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Codecs Multimédia Basés sur FFT et Utilisables avec les Répéteurs WiFi
Codecs Multimédia Basés sur FFT et Utilisables avec les Répéteurs WiFi
Nous avons récemment présenté de nouvelles méthodes pour la compression, la décompression et le transport des média (audio, image et vidéo).
Pour plus d'informations, voir aux adresses suivantes:
Compression Images et Vidéos
Communications Longues Distances
Nous avons signalé que ces méthodes sont utilisables avec OFDM, OFDMA et SC-FDMA.
Nous avons aussi signalé que ces méthodes sont compatibles avec les communications WiFi et nous avons indiqué quelques exemples d'utilisations originales.
Pour plus d'informations, voir aux adresses suivantes:
Codecs Multimédia Basés sur FFT et utilisables avec OFDM, OFDMA et SC-FDMA
Codecs Multimédia Basés sur FFT et Compatibles avec les communications WiFi
Ces informations sont écrites à l’intention des investisseurs, des développeurs et des décideurs.
Cet article vise à montrer comment ces méthodes peuvent être utilisées avec les répéteurs WiFi qui les supportent, en utilisant deux gammes de fréquences: une gamme située dans les basses fréquences, pouvant utiliser les communications UNB longues distances, et une gamme située dans les hautes fréquences, pouvant utiliser les communications OFDM longues distances.
En réception, chaque répéteur WiFi, au niveau des zones qu'il dessert, en plus des tâches de répétitions entre répéteurs, convertit les données reçues puis émet ces données sur les fréquences WiFi normales.
En émission, chaque répéteur WiFi, au niveau des zones qu'il dessert, reçoit les données émises sur les fréquences WiFi normales, les convertit puis les transmet aux autres répéteurs.
L'approche consistant à utiliser deux gammes de fréquences est déjà utilisée avec la 5G NR, ou l'on parle de canaux de contrôle (Control Channels, basses fréquences, FR1) et de canaux de données (Data Channels, hautes fréquences, FR2).
Pour plus d'informations sur les répéteurs sans fil et la 5G NR, voir aux adresses suivantes:
Répéteur
5G NR
Avec la 5G NR, les gammes de fréquences sont les suivantes:
- FR1: 410 à 7125 MHz.
- FR2-1: 24250 à 52600 MHz.
- FR2-2: 52600 à 71000 MHz.
- FR2-NTN: 17300 MHz à 30000 MHz (NTN, Non Terrestrial Networks, réseaux non terrestres).
Nos méthodes visent les gammes de fréquences suivantes:
- Hautes fréquences: 24 GHz, 61 GHz, 122 GHz, 244 GHz.
- Basses fréquences: 433 MHz, 868 MHz, 902 MHz.
- Les très basses fréquences sont envisageables, avec les autorisations nécessaires: 6.765 MHz, 26.957 MHz, 40.66 MHz.
Les fréquences WiFi normales concernées sont: 2.4 GHz, 5 GHz et 6 GHz.
Dans les gammes de hautes fréquences transitent les données volumineuses. Normalement, on utilise les corrections d'erreurs avant les modulations OFDM.
Les méthodes de corrections d'erreurs les plus fréquentes sont: Reed Solomon, Turbo Codes, LDPC (Low-Density Parity-Check) et une variante de LDPC appelée QC-LDPC (QC pour Quasi-Cyclic).
Dans les gammes de basses fréquences transitent les données de contrôle ainsi que les données de corrections d'erreurs additionnelles.
Les méthodes de corrections d'erreurs additionnelles couramment utilisées comprennent les codes polaires (Polar Codes), les codes BCH (BCH Codes) et les codes Reed Solomon.
Avec les média (audio, image et vidéo), où on garde le signe des phases de l'arrière plan et on met les phases à zéro, nous préconisons l'approche suivante:
Dans les gammes de hautes fréquences, on utilise les méthodes OFDM longues distances (avant plan dans les phases de l'arrière plan).
Dans les gammes de basses fréquences, on utilise les méthodes UNB longues distances.
Pour chaque trame, l'avant-plan est transformé en deux trames UNB.
Une ou plusieurs copies sont transportées dans les phases de l'arrière plan, dans les gammes des hautes fréquences.
Une ou plusieurs copies peuvent être transportées directement dans les gammes des basses fréquences.
On n'applique pas de corrections d'erreurs avant les modulations OFDM.
Les corrections d'erreurs, du genre QC-LDPC, sont appliquées aux amplitudes des points de l'arrière plan.
Ces corrections d'erreurs peuvent être appliquées partiellement.
Les codes LDPC (Low-Density Parity-Check) sont construits en utilisant un graphe biparti clairsemé (beaucoup de zéros).
Les codes QC-LDPC sont des types spécifiques de codes LDPC dont la matrice de contrôle de parité (H) présente une structure particulière.
Au lieu d'être une matrice creuse arbitraire, elle est construite à partir de blocs carrés plus petits, chacun étant soit une matrice nulle, soit une matrice de permutation circulante (CPM).
Pour plus d'informations avec les codes LDPC et QC-LDPC, voir aux adresses suivantes:
Codes de Parité à Faible Densité
LDPC / QC-LDPC (en Anglais)
Nous préconisons d'utiliser les codes QC-LDPC pour les corrections d'erreurs appliquées aux amplitudes des points de l'arrière plan. Les données de la matrice de contrôle de parité sont bien compressibles avec les méthodes UNB longues distances et peuvent être transportées dynamiquement dans les gammes de basses fréquences.
On utilise la méthode RLE pour générer deux trames UNB à partir d'une trame, et on transmet des trames UNB indépendantes.
Des regroupements des trames UNB sont possibles pour avoir des trames OFDM. Dans ce cas, on affecte un signe global de phase à chaque trame UNB et on joue sur ces signes pour avoir un PAPR très bas.
Les méthodes de corrections d'erreurs normales sont utilisées pour sécuriser les données des gammes de basses fréquences. On peut utiliser aussi des codes LDPC globaux adaptés aux petites trames.
Si on récupère correctement les données d'une copie de l'avant plan dans les gammes des bassses fréquences ou dans les gammes des hautes fréquences, on peut s'en servir comme données de corrections d'erreurs additionnelles dans les zones transportant les autres copies de l'avant plan.
L'application des corrections d'erreurs aux amplitudes entraîne l'ajout de données supplémentaires qui sont à mettre également dans les phases de l'arrière plan.
A noter qu'on peut transporter d'autres données pures dans les phases de l'arrière plan, en plus des données citées.
A noter qu'après avoir mis les données de l'avant plan et les données pures dans les phases de l'arrière plan, si on revient aux amplitudes et si on leur applique les corrections d'erreurs, la bonne réception de ces amplitudes implique la bonne réception des phases, donc la bonne réception de l'avant plan et des données pures.
A noter aussi que pour les caméras (caméras IP, caméras des smartphones, caméras des drones, caméras IoT, ...), on utilise les mêmes algorithmes ou des algorithmes similaires pour la compression et la transmission des données.
A noter enfin qu'on peut utiliser les méthodes de cet article dans le cas général: il faut commencer par enlever l'avant plan puis créer deux trames avec les amplitudes des sinus et les amplitudes des cosinus. Chacune des ces trames peut alors être considérée comme une trame FFT sans phase.
Nous avons récemment présenté de nouvelles méthodes pour la compression, la décompression et le transport des média (audio, image et vidéo).
Pour plus d'informations, voir aux adresses suivantes:
Compression Images et Vidéos
Communications Longues Distances
Nous avons signalé que ces méthodes sont utilisables avec OFDM, OFDMA et SC-FDMA.
Nous avons aussi signalé que ces méthodes sont compatibles avec les communications WiFi et nous avons indiqué quelques exemples d'utilisations originales.
Pour plus d'informations, voir aux adresses suivantes:
Codecs Multimédia Basés sur FFT et utilisables avec OFDM, OFDMA et SC-FDMA
Codecs Multimédia Basés sur FFT et Compatibles avec les communications WiFi
Ces informations sont écrites à l’intention des investisseurs, des développeurs et des décideurs.
Cet article vise à montrer comment ces méthodes peuvent être utilisées avec les répéteurs WiFi qui les supportent, en utilisant deux gammes de fréquences: une gamme située dans les basses fréquences, pouvant utiliser les communications UNB longues distances, et une gamme située dans les hautes fréquences, pouvant utiliser les communications OFDM longues distances.
En réception, chaque répéteur WiFi, au niveau des zones qu'il dessert, en plus des tâches de répétitions entre répéteurs, convertit les données reçues puis émet ces données sur les fréquences WiFi normales.
En émission, chaque répéteur WiFi, au niveau des zones qu'il dessert, reçoit les données émises sur les fréquences WiFi normales, les convertit puis les transmet aux autres répéteurs.
L'approche consistant à utiliser deux gammes de fréquences est déjà utilisée avec la 5G NR, ou l'on parle de canaux de contrôle (Control Channels, basses fréquences, FR1) et de canaux de données (Data Channels, hautes fréquences, FR2).
Pour plus d'informations sur les répéteurs sans fil et la 5G NR, voir aux adresses suivantes:
Répéteur
5G NR
Avec la 5G NR, les gammes de fréquences sont les suivantes:
- FR1: 410 à 7125 MHz.
- FR2-1: 24250 à 52600 MHz.
- FR2-2: 52600 à 71000 MHz.
- FR2-NTN: 17300 MHz à 30000 MHz (NTN, Non Terrestrial Networks, réseaux non terrestres).
Nos méthodes visent les gammes de fréquences suivantes:
- Hautes fréquences: 24 GHz, 61 GHz, 122 GHz, 244 GHz.
- Basses fréquences: 433 MHz, 868 MHz, 902 MHz.
- Les très basses fréquences sont envisageables, avec les autorisations nécessaires: 6.765 MHz, 26.957 MHz, 40.66 MHz.
Les fréquences WiFi normales concernées sont: 2.4 GHz, 5 GHz et 6 GHz.
Dans les gammes de hautes fréquences transitent les données volumineuses. Normalement, on utilise les corrections d'erreurs avant les modulations OFDM.
Les méthodes de corrections d'erreurs les plus fréquentes sont: Reed Solomon, Turbo Codes, LDPC (Low-Density Parity-Check) et une variante de LDPC appelée QC-LDPC (QC pour Quasi-Cyclic).
Dans les gammes de basses fréquences transitent les données de contrôle ainsi que les données de corrections d'erreurs additionnelles.
Les méthodes de corrections d'erreurs additionnelles couramment utilisées comprennent les codes polaires (Polar Codes), les codes BCH (BCH Codes) et les codes Reed Solomon.
Avec les média (audio, image et vidéo), où on garde le signe des phases de l'arrière plan et on met les phases à zéro, nous préconisons l'approche suivante:
Dans les gammes de hautes fréquences, on utilise les méthodes OFDM longues distances (avant plan dans les phases de l'arrière plan).
Dans les gammes de basses fréquences, on utilise les méthodes UNB longues distances.
Pour chaque trame, l'avant-plan est transformé en deux trames UNB.
Une ou plusieurs copies sont transportées dans les phases de l'arrière plan, dans les gammes des hautes fréquences.
Une ou plusieurs copies peuvent être transportées directement dans les gammes des basses fréquences.
On n'applique pas de corrections d'erreurs avant les modulations OFDM.
Les corrections d'erreurs, du genre QC-LDPC, sont appliquées aux amplitudes des points de l'arrière plan.
Ces corrections d'erreurs peuvent être appliquées partiellement.
Les codes LDPC (Low-Density Parity-Check) sont construits en utilisant un graphe biparti clairsemé (beaucoup de zéros).
Les codes QC-LDPC sont des types spécifiques de codes LDPC dont la matrice de contrôle de parité (H) présente une structure particulière.
Au lieu d'être une matrice creuse arbitraire, elle est construite à partir de blocs carrés plus petits, chacun étant soit une matrice nulle, soit une matrice de permutation circulante (CPM).
Pour plus d'informations avec les codes LDPC et QC-LDPC, voir aux adresses suivantes:
Codes de Parité à Faible Densité
LDPC / QC-LDPC (en Anglais)
Nous préconisons d'utiliser les codes QC-LDPC pour les corrections d'erreurs appliquées aux amplitudes des points de l'arrière plan. Les données de la matrice de contrôle de parité sont bien compressibles avec les méthodes UNB longues distances et peuvent être transportées dynamiquement dans les gammes de basses fréquences.
On utilise la méthode RLE pour générer deux trames UNB à partir d'une trame, et on transmet des trames UNB indépendantes.
Des regroupements des trames UNB sont possibles pour avoir des trames OFDM. Dans ce cas, on affecte un signe global de phase à chaque trame UNB et on joue sur ces signes pour avoir un PAPR très bas.
Les méthodes de corrections d'erreurs normales sont utilisées pour sécuriser les données des gammes de basses fréquences. On peut utiliser aussi des codes LDPC globaux adaptés aux petites trames.
Si on récupère correctement les données d'une copie de l'avant plan dans les gammes des bassses fréquences ou dans les gammes des hautes fréquences, on peut s'en servir comme données de corrections d'erreurs additionnelles dans les zones transportant les autres copies de l'avant plan.
L'application des corrections d'erreurs aux amplitudes entraîne l'ajout de données supplémentaires qui sont à mettre également dans les phases de l'arrière plan.
A noter qu'on peut transporter d'autres données pures dans les phases de l'arrière plan, en plus des données citées.
A noter qu'après avoir mis les données de l'avant plan et les données pures dans les phases de l'arrière plan, si on revient aux amplitudes et si on leur applique les corrections d'erreurs, la bonne réception de ces amplitudes implique la bonne réception des phases, donc la bonne réception de l'avant plan et des données pures.
A noter aussi que pour les caméras (caméras IP, caméras des smartphones, caméras des drones, caméras IoT, ...), on utilise les mêmes algorithmes ou des algorithmes similaires pour la compression et la transmission des données.
A noter enfin qu'on peut utiliser les méthodes de cet article dans le cas général: il faut commencer par enlever l'avant plan puis créer deux trames avec les amplitudes des sinus et les amplitudes des cosinus. Chacune des ces trames peut alors être considérée comme une trame FFT sans phase.
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