임펄스 응답(Impulse Response)란?

시스템에 단위 임펄스 δ[n](n = 0에서만 1이고 나머지는 0)을 입력했을 때의 출력 h[n]. 선형 시불변(LTI) 시스템에서는 임의의 입력에 대한 출력이 입력과 h[n]의 합성곱 y[n] = Σx[k]h[n − k]로 구해지므로, h[n]이 시스템의 성질을 모두 나타낸다. h[n]이 유한한 길이로 끝나는 것을 FIR 필터, 무한히 계속되는 것을 IIR 필터라고 한다. Σ|h[n]|이 유한한 것이 BIBO 안정의 조건이며, h[n]의 z 변환이 전달 함수 H(z)가 된다.

일본어 명칭: インパルス応答

임펄스 응답(Impulse Response)은(는) 디지털 신호 처리의 기초 등 1개 분야의 연습 문제 5개에 나와요.

분야: 디지털 신호 처리의 기초

도전해 보기: 임펄스 응답(Impulse Response) 관련 문제

u[n]을 단위 계단이라 한다. 임펄스 응답이 다음과 같이 표현되는 LTI 시스템 중에서 BIBO 안정(유계 입력에 대해 출력이 반드시 유계)인 것은?

  1. Ah[n] = (−0.9)ⁿu[n]
  2. Bh[n] = u[n]
  3. Ch[n] = (1.1)ⁿu[n]
정답과 해설 보기

정답: A. h[n] = (−0.9)ⁿu[n]

LTI 시스템이 BIBO 안정일 필요충분조건은 임펄스 응답의 절댓값의 총합 Σ|h[n]|이 유한한 것입니다. h[n] = (−0.9)ⁿu[n]에서는 Σ|h[n]| = Σ0.9ⁿ = 1/(1 − 0.9) = 10으로 유한하므로 안정합니다. h[n] = u[n]은 입력을 계속 더하는 누산기로, 총합이 무한대가 되어 일정한 입력에 대해 출력이 한없이 커집니다. (1.1)ⁿ은 시간이 지남에 따라 커지므로 불안정합니다.

x[n] = {1, 2, 3}(n = 0, 1, 2)을 임펄스 응답 h[n] = {1, −1}(n = 0, 1)인 LTI 시스템에 입력했다. 출력 y[0]~y[3]으로 올바른 것은?

  1. A−1, −1, −1, 3
  2. B1, 3, 5, 3
  3. C1, 1, 1, −3
정답과 해설 보기

정답: C. 1, 1, 1, −3

합성곱 y[n] = Σx[k]h[n − k]는 h[n] = {1, −1}인 경우 y[n] = x[n] − x[n − 1](하나 앞의 입력과의 차)이 됩니다. y[0] = 1 − 0 = 1, y[1] = 2 − 1 = 1, y[2] = 3 − 2 = 1, y[3] = 0 − 3 = −3입니다. 출력의 길이는 입력의 길이 3과 임펄스 응답의 길이 2로부터 3 + 2 − 1 = 4가 됩니다.

해설 속 임펄스 응답(Impulse Response)

임펄스 응답(Impulse Response)이(가) 나오는 문제 (5)

  1. u[n]을 단위 계단이라 한다. 임펄스 응답이 다음과 같이 표현되는 LTI 시스템 중에서 BIBO 안정(유계 입력에 대해 출력이 반드시 유계)인 것은?
  2. x[n] = {1, 2, 3}(n = 0, 1, 2)을 임펄스 응답 h[n] = {1, −1}(n = 0, 1)인 LTI 시스템에 입력했다. 출력 y[0]~y[3]으로 올바른 것은?
  3. 차분 방정식 y[n] = x[n] + 0.5y[n − 1]로 표현되는 시스템에 n = 0부터 단위 계단(n ≥ 0에서 x[n] = 1)을 입력했다. y[−1] = 0일 때, y[2]로 올바른 것은?
  4. FIR 필터(유한 임펄스 응답 필터)의 특징으로 올바른 것은?
  5. 아날로그 필터의 전달 함수 H(s)로부터 디지털 필터를 설계할 때 사용하는 쌍선형 변환의 설명으로 올바른 것은?

관련 용어

IIR 필터 합성곱(컨볼루션) 차분 방정식(Difference Equation) FIR 필터 선형 위상(Linear Phase) 차단 주파수(Cutoff Frequency) 고속 푸리에 변환(FFT) 군지연(Group Delay) 데시메이션(Decimation) 스펙트럼 누설(Spectral Leakage)

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