L’entrelacement est un élément fondamental de nombreux systèmes de communications numériques qui demandent un codage de correction aval des erreurs. L’entrelacement des symboles codés offre une forme de diversité dans le temps pour prévenir la corruption localisée et les paquets d’erreurs. Par le passé, la stratégie d’entrelacement était faiblement liée, en général, à la méthode choisie de correction aval des erreurs. Les méthodes concaténées de correction aval des erreurs, telles que les codes concaténés qui comprendent les codes convolutionnels et Reed-Solomon, sont des exceptions. Dans le cas présent, les paramètres d’entrelacement sont sélectionnés avec soin pour qu’ils puissent s’adapter aux capacités de correction des erreurs des codes utilisés. Depuis peu, les entrelaceurs font partie intégrante de la conception du code en soi. C’est le cas pour les turbo-codes et les codes de type turbo. Des recherches sont menées continuellement afin de trouver les bons entrelaceurs pour de tels codes.

Le CRC a élaboré un certain nombre de nouvelles technologies d’entrelacement qui servent à l’entrelacement des canaux et à la conception de turbo-codes à grandes distances. Les différents types d’entrelaceurs sont indiqués ci-après. Les entrelaceurs Golden et DRP pour les turbo-codes sont décrits en détail ci-dessous.

• les entrelaceurs Golden et Dithered Golden [CRO99b]
• les entrelaceurs HSR (High-Spread Random) [CRO00] [CROO4_Brevet].
• les entrelaceurs DD (Dithered Diagonal) [CRO00] [CROO4_Brevet].
• les entrelaceurs DRP (Dithered Relative Prime) [CRO01] [CRO02] [CRO04a] [CRO05a][CROO5_Brevet].

Entrelaceurs Golden

L’un des problèmes avec les entrelaceurs typiques, comme les entrelaceurs matriciels rangées-colonnes, c’est qu’ils sont généralement conçus pour une longueur de blocs précise afin d’offrir une profondeur d’entrelacement déterminée. Un problème se pose quand un paquet d’erreurs excède la profondeur d’entrelacement, et la situation devient peu rentable lorsque l’entrelaceur est trop long et que les paquets d’erreurs sont beaucoup plus courts que la profondeur d’entrelacement. Dans la pratique, la plupart des canaux (ou des codes) produisent habituellement des erreurs de longueur aléatoire, et même la longueur moyenne peut varier dans le temps ou être inconnue. Cela rend très difficile la conception d’un entrelaceur optimal au moyen des approches classiques. Il faut trouver une stratégie d’entrelacement qui fonctionne pour toutes les longueurs de paquets d’erreurs.

Les entrelaceurs Golden constituent une excellente solution à ce problème. Avec les entrelaceurs Golden, il n’est pas nécessaire de tenir compte de la profondeur d’entrelacement ni de concevoir l’entrelaceur pour un type de canal particulier ou pour une longueur de paquet d’erreurs correspondant au scénario le plus défavorable. Trois nouveaux types d’entrelaceurs ont été mis au point à l’aide de cette technique. Il s’agit des « entrelaceurs Golden Relative Prime », des « entrelaceurs Golden » et des « entrelaceurs Dithered Golden ». Ces entrelaceurs possèdent d’excellentes propriétés d’étalement et s’avèrent utiles pour de nombreuses applications. Les deux premiers sont d’excellents entrelaceurs de canaux, et le troisième fonctionne bien avec des turbo-codes. Pour de plus amples renseignements, veuillez consulter les références suivantes : [CRO99b]. Pour obtenir de l’information sur l’obtention d’une licence, veuillez écrire à fec-info (at) crc.ca .

Entrelaceurs DRP pour les turbo-codes

Les entrelaceurs DRP (Dithered Relative Prime) sont très structurés et sont idéals pour concevoir des banques d’entrelaceurs à faible mémoire destinées aux turbo-codes. Chaque entrelaceur peut être calculé (à la volée si désiré) en utilisant seulement quelques paramètres. Ces entrelaceurs sont conçus pour fonctionner avec la fermeture double ou circulaire. La définition de la banque d’entrelaceurs est déterminée par la taille de la fenêtre de variation « M ». Pour les blocs de longueur moyenne (c.-à-d. K = 256 à 4 096), il serait sage de fixer la valeur M à 8 afin que la définition de la banque soit en octets. La structure des entrelaceurs DRP facilite la recherche de codes à longues distances dans l’espace de l’entrelaceur. Les exemples suivants montrent les résultats pour des paquets de taille MPEG. Pour une description détaillée des entrelaceurs DRP ou d’autres résultats relatifs au rendement, veuillez consulter les liens suivants : [CRO01] [CRO02]  [CROO5_Brevet]. Les banques d’entrelaceurs sont actuellement disponibles pour les codes à 4, 8 et 16 états, avec des polynômes RSC (voie de réinjection amont, voie de réinjection aval) respectivement de (7,5), (13,15) et de (23,35) octaux. La longueur des blocs varie entre 32 et 65 536 bits. La définition de la banque dépend de la longueur des blocs; une définition de 8 bits (octets) est offerte pour la plupart des longueurs de blocs d’intérêt pratique. Des banques d’entrelaceurs additionnelles sont élaborées selon les besoins. Pour obtenir de l’information sur l’obtention d’une licence, veuillez écrire à fec-info (at) crc.ca .

Les résultats de simulation suivants correspondent à un turbo-code conventionnel avec une signalisation binaire à deux phases (p. ex. modulation BPSK ou QPSK). Le turbo-code était composé de deux codes convolutionnels récursifs systématiques à 16 états binaires parallèles avec des polynômes (voie de réinjection amont, voie de réinjection aval) de (23,35) octaux. La fermeture double a été utilisée, tel qu’il a été indiqué dans[GUI94] [CRO98b]. Le décodeur a eu recours à une approche de l’algorithme max-log-APP amélioré avec des renseignements extrinsèques proportionnés, tel qu’il est indiqué dans [CRO01] [GRA98] [GRA99] [CRO00b_Patent]. En général, cette approche de décodage a semblé offrir un rendement à moins de 0,2 dB d’un véritable traitement de la probabilité a posteriori d’inscription pour des codes à 16 états. Le nombre maximal d’itérations de décodage était fixé à 16. Le critère d'arrêt a également été employé quand les décisions précédant et suivant chaque demi-itération devaient concorder à trois reprises dans une rangée avant l’arrêt [GRA99].

La première image présente les résultats du taux d’erreur sur les paquets. L’entrelaceur DRP était réglé à M = 8 et à K = 1 504 bits de données (188 octets, longueur de blocs MPEG). La distance (de Hamming) minimale mesurée pour cet entrelaceur DRP se chiffrait à 76. Il ne s’agit pas nécessairement de la vraie distance, mais c’est la plus courte distance mesurée selon le sous-ensemble recommandé par les modèles d’entrée du scénario le plus défavorable à essayer (veuillez consulter [CRO01], [CRO02]). Cette distance est obtenue pour les modèles d’entrée dont le poids est de 6. Les distances mesurées sont beaucoup plus grandes pour les modèles avec des poids d’entrée plus faibles. Ces propriétés relatives à la distance montrent que l’entrelaceur est idéal pour le maintien d’une bonne distance avec poinçonnage, comme l’image suivante l’illustre clairement. Le taux de codage non poinçonné est égal à R = 1/3. Les résultats présentent aussi les taux de codage poinçonné de R = 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5 et 6/7. La deuxième illustration montre les taux d’erreurs sur les bits correspondants.

Selon certains auteurs, les élargissements d’erreurs observés avec le turbo-codage en parallèle, un phénomène qui découle de leur distance minimale, les rendent inutilisables pour les applications exigeant de faibles taux d’erreur. Les courbes suivantes sont importantes, car elles montrent qu’il est possible d’obtenir un excellent rendement des élargissements d’erreurs avec des entrelaceurs bien conçus.

Veuillez cliquer sur l’image suivante pour obtenir un exemple du rendement du TEP avec un entrelaceur DRP.

Veuillez cliquer sur l’image suivante pour obtenir un exemple du rendement du TEB avec un entrelaceur DRP.