Codage de sources de Slepian-Wolf utilisant des codes LDPC et application à la télévision interactive

Abstract

Many multimedia applications such as Free Viewpoint Television (FTV) use a distant service provider that offers customized services depending on the user request. The main challenge is the efficient storage of a huge amount of data and the real-time extraction of a small fraction of these data upon request. In some applications such as FTV, the requests previously addressed by the user can help to optimize both the storage and the extraction. The problem can thus be seen as a source coding problem with side information at the user side. This PhD thesis fits into this context. It is part of the CominLabs project InterCom that focuses on solutions for massive random access to subsets of correlated data. In this thesis, we investigate practical lossless source coding schemes with side information based on Low Density Parity Check (LDPC) codes. State-of-the-art approaches use rate-adaptive LDPC codes such as rateless codes and LDPC accumulate (LDPCA) codes. Rateless codes perform poorly at low coding rates while LDPCA is not adapted to high-rates. In this thesis, we combine both methods to constructrate-adaptive LDPC codes offering a wide range of rates. However LDPCA does not allow to optimize the code degree distribution, nor to control the amount of short cycles at all rates. This is why we propose two novel rate-adaptive LDPC code constructions to replace the LDPCA part. Simulation results show improved performance compared to LDPCA. Finally, we incorporate the proposed lossless code construction into a complete lossy source coding scheme that was developped for FTV in the framework of the InterCom project.La Télévision Interactive (FTV) est un service de vidéo à la demande qui permet au client de choisir l’angle de vue de la vidéo. Le défi principal est de stocker un d’énorme volume de données et d’extraire une petite partie de ces données à la demande et en temps réel. Pour améliorer le décodage de l’information, on peut supposer que les vues précédemment reçues sont conservées par l’utilisateur. Le problème ainsi posé devient un problème de codage de sources avec information adjacente du côté de l’utilisateur. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte. Elle s’intègre au projet CominLabs InterCom dont l’objectif est de proposer des solutions pour l’accès massif aléatoire à des sous-ensembles de données corrélées. Dans cette thèse, nous proposons des schémas pratiques de codage de sources sans perte sous l’hypothèse d’une information adjacente. Ces schémas sont basés sur des codes de type Low Density Parity Check (LDPC). Les méthodes de l’état de l’art utilisent des solutions adaptatives en débit s’appuyant sur des codes LDPC de type Rateless ou LDPC Accumulés (LDPCA). Mais les codes Rateless fonctionnent mal aux débits faibles, et les codes LDPCA ne sont pas adaptés aux débits élevés. Dans cette thèse, on combine les deux méthodes pour construire des codes LDPC aux débits adaptables offrant une large gamme de débits. Cependant, la technique LDPCA ne permet pas d’optimiser la distribution des degrés du code, ni de contrôler le nombre de cycles courts pour tous les rendements. C’est pourquoi nous proposons deux nouvelles méthodes de construction pour remplacer le code LDPCA. Les résultats de la simulation montrent une amélioration des performances par rapport à LDPCA. Enfin, nous intégrons la construction de codes sans perte dans un schéma complet de codage de source avec pertes développé pour l’application FTV dans le cadre du project InterCom