傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积

时间:2024-04-09 12:35:25

利用 DFT 计算线性卷积

1、线性卷积原理

线性卷积如下:
傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积
一个离散序列通过一个离散的线性时不变系统,它的输出就是上面这样一个表达式。也就是说在时域,输出信号等于输入信号和系统的单位脉冲响应 h[K] 的卷积。

2、DFT 计算线性卷积原理

利用 DFT 的循环卷积特性,可由 DFT 计算线性卷积:
傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积
傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积

3、乘法运算次数比较

第一种情况:
傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积
第二种情况
傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积
从上面两种情况可以看出:当两个序列长度相当的时候,我们通过循环卷积和DFT计算的时候效率会提高;而一个长序列和短序列线性卷积的时候,我们通过循环卷积和DFT计算效率反而会降低,或者提高有限。

4、示例

利用DFT计算线性卷积:
傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积傅里叶变换 ~ 利用 DFT 计算线性卷积
上面主要介绍了如何使用循环卷积计算线性卷积,循环卷积可以通过DFT来实现,DFT又存在相应的快速算法FFT。从原理上解释了利用 DFT 可以快速提高线性卷积效率,当然,这个也需要一定的前提和方法。