PRESENTAZIONE

L’insegnamento introduce i principi fondamentali della teoria dell’informazione, con particolare attenzione alle tecniche di codifica di sorgente e di canale utilizzate per garantire trasmissioni affidabili ed efficienti nei sistemi di telecomunicazione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce le basi delle tecniche di protezione dei dati nelle comunicazioni digitali. In particolare, verranno trattati i codici a blocchi lineari e i codici convoluzionali. L'obiettivo è fornire una conoscenza adeguata per comprendere i componenti principali per migliorare l'affidabilità dei moderni sistemi di telecomunicazione digitale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

1. Descrivere i principi fondamentali della teoria dell’informazione e dei sistemi di comunicazione digitale.

2. Comprendere e applicare i concetti di entropia, informazione mutua e capacità di canale per analizzare sistemi di trasmissione discreti.

3. Distinguere e confrontare le principali tecniche di codifica di sorgente, inclusi i metodi di Shannon-Fano e Huffman.

4. Applicare i principi della codifica di canale per progettare e valutare sistemi di rilevamento e correzione degli errori.

5. Analizzare le proprietà e le prestazioni dei principali codici a blocchi e convoluzionali.

6. Comprendere il funzionamento dei codici avanzati utilizzati nei moderni sistemi di telecomunicazione, quali LDPC, Turbo e Polar codes.

7. Valutare criticamente le prestazioni di sistemi FEC (Forward Error Correction) in differenti scenari di comunicazione.

8. Comunicare in modo chiaro e appropriato i risultati delle analisi e le caratteristiche delle tecniche di codifica studiate.

PREREQUISITI

Non sono previsti requisiti specifici.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni in presenza supportate da materiale didattico precedentemente inoltrato. Durante il corso saranno svolti esempi numerici ed esercizi applicativi relativi alle tecniche di codifica e ai sistemi di correzione degli errori. La frequenza non è obbligatoria.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Fondamenti di teoria dell’informazione: Blocchi di un sistema di comunicazione, sorgente discreta senza memoria, entropia, entropia congiunta e condizionata, Informazione mutua, Binary Symmetric Channel (BSC)
• Codifica di sorgente: Alfabeto di codice e information rate, primo teorema di Shannon, disuguaglianza di Kraft e codici ottimi, tecniche di codifica Shannon-Fano e Huffman, Extension coding
• Codifica di canale: Secondo teorema di Shannon, parole di codice e code rate, probabilità di errore, strategie ARQ e FEC
• Codici a blocchi: Codici di ripetizione, distanza di Hamming, Ideal Observer, codici a controllo di parità, tecniche di correzione d’errore, codici sistematici, matrice generatrice, matrice di controllo di parità, codici LDPC, codici di Hamming, codici ciclici, prestazioni dei sistemi FEC
• Codici convoluzionali: Code tree, Code trellis, Free distance, Generating function, Turbo codes, Polar codes, Polarization-Adjusted Convolutional (PAC) codes

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Slide fornite dal docente.

(Facoltativo) Libri per approfondire la conoscenza della codifica di sorgente e di canale, ad esempio:

• A. B. Carlson, P. B. Crilly, J. C. Rutledge, “Communication Systems: An Introduction to Signals and Noise in Electrical Communication”, McGraw-Hill.
• W. E. Ryan, S. Lin, S. G. Wilson, “Channel Codes: Classical and Modern”, Cambridge University Press.

Ulteriore materiale bibliografico potrà essere indicato durante il corso.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Prova scritta + Prova orale.

Non sono previste differenze per studenti Erasmus.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’esame valuterà:

• la conoscenza e comprensione dei principi della teoria dell’informazione e delle comunicazioni digitali;
• la capacità di applicare tecniche di codifica di sorgente e di canale;
• la capacità di analizzare e confrontare le prestazioni di differenti sistemi di codifica;
• la chiarezza espositiva e l’utilizzo corretto della terminologia tecnica;
• la capacità di analizzare criticamente le tecniche di rilevamento e correzione degli errori.

Ogni risultato di apprendimento sarà verificato secondo i criteri sopra indicati.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.