camille leroux, christophe jego, patrick adde, michel jezequel, gérald le mestre
DESCRIPTION
Turbo décodage de codes produits Reed-Solomon pour le très haut débit - Séminaire des doctorants de TELECOM Bretagne - 28 Mars 2008. Camille LEROUX, Christophe JEGO, Patrick ADDE, Michel JEZEQUEL, Gérald LE MESTRE Institut TELECOM / TELECOM Bretagne. FEC dans les communications optiques. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
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
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
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
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
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…)
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
Séminaire des doctorantsPage 8 TELECOM Bretagne
Architecture du décodeur élémentaire SISO
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
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
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
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
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
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
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