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Faculté des sciences et de génieDépartement de génie électrique et de génie informatique
PLAN DE COURS
GEL-3003 : Signaux et systèmes discretsNRC 83145 | Automne 2017
Préalables : GEL 2001
Mode d'enseignement : Présentiel
Temps consacré : 3-0-6 Crédit(s) : 3
Le cours introduit les représentations temporelles (échantillonnées), en Z et dans le domaine de Fourier des signaux et systèmes discrets. Les applications de traitement de signal illustrent les différentes représentations et leurs propriétés, ou en tirent profit. Par exemple : convolution et corrélation pour la détection, déconvolution avec filtre inverse et approximation, design de filtres simples avec pôles et zéros, analyse spectrale et design de filtres RIF avec fenêtrage, filtres à phase linéaire, décimation et interpolation pour la conversion A/N et N/A, échantillonnage et reconstruction non parfaite, FFT pour la convolution par , modélisation de l'erreur des overlap-savequantificateurs avec et sans mémoire.
Plage horaire
Cours en classe
mardi 15h30 à 17h20 PLT-2704 Du 5 sept. 2017 au 15 déc. 2017
vendredi 08h30 à 10h20 PLT-2708 Du 5 sept. 2017 au 15 déc. 2017
Il se peut que l'horaire du cours ait été modifié depuis la dernière synchronisation avec Capsule. Vérifier l'horaire dans Capsule
Site de courshttps://sitescours.monportail.ulaval.ca/ena/site/accueil?idSite=87836
Coordonnées et disponibilités André Zaccarin
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Soutien techniquePour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation de monPortail, contactez :Comptoir LiberT (FSG)Pavillon Adrien-Pouliot, Local [email protected] poste 4651
Session d'automne et hiver
Lundi 08h00 à 18h45
Mardi 08h00 à 18h45
Mercredi 08h00 à 18h45
Jeudi 08h00 à 18h45
Vendredi 08h00 à 16h45
Session d'été
Lundi 08h00 à 16h00
Mardi 08h00 à 16h00
Mercredi 08h00 à 16h00
Jeudi 08h00 à 16h00
Vendredi 08h00 à 16h45
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Description du cours .......................................................................................................................... 4Lien avec le programme ..................................................................................................................................................................................................... 4
Objectifs ................................................................................................................................................................................................................................. 4
Place du cours dans le programme ................................................................................................................................................................................. 4
Évaluation de qualités ou de compétences développées dans le programme. .................................................................................................... 4
Contenu du cours ................................................................................................................................................................................................................ 4
Déroulement du cours ........................................................................................................................................................................................................ 5
Contenu et activités ........................................................................................................................... 5
Évaluations et résultats ..................................................................................................................... 5Échelle des cotes .................................................................................................................................................................................................................. 6
Modalités d'évaluation ....................................................................................................................................................................................................... 6
Informations détaillées sur les évaluations sommatives ............................................................................................................................................ 6Examen 1 ........................................................................................................................................................................................................................ 6Examen 2 ........................................................................................................................................................................................................................ 6Examen 3 ........................................................................................................................................................................................................................ 7Examen informatique .................................................................................................................................................................................................. 7
Détails sur les modalités d'évaluation ............................................................................................................................................................................. 7
Consignes sur les travaux ................................................................................................................................................................................................... 7
Modalités sur les laboratoires ........................................................................................................................................................................................... 7
Politique sur les examens ................................................................................................................................................................................................... 8
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques ..................................................................................................................................................... 8
Politique sur le plagiat et la fraude académique .......................................................................................................................................................... 8
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental ................................................................................................ 8
Matériel didactique ............................................................................................................................ 8Matériel obligatoire ............................................................................................................................................................................................................. 8
Logiciels ................................................................................................................................................................................................................................. 9
Médiagraphie et annexes ................................................................................................................... 9
Sommaire
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Lien avec le programme
Ce cours participe à la poursuite des objectifs suivants:
posséder les bases conceptuelles et physiques de la discipline du génie électriqueconnaitre et exploiter les aspects théoriques de la représentation des signaux et de l'informationconnaitre et exploiter les fondements de la dynamique des systèmes en général et de l'architecture et de l'organisation des systèmes informatiques en particulier
Objectifs
Maitriser les notions de base concernant les signaux et les sytèmes discrets.Maitriser les notions de base de traitement des signaux numériques.
Place du cours dans le programme
Le cours GEL-3003 est un cours obligatoire dans les programmes de baccalauréat en génie électrique et en génie informatique. Dans le cheminent proposé aux étudiants des deux programmes, il est le dernier cours obligatoire en signaux et systèmes. En particulier, le cours GEL-2001, Analyse des signaux, lui est prérequis. Le cours porte sur les signaux et systèmes en temps discret, incluant le traitement de signaux discrets. A cet effet, les étudiants doivent utiliser le logiciel Matlab pour leur apprentissage.
L'évaluation des qualités visées par GEL-3003 est de nature sommative, mais non terminale. En ce sens, les notions couvertes dans ce cours seront reprises et réévalués dans des cours subséquents, afin de favoriser la consolidation des apprentissages chez l'étudiant.
Les qualités couvertes par le cours, en totalité ou en partie, sont les suivantes :
Connaissances en génie connaissance, à un niveau universitaire, des mathématiques, des sciences naturelles et des notions (Q1) :fondamentales de l'ingénierie, ainsi qu'une spécialisation en génie propre au programme.
Analyse de problèmes (Q2) : capacité d'utiliser les connaissances et les principes appropriés pour identifier, formuler, analyser et résoudre des problèmes d'ingénierie complexes et en arriver à des conclusions étayées.
Utilisation d'outils d'ingénierie : capacité de créer et de sélectionner des techniques, des ressources et des outils d'ingénierie (Q5) moderne et de les appliquer, de les adapter et de les étendre à un éventail d'activités simples ou complexes, tout en comprenant les contraintes connexes
Évaluation de qualités ou de compétences développées dans le programme.
Voir la section précédente.
Contenu du cours
Sinusoides: échantillonnage et échelles de fréquence
Systèmes discrets - représentation temporelle. Propriétés (invariance, linéarité, causalité, et stabilité); définition par la réponse à l'impulsion, l'équation aux différences, l'équation de convolution; Filtres à réponse à l'impulsion finie (RIF) et infinie (RII).
Convolution. Calcul de la convolution; relations entre les paramètres (coordonnées, nombre d'échantillons) du signal à l'entrée, la réponse à l'impulsion, le signal à la sortie; signal transitoire; réponse à un signal sinusoidal; corrélation.
Transformation en Z. Définition, région de convergence, pôles et zéros; propriétés des signaux et des systèmes; fonction de transfert.
Filtres. Réponse en fréquence; filtres inverses et approximation; propriétés: phase nulle, phase linéaire, passe-bas, passe-haut, passe-bande, etc.; composantes transitoires et régime permanent; design de filtre simple (amplificateur, notch, peigne, etc.).
Description du cours
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Design de filtres par fenêtrage. Propriétés et paramètres de ce type de filtres; processus de conception.
Transformée de Fourier Discrète et analyse spectrale. TFD: définition, propriétés, convolution linéaire et circulaire; Analyse spectrale: fenêtres, résolution spectrale, amplitude des composantes.
Interpolation et décimation. Propriétés des opérations dans le domaine du temps et en fréquence; paramètres des filtres requis; applications;
Conversion analogique-numérique et numérique-analogique. Choix des paramètres (filtre anti-recouvrement, fréquence d'échantillonnage, décimateur, interpolateur, fréquence de reconstrution analogique, filtres anti-image)
Quantification. Quantificateur uniforme, bruit de quantification et propriétés; quantificateurs avec mémoire.
Déroulement du cours
Séances magistrales de deux heures le mardi. Au de ces séances, les concepts importants sont résumés par des présentations, et des problèmes sont résolus au tableau en faisant le lien avec les concepts
Les deux heures du vendredi matin sont données au PLT-2708. Au cours de ces séances, il y aura de courtes présentations magistrales. Vous aurez principalement à travailler en équipe à la résolution de problèmes. Un grand nombre de ces problèmes requerront l'utilisation du logiciel Matlab. Votre préparation pour ces deux heures de cours est importante: vous devrez avoir fait les lectures préalables et résolus quelques problèmes (exercices du volume et problèmes suggérés).
Le tableau ci-dessous présente les semaines d'activités prévues dans le cadre du cours.
Titre Date
0. Introduction au cours 5 sept. 2017
1. Sinusoïdes: échantillonnage et échelles de fréquence 5 sept. 2017
2. Systèmes discrets: représentation temporelle 11 sept. 2017 Semaine du 11 septembre
3. Systèmes discrets: convolution 11 sept. 2017 Semaines du 11 et 18 septembre
4. Transformation en Z 18 sept. 2017 Semaines du 18 et 25 septembre
5. Filtres 29 sept. 2017 6 et 10 octobre
6. Design de filtres RIF par fenêtrage 13 oct. 2017
7. Transformée de Fourier discrète et analyse spectrale 17 oct. 2017
8. Interpolation et décimation 7 nov. 2017
9. Conversion A/N et N/A 21 nov. 2017
10. Quantification 28 nov. 2017
Problèmes "Matlab"
Examens 2017 Solutions des examens
Note : Veuillez vous référer à la section de votre site de cours pour de plus amples détails.Contenu et activités
Contenu et activités
Évaluations et résultats
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Échelle des cotes
Cote % minimum % maximum
A+ 90 100
A 85 89,99
A- 80 84,99
B+ 75 79,99
B 70 74,99
B- 66 69,99
Cote % minimum % maximum
C+ 63 65,99
C 60 62,99
C- 57 59,99
D+ 53 56,99
D 50 52,99
E 0 49,99
Modalités d'évaluation
Titre Date Mode de travail Pondération
Examen 1 Le 6 oct. 2017 de 08h30 à 09h20
Individuel 10 %
Examen 2 Le 27 oct. 2017 de 08h30 à 10h20
Individuel 30 %
Examen 3 Le 12 déc. 2017 de 15h30 à 18h20
Individuel 30 %
Examen informatique Le 19 déc. 2017 de 13h30 à 16h00
Individuel 30 %
Informations détaillées sur les évaluations sommatives
Examen 1Date et lieu : Le 6 oct. 2017 de 08h30 à 09h20 , VCH-2830
Mode de travail : Individuel
Pondération : 10 %
Matériel autorisé : Aucun matériel autorisé sauf une calculatrice.
Examen 2Date et lieu : Le 27 oct. 2017 de 08h30 à 10h20 , VCH-3850
Mode de travail : Individuel
Pondération : 30 %
Critères de correction : Critère Notation
Question 1 - Stabilité & Invariance 15
Question 2 - Design de filtres 30
Question 3 - Convolution et convolution par TFD 25
Question 4 - Analyse spectrale 20
Évaluations et résultats
Sommatives
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Question 4 - Analyse spectrale 20
Question 5 - Régime sinusoidal 10
Matériel autorisé : Aucun document autorisé sauf une calculatrice.
Examen 3Date et lieu : Le 12 déc. 2017 de 15h30 à 18h20 , VCH-3850
Mode de travail : Individuel
Pondération : 30 %
Matériel autorisé : Aucun matériel autorisé sauf une calculatrice. Une feuille aide-mémoire préparé par l'enseignant est remise aux étudiantes et étudiants.
Examen informatiqueDate et lieu : Le 19 déc. 2017 de 13h30 à 16h00 , PLT-2708
La date de cet examen pourra changer en fonction de la disponibilité de salles informatiques.
Mode de travail : Individuel
Pondération : 30 %
Matériel autorisé : Ces documents seront disponibles sous forme numérique: volume du cours, diapositives du cours, aide en ligne du logiciel Matlab.
Détails sur les modalités d'évaluation
Évaluations sommatives
Les quatre évaluations sommatives sont des examens fait individuellement. Pour les quatre évaluations, le sujet est tout ce qui a aura été vu depuis le début du cours.
Pour la trois premières évaluations, les examens sont se font avec papier et crayon, et les calculatrices sont permises. Ces évalations se font sans aucune documentation.
Pour la dernière évaluation, la résolution des problèmes requière l'utilisation du logiciel Matlab. Votre copie d'examen sera le code que vous avez écrit pour résoudre ces problèmes. Pour cette évaluation, les documents suivants vous seront remis sous forme numérique: volume et diapositives du cours, aide en ligne du logiciel Matlab. Notez que les dates et heures de cet examen pourront être déplacées en fonction des locaux disponibles.
Évaluations formatives
Les évaluations formatives sont les exercices que vous aurez à résoudre tout au long de la session, et pour la majorité de ces exercices, vous aurez des solutions. Les objectifs spécifiques de chacune des sections du cours doivent vous guider dans votre évaluation personnelle de votre apprentissage.
Consignes sur les travaux
Aucun travail ne sera évalué. Les travaux prennent la forme d'exercices. Il est important de faire les exercices de façon régulière. Bien qu'il soit formateur de travailler en équipe sur ces problèmes, et c'est que vous ferez le vendredi, il est important après la période d'apprentissage initiale de résoudre les problèmes individuellement pour bien évaluer votre niveau d'apprentissage.
Vous aurez accès aux réponses et solutions de la majorité des exercices. Utilisez-les judicieusement. Bien évidemment, la lecture seule des solutions n'est pas une bonne pratique...
Modalités sur les laboratoires
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i.
ii. iii. iv. v.
Modalités sur les laboratoires
Règlement sur la sécurité dans les laboratoires du Département de génie électrique et de génie informatique et formation sur les dangers de l'électricité
La formation sur les dangers de l'électricité (GEL-1799) est offerte aux étudiants à chaque début de session. Elle est obligatoire pour certains cours, et doit être suivie au plus tard au début de la session d'un cours qui la requiert.
Les étudiants qui n'auront pas suivi cette formation se verront refuser l'accès aux laboratoires.
Politique sur les examens
Vous aurez le droit à une calculatrice autorisée (voir section suivante). Vous devez avoir votre carte d'identité avec vous.
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques
La politique sur l'utilisation d'appareils électroniques de la Faculté des sciences et de génie peut être consultée à l'adresse : http://www..fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Calculatrices-autorisees-FSG.pdf
Politique sur le plagiat et la fraude académique
Règles disciplinaires
Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'Université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 23 à 46 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse suivante:
http://www2.ulaval.ca/fileadmin/Secretaire_general/Reglements/Reglement_disciplinaire.pdf
Plagiat
Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de:
copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source;résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source;traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires.
L'Université Laval étant abonnée à un service de détection de plagiat, il est possible que l'enseignant soumette vos travaux pour analyse.
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental
Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien doivent impérativement se conformer à la politique d'Accommodations scolaires aux aux étudiants en situation de handicap (ACSESH)
examens de la Faculté des sciences et de génie qui peut être consultée à l'adresse : http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Politique-Facultaire-Accommodements.pdf
Matériel obligatoire
Introduction to signal processing ( 2010e édition )
Matériel didactique
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Introduction to signal processing ( 2010e édition )
S. J. Orfanidis Auteur : Le volume est distribué gratuitement par l'auteur en format PDF sur le site
www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/intro2sp
Logiciels
Le logiciel Matlab est utilisé dans le cadre du cours. Vous pouvez avoir une licence gratuite du logiciel avec le programme Libert de la Faculté des sciences et de génie.
Vous trouverez les informations à ce sujet sur le site LiberT
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Médiagraphie et annexes
