Implémentation avec du décodage par effacement

Nous allons maintenant voir une technique possible d'implémentation de cet algorithme dans un système de décodage par effacement.

Nous verrons que cette implémentation ne peut pas être exploitée avec un système de type HomePlug AV en raison de contraintes décrites dans cette spécification. Cependant, cette partie pourrait avantageusement être transposée à d'autres systèmes de communication utilisant des porteuses éteintes (VDSL par exemple).

3.1.5.1 Fonctionnement d'une chaîne simplifiée en présence de bruit impulsif

Cette partie va présenter un exemple d'utilisation de la détection du bruit impulsif sur les porteuses éteintes avec une chaîne de transmission simplifiée qui utilise un turbo-code.

3.1 Détection du bruit impulsif dans les bandes éteintes

Toutes les données à transmettre sont turbo-codées et entrelacées avant d'être modulées et transmises sur le réseau électrique à l'aide d'une Transformée de

Fourier Inverse Rapide. Les paramètres sont choisis pour que les données soient

entrelacées sur environ 10 symboles OFDM.

Le signal est ensuite passé dans un simulateur de canal électrique, et un enregistrement de bruit impulsif est ajouté au signal reçu.

Au niveau de la réception, le signal est converti dans le domaine fréquentiel à l'aide d'une Transformée de Fourier Rapide, démodulé et désentrelacé.

La figure 3.13 présente un exemple de signal reçu en sortie du canal de transmission et le bruit enregistré qui lui est ajouté.

Figure 3.13 : Signal reçu et bruit ajouté

Si on calcule le taux d'erreurs binaire brut par symbole OFDM avant décodage (TEB ou BER – Bit Error Rate) pour chacun des 10 symboles OFDM, on constate sur la figure 3.14 que le 3ème _{symbole est particulièrement affecté par la}

Figure 3.14: Taux d'Erreurs Binaires brut par symbole OFDM.

Ces données sont ensuite désentrelacées et turbo-décodées. En raison du trop grand nombre d'erreurs sur le 3ème _{symbole, le turbo-décodeur ne parvient pas à}

décoder le message complet, même en effectuant plusieurs itérations dans le processus de décodage. La figure 3.15 montre le taux d'erreurs en sortie du turbo-décodeur pour chaque itération.

Figure 3.15 : Taux d'erreurs binaires pour chaque itération du turbo-décodeur.

On constate sur cette figure que le TEB en sortie du turbo-décodeur est très élevé et qu'il augmente à chaque itération, ce qui ne correspond pas à un fonctionnement normal, chaque itération étant sensée améliorer le résultat du décodage.

C'est donc l'impulsion et les erreurs qu'elle engendre sur le 3ème _{symbole OFDM}

3.1 Détection du bruit impulsif dans les bandes éteintes

3.1.5.2 Implémentation du décodage par effacement (erasure décoding) Une méthode possible pour contrer ce genre de phénomène consiste à effacer toutes les données présentes sur le symbole OFDM erroné. Ce principe, dit de décodage par effacement ou "erasure decoding" est notamment décrit dans [61]. Le système va alors se servir des données présentes sur les autres symboles

OFDM pour décoder l'information. Il est en effet préférable pour le décodeur de

n'avoir aucune information sur les données plutôt qu'une information erronée. Nous allons donc utiliser le principe de la détection de bruit impulsif sur les porteuses éteintes et appliquer l'algorithme d'effacement lorsqu'une impulsion sera détectée.

Afin d'introduire dans la simulation un niveau de bruit représentatif, une mesure du niveau de bruit stationnaire sur un réseau électrique réel a été réalisée. Cela a permis de déterminer un niveau de bruit moyen de - 97 dBm/Hz.

Nous avons choisi arbitrairement 10 dB de marge de détection du bruit impulsif , soit un seuil de détection à - 87 dBm/Hz.

Le niveau de bruit sur la bande de détection est alors déterminé pour chaque symbole OFDM. On estime qu'une perturbation est présente lorsque le niveau de bruit dépasse le seuil de détection.

Figure 3.16 : Puissance du bruit sur la bande de détection pour chaque symbole OFDM.

Chaque symbole dont le niveau de bruit dépasse les – 87 dBm/Hz est alors considéré comme erroné et on applique l'algorithme d'effacement sur le symbole.

On constate sur la figure 3.16 que le bruit impulsif a bien été détecté sur le 3ème

symbole OFDM, celui-ci est donc effacé avant le processus de décodage.

Le turbo-décodeur va alors devoir décoder les données à l'aide des 9 autres symboles OFDM qui eux n'ont pas été affectés par le bruit impulsif. La figure 3.17 présente le taux d'erreurs pour chaque itération du turbo-décodeur.

Figure 3.17 : Taux d'erreurs binaires pour chaque itération du turbo-décodeur avec effacement.

On constate que le taux d'erreurs est nettement meilleur avec l'effacement que sans (cf. figure 3.15) et qu'il s'améliore à chaque itération.

Si cet exemple montre tout l'intérêt et les possibilités qu'offre la détection du bruit impulsif sur les porteuses éteintes, il faut néanmoins remarquer que les paramètres choisis sont idéaux (1 seul symbole affecté par le bruit impulsif, un entrelacement sur 10 symboles OFDM etc.).

En pratique, ce système est inexploitable avec la spécification HomePlug AV en raison du faible entrelacement en temps (cf. partie 1.4.3.3.3). En effet, si le nombre de symboles non bruités est insuffisant, le décodeur ne pourra compenser l'effacement d'un symbole entier.

Il pourrait en revanche être intéressant d'analyser les performances de cet algorithme sur d'autres systèmes qui utilisent des porteuses éteintes, tels que les systèmes VDSL.