为什么将离散时间信号称为差分方程?

信息处理 离散信号 DSP核心 线性系统
2022-02-17 21:12:07

有很多离散时间信号的表示。您可以在框图或差分方程中表示它。

我们称其为框图,因为图中存在基本结构。

为什么我们将方程部分称为信号的差分方程? y[n]=x[n]+x[n1]

上面的示例表示中没有减去任何内容,那为什么称它为差分方程呢?

2个回答

差分方程是递归关系,其中当前元素y[n]序列的值与其过去的值有关y[nk],k>0(如果我们解释索引n作为时间索引,这不是必需的)。您在问题中给出的方程式是一种特殊情况,因为没有过去的术语y[nk]涉及,所以你可以称它为零阶差分方程,但你是对的,从常识的角度来看,它根本不是差分方程。

然而,这里重要的是没有过去(或未来)元素y[nk]参与其中,而不是“什么都没有被减去”。例如,以下方程是差分方程的标准示例:

(1)y[n]=ay[n1]+bx[n]

减法发生在索引中n(y[n1])。但显然你可以替代n+1为了n屈服

(2)y[n+1]=ay[n]+bx[n+1]

这完全等同于(1)没有减法发生,但它仍然是一个差分方程,因为索引之间的差异保持不变。

它被称为“输入-输出”差分方程(有时是线性常系数差分方程),因为它将输入和输出(此处为线性时不变系统)关联为差分方程

y[n](x[n]+x[n1])=0.
更一般的形式包括通用线性组合,在适当的整数索引集上NxNy(取决于线性系统或滤波器是因果、反因果、非因果、有限或无限脉冲响应等):

iNyaiy[ni]jNxbjx[nj]=0.

例如,在差分方程中,通常只求助于过去:

差分方程是计算输出样本的公式n基于时域中过去和现在的输入样本和过去的输出样本。

在图像处理中,递归近似高斯和指数滤波器通常同时使用因果和反因果术语,因此我使用“适当”,而不是仅提及过去。