04DSP研究性学习报告多速率信号处理
《数字信号处理》课程研究性学习报告
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时间
多速率信号处理专题研讨
【目的】
(1) 掌握序列抽取运算与内插运算的频谱变化规律。
(2) 掌握确定抽取滤波器与内插滤波器的频率指标。
(3) 掌握有理数倍抽样率转换的原理及方法。
(4) 培养学生自主学习能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。
【研讨题目】 基本题
1．抽取、内插信号特征的时域/频域分析
对于给定的单频模拟信号y (t )=sin(1000 t ) ，确定一个合适的采样频率f sam ，获得离散信号y [k ]，试进行以下问题的分析：
(1) 对离散信号y [k ]进行M=2倍抽取，对比分析y [k ]和y [Mk ]在时域/频域的关系；
(2) 对离散信号y [k ]进行L=2倍内插，对比分析y [k ]和y [k /L]在时域/频域的关系。
【温磬提示】
在多速率信号分析中，离散序列的抽取和内插是多速率系统的基本运算，抽取运算将降低信号的抽样频率，内插运算将提高信号的抽样频率。两种运算的变换域描述中，抽取运算可能出现频谱混叠线性，而内插运算将出现镜像频谱。
【设计步骤】
【仿真结果】
对离散信号y [k ]抽取和内插的时域/频域对比分析结果。
【结果分析】
抽取、内插运算在频域的描述和性质。
【自主学习内容】
【阅读文献】
【发现问题】 (专题研讨或相关知识点学习中发现的问题) ：
【问题探究】
【仿真程序】
2．音乐信号多速率处理
（1）分别给出抽样率为32KHz 、16KHz 和8KHz 的三段音乐信号，利用Matlab 仿真分别将信号通过抽样率为16KHz 的D/A进行播放，试听播放结果分析其中存在的现象和问题；
32KHz 音乐信号文件：kdqg32k.wav
16KHz 音乐信号文件：kdqg16k.wav
8 KHz音乐信号文件：kdqg8k.wav
（2）设计多速率信号处理系统，使得抽样率为32KHz 和8KHz 的三段音乐信号通过抽样率为16KHz 的D/A能够正常播放。
x (t ) x (t )
sam sam
sam sam
【设计步骤】
【仿真结果】
【结果分析】
【自主学习内容】
【阅读文献】
【发现问题】 (专题研讨或相关知识点学习中发现的问题) ：
【问题探究】
【仿真程序】
3．对于人体脉搏信号可以综合地反映人体的心脏器官和心血管系统的生理变化。对人体脉搏信号进行非线性分析的研究，为评估人体心脏器官与血液循环系统的生理状态以及研究人的情绪对生理变化的影响提供了依据，并且对进一步深入认识人体生命系统的复杂性现象及规律具有重要意义。本题目将给出实际采集的人体脉搏信号，采样率为f sam =200Hz，
疲劳状态下脉搏信号：疲劳.txt
清晰状态下脉搏信号：清醒.txt
(1) 利用Matlab 读取脉搏信号，并进行脉搏信号的频谱分析，得出人体脉搏频谱特征。
(2) 已知人体脉搏信号通常分布在1-20Hz 内，设计合适的滤波器得到纯净的脉搏信号。
(3) 由于脉搏信号通常分布在1-20Hz 内，而人耳听觉范围在300-3400Hz 范围，为使人耳能够听到清醒的脉搏信号，请设计合适的多速率信号处理系统实现。
【频谱特征分析】
【设计步骤】
【仿真结果】
【结果分析】
【自主学习内容】
【阅读文献】
【发现问题】 (专题研讨或相关知识点学习中发现的问题) ：
【问题探究】
【仿真程序】
电子文件提交说明:
文件名 学号_姓名_DSP2 (每组在文件名上只需提供一个学号和姓名) 文件格式 Microsoft Word 2003 或以下版本
建议用Office 套装软件 Visio 进行绘图。 Matlab 所绘图形可在Visio 环境下ungroup 后进行编辑。