Advanced coding techniques for multicasting and broadcasting in wireless communications

• Auteur / Autrice : Stefania Sesia
• Direction : Giuseppe Caire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio -- Émetteurs et transmission -- Fading

Systèmes de communication sans fil

Codage

Multicast (réseaux d'ordinateurs)

Résumé

La thèse aborde des problèmes dans le secteur de la transmission efficace des données sensibles aux pertes et sensibles aux retards sur un canal sans fil, principalement pour des systèmes de multicast. Dans une transmission point à point, les demandes automatiques de retransmission et le codage correcteur d'erreur sont combinés ensemble afin d'optimiser la compensation entre la fiabilité et l'efficacité (HARQ). Nous considérons l'utilisation de HARQ avec des techniques modernes de codage (LDPC). Dans un cas de multicast, cependant, les protocoles de HARQ sont inefficaces. Ceci nous motive pour étudier le throughput par utilisateur de ces protocoles. Tandis que dans la première partie de la thèse nous avons considéré les communications de données, dans la deuxième partie nous considérons la transmission d'une source analogue (une image). Les solutions pratiques existantes, principalement basées sur le théorème de la séparation de Shannon, sont fortement inefficaces. Le codage conjoint de source-canal est une solution viable pour la robustesse et l'efficacité dans ce contexte. Dans cet environnement de multicast nous analysons et optimisons des stratégies basées sur la transmission progressive, sur un code à superposition et sur un système hybride analogue/numérique (HDA). En conclusion, le problème de la construction de code pour le système de HDA est abordé. On propose deux arrangements. Dans le premier cas nous considérons un quantisateur à plusieurs étages basé sur un treillis (MTQ). Dans le deuxieme la compression de données et le codage de canal sont combinés et accomplis avec un arrangement à multi niveaux basée sur des codes linéaires.

The thesis addresses some open problems in the area of efficient transmission of loss-sensitive and delay-sensitive data over wireless channels. In point-to-point transmission, the Automatic Retransmission reQuest (ARQ) and Forward Error Correcting (FEC) coding are combined together (HARQ) in order to optimize the trade-off between reliability and efficiency. We consider HARQ schemes with modern coding techniques (Low Density Parity Check codes, LDPC). In a multicast setting, however, HARQ protocols are inefficient. Strictly speaking, they are not fully scalable. This motivates us to study the throughput per user of these protocols. While in the first part of the thesis we have considered data communications, for which the relevant performance measure is error probability, in the second part we consider the transmission of an analog source (for example an image). Existing practical solutions, mainly based on Shannon's separation theorem, are highly inefficient and in particular they are not robust to channel errors. Joint source-channel coding is a viable solution for robustness and efficiency in this context. In this multicast environment we analyze and optimize three strategies based on progressive trasnmission, superposition and on a hybrid analog/digital system (HDA). Finally the problem of code construction for the HDA system is envisaged. Two schemes are proposed. In the first case we consider an embedded Multistage Trellis Quantizer (MTQ). In the second scheme, data compression and channel coding are combined and accomplished with a linear code on a multilevel basis.