Guía Docente 2016/2017

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1 Guía Docente 2016/2017 Señales y Sistemas Signals and Systems Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación Modalidad de enseñanza presencial 10/06/ :14 Universidad Católica San Antonio de Murcia Tlf: (+34) info@ucam.edu

2 Índice Señales y sistemas...3 Breve descripción de la asignatura...3 Requisitos Previos...3 Objetivos...4 Competencias...4 Metodología...5 Temario...5 Relación con otras materias...8 Sistema de evaluación...8 Bibliografía y fuentes de referencia Web relacionadas Recomendaciones para el estudio Materiales didácticos Tutorías

3 Señales y Sistemas Módulo: Común. Materia: Teoría de la Señal. Carácter: Obligatoria. Nº de créditos: 6.0 ECTS. Unidad Temporal: 2º curso 1 er semestre. Profesor/a de la asignatura: Ángel J. García Collado ajgarcia@ucam.edu Horario de atención a los alumnos/as: lunes, de h a h. Coordinador del Módulo: Prof. Rafael Berenguer Vidal Coordinador del Curso Académico (2º Curso): Prof. Ángel J. García Collado Breve descripción de la asignatura A través de la impartición de los contenidos de la asignatura se introducirá al estudiante en la teoría de las señales y los sistemas. Se incluye tanto el estudio de señales y sistemas continuos como discretos. Aún cuando la teoría, análisis y diseño de sistemas es de importancia en muchas ramas de la ingeniería, se orienta esta asignatura a aplicaciones relacionas con las comunicaciones. Se hace una primera aproximación al procesado digital de señal. Por lo tanto, se definen los conceptos fundamentales de señal y sistema, y se introduce su representación matemática. Se busca proporcionar al alumno las herramientas básicas de análisis de señales determinísticas, tanto en tiempo continuo como discreto, así como una introducción al estudio de sistemas dinámicos lineales. En esta asignatura se estudiará en primer lugar las señales y sistemas desde un punto de vista general, analizando su tipología y propiedades. Posteriormente se analizarán y caracterizarán los sistemas mediante diferentes técnicas. Se analizarán los sistemas LTI en el dominio del tiempo y de la frecuencia mediante el análisis de Fourier. Estos conceptos se aplicarán en las sesiones prácticas a diferentes casos de sistemas reales. Brief overview of the subject This course will examine first the signals and systems from a general point of view, analyzing the types and properties. Later systems analyzed and characterized using different techniques. LTI systems will be analyzed in time domain and frequency by the Fourier transform, and by Fourier analysis will study the systems and discrete time signals. These concepts are applied in practice sessions to different cases of real systems. Requisitos previos Para conseguir los objetivos fijados para esta asignatura es necesario que el alumno haya adquirido las competencias correspondientes a las asignaturas de Cálculo, Álgebra, Fundamentos de Programación, Análisis y Síntesis de Circuitos y Electrónica Digital. 3

4 Objetivos Los objetivos específicos de la asignatura son: 1. Introducir al estudiante en la teoría de las señales y los sistemas, tanto continuos como discretos, de forma general y específicamente en aplicaciones relacionas con las comunicaciones. 2. Determinar las propiedades básicas de las señales y los sistemas. 3. Estudiar las transformaciones de señales de tiempo continuo a tiempo discreto (muestreo), de tiempo discreto a tiempo continuo (reconstrucción) y de tiempo discreto a tiempo discreto (diezmado e interpolación). 4. Aplicar las técnicas de análisis y caracterización de sistemas mediante dominios transformados. 5. Definir modelos para caracterizar sistemas reales sencillos. 6. Identificar las propiedades básicas de las señales procesadas por circuitos simples, fundamentalmente en el dominio de Fourier. 7. Emplear el programa y lenguaje de programación Matlab para realizar tareas básicas de descripción y procesado de señales y sistemas. Competencias Competencias básicas B4. Comprensión y dominio de los conceptos básicos de sistemas lineales y las funciones y transformadas relacionadas, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, tecnología de materiales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Resultados de aprendizaje RA: Comprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas adecuados para la concepción, el desarrollo o la explotación de sistemas y servicios de telecomunicación. RA: Adquirir la capacidad y la destreza que le permitan analizar y especificar los parámetros fundamentales de un sistema de comunicaciones. RA: Adquirir la capacidad de utilizar aplicaciones informáticas para apoyar el desarrollo y explotación de redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación y electrónica. 4

5 RA: Adquirir la capacidad para utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos bibliográficos o de información relacionada con las telecomunicaciones, las matemáticas aplicadas a las comunicaciones y la electrónica. RA: Conocer las bases de la teoría de la señal que le capaciten para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, y que le habiliten para el ejercicio de la profesión en base a las atribuciones profesionales del título. Metodología Metodología Horas Clase teórica 28.5 Clases prácticas y trabajo en grupo 15.0 Evaluación 4.5 Tutorías académicas 12.0 Horas de trabajo presencial 60 horas (40 %) Horas de trabajo no presencial Estudio personal 45.0 Preparación de trabajos y ejercicios horas (60 %) Actividades de aprendizaje virtual 7.5 TOTAL Clase teórica: Exposición teórica por parte del profesor del temario de la asignatura en 28.5 horas. Tendrán lugar en un aula de la Universidad. Clases prácticas y trabajo en grupo: El alumno dedicará 15 horas a la realización de actividades prácticas y de seminarios grupales, a efectuar en aula y en laboratorio. Evaluación: El alumno empleará de 4.5 horas en la realización de exámenes presenciales. Se realizará un examen parcial de la asignatura y un examen final de la misma. Se seguirán los criterios generales de evaluación de la Universidad. Tutorías académicas: El alumno empleará 12 horas en la asistencia a tutorías presenciales en las que se abordarán aspectos concretos de los temas desarrollados. Estudio personal: El alumno empleará 45 horas en el estudio del temario de la asignatura. Preparación de trabajos y ejercicios: Las prácticas y ejercicios de la asignatura presentadas en los seminarios y clases prácticas y trabajo en grupo requieren de 37.5 horas de trabajo no presencial por parte del alumno. 5

6 Actividades de aprendizaje virtual: El alumno empleará 7.5 horas no presenciales en la realización del trabajo en equipo. Temario Programa de la enseñanza teórica TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LAS SEÑALES Y A LOS SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN Definición de señal Definición de sistema Sistemas de comunicación Procesamiento analógico de señales frente a procesamiento digital Clasificación de señales Operaciones básicas sobre señales Señales elementales Sistemas como interconexión de operaciones Propiedades de sistemas. TEMA 2. SISTEMAS LINEALES INVARIANTES EN EL TIEMPO Introducción Convolución: representación de la respuesta al impulso en sistemas LTI Propiedades de la representación de la respuesta al impulso para sistemas LTI. 2.4 Representación mediante ecuaciones diferenciales y en diferencias para sistemas LTI Representación mediante diagramas de bloques. TEMA 3. REPRESENTACIÓN DE SEÑALES PERIÓDICAS EN SERIES DE FOURIER Introducción Señales periódicas en tiempo discreto Serie de Fourier en tiempo discreto Señales periódicas en tiempo continuo. Serie de Fourier Señales no periódicas en tiempo discreto. 6

7 3.6. Transformada de Fourier en tiempo discreto Señales no periódicas en tiempo continuo Transformada de Fourier Propiedades de las representaciones de Fourier. TEMA 4. SISTEMAS DE COMUNICACIONES Introducción Respuesta en frecuencia de sistemas LTI Representaciones de señales periódicas mediante la transformada de Fourier Convolución y modulación con mezclas de señales de distintas clases Representación mediante la transformada de Fourier de señales en tiempo discreto Muestreo Reconstrucción de señales en tiempo continuo a partir de sus muestras. Programa de la enseñanza práctica Seminario 1 (2 horas). Tema 1: ejercicios y planteamientos prácticos referentes a los aspectos y conceptos presentados en el tema 1 de la asignatura. Seminario 2 (2 horas). Tema 2: ejercicios y planteamientos prácticos referentes a los aspectos y conceptos presentados en el tema 2 de la asignatura. Seminario 3 (2 horas). Tema 3: ejercicios y planteamientos prácticos referentes a los aspectos y conceptos presentados en el tema 3 de la asignatura. Seminario 4 (2 horas). Tema 4: ejercicios y planteamientos prácticos referentes a los aspectos y conceptos presentados en el tema 4 de la asignatura. Práctica 1 (3 horas). Introducción a las señales y sistemas. Realización a través de la herramienta Matlab. Práctica 2 (3 horas). Representación en el dominio del tiempo de sistemas LTI. Realización a través de la herramienta Matlab y Simulink. Práctica 3 (3 horas). Representación de Fourier de señales y sistemas LTI. Realización a través de la herramienta Matlab. Práctica 4 (2 horas). Análisis de sistemas con Simulink. Realización a través de la herramienta Matlab y Simulink 7

8 Para la realización de las prácticas se hará uso de la instalación del software Matlab en los ordenadores de las API presenciales, y desde el propio ordenador del alumno a través de la API Virtual ( Relación con otras materias Las competencias que se adquieren en esta asignatura son necesarias para el estudio de un gran número de asignaturas de cursos sucesivos, destacando las asignaturas que forman parte de las materias Procesado de Señal, Redes, Sistemas y Servicios de Telecomunicación y Tecnologías de Antenas y Microondas. Sistema de evaluación Convocatoria de Febrero/Junio El sistema de evaluación constará de los siguientes puntos: 1. Trabajos, problemas y prácticas: Forman parte de este ítem las actividades desarrolladas en los seminarios teórico-prácticos, los trabajos en equipo y los mecanismos de tutorización. Podrán ser de realización individual o en grupo y tener un carácter teórico o práctico. El total de los documentos y actividades realizados por el alumno se puntuará entre 0 y 10. Se valorará: Formato, presentación, estructura y legibilidad de los documentos y presentaciones. Medios empleados y fuentes bibliográficas consultadas para su elaboración. Calidad y profundidad de los contenidos, así como los resultados y las conclusiones extraídas. Se establece una nota de corte de 4.0 puntos. 2. Primera prueba parcial: Forma parte de este ítem la evaluación, que siguiendo el sistema general de evaluación de la Universidad, se realizará aproximadamente a mitad del cuatrimestre (prueba parcial). El alumno que la supere no volverá a examinarse de los contenidos específicos que se evalúen en la misma, y se guardará su nota para la siguiente convocatoria del curso académico (convocatoria de Septiembre) si la nota alcanzada es, o está por encima, de 5.0 puntos. Será puntuado entre 0 y 10. Se valorará: Claridad en la exposición de los conceptos teóricos exigidos. Forma en que se plantea el ejercicio que se debe desarrollar. Resolución correcta del ejercicio. Se establece una nota de corte de 4.0 puntos. 3. Prueba final-segunda prueba parcial: Forma parte de este ítem la evaluación, estará estructurada en dos partes, una correspondiente a segunda prueba parcial y otra a la reválida de la primera. Los alumnos que hayan superado la primera prueba parcial sólo tendrán que examinarse de la segunda. Se guardará su nota para la siguiente convocatoria del curso académico 8

9 (convocatoria de Septiembre) si la nota alcanzada es, o está por encima, de 5.0 puntos. Cada parte se puntuará entre 0 y 10. Se establece una nota de corte de 4.0 puntos. El rango de las ponderaciones para cada uno de los puntos anteriores será el siguiente: Trabajos, problemas y prácticas: 20% Primera prueba parcial: 40% Segunda prueba parcial: 40% Para poder superar la asignatura será necesario obtener al menos una nota de 4 en cada uno de los ítems anteriores y un 5 en la media ponderada de sus valores. Los detalles sobre el sistema de evaluación se encuentran recogidos en la normativa general de universidad. Además, si el alumno no cumple la asistencia mínima requerida por la normativa general de la universidad, no se le permitirá guardar al alumno calificación de parciales superados. Es decir, requerirá incondicionalmente que el alumno supere todos los parciales en las pruebas finales febrero/junio o septiembre. Se tendrá presente la actitud del alumno a lo largo de las clases presenciales, de forma que se valorará de forma positiva la participación, elaboración de ejercicios planteados, presentación y defensa de los mismos en clase, etc. Esta valoración será incluida en la parte de trabajos y prácticas. Convocatoria de Septiembre: Se evaluará de forma idéntica a la descrita para la convocatoria de Febrero/Junio, pero, en caso de no superar la asignatura, no se guardará ninguna nota para sucesivas convocatorias. Modalidad de Recuperación: Aquellos alumnos matriculados en modalidad de recuperación tendrán una única prueba, que podrá ser única o estar formada por dos partes, sin que se requiera la obtención de una nota de corte en cada una de ellas. Asimismo, podrán participar en los elementos de evaluación los trabajos, problemas y prácticas realizados de forma similar a los alumnos matriculados en la modalidad de Evaluación Continua. En este caso, el rango de las ponderaciones para cada uno de los puntos anteriores será el siguiente: Trabajos, problemas y prácticas: 20% Prueba final: 80% En caso de que el alumno decida no hacer uso de los elementos de evaluación adicionales a la prueba final, la calificación del alumno coincidirá exclusivamente con la obtenida en dicha prueba final. 9

10 Bibliografía y fuentes de referencia Bibliografía básica "Señales y Sistemas", Haykin, S., Ed. John Wiley, (Tema 1, 2, 3, y 4) Bibliografía complementaria Señales y Sistemas, Oppenheim, A. V., Willsky, A. S., Hamid Nawab, S., Ed. Prentice, "Señales y sistemas", Oppenheim, A. V., Prentice Hall Hispanoamericana, "Tratamiento de señales en tiempo discreto", Oppenheim, A. V., Prentice Hall, "Matlab y sus aplicaciones en las ciencias y en la ingeniería", Pérez López, C., Prentice Hall, Web relacionadas Signals and Systems Course (MIT). Matlab (página para estudiantes). Tablas y formulas matemáticas. Fundamentos de señales y sistemas hacienda uso de la web y de matlab. Applets de convolución. Recomendaciones para el estudio Las recomendaciones básicas para estudiar la materia consisten en primer lugar en disponer de los conocimientos de base para iniciar su estudio. Por este motivo, es conveniente que el alumno haya superado las asignaturas previas indicadas en el apartado de Relación con otras materias. En segundo lugar se anima a los estudiantes a seguir un estudio continuado de la materia con el fin de poder ir asimilando conocimientos. El estudio y asimilación de cada jornada docente deberá 10

11 realizarse antes de la siguiente clase y complementado con la realización de los problemas y cuestiones propuestas. Como tiempo de estudio, se propone como mínimo un tiempo de estudio de igual al de las horas de clase de la asignatura. Por este motivo, el punto clave para superar la asignatura con éxito, es comprender la materia y no tanto su memorización. En caso de dudas o cuestiones, el estudiante debe preguntar al profesor bien en clase, en el horario de atención al alumno o bien telemáticamente. Como regla general una duda resuelta evita cinco interrogantes en el futuro. Las prácticas deben ser realizadas por el alumno, y siempre con el objetivo claro de relacionar los ejercicios prácticos con los conocimientos teóricos a asimilar. Por último, y con respecto a la asistencia, aunque se fijan unos mínimos en teoría y práctica, se recomienda a los alumnos la asistencia a la totalidad de las jornadas teóricas y prácticas de la asignatura. Materiales didácticos Se precisa acceso a internet y las herramientas ofimáticas habituales. Cada tema será presentado en un documento pdf disponible desde el Campus Virtual, que será ampliado y comentado en las clases presenciales y resto de actividades presenciales. Es recomendable el uso de calculadora científica y disponer de un lápiz de memoria para poder llevar a las sesiones prácticas y seminarios los documentos necesarios para su realización así como la confección de las memorias a entregar. Los conceptos teóricos impartidos serán complementados mediante el trabajo con software Matlab y applets de acceso libre que permita al alumno visualizar e interactuar con los parámetros estudiados en las sesiones teóricas. El software Matlab es accesible para los alumnos desde un API presencial ubicado en la propia Universidad o un API Virtual. El API Virtual es una plataforma que permite acceder, desde cualquier dispositivo con conexión a internet, a un gran número de aplicaciones informáticas sin necesidad de ninguna instalación previa. Los programas están listos para usarse directamente desde el portal api.ucam.edu Gracias a esta infraestructura, es posible guardar cualquier archivo en el que se esté trabajando en un pendrive y continuar con el trabajo en casa o cualquier ordenador de la Universidad de forma segura y sin necesidad de preocuparte por nada más. Se precisa el usuario y clave de alumno UCAM para acceder ( Tutorías Las tutorías se dedicarán a reforzar los conceptos y a comprobar que el alumno asimila todo lo explicado en las clases magistrales. Los objetivos formativos planteados para la tutoría son: Orientación sobre los contenidos de la asignatura, los sistemas de evaluación y la metodología de enseñanza-aprendizaje, así como su vincula con otras materias y con el ejercicio profesional. 11

12 Seguimiento y evaluación de trabajos, problemas y ejercicios planteados como horas de trabajo no presencial. Aclaración de dudas personales sobre los contenidos de la asignatura, memorias de las prácticas, trabajos o ejercicios planteados. Para cubrir estos objetivos se planificarán las siguientes actividades formativas: Presentación inicial de la asignatura, sistema evaluación y metodología. Reunión por grupos para realizar seguimiento del trabajo y ejercicios planteados. Exposición grupal de los trabajos con pregunta, debate y evaluación por parte del alumnado y profesorado. Sesión de refuerzo al final de cada tema con la aclaración de dudas personales y repaso de los conceptos importantes. Este proceso de formación requiere de los adecuados sistemas de evaluación, cuyas herramientas y criterios principales son: Asistencia a las sesiones de tutorías. Seguimiento personal sobre realización de consultas y participación activa en la sesión. Iniciativa, creatividad y toma de decisiones a la hora de resolver los trabajos o problemas planteados. 12