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Flash memories are non-volatile memory devices. The rapid development of flash technologies leads to higher storage density, but also to higher error rates. This dissertation considers this reliability problem of flash memories and investigates suitable error correction codes, e.g. BCH-codes and concatenated codes. First, the flash cells, their functionality and error characteristics are explained. Next, the mathematics of the employed algebraic code are discussed. Subsequently, generalized concatenated codes (GCC) are presented. Compared to the commonly used BCH codes, concatenated codes promise higher code rates and lower implementation complexity. This complexity reduction is achieved by dividing a long code into smaller components, which require smaller Galois-Field sizes. The algebraic decoding algorithms enable analytical determination of the block error rate. Thus, it is possible to guarantee very low residual error rates for flash memories. Besides the complexity reduction, general concatenated codes can exploit soft information. This so-called soft decoding is not practicable for long BCH-codes. In this dissertation, two soft decoding methods for GCC are presented and analyzed. These methods are based on the Chase decoding and the stack algorithm. The last method explicitly uses the generalized concatenated code structure, where the component codes are nested subcodes. This property supports the complexity reduction. Moreover, the two-dimensional structure of GCC enables the correction of error patterns with statistical dependencies. One chapter of the thesis demonstrates how the concatenated codes can be used to correct two-dimensional cluster errors. Therefore, a two-dimensional interleaver is designed with the help of Gaussian integers. This design achieves the correction of cluster errors with the best possible radius. Large parts of this works are dedicated to the question, how the decoding algorithms can be implemented in hardware. These hardware architectures, their throughput and logic size are presented for long BCH-codes and generalized concatenated codes. The results show that generalized concatenated codes are suitable for error correction in flash memories, especially for three-dimensional NAND memory systems used in industrial applications, where low residual errors must be guaranteed.
Untersuchung und Darstellung der Qualitätsveränderung von Agrarprodukten während der Trocknung
(2019)
Das Ziel der Arbeit war es optimale Trocknungsprozesse für verschiedene Agrarprodukte zu finden. Dazu wurden die Qualitätskriterien frischer und getrockneter Agrarprodukte analysiert und die Veränderungen durch die unterschiedlichen Trocknungsparameter, wie Luftgeschwindigkeit, Taupunkttemperatur, Trocknungstemperatur und –zeit dargestellt. In einer Literaturrecherche wurden sowohl die Faktoren für die Nachernteverluste und deren Höhe in Industrie- sowie Schwellen- und Entwicklungsländer untersucht. Zudem sind die Agrarprodukte und deren qualitätsbestimmenden Inhaltsstoffe vorgestellt. Auch die Extraktions- sowie die Analyse-Methoden werden aufgezeigt und erklärt. Dabei handelt es sich um die Hochleistungsflüssigkeit- und die Ionenausschlusschromatographie, aber auch um die UV/Vis-Spektroskopie und die Polarimetrie. Des Weiteren wurden während den Trocknungsprozessen mit der integrierten Kamera des Trockners in definierten Zeitabständen Bilder aufgenommen und diese über eine speziell entwickelte Software im Hinblick auf die Farbveränderung und die Schrumpfung der Agrarprodukte untersucht. Die Erstellung und Überprüfung der Versuchsergebnisse fand mittels Statistik-Software statt. Es wurden neue Diagramme, sogenannte Schädigungsdiagramme, eingeführt. Dabei handelt es sich um Diagramme, mit deren Hilfe die Identifizierung optimaler Trocknungsprozesse möglich ist. Für Chilis erwies sich eine Trocknungstemperatur von ~ 60 °C, für Kartoffeln von ~ 64 °C bis 74 °C, für Ananas von ~ 43 °C und Mangos von ~ 60 °C als optimal. Auch Taupunkttemperaturen von ~ <12 °C / >27 °C für Chilis, ~ 30 °C für Kartoffeln, ~ 14 °C für Ananas und ~ 20 °C Mangos waren optimal. Die Luftgeschwindigkeit wurde mit rund 1,2 m/s (Kartoffeln: ~ 1.2 m/s; Ananas: ~ 1.2 m/s und Mangos: ~ 0.9 m/s) als optimal befunden. Die Ergebnisse zeigten, dass bei jedem der vier Agrarprodukte die Trocknungstemperatur den größten Effekt auf die Reduzierung der qualitätsbestimmenden Eigenschaften hatte. Bei-spielsweise wurden die Ascorbinsäure, der Gesamtzucker-Gehalt sowie die organischen Säuren mit zunehmender Trocknungstemperatur stärker abgebaut. In Zukunft sollte neben den optimalen Trocknungsbedingungen auch beachtet werden, dass die Größe, Form, und Beschaffenheit der Proben einen entscheidenden Einfluss auf die stationären Trocknungsprozesse haben. Weiter ist es denkbar, instationäre Trocknungsprozesse zum Einsatz zu bringen. Dabei werden zuerst bei hohen Temperaturen die qualitätsreduzierenden Enzyme inaktiviert und anschließend bei geringen Temperatur und damit geringerer thermischer Belastung getrocknet. Weiter sollte darauf geachtet werden, dass Produkte nicht übertrocknen, so dass in Zukunft nur bis knapp unter den maximalen Restfeuchte-Gehalt und nicht wie in dieser Arbeit bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wird.