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快速卷积

《离散时间信号处理(原书第3版·精编版)》:8.2.5 周期卷积 8.6.5 循环卷积 8.7 用离散傅里叶变换实现线性卷积

1

2

时间混叠

两个有限长信号的线性卷积

3

循环卷积等于有混叠的线性卷积

4

混叠的尾部与头(P-1)个点叠加

不发生混叠

循环卷积结果的卷绕

已知:x1[n] = [1, 2, 2];x2[n] = [1, 2, 3, 4]

(1)计算x1和x2的线性卷积

(2)计算x1和x2的4点循环卷积

(3)分别计算x1和x2的4点DFT,将它们相乘,然后取所得(4)结果的逆DFT,用频域法求循环卷积

(5)计算x1和x2的5、6点循环卷积

(6)比较并对上述结果进行误差分析

5

循环移位:

循环卷积:

测试:

结果:

6

7

有限长脉冲响应h[n]和待滤波的未定义长度的信号x[n]

块卷积

8

信号x[n]分解为长度为L的不重叠段

x[n]各段与h[n]的卷积结果

重叠相加法

已知输入序列x[n]及系统的脉冲响应h[n]分别为:

x[n] = 13-n, 0≤n≤12h[n] = [2, -1, 1]

用重叠相加法(设将x[n]分段后每段数据长度为5点)求x[n]通过系统h[n]的输出。

9

测试:

结果:

重叠相加法的线性卷积实现

重叠相加法的循环卷积实现

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11

重叠保留法

信号x[n]分解为长度为L的有重叠段

x[n]各段与h[n]的卷积结果

已知输入序列x[n]及系统的脉冲响应h[n]分别为:

x[n] = 13-n, 0≤n≤12h[n] = [2, -1, 1]

用重叠保留法(设将x[n]分段后每段数据长度为7点)求x[n]通过系统h[n]的输出。

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测试:

结果:

重叠保留法的循环卷积实现

结果:重叠保留法的FFT加速实现

13

14线性卷积与高速卷积时间比较

序列长度1到1024

100次平均

15线性卷积与高速卷积时间比较

序列长度1到2000

500次平均

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