的过程。
滤波器特性可以用其频率响应来描述，按其特性的不同，可以分为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器和带阻滤波器等。
2.3 FIR滤波器原理
FIR滤波器(有限长单位冲激响应滤波器)是在数字信号处理（DSP）中经常使用的两种基本的滤波器之一，另一个为IIR滤波器。IIR滤波器是无限冲激响应滤波器。
不论哪一种滤波器设计方法，都要求出滤波器的单位冲激响应h(n)，然后才能在时域中实现频域中的滤波。
在频域，当其输入信号为X(ejω)时，如滤波器的频率响应为H(ejω)，则其输出信号为Y(ejω)=X(ejω)H(ejω)。
在时域，设滤波器的单位冲激响应h(n)为一N点序列，即0≤n≤N-1时h(n)的值不为零，根据离散傅氏变换的性质，则可以将滤波器的输入序列x（n）的响应y（n）表示为x（n）与h(n)的卷积和，即：
这就是滤波系统的差分方程，它给滤波器的实现奠定了理论基础。即求出时域的h(n)后，便可通过卷积来实现频域的滤波。 卷积和运算主要有以下几个步骤： (1) h(n)序列N个点数值的存储
由于h(n)是根据滤波性能要求已经设计好的有限长单位冲激响应，故其N个点的数值是已知的，因此可以存放在ROM或RAM当中，且对应着N个不同的地址，便于寻址。
(2) 输入序列x（n）的移位寄存
输入序列x（n）是不断变化的，因此只能对其进行移位寄存，寄存器的个数为N，即N个寄存器中分别存放着x（n）、x（n-1）……x（n-N+1），它们都随着n的变化而变化。
(3) 乘法器
用以完成两个数值的乘法，即h(m)x（n-m），也就是将存储器中N地址所对应的N个固定数值h(m)分别与N个移位寄存器中的不断变化的N个变化数值x（n-m）相乘。 (4) 累加器
用以实现N个乘积的累加，即将当前x（n）所对应的N个乘积进行累加，所得到的和就是y（n）。当滤波器的下一个输入值即x（n +1）到来时，累加器清零，并重新将下一组x（n +1）所对应的N个乘积进行累加，所得到的和就是y（n +1）。 2.4 窗函数简介
数字信号处理的主要数学工具是傅里叶变换。而傅里叶变换是研究整个时间域和频率域的关系。不过，当运用计算机实现工程测试信号处理时，不可能对无限长的信号进行测量和运算，而是取其有限的时间片段进行分析。做法是从信号中截取一个时间片段，然后用观察的信号时间片段进行周期延拓处理，得到虚拟的无限长的信号，然后就可以对信号进行傅里叶变换、相关分析等数学处理。无线长的信号被截断以后，其频谱发生了畸变，原来集中在f(0)处的能量被分散到两个较宽的频带中去了（这种现象称之为频谱能量泄漏）。
为了减少频谱能量泄漏，可采用不同的截取函数对信号进行截短，截断函数称为窗函数，简称为窗。信号截短以后产生的能量泄漏现象是必然的，因为窗函数w(t)是一个频带无限的函数，所以即使原信号x(t)是有限带宽信号，而在截短以后也必然成为无限带宽的函数，即信号在频域的能量与分布被扩展了。又从采样定理可知，无论采样频率多高，只要信号一经截短，就不可避免地引起混叠，因此信号截短必然导致一些误差。
泄漏与窗函数频谱的两侧旁瓣有关，如果两侧瓣的高度趋于零，而使能量相对集中在主瓣，就可以较为接近于真实的频谱，为此，在时间域中可采用不同的窗函数来截短信号。 2.5滤波器的特点 优点：
（1）很容易获得严格的线性相位，避免被处理的信号产生相位失真，这一
特点在宽频带信号处理、阵列信号处理、数据传输等系统中非常重要； （2）可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位，还可
得到多带幅频特性；
（3）极点全部在原点（永远稳定），无稳定性问题；
（4）任何一个非因果的有限长序列，总可以通过一定的延时，转变为因果序列，所以因果性总是满足；
（5）无反馈运算，运算误差小。 缺点：
（1）因为无极点，要获得好的过渡带特性，需以较高的阶数为代价； （2）无法利用模拟滤波器的设计结果，一般无解析设计公式，要借助计算
机辅助设计程序完成。
3 FIR滤波器的Matlab设计
3.1. 总体方案设计
本次课程设计所采用的主要软件为Matlab。设计中用到的函数主要有wavread,sound,fft,subplot,plot,fir1,freqz,filter。
课程设计利用窗函数法设计FIR数字滤波器，并利用MATLAB作为辅助工具仿真滤波前后的时域波形和频谱。对于DSP的处理，首先，通过Matlab给语音信号添加高频噪音，即将原始信号调制到某一高频上（本设计用10000hz），再将其与原始语音信号相叠加，最后将这个叠加后的信号转化为数据（matlab编程），并存入后缀为dat的文件中。之后根据仿真结果使用MATLAB的设计分析工具FDATOOL产生滤波器参数。将混叠后的信号数据和滤波器参数输入CCS进行DSP编程，在DSP中实现FIR带通滤波，并使用CCS的频谱分析功能，查看最终DSP的滤波效果。
3.2 语音信号的采集
使用PC 机上的声卡和WINDOWS 操作系统可以进行数字信号的采集。将话筒插入计算机的语音输入插口上,启动MOOo录音专家。按下录音按钮,接着对话筒录音,录音结束后屏幕左侧将显示所录声音的长度。点击放音按钮,可以实现所录音的重现。如图3.1所示，以文件名“voice”保存入matlab当前工作路径 中。可以看到,文件存储器的后缀默认为.wav ,这是WINDOWS 操作系统规定的声音文件存的标准。
3.3 matlab具体处理
初始化 读入语音信号 原始音频抽样 加噪声并低通滤波
导出混合信号供DSP处理 3.3.1 FIR滤波器的matlab实现
FIR参数设定及频域响应特性
根据上述要求在matlab中采用fir2函数设计低通FIR滤波器，其程序代码为： f=[0 0.38 0.5 1]; m=[1 1 0 0]; b=fir2(36,f,m);
在MATLAB中输入以上代码，求出滤波器系数如下具有两边对称， h(0)=h(36)=－0.0010， h(1)=h(35)=－0.0036 ， h(3)=h(33)=0.0065 ，
h(2)=h(34)=0.0000
h(4)=h(32)=0.0032 ， h(5)=h(31)=－0.0088
h(6)=h(30)=－0.0093 ， h(7)=h(29)=0.0090 ， h(8)=h(28)=0.0184 h(9)=h(27)=－0.0047 ， h(10)=h(26)=－0.0297 ， h(11)=h(25)=－0.0071 h(12)=h(24)=0.0417 ， h(13)=h(23)=0.0316 ， h(15)=h(21)=－0.0848， h(16)=h(20)=0.0598， h(18)=0.4375
CCS的输入语音信号的辅助产生（MATLAB）
1、理想情况：FIR 滤波器的输入数据存储在indata.dat 文件中，共300 个
h(14)=h(22)=－0.0524 h(17)=h(19)=0.3108