Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes
UMR CNRS 6164

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Adéquation algorithmes architectures pour l’optimisation énergétique des systèmes de communications numériques

Doctorant : Jordane LORANDEL

Directeurs de thèse : Maryline HELARD, Jean-Christophe PREVOTET.

Thèse débutée le : 01/10/2012.

Contexte :

Aujourd’hui, les systèmes de communications numériques sont de plus en plus performants en termes de rapidité, de puissance de calcul. Parallèlement, la demande des consommateurs pousse le marché vers des systèmes de plus en plus embarqués, autonomes et efficaces d’un point de vue énergétique.

Description :

Le concepteur de tels systèmes est donc aujourd’hui contraint de prendre en compte la dimension énergétique non seulement dans ces choix algorithmiques mais également lors du portage de ces algorithmes sur une architecture matérielle cible.

La thèse proposée s’inscrit dans une démarche globale de réduction de la consommation énergétique en analysant et en comparant différentes solutions à l’émission et à la réception pour compléter le classique compromis performances/débit. L’approche suivie consistera à proposer de nouveaux algorithmes de traitement, optimisés en termes de consommation énergétique et de les comparer avec des solutions existantes souvent optimisées pour un fonctionnement à haut SNR. En particulier, l’intérêt des récepteurs itératifs sera évalué dans ce contexte énergétique.

Différents algorithmes d’émission et de réception seront développés au niveau système (MATLAB) puis décrits dans un langage de description matériel tel que VHDL. Après avoir simulé, synthétisé puis implanté ces algorithmes sur cible matérielle, des métriques en termes de consommation seront mesurées et analysées, permettant ainsi une comparaison efficace des solutions soutenues.

Différents axes d’optimisations sont envisagés. Le premier se situera au niveau système en permettant l’exploitation de différents choix de conception : éléments constitutifs de la chaîne de traitement et l’organisation de ces éléments. Le second axe se focalisera sur l’architecture des blocs de traitement spécifiquement, en optimisant leur performance énergétique tout en garantissant le respect des autres contraintes imposées par l’application (temps de traitement, fiabilité, qualité de service, etc.)

Dans ce contexte, une première tâche de la thèse consistera à développer une bibliothèque de composants logiciels décrits au niveau système afin de s’assurer de la validité fonctionnelle des algorithmes et de simuler le fonctionnement d’une chaîne complète de traitement.

Une seconde tâche aura pour but à partir des algorithmes développés d’élaborer les architectures matérielles correspondantes sous forme de blocs matériels (cœurs d’IPs). Ces blocs seront synthétisés, simulés puis implantés sur une cible FPGA. A l’issue de l’implantation, des métriques relatives aux ressources utilisées ainsi qu’aux performances seront obtenues. Finalement, des mesures quantitatives sur le plan énergétique feront l’objet d’une étude particulière et permettront une comparaison effective entre les différentes solutions d’implantation.

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