diff options
Diffstat (limited to 'sem5/sig/eksamnen')
-rw-r--r-- | sem5/sig/eksamnen/fir-plot.m | 37 | ||||
-rw-r--r-- | sem5/sig/eksamnen/noter.md | 332 |
2 files changed, 369 insertions, 0 deletions
diff --git a/sem5/sig/eksamnen/fir-plot.m b/sem5/sig/eksamnen/fir-plot.m new file mode 100644 index 0000000..3148b9b --- /dev/null +++ b/sem5/sig/eksamnen/fir-plot.m @@ -0,0 +1,37 @@ +clear + +M = 28; + +for i=0:999, + omega(i+1) = pi * i / 999; +end; + + +for i=0:999, + sum_t = 0; + sum_b = 0; + + for k=1:M/2, + % h får altid M/2 så det kan optimeres ud. + h = ((sin((pi/4) * k)) / (pi * k)); + + a = 2 * h; + % Hamming: + a = a * (0.54 - 0.46 * cos( 2 * pi * (k + (M/2)) / (M))); + + sum_t = sum_t + a * cos(k * omega(i+1)); + sum_b = sum_b + a; + end; + + % Når k=0 + sum_t = sum_t + 0.25; + sum_b = sum_b + 0.25; + + amp(i+1) = sum_t / sum_b; + +end; + +plot(omega, 20 * log10(abs(amp)), 3/16 * pi, -1, "+", 3/8 * pi, -10, "+") +grid; +xlabel("Frequency"); +ylabel("Amplitude [dB]");
\ No newline at end of file diff --git a/sem5/sig/eksamnen/noter.md b/sem5/sig/eksamnen/noter.md new file mode 100644 index 0000000..d4f8afb --- /dev/null +++ b/sem5/sig/eksamnen/noter.md @@ -0,0 +1,332 @@ +# TODO + +- [ ] Check opgaver i TOPIC 1 +- [ ] Check opgaver i TOPIC 2 +- [ ] Check opgave 7 i TOPIC 3 + +- [ ] Check opgaver i 10 +- [ ] Check opgaver i 11 + +- [ ] Kig på B.1 i reexam + +# Topic 1 + +## Eksponential sekvens + +Kan beskrives som: + +$$x[n] = A \alpha^n$$ + +## Komplex eksponential sekvens + +(Se slide 42) + +Her lader man de to dele (imag og real) være exponentialt vægtede siusiods. + +## Frekvens i deskrete signaler + +Hvis man har en frekvens $\omega_0$ kan man ikke se forskel fra frekvensen $\omega_0 + 2 \pi$. + +## Perioditet + +Hvis man har en complex exponential sekvens er det ikke sikkert at den er periodisk. +Her kræver det er at: + +$$ +e^{j \omega_0 (n + N)} = e^{j \omega_0 n} +$$ + +Ved sinusiod gælder. + +$$ +\omega_0 N = 2 \pi k +$$ + +# Topic 2 + +## Mærkelige ord + +Tids-invariante system +: Ved en given input-sekvens giver systemet altid det samme output uafhængigt at tidspunktet. + +Kausalitet +: Et kausalt systems output afhænger kun af tidsligere input og ikke fremtidigt input. + +BIBO stabilt +: Et bounded input skal også give et bounded output. + +## Lineære tidsinvariante systemer og foldning + +Her kan man beskrive systemet som at være afhængig af et input sekvens og et impuls respons $h[n]$. + +$$ +y[n] = \sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k] h[n-k] +$$ + +Dette kaldes også en *foldning* eller *convolution*. + +Foldning er både kommulatativ og distributiv (se slide 17). + +### Stabilitet + +Et LTI system er stabilt hvis dens impulsrespons er summerbar. + +$$ +S = \sum_{k=-\infty}^{\infty} |h[k]| < \infty +$$ + +Dette kaldes også et finite impulse response eller FIR. + +Man kan også have stabile systemer med et uendeligt impuls respons, sålænge summen konvergere. +Dette kaldes et infinite impulse response eller IIR. + +# Topic 3 + +## Overførings funktion eller transfer function + +Kaldes H og er laplace(eller z) af impuls respons. + +$$ +y(t) \ast h(t) \leftrightarrow Y(s) = H(s) \cdot X(s) +$$ + +I frequency domain bliver en foldning til en multiplication og omvendt. + +## Z Transform + +$$ +X(z) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x[n] z^{-n} +$$ + +Bilateral +: Two sided, altså fra $-\infty$ til $\infty$. +Unilateral +: Her har man kun en positive side af summen. + +### Konvergens + +Vi ved ikke om alle x[n] sekvenser eller z får z tranformation til at konvergere. + +Derfor defineres ROC eller Region of Convergense som siger hvilke værdier får transformationen til at konvergere. +Vi kan sige at den konvegere hvis: + +$$ +\sum_{n=-\infty}^{\infty} | x[n] r^{-n} | < \infty +$$ + +Fordi konvergens ikke afhænger af frekvens(hvor langt rundt i cirklen man er) men kun $|z|$, må ROC altså være en ring. +Hvis ROC indeholder enhedscirklen $|z| = 1$ betyder det at fourier transformen også konvergere. + +### Stabilt + +Ens transfer funktion skal indeholde ROC for at være stabilt. + +## Fourier transform af sequence + +$$ +X(e^{j \omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x[n] e^{-j \omega n} +$$ + +Dette er bare en z transform hvor $z = e^{j \omega}$. + +Her er en z tranformation på enhedscirklen i det komplekse plan lig med fourier transform. +Læs mere på slide 14. + +## Brug af z transform + +En z transform fortæller meget hvis man kan skrive den op som en rational function (altså kan beskrives som to polynomier over hinnanden). + +$$ +X(z) = \frac{P(z)}{Q(z)} +$$ + +Her beskriver rødderne i $P(z)$ nulpunkterne i X(z). +Mens rødderne i $Q(z)$ beskriver rødder. + +Disse to typer punkter beskriver egenskaberne af X(z). + +### Properties + +1. ROC er en ring eller disk i z planet +2. Fourier transformen af $x[n]$ konvergere hvis og kun hvis ROC indeholder enhedscirklen. +3. ROC indeholder ikke nogle poler +4. Hvis x[n] kun indeholder elementer i et finite interval, vil ROC indeholde hele z planet undtaget $z = 0$ eller $z = \infty$. +5. Hvis x[n] er en *right-sided sequence*, altså en sekvens der er nul mindre end en bestemt $N_1$, vil ROC gå fra den største pol til $\infty$. +6. Hvis x[n] er en *left-sided sequence*, altså en sekvens der er nul større end en bestemt $N_2$, vil ROC gå fra center til den mindste pol. +7. Hvis x[n] er en *two-sided sequence* vil ROC være en disk. +8. ROC skal være en forbundet region. + + + +# Topic 5 + +## Frekvens og fase response + +$H(j\Omega) kan deles op i frekvens og fase respons: + +Amplitude respons: $|H(j\Omega)|$ + +Fase respons: $Arg(H(j\Omega))$ + +Amplitude responsen skrives tit i decibel, hvilken regnes ud med: + +$$ +20 \cdot log_{10} |H(j \Omega)| \qquad \textrm{[dB]} +$$ + +# Topic 6 + +## Forskellige typer filtre + +Low-pass +: Lukker af for signalet efter en cutoff frequency + +High-pass +: Åbner for signalet efter en bestemt cutoff frequency + +Bandpass +: Lader en et bestemt interval af signaler igennem + +Notch +: Omvendt af bandpass + +Disse kan findes på slide 14 + +## Forskellige områder i et filter + +Passband +: De frekvenser som filteret skal lade komme igennem, stopper ved $\Omega_p$ + +Transition +: Hvor filtreret går fra åbent til lukker, stopper ved $\Omega_s$ + +Stopband +: De frevenser som filteret ikke lader komme igennem + +# Topic 7 + +Forklarer en masse om hvordan man laver et IIR filter ud fra en analog specifikation. + +Samt bilinear transformation. + +## Butterworth + +Et idealt filter er ikke muligt, men en approx er butterworth LP filter. + +$$ +|H_c (j \Omega)|^2 = \frac{1}{1 + \left(\frac{j\Omega}{j\Omega_c} \right)^2N} +$$ + +Her er $N$ filter orderen hvor højere approx, altså mindre transition band. + +## Bilinear + +Her mapper man en frekvens i s domainet til en revolution på enheds cirklen i z domainet. + +$$ +s = \frac{2}{T_d} \left(\frac{ 1 - z^{-1}}{1 + z^{-1}}\right) +$$ + +# Topic 8 + +## FIR filter + +Finite impuls response. + +Giver mulighed for *Linear phase*, hvilket har den fordel at det er let at manipulere signalet. +Dette betyder at ligemeget frekvensen vil filteret give det samme delay. + +Linear phase kan opnås ved at man lader sit impulse response være symmetrisk. + +Findes mange forskellige typer beskrevet på slide 17. + +Design process er beskrevet super godt i Topic 9 starten af slides. + +# Topic 9 + +Bruger frekvens transformation til at lave LP om til andre. +Se side 553. + +# Topic 10 + +## Quantitation + +Fejl der opstår når man convertere noget til digitalt hvor der kun er en fixed mængde precision. + +### Time quantitation + +Ved Sample hold og man fjerner continues time. + +### Variable contituation + +I ADC hvor man convetere et signal til en digital værdi på et begrænset antal bits. + +Her kommer der noget ind om signal to noise. Se slide 4. + +### Computer H(z) + +Dette sker ved interne beregninger, da man hele tiden mister precision. + +Her er der en masse ting man kan gøre. + +## Realisation structures + +Måder at konvertere fra en difference equation til en graphical representation. + +### Direct form 1 + +Kan ses på slide 16, hvor man mapper en difference equation direkte. + +### Direct form 2 + +Her introducere man en mellem function $w[n]$ som ligger mellem $x$ og $y$. + +Dette giver en kombineret direct form 1, og har den fordel at det kræver mindre memory. + +## Scaling + +Vil gerne have højst mulig Signal to noise, altså man vil gerne bedst mulig udnytte sin precision. + +Overflow inde i systemet er okay, sålænge den totale sum ikke kommer over. + +Forskellige typer scaling er muligt for at få god utilization. + + - Max-value scaling + Har den ulempe at man kan ende med ikke at udnytte systemet optimalt. + - Sinusoid scaling + Self study + - Variance scaling + Siger man at energi ved input skal være større end ved vigtige steder. + +# Topic 11 + +## DFT + +Modsat DTFT som er continuer i frekvens, DTF er deskret i frekvens. + +Udledt af DFS, og udregnes med en sum af signalet selv. + +$$ +X[k] = \sum_{n=0}^{N-1} x[n] W_N^{kn} +$$ + +Virker også omvendt. + +$$ +x[n] = \frac{1}{N} \sum_{k=0}^{N-1} X[k] W_N^{-kn} +$$ + +Her skal X og x være 0 uden for [0, N-1]. + +# Topic 12 + + - Periodic convolution (slide 7) + - God opsummering af DTF (slide 11) + +## Finite sequence to periodic + +DTF kræver at man har en periodisk i tid signal. +Dette er ikke rigtig sådan virkeligheden fungere. + +Istedet tager man N bits fra sig signal og gentager det om og om igen. +Hvis man ikke har nok bits i sit signal til at tage N, kan man zero pad det til N. |