Energy modeling and optimization of protograph-based LDPC codes
Modélisation énergétique et optimisation des codes LDPC à base des protographes
Résumé
There are different types of error correction codes (CCE), each of which gives different trade-offs interms of decoding performanceand energy consumption. We propose to deal with this problem for Low-Density Parity Check (LDPC) codes. In this work, we considered LDPC codes constructed from protographs together with a quantized Min-Sum decoder, for their good performance and efficient hardware implementation. We used a method based on Density Evolution to evaluate the finite-length performance of the decoder for a given protograph.Then, we introduced two models to estimate the energy consumption of the quantized Min-Sum decoder. From these models, we developed an optimization method in order to select protographs that minimize the decoder energy consumption while satisfying a given performance criterion. The proposed optimization method was based on a genetic algorithm called differential evolution. In the second part of the thesis, we considered a faulty LDPC decoder, and we assumed that the circuit introduces some faults in the memory units used by the decoder. We then updated the memory energy model so as to take into account the noise in the decoder. Therefore, we proposed an alternate method in order to optimize the model parameters so as to minimize the decoder energy consumption for a given protograph.
Il existe différents types de codes correcteur d’erreurs (CCE), chacun offrant différents compromis entre la performance et la consommation d’énergie. Nous proposons de traiter ce problème pour les codes LDPC (Low-Density Parity Check). Dans ce travail, nous avons considéré les codes LDPC construits à partir de protographes avec un décodeur Min-Sum quantifié, pour leurs bonnes performances et leur implémentation matérielle efficace. Nous avons utilisé une méthode basée sur l’évolution de densité pour évaluer les performances à longueur finie du décodeur pour un protographe donné. Ensuite, nous avons introduit deux modèles pour estimer la consommation d’énergie du décodeur Min-Sum quantifié. A partir de ces modèles, nous avons développé une méthode d’optimisation afin de sélectionner des protographes qui minimisent la consommation d’énergie du décodeur tout en satisfaisant un critère de performance donné.Dans la seconde partie de la thèse, nous avons considéré un décodeur LDPC bruité, et nous avons supposé que le circuit introduit des défauts dans les unités de mémoire utilisées par le décodeur. Nous avons ensuite mis à jour le modèle d’énergie de la mémoire afin de prendre en compte le bruit dans le décodeur. Par conséquent, nous avons proposé une méthode alternative afin d’optimiser les paramètres du modèle et minimiser la consommation d’énergie du décodeur pour un protographe donné.
Origine : Version validée par le jury (STAR)