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Tratamiento digital de señales avanzado
Profesor: Manuel Blanco Velasco
Profesor: Saturnino Maldonado Bascón
Profesor: Enrique Alexandre Cortizo
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OBJETIVO:

El objetivo de esta materia es presentar una variedad de temas avanzados en tratamiento digital de señales. El alumno deberá adquirir conocimientos en procesado de señales multitasa, cálculo eficiente de la Transformada Discreta de Fourier, y sus aplicaciones al filtrado de señales y al análisis espectral, procesado adaptativo deseñales, y efectos del uso de aritmética de precisión finita en la implementación de sistemas de tratamiento de señal.

CRÉDITOS ECTS: 6

CONTENIDOS:

Tema 1: Fundamentos del tratamiento digital de señales:

Tema 2: Transformada Discreta de Fourier (DFT)

Tema 3: Procesado de señales multitasa

Tema 4: Efectos derivados de la utilización de Aritmética de precisión finita


BIBLIOGRAFÍA:

1. TRATAMIENTO DE SEÑALES EN TIEMPO DISCRETO (2/EDICIÓN)
Autores: A. V. Oppenheim, R. W. Schafer con J. R. Buck
Editorial: Prentice-Hall
Año: 2000
Estaobra es una evolución de la ya clásica "Digital Signal Processing", con algunas modificaciones e introduciendo partes nuevas con respecto a aquella. Se dedica casi todo el texto al tratamiento de señales y sistemas de tiempo discreto. Cabe destacar, al igual que en el libro "Signals and Systems", la claridad y eficacia pedagógica que caracterizan a Oppenheim, los ejemplos mostrados y la colección de problemas propuestos en cada uno de los temas. Los primeros cuatro capítulos pueden servir de base para la asignatura, y el resto analizan cuestiones más avanzadas de procesado digital de señales, buena parte de las cuales serán presentadas en la asignatura. La traba que presenta es que no utiliza el mismo tipo de nomenclatura que en "Signals and Systems", lo cual se puede prestar en algunos momentos a confusión.

2. TRATAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES. PRINCIPIOS, ALGORITMOS Y APLICACIONES (3/ EDICIÓN)
Autores: J. G. Proakis, D. G. Manolakis
Editorial: Prentice-Hall
Año: 1998
Elprimer autor es de reconocido prestigio en temas de comunicacionesdigitales, y posee varias obras de gran relevancia. Quizá por estarazón el libro esté dotado de un enfoque práctico del que puede careceren algunos temas el libro Tratamiento de Señales en Tiempo Discreto deOppenheim. Se incluyen algunas rutinas software que muestran, demanera práctica, algunos conceptos teóricos mostrados en el libro. Estelibro es el recomendado para tratar el tema de la DFT.

3. DIGITAL SIGNAL PROCESSING. A COMPUTER BASED APPROACH (3ª/EDICIÓN)
Autor: S. K. Mitra
Editorial: McGraw-Hill
Año: 2006
Elautor es uno de los científicos de mayor relevancia en filtradodigital. Goza de un enorme prestigio profesional por su larga ydilatada trayectoria investigadora, y posee obras que pueden serconsideradas como clásicos de la teoría de filtrado. Por todo loanterior, por la claridad expositiva de cada uno de los capítulos, ypor el enfoque práctico que presenta el libro, con numerosos programasrealizados en MATLAB, este libro se configura como uno de los másrecomendados para abordar la asignatura. Además hay una buena colecciónde problemas propuestos, cuyas soluciones son fáciles de obtener através de internet. Dispone de dos capítulos muy interesantes en losque se expone el procesado digital de señales multitasa de muestreo.

4. EJERCICIOS DE TRATAMIENTO DE LA SEÑAL UTILIZANDO MATLAB V.4
Autores: C. S. Burrus, J. H. McClellan, A. V. Oppenheim, T. W. Parks, R. W. Schafer, H. W. Schuessler
Editorial: Prentice-Hall
Año: 1998
Ellibro consta de una colección de capítulos en los que se abarcan lostemas básicos de procesado digital de señales. Cada capítulo cuenta conuna concisa introducción teórica y una serie de referenciasbibliográficas para ampliar los conocimientos expuestos. Cada capítuloestá dividido además en una colección de proyectos compuestos pordiversos ejercicios teóricos y prácticos para resolver utilizandoMATLAB. Es muy útil para realizar prácticas de laboratorio sobre losconceptos teóricos expuestos en la asignatura.

5. DIGITAL SIGNAL PROCESSING. A PRACTICAL APPROACH (2ND EDITION)
Autores: E. C. Ifeachor, B. W. Jervis
Editorial: Prentice-Hall
Año: 2002
Estelibro tiene como principal característica la estructura de loscapítulos dedicados al filtrado (capítulos seis, siete y ocho).Presenta un enfoque eminentemente práctico de los temas, lo cualjustifica su adecuación como bibliografía complementaria de laasignatura. En concreto, presenta los conceptos de filtrado de unamanera intuitiva y fácil de entender, puesto que se apoya en múltiplesejemplos, propuestas de experimentos con ordenador y problemas. Lasegunda edición ha incluido programas en MATLAB, lo cual también sirvede ayuda para la realización de las prácticas de laboratorio.

6. DIGITAL FILTER DESIGN
Autores: T. W. Parks y C. S. Burrus
Editorial: John Wiley & Sons
Año: 1987
Conrespecto al diseño de filtros digitales, esta es la obra clásica porexcelencia. El libro se divide en dos partes, una dedicada a losfiltros IIR y otra a los FIR. Cada una de estas partes comienzaanalizando las propiedades de los filtros, y cubre los aspectos másimportantes de las etapas de diseño (aproximación), de realizaciónempleando estructuras y análisis de los efectos de longitud de palabrafinita. Se incluyen también unos listados de los programas en FORTRAN yen ensamblador para un DSP de Texas Instruments (TMS32010). Aunque estedispositivo ha sido mejorado por otros de más reciente incorporación almercado, cuenta con un lenguaje ensamblador simple y fácil de seguir,lo que puede ayudar a programadores noveles a comprender con facilidadel proceso real de ejecución de las operaciones en el filtro digital.Como conclusión, resaltar que es un libro recomendado para quien deseeconocer con rigor y detalle el proceso completo de diseño de losfiltros.

7. SEÑALES Y SISTEMAS
Autores: A. V. Oppenheim, A. S. Willsky y S. H. Nawab
Editorial: Prentice-Hall
Año: 1998
Enesta obra se realiza un excelente tratamiento de toda la teoría generalbásica de señales y sistemas. Expone, con una claridad envidiable,todas las propiedades referentes a los sistemas lineales e invariantes,los recursos matemáticos más empleados para facilitar las tareas decálculo y la determinación de propiedades de los sistemas, todo elloacompañado de una selección muy escrupulosa de ejemplos que permiten entodo momento disipar aquella posible duda que aparezca en la teoríaprecedente. Existen temas dedicados al filtrado, a las modulaciones y asistemas realimentados, que pueden servir al alumno para completar suformación en diversas materias que se desarrollarán durante al máster.

8. SIGNALS AND SYSTEMS
Autores: S. Haykin, B. Van Veen
Editorial: John Wiley & Sons
Año: 1999
Ellibro presenta numerosos ejemplos prácticos, acompañados de programasen MATLAB que pueden facilitar y amenizar considerablemente el estudiode la asignatura. Del libro también son destacables dos aspectos. Elprimero es que al final de cada capítulo, hay numerosas referenciasclasificadas por contenidos. Por otro lado, también resulta interesanteque se haya incluido en un mismo capítulo el análisis de Fourier paraseñales de tiempo continuo y de tiempo discreto.

9. WAVELETS AND FILTER BANKS
Autores: G. Strang and T. Q. Nguyen
Editorial: Wellesley-Cambridge Press
Año: 1997
Comoindican los autores, “este es un libro sobre bancos de filtros ywavelets”. Es, quizás, el primer libro de texto en el que se explicanestas herramientas desde el principio, con numerosos ejercicios yejemplos de aplicaciones prácticas que los autores han utilizado en suscursos del M.I.T. y Wisconsin. Los temas tratados tienen un enfoquematemático de las herramientas orientado a su programación en Matlab.Gilbert Strang es un prestigioso matemático, que tiene varios librossobre álgebra conocidos a nivel mundial, y T. Q. Nguyen ha publicadonumerosos artículos sobre bancos de filtros, con teoría y aplicaciones,que han supuesto un avance muy importante en el área. La experiencia deambos, y la buena conjunción que nos ofrece un matemático y uningeniero, se deja notar en el desarrollo de los temas. Además de tenerbuen rigor científico, es un libro bastante ameno y didáctico.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE


La metodología general de enseñanza y aprendizaje del master puede consultarse en este enlace.

CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION

- Realizac iónde ejercicios. (Trabajo personal): 4 puntos, 1 punto por tema.

- Realización de examen del tema: 4 puntos, 1 punto portema.

- Trabajo Final (Personal o en grupo con exposición en el aula): 2 puntos.


Teoría de la información
Profesor: Pedro Amo López
Profesor: Francisco Javier Escribano Aparicio
Profesor: Sancho Salcedo Sanz
INFORMACION DEL CURSO

Objetivo
Créditos
Contenidos
Bibliografía
Metodología de enseñanza y aprendizaje
Criterios y procedimientos de evaluación

OBJETIVO

Con los conocimientos aportados en esta asignatura, el estudiante deberá aplicar los conceptos fundamentales de la Teoría de la Información al modelado de canales continuos de comunicación y al diseño de esquemas de codificación que hagan posible la comunicación fiable de señales -datos en general- a través de canales ruidosos limitados en banda. Los conceptos y técnicas incluidos servirán de base para el estudio de la asignatura “Comunicaciones Avanzadas”.


CRÉDITOS ECTS: 6

CONTENIDOS

Los contenidos se estructuran en 3 temas


Tema 1: Teoría de la detección
INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES DIGITALES
Importancia y sistemas actuales
Canales Gaussianos
Esquema básico de un sistema de Com. Dig.
El espacio de señal
ESTRUCTURA DEL DEMODULADOR
Correladores
Caracterización estadística de las señales recibidas
EL DECISOR ÓPTIMO
Criterio ML
Criterio MAP
Criterio MAP en canales Gaussianos
Realización práctica del decisor
CÁLCULO DE PROBABILIDADES DE ERROR
Conceptos básicos
Cotas de error
ejemplo: Prob. Error en Modulaciones ASK
ejemplo: Prob. Error en Modulaciones PSK

Tema 2: Límites fundamentales en Teoría de la Información
ENTROPÍA, CODIFICACIÓN DE FUENTE
Perspectiva general
Entropía
Teorema de Codificación de Fuente
Codificación Huffman
ENTROPÍA RELATIVA E INFORMACIÓN MUTUA
Entropía Conjunta y Entropía Condicional
Entropía Relativa e Información Mutua
Relación entre la Entropía Relativa e Información Mutua
CANALES DISCRETOS. TEOREMA DE LA CODIFICACIÓN DE CANAL
Canales Discretos sin Memoria
Capacidad del Canal
Teorema de la Codificación de canal
ENTROPÍA DIFERENCIAL E INFORMACIÓN MUTUA DE VV. AA. CONTINUAS
Entropía Diferencial
Información Mutua en vv. aa. Continuas

TEOREMA DE LA CAPACIDAD DEL CANAL
Capacidad del Canal Continuo
Teorema de la Capacidad del Canal
Implicaciones del Teorema de la Capacidad del Canal

Tema 3: Códigos bloque lineales
CONCEPTOS BÁSICOS DEL ÁLGEBRA DE GALOIS
FUNDAMENTOS DE LA CODIFICACIÓN LINEAL
Ejemplos de códigos sencillos
Distancia de Hamming y peso
Distancia mínima de un código bloque lineal
Capacidad detectora
Capacidad correctora
CONSTRUCCIÓN DE CÓDIGOS BLOQUE LINEALES
Matriz de comprobación de paridad
Propiedades y construcción; ejemplos
Síndrome
CODIFICACIÓN Y DECODIFICACIÓN DE CÓDIGOS BLOQUE LINEALES
Matriz generadora
Decodificación por “array” estándar
Decodificación por síndrome

BIBLIOGRAFÍA:

Cover, T. M. y Thomas, J. A. (2006): Elements of Information Theory. Second Edition. Nueva York: John Wiley & Sons, Inc.
Haykin, S. y Moher M.(2009): Communication Systems. Fifth Edition John Wiley.
Lin, S. y Costello, D. J, Jr (2004): Error Control Coding. Second Edition. Pearson Prentice Hall.



METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

La metodología general de enseñanza y aprendizaje del master puede consultarse en éste enlace.

En particular en este curso se aplicarán los siguientes criterios. El alumno acudirá a clases magistrales en el horario determinado a tal efecto.

En cada uno de los temas el profesor responsable propondrá una serie de prácticas con Matlab. Los alumnos, organizados en grupos, las realizarán como parte de la evaluación del curso.


CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN

Los criterios y procedimientos generales de evaluación del master pueden consultarse en éste enlace.

Específicamente en este curso la evaluación consta de dos partes diferenciadas

- Realización de las prácticas de la asignatura (40 %)
- Examen escrito sobre los conceptos y problemas vistos en la asignatura (60 %)
Computación de altas prestaciones
Profesor: Raúl Durán Díaz
Profesor: Álvaro Perales Eceiza
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INFORMACION DEL CURSO

Créditos
Objetivo
Contenidos
Metodología de enseñanza y aprendizaje
Criterios y procedimientos de evaluación
Bibliografía



OBJETIVO:


El objetivo de esta asignatura es mostrar las más avanzadas técnicas
hardware y software en procesamiento paralelo, puesto que ésta es la
solución más adecuada para alcanzar un alto rendimiento computacional
capaz de satisfacer las crecientes necesidades de la industria y la
investigación.

CRÉDITOS ECTS: 6

CONTENIDOS

Introducción y planteamiento del problema

  • Introducción.
  • Modelos teóricos de computación secuencial y paralela.
  • Objetivos deseables de la computación paralela.
  • Medida del rendimiento.

Soporte hardware al paralelismo
  • Paralelismo a nivel de instrucción.
  • Sistemas MIMD.
  • Coherencia de memoria. 
  • Redes de interconexión.
  • Casos de estudio.


Soporte lógico al paralelismo

  • Métodos numéricos y algoritmos para la computación en paralelo.
  • Programación paralela.


BIBLIOGRAFÍA:


1. Arquitectura de Computadores
Autores: Julio Ortega, Mancia Anguita, Alberto Prieto
Editorial: Thomson-Paraninfo
Año: 2005
Libro que aborda buena parte de los temas del curso, con la ventaja de estar escrito en idioma castellano.


2. Computer Architecture: A Quantitative Approach, tercera edición

Autores:  John L. Hennessy, David A. Patterson
Editorial:  Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design, Elsevier
Año: 2003

El texto de la primera edición ha sido considerado durante una década como
una lectura esencial en el diseño de computadores. En esta edición se
tratan, entre otras cosas, el paralelismo al nivel de instrucción, el
diseño de la jerarquía de memoria, los sistemas multiprocesador y los
problemas relativos a la interconectividad.


3. Parallel Computer Architecture
Autores: David E. Culler, Jaswinder P. Singh
Editorial: Morgan Kaufmann, Elsevier
Año: 1998

Este texto examina los aspectos de diseño que son criticos en todas las
arquitecturas paralelo, como el acceso a los datos, la coordinación de
tareas cooperativas, y la implementación correcta de semáticas útiles.
No sólo describe las técnicas hardware y software, sino que también
explora cómo estas técnicas interaccionan en el mismo sistema.


4. Scalable Parallel Computing: Technology, Architecture, Programming (segunda edición)
Autores: Kai Hwang
Editorial: WCB/McGraw-Hill
Año: 2001

Este texto exhaustivo del autor Kai Hwang cubre cuatro aspectos de la
computación paralela y distribuida: los principios, la tecnología, la
arquitectura y la programación. Es un texto que puede usarse en cursos
de nivel avanzado.


5. Architectura de computadoras y procesamiento en paralelo
Autores: Kai Hwang, Fayé A. Briggs
Editorial: Mc-Graw Hill
Año: 1990

Traducción al castellano de un texto de referencia en el tema del procesamiento en
paralelo. Es un texto recomendado en la mayoría de las universidades
españolas. Abarca la mayor parte del temario de esta asignatura, aunque
en algunos aspectos es recomendable el uso de un texto más moderno.


6. Introduction to Parallel Computing, second edition
Autores: A. Grama, A. Gupta et al.
Editorial: Addison-Wesley
Año: 2003

Texto moderno, organizado en tres grandes bloques: Fundamentos, que cubre las
plataformas paralelo básicas, los principios de diseño de algoritmos, y
las técnicas de modelado analítico; la programación en paralelo; los
algoritmos paralelos para el cálculo matricial, grafos, ordenación,
optimización discreta y programación dinámica.


7. Parallel computation: models and methods
Autor: S.G. Akl.
Editorial: Prentice-Hall, Inc.
Año: 1997

Este texto se centra en los modelos de computación y los métodos para
resolver problemas diversos. En el libro se muestra cómo se debe
diseñar un algoritmo paralelo para resolver un problema computacional
que debe correr en un computador paralelo, y cómo se puede analizar
para determinar su bondad.


8. Scientific parallel computing
Autores: L. Ridqway Scott, Terry Clark, Babak Bagheri
Editorial: Princeton University Press
Año: 2005

Este texto está bien organizado. Proporciona una aproximación unificada a
todos los aspectos involucrados en la evaluación del rendimiento de un
sistema paralelo. El texto aborda muchos tópicos no incluidos en otros
textos de computación paralela.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE


La metodología de enseñanza y aprendizaje comprende la asistencia a
clases, las tutorías personales y la realización de trabajos. Cada una
de estas fases presenta los naturales objetivos propios.

En particular, las clases se impartirán en aula mediante medios visuales
(típicamente proyección de transparencias) y encerado cuando es
necesario.


Los trabajos se propondrán y se realizarán de forma conjunta en grupos de,
como máximo, dos alumnos.

 
En el periodo de noviembre a diciembre el alumno preparará por grupos una
exposición acerca del estado del arte en plataformas hardware para supercomputación.

La exposición de trabajos se realizará en las primeras semanas de enero.



CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION


La evaluación consta de las siguientes partes:

  • Evaluación de la exposición del trabajo (25%).
  • Realización de prácticas (25%).
  • Prueba escrita (50%).

Para aprobar la asignatura es obligatorio superar cada una de las partes.