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1、基于MATLAB的DSP软件仿真目 录绪论 11 离散时间信号和系统分析1.1 离散时间信号产生与运算 21.2 离散时间系统的时域分析 91.3 离散时间系统的频域分析 131.4 离散时间系统频响的零极点确定 142 快速傅立叶变换的应用2.1 FFT的计算 172.2 利用FFT进行谱分析 182.3利用FFT实现快速卷积 193 数字滤波器的设计3.1数字滤波器的结构 233.2无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计 253.3有限冲激响应(FIR)数字滤波器的设计 274 综合应用举例4.1 语音信号处理 324.2 电话拨号音的合成与识别 32 绪 论 数字信号处理主要研究如何对信
2、号进行分析、变换、综合、估计与识别等加工处理的基本理论和方法。随着计算机技术和大规模集成电路技术的发展,数字信号处理以其方便、灵活等特点引起人们越来越多的重视。在40多年的发展过程中,这门学科基本形成了一套完整的理论体系，其中也包括各种快速、优良的算法,而且数字信号处理的理论和技术也在不断、快速地丰富和完善，新理论和新技术也层出不穷。学习这门课程的过程中，容易使人感到数字信号处理的概念抽象难懂，其中的分析方法与基本理论不容易很好地理解与掌握。因此，如何理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及综合应用所学知识解决实际问题的能力，是本课程学习中所要解决的关键问题。Matlab是一种面
3、向科学和工程的高级语言，现已成为国际上公认的优秀的科技界应用软件，在世界范围内广为流行和使用。在欧美高等院校里,Matlab已成为大专院校学生、教师的必要基本技能，广泛应用于科学研究、工程计算、教学等。上世纪90年代末和本世纪初Matlab在我国也被越来越多地应用于科研和教学工作中。Matlab是一套功能强大的工程计算及数据处理软件，在工业，电子，医疗和建筑等众多领域均被广泛运用。它是一种面向对象的，交互式程序设计语言，其结构完整又具有优良的可移植性。它在矩阵运算，数字信号处理方面有强大的功能。另外，Matlab提供了方便的绘图功能，便于用户直观地输出处理结果。本文通过Matlab系列仿真，旨
4、在掌握基本的数字信号处理的理论和方法，提高综合运用所学知识，提高Matlab计算机编程的能力。进一步加强独立分析问题、解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯。1. 离散时间信号和系统分析1.1 离散时间信号产生与运算 本节的目的是使读者熟悉Matlab中离散时间信号产生和信号运算的基本命令。几种常用的序列如下：（1）单位抽样序列 在MATLAB中可以利用zeros()函数实现：例如，下列程序N = input (Type in length of sequence = ); n=0:N-1; x=zeros(1,N); x(1)=1;
5、 stem(n,x); xlabel(n);ylabel(x(n); title(单位抽样序列 N取10);输入Type in length of sequence = 10，可产生（2）单位阶跃序列 在MATLAB中可以利用ones()函数实现：例如，下列程序N = input (Type in length of sequence = ); n=0:N-1; x=ones(1,N); stem(n,x); xlabel(n);ylabel(x(n);title(单位阶越序列 N取10);输入Type in length of sequence = 10，可产生（3）正弦序列在MATLAB中
6、：例如，下列程序a = input(Type in a = ); b = input(Type in b = ); A = input(Type in the gain constant = ); N = input (Type in length of sequence = ); n = 0:N; x = A*sin(a*pi*n+pi/b); stem(n,x); title(正弦序列); xlabel(Time index n);ylabel(Amplitude);输入Type in a = 0.1，Type in b = 2，Type in the gain constant = 3，
7、Type in length of sequence = 40，可产生（4）指数序列在MATLAB中：例如，下列程序a = input(Type in exponent = ); K = input(Type in the gain constant = ); N = input (Type in length of sequence = ); n = 0:N; x = K*a.n; stem(n,x); xlabel(Time index n);ylabel(Amplitude); title( 指数序列 alpha = ,num2str(a);输入Type in exponent = 2，
8、Type in the gain constant = 1，Type in length of sequence = 20，可产生如下结果（5）复指数序列在MATLAB中：例如，下列程序a = input(Type in real exponent = ); b = input(Type in imaginary exponent = ); c = a + b*i; K = input(Type in the gain constant = ); N = input (Type in length of sequence = ); n = 1:N; x = K*exp(c*n);subplot
9、(211); stem(n,real(x); ylabel(Amplitude); title(复指数序列 Real part); subplot(212); stem(n,imag(x); xlabel(Time index n); ylabel(Amplitude); title(复指数序列 Imaginary part);输入Type in real exponent = 0.2，Type in imaginary exponent = 0.2，Type in the gain constant = 2，Type in length of sequence = 40，可产生如下结果（6）
10、Sinc函数在MATLAB中：例如，下列程序t=-10:0.01:10; x=sinc(t); plot(t,x); xlabel(t);ylabel(x(t); title(Sinc函数);可产生（7）随即序列例如，下列程序clf; R=51; d=0.8*(rand(R,1)-0.5); m=0:R-1; stem(m,d,b); title(随机序列); xlabel(k);ylabel(f(k);可产生序列的基本运算有：（1）序列加法和乘法在MATLAB中：x= c+ b；y= c.* b；例如，下列程序%取a=2，1, 3, 4，b=0，1，2, 3, 1 m=1:4; a=2 1
11、3 4; c=2 1 3 4 0; n=1:5; b=0 1 2 3 1; c=a zeros(1); x=c+b; y=c.*b; subplot(4,1,1); stem(m,a);xlabel(m);ylabel(a(m); subplot(4,1,2); stem(n,b);xlabel(n);ylabel(b(n); subplot(4,1,3); stem(n,x);xlabel(n);ylabel(x(n); title(序列的加法); subplot(4,1,4); stem(n,y);xlabel(n);ylabel(y(n) ; title(序列的乘法);可产生 （2）序列
12、的卷积在MATLAB中：c=conv(a,b)；例如，下列程序a=input(Type in the first sequence =); b=input(Type in the second sequence =); c=conv(a,b); M=length(c)-1; n=0:1:M; disp(output sequence =); disp(c)；stem(n,c)； xlabel(Time index n); ylabel(Amplitude);title(序列的卷积);输入Type in the first sequence =1 2 3，Type in the second sequence =4 5 6，可产生：output sequence = 4 13 28 27 18 1.2 离散时间系统的时域分析对线性离散时间系统，若y1n和y2n分别是输入
