Méthodologie de conception basée sur les modèles de haut niveau pour les systèmes de radio logicielle

Design methodology based on high-level models for software radio systems

• Auteur / Autrice : Stéphane Lecomte
• Direction : Christophe Moy, Pierre Leray
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio logicielle

Modèles mathématiques

UML (informatique)

Systèmes, Conception de

Reconfiguration ( informatique)

Résumé

Dans cette thèse nous proposons une méthodologie de co-conception logicielle/matérielle pour les systèmes de radio logicielle, et plus généralement pour les systèmes électroniques embarqués, permettant de répondre aux défis imposés par la conception de tels systèmes et d'améliorer la productivité. Basée sur une démarche de conception dirigée par les modèles (dérivée de l'ingénierie dirigée par les modèles), notre méthodologie de co-conception permet une modélisation de haut niveau, depuis des modèles UML/MARTE (extension de l'UML dédié à la modélisation matérielle), jusqu'à la mise en oeuvre matérielle (génération de code VHDL) par un jeu de transformations successives et de raffinements itératifs des modèles. Pour cela, nous avons défini le niveau de modélisation intermédiaire, intitulé Execution Modeling Level, qui permet de se focaliser sur le partitionnement logiciel/matériel et sur l'exploration d'architecture afin de dimensionner la plate-forme matérielle. Afin de compléter la génération de code matérielle associée à cette méthodologie, nous mettons en avant l'intérêt de coupler une méthodologie basée sur des modèles de haut niveau avec la synthèse comportementale, ce que nous illustrons au travers de la mise en oeuvre d'un décodeur MIMO. Enfin, dans un contexte de radio-logicielle, nous proposons une extension de la méthodologie afin de prendre en compte le caractère flexible des systèmes embarqués. Pour cela, nous avons intégré à notre méthodologie une architecture de gestion de la reconfiguration proposée par Supélec. Une exécution de modèles de haut niveau sur une plate-forme radio réelle nous a permis de valider notre approche.

In this thesis, we suggest a hardware/software co-design methodology for software radio systems, and more generally for flexible embedded electronics systems, allowing to answer the new design challenges it imposes and to improve the productivity. Our co-design methodology is based on a high-level UML/MARTE (extension of UML dedicated to the hardware modeling) modeling approach. Based on model driven architecture (derived from model driven engineering), our methodology allows to start at a highlevel modeling level and go down to the hardware implementation (generation of VHDL code) by successive rules of transformation and iterative refinements of the models. For that, we defined the middle level of modeling, e. G. Execution Modeling Level, which allows focusing on hardware/software partitioning and focusing on the exploration of architecture to design the hardware platform. To complete the generation of the hardware design language, associated with this methodology, we recommend to couple a co-design methodology based on high-level models with the behavioral synthesis concept. This approach is illustrated with a MIMO decoder example. Finally, in the software radio context, we suggest an extension of the methodology in order to take into account the flexibility of the embedded systems. For that, we include into our methodology an architecture defined at Supélec to manage the reconfiguration. An execution of high-level models on a real radio platform allowed to validate our approach.