1·摘要…………22·正文…….......................................................................................................3(1)設(shè)計(jì)目的和要求………………….…....3(2)設(shè)計(jì)原理………….…….3(3)設(shè)計(jì)內(nèi)容………………..33·總結(jié)與致謝………………....114·參考文獻(xiàn)……………………12摘要回波是現(xiàn)代通信中影響通信質(zhì)量的噪聲干擾，也有測(cè)距估算等的使用價(jià)值。MATLAB語言具備高效、可及推理能力強(qiáng)等特點(diǎn),在數(shù)值計(jì)算方法、圖形功能、用戶界面設(shè)計(jì)編程手段和工具等方面有著重要的應(yīng)用，隨著MATLAB應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，使其成為一種影響大、流行廣的科學(xué)計(jì)算語言。本文基于MATLAB以回波這一最簡(jiǎn)單的線性模型進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了回波的產(chǎn)生、消除、測(cè)量反射物的距離。本設(shè)計(jì)方案用MATLAB自帶的函數(shù)功能讀取語音信號(hào)，通過延遲疊加產(chǎn)生回波信號(hào)來模擬回聲，通過計(jì)算分析輸出信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)利用基于自相關(guān)函數(shù)的方法來估計(jì)衰減系數(shù)和延遲，并利用快速傅里葉變換將回波信號(hào)濾除回聲，得到原聲音信號(hào)，同時(shí)根據(jù)延遲估計(jì)反射物的距離。關(guān)鍵字：回波自相關(guān)函數(shù)MATLAB延遲距離正文（1）設(shè)計(jì)目的和要求本課程設(shè)計(jì)要求用MATLAB語言編程實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)的產(chǎn)生和消除。具體要求：（1）利用聲音信號(hào)x產(chǎn)生帶有回聲的聲音文件y。（2）從帶有回聲的文件y中消除回聲。（3）從y中估計(jì)反射物的距離。（2）設(shè)計(jì)原理1·根據(jù)設(shè)計(jì)要求分析系統(tǒng)功能，掌握設(shè)計(jì)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(hào)，相關(guān)性分析；數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理和方法）。采樣頻率：采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，定義了每秒從連續(xù)信號(hào)中提取并成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù)。采樣位數(shù)：即采樣值或取樣值，用來衡量聲音波動(dòng)變化的參數(shù)，是指聲卡在采集和播放聲音文件時(shí)所使用數(shù)字聲音信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)。采樣定理：在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號(hào)中最高頻率fmax的2倍時(shí)(fs.max>=2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的5～10倍；采樣定理又稱奈奎斯特定理。相關(guān)函數(shù)：X(t)為隨機(jī)過程，a(t)=EX(t)為期望，則相關(guān)函數(shù)定義為：B(s,t)=E(X(s)-a(t))(X(t)-a(t))。若X(t)=Y(t)+i*Z(t)，Y,Z為實(shí)過程，則稱X(t)為復(fù)隨機(jī)過程，相關(guān)函數(shù)定義為：B(s,t)=E(X(s)-a(t))(X(t)-a(t))（后一個(gè)括號(hào)取共軛）相關(guān)函數(shù)兩個(gè)本質(zhì)特性：1）共軛對(duì)稱：B(s,t)=B(t,s)的共軛2）非負(fù)定：對(duì)任意的n>=1，t1……tn屬于T,n個(gè)復(fù)數(shù)Z1,Z2……，Zn，有。2·熟悉MATLAB的編程語言。（3）設(shè)計(jì)內(nèi)容1·信號(hào)的采集錄制一段音頻（如歌曲，說話聲等），繪制其時(shí)域波形，對(duì)此音頻信號(hào)用FFT作頻譜分析。我截取了一段自己的手機(jī)鈴聲，轉(zhuǎn)換為WAV格式，重命名為gwm，輸入代碼并得到圖譜如下：[x,fs]=wavread('gwm');figure(1);subplot(3,1,1);plot(x(1:4000));title('原始信號(hào)');y=fft(x);subplot(3,1,2);plot(abs(y));title('幅值');2·回聲信號(hào)的產(chǎn)生在錄制信號(hào)基礎(chǔ)上產(chǎn)生帶有回聲的聲音信號(hào)并繪制其時(shí)域波形，對(duì)其進(jìn)行FFT頻譜分析，繪制頻譜圖。本段輸入代碼及得到圖譜如下：[x,fs]=wavread('gwm');x1=x(1:4000);x2=x(1:4000);x3=x(1:4000);x1=[x1,zeros(1,1800)];x2=[zeros(1,600),0.7*x2,zeros(1,1200)];x3=[zeros(1,1200),0.4*x3,zeros(1,600)];y=x1+x2+x3;figure(2);subplot(3,1,1);plot(y(1:5800));title('回聲');y1=fft(y);subplot(3,1,2);plot(abs(y1));title('幅值');sound(y,fs);3·從帶有回聲的聲音信號(hào)中恢復(fù)原信號(hào)設(shè)計(jì)合適的濾波器，對(duì)帶有回聲的聲音信號(hào)進(jìn)行濾波，恢復(fù)原信號(hào)。繪制所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻和相頻特性，及濾波后的信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。本段輸入代碼和獲得圖譜如下：b=1;a=zeros(1,1800);a(1)=1;a(601)=0.7;a(1001)=0.4;z1=filter(b,a,y);z2=fft(zl,4000);figure(3);subplot(3,1,1);plot(abs(z2));title('濾波幅值');subplot(3,1,2);plot(angle(z2));title('濾波相位');subplot(3,1,3);plot(z1(1:1024));title('濾波信號(hào)')；4·從帶有回聲的聲音信號(hào)中估計(jì)反射物的距離采用相關(guān)分析法從帶有回聲的聲音信號(hào)中估計(jì)反射物的距離。本段輸入代碼和獲得圖譜如下：h=xcorr(y);figure(4);subplot(4,1,1);plot(abs(h));title('最值');h1=h(5600:6000);[r1,t1]=max(h1');t1=t1+5600;subplot(4,1,2);plot(h1);title('點(diǎn)1');h2=h(6200:6600);[r2,t2]=max(h2);t2=t2+6200-t1;subplot(4,1,3);plot(h2);title('點(diǎn)2');h3=h(6800:7200);[r3,t3]=max(h3);t3=t3+6800-t1;subplot(4,1,4);plot(h3);title('點(diǎn)3');t=[t2,t3]t=5991165L=V·n/fs總結(jié)與致謝此次課程設(shè)計(jì)主要基于數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)，應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算，通過延時(shí)信號(hào)疊加產(chǎn)生回波信號(hào)，并對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行分析，利用相關(guān)函數(shù)法測(cè)量反射物的距離，分別通過已知參數(shù)和測(cè)量估計(jì)的參數(shù)恢復(fù)回波信號(hào)、濾除回聲的到消除回聲的信號(hào)，并對(duì)不同的衰減程度對(duì)反射物的距離和聲音恢復(fù)的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究。通過此次實(shí)驗(yàn)，熟悉了MATLAB軟件的應(yīng)用，學(xué)會(huì)了軟件的基本技能，對(duì)其常用函數(shù)有了進(jìn)一步的研究，同時(shí)學(xué)會(huì)了應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析的方法，加深了對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程中采樣頻率、采樣位數(shù)、回聲信號(hào)，相關(guān)性分析的概念的理解，將采樣定理付諸實(shí)際應(yīng)用，對(duì)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理和方法有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并能通過軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。在實(shí)驗(yàn)的過程中，我遇到了一些問題，除了自己查找資料以外，老師和同學(xué)們都給予了我很大的幫助，在這里我對(duì)耐心幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝。謝謝大家！參考文獻(xiàn)[1]高西全、丁玉美編著《數(shù)字信號(hào)處理》西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2008.[2]丁玉美、高西全