二○一四～二○一五学年第 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(DB)2012级 班 课程名称： 信号处理综合课程设计 学时学分： 1周 1学分 指导教师：
二○一四年 十二 月 四 日
1、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，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。
2、课程设计时间安排：
第一天：教师布置设计任务，讲解设计要求，提示设计要点。
第二天：查阅资料（在图书馆或上网），弄清题目要求，提出解决方案。 第三～五天：根据题目要求，将理论推导与编程实现相结合，写出设计报告。 第六天：验收。
3、课程设计内容及要求：（二选一）
(1) 频分复用（Frequency division multiplexing，FDM）通信模型仿真研究
图1为FDM系统复用和解复用原理，编程实现该通信系统。 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。
载波信号1原始信号1载波信号1恢复信号1乘法器乘法器加法器信号传输带通1带通2乘法器乘法器低通1低通2原始信号2...原始信号n恢复信号2...载波信号2乘法器带通n载波信号2乘法器低通n恢复信号n载波信号n载波信号n
复用 解复用
图1 频分复用系统
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。
（2）设计内容：编写matlab程序对语音信号进行抽取插值操作
主程序名称和调用格式为 mywavedown ( inputfile, outfile, L, M) 设计要求：
① 对于给定的语音信号woman1、man1及自己录制一段2s左右的语音信号，做频谱分析。
画出语音信号的时域波形和频谱图。
② 对上述3种信号进行抽取M处理，画出其频谱变化，输出抽取后的信号，听输出的语
音信号。信号存在混叠，分析其原因。 M=4
③ 对上述3种信号进行插值L处理，画出其频谱变化，输出插值后的信号，听输出的语音
信号，并分析其变换原因。L=2
④ 写出完整的抽取插值主程序。mywavedown ( inputfile, outfile, L, M)
设计抽取滤波器对原信号滤波后再抽取M=4，对抽取后的信号插值L=2，设计插值滤波器对插值后的信号滤波，输出滤波后的语音信号。画出滤波器的幅频响应，画出每一步信号的频谱图。改变L,M的值，输出语音信号。如M=2, L=3
4、课程设计考核方式
提交课程设计报告。
设计报告应包含如下几个方面的内容。 ① 课程设计目的。 ② 课程设计要求。 ③ 详细设计过程。 ④ 代码及图形。 ⑤ 结果分析与体会。
⑥ 附录或参考资料。
注意：如果有两份报告完全一样，都作不及格处理。
附：信号的抽取和插值原理
信号的抽取产生混叠
信号的插值产生多个频谱
信号的抽取和插值
主要用到的matlab函数：
y=wavrecord(n,fs,ch,dtype); 录音
% 是利用Windows音频输入设备记录声音，其中,n为采样的点数,决定了录音长度;fs为采样频率,默认值为11025Hz,还可根据要求自己选择合适的采样率;ch为声道数,默认值为1,表示单声道, 如果指定为2,则采样为双声道立体声数据;dtype为采样数据的存储格式,用字符串指定,可以是'double'、'single'、'int16'、'int8',指定存储格式的同时也就规定了每个采样值量化的精度。
[x1, fs, nbits] = wavread('woman1.wav'); 读取语音信号 wavwrite( ) 输出语音信号
sound(y,fs) %向扬声器送出音频信号
waveplay(y,fs) %利用Windows音频输出设备播放 [N,wc]=ellipord(wp,ws,αp , αs,'s'); [b,a]=ellip(N,wc,'s'); [bz,az]=bilinear(b,a);
upsampling(x,n) 对信号插值处理， x是输入信号，n是在原信号间插入n-1个零点。 downsample(x,n) 对信号抽取处理， fir1（）、fir2（）、firpm(N,f,a) 设计线性相位FIR滤波器。N指的是滤波器的阶数，f指的是理想滤波器的频率，a指的是理想滤波器对应频率处的幅值。 freqz( ) 滤波器的频率响应 conv( ) 、filter（ ） 信号滤波
附录1：设计报告封面
二○一四～二○一五学年第 一 学期
信息科学与工程学院
课程设计报告书
课程名称： 信号处理综合课程设计 班 级：电子信息工程(DB)2012级 班 学 号： 姓 名： 指导教师：
二○一四年 十二月