基于MATLAB的数字信号仿真

常金磊 辽宁锦州渤海大学工学院

基于MATLAB的数字信号仿真

常金磊 辽宁锦州渤海大学工学院

目前国内研究数字信号处理以及数字信号的仿真仍然是处于初步的阶段。数字信号处理在国内的国民经济中数字信号处理与仿真扮演着重要的角色，并且对于我们的生活产生了天翻地覆的影响。本文详细介绍了基于MATLAB的数字信号仿真，围绕着数字信号通信特点、数字通信信号处理的概念、数字信号滤波仿真进行展开，实现部分给出了中值去噪的信号，均值去噪结果图。

MATLAB 数字信号 仿真

数字信号指的是时间、幅度上，信号是离散的。随着电子信息技术的飞速发展以及信息时代的到来，数字信号作为通信学科中的新型技术，在很多的领域中数字信号仿真都得到了广泛的应用。数字信号仿真指的就是通过数字化的方式分析信号，检测信号以及调整信号。数字信号仿真的目的是为了对连续的模拟信号进行测量以及滤波处理。数字通信的用途经具体体现为能够扩大市话中继线的容量，而且作为数字程控交换中的一个重要的部分，数字微波、光纤通信以及数字卫星的终端选择的都是数字通信。综合业务数字网的基本单元是数字通信。

1 数字信号通信特点

数字通信的特点具体总结如下：

①具有很强的抗干扰力，可以进行无噪声的积累。当在通信模拟的过程中，要想将信噪比提高，必须放大来自信号传输中所获得的传输信号，传输信号的过程中也会放大通过叠加后形成的噪声。伴随着信号在传输过程中增大的距离，而且所积累的噪声也渐渐地增加，最终严重降低了传输中的质量。数字通信因为通信中的信号是由有限个离散值组成的，所以在信号进行传输中在一定程度上不可避免被噪声所影响，然而在信号质量恶化到某种程度的时候，就需要运用判决再生的方式，进行数字信号的再生成，而且所生成的信号是不存在噪声的干扰以及该信号和最初发送端中的信号是一模一样的，最终达到了在距离很长以及信号质量很高的条件下进行信号的传输。

②方便加密处理。方便保存以及处理和信号交换。在数字通信以及数字计算中，计算机中的信号采用的是二进制代码，所以这对于信号的存储以及信号的计算计算起来是比较容易实现的，因此在管理通信网以及自动化维护和实现智能化方面都需要和计算机联网。设备方面容易微型化以及集成化。选择数字传输的方式，数字交换能够运用远程控制数字交换的设备实现，从而完成交换与传输的结合。信道频带所占据的面积比较大，信道频带如表1所示。

表1 信道频带

2 数字通信信号处理

现今的数字通信技术的方向具体包括了数字化以及智能网络化。生活中无处不见的是多姿多彩的信号，例如导航信号，电视信号等等。其中生活中的信号包括了数字信号也包括了模拟信号，模拟信号指的是连续函数中的一种，而数字信号指的是运用数字序列的形式表示数字信号，对语音信号进行采样以及量化后，从而形成离散的时间序列，从而最终形成数字信号。数字通信运用的是时分多路复用的方式，而且选择的滤波器在体积方面也不需要很大。数字电路运用在很多的设备里面，集成电路的实现的规模选择的大型的甚至是超大型的。滤波器的体积小，而且功率损耗也比较低。适合用在综合业务数字网以及数字网中。数字信号的处理系统和数字系统之间存在相似之处体现在可靠性以及抗干扰性等。

3 基于MATLAB的数字信号滤波仿真

作为技术处理中的一种，中值滤波的理论基础是排序统计，中值滤波的目的是为了对具有噪声的非线性信号进行合理地抑制。中值滤波的主要原理是采用图像中的某一点领域的点中指代替数字信号序列中的一点，从而更加真实化该点周边的像素，基于这种环境下，就会把那些孤立的噪声点进行消除。在滤波随机干扰的信号中均值滤波的特点是会有一个平均值，而且在平均值的上下数字信号会进行波动。

在数据滤波处理中采用均值滤波法比较常用，对于比较常见的信号是比较适用的，随机干扰信号的特征是具有一个平均值，当平均值的上下波动的是数字信号的时候，此时需要选择一个采样值，从而滤波处理该干扰信号，最终所根据的也不是很准确的。比如一般我们比较常见的就是压力以及流量。然而压力的处理方式还是存在一定的缺陷的，采用的滤波处理方法在实现方面还是存在一定的脉冲性干扰的，而且得到的结果也不是很理想。所以，如果处于具有强烈的脉冲性干扰时，一般是不会选择这种方式。算术平均值对数字信号的平衡滤波程度与N值有着直接的联系，如果平滑程度越高，则N的值就越大，然而数字滤波信号的灵明度对应地也会降低，而且所测得的结果不太会因外界信号的改变而变化。所以，在具体的应用中，就需要根据具体的要求，选择合适的N值，尽可能地把影响减小，当N值取值比较小的时候，通过算术平均法所得出的平衡坡度也是比较低的，然而所得到的灵敏度还是挺高的，因此，就不得不选择合适的N值，尽量避免浪费计算时间，最终实现很好的平滑波程度。中值滤波及均值滤波的仿真结果图如图1、图2、图3、图4所示。

结论:本文介绍了基于MATLAB的数字信号的仿真，通过围绕着数字通信特点以及数字通信信号处理展开，还分析了中值滤波及均值滤波，并且给出了中值滤波及均值滤波的仿真图。

图1 原始信号

图2 有噪信号

图3 中值去噪信号

图4 均值去噪信号

[1]李强,明艳,陈前斌,等.基于Matlab的数字信号处理实验仿真系统的实现[J].实验技术与管理,2006,23(5):81-83

[2]张刚,贺利芳,何方白等.基于Matlab的“数字信号处理”课程教学探索[J].高等教育研究:成都,2007(2):45-46

[3]袁小平,王艳芬,史良.基于Matlab的 数字信号处理 课程的实验教学[J].实验室研究与探索,2002,21(1):58-60

[4]曲中水,王建卫,朱泳.基于MATLAB的数字信号基带传输系统仿真[J].森林工程,2004,20(4):31-33

[5]夏平,向学军,吉培荣.基于MATLAB的信号与系统、数字信号处理实验体系教学实践[J].电气电子教学学报,2004,26(5):73-74

[6]曹建玲,刘焕淋,雷宏江.基于MATLAB的“数字信号处理”仿真实验[J].中国电力教育,2012(32):88-89

[7]龚云祥,廖小军,陈绍荣.基于Matlab的数字信号处理仿真实验系统[J].重庆通信学院学报,2003(1):68-73

[8]李强,明艳,陈前斌,等.基于Matlab的数字信号处理实验仿真系统的实现Implementation of DSP Experiment Simulation System Based on Matlab[J].实验技术与管理

[9]Wei Yan,Jia-lin Cao,You-min Gong. Analyzing and seeking minimum test instruction set of digital signal processor for motor control[J]. Journal of Shanghai University (English Edition),2005,92

[10]Yong Chen,Jun Zhou,Eric Hu. High Power Factor Lightemitting Diode Driver on Digital Signal Processor Without Electrolytic Capacitor for High-power Lighting[J]. Electric Power Components and Systems,2015,431