CN85108636B

CN85108636B - 处理pcm信号错误特征位的方法和装置

Info

Publication number: CN85108636B
Application number: CN85108636A
Authority: CN
Inventors: 冈本宏夫; 小林正治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-05
Filing date: 1985-10-05
Publication date: 1988-03-02
Also published as: JPS6187277A; EP0180764B1; US4660200A; DE3585661D1; KR860003576A; KR900003603B1; EP0180764A2; CN85108636A; EP0180764A3; JP2539353B2

Abstract

一重放ＰＣＭ信号的方法和装置，它在ＰＣＭ信号的错误特征位处中重新产生输入的ＰＣＭ信号，根据若干个上字符错误检测／校正序列和若干个下字符错误检测／纠正序列相应的校验码，检测和纠正错误，然后根据错误检测／纠正结果，对这两错误检测／纠正序列产生出能表示检测到错误数目和纠错数目的错误特征位，从同一字的上字符和下字符错误检测／纠正序列产生的两个特征位中检测出一个表示最大有效值的特征位，并选该特征位作为两个序列的公共特征位。

Description

处理PCM信号错误特征位的方法和装置

本发明关系到重放PCM信号的一种技术，较明确地说，关系到处理一个适于重放数字音频PCM信号的，例如重放旋转磁头型PCM信号的，错误特征位的方法和装置。

在PCM信号重放装置中，例如在数字音频系统中，传输系统（包括信号源）产生的PCM信号的错误可被检测到和纠正过来，如果在PCM信号中检测到一个不能纠正的错误，那么可以用隐藏错误的方法，例如用中值插值法，把音频信号重放出来。

Takeuchi等人在1985年5月6日曾向美国提出专利申请，序号№730，258，名称为“错误特征位处理器”，这是1982年9月23日申请的美国专利申请№422，299的继续，后者已经放弃，专利申请№730，258是基于日本专利申请№56-153703，56-153704和56-153706提出的并转让给本受让人，正如№730，258专利申请中透露的那样，一个加在不能纠正的数据上的错误特征位将被纠错电路产生出来，并被写入到数据存储器内的错误检测/纠正码区。在该方法中，数据存储器可被有效地利用，但产生错误特征位的电路是大规模的，并且为了写入这错误特征位，访问数据存储器的次数亦要增加。

本发明的一个目的是提供出一种重放PCM信号的方法和装置，这种方法和装置比较容易产生错误特征位，并且能减少访问数据存储器的次数。

本发明另一目的是为提供出一种处理这种错误特征位的方法和装置，这种方法和装置能减少为处理PCM信号的重放所用的存储器的容量。

依照本发明的方法，在信号源供出的PCM信号重放中检测和纠正错误时，对于每个单元的错误检测/纠正码加入一个错误特征位，对于含有上字符和下字符的字信号，从上字符错误特征位和下字符错误特征位中选出一个最大有效值作为错误特征位，并把选出的错误特征位写入到数据存储器内。结果是，减少了错误特征位处理器的元部件数目和简化了电路，减少了对于数据存储器的存取次数和减小了该存储器的容量。

在本发明中，节省每个字的错误特征位是基于这样的事实，即在一个对于某一列利用了错误检测/纠正码的数据（间隔置数），矩阵中在相应的同一列中分别包括了形成该字的上字符和下字符。

图1表示本发明一实施例的数据和错误特征位的格式，

图2表示数据块的格式，

图3表示PCM信号的格式，

图4表示PCM信号重放装置的构成，

图5表示时间图，

图6表示错误特征位处理器，

图7表示错误特征位F_c′2发生器，

图8表示输出一个PCM信号的时间次序，

图9表示纠错电路，以及

图10表示错误检测电路。

图1是本发明的一实施例，现说明如下：

图1表示数据和特征位的格式。数目1代表数据一块，128块组成一帧。数目2代表PCM信号，数目3代表第一错误检测/纠正信号，数目4代表第二错误检测/纠正信号。在本发明实施例中，PCM信号是双重编码的，为的是改善检测和纠正错误的能力。数目5代表加于每个块序列上的错误特征位F_c1，数目6代表加于每个Q序列的错误特征位F_c′2。

图2表示图1所示块1格式的细节。数目7代表同步信号，数目8代表ID信号，它含有块地址或PCM信号上的信息。同步信号7和ID信号8在图1被省略了。PCM信号2的一块含14字（每字16位）。每个PCM信号字被分为上8位和下8位。如图3所示，这8位数据称为一个字符。以8位为单元来处理数据，可使信号处理器的电路规模减小。在使用密纹盘或数字音频磁带的数字音响设备中，用到了这种PCM信号格式。在具有28个字符的PCM信号2上，都加入每个具有4个字符P。至P的第一错误检测/纠正码3，形成称之为C₁的错误检测/纠正码序列。第一错误检测和纠正码可以是码长为32字符的Reed-Solomon码。信号字数目为28字符，最短距离为5。由图1看出，PCM信号2中在第52至第75块的一部分是第二错误检测/纠正码。

第二错误检测/纠正码4（Q₀至Q₅）被加在图1的PCM信号的旁侧。例如在32个4块间隔的字符的第0、4、8、…48、76、80、84、…116、120、124块的字符W_ou上都加上在第52、56、60、…72块顶端的Q₀、Q₁、…Q₅。一帧中有56个第二错误检测和纠正码序列（称之为C₂序列）。

第二错误检测/纠正码可以是码长32字符的Reed-Solomon码，信息字数目为26字符，最短距离为7，将被重放的PCM信号由这个码来编码。

为了在编码的PCM信号重放中检测和纠正错误，对于第一错误检测/纠正码（P₀至P₃）进行第一错误检测/纠正，然后对于第二错误检测/纠正码（Q₀至Q₅）进行第二错误检测/纠正。

当采用最短距离为5的Reed-Solomon码作为第一错误检测/纠正码（P₀至P₅）时，至多可以纠正2个字符的错误。因此，在第一错误检测/纠正中，对于第一错误检测/纠正码，至多纠正2个字符的错误，所以把能代表4种内容的2位第一错误特征位F_c1加至每个码序列内。

无错误……F_c1＝0

1个字符纠正……F_c1＝1

2个字符纠正……F_c1＝2

多于2个字符的错误……F_c1＝3

在第二错误检测/纠正中，利用第一错误特征位F_c1作为已知位置上的一个错误，可以纠正一个删抹。当利用最短距离为7的Reed-Solomon码作为第二错误检测/纠正码时，能纠正的错误是在2e+s＜7范围内，其中e是删抹位的数目，s是未知位置上的错误位的数目，这是这种错误检测/纠正码的特性。下面说明第二错误检测/纠正的一个例子。

1）错误的数目已被检测出，如果错误数目不大于2个字符，则这些错误都能纠正。

2）如果错误数目是3或更多，则纠正方法要根据表中列出的F_c1值来选择。N₁（F_c1）及N₂（F_c1）以及字符数目都满足F_c1≥2及F_c1＝3的情况。如果错误是不能纠正的，再加入如表内所列值的第二错误特征位F_c2。若错误是可以纠正的，F_c2＝0。

N₁（F_c1)	N₂(F_c1)	纠正	F_c2
				0 1 2 3 4 5 6或更多 6或更多 6或更多 6或更多 6或更多 6或更多 6 7或更多 -	- - - - - - 0 1 2 3 4 5 6 6 7或更多	- 纠正一个删抹+2个错误纠正2个删抹+2个错误纠正3个删抹+1个错误纠正4个删抹+1个错误纠正5个删抹 - 纠正1个删抹+2个错误纠正2个删抹+2个错误纠正3个删抹+1个错误纠正4个删抹纠正5个删抹纠正6个删抹 - -	2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 - 1 1

在以上的错误纠正方法中，对每个字符加入了两种型式的错误特征位F_c1和F_c2。错误是否存在如下列表格所示决定。有错误的数据可以用保持前值或用中值插值法来纠正。

F_c2	F_c1	错误
			0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2	0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3	无无无无无无有有无有有有

依这种方式，在第一和第二错误检测/纠正中加入错误特征位，且利用这两错误特征位来纠正错误和隐藏错误，从而改进了错误检测能力和错误纠正能力。在上述错误纠正方法中，错误检测能力是7×10¹⁶Ps¹⁷错误纠正能力是3×10²³Ps¹⁷，其中Ps是字符的误码率。如果Ps＝10^-2则错误检测的概率是7×10^-18，不纠正的概率为3×10^-11。

在本发明人的美国专利申请№.665，378中透露过以上的错误纠正算法，这份申请的名称为“双重编码Reed-Solomon码的译码法及其系统”，申请日期为1984年10月26日，该申请基于一份转让给本受让人的日本专利申请№.58-202602，其申请日期为1983年10月31日，这两份申请在这里可作为参考。

在图1中，数目5和6各代表P序列和Q序列的错误特征位。正如上述，对于每个错误检测/纠正码的P序列和Q序列，要加入错误特征位F_c1和F_c2。每帧中，共有128个序列的第一错误检测/纠正码（P₀至P₃）。因而，对每个序列加入这个第一错误特征位F_c1。另一方面，共有112个序列的第二错误检测/纠正码（Q₀至Q₅）。因而，共有112个第二错误特征位F_c2。然而，只需要存储56个第二错误特征位F_c2。如图3所示，PCM信号的一个字已被分成上字符和下字符。错误隐藏是对每个字进行的。因此，对每个字需要加入隐藏错误用的错误特征位。在第一错误检测/纠正码序列中，上字符和下字符都含在同一序列中。在第二错误检测/纠正码序列中，上字符和下字符包含在不同的序列。例如，同一字的字符W_1u和W_1c都包含在P序列的第0条线内。但在Q序列中，包含在第3和第4线中。因此，对于第二错误特征位，在加于上字符的F_c2和加于下字符的F_c2基础上的错误检测和纠正之后，可产生出F_c′2并把F_c′2存储起来。F_c′2代表加于同一字上字符和下字符的F_c2的最坏值。根据上述表格中的F_c1和F_c′2，就可进行错误隐藏。因此，错误特征位可由一简单的错误特征位处理器产生出来，从而减少对于错误特征位所需的存储量和减少了对存储器的存取次数。在上字符和下字符特征位中选一个最大的特征位作为代表的特征位F_c′2。于是，对于上表中的F_c2，F_c′2可如下所示那样产生，而在错误隐藏中，上表内的F_c2要换成F_c′2。

字符错误特征位F_c2		错误特征位代表F_c′2
上字符	下字符
		0 0 0 1 1 1 2 2 2	0 1 2 0 1 2 0 1 2	0 1 2 1 1 2 2 2 2

图4表示重放PCM信号装置的一实施例，它能按照本发明方法重放PCM信号。数目11代表输入端，重放的输入信号加在这个端上，输入端则和信号源或输入信号的传输线相连，数目12代表重放装置的输出端，数目13代表总线，数目14代表放大器，数目15代表解调器，数目16代表存储器，数目17代表错误检测/纠正电路，数目18代表隐藏电路，数目19代表D/A变换器，数目20代表控制电路，数目21代表错误特征位处理器。现在参照图5的时间图来说明该装置的动作。

在时间间隔（步骤）（1）内，重放数据被存入存储器（RAM）16。确切地说，加于输入端11的重放PCM信号，由放大器14放大至预定的电平。这个数据经解调器15解调，并检测出同步信号。于是这样重放的数据经过总线13存入存储器16内。

在步骤（2）内将进行第一错误检测/纠正。数据从存储器16供至错误检测/纠正电路17以便进行第一错误检测/纠正，并且存在存储器16内的数据若是可纠正的，则被纠正。第一错误特征位F_c1存在存储器16内。第一错误特征位F_c1可以存在一块独立区内，但为了节省存储空间，现在利用已经存有第一错误检测/纠正码（P₀至P₅）的存储区。由于在错误检测/纠正之后，就不再需要这个错误检测/纠正码，所以错误特征位能够存入该区。

在步骤（3）内将进行第二错误检测/纠正。数据从存储器16供至错误检测/纠正电路17以便进行第二错误检测/纠正，并且存储器16内的数据若是可纠正的，则被纠正。在错误检测/纠正中产生的每个字符的第二错误特征位F_c′2。现被送至错误特征位处理器21，用来产生该字的错误特征位F_c′2。

错误特征位处理器21如图6所示。数目24和25代表锁定电路，用来分别寄存上字符特征位和下字符特征位，数目26代表F_c′2发生器。在错误检测/纠正电路17中产生的第二错误特征位F_c2经过错误特征位处理器21的输入端22被送至锁定电路24。寄存在锁定电路24内的F_c2还被送至锁定电路25。这样，上字符特征位F_c2和下字符特征位F_c2分别存在锁定电路24和25内。F_c′2发生器26根据这两F_c2产生出F_c′2，并经输出端23把它存入RAM16内。F_c′2发生器26能包括图7所示的门电路。

错误特征位处理器21产生的错误特征位F_c′2存在存储器16内。错误特征位F_c′2存入的区域可以是已经存有第二错误检测/纠正码（Q₀至Q₅）的区域，如同第一错误特征位那样。

在步骤（4）内输出已被纠错的PCM信号。存储器16内的已被纠错的数据被送至错误隐藏电路18。当PCM信号的字将被输出时，上字符和下字符以及错误特征位F_c1和F_c′2如图8所示依次地送至错误隐藏电路18。

错误隐藏电路18如图9所示。数目31至34代表锁定电路，数目35代表插值电路，数目36代表错误判别电路。由输入端29送来的上字符W_u、下字符W₁和错误特征位F_c1和F_c′2都寄存在锁定电路31至34。上字符W_u和下字符W₁作为PCM信号的一个字送至插值电路。错误特征位F_c1和F_c′2被供至错误判别电路36，后者能判别出该PCM信号有否错误。错误判别电路36可以包括图10所示的门电路PCM信号若被判定有错误，那么插值电路35就用中值插值法把这错误隐藏掉。

由错误隐藏电路18送出的已隐藏了错误的PCM信号被D/A变换器19变换成模拟信号，并把模拟信号送至输出端12。

按照本发明的实施例，错误特征位是由简单的错误特征位处理器处理，并且减少了存储器的存储容量和减少了存储器的存取次数。

也能利用只包括数据块的一块和包括数据块及校验块（P₀至P₅）的一块作为图1数据格式的另一形式。这种格式已透露在本发明人于1985年3月15日申请的美国专利申请№.712，094内，名称为“旋转磁头型PCM记录与重放的方法和系统”。这是基于1984年3月19日申请的日本专利申请№.59-50915，并已转让给本受让人，这两件专利申请，特别是其中的图14，在这里可作参考。

在以上实施例中，虽然错误检测/纠正数据格式采用双重编码的Reed-Solomon码，但本发明不限于这种码，本发明同样能用于一个字含两个字符的PCM信号的只有Q序列的错误检测/纠正码数据格式。

Claims

1、一种处理PCM信号的方法，该PCM信号包括多个具有间隔字的帧，每帧包括多个数据块和校验块，每个数据块包括多个字，每个字包括一上字符和一下字符，并按字符次序排列，包含在不同块内的多个上字符和包含在同一字中的多个下字符形成由在相应的字符序列中的这些字符产生的校验码和多个错误检测/纠正块;

该方法包括下列步骤：

（a）基于上字符错误检测/纠正序列和下字符错误检测/纠正序列的相应的校验码，重放输入的PCM信号、并检测和纠错;

（b）根据错误检测/纠正的结果，对于每个错误检测/纠正序列产生一个错误特征位，指出是否存在一个或几个不能纠正的错误;

其特征在于该方法还包括下面一个步骤：

（c）基于对于一个字的上字符和下字符的错误检测/纠正序列所产生的两个特征位，检测出一个指示最大有效值的特征位，并选这个检出的特征位作为这两序列的公共特征位。

2、根据权利要求1的处理PCM信号的方法，其特征在于进一步包括下列步骤：

根据加在错误检测/纠正序列上的公共特征位，判定该字中有没有不可纠正的错误，并按判定的结果隐藏这个字。

3、一种重放PCM信号的装置，用来重放一个有多个字的PCM信号，每个字包括一上字符和一下字符，每一块包括多个上字符和多个下字符，对每个包括在不同块内的多个上字符和包括在包括了所说多个上字符的同一PCM信号中的多个下字符加入一个第二错请检测/纠正码，对包括在不同第二错误检测/纠正码序列（多块相隔的字符）中或多个第二错误检测/纠正码中的多个PCM信号的多个上字符和下字符的每一个，加入第一错误检测/纠正码;

该装置包括：

一个解调器，用来从重放信号重新产生一个数字信号;

一个读/写存储器，用来存储由所说解调器重新产生的数字信号，以及存储纠正后的PCM信号和错误特征位;

一个纠错电路，用来通过存贮在所说存储器内的重新产生的数字信号的错误检测/纠正码序列，来实行第一和第二错误检测/纠正，并产生出第一和第二错误特征位;

一个错误特征位处理器;和

一个错误隐藏电路;

其特征在于：

所述的错误特征位处理器，在加在只包括上字符的第二错误检测/纠正码序列上的错误特征位，和加在只包括下字符的第二错误检测/纠正码序列上的错误特征位之中选出一个最大有效值作为第二错误特征位;以及

所述的错误隐藏电路根据所说第一和第二错误特征位。判定这个PCM信号是否有不可纠正的错误，如果有不可纠正的错误，那么就隐藏这错误。

4、根据权利要求3的PCM信号重放装置，其特征在于所说的第一和第二错误特征位，都存储在所说存储器内的已经存有所说第一和/或第二错误检测/纠正码的那个区域内。