数字信号处理研究报告.docx

数字信号处理研究报告.docx《数字信号处理》课程研究性学****报告姓名 学号 同组成员 学号学号 ,数字信号处理(DSP:DigtalSignalProcessing)技术正飞速发展,它不但自成一门学科,更是以不同形式影响和渗透到其他学科:它与国民经济息息相关,与国防建设紧密相连;它彩响或改变着我们的生产、生活方式,因此受到人们普遍的关注。数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势,而数字化是智能化和网络化的基础,实际生活屮遇到的信号多种多样,例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气彖信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号,等等。上述这些信号大部分是模拟信号,也有小部分是数字信号。模拟信号是自变量的连续函数,自变量可以是一维的,也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间,经过时间上的离散化(采样)和幅度上的离散化(量化),这类模拟信号便成为一维数字信号。因此,数字信号实际上是用数字序列表示的信号,语音信号经采样和量化后,得到的数字信号是一个一维离散吋间序列;而图像信号经采样和量化后,得到的数字信号是一个二维离散空间序列。数字信号处理,就是用数值计算的方法对数字序列进行各种处理,把信号变换成符合需要的某种形式。例如,对数字信号经行滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰,或将他们与其他信号进行分离;对信号进行频谱分析或功率谱分析以了解信号的频谱组成,进而对信号进行识别;对信号进行某种变换,使Z更适合于传输,存储和应用;对信号进行编码以达到数据压缩的目的,等等数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支。无论是信号的获取、传输,还是信号的处理和交换都离不开滤波技术,它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。在所有的电子系统中,使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了。数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。:(2-1)工处*%)= k=l由这样的系统函数可以得到表示系统输入与输出关系的常系数线形差分程为:N My(")=工畋—R)+工仪x(n一k) (2-2)*=() k=0可见数字滤波器的功能就是把输入序列*/7)通过一定的运算变换成输出序列yd)。不同的运算处理方法决定了滤波器实现结构的不同。无限冲激响应滤波器的单位抽样响应力(/?)是无限长的,其差分方程如(2-2)式所示,是递归式的,即结构上存在着输岀信号到输入信号的反馈,其系统函数具有(2-1)式的形式,因此在z平面的有限区间(0<Iz|<oo)有极点存在。前面已经说明,对于一个给定的线形时不变系统的系统函数,有着各种不同的等效差分方程或网络结构。由于乘法是一种耗时运算,而每个延迟单元都要有一个存储寄存器,因此采用最少常熟乘法器和最少延迟支路的网络结构是通常的选择,以便提高运算速度和减少存储器。然而,当需要考虑有限寄存器长度的影响时,往往也采用并非最少乘法器和延迟单元的结构。IIR滤波器实现的基本结构有:IIR滤波器的直接型结构;优点:延迟线减少一半,变为川个,可节省寄存器或存储单元;缺点:其它缺点同直接/型。通常在实际中很少采用上述两种结构实现高阶系统,而是把高阶变成一系列不同组合的低阶系统(一、二阶)来实现。IIR滤波器的级联型结构;特点:•系统实现简单,只需一个二阶节系统通过改变输入系数即可完成;•极点位置可单独调整;•运算速度快(可并行进行);•各二阶网络的误差互不影响,总的误差小,对字长要求低。缺点:不能直接调整零点,因多个二阶节的零点并不是整个系统函数的零点,当需耍准确的传输零点时,级联型最合适。(3)IIR滤波器的并联型结构。优点:•简化实现,用一个二阶节,通过变换系数就可实现整个系统;•极、零点可单独控制、调整,调整“、只单独调整了第i对零点,调整0八為则单独调整了第,对极点;•各二阶节零、极点的搭配口J互换位置,优化组合以减小运算误差;•可流水线操作。缺点:•二阶阶电平难控制,电平大易导致溢出,电平小则使信噪比减小。a、直接型AoAix(n)^•tioiyImi1Z^Hllb2i1z1■■•nowl>!UZ1HIM-a ,nvu_—z1b、并联型— 7 ?—bn >zTau b21—<—、ZTH21 x(n)A—_9 1口)—”、biM >raim 7 、rl)2M 冬 La2m > C、串联型图2-1、,一般采用非递归形式实现。通常的F1R数字滤波器有横截性和级联型两种。FIR滤波器实现的基木结构有:FIR滤波器的横截型结构表示系统输入输出关系的茅分方程可写作:(2-3)直接由差分方程得出的实