Caractérisation analytique et optimisation de codes source-canal conjoints

• Main Author: Diallo, Amadou Tidiane
• Language: FRE
• Published: Université Paris Sud - Paris XI 2012
• Subjects: [PHYS:COND:CM_GEN] Physics/Condensed Matter/Other; Codes à longueur-variable; Code arithmétique; Machines à état-finis; Codes de source; Codes de canal; Codes source-canal conjoints
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00748545; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/74/85/45/PDF/VA2_DIALLO_AMADOU_01102012.pdf

Les codes source-canal conjoints sont des codes réalisant simultanément une compression de données et une protection du train binaire généré par rapport à d'éventuelles erreurs de transmission. Ces codes sont non-linéaires, comme la plupart des codes de source. Leur intérêt potentiel est d'offrir de bonnes performances en termes de compression et de correction d'erreur pour des longueurs de codes réduites.La performance d'un code de source se mesure par la différence entre l'entropie de la source à compresser et le nombre moyen de bits nécessaire pour coder un symbole de cette source. La performance d'un code de canal se mesure par la distance minimale entre mots de codes ou entre suite de mots de codes, et plus généralement à l'aide du spectre des distances. Les codes classiques disposent d'outils pour évaluer efficacement ces critères de performance. Par ailleurs, la synthèse de bons codes de source ou de bons codes de canal est un domaine largement exploré depuis les travaux de Shannon. Par contre des outils analogues pour des codes source-canal conjoints, tant pour l'évaluation de performance que pour la synthèse de bons codes restaient à développer, même si certaines propositions ont déjà été faites dans le passé.Cette thèse s'intéresse à la famille des codes source-canal conjoints pouvant être décrits par des automates possédant un nombre fini d'états. Les codes quasi-arithmétiques correcteurs d'erreurs et les codes à longueurs variables correcteurs d'erreurs font partie de cette famille. La manière dont un automate peut être obtenu pour un code donné est rappelée.A partir d'un automate, il est possible de construire un graphe produit permettant de décrire toutes les paires de chemins divergeant d'un même état et convergeant vers un autre état. Nous avons montré que grâce à l'algorithme de Dijkstra, il est alors possible d'évaluer la distance libre d'un code conjoint avec une complexité polynomiale.Pour les codes à longueurs variables correcteurs d'erreurs, nous avons proposé des bornes supplémentaires, faciles à évaluer. Ces bornes constituent des extensions des bornes de Plotkin et de Heller aux codes à longueurs variables. Des bornes peuvent également être déduites du graphe produit associé à un code dont seule une partie des mots de codes a été spécifiée.Ces outils pour borner ou évaluer exactement la distance libre d'un code conjoint permettent de réaliser la synthèse de codes ayant des bonnes propriétés de distance pour une redondance donnée ou minimisant la redondance pour une distance libre donnée.Notre approche consiste à organiser la recherche de bons codes source-canal conjoints à l'aide d'arbres. La racine de l'arbre correspond à un code dont aucun bit n'est spécifié, les feuilles à des codes dont tous les bits sont spécifiés, et les nœuds intermédiaires à des codes partiellement spécifiés. Lors d'un déplacement de la racine vers les feuilles de l'arbre, les bornes supérieures sur la distance libre décroissent, tandis que les bornes inférieures croissent. Ceci permet d'appliquer un algorithme de type branch-and-prune pour trouver le code avec la plus grande distance libre, sans avoir à explorer tout l'arbre contenant les codes. L'approche proposée a permis la construction de codes conjoints pour les lettres de l'alphabet. Comparé à un schéma tandem équivalent (code de source suivi d'un code convolutif), les codes obtenus ont des performances comparables (taux de codage, distance libre) tout en étant moins complexes en termes de nombre d'état du décodeur.Plusieurs extensions de ces travaux sont en cours : 1) synthèse de codes à longueurs variables correcteurs d'erreurs formalisé comme un problème de programmation linéaire mixte sur les entiers ; 2) exploration à l'aide d'un algorithme de type A* de l'espace des codes de à longueurs variables correcteur d'erreurs.