JPH04372779A - 軟判定復号回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特開平１−２９６
４６６号公報等において、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ＶＴＲ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３
１により電気信号に変換された後、ヘッドアンプ３２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、磁気記録電磁変換特性のた
めに生じる高周波部の周波数特性の補正を行う上記パー
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−Ｄ２　））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−Ｄ２　））×（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３７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３７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３７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、簡単な構成でシンボル単位の軟判定エラ
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シンボル毎に代表値
となる尤度のシンボル内の位置情報を少なくとも出力す
るシンボル単位尤度検出手段と、上記ビタビ復号手段か
らの出力信号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
ー訂正手段とを有することにより、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）を単位とすることができ、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、この最
小尤度の当該シンボル内での位置を例えば３ビットで表
すようにすればよい。

【００１２】

【作用】複数ビットから成る１シンボルにつき代表とな
る尤度の位置情報を用いて、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　
、ｘ３　、・・・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Δ
ｔｈ２　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
ｂｉ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１５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　、ｂｋ＋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　、・・・、ＣＶｋ＋７　を１
個の尤度情報にまとめて当該シンボル（バイト）を代表
する尤度情報とする。具体的には、８個の尤度ＣＶｋ　
、ＣＶｋ＋１　、・・・、ＣＶｋ＋７　の内の最小（最
悪）の尤度ＣＶｍｉｎ　と、この最小尤度ＣＶｍｉｎ　
に対応するビットについてのシンボル内での位置Ｎｍｉ
ｎ　を尤度情報としてエラー訂正回路（デコーダ）１７
に送る。このバイト（シンボル）毎の尤度情報として例
えば８ビットが用いられる場合に、３ビットを最小尤度
位置Ｎｍｉｎ　に、５ビットを最小尤度ＣＶｍｉｎ　に
それぞれ用いるようにすればよい。ここで最小尤度位置
Ｎｍｉｎ　については、１シンボルを構成する８ビット
ｂｋ　、ｂｋ＋１　、・・・、ｂｋ＋７　に対してそれ
ぞれ３ビットの位置（アドレス）を０００、００１、・
・・、１１１のように予め設定しておき、例えばビット
ｂｋ＋２　の尤度ＣＶｋ＋２　が当該シンボル中の８個
の尤度の内で最小であるときには対応する位置（アドレ
ス）００２を上記Ｎｍｉｎ　として送るものである。こ
の最小尤度位置情報のみをエラー訂正回路１７に送るよ
うにしてもよいが、図３の例では、さらに５ビットの最
小尤度ＣＶｍｉｎ　を付加することにより８ビットの情
報として、エラー訂正回路１７に送っている。

【００１７】この他、バイト（シンボル）尤度算出回路
１６からエラー訂正回路１７には、上記最小尤度ＣＶｍ
ｉｎ　とその位置情報Ｎｍｉｎ　との代わりに、１シン
ボル中で上述と同様に最も低い尤度に対応するビット位
置情報Ｎｍｉｎ１と、次に低い尤度に対応するビット位
置情報Ｎｍｉｎ２とを送るようにしてもよい。この場合
、各ビット位置情報Ｎｍｉｎ１、Ｎｍｉｎ２にそれぞれ
３ビットずつ用いられるから、全体で６ビットの情報と
なる。

【００１８】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）毎の尤度情報（特に最小尤度の位置情
報）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情報、特に最小尤
度の位置情報を用いる。

【００１９】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（２
８　）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。

【００２０】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）　＝　８Ｃ１　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）　＝　８Ｃｎ　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。

【００２１】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　とすると、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β
ｉ　としては、　　　　　　　　βｉ　＝（ｂ７　，…
，ｘｂｍ　，…，ｂ０　）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…（６）と表現できる。この（６）式中のｘ
ｂｍ　は、　　　　　　　　　　　　ｘｂｍ　＝１　　
　　ｉｆ　　ｂｍ　＝０　　　　　　　　　　　　　　
　　　　＝０　　　　ｉｆ　　ｂｍ　＝１　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　…（７）で表される
インバータである。このビットｂｍ　の位置が、上記Ｎ
ｍｉｎ　（あるいは上記Ｎｍｉｎ１）によって指定され
るわけである。

【００２２】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。しかも、エ
ラー訂正の際に必要とされる尤度情報としては、１シン
ボルにつき例えば最低尤度のビット位置情報で充分であ
るため、１シンボル８ビットの全てのビット毎の尤度を
用いて軟判定エラー訂正処理する場合に比べて、使用メ
モリ量等が少なくて済み、ハードウェア構成が簡略化で
きるという利点がある。

【００２３】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、上記尤度情報（特に
低尤度のビット位置情報）を用いてエラー訂正処理する
場合に、第３番目以降の候補シンボルを用いるようにす
ることもでき、この場合には上記２番目に低い尤度に対
応するビットの位置情報Ｎｍｉｎ２に対応するビットを
反転すること等により第３番目以降の候補シンボルを得
ることができる。

【００２４】

【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、１シンボル毎に代表値となる尤度のシン
ボル内の位置情報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シンボルに対して代表尤度位
置情報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

Claims (1)

【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
   に代表値となる尤度のシンボル内の位置情報を少なくと
   も出力するシンボル単位尤度検出手段と、上記ビタビ復
   号手段からの出力信号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することを特徴とする軟判定
   復号回路。