Apresentação de sinais e sistemas

Sinais e Sistemas

3º semestre LEETC(Semestre de Inverno 2008/9)(Semestre de Inverno 2008/9)

1

Sumário1. Enquadramento (no plano de estudos)2. O Problema Central3. Objectivos4. Programa resumido5. Avaliação6. Bibliografia

C7. Docentes e Contactos8. Programa: conceitos principais

A li9. Aplicações

2

1 Enquadramento1. EnquadramentoAnálise

Matemática I Programação ALGA Análise de

Circuitos

Física Aplicada à Circuitos Electrónica

Análise Matemática II

Programação Orientada por

Matemática Aplicada às

Lógica e Sistemas

Electrónica I

ObjectospTelecos Digitais

Electrónica IIProbabilidade e Estatística

Arquitectura de

Sinais e Sistemas

Electromag. Aplicadoe Estatística de

ComputadoresSistemas Aplicado

Programação Imperativa

Redes de Computadores

Fundamentos de Telecomunicações

Propagação e Radiação

Sistemas Electrónicos p

C/C++ComputadoresTelecomunicações e Radiação

Analógicos e Digitais I

Sistemas Operativos Sistemas de Controlo Sistemas deOperativos Sistemas de

Comunicação Digital

Controlo Sistemas de Telecomunicações

P t Comunicações

3

Processamento Digital de SInais

Comunicações Terrestres e via

Satélite

2. O Problema central“Como se representa um sinal?”

“O que é um sistema?”O que é um sistema?“…”

4

3. Objectivos

Introdução à análise e representação de sinais, contínuos e discretoscontínuos e discretosEstudo, nos domínios do tempo e da frequência, de sistemas lineares e invariantes no tempode sistemas lineares e invariantes no tempo. Introdução aos conceitos associados à realimentação de sistemasrealimentação de sistemas.Introdução ao MATLAB.

5

4. Programa resumidoO programa está dividido em três capítulos:O programa está dividido em três capítulos:1. Conceitos elementares de sinais2. Transformadas de Sinais contínuos e Discretos3 Sistemas

Conceitos elementaresde sinais

3. Sistemas

de sinais

Transformadas de sinaisContínuos e Discretos

6

Sistemas

4. Programa resumidoCap. 1 Cap. 2 Cap. 3

Conceitos elementares Transformada

De Fourier SistemasLaplaceZ

p p

sobre sinais De Fourier Z

Espectro.Largura de banda.

Sinais no tempoDescrição matemática

Amostragem.DFT e FFT. Transformação de Sinais

Sistemas/ FiltrosDescrição matemáticaOperações sobre sinais

Exemplos reais:Sinais de música,

Resposta ImpulsionalResposta em Frequência

Filtros Digitais

7

Sinais de música, g

4. Programa resumido

Conceitos elementaressobre sinais Transformadas Sistemassobre sinais

(2/3 semanas)-Classificação de Sinais

(8/9 semanas)- Análise de Fourier

(3/4 semanas)-SLITSsClassificação de Sinais

-Sinal contínuo e discreto-Energia e potência-Sinais periódicos e não

- Análise de FourierPara Sinais Contínuos e DiscretosSérie Trigonométrica

S Ss-Resposta Impulsiva-Resposta em FrequênciaS a s pe ód cos e ão

periódicos-Sinais Básicos-Propriedades da sinusóide

Série Trigonométrica, Exponecial,Transformada de Fourier-Propriedades das Transf.

q-Análise no Domínio do tempo-Análise no Domínio p

- Exponencial Complexa- Operações básicas com sinais

Propriedades das Transf.-Transformada Discreta de Fourier (DFT)-Transformada de Laplace

da frequência-Diagramas de Bode-SLITs Discretos

8

p-Tansformada Z-Amostragem. Ritmo de Nyquist.

-FIRs/IIRs

5. AvaliaçãoNota Final = 0 8NT + 0 2NPNota Final = 0,8NT + 0,2NP.

Componente teóricapExame Individual Final: 80% da Nota FinalNota mínima de 9,5 valoresRealizado em MATLAB e analiticamenteRealizado em MATLAB e analiticamenteRealizado nas datas de exame final do DEETC

Componente práticaá 20%Trabalhos práticos: 20% da Nota Final

Realizados em grupos de 2 ou 3 alunosPrevistos 4 trabalhosRealizados em MATLABSubmissão no Moodle antes da aula práticaAvaliação na aula Prática

9

çA não entrega de algum dos trabalhos acarreta a classificação de 0 valores nesse trabalho

5. AvaliaçãoU d MATLAB t b lh áti• Uso do MATLAB nos trabalhos práticos

• MATLAB = MATrix Laboratory

10

5. AvaliaçãoMATLAB bi t d d l i t• MATLAB: ambiente de desenvolvimento e

linguagem de programação

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6. Bibliografia (livros)Si H ki & B V VSimon Haykin & Barry Van Veen , Singals and Systems, John Wiley & Sons, incA V Oppenheim & A S WillskyA. V. Oppenheim & A. S. Willsky , Signals & Systems, Prentice-Hall. Isabel Lourtie, Sinais e Sistemas, 2001, Escolar Editora2001, Escolar Editora

José Amaral, José Nascimento & José Rocha, Apontamentos deJosé Rocha, Apontamentos de Sinais e Sistemas

H. Hsu, H. P. Hse, "Schaum's OutlineH. Hsu, H. P. Hse, Schaum s Outline of Signals and Systems ", McGraw-Hill.

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7. Docentes e ContactosTTurmas:

LT31D – André Lourenço ([email protected] )

LT32D – José Nascimento ([email protected] )

LT31N- André Lourenço([email protected] )Página WEB e Moodle:

Página oficial da cadeira (htt // d t i l i l t/ i /di i li / / t(http://www.deetc.isel.ipl.pt/comunicacoesep/disciplinas/ss/ss_pt.htm) http://moodle.deetc.isel.ipl.pt/moodle/p p p

Telefone:+ 351 218 317 237

13Gabinete: DEETC

8. Programa: conceitos principais

SinaisEnergia, potênciaEspectro, largura de bandaEspectro, largura de bandaSérie de FourierT f d d F iTransformada de FourierResposta em frequênciaFiltragem

14


Sinal Aperiódico e de Energia Sinal Periódico e de Potência1+ ( )( )∫=

Tx dttxT

P 21( )( )∫

+∞

∞−

= dttxEx2

)()( 0Ttxtx TT += )()( 0Ttxtx TT +

1)(tx

)(txT

20T

20T

−

⎧ T… …

TT

T

⎪⎩

⎪⎨

⎧

≥

<=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= ∏

2,0

2,1

)(0

0

00Tt

Tt

Tt

Ttrecttx 2

0T20T

−

0T 00

1T

F =

15

⎩ 2


Sinal Aperiódico e de Energia Sinal Periódico e de Potência

0.8

1

1.2

0.6

0.8

1

0.4

0.6

0 2

0

0.2

0.4

-0.2

0

0.2

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10-0.4

0 5 10 15 20 25 30-1

0.8

16

8. Programa: conceitos principaisA áli d í i d T /F ê iAnálise no domínio do Tempo/Frequência

Sinal no tempo

Espectrograma

Sinal no tempo(canal esquerdo e direito)

Espectro

17Goldwave - http://www.goldwave.com/

8. Programa: conceitos principaisg p p• Cálculo da STFT e representação tempo-frequência do sinalfrequência do sinal

Sinal de fala Sinal de música

18


Marcação telefónica

DTMFDual-ToneMultifrequency

19

Demonstração Matlab - phone


Série de Fourier ( ) [ ] tkfj

kekXtx 02 π∑

+∞

∞

=k −∞=

[ ] ( )∫ −= tkfj dtetxT

kX 021 π

Transformada de Fourier

TT

( ) ( )∫+∞

= dfefXtx ftj π2Fourier ( ) ( )∫∞−

= dfefXtx

∫+∞

( ) ( )∫∞−

−= dtetxfX ftj π2

20


SistemasEsquema do controlo de um satélite

&&

Fc

θ&&JTdF pc =+

θd

c

21


Circuito eléctrico ( ) ( ) ( ) ( )tVtVtdiLtRi =++( ) ( ) ( )tVtVdt

LtRi c++

V(t) R LC

( ) ( )dt

tdVCti c=

i(t)dt

( ) ( ) ( ) ( )dt

tdVtiCdt

tdiRdt

tidL =++1

2

2

22

dtCdtdt


Sistema de controlo de água num reservatório

Válvula de Controlo ][][][ 2

2

3

mmhmVC

ΔΔ

=

iqQ +

][

hH + 0qQ +hR Δ= 0qQ

CapacidadeResistência - R

qR

Δ

23

Capacidade


Sx(t) y(t)

Resposta no tempo

X(f) Y(f)

( ) ( ) ( )thtxty *Resposta no tempo ( ) ( ) ( )thtxty *=

Resposta na Frequência ( ) ( ) ( )fHfXfY =

Filtragem

24

9. Aplicações

Telecomunicações Modulações Digitais

Modulação em banda baseModulação em banda baseNRZ, Manchester,...

M d l ã b d lModulação em banda canalASK, PSK, FSKQPSK, QAM

25

9. Aplicações Cenário típico de aplicaçãoCenário típico de aplicaçãoMODEM = MODulator + DEModulator

26

9. Aplicações

Fonte da Mensagem Modulador Canal de

transmissão Detector im̂im

Emissor Receptorp

27

9. Aplicaçõesalfabeto um a espertencent símbolos - im

⎤⎡

⎥⎥⎥⎤

⎢⎢⎢⎡

= i

i

i

ss

s 2

1

s2

Φ2

⎥⎥

⎦⎢⎢

⎣ iN

i

s

sM s1

Φ

s3

Φ1

( ) ( )∑=

=N

jjiji tsts

1φ

Ilustração geométrica da representação de sinais, para o caso de N=2

j 1

( ) ( )∫=T

jiij dtttss φ

28

para o caso de N 20

9. Aplicações R d d t dRedes de computadores

LAN - Local Area NetworkWAN – Wide Area Network

Wi-Fi WiMaxIrDAIrDA BluetoothADSLADSL GSM GPS

29

9. Aplicações

Modulações (códigos de linha)

Verão 2007/200830

9. AplicaçõesASK e FSK

"0" "1" "0" "1" "1" "0"

31

"0" "1" "0" "1" "1" "0"

9. AplicaçõesPSK

"0" "1" "0" "1" "1" "0"

32

9. AplicaçõesQAM – Quadrature

Amplitude ModulationAmplitude Modulation

33

9. Aplicações ADSL Asymetric Digital Subscriber LineADSL – Asymetric Digital Subscriber Line

34

9. Aplicações GS G SGSM – Global System Mobile

35

9 A li9. AplicaçõesSistemas MultimédiaSistemas MultimédiaCodificação de áudio MPEG

36

9 A li9. AplicaçõesSistemas MultimédiaSistemas MultimédiaCodificação JPEG

37

9. AplicaçõesSProcessamento Digital de Sinal e Imagem

38

9. AplicaçõesSProcessamento Digital de Sinal e Imagem

39

9 A li9. AplicaçõesProcessamento Digital de Sinal e ImagemProcessamento Digital de Sinal e Imagem Autenticação

com íris

40

9 A li9. AplicaçõesProcessamento Digital de Sinal e ImagemProcessamento Digital de Sinal e Imagem Autenticação

com impressãodigital

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