Codes joints source-canal pour transmission robuste sur canaux mobiles

Joint source channel coding for robust transmission over wireless channels

• Auteur / Autrice : Simon Malinowski
• Direction : Christine Guillemot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codage

Données -- Compression (télécommunications)

Traitement du signal

Résumé

L'étude menée dans cette thèse s'inscrit dans le contexte du codage conjoint source-canal. L'émergence de ce domaine depuis quelques années est dû aux limites, notamment au niveau applicatif, du théorème de séparation de Shannon. Ce théorème stipule que les opérations de codage de source et de codage de canal peuvent être réalisées séparément sans perte d'optimalité. Depuis quelques années, de nombreuses études visant à réaliser conjointement ces deux opérations ont vu le jour. Les codes de source, comme les codes à longueur variables ou les codes quasi-arithmétique ont beaucoup été étudié. Nous avons travaillé sur ces deux types de codes dans le contexte de codage conjoint source-canal dans ce document. Un modèle d'état pour le décodage souple des codes à longueur variable et des codes quasi-arithmétique est proposé. Ce modèle est paramétré par un entier T qui permet de doser un compromis entre performance et complexité du décodage. Les performances des codes sur ce modèle sont ensuite analysées en étudiant leurs propriétés de resynchronisation. Les méthodes d'étude de ces propriétés ont dû être adaptées aux codes QA et au canal à bruit additif blanc gaussien pour les besoins de cette analyse. Les performances des codes sur le modèle agrégé peuvent ainsi être prévues en fonction de la valeur du paramètre T et du code considéré. Un schéma de décodage robuste avec information adjacente est ensuite proposé. La redondance ajoutée se présente sous la forme de contraintes partielles appliquées pendant le décodage. Cette redondance peut être ajoutée de manière très flexible et ne nécessite pas d'être introduite à l'intérieur du train binaire.   Enfin, deux schémas de codage de source distribué utilisant des codes quasi arithmétiques sont proposés. Le premier schéma réalise la compression en poinçonnant la sortie du code, tandis que le deuxième utilise un nouveau type de code : les codes quasi-arithmétiques avec recouvrement d'intervalle. Les résultats présentés par ces deux schémas sont compétitifs comparativement aux schémas classiques utilisant des codes de canal.

Joint source-channel coding has been an area of recent research activity. This is due in particular to the limits of Shannon's separation theorem, which states that source and channel coding can be performed separately in order to reach optimality. Over the last decade, various works have considered performing these operations jointly. Source codes have hence been deeply studied. In this thesis, we have worked with these two kind of codes in the joint source-channel coding context. A state model for soft decoding of variable length and quasi-arithmetic codes is proposed. This state model is parameterized by an integer T that controls a trade-off between decoding performance and complexity. The performance of these source codes on the aggregated state model is then analyzed together with their resynchronisation properties. It is hence possible to foresee the performance of a given code with respect to the aggregation parameter T. A robust decoding scheme exploiting side information is then presented. The extra redundancy is under the form of partial length constraints at different time instants of the decoding process. Finally, two different distributed coding schemes based on quasi-arithmetic codes are proposed. The first one is based on puncturing the output of the quasi-arithmetic bit-stream, while the second uses a new kind of codes : overlapped quasi-arithmetic codes. The decoding performance of these schemes is very competitive compared to classical techniques using channel codes.