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+ P; P: q" p' z' c1 }. [3 M& Q! ~离散傅里叶变换(DFT)讨论的对象是有限长序列
,而与有限长序列
相关联的是其周期重复(延拓)(周期为N)而形成的周期序列
,二者之间的关系是:
3 D) w* U6 T4 }6 M! I) q# j: r5 A; Z5 J% Y2 H: ?) q6 w
(1)" b; M7 u, B0 H3 q5 f J
( [" y. T% M2 j" D4 [& s
(2)! r; c" k! z$ n7 J$ [) k
8 s$ b* C$ S2 Z7 c% l* s/ _$ @
8 Z- N% C t1 E7 y3 s( v
9 g# g$ k4 Q# a& ]% d1 I0 V周期序列
的离散傅里叶级数(DFS)的系数
本身是一个周期为N的周期序列。. i# z% A8 D! |2 a
% j% b/ Q+ L: a6 ~ e
为了保持时域与频域之间的对偶性,将把与有限长序列x[n]相联系的傅里叶级数系数选取为与
的一个周期相对应的有限长序列
。
! z# Q0 w+ @) L! u5 e- _9 W: C4 G) |- W) h+ `# Y. w- P: z
这个有限长序列
称为离散傅里叶变换(DFT)。
1 u% h+ k/ `2 F
' S- L" ] S+ O* ~7 H$ i因此DFT,
与DFS系数
有如下的关系:
1 {; b) L, W8 q2 v. s% m A
0 a" ^' e+ i5 B* Q8 k9 x% B
(3)
% i- G3 S1 R' q( e+ J: p9 _& U9 r8 j4 d
(4)
9 i2 H% G) @) _1 p7 L
1 c+ u9 g2 g; ]0 v. z我们都知道离散时间序列的傅里叶级数表示以及DFS系数为:
8 N" A# T4 ? I/ F, s' q* _6 O
4 n: ^) I5 e3 v$ F
(5)
6 f1 p. G: S u0 u1 z+ Z Z3 Z3 {# \' \
(6)7 ?+ Q& F6 B4 D3 {1 ?* a
& e U# \( k" a- [2 j1 Z' G
在上式中,
(7)
+ w5 I$ z; K; e, ?2 V2 T# v
: g0 R3 B( p2 G由于对于离散傅里叶变换(DFT)只涉及有限长序列,也就是0到N-1这一区间,所以离散傅里叶变换(DFT)可以表示为:) I/ o8 S8 ]: C0 V2 D, z
7 }1 t1 G* t N# V+ {8 r+ j
分析式:
( ^( {/ o# @2 K% X, L9 j
; f V+ h* N5 w( M* x l( ^; T
(8)9 G+ {8 y& ^2 m
; G4 O4 M# X$ H$ e. Q
合成式:6 @. \2 W8 ?9 F* s
& d6 Z& I8 k- @1 V8 r# P
(9)
9 g: I1 b4 |) p; Y7 |( [1 }- V" p$ g: [. f1 }$ r
也就是说,这意味着一个事实,对于在区间
之外的k,
等于0。
+ E7 J! _* Z7 ]! y. F) M) t( ?
综上内容,这里有一个简短的总结:2 D0 E3 i; [/ |2 F; d
# S- a8 ^ T& J7 @+ p. ]- _
DFT针对地是有限长序列,是对有限长序列的离散傅里叶变换,它的表示式为一个周期的傅里叶级数系数。
& l. Q1 Q; P9 }) c, g; |- ] h7 x
这源于有限长序列与周期序列之间的紧密关系,也就造就了周期序列DFS与DFT之间的紧密关系。) z) p+ z0 C, L0 }0 j3 t2 o" i
" v6 N- q0 v9 f9 W
% t8 @) W) y F6 a& a# k* X1 o3 @3 v7 ~$ V+ S% B5 R" | L
我们一起来理解下这段话:1 m2 c# ~* O! K* v: y7 z! ^" O( [
H* T; T, ^) P) a4 J7 l
对于有限长序列用(8)、(9)来改写(5)、(6),并没有消除固有的周期性。
% H9 F, C0 t! G; B+ J f3 Q" c. p4 r0 q7 f
如同DFS一样,DFT的
等于周期序列的傅里叶变换
的采样,并且若对于在区间
之外的n值来计算(9)式,其结果并不为0,而是x[n]的周期延拓。固有的周期性总是存在的。8 F* Z) f* }' H9 [- e
' X$ }# B5 J/ ~+ ~/ N& Z) x( k
在定义DFT表达式时,仅仅认为,感兴趣的x[n]的值只是在区间内,因为
(9)式只需要这些值。
S& _9 n0 x; V4 s
3 g# j' s& B r2 N" `5 M2 f8 Z o" M- P# J3 C r7 t/ ^
' Z: K$ O) ~8 u) k3 Q |
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