有限离散傅里叶变换DFT和反变换IDFT
设ω=2π/ N (N∈N+ 且 N>1)
旋转因子的周期性:
1. 定长矢量r 以步长kω正方向(或负方向)绕圆周步进旋转N次回到原位,形成的N个等模矢量序列
r (0),r (1),r (2),…,r (n),…,r (N-1)
k∈(0,1,…,N-1)
a) 当k ≠ 0时,矢量序列均衡分布在圆周上,合矢量为0;
当N为素数时,对于任一k,圆周上总有N个均衡分布的矢量。
当N非素数时,m = Min(k,N-k ),且m N,圆周上有N个均衡分布的矢量。当N非素数时,m = Min(k,N-k ),且m | N,圆周上有N/m 个均衡分布,每个分布位有m个矢量重叠。(m | N 表m可整除 N,N是m的倍数)
b) 当k = 0时,矢量序列均与r 重合,合矢量为N·r;
2. 等模矢量序列r(0), r(1), r(2) ,…,r (n),… ,r(N-1),由matlab求傅里叶变换r(0)旋转生成
k∈(0,1,…,N-1)
有m ∈(0,1,…,N-1),分别将r (n)对应旋转nmω后:
a) 当m≠k时,r (n) = r(0) e-in(k-m)w ,N个矢量均衡分布在圆周上,合矢量为0;
b) 当m = k时,r (n) = r(0) e-in(k-k)w = r(0),矢量序列r (n)均与r(0)重合,合矢量为 N·r(0);
3. 等模矢量序列rk = {rk(0), rk (1), rk (2) ,…,rk (n),… ,rk(N-1)} 遵从
k = 0,1,…,N-1
复合矢量序列Z = { Z (0), Z (1), Z (2) ,…,Z (n),… ,Z (N-1) },存在如下表达:
Z(n) = r0(n) + r1(n) + r2(n) +… + rk(n) + … + rN-1(n)
有m∈(0,1,…,N-1),分别将Z (n)对应旋转nmω,即对每个分矢量rk(n) 作对应nmω旋转:
● 当m≠k时,Z (n)中分矢量 rk(n) = rk(0) e-in(k-m)w ,Z中分矢量序列rk 的N个矢量均衡分布在圆周上,合矢量为0;
● 当m = k时,Z (n)中分矢量rk(n) = rk(0) e-in(k-k)w = rk(0),rk(n)与rk(0)重合,Z中分矢量序列rk 的N个矢量均与rk(0)重合,合矢量为 N·rk (0);
于是有:
令N·rk (0) = X(k),离散傅里叶变换DFT公式为:
因为 Z(n) = r0(n) + r1(n) + r2(n) +… + rk(n) + … + rN-1(n)
离散傅里叶反变换IDFT公式为:
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