序列的卷积运算

需求规格说明书(老系统)

实验一 离散时间信号分析

一、实验目的

1．掌握各种常用的序列，理解其数学表达式和波形表示。

2．掌握在计算机中生成及绘制数字信号波形的方法。

3．掌握序列的相加、相乘、移位、反褶等基本运算及计算机实现与作用。

4．掌握线性卷积软件实现的方法。

5．掌握计算机的使用方法和常用系统软件及应用软件的使用。

6．通过编程，上机调试程序，进一步增强使用计算机解决问题的能力。

二、实验原理

1．序列的基本概念

离散时间信号在数学上可用时间序列{x(n)}来表示，其中x(n)代表序列的第n个数字，n代表时间的序列，n的取值范围为 n 的整数，n取其它值x(n)没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到，例如对模拟信号xa(t)进行等间隔采样，采样间

隔为T，得到{xa(nT)}一个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。

2．常用序列

常用序列有：单位脉冲序列（单位抽样） (n)、单位阶跃序列u(n)、矩形序列RN(n)、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。

3．序列的基本运算

序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。

4．序列的卷积运算

y(n) x(m)h(n m)

m x(n) h(n)

上式的运算关系称为卷积运算，

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实验一 离散时间信号分析

一、实验目的

1．掌握各种常用的序列，理解其数学表达式和波形表示。

2．掌握在计算机中生成及绘制数字信号波形的方法。

3．掌握序列的相加、相乘、移位、反褶等基本运算及计算机实现与作用。

4．掌握线性卷积软件实现的方法。

5．掌握计算机的使用方法和常用系统软件及应用软件的使用。

6．通过编程，上机调试程序，进一步增强使用计算机解决问题的能力。

二、实验原理

1．序列的基本概念

离散时间信号在数学上可用时间序列{x(n)}来表示，其中x(n)代表序列的第n个数字，n代表时间的序列，n的取值范围为 n 的整数，n取其它值x(n)没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到，例如对模拟信号xa(t)进行等间隔采样，采样间

隔为T，得到{xa(nT)}一个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。

2．常用序列

常用序列有：单位脉冲序列（单位抽样） (n)、单位阶跃序列u(n)、矩形序列RN(n)、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。

3．序列的基本运算

序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。

4．序列的卷积运算

y(n) x(m)h(n m)

m x(n) h(n)

上式的运算关系称为卷积运算，

DSP图像处理设计

实验1 序列的卷积运算 一、实验目的 二、实验原理 三、实验内容

四、实验思考题

1

北京交通大学 国家工科电工电子教学基地

DSP应用技术

DSP图像处理设计

一、实验目的1.掌握利用CCS建立工程、编译与调试代码的基本过程

2.掌握序列线性卷积和相关的基本原理3.掌握利用DSP实现序列线性卷积运算

2

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二、实验原理序列x[k]和序列h[k]线性卷积的定义为y[k ] x[k ] h[k ]

n

x[n]h[k n]

3

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三、实验内容1.工程的建立

2.工程的调试

4

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1. 工程的建立CCS以工程(*.pjt)的方式管理DSP程序 在计算序列线性卷积和相关的工程中，需要如下文件：(1) 建立工程名test.pjt;

(2) 向工程中添加计算线性卷积和相关的C程序test.c(3) 向工程中添加连接命令文件test.cmd, (4) 向工程中添加库文件rts55x.lib (一般C语言程序需要C语言运行支持库，在C:\C

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实验1 序列的卷积运算 一、实验目的 二、实验原理 三、实验内容

四、实验思考题

1

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一、实验目的1.掌握利用CCS建立工程、编译与调试代码的基本过程

2.掌握序列线性卷积和相关的基本原理3.掌握利用DSP实现序列线性卷积运算

2

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二、实验原理序列x[k]和序列h[k]线性卷积的定义为y[k ] x[k ] h[k ]

n

x[n]h[k n]

3

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三、实验内容1.工程的建立

2.工程的调试

4

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1. 工程的建立CCS以工程(*.pjt)的方式管理DSP程序 在计算序列线性卷积和相关的工程中，需要如下文件：(1) 建立工程名test.pjt;

(2) 向工程中添加计算线性卷积和相关的C程序test.c(3) 向工程中添加连接命令文件test.cmd, (4) 向工程中添加库文件rts55x.lib (一般C语言程序需要C语言运行支持库，在C:\C

信号与线性系统分析

实验四 使用matlab实现卷积的运算

一 实验目的

1、

2、

二 实验内容 学习MATLAB语言的编程方法及熟悉MATLAB指令； 深刻理解卷积运算，利用离散卷积实现连续卷积运算；

1、 完成f1(t)与f2(t)两函数的卷积运算

其中：f1(t) e 2tu(t),f2(t) u(t) u(t 4)在一个图形窗口中，画出f1(t)、f2(t)以及卷积结果。要求每个坐标系有标题、坐标轴名称。

p = 0.0001; %定义时间间隔 t= 0:p:10;

%定义时间向量

f1=exp(-2*t).*u(t); %将f（t）表示出来 f2=u(t)-u(t-4);

f=conv(f1,f2);

subplot(1,2,1);

plot(t,f1,t,f2); title('f1=e^-2t*u(t)'' / ''f2=u(t)-u(t-4)');

xlabel('t(sec)'); % 这行代码是给出x坐标的标签 ylabel('f(t)');

grid on；

subplot(1,2

. . . .. .. 连续时间信号卷积运算的MATLAB 实现

一、实验目的

（1） 理解掌握卷积的概念及物理意义。

（2） 理解单位冲击响应的概念及物理意义。

二、实验原理

根据前述知识，连续信号卷积运算定义为

1212()()()()()f t f t f t f f t d τττ∞-∞=*=-?

卷积计算可以通过信号分段求和来实现，即 1212120()()()()()lim ()()k f t f t f t f f t d f k f t k τττ∞∞

-∞?→=-∞=*=-=??-???∑?

如果只求当t n =?（n 为整数）时()f t 的值()f n ?，则由上式可得

1212()()()()[()]k k f n f k f n k f k f n k ∞∞=-∞=-∞?=??

???-?=????-?∑∑

上式中的

12()[()]k f k

实验一：离散时间序列卷积和MATLAB实现

（一）实验目的

1、掌握离散卷积计算方法；

2、学会线性常系数差分方程的迭代解法； 3、学会针对具体系统设计程序；

（二）实验内容

1、用MATLAB画出如下表达式的脉冲序列

f(n)?8.0?(n)?3.4?(n?1)?1.8?(n?2)?5.6?(n?3)?2.9?(n?4)?0.7?(n?5)

例如：x(1)=8.0; n=0:5;

fn=[8.0 3.4 1.8 5.6 2.9 0.7]; stem(n,fn); xlabel('n'); ylabel('fn');

876543210fn00.511.522.5n33.544.55

2、 计算卷积

用MATLAB计算序列{1 2 3 3 2 1 1}和序列{-1 2 0 1}的离散卷积。 首先用手工计算，然后用MATLAB函数conv(x,y)编程验证。 MATLAB部分参考程序如下： a=[1 2 3 3 2 1 1]; c=conv(a,b); M=length(c)-1; stem(n,c);

xlabel('n'); ylabel('幅度');

subplot(3,1,1); a=[1 2 3 3 2 1 1

实验五 循环卷积与线性卷积的实现

一、实验目的

（1） 进一步理解并掌握循环卷积与线性卷积的概念； （2） 理解掌握二者的关系。

二、实验原理

两个序列的N点的循环卷积定义为

[h(n)?x(n)]N??h(m)x((n?m))N (0?n?N)k?0N?1从定义中可以看到，循环卷积和线性卷积的不同之处在于：两个N点序列的N点循环

卷积结果仍为N点序列，而它们的线性卷积的结果长度则为2N-1；循环卷积对序列的移位采取循环移位，而线性卷积对序列采取线性移位。正是这些不同，导致了线性卷积和循环卷积有不同的结果和性质。

两个序列的N点循环卷积是它们的线性卷积以N为周期的周期延拓。设序列h(n)的长度为N1，序列x(n)的长度为N2，此时线性卷积结果的序列点数为N'?N1?N2?1；因此如果循环卷积的点数N小于N1?N2?1，那么上述周期性延拓的结果就会产生混叠，从而两种卷积会有不同的结果。而如果满足N?N'的条件，就有循环卷积与线性卷积的结果在0?n?N范围内相同。

根据DFT循环卷积性质中的卷积定理

DFT{[h(n)?x(n)]N}?DFT[x(n)]?DFT[h(n)]

因此可以根据性质先分别求两个序列的N点DFT，并相乘，然后取ID

实验五 循环卷积与线性卷积的实现

一、实验目的

（1） 进一步理解并掌握循环卷积与线性卷积的概念； （2） 理解掌握二者的关系。

二、实验原理

两个序列的N点的循环卷积定义为

[h(n)?x(n)]N??h(m)x((n?m))N (0?n?N)k?0N?1从定义中可以看到，循环卷积和线性卷积的不同之处在于：两个N点序列的N点循环

卷积结果仍为N点序列，而它们的线性卷积的结果长度则为2N-1；循环卷积对序列的移位采取循环移位，而线性卷积对序列采取线性移位。正是这些不同，导致了线性卷积和循环卷积有不同的结果和性质。

两个序列的N点循环卷积是它们的线性卷积以N为周期的周期延拓。设序列h(n)的长度为N1，序列x(n)的长度为N2，此时线性卷积结果的序列点数为N'?N1?N2?1；因此如果循环卷积的点数N小于N1?N2?1，那么上述周期性延拓的结果就会产生混叠，从而两种卷积会有不同的结果。而如果满足N?N'的条件，就有循环卷积与线性卷积的结果在0?n?N范围内相同。

根据DFT循环卷积性质中的卷积定理

DFT{[h(n)?x(n)]N}?DFT[x(n)]?DFT[h(n)]

因此可以根据性质先分别求两个序列的N点DFT，并相乘，然后取ID

信号与线性系统 阎鸿森 著

任意信号与冲激信号的卷积

任意信号与单位冲激信号

卷积的结果仍然是信号本身，即

任意信号与一个延迟时间为，即

的单位冲激函数相卷积的结果，相当于把信号本身延迟

卷积性质

1．时间卷积定理 若， 则

时间卷积定理的意义：两个时间函数卷积的付氏变换等于它们各个时间函数频谱函数得乘积，即时域中两个信号的卷积对应于频域中它们的频谱函数的乘积。

2．频率卷积定理 若， 则

信号与线性系统 阎鸿森 著

频率卷积定理的意义：两个时间函数乘积的付氏变换等于它们各自频谱函数的卷积乘以。换言之，时域中两函数的乘积对应于频域中频谱函数的卷积的

倍。