JP2005184780A - 3次元の誤り訂正符号化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】3次元のリードソロモン符号の誤り訂正符号化方法を提供する。
【解決手段】本発明は、3次元の誤り訂正符号化方法であって、入力情報を3次元のデータブロックに配列するステップと、前記3次元のデータブロックに対して3次元の誤り訂正符号化を行うことにより、横軸、縦軸及びz軸方向にそれぞれ、横軸、縦軸及びz軸誤り訂正パリティシンボルを追加するステップとを含む誤り訂正符号化方法を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、3次元の誤り訂正符号化方法であって、入力情報を3次元のデータブロックに配列するステップと、前記3次元のデータブロックに対して3次元の誤り訂正符号化を行うことにより、横軸、縦軸及びz軸方向にそれぞれ、横軸、縦軸及びz軸誤り訂正パリティシンボルを追加するステップとを含む誤り訂正符号化方法を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は3次元の誤り訂正符号化方法に関し、特に、デジタル情報機器または通信機器において1次元のパリティを用いて3次元のデータブロックに対する誤り訂正符号化を行うことにより、誤り訂正能力を向上することができる3次元の誤り訂正符号化方法に関する。
デジタル通信システムの品質を決定するパラメータのうちの1つは、「ビット誤り率(BER)」である。BERは、受信システムの出力において誤りを有するビットが発生する確率を決定するパラメータであって、記憶装置(テープ、ディスク、CD、DVD、バーコード)、移動通信(携帯電話、マイクロ波リンク)、衛星通信機器、及びデジタルテレビなどで、通常10−9以下のBERを必要とする。
SN比(SNR)を高めることなく、BERを大きくするために、一般的に誤り訂正符号を用いて情報をエンコードする。この場合、例え送信過程中に誤りが発生しても、受信機によって誤りを訂正することができることになる。送信過程中に発生する多数の誤りを自動的に訂正するための誤り訂正技術は、広く知られており、その中でも特に、「リードソロモン誤り訂正符号」が広く通用している。
周知の通り、リードソロモン誤り訂正符号は、デジタル情報機器または通信機器において用いられるデジタルデータを伝送するか、或いは、記憶媒体に記録または記憶媒体から再生する場合、誤りを低減するために処理しようとするデジタルデータを誤り訂正符号に符号化するものである。リードとソロモンにより提案されたリードソロモン誤り訂正符号は、群集型の誤り(group error)を訂正できる誤り訂正符号の一種である。特に、磁気テープやディスクの表面の損傷、或いは、塵埃は、群集型の誤りを発生させるため、リードソロモン(RS)符号の必要性が非常に高まっている。RS(204,188)符号は、入力データが188バイトであるとき、この入力データに16バイトの誤り訂正符号を付加して伝送すれば、8バイトの誤りを完全に訂正することを示す。更に、優れた群集型の誤り訂正特性を用いて、散発型の誤り(sporadic error)に対して訂正能力が優れて地上の無線通信分野、有線通信及び暗号通信に用いられる畳み込み符号(convolutional code)と連結する。この連結された符号は、散発型の誤りと群集型の誤りが同時に発生する環境の、宇宙通信、衛生通信及び衛生放送に用いることにより、チャンネル誤りを強力に除去している。更に、リードソロモン符号は、移動通信システム、広帯域スペクトラム拡散システムなどの通信システム、コンピュータ記憶装置、CD及びデジタルオーディオテープDATのような記憶媒体の誤り訂正に広く適用されており、DVB(device video broadcast)では、伝送標準として採用している。
このようなリードソロモン誤り訂正符号は、横軸及び縦軸方向にそれぞれの情報シンボルに対して誤り訂正のための横軸及び縦軸パリティシンボルを追加する形態の2次元のリードソロモン誤り訂正符号が広く用いられる。このとき、情報シンボルにパリティシンボルを2次元に付加して順に配列するため、1次元のパリティシンボルの適用に比較して非常に優れた性能を示すが、誤りの多い場合、飽和状態(saturation)になり、2次元のいずれの方向にも誤り訂正を行うことができず、最大強点である繰返し訂正能力を失うという問題がある。
更に、横軸パリティシンボル及び縦軸パリティシンボルを追加する場合、2次元のパリティシンボル、すなわち、横軸パリティシンボルに対する縦軸パリティシンボルが追加されることにより、パリティ情報が過度に増加し、符号化率が過度に増加する問題があった。
したがって、本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、3次元のデータブロックに対して、横軸、縦軸及びz軸方向に3次元の誤り訂正符号化を行うことにより、誤り訂正能力を向上させることができる3次元の誤り訂正符号化方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、3次元の誤り訂正符号化を行うと共に、誤り訂正能力は勿論、符号化率を向上させることができる3次元の誤り訂正符号化方法を提供することにある。
前記のような目的を達成するための本発明の一実施例によると、本発明による3次元の誤り訂正符号化方法は、a)入力情報を3次元のデータブロックに配列するステップと、b)前記3次元のデータブロックに対して3次元の誤り訂正符号化を行うことにより、横軸、縦軸及びz軸方向にそれぞれ、横軸、縦軸及びz軸誤り訂正パリティシンボルを追加するステップとを含む。
本発明による3次元の誤り訂正符号化方法は、3次元のデータブロックの横軸、縦軸及びz軸方向に3次元の誤り訂正符号化を行うことにより、誤り訂正能力を向上することができる。
以下、本発明の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施例による3次元のリードソロモン符号の誤り訂正符号化方法を説明する符号構造の概念図である。図1に示すように、入力情報は(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイからなる3次元のデータブロック10に配列され、前記k1、k2、k3は正の整数である。言いかえれば、3次元のデータシンボル10は、横軸、縦軸及びz軸にそれぞれ、k1、k2及びk3個の情報シンボルが配列される(k1、k2、k3)アレイ構造になる。
3次元のデータブロック10に対して3次元の誤り訂正符号化を行い、横軸、縦軸及びz軸方向にそれぞれ、横軸、縦軸及びz軸誤り訂正パリティシンボルを追加する。図1では、横軸、縦軸及びz軸をそれぞれ、第1、第2及び第3誤り訂正符号化軸ECC1、ECC2及びECC3で示した。先ず、横軸方向にk2×k3個のk1情報シンボル毎にn1−k1個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、(n1−k1)×k2×k3個の横軸誤り訂正パリティシンボル(RS1)20を構成する。その後、縦軸方向にn1×k3個のk2情報シンボル及び/又はパリティシンボル毎にn2−k2個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、n1×(n2−k2)×k3個の縦軸誤り訂正パリティシンボル(RS2)30、50を構成する。最後に、z軸方向にn1×n2個のk3情報シンボル及び/又はパリティシンボル毎にn3−k3個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、n1×n2×(n3−k3)個のz軸誤り訂正パリティシンボル(RS3)40、60、70、80を構成する。
上記のような方法で3次元の誤り訂正符号化を行うためには、入力情報を、(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイからなる3次元のデータブロック10に配列して、メモリに格納する必要がある。メモリに格納された3次元のデータブロック10に対して、横軸方向にk1情報シンボル毎にそれぞれ、n1−k1個の第1の横軸誤り訂正パリティシンボルを追加し、このようにして生成された(n1−k1)×k2×k3個の第1の横軸誤り訂正パリティシンボル20をメモリに格納する。このような過程を繰り返す場合、3次元のデータブロック10の横軸方向の長さがk1からn1に増加することになる。
その後、メモリに格納された3次元のデータブロック10に対して、縦軸方向にk2情報シンボル毎にそれぞれ、n2−k2個の第1の縦軸誤り訂正パリティシンボルを追加し、(n1−k1)×k2×k3個の第1の横軸誤り訂正パリティシンボル20に対して、縦軸方向にk2誤り訂正パリティシンボル毎にそれぞれ、n2−k2個の第2の縦軸誤り訂正パリティシンボルを追加する。このような過程を通して生成されたk1×(n2−k2)×k3個の第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル30及び(n1−k1)×(n2−k2)×k3個の第2の縦軸誤り訂正パリティシンボル50をメモリに格納する。このような過程を繰り返す場合、3次元のデータブロック10の縦軸方向の長さがk2からn2に増加することになる。
最後に、メモリに格納された3次元のデータブロック10に対して、z軸方向にk3情報シンボル毎にそれぞれ、n3−k3個の第1のz軸誤り訂正パリティシンボルを追加し、(n1−k1)×k2×k3個の第1の横軸誤り訂正パリティシンボル20及びk1×(n2−k2)×k3個の第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル30に対して、z軸方向にk3誤り訂正パリティシンボル毎にそれぞれ、第2のz軸誤り訂正パリティシンボルを追加する。更に、(n1−k1)×(n2−k2)×k3個の第2の縦軸誤り訂正パリティシンボル50に対して、z軸方向にk3誤り訂正パリティシンボル毎にそれぞれ、第3のz軸誤り訂正パリティシンボルを追加する。このような過程を通して生成されたk1×k2×(n3−k3)個の第1のz軸誤り訂正パリティシンボル40、(n1−k1)×k2×(n3−k3)及びk1×(n2−k2)×(n3−k3)個の第2のz軸誤り訂正パリティシンボル60、70及び(n1−k1)×(n2−k2)×(n3−k3)個の第3のz軸誤り訂正パリティシンボル80をメモリに格納する。このような過程を繰り返す場合、3次元のデータブロック10のz軸方向の長さがk3からn3に増加することになる。
(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイ10、(n1−k1)×k2×k3、k1×(n2−k2)×k3及びk1×k2×(n3−k3)個の第1の誤り訂正パリティシンボル20、30及び40、(n1−k1)×(n2−k2)×k3、(n1−k1)×k2×(n3−k3)及びk1×(n2−k2)×(n3−k3)個の第2の誤り訂正パリティシンボル50、60及び70、並びに(n1−k1)×(n2−k2)×(n3−k3)個の第3の誤り訂正パリティシンボル80に対する、更なる符号化を行った後、ホログラフィック記憶媒体のような記憶媒体(図示せず)に記録する。
図2は、本発明の第2実施例による3次元のリードソロモン符号の誤り訂正符号化方法を説明する符号構造の概念図である。
第1実施例による3次元のリードソロモン符号とは異なって、第2実施例による3次元のリードソロモン符号は、(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイのそれ自体に対する誤り訂正符号化のみを行うことにより、第1の誤り訂正パリティシンボルのみを含むのに対して、第2及び第3の誤り訂正パリティシンボルは含まない。具体的に、第2実施例による3次元のリードソロモン符号は、(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイ(D1〜Dk3)100以外に、(n1−k1)×k2×k3個の第1の横軸誤り訂正パリティシンボル(P11〜P1k3)200、k1×(n2−k2)×k3個の第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル(P21〜P2k3)300、及びk1×k2×(n3−k3)個の第1のz軸誤り訂正パリティシンボル(P31〜P3n3−k3)400を含む。本発明では、横軸、縦軸及びz軸方向の順に誤り訂正パリティシンボルを順次生成したが、本発明は誤り訂正パリティシンボルを生成する上記の順序に限定されるものではない。例えば、横軸、縦軸及びz軸誤り訂正パリティシンボルは、第2実施例とは異なる順に生成することができ、且つ、逐次的に生成せず、同時に生成することができる。本発明の第2実施例により、追加される誤り訂正パリティシンボルの数を最小に保持することにより、符号化率を低減すると共に、誤り訂正能力を向上させることができる。
図3は、本発明の第3実施例による3次元のリードソロモン符号の誤り訂正符号化方法を説明する符号構造の概念図である。
第2実施例による3次元のリードソロモン符号とは異なって、第3実施例による3次元のリードソロモン符号は、第2実施例により生成された第1の誤り訂正パリティシンボルを再配列して構成する。例えば、(n1−k1)×k2×k3個の第1の横軸誤り訂正パリティシンボル(P11〜P1k3)200、k1×(n2−k2)×k3個の第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル(P21〜P2k3)300及びk1×k2×(n3−k3)個の第1のz軸誤り訂正パリティシンボル(P31〜P3n3−k3)400のうち、第1のz軸誤り訂正パリティシンボル(P31〜P3n3−k3)400は、図2に示す第2実施例による3次元のリードソロモン符号の第2の縦軸誤り訂正パリティシンボルの位置に再配列することができる。必要に応じて、図3に示すように、第1のz軸誤り訂正パリティシンボル(P31〜P3n3−k3)400を4等分することにより、4分割の第1のz軸誤り訂正パリティシンボル((P31)1、(P31)2、(P31)3、(P31)4、…、(P3n3−k3)1、(P3n3−k3)2、(P3n3−k3)3、(P3n3−k3)4)500を生成し、生成された4分割の第1のz軸誤り訂正パリティシンボル500を第2の縦軸誤り訂正パリティシンボルの位置に順次再配列することができる。本発明によるz軸誤り訂正パリティシンボルの再配列は、単なる実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。従って、横軸及び縦軸誤り訂正パリティシンボルは勿論、横軸、縦軸及びz軸誤り訂正パリティシンボルの全てを再配列することができる。
図4は、本発明の第3実施例による3次元のリードソロモン符号の誤り訂正符号化方法を説明するフローチャートである。
先ず、ステップS300で、入力情報を受信し、ステップS302で、入力情報を3次元のデータブロックに配列する。3次元のデータブロックは、例えば、(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイであり、前記k1、k2及びk3は、正の整数である。
ステップS304、S306、S308が同時に行われると共に、3次元のデータブロックに対して、横軸、縦軸、z軸方向に誤り訂正符号化を行うことにより、それぞれ、(n1−k1)×k2×k3個の第1の横軸誤り訂正パリティシンボル200、k1×(n2−k2)×k3個の第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル300及びk1×k2×(n3−k3)個の第1のz軸誤り訂正パリティシンボル400を構成する。ステップS310では、第1のz軸誤り訂正パリティシンボル400を予め定められた間隔に分割して、再整列する。再整列された第1のz軸誤り訂正パリティシンボル500は、図2に示す第2の縦軸誤り訂正パリティシンボルの領域、言い換えれば、第1の横軸誤り訂正パリティシンボル200と第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル300とが交差する領域に整列されるため、(n1−k1)×(n2−k2)×k3個のディメンジョン(dimension)を有するのが好ましい。このようなディメンジョンを有するために、必要に応じてz軸誤り訂正パリティシンボルの一部を削除することができ、或いは、これとは逆にダミーパリティシンボルを追加することができる。
ステップS312では、3次元のデータブロック100、第1の横軸誤り訂正パリティブロック200、第1の縦軸誤り訂正パリティブロック300及び再整列された第1のz軸誤り訂正パリティシンボル500は、符号化ブロックに併合され、ステップS314では、併合された符号化ブロックが誤り訂正符号化ブロックとして出力される。
図5は、本発明の第3実施例による3次元のリードソロモン符号の誤り訂正複号化過程を説明するフローチャートである。
先ず、ステップS400では、ホログラフィック媒体のような記憶媒体(図示せず)からデータを検索して得た検索情報を受信する。ステップS402では、受信された検索情報を、予め定められた誤り訂正符号化ブロックの単位で、例えば、n1×n2×n3ブロック単位で、複号化バッファに格納する。ステップS404では、複号化バッファに格納された誤り訂正符号化ブロックから、(n1−k1)×(n2−k2)×k3個の再整列されたz軸誤り訂正パリティシンボルを抜き出す。ステップS406では、再整列されたz軸誤り訂正パリティシンボルを、符号化段階の逆順に整列することにより、k1×k2×(n3−k3)個のz軸誤り訂正パリティシンボルを再構成する。ステップS408では、再構成されたz軸誤り訂正パリティシンボルを複号化ブロックのz軸方向に連結することにより、横軸、縦軸及びz軸方向に誤り訂正パリティシンボルが追加される、(n1、n2、n3)再整列の誤り訂正符号化ブロックを構成する。
ステップS410、S412、S414では、上述のような横軸誤り訂正パリティシンボル200、縦軸誤り訂正パリティシンボル300、z軸誤り訂正パリティシンボル400に対して、順次或いは同時に誤り訂正複号化を行う。ステップS416で、誤り訂正複号化が一定の数nだけ行われているか否かを判断する。一定の数nだけ誤り訂正複号化が行われた場合、ステップS418で、誤り訂正複号化ブロックとして出力される。誤り訂正複号化の回数は、誤り訂正符号のパリティシンボルの数と、該当チャンネルのノイズ検出レベルによって決定され得る。
以上の内容は本発明の好ましい実施例を例示したものに過ぎないもので、本発明は、請求範囲に開示された本発明の範疇内で多様に変更及び修正可能なものである。
10、100 3次元のデータブロック
20、200 第1の横軸誤り訂正パリティシンボル
30、300 第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル
40、400 第1のz軸誤り訂正パリティシンボル
50 第2の縦軸誤り訂正パリティシンボル
60 第2のz軸誤り訂正パリティシンボル
70 第2のz軸誤り訂正パリティシンボル
80 第3のz軸誤り訂正パリティシンボル
500 第1のz軸誤り訂正パリティシンボル
20、200 第1の横軸誤り訂正パリティシンボル
30、300 第1の縦軸誤り訂正パリティシンボル
40、400 第1のz軸誤り訂正パリティシンボル
50 第2の縦軸誤り訂正パリティシンボル
60 第2のz軸誤り訂正パリティシンボル
70 第2のz軸誤り訂正パリティシンボル
80 第3のz軸誤り訂正パリティシンボル
500 第1のz軸誤り訂正パリティシンボル
Claims (5)
- a)入力情報を3次元のデータブロックに配列するステップと、
b)前記3次元のデータブロックに対して3次元の誤り訂正符号化を行うことにより、横軸、縦軸及びz軸方向にそれぞれ、横軸、縦軸及びz軸誤り訂正パリティシンボルを前記3次元のデータブロックに追加するステップとを含むことを特徴とする3次元の誤り訂正符号化方法。 - 前記3次元のデータブロックは、(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイであって、前記k1、k2及びk3は、正の整数であり、
前記ステップb)は、
b1)前記3次元のデータブロックのk2×k3個のk1情報シンボル毎に横軸方向にそれぞれn1−k1個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、k1×k2×k3個の情報シンボルに対する(n1−k1)×k2×k3個の前記横軸誤り訂正パリティシンボルを構成するステップと、
b2)前記3次元のデータブロックのk1×k3個のk2情報シンボル毎に縦軸方向にそれぞれn2−k2個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、k1×k2×k3個の情報シンボルに対するk1×(n2−k2)×k3個の前記縦軸誤り訂正パリティシンボルを構成するステップと、
b3)前記3次元のデータブロックのk1×k2個のk3情報シンボル毎にz軸方向にそれぞれn3−k3個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、k1×k2×k3個の情報シンボルに対するk1×k2×(n3−k3)個の前記z軸誤り訂正パリティシンボルを構成するステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元の誤り訂正符号化方法。 - 前記ステップb3)以降に、更に、
c)前記横軸、前記縦軸及び前記z軸誤り訂正パリティシンボルを再配列するステップを含むことを特徴とする請求項2に記載の3次元の誤り訂正符号化方法。 - 前記3次元のデータブロックは、(k1、k2、k3)情報シンボルのアレイであって、前記k1、k2及びk3は、正の整数であり、
前記ステップb)は、
b4)前記3次元のデータブロックのk2×k3個のk1情報シンボル毎に横軸方向にそれぞれn1−k1個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、k1×k2×k3個の情報シンボルに対する(n1−k1)×k2×k3個の前記横軸誤り訂正パリティシンボルを構成するステップと、
b5)前記3次元のデータブロックのk1×k3個のk2情報シンボル及び前記(n1−k1)×k3個のk2横軸誤り訂正パリティシンボル毎に縦軸方向にそれぞれn2−k2個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、k1×k2×k3情報シンボル及び前記(n1−k1)×k2×k3横軸誤り訂正パリティシンボルに対するn1×(n2−k2)×k3個の前記縦軸誤り訂正パリティシンボルを構成するステップと、
b6)前記3次元のデータブロックのk1×k2個のk3情報シンボル、(n1−k1)×k2個のk3横軸誤り訂正パリティシンボル、及びk1×(n2−k2)及び(n1−k1)×(n2−k2)個のk3縦軸誤り訂正パリティシンボル毎にz軸方向にそれぞれn3−k3個の誤り訂正パリティシンボルを追加することにより、k1×k2×k3情報シンボル、(n1−k1)×k2×k3横軸誤り訂正パリティシンボル、及び前記k1×(n2−k2)×k3及び(n1−k1)×(n2−k2)×k3縦軸誤り訂正パリティシンボルに対するn1×n2×(n3−k3)個の前記z軸誤り訂正パリティシンボルを構成するステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元の誤り訂正符号化方法。 - 前記横軸、前記縦軸及び前記z軸誤り訂正パリティシンボルはそれぞれ、リードソロモンコードを用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の3次元の誤り訂正符号化方法。
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