数字信号处理课程设计

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1、 1 二 九 二 一 学年第 一 学期 电子信息工程系 课程设计计划书 班 级： 电子信息工程 2007 级 班 课程名称： 数字信号处理课程设计 学时学分： 1 周 1 学分 指导教师： 姓名： 王燕科 学号： 二 一 年 01 月 11 日 2 一 、课程设计目的： 综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现，从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现了对数字信号的处理。 二 、课程设计内容及要求： 设计 内容 ： 在 Matlab 环境中，利用编程方法对 FDMA

2、 通信模型 进行仿真研究。 载 波 信 号 1载 波 信 号 2载 波 信 号 n乘 法 器乘 法 器乘 法 器加法器信 号 传 输带 通 1带 通 2带 通 n乘 法 器原 始 信 号 1原 始 信 号 2原 始 信 号 n乘 法 器乘 法 器载 波 信 号 1载 波 信 号 2载 波 信 号 n低 通 1低 通 2低 通 n恢 复 信 号 1恢 复 信 号 2恢 复 信 号 n频 分 多 址 （ F D M A ） 通 信 系 统 模 型.设计 要求 ： （ 1） Matlab 支持麦 克风，可直接进行声音的录制，要求 录制 3 路不同人的 语音信号 ， 并对录制的信号进行采样； 画出采样

3、后语音信号的时域波形和频谱图 。 （ 2）将各路语音信号分别与各自的 不同的 高频载波信号相乘，由于各高频载波信号将各语音信号频谱移到不同频段，复用信号频谱为各信号频谱的叠加，因此，只需传输该复用信号便可在同一信道上实现各路语音信号的同时传输。 画出复用信号的 频谱图 。 （ 3）传输完成后，通过选择合适的带通滤波器，即可获得各个已调信号 ； 给定滤波器的性能指标，设计 合适 数字 滤波器， 并画出 带通 滤波器的频率响应 。 （ 4）再进行解调，即将各 个已调信号分别乘以各自的高频载波信号，这样，原始低频信号被移到低频段。 画出解调后 3 路信号各自的频谱图。 （ 5）最后通过选择合适的低通

4、滤波器恢复出各原始语音信号，从而实现 FDMA 通信传输。画出 低通 滤波器的频率响应 ， 恢复 信号的时域波形和频谱 ，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化 。 回放语音信号。 三、详细设计 1.FDMA 通信原理分析： 将三路不同的信号频谱搬移到不相同的频率范围内，使他们互不重叠，这样就可复用同一信 3 道传输；接收端，利用若干滤波器将各路信号分离，再解调即可还原为各路原始信号。主要由三个单元 组成： 调制单元： 三 个乘法器， y(t)=s(t)*x(t),用于信号的调制； 复用和解复用单元：使三路已调信号复用到同一信道中进行传输，然后利用带通滤波器，将三路已调信号解复用输出； 解

5、调单元：三个乘法器和低通滤波器，对信道中解复用的已调信号进行解调。 2 载波频率的设计：各个载频的间隔既要大于 2 倍的声音的最高截止频率（ 3.4KHz） ,而且最高的载频与采样频率也必须大于 2 倍的声音的最高截止频率。因为由时域采样定理可得，时域采样导致频域的周期延拓。因为 fs 为 44100Hz，所以选择载波频率时，最好 不超过 fs/2，否则 容易与 fs 相混淆（ 为载频， 为声音最高截止频率， f 为采样频率）。综合考虑三个载频分别取为 4000Hz,11000Hz,18000Hz。 滤波器的设计：为达到较好效果，采用切比雪夫 2型滤波器，并且取 Rp=0.5;Rs=40; 三个带通滤波器分别要滤出三路信号，其通频带要依据载频而定，可以滤出上边频，也可以滤出下边频。综合最后的试听效果，分别同频带取 43007000Hz ， 760011000Hz ，1460018000Hz。由于三个信号都是语音信号，有着相同的频率范围，所以可以共用一个低通滤波器，且低通滤波器的通带范围为 03400Hz。 3.录音 Matlab中支持麦克风，因此可直接进行声音 的录制，利用 matlab的录音函数； 选取的采样频率为 Fs=44100Hz，采样点数为 5*44100个，一个通道。三次调用 wavrecord函数得到三路语音信号 Y1， Y2， Y3：如下： Y1=wavrec