Señales y Sistemas

Créditos
6
Tipos
Obligatoria
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos , pero tiene capacidades previas
Departamento
TSC
El conjunto de técnicas y algoritmos que permiten estudiar, detectar, transformar, procesar, transmitir y clasificar señales se denomina procesado de señal. En esta asignatura se ofrece una introducción a la teoría fundamental de esta disciplina tanto para señales unidimensionales como bidimensionales. Durante el curso se caracterizan las señales y los sistemas en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia mediante la Transformada de Fourier en sus versiones analógica y discreta. El teorema de muestreo permite procesar señales analógicas mediante técnicas discretas y así poder aplicar algoritmos computacionalmente eficientes. El curso introduce el concepto de filtro y filtrado sobre señales, y se diseñan filtros mediante especificaciones en el dominio de la frecuencia.

Profesorado

Responsable

  • Olga Muñoz Medina (olga.munoz@upc.edu)

Otros

  • Orestes Mas Casals (orestes@tsc.upc.edu)

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
2
Laboratorio
0
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
6

Competencias

Competencias Técnicas

Competencias técnicas

  • CE5 - Diseñar y aplicar técnicas de procesado de señal, eligiendo entre distintas herramientas tecnológicas, incluidas las de visión Artificial, de reconocimiento del lenguaje hablado y las de tratamiento de datos multimedia.

    • Competencias Transversales

    Transversales

  • CT5 [Avaluable] - Uso solvente de los recursos de información. Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información en el ámbito de especialidad y valorar de forma crítica los resultados de dicha gestión.

    • Básicas

  • CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía

    • Competencias Técnicas Genéricas

    Genéricas

  • CG1 - Concebir sistemas computacionales que integren datos de procedencias y formas muy diversas, creen con ellos modelos matemáticos, razonen sobre dichos modelos y actúen en consecuencia, aprendiendo de la experiencia.
  • CG2 - Elegir y aplicar los métodos y técnicas más adecuados a un problema definido por datos que representen un reto por su volumen, velocidad, variedad o heterogeneidad, incluidos métodos informáticos, matemáticos, estadísticos y de procesado de la señal.
  • CG5 - Poder recurrir a conocimientos fundamentales y metodologías de trabajo sólidas adquiridos durante los estudios para adaptarse a los nuevos escenarios tecnológicos del futuro.

    • Objetivos

    1. El estudiante debe ser capaz de comprender y dominar los conceptos básicos de señales, sistemas lineales y las funciones y transformadas relacionadas.
      Competencias relacionadas: CG2, CG5, CB5,
    2. El estudiante debe saber hacer el análisis matemático de señales y sistemas en el dominio del tiempo, tanto en un entorno analógico como digital.
      Competencias relacionadas: CG5, CB5,
    3. El estudiante debe saber hacer el análisis matemático de señales y sistemas analógicos en el dominio de la frecuencia.
      Competencias relacionadas: CG5, CB5,
    4. El estudiante debe saber hacer el análisis matemático de señales y sistemas discretos en el dominio de la frecuencia.
      Competencias relacionadas: CG5, CB5,
    5. El estudiante debe ser capaz de evaluar filtros discretos y aplicarlos a sistemas reales
      Competencias relacionadas: CE5, CG2, CG5, CB5,
    6. El estudiante debe saber plantear correctamente un problema a partir del enunciado propuesto e identificar las opciones para su resolución, aplicar el método de resolución adecuado y saber validar la solución.
      Competencias relacionadas: CT5, CG2, CB5,
    7. El estudiante debe saber interpretar y utilizar señales y sistemas discretos en 1D y 2D en los dominios temporal/espacial.
      Competencias relacionadas: CE5, CG1, CG2,
    8. El estudiante debe ser capaz de aplicar la representación frecuencial de señales y sistemas para resolver diversas aplicaciones.
      Competencias relacionadas: CE5, CT5, CG2,
    9. El estudiante debe saber identificar, modelar y plantear problemas a partir de situaciones abiertas. También explorar y aplicar las alternativas para su resolución. Trabajará con aproximaciones.
      Competencias relacionadas: CE5, CG1, CG2, CG5,
    10. El estudiante debe saber utilizar de forma autónoma las herramientas, instrumentos y aplicativos software disponibles en los laboratorios de las materias básicas y avanzadas. Conocer su funcionamiento y sus limitaciones.
      Competencias relacionadas: CE5, CT5, CG1, CG2,
    11. El estudiante debe conocer herramientas adicionales útiles para procesar señales discretas genéricos en los dominios temporal y transformado.
      Competencias relacionadas: CE5, CG1, CG2,
    12. El estudiante debe ser capaz de evaluar ventajas e inconvenientes de diferentes alternativas tecnológicas para implementar sistemas de análisis de señales analógicas y discretas.
      Competencias relacionadas: CE5, CT5, CG2,

    Contenidos

    1. Señales y sistemas en el dominio temporal (o espacial)
      Señales y sistemas analógicos y discretos.
      Convolución.
      Caracterización de los sistemas lineales y temporalmente invariantes.
      Correlación.
    2. Señales y sistemas de tiempo continuo en el dominio frecuencial
      Transformada de Fourier de señales analógicas.
      Muestreo y recontrucción.
    3. Señales y sistemas de tiempo discreto en el dominio frecuencial
      Transformada de Fourier de secuencias.
      Análisis frecuencial de señales y sistemas de tiempo discreto.
      Diezmado e interpolación.
      Transformada discreta de Fourier.
    4. Representación, análisis y diseño de filtros lineales
      Transformada Z.
      Diseño de filtros lineales.

    Actividades

    Actividad Acto evaluativo


    Señales y sistemas analógicos y digitales

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 2 6
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Convolución

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 1 2 6
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Caracterización de sistemas lineales e invariantes

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 1 2 6
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Correlación

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autonóma de problemas propuestos en casa.
    Objetivos: 1 2 6
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Transformada de Fourier de señales analógicas

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 6 3
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Muestreo y reconstrucción. Teorema de Nyquist

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 2 6 3
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Transformada de Fourier de secuencias

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 6 4
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Análisis frecuencial de señales y sistemas discretos

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 6 4
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Diezmado e interpolación

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 2 6 4
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Transformada discreta de Fourier

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 6 4
    Contenidos:
    Teoría
    3h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Transformada Z

    - Definición de TZ, propiedades y ejemplos. - Caracterización de sistemas definidos mediante EDFs.
    Objetivos: 11 12
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Diseño de filtros

    Asistencia a sesiones de teoría y problemas. Resolución autónoma en casa de problemas propuestos.
    Objetivos: 8 5
    Contenidos:
    Teoría
    2h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    4h

    Práctica: convolución y correlación

    Práctica guiada en horario lectivo (evaluable)
    Objetivos: 7 9 5 10
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    2h

    Práctica: vocoder

    Práctica guiada en horario lectivo (evaluable)
    Objetivos: 7 9 5 10
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    2h

    Práctica: análisis de señales básicas en el dominio frecuencial

    Práctica guiada en horario lectivo (evaluable)
    Objetivos: 8 10
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    2h

    Práctica: análisis frecuencial de señales de voz

    Práctica guiada en horario lectivo (evaluable)
    Objetivos: 8 10
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    2h

    Práctica: pre-procesado de ECGs ruidosos

    Práctica guiada en horario lectivo (evaluable)
    Objetivos: 8 5 10
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    2h

    Examen parcial


    Objetivos: 1 2 8 7 6 3
    Semana: 9
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Examen final


    Objetivos: 1 2 8 7 6 3 4
    Semana: 15 (Fuera de horario lectivo)
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Test 1


    Objetivos: 2
    Semana: 5 (Fuera de horario lectivo)
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Test 2


    Objetivos: 3
    Semana: 10 (Fuera de horario lectivo)
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Test 3


    Objetivos: 4
    Semana: 13 (Fuera de horario lectivo)
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Metodología docente

    La asignatura se basa en clases presenciales de teoría, de problemas y de laboratorio.

    Las clases de teoría siguen el programa definido en esta guía docente. Dentro de las clases de teoría y problemas, se promociona el diálogo entre el profesor y los estudiantes proporcionando problemas y actividades a realizar conjuntamente basadas en aspectos particulares del tema que se está tratando.

    Las clases de laboratorio se focalizan en los temas de Transformada de Fourier, filtrado y procesado de señales. Se basan en enunciados de prácticas en ordenador guiadas por un enunciado.

    Las clases de teoría y problemas se impartirán en castellano. Las prácticas de laboratorio se impartirán en catalán.

    Método de evaluación

    La nota final de la asignatura se obtiene a partir de las notas de

    -Cuestionarios: Q (6%)
    - Examen parcial: P (19%)
    - Examen final: F (60%)
    - Las prácticas: L (15%)


    Nota final = max( 0,19 P + 0,06 Q + 0,15 L +0,6 F; 0,15 L + 0,85 F )

    En caso de hacer el examen de Reevaluación (R), el cálculo de la nota es:

    Nota final = 0,85 R+0,15 L

    Bibliografía

    Básico

    Complementario

    Capacidades previas

    Los conocimientos adquiridos en las asignaturas del Grado del cuatrimestre anterior.