Fractional Fourier Domains and the Shift-Invariance Characteristics of Linear Time-Frequency Distributions

부분 푸리에 영역과 선형 시간-주파수 분포의 옮김 불변 특성

  • Published : 2005.11.01

Abstract

In this paper, we generalize the shift-invariance properties of linear time-frequency distributions to the fractional Fourier domains that interpolate between the time and frequency domains. Magnitude-wise shift invariance in arbitrary fractional Fourier domains distinguishes the short-time Fourier transform (STFT) among all linear time-frequency distributions and simplifies the interpretation of the resultant distribution. We prove that the STFT is the only linear distribution that satisfies the magnitude-wise shift-invariance property in the fractional Fourier domains.

시간 영역과 주파수 영역을 사이의 공간을 뜻하는 부분 푸리에 영역으로 (fractional Fourier domains) 선형 시간-주파수 분포의 옮김 불변 특성을 일반화한다. 다른 선형 사주파수 분포와 달리 짧은 시간 푸리에 변환은(short time Fourier transform: STFT) 부분 푸리에 영역에서 크기 (magnitude-wise) 옮김 불변을 지니는데, 이 짧은 시간 푸리에 변환을 쓰면 분포를 좀더 쉽게 해석할 수 있다. 특히, 부분 푸리에 영역에서 크기 옮김 불변인 선형 분포는 짧은 시간 푸리에 변환뿐이라는 것을 밝힌다.

Keywords

References

  1. X. Ouyang and M. G. Amin, 'Short-time Fourier transform receiver for non stationary interference excision in direct sequence spread spectrum communications,' IEEE Trans. Signal Process., vol. 49, pp. 851-863, Apr. 2001 https://doi.org/10.1109/78.912929
  2. L. Cohen, 'Time-frequency distributions - A review,' Proc. IEEE, vol. 77, pp. 941-981, July 1989 https://doi.org/10.1109/5.30749
  3. L. Durak and O. Arikan, 'Short-time Fourier transform: Two fundamental properties and an optimal implementation,' IEEE Trans. Signal Process., vol. 51, pp. 1231-1242, May 2003 https://doi.org/10.1109/TSP.2003.810293
  4. V. Namias, 'The fractional order Fourier transform and its application to quantum mechanics,' J. Inst. Math. Appl., vol. 25, pp. 241-265, Apr. 1980 https://doi.org/10.1093/imamat/25.3.241
  5. 배장근, 전상우, 김철수, 김정우, 도양회, 김수중, '적외선영상구성을 위한 주파수-시간 합성 회전격자의 제안,' 한국통식학회 논문지, 20권, 409-419쪽, 1995년 2월
  6. H. M. Ozaktas and D. Mendlovic, 'Fractional Fourier optics,' J. Opt. Soc. Am. A, vol. 12, pp. 743-751, Apr. 1995 https://doi.org/10.1364/JOSAA.12.000743
  7. 박형근, 주양익, 김용석, 차균현, '시간 주파수 다이버시티를 위한 분할된 확산코드를 이용한 멀티케리어 CDMA 시스템,' 한국통신학회 논문지, 27권, 569-578쪽, 2002년 6월
  8. O. Akay, 'Linear fractional shift invariant systems,' Proc. Seventh Int. Symp. Signal Proc., Appl., Paris, France, vol. 1, pp. 585-588, July 2003 https://doi.org/10.1109/ISSPA.2003.1224771
  9. H. M. Ozaktas, O. Arikan, M. A. Kutay, and G. Bozdagi, 'Digital computation of the fractional Fourier transform,' IEEE Trans. Signal Process., vol. 44, pp. 2141-2150, Sep. 1996
  10. A. W. Naylor and G. R. Sell, Linear Operator Theory in Engineering and Science, New York: Springer-Verlag, 1982
  11. L. B. Almedia, 'The fractional Fourier transform and time-frequency representations,' IEEE Trans. Signal Process., vol. 42, pp. 3084-3091, Nov. 1994 https://doi.org/10.1109/78.330368
  12. Z. Bao, G. Wang, and L. Luo, 'Inverse synthetic aperture radar imaging of maneuvering targets,' Opt. Eng., vol. 37, pp. 1582-1588, May 1998 https://doi.org/10.1117/1.601670