JP2004282600A - Encoder and decoder - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタル伝送での誤り訂正に有効な符号化装置および復号装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
デジタル伝送装置の誤り訂正のために、ブロック符号を2次元的に配置した積符号あるいは連接符号がよく用いられる(例えば、非特許文献1参照。)。
例えば、積符号の符号化では、2次元に配列されたユーザデータ(情報記号)の各行に対して水平方向の線形符号で符号化を行うとともに水平方向の検査記号を生成し、その後ユーザデータおよび水平方向の検査記号の各列に対して垂直方向の線形符号で符号化を行うとともに垂直方向の検査記号を生成する。このような符号化で得られた積符号の最小距離は、水平方向の線形符号の最小距離と垂直方向の線形符号の最小距離の積である。従って、最小距離が小さい線形符号を組み合わせることにより、結果として、最小距離が大きい積符号を得ることが可能であり、そのために誤り訂正能力を向上することができる。
【0003】
この積符号の復号では、垂直方向の検査記号に基づいて垂直方向で誤り訂正を行い、その訂正結果に対して、水平方向の検査記号に基づいて水平方向で誤り訂正を行う。後段階の水平方向での誤り訂正では、前段階の垂直方向の誤り訂正では訂正不可等の検出情報を使って、消失訂正を行うこともできる。
【0004】
さらに、水平方向の誤り訂正の結果に対して、再び垂直方向の検査記号に基づいて垂直方向で誤り訂正を行い、またその訂正結果に対して、水平方向の検査記号に基づいて水平方向で誤り訂正を行うことにより、残留誤りを減少させてゆくという繰り返し復号もすでに知られている。
【0005】
一方、積符号に類似する技術として、水平方向の符号化と斜め方向の符号化の組み合わせも提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、送信元では、このように異なる複数の方向で符号化された符号を畳込み符号化し、送信先では、畳込み符号を用いて最尤復号を行い、その最尤復号結果に対してさらに復号を行う方法も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
さらに、重要データに対してのみ、重要でないデータに比べて、より強力な誤り訂正能力を有するように誤り訂正符号化を行う技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載された技術では、重要データと重要でないデータを分離し、重要データを内符号で符号化し、その符号化結果と重要でないデータを併せてさらに外符号で符号化することにより連接符号を得る。
【0007】
【特許文献1】
特開平1−228327号公報
【特許文献2】
特開平7−162801号公報
【非特許文献1】
今井秀樹著,「符号理論」,第4版,社団法人電子情報通信学会,1990年6月,p.229−245
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、非特許文献1に記載された一般的な積符号を採用した方法では、2次元に配列された積符号に格子状に位置する複数の誤りが存在する場合には、これらの誤りの訂正が困難である。このような格子状の誤りがある積符号をたとえ繰り返し復号しても、復号結果を2次元に配列すると、やはり復号結果上に格子状に位置する誤りが発生する傾向がある。
【0009】
特許文献1に記載された技術では、高い誤り訂正能力を得るために、畳込み符号を使用するが、畳込み符号の使用により、符号ブロックが必然的に長くなり、データの伝送および復号に長時間を要する。また、特許文献1に記載された複雑な畳み込み符号に対する最尤復号は、非常に多くの計算量や記憶量を要し、極めて困難である。
【0010】
特許文献2に記載された技術では、復号器で重要データについては他のデータよりも高い信頼性で誤り訂正が可能ではある。しかし、連接符号化に伴い冗長度が高くなるわりには、内符号による重要データの復号時の誤り訂正が失敗した場合の外符号による誤り訂正能力は高いとはいえない。
【0011】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高い誤り訂正能力で効率的に復号装置が誤り訂正することが可能であり冗長度が小さい符号を生成する符号化装置を得ることを目的とする。
【0012】
また、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、冗長度が小さい符号を用いて高い誤り訂正能力で効率的に誤り訂正することが可能な復号装置を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る符号化装置は、元の情報記号を規則的に分割して得られる複数の情報部分の各々にRS(リード・ソロモン)符号化を施すとともに、各情報部分に対応する複数のRS検査記号を生成するRS検査記号生成部と、前記元の情報記号と前記RS検査記号とを有する情報配列に複数のブロック符号化形式による誤り訂正符号化を施すとともに、前記複数のブロック符号化形式に対応する複数の形式の検査記号を生成する組み合わせ符号化部と、前記元の情報記号と、前記RS検査記号が前記複数のブロック符号化形式により誤り訂正符号化されて生成されたRS検査記号符号と、前記複数の形式の検査記号とを出力する出力部とを備え、前記組み合わせ符号化部による誤り訂正符号化は繰り返し復号が可能な形式であり、前記繰り返し復号による誤り訂正能力よりも前記RS検査記号による復号の誤り訂正能力が高くされているものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る符号化装置および復号装置で使用される2次元に配列された伝送データフォーマットを示す。図1に示すように、この伝送データフォーマットは、ユーザデータ(元の情報記号)1と、水平方向BCH(Bose−Chaudhuri−Hocquenghem)検査記号部2と、垂直方向BCH検査記号部3と、RS(リード・ソロモン)検査記号部4を有する。
【0015】
図2は、図1の伝送データフォーマットを生成する実施の形態1に係る符号化装置を示す。図2に示すように、この符号化装置は、入力端子5、RS符号化回路(RS検査記号生成部)6、組み合わせ符号化部A、出力端子(出力部)9を備える。組み合わせ符号化部Aは水平方向BCH符号化回路7と垂直方向BCH符号化回路8を備える。
【0016】
入力端子5には元の情報記号であるユーザデータ1が入力され、ユーザデータ1は入力端子5からRS符号化回路6に供給される。図1に示すように、ユーザデータ1は水平記号数(列の数)がk1で、垂直記号数(行の数)がk2の2次元に配列することができ、2次元の配列として理解することができる。この実施の形態では、正規のデータの並びの順序は、垂直方向の列に沿って進み、各列の終端の次に次の列の先頭に進むと想定するが、この並びの順序にこの発明を限定する意図ではない。入力端子5からは、各列(垂直方向)の情報部分を構成するk2個のビットが一度にRS符号化回路6に供給された後に時間間隔をおいて次の列の情報部分を構成するk2個のビットが一度にRS符号化回路6に供給されるとよい。あるいは各列の情報部分を構成するビットが一つごとまたは複数ごとに時間間隔をおいてRS符号化回路6に供給されてもよい。
【0017】
RS符号化回路6は、2次元に配列されたと想定される場合のユーザデータ1の各行の情報部分を構成するk1個のビットを水平方向(図1の水平処理方向)に読み取り、各行の情報部分にRS符号化を施すとともに、各行の情報部分に対応するRS検査記号を生成する。従って、行の数に等しいk2個のRS検査記号が得られる。
【0018】
元のユーザデータ1は、水平方向BCH符号化回路7にも供給される。その後、RS符号化回路6で生成されたRS検査記号も水平方向BCH符号化回路7に供給される。水平方向BCH符号化回路7は、ユーザデータ1の各行(水平方向)の情報部分と、この情報部分に基づいて生成されたRS検査記号を対応付けた形式で、1行の情報部分を構成するk1個のビットとRS検査記号からなる行を1回の符号化対象として水平方向(図1の水平処理方向)に読み取り、この行に水平方向のBCH符号化を施すとともに、この行に対応する水平方向BCH検査記号を生成する。従って、水平方向BCH符号化回路7は、k2個の行を、k2個のBCH符号を用いて符号化し、符号化に伴い生ずるk2個の水平方向BCH検査記号(長さはn1−k1−k3である)を得る。水平方向BCH検査記号部2は、これらのk2個の水平方向BCH検査記号の集合である。
【0019】
水平方向BCH符号化回路7は、元のユーザデータ1および水平方向にBCH符号化されたRS検査記号符号(長さk3×行数k2)を正規のデータの並びの順序に従って垂直方向BCH符号化回路8に供給する。その後、水平方向BCH符号化回路7で生成された水平方向BCH検査記号も正規のデータの並びの順序に従って垂直方向BCH符号化回路8に供給される。垂直方向BCH符号化回路8は、各列のk2個のビットを1回の符号化対象として垂直方向(図1の垂直処理方向)に読み取り、この列に垂直方向のBCH符号化を施すとともに、この列に対応する垂直方向BCH検査記号を生成する。従って、垂直方向BCH符号化回路8は、n1個の列を、n1個のBCH符号を用いて符号化し、符号化に伴い生ずるn1個の垂直方向BCH検査記号(長さはn2−k2である)を得る。垂直方向BCH検査記号部3は、これらのn1個の垂直方向BCH検査記号の集合である。
【0020】
このようにして図1に示す水平方向BCH検査記号部2と、垂直方向BCH検査記号部3と、RS検査記号部4が得られる。このうちRS検査記号部4は、RS符号化回路6により生成されたRS検査記号が水平方向と垂直方向のBCH符号化(すなわちBCH積符号化)されて生成された符号の集合である。また、水平方向BCH検査記号も垂直方向のBCH符号化されるので、図1に示す水平方向BCH検査記号部2は実際には垂直方向のBCH符号化された水平方向BCH検査記号の集合である。
【0021】
垂直方向BCH符号化回路8は、全く符号化されていない元のユーザデータ1、RS検査記号部4、水平方向BCH検査記号部2および垂直方向BCH検査記号部3を出力端子9に出力する。この出力も、上述した正規のデータの並びの順序に従い、垂直方向の列に沿って進み、各列の終端の次に次の列の先頭に進む。従って、ユーザデータ1の各列とその列に対応する垂直方向BCH検査記号部3の各列が先に出力され、その後RS検査記号部4の各列とその列に対応する垂直方向BCH検査記号部3の各列が出力され、最後に水平方向BCH検査記号部2の各列とその列に対応する垂直方向BCH検査記号部3の各列が出力される。このようにして図1の伝送データフォーマットが実現され、出力端子9も上記の順序に従い伝送データフォーマットを構成するビットを外部に出力する。
【0022】
この伝送データフォーマットは、BCH符号を用いた積符号であるとともに、ユーザデータ1にRS符号の検査記号を付加することにより、さらにユーザデータの誤り訂正能力を高めたものである。従って、垂直方向BCH検査記号部3に基づいて復号し、次にその復号結果を用いながら水平方向BCH検査記号部2に基づいて復号することができる。この後、垂直方向と水平方向のうち一方の形式の復号結果を用いながら、他方の形式の復号をさらに続行する繰り返し復号も可能である。水平方向BCH検査記号部2に基づいて復号した後、RS検査記号に基づいて復号することにより、誤り訂正能力を高めることができる。
【0023】
すなわち、この伝送データフォーマットに関しては、繰り返し復号による誤り訂正能力よりもRS検査記号による復号の誤り訂正能力が高い。具体的には、RS検査記号に基づく復号の誤り訂正能力がその直前に実施される復号(例えば水平方向BCH検査記号部2に基づく復号)の誤り訂正能力よりも高くなるように、この実施の形態のために選択されるRS符号で保証される最小距離は、直前の復号で使われる(例えば水平方向の)BCH符号で保証される最小距離よりも大きい。このため、後述するように、2次元に配列されたと想定されるユーザデータ1に格子状に位置する複数の誤りに関して特に誤り訂正の能力が向上する。
【0024】
図3は図1の伝送データフォーマットから元のユーザデータ1を推定する復号装置の一例を示す。図3に示すように、この復号装置は、受信された情報系列が入力される入力端子10と、繰り返し復号部Bと、RS復号回路17と、出力端子18とを備える。繰り返し復号部Bは、上記の伝送データフォーマットに準拠した受信情報系列を符号化装置が使った垂直方向のBCH符号に対応する復号形式で復号することと、符号化装置が使った水平方向のBCH符号に対応する復号形式で復号することを繰り返す。この目的のため、繰り返し復号部Bは、交互に配置された垂直方向BCH復号回路と、水平方向BCH復号回路を備えており、一方向の復号回路の復号結果が他方向の復号回路に入力されるようになっている。
【0025】
垂直方向BCH復号回路11,13,15の各々は、垂直方向BCH検査記号部3に基づいて情報系列の誤り訂正を行い、水平方向BCH復号回路12,14,16の各々は、水平方向BCH検査記号部2に基づいて情報系列の誤り訂正を行う。繰り返し復号部Bの最終段階の水平方向BCH復号回路16から出力された復号結果は、RS復号回路17に入力される。RS復号回路17は、繰り返し復号部Bの復号結果に対して、RS検査記号部4に基づいてRS符号の復号法による誤り訂正を施して、その誤り訂正結果(ユーザデータ1に相当する)を最終的な誤り訂正結果すなわち推定結果として出力端子18に出力する。
【0026】
まず、入力端子10からは、図1の伝送データフォーマットのうち各列の情報部分を構成するn2個のビットが一度に最初の垂直方向BCH復号回路11に入力され、垂直方向BCH復号回路11は図1の垂直処理方向に従いその列を読み取り、その列に含まれるn2−k2個の垂直方向BCH検査記号に基づいて、その列の誤り訂正を行う。垂直方向BCH復号回路11は一度に一列を扱うのでもよいし、あるいは複数列が同時に入力端子10から垂直方向BCH復号回路11に入力されて並行処理により誤り訂正されてもよい。垂直方向BCH復号回路11の復号により、ユーザデータ1、RS検査記号部4および水平方向BCH検査記号部2に含まれる誤りの少なくとも一部が訂正される。すなわち伝送データフォーマット上で誤りビットが正しいビットに置換される。
【0027】
この誤り訂正の結果、すなわち誤りビットが訂正された伝送データフォーマットは、垂直方向BCH復号回路11から水平方向BCH復号回路12に供給される。この場合には、各行の情報部分を構成するn1個のビットが一度に水平方向BCH復号回路12に入力され、水平方向BCH復号回路12は図1の水平処理方向に従いその列を読み取り、その行に含まれる水平方向BCH検査記号に基づいて、その行の誤り訂正を行う。水平方向BCH復号回路12は一度に一行を扱うのでもよいし、あるいは複数行が同時に垂直方向BCH復号回路11から水平方向BCH復号回路12に入力されて並行処理により誤り訂正されてもよい。水平方向BCH復号回路12での誤り訂正では、垂直方向BCH復号回路11での訂正状況に基づいてビットの消失訂正を行うことも可能である。また、垂直方向BCH検査記号部3を水平方向BCH検査記号部2と同じ体上で構成した場合、垂直方向BCH検査記号部3の水平方向の各行も水平方向のBCH符号となっており、その末尾のn1−k1−k3個のビットはその行に対する水平方向BCH検査記号とみなすことができる。従って、他の行と同様の復号法により、その水平方向BCH検査記号を用いて垂直方向BCH検査記号部3も水平方向BCH復号回路12で訂正可能である。
【0028】
水平方向BCH復号回路12による誤り訂正の結果、すなわち誤りビットが訂正された伝送データフォーマットは、垂直方向BCH復号回路11と同様に情報系列を垂直方向BCH検査記号部3に基づいて垂直方向に誤り訂正する垂直方向BCH復号回路13に供給される。垂直方向BCH復号回路13で再び誤り訂正することにより、水平方向BCH復号回路12で残留した誤りを訂正できる可能性がある。また、垂直方向BCH復号回路13での誤り訂正では、水平方向BCH復号回路12での訂正状況に基づいてビットの消失訂正を行うことも可能である。
【0029】
同様の形式で、水平方向の水平方向BCH復号回路14、垂直方向の垂直方向BCH復号回路15、および水平方向の水平方向BCH復号回路16は、前段の復号回路の誤り訂正の結果に対して誤り訂正を行う。このように異なる形式の復号を交互に繰り返すことにより、一度の誤り訂正では訂正できない誤りも訂正可能である。
【0030】
ただし、上記の繰り返し復号だけでは、図4に例示する格子状に位置する複数の誤り20については訂正が難しい。ここで「格子状に位置する」とは、2次元に配列されたと想定されるフォーマット中のある行に存在する複数の誤りと、他の行に存在する複数の誤りが、同じ複数の列上に存在することである。格子状に位置する誤り20は、伝送データフォーマット中に受信当初から含まれていることもあるし、繰り返し復号を行う途中で誤訂正により発生する可能性もある。このような格子状に位置する誤り20がある符号をたとえ繰り返し復号しても、2次元に配列されたと想定される復号結果上に格子状に位置する複数の誤りがやはり発生する傾向がある。特に、繰り返し復号部B中の最後から2番目の段階の垂直方向BCH復号回路(例えば回路15)から出力された誤り訂正結果に格子状に位置する誤りが存在すると、最終段階の水平方向BCH復号回路(例えば回路16)では消失訂正することもできず、場合によっては水平方向BCH検査記号部2に基づく水平方向の復号で保証される最小距離に対応する訂正可能な誤り個数を実在の誤り個数が超えてしまい、誤り訂正が不可能になることがある。
【0031】
そこで、この実施の形態では、RS復号回路17により繰り返し復号部Bの復号結果をさらに復号する。RS復号回路17は、推定されたユーザデータ1の各行の情報部分を構成するk1個のビットと、これに対応するk3個のビットからなるRS検査記号を水平方向(図1の水平処理方向)に読み取り、これらに基づいて元のユーザデータ1の誤り推定をさらに行う。
【0032】
上記のように、RS検査記号に基づく復号の誤り訂正能力がその直前に実施される復号(例えば水平方向BCH検査記号部2に基づく復号)の誤り訂正能力よりも高くなるように、この実施の形態のために選択されるRS符号で保証される最小距離は、直前の復号で使われる(例えば水平方向の)BCH符号で保証される最小距離よりも大きい。従って、繰り返し復号部Bの最終段階の水平方向BCH復号回路(例えば回路16)から出力された誤り訂正結果に格子状に位置する複数の誤り20が存在していても、上記RS符号で保証される最小距離に基づいてこれらの誤りを訂正することができる。
【0033】
なお、繰り返し復号部Bの最終段階の水平方向BCH復号回路(例えば回路16)では誤り位置の検出のみを行い、誤り訂正を行わないようにすることも可能である。この場合には、繰り返し復号部Bで最終的に検出された誤り位置の判断を検証しながら、RS復号回路17は、繰り返し復号部B中の最後から2番目の段階の垂直方向BCH復号回路(例えば回路15)から出力された誤り訂正結果を復号して誤りを訂正することができる。
【0034】
以上のように、この実施の形態1によれば、符号化装置は、元のユーザデータ1を複数行に分割して得られる複数の情報部分の各々にRS符号化を施すとともに、各情報部分に対応する複数のRS検査記号を生成するRS符号化回路6と、情報部分の各々とこれに対応する前記RS検査記号とを対応付けて配列した情報配列に複数のBCH符号化形式による誤り訂正符号化を施すとともに、複数のBCH符号化形式に対応する複数の形式の検査記号を生成する組み合わせ符号化部Aと、元のユーザデータ1とRS検査記号が複数のBCH符号化形式により誤り訂正符号化されて生成されたRS検査記号部4と水平方向BCH検査記号部2と垂直方向BCH検査記号部3とを出力する出力部とを備える。そして、組み合わせ符号化部Aによる誤り訂正符号化は繰り返し復号が可能な形式であり、繰り返し復号による誤り訂正能力よりもRS検査記号による復号の誤り訂正能力が高くされている。RS検査記号は大幅な冗長度の増大を引き起こさず、繰り返し復号可能な形式の組み合わせ符号化も大幅な冗長度の増大を引き起こさないので、冗長度が小さい符号を符号化装置が生成することができる。また、復号装置は、伝送路上で発生した誤りを繰り返し復号部Bの繰り返し復号によりできる限り訂正し、その訂正結果に残留する誤り、例えば格子状に位置する複数の誤り20を誤り訂正能力が高いRS検査記号による復号でRS復号回路17が訂正することができるので、高い誤り訂正能力で効率的に復号装置が誤り訂正することが可能である。
【0035】
水平方向BCH符号化回路7および水平方向BCH復号回路12,14,16、ならびにRS符号化回路6およびRS復号回路17には、一列(垂直方向)の情報部分が入力された後に、次の列の情報部分が入力されるようになっている一方で、これらは各行(水平方向)の情報部分を水平方向に処理するので、図1の複数の行に相当する複数のビット系列を同時に並列に処理するように設計することが効率的である。このように設計すれば、これらの回路からは複数行にまたがる一列内のビットが同時または短期間内に出力されるので、その後段の垂直方向BCH符号化回路8および垂直方向BCH復号回路11,13,15は、一列内のビットを容易にパイプライン処理することが可能である。上記のように設計すれば、さらに処理の高速化に貢献することが可能である。
【0036】
実施の形態2.
実施の形態1では、RS符号化回路6およびRS復号回路17は、水平方向BCH符号化回路7および水平方向BCH復号回路12,14,16と同様に、図1の水平処理方向に各行のビットを読み取って処理を行う。従って、RS検査記号部4内の個々のRS検査記号は、その作成の元になった同じ行の情報部分と一緒に水平方向にBCH符号化され、同様に一緒に復号される。これに対して、以下に述べる実施の形態2では、RS符号化の方向を水平方向BCH符号化の方向とを異ならせることにより、伝送データフォーマットにおける個々のRS検査記号と、同じ行の情報部分との相関関係を弱めて、復号での誤り訂正能力をさらに高める。
【0037】
図5は、この発明の実施の形態2に係る符号化装置を示す。この符号化装置は、実施の形態1に係る符号化装置(図2)と同様の構成要素に加えて、インタリーブ回路21とデインタリーブ回路22を備える。図5では、図2と共通する構成要素を示すために同一の符号を使用し、説明を簡略化する。インタリーブ回路21は、RS符号化回路6の前段に配置され、元のユーザデータを組み合わせ符号化部Aに供給されるべき正規の並びの順序(入力端子5から入力された並びの順序)と異なる順序に並べて、RS符号化回路6に供給する。デインタリーブ回路22は、RS符号化回路6の後段に配置され、デインタリーブ回路22には、インタリーブ回路21で並べ替えられたユーザデータとRS符号化回路6で生成された複数のRS検査記号が供給される。デインタリーブ回路22は、インタリーブ回路21から供給されたユーザデータを正規の並びの順序のユーザデータ1に戻して、このユーザデータ1を組み合わせ符号化部Aの水平方向BCH符号化回路7に供給し、その後、RS符号化回路6で生成されたRS検査記号を水平方向BCH符号化回路7に供給する。
【0038】
図6および図7を参照しながら、符号化装置の具体的な動作を詳述する。図6において、R1,R2,R3,R4…は、RS符号化回路6で生成されるRS検査記号(BCH積符号化されていない)を示す。また、r11,r12,r13,r14…は、RS検査記号R1,R2,R3,R4…を生成するのに要するビット列を示す。各ビット列の長さは1以上の任意でよい。これらのビット列のうち、ビット列r11,r12,r13,r14…r1nは同じRS符号化の対象となりRS検査記号R1の生成に利用され、ビット列r21,r22,r23…は他のRS符号化の対象となりRS検査記号R2の生成に利用される。つまり、この実施の形態では、2次元に配列されたと想定される元のユーザデータ1では、ほぼ斜めに並んだ複数のビット列から一つの検査記号を生成する。同じRS検査記号R1を生成するビット列r11,r12,r13,r14…r1nに関しては、2次元に配列されたと想定される元のユーザデータ1では、ビット列r11,r12,r13,r14…は互いに異なる列に存在し、隣合うビット列(例えばビット列r11,r12)は互いに異なる行のビットを含む。
【0039】
このように水平処理方向とは異なる方向に並んだビット列r11,r12,r13,r14…r21,r22,r23…からRS検査記号R1,R2,R3,R4…を容易に生成するため、図7に示すようにインタリーブ回路21は正規の並びの順序のユーザデータ1から同じRS符号化の対象となるビット列(例えばビット列r11,r12,r13,r14…r1n)を抽出することを繰り返し、ユーザデータ1をRS符号化回路6による符号化に適するように並べ替える。すなわち同じRS符号化の対象となるビット列(例えばビット列r11,r12,r13,r14…r1n)を一行に並べる。そして、RS符号化回路6は、各行のビット列にRS符号化を施すとともに、RS検査記号R1,R2,R3,R4…を生成する。このようにして、ビット列r11,r12,r13,r14…r1nからRS検査記号R1が生成され、ビット列r21,r22,r23…r2nから他のRS検査記号R2が生成される。
【0040】
デインタリーブ回路22は、インタリーブ回路21で並べ替えられたユーザデータを正規の並びの順序に戻して、正規の並びの順序のユーザデータ1を組み合わせ符号化部Aの水平方向BCH符号化回路7に供給し、その後、RS符号化回路6で生成されたRS検査記号を水平方向BCH符号化回路7に供給する。
【0041】
水平方向BCH符号化回路7は、デインタリーブ回路22から受け取った正規の並びの順序のユーザデータ1の各行(水平方向)の情報部分とRS検査記号R1,R2,R3,R4…を対応付けた形式で、1行の情報部分を構成するk1個のビットとRS検査記号からなる行を1回の符号化対象として水平方向(図6の水平処理方向)に読み取り、この行に水平方向のBCH符号化を施すとともに、この行に対応する水平方向BCH検査記号を生成する。従って、2次元に配列されたと想定される元のユーザデータ1ではほぼ斜めに並んでいたビット列(例えばビット列r11,r12,r13,r14…r1n)から生成された一つのRS検査記号(例えばRS検査記号R1)が、同じ行にある情報部分と一緒に水平方向のBCH符号化の対象となる。
【0042】
また実施の形態1と同様に、垂直方向BCH符号化回路8は、2次元に配列されたと想定されるフォーマット内の各列(垂直方向)のビットを1回の符号化対象として垂直方向(図6の垂直処理方向)に読み取り、この列に垂直方向のBCH符号化を施すとともに、この列に対応する垂直方向BCH検査記号を生成する。一つのRS検査記号(例えばRS検査記号R1)を作成するために使われたビット列(例えばビット列r11,r12,r13,r14…r1n)は、異なる列上にあるので、異なる垂直方向BCH検査記号の生成に寄与することになる。
【0043】
図8は、実施の形態2に係る復号装置を示す。この復号装置は、実施の形態1に係る復号装置(図3)と同様の構成要素に加えて、インタリーブ回路31とデインタリーブ回路32を備える。図8では、図3と共通する構成要素を示すために同一の符号を使用し、説明を簡略化する。インタリーブ回路31は、繰り返し復号部BとRS復号回路17の間に配置され、繰り返し復号部Bによる復号結果のうち元のユーザデータ1に相当する情報記号を繰り返し復号部Bによる復号結果での並びの順序と異なる順序に並べて、RS復号部17に供給する。
【0044】
具体的には、繰り返し復号部Bからは、図6に示すフォーマットの復号結果の情報系列がインタリーブ回路31に供給される。この復号結果の情報系列では、水平方向BCH復号回路12,14,16により、BCH積符号化の前段階のRS検査記号R1,R2,R3,R4…が推定されている。上記の符号化装置のインタリーブ回路21と同様に、図7に示すようにインタリーブ回路31は、正規の並びの順序の情報記号(ユーザデータ1に対応する)から同じRS符号化の対象のビット列(例えばビット列r11,r12,r13,r14…r1n)を抽出することを繰り返し、情報記号をRS復号回路17による復号に適するように並べ替える。すなわち同じRS符号化の対象となったビット列(例えばビット列r11,r12,r13,r14…r1n)を一行に並べる。そして、RS復号回路17は、各行のビット列(例えばビット列r11,r12,r13,r14…r1n)とRS検査記号(例えばRS検査記号R1)から当該ビット列の誤り推定を行う。
【0045】
デインタリーブ回路32は、RS復号回路17の後段に配置され、RS復号回路17による復号結果のうち元のユーザデータ1に相当する情報記号を繰り返し復号部Bによる復号結果での並びの順序に戻して、これを最終的な誤り訂正結果すなわち推定結果として出力端子18に出力する。
【0046】
以上のように、この実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に、冗長度が小さい符号を符号化装置が生成することができ、復号装置では、繰り返し復号部Bの誤り訂正結果に残留する誤り、例えば格子状に位置する複数の誤り20を誤り訂正能力が高いRS検査記号による復号でRS復号回路17が訂正することができるので、高い誤り訂正能力で効率的に復号装置が誤り訂正することが可能である。
【0047】
さらに、この実施の形態2によれば、符号化装置は、元のユーザデータ1を組み合わせ符号化部Aに供給されるべき並びの順序と異なる順序に並べて、RS符号化回路6に供給するインタリーブ回路21を備える。また、復号装置は、繰り返し復号部Bによる復号結果のうち元のユーザデータ1に相当する情報記号を繰り返し復号部Bによる復号結果での並びの順序と異なる順序に並べて、RS復号回路17に供給するインタリーブ回路31と、RS復号回路17による復号結果のうち元のユーザデータ1に相当する情報記号を繰り返し復号部Bによる復号結果での並びの順序に戻すデインタリーブ回路32を備える。従って、RS符号化の方向を組み合わせ符号化部Aにおける符号化の方向(実施の形態では水平方向BCH符号化の方向)とを異ならせることにより、伝送データフォーマットにおける個々のRS検査記号と、このRS検査記号と一緒に符号化および復号される情報部分との相関関係を弱めて、復号での誤り訂正能力をさらに高めることができる可能性がある。
【0048】
この効果についてより詳細に説明する。図6に示すように、格子状に位置する複数の誤り20のうちいくつかの誤りがRS検査記号部4に存在すると想定する。実施の形態1では、RS検査記号部4内の個々のRS検査記号は、その作成の元になった同じ行の情報部分と一緒に水平方向にBCH符号化され、同様に一緒に復号される。従って、復号装置が伝送フォーマットを受信した段階または繰り返し復号部Bの途中の段階でユーザデータ1とRS検査記号部4の同一行に誤りがあると、誤りが訂正できない可能性がある。これに対して、実施の形態2では、個々のRS検査記号が一緒に符号化・復号される同じ行の情報部分は、インタリーブの効果により、そのRS検査記号と密接な関係を持たない。従って、復号装置が伝送フォーマットを受信した段階または繰り返し復号部Bの途中の段階でユーザデータ1とRS検査記号部4の同一行に誤りがあっても、RS検査記号(例えばRS検査記号R1)から復号されるのはインタリーブされたビット列(ビット列r11,r12,r13,r14…r1n)であるから、誤り訂正能力を向上できる可能性がある。なお、実施の形態1に関連して上述したように、繰り返し復号部Bの最終段階の水平方向BCH復号回路(例えば回路16)では誤り位置の検出のみを行い、RS復号回路17は、繰り返し復号部Bで最終的に検出された誤り位置の判断を検証しながら誤り訂正するとさらによい。
【0049】
実施の形態3.
実施の形態2に関連して上述したインタリーブの手法を以下の実施の形態3のように修正してもよい。実施の形態3でも、図5の符号化装置および図8の復号装置を使用する。
【0050】
図9および図10を参照しながら、符号化装置の具体的な動作を詳述する。図9において、r1,r2,r3,r4…は、それぞれRS検査記号R1,R2,R3,R4…を生成するのに要するビット列を示す。すなわち、ビット列r1は同じRS符号化の対象となりRS検査記号R1の生成に利用され、ビット列r2は他のRS符号化の対象となりRS検査記号R2の生成に利用される。つまり、この実施の形態では、2次元に配列されたと想定される元のユーザデータ1では、垂直方向に並んだ一つのビット列から一つの検査記号を生成する。
【0051】
このように水平処理方向とは異なる方向に並んだビット列r1,r2,r3,r4…からRS検査記号R1,R2,R3,R4…を容易に生成するため、図10に示すようにインタリーブ回路21は正規の並びの順序のユーザデータ1から各ビット列r1,r2,r3,r4…を抽出することを繰り返し、ユーザデータ1をRS符号化回路6による符号化に適するように並べ替える。すなわち各ビット列を一行に並べる。そして、RS符号化回路6は、各行のビット列にRS符号化を施すとともに、RS検査記号R1,R2,R3,R4…を生成する。このようにして、ビット列r1,r2,r3,r4…からRS検査記号R1,R2,R3,R4…がそれぞれ生成される。従って、水平方向BCH符号化回路7では、2次元に配列されたと想定される元のユーザデータ1で垂直方向に並んでいたビット列(例えばビット列r1)から生成された一つのRS検査記号(例えばRS検査記号R1)が、同じ行にある情報部分と一緒に水平方向のBCH符号化の対象となる。
【0052】
また実施の形態1および実施の形態2と同様に、垂直方向BCH符号化回路8は、2次元に配列されたと想定されるフォーマット内の各列(垂直方向)のビットを1回の符号化対象として垂直方向(図9の垂直処理方向)に読み取り、この列に垂直方向のBCH符号化を施すとともに、この列に対応する垂直方向BCH検査記号を生成する。一つのRS検査記号(例えばRS検査記号R1)を作成するために使われたビット列(例えばビット列r1)は、同じ列上にあるので、同じ垂直方向BCH検査記号の生成に寄与することになる。
【0053】
他方、復号装置では、繰り返し復号部Bからは、図9に示すフォーマットの復号結果の情報系列がインタリーブ回路31に供給される。この復号結果の情報系列では、水平方向BCH復号回路12,14,16により、BCH積符号化の前段階のRS検査記号R1,R2,R3,R4…が推定されている。上記の符号化装置のインタリーブ回路21と同様に、図10に示すようにインタリーブ回路31は、正規の並びの順序の情報記号(ユーザデータ1に対応する)から各ビット列r1,r2,r3,r4…を抽出することを繰り返し、情報記号をRS復号回路17による復号に適するように並べ替える。すなわち各ビット列を一行に並べる。そして、RS復号回路17は、各行のビット列(例えばビット列r1)とRS検査記号(例えばRS検査記号R1)から当該ビット列の誤り推定を行う。実施の形態3でも、個々のRS検査記号が一緒に符号化・復号される同じ行の情報部分は、インタリーブの効果により、そのRS検査記号と密接な関係を持たない。従って、復号装置が伝送フォーマットを受信した段階または繰り返し復号部Bの途中の段階でユーザデータ1とRS検査記号部4の同一行に誤りがあっても、RS検査記号(例えばRS検査記号R1)から復号されるのはインタリーブされたビット列(ビット列r1)であるから、誤り訂正能力を向上できる可能性がある。デインタリーブ回路32は、RS復号回路17による復号結果のうち元のユーザデータ1に相当する情報記号を繰り返し復号部Bによる復号結果での並びの順序に戻して、これを最終的な誤り訂正結果すなわち推定結果として出力端子18に出力する。
【0054】
以上のように、この実施の形態3によっても、RS符号化の方向を組み合わせ符号化部Aにおける符号化の方向(実施の形態では水平方向BCH符号化の方向)とを異ならせることにより、伝送データフォーマットにおける個々のRS検査記号と、このRS検査記号と一緒に符号化および復号される情報部分との相関関係を弱めて、復号での誤り訂正能力をさらに高めることができる可能性がある。
【0055】
実施の形態4.
実施の形態1から実施の形態3における復号装置では、入力端子10から情報系列を繰り返し復号部Bに硬入力し、繰り返し復号部Bで硬判定復号するようにしてもよい。しかし、以下に述べる実施の形態4のように、繰り返し復号部Bでは軟判定復号を行って、より訂正能力を強化してもよい。
【0056】
軟判定復号については、例えば、秋田正志(Masashi Akita)、外6名、「長距離DWDM伝送システムのためにターボ積符号を利用した第3世代FEC」(”Third Generation FEC Employing Turbo Product Code for Long−Haul DWDM Transmission Systems”)、「OFC2002」(”Optical Fiber Communication Conference 2002”)、(米国)、オプティカル・ソサイエティ・オブ・アメリカ(Optical Society of America)、2002年3月、p.289−290に開示されている。この文献に記載されたターボ積符号の繰り返し復号装置を、本発明に係る復号装置の繰り返し復号部Bとして利用することができる。
【0057】
この文献に開示の技術では、ターボ積符号の繰り返し復号装置の各段階の復号器で軟判定を行う。ここで使用されるターボ積符号はBCH符号の積符号である。ある段階の復号器を第m段階の復号器であると想定する(mは1以上で、繰り返し復号装置の全復号器の数以下のあらゆる整数である)。第m段階の復号器の前段では、ターボ積符号の第k番のチャネル値rkを第m段階の復号対象データw(m) kに加算器により加えて、合計値である軟入力値ykを得る。そして、軟入力値ykをSISO(軟入力・軟出力)復号器に入力する。このSISO復号器は、軟入力値ykの行列Yに基づいて、符号語成分のいくつかの候補{Cj}を求め、さらにこれらの候補に関する対数尤度比Lkを式(1)に従って算出する。
【0058】
【数1】
ここで、Cj 1は第k位置のビットが1である符号語候補であり、Cj 0は第k位置のビットが0である符号語候補であり、p(Y|C)はガウスの遷移確率である。
【0059】
ターボ積符号の第k番チャネルの値rkは、復号器が対数尤度比Lkを算出する間、遅延線で遅延させられた後、復号器が算出した対数尤度比Lkから減算器により差し引かれる。この減算結果には、最適な重み係数が乗算器により乗算される。この乗算結果は、次の段階(第m+1段階)の復号器の復号対象データw(m+1) kであり、第m+1段階の復号器の前段では、ターボ積符号の第k番のチャネル値rkを第m+1段階の復号対象データw(m+1) kに加算器により加えて、合計値である軟入力値ykを得る。このようにして、ある段階の復号器の復号結果に基づいて、次の段階の復号器が軟判定復号を行うという繰り返し復号が実現される。そして、最終段階の復号器が算出した対数尤度比Lkから復号装置に入力された情報系列が推定される。
【0060】
上記の繰り返し復号装置は、実施の形態1から実施の形態3のいずれの復号装置の繰り返し復号部Bとして利用してもよい。つまり、実施の形態1から実施の形態3の各BCH復号回路11〜16を上記の各段階のSISO復号器で置換し、上記の加算器、減算器、遅延線および乗算器を各復号器に付随させてもよい。繰り返し復号部Bの軟判定復号結果に基づいて、RS復号回路17は硬判定復号を行い、その復号結果を最終的な誤り訂正結果すなわち推定結果として出力端子18に出力する。このように、BCH積符号の繰り返し復号を軟入力・軟出力で行うことによって、より訂正能力を強化することが可能である。
【0061】
また、この実施の形態4の繰り返し復号部Bは、繰り返し復号の途中までは軟判定復号し、この軟判定復号結果に対して最終的に硬判定復号するのでもよい。具体的には、例えば、繰り返し復号部B中のBCH復号回路11〜14は上述のSISO復号器とし、最終段階およびその付近の段階のBCH復号回路15,16は簡易な構成の硬判定復号器とし、BCH復号回路15,16では、水平方向BCH復号回路14の軟判定復号結果に基づいて情報系列を硬判定で復号するようにしてもよい。ただし、どの段階まで軟判定復号し、どこから硬判定復号するかは任意であり、例えばBCH復号回路11〜15は上述のSISO復号器とし、最終段階のBCH復号回路16のみは硬判定復号器としてもよい。
【0062】
このように最終段階(および場合によりその付近)のBCH復号回路を硬判定復号器とすることにより、軟判定復号での残留ランダム誤りの個数を明確に硬判定復号器で把握することが可能である。このランダム誤りの個数はRS復号回路17に供給され、RS復号回路17はランダム誤りの個数を参照して、より精確に誤り訂正することが可能である。
【0063】
実施の形態5.
実施の形態3では、繰り返し復号部Bの軟判定復号結果に基づいて、RS復号回路17は硬判定復号を行い、RS復号回路17の硬判定復号結果を最終的な誤り訂正結果すなわち推定結果として出力端子18に出力する。これに対して、以下に述べる実施の形態5では、RS復号回路17の誤り訂正結果または誤り検出結果に基づいて、繰り返し復号部Bの軟判定復号結果を修正して、再度軟判定復号する。
【0064】
図11は、この発明の実施の形態5に係る復号装置を示す。この復号装置は、実施の形態1に係る復号装置(図3)と同様の構成要素に加えて、軟判定更新回路40と第2の繰り返し復号部B2を備える。図11では、図5と共通する構成要素を示すために同一の符号を使用し、説明を簡略化する。この復号装置は、実施の形態1に係る符号化装置(図2)によるBCH積符号の伝送データフォーマットを復号して誤り訂正する。この実施の形態においては、繰り返し復号部Bが実施の形態4に関連して上述したように軟判定復号結果を出力する。一方、RS復号部17は、繰り返し復号部Bの軟判定復号結果に対して硬判定復号により誤り訂正または誤り検出を施すようになっているが、RS復号回路17の出力結果は最終的な誤り訂正結果として出力されるのではない。
【0065】
繰り返し復号部Bの軟判定復号結果およびRS復号回路17による誤り訂正数または誤り検出状態は、軟判定更新回路40に供給される。軟判定更新回路40は、RS復号回路17による誤り訂正数または誤り検出状態に基づいて繰り返し復号部Bの軟判定復号結果を修正する。軟判定更新回路40により修正された軟判定復号結果は、第2の繰り返し復号部B2に供給される。
【0066】
第2の繰り返し復号部B2は、繰り返し復号部Bと同様に、交互に配置された垂直方向BCH復号回路41,43,45と水平方向BCH復号回路42,44,46を備える。第2の繰り返し復号部B2の復号回路41〜46は、繰り返し復号部Bの復号回路11〜16と同様に、垂直方向または水平方向のBCH符号に対応する復号形式で情報系列を復号することが可能であり、さらに実施の形態4の繰り返し復号部Bの復号回路11〜16と同様に、軟判定復号することが可能である。従って、第2の繰り返し復号部B2は、繰り返し復号部Bと同様に、軟判定による繰り返し復号が可能である。ただし、第2の繰り返し復号部B2は、繰り返し復号の途中までは軟判定復号し、この軟判定復号結果に対して最終的に硬判定復号するのでもよい。
【0067】
この実施の形態によれば、RS復号回路17の誤り訂正数または誤り検出状態に基づいて軟判定復号結果を修正し、修正された軟判定復号結果を、再度第2の繰り返し復号部B2によって軟判定による繰り返し復号の対象とすることが可能である。以上のようにして、軟判定復号の精度を高めることが可能である。第2の繰り返し復号部B2の復号結果は、最終的な誤り訂正結果すなわち推定結果として出力端子18に出力してもよいし、図示のように再度RS復号回路47に供給してRS符号の復号法による誤り訂正を施すようにしてもよい。
【0068】
なお、この実施の形態5の復号装置は、実施の形態1に係る復号装置を修正したものであるが、実施の形態2または実施の形態3に係る復号装置(図8)を同様に修正してもよい。
【0069】
以上、この発明をその好適な実施の形態を参照しながら詳細に図示して説明したが、請求の範囲に記載されたこの発明の範囲内で、形式および細部に関する様々な変更が可能であることは当業者であれば理解できることだろう。かかる変更、代替、修正もこの発明の範囲に含まれる。
【0070】
例えば、上記の実施の形態では、伝送データフォーマットでは、BCH符号を用いた積符号が使用されているが、他の形式の繰り返し復号可能な符号を使用してもよい。例えば、ユ・コウ(Yu Kou)、外2名、「有限幾何学に基づく低密度パリティ検査符号:再発見と新結果」(”Low−Density Parity−Check Codes Based on Finite Geometries: A Rediscovery and New Results”)、「情報理論に関するIEEE報告書」(”IEEE Transactions on Information Theory”)、(米国)、電気電子技術者協会(Institute of Electrical and Electronics Engineers)、2001年11月、第47巻、第7号、OFC2002、p.2711−2736に開示された各種の低密度パリティ検査符号(low−density parity−check codes)のうち組織符号に分類できる符号を用いて符号化・復号するように、全ての実施の形態を修正してもよい。また、RS符号を用いた積符号、その他のブロック符号を用いた積符号、およびRS符号その他のブロック符号を用いた連接符号を用いるように、全ての実施の形態を修正してもよい。
【0071】
また、上記の実施の形態では、復号装置の繰り返し復号部Bおよび第2の繰り返し復号部B2に三つの垂直方向BCH復号回路と三つの水平方向BCH復号回路12,14,16が設けられているが、垂直方向BCH復号回路および水平方向BCH復号回路の各々の個数は2つ以上であればいくつでもよい。
また、上記の実施の形態では、復号装置の繰り返し復号部Bおよび第2の繰り返し復号部B2において、多数の復号回路が直列に配置されているが、復号回路の復号結果を他の復号回路に供給する形式にして、復号回路の個数を削減してもよい。
【0072】
また、上記の実施の形態では、復号装置での誤り訂正の処理は必ず最終段階の復号回路(例えばRS復号回路17)に進むが、繰り返し復号の途中の段階で復号結果に誤りが含まれていないと確認できれば、誤り訂正処理を終了して、その段階での復号結果を最終的な誤り訂正結果として出力してもよい。
また、上記の実施の形態では、符号化、復号、インタリーブ、デインタリーブといった各種の処理を回路で実現するが、同様の処理を実現するソフトウエアを利用してコンピュータを用いることも可能である。
【0073】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、元の情報記号を規則的に分割して得られる複数の情報部分の各々にRS(リード・ソロモン)符号化を施すとともに、各情報部分に対応する複数のRS検査記号を生成するRS検査記号生成部と、前記元の情報記号と前記RS検査記号とを有する情報配列に複数のブロック符号化形式による誤り訂正符号化を施すとともに、前記複数のブロック符号化形式に対応する複数の形式の検査記号を生成する組み合わせ符号化部と、前記元の情報記号と、前記RS検査記号が前記複数のブロック符号化形式により誤り訂正符号化されて生成されたRS検査記号符号と、前記複数の形式の検査記号とを出力する出力部とを備え、前記組み合わせ符号化部による誤り訂正符号化は繰り返し復号が可能な形式であり、前記繰り返し復号による誤り訂正能力よりも前記RS検査記号による復号の誤り訂正能力が高くされているので、冗長度が小さい符号を用いて高い誤り訂正能力で効率的に誤り訂正することが可能となる。特に、組み合わせ符号化部は、複数のブロック符号化形式による誤り訂正符号化を施し、RS符号化もブロック符号化であるので、畳込み符号に比較して、符号の構成が簡単であり、並列処理などの迅速な処理が行いやすく、かつ符号化装置および復号装置を簡易に構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る符号化装置および復号装置で使用される2次元に配列された伝送データフォーマットを示す模式図である。
【図2】図1の伝送データフォーマットを生成する実施の形態1に係る符号化装置を示すブロック図である。
【図3】図1の伝送データフォーマットから元の情報記号を推定する実施の形態1に係る復号装置を示すブロック図である。
【図4】図1の伝送データフォーマット上に存在することがある格子状に位置する複数の誤りを示す模式図である。
【図5】この発明の実施の形態2に係る符号化装置を示すブロック図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係る符号化装置および復号装置で使用される2次元に配列された伝送データフォーマットを示す模式図である。
【図7】実施の形態2に係る符号化装置および復号装置の動作を示す模式図である。
【図8】この発明の実施の形態2に係る復号装置を示すブロック図である。
【図9】この発明の実施の形態3に係る符号化装置および復号装置で使用される2次元に配列された伝送データフォーマットを示す模式図である。
【図10】実施の形態3に係る符号化装置および復号装置の動作を示す模式図である。
【図11】この発明の実施の形態5に係る復号装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 ユーザデータ(元の情報記号)、2 水平方向BCH検査記号部、3 垂直方向BCH検査記号部、4 RS検査記号部、5 入力端子、6 RS符号化回路、7 水平方向BCH符号化回路、8 垂直方向BCH符号化回路、9 出力端子、10 入力端子、11,13,15,41,43,45 垂直方向BCH復号回路、12,14,16,42,44,46 水平方向BCH復号回路、17 RS復号回路、18 出力端子、20 格子状に位置する複数の誤り、21 インタリーブ回路、22 デインタリーブ回路、31 インタリーブ回路、32 デインタリーブ回路、40 軟判定更新回路、47 RS復号回路、A 組み合わせ符号化部、B 繰り返し復号部、B2 第2の繰り返し復号部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an encoding device and a decoding device effective for error correction in digital transmission.
[0002]
[Prior art]
For error correction of digital transmission devices, product codes or concatenated codes in which block codes are arranged two-dimensionally are often used (for example, see Non-Patent Document 1).
For example, in the encoding of a product code, each row of two-dimensionally arranged user data (information symbols) is encoded with a horizontal linear code and a horizontal check symbol is generated. Each column of the horizontal check symbols is encoded with a vertical linear code, and a vertical check symbol is generated. The minimum distance of the product code obtained by such encoding is the product of the minimum distance of the horizontal linear code and the minimum distance of the vertical linear code. Therefore, by combining linear codes having a small minimum distance, a product code having a large minimum distance can be obtained as a result, and therefore, the error correction capability can be improved.
[0003]
In decoding the product code, error correction is performed in the vertical direction based on the check symbol in the vertical direction, and the correction result is corrected in the horizontal direction based on the check symbol in the horizontal direction. In the subsequent error correction in the horizontal direction, the erasure correction can be performed using detection information indicating that the error correction in the vertical error in the previous step cannot be corrected.
[0004]
Furthermore, the result of the horizontal error correction is corrected again in the vertical direction based on the check symbol in the vertical direction, and the correction result is corrected in the horizontal direction based on the check symbol in the horizontal direction. Iterative decoding that reduces residual errors by performing correction is already known.
[0005]
On the other hand, as a technique similar to the product code, a combination of horizontal encoding and oblique encoding has been proposed (for example, see Patent Document 1). In addition, the transmission source performs convolutional coding on the codes coded in a plurality of different directions, and the transmission destination performs maximum likelihood decoding using the convolutional code. A method of performing decoding has also been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0006]
Further, a technique for performing error correction coding only on important data so as to have a stronger error correction capability than non-important data is disclosed (for example, see Patent Document 2). In the technique described in
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A 1-228327
[Patent Document 2]
JP-A-7-162801
[Non-patent document 1]
Hideki Imai, "Coding Theory", 4th edition, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, June 1990, p. 229-245
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method employing a general product code described in
[0009]
In the technique described in
[0010]
According to the technique described in
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an encoding apparatus that generates a code with a small degree of redundancy, which enables a decoding apparatus to efficiently correct errors with high error correction capability, is provided. The purpose is to get.
[0012]
Another object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a decoding device capable of efficiently correcting an error with a high error correction capability using a code having a small redundancy. And
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An encoding apparatus according to the present invention performs RS (Reed-Solomon) encoding on each of a plurality of information portions obtained by regularly dividing an original information symbol, and a plurality of RSs corresponding to each information portion. An RS check symbol generation unit for generating a check symbol, and performing error correction coding using a plurality of block coding formats on an information array having the original information symbols and the RS check symbols; A combination coding unit that generates a plurality of types of check symbols corresponding to the above, an RS check symbol generated by performing error correction coding of the original information symbol and the RS check symbol using the plurality of block coding formats. A code, and an output unit that outputs the plurality of types of check symbols, wherein the error correction coding by the combination coding unit is a format that can be repeatedly decoded. Than error correction capability of the decoder in which the error correction capability of the decoding is higher by the RS check symbol.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a two-dimensionally arranged transmission data format used in an encoding device and a decoding device according to
[0015]
FIG. 2 shows an encoding device according to
[0016]
[0017]
The RS encoding circuit 6 configures an information portion of each row of the
[0018]
The
[0019]
The horizontal direction BCH encoding circuit 7 converts the
[0020]
Thus, the horizontal BCH
[0021]
The vertical BCH encoding circuit 8 outputs to the output terminal 9 the
[0022]
This transmission data format is a product code using a BCH code, and further enhances the error correction capability of the
[0023]
That is, regarding this transmission data format, the error correction capability of decoding using RS check symbols is higher than the error correction capability of repeating decoding. Specifically, this implementation is performed such that the error correction capability of decoding based on the RS check symbol is higher than the error correction capability of decoding performed immediately before (for example, decoding based on the horizontal BCH check symbol portion 2). The minimum distance guaranteed by the RS code selected for the configuration is greater than the minimum distance guaranteed by the (eg, horizontal) BCH code used in the previous decode. For this reason, as will be described later, the capability of error correction particularly for a plurality of errors located in a grid pattern in the
[0024]
FIG. 3 shows an example of a decoding device for estimating the
[0025]
Each of the vertical direction
[0026]
First, from the
[0027]
The result of this error correction, that is, the transmission data format in which the error bits have been corrected, is supplied from the vertical direction
[0028]
As a result of the error correction by the horizontal
[0029]
In the same manner, the horizontal horizontal
[0030]
However, it is difficult to correct a plurality of
[0031]
Therefore, in this embodiment, the decoding result of the iterative decoding unit B is further decoded by the
[0032]
As described above, the error correction capability of the decoding based on the RS check symbol is higher than the error correction capability of the decoding performed immediately before (for example, the decoding based on the horizontal BCH check symbol portion 2). The minimum distance guaranteed by the RS code selected for the configuration is greater than the minimum distance guaranteed by the (eg, horizontal) BCH code used in the previous decode. Therefore, even if the error correction result output from the horizontal BCH decoding circuit (for example, the circuit 16) in the final stage of the iterative decoding unit B includes a plurality of
[0033]
The horizontal BCH decoding circuit (for example, the circuit 16) at the final stage of the iterative decoding unit B can detect only an error position and do not perform error correction. In this case, the
[0034]
As described above, according to the first embodiment, the encoding device performs RS encoding on each of a plurality of information portions obtained by dividing the
[0035]
After the information portion of one column (vertical direction) is input to the horizontal direction BCH encoding circuit 7 and the horizontal direction
[0036]
In the first embodiment, the RS encoding circuit 6 and the
[0037]
FIG. 5 shows an encoding device according to
[0038]
The specific operation of the encoding device will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 6, R1, R2, R3, R4... indicate RS check symbols (not BCH product coded) generated by the RS coding circuit 6. Also, r11, R12, RThirteen, R14… Is the RS inspection symbol R1, R2, R3, R4The bit string required to generate ... is shown. The length of each bit string may be one or more. Of these bit strings, bit string r11, R12, RThirteen, R14... r1nAre subject to the same RS encoding and RS check symbol R1And a bit string r21, R22, R23… Are subject to other RS encoding and RS check symbol R2Used to generate That is, in this embodiment, in the
[0039]
Thus, the bit string r arranged in a direction different from the horizontal processing direction11, R12, RThirteen, R14... r21, R22, R23... RS inspection code R1, R2, R3, R4.. Are easily generated, the interleaving circuit 21 converts the
[0040]
The deinterleave circuit 22 returns the user data rearranged by the interleave circuit 21 to the normal order, and sends the
[0041]
The horizontal direction BCH encoding circuit 7 receives the information part of each row (horizontal direction) of the
[0042]
Similarly to the first embodiment, the vertical direction BCH encoding circuit 8 sets the bit of each column (vertical direction) in a format assumed to be two-dimensionally arranged as one encoding target in the vertical direction (FIG. 6), the column is subjected to vertical BCH encoding, and a vertical BCH check symbol corresponding to this column is generated. One RS check symbol (eg, RS check symbol R1) To create the bit string (eg, bit string r11, R12, RThirteen, R14... r1n) Are on different columns and thus contribute to the generation of different vertical BCH check symbols.
[0043]
FIG. 8 shows a decoding device according to the second embodiment. This decoding apparatus includes an
[0044]
More specifically, from the iterative decoding unit B, an information sequence of the decoding result in the format shown in FIG. In the information sequence as a result of the decoding, the horizontal direction
[0045]
The deinterleave circuit 32 is arranged at the subsequent stage of the
[0046]
As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the encoding device can generate a code having a small degree of redundancy, and the decoding device can perform the error correction of the iterative decoding unit B. , For example, a plurality of
[0047]
Further, according to the second embodiment, the encoding apparatus arranges the
[0048]
This effect will be described in more detail. As shown in FIG. 6, it is assumed that some errors among a plurality of
[0049]
The interleaving method described above in relation to
[0050]
The specific operation of the encoding device will be described in detail with reference to FIG. 9 and FIG. In FIG. 9, r1, R2, R3, R4... are RS check symbols R, respectively.1, R2, R3, R4The bit string required to generate ... is shown. That is, the bit string r1Are subject to the same RS encoding and RS check symbol R1And a bit string r2Is the target of another RS encoding and the RS check symbol R2Used to generate That is, in this embodiment, one check symbol is generated from one bit string arranged in the vertical direction in the
[0051]
Thus, the bit string r arranged in a direction different from the horizontal processing direction1, R2, R3, R4... RS inspection code R1, R2, R3, R4.. Are easily generated, the interleave circuit 21 converts each bit string r from the
[0052]
Also, as in the first and second embodiments, the vertical direction BCH encoding circuit 8 converts the bits of each column (vertical direction) in a format assumed to be arranged two-dimensionally into one encoding target. In the vertical direction (vertical processing direction in FIG. 9), the column is subjected to vertical BCH encoding, and a vertical BCH check symbol corresponding to this column is generated. One RS check symbol (eg, RS check symbol R1) To create the bit string (eg, bit string r1) Are on the same column and therefore contribute to the generation of the same vertical BCH check symbol.
[0053]
On the other hand, in the decoding device, the information sequence of the decoding result in the format shown in FIG. 9 is supplied from the iterative decoding unit B to the
[0054]
As described above, also in the third embodiment, transmission is performed by making the direction of RS coding different from the direction of coding in combination coding section A (the direction of horizontal BCH coding in the embodiment). It may be possible to weaken the correlation between the individual RS check symbols in the data format and the information part which is encoded and decoded together with this RS check symbol, further increasing the error correction capability in decoding.
[0055]
Embodiment 4 FIG.
In the decoding devices according to the first to third embodiments, the information sequence may be hard-input to the iterative decoding unit B from the
[0056]
Regarding soft-decision decoding, for example, Masashi Akita, et al., And six others, “Third Generation FEC Employing Turbo Product Code Long Using Third-Generation FEC Using Turbo Product Codes for Long-Distance DWDM Transmission Systems”. -Haul DWDM Transmission Systems ")," OFC2002 "(" Optical Fiber Communication Conference 2002 "), (United States), Optical Society of America (Optical Society of Japan, March 2003, October 2003). 289-290. The iterative decoding device for turbo product codes described in this document can be used as the iterative decoding unit B of the decoding device according to the present invention.
[0057]
In the technique disclosed in this document, soft decision is performed by a decoder at each stage of the iterative decoding device for turbo product codes. The turbo product code used here is a product code of the BCH code. Assume that a decoder in a certain stage is an m-th stage decoder (m is any integer greater than or equal to 1 and less than or equal to the total number of decoders in the iterative decoder). Before the m-th stage decoder, the k-th channel value r of the turbo product codekIs the decoding target data w of the m-th stage.(M) kTo the soft input value y which is the total value.kGet. And the soft input value ykIs input to a SISO (soft input / soft output) decoder. This SISO decoder has a soft input value ykOf the codeword components based on the matrix Y ofj}, And the log likelihood ratio L for these candidateskIs calculated according to equation (1).
[0058]
(Equation 1)
Where Cj 1Is a code word candidate whose bit at the k-th position is 1, and Cj 0Is a codeword candidate whose bit at the k-th position is 0, and p (Y | C) is a Gaussian transition probability.
[0059]
The value r of the k-th channel of the turbo product codekIs that the decoder has a log likelihood ratio LkIs calculated, the log likelihood ratio L calculated by the decoder after being delayed by the delay linekIs subtracted by a subtractor. This subtraction result is multiplied by an optimum weighting coefficient by a multiplier. The result of this multiplication is the decoding target data w of the decoder in the next stage (m + 1-th stage)(M + 1) kIn the preceding stage of the m + 1-th stage decoder, the k-th channel value r of the turbo product codekIs the decoding target data w of the (m + 1) th stage(M + 1) kTo the soft input value y which is the total value.kGet. In this way, iterative decoding in which the decoder at the next stage performs soft decision decoding based on the decoding result of the decoder at a certain stage is realized. Then, the log likelihood ratio L calculated by the decoder at the final stagek, An information sequence input to the decoding device is estimated.
[0060]
The above iterative decoding device may be used as the iterative decoding unit B of any of the decoding devices according to the first to third embodiments. That is, each of the
[0061]
Further, iterative decoding section B of the fourth embodiment may perform soft-decision decoding up to the middle of iterative decoding, and finally perform hard-decision decoding on the soft-decision decoding result. Specifically, for example, the
[0062]
By using the hard decision decoder for the BCH decoding circuit at the final stage (and possibly in the vicinity thereof), the number of residual random errors in soft decision decoding can be clearly grasped by the hard decision decoder. is there. The number of random errors is supplied to the
[0063]
In
[0064]
FIG. 11 shows a decoding device according to
[0065]
The soft decision decoding result of the iterative decoding unit B and the number of error corrections or the error detection state by the
[0066]
Like the iterative decoding unit B, the second iterative decoding unit B2 includes alternately arranged vertical
[0067]
According to this embodiment, the soft decision decoding result is corrected based on the number of error corrections or the error detection state of
[0068]
Although the decoding device according to the fifth embodiment is a modification of the decoding device according to the first embodiment, the decoding device according to the second or third embodiment (FIG. 8) is similarly modified. You may.
[0069]
While the present invention has been illustrated and described in detail with reference to the preferred embodiments, various modifications in form and detail are possible within the scope of the invention described in the claims. Will be understood by those skilled in the art. Such alterations, substitutions and modifications are also included in the scope of the present invention.
[0070]
For example, in the above embodiment, a product code using a BCH code is used in the transmission data format, but a code that can be repeatedly decoded in another format may be used. For example, Yu Kou, et al., "Low-Density Parity-Check Codes Based on Finite Geometry: A Rediscovery New News:" Low-Density Parity-Check Codes Based on Finite Geometry. Results ”),“ IEEE Transactions on Information Theory ”, (United States), Institute of Electrical and Electronics Engineers (Institute of Electrical and Electronics and Electronics, Vol. 11, November, the fourth month of Enginers, November 2001). No. 7, OFC2002, p. All the embodiments are modified so that encoding / decoding is performed using a code that can be classified as a systematic code among various low-density parity-check codes disclosed in 2711-2736. You may. Further, all embodiments may be modified to use a product code using an RS code, a product code using another block code, and a concatenated code using an RS code or another block code.
[0071]
In the above embodiment, three vertical BCH decoding circuits and three horizontal
Further, in the above embodiment, a large number of decoding circuits are arranged in series in the iterative decoding unit B and the second iterative decoding unit B2 of the decoding device, but the decoding result of the decoding circuit is transferred to another decoding circuit. The number of decoding circuits may be reduced in the form of supply.
[0072]
Further, in the above embodiment, the error correction processing in the decoding device always proceeds to the decoding circuit in the final stage (for example, the RS decoding circuit 17), but the decoding result contains an error in the middle of the iterative decoding. If it is confirmed that there is no error correction process, the error correction processing may be terminated, and the decoding result at that stage may be output as the final error correction result.
In the above-described embodiment, various processes such as encoding, decoding, interleaving, and deinterleaving are realized by circuits. However, a computer can be used by using software for realizing the same processes.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, RS (Reed-Solomon) encoding is performed on each of a plurality of information parts obtained by regularly dividing an original information symbol, and a plurality of information parts corresponding to each information part are encoded. An RS check symbol generation unit for generating an RS check symbol, and performing error correction coding in a plurality of block coding formats on an information array having the original information symbol and the RS check symbol; A combination encoding unit that generates a plurality of types of check symbols corresponding to a plurality of encoding formats, an RS generated by subjecting the original information symbols and the RS check symbols to error correction encoding according to the plurality of block encoding formats. A check symbol code, and an output unit for outputting the plurality of types of check symbols, wherein the error correction coding by the combination coding unit is a format that can be repeatedly decoded, Since the error correction capability of the decoding using the RS check symbol is higher than the error correction capability by the repetitive decoding, it is possible to efficiently correct the error with a high error correction capability using a code having a small redundancy. . In particular, the combination coding unit performs error correction coding in a plurality of block coding formats, and the RS coding is also block coding, so that the code configuration is simpler than the convolutional code, It is easy to perform quick processing such as processing, and it is possible to easily configure the encoding device and the decoding device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a two-dimensionally arranged transmission data format used in an encoding device and a decoding device according to
FIG. 2 is a block diagram showing an encoding device according to
FIG. 3 is a block diagram showing a decoding device according to
FIG. 4 is a schematic diagram showing a plurality of errors located in a grid that may exist on the transmission data format of FIG. 1;
FIG. 5 is a block diagram showing an encoding device according to
FIG. 6 is a schematic diagram showing a two-dimensionally arranged transmission data format used in an encoding device and a decoding device according to
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating operations of an encoding device and a decoding device according to
FIG. 8 is a block diagram showing a decoding device according to
FIG. 9 is a schematic diagram showing a two-dimensionally arranged transmission data format used in an encoding device and a decoding device according to
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating operations of an encoding device and a decoding device according to
FIG. 11 is a block diagram showing a decoding device according to
[Explanation of symbols]
1 user data (original information symbol), 2 horizontal BCH check symbols, 3 vertical BCH check symbols, 4 RS check symbols, 5 input terminals, 6 RS coding circuit, 7 horizontal BCH coding circuit, 8 vertical BCH encoding circuit, 9 output terminal, 10 input terminal, 11, 13, 15, 41, 43, 45 vertical BCH decoding circuit, 12, 14, 16, 42, 44, 46 horizontal BCH decoding circuit, 17 RS decoding circuit, 18 output terminals, 20 multiple errors located in a grid, 21 interleave circuit, 22 deinterleave circuit, 31 interleave circuit, 32 deinterleave circuit, 40 soft decision update circuit, 47 RS decode circuit, A combination Encoder, B iterative decoder, B2 second iterative decoder.
Claims (7)
前記元の情報記号と前記RS検査記号とを有する情報配列に複数のブロック符号化形式による誤り訂正符号化を施すとともに、前記複数のブロック符号化形式に対応する複数の形式の検査記号を生成する組み合わせ符号化部と、
前記元の情報記号と、前記RS検査記号が前記複数のブロック符号化形式により誤り訂正符号化されて生成されたRS検査記号符号と、前記複数の形式の検査記号とを出力する出力部とを備え、
前記組み合わせ符号化部による誤り訂正符号化は繰り返し復号が可能な形式であり、前記繰り返し復号による誤り訂正能力よりも前記RS検査記号による復号の誤り訂正能力が高くされている符号化装置。RS check symbol generation for performing RS (Reed-Solomon) coding on each of a plurality of information portions obtained by regularly dividing an original information symbol and generating a plurality of RS check symbols corresponding to each information portion Department and
Performing error correction encoding using a plurality of block coding formats on an information array having the original information symbols and the RS check symbols, and generating a plurality of types of check symbols corresponding to the plurality of block coding formats. A combination encoding unit;
An output unit that outputs the original information symbol, an RS check symbol code generated by error-correction encoding the RS check symbol in the plurality of block coding formats, and a check symbol in the plurality of formats. Prepare,
An encoding device in which the error correction encoding by the combination encoding unit is in a format that enables iterative decoding, and the error correction capability of decoding by the RS check symbol is higher than the error correction capability by the iterative decoding.
前記繰り返し復号部による復号結果に対してRS符号の復号法による復号を施すRS復号部とを備えた復号装置。An iterative decoding unit that repeats decoding information sequences in a plurality of decoding formats corresponding to a plurality of block coding formats,
A decoding device comprising: an RS decoding unit that decodes a decoding result of the iterative decoding unit by an RS code decoding method.
前記RS復号部による復号結果のうち元の情報記号に相当する情報記号を前記繰り返し復号部による復号結果での並びの順序に戻すデインタリーブ部とをさらに備えることを特徴とする請求項3記載の復号装置。An interleaving unit that arranges information symbols corresponding to the original information symbols in the decoding result by the iterative decoding unit in an order different from the order of arrangement in the decoding result by the iterative decoding unit, and supplies the information symbols to the RS decoding unit;
4. The deinterleaving unit according to claim 3, further comprising: a deinterleaving unit for returning an information symbol corresponding to an original information symbol in a decoding result by the RS decoding unit to an order of arrangement in the decoding result by the iterative decoding unit. Decoding device.
前記RS復号部による誤り訂正数または誤り検出状態に基づいて前記軟判定復号結果を修正する軟判定更新部と、
複数のブロック符号化形式に対応する複数の復号形式で、前記軟判定更新部により修正された軟判定復号結果を復号することを繰り返す第2の繰り返し復号部とを備え、前記第2の繰り返し復号部は、少なくとも繰り返し復号の途中までは軟判定復号することを特徴とする請求項5記載の復号装置。The iterative decoding unit outputs a soft decision decoding result, and the RS decoding unit performs error correction or error detection by hard decision decoding on the soft decision decoding result,
A soft decision update unit that corrects the soft decision decoding result based on the number of error corrections or the error detection state by the RS decoding unit;
A second iterative decoding unit that repeats decoding of a soft decision decoding result corrected by the soft decision updating unit in a plurality of decoding formats corresponding to a plurality of block coding formats, and the second iterative decoding The decoding apparatus according to claim 5, wherein the unit performs soft decision decoding at least halfway through the iterative decoding.
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