0%

相关 与 卷积

相关 与 卷积

卷积可以通过下面几个步骤完成:
①将x(n)和h(n)用x(m)和h(m)表示,并将h(m)进行反转,形成h(−m);
②将h(−m)移位n,得到h(n−m),当n>0时,序列右移,n<0时,序列左移;
③将x(m)和h(n−m)相同m的序列值对应相乘后,再相加。这样就得到当前n样本点位置处的输出y(n)。

所以卷积运算中的主要运算是反转、移位、相乘和相加,此类卷积又称为线性卷积。

对于两个序列x(n)和h(n),若它们的非零值长度分别是N和M,则卷积结果y(n)=x(n)*h(n)的非零值长度为M +N−1。

相关

相关函数反映了信号之间的相似程度。

卷积

卷积是表示线性时不变系统的输入、输出和单位脉冲响应之间的一个基本关系。

性质如下:

  • 交换律
  • 分配律
  • 结合律
  • 平移特性
  • 展缩特性

对于卷积的计算方法主要有图解法、解析法、不进位乘法、矩阵表示方法和Z变换方法。

平移特性

已知 $f_1(t) \ast f_2(t) =y(t)$,则 $f_1(t-t_1) \ast f_2(t-t_2) =y(t-t_1-t_2)$

证明:

$f_1(t-t_1) \ast (t-t_2)$ =

展缩特性

已知 $f_1(t) \ast f_2(t) =y(t)$,则 $f_1(at) \ast f_2(at) =\frac{1}{|a|}y(at)$

证明:

卷积 和 相关的关系

相关的函数定义:

$r_{x y}(m)=\sum_{n=-\infty}^{+\infty} x(n) y(n+m)$

卷积的函数定义:

$g(n)=\sum_{m=-\infty}^{+\infty} x(m) y(n-m)$

卷积是表示线性时不变系统的输入、输出和单位脉冲响应之间的一个基本关系;
相关是表示两信号之间的相关性,与系统无关。

计算x(n)和y(n)的互相关时,两个序列都不反转,只是将y(n)在时间轴上移位后与x(n)对应相乘再相加即可;
而计算二者卷积时,需要先将一个序列反转后再移位,为了要用卷积表示相关,则需要将其中一个序列先反转一次,作卷积时会再反转一次,这样两次反转相抵消,相当于没有进行反转。

参考

代码参考 https://www.github.com/shaoguangleo/signal_and_system

处无为之事,行不言之教;作而弗始,生而弗有,为而弗恃,功成不居!

欢迎关注我的其它发布渠道