Reed-Solomon(RS) 부호는 CD-ROM, HDTV, ATM 그리고 디지털 VCR 등 여러 분야에서 연집(burst) 오류를 정정하기 위해 적용되어 왔다. RS 부호를 복호하기 위해서는 Berlekamp-Massey 알고리즘, 유클리드 알고리즘 그리고 수정 유클리드 알고리즘(MEA)이 개발되었다. 최근에는 이들 중에서도 MEA가 가장 자주 사용되었다. 본 논문은 부호의 복호에 사용되는 MEA을 위한 효율적인 반복 셀 구조를 제안한다. 제안된 구조의 두 가지 주된 특징은 다음과 같다. 첫째, MEA의 수행에 있어 기존의 방법[1] 보다 약 25% 적은 수의 클럭 사이클을 이용한다. 둘째, MEA 수행에 소비되는 클럭 사이클의 수가 부호의 길이 n보다 큰 경우 MEA 셀의 개수를 줄일 수 있었으며, 수신된 워드를 위한 버퍼 요구량 또한 줄일 수 있었다. 예로써 (128,124) RS 부호에 대한 MEA 회로가 VHDL을 통하여 기술되고 검증된다.
본 논문에서는 차수 연산이 필요 없는 새로운 DCME 알고리즘 (Degree Computationless Modified Euclid´s Algorithm)을 사용한 저비용 고속 RS (Reed-Solomon) 복호기를 제안한다. 제안하는 구조는 차수 연산 및 비교 회로가 필요 없어 기존 수정 유클리드 구조들에 비해 매우 낮은 하드웨어 복잡도를 갖는다. 시스톨릭 에레이 (systolic array)를 이용한 제안하는 구조는 키 방정식 (key equation) 연산을 위해서 초기 지연 없이 2t 클록 사이클만을 필요로 한다. 또한, 3t+2개의 기본 셀 (basic cell)을 사용하는 DCME 구조는 오직 하나의 PE (processing element)를 사용하므로 규칙성 (regularity) 및 비례성(scalability)을 갖는다. 0.25㎛ Faraday 라이브러리를 사용하여 논리합성을 수행한 RS 복호기는 200㎒의 동작 주파수 및 1.6Gbps의 데이터 처리 속도를 갖는다. (255, 239, 8) RS 코드 복호를 수행하는 DCME 구조와 전체 RS 복호기의 게이트 수는 각각 21,760개와 42,213개이다. 제안하는 RS 복호기는 기존 RS 복호기들에 비해 23%의 게이트 수 절감 및 전체 지연 시간의 10%가 향상되었다.
블록체인은 사용자가 수행하는 트랜잭션을 안전하게 기록 및 관리하기 위해 블록체인 네트워크의 참가자에 트랜잭션을 복제하여 저장하고 공유한다. 따라서, 블록체인 네트워크가 운영되는 동안 참가자들이 저장하는 전체 원장의 용량은 계속하여 증가하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 저장 효율성을 높이면서 참가자의 장치에 문제가 발생하거나 악의적인 참가자가 있는 경우에도 원장에 올바른 값을 저장할 수 있도록 보장해주는 방법의 연구가 진행되고 있다. 연구 중 한 방향은 리드 솔로몬 부호화와 같은 방식을 블록체인 원장 저장에 적용하는 것이다. 본 논문에서는 원장 저장을 위해 키값 저장소를 사용하는 오픈소스 블록체인에 리드 솔로몬 부호화를 적용하였고, 실험을 통해 이러한 부호화를 통해 얻을 수 있는 저장 효율성과, 증가하는 연산 오버헤드를 측정하였다. 실험 결과, 저장 효율성은 86% 증가하였으며 리드 솔로몬 부호화 과정에 필요한 CPU 연산의 증가 폭은 2.7% 정도로 적어서 부호화 방법의 유용성을 확인하였다.
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 $0{\leq}{\mu}{\leq}d_{\min}-1$.
Park, Jeong-In;Lee, Ki-Hoon;Choi, Chang-Seok;Lee, Han-Ho
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제10권3호
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pp.193-202
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2010
This paper presents a high-speed low-complexity pipelined Reed-Solomon (RS) (255,239) decoder using pipelined reformulated inversionless Berlekamp-Massey (pRiBM) algorithm and its folded version (PF-RiBM). Also, this paper offers efficient pipelining and folding technique of the RS decoders. This architecture uses pipelined Galois-Field (GF) multipliers in the syndrome computation block, key equation solver (KES) block, Forney block, Chien search block and error correction block to enhance the clock frequency. A high-speed pipelined RS decoder based on the pRiBM algorithm and its folded version have been designed and implemented with 90-nm CMOS technology in a supply voltage of 1.1 V. The proposed RS(255,239) decoder operates at a clock frequency of 700 MHz using the pRiBM architecture and also operates at a clock frequency of 750 MHz using the PF-RiBM, respectively. The proposed architectures feature high clock frequency and low-complexity.
리드솔로몬 부호화기를 구현하기 위해서 제안된 구조는 널리 알려진 대로 일반적인 구조와 직렬승산기를 쓰는 구조가 있다. 일반적 구조의 부호화기는 구조가 복잡한 대신 처리속도가 빠르고, 반면에 직렬승산기를 쓰는 부호화기는 구조는 단순하지만 처리속도는 그다지 빠르지 않은 것으로 알려져 있다. 이 논문에서는, 이 널리 알려진 사실이 VHDL로 구현할 때는 사실이 아닐 수도 있다는 것을 보인다. 이는, 직렬승산기에 필요한 쌍대기저 변환테이블을 구현하는 데에는 많은 게이트가 필요한 경우가 있기 때문인 것으로 해석된다. 한편 두 가지 구조를 써서 VHDL로 구현한 부호화의 처리속도는 모두 같다.
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.
리드솔로몬 복호기에서 4중 오류 이상의 오류치와 위치를 발견해 정정시는 보통 치엔탐색기를 사용한다. 이때 기존의 방법은 회로량이 많고 지연시간이 길어 비효율적이었다. 본 논문에서는 갈로이스 부분장을 이용 이 탐색기를 속도도 빠르고 회로량도 대폭 줄인 새로운 효율적 탐색기회로 설계법을 제시한다. 본 논문에서는 4중 오류위치를 정확히 추출함을 보였으나, 이새 설계된 탐색기회로는 5중이상의 오류위치도 정확히 찾을 수 있는 설계이다. 새로운 회로는 정확히 오류위치를 발견할 수 있음이 예를 통해 검증되었다.
본 논문에선 리드솔로몬 디코더의 오류위치 탐색장치와 오류치 계산장치중 오류치 계산기의 효율적 설계에 대해 서술한다. 오류치계산은 오류위치가 결정이 되면 선형 연립방정식의 해를 구하면 되나 갈로이스 장상에서 승산장치, 제산장치등의 회로가 구성되져야 한다. 본 논문은 이들 연산회로의 효율적 설계법에 대해 기술하고 있다. 오류위치 계산장치의 설계법은 이미 많은 학자및 기술자들에 의해 연구가 진행되어 여기서는 오류값 계산장치에 대해 주로 연구를 진행 하였다.
본 논문은 고속 WPAN 시스템에 대한 가변 길이 8-병렬 리드-솔로몬(RS) 복호기에 관한 일반적인 구조를 제안한다. 제안된 구조는 RS(255,239) 코드뿐만 아니라 다양한 단축화 RS 부호들을 지원 할 수 있다. 특히, 가변길이 구조는 다양한 단축화 RS 부호에 대해 가변적인 낮은 지연을 제공하며, 8-병렬 구조를 적용하여 높은 데이터 처리율을 제공한다. 제안된 RS 복호기는 90-$nm$ CMOS 표준 셀 기술을 사용하여 성능 분석을 수행하였고, 클록 주파수 300$MHz$에서 19-$Gbps$ 데이터 처리율을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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