JP4674371B2 - エラー訂正デコーディング方法およびその装置 - Google Patents
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Description
この2つのエラー訂正コードは、インナーコードおよびアウターコードと呼ばれ、インナーコードは、エラー訂正のためのデータブロックで横方向のコード(N1,K1)を表し、アウターコードは、縦方向のコード(N2,K2)を表している。
ここで、Niは、コードワードの長さ、すなわちエラー訂正エンコーダの出力であり、Kiは、情報データの長さ、すなわちエラー訂正エンコーダの入力であり、エラー訂正コードのエラー訂正能力を表すtは、t=(Ni−Ki)/2で表す。
第1の過程として、デコーダ(図示せず)は、インナーコード(またはアウターコード)に対してイレーザーデコーディングではない一般的なデコーディングを、縦(または横)のサイズの数だけ繰り返した後、アウターコード(またはインナーコード)に受け渡すイレーザー情報、すなわち、デコーディングを行うコードワードのどの位置にエラーが発生したかを表すエラー検出情報を生成する。
ここで、デコーダが、インナーコード(またはアウターコード)に対して優れたエラー訂正能力を発揮するイレーザーデコーディングを行わない理由は、デコーダが外部から、イレーザー情報を受信できないためである。
このようなデコーディング過程を所定の回数繰り返す。このとき、デコーディングを行うコードワードに発生したエラーが、インナーコード(またはアウターコード)のエラー訂正能力を超過する場合には、エラー訂正コードフォーマットの横(または縦)サイズの数だけイレーザーが検出される。
一般に、記録システムに使用するエラー訂正コードは、リードソロモン(Reed−Solomon)コードであり、このコードの主な使用理由は、記録システムの主なエラーパターンであるバーストエラーに対して優れた能力を発揮するためである。
しかしながら、前記した従来のイレーザー検出方法では、イレーザー情報は、エラーが発生した位置で検出されるだけでなく、エラーが発生していない位置においても検出されてしまうという問題点がある。すなわち、インナーコードおよびアウターコードが、相互不正確なイレーザー情報を交換してデコーディングを行うことによって、性能の劣化を招いてしまう。
(182,179)RS−PCは、インナーコードとして参照され、エラー訂正能力は5バイト、イレーザーデコーディング時には最大10バイトである。
(208,192)RSコードは、アウターコードとして参照され、エラー訂正能力は8バイト、イレーザーデコーディング時には最大16バイトである。
RS−PCデコーディングの過程は、次のとおりである。まず、インナーコードに対して、行単位で208回のデコーディングが行われつつ、アウターコードに供給するイレーザー情報が生成される。アウターコードに対しては、インナーコードのデコーディング時に生成されたイレーザー情報を利用して、熱単位で172回のイレーザーデコーディングを行い、インナーコードに供給するイレーザー情報を生成する。このような過程を1セットデコーディング過程とし、この過程を所定回数繰り返す。
図2Aは、図1のRS−PC構造のコードをデコーディングする過程で、第1行にエラーが6つ発生した場合の例である。図2Aにおいて、“X”は、エラーが発生した位置を表す。この場合、デコーダは、インナーコードの1行全体をイレーザーと検出する。すなわち、第1行全てにエラーが発生したと検出して不正確なエラー情報を、アウターコードに伝達する。
BISは、RS(62,30)に基づいて形成され、エラー訂正能力は16バイト、イレーザーデコーディング時には最大32バイトとなる。
LDCは、RS(248,216)に基づいて形成され、エラー訂正能力は16、イレーザーデコーディング時には最大32バイトとなる。
ピケットコードで、LDC領域は、大部分情報データとパリティ情報とから構成され、BIS領域はセクター情報、制御情報およびパリティ情報から構成される。
ピケットコードのイレーザー検出方法は次のとおりである。
イレーザーは、シンクコードとBISに発生したエラーとが同一行にある場合、または2つの別のBISに発生したエラーが同一行にある場合、該当行の全体にエラーがあると検出してしまう。
イレーザーデコーディングは、検出されたイレーザー情報を利用して各LDCで行われる。しかしながら、LDCに供給されたイレーザー情報が、不正確なものであれば、エラー訂正効率は低下する。
図4Aは、ピケットコードでエラー訂正に失敗した例を示した図である。図4Aに示すように、2つのBIS40、41の同一行に、連続的に16行を超過するエラーが発生した場合、デコーダ(図示せず)はエラー訂正失敗を宣言し、LDC領域42にはいかなるイレーザー情報も出力しない。結果的に、デコーダは、LDCにもエラー訂正失敗を宣言し、それによってエラー訂正効率も低下する。
図5は、本実施の形態のエラー訂正デコーディング装置が適用された記録システムの構成を示したブロック図である。図5に示した記録システムは、エラー訂正エンコーダ50、変調エンコーダ51、変調器52、記録媒体53、感知部54、変調デコーダ55およびエラー訂正デコーダ56を具備している。
変調器52は、変調エンコーダ51から出力されたコードを、記録媒体53に書き込むために、公知のNRZ(Non−Return to Zero)またはNRZI(Non−Return to Zero Inverted)などの変調方法を利用して変調する。
感知部54は、記録媒体53から読取られた信号を等化し、等化された信号レベルを検出してデータを復調する。
変調デコーダ55は、変調エンコーダ51が参照するルックアップテーブルを、逆に利用して感知部54で復調されたデータをデコーディングする。そして、デコーディング時にエラーが発生すると、これをエラー訂正デコーダ56に通知する。
変調デコーダ55は、デコーディング過程で変調デコーダ55に入力されるコードワードが、ルックアップテーブルに存在しない場合、これをデコーディング結果と区分するために、コードワードと区分される所定の初期値を出力することによって、エラーが発生したことを示す。この初期値は、記録システムの製造者により決定される任意の値であり、エラー訂正コードフォーマットに存在していない値Eに設定される。
図6は、本実施の形態によるエラー訂正デコーディング装置のブロック構成および変調デコーダ55によるエラー情報指示を概念的に示した図である。
図6に示ように、変調デコーダ55は、感知部54から入力される入力データを、ルックアップテーブル60に格納されたデータと比較し、ルックアップテーブル60の該当するデータに対応するデコーディング結果データ61をエラー訂正デコーダ56に出力する。
変調デコーダ55は、入力データが、ルックアップテーブル60に存在する場合、入力データ自身にエラーが存在するか否かに応じて、正しいデータC、あるいは検知できないエラーデータUを出力する。入力データにエラーが存在していない場合は、ルックアップテーブル60を参照して正しいデータCを出力する。一方、エラーが存在した場合は、ルックアップテーブル60に存在する、このエラーを含んだ入力データに対応する適当な値を出力する。すなわち、検知できないエラーデータUを出力する。
さらに、前記した入力データが、ルックアップテーブル60に存在していなければ、変調デコーダ55は、エラーであることを表すイレーザー情報Eを出力する。このとき、Eは、CまたはUと区別されるようにルックアップテーブル60に存在していないデータとしてあらかじめ定めておくことが望ましい。
まず、変調デコーディング過程で発生したエラー情報の値、すなわち初期値を有限領域GF(2n)上に存在しない値に設定する。次に、変調デコーディング結果を利用してエラー訂正を行うための1次元配列または2次元配列のエラー訂正ブロックを構成する。
このエラー訂正ブロックを構成するエラー訂正コードが、RSコードを含むプロダクトコードであれば、エラー訂正デコーダ56は、インナーコードとアウターコードとの間のイレーザー情報の交換なしに変調デコーダ55により供給されたイレーザー情報を利用して、それぞれ独立的にデコーディングを行う。
デコーディングの実行中にインナーコード(またはアウターコード)のエラー訂正失敗が検出された場合には、すなわちコードワードに発生したエラーの数が、インナーコード(またはアウターコード)のエラー訂正能力を超えた場合には、現在デコーディングしているブロックに存在しているエラーは、訂正されずに残りのエラーが発生しないデータに対してのみデコーディングが行われる。
このエラーの訂正は、アウターコード(またはインナーコード)上で実行される。言い換えると、本実施の形態では、コード率向上のために、あるエラー訂正コードに対してはエラー訂正能力を小さく、別のエラー訂正コードに対してはエラー訂正能力を大きく設定されている。このため、1つのエラー訂正コード、例えばインナーコードに対するデコーディング時に訂正されていないエラーは、他のエラー訂正コード、例えばアウターコードのデコーディング時に訂正可能である。
アウターコードは、インナーコードでエラー訂正された結果と、変調デコーダ55により供給されたイレーザー情報とを利用してデコーディングされる。
デコーディング実行中に、BISコードやLDCにエラー訂正失敗を検出した場合、すなわちコードワードに発生したエラー数が、BISコードやLDCのエラー訂正能力を超えた場合、現在デコーディングしているブロックに存在しているエラーは訂正されずに、残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングが行われる。
このようなデコーディング過程を、エラー訂正コードに対して反復遂行することによってさらに優秀なエラー訂正能力が得られる。
図7Aないし図10Bは、エラーが存在する場合の、従来技術によるエラー訂正性能および本発明によるエラー訂正性能の比較を示した図である。
図7Bは、RS−PCおよびピケットコードにランダムエラーが存在する場合の、従来技術によるエラー訂正性能、および、ピケットコードに本発明を適用した場合のエラー訂正性能の比較を示した図である。
図8Bは、RS−PCおよびピケットコードに短いランダムエラーが存在する場合の、従来技術によるエラー訂正性能、および、ピケットコードに本発明を適用した場合のエラー訂正性能の比較を示した図である。ここで、短いランダムエラーとは、ユーザーが任意に定めたエラーバイトであって、図8Bの例では5ないし20バイトの間のエラーを選択した。
図9Bは、RS−PCおよびピケットコードに長いランダムエラーが存在する場合の、従来技術によるエラー訂正性能、および、ピケットコードに本実施の形態を適用した場合のエラー訂正性能の比較を示した図である。ここで、長いランダムエラーとは、前記した短いランダムエラーより大きなバイト数のエラーを指し、図9Bの例では40バイトないし180バイトの間のエラーを選択した。
図10Bは、RS−PCおよびピケットコードにランダムエラー、短いランダムエラーおよび長いランダムエラーが存在する場合の、従来技術によるエラー訂正性能、および、ピケットコードに本発明を適用した場合のエラー訂正性能の比較を示した図である。
55 変調デコーダ
56 エラー訂正デコーダ
60 ルックアップテーブル
61 デコーディング結果データ
Claims (24)
- 所定サイズのデータおよびそれに対応するコードワードを格納するルックアップテーブルを利用してエンコーディングされたデータが入力されるエラー訂正デコーディング方法であって、
(a)前記ルックアップテーブルを利用して、前記データに含まれる入力コードワードに対応するデータを出力する段階と、
(b)前記段階(a)において、前記入力コードワードが、前記ルックアップテーブルに存在していない場合に、所定のエラー値を出力する段階と、
(c)前記段階(a)で出力されるデータまたは前記段階(b)で出力されるエラー値を整列してエラー訂正ブロックを構成する段階と、
(d)前記エラー訂正ブロックにおいて、前記エラー値が存在する位置およびエラー数を参照して、前記エラー訂正ブロックを構成するコード間に、イレーザー情報の交換なしに独立的にエラー訂正デコーディングを行う段階とを含むこと、
を特徴とするエラー訂正デコーディング方法。 - 前記エラー訂正ブロックは、
1次元配列または2次元配列の少なくとも1つのエラー訂正コードから構成されること、
を特徴とする請求項1に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記エラー訂正コードは、
線形ブロックコードであること、
を特徴とする請求項2に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d)は、
(d1)前記エラー訂正ブロックを構成するコードから選択された第1コードに対して前記エラーが存在する位置およびエラー数を参照してエラー訂正デコーディングする段階と、
(d2)前記段階(d1)においてエラー訂正された結果に基づいて前記段階(d1)において、前記エラー訂正ブロックを構成するコードから選択されていない第2コードに対して、前記エラーが存在する位置およびエラー数を参照して、エラー訂正デコーディングする段階とを含むこと、
を特徴とする請求項3に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d1)は、
前記エラー数が、前記第1コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記エラーを訂正せずに残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングする段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項4に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d2)は、
前記段階(d1)においてエラー訂正された結果、前記第2コードのエラー数が、前記第2コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記第2コードでのエラーを訂正せずに残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングする段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項4に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d1)および前記段階(d2)を反復遂行する段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項4に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記エラー訂正ブロックは、プロダクトコードで構成されること、
を特徴とする請求項4に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記プロダクトコードは、リードソロモンプロダクトコードであること、
を特徴とする請求項8に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d)は、
(d1)前記エラー訂正ブロックを構成するコードから選択された第1コードに対して前記エラーが存在する位置およびエラー数を参照してエラー訂正デコーディングする段階と、
(d2)前記エラー訂正ブロックを構成するコードのうち、前記段階(d1)において、前記エラー訂正ブロックを構成するコードから選択されていない第2コードに対して、前記エラーが存在する位置およびエラー数を参照して、エラー訂正デコーディングする段階とを含むこと、
を特徴とする請求項3に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d1)は、
前記エラー数が、前記第1コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記エラーを訂正せずに、残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングする段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項10に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d2)は、
前記エラー数が、前記第2コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記第2コードでのエラーを訂正せずに、残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングする段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項10に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記段階(d1)および前記段階(d2)を反復遂行する段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項10に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 前記エラー訂正ブロックは、
ピケットコードから構成されること、
を特徴とする請求項10に記載のエラー訂正デコーディング方法。 - 所定サイズのデータに対するコードワードを格納するルックアップテーブルを利用してエンコーディングされたデータが入力されるエラー訂正デコーディング装置であって、
前記データに含まれる入力コードワードに対して、前記ルックアップテーブルを参照して該当データを出力し、前記入力コードワードが前記ルックアップテーブルに存在しない場合に、所定エラー値を出力する第1デコーダと、
前記第1デコーダから出力されるデータおよびエラー値を、所定エラー訂正ブロックで構成し、前記エラーが存在する位置およびエラー数を参照して、前記エラー訂正ブロックを構成するコード間にイレーザー情報の交換なしに、独立的にエラー訂正デコーディングを行う第2デコーダとを含むこと、
を特徴とするエラー訂正デコーディング装置。 - 前記エラー訂正ブロックは、
1次元配列または2次元配列の少なくとも1つのエラー訂正コードから構成されること、
を特徴とする請求項15に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記エラー訂正ブロックを構成するコードから選択された第1コードに対して前記エラーが存在する位置およびエラー数を参照してエラー訂正デコーディングし、
前記第1コードに対してエラー訂正された結果に基づいて前記エラー存在位置およびエラー数を参照して、前記エラー訂正ブロックを構成するコードから選択されていない第2コードに対してエラー訂正デコーディングすること、
を特徴とする請求項16に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記第1コードのエラー数が、前記第1コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記エラーを訂正せずに残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングすること、
を特徴とする請求項17に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記第1コードに対して、エラー訂正した結果に基づいて前記第2コードに存在するエラー数が、前記第2コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記第2コードでのエラーを訂正せずに残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングすること、
を特徴とする請求項17に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記第1コードまたは前記第2コードに対するエラー訂正結果を反映して、前記第1コードまたは前記第2コードに対するエラー訂正デコーディングを順次に反復すること、
を特徴とする請求項17に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記エラー訂正ブロックを構成するコードから選択された第1コードに対して前記エラーが存在する位置およびエラー数を参照してエラー訂正デコーディングし、
前記エラー訂正ブロックを構成するコードのうち、前記第1コードによりエラー訂正が行われていない第2コードに対してエラー訂正デコーディングすること、
を特徴とする請求項16に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記第1コードのエラー数が、前記第1コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記エラーを訂正せずに残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングすること、
を特徴とする請求項21に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記第2コードのエラー数が前記第2コードのエラー訂正能力をこえた場合に、前記第2コードのエラーを訂正せずに残りのエラーが発生していないデータに対してのみデコーディングすること、
を特徴とする請求項21に記載のエラー訂正デコーディング装置。 - 前記第2デコーダは、
前記第1コードまたは前記第2コードに対するエラー訂正結果を反映して、前記第1コードまたは前記第2コードに対するエラー訂正デコーディングを順次に反復すること、
を特徴とする請求項21に記載のエラー訂正デコーディング装置。
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