E(X(t)) = 1 k + k sin(2π) + k cos(2π) = 1 k + k 0 + k 1 = 1

Σχετικά έγγραφα
X(t) = A cos(2πf c t + Θ) (1) 0, αλλού. 2 cos(2πf cτ) (9)

MAJ. MONTELOPOIHSH II

c(x 1 + x 2 + x 3 ) εάν 0 x 1, x 2, x 3 k (x 1, x 2, x 3 ) =

Επομένως το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου σήματος είναι 2.

Άσκηση 1: Λύση: Για το άθροισμα ισχύει: κι επειδή οι μέσες τιμές των Χ και Υ είναι 0: Έτσι η διασπορά της Ζ=Χ+Υ είναι:

4 4 2 = 3 2 = = 1 2

Πιθανότητες & Τυχαία Σήματα. Διγαλάκης Βασίλης

a n n! = ea e y2 2 y 0 10E(n A) = = 100 E(k) = n p = = 4.6

P (Ā) = k P ( C A) = 0

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 1: Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 2: Στοιχειώδη Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Συμπίεση Δεδομένων

3-Φεβ-2009 ΗΜΥ Σήματα

X(t) = sin(2πf t) (1)

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 3

Τετραγωνικά μοντέλα. Τετραγωνικό μοντέλο συνάρτησης. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1

x[n] = e u[n 1] 4 x[n] = u[n 1] 4 X(z) = z 1 H(z) = (1 0.5z 1 )(1 + 4z 2 ) z 2 (βʹ) H(z) = H min (z)h lin (z) 4 z 1 1 z 1 (z 1 4 )(z 1) (1)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Να εξετάσετε αν είναι συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας, κι αν είναι να υπολογίσετε τη συνάρτηση κατανομής πιθανότητας F x (x).

ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ» - 6/2/2014 Διάρκεια Εξέτασης: 2 ώρες και 50 λεπτά Ομάδα Α

Πιθανότητες & Τυχαία Σήματα. Διγαλάκης Βασίλης

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 4

Στοχαστικές Ανελίξεις (2) Αγγελική Αλεξίου

Χρονικές σειρές 3 Ο μάθημα: Βασικές στοχαστικές διαδικασίες Μη στάσιμες χρονοσειρές Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

Μαθηματικά Πληροφορικής Πιθανοτικά Εργαλεία. Υποπροσθετικότητα. Η Πιθανοτική Μέθοδος (The Probabilistic Method)

Χρονικές σειρές 2 Ο μάθημα: Εισαγωγή στις χρονοσειρές

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. Χρόνου (Ι)

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

= R{(a + jb)e j2π 3 4 t } (6) a + jb = j2.707 = e j π (7) A = (9) f 0 = 3 4

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

ΕΑΠ/ΠΛΗ-22/ΑΘΗ.3 1 η τηλεδιάσκεψη 03/11/2013. επικαιροποιημένη έκδοση Ν.Δημητρίου

0 2j e jπt e j2πkt dt (3)

Λύσεις 4ης Ομάδας Ασκήσεων

Άσκηση 2: Y=BX+C. Λύση:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Χρονικές σειρές 5 Ο μάθημα: Γραμμικά στοχαστικά μοντέλα (1) Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

ΘΕΜΑΤΑ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

xp X (x) = k 3 10 = k 3 10 = 8 3

Θεωρία Πιθανοτήτων, εαρινό εξάμηνο Λύσεις του φυλλαδίου ασκήσεων επανάληψης. P (B) P (A B) = 3/4.

P (A B) = P (AB) P (B) P (A B) = P (A) P (A B) = P (A) P (B)

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Aνάλυση Σήματος. 2 η Σειρά Ασκήσεων Θεόδωρος Αλεξόπουλος

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

Τετραγωνικά μοντέλα. Τετραγωνικό μοντέλο συνάρτησης. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1

Θεωρία Πιθανοτήτων, εαρινό εξάμηνο Λύσεις του πέμπτου φυλλαδίου ασκήσεων.. Δηλαδή:

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Πιθανότητες & Τυχαία Σήματα. Διγαλάκης Βασίλης

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

Δομή της παρουσίασης

. Σήματα και Συστήματα

Στοχαστικές Ανελίξεις (1) Αγγελική Αλεξίου

h(t τ k ) X (t) = X (t) = (shot noise). 3/28 4/28

Θεώρημα δειγματοληψίας

pdf: X = 0, 1 - p = q E(X) = 1 p + 0 (1 p) = p V ar(x) = E[(X µ) 2 ] = (1 p) 2 p + (0 p) 2 (1 p) = p (1 p) [1 p + p] = p (1 p) = p q

Λύσεις 2ης Ομάδας Ασκήσεων

ΠΛΗ 22: Βασικά Ζητήματα Δίκτυα Η/Υ

pdf: X = 0, 1 - p = q E(X) = 1 p + 0 (1 p) = p V ar(x) = E[(X µ) 2 ] = (1 p) 2 p + (0 p) 2 (1 p) = p (1 p) [1 p + p] = p (1 p) = p q

x(t) = 4 cos(2π400t π/3) + 2 cos(2π900t + π/8) + cos(2π1200t) h(t) = 2000sinc(2000t) = h(t) = 2000sinc(2000t) H(f) = rect

ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Καθηγητής Τσιριγώτης Γεώργιος

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier

Στοχαστικές Μέθοδοι στους Υδατικούς Πόρους Φασματική ανάλυση χρονοσειρών

Θεωρία Στοχαστικών Σηµάτων: Στοχαστικές διεργασίες, Περιγραφή εργοδικών στοχαστικών διεργασιών

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις

A A A B A ΦΥΛΛΑ ΙΟ ΘΕΜΑΤΩΝ 1/2. Μέϱος A. Πολλαπλές επιλογές (20%) Σειριακός αριθµός : 100 Πληροφορική Ι Εξέταση Φεβρουαρίου 2019

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

Πανεπιστήμιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΣΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ #1 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΑΝΑΠΤΥΓΜA - ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ. Περιγράψουµε τον τρόπο ανάπτυξης σε σειρά Fourier ενός περιοδικού αναλογικού σήµατος.

LCs 2 + RCs + 1. s 1,2 = RC ± R 2 C 2 4LC 2LC. (s 2)(s 3) = A. = 4 s 3 s=2 s + 2 B = (s 2)(s 3) (s 3) s=3. = s + 2. x(t) = 4e 2t u(t) + 5e 3t u(t) (2)

Ανασκόπηση-Μάθημα 12 Συναρτήσεις πολλών μεταβλητών-καμπύλες-πολικές συντεταγμένες

Στατιστική Ι-Θεωρητικές Κατανομές Ι

Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

p(x, y) = 1 (x + y) = 3x + 6, x = 1, 2 (x + y) = 3 + 2y, y = 1, 2, 3 p(1, 1) = = 2 21 p X (1) p Y (1) = = 5 49

Στοχαστικές Ανελίξεις

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Σύντομη Αναφορά σε Βασικές Έννοιες Ψηφιακής Επεξεργασίας Σημάτων

ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ 3 ο ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

x(t)e jωt dt = e 2(t 1) u(t 1)e jωt dt = e 2 t 1 e jωt dt =

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

17-Φεβ-2009 ΗΜΥ Ιδιότητες Συνέλιξης Συσχέτιση

Θεωρία Πιθανοτήτων, εαρινό εξάμηνο Λύσεις του όγδοου φυλλαδίου ασκήσεων.

z(t) = 5.05e j(2πf 0t 0.209) sin 3 (5t)dt = 4 15 x(t) = 4 + cos(2π100t + π/3) cos(2π250t π/7) + 2 sin(2π300t π/4) (6)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ. ΜΑΘΗΜΑ 4ο

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ 7 ΚΑΙ 8

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 5

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 8. Συνεχείς Κατανομές Πιθανοτήτων Η Κανονική Κατανομή

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

X 1 = X1 = 1 (1) X 3 = X3 = 1 (2) X k e j2πk 1 2 t = k

Εφαρμογή στις ψηφιακές επικοινωνίες

ΣΕΙΡΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ FOURIER. e ω. Το βασικό πρόβλημα στις σειρές Fourier είναι ο υπολογισμός των συντελεστών c

Transcript:

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Τομέας Τηλεπικοινωνιών ΤΗΛ 2: ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΤΥΧΑΙΑ ΣΗΜΑΤΑ 4ο Εξάμηνο 2009-200 4η ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΣΚΗΣΗ Εστω τυχαία διαδικασία X(t) = a sin(2πt) + a cos(2πt) + a, όπου a Bernoulli τ.μ με p = k. (i) Υπολογίστε την μέση τιμή της διαδικασίας την στιγμή t = (4%) (ii) Υπολογίστε την συνάρτηση αυτοσυσχέτισης για τις χρονικές στιγμές t =, t 2 = 2 (4%) (iii) Χαρακτηρίστε την X(t) ως προς την στασιμότητα (Είναι WSS; SSS; αν SSS, τότε τι τάξης;). Δικαιολογήστε την απάντησή σας (5%) (iv) Δημιουργήστε στο MATLAB πολλές απεικονίσεις της διαδικασίας και από αυτές παράγετε και σχεδιάστε την μέση τιμή της ως προς τον χρόνο. (5%) ΛΥΣΗ (i) E(X(t)) = E [a sin(2πt) + a cos(2πt) + a ] = = [0 sin(2πt) + 0 cos(2πt) + 0 ] P (a = 0) + [ sin(2πt) + cos(2πt) + ] P (a = ) = = ( k) + [sin(2πt) + cos(2πt)]k = = k + k sin(2πt) + k cos(2πt) Για t = : E(X(t)) = k + k sin(2π) + k cos(2π) = k + k 0 + k = (ii) R(t, t 2 ) = E [(a sin(2πt ) + a cos(2πt ) + a )(a sin(2πt 2 ) + a cos(2πt 2 ) + a )] = = P (a = 0) + [(sin(2πt ) + cos(2πt ))(sin(2πt 2 ) + cos(2πt 2 ))] P (a = ) = = ( k) + k [sin(2πt )sin(2πt 2 ) + sin(2πt )cos(2πt 2 ) + cos(2πt )sin(2πt 2 ) + cos(2πt )cos(2πt 2 )] = = ( k) + 2 k [cos(2π(t 2 t )) cos(2π(t 2 + t )) + sin(2π(t 2 + t )) + sin(2π(t 2 t ))+ +sin(2π(t 2 + t )) sin(2π(t 2 t )) + cos(2π(t 2 t )) + cos(2π(t 2 + t ))] = = ( k) + 2 k [2cos(2π(t 2 t )) + 2sin(2π(t 2 + t ))] = = ( k) + k cos(2π(t 2 t )) + k sin(2π(t 2 + t ))

Για t =, t 2 = 2: R(t, t 2 ) = ( k) + k cos(2π) + k sin(6π) = (iii) Η μέση τιμή της διαδικασίας δεν είναι σταθερή, οπότε η διαδικασία δεν είναι στάσιμη. (iv) Δημιουργούμε πολλές τυχαίες τιμές της τ.μ. a και για κάθε μια από αυτές την αντίστοιχη απεικόνιση, σχηματίζοντας έτσι έναν πίνακα που έχει μια απεικόνιση σε κάθε γραμμή. Επειτα παίρνουμε τον μέσο όρο κάθε στήλης, σχηματίζοντας ένα διάνυσμα που περιέχει την μέση τιμή προς τον χρόνο. ΚΩΔΙΚΑΣ %c l e a r memory, screen and c l o s e a l l graphs clear a l l ; close a l l ; clc ; %c r e a t e b e r n o u l l i a a = rand( i t e r, ) < p ; %c r e a t e p o s s i b l e r e a l i z a t i o n s t = 0 : 0. 0 : 0 ; x0 = repmat (,, length ( t ) ) ; x = sin (2 pi. t ) + cos (2 pi. t ) ; %matrix with each l i n e b e i n g a r e a l i z a t i o n r = ( a==0) x0 + ( a==) x ; %g e t mean per column m = mean( r ) ; plot (m)

ΑΣΚΗΣΗ 2 Η τυχαία διαδικασία διακριτού χρόνου X(n) παράγεται από ανεξάρτητες ρίψεις ενός δίκαιου νομίσματος, παίρνοντας τιμή -k όταν έρχεται κορώνα και k όταν έρχονται γράμματα. Επειτα παράγουμε την τυχαία διαδικασία Y (n) που παίρνει τιμές Y (2n) = X(n) για κάθε n ακέραιο και Y (n) = X(n + ) για κάθε n περιττό ακέραιο. (i) Υπολογίστε την συνάρτηση αυτοσυσχέτισης R XX για τις στιγμές n =, n 2 = 2 (4%) (ii) Υπολογίστε την μέση τιμή της διαδικασίας Y (n) την στιγμή n = 3. (4%) (iii) Υπολογίστε την συνάρτηση αυτοσυσχέτισης R Y Y για τις στιγμές n =, n 2 = 4 (4%) (iv) Υπολογίστε την συνάρτηση αυτοσυσχέτισης R Y Y για τις στιγμές n = 2, n 2 = 4 (4%) (v) Υπολογίστε την αυτοσυνδιακύμανση C Y Y τις στιγμές n = 2, n 2 = 3 (4%) (vi) Χαρακτηρίστε την Y (n) ως προς την στασιμότητα. Δικαιολογήστε την απάντησή σας (6%) ΛΥΣΗ Μπορούμε να μετασχηματίσουμε το Y (2n) = X(n) για κάθε n ακέραιο σε Y (n) = X( n 2 ) για κάθε n άρτιο ακέραιο (i) Είναι εύκολο να δούμε ότι: E(X(n)) = k 2 k 2 = 0 Η X(n) αποτελείται από ανεξάρτητα δείγματα, οπότε Αν n = n 2, τότε R XX (n, n 2 ) = E(X(n )X(n 2 )) = E(X(n ))E(X(n 2 )) = 0, n n 2 R XX (n, n 2 ) = E(X(n )X(n 2 )) = E(X(n ) 2 ) = k 2 2 + ( k)2 2 = k2 Συνολικά R XX (n, n 2 ) = { k 2 εάν n = n 2 (ii) Για να υπολογίσουμε την μέση τιμή της Y (n) πρέπει να πάρουμε περιπτώσεις για το n: α) n άρτιο E(Y (n)) = E(X(n + )) = 0 β) n περιττό E(Y (n)) = E(X( n 2 )) = 0 Οπότε συνολικά: E(Y (n)) = 0 (iii) + (iv) Πρέπει να πάρουμε περιπτώσεις, ανάλογα με το αν τα n, n 2 είναι περιττά ή άρτια.

α) n άρτιο, n 2 άρτιο β) n περιττό, n 2 περιττό R Y Y (n, n 2 ) = E(Y (n )Y (n 2 )) = E(X( n 2 )X(n 2 2 )) = R Y Y (n, n 2 ) = E(Y (n )Y (n 2 )) = E(X(n + )X(n 2 + )) = { k 2 εάν n = n 2 { k 2 εάν n = n 2 γ) n περιττό, n 2 άρτιο R Y Y (n, n 2 ) = E(Y (n )Y (n 2 )) = E(X(n + )X( n 2 2 )) = δ) n άρτιο, n 2 περιττό R Y Y (n, n 2 ) = E(Y (n )Y (n 2 )) = E(X( n 2 )X(n 2 + )) = { { k 2 εάν n 2 = 2(n + ) k 2 εάν n = 2(n 2 + ) συνολικά: k 2 εάν n = n 2 k 2 εάν n 2 = 2(n + ) R Y Y (n, n 2 ) = k 2 εάν n = 2(n 2 + ) Που σημαίνει ότι η R Y Y είναι διάφορη του μηδέν μόνο όταν οι στιγμές n, n 2 είναι τέτοιες ώστε να αναφέρονται στο ίδιο δείγμα της X(n) (v) C Y Y (t, t 2 ) = R Y Y (t, t 2 ) µ Y (t )µ Y (t 2 ) = R Y Y (t, t 2 ) (vi) Η μέση τιμή είναι σταθερή, αλλά η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης δεν εξαρτάται μόνο από την απόσταση των στιγμών, οπότε δεν είναι WSS ή SSS 2ης τάξης. ελέγξουμε την κατανομή της Y (n). P Y (n) (y) = { P X(n) (y + ) P X(n) ( y 2 ) Για να δούμε αν είναι SSS ης τάξης πρέπει να εάν y περιττό εάν y άρτιο Η κατανομή της X(n) είναι σταθερή, ανεξάρτητη του χρόνου, καθώς παίρνει πάντα τις τιμές k, k με ίση πιθανότητα, οπότε: 2 εάν y = k P Y (n) (y) = 2 εάν y = k Η κατανομή είναι σταθερή στον χρόνο, οπότε η διαδικασία είναι SSS ης τάξης.

ΑΣΚΗΣΗ 3 Εστω τυχαία διαδικασία: N X(t) = cos(2πt + θ n ) Οπου θ n είναι ανεξάρτητες και ισοκατανεμημένες τυχαίες μεταβλητές στο [0, 2π] και N = k. (i) Υπολογίστε την συνάρτηση αυτοσυσχέτισης στα σημεία t =, t 2 = 2. (5%) (ii) Είναι η διαδικασία WSS; (5%) (iii) Υπολογίστε την πυκνότητα φάσματος ισχύος (5%) ΛΥΣΗ n= (i) R XX (t, t 2 ) = E(X(t )X(t 2 )) = [ N ] N = E cos(2πt + θ n ) cos(2πt 2 + θ m ) = n= m= N N = [E(cos(2πt + θ n ) cos(2πt 2 + θ m ))] n= m= Η αναμενόμενη τιμή που χρειαζόμαστε μπορεί να εκφραστεί σαν E(g(θ n )h(θ m )). Τα θ n, θ m είναι ανεξάρτητα, εφόσον n m, οπότε και οι συναρτήσεις τους θα είναι ανεξάρτητες και : E(g(θ n )h(θ m )) = E(g(θ n ))E(h(θ m )) = 0, n m Οπότε: N R XX (t, t 2 ) = [E(cos(2πt + θ n ) cos(2πt 2 + θ n ))] = n= = N [E(cos(2π(t 2 t )) + cos(2π(t + t 2 ) + 2θ n ))] = 2 n= [ [ = N ]] N cos(2π(t 2 t )) + E cos(2π(t + t 2 ) + 2θ n )) = 2 n= [ ] = N N cos(2π(t 2 t )) + E [cos(2π(t + t 2 ) + 2θ n ))] 2 Η αναμενόμενη τιμή μέσα στο άθροισμα είναι μηδέν για κάθε n. R XX (t, t 2 ) = N 2 cos(2π(t 2 t )) R XX (τ) = N 2 cos(2πτ) Για t =, t 2 = 2: n= R XX () = N 2 cos(2π) = N 2

(ii) Εχουμε δείξει ότι η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης εξαρτάται μόνο από την απόσταση των χρονικών στιγμών, οπότε εξετάζουμε την μέση τιμή: [ N ] E(X(t)) = E cos(2πt + θ n ) = = Άρα η διαδικασία είναι WSS. (iii) n= N E [cos(2πt + θ n )] = 0 n= S XX () = F(R XX (τ)) = F( N 2 cos(2πτ)) = N 2 F(cos(2πτ)) S XX () = N [δ( ) + δ( + )] 4

ΑΣΚΗΣΗ 4 Θεωρείστε μία Κανονική Τυχαία Διαδικασία X(t) με μέση τιμή 0 και συνάρτηση αυτοσυσχέτισης R X (τ) = sinc 2 (τ). Υποθέστε ότι η X(t) περνάει μέσα από ιδανικό βαθυπερατό φίλτρο μοναδιαίου κέρδους και εύρους ζώνης k, δηλαδή H() = αν < k και προκύπτει ένα καινούργιο σήμα Y (t). (i) Υπολογίστε την πυκνότητα φάσματος ισχύος της Y (t) στο σημείο = 0.2 (5%) (ii) Στο MATLAB, σχεδιάστε τις ποσότητες S X () και S Y () που υπολογίσατε θεωρητικά (5%) ΛΥΣΗ Σχεδιάζουμε την H() 2 H() 2 -k 0 k (i) S X () = F(R X (τ)) = F(sinc 2 (τ)) = tri() Που είναι ο τριγωνικός παλμός που φαίνεται στο σχήμα: S X () 0 Η S X () =, [, ] Ξέρουμε ότι η Πυκνότητα Φάσματος Ισχύος S Y () ισούται με S X () H() 2 που γεωμετρικά έχει σαν αποτέλεσμα: S Y () = S X () H() 2 -k 0 k Η S Y () =, [ k, k] (ii) ΚΩΔΙΚΑΣ

%c l e a r memory, screen and c l o s e a l l graphs clear a l l ; close a l l ; clc ; = 2 : 0. 0 : 2 ; Sx ( : length ( ) ) = 0 ; part = abs ( )<=; Sx ( part ) = abs ( ( part ) ) ; plot (, Sx ) ; igure ( 2 ) Sy ( : length ( ) ) = 0 ; part = abs ( )<=k ; Sy ( part ) = abs ( ( part ) ) ; plot (, Sy ) ;

ΑΣΚΗΣΗ 5 Εστω ένα Γραμμικό Χρονικά Αναλλοίωτο σύστημα με συνάρτηση μεταφοράς H() για την οποία γνωρίζουμε: H() 2 2 0 2 Η είσοδος του συστήματος είναι η διαδικασία Z(t) = X(t)+N(t), όπου X(t) WSS διαδικασία με συνάρτηση αυτοσυσχέτισης R X (τ) = sinc 2 (τ) και N(t) κανονικός θόρυβος με συνάρτηση αυτοσυσχέτισης R N (τ) = δ(τ) sinc(τ) και μέση τιμή 0. Θεωρήστε ότι οι διαδικασίες X(t), N(t) είναι ανεξάρτητες. Αν Y (t) η έξοδος του συστήματος, υπολογίστε: (i) την φασματική πυκνότητα ισχύος S X () στο σημείο = 0.2 (7%) (ii) την φασματική πυκνότητα ισχύος S Z () στο σημείο = 0.7 (7%) (iii) την φασματική πυκνότητα ισχύος S Y () στο σημείο = 0.7 (7%) (iv) Σχεδιάστε στο MAT LAB τις ποσότητες S X (), S N (), S Z (), S Y () όπως τις υπολογίσατε θεωρητικά (0%). ΛΥΣΗ (i) S X () = F(R X (τ)) = F(sinc 2 (τ)) = tri() Που είναι ο τριγωνικός παλμός του σχήματος: S X () 0 Η S X () =, [, ] (ii) Για να υπολογίσουμε την φασματική πυκνότητα ισχύος της Z(t), χρειαζόμαστε την συνάρτηση αυτοσυσχέτισής της: R Z (t 2, t 2 ) = E((X(t ) + N(t ))(X(t 2 )) + N(t 2 )) = = E(X(t )X(t 2 )) + E(N(t )N(t 2 )) + E(X(t )N(t 2 )) + E(X(t 2 )N(t )) + E(X(t )N(t 2 )) = = R X (t, t 2 ) + R N (t, t 2 ) + E(X(t 2 ))E(N(t )) + E(X(t ))E(N(t 2 )) = = R X (t, t 2 ) + R N (t, t 2 ) R Z (τ) = R X (τ) + R N (τ)

S Z () = F(R Z (τ)) = F(R X (τ) + R N (τ)) = S X () + F(δ(τ)) F(sinc(τ)) = tri() + rect() Οπου rect() ο τετραγωνικός παλμός του σχήματος: rect() 0.5 0 0.5 Αναλυτικά: rect() =, [ 2, 2 ] Και S N () = rect() =, [, 2 ] [ 2, + ] : S N () 0.5 0 0.5 Και τελικά: εάν [, ] [, + ] S Z () = 2 εάν [, 2 ] [ 2, ] εάν [ 2, 2 ] S Z ().5 0.5 0.5 0 0.5 (iii) Ξέρουμε ότι S Y () = S Z () H() 2 και για να το υπολογίσουμε θα πάρουμε περιπτώσεις. Μπορούμε να δουλέψουμε εντελώς γραφικά, αλλά θα προτιμήσουμε τις κλειστές μορφές. Αρχικά μπορούμε να εκφράσουμε την H() 2 μαθηματικά, σαν: 2 2 εάν [, H() 2 2 ] [ 2, ] = εάν [ 2, 2 ]

Και παίρνουμε περιπτώσεις για τα υποδιαστήματα των S Z (), H() 2 α) [, ] [, + ] S Y () = S Z () H() 2 = 0 = 0 β) [, 2 ] [ 2, ] S Y () = S Z () H() 2 = (2 ) (2 2 ) = 2 2 6 + 4 γ) [ 2, 2 ] S Y () = S Z () H() 2 = ( ) = Συνολικά: 2 2 6 + 4 εάν [, 2 ] [ 2, ] S Y () = εάν [ 2, 2 ] S Y ().5 0.5 0.5 0 0.5 (iv) ΚΩΔΙΚΑΣ %c l e a r memory, screen and c l o s e a l l graphs clear a l l ; close a l l ; clc ; = 3 : 0. 0 0 : 3 ; % H( ) ˆ 2 H ( : length ( ) ) = 0 ; part = abs ( )>=/2 & abs ( )<=; part2 = abs ( ) </2; H ( part ) = 2 2. abs ( ( part ) ) ; H ( part2 ) = ; plot (, H ) ; %Sx Sx ( : length ( ) ) = 0 ; part = abs ( )<=; Sx ( part ) = abs ( ( part ) ) ;

igure ( 2 ) ; plot (, Sx ) ; %Sn Sn ( : length ( ) ) = ; part = abs ( )<=/2; Sn ( part ) = 0 ; igure ( 3 ) ; plot (, Sn ) ; %Sz Sz = Sx + Sn ; igure ( 4 ) ; plot (, Sz ) ; %Sy Sy = Sz. H ; igure ( 5 ) ; plot (, Sy ) ;