 a 和延迟时间 N 对原始声音的影响。 (3) 按照以上思路，当有两个、三个或更多回声,我门这儿讨论三个回声时的 情况 (1)我们编程实现了一个回声信
5、号的声音信号 y，程序与图形分析如下（并播 放）： 此处，N= , a=0.7 x,fs=wavread(login); x1=x(1:40000); x2=x(1:40000); x1=x1,zeros(1,18000); x2=zeros(1,18000),0.7*x2; y=x1+x2; figure(2); subplot(3,1,1); plot(y(1:58000); title(回声); y1=fft(y); subplot(3,1,2); plot(abs(y1); title(幅值); subplot(3,1,3); plot(angle(y1); title(相位); so
6、und(y,fs); 图 2 (2)1 保持 N 不变，改变 a 大小分析声音信号并播放：我们取 N= , a 从 0.1 到 1： 观察每个情况下声音信号的变化：回声信号的强度随着 a 的增大而变大 2 保持 a 不变， 改变 N 大小分析声音信号并播放： 我们取 a=0.7， N 从 10000 到 50000 观察每个情况下声音信号的变化：N 的值不能太大也不能太小，当 N 大于 40000 或小于 180000 时将当 N 在 18000 到 40000 这个范围内取值时，随着 N 的增大 回声与原来的声音信号之间的时间间隔越 （3)有三个回声的信号 y 的产生程序与图形分析如下： x,fs=wavread(login); x1=x(1:40000); x2=x(1:40000); x3=x(1:40000); x4=x(1:40000); x1=x1,zeros(1,18000); x2=zeros(
