일반적인 통신 시스템에서 시스템의 성능을 저하시키는 오류는 검출 불능 오류와 정정 불능 오류로 구성되는데 검출 불능 오류의 경우 오류에 대한 적절한 대응이 불가능하다는 측면에서 더욱 심각한 문제가 된다. 이러한 검출 불능 오류를 줄이기 위해 적부호 복호에는 다양한 방법이 생각되었지만 이러한 방법들의 대부분은 CD, 혹은 DAT등에 적용하기 위한 방법들로서 긴 길이의 RS 적부호에 적용하기 힘들다. 본 논문에서는 검출 불능 오류율을 줄일 수 있는 긴 길이의 RS 적부호 복호 방법을 제안하고 이들의 성능을 심볼 오류 확률을 계산함으로서 분석하여 기존의 방법과 비교한다. 여기서 제안된 방법들은 기존의 방법보다 검출 불능 확률을 크게 줄이는데 반하여 전체 오류 확률에서의 큰 열화는 일으키지 않는다.
This paper expands an analytical performance model of 802.11 to accurately estimate throughput and energy demand of 802.11-based wireless sensor network (WSN) when sensor nodes employ Reed-Solomon (RS) codes, one of block forward error correction (FEC) techniques. This model evaluates these two metrics as a function of the channel bit error rate (BER) and the RS symbol size. Since the basic recovery unit of RS codes is a symbol not a bit, the symbol size affects the WSN performance even if each packet carries the same amount of FEC check bits. The larger size is more effective to recover long-lasting error bursts although it increases the computational complexity of encoding and decoding RS codes. For applying the extended model to WSNs, this paper collects traffic traces from a WSN consisting of two TIP50CM sensor nodes and measures its energy consumption for processing RS codes. Based on traces, it approximates WSN channels with Gilbert models. The computational analyses confirm that the adoption of RS codes in 802.11 significantly improves its throughput and energy efficiency of WSNs with a high BER. They also predict that the choice of an appropriate RS symbol size causes a lot of difference in throughput and power waste over short-term durations while the symbol size rarely affects the long-term average of these metrics.
Reed-Solomon(RS) 부호의 복호에서 오류위치다항식을 구하기 위한 알고리듬 중 Peterson에 의해 제안되고 Gorenstein과 Zierler가 개선한 알고리듬은 오류정정능력 t가 비교적 작을 경우 BerlekampMassey의 반복 알고리듬, Euclid 알고리듬을 이용한 복호, 변환영역에서의 복호보다 오류위치다항식의 계산이 간단하고 장치화에 이점이 있다. 본 논문에서는 Peterson-Gorenstein-Zieler의 알고리듬 RS부호의 부호화와 복호과정을 체계적으로 연구, 분석하고 실제로 통신 시스템에 응용할 수 있도록 유한체 GF($2^5$)의 심볼로 이루어지는 2중 오류정정(31,27)RS 부호의 부호기와 복호기를 설계하여 TTL IC로 장치화 하였다.
본 논문에서는 효율적인 데이터 전송을 위해 Reed-Solomon(RS) 부호를 활용하여 암호화된 이미지에 정보를 전송하는 새로운 가역적 데이터 은닉 기술을 제안한다. 암호화된 이미지로부터 데이터의 복구 시 발생하는 오류를 줄이기 위해 메시지를 RS 부호의 부호어를 생성 후 데이터 은닉키를 활용하여 암호화된 이미지에 반영한다. 수신자는 부호어가 포함된 암호화 이미지를 수신하고 먼저 암호화된 이미지를 암호화에 따라 이미지를 해독하고, 공간 상간관계를 이용하여 데이터를 추출한다. 이 추출한 데이터로부터 RS 부호의 정보를 계산하여 RS 복호기를 통해 메시지를 추정한다. 두 개 이미지와 RS 부호에 대한 모의실험 결과는 제안한 구조의 성능이 비트 오류 비율 측면에서 성능 향상을 보여준다.
센서 네트워크는 에너지 제안이 있기 때문에 에너지가 효율적인 오류 정정 방법을 사용하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 낮은 전송 전력으로 전송한 데이터를 FEC (Forward Error Correcting) 코드를 적용하는 방식을 제안한다. RS (Reed-Solomon) 코드는 FEC kd법 중의 하나로 블록 코드를 사용한다. RS 코드는 데이터에 추가한 리던던시로 동작한다. 인코딩 데이터는 저장되거나 전송될 수 있다. 오류가 발생했을 때 인코딩 된 데이터는 복원된다. 추가된 리던던시는 디코더에서 수신된 데이터에서 오류가 있는 부분을 감지하고 정정하는 데에 사용된다. RS 코드가 정정할 수 있는 오류의 수는 추가되는 리던던시에 의해 결정된다. 1분마다 32바이트를 전송할 경우 RS(15,13)은 138일, RS(31,27)은 132일, RS(63,57)은 126일, RS(127,115)는 111일, RS(255,239)는 103일의 수명을 예측할 수 있었다.
무선센서네트워크에서는센서노드로부터전송된데이터는채널의노이즈등의요인으로 오류가 일어나기 쉽다. 센서 네트워크는 엄격한 에너지 제안이 있기 때문에 에너지가 효율적인 오류 정정 방법을 사용하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 낮은 전송 전력으로 전송한 데이터를 RS 코드를 적용하는 방식을 제안하고, 시뮬레이션과 실험을 수행한다. RS 코드는 데이터에 추가한 리던던시로 동작한다. 인코드 데이터는 저장되거나 전송될 수 있다. 오류가 발생했을 때 인코드된 데이터는 복원된다. 추가된 리던던시는 디코더에서 수신된 데이터에서 오류가 있는 부분을 감지하고 정정하는 데에 사용된다. RS 코드가 정정할 수 있는 오류의 수는 추가되는 리던던시에 의해 결정된다. 실험 결과 저전력 통신에서의 높은 안정성을 확인하였다. 1분마다 32바이트를 전송할 경우 RS(15,13)은 173.7일, RS(31,27)은 169.1일, RS(63,57)은 163.9일, RS(127,115)는 150.7일, RS(255,239)는 149.7일의 수명을 예측할 수 있었다. 패킷 수신 확률(PRR) 실험에 RS(255,239)를 적용하여 약 3m 전송거리가 증가함을 확인하였다.
본 논문은 무선 통신 채널 상에서 RS/길쌈 연쇄부호와 세미 랜덤 인터리버를 이용한 터보코드의 성능을 분석하였다. 그 결과 터보코드는 인터리버의 크기ㅗ아 구속장, 반복복호횟수가 증가할수록 성능이 향상하였다. 그리고 구속장 L=5, BER=10-4 일때 RS/길쌈 연쇄부호와 세미 랜덤 인처리버를 이용한 터보코드의 $E_b/N_o$ 값은 각각 4.5[dB]와 2.95[dB]로 세미 랜덤 인터리버를 이용한 터보코드의 성능이 약 1.55[dB] 우수함 입증하였다.
본 논문에서는 디지털 이미지의 무선 전송시 발생하는 에러를 제거 할 수 있는 오류 제어 부호화 기술 중 하나인 RS(Reed-Solomon) coding 중 Encoder의 FPGA 구현에 대한 논문이다. 여러 오류 제어 부호화 기술중 RS coding의 경우 비트가 아닌 심볼로 부호화를 하기 때문에 연집에러에 강한 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 RS coding중 최대 16바이트(Byte)의 에러를 정정할 수 있는 RS(255,223) 부호기를 FPGA 구현을 위해 Matlab을 이용하여 시뮬레이션을 하였다. 이때 사용한 영상은 JPG 파일을 이용하였다. 그리고 FPGA 구현을 위해 Xilinx사의 System Generator를 사용 하였다.
A new time-domain decoder for Reed-Solomon (RS) codes is proposed. Because this decoder can correct both errors and erasures without computing the erasure locator, errata locator, or errata evaluator polynomials, the computational complexity can be substantially reduced. Herein, to demonstrate this benefit, complexity comparisons between the proposed decoder and the Truong-Jeng-Hung and Lin-Costello decoders are presented. These comparisons show that the proposed decoder consistently has lower computational requirements when correcting all combinations of ${\nu}$ errors and ${\mu}$ erasures than both of the related decoders under the condition of $2{\nu}+{\mu}{\leq}d_{\min}-1$, where $d_{min}$ denotes the minimum distance of the RS code. Finally, the (255, 223) and (63, 39) RS codes are used as examples for complexity comparisons under the upper bounded condition of min $2{\nu}+{\mu}=d_{\min}-1$. To decode the two RS codes, the new decoder can save about 40% additions and multiplications when min ${\mu}=d_{min}-1$ as compared with the two related decoders. Furthermore, it can also save 50% of the required inverses for min $0{\leq}{\mu}{\leq}d_{\min}-1$.
이 논문에서는 임의의 블록 길이 n과 메시지 길이 k를 갖는 Reed-Solomon (RS) 부호를 연속적으로 복호하도록 프로그램 될 수 있는 가변형 RS 복호기의 효율적인 구조를 제안한다. 이 복호기는 단축형 RS 부호의 복호를 위해 영을 삽입할 필요가 없도록 하며, 변수 n과 k, 결과적으로 에러정정 능력 t의 값들을 매 부호어 블록마다 변화시킬 수 있다. 복호기는 수정 유클리드 알고리즘(modified Euclid's algorithm; MEA)을 기반으로 한 3단계 파이프라인 처리를 수행한다. 각 단계는 분리된 클럭에 의해 구동될 수 있으므로 단계 2 그리고/또는 단계 3에 고속 클럭을 사용함으로써 단지 2단계의 파이프라인 처리로 동작시킬 수 있다. 또한 입출력에서 서로다른 클럭을 사용하는 경우에도 사용할 수 있다. 각 단계는 가변 블록 길이를 갖는 RS 부호를 복호하기에 적합한 구조를 갖도록 설계되었다. 변화하는 t 값을 위해 MEA의 새로운 구조가 설계된다. MEA 블록에서 천이 레지스터들의 동작 길이는 하나 감소되었으며, t의 서로 다른 값에 따라서 변화될 수 있다. 간단한 회로로써 동작 속도를 유지하기 위해 MEA 블록은 재귀적 기법과 고속 클럭킹 기법을 사용한다. 이 복호기는 버스트 모드 뿐 아니라 연속 모드로 수신된 부호어를 복호할 수 있으며, 과 가변성으로 인해 다양한 분야에서 사용될 수 있다. GF($2^8$) 상에서 최대 10의 에러정정 능력을 갖는 가변형 RS 복호기를 VHDL로 설계하였으며, FPGA 칩에 성공적으로 합성하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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