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Sinais e Sistemas
3º semestre LEETC(Semestre de Inverno 2008/9)(Semestre de Inverno 2008/9)
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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
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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
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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?“…”
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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 (alourenco@deetc.isel.ipl.pt )
LT32D – José Nascimento (zen@isel.pt )
LT31N- André Lourenço(alourenco@deetc.isel.ipl.pt )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
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8. Programa: conceitos principais
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
8. Programa: conceitos principais
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
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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
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8. Programa: conceitos principais
Marcação telefónica
DTMFDual-ToneMultifrequency
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Demonstração Matlab - phone
8. Programa: conceitos principais
Série de Fourier ( ) [ ] tkfj
kekXtx 02 π∑
+∞
∞
=k −∞=
[ ] ( )∫ −= tkfj dtetxT
kX 021 π
Transformada de Fourier
TT
( ) ( )∫+∞
= dfefXtx ftj π2Fourier ( ) ( )∫∞−
= dfefXtx
∫+∞
( ) ( )∫∞−
−= dtetxfX ftj π2
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8. Programa: conceitos principais
SistemasEsquema do controlo de um satélite
&&
Fc
θ&&JTdF pc =+
θd
c
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8. Programa: conceitos principais
Circuito eléctrico ( ) ( ) ( ) ( )tVtVtdiLtRi =++( ) ( ) ( )tVtVdt
LtRi c++
V(t) R LC
( ) ( )dt
tdVCti c=
i(t)dt
( ) ( ) ( ) ( )dt
tdVtiCdt
tdiRdt
tidL =++1
2
2
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dtCdtdt
8. Programa: conceitos principais
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
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Capacidade
8. Programa: conceitos principais
Sx(t) y(t)
Resposta no tempo
X(f) Y(f)
( ) ( ) ( )thtxty *Resposta no tempo ( ) ( ) ( )thtxty *=
Resposta na Frequência ( ) ( ) ( )fHfXfY =
Filtragem
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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
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9. Aplicações Cenário típico de aplicaçãoCenário típico de aplicaçãoMODEM = MODulator + DEModulator
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9. Aplicações
Fonte da Mensagem Modulador Canal de
transmissão Detector im̂im
Emissor Receptorp
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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
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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
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9. Aplicações
Modulações (códigos de linha)
Verão 2007/200830
9. AplicaçõesASK e FSK
"0" "1" "0" "1" "1" "0"
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"0" "1" "0" "1" "1" "0"
9. AplicaçõesPSK
"0" "1" "0" "1" "1" "0"
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9. AplicaçõesQAM – Quadrature
Amplitude ModulationAmplitude Modulation
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9. Aplicações ADSL Asymetric Digital Subscriber LineADSL – Asymetric Digital Subscriber Line
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9. Aplicações GS G SGSM – Global System Mobile
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9 A li9. AplicaçõesSistemas MultimédiaSistemas MultimédiaCodificação de áudio MPEG
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9 A li9. AplicaçõesSistemas MultimédiaSistemas MultimédiaCodificação JPEG
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9. AplicaçõesSProcessamento Digital de Sinal e Imagem
38
9. AplicaçõesSProcessamento Digital de Sinal e Imagem
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9 A li9. AplicaçõesProcessamento Digital de Sinal e ImagemProcessamento Digital de Sinal e Imagem Autenticação
com íris
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9 A li9. AplicaçõesProcessamento Digital de Sinal e ImagemProcessamento Digital de Sinal e Imagem Autenticação
com impressãodigital
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