第一篇：中科大數字信號處理II期末大綱.精講

<<數字信號處理II>>復習提綱

有關后續課程和考試安排的通知

考試安排：

考試時間：2015-01-14（星期三）下午3：00---5：00 地點：3C122，3C123教室 答疑安排：

答疑時間：2015年01月07日（星期三）下午3：00—5：00；

2015年01月12日（星期一）下午3：00—5：00；

答疑地點：科技實驗樓西樓5樓515（會議室）

注意事項： 1）2）考試方式：閉卷

座位安排：學號為單號的同學在3C123教室，學號為雙號的同學在3C122教室；同排每人之間必須至少有一個空座位間隔。3）可帶有四則運算和有函數運算的計算器，但不準帶其它有較強存儲能力的電子設備； 4）5）6）只需帶筆，不需帶紙。考試總時間為120分鐘。

考試內容以課堂講授內容為準。主要考察對各種算法原理和方法的掌握程度。類型有問答/填空、計算題、算法原理分析題、應用原理分析題等類型。

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第零章 緒論

主要掌握有關的基本基本概念：數字信號，數字信號處理，現代數字信號處理的主要內容，DSP應用實例與面臨的挑戰。第一章 自適應濾波引言 一

線性濾波概念

理解濾波器的概念及線性濾波、最優濾波、維納濾波、卡爾曼濾波的概念

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，去相關濾波的概念, 了解最優濾波與一般線性濾波的比較。三 卡爾曼濾波(Kalman Filtering)了解卡爾曼濾波和維納濾波的關系與區別及標量卡爾曼濾波.四 自適應濾波(Adaptive Filtering)掌握自適應濾波定義,原理框圖,分類,自適應濾波算法選用的考慮因素。

五 自適應濾波應用

了解自適應濾波應用的四種應用類別：系統辨識, 自適應逆濾波系統,自適用噪音抵消, 自適用譜線增強。掌握并能理解其中的應用原理，在實用中參考信號的獲取。

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第二章 LMS自適應濾波 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,直接實現結構。二 LMS算法穩定性分析

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。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計算方法, 均方收斂下的失調的計算方法,了解自適應步長、濾波器長度、和信號特性(相關陣的特征值)對LMS算法性能的影響。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.五 級聯型FIR梯度自適應濾波器和IIR梯度自適應濾波器

掌握算法原理, 不要求計算.第三章

線性預測誤差濾波

一 掌握線性預測誤差濾波的定義和性質(與信號模型間的關系, 最小相位特性,可預測信號)二 掌握正向和反向預測誤差的概念, 正向和反向預測誤差的關系 , 反向預測誤差的性質.<<數字信號處理II>>復習提綱

三 掌握階次疊代關系----Livinson-Dubin算法.四 掌握Lattice預測誤差濾波器的結構, 反射系數的性質, Lattice法求解反射系數(Burg法).五 掌握FIR梯度自適應預測器、Lattice梯度自適應預測誤差濾波器的原理和計算方法, 了解IIR梯度自適應預測器的原理.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 二

理解短時付里葉分析定義、兩種解釋、性質、時頻分析特性 三

掌握離散短時付里葉分析反變換FBS法、OLA法

第五章 現代譜估計

一

掌握有關基本概念: 功率譜密度定義，功率譜估計中的問題及譜估計方法分類

二

了解傳統功率譜估計(非參數譜估計)方法的原理和算法,主要存在的問題和原因

三

理解最大熵譜估計原理，最大熵自相關外推原理，最大熵譜估計的解

四

理解參數模型法譜估計的步驟,三種模型及其之間的關系；AR模型譜估計的解(Yule-Walker方程), AR模型譜估計的性質。了解MA和ARMA模型譜估計的解的方法和性質.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、基于一般譜估計的方法的白

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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。第六章

同態信號處理

一 理解同態概念,掌握廣義疊加原理, 同態系統概念, 同態系統的規范形式

二 了解乘法同態系統的規范形式實現原理和框圖 三 掌握卷積同態系統規范形式實現原理和框圖

四 掌握復倒譜的定義與性質和四種計算方法(按復倒譜定義計算;復對數求導數計算方法；最小相位序列的復倒譜的計算;遞推計算方法)第七章 最小二乘自適應濾波

一 掌握以下概念：線性LS估計問題，正交原理，正則方程 二 理解標準RLS自適應濾波器算法原理，存在的問題

三 掌握：最小二乘自適應濾波器的矢量空間分析基本方法，正向預測和后向預測誤差濾波的矢量空間分析基本方法，時間更新和階次更新思路和方法；理解：最小二乘濾波器的矢量空間分析中的投影矩陣和正交投影矩陣,角參量的物理意義。了解：LS準則下的預測誤差濾波器的格形結構，最小二乘格形（LSL）自適應算法。

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

第二篇：數字信號處理課程設計

目 錄

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

1.1 DSP系統特點和設計基本原則......................................................................................2 1.2 國內外研究動態.............................................................................................................2 2系統設計........................................................................................................................................3 3硬件設計........................................................................................................................................5

3.1 硬件結構...........................................................................................................................5 3.2 硬件電路設計...................................................................................................................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 實驗結果及分析.........................................................................................................................10 4.1 實驗結果.........................................................................................................................10 4.2 實驗分析.........................................................................................................................12 5 總結與心得體會.........................................................................................................................13 參考文獻.........................................................................................................................................14 致謝................................................................................................................................................15

摘要

基于DSP的語音信號處理系統，該系統采用TMS320VC5509作為主處理器，TLV320AIC23B作為音頻芯片，在此基礎上完成系統硬件平臺的搭建和軟件設計，從而實現對語音信號的采集、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、辦公自動化、現代通信及智能系統等新興領域應用的核心技術之一。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技術的發展，以DSP為內核的設備越來越多，為語音信號的處理提供了良好的平臺。本文設計了一個基于TMS320VC5509定點的語音信號處理系統，實現對語音信號的采集、處理與回放等功能，為今后復雜的語音信號處理算法的研究和實時實現提供一個通用平臺。

關鍵詞：語音處理；DSP；TMS320VC5509;TLV320AIC23B

1 緒論

語音是人類相互間所進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通信方式。語音通信的研究涉及到人工智能、數字信號處理、微型計算機技術、語言聲學、語言學等許多領域，所以說語音的通信是一個多學科的綜合研究領域，其研究成果具有重要的學術價值。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。同時也是眾構成思想交流和感情溝通的最主要的途徑。

1.1 DSP系統特點和設計基本原則

DSP（digital signal processor）是一種獨特的微處理器，是以數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，轉換為0或1的數字信號。再對數字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統芯片中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數據處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。

1.2 國內外研究動態

語音信號處理作為一個重要的研究領域，已經有很長的研究歷史。但是它的快速發展可以說是從1940年前后Dudley的聲碼器和Potter等人的可見語音開始的；20世紀60年代中期形成的一系列數字信號處理的理念和技術基礎；到了80年代，由于矢量量化、隱馬爾可夫模型和人工神經網絡等相繼被應用于語音信號處理，并經過不斷改進與完善，使得語音信號處理技術產生了突破性的進展。一方面，對聲學語音學統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網絡的結合成為研究的熱點。另一方面，為了語音識別實用化的需要，講者自適應、聽覺模型、快速搜索識別算法以及進一步的語言模型的研究等課題倍受關注。

在通信越來越發達的當今世界，尤其最近幾十年，語音壓縮編碼技術在移動 通信、IP電話通信、保密通信、衛星通信以及語音存儲等很多方面得到了廣泛的應用。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展，目前在PC機上的語音編碼已經趨于成熟，而如何在嵌入式系統中實時實現語音壓縮編碼則是近些年來語音信號處理領域的研究熱點之一。

2系統設計

在實際生活中，當聲源遇到物體時會發生反射，反射的聲波和聲源聲波一起傳輸，聽者會發現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象。聲音遇到較遠物體產生的反射會比遇到較近的反射波晚些到達聲源位置，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弱和質量。另外，生活中的回聲的成分比較復雜，有反射、漫反射、折射，還有回聲的多次反射、折射效果。

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

本次實驗的程序流程圖如下：

圖2.1 程序流程圖

本次實驗的系統框圖如下：

圖2.2 系統框圖

3硬件設計

3.1 硬件結構

圖3.1是系統的硬件結構框圖, 系統主要包括VC5509和A IC23 兩個模塊。

圖3.1系統硬件結構框圖

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

AIC23通過麥克風輸入或者立體聲音頻輸入采集模擬信號, 并把模擬信號轉化為數字信號, 存儲到DSP的內部RAM中,以便DSP處理。

當DSP完成對音頻數據的處理以后, AIC23再把數字信號轉化為模擬信號, 這樣就能夠在立體聲輸出端或者耳機輸出端聽到聲音。

AIC23能夠實現與VC5509 DSP的McBSP端口的無縫連接, 使系統設計更加簡單。接口的原理框圖, 如下圖所示。

圖3.2 AIC23與VC5509接口原理圖

系統中A IC23的主時鐘12 MHz直接由外部的晶振提供。MODE接數字地, 表示利用I2 C控制接口對AIC23傳輸控制數據。CS接數字地, 定義了I2 C總線上AIC23的外設地址, 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據輸入端,分別與VC5509的I2C模塊端口SCL和SDA相連。

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

3.2 硬件電路設計

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，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，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 為提供的麥克風偏壓，通常是3/4 AVDD，MICIN為麥克風輸入，可以根據需要調整輸入增益。下圖中LLINEOUT 為左聲道輸出，RLINEOUT為右聲道輸出。用戶可以根據電阻阻值調節增益的大小，使語音輸入輸出達到最佳效果。從而實現良好的模擬語音信號輸入與模擬信號的輸出。4 實驗結果及分析

4.1 實驗結果

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

分別調整uDelay和uEffect的取值，使他們保持在0-1023范圍內，同時聽聽耳機中的輸出有何變化。

當uDelay和uEffect的數值增大時，數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，從本實驗可知當已知一個數字音源后，可以利用計算機的處理能力，用數字的方式通過計算模擬回聲效應。簡單的講，可以在原聲音流中疊加延遲一段時間后的聲流，實現回聲效果。當然通過復雜運算，可以計算各種效應的混響效果。

聲音放送可以加入數字回聲，數字回聲的強弱和與原聲的延遲均可在程序中設定和調整。5 總結與心得體會

通過本次課程設計，我明白了細節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，導致再花費更多的時間去修改，這嚴重影響了試驗的進度。同時，在本次實驗中我了解了ICETEK – VC5509 – A板上語音codec芯片TLV320AIC23的設計和程序控制原理，并進一步掌握了數字回聲產生原理、編程及其參數選擇、控制，以及了解了VC5509DSP擴展存儲器的編程使用方法。

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

參考文獻

[1]李利.DSP原理及應用[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[M].北京:清華大學出版社,2007 [3]彭啟琮,李玉柏.DSP技術[M].成都:電子科技大學出版社,1997 [4]李宏偉,等.基于幀間重疊譜減法的語音增強方法[J].解放軍理工大學學報,2001(1):41~44 [5]TexasInstrumentsIncorporated.TMS320C54x系列DSP的CPU與外設[M].梁曉雯,裴小平,李玉虎,譯.北京:清華大學出版社,2006 [6]趙力.語音信號處理[M].北京:機械工業出版社,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處理[J].電子技術用,2002,28(7):70~72[8]TexasInstrumentsIncorporated:TMS320VC5402Datasheet,2001

致謝

在本次課程設計的即將完成之際，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果，更是指導老師樊洪斌老師親切關懷和悉心指導的結果。在整個課程設計的選題、研究和撰寫過程中，老師都給了我精心的指導、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，對課程設計的完善和質量的提高起到了關鍵性的作用。另外，導師嚴謹求實的治學態度、一絲不茍的工作作風和高尚的人格魅力，都給了學生很大感觸，使學生終生受益。在此，學生謹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，感謝我們這個小團隊，感謝每一個在學習和生活中所有給予我關心、支持和幫助的老師和同學們，幾年來我們一起學習、一起玩耍，共同度過了太多的美好時光。我們始終是一個團結、友愛、積極向上的集體。

第三篇：數字信號處理學習心得

數字信號處理學習心得

XXX

(XXX學院 XXX班)

一、課程認識和內容理解

《數字信號處理》是我們通信工程和電子類專業的一門重要的專業基礎課程，主要任務是研究數字信號處理理論的基本概念和基本分析方法，通過建立數學模型和適當的數學分析處理，來展示這些理論和方法的實際應用。

數字信號處理技術正飛速發展，它不但自成一門學科，更是以不同形式影響和滲透到其他學科：它與國民經濟息息相關，與國防建設緊密相連；它影響或改變著我們的生產、生活方式，因此受到人們普遍的關注。信息科學是研究信息的獲取、傳輸、處理和利用的一門科學，信息要用一定形式的信號來表示，才能被傳輸、處理、存儲、顯示和利用，可以說，信號是信息的表現形式。這學期數字信號處理所含有的具體內容如下：

第一單元的課程我們深刻理解到時域離散信號和時域離散系統性質和特點；時域離散信號和時域離散系統時域分析方法；模擬信號的數字處理

方法。

第二單元的課程我們理解了時域離散信號（序列）的傅立葉變換，時域離散信號Z變換，時域離散系統的頻域分析。

第三單元的課程我們學習了離散傅立葉變換定義和性質，離散傅立葉變換應用——快速卷積，頻譜分析。

第四單元的課程我們重點理解基2 FFT算法——時域抽取法﹑頻域抽取法，FFT的編程方法，分裂基FFT算法。

第五單元的課程我們學了網絡結構的表示方法——信號流圖，無限脈沖響應基本網絡結構，有限脈沖響應基本網絡結構，時域離散系統狀態變量分析法。

第六單元的課程我們理解數字濾波器的基本概念，模擬濾波器的設計,巴特沃斯濾波器的設計,切比雪夫濾波器的設計，脈沖響應不變法設計無限脈沖響應字數字濾波器，雙線性變換法設計無限脈沖響應字數字濾波器，數字高通﹑帶通﹑帶阻濾波器的設計。第七單元的課程我們學習了線性相位有限脈沖響應（FIR）數字濾波器，窗函數法設計有限脈沖響應（FIR）數

二、專業認識和未來規劃

通信工程是一門工程學科，主要是在掌握通信基本理論的基礎上，運用各種工程方法對通信中的一些實際問題進行處理。通過該專業的學習，可以掌握電話網、廣播電視網、互聯網等各種通信系統的原理，研究提高信息傳送速度的技術，根據實際需要設計新的通信系統，開發可迅速準確地傳送各種信息的通信工具等。

對于我們通信專業，我覺得是個很好的專業，現在這個專業很熱門，這個專業以后就業的方向也很多，就業面很廣。我們畢業以后工作，可以進入設備制造商、運營商、專有服務提供商以及銀行等領域工作。當然,就業形勢每年都會變化，所以關鍵還是要看自己。可以從事硬件方面，比如說PCB，別小看這門技術，平時我們在試驗時制作的簡單，這一技術難點就在于板的層數越多，要做的越穩定就越難，這可是非常有難度的，如果學好了學精了，也是非常好找工作的。也可以從事軟件方面，這實際上要我們具備比較好的模電和數電的基礎知識。

我選擇了這個專業，在這里讀了

字濾波器，頻率采樣法設計有限脈沖響應（FIR）數字濾波器

三年關于通信知識的書，我還是想以后畢業能夠從事這個方面的工作，現在學了通信原理、數字信號處理這些很有用的專業課，所以，我在以后的學習中，我會把這些方面的知識學扎實，從事技術這一塊要能吃苦，我也做好了準備，現在還很年輕，年輕的時候多吃點苦沒什么，為了我自己美好的將來，我會努力學好這個專業的。數字信號處理課程屬于專業基礎課，所涵蓋的內容主要有：離散時間信號與系統的基本概念及描述方法，離散傅立葉變換及快速傅立葉變換，數字濾波器結構及設計等。對于電氣信息類專業的學生來說，這些內容是學習后續專業課程的重要基礎，也是實際工作中必不可少的專業基礎知識。目前幾乎所有的高等院校都在電子工程類、信息工程類、通信工程類、電子技術類、自動控制類、電氣工程類、機電工程類、計算機科學類等工科電類及其他相關專業的本科生中開設了該門課程。隨著計算機技術、微電子技術、數字信號處理理論和方法的發展，半個世紀以來，尤其是最近的三十來年里，數字信號處理的方法

和應用得到了飛躍式的發展，數字信號處理的地位和作用變得越來越重

三、課程評價和建議

我們的數字信號處理課是羅老師教的，羅老師有豐富工作的經驗，對于這門課的實際用途很了解，另外羅老師本身就很幽默，對于這門課采用多種教學方法，豐富教學內容，偶爾給我們講些生活上的問題，吸引學生對課程的關注。利用實驗課讓我們來編程做仿真，體會信號處理課程的樂趣，這樣子激發了學生的興趣、提高了教學的效果。因此，我們班的同學在這一個學期的學習中，我們都感覺比較輕松。另外我個人觀點是大學主要是培養自己的自學能力，老師只是個引導者，所以學習效果如何關鍵看自己的對學習的態度和付出程度。

數字信號處理課程的特點是課程本身理論性強、公式推導較多、概念比較抽象，使我們感到有枯燥難學之感。近年來，國外及國內有些學校對一般電類專業該課程的教學主要強調應用性學習，主要介紹數字信號處理的用途和用法，而對其深奧的理論推導僅做一般介紹，并給學生提供進行實驗的機會，以激發學生對該課程的興趣和學習主動性。

對該課程的改革思想主要是課程

要。因此，加強該課程的建設具有重要的意義。

內容要適應數字信號處理技術的發展現狀，淡化枯燥的數學推導，輔助以現代化教學手段，并開設相應的實驗課。結合專業現狀，將課堂教學一部分變為多媒體教學，盡量將一些理論分析用圖形手段展示出來，以增強我們的感性認識。實驗課主要是以MATLAB為平臺，充分利用MATLAB的數字信號處理各種功能讓學生親自動手將課堂所學進行仿真實現。實驗課還可以通過用DSP試驗箱實現數字信號處理的功能向學生進行演示。

第四篇：數字信號處理學習心得

數字信號處理學習心得

通信工程 0801 賴立根

《數字信號處理》是我們通信工程和電子類專業的一門重要的專業基礎課程，主要任務是研究數字信號處理理論的基本概念和基本分析方法，通過建立數學模型和適當的數學分析處理，來展示這些理論和方法的實際應用。

數字信號處理技術正飛速發展，它不但自成一門學科，更是以不同形式影響和滲透到其他學科：它與國民經濟息息相關，與國防建設緊密相連；它影響或改變著我們的生產、生活方式，因此受到人們普遍的關注。信息科學是研究信息的獲取、傳輸、處理和利用的一門科學，信息要用一定形式的信號來表示，才能被傳輸、處理、存儲、顯示和利用，可以說，信號是信息的表現形式，而信息則是信號所含有的具體內容。

一單元的課程我們深刻理解到時域離散信號和時域離散系統性質和特點；時域離散信號和時域離散系統時域分析方法；模擬信號的數字處理方法。

二單元的課程我們理解了時域離散信號（序列）的傅立葉變換，時域離散信號Z變換，時域離散系統的頻域分析。

三單元的課程我們學習了離散傅立葉變換定義和性質，離散傅立葉變換應用——快速卷積，頻譜分析。

四單元的課程我們重點理解基2 FFT算法——時域抽取法﹑頻域抽取法，FFT的編程方法，分裂基FFT算法。

五單元的課程我們學了網絡結構的表示方法——信號流圖，無限脈沖響應基本網絡結構，有限脈沖響應基本網絡結構，時域離散系統狀態變量分析法。

六單元的課程我們理解數字濾波器的基本概念，模擬濾波器的設計,巴特沃斯濾波器的設計,切比雪夫濾波器的設計，脈沖響應不變法設計無限脈沖響應字數字濾波器，雙線性變換法設計無限脈沖響應字數字濾波器，數字高通﹑帶通﹑帶阻濾波器的設計。

七單元的課程我們學習了線性相位有限脈沖響應（FIR）數字濾波器，窗函數法設計有限脈沖響應（FIR）數字濾波器，頻率采樣法設計有限脈沖響應（FIR）數字濾波器

通信工程是一門工程學科，主要是在掌握通信基本理論的基礎上，運用各種工程方法對通信中的一些實際問題進行處理。通過該專業的學習，可以掌握電話網、廣播電視網、互聯網等各種通信系統的原理，研究提高信息傳送速度的技術，根據實際需要設計新的通信系統，開發可迅速準確地傳送各種信息的通信工具等。

對于我們通信專業，我覺得是個很好的專業，現在這個專業很熱門，這個專業以后就業的方向也很多，就業面很廣。我們畢業以后工作，可以進入設備制造商、運營商、專有服務提供商以及銀行等領域工作。當然,就業形勢每年都會變化，所以關鍵還是要看自己。可以從事硬件方面，比如說PCB，別小看這門技術，平時我們在試驗時制作的簡單，這一技術難點就在于板的層數越多，要做的越穩定就越難，這可是非常有難度的，如果學好了學精了，也是非常好找工作的。也可以從事軟件方面，這實際上要我們具備比較好的模電和數電的基礎知識。

我選擇了這個專業，在這里讀了三年關于通信知識的書，我還是想以后畢業能夠從事這個方面的工作，現在學了通信原理、數字信號處理這些很有用的專業課，所以，我在以后的學習中，我會把這些方面的知識學扎實，從事技術這一塊要能吃苦，我也做好了準備，現在還很年輕，年輕的時候多吃點苦沒什么，為了我自己美好的將來，我會努力學好這個專業的。

數字信號處理課程屬于專業基礎課，所涵蓋的內容主要有：離散時間信號與系統的基本概念及描述方法，離散傅立葉變換及快速傅立葉變換，數字濾波器結構及設計等。對于電氣信息類專業的學生來說，這些內容是學習后續專業課程的重要基礎，也是實際工作中必不可少的專業基礎知識。目前幾乎所有的高等院校都在電子工程類、信息工程類、通信工程類、電子技術類、自動控制類、電氣工程類、機電工程類、計算機科學類等工科電類及其他相關專業的本科生中開設了該門課程。隨著計算機技術、微電子技術、數字信號處理理論和方法的發展，半個世紀以來，尤其是最近的三十來年里，數字信號處理的方法和應用得到了飛躍式的發展，數字信號處理的地位和作用變得越來越重要。因此，加強該課程的建設具有重要的意義。

我們的數字信號處理課是羅老師教的，羅老師有過實際工作的經驗，對于這門課的實際用途很了解，羅老師對于這門課采用多種教學方法，豐富教學內容，吸引學生對課程的關注。利用實驗課使學生親自編程，體會信號處理課程的樂趣，這樣子激發了學生的興趣、提高了教學的效果。因此，我們班的同學在這一個學期的學習中，這門課都學的比較好。

數字信號處理課程的特點是課程本身理論性強、公式推導較多、概念比較抽象，學生常有枯燥難學之感。近年來，國外及國內有些學校對一般電類專業該課程的教學主要強調應用性學習，主要介紹數字信號處理的用途和用法，而對其深奧的理論推導僅做一般介紹，并給學生提供進行實驗的機會，以激發學生對該課程的興趣和學習主動性。

對該課程的改革思想主要是課程內容要適應數字信號處理技術的發展現狀，淡化枯燥的數學推導，輔助以現代化教學手段，并開設相應的實驗課。結合專業現狀，將課堂教學一部分變為多媒體教學，盡量將一些理論分析用圖形手段展示出來，以增強學生的感性認識。實驗課主要是以MATLAB為平臺，充分利用MATLAB的數字信號處理工具箱提供的各種功能讓學生親自動手將課堂所學進行仿真實現。實驗課還可以通過用DSP試驗箱實現數字信號處理的功能向學生進行演示。

第五篇：數字信號處理實驗報告

南京郵電大學

實 驗 報 告

實驗名稱_____熟悉MATLAB環境 ___ 快速傅里葉變換及其應用 ____IIR數字濾波器的設計_ FIR數字濾波器的設計

課程名稱 數字信號處理A

班級學號_______09002111___________ 姓 名 王都超

開課時間 2011/2012學年，第 二 學期

實驗一

熟悉MATLAB環境

一、實驗目的

（1）熟悉MATLAB的主要操作命令。（2）學會簡單的矩陣輸入和數據讀寫。（3）掌握簡單的繪圖命令。

（4）用MATLAB編程并學會創建函數。（5）觀察離散系統的頻率響應。

二、實驗內容

(1)數組的加、減、乘、除和乘方運算。輸入A=[1 2 3 4]，B=[3,4,5,6]，求

C=A+B，D=A-B，E=A.*B,F=A./B,G=A.^B。并用stem語句畫出A、B、C、D、E、F、G。

D =

-2 E =

F =

0.3333

0.5000

0.6000

0.6667 G =

243

4096(2)用MATLAB實現下列序列： a)x(n)?0.8n 0?n?1

5n=0:1:15;x1=0.8.^n;a=(0.2+3*i)*n;stem(x1)b)x(n)?e(0.2?3j)n 0?n?15

n=0:1:15;x2=exp(a);a=(0.2+3*i)*n;stem(x2)

c)x(n)?3cos(0.125?n?0.2?)?2sin(0.25?n?0.1?)

0?n?15

(4)繪出下列時間函數的圖形，對x軸、y軸以及圖形上方均須加上適當的標注： a)x(t)?sin(2?t)0?t?10s

b)x(t)?cos(100?t)sin(?t)0?t?4s t=0:0.01:4;x=cos(100*pi*t).*sin(pi*t);plot(t,x, 'r-');xlabel('t'),ylabel('x(t)'),title('cos')

(6)給定一因果系統H(z)?(1?頻響應和相頻響應。

2z?1?z?2)/(1?0.67z?1?0.9z?2)，求出并繪制H(z)的幅

(7)計算序列{8-2-1 2 3}和序列{2 3-1-3}的離散卷積，并作圖表示卷積結果。

(8)求以下差分方程所描述系統的單位脈沖響應h(n), 0?n?50

y(n)?0.1y(n?1)?0.06y(n?2)?x(n)?2x(n?1)

實驗過程與結果（含實驗程序、運行的數據結果和圖形）； clear all;N=50;a=[1-2];b=[1 0.1-0.06];x1=[1 zeros(1,N-1)];n=0:1:N-1;h=filter(a,b,x1);stem(n,h)axis([-1 53-2.5 1.2])

實驗二

快速傅里葉變換及其應用

一、實驗目的

(1)在理論學習的基礎上，通過本實驗，加深對FFT的理解，熟悉MATLAB中的有關函數。(2)應用FFT對典型信號進行頻譜分析。

(3)了解應用FFT進行信號頻譜分析過程中可能出現的問題，以便在實際中正確應用FFT。(4)應用FFT實現序列的線性卷積和相關。

二、實驗內容

實驗中用到的信號序列 a)高斯序列

??(n?p)q?xa(n)??e?0?20?n?15 其他

b)衰減正弦序列

?e?ansin(2?fn)xb(n)??0?0?n?15其他

c)三角波序列 ?n?xc(n)??8?n?0?0?n?34?n?7 其他

d)反三角波序列

?4?n?xd(n)??n?4?0?0?n?34?n?7 其他

(1)觀察高斯序列的時域和幅頻特性，固定信號xa(n)中參數p=8，改變q的值，使q分別等于2，4，8，觀察它們的時域和幅頻特性，了解當q取不同值時，對信號序列的時域幅頻特性的影響；固定q=8，改變p，使p分別等于8，13，14，觀察參數p變化對信號序列的時域及幅頻特性的影響，觀察p等于多少時，會發生明顯的泄漏現象，混疊是否也隨之出現？記錄實驗中觀察到的現象，繪出相應的時域序列和幅頻特性曲線。

(3)觀察三角波和反三角波序列的時域和幅頻特性，用N=8點FFT分析信號序列xc(n)和觀察兩者的序列形狀和頻譜曲線有什么異同？繪出兩序列及其幅頻特性xd(n)的幅頻特性，曲線。

在xc(n)和xd(n)末尾補零，用N=32點FFT分析這兩個信號的幅頻特性，觀察幅頻特性發生了什么變化？兩種情況的FFT頻譜還有相同之處嗎？這些變化說明了什么？

(5)用FFT分別實現xa(n)（p＝8，q＝2）和xb(n)（a＝0.1，f＝0.0625）的16點循環卷積和線性卷積。

n=0:15;p=8;q=2;

xa=exp(-(n-p).^2/q);subplot(2,3,1);stem(n,xa,'.');title('xa波形');

Xa=fft(xa,16);subplot(2,3,4);stem(abs(Xa),'.');

title('Xa(k)=FFT[xa(n)]的波形 ');A=1;f=0.0625;a=0.1;

xb=exp(-a*n).*sin(2*pi*f*n);subplot(2,3,2);stem(n,xb,'.');title('xb波形');Xb=fft(xb,16);subplot(2,3,5);stem(abs(Xb),'.');

title('Xb(k)=FFT[xb(n)]的波形 ');

實驗過程與結果（含實驗程序、運行的數據結果和圖形）；

實驗三 IIR數字濾波器的設計

一、實驗目的

(1)掌握雙線性變換法及脈沖響應不變法設計IIR數字濾波器的具體設計方法及其原理，熟悉用雙線性變換法及脈沖響應不變法設計低通、高通和帶通IIR數字濾波器的計算機編程。

(2)觀察雙線性變換及脈沖響應不變法設計的濾波器的頻域特性，了解雙線性變換法及脈沖響應不變法的特點。

(3)熟悉巴特沃思濾波器、切比雪夫濾波器和橢圓濾波器的頻率特性。

二、實驗內容（1）P162 例4.4 設采樣周期T=250?s(采樣頻率fs=4kHz)，分別用脈沖響應不變法和雙線性變換法設計一個三階巴特沃思低通濾波器，其3dB邊界頻率為fc=1kHz。

脈沖響應不變法： fc=1000;fs=4000;OmegaC=2*pi*fc;[B,A]=butter(3, OmegaC,'s');[num1,den1]=impinvar(B,A,fs);[h1,w]=freqz(num1,den1);f = w/pi*fs/2;plot(f,abs(h1));

雙線性變換法： fc=1000;fs=4000;

OmegaC=2*fs*tan(pi*fc/fs);[B,A]=butter(3, OmegaC,'s');[num2,den2]=bilinear(B,A,fs);[h2,w]=freqz(num2,den2);f = w/pi*fs/2;plot(f,abs(h2));

同一圖中畫兩條曲線： fc=1000;fs=4000;OmegaC=2*pi*fc;[B,A]=butter(3, OmegaC,'s');[num1,den1]=impinvar(B,A,fs);[h1,w]=freqz(num1,den1);f = w/pi*fs/2;

OmegaC=2*fs*tan(pi*fc/fs);[B,A]=butter(3, OmegaC,'s');[num2,den2]=bilinear(B,A,fs);[h2,w]=freqz(num2,den2);f = w/pi*fs/2;plot(f,abs(h1),'r-.');hold on;plot(f,abs(h2),'g-');

(選做)(2)fc=0.2kHz,?=1dB,fr=0.3kHz,At=25dB,T=1ms；分別用脈沖響應不變法及雙線性變換法設計一巴特沃思數字低通濾波器，觀察所設計數字濾波器的幅頻特性曲線，記錄帶寬和衰減量，檢查是否滿足要求。比較這兩種方法的優缺點。

實驗過程與結果（含實驗程序、運行的數據結果和圖形）；

實驗四

FIR數字濾波器的設計

一、實驗目的

(1)掌握用窗函數法，頻率采樣法及優化設計法設計FIR濾波器的原理及方法，熟悉相應的計算機編程；

(2)熟悉線性相位FIR濾波器的幅頻特性和相頻特性；

(3)了解各種不同窗函數對濾波器性能的影響。

二、實驗內容

(1)生成一個長度為20的矩形窗，畫出其時域和幅頻特性曲線。n=0:1:19;N=20;win(1:20)=1;[H,w]=freqz(win,1);subplot(2,1,1);stem(n,win)subplot(2,1,2);plot(w,abs(H));

(2)用矩形窗設計一個21階的線性相位低通FIR數字濾波器，截止頻率Wc＝0.25π，求出濾波器系數，并繪出濾波器的幅頻特性。修改程序，分別得到階次為N＝41，61的濾波器，并顯示其各自的幅頻曲線。

a)在上面所得的幾幅圖中，在截止頻率兩邊可以觀察到幅頻響應的擺動行為。請問波紋的數量與濾波器脈沖響應的長度之間有什么關系？

b)最大波紋的高度與濾波器脈沖響應的長度之間有什么關系？

實驗過程與結果（含實驗程序、運行的數據結果和圖形）； 21階的線性相位低通FIR數字濾波器： Wc=0.25*pi;N=21;M=(N-1)/2;

%位移量

for n=0:(N-1)

if(n== fix(M))

%中間的點單獨算

hd(n+1)=Wc/pi;

else

hd(n+1)=sin(Wc*(n-M))/(pi*(n-M));end;end;win=boxcar(N);%%%不同窗函數

h=hd.*win';[H,w]=freqz(h,1);n=0:1:N-1;subplot(3,1,1);stem(n,h)subplot(3,1,2);plot(w,abs(H));subplot(3,1,3);plot(w,angle(H));

41階的線性相位低通FIR數字濾波器： Wc=0.25*pi;N=41;M=(N-1)/2;

%位移量

for n=0:(N-1)

if(n== fix(M))

%中間的點單獨算

hd(n+1)=Wc/pi;

else

hd(n+1)=sin(Wc*(n-M))/(pi*(n-M));end;end;win=boxcar(N);%%%不同窗函數

h=hd.*win';[H,w]=freqz(h,1);n=0:1:N-1;subplot(3,1,1);stem(n,h)subplot(3,1,2);plot(w,abs(H));subplot(3,1,3);plot(w,angle(H));

61階的線性相位低通FIR數字濾波器： Wc=0.25*pi;N=61;M=(N-1)/2;

%位移量

for n=0:(N-1)

if(n== fix(M))

%中間的點單獨算

hd(n+1)=Wc/pi;

else

hd(n+1)=sin(Wc*(n-M))/(pi*(n-M));end;end;win=boxcar(N);%%%不同窗函數

h=hd.*win';[H,w]=freqz(h,1);n=0:1:N-1;subplot(3,1,1);stem(n,h)subplot(3,1,2);plot(w,abs(H));subplot(3,1,3);plot(w,angle(H));

數字信號處理實驗小結及心得體會：

通過這次實驗，我對MATLAB語言有了一定的認識，雖然還不能完全用MATLAB獨立編寫程序，但對這種語言環境有了新的了解。我知道了一般的加減乘除在MATLAB中不同的意義。知道輸入、輸出語句怎么形成。通過快速傅里葉變換及其應用的實驗，加深了我對FFT的理解，還有對各典型信號的頻譜分析，改變參數后時域和幅頻特性的變化。IIR數字濾波器的設計讓我知道了巴特沃思濾波器和切比雪夫濾波器的頻率特性，還有雙線性變換及脈沖響應不變法設計的濾波器的頻率特性。做這個實驗的時候程序有點困難，很多細節問題不能考慮清楚，導致圖形出不來。FIR數字濾波器的設計出來的是三種窗的圖形，通過三種窗的比較，我了解了他們各自的特點，幅頻和相頻特性。我在這次實驗中的收獲很大，接觸了很多新的知識，但在實驗寫程序時，我發現自己還有很多不足。很多程序寫不完全。這是自己今后要加強的地方。