三路信号频分复用.doc

三路信号的频分复用 一：实验目的： 1：在学会GUI界面基本设计后，设计一个相对复杂点的系统，实现三路信号的频分复用； 2：重点在于进一步学习频分复用系统中所涉及到的数字信号处理的知识，加深对该课程知识的理解。 二：实验内容： 借助于GUI界面实现三路语音的频分复用，尤其研究如何更好的恢复原信号。 一：频分复用原理 按频率分割信号的方法称为频分复用，频分复用(FDM)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。 三：本实验所用滤波器的设计 问题关键分析： 由于语音信号时随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激励的线性系统的输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。因此系统的频率响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅里叶表示虽然适用于周期及平稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号。由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而可以采用短时分析法。 语音信号（模拟信号），用FFT进行谱分析时，首先必须对信号进行采样，使之变成离散信号，然后就可用FFT来对连续信号进行谱分析。按采样定理，采样频率Fs应大于2倍信号的最高频率，为了满足采样定理，一般在采样之前要设置一个抗混叠低通滤波器。 语音信号的频域分析 信号的傅里叶表示在信号的分析和处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅里叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅里叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此它能更深入地说明信号的各种物理现象。 程序测试： [x1,fs,bits]=wavread(8K_1.wav); figure(1); plot(x1);%做原始语音信号的时域图形 title(原始语音信号); xlabel(时间 t); ylabel(音量 n); figure(2); y1=fft(x1);%做length(x1)点的FFT y1=fftshift(y1); %平移，是频率中心为0 derta_fs = fs/length(x1); %设置频谱的间隔，分辨率 plot([-fs/2:derta_fs: fs/2-derta_fs],abs(y1));%画出原始语音信号的频谱图 title(原始语音信号的频谱); grid on; 设计低通滤波器恢复原语音信号 %低通滤波：截止频率4000，阻带衰减20dB，过渡带宽0.1π fc1=4000; N1=2*pi*0.9/(0.1*pi) wc1=2*pi*fc1/fs; if rem(N1,2)==0 N1=N1+1; end Window= boxcar (N1+1); %长度为N1的矩形窗Window b1=fir1(N1,wc1/pi,Window); figure(3); freqz(b1,1,512); title(低通滤波器的频率响应); x1_low = filter(b1,1,x1);%对信号进行低通滤波 figure(4); plot(x1_low); title(信号经过低通滤波器(时域)); figure(5); plot([-fs/2:derta_fs:fs/2-derta_fs],abs(fftshift(fft(x1_low)))); title(信号经过低通滤波器（频域）);  从上图可以看出语音信号（300-3400HZ）恢复较好，该程序能实现预期要求； 设计带通滤波器恢复原语音信号 %带通滤波：下截止频率4000，上截止频率8000，阻带衰减20dB,过渡带宽度0.1π f1=4000;f2=8000; %带通滤波器的通带范围 w1=2*pi*f1/fs; w3=w1+0.1*pi; w2=2*pi*f2/fs; w4=w2-0.1*pi; w=[(w1+w3)/2,(w2+w4)/2]; B=0.1*pi; N3=ceil(2*0.9*pi/B); N3=N3+mod(N3,2); Window=boxcar(N3+1); b3=fir1(N3,w/pi,stop,Window);%带通滤波器 figure(9); freqz(b3,1,512);%数字滤波器频率响应 title(带通滤波器的频率响应); x1_daitong = filter(b3,1,x1);%对信号进行带通滤波 figure(10); plot(x1_daitong); title(信号经过带通滤波器(时域)); figure(11); plot([-fs/2:derta_fs:fs/2-