卷积的乘法理解

 卷积的乘法理解

 

 

卷积是信号处理中最常见的运算之一,是描述信号与系统相互作用的基本方法。其计算通常比较复杂,在工程实际中,往往用计算机辅助软件来计算。但在很多时候,比如理解某些概念的时候,往往也需要很快计算出卷积的结果。这时候,未必总有电脑在手头可用。这时,对于简单信号的卷积,有一种很简单的方法,可以利用手工计算卷积。

       假定信号x(n)有三个值,分别是x(0),x(1),x(2)。系统的单位冲击响应长度也为三,分别为h(0),h(1),h(2)。系统的输出y(n)为x(n)与h(n)的卷积,可以写为:

 

                                                  x(2)      x(1)      x(0)

                    *                           h(2)      h(1)      h(0)

                --------------------------------------------------------

                                        x(2)h(0)    x(1)h(0)   x(0)h(0)

                        x(2)h(1)  x(1)h(1)   x(0)h(1)

  +   x(2)h(1)   x(1)h(1)  x(0)h(1)

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          y(4)          y(3)         y(2)           y(1)           y(0)

 

       这个式子与小学就已经学到的乘法非常相像,x(0)相当于是个位数,x(1)相当于是十位数,x(2)相当于是百位数。不同的是,在相加的过程中不需要进位。由此也可看出,卷积其实一点也不可怕,它和普通的积还真有点像。

       举个例子,x(n)=[x(0), x(1), x(2)]=[4,2,3], h(n)=[h(0), h(1), h(2)]=[2,5,1],则y(n)为:

 

                                               3      2      4    =x(n)

                                      *       1      5      2    =h(n)

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                                              6      4      8

                                  15     10    20

                  +       3     2       4

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                          3     17    20      24     8    =y(n)

 

       与计算机辅助软件的计算结果,或者图示方法的结果比较可以确认上述结果是正确的。这种方法在理解和实现上则要简单方便得多。

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