数字信号处理课程设计任务书(12级)

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本科生课程设计任务书

课程名称数字信号处理课程设计指导教师

学院信息科学与工程学院专业班级通信工程班

中 南 大 学

课程设计任务书

一、课程设计目的：

1．全面复习课程所学理论知识，巩固所学知识重点和难点，将理论与实践很好地结合起来。 2．提高综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力； 3．熟练使用一种高级语言进行编程实现。

二、课程设计内容

课程设计选题组一：

一、一个连续信号含两个频率分量，经采样得

()=sin(2*0.125*n)+cos(2*(0.125+f)*n),0,1,

,1x n n N ππ∆=-

当N=16，Δf 分别为1/16和1/64时，观察其频谱；当N=128时，Δf 不变，其结果有何不同，为什么？绘出相应的时域与频域特性曲线，分析说明如何选择DFT 参数才能在频谱分析中分辨出两个不同的频率分量。 二、对周期方波信号进行滤波

1）生成一个基频为10Hz 的周期方波信号。

2）选择适当的DFT 参数，对其进行DFT ，分析其频谱特性，并绘出相应曲线。

3）设计一个滤波器，滤除该周期信号中40Hz 以后的频率分量，观察滤波前后信号的时域和频域波形变化

4）如果该信号淹没在噪声中，试滤除噪声信号。 三、音乐信号处理：

1）获取一段音乐或语音信号，设计单回声滤波器，实现信号的单回声产生。给出单回声滤波器的单位脉冲响应及幅频特性，给出加入单回声前后的信号频谱。

2）设计多重回声滤波器，实现多重回声效果。给出多回声滤波器的单位脉冲响应及幅频特性，给出加入多重回声后的信号频谱。

3）设计全通混响器，实现自然声音混响效果。给出混响器的单位脉冲响应及幅频特性，给出混响后的信号频谱。

4）设计均衡器，使得不同频率的混合音频信号，通过一个均衡器后，增强或削减某些频率分量**。（**可选做）

课程设计选题组二：

一、已知序列

791()=cos()0.5cos()0.75cos()

16162

x n n n n πππ++

1）为了克服频谱泄露现象，试确定DFT 计算所需要的信号数据长度N 。 2）求()x n 的N 点DFT ，画出信号的幅频特性。

3）改变信号数据长度，使其大于或小于计算出的N 值，观察此时幅频特性的变化。分析说明变化原因。

二、 多采样率语音信号处理 1）读取一段语音信号

2）按抽取因子D=2进行抽取，降低信号采样率，使得数据量减少。 3）按内插因子I=2进行内插，将采样率提高2倍 4）设计模拟低通滤波器恢复出语音信号

5）给出各个设计环节信号的时域波形和频域波形，指出信号频谱的变化，并理论说明。回放语音信号，比较它们之间的区别。特别是第4）步恢复出的语音信号与原信号的区别。 三、

1）读入一段语音信号（或音乐信号） 2）在语音信号中分别加入以下几种噪声：

（1）白噪声；（2）单频噪色（正弦干扰）；（3）多频噪声（多正弦干扰）；

绘出叠加噪声前后的语音信号时域和频域波形图，播放语音信号，从听觉上进行对比，分析并体会含噪语音信号频域和时域波形的改变

3）根据信号的频谱特性，设计IIR 或FIR 数字滤波器； 4）用所设计的滤波器对被污染的语音信号进行滤波；

5）分析得到信号的频谱，画出滤波后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； 6）回放语音信号

课程设计选题组三：

一、给定模拟信号：1000()t

a x t e

-=

1）选择采样频率F s = 5000Hz 和合适的信号长度，采样得到序列 x 1(n)。求并画出x 1(n)及其序列傅里叶变换 |X 1(e jw

)|。

2）选择采样频率F s = 1000Hz 和合适的信号长度，采样得到序列 x 2(n)。求并画出x 2(n)及其序列傅里叶变换 |X 2(e jw

)|。

3） 说明|X 1(e jw

)|与|X 2(e jw )|间的区别，为什么？

二、一个序列为

，使用FFT 分析其频谱： 1） 使用不同宽度的矩形窗截短该序列为M 点长度，取M 分别为： a) M=20 b) M=40

c)M=160 ；观察不同长度的窗对谱分析结果的影响； 2）使用哈明窗、凯塞窗重做1）

3）对三种窗的结果进行理论分析及比较，并绘出相应的幅频特性曲线。 三、

1）读入给定的CEG 和弦音音频信号（CEG.wav ），对其进行离散傅立叶变换，分析信号频谱。119()0.5cos()cos()2020

x n n n ππ

=+

给出信号的时域及频域波形。

2）分析CEG 和弦音信号的频谱特点，对该信号频谱能量相对较为集中的频带（分低、中、高频）进行滤波（分别使用低通，带通及高通），分离出三个能量最集中的频带，画出滤波后信号的时域和频域波形，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。 3）任意选择几个滤出的频带进行信号重建（合成），与原信号的音频进行声音回放比较。

课程设计选题组四：

一、已知序列

12()=0.5sin(2f n)+sin(2n),015x n f n ππ≤≤，

令12f 0.22,0.34f ==，取N=16，32，64，128，画出4个DFT 的频谱图，分析DFT 长度对频谱特性的影响；取12f 0.22,0.25f ==，如何选择DFT 参数才能在频谱分析中分辨出两个频率分量

二、假设实际测得的一段信号的表达式为：12()=cos(2f t)+0.75cos(2t)x t f ππ，其中12,f f 自定，试确定一合适的采样频率s f ，利用fft 分析该信号的频谱。 在信号截短时要求

1）使用矩形窗，考虑频谱泄露和频率分辨率等的影响，确定采样数据的长度。画出信号的时域和频域波形。

2）使用汉宁窗，确定能够分辨出最小谱峰间距的信号长度，并画出对应的信号时域和频域波形图。

三、频分多址（FDMA ）通信系统模型的仿真实现 频分多址（FDMA ）通信系统模型如图所示： 要求：

1）读入或录制2路及以上的语音信号。

2）将多路语音信号分别与各自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载波信号2载波信号n

乘法器乘法器

乘法器

加

法器

信号传输

带通1带通2

带通n

乘法器原始信号1

原始信号2

原始信号n

乘法器

乘法器

载波信号1

载波信号2载波信号n

低通1低通2

低通n

恢复信号1

恢复信号2

恢复信号n

频分多址（FDMA ）通信系统模型

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