第一篇：數(shù)字信號處理期末試卷(含答案)2

數(shù)字信號處理期末試卷(含答案)

一、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在括號內(nèi)。

1.若一模擬信號為帶限，且對其抽樣滿足奈奎斯特采樣定理，則只要將抽樣信號通過()即可完全不失真恢復(fù)原信號。

A.理想低通濾波器 B.理想高通濾波器 C.理想帶通濾波器 D.理想帶阻濾波器 2．下列系統(tǒng)（其中y(n)為輸出序列，x(n)為輸入序列）中哪個屬于線性系統(tǒng)？()A.y(n)=x3(n)B.y(n)=x(n)x(n+2)C.y(n)=x(n)+2

D.y(n)=x(n2)3.．設(shè)兩有限長序列的長度分別是M與N，欲用圓周卷積計算兩者的線性卷積，則圓周卷積的長度至少應(yīng)取()。A．M+N B.M+N-1

C.M+N+1

D.2(M+N)4.若序列的長度為M，要能夠由頻域抽樣信號X(k)恢復(fù)原序列，而不發(fā)生時域混疊現(xiàn)象，則頻域抽樣點數(shù)N需滿足的條件是()。

A.N≥M B.N≤M C.N≤2M D.N≥2M 5.直接計算N點DFT所需的復(fù)數(shù)乘法次數(shù)與()成正比。A.N B.N2 C.N3 D.Nlog2N 6.下列各種濾波器的結(jié)構(gòu)中哪種不是FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)()。A.直接型 B.級聯(lián)型 C.并聯(lián)型 D.頻率抽樣型 7.第二種類型線性FIR濾波器的幅度響應(yīng)H(w)特點()： A 關(guān)于w?0、?、2?偶對稱

B 關(guān)于w?0、?、2?奇對稱

C 關(guān)于w?0、2?偶對稱 關(guān)于w??奇對稱

D關(guān)于w?0、2?奇對稱 關(guān)于w??偶對稱 8.適合帶阻濾波器設(shè)計的是：（）A h(n)??h(N?1?n)N為偶數(shù) B h(n)??h(N?1?n)N為奇數(shù) C h(n)?h(N?1?n)N為偶數(shù) D h(n)?h(N?1?n)N為奇數(shù)

9.以下對雙線性變換的描述中不正確的是()。A.雙線性變換是一種非線性變換

B.雙線性變換可以用來進(jìn)行數(shù)字頻率與模擬頻率間的變換 C.雙線性變換把s平面的左半平面單值映射到z平面的單位圓內(nèi) D.以上說法都不對

10.關(guān)于窗函數(shù)設(shè)計法中錯誤的是：

A窗函數(shù)的截取長度增加，則主瓣寬度減小；

B窗函數(shù)的旁瓣相對幅度取決于窗函數(shù)的形狀，與窗函數(shù)的截取長度無關(guān)； C為減小旁瓣相對幅度而改變窗函數(shù)的形狀，通常主瓣的寬度會增加； D窗函數(shù)法不能用于設(shè)計高通濾波器；

二、填空題(每空2分，共20分)1.用DFT近似分析連續(xù)信號頻譜時, _________效應(yīng)是指DFT只能計算一些離散點上的頻譜。

2.有限長序列X(z)與X（k）的關(guān)系 X（k）與X(ejw)的關(guān)系 3.下圖所示信號流圖的系統(tǒng)函數(shù)為：

4.如果通用計算機(jī)的速度為平均每次復(fù)數(shù)乘需要４μs，每次復(fù)數(shù)加需要1μs，則在此計算機(jī)上計算210點的基2FFT需要__________級蝶形運算,總的運算時間是__________μs。

5.單位脈沖響應(yīng)不變法優(yōu)點 , 缺點____________,適合_______________________濾波器設(shè)計

6.已知FIR濾波器H(z)?1?2z?1?5z?2?az?3?z?4具有線性相位，則a＝______,沖激響應(yīng)h（2）＝___,相位?(w)?___ 3??7.x(n)?Acos(n?)的周期__________________ 768.用頻率采樣法設(shè)計數(shù)字濾波器，對第二類型相位濾波器H(k)應(yīng)具有的約束條件：幅值__________，相位_____________ 9．兩序列h(n)=δ(n)+2δ(n-1)+3δ(n-2),x(n)=δ(n)+δ(n-1)，兩者的線性卷積為y(n)，則y(2)_____ ________；若兩者3點圓周卷積為y1(n)，則y1(0)＝__________________y1(2)＝__________________。三 計算題

1.有一個線性移不變的系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

3?z?112 H(z)? ?z?2

12(1?z?1)(1?2z?1)21）用直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)該系統(tǒng)

2)討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，并求出相應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)

答案

一、選擇題（10分，每題1分）

1.A 2.D 3.B 4.A 5.B 6.C 7.C 8.D 9.D 10.D

二、填空題（共25分 3、4、7、9每空2分；其余每空1分）

??1?2k 3.a?bz?cz 4.8 1.柵欄效應(yīng) 2.x(z)|z=wN-k x(k)＝X(ejw)|w＝2N6144us 5.線性相位 頻譜混迭、低通帶通 6.2、5、－2w 7、14 9.Hk??HN?k、??k(1?1)10、5、4、5

N三計算題 1.（15分）

?解1)H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2??51?z?1?z?223?1z2 ……………………………..2分

1時： 2收斂域包括單位圓……………………………6分 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。……………………………….10分

3?z?1112………………………………..12分 H(z)????11?111?2z(1?z)(1?2z?1)1?z?1221h(n)?()nu(n)?2nu(?n?1)………………………………….15分 當(dāng)2?z?

第二篇：數(shù)字信號處理期末試卷(含答案)全..

數(shù)字信號處理期末試卷(含答案)

一、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在括號內(nèi)。

1.若一模擬信號為帶限，且對其抽樣滿足奈奎斯特采樣定理，則只要將抽樣信號通過()即可完全不失真恢復(fù)原信號。

A.理想低通濾波器 B.理想高通濾波器 C.理想帶通濾波器 D.理想帶阻濾波器 2．下列系統(tǒng)（其中y(n)為輸出序列，x(n)為輸入序列）中哪個屬于線性系統(tǒng)？()A.y(n)=x3(n)B.y(n)=x(n)x(n+2)C.y(n)=x(n)+2

D.y(n)=x(n2)3.．設(shè)兩有限長序列的長度分別是M與N，欲用圓周卷積計算兩者的線性卷積，則圓周卷積的長度至少應(yīng)取()。A．M+N B.M+N-1

C.M+N+1

D.2(M+N)4.若序列的長度為M，要能夠由頻域抽樣信號X(k)恢復(fù)原序列，而不發(fā)生時域混疊現(xiàn)象，則頻域抽樣點數(shù)N需滿足的條件是()。

A.N≥M B.N≤M C.N≤2M D.N≥2M 5.直接計算N點DFT所需的復(fù)數(shù)乘法次數(shù)與()成正比。A.N B.N2 C.N3 D.Nlog2N 6.下列各種濾波器的結(jié)構(gòu)中哪種不是FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)()。A.直接型 B.級聯(lián)型 C.并聯(lián)型 D.頻率抽樣型 7.第二種類型線性FIR濾波器的幅度響應(yīng)H(w)特點()： A 關(guān)于w?0、?、2?偶對稱

B 關(guān)于w?0、?、2?奇對稱

C 關(guān)于w?0、2?偶對稱 關(guān)于w??奇對稱

D關(guān)于w?0、2?奇對稱 關(guān)于w??偶對稱 8.適合帶阻濾波器設(shè)計的是：（）A h(n)??h(N?1?n)N為偶數(shù) B h(n)??h(N?1?n)N為奇數(shù) C h(n)?h(N?1?n)N為偶數(shù) D h(n)?h(N?1?n)N為奇數(shù)

9.以下對雙線性變換的描述中不正確的是()。A.雙線性變換是一種非線性變換

B.雙線性變換可以用來進(jìn)行數(shù)字頻率與模擬頻率間的變換 C.雙線性變換把s平面的左半平面單值映射到z平面的單位圓內(nèi) D.以上說法都不對

10.關(guān)于窗函數(shù)設(shè)計法中錯誤的是：

A窗函數(shù)的截取長度增加，則主瓣寬度減小；

B窗函數(shù)的旁瓣相對幅度取決于窗函數(shù)的形狀，與窗函數(shù)的截取長度無關(guān)； C為減小旁瓣相對幅度而改變窗函數(shù)的形狀，通常主瓣的寬度會增加； D窗函數(shù)法不能用于設(shè)計高通濾波器；

二、填空題(每空2分，共20分)1.用DFT近似分析連續(xù)信號頻譜時, _________效應(yīng)是指DFT只能計算一些離散點上的頻譜。

2.有限長序列X(z)與X（k）的關(guān)系 X（k）與X(ejw)的關(guān)系 3.下圖所示信號流圖的系統(tǒng)函數(shù)為：

4.如果通用計算機(jī)的速度為平均每次復(fù)數(shù)乘需要４μs，每次復(fù)數(shù)加需要1μs，則在此計算機(jī)上計算210點的基2FFT需要__________級蝶形運算,總的運算時間是__________μs。

5.單位脈沖響應(yīng)不變法優(yōu)點 , 缺點____________,適合_______________________濾波器設(shè)計

6.已知FIR濾波器H(z)?1?2z?1?5z?2?az?3?z?4具有線性相位，則a＝______,沖激響應(yīng)h（2）＝___,相位?(w)?___ 3??n?)的周期__________________ 768.用頻率采樣法設(shè)計數(shù)字濾波器，對第二類型相位濾波器H(k)應(yīng)具有的約束條件：幅值__________，相位_____________ 7.x(n)?Acos(9．兩序列h(n)=δ(n)+2δ(n-1)+3δ(n-2),x(n)=δ(n)+δ(n-1)，兩者的線性卷積為y(n)，則y(2)_____ ________；若兩者3點圓周卷積為y1(n)，則y1(0)＝__________________y1(2)＝__________________。三 計算題

1.有一個線性移不變的系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

3?z?112 H(z)? ?z?2

12(1?z?1)(1?2z?1)21）用直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)該系統(tǒng)

2)討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，并求出相應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)

4．試用沖激響應(yīng)不變法與雙線性變換法將以下模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)變換為數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)：

H(s)=2其中抽樣周期T=1s。

(s?1)(s?3)G

三、有一個線性移不變的因果系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

3?z?12 H(z)? 1?1(1?z)(1?2z?1)21用直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)該系統(tǒng)

2)討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，并求出相應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)

七、用雙線性變換設(shè)計一個三階巴特沃思數(shù)字低通慮波器，采樣頻率為fs?4kHz（即采樣周期為T?250?s）,其3dB截止頻率為fc?1kHz。三階模擬巴特沃思濾波器為：

Ha(s)?

答案 1?2(s?c1)?2(s?c)?(s2?c)3

一、選擇題（10分，每題1分）

1.A 2.D 3.B 4.A 5.B 6.C 7.C 8.D 9.D 10.D

二、填空題（共25分 3、4、7、9每空2分；其余每空1分）1.柵欄效應(yīng) 2.x(z)|z=wN-k x(k)＝X(ejw)|w＝2?k 3.a?bz?1?cz?2 4.8

N6144us 5.線性相位 頻譜混迭、低通帶通 6.2、5、－2w 7、14 9.Hk??HN?k、??k(1?1)10、5、4、5

N三計算題 1.（15分）

?解1)H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2??51?z?1?z?223?1z2 ……………………………..2分

1時： 2收斂域包括單位圓……………………………6分 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。……………………………….10分

3?z?1112………………………………..12分 H(z)????11?11(1?z)(1?2z?1)1?z?11?2z221h(n)?()nu(n)?2nu(?n?1)………………………………….15分

24.（10分）解： 當(dāng)2?z?H(s)?H(z)?111??………………1分

(1?s)(s?3)1?ss?3TT?……………………3分

1?e?TZ?1s?e?3TZ?10.318z?1?……………5分 1?0.418z?1?0.018z?22)H(z)?H(s)|s?21?ZT1?Z?1?1?221?Z?121?Z?1(1?)(3?)T1?Z?1T1?Z?1……8分

2?4z?1?2z?2…………………………… 10分 ??1?215?2z?z

三、（15）

?1.解1)H(z)?分 1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2??51?z?1?z?223?1z2 ……………………………..21時： 2收斂域包括單位圓……………………………6分 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。……………………………….10分 2)當(dāng)2?z??H(z)?(1?1?1z)(1?2z?1)23?1z2?11………………………………..12分 ?1?11?2z?11?z21h(n)?()nu(n)?2nu(?n?1)………………………………….15分

2七、（12分）解：

wc?2?fcT?0.5?………………………………………3分

2wc2?C?tan()?………………………………………5分 T2THa(s)?11?2(Ts)?2(Ts)2?(Ts)3……………………………8分 22221?ZT1?Z?1?1H(z)?Ha(s)|?1?211?Z?11?Z?1s??2(1?Z?11?Z?1)?(21?Z?11?Z?1)3

11?3z?1?3z?2?z?3?23?z?2

A

一、選擇題（每題3分，共5題）

1、n?j(?)36x(n)?e，該序列是

。B.周期NnA.非周期序列 ??6 C.周期N?6?

D.周期N?2?

2、序列x(n)??aA.3、對u(?n?1)，則X(Z)的收斂域為。

D.Z?a B.Z?a

C.Z?a Z?a

x(n)(0?n?7)和y(n)(0?n?19)分別作20點DFT，得X(k)和Y(k)，F(xiàn)(k)?X(k)?Y(k),k?0,1,?19，f(n)?IDFT[F(k)],n?0,1,?19，n在 范圍內(nèi)時，f(n)是x(n)和y(n)的線性卷積。

A.0?n?7

B.7?n?19

C.12?n?19 D.0?n?19

4、x1(n)?R10(n)，x2(n)?R7(n)，用DFT計算二者的線性卷積，為使計算量盡可能的少，應(yīng)使DFT的長度N滿足。

A.N?16 B.N?16

C.N?16

D.N?16

5.已知序列Z變換的收斂域為｜z｜<1，則該序列為

。A.有限長序列

B.右邊序列

C.左邊序列

D.雙邊序列

二、填空題（每題3分，共5題）

1、對模擬信號（一維信號，是時間的函數(shù)）進(jìn)行采樣后，就是

信號，再進(jìn)行幅度量化后就是

信號。

2、要想抽樣后能夠不失真的還原出原信號，則抽樣頻率必須

，這就是奈奎斯特抽樣定理。

3、對兩序列x(n)和y(n)，其線性相關(guān)定義為。

4、快速傅里葉變換（FFT）算法基本可分為兩大類，分別是：

。

5、無限長單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)有直接Ⅰ型，______ 和

四種。

?an

三、x(n)??n??b

四、求 B n?0

求該序列的Z變換、收斂域、零點和極點。（10分）

n??1X(Z)??11?z?11?2z?1???，1?z?2 的反變換。（8分）

一、單項選擇題（本大題12分，每小題3分）

1、x(n)?cos(0.125?n)的基本周期是

。（A）0.125（B）0.25（C）8（D）16。

2、一個序列x(n)的離散傅里葉變換的變換定義為

。（A）（C）?N?1X(e)?X(z)?j?n????x(n)zn?????x(n)e?n?jn?

（B）

X(k)??x(n)e?j2?nk/Nn?0N?1n?0

（D）

X(zk)??x(n)A?nWkn。

3、對于M點的有限長序列，頻域采樣不失真恢復(fù)時域序列的條件是頻域采樣點數(shù)N

。（A）不小于M

（B）必須大于M

（C）只能等于M

（D）必須小于M。

4、有界輸入一有界輸出的系統(tǒng)稱之為。

（A）因果系統(tǒng)

（B）穩(wěn)定系統(tǒng)

（C）可逆系統(tǒng)

（D）線性系統(tǒng)。

三、填空題（本大題10分，每小題2分）

1、在對連續(xù)信號進(jìn)行頻譜分析時，頻譜分析范圍受

速率的限制。

2、?????(?d??。

3、對于一個系統(tǒng)而言，如果對于任意時刻n0，系統(tǒng)在該時刻的響應(yīng)僅取決于在時刻及其以前的輸入，則稱該系統(tǒng)為

系統(tǒng)。

4、對一個LSI系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的輸出等于輸入信號與系統(tǒng)單位采樣響應(yīng)的線性。

5、假設(shè)時域采樣頻率為32kHz，現(xiàn)對輸入序列的32個點進(jìn)行DFT運算。此時，DFT輸出的各點頻率間隔為

Hz。

七、綜合題（本大題20分）已知連續(xù)時間信號xa(t)?cos(16000?t)，用T?1/6000對其采樣。

（1）求最小采樣頻率；（2）圖示其頻譜特性；（3）分析其頻譜是否有混疊。

C

一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題2分，共20分)1.在對連續(xù)信號均勻采樣時，要從離散采樣值不失真恢復(fù)原信號，則采樣角頻率Ωs與信號最高截止頻率Ωc應(yīng)滿足關(guān)系（）

A.Ωs>2Ωc

B.Ωs>Ωc

C.Ωs<Ωc

D.Ωs<2Ωc

2.下列系統(tǒng)（其中y(n)為輸出序列，x(n)為輸入序列）中哪個屬于線性系統(tǒng)？（）A.y(n)=y(n-1)x(n)B.y(n)=x(n)/x(n+1)C.y(n)=x(n)+1 D.y(n)=x(n)-x(n-1)3.已知某序列Z變換的收斂域為5>|z|>3，則該序列為（）A.有限長序列

B.右邊序列

C.左邊序列 D.雙邊序列 4.實偶序列傅里葉變換是（）

A.實偶序列

B.實奇序列

C.虛偶序列

D.虛奇序列 5.已知x(n)=δ(n)，其N點的DFT［x(n)］=X(k)，則X(N-1)=（）A.N-1

B.1

C.0 的點數(shù)至少應(yīng)取（）

A.M+N

B.M+N-1

C.M+N+1 7.下面說法中正確的是（）A.連續(xù)非周期信號的頻譜為周期連續(xù)函數(shù) B.連續(xù)周期信號的頻譜為周期連續(xù)函數(shù) C.離散非周期信號的頻譜為周期連續(xù)函數(shù) D.離散周期信號的頻譜為周期連續(xù)函數(shù)

8.下列各種濾波器的結(jié)構(gòu)中哪種不是IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)？（）A.直接型

B.級聯(lián)型

C.頻率抽樣型 D.并聯(lián)型 9.下列關(guān)于FIR濾波器的說法中正確的是（）A.FIR濾波器容易設(shè)計成線性相位特性 B.FIR濾波器的脈沖響應(yīng)長度是無限的 C.FIR濾波器的脈沖響應(yīng)長度是確定的

D.對于相同的幅頻特性要求，用FIR濾波器實現(xiàn)要比用IIR濾波器實現(xiàn)階數(shù)低 10.下列關(guān)于沖激響應(yīng)不變法的說法中錯誤的是（）A.數(shù)字頻率與模擬頻率之間呈線性關(guān)系

B.能將線性相位的模擬濾波器映射為一個線性相位的數(shù)字濾波器 C.具有頻率混疊效應(yīng)

D.可以用于設(shè)計低通、高通和帶阻濾波器

三、填空題(本大題共5小題，每空2分，共20分)。16.線性移不變系統(tǒng)是因果系統(tǒng)的充分必要條件是________。17.傅里葉變換的四種形式________，________，________和________。

18.使用DFT分析模擬信號的頻譜時，可能出現(xiàn)的問題有________、柵欄效應(yīng)和________。19.下圖所示信號流圖的系統(tǒng)函數(shù)為________。

D.2(M+N)

D.-N+1 6.設(shè)兩有限長序列的長度分別是M與N，欲通過計算兩者的圓周卷積來得到兩者的線性卷積，則圓周卷積

20.對于N點（N＝2L）的按時間抽取的基2FFT算法，共需要作________次復(fù)數(shù)乘和________次復(fù)數(shù)加。

四、計算題

1?z?423．(10分)考慮一個具有系統(tǒng)函數(shù)H(z)?1611?z?416?1）求系統(tǒng)的零點和極點，并作出圖表示； 2）畫出系統(tǒng)的級聯(lián)型結(jié)構(gòu)圖。的穩(wěn)定系統(tǒng)。

24.(10分)有一用于頻譜分析的FFT處理器，其抽樣點數(shù)必須是2的整數(shù)次冪，假定沒有采用任何特殊的數(shù)據(jù)處理措施，已知條件為：1）頻率分辨率小于10Hz；2）信號最高頻率小于4kHz。試確定以下參量： 1）最小記錄長度tp； 2）最大抽樣間隔T； 3）在一個記錄中的最少點數(shù)N。

25．(10分)將雙線性變換應(yīng)用于模擬巴特沃茲濾波器Ha(s)?11?s/?c，設(shè)計一個3dB截止頻率?c?Ωc）

D ?3的一階數(shù)字濾波器。（注：式中模擬巴特沃茲濾波器的3dB截止頻率為

一、單項選擇題(每小題3分，共24分)

1、在對連續(xù)信號均勻采樣時，要從離散采樣值不失真恢復(fù)原信號，則采樣周期Ts與信號最高截止頻率fh應(yīng)滿足關(guān)系

A.Ts>2/fh

B.Ts>1/fh

C.Ts<1/fh

D.Ts<1/(2fh)

2、下列系統(tǒng)（其中y(n)為輸出序列，x(n)為輸入序列）中哪個屬于線性系統(tǒng)？（）A.y(n)=x3(n)

B.y(n)=x(n)x(n+2)

C.y(n)=x(n)+2

D.y(n)=x(n2)

3、已知某序列z變換的收斂域為|z|<1，則該序列為（）。

A．有限長序列 列

4、設(shè)兩有限長序列的長度分別是M與N，欲用圓周卷積計算兩者的線性卷積，則圓周卷積的長度至少應(yīng)取（）。

A．M＋N

B.M＋N－1

C.M＋N＋1

D.2(M＋N)

B.右邊序列

C.左邊序列

D.雙邊序

5、計算N=2L（L為整數(shù)）點的按時間抽取基-2FFT需要（）級蝶形運算。

A．L B.L/2

C.N

D.N/2 6.、因果FIR濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)的全部極點都在（）處。

A.z = 0

B.z = 1

C.z = j

D.z =∞

7、下列對IIR濾波器特點的論述中錯誤的是（）。

A．系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)是無限長的B.結(jié)構(gòu)必是遞歸型的 C.系統(tǒng)函數(shù)H(z)在有限z平面（0<|z|<∞）上有極點

D.肯定是穩(wěn)定的8、線性相位FIR濾波器主要有以下四類(Ⅰ)h(n)偶對稱，長度N為奇數(shù)

(Ⅱ)h(n)偶對稱，長度N為偶數(shù)(Ⅲ)h(n)奇對稱，長度N為奇數(shù)

(Ⅳ)h(n)奇對稱，長度N為偶數(shù) 則其中不能用于設(shè)計高通濾波器的是（）。

A.Ⅰ、Ⅱ B.Ⅱ、Ⅲ

C.Ⅲ、Ⅳ

D.Ⅳ、Ⅰ

二、填空題（每題3分，共24分）

1、序列x(n)?Asin(13?n)的周期是。

32、序列R4(n)的Z變換為__

____，其收斂域為____

__。

3、對序列 力。

5、下圖所示信號流圖的系統(tǒng)函數(shù)為H(z)=_____

_____。

x(n)??(n?n0)，0?n0?N的N點的DFT為，0?K?N。

4、用DFT對連續(xù)信號進(jìn)行頻譜分析時，可能出現(xiàn)的問題有

、__、和DFT的分辨

6、有一模擬系統(tǒng)函數(shù)Ha(s)?2，已知采樣周期為T，采用脈沖響應(yīng)不變法將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字系統(tǒng)函s?3數(shù)H(z)是。

7、在利用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器時，一般希望窗函數(shù)能滿足兩項要求：①

；②

。但是，一般來說，以上兩點很難同時滿足。

8、IIR濾波器的有限字長效應(yīng)與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)構(gòu)的輸出誤差最小，結(jié)構(gòu)輸出誤差其次，結(jié)構(gòu)的輸出誤差最大。

五、用雙線性變換法設(shè)計一個三階巴特沃思數(shù)字低通濾波器，采樣頻率1.2kHz，截止頻率為400Hz。要求⑴求該數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)，并畫出其級聯(lián)型結(jié)構(gòu)；（歸一化的三階巴特沃思低通濾波器的模擬系統(tǒng)函數(shù)為

六、用矩形窗設(shè)計一線性相位低通FIR濾波器，設(shè)計要求：（1）若截止頻率?C、窗口長度N為已知，求該濾波器的單位抽樣響應(yīng);（2）若?C

E 1．序列1Ha(s)?11?2s?2s2?s3）

（14分）

?0.25?，N＝33，x(n)?anu(n)的Z變換為

，為?/2時，信號的模擬角頻率

x(n?3)?的Z變換是

。2．設(shè)采樣頻率fs?1000Hz，則當(dāng)?和實際頻率

f分別為

、。

3．N點序列x(n)的DFT表達(dá)式為

，其物理意義是

。4．序列x(n)和h(n)，長度分別為N和M（N>M），二者線性卷積的長度為

N點循環(huán)卷積中混疊的點有

個，循環(huán)卷積與線性卷積的關(guān)系是

5．全通系統(tǒng)的極零點分布特點是

三、分析計算題：（共 50分）

1．（15分）已知序列x(n)?{?1,2,?3,2,?1}，n=0,1…,4(1)該序列是否可以作為線性相位FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)？為什么？

(2)設(shè)序列x(n)的傅立葉變換用

X(ej?)表示，不用求X(ej?)，分別計算X(ej?2j0)、X(ej?)、??X(e??j?)d?、?X(e)d?。

???(3)求x(n)與序列 y(n)?R4(n)的線性卷積及7點循環(huán)卷積。

2．（15分）已知一因果系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)為

1?0.5z?1H(z)?32?21?z?1?z525試完成下列問題：

(1)系統(tǒng)是否穩(wěn)定？為什么？

(2)求單位脈沖響應(yīng)h(n)(3)寫出差分方程；

(4)畫出系統(tǒng)的極零圖；(5)畫出系統(tǒng)的所需存儲器最少的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。

s?a(s?a)2?b2穩(wěn)定，試用脈沖響應(yīng)不變法將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器H(z)。3．（5分）已知模擬濾波器的傳輸函數(shù)Ha(s)?：式中，a、b為常數(shù)，設(shè)Ha(s)因果

F

一、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.若一模擬信號為帶限，且對其抽樣滿足奈奎斯特采樣定理，則只要將抽樣信號通過（）即可完全不失真恢復(fù)原信號。

A.理想低通濾波器

B.理想高通濾波器

C.理想帶通濾波器

D.理想帶阻濾波器 2．下列系統(tǒng)（其中y(n)為輸出序列，x(n)為輸入序列）中哪個屬于線性系統(tǒng)？（）A.y(n)=x3(n)

B.y(n)=x(n)x(n+2)

C.y(n)=x(n)+2

D.y(n)=x(n2)3.．設(shè)兩有限長序列的長度分別是M與N，欲用圓周卷積計算兩者的線性卷積，則圓周卷積的長度至少應(yīng)取（）。A．M+N

B.M+N-1

C.M+N+1

D.2(M+N)4.若序列的長度為M，要能夠由頻域抽樣信號X(k)恢復(fù)原序列，而不發(fā)生時域混疊現(xiàn)象，則頻域抽樣點數(shù)N需滿足的條件是（）。

A.N≥M

B.N≤M

C.N≤2M

D.N≥2M 5.直接計算N點DFT所需的復(fù)數(shù)乘法次數(shù)與（）成正比。

A.N

B.NC.N

3D.Nlog2N

6.下列各種濾波器的結(jié)構(gòu)中哪種不是FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)（）。

A.直接型

B.級聯(lián)型

C.并聯(lián)型

D.頻率抽樣型

7.第二種類型線性FIR濾波器的幅度響應(yīng)H(w)特點()：

A 關(guān)于w?0、?、2?偶對稱

B 關(guān)于w?C 關(guān)于w?0、?、2?奇對稱

?奇對稱

D關(guān)于w?0、2?奇對稱 關(guān)于w??偶對稱 0、2?偶對稱 關(guān)于w?8.適合帶阻濾波器設(shè)計的是：（）A h(n)??h(N?1?n)N為偶數(shù)

B h(n)??h(N?1?n)N為奇數(shù) C h(n)?h(N?1?n)N為偶數(shù)

D h(n)?h(N?1?n)N為奇數(shù)

9.以下對雙線性變換的描述中不正確的是（）。A.雙線性變換是一種非線性變換

B.雙線性變換可以用來進(jìn)行數(shù)字頻率與模擬頻率間的變換 C.雙線性變換把s平面的左半平面單值映射到z平面的單位圓內(nèi) D.以上說法都不對

10.關(guān)于窗函數(shù)設(shè)計法中錯誤的是：

A窗函數(shù)的截取長度增加，則主瓣寬度減小；

B窗函數(shù)的旁瓣相對幅度取決于窗函數(shù)的形狀，與窗函數(shù)的截取長度無關(guān)；

C為減小旁瓣相對幅度而改變窗函數(shù)的形狀，通常主瓣的寬度會增加；

D窗函數(shù)法不能用于設(shè)計高通濾波器；

二、填空題(每空2分，共20分)

1.用DFT近似分析連續(xù)信號頻譜時, _________效應(yīng)是指DFT只能計算一些離散點上的頻譜。

2.有限長序列X(z)與X（k）的關(guān)系

X（k）與X(ejw)的關(guān)系

3.下圖所示信號流圖的系統(tǒng)函數(shù)為：

4.如果通用計算機(jī)的速度為平均每次復(fù)數(shù)乘需要４μs，每次復(fù)數(shù)加需要1μs，則在此計算機(jī)上計算210點的基2FFT需要__________級蝶形運算,總的運算時間是__________μs。5.單位脈沖響應(yīng)不變法優(yōu)點, 缺點____________,適合_______________________濾波器設(shè)計 6.已知FIR濾波器H(z)?1?2z?1?5z?2?az?3?z?4具有線性相位，則a＝______,沖激響應(yīng)h（2）＝___,相位?(w)?___ 7.x(n)?Acos(3??n?)的周期__________________ 768.用頻率采樣法設(shè)計數(shù)字濾波器，對第二類型相位濾波器H(k)應(yīng)具有的約束條件：幅值__________，相位_____________

9．兩序列h(n)=δ(n)+2δ(n-1)+3δ(n-2),x(n)=δ(n)+δ(n-1)，兩者的線性卷積為y(n)，則y(2)_____ ________；若兩者3點圓周卷積為y1(n)，則y1(0)＝__________________y1(2)＝__________________。三

計算題

1.有一個線性移不變的系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

?

H(z)?(1?3?1z21?1z)(1?2z?1)21 ?z?2

21）用直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)該系統(tǒng)

2)討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，并求出相應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)

4．試用沖激響應(yīng)不變法與雙線性變換法將以下模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)變換為數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)：

H(s)=2其中抽樣周期T=1s。

(s?1)(s?3)G

三、有一個線性移不變的因果系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

?

H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2

1用直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)該系統(tǒng)

2)討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，并求出相應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)

七、用雙線性變換設(shè)計一個三階巴特沃思數(shù)字低通慮波器，采樣頻率為

fs?4kHz（即采樣周期為T?250?s）,其3dB截止頻率為fc?1kHz。三階模擬巴特沃思濾波器為：

1Ha(s)?

23sss1?2()?2()?()?c?c?c

答案

二、選擇題（10分，每題1分）

1.A 2.D 3.B 4.A 5.B 6.C 7.C 8.D 9.D 10.D

二、填空題（共25分3、4、7、9每空2分；其余每空1分）1.柵欄效應(yīng)

2.x(z)|z=wN-k

x(k)＝X(ejw)|w＝

2?k

3.aN?bz?1?cz?2 4.8

6144us

5.線性相位

頻譜混迭、低通帶通

6.2、5、－2w 7、14

9.1)10、5、、5 Hk??HN?k、??k(1?N三計算題 1.（15分）

?解1)H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2??51?z?1?z?223?1z2 ……………………………..2分

當(dāng)2?z?1時： 2收斂域包括單位圓……………………………6分 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。……………………………….10分

?H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)21h(n)?()nu(n)?2nu(?n?1)………………………………….15分

24.（10分）解： 3?1z2?11?1?11?2z?11?z2………………………………..12分

111??………………1分(1?s)(s?3)1?ss?3TTH(z)???T?1?3T?1……………………3分 1?eZs?eZ0.318z?1?……………5分 1?0.418z?1?0.018z?2H(s)?2)H(z)?H(s)|s?21?ZT1?Z?1?1?221?Z?121?Z?1(1?)(3?)T1?Z?1T1?Z?1……8分

2?4z?1?2z?2……………………………

10分 ?15?2z?1?z?

2三、（15）

?1.解1)H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2??51?z?1?z?223?1z2 ……………………………..2分

2)當(dāng)2?z?1時： 2收斂域包括單位圓……………………………6分 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。……………………………….10分

?H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)21h(n)?()nu(n)?2nu(?n?1)………………………………….15分

23?1z2?11?1?11?2z?11?z2………………………………..12分

七、（12分）解：

wc?2?fcT?0.5?………………………………………3分

………………………………………5分 ?C?2w2tan(c)?T2THa(s)?11?2(Ts)?2(Ts)2?(Ts)3222s?21?ZT1?Z?1?1……………………………8分

H(z)?Ha(s)|?1?211?Z?1?2(1?Z?1)?(21?Z?1)31?Z?11?Z?1

?11?3z?1?3z?2?z?323?z?2

1?Z?1

第三篇：數(shù)字信號處理期末試卷(含答案)1

數(shù)字信號處理期末試卷(含答案)

一、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在括號內(nèi)。

1.若一模擬信號為帶限，且對其抽樣滿足奈奎斯特采樣定理，則只要將抽樣信號通過(a)即可完全不失真恢復(fù)原信號。

A.理想低通濾波器 B.理想高通濾波器 C.理想帶通濾波器 D.理想帶阻濾波器 2．下列系統(tǒng)（其中y(n)為輸出序列，x(n)為輸入序列）中哪個屬于線性系統(tǒng)？(d)A.y(n)=x3(n)B.y(n)=x(n)x(n+2)C.y(n)=x(n)+2

D.y(n)=x(n2)3.．設(shè)兩有限長序列的長度分別是M與N，欲用圓周卷積計算兩者的線性卷積，則圓周卷積的長度至少應(yīng)取(b)。A．M+N B.M+N-1

C.M+N+1

D.2(M+N)4.若序列的長度為M，要能夠由頻域抽樣信號X(k)恢復(fù)原序列，而不發(fā)生時域混疊現(xiàn)象，則頻域抽樣點數(shù)N需滿足的條件是(a)。

A.N≥M B.N≤M C.N≤2M D.N≥2M 5.直接計算N點DFT所需的復(fù)數(shù)乘法次數(shù)與(b)成正比。A.N B.N2 C.N3 D.Nlog2N 6.下列各種濾波器的結(jié)構(gòu)中哪種不是FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)(c)。A.直接型 B.級聯(lián)型 C.并聯(lián)型 D.頻率抽樣型 7.第二種類型線性FIR濾波器的幅度響應(yīng)H(w)特點(c)： A 關(guān)于w?0、?、2?偶對稱

B 關(guān)于w?0、?、2?奇對稱

C 關(guān)于w?0、2?偶對稱 關(guān)于w??奇對稱

D關(guān)于w?0、2?奇對稱 關(guān)于w??偶對稱 8.適合帶阻濾波器設(shè)計的是：（d）A h(n)??h(N?1?n)N為偶數(shù) B h(n)??h(N?1?n)N為奇數(shù) C h(n)?h(N?1?n)N為偶數(shù)

D h(n)?h(N?1?n)N為奇數(shù)

9.以下對雙線性變換的描述中不正確的是(d)。A.雙線性變換是一種非線性變換

B.雙線性變換可以用來進(jìn)行數(shù)字頻率與模擬頻率間的變換 C.雙線性變換把s平面的左半平面單值映射到z平面的單位圓內(nèi) D.以上說法都不對

10.關(guān)于窗函數(shù)設(shè)計法中錯誤的是：d A窗函數(shù)的截取長度增加，則主瓣寬度減小；

B窗函數(shù)的旁瓣相對幅度取決于窗函數(shù)的形狀，與窗函數(shù)的截取長度無關(guān)； C為減小旁瓣相對幅度而改變窗函數(shù)的形狀，通常主瓣的寬度會增加； D窗函數(shù)法不能用于設(shè)計高通濾波器；

二、填空題(每空2分，共20分)1.用DFT近似分析連續(xù)信號頻譜時, _________效應(yīng)是指DFT只能計算一些離散點上的頻譜。

2.有限長序列X(z)與X（k）的關(guān)系 X（k）與X(ejw)的關(guān)系 3.下圖所示信號流圖的系統(tǒng)函數(shù)為：

4.如果通用計算機(jī)的速度為平均每次復(fù)數(shù)乘需要４μs，每次復(fù)數(shù)加需要1μs，則在此計算機(jī)上計算210點的基2FFT需要__________級蝶形運算,總的運算時間是__________μs。

5.單位脈沖響應(yīng)不變法優(yōu)點 , 缺點____________,適合_______________________濾波器設(shè)計

6.已知FIR濾波器H(z)?1?2z?1?5z?2?az?3?z?4具有線性相位，則a＝______,沖激響應(yīng)h（2）＝___,相位?(w)?___ 3??n?)的周期__________________ 768.用頻率采樣法設(shè)計數(shù)字濾波器，對第二類型相位濾波器H(k)應(yīng)具有的約束條件：幅值__________，相位_____________ 7.x(n)?Acos（9．兩序列h(n)=δ(n)+2δ(n-1)+3δ(n-2),x(n)=δ(n)+δ(n-1)，兩者的線性卷積為y(n)，則y(2)_____ ________；若兩者3點圓周卷積為y1(n)，則y1(0)＝__________________y1(2)＝__________________。三 計算題

1.有一個線性移不變的系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

3?z?112 H(z)? ?z?2

12(1?z?1)(1?2z?1)21）用直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)該系統(tǒng)

2)討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，并求出相應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)

4．試用沖激響應(yīng)不變法與雙線性變換法將以下模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)變換為數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)：

H(s)=2其中抽樣周期T=1s。

(s?1)(s?3)G

三、有一個線性移不變的因果系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

3?z?12 H(z)? 1?1(1?z)(1?2z?1)21用直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)該系統(tǒng)

2)討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，并求出相應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)

七、用雙線性變換設(shè)計一個三階巴特沃思數(shù)字低通慮波器，采樣頻率為fs?4kHz（即采樣周期為T?250?s）,其3dB截止頻率為fc?1kHz。三階模擬巴特沃思濾波器為：

Ha(s)?

答案 1?2(s?c1)?2(s?c)?(s2?c)3

一、選擇題（10分，每題1分）

1.A 2.D 3.B 4.A 5.B 6.C 7.C 8.D 9.D 10.D

二、填空題（共25分 3、4、7、9每空2分；其余每空1分）

1.柵欄效應(yīng) 2.x(z)|z=wN-k x(k)＝X(ejw)|w＝2?k 3.a?bz?1?cz?2 4.8

N6144us 5.線性相位 頻譜混迭、低通帶通 6.2、5、－2w 7、14 9.Hk??HN?k、??k(1?1)10、5、4、5

N三計算題 1.（15分）

?解1)H(z)?1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2??51?z?1?z?223?1z2 ……………………………..2分

1時： 2收斂域包括單位圓……………………………6分 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。……………………………….10分

3?z?1112………………………………..12分 H(z)????11?11(1?z)(1?2z?1)1?z?11?2z221h(n)?()nu(n)?2nu(?n?1)………………………………….15分

24.（10分）解： 當(dāng)2?z?H(s)?H(z)?111??………………1分

(1?s)(s?3)1?ss?3TT?……………………3分

1?e?TZ?1s?e?3TZ?10.318z?1?……………5分 1?0.418z?1?0.018z?22)H(z)?H(s)|s?21?ZT1?Z?1?1?221?Z?121?Z?1(1?)(3?)T1?Z?1T1?Z?1……8分

2?4z?1?2z?2…………………………… 10分 ??1?215?2z?z

三、（15）

?1.解1)H(z)?分 1(1?z?1)(1?2z?1)23?1z2??51?z?1?z?223?1z2 ……………………………..21時： 2收斂域包括單位圓……………………………6分 系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。……………………………….10分 2)當(dāng)2?z?

?H(z)?(1?1?1z)(1?2z?1)23?1z2?11………………………………..12分 ?1?11?2z?11?z21h(n)?()nu(n)?2nu(?n?1)………………………………….15分

2七、（12分）解：

wc?2?fcT?0.5?………………………………………3分

2wc2?C?tan()?………………………………………5分 T2THa(s)?11?2(Ts)?2(Ts)2?(Ts)3……………………………8分 22221?ZT1?Z?1?1H(z)?Ha(s)|?1?211?Z?11?Z?1s??2(1?Z?11?Z?1)?(21?Z?11?Z?1)3

11?3z?1?3z?2?z?3? 23?z?2

第四篇：中國科技大學(xué)數(shù)字信號處理2復(fù)習(xí)總結(jié)

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

有關(guān)通知

考試時間：2015-12-30（星期三）下午3：00---5：00 地點：3B215教室

第零章 緒論

主要掌握有關(guān)的基本基本概念：數(shù)字信號，數(shù)字信號處理，現(xiàn)代數(shù)字信號處理的主要內(nèi)容，DSP應(yīng)用實例與面臨的挑戰(zhàn)。? 數(shù)字信號：時間和幅度均離散 ? 數(shù)字信號處理：以一定目的通過數(shù)字運算的方式將數(shù)字信號從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式

? 數(shù)字信號處理（I）：數(shù)字濾波和數(shù)字譜分析理論和算法---（確定信號）

? 現(xiàn)代數(shù)字信號處理：自適應(yīng)數(shù)字濾波和功率譜估計理論和算法---（非確定信號）? 應(yīng)用實例：視聽數(shù)字化（CD,MP3,數(shù)字VIDEO等），數(shù)字廣播，多媒體技術(shù)等 ? 挑戰(zhàn)：信號壓縮、自適應(yīng)信號處理---非平穩(wěn)時變信號的處理、分類和識別 第一章 自適應(yīng)濾波引言 一

線性濾波概念

理解濾波器的概念及線性濾波、最優(yōu)濾波、維納濾波、卡爾曼濾波的概念 ? 濾波器：一個器件（硬件或軟件），它對混有噪聲的數(shù)據(jù)序列過濾或估計，達(dá)到提取有用信號的目的。

? 濾波：使用小于等于t的數(shù)據(jù) => t時刻有用信息（因果）

?平滑：使用小于等于t和大于等于t的數(shù)據(jù)=>t時刻有用信號（非因果）? 預(yù)測：使用小于等于t的數(shù)據(jù)=>t+?(??0)時刻有用信息（因果）

? 線性濾波：濾波器的輸入（被濾波，平滑，預(yù)測的輸出量）是其輸入數(shù)據(jù)的線性加權(quán)。? 最優(yōu)濾波：指在已知輸入信號的某些統(tǒng)計特性的條件下，濾波的結(jié)果是有用信號（被估計量，需提取的量）按某一準(zhǔn)則的最優(yōu)估計

? 維納濾波：在信號平穩(wěn)，已知統(tǒng)計特性的先驗知識下，采用最小均方誤差準(zhǔn)則的線性最優(yōu)濾波

? 卡爾曼濾波：信號非平穩(wěn)，已知狀態(tài)和觀察方程的先驗知識下，采用最小均方誤差準(zhǔn)則的線性最優(yōu)濾波 ? 自適應(yīng)濾波：當(dāng)濾波器的系數(shù)或參數(shù)可隨新的數(shù)據(jù)獲取而按某一預(yù)定準(zhǔn)則而變化時，稱之為自適應(yīng)濾波

二

維納濾波(Weiner Filtering)掌握：維納濾波問題, Weiner-Hopf方程,FIR維納濾波計算及其最小均方誤差計算方法,掌握正交原理，去相關(guān)濾波的概念, 了解最優(yōu)濾波與一般線性濾波的比較。? 維納濾波問題

y(n)：期望輸出（參考信號）；x(n)：輸入信號；e(n)誤差信號

已知條件：y(n),x(n)是均值為0的平穩(wěn)離散時間信號，二階矩（自相關(guān)，互相關(guān)）已知，濾波器是線性的（FIR,IIR）

采用準(zhǔn)則：最小均方誤差（MMSE, Minimum Mean-Squared Error）

?(n)]2}?min J?E(e2(n)]?E{[y(n)?y設(shè)計濾波器[求h(n)]使在最小均方誤差意義下是最優(yōu)濾波

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? Weiner-Hopf方程

?J?e[n]?2E[e[n]]??2E[e(n)x(n?i)]?0,?j,n ?hi?hiE[e(n)x(n?j)]?0,?j,n

E[y(n)x(n?j)??hix(n?i)x(n?j)]?0

i定義：

則Weiner-Hopf方程為：

rc(j)??hir(j?i),?j

i? 正交原理：

線性最優(yōu)濾波（維納濾波）的充要條件是濾波器的輸出（參考信號即期望信號的估計）與誤差（估計與參考信號的差）正交 ? 去相關(guān)：

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

由正交原理：e(n)是y(n)中與X（n）不相關(guān)的部分

?(n)是y(n)中與X（n）相關(guān)的部分 但y結(jié)論：e(n)作為輸出時的維納濾波（最優(yōu)線性濾波），則是從y（n）中移掉和輸入X(n)?(n)，輸出y（n）中與X(n)不相關(guān)的部分 相關(guān)的部分y? 維納濾波與一般濾波的比較

濾波器與信號和噪聲的比值有關(guān)

三 卡爾曼濾波(Kalman Filtering)（做題）

了解卡爾曼濾波和維納濾波的關(guān)系與區(qū)別及標(biāo)量卡爾曼濾波.四 自適應(yīng)濾波(Adaptive Filtering)掌握自適應(yīng)濾波定義,原理框圖,分類,自適應(yīng)濾波算法選用的考慮因素。? 自適應(yīng)濾波：當(dāng)濾波器的系數(shù)或參數(shù)可隨新的數(shù)據(jù)獲取而按某一預(yù)定準(zhǔn)則而變化時，稱之為自適應(yīng)濾波 ? 原理框圖

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? 分類：采用不同的分類方式有不同的分類

? 最優(yōu)準(zhǔn)則

1.Least Mean Square(LMS)，最小均方誤差 2.Least Absolute Value（LAV），最小絕對值誤差 3.Least Square（LS），最小二乘方（平方）誤差 ? 系數(shù)修正算法

1.梯度算法 2.符號算法 3.遞推算法 ? 可編程濾波器結(jié)構(gòu)

1.IIR：直接性，級聯(lián)型，并聯(lián)型

2.FIR：直接性，級聯(lián)型，Lattice結(jié)構(gòu) ? 被處理信號類型

1.一維或多維 2.實信號或復(fù)信號

五 自適應(yīng)濾波應(yīng)用

了解自適應(yīng)濾波應(yīng)用的四種應(yīng)用類別：系統(tǒng)辨識（估計一個不知的系統(tǒng)）, 自適應(yīng)逆濾波系統(tǒng)（恢復(fù)原信號，消除碼間串?dāng)_等）,自適用噪音抵消, 自適用譜線增強(qiáng)（窄帶信號提取）。掌握并能理解其中的應(yīng)用原理，在實用中參考信號的獲取。

第二章 LMS自適應(yīng)濾波 一 LMS算法

了解性能誤差曲面,從梯度算法的角度掌握LMS算法的原理,LMS算法公式,直接實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

二 LMS算法穩(wěn)定性分析

了解均值收斂分析和均方收斂條件的意義和過程,掌握均值收斂條件和均方收斂條件、均方收斂時的最小誤差和超量誤差。

? 均值收斂：系數(shù)H(n)的均值收斂到維納最優(yōu)解Hopt

? 條件：1???k?1,for all k即0???2/?max ? 均方收斂：軍方誤差J(n)的均值收斂到一個最小值

? 條件：0???2??i?0N?1，平穩(wěn)輸入有Tr(R)?i??i?0N?1i2，條件變?yōu)椋?Nr(0)?N?x0???2 2N?x? 超量誤差：J(?)?Jmin/(1??2??i)?Jmin/(1?i?0N?1?22N?x)，? 誤差：Jex(?)?J(?)?Jmin?Jmin?N?x/(1??2?222N?x)

三 LMS算法性能分析

掌握均值收斂和均方收斂下的時間常數(shù)計算方法, 均方收斂下的失調(diào)的計算方法,了解

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

自適應(yīng)步長、濾波器長度、和信號特性(相關(guān)陣的特征值)對LMS算法性能的影響。

J(n)?Jmin?e?[J(0)?Jmin]

?n

均值收斂：?k??1?11?，均方收斂：?k?

ln(1???k)ln(1?2??k)2??k6

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? 失調(diào)：Madj?? J(?)J(?)1?2，均方收斂：Madj? ??1?N?xJminJmin1??N?22x2?

采用小的?值，自適應(yīng)較慢，時間常數(shù)較大，相應(yīng)收斂后的均方誤差要小，需要較大量的數(shù)據(jù)來完成自適應(yīng)過程

當(dāng)?較大時，自適應(yīng)算法相對較快，代價是增加了收斂后的平均超量誤差，需要較少量的數(shù)據(jù)來完成自適應(yīng)過程

因此?的倒數(shù)可以被看成是LMS算法的Memory長度 ? N 由于算法均方收斂條件0???越小 ?

2，所以均方收斂特性與N有關(guān)，N越大收斂誤差2N?x?i

當(dāng)輸入的相關(guān)陣R的特征值比較分散時，LMS算法的超量均方誤差主要由最大特征值決定。而權(quán)系數(shù)適量均值收斂到Hopt所需的時間受最小特征值的限制。在特征值很分散（輸入相關(guān)陣是病態(tài)的）時，LMS算法的收斂較慢 四 LMS算法變形

掌握加洩放因子,符號算法歸一化LMS算法的公式和原理, 各種變形針對解決的問題.了解跟蹤誤差的概念.? 泄放因子

? 解決問題：輸入信號消失時，遞推式中系數(shù)被鎖死在那，這時最后讓返回到0，以便下一次重新遞歸，從而有個穩(wěn)定的行為

? 公式：H(n?1)?(1??)H(n)??e(n?1)X(n?1),0???1 ? 原理：。。H??[R?減小輸出誤差功率 ? 符號算法

2? 解決問題：信號非平穩(wěn)，尚需估計?x

?IN]?1ryx，對處理非平穩(wěn)信號有用，適當(dāng)選擇泄放因子可?? 公式：H(n?1)?H(n)??sign[e(n?1)]sign[X(n?1)] ?近似：H(n?1)?H(n)??? 跟蹤誤差

非平穩(wěn)信號，由于Hopt是時變的，未知的，故系數(shù)誤差矢量：

1?e?xe(n?1)X(n?1)

C(n)?H(n)?Hopt(n)?{H(n)?E[H(n)]}?{E[H(n)]?Hopt(n)}

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

其中：

C1(n)?H(n)?E[H(n)]是梯度失調(diào)引起，相對于權(quán)系數(shù)矢量噪聲，即失調(diào)誤差

C2(n)?E[H(n)]?Hopt(n)是跟蹤誤差，由于自適應(yīng)過程的滯后引起，稱為權(quán)系數(shù)矢量滯后誤差

五 級聯(lián)型FIR梯度自適應(yīng)濾波器和IIR梯度自適應(yīng)濾波器

掌握算法原理, 不要求計算.<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

即用Z變換求原值的積分求導(dǎo)，確定迭代方向

第三章 線性預(yù)測誤差濾波

一 掌握線性預(yù)測誤差濾波的定義和性質(zhì)(與信號模型間的關(guān)系, 最小相位特性,可預(yù)測信號)? 線性預(yù)測誤差濾波定義：

給定一組過去的樣本值：x(n?1),x(n?2),...m,x(n?N)

?(n)預(yù)測現(xiàn)在或?qū)碇担簒(n)??x如果預(yù)測值是過去值的線性組合：

?(n)??aix(n?i)xi?1N 即為線性預(yù)測，ai為預(yù)測系數(shù)

?(n)?x(n)?預(yù)測誤差：e(n)?x(n)?x?ax(n?i)，新息

ii?1N

? 性質(zhì)

? 與信號模型關(guān)系：最小均方誤差特性=》

預(yù)測誤差序列e(n)是一個白噪聲（新息），白化處理

? 最小相位特性

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

線性預(yù)測誤差濾波器A(z)是最小相位的；即其全部零極點在Z平面的單位圓內(nèi)。? 可預(yù)測信號

二 掌握正向和反向預(yù)測誤差的概念, 正向和反向預(yù)測誤差的關(guān)系 , 反向預(yù)測誤差的性質(zhì).? 定義

?(n)?x(n)?? 正向預(yù)測誤差：ea(n)?x(n)?x?ax(n?i)

ii?1N?(n?N)?x(n?N)?? 反向預(yù)測誤差：eb(n)?x(n?N)?x?bx(n?N?i)

ii?1N物理意義

1.反向預(yù)測誤差可看成是正向預(yù)測時最舊數(shù)據(jù)丟失所引起的損失 2.反向預(yù)測誤差反應(yīng)信號在反向時間上的相關(guān)性

? 關(guān)系

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

對于平穩(wěn)的輸入信號講，正反向預(yù)測誤差功率相同，系數(shù)也相同，但排列次序是相反的，因此從理論上講，線性預(yù)測誤差分析可以從正向來完成，也可以從反向來完成，但是涉及非平穩(wěn)時，或在過渡區(qū)（RN?1可能會不同），差別就會顯現(xiàn)出來

當(dāng)R陣被估計出來后，最后的性能是組合這兩種方法 ? 反向預(yù)測性質(zhì)

? 反向預(yù)測誤差濾波器是最大相位的

? 各階反向預(yù)測誤差提供一組不相關(guān)的信號，即不同階反向預(yù)測誤差構(gòu)成一組正交序列，可作為信號空間的一組正交基

三 掌握階次疊代關(guān)系----Livinson-Dubin算法.（做題）

四 掌握Lattice預(yù)測誤差濾波器的結(jié)構(gòu), 反射系數(shù)的性質(zhì), Lattice法求解反射系數(shù)(Burg法).? 反射系數(shù)的性質(zhì)

? kj系數(shù)代表了歸一化的正反向預(yù)測誤差的互相關(guān)，常稱作PARCOR（Partial Correlation），從波傳播角度看，kj反映第j階斜格網(wǎng)絡(luò)處的反射，故也稱作反射系數(shù)。

N?1N?1kN?E[ea(n)eb(n?1)]/EN?1

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? kj?1,1?j?p是線性預(yù)測誤差濾波器為因果最小相位的充分必要條件

? FIR結(jié)構(gòu)的{aj}和{kj}有一一對應(yīng)的關(guān)系

? Burg法求反射系數(shù)：

五 掌握FIR梯度自適應(yīng)預(yù)測器、Lattice梯度自適應(yīng)預(yù)測誤差濾波器的原理和計算方法, 了解IIR梯度自適應(yīng)預(yù)測器的原理.? FIR:

? Lattice梯度自適應(yīng)預(yù)測誤差濾波器：

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? IIR梯度自適應(yīng)

第四章 短時付里葉分析

一

理解時頻分析概念,了解付里葉變換的時頻分析特性

? 信號的時頻分析：同時具有時間和頻率分辨能力的信號信號分析方法 ? 傅里葉變換

? 優(yōu)點：精確的頻率分辨能力 ? 缺點

用傅里葉變換提取信號的頻譜需要利用信號的全部時域信息

傅里葉變換沒有反應(yīng)出信號的非平穩(wěn)特性，事實上，非平穩(wěn)信號的頻率成分是隨時間變化的，故傅里葉變換沒有時間分辨能力

傅里葉變換的積分作用平滑了非平穩(wěn)信號的突變成分

二

理解短時付里葉分析定義、兩種解釋、性質(zhì)、時頻分析特性 ? 短時傅里葉分析STFT(Short time fourier transform)定義

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? 兩種解釋：

1.n固定時，離散時間FT或DFT2.w或k固定時，為濾波

DTFT如下： ? 低通：（w(n)頻譜沒變，故為低通），求復(fù)數(shù)結(jié)果簡單

? 帶通：（w(n)頻譜平移了w，故為帶通），求幅度簡單

? 性質(zhì)：（FT角度利用FT性質(zhì)即可，F(xiàn)ilter角度，從系統(tǒng)來分析）

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

注意：離散時間STFT反變換一定存在，形式不同（主要由于w(n)選取的任意性。離散STFT反變換不一定存在，當(dāng)頻率采樣間隔：

2??w(n)的帶寬B時，將導(dǎo)致部分信號N頻譜被w的頻譜給濾掉了，信息丟失，所以一定要讓w的頻譜在采樣過程中混疊。? 時頻分析特性

由于DtDw?（Heisenberg測不準(zhǔn)原理），窗口傅里葉變換對信號的時間定位和頻率定位能力是矛盾的。

三

掌握離散短時付里葉分析反變換FBS 法、OLA法 1215

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? FBS（Filter Bank Summation）：濾波器組求和法

? 離散時間STFT的反變換

1jwjwnx(n)?X(e)edw n?2?w(0)??? 離散STFT的反變換

2?2?jkjkn1N?1Ny(n)?Xn(e)eN，當(dāng) ?Nw(0)k?0?（跟OFDM挺像的）

? OLA法

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

第五章 現(xiàn)代譜估計

一

掌握有關(guān)基本概念: 功率譜密度定義，功率譜估計中的問題及譜估計方法分類 ? 定義（公式中上標(biāo)錯了，正無窮，自相關(guān)的離散時間傅里葉變換，偶函數(shù)）

? 功率譜估計中的問題：

給定一個隨機(jī)過程的一個實現(xiàn)中的有限長度數(shù)據(jù)

x(0),x(1),...,x(N?1)來估計：Sx(ejw)

? 譜估計方法

? 參數(shù)性質(zhì)

非參數(shù)法譜估計：周期圖法、自相關(guān)法、平滑周期圖法、最小方差法

參數(shù)法估計：時間序列模型，最大熵譜估計法 ? 線性性質(zhì)

線性譜分析法（經(jīng)典譜估計）

非線性譜分析法（現(xiàn)代譜估計）

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

二

了解傳統(tǒng)功率譜估計(非參數(shù)譜估計)方法的原理和算法,主要存在的問題和原因 ? 傳統(tǒng)功率譜估計

? 間接法（自相關(guān)法）：搞自相關(guān)，進(jìn)行變換 ? 直接法（周期圖法）：單獨變換，模平方 ?平均周期圖法：分段直接法，求均值 ?平滑周期圖法：加窗直接法 ? 問題：

? 經(jīng)典譜估計方法的缺點

有偏估計：經(jīng)典譜估計方法無法進(jìn)一步提高分辨率，存在較嚴(yán)重的旁瓣“泄露”現(xiàn)象。

方差很大：估計的方差隨著采樣數(shù)目N的增大基本上不減小

經(jīng)典譜估計得到的功率譜密度不是一致性估計

在采樣數(shù)目N有限的條件下，經(jīng)典譜估計方法無法較好地調(diào)和估計偏差和方差的矛盾。

? 產(chǎn)生經(jīng)典譜估計方法缺點的原因分析

數(shù)據(jù)長度有限時造成分辨率低和旁瓣“泄露”的根本原因

經(jīng)典譜估計都僅是對數(shù)據(jù)的“簡單”利用，沒有像辦法挖掘并利用數(shù)據(jù)間內(nèi)在的規(guī)律性。

三

理解最大熵譜估計原理，最大熵自相關(guān)外推原理，最大熵譜估計的解

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

小子！，做題吧！！

四

理解參數(shù)模型法譜估計的步驟,三種模型及其之間的關(guān)系；AR模型譜估計的解(Yule-Walker方程), AR模型譜估計的性質(zhì)。了解MA和ARMA模型譜估計的解的方法和性質(zhì).? 參數(shù)模型法譜估計的步驟

1)選擇模型

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

2)由有限個觀察數(shù)據(jù)估計模型的參數(shù)

3)由估計得到的模型參數(shù)代入模型計算功率譜

? 白噪聲經(jīng)過模型得到估計信號

? AR模型，全極點模型，自回歸模型 ? MA模型，全零點模型，滑動平均模型 ? ARMA模型，自回歸滑動平均模型 ? 三種模型關(guān)系

? AR，MA模型是ARMA模型的特例 ? AR參數(shù)估計容易一些

? Kolomogorov定理：任何ARMA(p，q)過程或者M(jìn)A(q)都能用無限階的AR(p)[p=無窮大]過程表示

? 任何一ARMA(p,q)過程，或者AR(p)過程也能用無限階的MA(q)[q=無窮大]過程表示

?

? AR譜估計的性質(zhì)

1)根據(jù)Yule-Walker方程，AR譜估計隱含了對自相關(guān)函數(shù)值進(jìn)行外推 2)相當(dāng)于對隨機(jī)時間序列以最大熵準(zhǔn)則外推后估計信號的功率譜

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

3)AR功率譜估計和對隨機(jī)事件序列以最佳線性預(yù)測外推后估計信號的功率譜密度等價

4)AR譜估計相當(dāng)于最佳白化處理 ? MA模型和傳統(tǒng)自相關(guān)法譜估計等價 ? ARMA模型

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

五 白噪聲中正弦波頻率的估計 理解：白噪聲中正弦波頻率的估計問題和定義、白噪聲中正弦波序列的性質(zhì)、基于一般譜估計的方法的白噪聲中正弦波頻率的估計、基于最大似然法的白噪聲中正弦波頻率的估計；掌握基于特征分解（信號子空間，噪聲子空間）的白噪聲中正弦波頻率的估計原理和方法。（做題解決）第六章 同態(tài)信號處理

一 理解同態(tài)概念,掌握廣義疊加原理, 同態(tài)系統(tǒng)概念, 同態(tài)系統(tǒng)的規(guī)范形式

? 同態(tài)：假設(shè)M，M′是兩個乘集，也就是說M和M′是兩個各具有一個閉合的結(jié)合法（一般寫成乘法）的代數(shù)系，σ是M射到M′的映射，并且任意兩個元的乘積的像是這兩個元的像的乘積，即對于M中任意兩個元a,b,滿足σ（a·b）=σ（a）·σ（b）；也就是說，當(dāng)a→σ（a），b→σ（b）時，a·b→σ（a·b），那么這映射σ就叫做M到M′上的同態(tài)。實際上這個概念就是把同構(gòu)概念中的雙射改成了一般的映射。如果σ是M射到M′內(nèi)的映射，則稱σ是M到M′內(nèi)的同態(tài)；如果σ是M射到M′上的映射，則稱σ是M到M′上的同態(tài)，此時又稱M和M′同態(tài) ? 廣義疊加原理：（可拆分，似線性）

? 同態(tài)系統(tǒng)：滿足廣義疊加原理的系統(tǒng)，即為同態(tài)系統(tǒng)

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? 同態(tài)系統(tǒng)規(guī)范形式：

二 了解乘法同態(tài)系統(tǒng)的規(guī)范形式實現(xiàn)原理和框圖

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

三 掌握卷積同態(tài)系統(tǒng)規(guī)范形式實現(xiàn)原理和框圖

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

四 掌握復(fù)倒譜的定義與性質(zhì)和四種計算方法(按復(fù)倒譜定義計算;復(fù)對數(shù)求導(dǎo)數(shù)計算方法；最小相位序列的復(fù)倒譜的計算;遞推計算方法)? 定義：

? 性質(zhì)

1)若x(n)為實序列，x(n)也是實序列 2)若x(n)為最小相位序列，x(n)為因果序列 3)若x(n)為最大相位序列，x(n)為非因果序列

4)即使x(n)為有限長的時間序列，x(n)也總是無限長的時間序列 ，,，<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

5)復(fù)倒譜的衰減速度很快，至少是以1/n的速度衰減

6)間隔為Np的沖激序列的復(fù)倒譜仍然是一個間隔為Np的沖激序列（回音抵消時利用帶阻濾波可以濾掉）

? 計算方法

? 按定義計算：? 復(fù)對數(shù)求導(dǎo)法計算

? 最小相位序列

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? 遞推算法

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

第七章 最小二乘自適應(yīng)濾波

一 掌握以下概念：線性LS估計問題，正交原理，正則方程

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

二 理解標(biāo)準(zhǔn)RLS自適應(yīng)濾波器算法原理，存在的問題（將x自相關(guān)展開）

三 理解:最小二乘濾波器的矢量空間分析、投影矩陣和正交投影矩陣,時間更新，角參量的物理意義。

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

線性最優(yōu)時，輸入信號里面與參考信號有關(guān)的信息全部被提取了，參考信號與估計信號的差已經(jīng)不在輸入信號空間里面，沒法消除了，即正交。? 投影矩陣：

? 正交投影矩陣：

? 時間更新

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

（新息與誤差空間的夾角?）四．了解:正向預(yù)測和后向預(yù)測誤差濾波的矢量空間分析，LS準(zhǔn)則下的預(yù)測誤差濾波器的格形結(jié)構(gòu)，最小二乘格形（LSL）自適應(yīng)算法。? 矢量空間分析：矩陣代替相關(guān)矩陣，投影之 ? 結(jié)構(gòu)：

? 算法（做題）

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

五．了解快速橫向濾波（FTF）自適應(yīng)算法的算法原理，橫向濾波算子，增益濾波器的概念。? 涉及4個橫向濾波器

? 最小二乘橫向濾波器（參考投影得系統(tǒng)）? 前向預(yù)測誤差濾波器（輸入投影得AR系統(tǒng)）

? 后向預(yù)測誤差濾波器（輸入投影加變換得MA系統(tǒng)）? 增益濾波器（新息在原信號空間投影）? 算子：

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

下表表示最后一行的起始和結(jié)束下標(biāo)，如：

? 增益濾波器：

<<數(shù)字信號處理II>>復(fù)習(xí)提綱（LX整理）

? 算法原理：頭都大了，看書吧！！考試出了，直接繳械投降??(結(jié)束)

第五篇：數(shù)字信號處理課程設(shè)計

目 錄

摘要...........................................................................................................................................1 1 緒論..............................................................................................................................................2

1.1 DSP系統(tǒng)特點和設(shè)計基本原則......................................................................................2 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài).............................................................................................................2 2系統(tǒng)設(shè)計........................................................................................................................................3 3硬件設(shè)計........................................................................................................................................5

3.1 硬件結(jié)構(gòu)...........................................................................................................................5 3.2 硬件電路設(shè)計...................................................................................................................7

3.2.1 總輸入電路...........................................................................................................7 3.2.2 總輸出電路...........................................................................................................7 3.2.3 語音輸入電路.......................................................................................................9 3.2.4 語音輸出電路.......................................................................................................9 實驗結(jié)果及分析.........................................................................................................................10 4.1 實驗結(jié)果.........................................................................................................................10 4.2 實驗分析.........................................................................................................................12 5 總結(jié)與心得體會.........................................................................................................................13 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................14 致謝................................................................................................................................................15

摘要

基于DSP的語音信號處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用TMS320VC5509作為主處理器，TLV320AIC23B作為音頻芯片，在此基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)硬件平臺的搭建和軟件設(shè)計，從而實現(xiàn)對語音信號的采集、濾波和回放功能，它可作為語音信號處理的通用平臺。

語音是人類相互之間進(jìn)行交流時使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息載體。在高度信息化的今天，語音信號處理是信息高速公路、多媒體技術(shù)、辦公自動化、現(xiàn)代通信及智能系統(tǒng)等新興領(lǐng)域應(yīng)用的核心技術(shù)之一。通常這些信號處理的過程要滿足實時且快速高效的要求，隨著DSP技術(shù)的發(fā)展，以DSP為內(nèi)核的設(shè)備越來越多，為語音信號的處理提供了良好的平臺。本文設(shè)計了一個基于TMS320VC5509定點的語音信號處理系統(tǒng)，實現(xiàn)對語音信號的采集、處理與回放等功能，為今后復(fù)雜的語音信號處理算法的研究和實時實現(xiàn)提供一個通用平臺。

關(guān)鍵詞：語音處理；DSP；TMS320VC5509;TLV320AIC23B

1 緒論

語音是人類相互間所進(jìn)行的通信的最自然和最簡潔方便的形式，語音通信是一種理想的人機(jī)通信方式。語音通信的研究涉及到人工智能、數(shù)字信號處理、微型計算機(jī)技術(shù)、語言聲學(xué)、語言學(xué)等許多領(lǐng)域，所以說語音的通信是一個多學(xué)科的綜合研究領(lǐng)域，其研究成果具有重要的學(xué)術(shù)價值。另外通過語音來傳遞信息是人類最重要的、最有效、最常用的交換信息的形式。語言是人類特有的功能，聲音是人類常用的工具，是相互傳遞信息的主要手段。同時也是眾構(gòu)成思想交流和感情溝通的最主要的途徑。

1.1 DSP系統(tǒng)特點和設(shè)計基本原則

DSP（digital signal processor）是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。

1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)

語音信號處理作為一個重要的研究領(lǐng)域，已經(jīng)有很長的研究歷史。但是它的快速發(fā)展可以說是從1940年前后Dudley的聲碼器和Potter等人的可見語音開始的；20世紀(jì)60年代中期形成的一系列數(shù)字信號處理的理念和技術(shù)基礎(chǔ)；到了80年代，由于矢量量化、隱馬爾可夫模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等相繼被應(yīng)用于語音信號處理，并經(jīng)過不斷改進(jìn)與完善，使得語音信號處理技術(shù)產(chǎn)生了突破性的進(jìn)展。一方面，對聲學(xué)語音學(xué)統(tǒng)計模型的研究逐漸深入，魯棒的語音識別、基于語音段的建模方法及隱馬爾可夫模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為研究的熱點。另一方面，為了語音識別實用化的需要，講者自適應(yīng)、聽覺模型、快速搜索識別算法以及進(jìn)一步的語言模型的研究等課題倍受關(guān)注。

在通信越來越發(fā)達(dá)的當(dāng)今世界，尤其最近幾十年，語音壓縮編碼技術(shù)在移動 通信、IP電話通信、保密通信、衛(wèi)星通信以及語音存儲等很多方面得到了廣泛的應(yīng)用。因此，語音編碼一直是通信和信號處理的研究熱點，并其取得了驚人的進(jìn)展，目前在PC機(jī)上的語音編碼已經(jīng)趨于成熟，而如何在嵌入式系統(tǒng)中實時實現(xiàn)語音壓縮編碼則是近些年來語音信號處理領(lǐng)域的研究熱點之一。

2系統(tǒng)設(shè)計

在實際生活中，當(dāng)聲源遇到物體時會發(fā)生反射，反射的聲波和聲源聲波一起傳輸，聽者會發(fā)現(xiàn)反射聲波部分比聲源聲波慢一些，類似人們面對山體高聲呼喊后可以在過一會兒聽到回聲的現(xiàn)象。聲音遇到較遠(yuǎn)物體產(chǎn)生的反射會比遇到較近的反射波晚些到達(dá)聲源位置，所以回聲和原聲的延遲隨反射物體的距離大小改變。同時，反射聲音的物體對聲波的反射能力，決定了聽到的回聲的強(qiáng)弱和質(zhì)量。另外，生活中的回聲的成分比較復(fù)雜，有反射、漫反射、折射，還有回聲的多次反射、折射效果。

當(dāng)已知一個數(shù)字音源后，可以利用計算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計算模擬回聲效應(yīng)。簡單的講，可以在原聲音流中疊加延遲一段時間后的聲流，實現(xiàn)回聲效果。當(dāng)然通過復(fù)雜運算，可以計算各種效應(yīng)的混響效果。如此產(chǎn)生的回聲，我們稱之為數(shù)字回聲。

本次實驗的程序流程圖如下：

圖2.1 程序流程圖

本次實驗的系統(tǒng)框圖如下：

圖2.2 系統(tǒng)框圖

3硬件設(shè)計

3.1 硬件結(jié)構(gòu)

圖3.1是系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖, 系統(tǒng)主要包括VC5509和A IC23 兩個模塊。

圖3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

利用VC5509 的片上外設(shè)I2C(Inter-Integrated Circuit, 內(nèi)部集成電路)模塊配置AIC23 的內(nèi)部寄存器;通過VC5509 的McBSP(Multi channel Buffered Serial Ports, 多通道緩存串口)接收和發(fā)送采樣的音頻數(shù)據(jù)。控制通道只在配置AIC23 的內(nèi)部寄存器時工作, 而當(dāng)傳輸音頻數(shù)據(jù)時則處于閑置狀態(tài)。

AIC23通過麥克風(fēng)輸入或者立體聲音頻輸入采集模擬信號, 并把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號, 存儲到DSP的內(nèi)部RAM中,以便DSP處理。

當(dāng)DSP完成對音頻數(shù)據(jù)的處理以后, AIC23再把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號, 這樣就能夠在立體聲輸出端或者耳機(jī)輸出端聽到聲音。

AIC23能夠?qū)崿F(xiàn)與VC5509 DSP的McBSP端口的無縫連接, 使系統(tǒng)設(shè)計更加簡單。接口的原理框圖, 如下圖所示。

圖3.2 AIC23與VC5509接口原理圖

系統(tǒng)中A IC23的主時鐘12 MHz直接由外部的晶振提供。MODE接數(shù)字地, 表示利用I2 C控制接口對AIC23傳輸控制數(shù)據(jù)。CS接數(shù)字地, 定義了I2 C總線上AIC23的外設(shè)地址, 通過將CS接到高電平或低電平, 可以選擇A IC23作為從設(shè)備在I2 C總線上的地址。SCLK和SDIN是AIC23控制端口的移位時鐘和數(shù)據(jù)輸入端,分別與VC5509的I2C模塊端口SCL和SDA相連。

收發(fā)時鐘信號CLKX1和CLKR1由A IC23的串行數(shù)據(jù)輸入時鐘BCLK提供, 并由A IC23的幀同步信號LRCIN、LRCOUT啟動串口數(shù)據(jù)傳輸。DX1和DR1分別與A IC23 的D IN 和DOUT 相連, 從而完成VC5509與AIC23間的數(shù)字信號通信。

3.2 硬件電路設(shè)計

3.2.1 總輸入電路

圖3.3 總輸入電路

從左到右各部分電路為：

話筒，開關(guān)，語音輸入電路，UA741高增益放大電路，有源二階帶 通濾波器。

3.2.2 總輸出電路

圖3.4 總輸出電路

從左到右各部分電路為：

LM386高頻功率放大器及其外圍器件連接電路，語音輸出電路，開關(guān)，揚聲器。

3.2.3 語音輸入電路

圖3.5語音輸入電路

3.2.4 語音輸出電路

圖3.6 語音輸出電路

語音信號通道包括模擬輸入和模擬輸出兩個部分。模擬信號的輸入輸出電路如圖所示。上圖中MICBIAS 為提供的麥克風(fēng)偏壓，通常是3/4 AVDD，MICIN為麥克風(fēng)輸入，可以根據(jù)需要調(diào)整輸入增益。下圖中LLINEOUT 為左聲道輸出，RLINEOUT為右聲道輸出。用戶可以根據(jù)電阻阻值調(diào)節(jié)增益的大小，使語音輸入輸出達(dá)到最佳效果。從而實現(xiàn)良好的模擬語音信號輸入與模擬信號的輸出。4 實驗結(jié)果及分析

4.1 實驗結(jié)果

按“F5”鍵運行，注意觀察窗口中的bEcho=0，表示數(shù)字回聲功能沒有激活。這時從耳機(jī)中能聽到麥克風(fēng)中的輸入語音放送。將觀察窗口中bEcho的取值改成非0值。這時可從耳機(jī)中聽到帶數(shù)字回聲道語音放送。

分別調(diào)整uDelay和uEffect的取值，使他們保持在0-1023范圍內(nèi)，同時聽聽耳機(jī)中的輸出有何變化。

當(dāng)uDelay和uEffect的數(shù)值增大時，數(shù)字回聲的效果就會越加的明顯。

圖4.1 修改前程序圖

圖4.2 修改前程序圖

圖4.3 頻譜分析

圖4.4 左聲道及右聲道波形 4.2 實驗分析

所以，從本實驗可知當(dāng)已知一個數(shù)字音源后，可以利用計算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計算模擬回聲效應(yīng)。簡單的講，可以在原聲音流中疊加延遲一段時間后的聲流，實現(xiàn)回聲效果。當(dāng)然通過復(fù)雜運算，可以計算各種效應(yīng)的混響效果。

聲音放送可以加入數(shù)字回聲，數(shù)字回聲的強(qiáng)弱和與原聲的延遲均可在程序中設(shè)定和調(diào)整。5 總結(jié)與心得體會

通過本次課程設(shè)計，我明白了細(xì)節(jié)決定成敗這句話的道理，在實驗中，有很多注意的地方，都被忽視了，導(dǎo)致再花費更多的時間去修改，這嚴(yán)重影響了試驗的進(jìn)度。同時，在本次實驗中我了解了ICETEK – VC5509 – A板上語音codec芯片TLV320AIC23的設(shè)計和程序控制原理，并進(jìn)一步掌握了數(shù)字回聲產(chǎn)生原理、編程及其參數(shù)選擇、控制，以及了解了VC5509DSP擴(kuò)展存儲器的編程使用方法。

這一學(xué)期的理論知識學(xué)習(xí)加上這次課程設(shè)計，使我對DSP有了更加深刻的了解，對數(shù)字信號的處理功能，軟硬件相結(jié)合，語音信號的采集與放送等等方面都有了很深的了解，相信本次課程設(shè)計，無論是對我以后的學(xué)習(xí)，還是工作等方面都有一個很大的幫助。因此，本次課程設(shè)計讓我受益匪淺。

參考文獻(xiàn)

[1]李利.DSP原理及應(yīng)用[M].北京:中國水利水電出版社,2004.[2]王安民,陳明欣,朱明.TMS320C54xxDSP實用技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007 [3]彭啟琮,李玉柏.DSP技術(shù)[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,1997 [4]李宏偉,等.基于幀間重疊譜減法的語音增強(qiáng)方法[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報,2001(1):41~44 [5]TexasInstrumentsIncorporated.TMS320C54x系列DSP的CPU與外設(shè)[M].梁曉雯,裴小平,李玉虎,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2006 [6]趙力.語音信號處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003比較圖4和圖5,可以看到1200Hz以上的頻譜明顯得到了抑制。

[7]江濤,朱光喜.基于TMS320VC5402的音頻信號采集與系統(tǒng)處理[J].電子技術(shù)用,2002,28(7):70~72[8]TexasInstrumentsIncorporated:TMS320VC5402Datasheet,2001

致謝

在本次課程設(shè)計的即將完成之際，筆者的心情無法平靜，本文的完成既是筆者孜孜不倦努力的結(jié)果，更是指導(dǎo)老師樊洪斌老師親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)的結(jié)果。在整個課程設(shè)計的選題、研究和撰寫過程中，老師都給了我精心的指導(dǎo)、熱忱的鼓勵和支持，他的精心點撥為我開拓了研究視野，修正了寫作思路，對課程設(shè)計的完善和質(zhì)量的提高起到了關(guān)鍵性的作用。另外，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)和高尚的人格魅力，都給了學(xué)生很大感觸，使學(xué)生終生受益。在此，學(xué)生謹(jǐn)向老師致以最真摯的感激和最崇高的敬佩之情。

另外，還要感謝這段時間來陪我一起努力同學(xué)，感謝我們這個小團(tuán)隊，感謝每一個在學(xué)習(xí)和生活中所有給予我關(guān)心、支持和幫助的老師和同學(xué)們，幾年來我們一起學(xué)習(xí)、一起玩耍，共同度過了太多的美好時光。我們始終是一個團(tuán)結(jié)、友愛、積極向上的集體。