JP2696212B2 - 誤り訂正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は誤り訂正装置に関する。 〔従来の技術〕 近年、通信路容量の拡大、記憶装置容量の増大、情報
処理速度の高速化に伴い、情報１ビット当りのコストは
下がってきている。一方、転送速度、記憶密度が増大す
るに従い、情報中の誤りが問題となる場合が多く見られ
るようになった。つまり情報の信頼性を向上させる技術
が求められている。その様な技術の一つに、誤り訂正符
号の採用がある。これは、情報系列中に一定の冗長度を
持たせ送信、或は、記録して、受信時、或は、再生時に
誤り位置、誤りパターンを算出し訂正をおこなう論理的
手法である。送信、記録の前処理として情報系列に冗長
度を付加することを、符号化といい、受信、再生時に誤
り位置、誤りパターンを算出し訂正を行うことを、復号
化という。各々の処理を行う装置を、符号化回路、復号
化回路といい、併せて誤り訂正装置と呼ぶ。 〔発明が解決しようとする問題点〕 符号化装置は、比較的簡単に実現可能である。問題は
復号化装置にある。復号化装置は一般的に複雑であり、
その実現のためには、多大の開発費、大規模な集積化が
必要である。しかも、より多くの誤りワードを訂正しよ
うとすると、つまりより高い訂正能力を実現しようとす
ると、急速に復号化装置の複雑さが増してくる。特に、
１〜２ワードの訂正能力と、３ワード以上の訂正能力と
では、複雑さの差が顕著である。この差は復号アルゴリ
ズムの違いに起因している。例えば、BCH符号の場合１
〜２ワードの訂正には、アルコリズムの簡単なピーター
ソンの方法が有効的に適用できるのに対し、３ワード以
上の訂正には、複雑なバーレンカンプ・マッシィの方
法、或は、ユークリッド互除法を用いる必要がある。 一定の長さの情報系列中に、ある個数の誤りワードが
発生する確率は、個数に対して単調減少である。とか
も、その傾きは急で、２ワード以上の誤りワードが発生
する頻度は、１ワードの誤りワードが発生する頻度に比
べて、１〜２桁小さい。実際、誤り訂正装置の稼動状態
を調べると、殆どの場合１ワードの訂正を実行してい
る。2,3ワードの訂正を実行する確率は小さい。つま
り、３ワード以上の訂正能力を有する復号化装置を、多
大の労力と費用を掛けて実現しても、３ワード以上の訂
正に利用されることは、極めて稀で、もっぱら１ワード
の訂正に利用されることになる。ところが、この様な場
合、１ワードの訂正能力を有する復号化装置で十分だと
するのは、早計である。情報の信頼性を高めるために
は、稀にしか発生しない大きなワード数の誤りも、訂正
できる必要があるからである。 以上述べたように、従来の誤り訂正装置では、稀にし
か動作しない３ワード以上の訂正を、情報の信頼性の観
点からの要請で、多大の労力と費用を費やして実現する
必要があった。従来の誤り訂正装置は、こうした経済効
率性に反する側面を持つことで問題であった。 そこで、本発明は情報の信頼性を低下させることな
く、経済効率性に優れ、低コストで製造可能な誤り訂正
装置を供給することを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明の誤り訂正装置は、所定誤り量未満の誤りを含
むデータの誤り訂正に対処可能な第１の訂正手順に従っ
て構成されたワイヤードロジック回路により、入力デー
タの誤り訂正を実行する第１の訂正手段と、前記所定誤
り量以上の誤りを含むデータの誤り訂正に対処可能な第
２の訂正手順に従って動作する演算処理部により、デー
タの誤り訂正を実行する第２の訂正手段とを有し、前記
第１の訂正手段で前記入力データの誤り訂正が適正に完
了した場合には訂正データをそのまま出力し、前記第１
の訂正手段で誤り訂正が適正に完了しない場合には、引
き続いて、前記第２の訂正手段によりデータの誤り訂正
を実行した後に訂正データを出力するように構成された
ものである。 この手段によれば、第１の訂正手段として小規模の誤
りを高速で訂正するのに適したシーケンサなどのワイヤ
ードロジック回路を用い、また、第２の訂正手段とし
て、ごく稀に生ずる大きな誤りの訂正に対応した複数な
アルゴリズムの実行が可能なマイクロコンピーュータな
どの演算処理部を用いるとともに、入力データにまず第
１の訂正手段による誤り訂正を施し、この第１の訂正手
段で誤り訂正が適正に完了すればその訂正データを出力
し、第１の訂正手段で誤り訂正が適正に完了しない場合
には、引き続いて、第２の訂正手段により誤り訂正を行
うようにしたことによって、通常の小規模の誤りに対し
ては第１の訂正手段により迅速に訂正が可能であるとと
もに、稀に大規模の誤りが発生した場合には、多少時間
はかかるものの第２の訂正手段による演算処理によって
確実に誤り訂正を行うことができる。したがって、高速
処理の可能な第１の訂正手段を所定誤り量未満の簡易な
構成とすることができるとともに、所定誤り量以上の誤
り訂正に対応した第２の訂正手段は第１の訂正手段で誤
り訂正ができない場合のみ使用すればよいので、装置全
体の価格を抑制しながら、全体としては高速処理が可能
で、確実な訂正処理が可能な誤り訂正装置を提供するこ
とができる。 〔実施例〕 以下に本発明の誤り訂正装置の詳細を、光記録装置に
応用した実施例に基づき説明する。 第１図は、本発明の誤り訂正装置の全体構成を示す説
明図である。第１図に示すように本発明の誤り訂正装置
10は、誤り符号への符号化を行う符号化回路11と、受
信、或いは、再生されたワード群からなる情報を一時的
に記憶する記憶回路12と、記憶回路12にワード群を入力
する入力回路13と、記憶回路12に記憶されたワード群中
の誤りワードが設定ワード数未満の時、その誤りワード
を訂正する第一の訂正手段14と、第一の訂正手段14で誤
りワードが訂正できないとき、その誤りワードを訂正す
る第二の訂正手段15と、訂正の完了したワード群を出力
する出力回路16とからなる。ここで、第一の訂正手段14
は、マイクロコンピュータを用いないシーケンサなどの
ワイヤードロジック回路を備えており、第二の訂正手段
15は、ソフトウェアを実行可能なマイクロコンピュータ
などの演算処理装置を備えている。 第１図において、送信、書き込み時には符号化回路が
オリジナルの情報を符号化する。受信、再生時には、ワ
ード群からなる情報系列を入力回路13が記憶回路12に転
送する。そして、情報系列中に誤りワードを含むとき、
第一の訂正手段14がこれを訂正する。もし、情報系列中
の誤りワード数が第一の訂正手段の訂正能力を越えてい
て、第一の訂正手段では訂正できないとき、続いて、第
二の訂正手段15によって訂正される。訂正が完了する
と、ワード群は出力回路16によって記憶回路12から情報
の利用部門へと転送される。 以下に本例の誤り訂正装置をさらに詳しく説明する。 第２図は、本発明の誤り訂正装置の一実施例を示すも
のである。図中33に示すのは、符号化回路22、情報系列
の記憶回路のRAM24、DMAコントローラ（DMAC）23、第一
訂正回路DCU（DeCoding Unit）25、マイクロコンピュー
タ32からなる、誤り訂正装置の一例である。マイクロコ
ンピュータ32は、CPU27、RAM28、ROM29、バスアービタ2
6によって構成されており、第二の訂正手段15として動
作する。第二図は、誤り訂正装置33を光ディスクドライ
ブ20、ホストコンピュータ31に、それぞれドライブイン
ターフェース21、ホストインターフェース30を介して接
続した構成を示している。 光ディスクへの書込み時には、ホストコンピュータ31
からデータがホストインターフェース30を介して、誤り
訂正装置33へと送られる。データは誤り訂正装置33の内
部で、DMAC23によって、符号化回路22へ転送され、符号
化が行われて、出力される。誤り訂正装置33から出力さ
れたデータは、ドライブインターフェース21を介して、
光ディスクドライブ20に送られる。 光ディスクからの読みだし（再生）時には、光ディス
クドライブ21によって再生されたデータは、ドライブイ
ンターフェースを介して、誤り訂正装置33に送られる。
そして、データはDMAC23によって一旦RAM24に入力され
る。光ディスクは、従来の磁気ディスクより１〜２桁の
高密度記録が可能であるが、その分、ディスク上の欠
陥、ノイズジッタの影響を受け易く、データ中に誤りが
頻繁に発生する。RAM24に記憶されたデータは誤りを含
む可能性があるので、そのままホストコンピュータに転
送しても利用できない。 そこで、第一の訂正手段14に相当する、第一訂正回路
DCU25にて、データの訂正を実行する。DCU25は、アルゴ
リズムとしてピーターソンの方法を採用しており、シー
ケンサ及びガロア体演算部からなる。ここで、誤り訂正
符号には、リード・ソロモン符号を仮定している。ピー
タソンの方法は、２バイトまでの訂正ならば、簡単であ
り、シーケンサを用いたハードウェア化も比較的容易で
ある。DCU25は訂正手段にマイクロコンピュータを使用
せず、シーケンサが訂正アルゴリズムを実行して行くの
で、極めて高速に訂正を完了する。訂正を完了すると、
データはDMAC23によって、ホストコンピュータへと出力
される。しかし、データ中に多くの誤りを含むとき、こ
こでは、３バイト以上の誤りを含むときは、DCU25の訂
正能力を越えるため、訂正できない。そこで、誤りの訂
正手段は、第二の訂正手段15を実行するマイクロコンピ
ュータ32へと移される。 マイクロコンピュータ32のROM29には、３バイト以上
の訂正能力を実現するためのプログラムが書き込まれて
いる。そのアルゴリズムには、バーレンカンプ・マッシ
ィの方法、ユークリッド互除法などが知られている。何
れも、複雑なアルゴリズムであり、これを、ハードウェ
ア化するのには、多大な労力と費用が必要である。そこ
で本発明では、この第二の訂正手段にマイクロコンピュ
ータを用い、ソフトウェアで実行している。そのため、
データの信頼性を落とさずに、低コストで誤り訂正装置
を実現できた。マイクロコンピュータ32で訂正が終了す
ると、DMAC23によってデータがホストコンピュータへと
出力される。 本発明は誤り訂正の機能を、第一の訂正手段14、第二
の訂正手段15による二段階に分けることにより、情報の
高信頼性を保ち、かつ、低コストで供給することを可能
としている。この点についてまとめると、 第一の訂正手段は、 ・訂正できる誤りの数を小さく抑えた。 ・ピーターソンの方法のような簡単な訂正アルゴリズム
を採用できる。 ・ハードウェアで実現（ハードウェア化が容易）。 ・高速に訂正処理を完了。 ・頻繁に利用される。 第二の訂正手段は、 ・訂正できる誤りの数は、要求される情報の信頼性に基
づいて設計される。 ・高い訂正能力を実現するため、ユークリッド互除法、
バーレンカンプ・マッシィの方法等の複数なアルゴリズ
ムが必要。 ・マイクロコンピュータの、ソフトウェアで実現（ハー
ドウェア化はコストを上げる）。 ・訂正処理時間は長い。 ・極めて稀にしか利用されない。 という特徴をそれぞれ有している。ここで、「第一の訂
正手段は頻繁に利用される。」、「第二の訂正手段は極
めて稀にしか利用されない。」としたが、このことを、
光記憶装置について実測すると、 ａ）１バイトの誤り訂正・・・98.5％ ｂ）２バイトの誤り訂正・・・1.5％ ｃ）３バイト以上の誤り訂正・・・0.005％未満 という結果になる。誤りが発生し、訂正が必要になる場
合を100％とした。符号長は120バイトで10段インターリ
ープを併用してバースト誤りを分散させている。誤り率
は8.5×10^-6バイト／バイトである。この結果からも分
かるように、３バイト以上の誤り訂正が必要となり第二
の訂正手段が実行されることは低確率でしか起きない。
光ディスク一枚全面を再生しても、第二の訂正手段は実
行されないことが多い。第二の訂正手段は、複雑なアル
ゴリズムをソフトウェアで実行するので、訂正処理速度
は遅いが、この様に極めて稀にしか利用されないので、
実用上全く問題ない。この例からも、訂正手段は二段階
に分けられ、第二の訂正手段はソフトウェアで実現され
ることが有効的だと理解できる。 なお、この実施例においては、誤り訂正装置を光記憶
装置に応用した例について述べたが、広く通信機器、記
憶装置等に適用が可能であることは言うまでもない。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、入力データにまず
ワイヤードロジック回路を備えた第１の訂正手段による
誤り訂正を施し、この第１の訂正手段で誤り訂正が適正
に完了すればその訂正データを出力し、入力データの誤
り量が大きいために第１の訂正手段で誤り訂正が適正に
完了しない場合には、引き続いて、演算処理部を備えた
第２の訂正手段により誤り訂正を行うようにしたことに
よって、通常の小規模の誤りに対しては第１の訂正手段
により迅速に訂正が可能であるとともに、稀に大規模の
誤りが発生した場合には、多少時間はかかるものの第２
の訂正手段による演算処理によって確実に誤り訂正を行
うことができる。したがって、高速処理の可能な第１の
訂正手段を所定誤り量未満の簡易な構成とすることがで
きるとともに、所定誤り量以上の誤り訂正に対応した第
２の訂正手段は第１の訂正手段で誤り訂正ができない場
合のみ使用すればよいので、装置全体の価格を抑制しな
がら、全体としては高速処理が可能で、確実な訂正処理
が可能な誤り訂正装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の誤り訂正装置の構成を明示するための
ブロック図。 第２図は本発明の誤り訂正装置の一実施例を示す構成
図。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．所定誤り量未満の誤りを含むデータの誤り訂正に対
   処可能な第１の訂正手順に従って構成されたワイヤード
   ロジック回路により、入力データの誤り訂正を実行する
   第１の訂正手段と、 前記所定誤り量以上の誤りを含むデータの誤り訂正に対
   処可能な第２の訂正手順に従って動作する演算処理部に
   より、データの誤り訂正を実行する第２の訂正手段とを
   有し、 前記第１の訂正手段で前記入力データの誤り訂正が適正
   に完了した場合には訂正データをそのまま出力し、前記
   第１の訂正手段で誤り訂正が適正に完了しない場合に
   は、引き続いて、前記第２の訂正手段によりデータの誤
   り訂正を実行した後に訂正データを出力するように構成
   されている誤り訂正装置。