Turbo codici: differenze tra le versioni

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Nella [[teoria dell'informazione]], i turbo codici (originariamente ''Turbocodes'', in francese) sono una classe di codici [[Forward Error Correction]] (FEC) ad alte prestazioni sviluppati intorno al 1990-91 (ma pubblicati per la prima volta nel 1993), le prime codifiche capaci di avvicinarsi al massimo teorico della capacità del canale [[teorema di Shannon]]–Hartley, il massimo teorico per la velocità alla quale è ancora possibile una comunicazione affidabile dato un livello di rumore specifico. I turbo codici sono utilizzati nelle comunicazioni mobili [[3G]]/[[4G]] (ad es. In [[UMTS]] e [[LTE]]) e nelle comunicazioni satellitari (nello spazio profondo) così come altre applicazioni dove i progettisti cercano di ottenere un trasferimento affidabile delle informazioni tramite collegamenti di comunicazione, dati i limiti di larghezza di banda o di latenza e la presenza di rumore dannoso per i dati. I turbo codici sono attualmente in competizione con i codici ''[[Lightweight Directory Access Protocol]]'' (LDPC) che offrono prestazioni comparabili.

Il nome "turbo code" deriva dal loro uso durante la decodifica, perciò è stato associato alla retro-alimentazione dai gas di scarico utilizzata per la sovralimentazione dei motori turbo, Hagenauer ha sostenuto che il termine turbo in tal senso è improprio poiché non vi è alcun risultato nel processo di codifica,<ref>{{citeCita web|url=http://www.ima.umn.edu/csg/bib/bib16.0429hage.pdf |titletitolo=Archived copy |accessdateaccesso=2014-03-20 marzo 2014 |deadurlurlmorto=yes |archiveurlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20130611235418/http://www.ima.umn.edu:80/csg/bib/bib16.0429hage.pdf |archivedatedataarchivio=11 Junegiugno 2013 |df=dmy }}</ref> sebbene il termine nell'uso popolare renda bene l'idea di un sistema veloce e potente.

==Storia==

La prima domanda di brevetto per i turbo codici è stata depositata il 23 aprile 1991. La domanda di brevetto indica Claude Berrou come l'unico inventore dei codici turbo. La registrazione del brevetto ha portato a numerosi brevetti tra cui il brevetto US 5.446.747 [https://www.google.com/patents/US5446747 US Patent 5,446,747], che è scaduto il 29 agosto 2013.

Il primo documento pubblico sui turbo codici fu "''Near Shannon Limit Error-correcting Coding and Decoding: Turbo-codes''".<ref>{{CitationCita pubblicazione|url=http://www-elec.enst-bretagne.fr/equipe/berrou/Near%20Shannon%20Limit%20Error.pdf|firstnome=Claude|first2nome2=Alain|first3nome3=Punya|lastcognome=Berrou|last2cognome2=Glavieux|last3cognome3=Thitimajshima|titletitolo=Near Shannon Limit Error – Correcting|accessdateaccesso=11 Februaryfebbraio 2010}}</ref> Questo documento è stato pubblicato nel 1993 negli Atti della Conferenza Internazionale delle Comunicazioni IEEE. Il documento del 1993 era composto da tre distinti contributi messi insieme per vincoli di spazio. La fusione ha fatto sì che il documento elencasse tre autori: [[Claude Berrou|Berrou]], [[Alain Glavieux|Glavieux]], e [[Punya Thitimajshima|Thitimajshima]] (da [[Télécom Bretagne]], [[École Nationale Supérieure des Télécommunications de Bretagne|ENST Bretagne]], Francia). Tuttavia dalla domanda di brevetto originale è chiaro che Claude Berrou è l'unico inventore dei turbo codici e che gli altri autori del lavoro hanno fornito del materiale diverso rispetto ai concetti chiave dei turbo codici.

I turbo codici furono così rivoluzionari al momento della loro introduzione che molti esperti nel campo della codifica non credettero ai risultati riportati. Quando la performance fu confermata, ebbe luogo una piccola rivoluzione nel mondo della codifica che ha portato allo studio di molti altri tipi di elaborazione di segnale iterativa.

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Prima dei codici turbo, le migliori implementazioni FEC erano costituite da codifiche seriali concatenati basate su un codice di correzione degli errori esterno [[Reed-Solomon]] combinato con un codice interno convoluzionale a lunghezza corta [[algoritmo di Viterbi]], noto anche come codice [[RSV]].

In un saggio successivo, Berrou ha generosamente riconosciuto l'intuizione di "G. Battail, J. Hagenauer e P. Hoeher, che, alla fine degli anni '80, hanno acceso l'interesse per l'elaborazione probabilistica". Aggiungendo che "R. Gallager e M. Tanner avevano già immaginato tecniche di codifica e decodifica i cui principi generali erano strettamente correlati," anche se i calcoli necessari erano impraticabili a quel tempo.<ref>{{CitationCita pubblicazione|firstnome=Claude|lastcognome=Berrou|titletitolo=The ten-year-old turbo codes are entering into service|___locationcittà=Bretagne, France|accessdateaccesso=11 Februaryfebbraio 2010|url=http://www-elec.enst-bretagne.fr/equipe/berrou/com_mag_berrou.pdf}}</ref>

==Un esempio di encoder==

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==Formulazione bayesiana==

Dal punto di vista dell'intelligenza artificiale , i turbo codici possono essere considerati come un'istanza di propagazione delle credenze fiduciarie ad anello nelle reti bayesiane [[Rete bayesiana]].<ref>{{CitationCita pubblicazione|autore1=McEliece, Robert J. |wkautore1=Robert McEliece

| author2autore2=MacKay, David J. C. | author2-linkwkautore2=David J. C. MacKay

| author1=McEliece, Robert J. | author1-link=Robert McEliece

| author3autore3=Cheng, Jung-Fu

| author2=MacKay, David J. C. | author2-link=David J. C. MacKay

| titletitolo=Turbo decoding as an instance of Pearl's "belief propagation" algorithm

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| doi=10.1109/49.661103

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* [http://www.spectrum.ieee.org/computing/software/closing-in-on-the-perfect-code "Closing In On The Perfect Code"], IEEE Spectrum, March 2004

* [http://www.csee.wvu.edu/~mvalenti/documents/valenti01.pdf "The UMTS Turbo Code and an Efficient Decoder Implementation Suitable for Software-Defined Radios"] (''International Journal of Wireless Information Networks'')

* {{CitationCita pubblicazione| authorautore=Dana Mackenzie | titletitolo=Take it to the limit | journalrivista=New Scientist | volume=187 | issuenumero=2507 | yearanno=2005 | pagespp=38–41 | postscript=. | issn=0262-4079 }} ([https://www.newscientist.com/article.ns?id=mg18725071.400 preview], [http://geilenkotten.homeunix.org/TC_NS_09072005.pdf copy])

* [http://www.sciencenews.org/articles/20051105/bob8.asp "Pushing the Limit"], a ''[[Science News]]'' feature about the development and genesis of turbo codes

* [http://www-turbo.enst-bretagne.fr/ International Symposium On Turbo Codes]