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

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

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.)

KONTINUASONSEKSAMEN I FAG SIE2010 Informasjons- og signalteori

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

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

pdf

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

TTT4110 Informasjons- og signalteori Løsningsforslag eksamen 9. august 2004

UNIVERSITETET I OSLO

Repetisjon: Spektrum for en sum av sinusoider

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Bruk av tidsvindu. Diskret Fourier-transform. Repetisjon: Fourier-transformene. Forelesning 6. mai 2004

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

LØSNINGSFORSLAG TIL SIGNALBEHANDLING 1 JUNI 2010

UNIVERSITETET I OSLO


Uke 6: Analyse i frekvensdomenet

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning.

Uke 6: Analyse i frekvensdomenet

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

STE 6219 Digital signalbehandling Løsningsforslag

Uke 9: Diskret Fourier Transform, I

Repetisjon: LTI-systemer

Uke 5: Analyse i z- og frekvensdomenet

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

Uke 6: Analyse i frekvensdomenet

Løsningsforslag til hjemmeeksamen i INF3440 / INF4440

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

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

Sampling ved Nyquist-raten

Uke 4: z-transformasjonen

Eksempel 1. Frekvensene i DFT. Forelesning 13. mai På samme måte har vi at. I et eksempel fra forrige uke brukte vi sekvensen

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

UNIVERSITETET I OSLO

TTT4110 Informasjons- og signalteori Sortering av tidligere eksamensoppgaver


Uke 4: z-transformasjonen

HØGSKOLEN - I - STAVANGER. Institutt for elektroteknikk og databehandling

STE 6219 Digital signalbehandling Løsning til kontinuasjonseksamen

STE 6146 Digital signalbehandling. Løsningsforslag til eksamen avholdt

Uke 4: z-transformasjonen

Fourier-Transformasjoner II

f(t) F( ) f(t) F( ) f(t) F( )

Repetisjon. Jo Inge Buskenes. INF3470/4470, høst Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Repetisjon. Jo Inge Buskenes. INF3470/4470, høst Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Uke 4: z-transformasjonen

Fasit til midtveiseksamen

Forelesning, 23.februar INF2400 Sampling II. Øyvind Ryan. Februar 2006

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN. Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Morten Brekke. Klasser: (div) Dato: 18. feb Eksamenstid:

Forelesning, 17.februar INF2400 Sampling II. Øyvind Ryan. Februar 2005

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

Fasit, Eksamen. INF3440/4440 Signalbehandling 9. desember c 0 + c 1z 1 + c 2z 2. G(z) = 1/d 0 + d 1z 1 + d 2z 2

Uke 12: FIR-filter design

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I NUMERISK LØSNING AV DIFFERENSIALLIGNINGER MED DIFFERANSEMETODER (TMA4212)

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning.

Dagens temaer. Endelig lengde data. Tema. Time 11: Diskret Fourier Transform, del 2. Spektral glatting pga endelig lengde data.

Uke 10: Diskret Fourier Transform, II

Eksamensoppgave i TMA4130/35 Matematikk 4N/4D

Utregning av en konvolusjonssum

Uke 4: z-transformasjonen

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I NUMERISK LINEÆR ALGEBRA (TMA4205)

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

Dagens temaer. 3 domener. Tema. Time 4: z-transformasjonen. z-dometet; ett av tre domener. Andreas Austeng@ifi.uio.no, INF3470

UNIVERSITETET I BERGEN

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG TTT4110 Informasjons- og signalteori

UNIVERSITETET I OSLO

Tidsdomene analyse (kap 3 del 2)

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

TMA4120 Matematikk 4K Høst 2015

EKSAMEN I FAG TMA4275 LEVETIDSANALYSE Lørdag 4. juni 2005 Tid: 09:00 13:00

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN, MAT 1001, HØSTEN (x + 1) 2 dx = u 2 du = u 1 = (x + 1) 1 = 1 x + 1. ln x

6.8 Anvendelser av indreprodukter

Uke 12: FIR-filter design

Tidsdomene analyse (kap 3 del 2)

EKSAMEN. Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Morten Brekke. Klasser: (div) Dato: 3. des Eksamenstid:

Fakta om fouriertransformasjonen

'HQ GLVNUHWH )RXULHU-WUDQVIRUPHQ (')7)

Eksamen TFY 4210 Kvanteteorien for mangepartikkelsystem, våren 2012

Transkript:

Side av 8 + sider vedlegg NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON Signalbehandling Faglig kontakt under eksamen: Navn: Tor A. Ramstad Tlf.: 46660465 KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG TTT40 Informasjons- og signalteori Bokmålstekst på oddetalls-nummererte sider Nynorsktekst på partall-nummererte sider Dato: 9. august 007 Hjelpemidler/hjelpemiddel: D - "Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Enkel kalkulator tillatt." Bedømmelse/ Poengsetjing: Maksimum 5 poeng per delpunkt Sensurfrist: 30. august, 007

Side 3 av 8 Oppgave I a. Sett opp det matematiske uttrykket for sammenhengen mellom inngangsog utgangssignal i et lineært, skiftinvariant (LSI), digitalt filter ved hjelp av enhetspulsresponsen. b. Utled sammenhengen mellom enhetspulsrespons og frekvensrespons for et LSI-filter ved å påtrykke signalet x(n) = e jωn. Systemet i figuren under inneholder to LSI-filtre med henholdsvis h(n) og g(n) som enhetspulsresponser. x(n) v(n) y(n) h(n) α + g(n) β c. Finn enhetspulsresponsen for det sammensatte systemet når vi uttrykker tidsdiskret foldning som f.eks. v(n) = h(n) x(n). d. Finn tilsvarende frekvensrespons for systemet uttrykt ved frekvensresponsene for filtrene og forstekningsfaktorene. Anta videre at h(n) = a 0 δ(n) + a δ(n ) og g(n) = γ n u(n). e. Beregn nå frekvensresponsen til systemet og grei ut om betingelsene for BIBO-stabilitet.

Side 4 av 8 Oppgåve I a. Sett opp det matematiske uttrykket for samanhengen mellom inngangs- og utgangssignala i lineære, skiftinvariante (LSI), digitale filter ved hjelp av einingspulssvaret. b. Utled samanhengen mellom einingspulssvaret og frekvenssvaret for eit LSIfilter ved å påtrykke signalet x(n) = e jωn. Systemet i figuren under inneheld to LSI-filter med h(n) og g(n) som einingspulssvar. x(n) v(n) y(n) h(n) α + g(n) β c. Finn einingspulssvaret for det samansette systemet når vi uttrykker tidsdiskret faldning som f.eks. v(n) = h(n) x(n). Finn likeeins frekvenssvaret for systemet uttrykt ved frekvenssvara for filtra og forstekningsfaktorane. Gå vidare ut frå at h(n) = a 0 δ(n) + a δ(n ) og g(n) = γ n u(n). e. Berekn no frekvenssvaret til systemet og grei ut om vilkåra for BIBOstabilitet.

Side 5 av 8 Oppgave II a. Grei ut om sammenhenger og ulikheter mellom DTFT og DFT. b. Bevis at den inverse DFT kan uttrykkes ved x(n) = N N k=0 X(k)e j π N kn. c. Beregn DFTen av signalet x(n) = e jω 0n for n = 0,,,..., N, og finn verdiene av ω 0 som gjør at X(k) bare inneholder en frekvenskomponent. d. Bevis at X(k) = X (N k) for k =,, 3,..., N/ for vilkårlig, reell x(n). Hvilke egenskaper har da X(0) og X(N/)? DFT kan oppfattes som rekkeutvikling av tidsdiskrete signaler. Generelt kan vi ha følgende rekkeutvikling: x(n) = N c k φ k (n). k= e. Hvilke krav må stilles til basisfunksjonene for at rekkeutviklingen skal være eksakt?

Side 6 av 8 Oppgåve II a. Grei ut om likskapar og ulikskapar mellom DTFT og DFT. b. Prov at den inverse DFT kan uttrykkjast som x(n) = N N k=0 X(k)e j π N kn. c. Berekn DFTen av signalet x(n) = e jω 0n for n = 0,,,..., N, og finn verdiane av ω 0 som gjer at X(k) inneheld berre ein frekvenskomponent. d. Prov at X(k) = X (N k) for k =,, 3,..., N/ for vilkårleg, reell x(n). Kva for eigenskapar har da X(0) og X(N/)? Ein DFT kan tenkjast som ei rekkjeutvikling av tidsdiskrete signal. Generelt kan vi ha følgjande rekkjeutvikling: x(n) = N c k φ k (n). k= e. Kva for krav må setjast til basisfunksjonane for at rekkjeutviklinga skal vere eksakt?

Side 7 av 8 Oppgave III Gitt følgende symmetriske sannsynlighetstetthetsfunksjon: f X (x) 4 3 8 x Signalet kvantiseres uniformt med kvantiseringsintervallene = /8. a. Beregn kvantiseringsstøyen. b. Beregn effekten i det rekonstruerte signalet når signalene i kvantiseringsintervallene representeres med midtpunktene mellom desisjonsgrensene. c. Finn lavest mulig gjennomsnittlige bitrate per punktprøve for representasjon av det kvantiserte signalet. Bitrepresentasjonen ønskes overført på en gaussisk kanal med samme antall punktprøver per sekund som antall punktprøver i signalet. d. Finn nødvendig signal-støyforhold på kanalen for feilfri overføring i henhold til Shannons kanalkapasitetsteorem. Vi ønsker nå å overføre det kvantiserte signalet som multinivåsignaler (altså med 8 nivåer) der nivåene er lik representasjonsnivåene i kvantisereren. e. Hva er den minste effekten per punktprøve en kan oppnå? Gitte formler: C = log H(X) = ( + P σ N L p i log (p i ) i= ) = log ( + CSNR)

Side 8 av 8 Oppgåve III Signalet x vert karakterisert ved følgjande symmetriske sannsynstettleiksfunksjon: f X (x) Signalet skal kvantiserast uniformt med kvantiseringsintervall = /8. a. Finn kvantiseringsstøyen. b. Finn effekten i det rekonstruerte signalet når signala i kvart kvantiseringsintervall vert representerte med midtpunktet mellom desisjonsgrensene for intervallet. c. Finn lågast moglege, gjennomsnittlege bitrate per punktprøve for representasjon av det kvantiserte signalet. 4 3 8 x Bitrepresentasjonen skal overførast på ein gaussisk kanal med same antall punktprøvar per sekund som antall punktprøvar i signalet. d. Finn naudsynleg signal-støytilhøve på kanalen for feilfri overføring i fylgje Shannon sitt kanalkapasitetsteorem. Vi ønskjer no å overføre det kvantiserte signalet som multinivåsignal (altså med 8 nivå ) der nivåa er lik representasjonsnivåa i kvantiseraren. e. Kva er den minste effekten per punktprøve ein kan oppnå? Gjevne formlar: C = log H(X) = ( + P σ N L p i log (p i ) i= ) = log ( + CSNR)

Vedlegg: Fourier-representasjoner Analoge signaler Fourier-transform: Invers fourier-transform: X(jΩ) = F{x(t)} = x(t) = F {X(jΩ)} = π x(t)e jωt dt X(jΩ)e jωt dω Fourierrekker for signaler av endelig lengde (t [0, T 0 ]) eller periodiske signaler (periode: T 0 ): x(t) = α k e j π kt T 0 Koeffisienter: Tidsdiskrete signaler Fourier-transform, DTFT: Invers DTFT: k= α k = T 0 T0 X(e jω ) = F{x(n)} = x(n) = F {X(e jω )} = π 0 π j T x(t)e kt 0 dt n= π π x(n)e jωn X(e jω )e jωn dω Transform av signaler av endelig lengde (n [0, N ]), eller rekkeutvikling av periodiske signaler (periode N), DFT: Inverse DFT: X(k) = DFT {x(n)} = x(n) = IDFT {X(k)} = N N n=0 x(n)e j π N nk N k=0 X(k)e j π N nk

Egenskaper til fourier-transformasjoner av uendelig lange, kontinuerlige signaler Gitt: X i (jω) = F{x i (t)} = x i (t)e jωt dt Linearitet: Tidsskift: Frekvensskift: ax (t) + bx (t) ax (jω) + bx (jω) x(t τ) e jωτ X(jΩ) x(t)e jω 0t X(j(Ω Ω 0 )) Konvolusjon i tidsplanet: x 3 (t) = x (t) x (t) = Multiplikasjon av funksjoner: x 3 (t) = x (t)x (t) X 3 (jω) = π x (τ)x (t τ)dτ X 3 (jω) = X (jω)x (jω) X (ju)x (j(ω U))dU Parsevals teorem: x (t)dt = X(jΩ) dω π