RS + LDPC-Staircase Codes for the Erasure Channel: Standards, Usage and Performance

Application-Level Forward Erasure Correction (AL-FEC) codes are a key element of telecommunication systems. They are used to recover from packet losses when retransmission are not feasible and to optimize the large scale distribution of contents. In this paper we introduce Reed-Solomon/LDPCStaircase codes, two complementary AL-FEC codes that have recently been recognized as superior to Raptor codes in the context of the 3GPP-eMBMS call for technology [1]. After a brief introduction to the codes, we explain how to design high performance codecs which is a key aspect when targeting embedded systems with limited CPU/battery capacity. Finally we present the performances of these codes in terms of erasure correction capabilities and encoding/decoding speed, taking advantage of the 3GPP-eMBMS results where they have been ranked first

Architectures for soft-decision decoding of non-binary codes

En esta tesis se estudia el dise¿no de decodificadores no-binarios para la correcci'on de errores en sistemas de comunicaci'on modernos de alta velocidad. El objetivo es proponer soluciones de baja complejidad para los algoritmos de decodificaci'on basados en los c'odigos de comprobaci'on de paridad de baja densidad no-binarios (NB-LDPC) y en los c'odigos Reed-Solomon, con la finalidad de implementar arquitecturas hardware eficientes. En la primera parte de la tesis se analizan los cuellos de botella existentes en los algoritmos y en las arquitecturas de decodificadores NB-LDPC y se proponen soluciones de baja complejidad y de alta velocidad basadas en el volteo de s'¿mbolos. En primer lugar, se estudian las soluciones basadas en actualizaci'on por inundaci 'on con el objetivo de obtener la mayor velocidad posible sin tener en cuenta la ganancia de codificaci'on. Se proponen dos decodificadores diferentes basados en clipping y t'ecnicas de bloqueo, sin embargo, la frecuencia m'axima est'a limitada debido a un exceso de cableado. Por este motivo, se exploran algunos m'etodos para reducir los problemas de rutado en c'odigos NB-LDPC. Como soluci'on se propone una arquitectura basada en difusi'on parcial para algoritmos de volteo de s'¿mbolos que mitiga la congesti'on por rutado. Como las soluciones de actualizaci 'on por inundaci'on de mayor velocidad son sub-'optimas desde el punto de vista de capacidad de correci'on, decidimos dise¿nar soluciones para la actualizaci'on serie, con el objetivo de alcanzar una mayor velocidad manteniendo la ganancia de codificaci'on de los algoritmos originales de volteo de s'¿mbolo. Se presentan dos algoritmos y arquitecturas de actualizaci'on serie, reduciendo el 'area y aumentando de la velocidad m'axima alcanzable. Por 'ultimo, se generalizan los algoritmos de volteo de s'¿mbolo y se muestra como algunos casos particulares puede lograr una ganancia de codificaci'on cercana a los algoritmos Min-sum y Min-max con una menor complejidad. Tambi'en se propone una arquitectura eficiente, que muestra que el 'area se reduce a la mitad en comparaci'on con una soluci'on de mapeo directo. En la segunda parte de la tesis, se comparan algoritmos de decodificaci'on Reed- Solomon basados en decisi'on blanda, concluyendo que el algoritmo de baja complejidad Chase (LCC) es la soluci'on m'as eficiente si la alta velocidad es el objetivo principal. Sin embargo, los esquemas LCC se basan en la interpolaci'on, que introduce algunas limitaciones hardware debido a su complejidad. Con el fin de reducir la complejidad sin modificar la capacidad de correcci'on, se propone un esquema de decisi'on blanda para LCC basado en algoritmos de decisi'on dura. Por 'ultimo se dise¿na una arquitectura eficiente para este nuevo esquemaGarcía Herrero, FM. (2013). Architectures for soft-decision decoding of non-binary codes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/33753TESISPremiad

Error-correction coding for high-density magnetic recording channels.

Finally, a promising algorithm which combines RS decoding algorithm with LDPC decoding algorithm together is investigated, and a reduced-complexity modification has been proposed, which not only improves the decoding performance largely, but also guarantees a good performance in high signal-to-noise ratio (SNR), in which area an error floor is experienced by LDPC codes.The soft-decision RS decoding algorithms and their performance on magnetic recording channels have been researched, and the algorithm implementation and hardware architecture issues have been discussed. Several novel variations of KV algorithm such as soft Chase algorithm, re-encoded Chase algorithm and forward recursive algorithm have been proposed. And the performance of nested codes using RS and LDPC codes as component codes have been investigated for bursty noise magnetic recording channels.Future high density magnetic recoding channels (MRCs) are subject to more noise contamination and intersymbol interference, which make the error-correction codes (ECCs) become more important. Recent research of replacement of current Reed-Solomon (RS)-coded ECC systems with low-density parity-check (LDPC)-coded ECC systems obtains a lot of research attention due to the large decoding gain for LDPC-coded systems with random noise. In this dissertation, systems aim to maintain the RS-coded system using recent proposed soft-decision RS decoding techniques are investigated and the improved performance is presented