《信号处理原理》上机实验任务书和指导书.doc

PAGE  PAGE 8 课程名称：信号处理原理 上机学时：16 适用专业：计算机科学与技术 先修课程：C语言 上机实验总体目标 信号处理原理是计算机科学与技术专业本科生的一门专业课程。实验目的是使学生掌握信号处理，尤其是数字信号处理的基本原理和方法。要求学生通过实验熟练掌握基2时域抽选的快速傅立叶变换算法的基本原理，为快速傅立叶变换的实际应用打下坚实基础，了解二维快速傅立叶变换的算法原理及其应用。 上机实验课时分配 序号上机实验项目实验类型每组人数上机学时1整序算法程序设计与调试设计42基2时域抽选的FFT程序设计与调试设计43基2时域抽选的快速傅立叶反变换程序设计与调试设计44FFT与IFFT的实际应用程序设计与调试设计4 上机实验环境 硬件：CPU P3 500Hz，内存256MB，硬盘500MB或以上 软件：Windows 98/2000/XP，Turbo C或Visual C++ 参考书 1、董绍平，陈世耕，王洋.数字信号处理基础.哈尔滨工业大学出版社，1999 2、程佩青.数字信号处理教程.清华大学出版社，2000 3、黄顺吉.数字信号处理及其应用.国防工业版社，1999 4、陈永彬.数字信号处理.南京工业学院出版社，1999 5、王世仪.数字信号处理.北京工业学院出版社，2001 6、吴镇扬.数字信号的原理与实现.东南大学出版社，1997. 7、赵尔沅等.数字信号处理实用教程.人民邮电出版社，1999. 8、姚天任等.现代数字信号处理.华中理工出版社，1999. 9、丁玉美等.数字信号处理.西安电子科大出版社（第2版），2001. 10、A.V.奥本海姆，R.W.谢弗著，黄建国等译.离散时间信号处理.科学出版社，2000. 实验1 整序算法程序设计与调试 【实验目的】 使学生掌握整序算法的基本原理，为实现基2时域抽选的快速傅立叶变换算法做好准备，了解快速傅立叶变换算法的基本原理。 【实验准备】 1．原位计算 从基2时域抽选FFT运算流图可知，在某列进行蝶形运算的任意两个节点（行）k和j的节点变量就完全可以确定蝶形运算的结果，与其它行(节点)无关。这样，蝶形运算的两个输出值仍可放回蝶形运算的两个输入所在的存储器中，即实现所谓原位运算。 2．倒位序规律 由基2时域抽选FFT运算流图可知，输出X(k)按正常顺序排列在存储单元，而输入是按顺序：x(0)、x(4)、x(2)、x(6)、x(1)、x(5)、x(3)、x(7)，这些数据表面上是乱序的，实际上是有规律的，恰为二进制意义下的倒序，这种顺序称作倒位序。重点难点处理 设N=8点FFT运算，输入序列的序号为n，二进制为(n2n1 n0)2 ，倒位序顺序用n’表示，其倒位序二进制为(n0 n1 n2)2，如下表： 自然顺序n二进制n2n1 n0倒位序二进制n0 n1 n2倒位顺序n’00 0 00 0 0010 0 11 0 0420 1 00 1 0230 1 11 1 0641 0 00 0 1151 0 11 0 1561 1 00 1 1371 1 11 1 17 3．整序算法原理 输入序列先按自然顺序存入存储单元A，然后经整序（变址运算）来实现倒位序排列。 存储单元 A(0) A(1) A(2) A(3) A(4) A(5) A(6) A(7) 自然顺序I x(0) x(1) x(2) x(3) x(4) x(5) x(6) x(7) 变址 倒位序 J x(0) x(4) x(2) x(6) x(1) x(5) x(3) x(7) 图1：变址处理方法 其中I表示顺码，J表示倒码。从上图可以看出，只要按图中连线指示换位，就可以实现整序。可以看出I=J时不用换位，I≠J时换位。若IJ时已换位，IJ就不需要再换位了。通常把倒码和换位两个过程总称为整序。 【实验内容】 1．编写一个函数，求某个数的二进制倒码。 int IBR(int i，int m) 即求i的二进制倒码。其中m表示二进制位数。 例：若i=1,m=3；则1的3位二进制编码为001，001的倒码为100，100的十进制值为4，所以m=3时1的二进制倒码为4，即IBR（1，3）的值为4。 2．编写一个函数，实现整序功能。 void ReverseOrder(flaot A[],int m) 即实现将序列A中的数据按倒位序重新排列。其中m表示二进制位数。 例：若数组A中原有数据依次为：A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，经过调用函