Two-Dimensional 8/9 Error Correcting Modulation Code

Kyoungoh Lee(이경오),Byungsun Kim(김병선),Jaejin Lee(이재진) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.5(통신이론)

In holographic data storage (HDS), a high transmission rate is accomplished through the use of a charge coupled device array for reading two-dimensional (2D) pixel image data. Although HDS has many advantages in terms of storage capacity and data transmission rates, it also features problems, such as 2D intersymbol interference (ISI) by neighboring pixels and interpage interference (IPI) by multiple images stored in the same holographic volume. Modulation codes can be used to remove these problems. We introduce a 2D 8/9 error-correcting modulation code. The proposed modulation code exploits the trellis-coded modulation scheme, and the code rate is larger (about 0.889) than that of the conventional 6/8 balanced modulation code (an increase of approximately 13.9%). The performance of the bit error rate (BER) with the proposed scheme was improved compared with that of the 6/8 balanced modulation code and the simple 8/9 code without the trellis scheme.

홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 위한 2차원 코드

김나영,이재진,Kim, Na-Young,Lee, Jae-Jin 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.11C

본 논문에서는 차세대 대용량 데이터 저장장치로 부각되고 있는 홀로그래픽 데이터 저장장치를 위한 2차원 변조코드를 제안한다. 단위 면적당 기록 밀도의 증가로 인한 인접 심볼간 간섭과 3차원적인 홀그래픽 저장으로 인한 페이지간 섭 등에 강인한 성능을 갖도록 같은 페이지 내의 1과 0의 개수가 거의 동일하도록 설계하였으며, 또 가능한 많은 1과 0의 천이가 일어나도록 설계하였다. 제안된 코드의 코드율은 5/9로서 기존의 4/9 코드보다 25%의 코드율 개선을 하였다. In this paper, we introduce a two-dimensional modulation code for holographic data storage systems(HDSS), which is a candidate for the next generation data storage system. The two-dimensional(2D) intersymbol interference(ISI) induces higher bit error rate(BER). The balanced number of zeros(dark) and ones(light) in each page reduces inter-page interference(IPI). The code rate is 519. Although the proposed code has higher code rate than other 2D code with rate 4/9, the BER performances of two codes are similar.

홀로그래픽 저장 장치를 위한 2차원 고립 픽셀 제거 변조 부호

김진영(Jinyoung Kim),이재진(Jaejin Lee) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.2C

본 논문에서는 홀로그래픽 저장 장치에서 가장 큰 문제점인 고립 픽셀을 허용하지 않는 2차원 변조 부호를 제안한다. 제안하는 2차원 변조 부호는 기존에 사용하던 6/8 변조 부호보다 부호화와 복호화가 간단하며 데이터 검출을 어렵게 하는 1 비트의 고립된 형태를 완벽하게 제거한다. 기존에 사용하던 6/8 변조 부호는 약간의 고립 픽셀을 허용한다. 결과를 보면 blur가 1.4일 때 제안한 변조 부호가 6/8 변조 부호보다 전체적으로 성능이 좋다. 제안한 변조 부호는 수신된 값을 4비트로 양자화 하였을 때 최적의 성능을 낸다. In this paper, a two-dimensional (2D) modulation code is introduced. The proposed code does not have any isolated pixel that is the most unwanted problem for holographic data storage. The proposed 2D modulation code is simpler than conventional 6/8 code and removes all the isolated 2D ISI patterns. As a result, when the grade of blur is 1.4, the proposed modulation code has better performance overall than conventional 6/8 modulation code. The proposed code has the optimal performance when 4bit quantization is applied.

A Two-Dimensional Code for Bit Patterned Magnetic Recording Channel

Gukhui Kim(김국희),Jaejin Lee(이재진) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.9(통신이론)

본 논문에서는 비트 패턴드 자기기록 저장장치 채널을 위한 2차원 변조부호를 제안한다. 패턴드 미디어 기록장치는 하나의 자성점에 한 비트의 정보를 저장한다. 정보저장 기록 밀도를 높이기 위하여 인접한 트랙 사이의 간격을 아주 좁게 만들기 때문에 인접한 트랙간 간섭(intertrack interference, ITI)과 인접한 심볼간 간섭(intersymbol interference, ISI)이 문제가 된다. 따라서 한 비트 신호의 진폭은 2차원 간섭에 의해 변형된다. 같은 값으로 둘러 싸인 비트의 신호가, 특히 어느 한 비트의 값이 둘러싸인 여덟 비트의 값과 동일한 경우 영향을 받는다. 제안된 변조부호 방법은 기존의 변조부호보다 좋은 부호율을 가지면서 위와 같은 최악의 경우가 발생하지 않도록 하므로써 패턴드 미디어의 기록 성능을 향상시키도록 한다. In this paper, a two-dimensional (2-D) channel code for magnetic patterned media is proposed. Patterned media records an information bit on a magnetized dot. Since the space between adjacent tracks is narrow in order to increase the storage density, inter-track interference (ITI) and inter-symbol interference (ISI) can be problems. The amplitude of a bit signal can be corrupted by the 2-D ISI. The signal of the bit surrounded by the same value can be especially destructive, i.e. when its value is the same as the values of the eight surrounding bits. The proposed modulation coding scheme improves the decoding performance of patterned media by preventing this worst case and provides a better code rate than conventional channel codes.

Error-Correcting 7/9 Modulation Codes For Holographic Data Storage

Kyoungoh Lee(이경오),Byungsun Kim(김병선),Jaejin Lee(이재진) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.2(통신이론)

Holographic data storage (HDS) has a number of advantages, including a high transmission rate through the use of a charge coupled device array for reading two-dimensional (2D) pixel image data, and a high density capacity. HDS also has disadvantages, including 2d intersymbol interference by neighboring pixels and interpage interference by multiple pages stored in the same holographic volume. These problems can be eliminated by modulation codes. We propose a 7/9 error-correcting modulation code that exploits a Viterbi?trellis algorithm and has a code rate larger (about 0.778) than that of the conventional 6/8 balanced modulation code. We show improved performance of the bit error rate with the proposed scheme compared to that of the simple 7/9 code without the trellis scheme and the 6/8 balanced modulation code.

4-레벨 홀로그래픽 저장장치를 위한 2/3 변조부호와 비터비 검출기

김국희(Gukhui Kim),이재진(Jaejin Lee) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.10(통신이론)

홀로그래픽 데이터 저장장치에서는 인접 심볼간 간섭이 2차원으로 발생하며, 인접 페이지간 간섭 또한 발생한다. 특히 멀티 레벨 홀로그래픽 데이터 저장장치의 경우, 한 픽셀이 나타내는 정보가 0과 1의 이진수가 아닌 그 이상의 정보를 더 저장하고 있기 때문에, 위와 같은 간섭들이 더 크게 발생할 수 있다. 본 논문에서는 4-레벨 홀로그래픽 데이터 저장장치에서의 성능 저하를 보완하기 위하여 2/3 변조 부호를 제안한다. 제안된 2/3 변조 부호는 비터비 검출 방법을 변조 방식에 적용하여 에러 정정 능력을 갖는다. 또한, 본 논문에서는 2/3 변조 부호를 위한 새로운 비터비 디코더를 제안한다. 제안된 비터비 검출기는 복호 시에 필요없는 상태에 대한 계산을 제거하여 복호 성능을 높인다. 제안된 비터비 검출기는 2/3 변조 부호에 대하여 기존의 비터비 검출기보다 더 뛰어난 성능을 보인다. Holographic data storage system is affected by two dimensional intersymbol interference and inter-page interference. Especially, for multi-level holographic data storage system, since one pixel contains more than 1 bit, the system is more vulnerable to the error. In this paper, we propose a 2/3 modulation code for 4-level holographic data storage system. The proposed modulation code with error correcting capability could be compensated these interferences. Also, in this paper, we proposed a Viterbi decoder for 2/3 modulation code. The proposed Viterbi decoder eliminates unnecessary calculation. As a result, proposed 2/3 modulation code and Viterbi decoder has shown better performance than conventional one.

저밀도 ON 픽셀 2차원 6/8 변조부호

황명하(Myungha Hwang),이재진(Jaejin Lee) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.10(통신이론)

홀로그래픽 데이터 저장장치는 한 볼륨에 페이지 단위로 데이터를 쓰고 읽기 때문에 단위 공간당 기록용량이 매우 크며 또 데이터 전송률이 굉장히 높은 장점이 있다. 반면 데이터를 저장하는 픽셀간의 밀도가 높아짐에 따라 2차원 인접 심볼간 간섭과 인접한 페이지끼리 서로 영향을 주는 인접 페이지간 간섭이 생기는 단점이 있다. 특히 한 페이지의 밝은 정도에 따라 인접한 페이지에 영향을 주어 한 볼륨에 저장할 수 있는 페이지의 수를 줄어들게 할 수 있다. 본 논문에서는 홀로그래픽 데이터 저장장치에서 한 페이지에 기록되는 ON 픽셀의 비율을 낮춰서 한 볼륨에 들어가는 페이지의 수를 늘리도록 하는 부호율이 6/8인 저밀도 ON 픽셀 2차원 변조부호를 제안한다. 제안된 부호는 기존의 6/8 균형 변조부호와 비교하여 거의 비슷한 성능을 보인다. 따라서 제안된 부호를 사용할 경우 성능의 저하 없이 기록 용량을 늘릴 수 있는 장점이 있다. Since holographic data storages read and write information on a volume and the information is processed per page, it has the advantage of high recording density and data transfer rate. However, there are two major drawbacks like 2-dimensional intersymbol interference and interpage interference as the density between pixels increases. Furthermore, a bright page that contains many ON pixels influences the reliable detection of the neighboring pages, which causes the less number of pages stored in the storage volume. We propose a sparse-ON pixel two-dimensional modulation code with the code rate 6/8 for increasing the number of pages stored in the volume. The proposed code is compared to conventional 6/8 balanced code, and it shows similar or a little bit better performance than that of the balanced code. Therefore, the proposed code can increase the recording capacity without loss of the performance.

홀로그래픽 데이터 저장장치에서 변조부호된 패리티를 이용한 LDPC 부호의 성능

정성권(Seongkwon Jeong),이재진(Jaejin Lee) 대한전자공학회 2018 전자공학회논문지 Vol.55 No.4

홀로그래픽 데이터 저장장치는 빠른 접근 시간과 고용량의 장점을 갖는다. 그러나 1차원으로 인접 심볼 간 간섭이 발생하는 기존의 저장장치와는 다르게 홀로그래픽 데이터 저장장치는 주변의 픽셀들에 의해 2차원 심볼 간 간섭이 발생하여 성능에 악영향을 준다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2차원 비고립 픽셀 변조 부호 방식이 제안되고 있다. 그러나 변조 부호 방식만 사용하였을 때는 기존보다 향상된 성능 이득을 얻을 수 없다. 본 논문에서는 LDPC 부호를 함께 이용한 변조 부호 방식을 제안하고 기존의 신호처리 방식과 성능을 비교한다. Holographic data storage (HDS) offers the advantages of a short access time and high data storage density. However, two-dimensional (2D) inter-symbol interference from adjacent pixels negatively impacts the performance of HDS. To solve this problem, 2D non-isolated pixel modulation codes have been proposed to exclude isolated pixel patterns. However, when using only modulation codes, we cannot achieve a good performance. In this paper, we introduce a different modulation coding technique with low density parity check code and compare the bit error rate performance to that of a conventional concatenation coding scheme of the modulation code and error-correcting code.

홀로그래픽 저장장치를 위한 오류 정정 4/6 변조 부호의 어긋남 채널 성능

양기주(Giju Yang),김진영(Jinyoung Kim),이재진(Jaejin Lee) 한국통신학회 2010 韓國通信學會論文誌 Vol.35 No.12