dsp. IFFT

Обратное дискретное преобразование Фурье (IDFT)

Описание

dsp.IFFT Система object™ вычисляет обратное дискретное преобразование Фурье (IDFT) входного сигнала. Объект использует один или несколько из следующих алгоритмов быстрого преобразования Фурье (FFT) в зависимости от сложности входа и того, находится ли выход в линейном или битовом обратном порядке:

Алгоритм двойного сигнала
Алгоритм половинной длины
Radix-2 алгоритм прореживания во времени (DIT)
Radix-2 алгоритм прореживания в частоте (DIF)
Алгоритм, выбранный из FFTW [1], [2]

Для вычисления IFFT входного сигнала:

Создать dsp.IFFT и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.

Создание

Синтаксис

ift = dsp. IFFT

ift = dsp. IFFT (имя, значение)

Описание

ift = dsp.IFFT возвращает IFFT объект, ift, которая вычисляет IDFT вектора столбца или N-D массива. Для векторов столбцов или N-D массивов: IFFT объект вычисляет IDFT вдоль первого размера массива. Если вход является вектором строки, IFFT объект вычисляет строку из одного образца IDFT и выдает предупреждение.

пример

ift = dsp.IFFT(Name,Value) возвращает IFFT объект, ift, каждое свойство имеет заданное значение. Заключите каждое имя свойства в отдельные кавычки. Неопределенные свойства имеют значения по умолчанию.

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

`FFTImplementation` - Реализация БПФ
`Auto` (по умолчанию) | `Radix-2` | `FFTW`

Укажите реализацию, используемую для FFT, как Auto, Radix-2, или FFTW. При установке для этого свойства значения Radix-2длина БПФ должна быть мощностью два.

`BitReversedInput` - Включить битовую интерпретацию входных элементов в обратном порядке
`false` (по умолчанию) | `true`

Установить для этого свойства значение true если порядок Фурье преобразовал входные элементы в IFFT объекты находятся в битовом обратном порядке. Значение по умолчанию: false, что обозначает линейное упорядочение.

Зависимости

Это свойство применяется только в том случае, если FFTLengthSource свойство - Auto.

`ConjugateSymmetricInput` - Включить сопряженную симметричную интерпретацию входных данных
`false` (по умолчанию) | `true`

Установить для этого свойства значение true если вход сопряжен симметрично для получения действительных выходных сигналов. Дискретное преобразование Фурье действительной последовательности сопряжено симметрично и устанавливает для этого свойства значение true оптимизирует метод вычисления IDFT. Установка для этого свойства значения false для сопряженных симметричных входов могут быть получены комплексные выходные значения с ненулевыми мнимыми частями. Это происходит из-за ошибок округления. Установка для этого свойства значения true для несопоставленных симметричных входов приводит к недопустимым выходам.

Зависимости

Это свойство применяется только в том случае, если FFTLengthSource свойство - Auto.

`Normalize` - Включить деление выходного сигнала на длину БПФ
`true` (по умолчанию) | `false`

Укажите, следует ли разделить выходные данные IFFT на длину FFT. Значение по умолчанию: true и каждый элемент выходного сигнала делится на длину БПФ.

`FFTLengthSource` - Источник длины БПФ
`Auto` (по умолчанию) | `Property`

Укажите, как определить длину БПФ как Auto или Property. При установке для этого свойства значения Autoдлина БПФ равна количеству строк входного сигнала.

Зависимости

Это свойство применяется только в том случае, если BitReversedInput и ConjugateSymmetricInput свойства: false.

`FFTLength` - длина БПФ
`64` (по умолчанию) | целое число

Укажите длину БПФ как целое число, большее или равное 2.

Это свойство должно иметь степень два, если применяется любое из следующих условий:

Входные данные относятся к типу данных с фиксированной точкой.
Свойство FFTImplementation имеет значение Radix-2.

Зависимости

Это свойство применяется при установке BitReversedInput и ConjugateSymmetricInput свойства для false, и FFTLengthSource свойство для 'Property'.

`WrapInput` - Логическое значение обтекающего или усекающего ввода
`true` (по умолчанию) | `false`

Перенос входных данных при FFTLength меньше входной длины. Если для этого свойства установлено значение true, перед операцией FFT выполняется перенос данных по модулю, FFTLength короче входной длины. Если для этого свойства установлено значение false, усечение входных данных в FFTLength происходит перед операцией FFT.

Свойства с фиксированной точкой

`RoundingMethod` - Метод округления для операций с фиксированной точкой
`Floor` (по умолчанию) | `Ceiling` | `Convergent` | `Nearest` | `Round` | `Simplest` | `Zero`

Укажите метод округления.

`OverflowAction` - Действие переполнения для операций с фиксированной точкой
`Wrap` (по умолчанию) | `Saturate`

Укажите действие переполнения как Wrap или Saturate.

`SineTableDataType` - Длины слов и дробей таблицы синусов
`Same word length as input` (по умолчанию) | `Custom`

Укажите тип данных синусоидальной таблицы как Same word length as input или Custom.

`CustomSineTableDataType` - Длины слов и дробей таблицы синусов
`numerictype([],16)` (по умолчанию) | numerictype

Укажите тип фиксированной точки синусоидальной таблицы как не масштабированный numerictype (Конструктор фиксированных точек) объект с Signedness из Auto.

Зависимости

Это свойство применяется при установке SineTableDataType свойство для Custom.

`ProductDataType` - Длины словосочетаний и дробей
`Full precision` (по умолчанию) | `Same as input` | `Custom`

Укажите тип данных продукта как Full precision, Same as input, или Custom.

`CustomProductDataType` - Длины словосочетаний и дробей
`numerictype([],32,30)` (по умолчанию) | numerictype

Укажите тип фиксированной точки продукта как масштабированный numerictype (Конструктор фиксированных точек) объект с Signedness из Auto.

Зависимости

Это свойство применяется при установке ProductDataType свойство для Custom.

`AccumulatorDataType` - Длины слов и дробей аккумулятора
`Full precision` (по умолчанию) | `Same as input` | `Same as product` | `Custom`

Укажите тип данных накопителя как Full precision, Same as input, Same as product, или Custom.

`CustomAccumulatorDataType` - Длины слов и дробей аккумулятора
`numerictype([],32,30)` (по умолчанию) | numerictype

Укажите тип фиксированной точки накопителя как масштабированный numerictype (Конструктор фиксированных точек) объект с Signedness из Auto.

Зависимости

Это свойство применяется при установке AccumulatorDataType свойство для Custom.

`OutputDataType` - Длина выходного слова и дроби
`Full precision` (по умолчанию) | `Same as input` | `Custom`

Укажите тип выходных данных как Full precision, Same as input, или Custom.

`CustomOutputDataType` - Длина выходного слова и дроби
`numerictype([],16,15)` (по умолчанию) | numerictype

Укажите тип выходной фиксированной точки как масштабированный numerictype (Конструктор фиксированных точек) объект с Signedness из Auto.

Зависимости

Это свойство применяется при установке OutputDataType свойство для Custom.

Использование

Синтаксис

y = ift (x)

Описание

пример

y = ift(x) вычисляет обратное дискретное преобразование Фурье (IDFT), y, входного сигнала x вдоль первого измерения x.

Входные аргументы

развернуть все

`x` - Ввод данных
вектор | матрица | массив N-D

Ввод данных, указанный как вектор, матрица или массив N-D.

Когда FFTLengthSource свойство - Auto, длина x вдоль первого измерения должно быть положительное целое число степени два. Когда FFTLengthSource свойство - 'Property', длина x вдоль первого измерения может быть любое положительное целое число и FFTLength свойство должно быть положительным целым числом, равным двум.

Входные сигналы переменного размера поддерживаются только в том случае, если FFTLengthSource свойство имеет значение 'Auto'.

Выходные аргументы

развернуть все

`y` - Обратное дискретное преобразование Фурье входного сигнала
вектор | матрица | массив N-D

Обратное дискретное преобразование Фурье входного сигнала, возвращаемого в виде вектора, матрицы или N-D матрицы.

Когда FFTLengthSource свойство имеет значение 'Auto'длина БПФ равна количеству строк во входном сигнале. Когда FFTLengthSource свойство имеет значение 'Property', длина БПФ задается через FFTLength собственность.

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

развернуть все

Общие для всех системных объектов

`step`	Запустить алгоритм объекта System
`release`	Деблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System

Примеры

свернуть все

Построение синусоидального сигнала с использованием коэффициентов БПФ высокой энергии

Открыть сценарий в реальном времени

Вычислить БПФ шумного синусоидального входного сигнала. Энергия сигнала сохраняется как квадрат величины коэффициентов БПФ. Определите коэффициенты БПФ, которые занимают 99,99% энергии сигнала, и восстановите сигнал временной области, взяв IFFT этих коэффициентов. Сравните восстановленный сигнал с исходным сигналом.

Note: При использовании R2016a или более ранней версии замените каждый вызов объекта эквивалентным step синтаксис. Например, obj(x) становится step(obj(x)).

Рассмотрим сигнал временной области $x [n$ ], который определяется в течение конечного временного интервала 0≤n≤N-1. Энергия сигнала $x [$ n] задается следующим уравнением:

$_{EN} =_{}^{}^{∑n=0N-1|x[n]|2}$

Коэффициенты БПФ, $X [k$ ], считаются значениями сигнала в частотной области. Поэтому энергия сигнала $x [$ n] в частотной области является суммой квадратов величины коэффициентов БПФ:

$_{EN} = \frac{}{}_{}^{}^{1N∑k=0N-1|X[k]|2}$

Согласно теореме Парсеваля, общая энергия сигнала во времени или частотной области одинакова.

$_{EN} =_{}^{}^{∑n=0N-1|x[n]|2} = \frac{}{}_{}^{}^{1N∑k=0N-1|X[k]|2}$

Инициализация

Инициализация dsp.SineWave Система предназначена для генерации синусоидальной волны, дискретизированной на частоте 44,1 кГц и имеющей частоту 1000 Гц. Построить dsp.FFT и dsp.IFFT объекты для вычисления БПФ и ОБПФ входного сигнала.

'FFTLengthSource' свойство каждого из этих объектов преобразования имеет значение 'Auto'. Следовательно, длина БПФ рассматривается как размер входного кадра. Размер входного кадра в этом примере равен 1020, что не является мощностью 2, поэтому выберите 'FFTImplementation' как 'FFTW'.

L = 1020;
Sineobject = dsp.SineWave('SamplesPerFrame',L,'PhaseOffset',10,...
    'SampleRate',44100,'Frequency',1000);
ft = dsp.FFT('FFTImplementation','FFTW');
ift = dsp.IFFT('FFTImplementation','FFTW','ConjugateSymmetricInput',true);
rng(1);

Вытекание

Поток в шумном входном сигнале. Вычислите БПФ каждого кадра и определите коэффициенты, составляющие 99,99% энергии сигнала. Возьмите IFFT этих коэффициентов, чтобы восстановить сигнал временной области.

numIter = 1000;
for Iter = 1:numIter
    Sinewave1 = Sineobject();
    Input = Sinewave1 + 0.01*randn(size(Sinewave1));
    FFTCoeff = ft(Input);
    FFTCoeffMagSq = abs(FFTCoeff).^2;
    
    EnergyFreqDomain = (1/L)*sum(FFTCoeffMagSq);
    [FFTCoeffSorted, ind] = sort(((1/L)*FFTCoeffMagSq),1,'descend');
    
    CumFFTCoeffs = cumsum(FFTCoeffSorted);
    EnergyPercent = (CumFFTCoeffs/EnergyFreqDomain)*100;
    Vec = find(EnergyPercent > 99.99);
    FFTCoeffsModified = zeros(L,1);
    FFTCoeffsModified(ind(1:Vec(1))) = FFTCoeff(ind(1:Vec(1)));
    ReconstrSignal = ift(FFTCoeffsModified);
end

99,99% энергии сигнала может быть представлено количеством коэффициентов БПФ, заданных Vec(1):

Vec(1)

ans = 296

Сигнал восстанавливается эффективно с использованием этих коэффициентов. Если сравнить последний кадр восстановленного сигнала с исходным сигналом во временной области, можно увидеть, что разница очень мала, и графики близко совпадают.

max(abs(Input-ReconstrSignal))

ans = 0.0431

plot(Input,'*');
hold on;
plot(ReconstrSignal,'o');
hold off;

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Алгоритмы

Этот объект реализует алгоритм, входы и выходы, описанные на странице ссылок блока IFFT. Свойства объекта соответствуют параметрам блока, за исключением того, что параметр режима выборки вывода не поддерживается dsp.IFFT.

Ссылки

[1] FFTW (http://www.fftw.org)

[2] Фриго, М. и С. Г. Джонсон, «FFTW: адаптивная архитектура программного обеспечения для FFT», Труды Международной конференции по акустике, речи и обработке сигналов, том 3, 1998, стр. 1381-1384.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

Примечания и ограничения по использованию:

См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).
При выполнении следующих условий исполняемый файл, созданный из этого объекта System, полагается на предварительно созданные файлы динамической библиотеки (.dll файлы), входящие в состав MATLAB ®:
- FFTImplementation имеет значение 'FFTW'.
- FFTImplementation имеет значение 'Auto', FFTLengthSource имеет значение 'Property', и FFTLength не является силой двух.
Используйте packNGo для упаковки кода, созданного из этого системного объекта, и всех соответствующих файлов в сжатом zip-файле. С помощью этого zip-файла можно переместить, распаковать и перестроить проект в другой среде разработки, где MATLAB не установлен. Дополнительные сведения см. в разделе Запуск созданного исполняемого файла вне MATLAB.
Если длина БПФ равна двум, можно создать автономный код C и C++ из этого объекта System.

См. также

Объекты

dsp.FFT

Представлен в R2012a

Документация

dsp. IFFT

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

FFTImplementation - Реализация БПФ Auto (по умолчанию) | Radix-2 | FFTW

BitReversedInput - Включить битовую интерпретацию входных элементов в обратном порядке false (по умолчанию) | true

Зависимости

ConjugateSymmetricInput - Включить сопряженную симметричную интерпретацию входных данных false (по умолчанию) | true

Зависимости

Normalize - Включить деление выходного сигнала на длину БПФ true (по умолчанию) | false

FFTLengthSource - Источник длины БПФ Auto (по умолчанию) | Property

Зависимости

FFTLength - длина БПФ 64 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

WrapInput - Логическое значение обтекающего или усекающего ввода true (по умолчанию) | false

Свойства с фиксированной точкой

RoundingMethod - Метод округления для операций с фиксированной точкой Floor (по умолчанию) | Ceiling | Convergent | Nearest | Round | Simplest | Zero

OverflowAction - Действие переполнения для операций с фиксированной точкой Wrap (по умолчанию) | Saturate

SineTableDataType - Длины слов и дробей таблицы синусов Same word length as input (по умолчанию) | Custom

CustomSineTableDataType - Длины слов и дробей таблицы синусов numerictype([],16) (по умолчанию) | numerictype

Зависимости

ProductDataType - Длины словосочетаний и дробей Full precision (по умолчанию) | Same as input | Custom

CustomProductDataType - Длины словосочетаний и дробей numerictype([],32,30) (по умолчанию) | numerictype

Зависимости

AccumulatorDataType - Длины слов и дробей аккумулятора Full precision (по умолчанию) | Same as input | Same as product | Custom

CustomAccumulatorDataType - Длины слов и дробей аккумулятора numerictype([],32,30) (по умолчанию) | numerictype

Зависимости

OutputDataType - Длина выходного слова и дроби Full precision (по умолчанию) | Same as input | Custom

CustomOutputDataType - Длина выходного слова и дроби numerictype([],16,15) (по умолчанию) | numerictype

Зависимости

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

x - Ввод данных вектор | матрица | массив N-D

Выходные аргументы

y - Обратное дискретное преобразование Фурье входного сигнала вектор | матрица | массив N-D

Функции объекта

Общие для всех системных объектов

Примеры

Построение синусоидального сигнала с использованием коэффициентов БПФ высокой энергии

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Объекты

Документация по системной панели инструментов DSP

Поддержка

`FFTImplementation` - Реализация БПФ
`Auto` (по умолчанию) | `Radix-2` | `FFTW`

`BitReversedInput` - Включить битовую интерпретацию входных элементов в обратном порядке
`false` (по умолчанию) | `true`

`ConjugateSymmetricInput` - Включить сопряженную симметричную интерпретацию входных данных
`false` (по умолчанию) | `true`

`Normalize` - Включить деление выходного сигнала на длину БПФ
`true` (по умолчанию) | `false`

`FFTLengthSource` - Источник длины БПФ
`Auto` (по умолчанию) | `Property`

`FFTLength` - длина БПФ
`64` (по умолчанию) | целое число

`WrapInput` - Логическое значение обтекающего или усекающего ввода
`true` (по умолчанию) | `false`

`RoundingMethod` - Метод округления для операций с фиксированной точкой
`Floor` (по умолчанию) | `Ceiling` | `Convergent` | `Nearest` | `Round` | `Simplest` | `Zero`

`OverflowAction` - Действие переполнения для операций с фиксированной точкой
`Wrap` (по умолчанию) | `Saturate`

`SineTableDataType` - Длины слов и дробей таблицы синусов
`Same word length as input` (по умолчанию) | `Custom`

`CustomSineTableDataType` - Длины слов и дробей таблицы синусов
`numerictype([],16)` (по умолчанию) | numerictype

`ProductDataType` - Длины словосочетаний и дробей
`Full precision` (по умолчанию) | `Same as input` | `Custom`

`CustomProductDataType` - Длины словосочетаний и дробей
`numerictype([],32,30)` (по умолчанию) | numerictype

`AccumulatorDataType` - Длины слов и дробей аккумулятора
`Full precision` (по умолчанию) | `Same as input` | `Same as product` | `Custom`

`CustomAccumulatorDataType` - Длины слов и дробей аккумулятора
`numerictype([],32,30)` (по умолчанию) | numerictype

`OutputDataType` - Длина выходного слова и дроби
`Full precision` (по умолчанию) | `Same as input` | `Custom`

`CustomOutputDataType` - Длина выходного слова и дроби
`numerictype([],16,15)` (по умолчанию) | numerictype

`x` - Ввод данных
вектор | матрица | массив N-D

`y` - Обратное дискретное преобразование Фурье входного сигнала
вектор | матрица | массив N-D

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™