JPH0436488B2 - - Google Patents

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JPH0436488B2
JPH0436488B2 JP58238479A JP23847983A JPH0436488B2 JP H0436488 B2 JPH0436488 B2 JP H0436488B2 JP 58238479 A JP58238479 A JP 58238479A JP 23847983 A JP23847983 A JP 23847983A JP H0436488 B2 JPH0436488 B2 JP H0436488B2
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    • HELECTRICITY
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エラーの訂正、特に、2重バイト誤
り訂正3重バイト誤り検出リード・ソロモン符号
の復号装置に関するものである。
(従来の技術) 情報処理システムの高信頼度化の一手法とし
て、情報のエラーを訂正する、誤り訂正符号が実
用されている。BCH符号(リード・ソロモン符
号を含む)は特に誤り訂正能力が高く重要な符号
であるが、復号器が複雑となる欠点を有する。こ
こで用いるリード・ソロモン符号はバイト誤りに
対して有効である。バイトとは、誤り訂正符号で
は2,4,8ビツト等を一つの単位として用い
る。LSIメモリでは、数ビツトごとの誤りが発生
するから、バイト誤り訂正符号が有効となる。
まず、原理を述べる。BCH符号の復号は、例
えば、宮川、岩垂、今井著「符号理論」(昭晃堂)
7.3章に示されている。BCH符号の復号は次の5
つの過程からなる。
(1) 受信系列からのシンドロームの算出。
(2) 誤り位置多項式の係数の算出および誤りビツ
ト数の判定 ピーターソン、バーレンカンプ、マツシイ、
ユークリツド互除法等の方法があるが、誤り訂
正数が4以下なら、直接、式を算出しておき、
それにシンドロームを代入する方法も用いられ
る。
(3) 誤り位置多項式の解法 チエインの全ての元を方程式に代入する方法
が一般的であるが、誤り訂正数が4以下なら、
直接、方程式を解く方法が用いられる。
(4) 誤りの大きさの算出(2元BCH符号につい
ては不要)。
(5) 誤り訂正の実行。
さて、一般的復号法として、1972年にMITプ
レス社から出版されたピーターソンおよびウエル
ドン共著の「エラー訂正符号」第2版の第9章を
要約する。
BCH符号の生成多項式は最小距離をdとする
とαr,αr+1,…,αr+d-2を根とする多項式であり、
シンドロームは次式で与えられる。
ただし、rは任意の整数、αはGF(2m)上の原
始元である。
Sjti=1 YiXi j,r≦j≦r+d−2 (1) ここで、tは実際に生じた誤りの数、Yiは誤り
の大きさXiは誤り位置数である。最大訂正能力を
t0(≧t)とすると、d=2t0+1である。2元
BCH符号のときYiは0か1である。
また、誤り位置多項式の係数σiとシンドローム
との関係は次式で与えられる。
Sjσt+Sj+1σt-1+…+Sj+t-1σ1+Sj+t=0 (2) ここで、r≦j≦r+2t0−1−tである。
式(2)を解いてσi(1≦i≦t)を求める。つい
で、誤り位置多項式 Xt+σ1Xt-1+…+σt=0 (3) を解き、誤り位置数を求めることによつて復号す
る。
さて、誤りビツト数の判定のために次式を用い
る。
Mf=Sr Sr+1 ・ ・ Sr+f-1Sr+1 Sr+2 ・ ・ Sr+f・・・ ・・・ ・ ・ ・・・Sr+f-1 Sr+f ・ ・ Sr+2f-2 (4) f重誤りのときはMf≠0であり、f−1重以
下の誤りのときはMf=0となる。
したがつて、fをt0から減少しながら、最初の
Mf≠0のときのfが実際に生じている誤りの数
tと判定する。
以上が、BCH符号の復号原理の概略である。
なお、復号の詳細については、実施例で述べる。
現在用いられている符号は、訂正能力いつぱい
まで訂正することが多い。そこで、誤訂正が発生
するという問題がある。また、ある数の誤りまで
訂正し、それ以上の誤りは検出のみとする場合で
も、検出のみとされた誤りは、誤り位置多項式の
係数を求めているので、訂正することができ、本
質的に誤り訂正のみの処理を行つている。そこ
で、ある数の誤りまで訂正し、それ以上の誤りは
検出のみとし、検出のみとされた誤りは、訂正不
要なので、訂正処理を省く方が効率がよい。こう
した符号としては、単一誤り訂正/2重誤り検出
符号が実用されているのみである。
(発明が解決しようとする課題) ところが上述したごとき従来のBCHあるいは
リード・ソロモン符号の復号法は、d=2t0+1
のとき、誤りを訂正することに主眼を置き、訂正
能力いつぱいまで訂正することが多い。そこで、
誤訂正が発生するという問題がある。
また、ある以上の誤りを検出する際も、この復
号の途中である数の誤りが判明したとき、訂正し
ないで検出のみにとどめる。このとき、必ずしも
必要でないその誤り位置多項式の係数を算出する
等の処理を行つているので、この復号法は効率が
良くない難点がある。
また、多重エラーの検査の前にまず単一エラー
を検査してそれを訂正する方法は、復号アルゴリ
ズムが複雑になり、最大復号ステツプ数が多くな
り、ソフトウエア量、ハードウエア量とも増大す
るという難点がある。
本発明はかかる問題点を解決するためになされ
たものであつて、最初にシンドロームで表される
簡単な判定式を用いて、2重バイト以下の誤りか
3重バイト以上の誤りかを判定し、2重バイト以
内の誤りのとき訂正し、3重バイト以上の誤りの
とき検出のみとし、誤り訂正処理を不要とした、
2重バイト誤り訂正3重バイト誤り検出リード・
ソロモン符号の復号装置を提供することを目的と
する。
(課題を解決するための手段) 本発明に係る2重バイト誤り訂正3重バイト誤
り検出リード・ソロモン符号の復号装置は、下記
の(1)ないし(6)の手段を含むことを特徴とする。
(1) 符号長nの受信語を保持する手段。
(2) 上記受信語からシンドロームS0,S1,S2
S3,S4を算出するシンドローム生成手段。
(3) S0=S1=S2=S3=S4=0なら誤り無しとする
誤り無し判定手段。
(4) 判定式Z=S0S2S4+S1 2S4+S0S3 2+S2 3が零
のとき、受信語における誤りの数を2重バイト
以下と判定し、Zが非零のとき、3重以上の誤
りと判定する誤り訂正/検出判別手段。
(5) Z=0のとき、シンドロームS0,S1,S2,S3
を用いて、2重バイト誤りを訂正するために、
誤り位置多項式を求め、さらに、誤り位置数お
よび誤りの大きさを求める2重誤り訂正手段。
(6) Z=0のとき、誤り位置数および誤りの大き
さを用いて受信語の誤り訂正を実行し、Z≠0
のとき、3重バイト以上の誤りがあるので、検
出のみとする誤り訂正実行/検出手段。
(作用) 本発明に係る2重バイト誤り訂正3重バイト誤
り検出リード・ソロモン符号の復号装置は、受信
語を受け取ると、シンドローム生々手段でシンド
ロームを発生させ、ついで、誤り訂正/検出判別
手段によつて、判定式Zを用いて誤りの数を判定
し、2重バイト以下の誤りの場合は、2重誤り訂
正手段で、誤り位置多項式を求め、さらに、誤り
位置数および誤りの大きさを求め、誤り訂正実
行/検出手段で受信語の誤りを訂正し、3重バイ
ト以上の誤りの場合は誤り訂正実行/検出手段で
検出にとどめる。3重バイト以下の誤りに対し
て、100%正確な動作をする。
(実施例) 以下、本発明を図面を参照して具体的に説明す
る。第1図は2重バイト誤り訂正3重バイト誤り
検出リード・ソロモン符号の復号装置の機能的構
成を示すブロツク図、第2図は2重バイト誤り訂
正3重バイト誤り検出リード・ソロモン符号の復
号装置の復号原理のフローチヤート、第3図は2
重バイト誤り訂正3重バイト誤り検出リード・ソ
ロモン符号の復号装置の一実施例のフローチヤー
ト、第4図は2重バイト誤り訂正3重バイト誤り
検出リード・ソロモン符号の復号装置の一実施例
の構成要素、第5図は2重バイト誤り訂正3重バ
イト誤り検出リード・ソロモン符号の復号装置の
一実施例のブロツク図である。
さて、まず本発明の原理について説明する。誤
り訂正符号は誤り訂正と誤り検出を同時に実行で
きることが知られている。しかし、実用されてい
るのは原理的に誤り訂正動作の中で誤り検出を行
つており、誤り訂正と誤り検出を同時に実行する
ように構成されている符号は、単一誤り訂正2重
誤り検出符号のみで、その他の符号および復号法
はあまり用いられていない。
ここで、述べる方法は、既に知られている2重
バイト誤り訂正リード・ソロモン符号の復号装置
に誤り訂正/検出判別手段を付加することによつ
て、2重バイト誤り訂正3重バイト誤り検出リー
ド・ソロモン符号の復号装置を構成するものであ
る。
2重バイト誤り訂正3重バイト誤り検出符号の
生成多項式は、GF(2b)の原始元をαとするとき
次式となる。最小距離、d=6である。
G(x)=(x+α0)(x+α)(x+α2)(x+α3

(x+α4) (5) なお、(5)式では、(1)式においてr=0としてい
るが、rは任意の整数で良く、rの値は本発明の
技術的範囲を限定するものではない。
まず、既に知られている2重バイト誤り訂正リ
ード・ソロモン符号の復号法を示す。なお、復号
法には色々な方法があり、ここで述べる方法はそ
の一つに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する
ものではない。誤り位置多項式の係数を直接、式
から求める方法に基ずく復号法の復号手順は以下
のようになる。
(1) S0=S1=S2=S3=0のときは誤りなしと判定
する。
(2) S1 2+S0S2=0(すなわちS1 2=S0S2)のとき
は単一誤りと判定する。誤り位置X1、誤りの
大きさY1は次式となる。
X1=S1/S0 (6) Y1=S0 (3) S1 2+S0S2≠0(すなわちS1 2≠S0S2)のとき
は2重誤りと判定する。このとき誤り位置は次
式(誤り位置多項式と呼ばれる)の根となる。
x2+σ1x+σ2=0 (7) ただし、σ1=(S0S3+S1S2)/(S1 2+S0S2) σ2=(S1S3+S2 2)/(S1 2+S0S2) (4)式の根をX1,X2とすると対応する誤りの大
きさは次式となる。
Y1=(X2S0+S1)/(σ1) (8) Y2=(X1S0+S1)/(σ1) なお、一般的復号法としては、まず、バーレン
カンプ・マツシイ、ユークリツド互除法等により
誤り位置多項式を求め、それにチエインの方法を
用いて全ての元を代入して根を求める方法であ
る。この方法も本発明に適用可能である。
さて、本願発明の特徴である2重バイト誤り訂
正3重バイト誤り検出リード・ソロモン符号の復
号装置を構成するための誤り判定式は次式とな
る。
Z=S0S2S4+S1 2S4+S0S3 2+S2 3 (9) (9)式は、(4)式において、r=0、f=3として
求められる。確かに、(9)式は(4)式から容易に導か
れるが、本来、(9)式はMf≠0のとき、(2)式の階
数がfであり、(3)式の根がf個であることを示す
ものである。いま、f=3なので、3重誤りが訂
正できることになる。そのためには、t0=3、d
=2t0+1=7が必要である。しかるに、本願発
明の符号はd=6であつて、3重誤りは訂正でき
ない。3重誤りを検出するのみである。このよう
に、d=6のとき、(9)式が、Z≠0のとき、3重
誤り(但し、訂正できない)を示し、Z=0のと
き単一および2重誤りを示すことは自明ではな
い。本願発明の特徴は、(9)式が、d=6において
も、Z≠0のとき、3重誤り(但し、訂正できな
い)を示し、Z=0のとき単一および2重誤りを
示すことを見いだし、(9)式を誤り数の判定式とし
て用いた点にある。
したがつて、新たにd=6において、(9)式が
「Z≠0のとき、3重誤り(但し、訂正できない)
を示し、Z=0のとき単一および2重誤りを示
す。」ことを証明する必要がある。まず、単一誤
り、2重誤りについては、(4)式からも言えるが、
また、次に述べる3重誤りの場合と同様に証明で
きる。簡単なので、ここでは省略する。つぎに、
3重誤りについて説明する。αi,αk,αtを誤りの
大きさ、j,s,tを誤り位置とすると、誤りパ
ターンは次式で表される。
E(x)=αixj+αkxs+αtxr (10) すると、シンドロームは次のようになる。
S0=E(1)=αi+αk+αt S1=E(α)=αiαj+αkαs+αtαr S2=E(α2)=αiα2j+αkα2s+αtα2r(11) S3=E(α3)=αiα3j+αkα3s+αtα3r S4=E(α4)=αiα4j+αkα4s+αtα4r (11)式を(9)式に代入して計算すると次式を得る。
Z=αi+k+t{(αj+αs)(αs+αr)(αr+αj
)}2(12) ここで、αj,αs,αrは誤り位置を示し、全て異
なるからZ≠0である。したがつて、Z=0のと
き単一および2重誤りであり、Z≠0のとき3重
誤りと判定できる。
さて、第1図の2重バイト誤り訂正3重バイト
誤り検出リード・ソロモン符号の復号装置の機能
的構成を示すブロツク図を説明する。受信語を保
持する手段は省略している。シンドローム生成手
段 1は受信語からシンドロームS0,S1,S2
S3,S4を算出する。誤り無し判定手段 2はS0
S1=S2=S3=S4=0のとき誤り無しを判定する。
誤り訂正/検出判別手段 3は、判定式Z=
S0S2S4+S1 2S4+S0S3 2+S2 3が零のとき受信語に
おける誤りの数tを2重バイト以下と判定し、Z
が非零のとき3バイト以上の誤りと判定する。2
重誤り訂正手段 4はZ=0のとき、シンドロー
ムS0,S1,S2,S3を用いて、2重誤りを訂正する
ため、誤り位置多項式を求め、さらに、誤り位置
数および誤りの大きさを算出する。誤り訂正実
行/検出手段 5はZ=0のとき誤り位置数およ
び誤りの大きさを用いて受信語の誤りを訂正す
る。また、Z≠0のとき、3バイト以上の誤りが
あるので、検出のみとする。
次に、復号装置の動作を第1図、第2図を参照
して説明する。なお、第2図に示すフローチヤー
トの説明中、N1,N2,…は処理手順(ステツ
プ)の番号を示す。まず、N1においてシンドロ
ーム生成手段1は受信語からシンドロームS0
S1,S2,S3,S4を算出する。N2でS0=S1=S2
S3=S4=0を判定し、式が真のときN3で誤り無
し判定手段 2は誤り無しとする。つぎに式が偽
のとき、N4で誤り訂正/検出判別手段 3は、
判定式Z=S0S2S4+S1 2S4+S0S3 2+S2 3が零のと
き、受信語における誤りの数tを2重バイト以下
と判定し、Zが非零のとき、3バイト以上の誤り
と判定する。Z=0のとき、N5で2重誤り訂正
手段、4はシンドロームS0,S1,S2,S3を用い
て、2重バイト以下の誤りの誤り位置多項式を求
め、さらに、誤り位置数および誤りの大きさを算
出し、N6で誤り訂正実行/検出判別手段 3は
誤りの訂正を実行する。Z≠0のとき、3バイト
以上の誤りがあるので、N7で誤り訂正実行/検
出判別手段 3は誤り検出に止める。なお、並列
動作が可能であれば、誤り数の判定と、誤り位置
多項式および誤り位置数および誤りの大きさの算
出を並列に実行すると効率が良い。
さて、つぎに、誤り位置多項式の係数を直接シ
ンドロームの式から求める方法を基にした、2重
バイト誤り訂正3重バイト誤り検出リード・ソロ
モン符号の復号装置の一実施例のフローチヤート
を第3図に示す。受信語を保持する手順、シンド
ロームを算出する手順は省略している。N8でS0
=S1=S2=S3=S4=0を判定し、真ならN9で誤
り無しとする。N10で判定式Z=S0S2S4
S1 2S4+S0S3 2+S2 3=0を判定し、零のとき、受
信語における誤りの数を2重バイト以下と判定
し、Zが非零のとき、N22で3重以上の誤りと
判定する。Z=0のとき、N11,N12でA=
S1 2+S0S2=0を判定し、真のときはN20で単
一誤りと判定し、誤り位置、X1=S1/S0、誤り
の大きさ、Y1=S0を算出する。A≠0のときは
2重誤りと判定し、N13,N15でσ1=(S0S3
+S1S2)/S1 2+S0S2)およびσ2(S1S3+S2 2)/
(S1 2+S0S2)を算出し、N16で誤り位置多項式
x2+σ1x+σ2=0を解き、誤り位置X1,X2を算出
し、さらにN18で対応する誤りの大きさY1
(X2S0+S1)/(σ1)およびY2=(X1S0+S1)/
(σ1)を算出し、N21で受信語の誤り訂正を実
行する。なお、N10,N14,N17,N19
の判定が偽のときは3重バイト以上の誤りがある
のでN22で誤り検出のみとする。
次に、第3図の復号動作を行う復号装置を構成
する。まず、第4図に2重バイト誤り訂正3重バ
イト誤り検出リード・ソロモン符号の復号装置の
一実施例の構成要素を示す。なお、元は指数表現
とする。
+ 1は元の積(αi・αj)を求める回路、AD
2は元の和(αi+αj)を求める回路、− 3は
元の除算(αi/αj)の商を求める回路、X2 4
は元の2乗(α2i)を求める回路、SV2 5は
x2+σ1x+σ2=0の根X1,X2を求める回路であ
る。これらの回路は既に知られている。
さて、第4図の構成要素で構成した、2重バイ
ト誤り訂正3重バイト誤り検出リード・ソロモン
符号の復号装置の一実施例のブロツク図を第5図
に示す。ただし、元は指数表現とし、零元はa1
1“1”で表わす。シンドローム生成回路と誤り
の訂正を行う回路は省略した。
AD 4の出力はA=S1 2+S0S2、AD5の出力
はB=S0S3+S1S2、AD 6の出力はC=S1S3
S2 2である。したがつて、− 9の出力はσ1=B/
A、− 10の出力はσ2=C/Aである。ただし、
A、B、C、Dは第3図に示す値である。SV2
14でx2+σ1x+σ2=0の根X1,X2を求める。
AND 13は零元検出回路でAD 4の出力A
=S1 2+S0S2=0のとき単一誤りとしてSW 15
を上側にして誤りの位置X1、誤りの大きさY1
求める。A≠0ならばSW 15は下側で誤りの
位置X1,X2、対応する誤りの大きさY1,Y2を求
める。
また、+ 2の出力はZ1=S0S2S4+S1 2S4、AD
7の出力はZ2=S0S3 2+S2 3となるので、XOR
12の不一致検出回路で不一致を検出したとき
Z≠0となつて、3重誤りとして誤りの検出を行
う。
S0=S1=S2=S3=S4=0の時は誤りなしと判定
するが、これらの細かい動作は省略した。
本発明の復号装置はマイクロコンピユータ、ガ
ロア体演算装置などでソフトプログラムによつて
実現できるとともに、LSIの論理回路を使つて、
高速復号器としても実現できる。コンピユータ関
連データ伝送、デイジタル・ビデオ、光磁気デイ
スク等多方面に応用され得る。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、判定式Z=
S0S2S4+S1 2S4+S0S3 2+S2 3を用いて、まず、2
重バイト以下の訂正すべき誤りか、3重バイト以
上の検出のみとする誤りかを判別し、2重バイト
以下の誤りを訂正し、3重バイト以上の誤りのと
き検出のみとするので、効率的な2重バイト誤り
訂正3重バイト誤り検出リード・ソロモン符号の
復号装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2重バイト誤り訂正3重バイト誤り検
出リード・ソロモン符号の復号装置の機能的構成
を示すブロツク図。 1:シンドローム生成手段、2:誤り無し判定
手段、3:誤り訂正/検出手段、4:2重誤り訂
正手段、5:誤り訂正実行/検出手段。 第2図は2重バイト誤り訂正3重バイト誤り検
出リード・ソロモン符号の復号装置の復号原理の
フローチヤート。第3図は2重バイト誤り訂正3
重バイト誤り検出リード・ソロモン符号の復号装
置の一実施例のフローチヤート。第4図は2重バ
イト誤り訂正3重バイト誤り検出リード・ソロモ
ン符号の復号装置の一実施例の構成要素。 1:元の乗算回路、2:元の加算回路、3:元
の除算回路、4:元の2乗回路、5:x2+σ1x+
σ2=0の根X1,X2算出回路。 第5図は2重バイト誤り訂正3重バイト誤り検
出リード・ソロモン符号の復号装置の一実施例の
ブロツク図。 1,2:元の乗算回路、3:元の2乗回路、
4,5,6,7,8:元の加算回路、9,10,
11:元の除算回路、12:不一致検出回路、1
3:零元(a11”1”)検出回路、14:x2+σ1x
+σ2=0の根X1,X2算出回路、15:単一誤り
訂正と2重誤り訂正の切換スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 符号長nの2重バイト誤り訂正3重バイト誤
    り検出リード・ソロモン符号を採用した情報伝送
    システムにおけるエラー訂正処理装置において、
    下記の(1)ないし(6)の手段を含むことを特徴とする
    2重バイト誤り訂正3重バイト誤り検出リード・
    ソロモン符号の復号装置。 (1) 符号長nの受信語を保持する手段。 (2) 上記受信語からシンドロームS0,S1,S2
    S3,S4を算出するシンドローム生成手段。 (3) S0=S1=S2=S3=S4=0なら誤り無しとする
    誤り無し判定手段。 (4) 判定式Z=S0S2S4+S1 2S4+S0S3 2+S2 3が零
    のとき、受信語における誤りの数を2重バイト
    以下と判定し、Zが非零のとき、3重以上の誤
    りと判定する誤り訂正/検出判別手段。 (5) Z=0のとき、シンドロームS0,S1,S2,S3
    を用いて、2重バイト誤りを訂正するために、
    誤り位置多項式を求め、さらに、誤り位置数お
    よび誤りの大きさを求める2重誤り訂正手段。 (6) Z=0のとき、誤り位置数および誤りの大き
    さを用いて受信語の誤り訂正を実行し、Z≠0
    のとき、3重バイト以上の誤りがあるので、検
    出のみとする誤り訂正実行/検出手段。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5432240A (en) * 1977-08-15 1979-03-09 Ibm Error correcting unit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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