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1、随机信号分析实验授课班级： 09050641,0905064209050941,0905094 2主 讲：陈友兴*1陈友兴：随机信号分析实验随机信号分析实验n实验要求n实验一 平稳随机过程的数字特征n实验二 平稳随机过程的谱分析 n实验三 随机信号通过线性系统的分析n实验四 平稳时间序列模型预测 Date2陈友兴：随机信号分析实验实验要求n按实验内容完成实验，每人一台计算机，遵守 实验课堂纪律；n每个实验完成一份实验报告；n实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实 验过程、实验结果及分析、实验体会；n报告中要求：格式统一、图表清晰，如果有公 式一定要用公式编辑器编写；n封面格式Date3陈友兴
2、：随机信号分析实验实验一 平稳随机过程的数字特征 一、实验目的n 1、加深理解平稳随机过程数字特征的概念n 2、掌握平稳随机序列期望、自相关序列的 求解n 3、分析平稳随机过程数字特征的特点 Date4陈友兴：随机信号分析实验二、实验内容和步骤设随机电报信号X(n)(-n+)是只取+I和-I变化的电流信号，对于固定的n,，PX(n)=+I=PX(n)=-I=0.5,而正负号的变化是随机的，在n,n+m时间内正负号变化的次数记为M(n,n+m).设M(n,n+m)服从参数为.m的泊松分布，其中=1/学号，用VC、TC或matlab编程Date5陈友兴：随机信号分析实验求解：n1、EX(n)n2、
3、RX(m).打印m=-N,-1,0,1,N;其中N=64 时的自相关序列值，并绘出RX(m)的曲线.n3、相关系数序列rX(m)=CX(m)/ CX(0),并打印 m=-N,-1,0,1,N;其中N=64时的自相关系 数序列值，并绘出rX(m)的曲线.Date6陈友兴：随机信号分析实验三、实验原理平稳随机过程数字特征求解的相关原理Date7陈友兴：随机信号分析实验四、实验报告要求n1、写出求期望和自相关序列的步骤；n2、分析自相关序列的特点；n3、打印相关序列和相关系数的图形；n4、附上程序和必要的注解。 五、MATALAB指令提示用到简单计算和画图的指令Date8陈友兴：随机信号分析实验实验
4、二平稳随机过程的谱分析一、实验目的n1、复习信号处理的采样定理n2、理解功率谱密度函数与自相关函数的关系n3、掌握对功率谱密度函数的求解和分析二、实验内容和步骤已知平稳随机过程的相关函数为：T=T=学号学号* *3 3Date9陈友兴：随机信号分析实验设计程序求:n1.利用采样定理求R1(m)n2.利用RX()求SX(w),n3.利用功率谱密度采样定理求S(w)(离散时 间序列的功率谱密度)n4.利用IFFT求R(m)n5.利用求出的R1(m)，用FFT求S1(w)n6.比较上述结果。Date10陈友兴：随机信号分析实验三、实验原理平稳随机过程的谱分析和付立叶变换n 1、n 2、如果时间信号的
5、采样间隔为T0，那么在频 谱上的采样间隔1/（N*T0），保持时域和频域 的采样点一致Nn 3、注意实际信号以原点对称，画图时是以中 心对称，注意坐标的变换Date11陈友兴：随机信号分析实验四、实验报告要求n1、打印所求出的R1(m)、R(m)、G1(w)、 G(w)序列，并绘图。采样点数根据采样定 理求出，并在程序中设置为可任意键盘输 入的值，以便了解采样点数变化和由采样 所得序列能否正确恢复原始信号的关系。n2、附上程序和必要的注解。 Date12陈友兴：随机信号分析实验五、MATALAB指令提示nabs：模（绝对值）nsinc：抽样函数nfft：快速傅立叶变换（离散）nfftshift
6、：用于配合fft应用nifft：快速傅立叶反变换（离散）nifftshift：用于配合ifft应用 注：用FFT代替模拟傅立叶变换时 G=T0*fft(R);其中T0为采样间隔Date13陈友兴：随机信号分析实验实验三 随机信号通过线性系统的分析 一、实验目的n 1、掌握随机信号通过线性系统的分析方法n 2、掌握系统输出信号的数字特征和功率谱密度的 求解二、实验内容和步骤已知平稳随机过程X(n)的相关函数为：线性系统的单位冲击响应为。Date14陈友兴：随机信号分析实验编写程序求：n（1）输入信号的功率谱密度、期望、方差、 平均功率；n（2）利用时域分析法求输出信号的自相关函 数、功率谱密度、
7、期望、方差、平均功率；n（3）利用频域分析法求输出信号的自相关函 数、功率谱密度、期望、方差、平均功率；n（4）利用频域分析法或时域分析法求解输入 输出的互相关函数、互功率谱密度。Date15陈友兴：随机信号分析实验三、实验原理1、线性系统的时域分析方法n 系统输入和输出的关系为：n输出期望：n输出的自相关函数：n 输出平均功率：n 互相关：Date16陈友兴：随机信号分析实验三、实验原理2、线性系统的频域分析方法 n系统输入和输出的关系为：n输出的功率谱： n功率谱： Date17陈友兴：随机信号分析实验四、实验报告要求n1、写出时域分析、频域分析的必要原理， 以及求上述特征的必要公式；n2
8、、输出上述各步骤地功率谱密度和相关函 数的序列波型，输出各数字特征的值；n3、附上程序和必要的注解；n4、对实验的结果做必要的分析（如时域分 析法与频域分析法求解结果的对比等）Date18陈友兴：随机信号分析实验五、MATALAB指令提示nzeros：产生零矩阵（向量）nconv：卷积nfliplr：翻褶nfft， fftshiftnifft，ifftshiftn学会数组的取值、截取和组合Date19陈友兴：随机信号分析实验实验四 平稳时间序列模型预测一、实验目的n1、掌握平稳时间序列分析模型的分析方法 和步骤n2、会求平稳时间序列的自相关函数和偏相 关函数n3、掌握模型类别和阶数的确定Dat
9、e20陈友兴：随机信号分析实验二、实验内容与步骤 已知平稳时间序列 一个长为60的样本数据 如下表： number Zi1-10289 285 289 286 288 287 288 292 291 29111-20292 296 297 301 304 304 303 307 299 29621-30293 301 293 301 295 284 286 286 287 28431-40282 278 281 278 277 279 278 270 268 27241-50273 279 279 280 275 271 277 278 279 28551-60301 295 281 278
10、278 270 286 288 279 279 Date21陈友兴：随机信号分析实验每个同学以自己的学号为起点，循环计数60重新排序，如：学号为3的学生样本数据为：Z3,Z4Z60,Z1,Z2,编程计算，并打印下列：n1、 n2、 n3、利用递推公式计算样本的偏相关系数n4、 n5、确定模型的类别和阶数编写程序Date22陈友兴：随机信号分析实验三、实验原理 平稳时间序列的模型估计与预测原理n样本自协方差函数： n样本自相关函数： Date23陈友兴：随机信号分析实验三、实验原理n样本偏相关函数 ：n利用与的拖尾和截尾性质判定类型和阶数 Date24陈友兴：随机信号分析实验四、实验报告要求n1、写出详细的计算步骤及设计原理；n2、按实验内容的要求打印图形；n3、附上程序和必要的注解。 五、MATALAB指令提示nmean：平均nsum：求和n数组的移位n循环语句的应用Date25陈友兴：随机信号分析实验
