信号与系统课设-回音消除

学习文档仅供参考学习文档仅供参考信号与系统课程设计系 别 电子信息工程 专 业 电子信息工 班/学号 学生

电信09实验日期 2011年6月成 绩指导教师 罗倩老师信号与系统课程设计课程设计目的“析工具是电子信息工程技术人员常用的重要工具之一。本课程设计基于完成信号一、课程设计时间第十五、十六周。上机时间安排见附件一。第十六周周五提交课程设计报告并答辩。二、参考书目1、谷源涛、应启珩、郑君里著，信号与系统——MATLAB综合实验，北京：高等教育出版社，2008年1月。2、郑君里、应启珩、杨为理，信号与系统引论，北京：高等教育出版社，2009年3月。3、梁虹等，信号与系统分析及Matlab实现，北京：电子工业出版社，2002年2月。三、注意事项1、基本部分，共三道题，每人都需要全部完成，要求十五周周五做完。2、提高部分，共八道题，每人按照学号分配〔见附件二〕只做其中的一题。3、第十六周周五所提交的课程设计报告如有雷同，一律退回重写。四、课程设计内容及学时安排〔一〕课程设计发动2具体时间安排见附件一。〔二〕基本部分一、傅里叶变换分析：〔自行设计：2学时，上机：4学时〕1、周期信号的谱分析，要求任意给定单频周期信号，能够准确计算出其幅度谱和相位谱，并画出图形，要求正确显示频率。clc;clear;closeall;f=110;fs=10*f;%抽样频率大于等于2fN=fs/f;n=-(N-1):N-1;subplot(3,1,1);x=cos(2*pi*f*n/fs);%cos(wt)的原型plot(n,x);x=fft(x);x=fftshift(x);subplot(3,1,2);stem(n,abs(x));ylabel('Cnsubplot(3,1,3);stem(n,angle(x));ylabel('Cn的相位');xlabel('\omega/\omega0');图1-1-1原函数1-1-2幅谱1-1-3相谱2、非周期信号的频谱分析，要求分析语音信号的幅度谱和相位谱，并画出图形。clear;clc;closeall;fs=100;[ss,fs,bits]=wavread('E:\xc.wav');%读取音频，存取为ss函数sound(ss,fs,bits);%播放取样后的音频X=fft(ss);subplot(3,1,1);plot(ss);subplot(3,1,2);plot(abs(X));ylabel('幅度谱')subplot(3,1,3);plot(angle(X));ylabel('相位谱');图1-2-1非周期信号1-2-21-2-33、对于方波，设计程序计算其傅里叶级数系数，仿真吉伯斯现象。t=-2:0.001:2;T=1;ft1=rectpuls(t-2*T,T);ft2=rectpuls(t+2*T,T);ft3=rectpuls(t*T,T);ft=ft1+ft2+ft3;N=input('Numberofharmonics=c0=0.5;xN=c0*ones(1,length(t));%dccomponentforn=1:Nholdon;plot(t,xN);xN=xN+cos(pi*n*t)*sinc(n/2);%正弦分量为零endplot(t,ft,t,xN);1.210.80.60.40.20-0.2-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 21-3-1吉布斯现象二、连续时间系统分析：〔自行设计：2学时，上机：4学时〕1、自行设计一个有初始条件的微分方程，至少二阶。2、解出其零输入解，并画出图形，与手工计算相比较。3、解出其单位冲激响应，并画出图形，与手工计算相比较。4、设定某一激励信号，用卷积方法解出其零状态响应，并画出图形，与手工计算相比较。5、计算系统的幅频响应和相频响应，并画出图形。实验程序：%基此题2：解微分方程，习题2-6,b=[1,3],a=[132],初始状态r(0-)=1,r'(0-)=2%先由系统函数转成状态方程及输出方程clearall,closeall,clc;A=[0,1;-2,-3];B=[0;1];C=[31];D=[0];b=[1,3];a=[132];sys=ss(A,B,C,D);%状态方程及输出方程四个矩阵(建立系统描述〕x0=[-1,4];%状态变量初始值,要从初始状态r(0-)=1,r'(0-)=2计算而得t=[0:0.01:10]';e=1*(t>=0); ezi=0*(t>=0); rzs=lsim(sys1,e,t); 零状态响rzi=lsim(sys1,ezi,t); 零输入响rf=lsim(sys1,e,t); 完全响应h=impulse(sys1,t); 冲击响应[H,w]=freqs(b,a); figure(2);subplot(121);plot(w/pi,abs(H));ylabel(%画图figure(1);holdon,boxon;set(gca,'FontSize',10);plot(t,e,'b','linewidth',3);plot(t,rzs,'r:','linewidth',3);plot(t,rzi,'g-.','linewidth',3);plot(t,rf,'k','linewidth',3);plot(t,h,'y','linewidth',3);legend('input','rzs','rzi','rf','h');xlabel('time');axis([-010-14]);手算检验：inputrzsinputrzsrzirfh3.532.521.510.50-0.5-10 1 2 3 4 5time

6 7 8 9 10图2-1输出信号叠加111091110987积65432111.522.533.54图2-2卷积1.5 0-0.2-0.41-0.6频幅0.50

频相0 1 2 3 4

-0.8-1-1.2-1.4-1.6

0 1 2 3 4图2-3幅谱 图2-4频谱三、离散时间系统分析：〔自行设计：2学时，上机：4学时〕1、自行设计某离散时间系统函数，至少是二阶的系统，画出零极点图，判断系统的稳定性。2、求出单位样值响应，并画出图形。3、求出系统的幅频响应和相频响应，并画出图形。clc;close;clearall;num=[1];den=[1221];subplot(4,1,1);zplane(num,den);%零级点分布图poles=roots(den);%求出零点t=0:0.02:10;h=impulse(num,den,t);%冲激响应title('零极点图');subplot(4,1,2);plot(t,h)title('冲击响应')[H,w]=freqs(num,den);%频谱函数subplot(4,1,3);plot(w,abs(H));title('幅频响应')subplot(414);plot(w,angle(H));xlabel('\omega');title('相频响应');3-1零极点3-2冲激响应图3-3幅谱3-4频谱〔三〕提高部分——回音消除实验原理：的模型是LTI系统，在离散时间情况下，其单位抽样响应可表示为hn)ankN),a1k kk0其中，N为回音发生的间隔。设原声信号为x〔n〕，则实际听到的声音为y为了从回音信号中恢复原声〔即消除回音引入的失真〕，需要设计一个逆系统，使其单位脉冲响应g(n)满足

x(n)y所要求的g(n)可表示为实验要求：

gn)k0

bkN)k1、对语音信号，给定h〔n〕的系数，模拟回音效果，画出h〔n〕的图形。2、设计逆系统的单位抽样响应g(n)，从回音信号中恢复原音，画出g〔n〕的图形。3、假设上面得出的g(n)为持续期无限的脉冲响应，为便于实现，需把g(n)截断变成有限脉冲响应，观察并分析g(n)的长度不同时恢复原声所引入的误差情况。实验程序：clearall,closeall,clcfs=100; [ss,fs]=wavread('E:\li.wav'); 读取音频，存在ss中s=ss(1:100000); 取音频的前100000个点，抽样音h=[1,zeros(1,7999),0.32,zeros(1,15999),0.2];y=conv(h,s); 〔sound(y,fs);figure(1);plot(y);b=[1]; a=[1,zeros(1,7999),0.32,zeros(1,15999),0.2]n=[0:100000]'; %n出序列的取值范围K=impz(b,a,n); A=conv(y,K);%利用脉冲函数与加回音的音频函数卷积去掉