Overlapping error correction codes on two-dimensional structures

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Fritsch, Andrew Rafael
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Escola Politécnica
Brasil
PUCRS
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/11718
Resumo: The growing demand for highly reliable communication systems drives research and development of algorithms capable of identifying and correcting errors that occur during data transmission and storage. This need becomes even more critical in hard-to-access or sensitive systems, such as those used in space applications, passenger transportation, and the financial sector. In this context, Error Correction Codes (ECCs) are essential tools for ensuring a certain level of reliability. This work proposes a technique to enhance ECC error correction capability through the overlapping of data regions. The approach consists of protecting the same data area with multiple ECCs organized in a two-dimensional structure, enabling logical inferences that correlate the codes and improve their error detection and correction capabilities. More specifically, the overlapping is characterized by the organization of multiple ECCs, whose intersection exclusively covers the entire data region. To evaluate the proposal, different configurations of overlapping ECCs were analyzed in terms of error detection and correction capability, scalability, and reliability. Experimental results confirm the effectiveness of the technique and demonstrate its high scalability potential, reducing the need for redundancy bits relative to the number of data bits. Furthermore, comparisons with state-of-the-art ECC approaches indicate the applicability of the technique in critical systems that require high reliability.
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spelling Overlapping error correction codes on two-dimensional structuresSobreposição de códigos de correção de erros em estruturas bidimensionaisError Correction Code (ECC)ECC OverlappingFault ToleranceReliabilityCódigo de Correção de Erro (ECC)Sobreposição de ECCsTolerância a FalhasConfiabilidadeCIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAOThe growing demand for highly reliable communication systems drives research and development of algorithms capable of identifying and correcting errors that occur during data transmission and storage. This need becomes even more critical in hard-to-access or sensitive systems, such as those used in space applications, passenger transportation, and the financial sector. In this context, Error Correction Codes (ECCs) are essential tools for ensuring a certain level of reliability. This work proposes a technique to enhance ECC error correction capability through the overlapping of data regions. The approach consists of protecting the same data area with multiple ECCs organized in a two-dimensional structure, enabling logical inferences that correlate the codes and improve their error detection and correction capabilities. More specifically, the overlapping is characterized by the organization of multiple ECCs, whose intersection exclusively covers the entire data region. To evaluate the proposal, different configurations of overlapping ECCs were analyzed in terms of error detection and correction capability, scalability, and reliability. Experimental results confirm the effectiveness of the technique and demonstrate its high scalability potential, reducing the need for redundancy bits relative to the number of data bits. Furthermore, comparisons with state-of-the-art ECC approaches indicate the applicability of the technique in critical systems that require high reliability.A crescente demanda por sistemas de comunicação altamente confiáveis impulsiona a pesquisa e o desenvolvimento de algoritmos capazes de identificar e corrigir erros que ocorrem durante a transmissão e o armazenamento de dados. Essa necessidade torna-se ainda mais crítica em sistemas de difícil acesso ou de natureza sensível, como os utilizados em aplicações espaciais, no transporte de passageiros e no setor financeiro. Nesse contexto, os Códigos de Correção de Erros (Error Correction Codes – ECCs) são ferramentas essenciais para garantir um certo nível de confiabilidade. Este trabalho propõe uma técnica para aumentar a capacidade de correção dos ECCs por meio da sobreposição de regiões de dados. A abordagem consiste em proteger uma mesma área de dados com múltiplos ECCs organizados em uma estrutura bidimensional, permitindo inferências lógicas que correlacionam os códigos e ampliam sua capacidade de detecção e correção de erros. Mais especificamente, a sobreposição é caracterizada pela organização de múltiplos ECCs cuja interseção abrange exclusivamente toda a região de dados. Para avaliar a proposta, diferentes organizações de ECCs sobrepostos foram analisadas em termos de capacidade de detecção e correção de erros, escalabilidade e confiabilidade. Os resultados experimentais comprovam a eficácia da técnica e demonstram que a mesma possui alto potencial de escalabilidade, reduzindo a necessidade de bits de redundância em relação ao número de bits de dados. Além disso, comparações com abordagens do estado da arte em ECC indicam a aplicabilidade da técnica em sistemas críticos que exigem alta confiabilidade.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqPontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulEscola PolitécnicaBrasilPUCRSPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoMarcon, César Augusto Missiohttp://lattes.cnpq.br/8611020242763828Fritsch, Andrew Rafael2025-06-24T19:57:34Z2025-03-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/11718enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RS2025-06-24T23:00:14Zoai:tede2.pucrs.br:tede/11718Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2025-06-24T23:00:14Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false
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