Design and implementation of decoders for error correction in high-speed communication systems

This thesis is focused on the design and implementation of binary low-density parity-check (LDPC) code decoders for high-speed modern communication systems. The basic of LDPC codes and the performance and bottlenecks, in terms of complexity and hardware efficiency, of the main soft-decision and hard-decision decoding algorithms (such as Min-Sum, Optimized 2-bit Min-Sum and Reliability-based iterative Majority-Logic) are analyzed. The complexity and performance of those algorithms are improved to allow efficient hardware architectures. A new decoding algorithm called One-Minimum Min-Sum is proposed. It reduces considerably the complexity of the check node update equations of the Min-Sum algorithm. The second minimum is estimated from the first minimum value by a means of a linear approximation that allows a dynamic adjustment. The Optimized 2-bit Min-Sum algorithm is modified to initialize it with the complete LLR values and to introduce the extrinsic information in the messages sent from the variable nodes. Its variable node equation is reformulated to reduce its complexity. Both algorithms were tested for the (2048,1723) RS-based LDPC code and (16129,15372) LDPC code using an FPGA-based hardware emulator. They exhibit BER performance very close to Min-Sum algorithm and do not introduce early error-floor. In order to show the hardware advantages of the proposed algorithms, hardware decoders were implemented in a 90 nm CMOS process and FPGA devices based on two types of architectures: full-parallel and partial-parallel one with horizontal layered schedule. The results show that the decoders are more area-time efficient than other published decoders and that the low-complexity of the Modified Optimized 2-bit Min-Sum allows the implementation of 10 Gbps decoders in current FPGA devices. Finally, a new hard-decision decoding algorithm, the Historical-Extrinsic Reliability-Based Iterative Decoder, is presented. This algorithm introduces the new idea of considering hard-decision votes as soft-decision to compute the extrinsic information of previous iterations. It is suitable for high-rate codes and improves the BER performance of the previous RBI-MLGD algorithms, with similar complexity.Esta tesis se ha centrado en el diseño e implementación de decodificadores binarios basados en códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC) válidos para los sistemas de comunicación modernos de alta velocidad. Los conceptos básicos de códigos LDPC, sus prestaciones y cuellos de botella, en términos de complejidad y eficiencia hardware, fueron analizados para los principales algoritmos de decisión soft y decisión hard (como Min-Sum, Optimized 2-bit Min-Sum y Reliability-based iterative Majority-Logic). La complejidad y prestaciones de estos algoritmos se han mejorado para conseguir arquitecturas hardware eficientes. Se ha propuesto un nuevo algoritmo de decodificación llamado One-Minimum Min-Sum. Éste reduce considerablemente la complejidad de las ecuaciones de actualización del nodo de comprobación del algoritmo Min-Sum. El segundo mínimo se ha estimado a partir del valor del primer mínimo por medio de una aproximación lineal, la cuál permite un ajuste dinámico. El algoritmo Optimized 2-bit Min-Sum se ha modificado para ser inicializado con los valores LLR e introducir la información extrínseca en los mensajes enviados desde los nodos variables. La ecuación del nodo variable de este algoritmo ha sido reformulada para reducir su complejidad. Ambos algoritmos fueron probados para el código (2048,1723) RS-based LDPC y para el código (16129,15372) LDPC utilizando un emulador hardware implementado en un dispositivo FPGA. Éstos han alcanzado unas prestaciones de BER muy cercanas a las del algoritmo Min-Sum evitando, además, la aparición temprana del fenómeno denominado suelo del error. Con el objetivo de mostrar las ventajas hardware de los algoritmos propuestos, los decodificadores se implementaron en hardware utilizando tecnología CMOS de 90 nm y en dispositivos FPGA basados en dos tipos de arquitecturas: completamente paralela y parcialmente paralela utilizando el método de actualización por capas horizontales. Los resultados muestran que los decodificadores propuestos e implementados son más eficientes en área-tiempo que otros decodificadores publicados y que la baja complejidad del algoritmo Modified Optimized 2-bit Min-Sum permite la implementación de decodificadores en los dispositivos FPGA actuales consiguiendo una tasa de 10 Gbps. Finalmente, se ha presentado un nuevo algoritmo de decodificación de decisión hard, el Historical-Extrinsic Reliability-Based Iterative Decoder. Este algoritmo introduce la nueva idea de considerar los votos de decisión hard como decisión soft para calcular la información extrínseca de iteracions anteriores. Este algoritmo es adecuado para códigos de alta velocidad y mejora el rendimiento BER de los algoritmos RBI-MLGD anteriores, con una complejidad similar.Aquesta tesi s'ha centrat en el disseny i implementació de descodificadors binaris basats en codis de comprovació de paritat de baixa densitat (LDPC) vàlids per als sistemes de comunicació moderns d'alta velocitat. Els conceptes bàsics de codis LDPC, les seues prestacions i colls de botella, en termes de complexitat i eficiència hardware, van ser analitzats pels principals algoritmes de decisió soft i decisió hard (com el Min-Sum, Optimized 2-bit Min-Sum y Reliability-based iterative Majority-Logic). La complexitat i prestacions d'aquests algoritmes s'han millorat per aconseguir arquitectures hardware eficients. S'ha proposat un nou algoritme de descodificació anomenat One-Minimum Min-Sum. Aquest redueix considerablement la complexitat de les equacions d'actualització del node de comprovació del algoritme Min-Sum. El segon mínim s'ha estimat a partir del valor del primer mínim per mitjà d'una aproximació lineal, la qual permet un ajust dinàmic. L'algoritme Optimized 2-bit Min-Sum s'ha modificat per ser inicialitzat amb els valors LLR i introduir la informació extrínseca en els missatges enviats des dels nodes variables. L'equació del node variable d'aquest algoritme ha sigut reformulada per reduir la seva complexitat. Tots dos algoritmes van ser provats per al codi (2048,1723) RS-based LDPC i per al codi (16129,15372) LDPC utilitzant un emulador hardware implementat en un dispositiu FPGA. Aquests han aconseguit unes prestacions BER molt properes a les del algoritme Min-Sum evitant, a més, l'aparició primerenca del fenomen denominat sòl de l'error. Per tal de mostrar els avantatges hardware dels algoritmes proposats, els descodificadors es varen implementar en hardware utilitzan una tecnologia CMOS d'uns 90 nm i en dispositius FPGA basats en dos tipus d'arquitectures: completament paral·lela i parcialment paral·lela utilitzant el mètode d'actualització per capes horitzontals. Els resultats mostren que els descodificadors proposats i implementats són més eficients en àrea-temps que altres descodificadors publicats i que la baixa complexitat del algoritme Modified Optimized 2-bit Min-Sum permet la implementació de decodificadors en els dispositius FPGA actuals obtenint una taxa de 10 Gbps. Finalment, s'ha presentat un nou algoritme de descodificació de decisió hard, el Historical-Extrinsic Reliability-Based Iterative Decoder. Aquest algoritme presenta la nova idea de considerar els vots de decisió hard com decisió soft per calcular la informació extrínseca d'iteracions anteriors. Aquest algoritme és adequat per als codis d'alta taxa i millora el rendiment BER dels algoritmes RBI-MLGD anteriors, amb una complexitat similar.Català Pérez, JM. (2017). Design and implementation of decoders for error correction in high-speed communication systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86152TESI

Cabling, connectors and splices structure for the OBSEA. Expandable subsea observatory.

The OBSEA observatory, for its construction, characteristics and loation in the seafloor, needs a cabling and connections structure capable to satisfy its finality and to resist the adverse conditions of thes sea environment.Peer Reviewe

Computació paral.lela en iOS per experts en MPI

Cada dia apareixen noves aplicacions relacionades amb el món de la tecnologia. Com és lògic, hi ha molts camps que han estat objectius d'una gran quantitat d'estudis, mentre que hi ha altres que passen més desapercebuts. Dintre d'aquests camps que passen més desapercebuts, hi ha alguns que són força interessants i mereixen ser estudiats més en profunditat. Un camp que pot ser molt important en el futur és el de la computació paral·lela en dispositius iOS, ja que els dispositius mòbils cada cop són més potents i van adquirint noves funcionalitats. És en aquest àmbit en el qual es centra aquest Treball de Fi de Grau. Una de les tècniques aplicades més habitualment per realitzar paral·lelisme és mitjançant MPI. Actualment hi ha una gran quantitat de programadors experts en MPI, mentre que es troben molt pocs estudis de programació paral·lela en dispositius iOS. Aquest projecte té com a objectiu l'anàlisi de l'estat actual de la computació paral·lela i distribuïda en dispositius mòbils iOS. Aquest projecte vol proporcionar una visió general de les característiques d'algunes llibreries primitives de MPI, i de les eines de suport que ens dóna Apple, per tal d'aconseguir l'òptima paral·lelització en la programació de dispositius iOS. Per tant, durant el projecte s'ha desenvolupat una aplicació per dispositius iOS que permet aplicar paral·lelisme. A més d'aquesta aplicació, s'ha explicat detalladament totes les diferències amb una aplicació desenvolupada amb MPI, per facilitar a programadors experts en MPI poder programar amb facilitat i agilitat en l'entorn de les aplicacions per dispositius iOS. Per implementar aquesta aplicació s'ha utilitzat l'entorn de desenvolupament Xcode, el framework Network i la tecnologia de GCD, tot realitzat amb el llenguatge de programació Swift destinat al desenvolupament d'aplicacions iOS.Every day there are new applications related to the world of technology. Obviously, there are many fields that have been the targets of a large number of studies, while others are more unnoticed. Within these fields that go unnoticed, there are some that are quite interesting and deserve to be studied more in depth. A field that can be very important in the future is that of parallel computing in iOS devices, as mobile devices are becoming more powerful and are acquiring new features. It is in this area where this End-of-Degree Project focuses. One of the most commonly applied techniques to perform parallelism is through MPI. There is currently a large number of expert programmers in MPI, while there are very few parallel programming studies on iOS devices. This project aims to analyze the current state of parallel computing and distributed on iOS mobile devices. This project aims to provide an overview of the characteristics of some primitive MPI libraries, and Apple's support tools, in order to achieve the optimal parallelization of iOS device programming. Therefore, during the project an application for iOS devices has been developed that allows parallelism to be applied. In addition to this application, it has been explained in detail all the differences with an application developed with MPI, facilitating programmers experts in MPI to be able to program with facility and agility in the surroundings of the applications for iOS devices. To implement this application, the Xcode development environment, the Network framework and the GCD technology have been used, all done with the Swift programming language for the development of iOS applications

Caracterización y ensayos de corrosión de aluminio AA2024-T3 recubierto con polianilina como polímero conductor

El presente proyecto estudia las propiedades físicas y químicas de un recubrimiento de polianilina, sobre aluminio AA2024-T3, una aleación de aluminio muy utilizada en la industria, el sector de la aviación y el aeroespacial. La polianilina es un polímero conductor con muchas aplicaciones dentro de los campos tecnológico y biológico, y también actúa como potente protector contra la corrosión. Además, se analizarán los efectos, sobre las propiedades de dicho recubrimiento del Novaclean®, un desengrasante y desoxidante ácido de la compañía Henkel S.A., utilizado como pretratamiento superficial en la síntesis del polímero para la mejora de la polimerización y la protección contra la corrosión del recubrimiento. La primera parte del proyecto consiste en el estudio de la síntesis del polímero conductor por vía electroquímica. Para ello, se lleva a cabo una evaluación de los principales métodos de electropolimerización de anilina sobre aluminio y una optimización de los parámetros enfocada a la presente aplicación. Además, también se estudian las condiciones del pretratamiento de Novaclean® y se ajustan para proporcionar una potenciación de la síntesis del recubrimiento. En la segunda fase, se realiza el análisis y caracterización del recubrimiento. Para estudiar las características físicas y químicas del recubrimiento de polímero conductor, se emplean dos técnicas espectroscópicas, la infrarroja de transformada de Fourier (IR-TF o FTIR por sus siglas en inglés) y la ultravioleta-visible (UV-Vis); dos técnicas microscópicas, la óptica y la electrónica de barrido (SEM); y, la perfilometría. En la tercera y última fase, se estudia la capacidad de protección contra la corrosión del recubrimiento y la eficiencia del pretratamiento. Se observarán dichas propiedades desde dos ángulos, uno cualitativo realizándose ensayos de corrosión acelerados en un robot automatizado y uno cuantitativo en el que se utilizan las técnicas de Polarización de Tafel y resistencia a la polarización para medir el potencial, la intensidad y la velocidad de corrosión. Los resultados del presente proyecto no han sido satisfactorios. Aunque el pretratamiento mejora los resultados del recubrimiento de polianilina, éste no aporta protección contra la corrosión adicional al aluminio. Además, debido a la aparición de un repentino problema de causa desconocida en la polimerización, no se ha podido completar el ensayo cuantitativo mediante las técnicas de Polarización de Tafel y resistencia a la polarización

Ambulatory mobility characterization using body inertial system: an application to fall detection

The aim of this paper is to study the use of a prototype of wearable device for long term monitoring of gait and balance using inertial sensors. First, it is focused on the design of the device that can be used all day during the patient daily life activities, because it is small, usable and non invasive. Secondly, we present the system calibration to ensure the quality of the sensors data. Afterwodrs, we focus in the experimental methodology for data harvest from extensive types of falls. Finally a statistical analysis allows us to determine the discriminant information to detect falls.Peer ReviewedPostprint (author’s final draft

The Masculinization of the Time Devoted to Routine Domestic Tasks

This article focuses on changes in the distribution of housework between men and women. The main hypothesis suggests that the trend for a greater participation by men to domestic work does not lead to a reduction in the time that women devote to domestic tasks, especially the more routine ones. Based on the Time Use Survey (INE), this paper analyses the case of heterosexual dual-income couples. It uses the change in the time devoted to housework (according to its classification into four groups of activities) as the dependent variable. The results show that the unequal distribution and segregation of domestic work between men and women remains although a decrease is seen in these differences.El artículo analiza los cambios en la distribución del trabajo doméstico entre hombres y mujeres. La hipótesis de partida plantea que la tendencia a una mayor dedicación de los hombres al trabajo doméstico no lleva aparejada una disminución del tiempo que las mujeres dedican a las tareas domésticas, sobre todo, las más rutinarias. A partir de la Encuesta de Empleo del Tiempo (INE), se estudia el caso de las parejas de doble ingreso heterosexuales, siendo la variable a explicar el cambio en el tiempo que se dedica al trabajo doméstico según su clasificación en cuatro grupos de actividades. Los resultados apuntan que pervive la desigual dedicación de hombres y mujeres al trabajo doméstico y la segregación de tareas según su contenido, aunque se observa una disminución de dichas diferencias

Preparation, surface characterization ans anticorrosive behavior of polynailine and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) deposited on aluminum alloy AA2024-T3

Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Performance of 16S Metagenomic Profiling in Formalin-Fixed Paraffin-Embedded versus Fresh-Frozen Colorectal Cancer Tissues

Secuenciación del gen 16S; Cáncer colorrectal; MicrobiomaSeqüenciació del gen 16S; Càncer colorectal; Microbioma16S gene sequencing; Colorectal cancer; MicrobiomeFormalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) tissues represent the most widely available clinical material to study colorectal cancer (CRC). However, the accuracy and clinical validity of FFPE microbiome profiling in CRC is uncertain. Here, we compared the microbial composition of 10 paired fresh-frozen (FF) and FFPE CRC tissues using 16S rRNA sequencing and RNA-ISH. Both sample types showed different microbial diversity and composition. FF samples were enriched in archaea and representative CRC-associated bacteria, such as Firmicutes, Bacteroidetes and Fusobacteria. Conversely, FFPE samples were mainly enriched in typical contaminants, such as Sphingomonadales and Rhodobacterales. RNA-ISH in FFPE tissues confirmed the presence of CRC-associated bacteria, such as Fusobacterium and Bacteroides, as well as Propionibacterium allowing discrimination between tumor-associated and contaminant taxa. An internal quality index showed that the degree of similarity within sample pairs inversely correlated with the dominance of contaminant taxa. Given the importance of FFPE specimens for larger studies in human cancer genomics, our findings may provide useful indications on potential confounding factors to consider for accurate and reproducible metagenomics analyses.This project has received funding from “la Caixa” Foundation under the grant agreement LCF/PR/CE07/5061000, the Fundación Mutua Madrileña [MMADRILEÑA/PREMI/2020CCAA_ NUCIFORO], the Instituto de Salud Carlos III [PI20/00889], and Grifols

Irán y Arabia Saudí en Yemen

Este artículo analiza la implicación del régimen iraní en la guerra civil yemení como pretexto para la intervención saudí. Desde una perspectiva sociológica del poder, primero examinamos las motivaciones y los vínculos directos e indirectos entre los rebeldes hutíes y las élites iraníes. Luego usamos métodos cualitativos de investigación bibliográfica y análisis de fuentes periodísticas para examinar las razones de la decisión política de Arabia Saudí de intervenir en Yemen para extender el poder del príncipe bin Salmán y ampliar su apoyo popular. Podemos concluir que el papel de Irán en Yemen es insuficiente para entender a los hutíes como proxies. Por lo tanto, confirmamos que el príncipe saudí intensificó esta acusación para justificar la guerra y afirmar su posición dentro del sistema de poder interno

The main drivers of methane emissions differ in the growing and flooded fallow seasons in Mediterranean rice fields

Purpose To assess 1) the cumulative greenhouse gas emissions –GHG- and global warming potential (methane – CH4- and nitrous oxide) from rice fields in the growing and fallow seasons, and 2) the environmental and agronomic drivers of CH4 emissions, and their relative capacity to explain CH4 variation. Methods A two-year multisite field experiment covering the agronomic and environmental variability of a rice growing area in NE Iberian Peninsula was conducted with monthly samplings of GHG and monitoring of both environmental and agronomic factors. Information-theoretic framework analysis was used to assess the relative contribution of the environmental and agronomic variables on methane emissions. Results Two thirds of the CH4 is emitted in the fallow season. Edaphic factors exert more influence during the growing season whereas agronomic factors have a higher impact in the fallow. The implications of these findings on the design of improved mitigation options rice are discussed. Conclusions Soils with higher soil sulphate concentration, bulk density and clay content emit less CH4 in growing season. In the fallow season, the rates of both straw input and nitrogen fertilization stimulate CH4 emissions.info:eu-repo/semantics/publishedVersio