捋一捋DSP裡的重疊保留法

2021-10-07 10:15:59 字數 1766 閱讀 6883

相比於十分「直接」的重疊相加法,重疊保留法顯得有點繞。那些字母加來減去的,各段和總輸出的表示式讓人眼花繚亂。花了些力氣捋了捋清楚,記錄於斯。

看字母太抽象太煩可以滑到後面例子對照理解。

設h(n)序列長m;x(n)總長l,分成長為n1的若干段,每段再把前一段末尾的m-1個點複製到本段開頭(首段開頭補零),變成長n的片段,然後依次和h(n)卷積。(故,n=m+n1-1)

每段卷完得有n+m-1那麼多點,但空只留了n-m+1那麼多,咋辦?多出來前後各(m-1)個點沒地待。巧了,這些個點正好沒用,直接扔了。

為啥沒用?首先,每段前端的m-1個點:它們實際上是h(n)翻過去之後(可能平移幾下也可能都沒動地——m=2的時候m-1=1就是只有沒動地的情況)和本段那些多餘的x(n)的點的積的和(最多是m-1個數的和,就是這m-1個沒用的x(n)的點都被h(n)的點給乘了),乙個有用的x(n)都沒摻和這事

總結一下,就是計算結果前端的m-1點對應了本來就是「複製」上一段結尾的那m-1個點,本來就不屬於自己的「贗品」當然要扔。

(先看正文,再看括號補充的,不然有點亂)

不過如果是有些有用,有些沒用的x(n)都參與了活動,活動成果要不要留呢?

答案是肯定的。這些就是和上一段的銜接點,因為這段開頭所謂沒用的點實際上是上一段的結尾,也是總的x(n)裡原本就有的,而卷積也本來就是要前後的點都摻和,都是一家人分不開的(從「卷」這個字就能看出來,剪不斷、理還亂啊)。上一段h(n)只能挪到最後一位與該段x(n)最後一位對齊這裡,不能再往後挪了(這就是後面的m-1個點的去向——根本沒計算出來)。所以這一段必須留,不然就缺了。

還是舉套具體的數為例吧。

設x=,h=,要求最後的結果是每段

那麼,l=9,m=2,m-1=1,n=4

明明到

是因為按照原來分段算完並去完該去的,剩下的個數是和x(n)原來的點數相等,但卷積的結果應該是兩個被卷積序列長度之和再減1啊,所以要補上後面缺的m-1=1個數,補上之後不足乙個分段(n=4),所以又叫來仨零一起打麻將。

可以得到,y1=,y2=,y3=,y4=

這裡邊,各段其實都沒有按照線性卷積算完n+m-1個點,而是算到第n個點就不算了。這還沒完,接下來還要把上面已經算出來的點,每段去掉開頭的m-1=1個,其餘保留並按序抄下就是最終結果:y=.什麼?y的最後倆零為啥也不要了?那就回頭看看x4的那三個0是怎麼添上的,就會發現其實後面的整個x4就是為了把h(n)完整地從x(n)的末尾移出來,事實上只有9是被需要的,後面仨零都只是湊數的(真慘),用他們計算出來的結果也是白忙活一場,本來現實中就不存在,所以一旦y的末尾開始出現0,就說明後面都是虛無了。之前的段都是兩個序列末尾重合,h(n)就不再繼續向前挪了,但這次不行了,這是最後收尾階段,沒有後面的序列來找補了,必須在這裡做個了斷。

補充一下的話,原x(n)序列末尾是沒有0的,如果原本就是0,那麼y的結尾也會有0存在,所以我們來理論上算一下該留幾個去幾個:

需要補的0總共是n-(m-1)=n-m+1=n1個,這個例子裡就是3個,最後補的這段卷積完只要留m-1=1個,除此之外,後面的以及最開始的m-1=1個全是不要的。再鑽一下牛角尖的話,到底一共(包括開端和結尾)去幾個呢?答案是n+m-1-(m-1)=n=4個,或者按照前面只算n個卷積的慣例,則是去掉n-(m-1)=3個。那麼單算結尾去掉的數量,就是這個數字減去開頭的m-1咯。

結束~總結一下,一共是,重疊式分段、逐段卷積、掐頭去尾、補零算末尾、存數依次排這幾個步驟。我講清楚了嗎~

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