基2fft实现、二次最佳平方逼近多项式、牛顿迭代法

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图2.1乘法次数比较
将基2fft变换运算可以转换为m级运算,每个级别包含k组,每组包含r个鲽形对,每个鲽形对包含n个鲽形单元了。FFT时间抽取算法信号流图如图2.2所示。由FFT基本原理可以知道,当N为2的幂次方时,FFT运算包含 级运算,并将每一级编号 ,每一级包含 组,每组包含 个鲽形单元,
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图2.2 8点FFT时间抽取算法信号流图
根据信号与系统的相关理论[4],根据本学期的数字信号处理作业实验得出的相关结论,对正弦信号进行采样,采样频率在满足采样定理的前提下,还需要满足信号频率不能是信号频率的2倍,这样会导致采样点信息一致,不能恢复出原始的信息。正弦信号2倍采样结果如图2.3所示,当 的时候,会在信号的每一个周期采两个点,采到的所有点值一致,故不能得到正确的频谱。对于正弦信号的采样。当 的时候, 固定,随着 的增加,信号的频谱特性会变好。当 固定, 减小信号频谱特性会变好。当满足采样定理和大于2倍频率,信号的有效持续 时间增加,所以信号频谱特性变好。
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图2.3 采样验证图
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.二次最佳逼近平方多项式的实现
根据2.2节二次最佳逼近平方多项式的基本原理,绘制流程图,如图3.3所示。基本步骤如下:
步骤1:初始化变量,设置积分区间、被积分函数、积分权值函数。
步骤2:因为本代码求解的是最佳平方逼近问题,理论上存在3个多项式,但考虑后期可能会用到高次多项式逼近,所以将高次多项式的次数设置为变量N,本文中N=2。
步骤3:需要计算N+1=3个多项式,每一个多项式存储在元胞数组中。
步骤4:根据上述参数计算每一个多项式中需要使用的参数值,然后计算出所有多项式。
步骤5:上述产生的是正交基函数,所以求出的法方程组系数矩阵 右端的b。
步骤6:然后通过自己编写的LU分解方法计算方程组的解向量。
步骤7:输出y,并计算误差,对输出的值进行化简。
程序流程图如图3.3所示。分别取拟合次数为1,2,5,10计算程序的运行结果,以及统计拟合误差及程序运行时间。结果如图3.4所示,可知随着拟合次数增加,拟合效果变好。算法的计算误差以及运行时间如表3.1所示,随着N增加,拟合误差降低。
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图3.6牛顿迭代法计算效果

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