常金磊 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于MATLAB的數(shù)字信號仿真

常金磊 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

目前國內(nèi)研究數(shù)字信號處理以及數(shù)字信號的仿真仍然是處于初步的階段。數(shù)字信號處理在國內(nèi)的國民經(jīng)濟(jì)中數(shù)字信號處理與仿真扮演著重要的角色，并且對于我們的生活產(chǎn)生了天翻地覆的影響。本文詳細(xì)介紹了基于MATLAB的數(shù)字信號仿真，圍繞著數(shù)字信號通信特點(diǎn)、數(shù)字通信信號處理的概念、數(shù)字信號濾波仿真進(jìn)行展開，實(shí)現(xiàn)部分給出了中值去噪的信號，均值去噪結(jié)果圖。

MATLAB 數(shù)字信號 仿真

數(shù)字信號指的是時(shí)間、幅度上，信號是離散的。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及信息時(shí)代的到來，數(shù)字信號作為通信學(xué)科中的新型技術(shù)，在很多的領(lǐng)域中數(shù)字信號仿真都得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號仿真指的就是通過數(shù)字化的方式分析信號，檢測信號以及調(diào)整信號。數(shù)字信號仿真的目的是為了對連續(xù)的模擬信號進(jìn)行測量以及濾波處理。數(shù)字通信的用途經(jīng)具體體現(xiàn)為能夠擴(kuò)大市話中繼線的容量，而且作為數(shù)字程控交換中的一個(gè)重要的部分，數(shù)字微波、光纖通信以及數(shù)字衛(wèi)星的終端選擇的都是數(shù)字通信。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的基本單元是數(shù)字通信。

1 數(shù)字信號通信特點(diǎn)

數(shù)字通信的特點(diǎn)具體總結(jié)如下：

①具有很強(qiáng)的抗干擾力，可以進(jìn)行無噪聲的積累。當(dāng)在通信模擬的過程中，要想將信噪比提高，必須放大來自信號傳輸中所獲得的傳輸信號，傳輸信號的過程中也會(huì)放大通過疊加后形成的噪聲。伴隨著信號在傳輸過程中增大的距離，而且所積累的噪聲也漸漸地增加，最終嚴(yán)重降低了傳輸中的質(zhì)量。數(shù)字通信因?yàn)橥ㄐ胖械男盘柺怯捎邢迋€(gè)離散值組成的，所以在信號進(jìn)行傳輸中在一定程度上不可避免被噪聲所影響，然而在信號質(zhì)量惡化到某種程度的時(shí)候，就需要運(yùn)用判決再生的方式，進(jìn)行數(shù)字信號的再生成，而且所生成的信號是不存在噪聲的干擾以及該信號和最初發(fā)送端中的信號是一模一樣的，最終達(dá)到了在距離很長以及信號質(zhì)量很高的條件下進(jìn)行信號的傳輸。

②方便加密處理。方便保存以及處理和信號交換。在數(shù)字通信以及數(shù)字計(jì)算中，計(jì)算機(jī)中的信號采用的是二進(jìn)制代碼，所以這對于信號的存儲(chǔ)以及信號的計(jì)算計(jì)算起來是比較容易實(shí)現(xiàn)的，因此在管理通信網(wǎng)以及自動(dòng)化維護(hù)和實(shí)現(xiàn)智能化方面都需要和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。設(shè)備方面容易微型化以及集成化。選擇數(shù)字傳輸?shù)姆绞剑瑪?shù)字交換能夠運(yùn)用遠(yuǎn)程控制數(shù)字交換的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，從而完成交換與傳輸?shù)慕Y(jié)合。信道頻帶所占據(jù)的面積比較大，信道頻帶如表1所示。

表1 信道頻帶

2 數(shù)字通信信號處理

現(xiàn)今的數(shù)字通信技術(shù)的方向具體包括了數(shù)字化以及智能網(wǎng)絡(luò)化。生活中無處不見的是多姿多彩的信號，例如導(dǎo)航信號，電視信號等等。其中生活中的信號包括了數(shù)字信號也包括了模擬信號，模擬信號指的是連續(xù)函數(shù)中的一種，而數(shù)字信號指的是運(yùn)用數(shù)字序列的形式表示數(shù)字信號，對語音信號進(jìn)行采樣以及量化后，從而形成離散的時(shí)間序列，從而最終形成數(shù)字信號。數(shù)字通信運(yùn)用的是時(shí)分多路復(fù)用的方式，而且選擇的濾波器在體積方面也不需要很大。數(shù)字電路運(yùn)用在很多的設(shè)備里面，集成電路的實(shí)現(xiàn)的規(guī)模選擇的大型的甚至是超大型的。濾波器的體積小，而且功率損耗也比較低。適合用在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)以及數(shù)字網(wǎng)中。數(shù)字信號的處理系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間存在相似之處體現(xiàn)在可靠性以及抗干擾性等。

3 基于MATLAB的數(shù)字信號濾波仿真

作為技術(shù)處理中的一種，中值濾波的理論基礎(chǔ)是排序統(tǒng)計(jì)，中值濾波的目的是為了對具有噪聲的非線性信號進(jìn)行合理地抑制。中值濾波的主要原理是采用圖像中的某一點(diǎn)領(lǐng)域的點(diǎn)中指代替數(shù)字信號序列中的一點(diǎn)，從而更加真實(shí)化該點(diǎn)周邊的像素，基于這種環(huán)境下，就會(huì)把那些孤立的噪聲點(diǎn)進(jìn)行消除。在濾波隨機(jī)干擾的信號中均值濾波的特點(diǎn)是會(huì)有一個(gè)平均值，而且在平均值的上下數(shù)字信號會(huì)進(jìn)行波動(dòng)。

在數(shù)據(jù)濾波處理中采用均值濾波法比較常用，對于比較常見的信號是比較適用的，隨機(jī)干擾信號的特征是具有一個(gè)平均值，當(dāng)平均值的上下波動(dòng)的是數(shù)字信號的時(shí)候，此時(shí)需要選擇一個(gè)采樣值，從而濾波處理該干擾信號，最終所根據(jù)的也不是很準(zhǔn)確的。比如一般我們比較常見的就是壓力以及流量。然而壓力的處理方式還是存在一定的缺陷的，采用的濾波處理方法在實(shí)現(xiàn)方面還是存在一定的脈沖性干擾的，而且得到的結(jié)果也不是很理想。所以，如果處于具有強(qiáng)烈的脈沖性干擾時(shí)，一般是不會(huì)選擇這種方式。算術(shù)平均值對數(shù)字信號的平衡濾波程度與N值有著直接的聯(lián)系，如果平滑程度越高，則N的值就越大，然而數(shù)字濾波信號的靈明度對應(yīng)地也會(huì)降低，而且所測得的結(jié)果不太會(huì)因外界信號的改變而變化。所以，在具體的應(yīng)用中，就需要根據(jù)具體的要求，選擇合適的N值，盡可能地把影響減小，當(dāng)N值取值比較小的時(shí)候，通過算術(shù)平均法所得出的平衡坡度也是比較低的，然而所得到的靈敏度還是挺高的，因此，就不得不選擇合適的N值，盡量避免浪費(fèi)計(jì)算時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)很好的平滑波程度。中值濾波及均值濾波的仿真結(jié)果圖如圖1、圖2、圖3、圖4所示。

結(jié)論:本文介紹了基于MATLAB的數(shù)字信號的仿真，通過圍繞著數(shù)字通信特點(diǎn)以及數(shù)字通信信號處理展開，還分析了中值濾波及均值濾波，并且給出了中值濾波及均值濾波的仿真圖。

圖1 原始信號

圖2 有噪信號

圖3 中值去噪信號

圖4 均值去噪信號

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