Sinais e Sistemas

Unidade Curricular / Curricular Unit
Sinais e Sistemas/Signals and Systems

Ciclo de Estudos / Study Cycle
LEI/LEI

Nome do Docente Responsável
Marko Beko

Nome do Docente Adicional
João Canto

Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes)
– Introduzir os fundamentos da Teoria dos Sinais e dos SLIT. Desta forma, o aluno ficará capacitado a compreender e projectar sistemas de controlo, que podem ser aplicados a diversas áreas da engenharia.
– Desenvolver uma compreensão dos conceitos de sinais e sistemas, que permitam, ao aluno, a intervenção em sistemas de áreas distintas, mas regidos pelos mesmos princípios matemáticos fundamentais.
– Adquirir a capacidade de analisar sinais e SLITs através das suas representações no domínio do tempo, frequência, e das transformadas de Fourier e de Laplace. Estas competências são fundamentais, para o projecto e desenvolvimento de algoritmos de compressão e codificação de dados (e.g., áudio, vídeo, texto, etc.).
– Saber utilizar as mais importantes ferramentas para o tratamento de sequências numéricas. A aplicação destas ferramentas, permitirá ao aluno efectuar análises de alto nível, desde o tratamento estatístico de redes de comunicação ou desenvolvimento de novos algoritmos.

Learning outcomes of the curricular unit
– Present the basics of Signal Theory and Theory of LTI Systems. In this way the students will be able to understand and design control systems, which can be applied in various areas of engineering.
–  Develop a broad knowledge of concepts and principles of Signals and Systems, which permits the student to apply this knowledge to systems that are governed by the same principles.   
– Acquire the capability to analyze and manipulate signals and  LTI Systems, represented in both the time and frequency domain, using the Fourier and Laplace Transforms.
– Learn, and show how to use, the tools necessary for treatment of numerical sequences. Their application will allow the students to perform a higher-level analysis, such as, e.g., the statistical treatment of a computer network, or design and development of new algorithms.

Conteúdos programáticos
Sinais e sistemas;
Sistemas Lineares e Invariantes no Tempo (SLITs);
Transformada de Laplace;
Transformada de Fourier;
Resposta no Tempo de SLITs Causais;
Amostragem de Sinais

Syllabus
Signals and Systems
Linear Time-Invariant Systems (LTIs)
Laplace Transform
Fourier Transform
Time Response of Causal LTIs
Signal Sampling

Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular
Os conteúdos programáticos estão em coerência com os objectivos formulados para a unidade curricular. Os tópicos incluídos no programa cobrem os temas fundamentais de Sinais e Sistemas. A abordagem é rigorosa do ponto de vista matemático, focando-se nos fundamentos, e servindo assim de suporte a diversas aplicações em engenharia de computadores.

Demonstration of the syllabus coherence with the Curricular Unit’s objectives
The syllabus is consistent with the objectives of the curricular unit. All topics included in the syllabus were selected in order to cover the main aspects of Signals and Systems. The emphasis is on the mathematical foundations, thus providing a solid basis for various applications in computer engineering.

Metodologias de ensino (avaliação incluída)
Ensino teórico (T) – Apresentação dos conceitos definidos nos conteúdos programáticos.
Ensino prático (P) – Apresentação e discussão dos conceitos definidos nos conteúdos programáticos e acompanhados da resolução de exemplos de aplicação.
Orientação tutorial (OT) Acompanhamento dos alunos na resolução de exercícios e supervisão de outras actividades relevantes à unidade curricular. Apoio ao estudo de pequenos grupos de alunos.

– Avaliação periódica:
– Duas provas escritas (PE1,PE2) individuais.
PE = 0.5 * PE1+ 0.5 * PE2 , PE >= 8
– Trabalho prático (TP), TP >= 8
NOTA FINAL = 0.7 * PE + 0.3 * TP >= 10
– Avaliação final:
– Prova escrita individual (PE), PE >= 8
– Trabalho laboratorial (TP), TP >= 8
NOTA FINAL = 0.7 * PE + 0.3 * TP >= 10

Planned learning outcomes, teaching methods and assessment methods and criteria
Theoretical classes: Exposition of the contents of the discipline
Theoretical-practical classes: Resolution of practical exercises on contents previously studied in theoretical classes
The assessment consists of:
– Continuous assessment during semester:
2 written tests (70%) + practical exam (30%). The minimum passing grade for each of the components is 8. The minimum passing grade for the unit Signal and Systems is 10.
-Final Exam at the end of semester:
1 written test (70%) + practical exam (30%). The minimum passing grade for each of the components is 8. The minimum passing grade for the unit Signal and Systems is 10.

Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular
O método expositivo é essencial na apresentação ao aluno dos principais resultados a que este módulo se propõe. Desta forma, os conceitos poderão surgir de forma natural e motivada por exemplos. A resolução de problemas por parte dos alunos é parte integrante do processo de aprendizagem.  Pretende-se que o trabalho individual do aluno lhe permita utilizar as ferramentas de forma prática. Os trabalhos a realizar ao longo de semestre pretendem alertar o aluno para os resultados mais importantes e o exame final pretende não apenas aferir se o aluno cumpriu os objectivos deste módulo como também ser uma motivação para que o aluno obtenha uma visão global dos assuntos estudados.

Demonstration of the teaching methodologies coherence with the curricular unit’s objectives
The expository method is essential to introduce the student to the main results that this module is proposed.  In particular, it allows that the new concepts may arise naturally and motivated by examples. Problem solving by the students is always an integral part of the learning process. It is intended that the student’s individual work develops the ability to use the tools in a practical way. The problem sheets to be done during the semester have as main goal to alert the student to the most important results. The final exam aims not only to assess whether the student has met the objectives of this module but is supposed to contribute as a motivation for students to get an overview of the subjects studied.

Bibliografia Principal / Main Bibliography
I. Lourtie, Sinais e Sistemas, Escolar Editora, 2007.
A. V. Oppenheim, A. S. Willsky, Signals and Systems, Prentice-Hall, 1997.
H. P. Su, Sinais e Sistemas, Bookman, 2004.
A. Oppenheim, R. Schafer, Discrete-Time Signal Processing, Prentice-Hall, 1999.