Signaalinkäsittelyn perusteet välikoe 2. tehtävät
10 korttia
- FIR-suodin suunnitellaan ikkunamenetelmällä. Näytteenottotaajuus on 44100 Hz. Suotimen tulee päästää läpi alle 10000 Hz:n taajuudet ja vaimentaa yli 12000 Hz:n taajuudet.Laske tarvittavien kertoimien määrä suorakulmaisella, Hanning-, Hamming- ja Blackman-ikkunalla.
- Laske normalisoitu siirtymäkaistan leveys: .
- Käytä kunkin ikkunan kaavaa: suorakulmainen , Hanning , Hamming , Blackman .
- Pyöristä ylöspäin kokonaisluvuksi ja tarvittaessa seuraavaan parittomaan lukuun (symmetrinen suodin, jolla on keskinäyte).
Tulokset: suorakulmainen , Hanning , Hamming , Blackman . - FIR-suodin ikkunamenetelmällä. Päästökaista [0 kHz, 4 kHz], estokaista [6 kHz, 9 kHz], päästökaistan maksimivärähtely 0.5 dB, estokaistan minimivaimennus 30 dB, näytteenottotaajuus 18 kHz.Valitse suodintyyppi, ikkuna, normalisoitu siirtymäkaistan leveys , normalisoitu parametri ja impulssivasteen pituus .
- Suodintyyppi: matalat taajuudet päästetään ja korkeat estetään, joten alipäästö.
- Ikkuna: valitse ikkunataulukosta kevyin ikkuna, joka täyttää molemmat vaatimukset. Suorakulmainen (n. 0.74 dB, 21 dB) ei riitä, Hanning (n. 0.055 dB, 44 dB) riittää, joten Hanning.
- .
- on siirtymäkaistan keskikohta normalisoituna: .
- Hanning: pariton .
- Edellisen tehtävän suodin (alipäästö, Hanning-ikkuna, päästökaista 0–4 kHz, estokaista 6–9 kHz, = 18 kHz).Määritä impulssivasteen lauseke alueille , ja .
- Ideaalisen alipäästön impulssivaste on , missä .
- Hanning-ikkuna on .
- Kerro nämä keskenään: kun , .
- Kun : sinc-funktion raja-arvo on 1 ja , joten .
- Ikkunan ulkopuolella eli kun : .
- Kaksi napa-nollakuviota:A: navat (x) noin pisteissä , ja , nollat (o) yksikköympyrällä.B: kuusinkertainen napa origossa, nollat yksikköympyrällä ja reaaliakselilla (−0.8 ja −1.2).Kumpi on IIR-suotimen napa-nollakuvio? Millä perusteella?
- Muista: FIR-suotimen siirtofunktiossa on vain osoittajapolynomi :n suhteen, joten kaikki sen navat ovat origossa.
- IIR-suotimella on takaisinkytkentä, eli nimittäjä, joka tuottaa napoja muualle kuin origoon.
- Katso kuvista, missä navat (x) ovat. B:ssä kaikki kuusi napaa ovat origossa, joten se on FIR.
- A:ssa napoja on origon ulkopuolella, joten A on IIR-suodin. Perustelu: suotimella on ainakin yksi napa muualla kuin origossa.
- Digitaalisen signaalin näytteenottotaajuus 48 kHz muunnetaan 16 kHz:iin. Taajuusalue 0–6 kHz tulee säilyä.Määritä laskostumisenestosuotimen päästö-, esto- ja siirtymäkaista hertseinä.
- Päästökaista on säilytettävä alue: [0, 6] kHz.
- Uuden näytteenottotaajuuden Nyquist-taajuus on 16/2 = 8 kHz. Sen yläpuolella oleva sisältö laskostuisi, joten estokaista alkaa 8 kHz:stä.
- Estokaista ulottuu alkuperäiseen Nyquist-taajuuteen 48/2 = 24 kHz asti: [8, 24] kHz.
- Siirtymäkaista jää näiden väliin: [6, 8] kHz.
- Näytteenottotaajuus pudotetaan 24 kHz:stä 3 kHz:iin. Kaista 0–1000 Hz on säilytettävä.Selvitä suodinten kertoimien yhteismäärä eri toteutuksissa (myös moniasteiset), kun desimointikertoimet ovat ei-kasvavassa järjestyksessä. Alipäästöt suunnitellaan Blackman-ikkunalla ().Anna kertoimien kokonaismäärät T1–T3 suurimmasta pienimpään.
- Kokonaisdesimointi . Ei-kasvavat jaot: , ja .
- Jokaisessa vaiheessa: päästökaista loppuu 1000 Hz:iin, estokaista alkaa vaiheen ulostulon Nyquist-taajuudesta (), ja normalisoidaan vaiheen sisääntulotaajuudella.
- pyöristetään ylös ja seuraavaan parittomaan lukuun.
- Yksi vaihe (24→3 kHz): , . T1 = 265.
- 4·2: 24→6 kHz: , ; 6→3 kHz: , . T2 = 134.
- 2·2·2: 24→12: , ; 12→6: , ; 6→3: . T3 = 127.
- Kirjaa välivaiheiden :t ja sisääntulotaajuudet talteen seuraavaa tehtävää varten.
- Kuinka monta kertolaskua sekunnissa (MPS) kukin edellisen tehtävän toteutuksista T1–T3 tarvitsee (24 kHz → 3 kHz, Blackman)? Kaava:missä on desimointilohkojen määrä, lohkon kertoimien määrä ja lohkon sisääntulevan signaalin näytteenottotaajuus.
- Ota edellisestä tehtävästä kunkin lohkon ja sen sisääntulotaajuus .
- Kerro ne lohkoittain ja laske yhteen.
- T1: .
- T2: .
- T3: .
Huomaa, että moniasteinen toteutus on paljon kevyempi, koska suurin osa työstä tehdään pienemmällä näytteenottotaajuudella. - Signaali muunnetaan näytteenottotaajuudelta 48 kHz näytteenottotaajuuteen 32 kHz. Taajuudet 0–14 kHz säilytetään, ja suodatus tehdään yhdellä alipäästösuotimella.Määritä suotimen päästö-, esto- ja siirtymäkaista normalisoituina taajuuksina.
- Kirjoita muunnos rationaalisena: , eli interpoloi kertoimella ja desimoi kertoimella .
- Suodin toimii välitaajuudella kHz, joten normalisoi sillä.
- Estokaistan pitää alkaa pienemmästä Nyquist-taajuudesta: kHz (estää sekä peilikuvat että laskostumisen).
- Päästökaista: .
- Estokaista: .
- Siirtymäkaista: .
- Kaksiluokkainen opetusdata: Luokka 1 pisteissä (−2, 0), (−2, −1), (−1, −1), (−1, −2); Luokka 2 pisteissä (1, −1), (1, −2), (2, −2), (0, −3).Piirrä lähimmän naapurin (1-NN) luokittelijan luokkaraja ja anna luokkarajalla olevien pisteiden koordinaatit ylimmästä alimpaan .
- Luokkaraja koostuu eri luokkiin kuuluvien lähekkäisten pisteparien välisten janojen keskinormaaleista (pisteet, jotka ovat yhtä kaukana lähimmästä luokan 1 ja luokan 2 pisteestä).
- Parit (−1, −1)–(1, −1) ja (−1, −2)–(1, −2): keskinormaali on pystysuora suora .
- Pari (−1, −2)–(0, −3): keskipiste (−0.5, −2.5), ja keskinormaali on suora .
- Rajan taitekohdat ovat pisteissä, jotka ovat yhtä kaukana kolmesta pisteestä. Tarkista etäisyydet vaihtoehdoista.
- : etäisyys pisteisiin (−2, 0), (−1, −1) ja (1, −1).
- : etäisyys 1 pisteisiin (−1, −2), (1, −2) ja (0, −3).
- : jana (−1, −2)–(0, −3) keskipiste, raja kulkee sen kautta.
- Fisherin lineaarinen erottelija (LDA). Luokka 1: (−2, 0), (−2, −1), (−1, −1), (−1, −2). Luokka 2: (1, −1), (1, −2), (2, −2), (0, −3). Kovarianssimatriisit:Laske LDA-luokittelijan vektori .
- Kaava: .
- Luokkien keskiarvot: , , joten .
- Summa: .
- Käännä muistisäännöllä : tulos .
- Kerro: .
Opettele nämä kortit Hiffaassa
Hiffaa kysyy kortit sinulta, näyttää vihjeen tarvittaessa ja ajoittaa kertaukset niin, että asiat pysyvät mielessä kokeeseen asti. Tekoälytuutori selittää, mikä meni pieleen.

