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Guía docente 2016-17 - 14312017 - Procesado digital de la señal
| TITULACIÓN: | Grado en Ingeniería de tecnologías de telecomunicación |
| CENTRO: | ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES) |
| CURSO: | 2016-17 |
| ASIGNATURA: | Procesado digital de la señal |
| NOMBRE: Procesado digital de la señal | |||||
| CÓDIGO: 14312017 | CURSO ACADÉMICO: 2016-17 | ||||
| TIPO: Obligatoria | |||||
| Créditos ECTS: 6.0 | CURSO: 3 | CUATRIMESTRE: PC | |||
| WEB: dv.ujaen.es | |||||
| NOMBRE: ROA GÓMEZ, JUAN PEDRO | ||
| IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable] | ||
| DEPARTAMENTO: U134 - INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN | ||
| ÁREA: 800 - TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES | ||
| N. DESPACHO: D - D-121 | E-MAIL: jproa@ujaen.es | TLF: 953648555 |
| TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/58282 | ||
| URL WEB: - | ||
| ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7080-2314 | ||
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.| Código | Denominación de la competencia |
| CB.2 | Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. |
| CB.3 | Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. |
| CB.4 | Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. |
| CB.5 | Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. |
| CG.4 | Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidad ética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación |
| CG.9 | Capacidad de trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe y de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas relacionadas con las telecomunicaciones y la electrónica |
| ST.2 | Capacidad para aplicar las técnicas en que se basan las redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación tanto en entornos fijos como móviles, personales, locales o a gran distancia, con diferentes anchos de banda, incluyendo telefonía, radiodifusión, televisión y datos, desde el punto de vista de los sistemas de transmisión. |
| ST.6 | Capacidad para analizar, codificar, procesar y transmitir información multimedia empleando técnicas de procesado analógico y digital de señal. |
| Resultados de aprendizaje | |
| Resultado Resul-01 | El alumno sabe analizar y gestionar, desde el punto de vista de los sistemas de transmisión, los sistemas de captación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia. |
| Resultado Resul-02 | El alumno, desde el punto de vista de los sistemas de transmisión, sabe diseñar y evaluar diferentes alternativas para sistemas de captación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia. |
| Resultado Resul-03 | El alumno, desde el punto de vista de los sistemas de transmisión, sabe aplicar correctamente las técnicas en que se basan las redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación. |
| Resultado Resul-08 | El alumno sabe utilizar técnicas de procesado de señal para analizar, codificar, procesar y transmitir información multimedia |
| Resultado Resul-14 | Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones y creatividad. |
| Resultado Resul-15 | Comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidad ética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación |
| Resultado Resul-21 | Trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe. |
| Resultado Resul-22 | Comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas relacionadas con las telecomunicaciones y la electrónica |
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.
TEMA 1: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DIGITAL DE SEÑALES
- Tipos de señales
- Señales en tiempo discreto: secuencias discretas
- Sistemas en tiempo discreto: propiedades
TEMA 2: 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 3: ANÁLISIS EN EL DOMINIO TRANSFORMADO Z 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 4: 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 5: 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 6: 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.
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.
| ACTIVIDADES | HORAS PRESENCIALES | HORAS TRABAJO AUTÓNOMO | TOTAL HORAS | CRÉDITOS ECTS | COMPETENCIAS (códigos) |
|---|---|---|---|---|---|
A1 - Clases expositivas en gran grupo
|
27.0 | 40.5 | 67.5 | 2.7 |
|
A2 - Clases en grupos de prácticas
|
27.0 | 40.5 | 67.5 | 2.7 |
|
A3 - Tutorias Colectivas
|
6.0 | 9.0 | 15.0 | 0.6 |
|
| TOTALES: | 60.0 | 90.0 | 150.0 | 6.0 |
A1 - Clases expositivas en gran grupo
La metodología a seguir en las clases expositivas en
gran grupo será una mezcla entre actividades introductorias,
clases magistrales y la exposición de teoría y
ejemplos generales en el aula designada para la asignatura por el
centro.
El alumno deberá seguir la exposición del
profesor con el material entregado a tal fin, ya sean apuntes o
presentación con diapositivas, los cuales deberán ser
completados con sus propias notas y con la posterior
revisión de la bibliografía básica y/o
recomendada.
La participación activa, respetuosa y responsable, ya
sea para plantear dudas o para responder a los requerimientos o
preguntas del profesor, será evaluada positivamente en su
factor correspondiente.
El trabajo autónomo del alumno, deberá
centrarse en la revisión de los conceptos y aspectos
teóricos vistos en la clase, realización de
ejercicios, así como el estudio de los mismos con el
material aportado por el profesor, notas del alumno y
bibliografía.
Además, en las sesiones de clases expositivas se
realizarán controles para supervisar la progresión y
asimilación de los conceptos por parte del alumno.
A2 - Clases en pequeño grupo
El trabajo las clases en pequeño grupo se
basarán en un primer lugar en la realización de
actividades prácticas en el laboratorio. La labor del alumno
se centrará en el desarrollo de las aplicaciones, o tareas
de aprendizaje designadas por el profesor, que culminen con la
consecución de los objetivos marcados para la
práctica. En segundo lugar, las clases de pequeño
grupo consistirán en la resolución de ejercicios y
cuestiones prácticas de la asignatura. Finalmente,
también se realizarán seminarios para profundizar en
aspectos relevantes y complementarios a la materia.
La asistencia, así como la participación
activa, respetuosa y responsable, ya sea para plantear dudas o para
responder a los requerimientos o preguntas del profesor,
será evaluada positivamente en su factor correspondiente.
Con respecto al trabajo autónomo, éste se
centrará en completar el trabajo iniciado en el laboratorio
y la resolución de problemas que no han podido ser
terminados en la sesión correspondiente.
Además, en las sesiones de clases de grupo
pequeño se realizarán controles para supervisar la
progresión y asimilación de los conceptos por parte
del alumno.
A3 - Tutorías colectivas
Las tutorías colectivas servirán para la
resolución de dudas de tanto los conceptos prácticos
como teóricos de los alumnos.
La asistencia, así como la participación
activa, respetuosa y responsable, ya sea para plantear dudas o para
responder a los requerimientos o preguntas del profesor,
será evaluada positivamente en su factor
correspondiente.
| ASPECTO | CRITERIOS | INSTRUMENTO | PESO |
|---|---|---|---|
| Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales | Participación activa en la clase. Participación activa en los laboratorios. Participación en tutorías grupales e individuales. | Observación y notas del profesor. Participación a través de la plataforma docente. Realización de tests sobre cuestiones planteadas en clase. Pruebas de evaluación global. | 10.0% |
| Conceptos teóricos de la materia | Dominio de los conocimientos teóricos de la materia. | Examen teórico (prueba objetiva de respuesta extensa, breve o tipo test). Pruebas de evaluación global. Cuestiones planteadas en clase. | 30.0% |
| Realización de trabajos, casos o ejercicios | Dominio de los conocimientos operativos de la materia. En cada trabajo se analizará:-Estructura. - . -Resolución.- Originalidad. Ortografía y presentación. | Resolución de ejercicios propuestos en clase. Evaluación de trabajos propuestos. Pruebas de evaluación global. | 30.0% |
| Prácticas de laboratorio/campo/uso de herramientas TIC | Diseño y desarrollo de prácticas. Se valorará la estructura, resolución, originalidad y ortografía. | Examen escrito y/o prueba oral Entrega de memorias de las prácticas realizadas. Pruebas de evaluación global. | 30.0% |
Al finalizar el cuatrimestre el alumno podrá elegir entre 2 modalidades de evaluación: GLOBAL o PRUEBA ÚNICA.
EVALUACIÓN GLOBAL
Ésta se realizará atendiendo a las actividades descritas en la tabla anterior.
La modalidad de evaluación Global se divide en dos partes:
- La evaluación del trabajo durante el periodo lectivo, según las tareas definidas para tal fin.
- Y una PRUEBA FINAL una vez finalizado dicho periodo lectivo.
El reparto de ambas partes, atendiendo a las actividades descritas en la tabla anterior, es el siguiente:
|
Aspecto |
Periodo lectivo |
Prueba final |
Total por aspecto |
|
S1 Asistencia y participación |
10 % |
- |
10 % |
|
S2 Conceptos teóricos de la materia |
15 % |
15 % |
30 % |
|
S3 Realización de trabajos, casos o ejercicios |
15 % |
15 % |
30 % |
|
S4 Prácticas de laboratorio/ordenador |
30% |
|
30 % |
|
Total asignatura |
70 % |
30% |
100% |
Las calificaciones obtenidas en un aspecto durante el periodo lectivo en la evaluación GLOBAL se mantendrán hasta el final del curso.
Prueba final
Al finalizar el cuatrimestre se realizará una prueba final de la parte teórica de la asignatura (S2 y S3), en la cual el alumno deberá demostrar que ha adquirido las competencias y resultados del aprendizaje establecidos para dichos aspectos. El peso de esta prueba en la calificación final será del 50% de cada aspecto evaluado.
El material y/o documentación que se podrá usar en la prueba final será el autorizado por el profesor.
Evaluación final
Para aprobar la asignatura, el alumno deberá obtener una calificación igual o superior a 5,0 sobre 10 en el cómputo total de los aspectos evaluados, siempre y cuando éste tenga una calificación igual o superior a 4,0 en la prueba final y en la parte de prácticas de laboratorio/ordenador (S4).
El alumno tendrá la opción de renunciar a la evaluación GLOBAL, no siendo posible volver a la misma una vez hecha la renuncia.
PRUEBA ÚNICA
En la modalidad de PRUEBA ÚNICA, se realizará un examen que abarcará todos los contenidos de la asignatura, debiéndose garantizar que el alumno ha adquirido las competencias y resultados del aprendizaje establecidos para la misma. El peso que se asignará a cada una de sus dos partes será:
- Asistencia y participación, conceptos teóricos de la materia y realización de trabajos, casos o ejercicios (S1, S2 y S3): 70%.
- Prácticas de laboratorio/ordenador (S4): 30%.
Aquellos alumnos que hubieran superado la parte de prácticas de laboratorio/ordenador de la asignatura (S4) mediante evaluación GLOBAL con una calificación igual o superior a 5,0 sobre 10, no tendrán que realizar la parte correspondiente a este aspecto en el examen, aplicándose la misma calificación obtenida en la evaluación GLOBAL a dicha parte.
Para aprobar la asignatura, el alumno deberá obtener una calificación igual o superior a 5,0 sobre 10 en cada una de las dos partes de esta prueba.
Las partes superadas en cada convocatoria se mantendrán hasta final del curso.
Con este sistema se evaluarán las competencias: CB2, CB3, CB4, CB5, CG4, CG9, ST2 y ST6
La evaluación positiva supondrá que el alumno ha alcanzado los resultados del aprendizaje siguientes: 1, 2, 3, 8, 14, 15, 21 y 22
- Digital signal processing : [principles, algorithms, and applications]. Edición: 4th ed. Autor: Proakis, John G. Editorial: Upper Saddle River, N.J. : Pearson Prentice Hall, c2007 (C. Biblioteca)
- Tratamiento de señales en tiempo discreto. Edición: 3ª ed. Autor: Oppenheim, Alan V. Editorial: Madrid : Pearson Education, 2011 (C. Biblioteca)
- Tratamiento digital de la señal: teoría y aplicaciones. Edición: -. Autor: Albiol Colomer, Antonio. Editorial: Valencia : Universidad Politécnica de Valencia, 2007. (C. Biblioteca)
- Adaptive filter theory. Edición: 4th ed. Autor: Haykin, Simon. Editorial: Upper Saddle River (New Jersey): Prentice Hall, cop. 2002 (C. Biblioteca)
- Schaum¿s outline of theory and problems of digital signal processing. Edición: -. Autor: Hayes, Monson H.. Editorial: New York [etc.] : McGraw-Hill, 1999. (C. Biblioteca)
- Digital signal processing using MATLAB. Edición: 3rd ed. Autor: Ingle, Vinay K. Editorial: Stanford : Cengage Learning cop. 2012 (C. Biblioteca)
- Applied digital signal processing : theory and practice. Edición: -. Autor: Manolakis, Dimitris G. Editorial: New York, NY : Cambridge University Press, 2011 (C. Biblioteca)
- Introduction to digital signal processing and filter design. Edición: -. Autor: Shenoi, Belle A.. Editorial: Hoboken, N.J. : John Wiley & Sons, 2006. (C. Biblioteca)
- Digital signal processing: a computer-based appoach. Edición: 3th. ed. Autor: Mitra, Sanjit Kumar. Editorial: New York: McGraw-Hill, cop. 2005 (C. Biblioteca)
- Digital signal processing: a practitioner's approach. Edición: -. Autor: Rangarao, Kaluri Venkata. Editorial: Chichester, England : John Wiley, 2005. (C. Biblioteca)
- Digital signal processing: a practical approach. Edición: 2nd. ed. Autor: Ifeachor, Emmanuel C.. Editorial: Harlow [etc.]: Prentice Hall : Pearson Education, 2002 (C. Biblioteca)
- Digital signal processing: system analysis and design. Edición: -. Autor: Diniz, Paulo S.R.. Editorial: Cambridge: University Press, cop. 2002 (C. Biblioteca)
| Semana | A1 - Clases expositivas en gran grupo | A2 - Clases en grupos de prácticas | A3 - Tutorias Colectivas | Trabajo autónomo | Observaciones | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Nº 1 12 - 18 sept. 2016 |
2.0 | 0.0 | 0.0 | 6.0 | T1 | |
| Nº 2 19 - 25 sept. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T1/PROB1 | |
| Nº 3 26 sept. - 2 oct. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T2/PROB1 | |
| Nº 4 3 - 9 oct. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T2/PRAC1/PROB2 | |
| Nº 5 10 - 16 oct. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T2/T3/PRAC2 | |
| Nº 6 17 - 23 oct. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T3/PROB2 | |
| Nº 7 24 - 30 oct. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T3/T4/PRAC3/PROB3 | |
| Nº 8 31 oct. - 6 nov. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T4/PRAC3 | |
| Nº 9 7 - 13 nov. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T4/PRAC3/PROB4 | |
| Nº 10 14 - 20 nov. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T5/PRAC4/PROB4 | |
| Nº 11 21 - 27 nov. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T5/PRAC4 | |
| Nº 12 28 nov. - 4 dic. 2016 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | T5/T6/PROB5/PRAC5 | |
| Nº 13 5 - 11 dic. 2016 |
2.0 | 2.0 | 2.0 | 6.0 | T6/PRAC5 | |
| Nº 14 12 - 18 dic. 2016 |
1.0 | 1.0 | 2.0 | 6.0 | T6/PRAC5/PROB6 | |
| Nº 15 19 - 22 dic. 2016 |
0.0 | 2.0 | 2.0 | 6.0 | PROB/PRAC | |
| Total Horas | 27.0 | 27.0 | 6.0 | 90.0 | ||