Mars 2007JF VIENNEDÉCODAGE D'ADRESSES Slide 1 DÉCODAGE D'ADRESSES.
Camille LEROUX, Christophe JEGO, Patrick ADDE, Michel JEZEQUEL, Gérald LE MESTRE Institut TELECOM /...
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Camille LEROUX, Christophe JEGO, Patrick ADDE, Michel JEZEQUEL, Gérald LE MESTRE
Institut TELECOM / TELECOM Bretagne
Turbo décodage de codes produits Reed-Solomon pour
le très haut débit-
Séminaire des doctorants de TELECOM Bretagne
-28 Mars 2008
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Séminaire des doctorantsPage 2 TELECOM Bretagne
1ère génération : codes algébriques simples: RS(255,239)
2ème génération: codes en blocs concaténés 3ème génération : Turbo Codes en Blocs (TCB)
• Gain de codage > 10dB• Rendements de codage élevés,• Faible complexité de décodage,• Taux de parallélisme élevés.
FEC dans les communications optiques
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Séminaire des doctorantsPage 3 TELECOM Bretagne
Etat de l’art
Nombreuses études algorithmiques montrent les bonnes performances des TCB pour l’optique (BCH et RS)
Plusieurs architectures, implantations utilisent des TCB-BCH
Mitsubishi a proposé un turbo décodeur BCH(144,128)x(256,239) sur FPGA,• R=0.764,• NCG > 10dB,• D = 156 Mb/s.
=> Pas d’architecture très haut-débit pour le turbo-décodage des codes produits RS
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Séminaire des doctorantsPage 4 TELECOM Bretagne
Red.
Lignes
П-1
П
DcolDligne
Symboles d’informations
k2
k1
Red. Sur red.
Red. colonnes
n2
n1
np = n1×n2
kp = k1×k2
p = 2×1
C1(n1, k1, 1)
C2(n2, k2, 2)
ni : taille du code
ki : nombre de symboles d’informations
i : distance minimum Hamming
C1, C2: BCH / RS codes
Cp(np, kp, p)
m
Codage / turbo décodage des codes produits
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Séminaire des doctorantsPage 5 TELECOM Bretagne
1,00E-11
1,00E-10
1,00E-09
1,00E-08
1,00E-07
1,00E-06
1,00E-05
1,00E-04
1,00E-03
1,00E-02
1,00E-01
1 3 5 7 9Eb/N0 (dB)
BE
R
uncoded OOK(255,239) RS(16,11)² BCH(32,26)² BCH(64,57)² BCH(128,120)² BCH(15,13)² RS(31,29)² RS(63,61)² RS(127,125)² RS
Performances de décodage des TCB
BCH• Bonne convergence• Error-floor
RS• CV plus tardive• Rendements plus élevés
3.5dB
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Séminaire des doctorantsPage 6 TELECOM Bretagne
Code R
Gain de codage (dB)
@10-10Eligibles
BCH(16,11)² 0.47 1.5 NON
BCH(32,26)² 0.66 6.6 NON
BCH(64,57)² 0.79 7.6 OUI
BCH(128,120)² 0.88 8.1 OUI
RS(15,13)² 0.75 7.4 OUI
RS(31,29)² 0.88 7.8 OUI
RS(63,61)² 0.94 7.2 OUI
RS(127,125)² 0.97 6.7 NON
Performances de décodage des TCB (suite…)
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Séminaire des doctorantsPage 7 TELECOM Bretagne
Architecture de turbo-décodeurs de codes produits très haut débit
Elementary decoder
for row 1
Elementary decoder
for row 2
Elementary decoder for row n
Inte
rcon
nect
ion
netw
ork
Elementary decoder for column 1
Elementary decoder for column 2
Elementary decoder for column n
Inte
rcon
nect
ion
netw
ork
A module for one iteration
i
j
n columns of n symbols
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Séminaire des doctorantsPage 8 TELECOM Bretagne
Architecture du décodeur élémentaire SISO
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Séminaire des doctorantsPage 9 TELECOM Bretagne
Augmenter le débit d’une architecture sans quantifier le coût en complexité n’est pas pertinent…
n m R fSISO
S =
DRS(n) =m DBCH(n)D = P R fSISO
P = n m
Débit
Taux de Parallélisme
Efficacité : =DS
Comparaison d’architectures haut-débit
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Séminaire des doctorantsPage 10 TELECOM Bretagne
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Taux de parallélisme
Sur
face
dem
i-ité
ratio
n (K
port
es)
Logique Turbo décodeur RS
Logique Turbo décodeur BCH
RAM Turbo décodeur RS
RAM turbo décodeur BCH
• SRAM > 0.5 Stotale
• SRAM = O(P²)
• Slogique = O(P)
• A débit fixe, SBCH>SRS
• A surface fixe, DRS>DBCH
(RS) > (BCH)
BCH(64,57)²
RS(31,29)²
Comparaison de l’efficacité des turbo décodeurs RS vs BCH
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Séminaire des doctorantsPage 11 TELECOM Bretagne
Carte de la société DINIGROUP contenant 6 FPGAs Virtex5 LX330
Communication via bus PCI Interconnexion simple ou
différentielle (LVDS) Liens SERDES disponibles pour
augmenter la bande passante entre FPGAs.
Plateforme de prototypage
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Séminaire des doctorantsPage 12 TELECOM Bretagne
LFSR
Codeur
RS(31,29)²
AWGN
Channel
emulator
SERDES
SERDES
Turbo-décodeur
RS(31,29)²
LFSR
Compteur d’erreurs
Main Bus
Ctrl PCI PC
FPGA V5 LX330 FPGA V5 LX330
Eb/N0
BER
Bus PCI
fmax = 58.75MHz
Din = 9 Gb/s
Dout= 8 Gb/s
Validation du turbo-décodeur RS(31,29) ² sur 1 itération
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Séminaire des doctorantsPage 13 TELECOM Bretagne
1,0E-13
1,0E-12
1,0E-11
1,0E-10
1,0E-09
1,0E-08
1,0E-07
1,0E-06
1,0E-05
1,0E-04
1,0E-03
1,0E-02
1,0E-01
3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
Eb/N0 (dB)
BE
R
5 iter4 iter3 iter2 iter1 iter
Gen. Data Iter #1 Iter #2
Iter #4 Iter #3Iter #5
BER #1 BER #2
BER #3BER #4BER #5
fmax = 38.75MHz
Din = 6 Gb/s
Dout= 5.25 Gb/s
Validation des performances de décodage sur 5 itérations
PCEb/N0
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Camille LEROUX, Christophe JEGO, Patrick ADDE, Michel JEZEQUEL, Gérald LE MESTRE
Institut TELECOM / TELECOM Bretagne
Turbo décodage de codes produits Reed-Solomon pour
le très haut débit-
Séminaire des doctorants de TELECOM Bretagne
-28 Mars 2008
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Séminaire des doctorantsPage 15 TELECOM Bretagne
Validation d’une itération de décodage sur quelques matrices
PC Contrôleur PCI
RAM
Turbo-décodeur RS(31,29)²
1 itération
FPGA V5 LX330
40 matrices validées à Eb/N0=0dB
fmax(TD)= 50MHz
Din= 9 Gb/s
Dout= 8 Gb/s <50% des ressources
utilisées