OGII: An Optimized Generalized Integrated Interleaved Decoder for Optical Disk Storage

Tianwei Gui

doi:10.1109/TMAG.2025.3606217

2025-10-01

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DOI：10.1109/TMAG.2025.3606217

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光盘因其大容量、长寿命和低功耗特性，是冷数据存储的理想选择。为保证数据可靠性，需要强大的纠错码（ECCs），因为光盘存储密度的提升会提高误码率。基于Reed-Solomon（RS）码的广义集成交织（GII）码能够在高码率下提供充分的数据可靠性。然而，GII码由于嵌套译码导致译码复杂度高，增加了硬件资源消耗。此外，现有的GII译码器未针对光盘存储的突发错误特性进行优化，限制了其纠错能力。本文提出了一种面向光学存储的高效OGII译码器架构。该OGII译码器包含两项关键技术：1）采用流水线技术降低整体硬件资源消耗；2）引入纠错擦除算法增强突发错误纠错能力。然而，关键方程求解器（KES）模块仍是OGII译码器的核心组件，而引入纠错擦除算法增加了复杂度。因此，本文提出一种十字交叉无逆Berlekamp-Massey架构（CIBMA），以减少硬件资源消耗并提升核心译码模块的利用效率。硬件实现结果表明，在等效纠错能力下，与光盘存储中的传统RS译码器相比，OGII实现了7.2%更高的码率和15%更低的功耗，且硬件资源占用仅为1.17倍。相同码率下的仿真实验显示，当原始符号误码率为0.02并存在附加突发错误时，OGII译码器相比传统GII译码器将块误码率降低了4-5个数量级，相比传统RS译码器降低了3-4个数量级。对于OGII核心的CIBMA模块，相比其他基于纠错擦除算法的架构，实现了至少20%的硬件资源缩减和50%的流水线利用效率提升。

Keyword:

Decoding

Adaptive optics

Codes

Hardware

Optical reflection

Optical distortion

Optical crosstalk

Optical recording

Optical signal processing

Interference

Error-erasure correcting