JP3271187B2 - 軟判定復号回路 - Google Patents

軟判定復号回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビタビ復号器により求
められた尤度に基づいて軟判定復号を行う軟判定復号回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタルVTR等のディジタル記録再
生装置は、いわゆるダビング、コピー等を繰り返しても
信号劣化が極めて少ないという特長を有しているが、記
録再生されるデータ量が膨大となる。例えば放送局用や
業務用のコンポーネントカラーディジタルVTRの規格
であるいわゆるD−1(あるいは4:2:2)フォーマ
ットにおいては、約225.2Mbpsものレートで記
録が行われ、テープ幅19mmのビデオテープがカセッ
トに収納されて用いられる。このカセットサイズには
S、M、Lと3種類が規定されている。
【0003】ここで、一般家庭用(いわゆる民生用)の
ディジタルVTRを考慮するとき、上記D−1フォーマ
ットを流用しようとすると、上記テープカセットのSサ
イズでは十数分程度の記録が行えるに過ぎず、大型のL
サイズでも約1時間半程度の記録ができる程度であり、
家庭で使用するには頗る不適当なものである。なお、コ
ンポジットカラーディジタルVTRの規格であるいわゆ
るD−2フォーマットにおいては、同じカセットを用い
ても記録時間が長くなるが、未だ家庭用としては不適当
である。
【0004】そこで、本件出願人は、記録情報量を再生
歪みが少なくなるような方式で圧縮し、かつ記録密度を
上げることによって、テープ幅が例えば8mm程度の小
型カセットを用いて長時間の記録が可能なディジタルV
TRを提案している。
【0005】図4は、このようなディジタルVTRの一
例の再生側の概略構成を示すブロック回路図である。こ
の図4において、磁気テープ(ビデオテープ)30に
は、ディジタルビデオ信号がいわゆるパーシャル・レス
ポンス・クラスIV方式を利用して磁気記録されてい
る。このテープ30に記録された磁気信号は、再生ヘッ
ド31により電気信号に変換された後、ヘッドアンプ3
2にて増幅される。ヘッドアンプ32からの出力信号
は、イコライザ回路(等化器)34及びATF(自動ト
ラックフォロウイング)処理回路35に送られる。イコ
ライザ回路34からの出力信号は、上記パーシャル・レ
スポンス・クラスIV方式の検出特性(1+D)を有す
る検出特性回路36に送られる。この検出特性(1+
D)は、パーシャル・レスポンス・クラスIV方式を適
用するために記録側でプリコード処理する際のプリコー
ド特性である(1/(1−D ))と、テープ30に
対する磁気記録再生の際の電磁変換特性(1−D)とに
よる影響を相殺して元の信号を復元するためのものであ
る。すなわち、これらの特性を合わせると、 (1/(1−D ))×(1−D)×(1+D)=1 となり、伝達関数=1の伝送が行われる。なお、上記イ
コライザ回路34からの出力信号は、クロック抽出用の
PLL回路37に送られ、再生信号中のクロック成分が
取り出される。
【0006】上記エンコーダ36からの出力信号は、ビ
タビ復号回路38で最尤復号処理されて時間軸補正(い
わゆるTBC、タイムベース・コレクタ)回路39に送
られている。ビタビ復号回路38では、信号の電磁変換
系が微分特性であることを利用して、ビット毎の復号を
行う場合よりエラーの少ない復号を行い、1、0の並び
のディジタル信号を得る。TBC回路39では、記録再
生系のジッタ分を除去すると共に、同期パターンを検出
し、誤り訂正できるようにシンボル(例えば8ビット=
1バイト)毎の区切りを付け、さらに同期ブロックの復
元を行う。このTBC回路39からの出力信号は、エラ
ー訂正回路40に送られ、記録側で付加されたエラー訂
正符号(パリティ)を用いてエラー訂正処理を行う。エ
ラー訂正回路40からの出力信号は、例えばDSP(デ
ィジタル信号プロセッサ)等から成るビデオ信号処理回
路41に送られて、例えば記録側で帯域圧縮等が施され
ている場合にはそれを解くための伸長処理等が施され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな高密度の記録が必要とされるディジタル磁気記録シ
ステムにおいては、再生信号の高品位化のために、エラ
ー訂正の強化が望まれるわけであるが、訂正能力を上げ
るためにパリティを増やすと、冗長度が上がってデータ
量が増えてしまう。そこで、冗長度を上げずにエラー訂
正能力を上げる方法として、軟判定法が有力とされる。
【0008】しかしながら、上記軟判定法は一般に回路
規模が増大するという欠点がある。また、上記エラー訂
正は、通常一定ビット数(例えば8ビット=1バイト)
のシンボルを単位として行われており、このようなエラ
ー訂正に適合した軟判定法が望まれる。
【0009】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成で軟判定エラー訂正を実現で
き、エラーレート向上が図れるような軟判定復号回路の
提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る軟判定復号
回路は、入力信号をビタビ復号するビタビ復号手段と、
このビタビ復号手段にて得られたビット毎の尤度を一定
ビット数のシンボル毎にまとめ、1シンボル毎に1個の
代表値となる尤度として出力するシンボル単位尤度検出
手段と、入力信号のジッタ分を除去する動作を行うと共
に、上記ビタビ復号手段からの出力信号をシンボル毎に
まとめ同期ブロックを形成するバイト同期処理手段と、
このバイト同期処理手段からのシンボル単位の出力デー
タと上記シンボル単位尤度検出手段からの尤度とに基づ
いて上記シンボル単位でエラー訂正を行うエラー訂正手
段とを有し、上記エラー訂正手段が、上記シンボルがエ
ラーとなるとき、元のデータのシンボルとこれに隣接す
る候補シンボルとを用いてエラー訂正処理を施すことに
より、上述の課題を解決する。
【0011】ここで、上記1シンボルとしては例えば8
ビット(1バイト)を単位とし、このシンボル単位の尤
度としては、データの1シンボル分の各ビット毎の尤度
の内の最小(最悪)のものを用いたり、あるいは各ビッ
トの尤度の平均値を用いるようにすることができる。
【0012】
【作用】複数ビットから成る1シンボルにつき1個の尤
度を用いて、軟判定エラー訂正を実現でき、簡単な構成
でエラーレート向上が図れる。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の一実施例となる軟判定復号
回路の概略構成を示すブロック回路図である。この図1
において、入力端子11には、例えば前述した図4に示
すディジタルVTRの(1+D)検出特性回路36から
の出力のようなデータ信号が供給されており、この入力
データ信号はビタビ復号器12に送られている。
【0014】このビタビ復号器12では、信号の電磁変
換系が微分特性であることを利用して、ビット毎の復号
を行う場合よりエラーの少ない復号を行う。このとき、
ビット尤度検出回路13によりビット毎の尤度を算出す
る。この尤度とは、上記復号されたデータがどの程度正
確であるかの信頼度あるいは確からしさを表す値であ
る。ここで、ビタビ復号器12の入力信号として例えば
図2に示すような波形を考えるとき、尤度CVとして
は、サンプル値と閾値Δthとの誤差分の2乗を用いるこ
とができる。すなわち、図2において、伝送路にノイズ
や歪みがない場合にとり得る最適の入力信号レベルを
A、0、A’とし、各サンプリング時点t1 、t2 、t
3 、・・・でのサンプル値をそれぞれx1 、x2
3 、・・・とするとき、 CVi =|Δth−xi 2 i=1、2、3、・・・ と表される。これより、尤度CVは、入力信号レベルが
上記最適レベルA、0、A’のときに最大(最も確から
しい)値Δth 2 となり、閾値Δthレベル上にあるとき最
小(最も信頼性が低い)値0となる。
【0015】これらのビタビ復号器12及びビット尤度
検出回路13により、復号データの1、0信号と共に上
記尤度情報を付加して後段のTBC(時間軸補正)回路
14に送る。このTBC回路14の内のバイト同期処理
回路15は、前述した図4のTBC回路39と同様な動
作を行うものであり、ビタビ復号器12からのデータ信
号に関してシンボル(例えば1シンボル=8ビット=1
バイト)毎にまとめ、同期ブロックを形成する動作を行
う。さらに本発明実施例においては、シンボル毎(例え
ばバイト毎)の尤度を計算するためのバイト尤度算出回
路16を設け、上記ビット尤度検出回路13からの各ビ
ット毎の尤度情報に関しても上記シンボル(バイト)毎
にまとめる操作を行っている。バイト同期処理回路15
からの上記シンボル(バイト)単位のデータがエラー訂
正回路17に送られて、バイト尤度算出回路16からの
シンボル(バイト)単位の尤度を用いた軟判定エラー訂
正処理が施されるわけである。
【0016】ここで、上記バイト尤度算出回路16での
動作について、図3を参照しながら説明する。図3にお
いて、一連のビット列{bi }は、上記ビタビ復号の判
定値であり、1又は0の値をとる。これらの各ビットb
iに対して尤度CVi が算出され、この尤度CVi は、
対応するビットbi がどれだけ正しいかを示す1ワード
数ビット長のデータである。上記バイト同期処理回路1
5では、上記ビット列{bi }が上記シンボル単位(バ
イト単位)で同期がとられてまとめられ、例えばbk
k+1 、・・・、bk+7 の8ビットが1シンボル(1バ
イト)のデータとなる。バイト尤度算出回路16では、
これらの各ビットbk 、bk+1 、・・・、bk+7 にそれ
ぞれ対応する8個の尤度CVk 、CVk+1 、・・・、C
k+7 を1個の尤度にまとめて当該シンボル(バイト)
を代表する尤度とする。具体的には、8個の尤度C
k 、CVk+1 、・・・、CVk+7 の内の最小(最悪)
の尤度CVmin を取り出して当該シンボル(バイト)の
代表値として出力し、エラー訂正回路17に送る。この
最小値の尤度CVmin の代わりに、8個の尤度CVk
CVk+1 、・・・、CVk+7 の各値の平均値CVmean
当該シンボル(バイト)の代表値として用いてもよい。
【0017】エラー訂正回路(デコーダ)17において
は、上記シンボル単位(例えばバイト単位)でまとめら
れたデータに対して、バイト尤度算出回路16からのシ
ンボル(バイト)毎の尤度を用いて軟判定エラー訂正処
理を施す。この軟判定エラー訂正には種々の方式が考え
られるが、以下、隣接シンボルデコーダの一具体例につ
いて説明する。これは、リードソロモン(RS)符号を
用いたシンボルが複数ビット(例えば8ビット)で構成
されていることに着目し、その構成ビットの内の1ビッ
トが誤る確率が最大となることを利用してデコードする
ものである。この誤りであろう1ビットを探すのに上記
尤度を用いる。
【0018】この隣接シンボルデコーダの一例において
は、先ず、ガロア体GF(28 )上のRS(リードソロ
モン)符号を考える。このとき、符号語の1シンボル
(1バイト)は、ガロア体GF(2)上の要素、すなわ
ち0、1を、8ビット用いて表される。すなわち、αi
∈GF(28 )に対して、 αi =(b7 ,b6 ,b5 ,b4 ,b3 ,b2 ,b1 ,b0 ) …(1) のように、ベクトル表現で表すことができる。この
(1)式において、biは各ビットを表し、bi
{0,1}=GF(2)であり、この選ばれ方は、ガロ
ア体GF(28 )を構成する原始多項式p(x)に依存
する。具体的に例えば、 p(x)=x8 +x4 +x3 +x2 +1 …(2) が選ばれる。このとき、例えば、α10=(0,1,1,
1,0,1,0,0)と表現される。
【0019】さて、ディジタル磁気記録等においては、
基本的に2値データで処理を施すため、上記したように
GF(28 )上の要素を8ビットのベクトル表現で表し
て、例えば記録再生を行う。すなわち、再生データとし
ては、この8ビットのベクトル表現されたものが時間軸
上で連続して得られる。このとき、エラー訂正デコーダ
の入力側でのビットエラーレートをPe とすると、8ビ
ット中1ビット誤る確率Pr(8→1) は、 Pr(8→1) = 81 Pe(1−Pe)7 …(3) と表され、8ビット中nビット誤る確率Pr(8→n)
は、 Pr(8→n) = 8n Pe n (1−Pe)8-n …(4) と表される。このとき、Pe ≒10-5とすると、n>2
に対して、 Pr(8→1) ≫ Pr(8→n) …(5) が成立する。すなわち、この程度のエラーレート下で
は、2ビット以上のエラーは無視することが可能であ
る。
【0020】そこで、以下では8ビット中の1ビットが
エラーとなる場合を考える。いま、エラー訂正回路(デ
コーダ)17に入力されるシンボル(バイト)αi の各
ビットbj に対する尤度をCVj とする。これら8個の
尤度の中で、最小の尤度を、上記図3にも示したように
CVmin とする。この尤度が最小となるビットをbm
すると、シンボルがエラーとなるときには、ビットbm
が8ビット中で一番エラーとなる確率が大きい。そこ
で、上記シンボルαi がエラーとなるとき、正しいシン
ボルとしては、上記ビットbm を反転したものである確
率が最も大きくなることから、上記シンボルαi の代わ
りに用いられる次の候補シンボルβi としては、 βi =(b7 ,…,xbm ,…,b0 ) …(6) と表現できる。この(6)式中のxbm は、 xbm =1 if bm =0 =0 if bm =1 …(7) で表されるインバータである。
【0021】このように、元の入力データのシンボルα
i と、これに隣接する第2番目の候補シンボルβi とを
用いてエラー訂正を施すことにより、エラー訂正のデコ
ードの能力を向上させることができる。
【0022】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、例えばエラー訂正処理の単位となる1
シンボルは1バイト(8ビット)に限定されず、4ビッ
ト、12ビット、16ビット等の任意のビット数を1シ
ンボルとすることができる。また、バイト(シンボル)
尤度算出回路16からは、当該1つのバイト(シンボ
ル)を代表する例えば最小値の尤度データの他に、該代
表尤度に対応するビットの位置情報を出力してエラー訂
正処理回路17に送るようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る軟判定復号回路によれば、入力信号をビタビ復
号して得られたビット毎の尤度を一定ビット数のシンボ
ル毎にまとめ、このシンボル単位の尤度と上記ビタビ復
号された出力信号とに基づいて上記シンボル単位でエラ
ー訂正を行っているため、複数ビットから成る1シンボ
ルにつき1個の尤度のみを用いて軟判定エラー訂正を実
現でき、軟判定エラーの際に取り扱うデータ数が少なく
て済むため、簡単な構成でエラーレート向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る軟判定復号回路の一実施例の概略
構成を示すブロック回路図である。
【図2】該一実施例の尤度検出動作を説明するための模
式図である。
【図3】シンボル単位の尤度算出動作を説明するための
模式図である。
【図4】ディジタルVTRの一例の再生側の概略構成を
示すブロック回路図である。
【符号の説明】
11・・・・・データ信号入力端子 12・・・・・ビタビ復号器 13・・・・・ビット尤度検出回路 14・・・・・TBC(時間軸補正)回路 15・・・・・バイト(シンボル)同期処理回路 16・・・・・バイト(シンボル)尤度算出回路 17・・・・・エラー訂正処理回路 18・・・・・データ信号出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 20/18 H03M 13/41

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号をビタビ復号するビタビ復号手
    段と、 このビタビ復号手段にて得られたビット毎の尤度を一定
    ビット数のシンボル毎にまとめ、1シンボル毎に1個の
    代表値となる尤度として出力するシンボル単位尤度検出
    手段と、入力信号のジッタ分を除去する動作を行うと共に、上記
    ビタビ復号手段からの出力信号をシンボル毎にまとめ同
    期ブロックを形成するバイト同期処理手段と、 このバイト同期処理手段からのシンボル単位の出力デー
    タと 上記シンボル単位尤度検出手段からの尤度に基づ
    いて上記シンボル単位でエラー訂正を行うエラー訂正手
    段とを有し、 上記エラー訂正手段が、上記シンボルがエラーとなると
    き、元のデータのシンボルとこれに隣接する候補シンボ
    ルとを用いてエラー訂正処理を施す ことを特徴とする軟
    判定復号回路。
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