Quang Trung Dong, doctorant au département Électronique a soutenu sa thèse intitulée « Le principe du calcul stochastique appliqué au décodage des turbocodes : conception, implémentation et prototypage sur circuit FPGA », le 20 décembre à Télécom Bretagne (campus de Brest).

Quang Trung Dong, doctorant au département Électronique

Résumé : Depuis leur publication en 1993 et leur exploitation dans le domaine des communications numériques, les turbocodes ont été adoptés dans de nombreux standards de télécommunications. Avec le développement des services sans fil et la nécessité de transmission à très haut débit, le besoin de conception de turbo-décodeurs à haut débit jusqu’au G/bits devient incontournable. Une approche alternative a été explorée dans cette thèse : le décodage des turbocodes à partir d’une représentation stochastique de l’information. Les principes du calcul stochastique ont été élaborés dans les années 1960, comme une méthode traitant des opérations arithmétiques complexes à faible coût. Pour ce faire, les probabilités sont converties en des flux de bits aléatoires dans lesquels l’information est représentée par des statistiques de bits. Des opérations arithmétiques complexes sur les probabilités sont transformées en des opérations sur les bits utilisant des portes logiques élémentaires. L’application du calcul stochatique au décodage itératif de codes correcteurs d’erreurs favorise des structures matérielles des noeuds de calcul très simples. L’objectif principal de cette thèse fut d’étendre l’approche du décodage stochastique au décodage de turbocodes. Dans un premier temps, nous avons proposé une première architecture pour un turbo-décodeur stochastique. Cette étape a permis de situer notre solution architecturale en termes de débit. Le principal défi fut ensuite d’augmenter le débit. Pour ce faire, nous avons considéré deux techniques complémentaires : le passage dans le domaine stochastique exponentiel et l’exploitation du parallélisme au sein du décodeur. Le principe de la première technique consiste à remplacer l’opération d’addition stochastique par des opérations plus simples dans le domaine exponentiel. Le principe de la deuxième technique est de représenter une probabilité par plusieurs flux stochastiques en parallèle. L’exploitation de ces deux techniques a permis d’aboutir à un décodage stochastique pour les codes convolutifs et les turbocodes ayant des performances similaires à celles des décodeurs classiques. Enfin, les architectures proposées ont été intégrées dans un circuit configurable FPGA. Le prototype de turbo-décodeur stochastique a permis de démontrer la faisabilité matérielle d’un turbo-décodeur stochastique en assurant de bonnes performances de décodage.

Mots-clés : turbocodes, algorithme MPA, décodage stochastique, prototypage FPGA.
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Membres du jury : Emmanuel Casseau, professeur, ENSSAT, Lannion – Dominique Dallet, Professeur, IPB Enseirb-Matmeca, Talence – Jean-Philippe Diguet, directeur de recherche, Université de Bretagne Sud – Matthieu Arzel, maître de conférences, Télécom Bretagne – Christophe Jego, professeur, IPB Enseirb-Matmeca, Talence.