Turbo code (original) (raw)

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Els turbocodis són una nova classe de codis de correcció d'errors FEC, que es van introduir, juntament amb un algorisme de descodificació. La importància dels turbocodis és que permeten una comunicació fiable i la seva eficiència energètica estar molt propera al límit teòric predit per Shannon. Des de la seva introducció, els turbocodis s'han utilitzat per a aplicacions de baixa potència, com ara les comunicacions per satèl·lit, així com per a aplicacions d'interferència limitada, com els serveis de tercera generació (3G) de comunicacions mòbils.

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dbo:abstract Turbokódy (francouzsky Turbocodes, anglicky turbo codes) jsou v teorii informace třídou vysoce výkonných samoopravných kódů vyvinutých v letech 1990–91 a publikovaných v roce 1993. Jde první praktické kódy, jejichž efektivita se blíží maximální kapacitě kanálu nebo , teoretickému maximu , při níž je stále možná spolehlivá komunikace při dané úrovni šumu. Turbokódy se používají v 3G/4G mobilních komunikacních (například v Universal Mobile Telecommunications System a LTE) a pro komunikaci s kosmickými sondami i v dalších aplikacích, kde se návrháři snaží dosáhnout spolehlivého přenosu informací komunikačním spojem s omezenou šířkou pásma nebo latencí v přítomnosti šumu, který ovlivňuje signál. Turbokódy soupeří s LDPC kódy (s „nízkohustotní kontrolou parity“), které poskytují podobnou výkonnost. Použití slova „turbo“ je inspirováno smyčkou zpětné vazby používanou při normálním dekódování turbokódu, která připomíná využití energie výfukových plynů pro pohon turbodmychadla ve spalovacích motorech. uvádí, že turbokód není vhodné pojmenování, protože při procesu kódování se zpětná vazba nepoužívá. (cs) Els turbocodis són una nova classe de codis de correcció d'errors FEC, que es van introduir, juntament amb un algorisme de descodificació. La importància dels turbocodis és que permeten una comunicació fiable i la seva eficiència energètica estar molt propera al límit teòric predit per Shannon. Des de la seva introducció, els turbocodis s'han utilitzat per a aplicacions de baixa potència, com ara les comunicacions per satèl·lit, així com per a aplicacions d'interferència limitada, com els serveis de tercera generació (3G) de comunicacions mòbils. (ca) Turbo-Codes sind eine Gruppe fehlerkorrigierender Block- oder Faltungscodes, welche in der digitalen Signalverarbeitung zur gesicherten Datenübertragung verwendet werden, beispielsweise auf Satelliten-Übertragungsstrecken. Sie wurden 1992 von Claude Berrou patentiert, damals beschäftigt bei der France Telecom, und 1993 zusammen mit weiterführenden Arbeiten gemeinsam mit Alain Glavieux und Punya Thitimajshima veröffentlicht. Die Entwicklung der Turbo-Codes war ein großer Fortschritt im Bereich der Kanalcodierung, da mit ihnen ein Verfahren zur Verfügung steht, mit dem die real erreichbare Kanalausnutzung nahe der theoretisch möglichen Kanalkapazität („Shannon-Limit“) liegt. Dies bedeutet, dass die spektrale Effizienz dieser Codes fast maximal ist, also vergleichbar mit der der Low-Density-Parity-Check-Codes (LDPC). (de) Los turbo códigos son una nueva clase de códigos de corrección de errores (FEC), que se introdujeron, junto con un algoritmo de decodificación. La importancia de los turbo códigos es que permiten una comunicación fiable y su eficiencia energética está muy cerca del límite teórico predicho por Shannon. Desde su introducción, los turbo códigos se han utilizado en aplicaciones de baja potencia, como las comunicaciones por satélite, así como para aplicaciones de interferencia limitada, como los servicios de tercera generación (3G) de comunicaciones móviles. (es) Turbo code est le nom générique d'un code correcteur imaginé dans les années 1990, qui permet de s'approcher aussi près qu'on le souhaite de la limite de Shannon. Les turbo codes représentent une percée majeure dans le domaine des communications numériques. Ils sont utilisés dans de nombreux standards de téléphonie mobile (UMTS, LTE), de communications par satellites (Inmarsat, DVB-RCS) ou de courants porteurs en ligne. Leur inventeur est Claude Berrou qui breveta cette technologie pour le compte de France Télécom et TDF. (fr) In information theory, turbo codes (originally in French Turbocodes) are a class of high-performance forward error correction (FEC) codes developed around 1990–91, but first published in 1993. They were the first practical codes to closely approach the maximum channel capacity or Shannon limit, a theoretical maximum for the code rate at which reliable communication is still possible given a specific noise level. Turbo codes are used in 3G/4G mobile communications (e.g., in UMTS and LTE) and in (deep space) satellite communications as well as other applications where designers seek to achieve reliable information transfer over bandwidth- or latency-constrained communication links in the presence of data-corrupting noise. Turbo codes compete with low-density parity-check (LDPC) codes, which provide similar performance. The name "turbo code" arose from the feedback loop used during normal turbo code decoding, which was analogized to the exhaust feedback used for engine turbocharging. Hagenauer has argued the term turbo code is a misnomer since there is no feedback involved in the encoding process. (en) Turbocodes zijn een klasse van nieuwere foutcorrectiecodes met eigenschappen die datacommunicatie tot zeer dicht bij de Shannonlimiet mogelijk maken. Turbocodes zijn qua prestatie en complexiteit vergelijkbaar met Low-density Parity-check codes (LDPC) maar turbocodes werden eerder algemeen toegepast. Het principe van een turbocode berust op het feit dat de data tweemaal, volgens verschillende systematiek, gecodeerd worden in een bitstroom. Bij ontvangst kan door combinatie van de ontvangen bits, informatie over hoe betrouwbaar de ontvangst van elke bit was en de systematiek van de twee codes veel foute bits worden gecorrigeerd. Het decoderen gebeurt door middel van een recursief algoritme dat gebruikmaakt van een Maximum a posteriori schatter ofwel MAP-schatter. De methodiek van turbocodes is voor het eerst beschreven door de Fransen Claude Berrou en Alain Glavieux en Thai Punya Thitimajshima in het in 1993 verschenen artikel: "Near Shannon Limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes" en was destijds baanbrekend. Het verbeteren van turbocodes en hun implementatie is nog steeds een actief onderzoeksgebied op meerdere universiteiten en instellingen. Turbocodes worden onder andere toegepast in WiMAX, UMTS, DVB-RCS en DVB-S2. France Télécom bezit belangrijke octrooien wat betreft de implementatie van Turbocodes. (nl) ターボ符号(ターボふごう、英: Turbo code)は、1993年に発表された高性能な誤り訂正符号である。第三世代携帯電話、第四世代携帯電話などの移動通信システムや、宇宙探査機での通信など、ノイズのある限られた帯域幅であっても、信頼性の高い高速通信を行う場合に使われている。 (ja) I turbo codici sono una classe di codici di correzione degli errori ad alte prestazioni, che trovano impiego nelle comunicazioni satellitari nello spazio profondo ed in altre applicazioni in cui i progettisti puntano ad avere il massimo trasferimento di informazione su una banda limitata in presenza di un segnale ricevuto affetto da rumore. I codici turbo sono stati teorizzati da Claude Berrou, Alain Glavieux e presentati nel 1993 ad una conferenza dell'IEEE. I ricercatori di più atenei verificarono i risultati di Berrou, accorgendosi solo in un secondo momento che i risultati mostrati dal francese non andavano al di sotto di probabilità di errore di 10^-5, scoprendo poi che le curve di errore non decrescevano rapidamente dopo questo valore.Bisogna ricordare che l'algoritmo di Berrou non è completamente originale. Infatti , geniale studente e ora insegnante del Massachusetts Institute of Technology, propose già con la sua tesi di dottorato un algoritmo di decodifica, chiamato , per lungo tempo passato inosservato e successivamente ripreso da Berrou. Inoltre la stessa idea dei codici turbo è riconducibile ad alcuni lavori di Robert Gallager, sebbene Berrou abbia il merito di avere scelto la soluzione parallela anziché quella seriale, poiché per sua stessa ammissione la prima forma risultava di più semplice implementazione. I codici turbo sono ancora ad oggi oggetto di ricerche in numerose università del mondo, allo scopo di raffinarli e di ottenere implementazioni più efficienti. 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 (Low-Density-Parity-Check-Code) che offrono prestazioni comparabili. Il nome "turbo code" deriva dal ciclo di feedback in 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 feedback verso il processo di codifica nell'encoder,. In ogni caso, il termine turbo, nell'uso popolare, rende bene l'idea di un sistema ingegnoso, veloce e potente. (it) Турбо-код — паралельний, каскадний, блоковий, систематичний код, який здатен виправляти помилки, що виникають при передачі цифрової інформації каналом зв'язку з шумами. Синонімом турбо-коду є відомий в теорії кодування термін — каскадний код (англ. concatenated code) (запропонований в 1966 році). Турбо-код складається з каскаду паралельно з'єднаних систематичних кодів. Ці складові називаються компонентними кодами. Як компонентні коди можуть використовуватися згорткові коди, коди Гемінга, Ріда — Соломона, Боуза — Чоудхурі — Хоквінгема та інші. Залежно від вибору компонентного коду турбо-коди діляться на згорткові турбо-коди (англ. Turbo Convolutional Codes, ТСС) та блокові турбо-коди добутку (англ. Turbo Product Codes, TPC). Турбо-коди були розроблені в 1993 році і є класом високоефективних завадостійких кодів з корекцією помилок. Вони використовуються в електротехніці та цифровому зв'язку, а також знайшли своє застосування в супутниковому зв'язку та в інших областях, в яких необхідне досягнення максимальної швидкості передачі даних по каналу зв'язку з шумами в обмеженій смузі частот. (uk) Ту́рбокод — параллельный каскадный блоковый , способный исправлять ошибки, возникающие при передаче цифровой информации по каналу связи с шумами. Синонимом турбокода является известный в теории кодирования термин — каскадный код (англ. concatenated code) (предложен Д. Форни в 1966 году). Турбокод состоит из каскада параллельно соединённых систематических кодов. Эти составляющие называются компонентными кодами. В качестве компонентных кодов могут использоваться свёрточные коды, Код Хэмминга, код Рида — Соломона, код Боуза — Чоудхури — Хоквингема и другие. В зависимости от выбора компонентного кода турбокоды делятся на свёрточные турбокоды (англ. Turbo Convolutional Codes, ТСС) и блоковые коды-произведения (англ. Turbo Product Codes, TPC). Турбокоды были разработаны в 1993 году и являются классом высокоэффективных помехоустойчивых кодов с коррекцией ошибок, используются в электротехнике и цифровой связи, а также нашли своё применение в спутниковой связи и в других областях, в которых необходимо достижение максимальной скорости передачи данных по каналу связи с шумами в ограниченной полосе частот. (ru) 涡轮码(英語:Turbo code)是信息论中一种前向纠错的编码技术,发明于1990至1991年间,并于1993年首次发表。涡轮码是首个得以接近香农极限的现实可行的编码,在低信噪比条件下有着优越的性能,广泛运用于3G/4G移动通信(如UMTS与LTE)、深空卫星通信等领域。 涡轮码的解码过程通过一个反馈环路迭代进行,因类似于内燃机中涡轮增压器的工作过程而得名。 以人工智能的角度而言,涡轮码的解码可看作是贝叶斯网络上的循环置信度传播(loopy belief propagation)。 (zh)
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Desde su introducción, los turbo códigos se han utilizado en aplicaciones de baja potencia, como las comunicaciones por satélite, así como para aplicaciones de interferencia limitada, como los servicios de tercera generación (3G) de comunicaciones móviles. (es) Turbo code est le nom générique d'un code correcteur imaginé dans les années 1990, qui permet de s'approcher aussi près qu'on le souhaite de la limite de Shannon. Les turbo codes représentent une percée majeure dans le domaine des communications numériques. Ils sont utilisés dans de nombreux standards de téléphonie mobile (UMTS, LTE), de communications par satellites (Inmarsat, DVB-RCS) ou de courants porteurs en ligne. Leur inventeur est Claude Berrou qui breveta cette technologie pour le compte de France Télécom et TDF. (fr) ターボ符号(ターボふごう、英: Turbo code)は、1993年に発表された高性能な誤り訂正符号である。第三世代携帯電話、第四世代携帯電話などの移動通信システムや、宇宙探査機での通信など、ノイズのある限られた帯域幅であっても、信頼性の高い高速通信を行う場合に使われている。 (ja) 涡轮码(英語:Turbo code)是信息论中一种前向纠错的编码技术,发明于1990至1991年间,并于1993年首次发表。涡轮码是首个得以接近香农极限的现实可行的编码,在低信噪比条件下有着优越的性能,广泛运用于3G/4G移动通信(如UMTS与LTE)、深空卫星通信等领域。 涡轮码的解码过程通过一个反馈环路迭代进行,因类似于内燃机中涡轮增压器的工作过程而得名。 以人工智能的角度而言,涡轮码的解码可看作是贝叶斯网络上的循环置信度传播(loopy belief propagation)。 (zh) Turbokódy (francouzsky Turbocodes, anglicky turbo codes) jsou v teorii informace třídou vysoce výkonných samoopravných kódů vyvinutých v letech 1990–91 a publikovaných v roce 1993. Jde první praktické kódy, jejichž efektivita se blíží maximální kapacitě kanálu nebo , teoretickému maximu , při níž je stále možná spolehlivá komunikace při dané úrovni šumu. Turbokódy se používají v 3G/4G mobilních komunikacních (například v Universal Mobile Telecommunications System a LTE) a pro komunikaci s kosmickými sondami i v dalších aplikacích, kde se návrháři snaží dosáhnout spolehlivého přenosu informací komunikačním spojem s omezenou šířkou pásma nebo latencí v přítomnosti šumu, který ovlivňuje signál. Turbokódy soupeří s LDPC kódy (s „nízkohustotní kontrolou parity“), které poskytují podobnou výkonn (cs) Turbo-Codes sind eine Gruppe fehlerkorrigierender Block- oder Faltungscodes, welche in der digitalen Signalverarbeitung zur gesicherten Datenübertragung verwendet werden, beispielsweise auf Satelliten-Übertragungsstrecken. Sie wurden 1992 von Claude Berrou patentiert, damals beschäftigt bei der France Telecom, und 1993 zusammen mit weiterführenden Arbeiten gemeinsam mit Alain Glavieux und Punya Thitimajshima veröffentlicht. (de) In information theory, turbo codes (originally in French Turbocodes) are a class of high-performance forward error correction (FEC) codes developed around 1990–91, but first published in 1993. They were the first practical codes to closely approach the maximum channel capacity or Shannon limit, a theoretical maximum for the code rate at which reliable communication is still possible given a specific noise level. Turbo codes are used in 3G/4G mobile communications (e.g., in UMTS and LTE) and in (deep space) satellite communications as well as other applications where designers seek to achieve reliable information transfer over bandwidth- or latency-constrained communication links in the presence of data-corrupting noise. Turbo codes compete with low-density parity-check (LDPC) codes, which (en) I turbo codici sono una classe di codici di correzione degli errori ad alte prestazioni, che trovano impiego nelle comunicazioni satellitari nello spazio profondo ed in altre applicazioni in cui i progettisti puntano ad avere il massimo trasferimento di informazione su una banda limitata in presenza di un segnale ricevuto affetto da rumore. I codici turbo sono stati teorizzati da Claude Berrou, Alain Glavieux e presentati nel 1993 ad una conferenza dell'IEEE. (it) Turbocodes zijn een klasse van nieuwere foutcorrectiecodes met eigenschappen die datacommunicatie tot zeer dicht bij de Shannonlimiet mogelijk maken. Turbocodes zijn qua prestatie en complexiteit vergelijkbaar met Low-density Parity-check codes (LDPC) maar turbocodes werden eerder algemeen toegepast. Turbocodes worden onder andere toegepast in WiMAX, UMTS, DVB-RCS en DVB-S2. France Télécom bezit belangrijke octrooien wat betreft de implementatie van Turbocodes. (nl) Ту́рбокод — параллельный каскадный блоковый , способный исправлять ошибки, возникающие при передаче цифровой информации по каналу связи с шумами. Синонимом турбокода является известный в теории кодирования термин — каскадный код (англ. concatenated code) (предложен Д. Форни в 1966 году). (ru) Турбо-код — паралельний, каскадний, блоковий, систематичний код, який здатен виправляти помилки, що виникають при передачі цифрової інформації каналом зв'язку з шумами. Синонімом турбо-коду є відомий в теорії кодування термін — каскадний код (англ. concatenated code) (запропонований в 1966 році). (uk)
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