Optimization of protection techniques based on FEC codes for the transmission of multimedia packetized streams

• Autores: Filippo Casu
• Directores de la Tesis: Julian Cabrera Quesada (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Narciso García Santos (presid.), Fernando Jaureguízar Núñez (secret.), Jose Javier Garcia Aranda (voc.), Leith Al-Nazer (voc.), Daniel Díaz Sánchez (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Esta tesis presenta dos modelos novedosos de arquitecturas basadas en esquemas FEC con el fin de proteger flujos de paquetes con contenido multimedial, para comunicaciones en tiempo real y en canales donde las pérdidas se producen en ráfagas. El objetivo de estos diseños ha sido maximizar la eficiencia de los códigos FEC considerados. Por un lado, el primer modelo busca alcanzar un menor coste computacional para los códigos de Reed-Solomon, ya que su conocida capacidad de recuperación para todo tipo de canales necesita un coste computacional elevado. Por otro lado, en el caso de los códigos LDPC, se ha perseguido aumentar la capacidad de recuperación de estos códigos operando en canales con errores en ráfagas, teniendo en cuenta que los códigos LDPC no están directamente diseñados para este tipo de entorno.

    El modelo aplicado a los códigos de Reed-Solomon se denomina inter-packet symbol approach. Este esquema consiste en una estructura alternativa que asocia los bits de los símbolos del código en distintos paquetes. Esta característica permite aprovechar de forma mejor la capacidad de recuperación de los códigos de Reed-Solomon frente a pérdidas de paquetes en ráfagas. Las prestaciones de este esquema han sido estudiadas en términos de tiempo de codificación/decodificación versus capacidad de recuperación y han sido comparados con otros esquemas propuestos en literatura. El análisis teórico ha demostrado que el enfoque propuesto permite la utilización de Campos de Galois de menor dimensión con respecto a otras soluciones. Esto se traduce en una disminución del tiempo de codificación/decodificación requerido, mientras que mantiene una capacidad de recuperación comparable.

    Aunque la utilización de los códigos LDPC está típicamente orientada hacía canales con errores uniformemente distribuidos (canales sin memoria) y para bloques de información largos, esta tesis surgiere el uso de este tipo de códigos FEC a nivel de aplicación, para canales con pérdidas en ráfagas y para entornos de comunicación de tiempo real, es decir, con una latencia de transmisión muy baja. Para satisfacer estas limitaciones, la configuración apropiada de los parámetros de un código LDPC ha sido determinada usando bloques de información pequeños y adaptando el código FEC de modo que sea capaz de recuperar paquetes perdidos en canales con errores en ráfagas. Para ello, primeramente se ha diseñado un algoritmo que realiza una estimación de las capacidades de recuperación del código LDPC para un canal con pérdidas en ráfagas. Una vez caracterizado el código, se ha diseñado un segundo algoritmo que optimiza la estructura del código en términos de capacidad de recuperación para las características especificas del canal con memoria, generado una versión modificada del código LDPC, adaptada al canal con perdidas en ráfagas.

    Finalmente, los dos esquemas FEC propuestos, han sido evaluado experimentalmente en entornos de simulación usando canales con errores en ráfagas y se han comparado con otras soluciones y esquemas ya existentes.