數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)---數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及濾波

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　課程名稱 數(shù)字信號(hào)處理 </p><p>　　課題名稱 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及濾波 </p><p>　　專 業(yè) 通信工程 </p><p>　　班 級(jí)

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2011年 12月 25日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p

3、><p>　　課程名稱 數(shù)字信號(hào)處理 </p><p>　　課 題 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及濾波 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) <

4、;/p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　審 批 </p><p>　　任務(wù)書下達(dá)日期 2011 年12月 19 日</p><p>　　任務(wù)完成日期 2011 年 12月 25日</p><p>　　《數(shù)字信號(hào)處理》課程設(shè)

5、計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　一 、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)進(jìn)行頻譜分析和濾波器設(shè)計(jì)，通過(guò)理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用 MATLAB 作為編程工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，從而加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，建立概念。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p>

6、<p>　　1、 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　2、 Windows 環(huán)境下語(yǔ)音信號(hào)采集的方法。</p><p>　　3、數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、基本理論和基本方法。</p><p>　　4、MTLAB 設(shè)計(jì) FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器的方法。</p><p>　　5、用 MAT

7、LAB 對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理</p><p>　　6、課程設(shè)計(jì)報(bào)告4000字以上，含程序設(shè)計(jì)說(shuō)明，用戶使用說(shuō)明，源程序清單及程序框圖。</p><p><b>　　7、上機(jī)演示。</b></p><p>　　8、有詳細(xì)的文檔。文檔中包括設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)仿真程序、仿真結(jié)果及相應(yīng)的分析與結(jié)論。</p><p><b>

8、;　　三、進(jìn)度安排</b></p><p>　　第一周 星期一： 課題講解，查閱資料</p><p>　　星期二: 總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><p>　　星期三： 編程，上機(jī)調(diào)試、修改程序</p><p>　　星期四： 上機(jī)調(diào)試、完善程序</p><p><b>　　星期五：

9、 答辯</b></p><p>　　星期六-星期天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　附：</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文、評(píng)分、附件（A4大小的圖紙及程序清單）。 </p><p>　　正文的格式:一級(jí)標(biāo)題用3號(hào)黑體,二級(jí)標(biāo)題用四號(hào)宋體加粗,正文用小

10、四號(hào)宋體;行距為22。</p><p>　　正文的內(nèi)容:一、課題的主要功能；二、課題的功能模塊的劃分；三、主要功能的實(shí)現(xiàn)；四、程序調(diào)試；五、總結(jié)；六、附件（所有程序的原代碼，要求對(duì)程序?qū)懗霰匾淖⑨專?；七、評(píng)分表。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　課題的主要功能...........................

11、.......................................................................5</p><p>　　問(wèn)題描述................................................................................................................5</p&g

12、t;<p>　　功能要求.................................................................................................................5</p><p>　　課題的功能模塊劃分.......................................................

13、....................................5</p><p>　　三大功能模塊.........................................................................................................5</p><p>　　設(shè)計(jì)流程圖....................

14、..........................................................................................6</p><p>　　主要功能的實(shí)現(xiàn)...................................................................................................

15、.7</p><p>　　設(shè)計(jì)原理..................................................................................................................7</p><p>　　功能模塊的實(shí)現(xiàn)..............................................

16、........................................................7</p><p>　　功能實(shí)現(xiàn)流程..........................................................................................................8</p><p>　　程序調(diào)試

17、 ............................................................................................................15</p><p>　　總結(jié)....................................................................................

18、..................................15</p><p>　　評(píng)分表..................................................................................................................17</p><p>　　附件（程序清單）...........

19、...................................................................................18</p><p><b>　　課題的主要功能</b></p><p><b>　　1、問(wèn)題描述</b></p><p>　　隨著信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速

20、發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理的理論與應(yīng)用得到了飛躍式的發(fā)展，形成了一門極其重要的學(xué)科。作為通信專業(yè)的學(xué)生，數(shù)字信號(hào)處理理論與應(yīng)用的學(xué)習(xí)已經(jīng)對(duì)我們提出了更高的要求。本次課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生自己在Windows 環(huán)境下錄取一段語(yǔ)音信號(hào)作為語(yǔ)音采集信號(hào)，在MATLAB軟件平臺(tái)下，進(jìn)行時(shí)域和頻域的分析，然后給原始的語(yǔ)音信號(hào)疊加上噪聲。噪聲類型分為如下幾種：（1）白噪聲；（2）單頻噪色（正弦干擾）；（3）多頻噪聲（多正弦干擾）。之后繪出疊加噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域

21、和頻譜圖，在視覺(jué)上與原始語(yǔ)音信號(hào)圖形對(duì)比，也可通過(guò)Windows播放軟件從聽覺(jué)上進(jìn)行對(duì)比，分析并體會(huì)含噪語(yǔ)音信號(hào)頻譜和時(shí)域波形的改變，進(jìn)行時(shí)域和頻域的分析。最后根據(jù)這些圖譜，分析數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)不同濾波器，濾去噪音。繪出用濾波器濾除疊加噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域和頻譜圖，在視覺(jué)上與原始語(yǔ)音信號(hào)圖形對(duì)比，也可通過(guò)Windows播放軟件從聽覺(jué)上進(jìn)行對(duì)比，分析并體會(huì)濾波后語(yǔ)音信號(hào)頻譜和時(shí)域波形的改變。</p><p><b&

22、gt;　　功能要求</b></p><p>　　給定濾波器的規(guī)一化性能指標(biāo)（參考指標(biāo),實(shí)際中依據(jù)每個(gè)同學(xué)所疊加噪聲情況而定）。例如：通帶截止頻率wp=0.25*pi, 阻通帶截止頻率ws=0.3*pi; 通帶最大衰減Rp=1 dB; 阻帶最小衰減Rs=15 dB。采用窗函數(shù)法（凱塞窗）設(shè)計(jì)各型FIR濾波器（低通、高通、帶通、帶阻中的至少3種類型）來(lái)對(duì)疊加噪聲前后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，繪出濾波器的頻域

23、響應(yīng)，繪出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，并從理論上對(duì)信號(hào)的變化進(jìn)行分析（或解釋）。</p><p><b>　　課題的功能模塊劃分</b></p><p>　　1、本課題可以分為三大功能模塊：</p><p>　　（1）原始語(yǔ)音信號(hào)導(dǎo)入模塊。 </p><p>　　（2）給原始語(yǔ)音信號(hào)疊加噪聲模

24、塊，包括：</p><p>　?、俳o原始語(yǔ)音信號(hào)疊加高斯白噪聲模塊；</p><p>　　②給原始語(yǔ)音信號(hào)疊加單頻余弦噪聲模塊；</p><p>　?、劢o原始語(yǔ)音信號(hào)疊加多頻噪聲模塊。</p><p>　?。?）根據(jù)添加的噪聲情況選取用于濾波的濾波器模塊，包括：</p><p><b>　　①低通濾波器模塊；

25、</b></p><p><b>　　②高通濾波器模塊；</b></p><p><b>　?、蹘V波器模塊。</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)流程圖</b></p><p><b>　　三、主要功能的實(shí)現(xiàn)</b></p>

26、<p><b>　　1、設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　?。?）關(guān)于窗函數(shù)簡(jiǎn)介</p><p>　　FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法有窗函數(shù)法、頻率取樣法和最優(yōu)化設(shè)計(jì)法。其中窗函數(shù)法是設(shè)計(jì)FIR濾波器最簡(jiǎn)單有效的方法，也是最常用的方法。在本設(shè)計(jì)中，所用到的濾波器的系數(shù)都是借助于窗函數(shù)法完成的。</p><p>　　常用的窗函數(shù)有矩形窗、

27、三角形窗、漢寧窗、哈明窗、布萊克曼窗、凱撒窗等。前幾種窗函數(shù)都稱為固定窗函數(shù)，每種窗函數(shù)的旁瓣幅度都是固定的。凱塞窗是一種參數(shù)可調(diào)的窗函數(shù)，是一種最優(yōu)窗函數(shù)。本設(shè)計(jì)選擇凱塞窗來(lái)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　在MATLAB下，這些窗函數(shù)的引用分別為： </p><p>　　（1）矩形窗：w=boxcar(n)，其產(chǎn)生一個(gè)n點(diǎn)的矩形窗函數(shù)。 </p><p>　?。?）

28、三角形窗：w=triang(n)，其產(chǎn)生一個(gè)n點(diǎn)的三角形窗函數(shù)。</p><p>　?。?）哈明窗：w=hamming(n)，產(chǎn)生一個(gè)n點(diǎn)的哈明窗函數(shù)。 </p><p>　?。?）漢寧窗：w=hanning(n)，產(chǎn)生一個(gè)n點(diǎn)的漢寧窗函數(shù)。 </p><p>　?。?）布萊克曼窗：w=Blackman(n),產(chǎn)生一個(gè)n點(diǎn)的布萊克曼窗函數(shù)。</p>&

29、lt;p>　?。?）凱塞窗：w=Kaiser(n,beta)，產(chǎn)生一個(gè)n點(diǎn)的凱澤窗數(shù)，其中beta為影響窗函數(shù)旁瓣的參數(shù)。</p><p>　?。?）用窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟</p><p>　　用窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟如下：</p><p>　　（1）根據(jù)對(duì)阻帶衰減及過(guò)濾帶的指標(biāo)要求，選擇窗函數(shù)的類型，并估計(jì)窗口長(zhǎng)度N。原則是在保證阻帶衰減滿足要

30、求的情況下，盡量選擇主瓣窄的窗函數(shù)。然后根據(jù)過(guò)濾帶寬度估計(jì)窗口長(zhǎng)度N。</p><p>　　（2）構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù)。</p><p><b>　?。?）計(jì)算。</b></p><p>　　（4)加窗得到設(shè)計(jì)結(jié)果：。</p><p><b>　　功能模塊的實(shí)現(xiàn)</b></p>

31、<p>　　原始語(yǔ)音信號(hào)導(dǎo)入模塊。 </p><p>　　使用“[x,Fs,bits]=wavread('d:/***');”將錄制的原始語(yǔ)音信號(hào)導(dǎo)入MATLAB軟件；使用“sound(x,Fs,bits);”語(yǔ)句播放采樣后的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)；最后使用MATLAB繪出采樣后的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。</p><p>　　給原始語(yǔ)音信號(hào)疊加噪聲模塊。</p&g

32、t;<p>　　通過(guò)給原始語(yǔ)音信號(hào)疊加高斯白噪聲模塊中“x1=awgn(x,10);”語(yǔ)句對(duì)原始信號(hào)添加高斯白噪聲，然后使用MATLAB繪出采樣后的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；通過(guò)給原始語(yǔ)音信號(hào)疊加單頻余弦噪聲模塊中“Nd=length(x)-1;t=0:1/Fs:Nd/Fs;d=[0.8*cos(2*pi*5000*t)]';x2=x+d;”語(yǔ)句對(duì)原始信號(hào)添加單頻余弦噪聲，然后使用MATLAB繪出采樣后的語(yǔ)音信號(hào)

33、的時(shí)域波形和頻譜圖；通過(guò)給原始語(yǔ)音信號(hào)疊加多頻噪聲模塊中“t=0:1/Fs:(size(x)-1)/Fs; a=[0.01*sin(2*pi*2000*t)]';b=[0.01*sin(2*pi*3000*t)]';c=[0.01*sin(2*pi*3500*t)]';x3=x+a+b+c;”對(duì)原始信號(hào)添加多正弦噪聲，然后使用MATLAB繪出采樣后的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。</p><

34、p>　?。?）根據(jù)添加的噪聲情況選取用于濾波的濾波器模塊，包括：</p><p>　?、俚屯V波器模塊（代碼見(jiàn)附表）；</p><p>　?、诟咄V波器模塊（代碼見(jiàn)附表）；</p><p>　?、蹘V波器模塊（代碼見(jiàn)附表）。</p><p><b>　　3、功能實(shí)現(xiàn)流程</b></p><p&

35、gt;<b>　?。?）語(yǔ)音信號(hào)采集</b></p><p>　　錄制一段課程設(shè)計(jì)學(xué)生的語(yǔ)音信號(hào)并保存為文件，要求長(zhǎng)度不小于10秒，并對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣；錄制時(shí)可以使用Windows自帶的錄音機(jī)，或者使用其它專業(yè)的錄音軟件，錄制時(shí)需要配備錄音硬件（如麥克風(fēng)），為便于比較，需要在安靜、干擾小的環(huán)境下錄音。</p><p>　　操作步驟：將話筒插在計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音輸入插口上

36、,一次打開打開開始/程序/附件/娛樂(lè)/錄音機(jī)，啟動(dòng)錄音機(jī)。在文件/屬性中設(shè)置聲音的屬性（如圖所示），按下錄音按鈕,接著對(duì)話筒說(shuō)話“你好！我是***，這是我的數(shù)字信號(hào)處理語(yǔ)音信號(hào)”,說(shuō)完后停止錄音,屏幕左側(cè)將顯示所錄聲音的長(zhǎng)度，點(diǎn)擊放音按鈕,可以實(shí)現(xiàn)所錄音的重現(xiàn)。以文件名“***”保存入D盤中。文件存儲(chǔ)器的后綴默認(rèn)為. wav ,這是WINDOWS 操作系統(tǒng)規(guī)定的聲音文件存的標(biāo)準(zhǔn)。步驟截圖如下：</p><p>&

37、lt;b>　　（2）語(yǔ)音信號(hào)分析</b></p><p>　　使用MATLAB繪出采樣后的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。根據(jù)頻譜圖求出其帶寬，并說(shuō)明語(yǔ)音信號(hào)的采樣頻率不能低于多少赫茲。</p><p>　　原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜產(chǎn)生代碼見(jiàn)附件。</p><p>　　原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜如下圖所示：</p><p>

38、;　　由圖可知信號(hào)的時(shí)域與頻域之間的關(guān)系，時(shí)域無(wú)限則頻域有限。同時(shí)也了解該語(yǔ)音信號(hào)的譜線主要集中在0~2000Hz之間。將此圖與加噪后的信號(hào)的時(shí)域及頻域波形圖進(jìn)行對(duì)比，從而了解用何種濾波器能達(dá)到濾波作用。根據(jù)采樣原理可以確定語(yǔ)音信號(hào)的采樣頻率。</p><p>　　（3）含噪語(yǔ)音信號(hào)合成</p><p>　　在MATLAB軟件平臺(tái)下，給原始的語(yǔ)音信號(hào)疊加上噪聲，噪聲類型分為如下幾種：（1）

39、白噪聲；（2）單頻噪色（正弦干擾）；（3）多頻噪聲（多正弦干擾）；（4）其它干擾，可設(shè)置為低頻、高頻、帶限噪聲，或Chirp干擾、沖激干擾。繪出疊加噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域和頻譜圖，在視覺(jué)上與原始語(yǔ)音信號(hào)圖形對(duì)比，也可通過(guò)Windows播放軟件從聽覺(jué)上進(jìn)行對(duì)比，分析并體會(huì)含噪語(yǔ)音信號(hào)頻譜和時(shí)域波形的改變。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)添加的噪聲類型為：白噪聲；單頻噪聲（正弦干擾）；多頻噪聲（多正弦干擾）。</

40、p><p>　　添加高斯白噪聲后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜產(chǎn)生代碼見(jiàn)附件。</p><p>　　添加高斯白噪聲后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜如下圖所示：</p><p>　　上圖所加噪聲為：x1=awgn(x,10)。</p><p>　　添加單頻噪聲（正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜產(chǎn)生代碼見(jiàn)附件。</p><p>　　添

41、加單頻噪聲（正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜如下圖所示：</p><p>　　上圖所加噪聲為：d=[0.8*cos(2*pi*5000*t)]'。</p><p>　　添加多頻噪聲（多正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜產(chǎn)生代碼見(jiàn)附件。</p><p>　　添加多頻噪聲（多正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜如下圖所示：</p><p

42、>　　上圖所加噪聲為：a=[0.01*sin(2*pi*2000*t)]'; </p><p>　　b=[0.01*sin(2*pi*3000*t)]'; </p><p>　　c=[0.01*sin(2*pi*3500*t)]'; </p><p>　?。?）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及濾波,完成以下題目中的一個(gè)</p><

43、;p>　　題目（1）：采用窗函數(shù)法與等波紋法分別設(shè)計(jì)各型FIR濾波器（低通、高通、帶通、帶阻中的至少3種類型）來(lái)對(duì)疊加噪聲前后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，繪出濾波器的頻域響應(yīng)，繪出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；在相同的性能指標(biāo)下比較各方法的濾波效果，并從理論上進(jìn)行分析（或解釋）。</p><p>　　題目（2）：采用雙線性變換法與脈沖響應(yīng)不變法，分別利用不同的原型低通濾

44、波器（Butterworth型與切比雪夫I型）來(lái)設(shè)計(jì)各型IIR濾波器（低通、高通、帶通、帶阻中的至少3種類型），繪出濾波器的頻域響應(yīng)；并用這些數(shù)字濾波器對(duì)含噪語(yǔ)音信號(hào)分別進(jìn)行濾波處理，比較不同方法下設(shè)計(jì)出來(lái)的數(shù)字濾波器的濾波效果，并從理論上進(jìn)行分析（或解釋）。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)所做的是用凱塞窗設(shè)計(jì)FIR濾波器（低通、高通、帶通）。然后對(duì)三種加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析選取合適的濾波器進(jìn)行濾波。</

45、p><p>　　首先，以添加高斯白噪聲的語(yǔ)音信號(hào)為例展示濾波器的設(shè)計(jì)。</p><p>　　低通濾波器的實(shí)現(xiàn)代碼見(jiàn)附件，凱塞窗h(n)波形和凱塞窗h(n)信號(hào)頻譜如下圖所示：</p><p>　　高通濾波器的實(shí)現(xiàn)代碼見(jiàn)附件，凱塞窗h(n)波形和凱塞窗h(n)信號(hào)頻譜如下圖所示：</p><p>　　帶通濾波器的實(shí)現(xiàn)代碼見(jiàn)附件，凱塞窗h(n)波形和

46、凱塞窗h(n)信號(hào)頻譜如下圖所示：</p><p>　　然后對(duì)三種加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析選取合適的濾波器進(jìn)行濾波。</p><p>　?、賹?duì)添加高斯白噪聲的語(yǔ)音信號(hào)選取低通濾波器，其濾除高斯白噪聲后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜產(chǎn)生代碼見(jiàn)附件，濾除高斯白噪聲后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜如下圖所示：</p><p>　　其凱塞窗h(n)波形和凱塞窗h(n)信號(hào)頻譜如下圖所示

47、：</p><p>　?、趯?duì)添加單頻噪聲（正弦干擾）的語(yǔ)音信號(hào)選取低通濾波器，其濾除單頻噪聲（正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜產(chǎn)生代碼見(jiàn)附件，濾除單頻噪聲（正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜如下圖所示：</p><p>　　其凱塞窗h(n)波形和凱塞窗h(n)信號(hào)頻譜如下圖所示：</p><p>　?、蹖?duì)添加多頻噪聲（多正弦干擾）的語(yǔ)音信號(hào)選取低通濾波器，其濾

48、除多頻噪聲（多正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜產(chǎn)生代碼見(jiàn)附件，濾除多頻噪聲（多正弦干擾）后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜如下圖所示：</p><p>　　其凱塞窗h(n)波形和凱塞窗h(n)信號(hào)頻譜如下圖所示：</p><p><b>　?。?）回放語(yǔ)音信號(hào)</b></p><p>　　在各個(gè)濾波器模塊中通過(guò)“sound(x,Fs,bits);”

49、對(duì)濾波后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行回放，感覺(jué)濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的變化。</p><p><b>　　程序調(diào)試 </b></p><p>　　在添加單頻噪聲信號(hào)后發(fā)現(xiàn)其頻譜和添加高斯白噪聲信號(hào)后的頻譜一樣。經(jīng)檢查是將“plot(abs(y2));”語(yǔ)句中的y2打成了y1，修改后程序運(yùn)行正常，顯示了添加單頻噪聲信號(hào)后發(fā)現(xiàn)其頻譜。</p><p>　　用低通濾波器

50、濾除單頻噪聲后，回放語(yǔ)音信號(hào)發(fā)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)仍含有單頻噪聲經(jīng)觀察原始信號(hào)頻譜、加噪信號(hào)頻譜、濾波后的信號(hào)頻譜，將三者進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)是邊帶截止頻率和阻帶截止頻率設(shè)置不當(dāng)，將“fp=2500;fs=3000;Ap=0.25;As=40;”改成“fp=1500;fs=2000;Ap=0.25;As=40;”后，噪聲濾除干凈，語(yǔ)音信號(hào)清晰。</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p>

51、<p>　　本次課程設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是用凱塞窗設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)信號(hào)進(jìn)行濾波，消除噪聲。噪聲其中包括：高斯白噪聲，單頻噪聲，多頻噪聲。設(shè)計(jì)的濾波器包括：高通濾波器，低通濾波器，帶通濾波器。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中我了解了如何進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的錄入，知道了語(yǔ)音信號(hào)錄入硬件的過(guò)程就是模擬信號(hào)通過(guò)采樣、編碼，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，掌握了進(jìn)行數(shù)字信號(hào)錄入的設(shè)置。除此之外，我把從理論課上學(xué)到的有

52、關(guān)如何為原始信號(hào)加噪的理論知識(shí)運(yùn)用到了課程設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步強(qiáng)化了理論基礎(chǔ)，感受到采樣定理在數(shù)字信號(hào)處理方面的廣泛應(yīng)用。同時(shí)，我也把課堂上學(xué)到的如何根據(jù)加噪信號(hào)頻譜分析選擇合適的濾波器以及如何設(shè)置所選濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶內(nèi)允許的最大衰減、阻帶內(nèi)允許的最小衰減等。其實(shí)這些方面也是我在課程設(shè)計(jì)中遇到的最大困難，因?yàn)閷?duì)于同一個(gè)加噪信號(hào)可以選取不同的濾波器，對(duì)于不同的濾波器又可以選擇不同的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這些都加大了課程設(shè)計(jì)的難度

53、，如何選擇合適的濾波器及設(shè)置合適的參數(shù)成為我必須攻克的難關(guān)。當(dāng)然，這也是鍛煉我自身、提高自身專業(yè)能力的一個(gè)好機(jī)會(huì)。在不斷的改善濾波器，調(diào)整參數(shù)的過(guò)程中，我對(duì)理論知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解。這有助于我以后的理論學(xué)習(xí)，同時(shí)也讓我意識(shí)到自己的不足。在以后的學(xué)習(xí)中我要及時(shí)的把理論知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化，然后在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候及時(shí)運(yùn)用到實(shí)際操作中去，在實(shí)踐中找到不足，及時(shí)補(bǔ)充知識(shí)。別像這次，有的知識(shí)真</p><p>　　同時(shí)，本次課程設(shè)計(jì)

54、讓我對(duì)matlab的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣。這不僅是因?yàn)榭吹絤atlab這個(gè)軟件對(duì)我們通信專業(yè)學(xué)生的重要性還因?yàn)槲铱吹搅怂鼜?qiáng)大的功能以及強(qiáng)大功能里的給人的趣味。在以后的學(xué)習(xí)和工作中我想matlab將是我們經(jīng)常運(yùn)用的軟件，我以后要好好學(xué)習(xí)它，這樣才能在以后的學(xué)習(xí)工作中較好的完成任務(wù)。</p><p>　　除此之外，本次課程設(shè)計(jì)讓我們?cè)O(shè)計(jì)濾波器比較接近于我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用。在現(xiàn)在這個(gè)電子時(shí)代，基本上所有的語(yǔ)音電子

55、設(shè)備中都裝備有濾波器。這次課程設(shè)計(jì)讓我們真實(shí)地體驗(yàn)了濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程，這對(duì)以后我們參加工作有著莫大的益處。</p><p>　　通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)到了許多知識(shí)，也對(duì)通信專業(yè)的理論知識(shí)有了進(jìn)一步的了解。我想這正是這次課設(shè)給我們帶來(lái)的最好的禮物。</p><p><b>　　評(píng)分表</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)分表</

56、p><p>　　課題名稱： </p><p>　　教師簽名： </p><p>　　日 期： </p><p><b>　　附件（程序清單）</b><

57、/p><p>　　原始語(yǔ)音信號(hào)導(dǎo)入模塊：</p><p>　　[x,Fs,bits]=wavread('d:/***');</p><p>　　sound(x,Fs,bits);</p><p>　　N=length(x);</p><p>　　y=fft(x,N);</p><p>

58、;<b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p><b>　　plot(x);</b></p><p>　　xlabel('序列 n');</p><p>　　ylabel('幅值 ');</p>

59、<p>　　title('原始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形');</p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p>　　plot(abs(y));</p><p>　　xlabel('頻率 Hz');</p><p>　　ylabel('幅值');</p><

60、p>　　title('原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜')</p><p>　　給原始語(yǔ)音信號(hào)疊加噪聲模塊，包括：</p><p>　?、俳o原始語(yǔ)音信號(hào)疊加高斯白噪聲模塊</p><p>　　x1=awgn(x,10);</p><p>　　sound(x1,Fs,bits)</p><p>　　y1=fft(x

61、1,N);</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p><b>　　plot(x1);</b></p><p>　　xlabel('序列 n');</p><p>　　ylabel(

62、'幅值 ');</p><p>　　title('加高斯白噪聲語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形')</p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p>　　plot(abs(y1));</p><p>　　xlabel('頻率 Hz');</p><p>　　ylabel

63、('幅值');</p><p>　　title('加高斯白噪聲語(yǔ)音信號(hào)的頻譜')</p><p>　?、诮o原始語(yǔ)音信號(hào)疊加單頻余弦噪聲模塊</p><p>　　Nd=length(x)-1;</p><p>　　t=0:1/Fs:Nd/Fs;</p><p>　　d=[0.8*cos(2

64、*pi*5000*t)]';</p><p><b>　　x2=x+d;</b></p><p>　　sound(x2,Fs,bits);</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p><

65、;b>　　plot(x2);</b></p><p>　　xlabel('序列 n');</p><p>　　ylabel('幅值 ');</p><p>　　title('加單頻余弦信號(hào)的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形')</p><p>　　y2=fft(x2,N);</p>

66、<p>　　subplot(2,1,2)</p><p>　　plot(abs(y2));</p><p>　　xlabel('頻率 Hz');</p><p>　　ylabel('幅值');</p><p>　　title('加單頻余弦信號(hào)的語(yǔ)音信號(hào)頻譜')</p>

67、<p>　?、劢o原始語(yǔ)音信號(hào)疊加多頻噪聲模塊</p><p>　　t=0:1/Fs:(size(x)-1)/Fs; %將所加噪聲信號(hào)的點(diǎn)數(shù)調(diào)整到與原始信號(hào)相同</p><p>　　a=[0.01*sin(2*pi*2000*t)]'; </p><p>　　b=[0.01*sin(2*pi*3000*t)]';

68、</p><p>　　c=[0.01*sin(2*pi*3500*t)]'; </p><p>　　x3=x+a+b+c;</p><p>　　sound(x3,Fs,bits);</p><p>　　y3=fft(x3,N); %對(duì)加噪音后的信號(hào)取1024個(gè)點(diǎn)的fft變換</p><p>

69、;<b>　　figure(4)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(x3); </p><p>　　ylabel('幅值');</p><p>　　xlabel('序列 n');</p><p>　　title

70、('加多個(gè)正弦干擾信號(hào)后的信號(hào)時(shí)域波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(y3));</p><p>　　ylabel('幅值');</p><p>　　xlabel('Hz');</p><p>　　titl

71、e('加多個(gè)正弦干擾信號(hào)后的信號(hào)頻譜');</p><p>　　以添加高斯白噪聲的語(yǔ)音信號(hào)為例展示濾波器的設(shè)計(jì)</p><p>　　低通濾波器的代碼如下所示：</p><p>　　fp=1500;fs=2000;Ap=0.25;As=40;</p><p>　　wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;</

72、p><p><b>　　Bt=ws-wp;</b></p><p>　　alph=0.5842*(As-21)^0.4+0.07886*(As-21);</p><p>　　M=ceil((As-8)/2.285/Bt);</p><p>　　wc=(wp+ws)/2/pi;</p><p>　　hn

73、=fir1(M,wc,kaiser(M+1,alph));</p><p>　　hk=freqz(hn,1,Fs);</p><p>　　xn1=fftfilt(hn,x1);</p><p>　　yn1=fft(xn1);</p><p>　　figure(5);</p><p>　　subplot(2,1,1);&

74、lt;/p><p>　　plot(xn1);</p><p>　　title('濾波后信號(hào)波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(yn1));</p><p>　　title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><

75、p>　　figure(6);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p><b>　　stem(hn);</b></p><p>　　title('凱撒窗h（n）波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plo

76、t(abs(hk));</p><p>　　title('凱撒窗h（n）信號(hào)頻譜');</p><p>　　sound(xn1,Fs,bits);</p><p>　　高通濾波器的代碼如下所示：</p><p>　　fp=1500;fs=1200;Ap=0.25;As=40;</p><p>　　wp=

77、2*pi*fp/Fs;</p><p>　　ws=2*pi*fs/Fs;</p><p><b>　　Bt=wp-ws;</b></p><p>　　alph=0.5842*(As-21)^0.4+0.07886*(As-21);</p><p>　　M0=ceil((As-8)/2.285/Bt);</p>

78、<p>　　M=M0+mod(M0,2);</p><p>　　wc=(wp+ws)/2/pi;</p><p>　　hn=fir1(M,wc,'high',kaiser(M+1,alph));</p><p>　　hk=freqz(hn,1,Fs);%hk=fft(hn);</p><p>　　xn2=fftf

79、ilt(hn,x1);</p><p>　　yn2=fft(xn2);</p><p>　　figure(7);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(xn2);</p><p>　　title('濾波后信號(hào)波形');</p><p>

80、　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(yn2));</p><p>　　title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><p>　　figure(8);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p><b>　　stem(hn);</

81、b></p><p>　　title('凱撒窗h（n）波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(hk));</p><p>　　title('凱撒窗h（n）信號(hào)頻譜');</p><p>　　sound(xn2,Fs,bi

82、ts);</p><p>　　帶通濾波器的代碼如下所示：</p><p><b>　　fp1=1200;</b></p><p><b>　　fs1=1300;</b></p><p><b>　　fs2=2200;</b></p><p><b&

83、gt;　　fp2=2400;</b></p><p><b>　　As=40;</b></p><p>　　wp1=2*pi*fp1/Fs;</p><p>　　wp2=2*pi*fp2/Fs; </p><p>　　wc1=2*pi*fs1/Fs;</p><p>　　wc2=2*

84、pi*fs2/Fs;</p><p>　　fc1=(fp1+fs1)/2;</p><p>　　fc2=(fp2+fs2)/2;</p><p>　　Bt=wc1-wp1;</p><p>　　dwc=[(wp1+wc1)/2/pi,(wp2+wc2)/2/pi];</p><p>　　alph=0.5842*(As-

85、21)^0.4+0.07886*(As-21);</p><p>　　M=ceil((As-8)/2.285/Bt);</p><p>　　hn=fir1(M,dwc,kaiser((M+1),alph));</p><p>　　[h,w]=freqz(hn,1);</p><p>　　figure(9);</p><p&

86、gt;　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(w/pi,abs(h));</p><p>　　title('凱塞窗h（n）信號(hào)頻譜');</p><p><b>　　grid on;</b></p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p&g

87、t;　　plot(w/pi,angle(h));</p><p>　　title('凱塞窗h（n）波形');</p><p>　　xn3=filter(hn,1,x1);</p><p>　　figure(10);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(xn3

88、);</p><p>　　title('濾波后的信號(hào)');</p><p>　　yn3=fft(xn3);</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(yn3));</p><p>　　title('濾波后信號(hào)頻譜');</p>

89、<p>　　sound(xn3,Fs,bits);</p><p>　　濾掉高斯白噪聲的代碼如下：</p><p>　　fp=1500;fs=2000;Ap=0.25;As=40;</p><p>　　wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;</p><p><b>　　Bt=ws-wp;</b&g

90、t;</p><p>　　alph=0.5842*(As-21)^0.4+0.07886*(As-21);</p><p>　　M=ceil((As-8)/2.285/Bt);</p><p>　　wc=(wp+ws)/2/pi;</p><p>　　hn=fir1(M,wc,kaiser(M+1,alph));</p><

91、;p>　　hk=freqz(hn,1,Fs);</p><p>　　xn1=fftfilt(hn,x1);</p><p>　　yn1=fft(xn1);</p><p>　　figure(5);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(xn1);</p>

92、<p>　　title('濾波后信號(hào)波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(yn1));</p><p>　　title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><p>　　figure(6);</p><p>　　subp

93、lot(2,1,1);</p><p><b>　　stem(hn);</b></p><p>　　title('凱撒窗h(n)波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(hk));</p><p>　　title('

94、;凱撒窗h(n)信號(hào)頻譜');</p><p>　　sound(xn1,Fs,bits);</p><p>　　濾除單頻噪聲的代碼如下：</p><p>　　fp=1500;fs=2000;Ap=0.25;As=40;</p><p>　　wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;</p><p>

95、;<b>　　Bt=ws-wp;</b></p><p>　　alph=0.5842*(As-21)^0.4+0.07886*(As-21);</p><p>　　M=ceil((As-8)/2.285/Bt);</p><p>　　wc=(wp+ws)/2/pi;</p><p>　　hn=fir1(M,wc,kais

96、er(M+1,alph));</p><p>　　hk=freqz(hn,1,Fs);</p><p>　　xn1=fftfilt(hn,x2);</p><p>　　yn1=fft(xn1);</p><p>　　figure(5);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><

97、p>　　plot(xn1);</p><p>　　title('濾波后信號(hào)波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(yn1));</p><p>　　title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><p>　　figure(6

98、);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p><b>　　stem(hn);</b></p><p>　　title('凱撒窗hn波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(hk));</p

99、><p>　　title('凱撒窗hn信號(hào)頻譜');</p><p>　　sound(xn1,Fs,bits);</p><p>　　濾除多頻噪聲的代碼如下：</p><p>　　fp=1500;fs=2000;Ap=0.25;As=40;</p><p>　　wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*f

100、s/Fs;</p><p><b>　　Bt=ws-wp;</b></p><p>　　alph=0.5842*(As-21)^0.4+0.07886*(As-21);</p><p>　　M=ceil((As-8)/2.285/Bt);</p><p>　　wc=(wp+ws)/2/pi;</p><

101、;p>　　hn=fir1(M,wc,kaiser(M+1,alph));</p><p>　　hk=freqz(hn,1,Fs);</p><p>　　xn1=fftfilt(hn,x3);</p><p>　　yn1=fft(xn1);</p><p>　　figure(5);</p><p>　　subplo

102、t(2,1,1);</p><p>　　plot(xn1);</p><p>　　title('濾波后信號(hào)波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(yn1));</p><p>　　title('濾波后信號(hào)頻譜');</p

103、><p>　　figure(6);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p><b>　　stem(hn);</b></p><p>　　title('凱撒窗hn波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p&