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14/02/2018
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TITRE DE LA PRÉSENTATION - MENU « INSERTION / EN-TÊTE ET PIED DE PAGE »
#FuturetRuptures
L’ÉNERGIE DANS LA CONCEPTION DE CODES ET DÉCODEURS LDPC
15 FEVRIER 2018
Elsa Dupraz
14/02/2018
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TITRE DE LA PRÉSENTATION - MENU « INSERTION / EN-TÊTE ET PIED DE PAGE »
1. CONTEXTE DE LA 5G
1.1 Introduction à la 5G
1.2 Efficacité énergétique dans la 5G
2. CODES CORRECTEURS D’ERREURS
2.1 Introduction aux codes correcteurs d’erreurs
2.2 Efficacité énergétique
3. PROJET ANR JCJC EF-FECTIVE
3.1 Objectifs et méthodologie
3.2 Résumé du projet
SOMMAIRE
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CONTEXTE DE LA 5GCHAPITRE 1
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4CHAPITRE 1 : CONTEXTE DE LA 5G1.1 Vers un nouveau standard de communications mobiles
►Première « release » de la 5G prévue pour 2020 (JO de Tokyo), mise en place progressive jusqu’à 2025
►4G : Communications mobiles grand public, Vidéo en streaming, Applications mobiles
►5G : Usine du futur, Voiture autonome, Santé, Divertissement, etc
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5CHAPITRE 1 : CONTEXTE DE LA 5G1.1 Vers un nouveau standard de communications mobiles
►Objectifs : forte augmentation des débits, très grande fiabilité du réseau, augmentation de l’efficacité énergétique
►Comparaison de performances :
Critère 4G 5G
Débit aperçu par utilisateur (Mbs/s)
10 100
Efficacité spectrale 1x 3x
Latence (ms) 10 1
Nombre d’objets connectés (qtt d’objets/km2)
105 106
Efficacité énergétique du réseau
1x 100x
Rapport ARCEP, « les enjeux de la 5G », mars 2017
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6CHAPITRE 1 : CONTEXTE DE LA 5G1.1 Variété d’applications
►Point fondamental dans la 5G : être capable de gérer les contraintes propres à chaque application (quantité de données, latence, fiabilité, sécurité, etc.)
https://5g-ppp.eu/wp-content/uploads/2016/02/BROCHURE_5PPP_BAT2_PL.pdf
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7CHAPITRE 1 : CONTEXTE DE LA 5G1.2 Efficacité énergétique dans la 5G
►Deux critères essentiels dans le processus de standardisation 5G :● Augmentation significative du nombre d'utilisateurs, de terminaux, etc.● Diminution de la consommation d'énergie globale des systèmes de com.
►Objectifs : ● Réduire de manière drastique la consommation d'énergie de chaque appareil ● Adapter la consommation d'énergie en fonction de l'application
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CODES CORRECTEURS D’ERREURS
CHAPITRE 2
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9CHAPITRE 2 : CODES CORRECTEURS D’ERREURS2.1 Introduction aux codes correcteurs d’erreurs
►Les canaux de communication introduisent des erreurs dans la transmission de l'information
► Nécessite de protéger l'information avec des codes correcteurs d'erreurs (LDPC, Turbo, Polaires, etc.)
►Nous nous concentrons sur les codes LDPC, qui ont été retenus dans le processus de standardisation 5G
Emetteur
0
1
1
0
0
0
1
0
Recepteur
Canal
E DCanal de Communication
0 1 1 0
0 0 1 0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 0 1 0 1
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10CHAPITRE 2 : CODES CORRECTEURS D’ERREURS2.2 Efficacité énergétique des codes correcteurs d’erreurs
►Les codes correcteurs d'erreurs sont responsables d'environ 1/3 de la consommation d'énergie du système de communication des Femtocells [D3.2 projet Earth, 2012] :
► Le projet EF-FECtive vise une réduction d'un facteur 10 de cette conso. d'énergie● En combinant des connaissances en théorie des codes LDPC et en
implémentation hardware● En proposant une méthodologie de la conception de codes LDPC à partir de
contraintes d'énergie
30%
34%
36%
Emetteur/Récepteur radio
Codes correcteurs Autres opérations d'erreurs de calcul
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PROJET ANR JCJC EF-FECTIVE
CHAPITRE 3
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12CHAPITRE 3 : PROJET ANR JCJC EF-FECTIVE3.1 Objectifs et méthodologie
►Réduction de la consommation d'énergie des circuits :● En réduisant la tension d'alimentation● Problème : risque d'introduire des fautes dans les circuits
►Décodeurs LDPC● Des travaux récents [Dupraz2015], [Leduc-Primeau2016], ont montré qu'il était
possible de construire des décodeurs LDPC robustes aux fautes● Il est possible de paramétrer les décodeurs LDPC pour jouer sur leur
consommation d’énergie
t
V
Vdd
seuilvaleur logique 1
t d
valeur logique 0 bruité
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13CHAPITRE 3 : PROJET ANR JCJC EF-FECTIVE3.1 Objectifs et méthodologie
►Approche :● Tension d'alimentation près du seuil + tolérer les fautes dans le circuit● Codes et décodeurs flexibles
►Méthodologie :● Développement d'un ASIC● Mesures d'énergie sur le circuit pour déterminer des modèles statistiques
consommation d'énergie vs fautes● Construction de codes et décodeurs flexibles avec outils de théorie du codage,
en prenant en compte ces modèles
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14CHAPITRE 3 : PROJET ANR JCJC EF-FECTIVE3.1 Objectifs et méthodologie
►Approche :● Tension d'alimentation près du seuil + tolérer les fautes dans le circuit● Codes et décodeurs flexibles
WP1 : Conception ASIC
WP2 : Modèles statistique Conso. d'énergie
Implem. Hardware Théorie des codes
WP3 : Construction codes et décodeurs LDPC
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15CHAPITRE 3 : PROJET ANR JCJC EF-FECTIVE3.2 Résumé du projet
►Titre : L’énergie d’abord dans la conception de codes et décodeurs LDPC►Coordinatrice/contact : Elsa Dupraz (elsa.dupraz@imt-atlantique.fr)►Durée : 1er janvier 2018 – 31 décembre 2021 (3 ans)
►Participants :● Elsa Dupraz, Frederic Guilloud, Mohamed Yaoumi, Fangping Ye (IMT Atlantique)● François Leduc-Primeau, Mohamed Dawa (ETS Montréal)
►Site Web : http://recherche.imt-atlantique.fr/ef-fective/