Conception et implantation de décodeurs numériques de codes

Sujet de thèse
Conception et implantation de décodeurs numériques de
codes Cortex
Doctorante
Khawla HAMWI
Encadrants
Matthieu ARZEL
Fabrice SEGUIN
Directeur de thèse
Michel JÉZÉQUEL
Mots-clés
Communications numériques, codage de canal, codes auto-duaux, codes
Cortex, architecture matérielle, implantation FPGA.
Contexte
Les techniques de codage/décodage itératif de canal sont appliquées dans de
nombreux standards de télécommunications (UMTS, DVB-RCS, DVBS2,WiMAX…), et sont appelées à être intégrées dans de nouvelles applications.
Certaines d’entre elles (telles les réseaux de capteurs) requièrent des longueurs de
paquets de données de l’ordre de quelques dizaines de bits. Les familles
traditionnellement employées étant plutôt adaptées aux codes de quelques centaines à
quelques dizaines de milliers de bits, il est nécessaire de rechercher des familles
offrant des codes courts optimaux. La construction Cortex de codes, inventée par J.C.
Carlach[1], permet d’atteindre cet objectif. Néanmoins, la construction même de ces
codes rend leur décodage problématique [2]. En effet, ces codes sont construits par
couches successives d’encodages élémentaires, les couches successives étant séparées
par des entrelacements et le résultat de la dernière couche constituant la redondance
émise avec les données [3]. Les variables produites entre ces couches ne sont donc
pas transmises et sont ainsi cachées du point de vue du récepteur. Ce dernier point
rend le décodage problématique avec les techniques traditionnelles. Des travaux
initiés à TELECOM Bretagne [4] montrent cependant que des codes Cortex peuvent
être décodés de manière quasi optimale par une implantation analogique.
Objectifs
Puisqu’une implantation analogique a été fructueuse, elle peut être imitée en
terme d’ordonnancement des échanges de message au sein d’un décodeur numérique
itératif pour aboutir à des performances similaires. En particulier, il est possible de
comparer différents décodages numériques de codes connus selon que l’on exploite la
construction traditionnelle de ces codes ou leur alter ego Cortex. Parmi ces codes le
code de Hamming [8,4,4] et le code de Golay [24,12,8] sont les premiers cas d’étude
à considérer.
Une fois qu’un ordonnancement sera validé, l’architecture numérique en
virgule fixe devra être élaborée en cherchant à maîtriser le parallélisme de
l’implantation. Le décodeur obtenu devra être validé sur plate-forme FPGA. Ensuite
Copie :
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viendra une phase de généralisation des principes élaborés de manière à permettre
une construction modulaire de décodeurs de type Cortex de plus grande taille.
Références
[1] J. Carlach and C. Vervoux, “A new familiy of block turbo-codes”, in Proc.
AAECC-13, Honolulu, HI, USA, November 14-19, 1999.
[2] A. Otmani, « Codes Cortex et construction de codes auto-duaux
optimaux », Thèse de doctorat, Université de Limoges, 2002.
[3] J.C. Carlach et A. Otmani, “ A systematic construction of self-dual codes”,
IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-49, no. 11, pp. 30053009, Nov. 2003.
[4] J.E. Perez Chamorro, C. Lahuec, F. Seguin, J.C. Carlach, Michel Jézéquel,
“Cortex codes and analogue decoding”, 6th Analog Decoding Workshop,
May 24-25, McGill university, Montréal, Canada, 2007.