The course is taught in English.

In questo insegnamento sono trattate in profondità le tecniche analisi e progetto per sistemi di codifica di canale e modulazione più avanzate ormai onnipresenti nei moderni standard per le telecomunicazioni. I sistemi di codifica e modulazione concatenati e, al ricevitore, i corrispondenti sistemi di ricezione iterativi saranno l'argomento centrale dell'insegnamento. L'insegnamento fornisce allo studente le tecniche e le metodologie necessarie per l'analisi e il progetto di questi sistemi di codifica e dei corrispondenti ricevitori. Saranno considerate anche alcune estensioni del concetto di decodificatore iterativo, che includono altri blocchi al ricevitore (turbo equalizzazione, turbo sincronizzazione, turbo- rivelazione multiutente e multiantenna). Le conoscenze acquisite saranno utilizzate in esercitazioni presso il laboratorio di informatica dove gli studenti dovranno cimentarsi nell'implementazione di sistemi di ricezione per alcuni standard noti (UMTS/3GPP, DVB, 802.11, WiMAX)

1. Conoscenza dei sistemi di codifica di canale e modulazione concatenati (PCCC, SCCC, LDPC) e delle loro generalizzazioni
2. Conoscenza delle metodologie per l'analisi e il progetto di sistemi di codifica concatenati.
3. Conoscenza delle metodologie per l'analisi e il progetto di decodificatori di canale iterativi
4. Conoscenza delle metodologie per l'analisi e il progetto di ricevitori iterativi.
5. Capacità di applicare le conoscenze acquisite per progettare e realizzare sistemi di codifica e di modulazione avanzata
6. Capacità di applicare le conoscenze acquisite per progettare e realizzare decodificatori di canale iterativi
7. Capacità di applicare le conoscenze acquisite per progettare e realizzare ricevitori iterativi
8. Capacità di valutare le prestazioni limite di un sistema di comunicazione con vincoli sul modello di canale.
La capacità di applicare le conoscenze acquisite sarà verificata anche nella fase di esame orale. L'esame orale e la tesina permetteranno anche di migliorare le capacità di comunicazione.

Si intendono già acquisiti da parte dello studente i concetti di base relativi al livello fisico di un sistema di comunicazione:
Codici di canale: Codici a blocco lineari (BCH, Reed Solomon, Hamming) e codici convoluzionali. Interlacciatori e punturatori.
Modulazioni: Modulazioni classiche lineari (PSK,QAM), OFDM e CDMA. Modulazioni codificate a traliccio (TCM), modulazioni a fase continua (CPM)
Modelli di canale: Canale AWGN, canale binario simmetrico (BSC), canale a cancellazione (BEC), canale con fading selettivo nel tempo e/o in frequenza, canali ad antenne multiple e multi utente.
Ricevitori:
Tecniche base di sincronizzazione (fase, frequenza e clock).
Tecniche base per l'equalizzazione e la rivelazione. Equalizzatore 'zero forcing', MMSE adattativa, equalizzazione aiutata dai dati (DFE). Rivelazione a massima verosimiglianza sulla sequenza ( ML). Tecniche di decodifica di canale base per codici a blocco e convoluzionali (Algoritmo di Viterbi, decodificatori algebrici ber codici a blocco).
Inoltre, per effettuare la parte di esercitazioni in laboratorio, si assume che lo studente sia in grado di programmare in C o C++.

Introduzione. Dai codici classici ai codici concatenati (10 ore)
Esempi introduttivi (2 ore)
Turbo Codici (Codici convoluzionali concatenati in parallelo) (PCCC)
Codici convoluzionali concatenati in serie (SCCC)
Codici con matrice di parità sparsa (LDPC)
Generalizzazioni (7 ore)
Reti di codici e grafi di Tanner per la descrizioni di sistemi di codifica concatenati
Algoritmi di decodifica iterativi (18 ore)
Reti di decodifica iterativa, grafi di fattori
Blocchi fondamentali per la decodifica iterativa di reti di codici: algoritmi con ingresso e uscita soft
'Belief propagation' e algoritmi con passaggio di messaggi su grafi
Strumenti per l'analisi ed il progetto di sistemi concatenati (15 ore)
Calcolo delle prestazioni limite dei canali. Calcolo della mutua informazione e dei limiti alla probabilità di errore sul blocco
Calcolo delle prestazioni medie per insiemi di codici
Analisi della decodifica iterative con lunghezze di blocco infinite attraverso i metodi dell' 'evoluzione delle densità' e delle 'EXIT charts'
Analisi per lunghezze di blocco finite
Progetto di codici PCCC, LDPC e SCCC (5 ore)
Generalizzazioni ed estensioni del principio 'Turbo' nei ricevitori iterativi (12 ore)
Turbo equalizzazione
Turbo rivelazione
Turbo sincronizzazione
Ricevitori iterativi per sistemi multi antenna e multi utente

Si prevede di effettuare esercitazioni al LAIB, dove gli studenti potranno mettere in pratica le metodologie di progetto ed analisi apprese durante le lezioni progettando e realizzando in linguaggio C++ sistemi di ricezione per alcuni degli standard più noti.

Per quanto riguarda le metodologie di progetto e analisi di codici concatenati il testo di riferimento e'
J. Richardson, A. Urbanke, : 'Modern Coding Theory', Cambridge University Press
Inoltre saranno a disposizione, attraverso il portale, i lucidi proiettati durante le lezioni.

L'esame finale comprende una tesina ed un orale. La tesina consiste nel rapporto sull'attività' svolta in laboratorio per il progetto.
Il voto finale è una media pesata della valutazione dell'orale (peso 0,6) e delle relazioni di laboratorio (peso 0,4).