Exploration de l'espace de conception pour des solutions de correction d'erreurs

Contexte

Les codes correcteurs d'erreurs sont essentiels aux systèmes modernes de communication et de stockage, permettant la détection et la correction de la corruption de données. Il existe de nombreuses familles de codes correcteurs d'erreurs (p. ex. Hamming, Reed-Solomon, Turbo, LDPC, polaires), chacune offrant des avantages distincts. Chaque famille de codes peut admettre plusieurs algorithmes de décodage, lesquels peuvent à leur tour être mis en œuvre avec différentes architectures matérielles, ordonnancements, schémas de quantification et nœuds technologiques. Il en résulte un immense espace de conception dans lequel trouver la solution qui répond le mieux aux exigences de l'application constitue une tâche complexe et exigeante.

L’exploration de l’espace de conception (DSE) offre une approche systématique pour naviguer dans cette complexité en évaluant et en optimisant divers algorithmes de décodage et configurations matérielles. Cependant, l’automatisation du DSE spécifiquement pour la correction d’erreurs, où les meilleurs candidates et candidats sont identifiés en évaluant des indicateurs clé de performance (KPIs) à travers plusieurs niveaux d’abstraction, demeure un défi ouvert.

Ce projet s’inscrit dans un programme de recherche Découverte du CRSNG dont l’objectif à long terme est de créer un écosystème ouvert pour l’exploration de l’espace de conception de solutions de correction d’erreurs, permettant le choix éclairé d’un code ainsi que de l’algorithme de décodage et de l’architecture matérielle, jusqu’à l’autogénération des circuits associés. De plus, ce programme implique des collaborations avec le prof. François Leduc-Primeau (Polytechnique Montréal), le prof. Camille Leroux (Bordeaux INP, France) et le prof. Stefan Weithoffer (IMT Atlantique, France). Selon l’orientation de la recherche et les intérêts de l’étudiante ou l'étudiant, des possibilités de codirection, de collaboration étroite ou de séjours de recherche à l’international peuvent être offertes.

Objectifs du projet

L’objectif principal de ce projet est d’étudier, de concevoir et de développer les fondations de l’exploration de l’espace de conception adaptée à la correction d’erreurs. Plus spécifiquement, le projet vise à :

• mener une analyse approfondie des techniques de correction d’erreurs, en identifiant les KPIs pour diverses applications, familles de codes, algorithmes de décodage et implémentations matérielles.
• concevoir et développer un cadriciel modulaire de DSE spécifique à la correction d’erreurs, séparant les composants tels que les codes et leurs contraintes de conception, le compilateur et l’estimation des KPIs, les outils de visualisation et les algorithmes d’optimisation.
• rechercher la création de représentation intermédiaires (IRs) spécifiques au domaine, capables de capturer l’espace de conception, y compris dépendances de données, allocation de ressources et informations d’ordonnancement.
• concevoir un compilateur qui traduit les entrées de l’utilisateur (p. ex. famille de codes, paramètres du code, algorithmes de décodage) en modèles représentés dans ces IRs, avec prise en charge de plusieurs familles de codes.
• intégrer des mécanismes de gestion des contraintes permettant aux utilisateurs de spécifier des contraintes strictes et souples, d’explorer les compromis et de mener une optimisation multi-objectifs.