Señales y sistemas discretos

FICHA PARA LA DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MATERIA / ASIGNATURA
Curso académico
2010 - 2011
Denominación (nombre de la materia / asignatura):
Señales y sistemas discretos
Descriptores (en su caso):
Extensión en créditos ECTS:
3
Carácter (obligatorio/optativo):
Optativo (Complementos formativos)
Temporalidad (1er/2º semestre):
1er
Competencias genéricas a adquirir por el estudiante:
G.1 Capacidad de trabajo autónomo
Competencias específicas a adquirir por el estudiante:
E.1
Entender los conceptos de señales y sistemas en los dominios continuo y discreto
E.2
Conocer y saber aplicar la Transformada de Fourier en tiempo discreto y sus propiedades
básicas
E.3
Conocer y saber aplicar la Transformada Z y sus propiedades básicas
E.4
Conocer la relación entre las señales continuas y las señales discretas en los dominios
temporal y frecuencial.
E.5
Conocer las distintas representaciones de los sistemas discretos (respuesta al impulso,
respuesta frecuencia, función de transferencia y ecuaciones en diferencias)
E.6
Saber caracterizar filtros digitales
E.7
Saber manejar entornos informáticos para la visualización y el procesado de señales,
incluyendo el desarrollo y utilización de programas propios Saber diseñar e implementar
filtros digitales a partir de sus especificaciones básicas
E.8
Conocer y saber aplicar la Transformada Discreta de Fourier y sus propiedades básicas
Requisitos previos (en su caso):
Se suponen conocidos conceptos elementales de cálculo y álgebra: derivadas, integrales, series de
potencias, números complejos, etc., así como de programación, correspondientes a asignaturas de
primeros cursos de carreras de ciencias.
Metodologías docentes - Actividades formativas:
Metodología - Actividad
A-1 Clases teóricas
A-2 Prácticas
A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos
Horas
Presenciales
18
8
Horas no
presenciales
A-4 Elaboración de trabajo
A-5 Lecturas de material
A-6 Estudio individual
A-7 Exámenes, pruebas de evaluación
A-8 Tutorías individuales
…
Total
15
30
2
2
30
45
Relación de las actividades formativas con las competencias:
Competencia
Actividad formativa
G-1
A-2, A-4, A-5, A-6, A-7
E-1, E-2, E-3, E-4, E-5,E-6,E-7,E-8
A-1, A-2, A-4, A-6, A-7, A-8
E-9
A-2, A-4, A8
Idioma/s de impartición:
Español
Acciones de coordinación (en su caso):
La asignatura está, coordinada y desarrollada por un mismo profesor.
Metodologías
Aspecto
Teoría y
aplicación la
materia
de evaluación y calificación:
Criterios
Instrumento
Comprensión de
Examen
conocimientos teóricos
de la materia.
Capacidad para resolver
Evaluación
problemas relacionados
competencias: con la materia
G-1, E-1, E-2,
E-3, E-4, E5,E-6,E-7,E-8
Entrega de memorias de
Aplicación de
Aplicación de los
la teoría en el conocimientos en la
prácticas.
entorno del
práctica.
laboratorio de
simulación
Obtención de resultados
correctos y reflexión
Evaluación
sobre los mismos.
competencias:
G-1, E-1, E-2, Utilización correcta de la
herramienta informática
E-3, E-4, E5,E-6,E-7,E-8, para la visualización y
E-9
análisis de señales
Peso
50%
50%
Breve descripción de los contenidos (Programa):
Tema 1. Introducción. Se introducen los conceptos básicos de señal y sistema y se exponen diversas
clasificaciones para la caracterización de señales: unicanal-multicanal, unidimesionalmultidimensional, en tiempo continuo-discreto, de valores continuos-discretos, de energía finita-de
potencia finita o determinística-aleatoria.
Se centra la temática fundamental del curso en el análisis de señales y sistemas en tiempo discreto.
Tema 2. Señales y Sistemas en Tiempo Discreto. Se presentan señales elementales (impulso unidad,
señal escalón, sinusoidal y exponencial compleja) y se definen propiedades fundamentales de los
sistemas: linealidad, invarianza en el tiempo, causalidad y estabilidad. Se introduce el operador de
convolución, observándose sus propiedades, lo cual permitirá caracterizar sistemas lineales e
invariantes. Se describen los sistemas caracterizados por una ecuación en diferencias lineal y de
coeficientes constantes entre sus entradas y salidas, ilustrándose su solución recursiva. Se
introduce la Transformada de Fourier en Tiempo Discreto (TFTD) como nueva representación
para las señales discretas, y se dan sus propiedades básicas. Finalmente se explica su utilidad para
caracterizar sistemas discretos.
Tema 3. Muestreo de Señales Continuas. Se explora la relación entre una señal en tiempo continuo
y la secuencia obtenida a partir de su muestreo periódico. Se explica el Criterio de Nyquist que
garantiza no perder información en el proceso de muestreo, y se introduce el concepto de
solapamiento frecuencial (“aliasing”) cuando esta condición no se satisface. Seguidamente se
expone la recuperación de la señal continua a partir de sus muestras mediante un filtro ideal de
reconstrucción, así como la posibilidad de procesar señales continuas con técnicas y dispositivos
digitales haciendo uso de un muestreo y reconstrucción adecuadas.
Tema 4. La Transformada Z. Se introduce la T-Z como una extensión de la TFDT. Se determina la
forma de la región de convergencia de la T-Z y la relación entre ésta y las propiedades de los
sistemas lineales e invariantes en el tiempo. Se detallan varias de las propiedades de la T-Z,
constatándose su semejanza con propiedades equivalentes de la DTFT. Se proponen varios
métodos para el cálculo inverso de una secuencia. Se define la T-Z Unilateral, aplicándose a la
solución de ecuaciones en diferencias con condiciones iniciales no nulas.
Tema 5. Realización de Sistemas en Tiempo Discreto. Se exponen diversas posibilidades para la
implementación de filtros FIR e IIR. Se explica la utilización de paquetes informáticos para el
diseño de filtros digitales a partir de especificaciones de la respuesta en frecuencia. También se
comparan a grandes rasgos los filtros FIR e IIR.
Tema 6. La Transformada Discreta de Fourier. Primeramente se parte de las Series Discretas de
Fourier (DFS), que representan secuencias periódicas. La DFS de la secuencia periódica se
corresponde con la DFT de la secuencia finita. Ambas transformadas son estudiadas,
evidenciándose su interrelación conceptual y en sus propiedades. Por último se expone cómo a
partir de las propiedades de la convolución circular, y de la linealidad de las transformadas, se
pueden convolucionar linealmente (filtrar) señales haciendo uso de la mencionada DFT.
Bibliografía recomendada:
- A. V. Oppenheim, Ronald W. Schafer. "Discrete-Time Signal Processing (2nd. Ed.".
Prentice-Hall. Englewood Cliffs, New Jersey, 1999.
- S. J. Orfanidis. "Introduction to Signal Processing". Prentice-Hall. Englewood Cliffs,
New Jersey, 1996.
- John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis. "Digital Signal Processing" (4th. Edition).
Macmillan Publishing Company. New York, 2006.
- Richard G. Lyons, Understanding Digital Signal Processing, Prentice-Hall
PTR; 2nd edition, 2004.
- Vinay K. Ingle, John G. Proakis, Digital Signal Processing Using MATLAB CLEngineering; 2nd edition, 2006.
Relación del Profesorado de la UPNa que imparte la asignatura:
(Incluye el reparto porcentual del encargo docente que se derive de su impartición)
Apellidos,
Categoría
Departamento
%
Nombre
Lasaosa, Daniel
Profesor
IEE
100
Asociado
Doctor
Horarios de clase:
La asignatura se imparte y gestiona íntegramente de forma virtual.