EKSAMEN I FAG TTT4110 Informasjons- og signalteori

Like dokumenter
NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 1 av 5

EKSAMEN I FAG TTT4110 Informasjons- og signalteori. Norsk tekst på oddetalls-sider. ( English text on even numbered pages.)

EKSAMEN I FAG TTT4110 Informasjons- og signalteori. Norsk tekst på oddetalls-sider. ( English text on even numbered pages.)

KONTINUASONSEKSAMEN I FAG SIE2010 Informasjons- og signalteori

EKSAMEN I FAG TTT4110 Informasjons- og signalteori. Norsk tekst på oddetalls-sider. (English text on even numbered pages.)

Hjelpemidler/hjelpemiddel: D - "Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Enkel kalkulator tillatt."

Bedømmelse: Ved bedømmelse vektlegges oppgavene I, II og III likt.

EKSAMEN I FAG SIE2010 Informasjons- og signalteori

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

Hjelpemidler: D Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Hjelpemidler: D Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.


TTT4110 Informasjons- og signalteori Løsningsforslag eksamen 9. august 2004

Transformanalyse. Jan Egil Kirkebø. Universitetet i Oslo 17./23. september 2019

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen, TFY 4195/FY 3100: Optikk, Exam, TFY 4195/FY 3100: Optics,

pdf

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

UNIVERSITETET I OSLO

Bokmål / Nynorsk / English NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK. Eksamen TFY4185 Måleteknikk

Repetisjon: Spektrum for en sum av sinusoider

NORGES LANDBRUKSHØGSKOLE Institutt for matematiske realfag og teknologi EKSAMEN I FYS135 - ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO

2-komplements representasjon. Binær addisjon. 2-komplements representasjon (forts.) Dagens temaer

Dagens temaer. Tema. Time 6: Analyse i frekvensdomenet. z-transformasjonen. Fra forrige gang. Frekvensrespons funksjonen

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Universitetet i Bergen Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i emnet Mat131 - Differensiallikningar I Onsdag 25. mai 2016, kl.

Løsningsforslag til prøveeksamen i fag SIG50 Signalbehandling

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

FYS3220 Oppgaverer om Laplacetransformasjon

Dagens temaer. Definisjon av z-transformasjonen. Tema. Time 5: z-transformasjon og frekvens transformasjon. Fra forrige gang

Trigonometric Substitution

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Sampling ved Nyquist-raten

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Institutt for elektroteknikk og databehandling

Physical origin of the Gouy phase shift by Simin Feng, Herbert G. Winful Opt. Lett. 26, (2001)

LØSNINGSFORSLAG for KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG SIE2010 Informasjons- og signalteori, 29. juli y(n) = ay(n 1) + x(n k),

EKSAMENSOPPGAVE I FAG TKP 4105

Fasit til midtveiseksamen

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Kartleggingsskjema / Survey

! Dekoder: En av 2 n output linjer er høy, avhengig av verdien på n inputlinjer. ! Positive tall: Som før

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EKSAMENSOPPGAVE I SØK 1002 INNFØRING I MIKROØKONOMISK ANALYSE

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

01 Laplace og Z-transformasjon av en forsinket firkant puls.

Mathematics 114Q Integration Practice Problems SOLUTIONS. = 1 8 (x2 +5x) 8 + C. [u = x 2 +5x] = 1 11 (3 x)11 + C. [u =3 x] = 2 (7x + 9)3/2

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

Exercise 1: Phase Splitter DC Operation

FYS2140 Kvantefysikk. Løsningsforslag for Oblig 7

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG TIL SIGNALBEHANDLING 1 JUNI 2010

Eksamensoppgave i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N

Eksamen i TFY4230 STATISTISK FYSIKK Onsdag 21. desember, :00 19:00

Slope-Intercept Formula

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1100, uka 20-24/9

Oppgave 2 Betydningen til hvert enkelt siffer er bestemt av sifferets plassering eller posisjon. Tallet 4321 betyr

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

Uke 6: Analyse i frekvensdomenet

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Exam in Quantum Mechanics (phys201), 2010, Allowed: Calculator, standard formula book and up to 5 pages of own handwritten notes.

Vår 2004 Ordinær eksamen

Uke 6: Analyse i frekvensdomenet

Solutions #12 ( M. y 3 + cos(x) ) dx + ( sin(y) + z 2) dy + xdz = 3π 4. The surface M is parametrized by σ : [0, 1] [0, 2π] R 3 with.

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

UNIVERSITETET I OSLO

Nøtterøy videregående skole

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 1 av 5 INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

EKSAMENSOPPGAVE. Alle trykte og skrevne Kalkulator. Rute. Ola Løvsletten

Uke 6: Analyse i frekvensdomenet

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Windlass Control Panel

Repetisjon: Eksempel. Repetisjon: Aliasing. Oversikt, 26.februar Gitt. Alle signaler. Ettersom. vil alle kontinuerlig-tid signaler.

Bokmål / Nynorsk / English NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK. Eksamen TFY4185 Måleteknikk

Eksamen i fag TFY4205 Kvantemekanikk II Mandag 13. august 2012 Tid:

Moving Objects. We need to move our objects in 3D space.

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

ECON3120/4120 Mathematics 2, spring 2004 Problem solutions for the seminar on 5 May Old exam problems

1 Tallregning og algebra

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

5 E Lesson: Solving Monohybrid Punnett Squares with Coding

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

STE 6146 Digital signalbehandling. Løsningsforslag til eksamen avholdt

UNIVERSITETET I OSLO

EN Skriving for kommunikasjon og tenkning

MIK 200 Anvendt signalbehandling, 2012.

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 10 1 LØSNING ØVING 10

Transkript:

Side/Pge 1 v/of 8 + 3 sider vedlegg + enclosure, 3 pges NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON Signlehndling Fglig kontkt under eksmen: Nvn: Tor A. Rmstd EKSAMEN I FAG TTT4110 Informsjons- og signlteori Norsk tekst på oddetlls-sider. (English text on even numered pges.) to/te: 27. mi 2007 Tid/Time: 9.00-13.00 Hjelpemidler: - Ingen ndre trykte eller håndskrevne hjelpemidler tilltt. Bestemt, enkel klkultor tilltt (No extr printed or hndwritten mteril llowed. Simple clcultor ccepted.) Bedømmelse: Ved edømmelse vektlegges hvert punkt likt. (Equl weighting on ech of the questions.) Sensurfrist 23. juni, 2008

Side 3 v 8 Oppgve 1. ) Forklr forskjellene mellom FIR- og IIR-filtre. Gitt følgende tre kretser: + + y(n) y(n) + y(n) A. B. C. ifferenseligningene til de tre er gitt ved: 1. y(n) = + x(n 2) 2. y(n) = y(n 1) + x(n 2) 3. y(n) = y(n 2) + x(n 1) ) Bevis dette og på den måten finn ut hvilken differenseligning som tilhører hver krets. Vi skl reide videre med den siste v differenseligningene. c) Finn enhetspusresponsen for systemet. d) Beregn den tilhørende frekvensresponsen og skisser dens modul (tllverdi) for = 0, 5 og = 1. e) Vi påtrykker nå et signl med konstnt effektspektrltetthet, S XX (ω) = σx 2. Hv lir effektspektrltettheten, S Y Y (ω), til utgngssignlet? f) Beregn effekten (vrinsen σ 2 Y ) til utgngssignlet. Ved å ruke Prsevls teorem oppnås resulttet lettest.

Pge 4 of 8 Prolem 1. ) Explin the differences etween FIR nd IIR filters. Given the following lock digrms: + + y(n) y(n) + y(n) A. B. C. The difference equtions for the three circuits re given y: 1. y(n) = + x(n 2) 2. y(n) = y(n 1) + x(n 2) 3. y(n) = y(n 2) + x(n 1) ) Prove this nd in this wy identify which eqution elongs to ech of the circuits. In the following we consider only the lst of the difference equtions. c) Find the unit smple response of this system. d) Clculte the corresponding frequency response nd sketch its mgnitude for the prmeters = 0.5 nd = 1. e) We now pply signl with the constnt power spectrl density, S XX (ω) = σx 2. Wht is the power spectrl density, S Y Y (ω), of the output signl? f) Clculte the power (vrince σ 2 Y ) of the output signl. Prsevl s teorem might come in hndy to simplify the clcultions.

Side 5 v 8 Oppgve 2. Gitt et signl med snnsynlighetstetthetsfunksjon f X (x) som vist i figuren. f X (x) 3/4 1/4-1 -1/2 1/2 1 x ) Beregn signlets effekt (vrins). Signlet kvntiseres ved hjelp v en uniform kvntiserer med it. ) Beregn kvntiseringsstøyen og signl-støyforholdet. c) Beregn det kvntiserte signlets entropi når vi ruker 4 like kvntiseringsintervller. I prksis kn det være vnskelig å oppnå en itrte som er lik entropien. Vi velger her følgende kode for de fire nivåene: 0 10 110 111 d) Er denne koden entydig dekodr? Begrunn svret. e) Finn den minste gjennomsnittlige itrte som kn oppnås for det gitte signlet med denne koden, og kommenter forskjellene til entropien og representsjonen med likt ntll it for lle nivåer. f) Forklr hv vi mener med en pdf-optimlisert (Mx-Lloyd) kvntiserer.

Pge 6 of 8 Prolem 2. Given signl with proility density function (pdf) f X (x) s shown in the figure. f X (x) 3/4 1/4-1 -1/2 1/2 1 x ) Compute the power (vrince) of the signl. The signl is quntized using uniform quntizer with its. ) Clculte the quntiztion noise nd the signl-to-noise rtio. c) Clculte the entropy of the quntized signl when the quntizer uses 4 equl intervls. It cn e very difficult to otin it rte equl to the entropy of the signl in prcticl implementtions. Here we choose codes for the for four levels s 0 10 110 111 d) Is this code uniquely decodle? Explin why you reched your conclusion. e) erive the lowest otinle it rte when using this code for the quntized signl, nd discuss the difference etween the otined result to the entropy nd the rte using the sme rte for ll symols. f) Explin wht is ment y pdf-optimized (Mx-Lloyd) quntiztion.

Side 7 v 8 Oppgve 3. I diskrete, pulsmplitude-modulerte (PAM) systemer sendes lle symoler med smme pulsform, men forskjellige energier og polritet. et optimle filteret for å detektere symolene i støy er det signltilpssete filteret. Ant t det motttte signlet uten støy er g(t), hvor er mplituden som inneholder meldingen og T 0 er pulslengden. ) Hv er impulsresponsen til det signltilpssete filteret? Ant t den motttte pulsformen er gitt ved g(t) = u(t) u(t T 0 ), hvor u(t) er enhetssprngfunksjonen. ) Hv er den nødvendige knlåndredden for å mott dette signlet? Begrunn svret. c) Utled utgngssignl y(t) fr filteret når en puls motts. Nå sendes pulser etter hverndre slik t det motttte signlet er gitt ved x(t) = N i g(t it 0 ). i=0 d) Tegn x(t) når N = 3, T 0 = 1, og = [1,2, 1,1]. e) Tegn også utgngssignl fr det signltilpssete filteret og diskuter om hvorvidt dette er en Nyquistknl. (Husk t filteret er lineært og tidsinvrint). Vi etrkter spesiltilfellet med inær trnsmisjon hvor lfetet er gitt v = ±A, og snnsynlighetstetthetsfunksjonen for utgngsstøyen etter filteret er gitt i figuren. f N (n) 1-1 1 n f) Finn feilsnnsynligheten som funksjon v A når deteksjonen utføres optimlt.

Pge 8 of 8 Prolem 3. A discrete pulse mplitude modulted (PAM) system trnsmits ll symols with the sme shpe ut different energies nd polrities. The optiml filter for detecting the messge in noise is the "mtched filter". Assume tht the received signl without noise is g(t), where is the mplitude contining the messge nd the length of the pulse is T 0. ) Wht is the impulse response of the mtched filter? Assume now tht the received pulse shpe is given y g(t) = u(t) u(t T 0 ), where u(t) is the unit step function. ) Wht is the necessry chnnel ndwidth to receive this signl? Sustntite your nswer. c) erive the output signl y(t) from the filter when receiving one pulse. Now trnsmit pulses with different mplitudes one fter the other so tht the received signl is given y N x(t) = i g(t it 0 ). i=0 d) rw x(t) when N = 3, T 0 = 1, nd = [1,2, 1,1]. e) rw the output signl from the mtched filter nd discuss whether this is Nyquist chnnel. (Rememer tht the filter is liner nd time invrint). Assume now tht we hve inry trnsmission where the lphet is given y = ±A, nd the proility density function of the output noise fter the mtched filter is given s shown in the figure. f N (n) 1-1 1 n f) Find the it error proility s function A when the detection is performed optimlly.

Fourier representtions Anlog signls Finite length signls (t [0,T 0 ]) or periodic signls with period T 0 Fourier series x(t) = k= c k e j 2π kt T 0 Non-periodic signls of infinite length Inverse Fourier trnsform x(t) = 1 X(Ω)ejΩt dω Coefficients c k = 1 kt T T 0 x(t)e 0 dt Fourier trnsform X(Ω) = x(t)e jωt dt Prsevl T 0 x(t) 2 dt = T k= 0 c k 2 Prsevl x(t) 2 dt = 1 2π X(Ω) 2 dω T 0 Time-discrete signls j 2π Finite length signls (n [0,N 1]) or Non-periodic signls periodic signls with period N of infinite length Inverse FT = 1 N 1 N k=0 X(k)ej 2π N kn Inverse TFT = 1 π 2π π X(ω)ejωn dω FT X(k) = N 1 n=0 e j 2π N kn TFT X(ω) = n= e jωn Prsevl N 1 n=0 2 = 1 N 1 N k=0 X(k) 2 Prsevl n= 2 dt = 1 π 2π π X(ω) 2 dω 2π Reltionship etween voltge nd current Resistor: v(t) =Ri(t) Cpcitor: i(t) =C dv(t) dt Inductor: v(t) =L di(t) dt

Properties of the Fourier trnsform of infinite, continuous signls Given: X i (jω) = F{x i (t)} = x i (t)e jωt dt Linerity: Time shift: x 1 (t)+x 2 (t) X 1 (jω) + X 2 (jω) x(t τ) e jωτ X(jΩ) Frequency shift: x(t)e jω 0t X(j(Ω Ω 0 )) Time domin convolution: x 3 (t) =x 1 (t) x 2 (t) = Multipliction of functions: x 3 (t) =x 1 (t)x 2 (t) X 3 (jω) = 1 2π Prsevl s theorem: x 1 (τ)x 2 (t τ)dτ X 3 (jω) = X 1 (jω)x 2 (jω) x 2 (t)dt = 1 X(jΩ) 2 dω 2π X 1 (ju)x 2 (j(ω U))dU