INFORMAZIONE E CODICI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2021/2022
- Docente
- VELIO TRALLI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ING-INF/03
Obiettivi formativi
- Il corso presenta i fondamenti della teoria dell'informazione e delle tecniche di codifica impiegate nei sistemi di comunicazione digitali.
Lo studente potrà acquisire le seguenti conoscenze:
- i principali concetti di teoria dell'informazione relativi alla rappresentazione/compressione di sorgenti analogiche e numeriche e alla trasmissione dell'informazione nei canali di comunicazione
- i principali elementi teorici riguardanti costruzione, decodifica e prestazioni di codici per le comunicazioni digitali.
Al termine del corso lo studente avrà la capacità di:
- valutare e utilizzare entropia, informazione mutua e capacità in riferimento a semplici sorgenti e canali di comunicazione
- definire e utilizzare semplici algoritmi di codifica e decodifica nelle modalità hard-desicion e soft-decision per codici classici a blocco e convoluzionali e per codici moderni come LDPC Prerequisiti
- Conoscenza dei concetti di base della teoria dei segnali e dei sistemi di comunicazione, della teoria della probabilità e della statistica, dell'algebra lineare
Contenuti del corso
- -Informazione, entropia, codifica di sorgente e relativi limiti, codifica di Lempel-Ziv, codifica per la compressione, funzione rate-distortion, quantizzazione scalare e vettoriale, codifica di segnali vocale
- Informazione mutua, diseguaglianza di Fano, canale DMC, capacità, codifica di canale, teorema della codifica di canale, random coding bounds e cut-off rate, entropia differenziale e proprietà, canale rumoroso e capacità, capacità canale vettoriale e water-filling
- Schemi FEC e ARQ, piano Es-Eb/No, codici a blocco lineari, rivelazione degli errori, correzione degli errori, probabilità di errore con hard e soft decision
- Codici ciclici e descrizione mediante polinomi, codifica in forma sistematica, polinomi irriducibili, primitivi e minimi, codici BCH e proprietà, Singleton bound, codici Reed-Solomon, decodifica di codici BCH
- Codici convoluzionali e loro descrizione, funzioni numeratrici dei pesi, decodificatore con stima di sequenza a MV, algoritmo di Viterbi, Probabilità di errore con hard e soft decision
- Approfondimento di tecniche di codifica avanzata con decodifica iterativa (codici LDPC, ad esempio) e applicazioni Metodi didattici
- Il corso prevede lezioni di teoria del docente in aula su tutti gli argomenti del corso, con opportuni esempi ed esercizi per gli argomenti che lo richiedono. Le lezioni saranno disponibili in streaming su opportuna piattaforma per gli studenti impossibilitati a partecipare alle lezioni in presenza, a causa di restrizioni dovute alla pandemia da Covid-19. Al termine del corso, ad ogni studente è richiesto di effettuare in autonomia un approfondimento di un tema, scelto in una lista fornita dal docente, che prevede l’analisi e la comprensione di una sezione di un libro e/o di un articolo scientifico e la redazione di una relazione sull’argomento.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame è organizzato per verificare l’apprendimento delle conoscenze e delle abilità descritte negli obiettivi formativi. E’ composto da una sola prova orale che comprende la discussione del tema assegnato come approfondimento ed alcune domande per la verifica degli argomenti teorici del corso. E' possibile sostenere l'esame in inglese, se richiesto. L'esame finale può essere sostenuto a distanza su una piattaforma di videoconferenza qualora gli studenti non potessero partecipare in presenza a causa di restrizioni dovute alla pandemia da Covid-19.
Il superamento dell'esame è prova di aver acquisito le conoscenze e le abilità specificate negli obiettivi formativi dell'insegnamento. Testi di riferimento
- 1. Cover, Thomas, Elements of Information Theory, Wiley Interscience
2. W.E.Ryan, S.Lin, Channel Codes - Classical and Modern, Cambridge
3. S.lin, D.J.Costello, Error Control Coding, Pearson - Prentice Hall
4. Wilson, Digital Modulation and Coding, Wiley
5. J.G.Proakis, Digital Communications, McGraw Hill
I contenuti dell'insegnamento sono coperti quasi completamente dai testi 1 e 2. Gli altri testi, insieme a 1 e 2, possono essere usati per un approfondimento degli argomenti trattati.
