40
Ch Ch ương 4 ương 4 : : BI BI ỂU DIỄN TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG TRONG ỂU DIỄN TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG TRONG MIỀN TẦN SỐ RỜI RẠC MIỀN TẦN SỐ RỜI RẠC BÀI 1 KHÁI NiỆM DFT BÀI 2 BIẾN ĐỔI FOURIER RỜI RẠC (DFT) BÀI 3 CÁC TÍNH CHẤT DFT BÀI 4 BiẾN ĐỔI FOURIER NHANH (FFT)

xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

ChChương 4ương 4::BIBIỂU DIỄN TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG TRONG ỂU DIỄN TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG TRONG

MIỀN TẦN SỐ RỜI RẠCMIỀN TẦN SỐ RỜI RẠC

BÀI 1 KHÁI NiỆM DFT

BÀI 2 BIẾN ĐỔI FOURIER RỜI RẠC (DFT)

BÀI 3 CÁC TÍNH CHẤT DFT

BÀI 4 BiẾN ĐỔI FOURIER NHANH (FFT)

Page 2: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

BÀI 1 KHÁI NIỆM DFTBÀI 1 KHÁI NIỆM DFT

X(X(ωω) có các hạn chế khi xử lý trên thiết bị, máy tính:) có các hạn chế khi xử lý trên thiết bị, máy tính:

Tần số Tần số ωω liên tục liên tục

Độ dài x(n) là vô hạn: Độ dài x(n) là vô hạn: nn biến thiên - biến thiên -∞ đến ∞∞ đến ∞

Biến đổi Fourier dãy x(n): ∑−∞

∞=

−=n

njenxX ωω )()(

Khi xử lý X(Khi xử lý X(ΩΩ) trên thiết bị, máy tính cần:) trên thiết bị, máy tính cần:

Rời rạc tần số Rời rạc tần số ωω -> -> ωωKK

Độ dài x(n) hữu hạn là N: Độ dài x(n) hữu hạn là N: nn = 0 = 0 ÷÷ N -1 N -1

⇒⇒ BBiến đổi Fourier của dãy có độ dài hữu hạn theo tần iến đổi Fourier của dãy có độ dài hữu hạn theo tần số rời rạc, gọi tắt là số rời rạc, gọi tắt là biến đổi Fourier rời rạc – DFT biến đổi Fourier rời rạc – DFT (Discrete Fourier Transform)(Discrete Fourier Transform)

Page 3: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

BÀI 2 BIBÀI 2 BIẾẾN N ĐỔIĐỔI FOURIER RỜI RẠC - DFT FOURIER RỜI RẠC - DFT

DFTDFT của của x(n) có độ dài N định nghĩa:x(n) có độ dài N định nghĩa:

−≤≤

= ∑−

=

: 0

10:)()(

1

0

2

k

NkenxkX

N

n

knNj

π

còn lại

rN

rNjmNr

NjmNr

N WeeW ===−+−+

ππ 2)(

2)(

−≤≤

= ∑−

=

: 0

10:)()(

1

0

k

NkWnxkX

N

n

knN

còn lại

Nj

N eWπ2−

=

WWNN tuần hòan với độ dài tuần hòan với độ dài N:N:

Page 4: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

X(k) biểu diễn dưới dạng modun & argument:)()()( kjekXkX ϕ=

Trong đó:Trong đó:)(kX - phổ rời rạc biên độ- phổ rời rạc biên độ

)](arg[)( kXk =ϕ - phổ rời rạc pha- phổ rời rạc pha

IDFT:

−≤≤

= ∑−

=

: 0

10:)(1

)(

1

0

2

n

NnekXNnx

N

k

knNj

π

còn lại

−≤≤=

−≤≤=

∑−

=

=

10:)(1

)(

10: )()(

1

0

1

0

NnWkXN

nx

NkWnxkX

N

k

knN

N

n

knN

Cặp biến đổi Fourier rời rạc:

Page 5: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Ví dụ 1: Tìm DFT của dãy: 4,3,2,1 )(↑

=nx

∑=

=3

04)()(

n

knWnxkX jWWjeWj

=−=−==− 3

42

44

21

4 ;1;π

10)3()2()1()0()()0(3

0

04 =+++== ∑

=xxxxWnxX

n

22)3()2()1()0()()1( 34

24

14

3

04 jWxWxWxxWnxX

n

n +−=+++== ∑=

2)3()2()1()0()()2( 64

44

24

3

0

24 −=+++== ∑

=WxWxWxxWnxX

n

n

22)3()2()1()0()()3( 94

64

34

3

0

34 jWxWxWxxWnxX

n

n −−=+++== ∑=

Page 6: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

BÀI 3. CÁC TÍNH CHẤT DFTBÀI 3. CÁC TÍNH CHẤT DFT

a) Tuyến tính

NDFT

N kXnx )()( 11 →←

NNDFT

NN kXakXanxanxa )()()()( 22112211 + →←+

Nếu:Nếu:

Thì:Thì:

NDFT

N kXnx )()( 22 →←

b) Dịch vòng:

)()( NDFT

N kXnx →←Nếu:Nếu:

)()( 00 N

knN

DFTN kXWnnx →←−Thì:Thì:

Với:Với: (n)rect)(~)( N00 NN nnxnnx −=−gọi là dịch vòng của x(n)N đi n0 đơn vị

21 21 xx LNNL =≠=Nếu:Nếu: Chọn:Chọn: ,max 21 NNN =

Page 7: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Ví dụ 1: Cho:

a) Tìm dịch tuyến tính: x(n+3), x(n-2)

b)Tìm dịch vòng: x(n+3)4, x(n-2)4

4,3,2,1 )(↑

=nx

x(n)x(n)

nn

0 1 2 30 1 2 3

44332211

a)

nn

x(n-2)x(n-2)

0 1 2 3 4 50 1 2 3 4 5

44332211nn

x(n+3)x(n+3)

-3 -2 -1 0-3 -2 -1 0

44332211

Page 8: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

b)x(n)

nn

0 1 2 30 1 2 3

44332211

N

x(n-1)4

nn

0 1 2 3

44332211

x(n+1)x(n+1)44

nn

0 1 2 30 1 2 3

44332211

Page 9: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

c) Chập vòng:

NDFT

N kXnx )()( 11 →←

NNDFT

NN kXkXnxnx )()()()( 2121 →←⊗

Nếu:Nếu:

Thì:Thì:

NDFT

N kXnx )()( 22 →←

∑−

=−=⊗

1

02121 )()()()(

N

mNNNN mnxmxnxnxVới:Với:

Chập vòng 2 dãy x1(n) & x2(n)

21 21 xx LNNL =≠=Nếu:Nếu: Chọn:Chọn: ,max 21 NNN =

Chập vòng có tính giao hóan:Chập vòng có tính giao hóan:

NNNN nxnxnxnx )()()()( 1221 ⊗=⊗

)()(~)( 22 nrectmnxmnx NNN −=−Và:Và: Dịch vòng dãy x2(-m) đi n đ/vị

Page 10: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Ví dụ 1: Tìm chập vòng 2 dãy

30:)()()()()(3

04241424143 ≤≤−=⊗= ∑

=nmnxmxnxnxnx

m

4,max4,3 2121 ==⇒== NNNNN

Đổi biến n->m:

Xác định x2(-m)4:

Chọn độ dài N:

Page 11: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

mm

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

44332211

)(~2 mx −

xx22(m)(m)

mm

0 1 2 30 1 2 3

44332211

xx22(-m)(-m)

mm

-3 -2 -1 0-3 -2 -1 0

44332211

mm

0 1 2 3 0 1 2 3

44332211

)()(~)( 4242 nrectmxmx −=−

mm

0 1 2 3 0 1 2 3

44332211

)()(~)( 4242 nrectmxmx −=−

Page 12: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Xác định x2(n-m) là dịch vòng của x2(-m) đi n đơn vị

n>0: dịch vòng sang phải, n<0: dịch vòng sang trái

xx22(1-m)(1-m)44

mm

0 1 2 30 1 2 3

44332211

xx22(2-m)(2-m)44

mm

0 1 2 30 1 2 3

44332211 mm

0 1 2 30 1 2 3

44332211

xx22(3-m)(3-m)44

mm

0 1 2 3 0 1 2 3

44332211

x2(-m)4

Page 13: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

30:)()()(3

0424143 ≤≤−= ∑

=nmnxmxnx

m

n=0:

Nhân các mẫu x1(m) & x2(n-m)

và cộng lại:

26)0()()0(3

0424143 =−= ∑

=mmxmxx

n=1: 23)1()()1(3

0424143 =−= ∑

=mmxmxx

n=2: 16)2()()2(3

0424143 =−= ∑

=mmxmxx

n=3: 25)3()()3(3

0424143 =−= ∑

=mmxmxx

Vậy:

Page 14: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

BÀI 4. BiẾN ĐỔI FOURIER NHANH FFTBÀI 4. BiẾN ĐỔI FOURIER NHANH FFT

1. KHÁI NiỆM BiẾN ĐỔI FOURIER NHANH FFT1. KHÁI NiỆM BiẾN ĐỔI FOURIER NHANH FFT

Vào những năm thập kỷ 60, khi công nghệ vi xử lý phát triển chưa mạnh thì thời gian xử lý phép tóan DFT trên máy tương đối chậm, do số phép nhân phức tương đối lớn.

DFT của x(n) có độ dài N: 10 :)()(1

0

−≤≤= ∑−

=NkWnxkX

N

n

knN

Để tính X(k), với mỗi giá trị k cần có N phép nhân và (N-1) phép cộng, vậy với N giá trị k thì cần có N2 phép nhân và N(N-1) phép cộng.

Để khắc phục về mặt tốc độ xử lý của phép tính DFT, nhiều tác giả đã đưa ra các thuật tóan riêng dựa trên DFT gọi là FFT (Fast Fourier Transform).

Page 15: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

2. THUẬT TOÁN FFT CƠ SỐ 2 2. THUẬT TOÁN FFT CƠ SỐ 2

a. THUẬT TOÁN FFT CƠ SỐ 2 PHÂN THEO THỜI GIAN a. THUẬT TOÁN FFT CƠ SỐ 2 PHÂN THEO THỜI GIAN

Thuật tóan dựa trên sự phân chia dãy vào x(n) thành các dãy nhỏ, do biến n biểu thị cho trục thời gian nên gọi là phân chia theo thời gian.

∑−

==

1

0

)()(N

n

knNWnxkX ∑∑

=

=+=

1

3,5...,1n

1

2,4...,0n

)()(N

knN

NknN WnxWnx

∑∑−

=

+−

=++=

1)2/(

0r

)12(1)2/(

0r

2 )12()2()(N

rkN

Nkr

N WrxWrxkX

Thay n=2r với n chẵn và n=2r+1 với n lẽ:

Giả thiết dãy x(n) có độ dài N=2M, nếu không có dạng lũy thừa 2 thì thêm vài mẫu 0 vào sau dãy x(n).

Page 16: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

X0(k) – DFT của N/2 điểm ứng với chỉ số n chẵn

X1(k) – DFT của N/2 điểm ứng với chỉ số n lẽ

∑−

==

1)2/(

0r2/0 )2()(

NkrNWrxkX ∑

=+=

1)2/(

0r2/1 )12()(

NkrNWrxkXĐặt:

)(.)()( 10 kXWkXkX kN+=

Lấy ví dụ minh họa cho x(n) với N=8

∑∑−

=

=++=

1)2/(

0r2/

1)2/(

0r2/ )12(.)2()(

NkrN

kN

NkrN WrxWWrxkX

krN

krNjrk

Njrk

N WeeW 2/2/

22

22 ===

ππ

Do:

Page 17: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

DFT

N/2

điểm

x(0)

x(2)

x(4)

x(6)

X(0)

X(1)

X(2)

X(3)

DFT

N/2

điểm

x(1)

x(3)

x(5)

x(7)

X(4)

X(5)

X(6)

X(7)

W0

W1

W2

W3

W4

W5

W6

W7

X0(0)

X0(1)

X0(2)

X0(3)

X1(0)

X1(1)

X1(2)

X1(3)

n chẵn

n lẽ

Phân chia DFT- N điểm -> 2 DFT- N/2 điểm;

Qui ước cách tính X(k) theo lưu đồ:

- Nhánh ra của 1 nút bằng tổng các nhánh vào nút đó

- Giá trị mỗi nhánh bằng giá trị nút xuất phát nhân hệ số

Page 18: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Sau đó đánh lại chỉ số theo thứ tự các mẫu x(n), tiếp tục phân chia DFT của N/2 điểm thành 2 DFT của N/4 điểm theo chỉ số n chẵn và lẽ và cứ thế tiếp tục phân chia cho đến khi nào còn DFT 2 điểm thì dừng lại.

Ví dụ X0(k) được phân chia:

∑∑−

=

===

1)2/(

0r2/

1)2/(

0r2/0 )()2()(

NkrN

NkrN WrgWrxkX

∑∑−

=

=+=

1)2/(

...5,3,1r2/

1)2/(

...4,2,0r2/ )()(

NkrN

NkrN WrgWrg

∑∑−

=

=++=

1)4/(

0l4/2/

1)4/(

0l4/ )12()2(

NklN

kN

NklN WlgWWlg

)(.)( 012/00 kXWkX kN+=

Page 19: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Phân chia DFT- N/2 điểm -> 2 DFT- N/4 điểm của X0(k)

DFT

N/4

x(0)

x(4)W0

N/2

W1N/2

X00(0)

X00(1)

X0(0)

X0(1)

DFT

N/4

x(2)

x(6)

X0(2)

X0(3)

X01(0)

X01(1)W2

N/2

W3N/2

Phân chia X1(k) tương tự: )(.)()( 112/101 kXWkXkX kN+=

DFT

N/4

x(1)

x(5)W0

N/2

W1N/2

X10(0)

X10(1)

X1(0)

X1(1)

DFT

N/4

x(3)

x(7)

X1(2)

X1(3)

X11(0)

X11(1)W2

N/2

W3N/2

Page 20: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Lưu đồ DFT dãy x(n) sau 2 lần phân chia với N=8

DFT

N/4

x(0)

x(4)

x(2)

x(6)

X(0)

X(1)

X(2)

X(3)

x(1)

x(5)

x(3)

x(7)

X(4)

X(5)

X(6)

X(7)

W0

W1

W2

W3

W4

W5

W6

W7

DFT

N/4

DFT

N/4

DFT

N/4

W0

W2

W4

W6

X00(0)

X00(1)

X01(0)

X01(1)

X10(0)

X10(1)

X11(0)

X11(1)

W0

W2

W4

W6

x(0)

x(4)W0

N = 1

WNN/2 =-1

X00(0)

X00(1)

Lưu đồ DFT 2 điểm:

Page 21: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Lưu đồ DFT dãy x(n) sau 3 lần phân chia với N=8

x(0)

x(4)

x(2)

x(6)

X(0)

X(1)

X(2)

X(3)

x(1)

x(5)

x(3)

x(7)

X(4)

X(5)

X(6)

X(7)

W0

W1

W2

W3

W4

W5

W6

W7

W0

W2

W4

W6

W0

W2

W4

W6

-1

-1

-1

-1

Xm(p)

Xm(q)-1

Xm+1(p)

Xm+1(q)Wr

N

Xm(p)

Xm(q)

Xm+1(p)

Xm+1(q)

WrN

WN(r+N/2) = - WN

r

Page 22: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Lưu đồ DFT dãy x(n) sau 3 lần phân chia với N=8

x(0)

x(4)

x(2)

x(6)

X(0)

X(1)

X(2)

X(3)

x(1)

x(5)

x(3)

x(7)

X(4)

X(5)

X(6)

X(7)

W0

W1

W2

W3

-1

-1

-1

-1

W0

W2

-1

-1

-1

-1

W0

W2

-1

-1

-1

-1

Đảo bít

Với N=2M -> M lần phân chia

Số phép nhân = số phép cộng = NM/2=(N/2)log2N

Page 23: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Chæ soá töï

nhieân

Soá nhò phaân chöa ñaûo (n2,n1,n0)

Soá nhò phaân ñaûo (n0,n1,n2)

Chæ soá

ñaûo

0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 1 0 0 42 0 1 0 0 1 0 23 0 1 1 1 1 0 64 1 0 0 0 0 1 15 1 0 1 1 0 1 56 1 1 0 0 1 1 37 1 1 1 1 1 1 7

Bảng mô tả qui luật đảo bít:

Page 24: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Ví dụ 1: Hãy vẽ lưu đồ và tính FFT cơ số 2 phân theo t/g

x(0)

x(2)

x(1)

x(3)

X(0)

X(1)

X(2)

X(3)

W0

W1

-1

-1 -1

-1

k=0: X(0) = [x(0) + x(2)] + W0[x(1) + x(3)] = 10.

k=1: X(1) = [x(0) - x(2)] + W1[x(1) - x(3)] = - 2 + j2.

k=2: X(2) = [x(0) + x(2)] - W0[x(1) + x(3)] = - 2.

k=3: X(3) = [x(0) - x(2)] - W1[x(1) - x(3)] = - 2 - j2.

Page 25: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

b. THUẬT TOÁN FFT CƠ SỐ 2 PHÂN THEO TẦN SỐ b. THUẬT TOÁN FFT CƠ SỐ 2 PHÂN THEO TẦN SỐ

Thuật tóan dựa trên sự phân chia dãy ra X(k) thành các dãy nhỏ, do biến k biểu thị cho trục tần số nên gọi là phân chia theo tần số.

∑−

==

1

0

)()(N

n

knNWnxkX ∑∑

=

=+=

1

2/n

1)2/(

0n

)()(N

N

knN

NknN WnxWnx

∑∑−

=

+−

=++=

1)2/(

0n

)2/(1)2/(

0n

)2/()(N

NnkN

NknN WNnxWnx

∑∑−

=

=++=

1)2/(

0n

2/1)2/(

0n

)2/()(N

knN

kNN

NknN WNnxWWnx

[ ]∑−

=+−+=

1)2/(

0n

)2/()1()(N

knN

k WNnxnx

Page 26: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Với k chẵn, thay k=2r:

[ ]∑−

=++=

1)2/(

0n2/)2/()()2(

NrnNWNnxnxrX

Với k lẽ, thay k=2r+1

[ ] ∑−

=+−=+

1)2/(

0n2/)2/()()12(

NrnN

nN WWNnxnxrX

)2/()()( );2/()()( NnxnxnhNnxnxng +−=++=Đặt:

∑−

==

1)2/(

0n2/)()2(

NrnNWngrX [ ]∑

==+

1)2/(

0n2/)()12(

NrnN

nN WWnhrX

X(2r) – DFT của N/2 điểm ứng với chỉ số k chẵn

X(2r+1) – DFT của N/2 điểm ứng với chỉ số k lẽ

Page 27: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Phân chia DFT N=8 điểm -> 2 DFT N/2= 4 điểm

k chẵn

k lẻ

DFT

N/2

điểm

x(0)

x(1)

x(2)

x(3)

X(0)

X(2)

X(4)

X(6)

DFT

N/2

điểm

x(4)

x(5)

x(6)

x(7)

X(1)

X(3)

X(5)

X(7)

W0

W1

W2

W3

g(0)

g(1)

g(2)

g(3)

h(0)

h(1)

h(2)

h(3)

-1

-1

-1

-1

Page 28: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Sau đó đánh lại chỉ số theo thứ tự các mẫu X(k), tiếp tục phân chia DFT của N/2 điểm thành 2 DFT của N/4 điểm theo chỉ số k chẵn và lẽ. Tiếp tục phân chia cho đến khi nào còn DFT 2 điểm thì dừng lại.

Dữ liệu ra X(k) được sắp xếp theo thứ tự đảo bít, còn dữ liệu vào được sắp theo thứ tự tự nhiên.

Số phép nhân và phép cộng trong lưu đồ phân theo tần số bằng với số phép nhân và cộng trong lưu đồ phân theo thời gian.

Page 29: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Lưu đồ DFT dãy x(n) sau 3 lần phân chia với N=8

x(0)

x(1)

x(2)

x(3)

X(0)

X(4)

X(2)

X(6)

x(4)

x(5)

x(6)

x(7)

X(1)

X(5)

X(3)

X(7)

W0

W1

W2

W3

-1

-1

-1

-1

W0

W2

-1

-1

-1

-1

W0

W2

-1

-1

-1

-1

Đảo bít

Page 30: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

k=0: X(0) = [x(0) + x(2)] + [x(1) + x(3)] = 10.

k=2: X(2) = [x(0) + x(2)] - [x(1) + x(3)] = - 2.

k=1: X(1) = [x(0) - x(2)] + W1[x(1) - x(3)] = - 2 + j2.

k=3: X(3) = [x(0) - x(2)] - W1[x(1) - x(3)] = - 2 - j2.

Ví dụ 2: Hãy vẽ lưu đồ và tính FFT cơ số 2 phân theo t/s

x(0)

x(1)

x(2)

x(3)

X(0)

X(2)

X(1)

X(3)

W0

W1

-1

-1-1

-1

Page 31: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

3. THUẬT TOÁN FFT VỚI N=N3. THUẬT TOÁN FFT VỚI N=N11NN22

Giả thiết dữ liệu vào được sắp xếp vào trong mảng theo thứ tự từng cột với số cột N1 và số hàng N2:

Giả thiết độ dài dãy x(n) có thể phân tích N=N1N2, nếu độ dài không thể biểu diễn dưới dạng trên thì thêm vài mẫu 0 vào sau dãy x(n).

nn2 nn11 00 11 …… NN11-1-1

00 x(0)x(0) x(Nx(N22)) …… x[Nx[N22(N(N11-1)]-1)]

11 x(1)x(1) x(Nx(N22+1)+1) …… x[Nx[N22(N(N22-1)+1]-1)+1]

…… …… …… …… ……

NN22-1-1 x(Nx(N22-1)-1) x(2Nx(2N22-1)-1) …… x[Nx[N11NN22-1]-1]

Page 32: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Lấy ví dụ sắp xếp dãy x(n) với N=12, chọn N1=3 và N2=4

n2 n1 0 1 2

0 x(0)x(0) x(4)x(4) x(8)x(8)

1 x(1)x(1) x(5)x(5) x(9)x(9)

2 x(2)x(2) x(6)x(6) x(10)x(10)

3 x(3)x(3) x(7)x(7) x(11)x(11)

Các chỉ số n của x(n), k của X(k) xác định:

n = n1N2 + n2

0 ≤ n1 ≤ N1

0 ≤ n2 ≤ N2

k = k1 + k2N1

0 ≤ n1 ≤ N1

0 ≤ n2 ≤ N2

Page 33: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

DFT N điểm dãy x(n) được phân tích:

∑ ∑−

=

=

+++=+=1

0

1

0

))((212121

2

2

1

1

212121)()()(N

n

N

n

NnnNkkNWNnnxNkkXkX

∑ ∑−

=

=+=

1

0

1

0

2212

2

2

1

1

21211222111)(N

n

N

n

NNknN

NknN

NknN

knN WWWWNnnx

1;;:Do 212122122

2

11

1

211 === NNknN

knN

NknN

knN

NknN WWWWW

∑ ∑−

=

=

+=⇒

1

0

1

0212

2

2

22

2

121

1

11

1)()(

N

n

knN

knN

N

n

knN WWWNnnxkX

Page 34: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

∑−

==

1

012

2

2

22

2),()(

N

n

knNWknGkX

∑−

=+=

1

021212

1

1

11

1)(),(

N

n

knNWNnnxknF

12).,(),( 1212kn

NWknFknG =

Đặt:

Các bước tiến hành thuật tóan:Các bước tiến hành thuật tóan:

Sắp xếp dữ liệu vào theo thứ tự từng cột, mảng x

Tính DFT theo từng hàng mảng x, được F(n2,k1)

Tính mảng hệ số WNn2k1

Nhân mảng F(n2,k1) với WNn2k1, được G(n2,k1)

Tính DFT theo từng cột mảng G(n2,k1), được X(k)

Đọc dữ liệu ra theo thứ tự từng hàng X(k).

Page 35: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Ví dụ 1: Nêu các bước tính và vẽ lưu đồ thuật tóan FFT dãy x(n) với N=N1N2=12, chọn N1=3 và N2=4

Sắp xếp dữ liệu vào theo thứ tự từng cột như bảng:

nn2 nn11 00 11 22

0 x(0)x(0) x(4)x(4) x(8)x(8)

1 x(1)x(1) x(5)x(5) x(9)x(9)

2 x(2)x(2) x(6)x(6) x(10)x(10)

3 x(3)x(3) x(7)x(7) x(11)x(11)

Page 36: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Tính DFT theo từng hàng mảng x, được F(n2,k1):

nn2 kk11 0 1 2

00 F(0,0)F(0,0) F(0,1)F(0,1) F(0,2)F(0,2)

11 F(1,0)F(1,0) F(1,1)F(1,1) F(1,2)F(1,2)

22 F(2,0)F(2,0) F(2,1)F(2,1) F(2,2)F(2,2)

33 F(3,0)F(3,0) F(3,1)F(3,1) F(3,2)F(3,2)

∑−

=+=

1

021212

1

1

11

1)(),(

N

n

knNWNnnxknF

Page 37: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Tính mảng hệ số WNn2k1

nn2 kk11 0 1 2

00 WWNN00 WWNN

00 WWNN00

11 WWNN00 WWNN

11 WWNN22

22 WWNN00 WWNN

22 WWNN44

33 WWNN00 WWNN

33 WWNN66

Page 38: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Nhân các phần tử mảng F(n2,k1) với các hệ số của

mảng WNn2k1 tương ứng, được G(n2,k1) :

nn2 kk11 0 1 2

00 G(0,0)G(0,0) G(0,1)G(0,1) G(0,2)G(0,2)

11 G(1,0)G(1,0) G(1,1)G(1,1) G(1,2)G(1,2)

22 G(2,0)G(2,0) G(2,1)G(2,1) G(2,2)G(2,2)

33 G(3,0)G(3,0) G(3,1)G(3,1) G(3,2)G(3,2)

Phần tử: G(ni,kj) = F(ni,kj). WNnikj

Page 39: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Tính DFT theo từng cột mảng G(n2,k1), được X(k):

kk2 kk11 0 1 2

00 X(0)X(0) X(1)X(1) X(2)X(2)

11 X(3)X(3) X(4)X(4) X(5)X(5)

22 X(6)X(6) X(7)X(7) X(8)X(8)

33 X(9)X(9) X(10)X(10) X(11)X(11)

∑−

==+=

1

012211

2

2

22

2),()()(

N

n

knNWknGkNkXkX

Đọc dữ liệu ra theo thứ tự từng hàng X(k)

Page 40: xử lý số tín hiệu -Chuong 4

Lưu đồ FFT dãy x(n) N=N1N2, với N1=3, N2=4:

DFTN1

điểm

x(0)

x(4)

x(8)W0

W1

W2

DFTN1

điểm

x(1)

x(5)

x(9)

DFTN1

điểm

x(2)

x(6)

x(10)

DFTN1

điểm

x(3)

x(7)

x(11)

W0

W2

W4

W0

W3

W6

DFTN2

điểm

DFTN2

điểm

DFTN2

điểm

X(0)

X(3)

X(6)

X(9)

X(1)

X(4)

X(7)

X(10)

X(2)

X(5)

X(8)

X(11)