MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: 5

LÝ THUYẾT CHUNG VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5

1.1. Tín hiệu và hệ thống rời rạc theo thời gian 5

1.2. Biểu diễn sự biến đổi của tín hiệu và hệ thống 6

1.2.1 Biến đổi sang miền Z 6

1.2.2. Biến đổi Fourier 7

1.3. Bộ lọc số 8

1.3.1. Hệ thống FIR 10

1.3.2. Hệ thống IIR 11

1.4. Lấy mẫu 15

1.5. DFT và FFT 17

1.5.1 DFT 17

1.5.2. FFT 19

1.5.2.1. Thuật toán FFT phân chia theo thời gian 20

1.5.2.2. Thuật toán FFT cơ số 2 phân chia theo tần số 23

CHƯƠNG 2 : 25

ƯỚC LƯỢNG TUYẾN TÍNH VÀ CÁC BỘ LỌC TUYẾN TÍNH TỐI ƯU 25

2.1. Biểu diễn quá trình ngẫu nhiên ổn định 25

2.1.1 Công suất phổ tỉ lệ 27

2.1.2. Mối quan hệ giữa các thông số bộ lọc và chuỗi tự tương quan 28

2.2 Ước lượng tuyến tính tiến và lùi 30

2.2.1 Ước lượng tuyến tính tiến 31

2.2.2 Ước lượng tuyến tính lùi 35

2.2.3 Hệ số phản xạ tối ưu cho ước lượng lưới tiến và lùi 39

2.2.4 Mối quan hệ của quá trình AR tới ước lượng tuyến tính 39

2.3 Giải các phương trình chuẩn tắc 40

2.3.1 Thật toán Levinson _ Durbin 41

2.3.2. Thuật toán Schur 44

2.4 Các Thuộc tính của bộ lọc lỗi ước lượng tuyến tính 50

2.5 Bộ lọc lưới AR và bộ lọc lưới hình thang ARMA 54

2.5.1 Cấu trúc lưới AR 54

2.5.2 Quá trình ARMA và bộ lọc lưới hình thang 56

2.6 bộ lọc Wiener sử dụng lọc và ước lượng 59

2.6.1 Bộ lọc Wiener FIR 60

2.6.2 Nguyên tắc trực giao trong ước lượng trung bình bình phương tuyến tính 61

2.6.3 Bộ lọc Wiener IIR 63

2.6.4 Bộ lọc Wiener không nhân quả 66

CHƯƠNG 3 : 68

MÔ PHỎNG BỘ LỌC TUYẾN TÍNH TỐI ƯU 68

3.1 Giới thiệu về simulink 68

3.2 Các khối Simulink dùng trong bộ lọc 69

3.2.1 Khối Signal From Workspace 69

3.2.2 Khối Digital Signal design 69

3.2.3 Khối Digital filter 70

3.2.4 Chương trình tạo tín hiệu nhiễu trong Khối Signal From Workspace 71

3.2.4.1 Lưu đồ thuật toán 71

3.2.4.2 Chương trình chạy 72

3.3 Thực hiện việc mô phỏng 73

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

LỜI MỞ ĐẦU

Đđánh dấu cho cuộc cách mạng khoa học công nghệ hiện nay đó là sự ra đời và phát triển ồ ạt của các máy tính cũng như các phương tiện xử lý thông tin. Đặc biệt là các hệ thống xử lý song song với tốc độ ngày càng cao. Cùng với sự phát triển các công cụ tín hiệu số đòi hỏi sự phát triển đồng bộ các phương pháp xử lý số hiện đại. Một trong những công cụ chính của kỹ thuật xử lý số đó là bộ lọc.

Bộ lọc là một hệ thống có thể ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực cuộc sống. Khi công nghệ ngày càng phát triển thì việc lọc nhiễu để đạt được những tín hiệu tốt hơn ngày càng trở nên quan trọng.

Về lịch sử phát triển, bộ lọc được nghiên cứu nhiều nhất trong xử lý tín hiệu số. Và đã dành được sự quan tâm, đầu tư nghiên cứu của các nhà khoa học, các trung tâm nghiên cứu lớn trên thế giới. Hiện nay, bộ lọc liên tục phát triển tạo ra các kỹ thuật quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến lĩnh vực điện tử, thông tin liên lạc, phát thanh truyền hình, các ngành công nghệ khác

Trong thông tin liên lạc, tín hiệu âm thanh được truyền đi ở những khoảng cách rất xa, nên không tránh khỏi bị tác động nhiễu của môi trường, đường truyền, tần số, hay trong chính hệ thống của nó . Nhưng khi qua bộ lọc nhiễu, âm thanh sẽ trở nên rõ ràng và chính xác hơn. Trong các thiết bị điện tử thường gặp như loa đài, máy phát, máy thu ngày càng có chất lượng âm thanh tốt hơn là do bộ lọc ngày càng được tối ưu hơn.

Vì những ứng dụng quan trọng trong thực tế như vậy, nên vấn đề đặt ra là làm thế nào để thu được âm thanh có chất lượng tốt hơn. Đó cũng chính là mục tiêu mà đồ án của em hướng tới. Trong đề tài này em nghiên cứu một số phương pháp lọc, và mô phỏng việc lọc âm thanh qua phần mền Matlap.

Với mục tiêu xác định như trên, đồ án được chia ra làm 3 phần với nội dung cơ bản như sau:

Chương 1: Lý thuyết chung về xử lý tín hiệu số.

Chương 2: Ước lượng tuyến tính và những bộ lọc tuyến tính tối ưu.

Chương 3: Mô phỏng

Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy, các cô và các bạn trong lớp. Đặc biệt là của thạc sỹ Nguyễn Văn Dương người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn thạc sỹ Nguyễn Văn Dương, các thầy cô giáo trong tổ bộ môn điện tử viên thông và các bạn trong lớp ĐT901 đã giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ đồ án nhà trường và tổ bộ môn giao cho