Universidad de Jaén

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Se integra dentro del módulo de Tecnología Específica-Sistemas de Telecomunicación de asignaturas del grado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación. La asignatura pretende que los alumnos adquieran conocimientos sobre procesado de señal para aplicaciones de tratamiento y sistemas de comunicación.

 

La asignatura comienza con un análisis de sistemas mediante la transformada z introduciendo los sistemas inverso, paso todo, de fase mínima y de fase lineal generalizada. Tras esta revisión se tratan los filtros digitales, tanto sus estructuras de implementación como los métodos de diseño más comunes. El siguiente bloque versa sobre el análisis espectral, se revisan los métodos no paramétricos basados en la DFT para, a continuación, explicar con detalle los métodos paramétricos basados en modelos. Después, se estudia la predicción lineal analizando las soluciones basadas en el gradiente a este problema para introducir el filtrado lineal adaptativo. Se tratan casos prácticos y aplicaciones reales de cada una de las técnicas estudiadas. Por último, se realizan simulaciones en relación al contenido teórico como la programación de un analizador espectral de voz en tiempo real o de un igualador de canales.

 

Palabras Clave: polo, cero, plano Z, filtro FIR, filtro IIR, ventana de Kaiser, método Parks-McClellan, estructuras de implementación, efectos numéricos de precisión finita, modelos ARMA, filtro de Wiener, LMS.

Que el alumno conozca los contenidos de las asignaturas de Señales y Circuitos y Sistemas Lineales.

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.

Procesado Digital de la Señal es una de las asignaturas pertenecientes al módulo Tecnología Específica-Sistemas de Telecomunicación. Es una asignatura obligatoria para el grado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación ya que se considera esencial para la formación en el campo de las Tecnologías de la Telecomunicaciones. Esta asignatura permite al alumno adquirir conocimientos sobre los sistemas realizables de procesado de señal, así como de las herramientas matemáticas que se usan para su diseño e implementación. El alumno cuando haya superado la asignatura será capaz de: i) comprender la transformada z; ii) aplicar la transformada z para el análisis de sistemas de procesado; iii) diseñar e implementar filtros digitales; iv) aplicar módulos de estimación espectral paramétrica; y v) utilizar algoritmos de predicción lineal. 

TEORÍA Y PROBLEMAS:

 

TEMA 1: LA TRANSFORMADA Z

- La transformada Z directa y su ROC.

- Relación entre la transformada Z y la transformada de Fourier.

- Propiedades de la transformada Z.

- La transformada Z inversa.

- Transformadas Z racionales. Polos y ceros.

 

TEMA 2: ANÁLISIS EN EL DOMINIO TRANSFORMADO DE SISTEMAS LTI

- Distorsión de amplitud y fase en filtros digitales.

- Sistemas de ecuaciones en diferencias con coeficientes constantes.

- Tipos de sistemas en tiempo discreto: inverso, paso-todo, de fase mínima y de fase lineal.

- Sistemas de fase lineal generalizada.

 

TEMA 3: FILTROS DIGITALES: MÉTODOS DE DISEÑO

- Diseño de filtros IIR en tiempo discreto.

- Diseño de filtros FIR mediante enventanado: ventana de Kaiser y algoritmo Parks-McClellan.

- Aplicaciones: filtros paso bajo, paso alto, paso banda y multibanda.

 

TEMA 4: FILTROS DIGITALES: ESTRUCTURAS DE IMPLEMENTACIÓN

- Realización de sistemas. Representación mediante grafos.

- Estructuras IIR: formas directa, en paralelo, en cascada y traspuesta.

- Estructuras FIR: formas directa, en cascada, para fase lineal, para interpolación y diezmado y en celosía.

- Revisión de los efectos numéricos de precisión finita: cuantificación de coeficientes, ruido de redondeo, desbordamiento y ciclos límite.

- Criterios de selección entre diferentes estructuras.

 

TEMA 5: ANÁLISIS ESPECTRAL

- Planteamiento del problema. Estimación de la correlación.

- Métodos clásicos. Análisis espectral de señales deterministas con DFT. Comparación de diferentes ventanas. Estimación directa del espectro de potencia con DFT: Periodograma.

- Métodos paramétricos. Modelos: AR, MA y ARMA. Solución de las ecuaciones.

- Aplicaciones.

 

TEMA 6: PREDICCIÓN LINEAL

- Modelo de predicción lineal.

- La estructura en celosía.

- Algoritmo de Levinson-Durbin para la resolución de ecuaciones normales.

 

PRÁCTICAS

 

Práctica 1. MATLAB y las señales discretas.

Práctica 2. La transformada Z y sus aplicaciones.

Práctica 3. Filtros digitales con MATLAB.

Práctica 4. Efectos de precisión finita en filtros digitales.

Práctica 5. Estimación espectral paramétrica. El vocoder de voz.

 

SEMINARIOS

 

Seminario 1. Señales.

 

- Tipos de señales: unidimensionales, bidimensionales y multidimensionales.

- Señales de voz, audio, imágenes y video. Señales radar y ultrasónicas. Señales biomédicas.

 

Seminario 2. Audífonos digitales.

 

- El sistema de procesado de un audífono digital y sus limitaciones.

- Ejemplos de procesado en audífonos digitales.

 

Seminario 3. Filtrado adaptativo.

 

- El algoritmo del gradiente para la optimización de ecuaciones normales.

- Algoritmos de adaptación: LMS y RLS.

- Aplicaciones: igualación de canales, cancelación de ecos.