基于matlab回波的產(chǎn)生與消除課程設計

1、<p>　　《信號與系統(tǒng)》課程設計——回波的產(chǎn)生與消除</p><p>　　班 級： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　MATLAB語言具備高效

2、、可及推理能力強等特點,是目前工程界流行最廣泛的科學計算語言。</p><p>　　信號與系統(tǒng)是一門理論與實踐緊密結合的課程。MATLAB強大的運算和圖形顯示功能，可使信號與系統(tǒng)上機實驗效率大大提高。特別是它的頻譜分析和濾波器分析與設計功能很強，使數(shù)字信號處理工作變得十分簡單，直觀。本實驗就是運用MATLAB對聲音信號進行分析與濾波，并估計反射物距離。</p><p>　　關鍵詞：MATL

3、AB；聲音信號；回波產(chǎn)生，回波消除，估計反射物距離，頻譜分析；濾波器。</p><p><b>　　一.設計要求</b></p><p>　　(1) 利用聲音信號x產(chǎn)生帶有回聲的聲音信號y。</p><p>　　(2) 從帶有回聲的信號y中消除回聲。</p><p>　　(3) 從y中估計反射物的距離</p>

4、<p>　　二. 設計內(nèi)容和步驟</p><p><b>　　理論依據(jù)</b></p><p>　　根據(jù)設計要求分析系統(tǒng)功能，掌握設計中所需理論（采樣頻率、采樣位數(shù)的概念，采樣定理；回聲信號，卷積，相關分析；時域信號的FFT分析；數(shù)字濾波器設計原理和方法）。</p><p><b>　　聲音信號x的產(chǎn)生：</b&g

5、t;</p><p>　　聲音信號x，既可以從現(xiàn)成的聲音文件（.wav）中獲??；也可以利用MATLAB錄音命令現(xiàn)行錄制（可自行設置采樣頻率等錄音參數(shù)）。</p><p>　　我們直接利用現(xiàn)成的聲音文件（login.wav），繪制其時域波形，對此音頻信號用FFT作譜分析并播放。</p><p>　　聲音信號x的產(chǎn)生程序與圖形分析如下：</p><p

6、>　　[x,fs]=wavread('login');</p><p>　　figure(1);</p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(x(1:40000));</p><p>　　title('原始信號');</p><p><b

7、>　　y=fft(x);</b></p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(abs(y));</p><p>　　title('幅值');</p><p>　　subplot(3,1,3);</p><p>　　plot(angle(y));&l

8、t;/p><p>　　title('相位');</p><p>　　sound(x,fs);</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　帶回聲的聲音信號y產(chǎn)生：</p><p>　　在已有聲音信號x的基礎上產(chǎn)生帶回聲的聲音信號，可以表達為在原信號的基礎上疊加其延時衰

9、減的分量。假設只有一個回聲的情況下，可簡化其模型為：</p><p>　　y(n)=x(n)+ax(n-N) （式1）</p><p>　　a為反射系數(shù)；N為延遲時間。利用此原理我們進行編程實現(xiàn)：</p><p>　　(1) 在我們編程實現(xiàn)回波產(chǎn)生的基礎上，再繪制其時域波形，對其進行FFT頻譜分析，繪制頻譜圖并播放。</p

10、><p>　　(2) 分別改變反射系數(shù)a和延遲時間N的大小，播放產(chǎn)生的回聲信號y，分析反射系數(shù)a和延遲時間N對原始聲音的影響。</p><p>　　(3) 按照以上思路，當有兩個、三個或更多回聲,我門這兒討論三個回聲時的情況</p><p>　　(1)我們編程實現(xiàn)了一個回聲信號的聲音信號y，程序與圖形分析如下（并播放）：</p><p>　　此處

11、，N= , a=0.7</p><p>　　[x,fs]=wavread('login');</p><p>　　x1=x(1:40000);</p><p>　　x2=x(1:40000);</p><p>　　x1=[x1',zeros(1,18000)];</p><p>　　x2=[z

12、eros(1,18000),0.7*x2'];</p><p><b>　　y=x1+x2;</b></p><p>　　figure(2);</p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(y(1:58000));</p><p>　　title(

13、9;回聲');</p><p>　　y1=fft(y);</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(abs(y1));</p><p>　　title('幅值');</p><p>　　subplot(3,1,3);</p><p>

14、;　　plot(angle(y1));</p><p>　　title('相位');</p><p>　　sound(y,fs); </p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　(2)保持N不變，改變a大小分析聲音信號并播放：我們?nèi)= , a從0.1到1：</p>&

15、lt;p>　　觀察每個情況下聲音信號的變化：回聲信號的強度隨著a的增大而變大</p><p>　　保持a不變，改變N大小分析聲音信號并播放：我們?nèi)=0.7，N從 10000 到 50000</p><p>　　觀察每個情況下聲音信號的變化：N的值不能太大也不能太小，當N大于40000或小于180000時將當N在18000到40000這個范圍內(nèi)取值時，隨著N 的增大回聲與原來的聲

16、音信號之間的時間間隔越</p><p>　?。?)有三個回聲的信號y的產(chǎn)生程序與圖形分析如下：</p><p>　　[x,fs]=wavread('login');</p><p>　　x1=x(1:40000);</p><p>　　x2=x(1:40000);</p><p>　　x3=x(1:40

17、000);</p><p>　　x4=x(1:40000);</p><p>　　x1=[x1',zeros(1,18000)];</p><p>　　x2=[zeros(1,6000),0.7*x2',zeros(1,12000)];</p><p>　　x3=[zeros(1,12000),0.4*x3',zero

18、s(1,6000)];</p><p>　　x4=[zeros(1,18000),0.1*x4'];</p><p>　　y=x1+x2+x3+x4;</p><p>　　figure(2);</p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(y(1:58000));</p

19、><p>　　title('回聲');</p><p>　　y1=fft(y);</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(abs(y1));</p><p>　　title('幅值');</p><p>　　subplot(3

20、,1,3);</p><p>　　plot(angle(y1));</p><p>　　title('相位');</p><p>　　sound(y,fs);</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　3.從帶有回聲的聲音信號中恢復原信號</p>

21、<p>　　設計合適的濾波器，對帶有回聲的聲音信號進行濾波，恢復原信號。繪制所設計濾波器的幅頻和相頻特性，及濾波后的信號的時域波形和頻譜圖。</p><p>　　我們這兒就只討論有三個回聲的情況：</p><p>　　恢復信號程序與圖形分析如下：</p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　

22、　a=zeros(1,18000);</p><p><b>　　a(1)=1;</b></p><p>　　a(6001)=0.7;</p><p>　　a(12001)=0.4;</p><p>　　a(18001)=0.1;</p><p>　　z1=filter(b,a,y);</p

23、><p>　　z2=fft(z1,1024);</p><p>　　figure(3);</p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(abs(z2));</p><p>　　title('濾波幅值 ');</p><p>　　subplot(3,

24、1,2);</p><p>　　plot(angle(z2));</p><p>　　title('濾波相位');</p><p>　　subplot(3,1,3);</p><p>　　plot(z1(1:40000));</p><p>　　title('濾波信號');</p&

25、gt;<p>　　sound(z1,fs);</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　4.從帶有回聲的聲音信號中估計反射物的距離</p><p>　　采用相關分析法從帶有回聲的聲音信號中估計反射物的距離</p><p>　　我們這兒也是從三個回聲的情況下考慮的：</p>

26、<p><b>　　程序如下:</b></p><p>　　h=xcorr(y);</p><p>　　figure(4);</p><p>　　subplot(5,1,1)</p><p>　　plot(abs(h));</p><p>　　title('最值 ');&

27、lt;/p><p>　　h1=h(56000:60000);</p><p>　　[r1,t1]=max(h1');</p><p>　　t1=t1+56000;</p><p>　　subplot(5,1,2);</p><p><b>　　plot(h1);</b></p>

28、<p>　　title('點1');</p><p>　　h2=h(62000:66000);</p><p>　　[r2,t2]=max(h2);</p><p>　　t2=t2+62000-t1;</p><p>　　subplot(5,1,3);</p><p><b>　　p

29、lot(h2);</b></p><p>　　title('點2');</p><p>　　h3=h(68000:72000);</p><p>　　[r3,t3]=max(h3);</p><p>　　t3=t3+68000-t1;</p><p>　　subplot(5,1,4);<

30、;/p><p><b>　　plot(h3);</b></p><p>　　title('點3');</p><p>　　h4=h(74000:78000);</p><p>　　[r4,t4]=max(h4);</p><p>　　t4=t4+74000-t1;</p>

31、<p>　　subplot(5,1,5);</p><p><b>　　plot(h4);</b></p><p>　　title('點4');</p><p>　　t=[t2,t3,t4]</p><p>　　通過編程計算出三個延時的結果如下所示：</p><p>