编写MATLAB程序,实现下面题目: 1. 用快速卷积法计算下面两个序列的线性卷积。 ,
时间: 2023-07-20 08:22:11 浏览: 116
假设我们要计算序列x和序列h的线性卷积,其中序列x的长度为M,序列h的长度为N。快速卷积法可以利用FFT(快速傅里叶变换)实现,具体步骤如下:
1. 将序列x和序列h分别用零填充至长度为M+N-1(这样做是为了保证卷积结果的长度不会超过M+N-1)。
2. 对序列x和序列h进行FFT变换。
3. 将序列x和序列h的FFT结果分别相乘,得到卷积结果的FFT表示。
4. 对卷积结果的FFT表示进行逆FFT变换,得到卷积结果。
下面是MATLAB程序的实现:
```matlab
x = [1, 2, 3, 4, 5];
h = [1, 2, 1];
M = length(x);
N = length(h);
% 零填充
L = M + N - 1;
x = [x, zeros(1, L - M)];
h = [h, zeros(1, L - N)];
% FFT变换
X = fft(x);
H = fft(h);
% 卷积结果的FFT表示
Y = X .* H;
% 逆FFT变换得到卷积结果
y = ifft(Y);
% 输出卷积结果
disp(y);
```
在上面的程序中,首先对序列x和序列h进行了零填充,然后进行了FFT变换,计算出卷积结果的FFT表示,最后进行逆FFT变换得到卷积结果。
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以下是一个用Matlab实现直接计算线性卷积和采用重叠相加法计算卷积的示例代码:
```matlab
% 生成两个长度为M和N的随机序列
M = 100;
N = 200;
x = randn(1, M);
h = randn(1, N);
tic;
y1 = conv(x, h); % 直接计算卷积
t1 = toc;
L = 10;
tic;
y2 = zeros(1, M+N-1);
for i = 1:L:M % 分段计算卷积
j = min(i+L-1, M);
y2(i:i+N-1) = y2(i:i+N-1) + conv(x(i:j), h);
end
t2 = toc;
fprintf('直接计算卷积的运行时间:%.4f秒,计算量:%d\n', t1, M*N);
fprintf('重叠相加法的运行时间:%.4f秒,计算量:%d\n', t2, M*L+N*L);
```
其中,使用`tic`和`toc`函数可以测量代码的运行时间,`min`函数用于防止最后一段子序列超过序列的长度。运行代码后,可以比较两种方法的运行时间和计算量。