【導(dǎo)讀】與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文（設(shè)計(jì)）中作了明確。的說(shuō)明并表示了謝意。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)。據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計(jì)）。本文從數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及數(shù)字濾波器的發(fā)展開(kāi)始，介紹了FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)越性。逼近三種FIR濾波器設(shè)計(jì)方法，比較得出切比雪夫一致逼近設(shè)計(jì)性能最佳的結(jié)論。濾波處理，并評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)濾波器的性能，最后得到了預(yù)期的效果。

　　

【正文】 過(guò)觀察濾波后的時(shí)域波形和頻譜以及尖銳的噪聲是否存在，來(lái)評(píng)價(jià)所設(shè) 計(jì)的濾波器的性能是否滿(mǎn)足要求。 (1) 去白噪聲處理 其 主要的 MATLAB 程序如下： [x,fs,bits]=wavread(39。39。)。 n=length(x)。 t=0:1/fs:(n1)/fs。 noise=randn(n,2)/20。 s=x+noise。 fs=44100。 f=[200/fs,300/fs,3400/fs,3500/fs]。 m=[1,0,1]。 rp=1。rs=10。 dat1=(10^(rp/20)1)/(10^(rp/20)+1)。 dat2=10^(rs/20)。 rip=[dat1,dat2,dat1]。 [N,fo,mo,w]=remezord(f,m,rip)。 hn=remez(N,fo,mo,w)。 y=fftfilt(hn,x)。 sound(y,fs,bits)。 n=length(y)。 Y=fft(y,n)。 Y=Y(1:n/2)。 deltaf=fs/n。 fk=0:deltaf:fs/2deltaf。 subplot(2,1,1)。plot(t,y)。title(39。原始波形 39。)。 subplot(2,1,2)。plot(fk,abs(Y))。title(39。原始波形頻譜 39。)。 axis([0 10000 0 4000]) 27 濾波后的信號(hào)時(shí)域波形和頻譜如下圖： 圖 38 去除白噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域 和頻譜圖 (2) 去單音頻噪聲處理 其 主要的 MATLAB 程序如下： [x,fs,bits]=wavread(39。39。)。 n=length(x)。 t=0:1/fs:(n1)/fs。 fn=1000。 x=x(:,1)39。 noise=sin(2*fn*pi*t)。 s=x+noise。 fs=44100。 f=[800/fs,950/fs,1050/fs,1200/fs]。 m=[1,0,1]。 rp=1。rs=50。 dat1=(10^(rp/20)1)/(10^(rp/20)+1)。 28 dat2=10^(rs/20)。 rip=[dat1,dat2,dat1]。 [N,fo,mo,w]=remezord(f,m,rip)。 hn=remez(N,fo,mo,w)。 y=fftfilt(hn,x)。 sound(y,fs,bits)。 n=length(y)。 Y=fft(y,n)。 Y=Y(1:n/2)。 deltaf=fs/n。 fk=0:deltaf:fs/2deltaf。 subplot(2,1,1)。plot(t,y)。title(39。原始波形 39。)。 subplot(2,1,2)。plot(fk,abs(Y))。title(39。原始波形頻譜 39。)。 axis([0 10000 0 4000]) 濾波后的信號(hào)時(shí)域波形和頻譜如下圖： 圖 39 去除單音頻噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域和頻譜圖 29 結(jié)果分析 (1) 白噪聲 通過(guò) 對(duì) 原始信號(hào)白噪聲加入前后的圖像對(duì)比， 可以發(fā)現(xiàn)， 濾波后的語(yǔ)音信號(hào)發(fā)生了衰減，說(shuō)明 所設(shè)計(jì)的 FIR 濾 波器起到了濾波作用，同時(shí)通過(guò)幅頻對(duì)比，可以看出 濾波后的語(yǔ)音信號(hào)頻譜與原始信號(hào)頻譜只是在幅度上有細(xì)微的改變 ， 而 分別聽(tīng)原始語(yǔ)音信號(hào)和濾波后的語(yǔ)音信號(hào)，發(fā)現(xiàn)濾波后的語(yǔ)音信號(hào) 與原始信號(hào)沒(méi)有明顯的區(qū)別，這 說(shuō)明所設(shè)計(jì)的 FIR 數(shù)字濾波器達(dá)到了濾波的效果，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 (2) 單音頻噪聲 通過(guò) 對(duì)原始信號(hào)單音頻噪聲加入前后的圖像對(duì)比， 可以發(fā)現(xiàn) ，濾波后的語(yǔ)音信號(hào)發(fā)生了衰減，同時(shí)通過(guò)幅頻對(duì)比，可以看出濾波器濾掉了 1000Hz 附近一部分頻率噪聲信號(hào)，分別聽(tīng)原始語(yǔ)音信號(hào)和濾波后的語(yǔ)音信號(hào)，發(fā)現(xiàn)濾波后的語(yǔ)音信號(hào)尖銳刺耳的聲音明顯消失 了，同時(shí)原始信號(hào)強(qiáng)度稍有變化，說(shuō)明所設(shè)計(jì)的 FIR 數(shù)字濾波器達(dá)到了濾波的效果，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 本章小結(jié) 本章首先介紹了 MATLAB 仿真軟件， 通過(guò) 分析語(yǔ)音通信中的白噪聲和單音頻噪聲兩種最常見(jiàn)的噪聲，來(lái) 模擬語(yǔ)音通信中的噪聲 干擾 ，并采用性能最佳的切比雪夫一致逼近法設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求的 FIR 數(shù)字濾波器，然后采 用所設(shè)計(jì)的 FIR 濾波器進(jìn)行去噪聲處理，并將濾波后的語(yǔ)音信號(hào)與原始語(yǔ)音信號(hào)作對(duì)比，分析評(píng)價(jià) FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)效果。 30 4 總結(jié) 本篇論文 從數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)開(kāi)始，介紹了數(shù)字濾波器的發(fā)展，通 過(guò) FIR 數(shù)字濾波器與 FIR 數(shù)字濾波器相比較，突出了 FIR 濾波器的優(yōu)越性，然后介紹了 FIR 濾波器的 線(xiàn)性相位 與結(jié)構(gòu)等理論知識(shí)，通過(guò)分析 比較 窗函數(shù)、頻率采樣、切比雪夫一致逼近三種 FIR 濾波器設(shè)計(jì)方法，得出切比雪夫一致逼近設(shè)計(jì)性能最佳的結(jié)論，最后基于 MATLAB 仿真工具，采用切比雪夫一致逼近法設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求的 FIR 帶阻濾波器 對(duì)語(yǔ)音噪聲進(jìn)行濾波處理，并評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)濾波器的性能，得出了仿真結(jié)果。主要做了一下幾方面的工作： (1) 介紹了三種 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。通過(guò)對(duì)三種設(shè)計(jì)方法的詳細(xì)分析對(duì)比，得出切比雪夫一致逼近法 是其中最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法。 (2) 熟悉了 MATLAB 的數(shù)字信號(hào)仿真平臺(tái)。 整個(gè)的 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)都是基于MATLAB 平臺(tái)上進(jìn)行的，通過(guò) MATLAB 函數(shù)仿真設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行性能分析，方便繪制時(shí)域和頻域波形。 (3) 設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求的 FIR 濾波器，進(jìn)行去噪聲處理。 通過(guò) 分析語(yǔ)音通信中的白噪聲和單音頻噪聲兩種最常見(jiàn)的噪聲，來(lái) 模擬語(yǔ)音通信中的噪聲 干擾 ，基于 MATLAB 設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求的帶阻濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，對(duì)比濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的變化，分析所設(shè)計(jì)濾波器的性能。 當(dāng)然，以上描述、建模、仿真、分析皆是出于最基本的語(yǔ)音信號(hào)的 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)用，由于各方面的限制，并未對(duì) 此設(shè)計(jì)方向作 更深層的的分析和研究。只是達(dá)到了語(yǔ)音濾波 這個(gè)最基本的目標(biāo)。 31 參考文獻(xiàn) [1] Mitra S Signal Processing a Computerbased ed[M].McGraw Hill higher education,2021 [2] Lyons R Digital Signal Processing[M].科學(xué)出版社 ,2021 [3] 姚天任 ,孫洪 .現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理 [M].華中科技大學(xué)出版社 ,1999 [4] 丁玉美 ,高西全 .數(shù)字信號(hào)處理 [M].西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021 [5] 吳鎮(zhèn)揚(yáng) .數(shù)字信號(hào)處理 [M].高等教育出版社 ,2021 [6] 張力軍等 .通信原理 [M].高等教育出版社 ,2021 [7] 樊昌信 ,曹麗娜 .通信原理 ,第六版 [M].國(guó)防工業(yè)出版社 ,2021 [8] 張華玲 .隨機(jī)信號(hào)處理 [M].清華大學(xué)出版社 ,2021 [9] 韋崗 ,季飛 ,傅娟 .通信系統(tǒng)建模與仿真 [M].電子工業(yè)出版社 ,2021 [10] 王宏 .MATLAB 及其在信號(hào)處理中的應(yīng)用 [M].清華大學(xué)出版社 ,2021 [11] 陳后金 .數(shù)字信號(hào)處理 [M].高等教育出版社 ,2021 [12] 周利清 ,蘇菲 .數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ) [M].北京郵電出版社 ,2021 [13] 王世一 .數(shù)字信號(hào)處理 [M].北京理工大學(xué)出版社 ,2021 [14] 張賢達(dá) .現(xiàn)代信號(hào)處理 [M].清華大學(xué)出版社 ,1996 [15] 王宏 .MATLAB 信號(hào)處理詳解 [M].人民郵電出版社 ,2021 [16] 李勇 ,徐震等 .MATALB輔助現(xiàn)代工程數(shù)字信號(hào)處理 [M].西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021 [17] 董長(zhǎng)虹 .MATLAB 信號(hào)處理與應(yīng)用 [M].國(guó)防工業(yè)出版社 ,2021 [18] 羅軍輝等 . [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 32 附 錄 1 窗函數(shù)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)程序 clear all。 wp=*pi。 ws=*pi。 tr_width=wswp。 N=ceil(*pi/ tr_width)+1。 n=0:1:N1。 wc=(wp+ws)/2。 alpha=(N1)/2。 m=nalpha+eps。 hd=sin(wc*m)./(pi*m)。 w_ham=(hamming(N))39。 h=hd.*w_ham。 Hw=fft(h,1024)。 wk=2*pi*[0:1023]/1024。 Hgw=Hw.*exp(j*wk*(N1)/2)。 subplot(2,1,1)。 stem(n,h)。grid。 title(39。窗函數(shù)設(shè)計(jì)法濾波器 單位脈沖響應(yīng) h(n)39。)。 subplot(2,1,2)。 plot(wk/pi,20*log10(abs(Hgw)))。grid。 title(39。濾波器 幅度相應(yīng) (dB)39。)。 axis([0 1 100 10]) 2 頻率采樣法設(shè)計(jì)程序 clear all。 T=。 Bt=*pi。wp=*pi。 33 m=1。N=ceil((m+1)*2*pi/Bt)。 N=N+mod(N+1,2)。 Np=fix(wp/(2*pi/N))。 Ns=N2*Np1。 Hk=[ones(1,Np+1),zeros(1,Ns),ones(1,Np)]。 Hk(Np+2)=T。Ak(NNp)=T。 thetak=pi*(N1)*(0:N1)/N。 Hdk=Hk.*exp(j*thetak)。 hn=real(ifft(Hdk))。 Hw=fft(hn,1024)。 wk=2*pi*[0:1023]/1024。 Hgw=Hw.*exp(j*wk*(N1)/2)。 subplot(2,1,1) n=0:1:N1。 stem(n,hn)。grid。 title(39。頻率采樣設(shè)計(jì)法濾波器 單位脈沖響應(yīng) h(n)39。)。 subplot(2,1,2)。 plot(wk/pi,20*log10(abs(Hgw)))。grid。 title(39。濾波器 幅度相應(yīng) (dB)39。)。 axis([0 1 60 10]) 3 切比雪夫一致逼近法設(shè)計(jì)程序 clear all。 f=[0 1]。 A=[1 1 0 0]。 weigh=[1 10]。 b=remez(32,f,A,weigh)。 [h,w]=freqz(b,1,256,1)。 h=abs(h)。 h=20*log10(h)。 subplot(2,1,1) 34 stem(b,39。.39。)。grid。 title(39。切比雪夫逼近 設(shè)計(jì)法 濾波器的 單位脈沖響應(yīng) h(n) 39。)。 subplot(2,1,2) plot(w,h)。grid。 title(39。濾 波器幅頻特性 (dB)39。)。 35 致 謝 文章的結(jié)束也預(yù)示著 大學(xué)生涯 的終結(jié)，昨天軍訓(xùn)的號(hào)角依然在耳畔回響，今天卻又不得不遠(yuǎn)眺歸去的 腳步 。真的很感謝這么多的老師和同學(xué)，感謝你們 陪伴我度過(guò)在許昌學(xué)院大學(xué)四年 的日日夜夜。 感謝 宋庚寅 老師， 宋 老師 是高級(jí)實(shí)驗(yàn)師， 學(xué)識(shí)淵博， 治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn) ，對(duì)我們循循善誘，諄諄教誨。 他 從文章的 一開(kāi)始 ， 就關(guān)心我們論文進(jìn)度的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，無(wú)論從論文的選題，提綱，初稿 ，定稿 都給了我們 許多無(wú)私的幫助，提了很多 寶貴 的意見(jiàn)。 感謝曾經(jīng)教過(guò)我的老師， 是你們教給了我 學(xué)習(xí)的方法，探索知識(shí)的途徑，同時(shí)感謝李文鑫老師， 雖然她不是我的指導(dǎo)老師，卻也給我論文的寫(xiě)作提供了莫大的幫助。 感謝我的同學(xué)們， 我的室友 。我們一起度過(guò)四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們互相關(guān)心，互相幫助， 讓我的大學(xué)四年得以豐富多彩 。 感謝我的家人，沒(méi)有 他們 物質(zhì)上 的支持，精神 上的鼓勵(lì)，也 很難有我學(xué)業(yè)的完成。 他們給我精神的動(dòng)力和勇往直前的毅力。 感謝我在許昌學(xué)院大學(xué)四年的所有所有，我在這里有過(guò)快樂(lè)，有過(guò)悲傷，有過(guò)期望，有過(guò)彷徨，但一直帶領(lǐng)我的是未來(lái)的希望，也希望所有的同學(xué)們一起奮斗，去創(chuàng)造明天的輝煌 ！