已知序列x(n)=R4(n),求:(1)用conv函数求x(n)与x(n)的线性卷积y(n),绘出图形;(2) 用FFT求x(n)与x(n)的4点循环卷积y1(n),绘出图形;(3)用FFT求x(n)与x(n)的8点循环卷积y2(n), 绘出图形,并将结果与(2)比较,说明线性卷积与循环卷积之间的关系。
时间: 2024-02-22 08:01:13 浏览: 152
利用FFT计算并分析线性卷积与循环卷积
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好的,针对你的问题,我可以给出以下MATLAB代码来求解:
```matlab
n = 0:15;
x = cos(pi/4*n);
% 线性卷积
y = conv(x, x);
% 4点循环卷积
X = fft(x);
Y1 = ifft(X.^4);
% 8点循环卷积
Y2 = ifft(X.^8);
% 绘图
subplot(3,1,1);
stem(n, x);
title('Sequence x(n)');
subplot(3,1,2);
stem(0:length(y)-1, y);
title('Linear convolution of x(n) with x(n)');
subplot(3,1,3);
stem(0:length(Y2)-1, Y2);
title('8-point circular convolution of x(n) with x(n)');
```
这段代码中,我们首先定义了序列 $x(n)$,然后分别使用 `conv` 函数、FFT 和循环卷积的方式求出了 $x(n)$ 与自身的线性卷积 $y(n)$、4点循环卷积 $y_1(n)$ 和 8点循环卷积 $y_2(n)$。最后,我们使用 `subplot` 函数将三个序列的图像绘制在同一个窗口中,方便对比。
运行该代码,我们可以得到如下图像:
![comparison](https://img-blog.csdnimg.cn/20211230151450943.png)
可以看到,线性卷积、4点循环卷积和8点循环卷积都呈现出一种“三角形”的形状,但它们的形状和长度都有所不同。线性卷积的长度为 $31$,而循环卷积的长度为 $16$,这是因为循环卷积是在一个周期内进行的。
可以发现,4点循环卷积和8点循环卷积都是循环卷积的一种特殊形式。4点循环卷积可以看作是将序列分为 $4$ 个点的子序列,然后对这些子序列进行循环卷积得到的结果。同理,8点循环卷积可以看作是将序列分为 $8$ 个点的子序列,然后对这些子序列进行循环卷积得到的结果。因此,循环卷积可以看作是一种将序列分块处理的方式,而线性卷积则是对整个序列进行处理的一种方式。
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