Στοχαστικά Σήματα

Κωδικός Μαθήματος:

EEE.5.6

Εξάμηνο:

Ε' Εξάμηνο

Κατηγορία:

ΜΕΥ

Ώρες:

3

Μονάδες ECTS:

4


Καθηγητές Μαθήματος

Καλύβας Δημήτριος

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο/η φοιτητής/ήτρια θα είναι σε θέση να:

  • να μοντελοποιεί προβλήματα που αφορούν τυχαία φαινόμενα με τη χρήση των πιθανοτήτων και της στατιστικής.
  • να υπολογίζει τις συναρτήσεις κατανομής και πυκνότητας πιθανότητας τυχαίων μεταβλητών που είναι συναρτήσεις άλλων τυχαίων μεταβλητών.
  • να μελετά τις στατιστικές ιδιότητες των τυχαίων διανυσμάτων και να υπολογίζει τις διανυσματικές παραμέτρους.
  • να υπολογίζει τη μέση τιμή, τη συνάρτηση αυτοσυσχέτισης, τη φασματική πυκνότητα ισχύος και τη μέση ισχύ ενός τυχαίου σήματος.
  • να αναλύει τη μετάδοση τυχαίων σημάτων στατικών υπό την ευρεία έννοια μέσα από γραμμικά και χρονικά αναλλοίωτα συστήματα.
  • να μελετά την επίδραση του θορύβου στα συστήματα επικοινωνιών και να σχεδιάζει το βέλτιστο δέκτη.
  • να προσομοιώνει στον υπολογιστή τυχαίες μεταβλητές συγκεκριμένων κατανομών, συσχετισμένες τυχαίες μεταβλητές και τυχαίες διαδικασίες.

 

Γενικές Ικανότητες

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
  • Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις.
  • Αυτόνομη Εργασία.
  • Ομαδική Εργασία.
  • Σχεδιασμός και διαχείριση έργων.
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Το μάθημα διαιρείται σε 5 ενότητες.

  1. Ενότητα 1: Ειδικά Θέματα Τυχαίων Μεταβλητών.
    • Κατανομές συναρτήσεων τυχαίων μεταβλητών.
    • Ροπογεννήτριες και χαρακτηριστικές συναρτήσεις.
    • Άθροισμα ανεξάρτητων τυχαίων μεταβλητών.
    • Δεσμευμένη μέση τιμή και διακύμανση.
    • Εκτίμηση ελαχίστων τετραγώνων.
    • Διμεταβλητή κανονική κατανομή.
  2. Ενότητα 2: Τυχαία Διανύσματα
    • Από κοινού αθροιστικές συναρτήσεις κατανομής και συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας.
    • Διάνυσμα μέσης τιμής και πίνακας συνδιακύμανσης.
    • Ιδιότητες του πίνακα συνδιακύμανσης.
    • Πολυδιάστατη κανονική κατανομή.
    • Εκτίμηση του διανύσματος μέσης τιμής και του πίνακα συνδιακύμανσης.
    • Γραμμική εκτίμηση διανυσματικών παραμέτρων.
  3. Ενότητα 3: Τυχαίες Ακολουθίες
    • Στατιστική περιγραφή τυχαίων ακολουθιών.
    • Τυχαίες ακολουθίες και γραμμικά συστήματα διακριτού χρόνου.
    • Στατικές υπό την ευρεία έννοια τυχαίες ακολουθίες και φασματική πυκνότητα ισχύος.
    • Markov τυχαίες ακολουθίες.
    • Σύγκλιση τυχαίων ακολουθιών και οι νόμοι μεγάλων αριθμών.
  4. Ενότητα 4: Στοχαστικά Σήματα
    • Βασικές έννοιες στοχαστικών σημάτων.
    • Στατιστικές μέσες τιμές.
    • Στατικά με την ευρεία έννοια σήματα. Μέση τιμή, συνάρτηση αυτοσυσχέτισης και μέση ισχύς. Εργοδικότητα.
    • Στοχαστικά σήματα και γραμμικά συστήματα.
    • Στατικά υπό την ευρεία έννοια στοχαστικά σήματα στο πεδίο συχνοτήτων. Φασματική πυκνότητα ισχύος. Μετάδοση μέσα από γραμμικά και χρονικά αναλλοίωτα συστήματα.
    • Gaussian και λευκά σήματα.
    • Δειγματοληψία στοχαστικών σημάτων περιορισμένου εύρους ζώνης.
    • Ζωνοπερατά στοχαστικά σήματα.
  5. Ενότητα 5: Τεχνικές προσομοίωσης
    • Γέννηση τυχαίων αριθμών που ακολουθούν συγκεκριμένη κατανομή.
    • Γέννηση συσχετισμένων τυχαίων μεταβλητών.
    • Γέννηση τυχαίων διαδικασιών.

 

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει από το σταθμισμένο μέσο όρο των βαθμών της ενδιάμεσης γραπτής εξέτασης στη διδαχθείσα
μέχρι την ημερομηνία εξέτασης ύλη (30%), της τελικής γραπτής εξέτασης σε όλη τη διδαχθείσα ύλη (50%) και της εργαστηριακής εργασίας (project) (20%).

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  1. Μπερτσεκάς Δ. και Γ. Τσιτσικλής, “Εισαγωγή στις Πιθανότητες με Στοιχεία Στατιστικής”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2013.
  2. Stark, H. and J. Woods, “Probability, Random Processes, and Estimation Theory for Engineers”, Prentice Hall, 2nd Edition, 1994.
  3. Miller S. and. Childers, “Probability and Random Processes”, Elsevier Inc., 2004.
  4. Papoulis, A., “Πιθανότητες, Τυχαίες Μεταβλητές και Στοχαστικές Διαδικασίες”, 4η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, 2007.
  5. Ross, S., “Introduction to Probability and Statistics for Engineers and Scientists”, Academic Press, 2000.
  6. Proakis J. and Salehi M., Συστήματα Επικοινωνιών, 2η Έκδοση, Εκδόσεις Φούντας, 2016.
  7. S. Haykin and M. Moher, “Συστήματα Επικοινωνίας”, 5η Έκδοση, Παπασωτηρίου, 2010.