2ASK 系统的抗噪声性能分析要点

2ASK 系统的抗噪声性能分析

作者：郭帅 指导老师：金中朝

摘要：2ASK 是利用载波的幅度变化来传递数字信息的，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。 2ASK 信号解调的常用方法主要有包络检波法和相干检测法。虽然2ASK 信号中确实存在着载波分量，原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波，但这会给接收设备增加复杂性。因此，实际中很少采用相干解调法来解调2ASK 信号。但是，包络检波法存在门限效应，相干检测法无门限效应。所以，一般而言，对2ASK 系统，大信噪比条件下使用包络检测，即非相干解调，而小信噪比条件下使用相干解调。

关键字：2ASK,数字调制,system view

1 引言 通信就是克服距离上的障碍， 从一地向另一地传递和交换消息。 消息有模拟消息 （如 语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号 （通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。 相应的信号可分为模拟信号和数字信号， 模拟信号的自变量可以是连续的或离散的；但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输 出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的， 如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。

通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。 数字通信系统是利用数字信号来传 递消息的通信系统。 数字通信系统较模拟通信系统而言， 具有抗干扰能力强、 便于加密、 易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越 来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益 增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。本文主要分析2ASK 数字通信的工作原理，并给出同步检测法和包络检波法的分析模型及系统性能分析。

2 2ASK 调制原理

数字幅度调制又称幅度键控（ASK ），二进制幅度键控记作2ASK 。2ASK 是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。借助于幅度调制的原理，2ASK 信号可表示为

t t s t e c o ωcos )()(= （2-1） 式中，c ω为载波角频率，)(t s 为单极性NRZ 矩形脉冲序列

∑-=n

b

n nT t g a t s )()( （2-2） 其中，)(t g 是持续时间为b T 、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；n a 为二进制数字

（2-3）

二进制振幅键控信号时间波型如图1 所示。 由图1 可以看出，2ASK 信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK 信号）。

由图1 可以看出，2ASK 信号与模拟调制中的AM 信号类似。所以，对2ASK 信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)，其相应原理方框图如图5 所示。2ASK 信号非相干解调过程的时间波形如图7 所示。

图1 二进制振幅键控信号时间波型

在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：

（1）模拟相乘法：通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为模拟相乘法，其电路如图4-a 所示。在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输入到相乘器中完成调制。（2）数字键控法：用开关电路控制输出调制信号，当开关接载波就有信号输出，当开关接地就没信号输出，其电路如图4-b 所示。

图2模拟相乘法 图3数字键控法 3 2ASK 解调原理

2ASK 信号的产生方法（调制方法）有两种，如图4所示。图（a ）是一般的模拟幅度调制方法，不过这里的)(t s 由式（2-2）规定；图（b ）是一种键控方法，这里的开关电路受)(t s 控制。图（c ）给出了)(t s 及)(t e o 的波形示例。二进制幅度键控信号，由于一个信号状态始终为0，相当于处于断开状态，

故又常称为通断键控信号（OOK 信号）。

图4 2ASK 信号产生的方法及波形实例

2ASK 信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和同步检测法。

不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK 信号，即t t s t e t y c ωcos )()()(0==，包络检波器输出为)(t s 。经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列{}n a 。

图5 2ASK 信号的包络检测法的原理方框图

BPF 恰好使2ASK 信号完整地通过，并经包络检测后输出其包络。LPF 的作用是滤除高频杂波。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。抽样判决器的作用是：信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b ，当信号抽样值大于b 时，判为“1”码；信号抽样值小于b 时，判为“0”码。为简化设计电路，在调制的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道时理想的，所以在解调部分也没有加带通滤波器。

图6

2ASK 信号包络解调过程的时间波形 同步检测法的原理方框图如图7所示。此系统要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称为同步载波或相干载波。利用此载波与收到的已调信号相乘，输出为

11

100000101

a

b

c

d

t t s t s t t s t t s t t y t z c c c c ωωωω2cos )(21)(21)2cos 1)((21cos )(cos )()(2+=+=

==

图 7 2ASK 信号的同步检测的原理方框图

z(t)信号经过低通滤波器后输出s(t)信号。低通滤波器的截止频率预计带数字信号的最高频率相等。由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。 虽然2ASK 信号中存在载波分量，原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波，但这会给接收设备增加复杂性。因此，实际中很少采用同步检测法来解调2ASK 信号

4 2ASK 信号的功率谱及带宽

前面已经得到，一个2ASK 信号)(0t e 可以表示成

t t s t e c ωcos )()(0= （4-1） 这里，)(t s 是代表信息的随机单极性矩形脉冲序列。

现设)(t s 的功率谱密度为)(f p s ，)(0t e 的功率谱密度为)(f p e ，则由式（4-1）可以证得 [])()(4

1)(fc f Ps fc f Ps f P e -++= （4-2） 2ASK 信号功率谱密度推导：

已知t nT t g a t e c S n n ωcos )()(0??

????-=∑t t s c ωcos )(=，s(t)的功率谱为)(f P s 。

则 [])()(4

1)(fc f Ps fc f Ps f P e -++=， 2)()1()(f G P P f f P s s -=2)1(P f s -+

∑m s mf G )()(s mf f -δ，s fT j s

s s e fT fT T f G πππ-???? ??=sin )(。 ???

?????--+++=22)()(sin )()(sin 16)(s c s c s c s c s e T f f T f f T f f T f f T f P ππππ[])()(161c c f f f f -+++δδ

)(4

1)(41)(25f fT Sa T f p b b δπ+= （4-3） 代入式（4-2），得2ASK 信号功率谱 [][]{}[])()(16

1)()(16)(22c c b c b c b e f f f f T f f Sa T f f Sa T f p -+++-++=

δδππ （4-4） 其示意图如图8所示。

由图8可见： （1）2ASK 信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。其中，连续谱取决于数字基带信号)(t s 经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定。 （2）如同分析过的双边带调制一样，2ASK 信号的带宽ASK B 2是数字基带信号带宽s B 的两倍 b b s

ASK f T B B 2222=== （4-5)

图8 2ASK 信号的功率谱

（3）因为系统的传码率b B T R /1=（Baud ），故2ASK 系统的频带利用率为

)/(2

1221

HZ Baud f f T T b b b

b ===η （4-6） 这意味着用2ASK 方式传送码元速率为B R 的二进制数字信号时，要求该系统的带宽至少为B

R 2（Hz ）。

5 2ASK 系统的抗噪声性能

通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声的能力。在数字系统中它通常采用误码率来衡量。由于加性噪声被认为只对信号的接收产生影响，故分析系统的抗噪声性能只需考虑接收部分。

假定信道噪声为加性高斯白噪声)(t n ，其均值为0、方差为2n δ；接收的信号为

{”

，发“”，发“1cos 00)(s t A c t ω= （5-1）

5.1 包络检测时2ASK 系统的误码率

对于图5所示的包络检测接收系统，其接收带通滤波器BPF 的输出为

{”，发“”

发“，1sin )(cos )(cos 0sin )(-cos )()

()()(t t n t t n t A t t n t t n i c s c c c c s c c t n t s t y ωωωωω-+=+= （5-2） 其中，t t n t t n t n c s c c i ωωsin )(cos )()(-=为高斯白噪声经BPF 限带后的窄带高斯白噪声。

经包络检波器检测，输出包络信号 []{”，发“”发“，1)()(A 0)()(n 2222c )(t n t n t n t s c s t x +++= （5-3）

由式（5-2）可知，发“1”时，接收带通滤波器BPF 的输出)(t y 为正弦波加窄带高斯噪声形式；发“0”时，接收带通滤波器BPF 的输出)(t y 为纯粹窄带高斯噪声形式。由已知得发“1”时，BPF 输出包络)(t x 的抽样值的一维概率密度函数)(1x f 服从莱斯分布；而发“0”时，BPF 输出)(t x 包络的抽样值x 的一维概率密度函数)(

0x f 服从瑞利分布，如图所示。

图9 包络检波时误码率的几何表示 )(t x 亦即抽样判决器输入信号，对其进行抽样判决后即可确定接收码元是“1”还是“0”。我们规定，倘若)(t x 的抽样值d U x >，则判为“是1码”；若d U x ≤，判为“是0码”。显然，选择什么样的判决门限电平与判决的正确程度（或错误程度）密切相关。选定的d U 不同，得到的误码率也不同。这一点可从下面的分析中清楚看到。

存在两种错判的可能性：一是发送的码元为“1”时，错判为“0”，其概率记为)1/0(P ；二是发送的码元为“0”时，错判为“l ”，其概率记为)0/1(P 。由图9可知

00)()()01(S dx x f U x p p d U d ==>=?∞

（5-4）

101)()()10(S dx x f U x p p d U d ==≤=?

（5-5） 式中，0S 、1S 分别为图9所示阴影面积。假设发送“1”码的概率为)1(P ，发送“0”码的概率为

)0(P ，则系统的总误码率e P 为 )01()0()10()1(p p p p p e += （5-6）

当2/1)0()1(==p p ，即等概时 [])(2

1)01()10(2110S S p p p e +=+=

（5-7）

也就是说，P e 就是图9中两块阴影面积之和的一半。不难看出，当+=d d U U 时，该阴影面积之和最小，即误码率P e 最低。称此使误码率获最小值的门限d U 为最佳门限。采用包络检波的接收系统，通常是工作在大信噪比的情况下，可以证明，这时的最佳门限2/A U d =+，系统的误码率近似为

42

1γ

-≈e p e （5-8） 式中，)2/(2

2n A r σ=为包检器输入信噪比。由此可见，包络解调2ASK 系统的误码率随输入信噪比γ的增大，近似地按指数规律下降。

必需指出，式（5-8）是在等概、大信噪比、最佳门限下推导得出的，使用时应注意适用条件。 5.2相干解调时2ASK 系统的误码率

2ASK 信号的相干解调接收系统如图7所示。图中，接收带通滤波器BPF 的输出与包络检波时相同，为

{”

，发“”发“，1sin )(cos )(cos 0sin )(-cos )()(t t n t t n t A t t n t t n c s c c c c s c c t y ωωωωω-+= （5-9）

取本地载波为t c ωcos 2，则乘法器输出

t t y t z c ωcos )(2)(=

将式（5-9）代入，并经低通滤波器滤除高频分量，在抽样判决器输入端得到

{”，发“”发“，1)(0)(n )(t n A t c c t x +=

（5-10） )(t n c 为高斯噪声，因此，无论是发送“1”还是“0”，)(t x 瞬时值的一维概率密度)(1x f 、)(0x f 都是方差为2n δ的正态分布函数，只是前者均值为A ，后者均值为0，即

())2exp(21

)(221n

n A x x f σσπ--=，发“1” （5-11）

)2exp(21)(22

0n n

x x f σσπ-=，发“0” （5-12） 其曲线如图10所示。

图10 同步检测时误码率的几何表示 类似于包络检波时的分析，不难看出：若仍令判决门限电平为d U ，则将“0”错判为“l ”的概率)0/1(P 及将“1”错判为“0”的概率)1/0(p 分别为

00)()()01(S dx x f U x p p d U d ==≥=?∞

（5-13） 11)()()10(S dx x f U x p p d

U d ==≤=?∞- （5-14） 式中，0S 、1S 分别为图10所示的阴影面积。假设p(1)=p(0)，则系统的总误码率P e 为 [])(2

1)01()10(21)

01()0()10()1(10S S p p p p p p p e +=+=+= （5-15) 且不难看出，最佳门限2/A U d =+。

综合式（5-11）式（5-15），可以证明，这时系统的误码率为

???

? ??=221γerfc p e （5-16） 式中，)2/(2

2n A r σ=为解调器输入信噪比。当r>>1时，上式近似为 41

γ

π-≈e r p e （5-17）

上式表明，随着输入信噪比的增加，系统的误码率将更迅速地按指数规律下降。

必须注意，式（5-16）的适用条件是等概、最佳门限；式（5-17）的适用条件是等概、大信噪比、最佳门限。

比较式（5-17）和式（5-8）可以看出，在相同大信噪比情况下，2ASK 信号相干解调时的误码率总是低于包络检波时的误码率，即相干解调2ASK 系统的抗噪声性能优于非相干解调系统，但两者相差并不太大。然而，包络检波解调不需要稳定的本地相干载波，故在电路上要比相干解调简单的多。

另外，包络检波法存在门限效应，相干检测法无门限效应。所以，一般而言，对2ASK 系统，大信噪比条件下使用包络检测，即非相干解调，而小信噪比条件下使用相干解调。

6 二进制振幅键控的仿真仿真实验

6.1 2ASK调制系统软件仿真线路连接及对比分析

新建实验区，在左侧的器件库中选择随机信号、2ASK调制器、傅里叶变换器，将随机信号、2ASK 调制器和2ASK调制信号经傅里叶变化后连接到信号输出器，如图11所示。将随机信号输入方式设置为用户输入，原始数据的码元序列设置为1 0 1（用空格隔开）作为2ASK基带输入信号，输出方式设置为连续输出，其他参数保持默认值；2ASK调制器的载波频率设置为5（载波频率设置建议为整数，范围1-5之间，方便观察结果），其他参数保持默认值。

图 11 2ASK调制系统软件仿真线路图

运行仿真线路，可得出上图中自左向右、自上而下各信号输出器的输出波形，如图12所示

(a) 随机信号波形

(b) 2ASK调制信号波形

(c) 2ASK调制信号频谱图

图12

6.2 2ASK解调系统软件仿真线路连接及对比分析

新建实验区，在左侧的器件库中选择2ASK解调器，将2ASK调制器的输出连接到2ASK解调器构成仿真线路。将2ASK解调器的载波频率设置为5，输出方式设置为连续输出，其他参数保持默认值。2ASK 解调模块可由带通滤波器、包络检波器和抽样判决器构成，在虚拟通信实验箱器件库中选择滤波器、包络检波器和抽样判决器，将选通开关输出的2ASK调制信号连接到滤波器，再经包络检波器连接到抽样判决器构成仿真线路，对2ASK解调模块进行拆分。滤波器的滤波类型设置为带通滤波，通带截止频率设置为4 10，阻带截止频率设置为1 20，阻带最小衰减设置为10，其他参数保持默认值。将滤波器、包络检波器和抽样判决器的输出分别连接到信号输出器

图 13 2ASK调制系统软件仿真线路图

运行仿真线路，得如下输出波形。

(a) 随机信号波形

(b) 2ASK解调信号频谱图

(c) 2ASK解调信号

（d）选通开关输出波形

（e）滤波器输出波形

（f）包络检波器输出形

（g）抽样判决器输波形

7 结束语

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是各种数字调制的基础。

致谢

在各位领导的悉心关怀下；在金中朝老师的耐心指导下；在各位同学的贴心帮助下，本设计成功完成。我的毕业设计与论文中无不倾注着金老师辛勤的汗水和心血。他对教学一丝不苟、认真求实的工作作风，对指导毕业设计工作默默无闻、积极负责的态度都深深影响着即将走入社会的我。让我不仅系统的掌握了专业知识体系，也让我有了正确的态度和坚定的信心去面对未来。当然我至亲的朋友、同学也给予了我很多帮助，大家互相鼓励、一起探讨，奋斗了多少个日日夜夜，让我们的毕业设计顺利完成。

参考文献

[1] 樊昌信，曹丽娜编著通信原理（第六版）国防工业出版社

[2] 王福昌熊兆飞黄本雄编著通信原理[M]. 清华大学出版社2006.01

[3] 樊昌信徐炳祥吴成柯编著通信原理 [M]. 国防工业出版社2001.06

[4]https://www.wendangku.net/doc/6d2284433.html,/dzjc/xiandaitongxin/jc/text/5.1.htm#6

?2 ASK anti noise performance of the system analysis

Author: Guo Shuai guide teacher: Jin Zhongchao

Abstract: 2 ASK is used to the change of amplitude of the carrier transmission of digital information, and its frequency and initial phase remains unchanged. In 2 ASK the carrier amplitude is only two kinds of state change, corresponding binary information "0" or "1".When a carrier said to send the output of the "1", no carrier said to send the output of the "0".2 ASK signal demodulation methods mainly have envelope detection method and the correlation test. however, it does not need stable local coherent carrier, so the circuit more simple than coherent demodulation. Although 2 ASK does exist carrier component in the signal, can in principle by narrow-band filter or phase-locked loop to extract synchronous carrier, but this adds complexity to the receiving device. Therefore, the actual is rare in the coherent demodulation method is adopted to 2 ASK signal demodulation. Envelope detection method, however, the threshold effect, coherence effect test impossible position. Therefore, 2 ASK system, in general, the larger SNR using envelope detection, namely the noncoherent demodulation, and little use of coherent demodulation SNR.

Key words: 2 ASK , Digital modulation, The system view

音频信号分析与处理

实验三音频信号的分析与处理1 一、实验目的 1.掌握音频信号的采集以及运用Matlab软件实现音频回放的方 法； 2.掌握运用Matlab实现对音频信号的时域、频谱分析方法； 3.掌握运用Matlab设计RC滤波系统的方法； 4.掌握运用Matlab实现对加干扰后的音频信号的进行滤波处理 的方法； 5.锻炼学生运用所学知识独立分析问题解决问题的能力，培养学 生创新能力。 二、实验性质 设计性实验 三、实验任务 1.音频信号的采集 音频信号的采集可以通过Windows自带的录音机也可以用专用的录制软件录制一段音频信号（尽量保证无噪音、干扰小），也可以直接复制一段音频信号，但必须保证音频信号保存为.wav的文件。 2.音频信号的时域、频域分析 运用Matlab软件实现对音频信号的打开操作、时域分析和频域分析，并画出相应的图形（要求图形有标题），并打印在实验报告中（注意：把打印好的图形剪裁下来，粘贴到实验报告纸上）。 3.引入干扰信号 在原有的音频信号上，叠加一个频率为100KHz的正弦波干扰信号（幅度自定，可根据音频信号的情况而定）。 4.滤波系统的设计 运用Matlab实现RC滤波系统，要求加入干扰的音频信号经过RC滤波系统后，能够滤除100KHz的干扰信号，同时保留原有的音频信号，要求绘制出RC滤波系统的冲激响应波形，并分析其频谱。

% 音频信号分析与处理 %% 打开和读取音频文件 clear all; % 清除工作区缓存 [y, Fs] = audioread('jyly.wav'); % 读取音频文件 VoiceWav = y(300000 : 400000, 1); % 截取音频中的一段波形 clear y; % 清除缓存 hAudio = audioplayer(VoiceWav, Fs); % 将音频文件载入audioplayer SampleRate = get(hAudio, 'SampleRate'); % 获取音频文件的采样率KHz T = 1/SampleRate; % 计算每个点的时间，即采样周期SampLen = size(VoiceWav,1); % 单声道采样长度 %% 绘制时域分析图 hFig1 = figure('Units', 'normalized', 'Position', [0 0.05 0.49 0.85]); t = T: T: (SampLen* T); subplot(2, 1, 1); % 绘制音频波形 plot(t, VoiceWav); % 绘制波形 title('音频时域波形图'); axis([0, 2.3, -0.5, 0.5]); xlabel('时间(s)'); ylabel('幅值(V)'); % 显示标题 %% 傅里叶变换 subplot(2, 1, 2); % 绘制波形 myfft(VoiceWav, SampleRate, 'plot'); % 傅里叶变换 title('单声道频谱振幅'); % 显示标题 xlabel('Frequency (Hz)'); ylabel('|Y(f)|'); play(hAudio); % 播放添加噪声前的声音 pause(3); %% 引入100KHz的噪声干扰 t = (0: SampLen-1)* T; noise = sin(2 * pi * 10000 * t); % 噪声频率100Khz，幅值-1V到+1V hFig2 = figure('Units', 'normalized', 'Position', [0.5 0.05 0.5 0.85]); subplot(2, 1, 1); % 绘制波形 plot(t(1: 1000), noise(1: 1000)); title('100KHz噪声信号'); % 显示标题 noiseVoice = VoiceWav+ noise'; % 将噪声加到声音里面 hAudio = audioplayer(noiseVoice, Fs); % 将音频文件载入audioplayer subplot(2, 1, 2); % 绘制波形 [fftNoiseVoice, f] = myfft(noiseVoice, SampleRate, 'plot'); title('音乐和噪声频谱'); % 显示标题 play(hAudio); % 播放添加噪声后的声音 pause(3);

基于蒙特卡罗法2FSK系统抗噪声性能仿真2

通信原理 课程设计报告 题目：基于蒙特卡罗法2FSK系统抗噪声性能仿真院系： 专业： 班级： 姓名： 指导教师： 2010年12月27日-2010年12月31日

编写MA TLAB的M文件，用该文件的采用相干解调法的2FSK系统的抗噪性能进行1000个符号的蒙特卡罗法仿真，画出误码率与信噪比之间的关系曲线，其中信噪比的取值为r=0dB、2dB、4dB、6dB…10dB，同时画出误码率与信噪比的理论曲线，其中信噪比的取值为r=0dB、0.1dB、0.2dB…10dB。 分步实施： 1）熟悉2FSK系统调制解调，熟悉蒙特卡洛法；熟悉误码率计算； 2）编写主要程序； 3）画出系统仿真误码率曲线的系统理论误码率曲线。

1、蒙特卡罗思想概述 蒙特卡罗方法也称为随机模拟方法,有时也称为随机抽样技术或统计实验方法。它的基本思想是:为了求解数学、物理、工程技术以及生产管理等方面的问题,首先建立一个概率模型或随机过程,使它的参数等于问题的解;然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求参数的统计特征,最后给出所求解的近似值。而解得精确度可用估计值的标准误差来表示。 蒙特卡罗方法可以解决各种类型的问题,但总的来说,视其是否涉及随机过程的性态和结果,该方法处理的问题可以分为两类:第一类是确定性的数学问题,首先建立一个与所求解有关的概率模型,使所求的解就是我们所建立模型的概率分布或数学期望;然后对其进行随机抽样观察,即产生随机变量;最后用其算术平均值作为所求解的近似估计值。第二类是随机性问题,被考察的元素更多的受到随机性的影响,一般情况下采用直接模拟方法,即根据实际物理情况的概率法则,用电子计算机进行抽样试验。 在应用蒙特卡罗方法解决实际问题的过程中,大体有如下几个内容: (1)对求解的问题建立简单而又便于实现的概率统计模型,使所求的解恰好是所建立模型的概率分布或数学期望。 (2)根据概率统计模型的特点和计算实践的需要,尽量改进模型,以便减小方差和费用,提高计算效率。 (3)建立对随机变量的抽样方法,其中包括建立产生伪随机数的方法和建立对所遇到的分布产生随机变量的随机抽样方法。 (4)给出获得所求解的统计估计值及其方差或标准误差的方法。 2、2FSK 系统调制解调原理 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK 中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率间变化。用f1和f2分别表示二进制“1”和“0”。因此，2FSK 信号的时域表达式为 )cos()()cos()()(212n n s n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t e θωφω+?? ? ???-++??????-=∑∑∞-∞→∞ -∞ →

噪声及其特征

“学程导航”课时教学计划 施教日期年月日 教学内容噪声及其特征共几课时 1 课 型 新授第几课时 1 教学目标1.初步了解乐音和噪声的区别，能分别从物理，环境保护的角度区分乐音和噪声。 2.知道噪声的来源及其对人的危害，能对生活中的噪声的来源进行分类，对噪声的等级进行简单的判断。 3.了解噪声的传播途径及控制噪声的方法。 教 学重难点知道噪声的来源及其对人的危害，能对生活中的噪声的来源进行分类，了解噪声的传播途径及控制噪声的方法。 教学资源 预习设计1.认真阅读教材P16--P19页。 2.完成《学成导航》中的"课前预习"

1.乐音和噪声的区别： 板书：乐音和噪声的区别： （1）环境保护角度： 乐音是指悦耳动听，令人愉快的声音噪声是指刺耳难听，令人厌烦的声音（2）物理学角度： 乐音是指声源做有规则振动产生的声音。 噪声是指声源做无规则的振动产生的声音。 2.噪声的来源： 板书：噪声的来源： （1）工业生产 （2）交通运输 （3）日常生活 3.噪声的危害： 4.噪声的控制： 板书：噪声的控制： （1）在声源处控制噪声 （2）在传播过程中控制噪声 （3）在人耳处减弱噪声 5.新知巩固：（1）请学生阅读教材第一段思考：乐音和噪声有什么区别？（分别从环境保护和物理学的角度来区分） （2）请学生列举一些日常生活中你认为是属于噪声的例子。 （1）请学生分组讨论把书本第16页中的各种噪声，根据噪声的来源进行分类（注意：可以分成三类） （2）请学生代表回答，师生集体进行纠错。 1.请学生阅读教材第17页思考一下问题： (1)噪声的危害对人有哪些危害？ (2)噪声的大小有什么物理量来进行量度的？单位是什么？ (3)从表中找出使人感觉比较安逸的声音是多大？ 请学生阅读教材P18-19页思考一下问题: (1)在我们的日常生活在有哪些方法可以控制噪声？ (2)书本中四幅图中分别使用什么方法来控制噪声的？ (3)以声消声的工作原理是什么？ 1.请学生完成课内思考第1,2,3,4.题。 2.请学生代表回答，及时纠错

不同信道及噪声特性对通信性能的影响分析及验证

实验四、不同信道及噪声特性对通信性能的影响分析及验证实验目的： 熟悉Matlab编程环境、编程流程以及基本Matlab函数的编写与调用；掌握瑞利、莱斯信道模型的Matlab实现；掌握莱斯信道的相位补偿。 预备知识： 1．Matlab编程基础； 2．数字基带通信系统的基础知识； 3．衰落信道的基础知识。 4．信道相位补偿； 实验环境： 1．实验人数 50 人，每 2 人一组，每组两台电脑 % 2．电脑 50 台 实验内容： 1．用Matlab生成长度为200的随机二进制数序列并采用格雷码对其进行编码；2．搭建数字基带通信系统； 3．生成瑞利信道、莱斯信道以及高斯白噪声信道； 4．对接收信号进行相位补偿； 5．画出瑞利信道、莱斯信道的相位补偿曲线并与信道相位比较并分析其结果。6．画出莱斯信道的信噪比与误比特率曲线，并与理论曲线比较，分析其结果。 实验原理： 1．衰落信道 在无线通信领域，衰落是指由于信道的变化导致接收信号的幅度发生随机变化的现象，即信号衰落。导致信号衰落的信道被称作衰落信道。 （ 衰落可按时间、空间、频率三个角度来分类。

（1）在时间上，分为慢衰落和快衰落。慢衰落描述的是信号幅度的长期变化，是传播环境在较长时间、较大范围内发生变化的结果，因此又被称为长期衰落、大尺度衰落。快衰落则描述了信号幅度的瞬时变化，与多径传播有关，又被称为短期衰落、小尺度衰落。慢衰落是快衰落的中值。 （2）在频率上，分为平坦性衰落和选择性衰落。 多径衰落可分为平坦衰落和频率选择性衰落。如果无线传播信道的频带比传送信号还宽，则接收到的信号会受到平坦衰落。当传送信号的带宽大于信道的同调带宽时，接收信号的增益和相位将会随着信号频谱的改变而变化，因而在接收端产生了信号失真，这就是选择性衰落。 （3）在空间上，分为瑞利衰落和莱斯衰落。瑞利衰落适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况；相反，莱斯衰落适用于发射机到接收机存在直射路径的情况。 在无线通信信道环境中，电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后，总信号的强度服从瑞利分布。 同时由于接收机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在起伏变化， 故称为瑞利衰落。在无线通信信道中，由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。 如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外，还有从发射机直接到达接收机（如从卫星直接到达地面接收机）的信号，那么总信号的强度服从莱斯分布， 故称为莱斯衰落。 2．瑞利衰落与莱斯衰落 瑞利分布是一个均值为0，方差为2σ的平稳窄带高斯过程，其包络的一维分布是瑞利分布。 2 22()exp() 02z z f z z σσ=-≥ (4-1) 瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信道接收包络或独立多径分量接受包络 统计时变特性的一种分布类型。两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。 " 莱斯分布的概率密度函数称为莱斯密度函数： 220222()exp()()2R R A RA p R I σσσ +=- (4-2)

含噪声的语音信号分析与处理设计

课程设计任务书 学生姓名：苗强强专业班级：电信1204 指导教师：阙大顺沈维聪工作单位：信息工程学院 题目: 程控宽带放大器的设计 初始条件： 程控宽带放大器是电子电路中常用模块，在智能仪器设备及嵌入式系统中有广 泛的应用。因此对于电子信息专业的技术人员来说，熟练掌握该项技术很有必要。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体 要求） （1）输入阻抗>1KΩ,单端输入，单端输出，放大器负载电阻为600Ω； （2）3dB通频带10kHz~6MHz，在20kHz~5MHz频带内增益起伏<1dB。 （3）增益调节范围10 dB~40 dB，（通过键盘操作调节）。 （4）发挥部分：当输入频率或输出负载发生变化时，通过微处理器自动调节，保持 放大器增益不变。 （5）电路通过仿真即可。 时间安排： 1. 任务书下达，查阅资料 1天 2. 制图规范、设计说明书讲解 2天 3. 设计计算说明书的书写 5天 4. 绘制图纸 1天 5. 答辩 1天 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB IIR滤波器 FIR滤波器

基于system-view的pcm-2dpsk-仿真及系统抗噪声性能测试实验报告

基于system-view的pcm-2dpsk-仿真及系统抗噪声性能测试实验报告

西安电子科技大学 通信系统实验报告 ——基于systemview地2D PSK+PCM传输仿真

指导教师： 姓名学号班级 李媛媛 01121359 011214 张少虎 01121360 011214 日期：2015年7月

一、系统仿真目地 1、了解 PCM+2DPK通信系统地原理和信息传输方案 2、掌握通信系统地设计方法与参数选择原则 3、掌握由图符模块建立子系统并构成通信系统地设计方法 4、熟悉通信系统地SYSTEMVIEW仿真测试环境系统仿真内容简介 5、测试实验所搭建2dpsk传输系统抗噪声性能，并与理论曲线作对比 6、观测不同信噪比条件下关键信号眼图变化情况，进一步了解眼图地作用与含义 7、了解信号在系统传输过程中各阶段频率分量地变化，加深对限号调制解调在频域地认知 二、实验内容 1、用三个频率和幅度分别为400HZ，2v、500HZ ，2v、700HZ，0.5v地正弦信号作为系统地输入，经过PCM编码系统转换为数字信号，再经并串转换转换为基带信号 2、以基带信号作为2DPSK系统输入信号，码速率Rb＝16kbit/s.采用键控法实现2DPSK地调制

，采用非相干解调法实现2DPSK地解调，分别观察系统各点波形. 3、将2DPSK系统输出信号进行串并变换，再经P CM解码系统还原为系统初始输入地模拟信号，并观察信号时域和频域地变化. 4、使用仿真软件SYSTEMVIEW，从SystemVi ew 配置地图标库中调出相关合适地图符并进行合适地参数设置，并连好图符间地连线，完成对PCM编码、2DPSK键控调制、非相干解调、pcm解码仿真电路设计，并完成仿真操作. 5、观察各点波形：包括时域波形、眼图、部分信号瀑布图、2dpsk系统抗噪声性能曲线等，以及记录主要信号点地功率谱密度. 6、分析实验所得图形数据，判断系统传输地正确性. 7、搭建抗噪声性能测试原理图，测试在不同信噪比环境下，系统误码率地大小，并以此绘制出误码率随信噪比变化地数据曲线，即2DPSK系统地抗噪声性能，绘制该曲线，并与理论曲线进行对比. 三、原理简介

基于MATLAB的有噪声语音信号处理毕设

大学本科毕业设计论文 基于MATLAB的有噪声语音信号处理

摘要 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位,FIR数字滤波器和IＩR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。Matｌａｂ功能强大、简单易学、编程效率高,深受广大科技工作者的欢迎。特别是Matlab还具有信号分析工具箱,不需具备很强的编程能力,就可以很方便地进行信号分析、处理和设计。利用ＭATＬＡＢ信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MAＴLAB 有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论,再利用MＡTLAB作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FＩR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIＲ数字滤波器，并利用MATLＡB作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用ＭＡＴLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词?数字滤波器；MATＬＡB；窗函数法；巴特沃斯; 切比雪夫; 双线性变换

Abｓtｒａｃt ?Filｔeｒdesiｇｎin ｄｉgｉtal sｉgnal proｃeｓsiｎｇplａysａn eｘtre ｍeｌｙiｍportａnt rｏle, FIR digital filtｅrs ａｎd IIR filter is an importａn ｔpaｒt of filter design.Matlab is ｐowｅrful,easy to ｌｅaｒn,pｒｏgｒａmming eｆfiｃieｎcｙ，which wａs wｅlcomｅd bｙthｅmajority oｆsc ｉentistｓ. Matlab alsｏhaｓ a particuｌar signaｌaｎalysis tｏolbｏx，it need notｈaｖe stronｇprｏgraｍminｇｓkiｌls can be easily signal anａlyｓiｓ, proｃesｓｉng aｎd design. Usｉng MATＬAB Signal Ｐroｃessing Toolbｏx can ｑｕickly anｄeｆficieｎtly design ａｖariｅtｙof digｉtaｌｆiltｅrs. ＭＡTLAB ｂaseｄon the noｉse issｕｅｓｐeech sｉｇnal processing deｓｉgn and ｉｍｐlｅmｅｎtation of digｉtal sｉgｎaｌprocessｉｎg inｔegrated use of ｔhe thｅoｒｅｔical knｏwlｅdge oｆtｈe ｓｐeecｈsｉｇｎal pｌus noiｓe, tｉme domaiｎ, frequencｙｄoｍaiｎanalysis ａnｄfiltering. Theｃorreｓponｄinｇresｕlts ｏbtａineｄthrougｈtheｏｒeticaｌｄerｉｖatｉon, ａnd thｅn use MATＬAB as a pｒogramｍing tooｌfor compuｔer iｍｐlementation．Iｍpleｍenｔｅd iｎthe desｉgn process，usinｇtｈｅｗindｏw function methoｄｔｏｄesiｇn FIR digiｔal fｉｌteｒs wｉｔh Butｔｅｒwortｈ, Chebyshev anｄbilinear Reｆｏｒm IIR dｉgｉtal filter dｅｓign ａｎd use ｏｆMATLAB ａs ａｓupplemenｔary tｏｏl to cｏｍｐｌete thｅcalculation and graphｉc dｅsiｇn Ｄrａwiｎg. Throughｔｈｅsimulａtion of ｔｈｅdesigned filter aｎd the fｒｅｑuenｃy anａlysis shoｗs thaｔuｓｉｎｇMatｌabＳｉｇnal Processing Toolbox can qｕickly and easily dｅsign digiｔal fｉlters FIR anｄIIR，the ｐroceｓｓis sｉｍple aｎd coｎvenｉent, the reｓuｌts of the perfｏrmaｎce iｎdｉcａtｏrs to ｍｅｅｔｔhe spｅｃｉfieｄrｅqｕirｅｍents. ? Kｅywｏrｄs: diｇiｔａl filｔer; ＭAＴLAB；Chebysｈev；Buttｅrｗｏrth；

基于system_view的pcm2dpsk_仿真及系统抗噪声性能测试实验报告

西安电子科技大学 通信系统实验报告 ——基于system view的2DPSK+PCM传输仿真 指导教师： 日期：2015年7月

一、系统仿真目的 1、了解PCM+2DPK通信系统的原理和信息传输方案 2、掌握通信系统的设计方法与参数选择原则 3、掌握由图符模块建立子系统并构成通信系统的设计方法 4、熟悉通信系统的SYSTEMVIEW仿真测试环境系统仿真内容简介 5、测试实验所搭建2dpsk传输系统抗噪声性能，并与理论曲线作对比 6、观测不同信噪比条件下关键信号眼图变化情况，进一步了解眼图的作用与含义 7、了解信号在系统传输过程中各阶段频率分量的变化，加深对限号调制解调在频域的认知 二、实验内容 1、用三个频率和幅度分别为400HZ，2v、500HZ，2v、700HZ，0.5v的正弦信号作为系统的输入，经过PCM编码系统转换为数字信号，再经并串转换转换为基带信号 2、以基带信号作为2DPSK系统输入信号，码速率Rb＝16kbit/s。采用键控法实现2DPSK的调制，采用非相干解调法实现2DPSK的解调，分别观察系统各点波形。 3、将2DPSK系统输出信号进行串并变换，再经PCM解码系统还原为系统初始输入的模拟信号，并观察信号时域和频域的变化。 4、使用仿真软件 SYSTEMVIEW，从 SystemView 配置的图标库中调出相关合适的图符并进行合适的参数设置，并连好图符间的连线，完成对 PCM编码、2DPSK键控调制、非相干解调、pcm解码仿真电路设计，并完成仿真操作。 5、观察各点波形：包括时域波形、眼图、部分信号瀑布图、2dpsk系统抗噪声性能曲线等，以及记录主要信号点的功率谱密度。 6、分析实验所得图形数据，判断系统传输的正确性。 7、搭建抗噪声性能测试原理图，测试在不同信噪比环境下，系统误码率的大小，并以此绘制出误码率随信噪比变化的数据曲线，即2DPSK系统的抗噪声性能，绘制该曲线，并与理论曲线进行对比。 三、原理简介 1、PCM编码译码原理 （1）编码原理 编码过程分三步： 抽样：需要满足低通采样定理，采样频率8kHz 。 量化：均匀量化时小信号量化误差大，因此采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大。实现方法：实现非均匀量化的方法之一是把输入量化器的信号 x先进行压扩处理，再把压扩得到的信号y进行均匀量化。压扩器就是一个非线性变换电路，弱信号被扩大，强信号被压缩。压缩器的入出关系表示为y=f(x) 。常用压扩器大多采用对数式压缩，广泛采用的两种对数压扩特性是μ律压扩和A律压扩。效果：改善了小信号时的量化信噪比。 A律压扩特性的13段折线逼近方法：对x轴不均匀分成8段，分段的方法是每次以二分之一对分；对y轴在0~1范围内均匀分成8段，每段间隔均为1/8。然后把x，y各对应段的交点连接起来构成8段直线。其中第1、 2段斜率相同(均为16)，因此可视为一条直线段，故实际上只有7根斜率不同的折线。以上分析的是第一象限，对于双极性语音信号，在第三象限也有对称的一组折线，也是7根，但其中靠近零点的1、2段斜率与正方向的第1、2段斜率相同，又可以合并为一根，因此，正、负双向共有13段折线。 13段折线在第一象限的压扩特性如下图所示：

地铁站台噪声特性分析

专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 摘 要：采用噪声与振动测试分析系统，对地铁车辆进入站台和驶出站台及站台广播噪声进行测试与分析。通过对数据分析得出：站台主要噪声源为车辆通过站台时的轮轨噪声与车辆制动啸叫声的叠加，等效声级81.5 dB(A)，频率范围200~4 000 Hz 。无车辆通过时广播噪声为主要噪声源，等效声级为79.1 dB(A)，频率范围为500~1 000 Hz 。该研究结果对地铁车站的减振降噪设计具有较高的现实意义和应用价值。 关键词：声学；地铁车站；站台；噪声；频谱；测试 随着城市建设速度的加快、人口数量的增加及汽车工业的迅速发展，城市道路交通拥挤现象愈发严重，已成为城市建设发展中必须解决的主要问题之一。城市地铁交通具有方便快捷、安全准时等特点，在改善城市道路交通现状方面发挥了重要的作用，已成为各大城市选择的主要方法之一。 但是，地铁在带给人们便利的同时，也带来地铁噪声。地铁车站是人们乘坐地铁必须经过和驻足的场所，随着人们生活水平的提高和对环境保护意识的增强，地铁站内噪声情况越来越被更多的人所关注。掌握地铁车辆进出站台的噪声与振动分布现状[1―5]，为地铁站台减振降噪设计[6，7]、人们工作环境的改善提供依据，具有较高的现实意义和应用前景。 1 测试环境、仪器及布点 1..1 测试环境 本次测试地点为国内某城市的普通地铁车站，其站台长120 m ，宽度为6 m ，表面为大理石结构。轨道布置在站台的两侧，两侧墙体为水泥表面，并未做吸声处理。站台与轨道间采用半封闭安全门阻隔，安全门高度为1.4 m 。 测试时，本线路的车隔为8 min 。车辆为每编组6 辆车，总长度为 118 m ，分为 3 个单元，每单元为一动一拖形式。其中每辆动车重约35 t ，每辆拖车重约32 t ，最大轴重为14 t 。车辆高度为3.5 m ，车体结构为鼓型设计，最大宽度为2.75 m 。车门为双开电动塞拉门，每辆车设有8套，对称布置。转向架为无摇枕焊接结构，设有一系橡胶弹簧和二系空气弹簧，可有效的降低振动噪声。 1..2测试仪器 本次测试采用HEAD acoustics 噪声与振动分析系统，此系统由HPS Ⅳ数字式回放系

模拟通信中调频系统的抗噪声性能分析

模拟通信中调频系统的抗噪声性能分析 作者：指导老师: 摘要：在通信系统中调制扮演着不可或缺的作用，通过调制可以把基带信号频率搬移到合适的频率上，从而达到提高发射效率的作用，也可以通过调制把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，提高信道利用率。还有扩展信号带宽提高抗干扰能力等。本文主要通过对模拟通信中正弦波的频率调制（即频率调制FM）过程进行分析，并通过计算在大信噪比下的解调器制度增益然后与调幅系统的作比较来分析调频系统的抗噪声性能（因为相干解调只适用于窄带调频所以暂不分析）。还有小信噪比下的门限效应以及通过预加重和去加重技术来提高调频系统的抗噪声性能。最后运用MATLAB软件对模拟通信中调频系统进行仿真设计，并分析和总结仿真结果。 关键字：模拟通信；调频系统; 解调器；门限效应；制度增益；仿真设计。 引言 进入21世纪以来，随着国民经济的飞速提升，中国通信行业也得到了快速发展，对通信的技术要求也逐渐提高。从模拟通信到数字通信，从无线电广播到卫星，光纤通信等等。而频率调制在通信发展的进程上都占据着重要的作用，比如FM广泛应用于高保真音乐广播，电视伴音信号的传输，卫星通信和蜂窝系统。频率调制（FM）在电子音乐合成技术中，是最有效的合成技术之一，还有有线频率在多领域应用。研究模拟通信中调频系统的抗噪声性能能够从理论上认识调频系统的噪声来源和如何改善系统的抗噪声性能。 第一章：调频系统的简介 1.1 模拟通信和调频系统的概述 在实际的通信中，由于通信业务的多样性，消息的来源也是多种多样的，但基本可以分为两大类：连续的和离散的。连续的消息如话音，声波振动的幅度也是随时间连续变化的。若把它转换为随时间连续变化的电压信号，信号幅度也是时间连续函数。这样的信号称作模拟信号，传输模拟信号的通信就称作模拟通信。 调频定义：幅度不变，载波信号的频率随调试信号幅度变化位变化的调制方式叫着调频。 就是载频的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定围变化，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。 一般干扰信号总是叠加在信号上，改变其幅值。所以调频波虽然受到干扰后幅度上也会有变化，但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去，所以调频波的抗干扰性极好，用收音机接收调频广播，基本上听不到杂音。 其次频率调制又称作非线性调制，因为已调信号频谱不再是原调制信号的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分。故又称作非线性调制。与幅度调制相比，频率调制

多种类型噪声滤波

DSP系统课程设计 音频信号多种类型噪声滤波分析与处理任课老师：钱满义 学院：电信学院 班级： 姓名： 学号： 142 同组成员班级： 同组成员姓名： 同组成员学号： 142

2017年4月20日 目录： 设计背景 (3) 设计要求 (5) 设计思路及原理 (6) 设计思路 (6) 设计原理 (8) Matlab实验 (10) 噪声类型分析过程 (10) 噪声滤除方法 (13) Matlab仿真过程 (14) Matlab结果分析总结 (28)

DSP设计程序运行及结果 (28) 运行结果 (28) 运行结果分析 (32) 滤波算法程序段 (33) 设计过程中遇到的问题及解决方法 (36) DSP设计感想 (37) 参考文献 (39) 设计背景 随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为如今一门极其重要的学科和技术领域。数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。数字信号处理（DSP）包括两重含义：数字信号处理技术（Digital Signal Processing）和数字信号处理器（Digital Signal Processor）。数字信号处理（DSP）是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法、对信号进行采集、滤波、增强、压缩、估值和识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的，其应用范围涉

及几乎所有的工程技术领域。 在信号处理中，滤波就显得非常重要。在数字信号处理过程中，经常需对信号进行过滤、检测、预测等处理，这些任务的完成都要用到滤波器。数字滤波器是数字信号处理的基本方法。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类:无限冲激响应( IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器。FIR 滤波器是有限长单位冲激响应滤波器，在结构上是非递归型的。它可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确严格的线性相位。所以FIR 数字滤波器广泛地应用于数字信号处理领域。 音频信号(audio)是带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。音频信号在信号采集、传输、处理等过程中常受到多种类型噪声的干扰，主要包含环境噪声、电子线路噪声、电源噪声等等。为了恢复原来的音频信号，常需要设计音频信号滤波算法用于抑制或者滤除音频信号中的噪声。

噪音的特性

噪声级为30～40分贝是比较安静的正常环境；超过50分贝就会影响睡眠和休息。由于休息不足，疲劳不能消除，正常生理功能会受到一定的影响；70分贝以上干扰谈话，造成心烦意乱，精神不集中，影响工作效率，甚至发生事故；长期工作或生活在90分贝以上的噪声环境，会严重影响听力和导致其他疾病的发生。 音量类比 160分贝瞬间失聪 150分贝煤气罐爆炸 130分贝近处的开炮声 120分贝飞机引擎 100分贝园锯切割机 90分贝载重汽车 70分贝繁忙的主干道 40分贝安静的公园 30分贝无人的空房间 10分贝针掉地 人的耳朵对于60-70分贝的声音是比较适宜的，80-90分贝就会感觉到很吵闹，神经细胞将会受到破坏；而音量超过100分贝的话，则足以使耳内部听力的毛细胞死亡或损伤，造成听力的损失。所以我们在聆听的时候需要注意这些问题，不仅仅需要考虑对环境的影响，对节能的影响，也要考虑到对自身健康的影响，可以说对于个人来说最后这一点是最为重要的。[3] 放音设备的声压级过高会增加现场周围的噪声形成声音污染，并且会严重影响到人们的听力，而人们将超出需要、影响听力的声压级称之为声暴力。扩声系统声压级过高会造成能源浪贵，也会造成扩声设备资源浪费。有人讲增加3分贝没有什么了不起，但却不知道不知道声压级增加3分贝，放大器的功率就要增加一倍，甚至有时器材也会增加一倍。这都要付出很大的代价。[ 3噪声污染按声源的机械特点可分为：气体扰动产生的噪声、固体振动产生的噪声、液体撞击产生的噪声以及电磁作用产生的电磁噪声。噪声按声音的频率可分为：<400Hz的低频噪声、400～1000Hz的中频噪声及>1000Hz的高频噪声。 ] 按普通人的听觉

MATLAB去噪音处理

实施报告 题目：用MATLAB去除音频中的噪音 学号： 12121021 姓名： 任课教师： 联系方式： 2014年2月5日

第一部分理论自学内容阐述 5.5系统的物理可实现性、佩利---维纳准则 对于理想低通滤波器而言，在物理上是不可能实现的，但是我们能设计出接近理想特性的滤波器。虽然理想低通滤波器在实际中是不能实现的，但是我们希望找到一种区分可实现性与不可实现性的标准，这就是佩利-维纳（Paley-Wiener）准则。由佩利-维纳准则给出了，一个网络幅度函数物理可实现的必要条件，但绝非充要条件。 物理可实现性在文献中有不同定义方法，这里采用最低限度的定义把物理可实现性系统和不可实现系统区分开来。我们可以直观地看到，一个物理可实现系统在激励加入之前是不可能有响应输出的，这称为因果条件。这个条件在时域里的表述为：物理可实现系统的单位冲激响应必须是有起因的，即。 从频域来看，如果幅度函数满足平方可积条件，即，佩利和维 纳证明了对于幅度函数物理可实现的必要条件是，它被称为佩利-维纳准则。关于这个准则的推导及更详细的内容，与本课程的联系不紧，在此我们只讨论由这个准则得到的一些推论。 1.幅度函数在某些离散频率处可以是零，但在一个有限频带内不能为零。这是因为，若在某个频带内都有，则，从而不能满足为佩利-维纳准则，系统是非因果的。 2.幅度特性不能有过大的总衰减。由佩利-维纳准则可以看出，幅度函数不能比指数函数 衰减的还要快，即是允许的，而是不可实现的。 3.尽管理想滤波器是不能实现的，但是我们可以任意逼近其特性。因此有关理想滤波器的研究是有意义的。在实际电路中，不能实现理想低通滤波器的矩形振幅特性，我们只能近似得到，但所需要的电路元件随着逼近程度的增加而增多的。一个精确的近似，在理论上需要无限多个元件，于是滤波器的相移常数变为无限大，从而输出脉冲的振幅出现在无限延时以后，所以响应曲线的振荡衰减部分不会在以前出现。

FSK信号的解调与抗噪声性能分析

F S K信号的解调与抗噪声 性能分析 Prepared on 21 November 2021

课程设计 课程设计名称：通信综合 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计时间：2014年 电子信息工程专业课程设计任务书

目录 2FSK信号的解调与抗噪声性能分析一．课程设计的目的和意义 基本要求

掌握2FSK的调制与解调的实现方法，探索并分析其抗噪声性能；遵循本系统的设计原则，理顺基带信号、传输频带及两个载频三者间相互间的关系；加深理解2FSK调制器与解调器的工作原理，学会对2FSK工作过程进行检查及对主要性能指标进行测试的方法。 课程设计的目的及意义 本次课程设计是对通信原理课程理论教学和实验教学的综合和总结。通过这次课程设计，使同学认识和理解通信系统，掌握信号是怎样经过发端处理、被送入信道、然后在接收端还原。要求学生掌握通信原理的基本知识，运用所学的通信仿真的方法实现某种传输系统。能够根据设计任务的具体要求，掌握软件设计、调试的具体方法、步骤和技巧。对一个实际课题的软件设计有基本了解，能进一步掌握高级语言程序设计基本概念，掌握基本的程序设计方法，拓展知识面，激发在此领域中继续学习和研究的兴趣，为学习后续课程做准备。 在信道中，大多数具有带通传输特性，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型的数字调制。 本课程设计旨在根据所学的通信原理知识，并基于MATLAB软件，仿真一2FSK 数字通信系统。2FSK数字通信系统，即频移键控的数字调制通信系统。频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。因此，一个2FSK信号的波形可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。可以利用频率的变化传递数字基带信号，通过调制解调还原数字基带信号，实现课程设计目标。 二，2FSK的基本原理和实现 二进制频率调制是用二进制数字信号控制正弦波的频率随二进制数字信号的变化而变化。由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调

QPSK抗噪声性能干扰仿真

Q P S K抗噪声性能干扰 仿真 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

通信系统综合设计题目 QPSK抗噪声性能仿真

摘要 基于MATLAB的调制解调方案，包括串并转换、电平转换、载波调制、信号合成、相干解调、抽样判决，和并串转换一系列系统的设计。对QPSK的星座图和调制解调进行了仿真，并对系统性能进行了分析，进而证明QPSK调制技术的 优越性。仿真QPSK系统通过AWGN信道的误符号率(SER)和误比特率(BER)，发送端采用GRAY编码映射，基带脉冲采用矩形脉冲，每个脉冲抽样点数为8。四 相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座 图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特，进而分析QPSK误符号率和误比特率。 关键词：QPSK 调制解调相干解调格雷码 MATLAB仿真误比特率

Abstract the article will introduce the QPSK modulation and demodulation principle, then proposed one kind based on the MATLAB modulation and demodulation of the program, including the string and the conversion, conversion, carrier modulation, signal synthesis, coherent demodulation, sample sentences and string conversion, and a series of system design, the QPSK constellation diagram and the modulation and demodulation of the simulation, and the SER&BER of the system are analyzed, and then proved the superiority of QPSK modulation technology. Keyword: QPSK Modulation and Demodulation Coherent Demodulation Gray Code Matlab modulation Symbol Error Rate

噪声污染的主要特征及其影响分析

从物理学角度分析，可以将声音分为两种，乐音与噪音。只要振动有规律的声音都叫做乐音；不同频率与强度的各种杂乱组合的声音称为噪声。噪声污染指形成的噪声比国家规定的排放噪声标准高，并且对他人正常学习工作造成干扰。声音是人耳对物体振动产生的主观感受。噪声不但对人们的心情、工作学习造成影响，还对人们的身体健康造成了危害。 1、噪声污染的特征。噪声污染的特征主要表现为：噪声污染具备了即时性。这一污染对污染物无法采集，当结束振动声源时，声音变化迅速消失，在环境中不断积累污染并且造成了长期的伤害；噪声是暂时性的，噪声源发声结束，噪声就消失。噪声可以带来非致命的、间接缓慢的危害。但是不能忽略其对人身心的影响；噪声源具有分散性分布特点，噪声形成了局限的影响范围。噪声污染还体现出了时空局部性与多发性、间接性等特点。综合分析，它不会形成能够采集的污染物，更加不会出现长期积累的污染。它可以产生间接的危害，并且属于缓慢的非另外，判断声音是否为噪声，不但取决于这一声音的响度，还取决于其频率、连续性以及信息内容，同时还和声音发出的主观意愿以及听到声音的心理情况相关。 2、噪声污染的影响。主要表现为：（1）对人们生活的影响。在人们的日常生活中，往往会受到来自各种方面的噪声的干扰，如汽车鸣笛噪声、施工噪声、机械操作噪声及商场喧闹噪声等等，这些噪声不但会影响人类的正常生活作息，同时还会对人类的身心健康产生极大的危害。（2）对经济的影响。噪声污染是抑制经济发展的重要因

素，因为噪声会造成各行业工作人员的情绪低落和烦躁，进而导致其工作效率变低，最终影响到企业的经济效益和创收；再者，由于很多建筑所处地段的噪声污染严重，或者建筑本身的防噪声能力不强，所以导致大多数人都不愿意购买或租赁这些建筑，因而造成房地产贬值。（3）对动物的影响。现在很多人都喜欢养一些小宠物，甚至将宠物当做自己的家人来看待，所以宠物的健康也是人们所非常关注的一项问题。以往人们都只关注噪声对人类所带来的影响，却忽视了噪声对动物的影响。据相关研究表明，噪声污染会在一定程度上影响动物的情绪，尤其是比较大的噪声更会严重影响到动物的生活习惯，容易造成动物脱毛、生育能力下降甚至死亡。 深圳市华太检测有限公司现有场所面积3000多平方米，满足开展相应检验检测工作的需要。注册资金500万，拥有700余万元的固定资产，拥有国内先进的微机控制伺服泵源万能试验机，压力试验机，甲醛测试试件平衡预处理恒温恒湿室，甲醛释放量测试气候箱（智能式）、气相色谱质谱联用仪（GC-MS）、气相色谱仪（GC）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等大型仪器设备280多台，能满足现有检测项目的要求。