RASGELE SÜREÇLER İ.Ü. ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ İLETİŞİM LABORATUVARI ARALIK, 2007

Benzer belgeler
RASGELE SÜREÇLER. Bir X rasgele değişkenin, a ve b arasında tekdüze dağılımlı olabilmesi için olasılık yoğunluk fonksiyonu aşağıdaki gibi olmalıdır.

SÜREKLİ OLASILIK DAĞILIŞLARI

Güç Spektral Yoğunluk (PSD) Fonksiyonu

Hatalar Bilgisi ve İstatistik Ders Kodu: Kredi: 3 / ECTS: 5

OLASILIK ve KURAMSAL DAĞILIMLAR

Rastgele Süreçler. Rastgele süreç konsepti (Ensemble) Örnek Fonksiyonlar. deney. Zaman (sürekli veya kesikli) Ensemble.

13. Olasılık Dağılımlar

1.58 arasındaki her bir değeri alabileceği için sürekli bir

Sürekli Dalga (cw) ve frekans modülasyonlu sürekli dalga (FM-CW) radarları

Genel olarak test istatistikleri. Merkezi Eğilim (Yığılma) Ölçüleri Dağılım (Yayılma) Ölçüleri. olmak üzere 2 grupta incelenebilir.

Ders 6: Sürekli Olasılık Dağılımları

rasgele değişkeninin olasılık yoğunluk fonksiyonu,

SÜREKLĠ OLASILIK DAĞILIMLARI

İÇİNDEKİLER. Ön Söz Saymanın Temel Kuralları Permütasyon (Sıralama) Kombinasyon (Gruplama) Binom Açılımı...

Örnek 4.1: Tablo 2 de verilen ham verilerin aritmetik ortalamasını hesaplayınız.

EME Sistem Simülasyonu. Giriş. Olasılık Dağılımı. Rassal Degiskenler

ÖRNEKLEME DAĞILIŞLARI VE TAHMİNLEYİCİLERİN ÖZELLİKLERİ

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

Sürekli Rastsal Değişkenler

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

KABLOSUZ İLETİŞİM

Sezin Yıldırım, Özgür Ertuğ

SÜREKLİ RASSAL DEĞİŞKENLER

EME 3117 SİSTEM SİMÜLASYONU. Üçgensel Dağılım. Sürekli Düzgün Dağılım. Sürekli Rassal Değişkenlerin Modellemesinde Kullanılan Dağılımlar

TEMEL İSTATİSTİKİ KAVRAMLAR YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ÇÜTCÜ

SÜREKLİ ŞANS DEĞİŞKENLERİ. Üstel Dağılım Normal Dağılım

KABLOSUZ İLETİŞİM

EME 3117 SISTEM SIMÜLASYONU. Üçgensel Dağılım. Sürekli Düzgün Dağılım. Sürekli Rassal Değişkenlerin Modellemesinde Kullanılan Dağılımlar

BÖLÜM 9 NORMAL DAĞILIM

Ders 9: Kitle Ortalaması ve Varyansı için Tahmin

İstatistik ve Olasılık

İÇİNDEKİLER ÖN SÖZ...

2018 İKİNCİ SEVİYE AKTÜERLİK SINAVLARI RİSK ANALİZİ VE AKTÜERYAL MODELLEME 12 MAYIS 2018

SÜREKLİ OLASILIK DAĞILIMI

Stokastik Süreçler. Bir stokastik süreç ya da rastgele süreç şöyle tanımlanabilir.

Sıklık Tabloları, BASİT ve TEK değişkenli Grafikler Ders 3 ve 4 ve 5

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

BAZI ÖNEMLİ SÜREKLİ DEĞİŞKEN DAĞILIMLARI

BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR

Rassal Değişken Üretimi

Kümülatif Dağılım Fonksiyonu (Sürekli)

TANIMLAYICI İSTATİSTİKLER

8. Uygulama. Bazı Sürekli Dağılımlar

DENEY 8: SAYISAL MODÜLASYON VE DEMODÜLASYON

Tek Değişkenli Sürekli Dağılımlar-III

BİYOİSTATİSTİK Bazı Olasılık Dağılışları Dr. Öğr. Üyesi Aslı SUNER KARAKÜLAH

Temel İstatistik. Y.Doç.Dr. İbrahim Turan Mart Tanımlayıcı İstatistik. Dağılımları Tanımlayıcı Ölçüler Dağılış Ölçüleri

Analog Alçak Geçiren Filtre Karakteristikleri

Deney Dizaynı ve Veri Analizi Ders Notları

Mühendislikte İstatistik Yöntemler

BÖLÜM 5 MERKEZİ EĞİLİM ÖLÇÜLERİ

Tesadüfi Değişken. w ( )

Örnek...4 : İlk iki sınavında 75 ve 82 alan bir öğrencinin bu dersin ortalamasını 5 yapabilmek için son sınavdan kaç alması gerekmektedir?

VERİ KÜMELERİNİ BETİMLEME

KABLOSUZ İLETİŞİM

Gerçek uygulamalarda, standart normal olmayan sürekli bir rassal. değişken, sıfırdan farklı bir ortalama ve birden farklı standart sapma

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

İstatistik ve Olasılık

PID SÜREKLİ KONTROL ORGANI:

JEODEZİK VERİLERİN İSTATİSTİK ANALİZİ. Prof. Dr. Mualla YALÇINKAYA

Sakarya Üniversitesi Bilgisayar ve Bilişim Bilimleri Fakültesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

İstatistik ve Olasılık

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

Matematik Ders Notları. Doç. Dr. Murat Donduran

Rastgele Değişkenlerin Dağılımları. Mühendislikte İstatistik Yöntemler

Probability Density Function (PDF, Sürekli fonksiyon)

Ders 4: Rastgele Değişkenler ve Dağılımları

Tanımlayıcı İstatistikler. Yrd. Doç. Dr. Emre ATILGAN


Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir.

OTOMATİK KONTROL. Set noktası (Hedef) + Kontrol edici. Son kontrol elemanı PROSES. Dönüştürücü. Ölçüm elemanı

İSTATİSTİK MHN3120 Malzeme Mühendisliği

Merkezi eğilim ölçüleri ile bir frekans dağılımının merkezi belirlenirken; yayılma ölçüleri ile değişkenliği veya yayılma düzeyini tespit eder.

Sayısal Filtre Tasarımı

DAĞILMA YADA DEĞİ KENLİK ÖLÇÜLERİ (MEASURE OF DISPERSION) Prof.Dr.A.KARACABEY Doç.Dr.F.GÖKGÖZ

AKT201 Matematiksel İstatistik I Yrd. Doç. Dr. Könül Bayramoğlu Kavlak

İstatistik ve Olasılık

ORTALAMA ÖLÇÜLERİ. Ünite 6. Öğr. Gör. Ali Onur CERRAH

Uygulama 3 Dr. Öğr. Üyesi Aslı SUNER KARAKÜLAH

OFDM Sisteminin AWGN Kanallardaki Performansının İncelenmesi

Test İstatistikleri AHMET SALİH ŞİMŞEK

KLASİK BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ PROBLEMİ : INVERTED PENDULUM

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 3.

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME. Antrenörlük Eğitimi 4. Sınıf. Ölçme ve Değerlendirme - Yrd. Doç. Dr. Yetkin Utku KAMUK

Kuantum Mekaniğinin Varsayımları

İÇİNDEKİLER. BÖLÜM 1 Değişkenler ve Grafikler 1. BÖLÜM 2 Frekans Dağılımları 37

Z = S n E(S n ) V ar(sn ) = S n nµ. S nn. n 1/2 n σ

Kitle: Belirli bir özelliğe sahip bireylerin veya birimlerin tümünün oluşturduğu topluluğa kitle denir.

Merkezi Yığılma ve Dağılım Ölçüleri

1-2 - * Bu Ders Notları tam olarak emin olmamakla birlikte yıllarına aiitir.tekrardan Sn.Hakan Paçal'a çoook tsk ederiz...

Yapılan alan araştırması sonucunda aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. ( ) ( ) ( ) ( )

Burada E, x(t) 'nin beklenen değerini göstermektedir. Standart sapma veya sürecin karelerinin ortalamasının karekökü şu şekilde tanımlanabilir.

İstatistik Dersi Çalışma Soruları Arasınav(Matematik Müh. Bölümü-2014)

Prof.Dr.İhsan HALİFEOĞLU

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

5. Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülebilen Değerleri

Mühendislikte İstatistiksel Yöntemler

Copyright 2004 Pearson Education, Inc. Slide 1

VERİ SETİNE GENEL BAKIŞ

Transkript:

RASGELE SÜREÇLER İ.Ü. ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ İLETİŞİM LABORATUVARI ARALIK, 007 1

Tekdüze Dağılım Bir X rasgele değişkenin, a ve b arasında tekdüze dağılımlı olabilmesi için olasılık yoğunluk fonksiyonu aşağıdaki gibi olmalıdır. 1 a b f ( ) = b a 0, σ m ( ) ( ) = var = = E = [ a b] ( b a) 1 ( a+ b) 1 b a f ( ) a b

Tekdüze Dağılım f Olasılık yoğunluk işlevini kullanarak değişkeninin ortalamasını ve varyansını (değişinti) bulalım: ( ) 1 0 1 = 0 [ 0,1] + m = E( ) = f ( ) d= = 0.5 1 0 + + E(( m ) ) = ( 0.5) f ( ) d= ( + 0.5 ) f ( ) d 1 3 = + = + = 3 0.5 (1/ 3) (1/ ) (0.5) 0.0833 0 3

Tekdüze Dağılımlı Sinyal Üretimi 0 ile 1 arasında değişen tek düze dağılıma sahip n adet sayı üretmek için rand komutu kullanılır. >> =rand(1,10000); >> mean() % integral ( f d) >> var() % integral ((-m)^ f d) >> norm(-mean())^/length() 4

Tekdüze Dağılımlı Rasgele Tamsayı Üretimi randint, tekdüze dağılımlı rasgele tamsayı üretir. Komutta herhangi bir aralık belirtilmezse varsayılan olarak 0 veya 1 üretilir. 1 1 1 m = E( ) = p = (0) + (1) = 0.5 σ i i i= 0 1 = var( ) = ( i m) pi = (0 0.5) + (1 0.5) i= 0 3 3 0.5 0.5 0.5 = + = 1 1 σ = 0.5 σ = 0.5 5

Tekdüze Dağılımlı Rasgele Tamsayı Üretimi >> n=10000; %örnek sayisi >> ikili_uret=randint(1,n) >> mean(ikili_uret) % toplam( pi) >> var(ikili_uret) % toplam((-m)^pi) >> std(ikili_uret) %sqrt(var) >>norm(ikili_uret-mean(ikili_uret))^/length(n) 1 1 1 m = E( ) = p = (0) + (1) = 0.5 σ i i i= 0 1 = var( ) = ( i m) pi = (0 0.5) + (1 0.5) i= 0 3 3 0.5 0.5 0.5 = + = 1 1 σ = 0.5 σ = 0.5 6

Histogram Bir parçadan veya süreçten alınan bireysel ölçümün dağılımını gösteren çubuk grafiktir. Aynı zamanda frekans dağılımı olarak da adlandırılır; çünkü herhangi bir verilen değerin görülme sıklığı çubuğun uzunluğu ile gösterilir. hist histogram şeklinde grafik çizmek için kullanılır. Grafik varsayılan olarak 10 eşit parçaya bölünür. Eğer istenirse fonksiyon hist(a,n) seklinde yazılarak n sütuna da bölünebilir. 7

Histogram >> =rand(1,10000); >> hist() 100 >> =rand(1,10000); >> hist(,0) 600 1000 500 800 400 600 300 400 00 00 100 0 0 0.1 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0 0.1 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Toplam 10000 adet rasgele sayı üretildiğinde ve histogram 10 eşit parçaya böldüğünde her aralıkta ortalama 1000 adet veri olmalıydı. Ancak şekilden de görüleceği üzere bu sayı her bir aralık için farklılık göstermektedir. Alınan örnek sayısı arttıkça dağılım daha düz bir hale gelecektir. 8

Normal (Gauss) Dağılımı X, sürekli bir rasgele değişken iken, X' in yoğunluk fonksiyonu, ( ) f = 1 πσ ( ) m e σ ise f() e normal dağılım, X' e de normal dağılmış rasgele değişken denir. Dağılımın ortalama m ve σ varyans olmak üzere iki parametresi vardır. X, normal dağılmış bir rasgele değişken ise kısaca N m, σ ile gösterilir. ( ) 9

Normal (Gauss) Dağılımı Normal dağılımın bazı özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir: 1. Eğrinin tepe noktası ortalamaya karşılık gelir. Bu dağılımda ortalama, medyan (ortanca) ve mod (tepe değer) aynıdır.. Normal dağılım eğrisi ortalamaya göre simetriktir. 3. Standart sapma eğrinin genişliğini belirler, yani standart sapma büyüdükçe değişkenin alacağı en küçük değer ile en büyük değer arasındaki açıklık büyür. 4. Eğrinin altında kalan alanın tamamı 1 birimdir. 5. Normal dağılıma ilişkin olasılıklar normal dağılım olasılık yoğunluk fonksiyonunun belirlediği eğrinin altında kalan alanlar olarak hesaplanır. 10

Normal (Gauss) Dağılımlı Sinyal Üretimi randn normal dağılımlı (Gauss) rasgele sayılar üretir. Varsayılan olarak ifadenin ortalaması 0 varyansı ise 1 dir. 11

Normal (Gauss) Dağılımlı Sinyal Üretimi >> n=100000; %ornek sayısı >> =randn(1,n); >> mean() %integral ( f d) >> var() % integral ((-m)^ f d) >> norm()^/length() >> hist(,100) 1

Rasgele Gauss Dağılımlı Değişkeninin Ortalaması ve Varyansını Değiştirme İşlemi ( ) σ N m, σ bir rasgele değişken oluşturmak isteyelim. y= + c değişkeninin ortalaması 0 ise y nin ortalaması nedir? ( ) 0 ( ) ( σ ) ( ) σ ( ) ( ) ( ) = ( σ ) + ( ) = σ E = E y = E + E c = E + E c = c var y var var c 13

Rasgele Gauss Dağılımlı Değişkeninin Ortalaması ve Varyansını Değiştirme İşlemi >> y=*+3; >> mean(y) % ortalaması c= 3 >> var(y) % varyansı =4 >> hist(y,100) 14

Q Fonksiyonu 1 Q( ) = e d π Q fonksiyonu monoton azalan bir fonksiyondur. Bazı özellikleri aşağıda sıralanmıştır: ( ) ( ) ( ) ( ) = ( ) 1. Q = 1, Q 0 = 1/, Q = 0. Q 1 Q ( ) 3. Q 1 1 = erf m 4. X N( m, σ ) iken Pr( X > ) = Q σ a 5. Pr{ X > ( m + a) } = Pr{ X < ( m a) } = Q σ 15

Q Fonksiyonu MATLAB da Q fonksiyonu işlemi qfunc komutuyla gerçekleştirilir. ( ) Örnek 1: N 0,1 olasılık yoğunluk işlevine bir değişkenin 3 değerinden büyük gelme olasılığını Q işlevi yöntemi ve değişkeninden yararlanarak bulunuz. >> N=10000; >> =randn(1,n); >> [d]=find(>3); >> length(d)/n >> qfunc(3) 16

Q Fonksiyonu Örnek : olasılık yoğunluk işlevine bir değişkenin 1 den büyük 3 ten küçük değerler alma olma olasılığını Q işlevi yöntemi ve değişkeninden yararlanarak bulunuz. >> N=10000; >> =randn(1,n); >> [d3]=find(>3); >> [d1]=find(>1); >> (length(d1)-length(d3))/n >> qfunc(1)-qfunc(3) 17

Q Fonksiyonu b a 1 ( m ) m 1 = σ t e d σ değişken dönüşümü πσ σ dt = d ( ) b m σ 1 1 1 t t t 1 1 1 e dt = e dt e dt integral parçalandı π π π a m a m b m σ σ σ ( ) b a 1 ( m ) σ 1 a m b m e d Q( ) Q( ) πσ σ σ 18

Toplanır Beyaz Gauss Gürültüsü Toplanır Beyaz Gauss Gürültülü (AWGN) kanal modeli, radyo kanalının klasik bir modelidir. Bu model, alınan işareti bozma yönünde eklenmiş istatistiksel olarak bağımsız gürültü örneklerinden oluşur. Gürültü örneklerinin genliği bir Gauss olasılık yoğunluk işlevine sahiptir. Gürültü örnekleri, birbirlerinden bağımsız oldukları için, kendi öz ilinti fonksiyonları ideal olarak bir darbedir. Buna göre, AWGN kanalın güç spektral yoğunluğu tüm frekanslar için düzdür. AWGN kanalın genellikle durağan olduğu ve davranışının zamanla değişmediği kabul edilir. 19

MATLAB da AWGN Gürültü Oluşturulması Ns bilgi işaretinin uzunluğu olmak üzere bu işarete etkiyecek n gürültüsü iki şekilde ürebilebilir ve eklenir. >> n=1/sqrt()*(randn(1, Ns)+j*randn(1, Ns)); >> y=+n; y = awgn(,snr) komutu da bilgi işareti dizisine beyaz Gauss gürültüsü ekler. snr sabiti db cinsiden sinyal/gürültü oranıdır. Eğer karmaşıksa awgn karmaşık gürültü ekler. Bu kullanımda in gücünün 0 db olduğu kabul edilir. 0

Rayleigh Dağılımı Gerçek dünyadaki gezgin hücresel radyo ağlarında karşılaşılan radyo kanalı, çok sayıda yayılım yolunun birleşimidir. Bu davranış, çok yollu yayılım olarak adlandırılır. Haberleşme sistemleri için çok yollu kanal modeli, kullanımı AWGN kanal modelinden daha zor olan bir kanal modelidir. T R 1

Rayleigh Dağılımı Anten arasındaki her bir yola çoklu yol bileşeni denir ve her yolun farklı bir zayıflatması ve zaman gecikmesi vardır. Bunların alıcı antene toplamı ise alınan sinyali bozabilir bu olaya sönümleme denir. Böyle bir kanalı modellemek için zamanla değişen dürtü cevabı sahip bir model ele alır. İletilen sinyalin karmaşık zarfı g s ise alınan sinyal modeli aşağıdaki şekilde verilebilir. jθ k g () t = ρ e g ( t τ ) + n() t r k s k k Burada ρ k k. yolun zayıflaması, θ k. k yolun faz kayması ve τ k da k. yolun gecikmesidir.

Rayleigh Dağılımı Kanalda eğer direkt görüşün olmadığı ve vericiden çıkan sinyalin birçok yoldan alıcıya ulaştığı (her yolun yaklaşık aynı zayıflatmaya sahip olduğu) varsayılırsa kanal modeli g ( t τ ) g ( t) ise s s s jθ k g () t = g () t ρ e + n() t r s k k jθ k h= + jy = ae, = ρ cos( θ ) y = ρ sin( θ ) Alınan Sinyal g () t = hg () t + n(), t r s k k k k k k jφ h= + jy = ae sıfır ortalamalı Karmaşık Gauss rasgele değişkeni 3

Rayleigh Dağılımı Merkezi limit teoremine göre ve y değişkeni Gauss rasgele değişkenine yaklaşır. Bu durumda olasılık dağılım işlevi: y, πσ + y ( ) σ 1 f (, y) = e, a ( ) σ a fa ( a) = e U( a) Rayleigh σ f φ 1 =,0 φ < π, tekdüze ( Uniform ) π Ayrıca eğer Direk Görüş (LOS Line of Side) varsa kanal Rician Dağılımına sahip olarak modellenir. Eğer baştaki varsayım yapılmazsa yani kanal semboller arasında karışım meydana getiriyorsa bu durumda kanala frekans seçici kanal denir. Bu tür kanallar için çeşitli (OFDM gibi) yöntemler mevcuttur 4

Rayleigh Benzetimi clear all,clc,close all N=10000 A1=randn(1,N)/sqrt(); A=randn(1,N)/sqrt(); mean(a1) mean(a) var(a1) var(a) h=a1+a*i; figure tp=angle(h); hist(tp,0); %...Faz -pi ile +pi arasinda degismesi lazim title('faz Degisiminin Histogrami') tm=abs(h); mean(abs(tm)) var(abs(tm)) figure hist(tm,0) title('zarfin Genliginin Olasilik Dagilim Islevi') tet(,800,'rayleigh Dagilimi') 5

Rayleigh Dağılımın Faz Değişiminin Histogramı 6

Rayleigh Dağılımın Zarfının Genliğinin Olasılık Dağılım İşlevi 7