In this paper, we propose a VLSI architecture of Reed-Solomon decoder. Our goal is the development of an architecture featuring parallel and pipelined processing to improve the speed and low power design. To achieve the this goal, we analyze the RS decoding algorithm to be used parallel and pipelined processing efficiently, and modified the Euclid's algorithm arithmetic part to apply the parallel structure in RS decoder. The overall RS decoder are compared to Shao's, and we show the 10% area efficiency than Shao's time domain decoder and three times faster, in addition, we approve the proposed RS decoders with Altera FPGA Flex 10K-50, and Implemeted with LG 0.6{\mu}$ processing.
Burst Error Channel의 에러 정정 기술로써 Reed-Solomon Product Code(RSPC)가 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 Random Error Channel과는 달리 Burst Error Channel 상에서 RSPC의 에러 정정 평가 방법에는 많은 어려움이 있다. 우리는 이번 논문에서 Burst Error Channel 상에서 RSPC의 Error Correction Capability의 확률적인 계산 방법을 기술하려 한다.
RS(Reed-Solomon)부호는 오류 정정을 위한 채널 코딩기법중의 하나로 특히 연집 오류에 대해 강한 특성을 갖고 있으며, CD-P(Compact Disc Player), DAT(Digital Audio Tape). VTR, DVD(Digital Video Disc), 디지탈 TV 디코더등에서 사용되고 있다. 본 논문은 Galois Field, GF[$2^8$]상에서 (204. 188. 8)의 규격을 갖는 디지탈 TV용 RS 복호기의 구현에 관한 연구로 8개의 심볼 오류까지 정정 가능하다. 오증 계산은 16개의 오증 계산셀로 구성되어 지며, 오류 위치 다항식을 계산하는데 있어서는 Berlekamp-Massey 알고리즘을 사용한다. VHDL로 설계되어 Synopsys를 이용하여 검증 및 합성하였다.
블록체인 원장의 용량이 폭증하면서 여러 확장성 문제들이 나타나고 있다. 이에 대한 해결 방법으로 원장에 Reed-Solomon 부호화를 적용하여 용량을 줄이려는 연구가 일부 진행 중이나, 피어에 장애가 발생하거나 악의적 행동이 있다면, 데이터 손실을 막기 위한 복구 과정이 필수적이다. 본 논문에서는 원장에 Reed-Solomon 부호화를 적용해 얻는 저장 공간의 감소 효과에 비해서 데이터를 복구할 시 어느 정도의 오버헤드가 발생하는지 성능 평가를 수행했다. 결과적으로, 많은 블록 복구가 필요한 상황에서 인코딩/디코딩 시간은 미미하였고, 대부분의 오버헤드는 청크 재전송 시간이었다.
Reed-Solomon(RS) 코드는 강력한 에러 정정 능력으로 널리 사용된다. 최근 제안된 RS 코드의 리스트 디코딩 알고리즘은 일반적인 디코더보다 더 큰 디코딩 반경을 가지며 하나 이상의 코드를 찾아낸다. 리스트 디코더는 복잡도가 매우 큰 Interpolation 단계를 포함하며 효율적인 하드웨어 설계가 필요하다. 본 논문에서는 연판정 RS 리스트 디코딩 알고리즘을 위한 효율적인 저복잡도 Interpolation 구조를 제안한다. 제안된 구조는 후보다항식의 Y 차수에 대해서는 병렬로 처리하며 X 차수에 대해서는 직렬로 처리한다. 후보다항식의 처리순서는 계수의 메모리사용의 효율성을 높이기 위하여 적응적으로 결정한다. 따라서 내부 저장공간이 최소화되며 메모리 구조와 접근이 단순해진다. 또한 제안된 구조는 각 모듈의 레이턴시가 유사하고 모듈간 스케쥴링을 최대한 중첩함으로써 높은 하드웨어 효율을 보여준다. 예제로써 (255, 239) RS 리스트 디코더를 설계하였으며 동부하이텍 $0.18{\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성하여 검증되었고 결과 최대 동작 주파수는 200MHz이고 게이트 수는 25.1K이다.
Hierarchical modulation has been considered for achieving higher data rates in Terrestrial-DMB(T-DMB) systems. And for achieving a higher data rates transmission, the low-priority (LP) data, which is used to carry additional data, such as video data, audio data and textual data, should be perfectly decoded in a certain value of $E_b/N_o$. Unfortunately, the man-made noise badly affects the high-priority (HP) symbol, which is used to carry the conventional data in the existed T-DMB system; and since the advanced T-DMB system is proposed to fit for the legacy T-DMB receivers, the low-priority symbols in the hierarchical modulation are much worse affected by the neighbors, who are both in the same quadrant. Because of the feature that mentioned previously, the turbo code has been considered to deal with the LP data. And due to the degradation which caused by the shortened symbol distance, the error performance of LP data is not sufficient by only using the turbo code. In this paper, we propose a Reed-Solomon code used outside of turbo code, and with the turbo code, it becomes a concatenated code. In this paper, there are some simulation results, within the comparison of those performances, we can see how a Reed-Solomon code is utilized for degradation of error performance which is caused by the hierarchical constellation, and how to design a Reed-Solomon code which is suitable for improving the degradation of error performance.
본 논문에서는 차세대 무선통신 시스템기술에 적용 가능한 선형에러정정(Linear Error Correction Code)코드를 고성능 모바일 전송률 향상을 위하여 제한적인 시스템의 전제하에 성능 비교 및 전송에 따른 실제적 확인으로 구성하였다. 디지털 통신 및 방송기술의 물리계층에서 사용되고 있는 리드-솔로먼(Reed-Solomon) 코드와 선형에러코드(LDPC)코드에서 전송율이 중요한 이슈로 부각되고 있기 때문이다. 그러므로 본고에서는 디지털 통신과 방송에서의 모바일 방송 DVB(Digital Video Broadcasting) 시스템과 휴대이동방송에 적용된 리드-솔로먼코드와 선형에러코드의 성능을 시뮬레이션하여 고성능 모바일 전송률 성능 향상에 대하여 분석하였다. 이때 기존 리드-솔로먼코드를 대체한 선형에러코드의 전송효율 및 성능에 대한 기술적 부분을 효율관점에서 검증하였다.
본 논문에서 마이크로프로그램 제어방식을 이용하여 CDP(Compact Disc Player)에서 사용되는 RS 부호(Reed-Solomon code)의 복호기를 설계하였다. 사용한 복호방법은 Newton 항등식들로 부터 얻어진 연립방정식들을 이용하여 오류위치다항식의 계수들을 구하고, C2(외부호)복호에서의 소실데이타 개수를 확인한다. 또한 C2복호에서 소실데이타 값들을 C1(내부호)복호 결과와 신드롬들을 이용하여 구한다. 이와 같은 복호방법을 이용하여 4개의 소실정정까지 할 수 있도록 해서 오류정정능력을 높였다. 설계한 복호기는 오류정정에 필요한 GF(28)상에서 연산을 수행할 수 있는 복호연산기와 프로그램 ROM을 가지고있는 복호제어기 띤 마이크로명령어(microinstruction)들로 구성된다. 마이크로명령어들을 이용하여 RS부호의 복호 알고리즘을 프로그램할 수 있으며, 성능향상이나 다른 용도에 사용하기 위해서는 프로그램 ROM만 바꾸면 가능하므로 간편하다. 본 논문에서 설계한 복호기는 Verilog HDL의 Logic Level Modeling을 이용하여 구현했으며, 설계된 복호기에서 각 마이크로명명령어들은 14비트(=1 word)이고, 프로그램 ROM의 크기는 360 word이다. 또한 C1과 C2를 모두 복호하는데 걸리는 최대시간은 424 clock-cycle이다.
본 논문에서는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 단말기에서 사용하기 위하여 유클리드(Euclid) 알고리즘 기반의 RS(255,239,t=8) 복호기를 설계하였다 DMB는 휴대 단말기 상에 방송서비스 제공이 목적이므로 사용된 RS 복호기는 면적이 작아야 하며 실시간처리를 위해 복호 지연시간이 짧아야 한다. 두 조건을 만족시키기 위해 에러의 위치 및 크기를 찾는 방법으로 유클리드 알고리즘을 수정하여 사용하였다. 유클리드 알고리즘 상에서 유한체 나눗셈 연산을 위해 사용하는 Inverse ROM을 17 클럭을 소모하는 나눗셈기로 대체하여 면적을 줄였으며, 유한체 나눗셈기로 인한 지연 시간을 줄이기 위해 차수 연산 없이 유클리드 알고리즘의 동작 제어가 가능한 수정된 유클리드 알고리즘을 제안하였다. 제안한 유클리드 알고리즘은 기본 유클리드 알고리즘에 비해 비슷한 지연시간 조건 하에서 면적을 25% 정도 줄일 수 있었다. 삼성 STD130 $0.18{\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 이용하여 Synopsys 상에서 합성한 결과 유클리드 블록은 30,228개의 게이트수를 가지며 288 클럭을 소모하였으며, 전체 RS 복호기의 크기는 약 45,000 게이트였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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