JP3170920B2 - エラー訂正方法及び訂正回路 - Google Patents

エラー訂正方法及び訂正回路

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JP3170920B2
JP3170920B2 JP35825692A JP35825692A JP3170920B2 JP 3170920 B2 JP3170920 B2 JP 3170920B2 JP 35825692 A JP35825692 A JP 35825692A JP 35825692 A JP35825692 A JP 35825692A JP 3170920 B2 JP3170920 B2 JP 3170920B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/03Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words
    • H03M13/05Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words using block codes, i.e. a predetermined number of check bits joined to a predetermined number of information bits
    • H03M13/13Linear codes
    • H03M13/15Cyclic codes, i.e. cyclic shifts of codewords produce other codewords, e.g. codes defined by a generator polynomial, Bose-Chaudhuri-Hocquenghem [BCH] codes
    • H03M13/151Cyclic codes, i.e. cyclic shifts of codewords produce other codewords, e.g. codes defined by a generator polynomial, Bose-Chaudhuri-Hocquenghem [BCH] codes using error location or error correction polynomials
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/02Recording, reproducing, or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B5/09Digital recording

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エラー訂正方法及び訂
正回路に関し、特にCD(コンパクトディスク)やDA
T(ディジタル・オーディオ・テープ)の再生装置等の
如きディジタル・データを処理する装置におけるエラー
訂正に用いて好適なエラー訂正方法及び訂正回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】CDの場合、その誤り訂正符号は、2段
のReed-Solomon符号をインタリーブで結合した形をして
おり、CIRC(Cross Interleaved Reed-Solomon Cod
e) と呼称されている。そして、CIRCに用いられて
いる2段のReed-Solomon符号はそれぞれC1,C2と呼
ばれている。C1訂正を例にとると、28バイトのデー
タに4バイトのパリティが付加されて32バイト単位と
なっている。そして、この32バイトのデータを、それ
ぞれx0 〜x31と呼ぶこととする。
【0003】ここで、4バイトのパリティは、数1の4
つの式の値が全て“0”になるように選ばれる。
【数1】 このようにして生成されたデータが、ディスク上に記録
されている訳である。そして、そのディスク上の記録デ
ータを再生したときに、種々の要因によって誤りが含ま
れることになる。
【0004】ここで、ディスクから読み取りかつエラー
訂正回路で受信したデータ(誤りを含んだデータ)を、
ディスクに記録したデータと区別するためにそれぞれx
0 ′〜x31′と表記する。実際に、エラー訂正を行うと
きには、データを受信すると、先ず、シンドロームS0
〜S3を数2の式に基づいて計算する。
【数2】
【0005】ところで、ガロア体の理論によると、28
個の要素を持つ有限体が存在することが証明されてい
る。これをGF(28 )と表わす。また、CDで用いら
れているものは、この中でも、数3の生成多項式で定義
されているものである。
【数3】 そして、P(x)=0とおいたときの方程式の根をαと
する。
【0006】数2の式から容易にわかるように、もし、
受信したデータに誤りが含まれていなければ、S0=S
1=S2=S3=0となる(そうなるように、記録時に
パリティが付加されている)。逆に、1つでも“0”で
ないものが存在すれば、データの誤りを検出できたこと
になる。以上のように、エラー訂正前に、数2の式にし
たがってシンドロームを求める必要があるが、この式の
まま計算を行うと、計算の回数が多くなってしまう。そ
こで、数2の式を数4の式のように変形する。
【数4】
【0007】ここで、S1を例にとると、図3に示すよ
うなアルゴリズムで計算できる。他のS0,S2,S3
についても、α乗をそれぞれ変えてやるだけで同様に計
算できる。また、この計算の処理は、図4に示すよう
に、受信データを一入力とする加算器41と、この加算
器41による加算データを格納するレジスタ42と、こ
のレジスタ42の格納データをα乗して加算器41の他
入力とするα乗回路43とからなる回路で行うことがで
きる。
【0008】図4において、レジスタ42がリセットさ
れている状態から、x31′から順に受信したデータを入
力していき、最後にx0 ′を入力したときのレジスタ4
2の値がS1となる。実際には、S0,S2,S3も必
要なので、図5に示すように、4個のレジスタ420
423 を並べて計算の処理を行っている。なお、α乗回
路43及び加算器41は、ガロア体の性質から、図6及
び図7に示すように、排他的論理和(EX‐OR)ゲー
トを組み合わせることによって容易に実現できる。
【0009】ところで、一般には、エラー訂正を行う前
に、どの程度のエラーが生じたかを検出することが重要
である。また、CDで使用されている符号では、2バイ
トまでのエラー訂正が可能である。そこで、従来は、シ
ンドローム計算終了後に、エラーが何バイト(0バイ
ト、1バイト、2バイト以上)発生したかを判断するた
めの計算を行っていた。仮に、受信したデータxi ′が
大きさei だけ誤っていたとすると、シンドロームはパ
リティの決め方から容易にわかるように、数5の式とな
る。
【数5】
【0010】このようにして計算したシンドロームか
ら、誤りの大きさei と誤っている受信データの位置i
とを求めれば良い訳である。数5の4つの方程式に対し
て未知数は2つであるため、簡単に解くことができる。
例えば、数6の式に基づいて求めれば良いように思われ
る。
【数6】 しかし、これだけでは、受信データに2バイト以上の誤
りが存在した場合に誤訂正をしてしまうので、数5の式
から求めたαi 及びei を用いて、ei α2iとei α3i
を求め、これが数5の式のS2,S3とそれぞれ一致す
ることを確認する必要がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
アルゴリズムによる従来のエラー訂正回路では、1バイ
ト訂正に少なくとも1回の割り算と2回の掛け算を行う
必要がある。また、この計算はガロア体上の計算であ
り、一般に、ガロア体上で掛け算、割り算を行うとき
は、計算したい数をαのべき乗の形に変換して行うこと
から、その変換のための指数と対数のテーブルを格納す
るROMを用いなければならず、又その周辺回路も複雑
な回路構成となるため、回路規模が大きくなってしまう
という問題があった。
【0012】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、極めて小規模な回路
構成にてエラー検出及びエラー訂正が実現できるエラー
訂正方法及び訂正回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるエラー訂正方法では、受信データから
この受信データに付加されるパリティ数で決まるn(n
は正の整数)個のシンドロームを計算しかつ1重誤りの
ときその誤りの大きさを表わすシンドロームを単一のシ
ンドロームレジスタに、それ以外のシンドロームを(n
−1)個のシンドロームレジスタにそれぞれ格納し、シ
ンドロームの計算終了後、単一のシンドロームレジスタ
の値を(n−1)個のシンドロームレジスタに、(n−
1)個のシンドロームレジスタの各値を(n−1)個の
データレジスタにそれぞれロードし、ガロア体上の生成
多項式の根をαとするとき、(n−1)個のシンドロー
ムレジスタを用いてα,…,α(n-1) のべき乗演算を
(n−1)個のシンドロームレジスタの各値と(n−
1)個のデータレジスタの各値の一致を検出するまで繰
り返すとともに、べき乗演算に同期してカウント動作を
行い、その一致の検出時点のカウント値を誤りが含まれ
ているデータ位置とするとともに、単一のシンドローム
レジスタの値を誤りの大きさとし、このデータ位置及び
誤りの大きさに基づいてエラー訂正を行うようにしてい
る。
【0014】また、本発明によるエラー訂正回路は、上
記のエラー訂正方法を用いたものであって、受信データ
からシンドロームを計算しかつ1重誤りのときその誤り
の大きさを表わすシンドロームを格納する単一のシンド
ロームレジスタ及びそれ以外のシンドロームを格納する
(n−1)個のシンドロームレジスタからなるシンドロ
ームレジスタ群と、(n−1)個のシンドロームレジス
タに格納された各値を保持する(n−1)個のデータレ
ジスタと、(n−1)個のシンドロームレジスタの各値
と(n−1)個のデータレジスタの各値が一致したこと
を検出する一致検出回路と、べき乗演算に同期してカウ
ント動作を行うとともに、一致検出回路の検出出力に応
答してカウント動作を停止するカウンタとを具備し、こ
のカウンタのカウント値及び単一のシンドロームレジス
タの値に基づいてエラー訂正を行う構成となっている。
【0015】
【作用】シンドロームレジスタS0,S1〜S(n-1) に
よってシンドロームを計算し、その計算終了後、1重誤
りのときシンドロームレジスタS0の値をシンドローム
レジスタS1〜S(n-1) に、シンドロームレジスタS1
〜S(n-1) の各値をデータレジスタR1〜R(n-1) にそ
れぞれロードし、このシンドロームレジスタS1〜S(n
-1) を用いてα,…,α(n-1) のべき乗演算を、シンド
ロームレジスタS1〜S(n-1) の各値とデータレジスタ
R1〜R(n-1) の各値が一致するまで繰り返すととも
に、そのべき乗演算に同期してカウンタのカウント動作
を行う。
【0016】これにより、レジスタS1〜S(n-1) とレ
ジスタR1〜R(n-1) の各値の一致を検出した時点のカ
ウント値が誤りが含まれているデータ位置となり、その
誤りの大きさがシンドロームレジスタS0の値となる。
このように、シンドロームの計算に絶対に必要なn個の
シンドロームレジスタに、(n−1)個のデータレジス
タ、1個のカウンタ及び一致検出回路を付加するだけの
極めて小規模な回路構成で、1重エラー(1バイトエラ
ー)のエラー検出及びエラー訂正を実現できる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明によるエラー訂正回路の一
実施例を示すブロック図である。図1において、受信デ
ータは、4つの加算器11〜14の各一入力となる。こ
れら加算器11〜14による各加算データは、シンドロ
ームS0〜S3を計算するための4つのシンドロームレ
ジスタ(S0〜S3)15〜18に格納される。シンド
ロームレジスタ15〜18は、クロックCKに同期して動
作する。
【0018】4つのシンドロームレジスタ15〜18の
うち、シンドロームレジスタ(S1〜S3)16〜18
の各格納データは、α乗回路19,α2 乗回路20,α
3 乗回路21をそれぞれ経て加算器12,13,14の
各他入力となるとともに、3つのデータレジスタ(R1
〜R3)22〜24にそれぞれ格納される。データレジ
スタ(R1〜R3)22〜24の各格納データは、3つ
の論理ゲート25〜27の各一方の入力となる。
【0019】これら論理ゲート25〜27は、シンドロ
ームレジスタ(S1〜S3)16〜18の各格納データ
を他方の入力とし、2組のレジスタの対応する各ビット
の論理値が全て一致したとき出力レベルが論理“1”と
なる。論理ゲート25〜27の各出力は、3入力AND
ゲート28の各入力となる。ANDゲート28は、各入
力レベルが共に論理“1”のとき、即ち論理ゲート25
〜27が共に一致のとき出力レベルが論理“1”とな
る。
【0020】一方、4つのシンドロームレジスタ15〜
18と同じクロックCKをカウントするカウンタ29が設
けられており、このカウンタ29はCPU30によって
初期値のセット及びカウント動作の停止の制御が行われ
る。すなわち、求めたシンドロームS0〜S3から、受
信データに含まれる誤りデータの番号(位置)iとその
大きさei を求める際に、カウンタ29は初期値を
“0”にセットされ、ANDゲート28が一致を検出し
た時点でそのカウント動作が停止させられる。
【0021】エラー計算が終了すると、その終了時点に
おけるS0レジスタ15の値がエラーの大きさei 、カ
ウンタ29のカウント値jが誤りデータの番号(位置)
iとなる。そして、図1の受信データの入力部に、図示
せぬバッファメモリに格納されているエラー位置iの受
信データを呼び出し、S0レジスタ15のデータと加算
を行う。このような処理を計算終了後に行うことによ
り、S0レジスタ15にエラー訂正済みのデータが残
り、エラー訂正処理が完了することになる。
【0022】次に、本発明のアルゴリズムにつき、図2
のフローチャートにしたがって説明する。先ず、加算器
11〜14、シンドロームレジスタ(S0〜S3)15
〜18及びα乗回路19,α2 乗回路20,α3 乗回路
21によってシンドロームの計算を行う(ステップS
1)。ここで、例えば、i番目の受信データが大きさe
i だけ誤っていたと仮定すると、数5の式より、シンド
ロームは、S0=ei ,S1=ei αi ,S2=eiα
2i,S3=ei α3iとなる。
【0023】次に、シンドロームレジスタ(S1〜S
3)16〜18の各格納データをデータレジスタ(R1
〜R3)22〜24へ、シンドロームレジスタ(S0)
15の格納データをシンドロームレジスタ(S1〜S
3)へそれぞれ格納する(ステップS2)。この結果、
シンドロームレジスタ(S0〜S3)15〜18の各値
は、S0=S1=S2=S3=ei ,R1=ei αi
R2=ei α2i,R3=ei α3iとなる。
【0024】続いて、カウンタ29の初期値を“0”に
セットし(ステップS3)、シンドロームレジスタ16
〜18、データレジスタ22〜24において、S1=R
1,S2=R2,S3=R3の条件が成立するか否かを
調べる(ステップS4)。ここで、もし、受信したデー
タの0番目(x0 ′)が誤っている場合は、Sレジスタ
とRレジスタは3つとも一致する筈である。なお、受信
したデータに誤りがなかったときも、上記の条件が成立
することになるが、それは、後述するように、S0=0
となることで弁別できる。
【0025】ステップS4において、もし、上記の条件
が成立しないときは、j≦31を条件に(ステップS
5)、α・S1→S1,α2 ・S2→S2,α3 ・S3
→S3の計算を行い(ステップS6)、続いてカウンタ
29のカウント値jを1つカウントアップし(ステップ
S7)、しかる後ステップS4に戻る。ステップS6に
おける計算は、受信データとして“0”を入力してやる
だけで実現できる。この計算の結果、シンドロームレジ
スタ16〜18の値は、S1=αei ,S2=α
2 i ,S3=α3 i となる。
【0026】ここで、再び、S1=R1,S2=R2,
S3=R3の条件が成立するか否かを調べる(ステップ
S4)。もし、受信したデータのうち1番目(x1 ′)
に誤りがあった場合、この条件が成立する筈である。ま
た、この条件が成立しなかった場合は、もう一度、ステ
ップS6及びステップS7の処理を実行する。このよう
にして、この計算をj回行ったとすると、シンドローム
レジスタ16〜18の各値は、S1=αj i ,S2=
α2ji ,S3=α3ji となっており、jがi(誤っ
ている受信データの番号)と一致したときに、S1=R
1,S2=R2,S3=R3が成立することがわかる。
【0027】つまり、この計算を何回か繰り返して行
い、ステップS4において、S1=R1,S2=R2,
S3=R3の条件が成立したと判定したとき、S1≠0
を条件に(ステップS8)、カウンタ29のカウント値
jを誤りが含まれているデータの番号とし、その誤りの
大きさをシンドロームレジスタ(S0)15の値とする
(ステップS9)。ステップS8において、S0=0と
判定した場合には、受信データに誤りがなかったものと
する(ステップS10)。また、ステップS5におい
て、カウンタ29のカウント値jが31を超えてもSレ
ジスタとRレジスタが一致しないと判定した場合には、
2バイト以上のデータが誤っていたとし、訂正不能とし
て処理する(ステップS11)。
【0028】なお、上記実施例では、シンドロームが4
つ(S0〜S3)となる信号フォーマットのCDの再生
装置に適用した場合について説明したが、本発明は、こ
れに限定されることなく、ディジタル・データを処理す
る装置全般に適用し得るものであり、例えば、シンドロ
ームが6つとなる信号フォーマットのDATの再生装置
に適用する場合には、シンドロームの数に応じてシンド
ロームレジスタ及びデータレジスタを増やすことで、同
様にして処理できる。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、シンドロームレジスタS0,S1〜S(n-1) によ
ってシンドロームを計算し、その計算終了後、1重誤り
のときシンドロームレジスタS0の値をシンドロームレ
ジスタS1〜S(n-1) に、シンドロームレジスタS1〜
S(n-1) の各値をデータレジスタR1〜R(n-1) にそれ
ぞれロードし、シンドロームレジスタS1〜S(n-1) を
用いてα,…,α(n-1)のべき乗演算を、シンドローム
レジスタS1〜S(n-1) の各値とデータレジスタR1〜
R(n-1) の各値が一致するまで繰り返すとともに、その
べき乗演算に同期してカウント動作を行い、その一致検
出時のカウント値を誤りが含まれているデータ位置と
し、シンドロームレジスタS0の値をその誤りの大きさ
としてエラー訂正を行うようにしたので、シンドローム
の計算に絶対に必要なn個のシンドロームレジスタに、
(n−1)個のデータレジスタ、1個のカウンタ及び一
致検出回路を付加するだけの極めて小規模な回路構成に
て、1重エラーのエラー検出及びエラー訂正を実現でき
ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるエラー訂正回路の一実施例を示す
ブロック図である。
【図2】本発明によるエラー訂正アルゴリズムのフロー
チャートである。
【図3】シンドロームS1の計算アルゴリズムのフロー
チャートである。
【図4】シンドロームS1の計算回路の一例を示すブロ
ック図である。
【図5】シンドロームS0〜S4の計算回路の一例を示
すブロック図である。
【図6】α乗回路の一例を示すブロック図である。
【図7】ガロア体上での加算器の一例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
11〜14 加算器 15〜18 シンドロームレジスタ(S0〜S3) 19 α乗回路 20 α2 乗回路 21 α3 乗回路 22〜24 データレジスタ(R1〜R3) 25〜27 論理ゲート 28 ANDゲート 29 カウンタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信データからこの受信データに付加さ
    れるパリティ数で決まるn(nは正の整数)個のシンド
    ロームを計算しかつ1重誤りのときその誤りの大きさを
    表わすシンドロームを単一のシンドロームレジスタに、
    それ以外のシンドロームを(n−1)個のシンドローム
    レジスタにそれぞれ格納し、 シンドロームの計算終了後、前記単一のシンドロームレ
    ジスタの値を前記(n−1)個のシンドロームレジスタ
    に、前記(n−1)個のシンドロームレジスタの各値を
    (n−1)個のデータレジスタにそれぞれロードし、 ガロア体上の生成多項式の根をαとするとき、前記(n
    −1)個のシンドロームレジスタを用いてα,…,α
    (n-1) のべき乗演算を前記(n−1)個のシンドローム
    レジスタの各値と前記(n−1)個のデータレジスタの
    各値の一致を検出するまで繰り返すとともに、べき乗演
    算に同期してカウント動作を行い、 前記一致の検出時点のカウント値を誤りが含まれている
    データ位置とするとともに、前記単一のシンドロームレ
    ジスタの値を誤りの大きさとし、 前記データ位置及び前記誤りの大きさに基づいてエラー
    訂正を行うことを特徴とするエラー訂正方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のエラー訂正方法を用いた
    エラー訂正回路であって、 受信データからシンドロームを計算しかつ1重誤りのと
    きその誤りの大きさを表わすシンドロームを格納する単
    一のシンドロームレジスタ及びそれ以外のシンドローム
    を格納する(n−1)個のシンドロームレジスタからな
    るシンドロームレジスタ群と、 前記(n−1)個のシンドロームレジスタに格納された
    各値を保持する(n−1)個のデータレジスタと、 前記(n−1)個のシンドロームレジスタの各値と前記
    (n−1)個のデータレジスタの各値が一致したことを
    検出する一致検出回路と、 前記べき乗演算に同期してカウント動作を行うととも
    に、前記一致検出回路の検出出力に応答してカウント動
    作を停止するカウンタとを具備し、 前記カウンタのカウント値及び前記単一のシンドローム
    レジスタの値に基づいてエラー訂正を行うことを特徴と
    するエラー訂正回路。
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