基于MATLAB回波信號產生與消除

摘 要

MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。 MATLAB語言具備高效、可及推理能力強等特點,在數值計算方法、圖形功能、用戶界面設計編程手段和工具等方面有著重要的應用，隨著MATLAB應用領域不斷擴大，使其成為一種影響大、流行廣的科學計算語言。

本次設計主要把原有WAV格式的聲音文件通過MATLAB軟件轉換成聲音文件。同時利用MATLAB產生原信號的延時衰減的回波信號附加到原信號形成回波信號。使用xcorr函數對延時和衰減進行估計。并對反射物的距離進行估計。

關鍵詞：MATLAB；數字信號處理；回波 ；頻譜分析；濾波器；xcorr函數

正 文

1 設計目的和要求

1.1 已知技術參數和設計要求

本畢業設計要求用MATLAB語言編程實現回波信號的產生與消除。

1.2 具體要求

(1)利用聲音信號x產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中估計反射物的距離。

2.設計原理

采集語音：采集一段語音，繪制其時域波形，對此音頻信號用FFT作譜分析。

加入回聲：對采集的語音進行處理，加入一段回聲，并繪制其時域波形，對其進行FFT頻譜分析，繪制頻譜圖。

從帶有回聲的聲音信號中恢復原信號：設計合適的濾波器，對帶有回聲的聲音信號進行濾波，恢復原信號。繪制所設計濾波器的幅頻和相頻特性，及濾波后的信號的時域波形和頻譜圖。

從帶有回聲的聲音信號中估計反射物的距離：采用相關分析法從帶有回聲的聲音信號中估計反射物的距離。

3.設計內容

(1)語音采集

讀取本地音頻文件LoopyMusic.wav

(2)原始信號的時域波形，FFT頻譜分析

[x,fs,bits] = wavread('LoopyMusic');

x=x(:,1);

x=x(1:16000);

figure(1);

subplot(3,1,1);

plot(x); grid on;

xlabel('時間'); ylabel('幅值'); title('原始信號時域波形');

subplot(3,1,2);

wx=fft(x);

plot(abs(wx)); grid on;

xlabel('頻率'); ylabel('幅值'); title('幅頻特性');

subplot(3,1,3);

plot(angle(wx)); grid on;

xlabel('頻率'); ylabel('相位') ;title('相頻特性');

(3)加入回聲

N=36000;

y=[x;zeros(N,1)]+0.5*[zeros(N,1);x];

wavwrite(y,'加回聲后的信號');

figure(2);

subplot(3,1,1);

plot(y); grid on;

xlabel('時間'); ylabel('幅值'); title('加回聲后信號時域波形');

subplot(3,1,2);

wy=fft(y);

plot(abs(wy)); grid on;

xlabel('頻率'); ylabel('幅值'); title('幅頻特性');

subplot(3,1,3);

plot(angle(wy)); grid on;

xlabel('頻率'); ylabel('相位') ;title('相頻特性');

(4) 加回聲后信號的時域波形，FFT頻譜分析

r=xcorr(y);

figure(3);

plot(r);

grid on;

title('y的自相關函數');

[u,v]=max(r);

r1=r;

r1(v-5000:v+5000,1)=0;

[u1,v1]=max(r1);

N=v-v1;

title(N);

N

for k=1:2

t(k)=(-1)^k*y(36000*(k-1)+1,1);

end

roots(t)

(5) 從帶有回聲的聲音信號中恢復原信號且估計反射物的距離

a=[1,zeros(1,35999),0.5];

b=[1];

x1=filter(b,a,y);

wavwrite(x1,'恢復后的信號')

figure(4);

subplot(3,1,1);

plot(x1); grid on;

xlabel('時間'); ylabel('幅值'); title('恢復后的信號時域波形');

subplot(3,1,2);

wx1=fft(x1);

plot(abs(wx1)); grid on;

xlabel('頻率'); ylabel('幅值'); title('幅頻特性');

subplot(3,1,3);

plot(angle(

總結

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