Definición


Podemos definir la transformada de Fourier para señales de tiempo discreto. Consideremos una señal . Se define la transformada de Fourier de o como

La definición dada arriba de la transformada de Fourier tiene sentido siempre y cuando esté bien definida. Es decir la serie debe existir para todo y ser finita. Esto por ejemplo se cumple si

La transformada de Fourier se debe interpretar como un operador que mapea señales en un determinado espacio vectorial y entrega señales en otro espacio vectorial donde podamos obtener caracterizaciones útiles de la señal original.

Notar que definimos la transformada para . Esto es así por que en caso discreto la transformada de Fourier es claramente una función periódica por lo que podemos restringir el análisis de a dicho intervalo. Esto se puede probar con las propiedades de una exponencial discreta

Teorema


Sobre el espacio el operador es biyectiva, usando un sentido cuadrático en . Además para cada existe su transformada de Fourier la cual es de energía finita. Así mismo para cada señal existe también de energía finita. Además se cumple la relación de Parseval

Relación con la serie de Fourier


Veamos que es una función periódica con periodo . Como tal se pueden calcular sus coeficientes de Fourier

Es claro, referenciando la antitransformada que , lo que refleja que tenemos una relación de dualidad entre la transformada de Fourier de tiempo discreto y la serie de Fourier de tiempo continuo.

Propiedades


Vamos a asumir que todas las señales involucradas tienen bien definida su transformada de Fourier

Linealidad

Sean e funciones tales que e . Tenemos que

Desplazamiento temporal

Sea tal que . Entonces valen

Conjugación y simetría conjugada

Sea tal que . Entonces valen

Claramente si es real tenemos que

Diferencia

Siendo el equivalente de la derivación para la transformada de Fourier. Sea tal que . Entonces valen

Acumulación

Siendo el equivalente de la integración para la transformada de Fourier. Sea tal que . Siendo , tenemos que

En el caso que no sea igual a se modifica como

Convolución

Sea tal que e tal que . Sea . Tenemos

Multiplicación

Sea tal que e tal que . Sea . Tenemos

Donde esta es similar a la convolución tradicional o aperiódica, ya que no va desde a , esta al ir desde a se la conoce como convolución periódica.