JPS60185263A

JPS60185263A - エラ−訂正方式

Info

Publication number: JPS60185263A
Application number: JP59039796A
Authority: JP
Inventors: Moriji Izumida; 守司泉田; Seiichi Mita; 誠一三田; Masuo Umemoto; 梅本　益雄; Hidehiro Kaneda; 英宏金田; Morihito Rokuta; 六田　守人
Original assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Ltd
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1985-09-20
Also published as: EP0156154A1; KR920003496B1; DE3571519D1; EP0156154B1; KR850006744A

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】〔発明の利用分野〕本発明は、エラー訂正方式にＭ　Ｌ、特に画像信号をデ
ィジタル化して、磁気テープまたは磁気ディスク等に記
録し、再生する場合のエラー訂正用パリティの付加およ
びエラー訂正方式に関するものである。

〔発明の背景〕

画像信号をディジタル化して磁気テープまたは磁気ディ
スク等の磁気媒体に記録し、再生する場合、その媒体上
に塵埃等がイ」看したり、何らかの原因により、ドルツ
ブ・アウトが発生すると、再生信号は欠落し、その部分
が符号誤りとなる。このような符号誤りが発生すると、
再生画質が劣化すること釦なる。

一般に、符号誤りは２種類に分類される。その１つはラ
ンダム・エラーと呼ばれるもので、任意の位置の１ビツ
トが誤るものであり、他の１つは、バースト・エラーと
呼ばれるもので、符号誤りが１箇所に集中して発生する
ものである。

従来、磁気テープ装置等の磁気記録装置においては、特
にこのバースト・エラーに対する訂正能力の高い誤り訂
正＄１−’；８が使用されている。

第１図は、従来のエラー訂正方式のデータとパリティの
配置を示す図である。

第１図において、Ｄ１〜Ｄ１２８．Ｄ１２９〜Ｄ２５６
．　・・・・・Ｄ６９７〜Ｄ１０２４はそれぞれ各行の
データ部であって、１つのデータ部はここでは１ビツト
であるが、１ワードであってもよい。Ｐ１〜Ｐ１６．Ｐ
Ｌ７〜Ｐ３２．・・・・Ｐ１１３〜Ｐ１２８はそれぞれ
各行の水平方向のパリティ部であり、Ｑ１〜Ｑ１２８は
垂直方向のパリティ部である。すなわち、垂直方向パリ
ティＱ１　は、ＤＩ、ＤＩ２Ｑ、・・・・・・Ｄ８９７
に対するパリティである。これらのパリティは、単純な
奇ｌｋ（または偶数）パリティであってもよいが、バー
スト練り検出能力の問い巡回符号（ＣＲＣＣ）等が使用
される。

データの記録と再生の順序は、水平方向Ｄ１〜ＤＩ２８
．ＰＩ〜Ｐ１６について行い、次ＫＤＩ２９〜Ｄ２５６
．Ｐ１７〜Ｐ３２について行い、最後にＱｌ−Ｑ１２８
．　Ｐ１２９〜Ｐ１４４について行う。

第１図に示す構成を採用すると、１２８ビツト以下のバ
ースト誤りは訂正可能となる。例えば、Ｄ１〜Ｄ１２８
にバースト誤りが発生すると、Ｐ１〜Ｐ１６およびＱＩ
ＮＱ１２８のパリティが零とならないため、Ｄ１〜Ｄ１
２８にエラーか発生したと推定して、誤りを訂正する。

誤り４正符号として、例えば巡１ｇ１＊＠　（ＣＲＣＣ
）を用いる場合には、入力データＰに、あらかじめ定め
られた発生多項式Ｇの最高次の項を乗じてＰ／をめ、こ
れをＧで割算した余りをチェック・ピント（ＣＲＣＣ）
として、Ｐ′に付加して格納する。チェック時には、Ｐ
’十余りをＧで割算し、割り切れれば正常、割り切れな
ければ異常と判定する。訂正時には、割り切れない水平
行で、かつ零にならない垂直列のビットを反転すればよ
い。

このように、第１図の構成では、バースト誤りを訂正す
るためには適しているが、シンダム・エラーに関しては
、訂正能力が低下するという問題がある。例えは、第１
図においてＤｌとＤ　ｌ　２’９の２つの箇所にランダ
ム・エラーが発生ずると、パリティＰ、Ｑのみを用いて
、この誤りを訂正することはできない。エラー検出およ
び訂正能力を上げるためには、パリティＰ、Ｑのビット
数を増加すればよいが、冗長度を増加させることはデー
タ・レートを増大させることになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような問題を解決し、ランダム・
エラーとバースト・エラーが同時に発生する状態であっ
ても、パリティ・ピント数を増加することな（、効率よ
く誤りを訂正できるエラー訂正方式を提供することＫあ
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明のエラー訂正方式では
、アナログ・ディジタル変換された信号を上位ビット群
と下位ビット群に分割し、前者には冗長度の大きいパリ
ティを、後者には前者より冗長度の小さいパリティを、
それぞれ付加した後、これらを多重化して磁気記録媒体
に記録する記録系および上記媒体から再生された信号を
上位と下位のビット群に分割し、それぞれランダム・エ
ラー位置とエラー・パターンを演算・訂正し、上位ビッ
ト群に対するバースト・エラー検出情報により下位ピン
ト群に対するバースト・エラー位置を指定してエラー訂
正を行う再生糸を具備することに特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により説明する。

第２図は、本発明の詳細な説明するための図で、ドロッ
プ・アウトが発生した場合の再生波形のエンベロープを
示す。

本発明は、画像の性質とエラーの相関を利用することに
より、パリティ・ビット数を増加することなく、誤り訂
正の能力を向上させるものである。

先ず、画像の性質について簡単に説明する。通常のビデ
オ信号をディジタル化するＫは、サンプリング周波数を
１０　ＭＨ，前後に、量子化ビット数を８ピント程度Ｋ
、それぞれ選択すればよい。ビデオ信号をディジタル化
するための人り変換器として例えば比較による電圧−コ
ード変換方式を用いる場合、内部のＤＡ変換器の出力電
圧と入力電圧と比較して、両方が一致するようにすれば
、そのときのＤＡ変換器の入力のディジタル信号が、被
変換入力電圧の大きさに対応したコードを示すことＫな
る。このコードは、自然２進コードや８゜４．２，１：
ｌ−ドのように各桁にある一定の重みをもつコードであ
り、各桁にその重みを付けて加え合わせることにより数
値の大きさが与えられる。

量子化ビットの８ビツトも、最上位ビット（ＭＳＢ）か
ら最下位ビン）（ＬＳＢ）まで、それぞれ重みが付加さ
れている。

従来のエラー訂正方式では、これらの８ビツトを全く同
等なものとして扱っている。したがって、８ビツトの最
上位ピッ）（ＭＳＢ）が誤った場合であっても、また最
下位ピッ）（ＬＳＢ）が誤った場合でも、同じ誤り訂正
処理を行う。このため、再生状態が悪く、ＭＳＢに誤り
が多発した場合は勿論、ＬＳＢＫ誤りが多発したような
場合にも、ＬＳＢとともにＭＳＢも再生できなくなって
しまう。

しかし、Ｈ像の場合には、ＭＳＢのエラーとＬＳＢのエ
ラーは視覚的には全く異なっており、ＭＳＨのエラーは
再生画質上は大きなエラーとなるが、ＬＳＢのエラーは
殆んど検知することができない。つまり、ＭＳＢのエラ
ーは、画像の（電圧）レベル面を２等分する線の上のレ
ベルと下のレベルを逆転するほどの大きなエラーであり
、２ビツト目のエラ一番ま画像のレベルを２等分した中
の１方のレベル内での誤りとなり、順次エラーとなる画
像のレベル上の範囲が狭くなって、ＬＳＢでは、殆んど
無視できる程度のエラーになる。このことは、特にラン
ダム・エラーの場合に顕著となる。

したがって、誤り訂正を上位ビット（例えば、上位養ヒ
ツト）　１ｃｌｉｌ！定することが考えられるが、下位
ビットの誤り訂正を全く行わないときＫは、画像を複製
する度に画質が劣化する。特に１バースト・エラーが発
生した場合には、画質が大幅に劣化するという問題があ
る。このため、下位ビットであっても、ランダム・エラ
ーの一部とバースト・エラーを訂正できる能力を持たせ
る必要がある。

次に１バースト・エラーの性質について述べる。

第２図囚に示すように、ドロップ・アウト（ＤＯ）やテ
ープの傷等のため、再生波形のレベルが低下すると、そ
の低下した付近でエラーが多発し、第２図（２）の再生
データのうちＢＥＲで示す部分がバースト・エラーとな
る。第２図０は、データの構成の一例を示したもので、
例えば上位４ビツトをＵＡ、ＵＢ、ＵＣ，ＵＤ、ＵＥ、
ＵＦとし、下位４ビツトをＬＡ、ＬＢ、ＬＣ，ＬＤ、Ｌ
Ｈとする。いま、上位ビットに対するバースト・エラー
が、パリティ・チェック等によりｕＢ−：ｕＥの期間で
あることが決定されると、下位ビットに対するバースト
・エラーは、前後のプキックを含んだＬＡ、〜ＬＥの期
間であると推定することができる。つまり、」二位ピッ
）Ｋ対してバースト・エラー検出能力を持たせておけば
、バースト・エラーの性質から下位ピッ）ＩＣＭＩ、で
もバースト・エラーの領域を推定することができる。

本発明は、上記２つの性質（画像の場合のＭＳＢとＬＳ
Ｂのエラーの違い、および上位ピッ）Ｋよるバースト・
エラーの領域から下位ピッｔ４よるバースト・エラーの
領域が推定可能であルコト）を利用して誤り訂正を行う
ものであり、具体的には、上位ビットに対してランダム
・エラーの訂正能力を旨＜シ、かつバースト・エラーに
関しては上位、下位ともに訂正能力を持たせる。この場
合、バースト・エラーの検出に関しては、主として上位
ビットの検出能力を高くシ、この検出信号から下位のバ
ースト・エラーの領域を推定する。

第３図は、本発明の実施例を示す誤り訂正符号の構成図
であって、第３図囚は上位４ビツトに対する符号構成を
、第３図■は下位４ビツトに対する符号構成を、それぞ
れ示す。

データの記録再生は、水平方向の上位４ビツト、下位４
ビツト、上位４ビツト、下位４ビツト、・・・・という
順序で行う。すなわち、先ず第３図囚の上位４ビツトに
関して、データ・ブロックＵＤＩＩＫ対し水平パリティ
ＵＰ１、第３図（２）の下位舎ビットに関して、データ
・ブロックＬＤＩＩＫ対し水平パリティＬＰＩ、上位キ
ビットのＵＤ１２に対し水平パリティＵＰ２、下位４ビ
ツトのＬＤ１２に対し水平パリティＬＰ２、・・・・・
・の順序で、上位４ビツトと下位キビットに交互に水平
パリティを付加していき、最後て縦方向データ・ブロッ
クに対して垂直パリティＵＱＩ、ＬＱＩ、ＵＱ２゜ＬＱ
２・・・・・を付加する。

水平パリティに関しては、例えば、ランダム誤り訂正・
バイト誤り検出符号（例えば、電子通信学会波層ＥＣ８
ｌ−４４ｒパリティチェックにより一バイト誤りを検出
可能な５ＥＣ−ＤＥＤ−８ｂＥＤ符号の構成」金田著、
参照）等を利用する。この符号は、任意のｌビットが訂
正でき、ランダムの２ビツト・エラーの検出およびバイ
ト単位のエラーの検出が可熊である。したがって、１ビ
ツトのエラーを訂正し、それ以外のエラーはバースト・
エラーとして検出することができる。これで検出したエ
ラー情報は、次に述べる垂直パリティＵＱＩ。

ＵＱ２．・・・・・のポインタとして利用する。垂直パ
リティは、上記ポインタによるイレージヤ訂正能力を持
つ符号とする（イレージヤとは、シンボル（２値では０
″、“１″）を確定できないという状態を表わす）。例
えば、バイト単位にイレージヤ訂正が可能なり一隣接符
号等の符号が望ましい（例えば、電子通信学会波層ＥＣ
７６−１９ｒ＜り返し構成を有するｂ　−Ａａｊ＆ｃｅ
ｎｔ　誤り訂正符号の構成」藤原著、参照）。

第３図（２）釦おける下位手ビットに対する水平パリテ
ィＬＰＩ、ＬＰ２．・・・・・・として、例えば単純パ
リティのように１エラー検出能力だけを持つ冗長度の小
さなパリティを使用する。下位４ビツトの垂直パリティ
ＬＱＩ、ＬＱ２．・・・・・・としては、上位ビットと
同じようにイレージヤ訂正が可能な符号を使用する。

再生時における誤り訂正は、次のような手順で行われる
。すなわち、上位４ビツトに関しては、水平パリティを
利用して１ビツト・エラーを訂正シ、ソれ以外の誤りの
場合には、ポインタＴＵを付加する（第３図（Ａ）ＩＣ
はＴＵは示されていないが、水平パリティＵＰの位置に
発生する）。第３図（５）のうち、斜線の枠で示した範
囲は、−例として、バースト・エラーの発生が検出され
た範囲である。

すなわち、上位ビットＵＤ２２．ＵＤ２３のブロックに
バースト・エラーが発生したことを検出した場合、先ず
ＵＦ４．ＵＦ４の位置忙ポインタＴＵ２２．ＴＵ２３を
付加し、同時に下位ビットのブロックＬＤ２２．ＬＤ２
３にもバースト・エラーが発生していると推定する。さ
らに、下位ビットのブロックに関しては、このエラーの
前後のブロックＬＤ２１．ＬＤ２４にもバースト・エラ
ーが発生している可能性があるので、ポインタとしては
、ＴＬ２１．ＴＬ２２．ＴＬ２３．ＴＬ２４を付加する
。

この処理を、領域拡大と呼ぶ。また、下位ビットの水平
パリティＬＰＫよってエラーが検出されたブロックに関
しても、同じようなポインタＴＬを付加する。

上位ビットの１ビツトのランダム・エラーは、上述の水
平パリティＵＰＩＣより訂正を行う。それ以上のエラー
、つまりバースト・エラーと下位のランダム・エラーは
、すべてポインタＴＵ、ＴＬと垂直パリティＵＱ、ＬＱ
ＩＣよりイレージヤ訂正を行う。

第４図は、本発明を用いたディジタル信号記録再生回路
のブロック図である。

アナ１１グ入力信号ＡＩＮは、アナログ・ディジタル変
換器ｌでディジタル信号に変換される。このデータをエ
ラー訂正用パリティ付加回路２に入力し、さらに記録ア
ンプ３を通した後、磁気ヘッド４により磁気テープ５に
記録する。再生時には、磁気ヘッド６で磁気テープδ上
の信号を読み取り、これをプリアンプ７で増幅してディ
ジタル化した後、エラー訂正回路８に入力して、前述の
ように上位ビットのランダム・エラーの訂正およびバー
スト・エラー、下位のランダム・エラーのイレージヤ訂
正を行う。訂正後の信号は、ディジタル・アナログ変換
器９により元のアナログ信号ＡＯＵＴに変換され、出力
される。

第５図は、第４図における記録系のパリティ付加回路の
一実施例を示すプレツク図である。

上位４ビツトと下位４ビツトをそれぞれ別個に水平パリ
ティ生成回路１０と２０１Ｃ人力し、水平パリティＵＰ
、ＬＰを計算する。これらのパリティＵＰ、ＬＰを、水
平パリティ付加回路１１と２１によりそれぞれ元のデー
タ、つまり上位４ビツトと下位４ビツトに付加した後、
垂直パリティ生成回路１２と２２に入力する。生成した
垂直パリティＵＱ、ＬＱを、垂直パリティ付加回路１３
と２３により元のデータに付加する。次に１マルチプレ
クサ３０により上位４ビツトと下位４ビツトを交互に出
力すればよい。このようＫして、並べ換えたデータを磁
気テープあるいは磁気ディスク等の記録媒体に記録する
。

第６図は、本発明の他の実施例を示すパリティ付加回路
のプレツク図である。

第５図では、上位４ビツトと下位養ビットを、全く別個
に処理して水平パリティと垂直パリティを付加している
のに対し、第６図では、水平パリティを、上位４ビツト
と下位４ビツトとで別個に付加するが、垂直パリティに
ついては、同一回路で発生して上位、下位ピントに付加
する。すなわち、第６図においては、８ビツトの画像デ
ータの上位４ピント、下位４ビツトをそれぞれ水平パリ
ティ生成回路４０．４１１Ｃ入力し、各水平パリティＵ
Ｐ、ＬＰを発生させて、これらをマルチプレクサ４２に
より多重化する。多重化された水平パリティＵＰ、Ｌ’
Ｐと元の８ビツト・データとを、水平パリティ付加回路
４３により加え合わせる。加え合わされた８ビツト・デ
ータと水平パリティを垂直パリティ生成回路４４に入力
して、垂直パリティＵＱ、ＬＱを発生させた後、その垂
直パリティＵＱ、ＬＱを垂直パリティ付加回路４５によ
り８ビツト・データと一水平パリテイに加算して、端子
４６から出力する。

第７図は、第４図における再生糸のエラー訂正回路の一
実施例を示すブロック図である。

磁気ヘッドで読み取られた信号は、プリアンプを通って
上位４ビツトと下位４ビツトに分離され、第７図のエラ
ー訂正回路の上位と下位の各入力端子九人力される。

上位４ビツトのデータ（Ｑを水平パリティ演算訂正回路
５０１Ｃ入力することにより、１ビツト・エラーの検出
訂正を行い、訂正後のデータ（Ｃつをメモリ５１に格納
するとともに１垂直パリティ演算回路５２に入力する。

また、水平パリティ演算４正回路５０で２ビツト以上の
エラーを検出した場合には、ポインタＴＵをシンドロー
ム演算回路５３に送出するとともに、領域拡大回路５５
にも送出する。垂直パリティ演算回路５２では、訂正後
のデータ（Ｃ′）に対して垂直バリディを痒し、最終出
力’［Ｊ、　Ｑ／をシンドローム演算回路５３に送出す
る。

シンドローム演算回路５３では、垂直パリティ演算回路
５２の最終出力ＵＱとポインタＴＵの情報をもとにエラ
ー位置とエラーパターンを計算して、訂正データＵＳを
エラー訂正回路５４に出力する。

エラー訂正回路δ養は、メモリ５１で遅延したデータ（
Ｃりと、それに対応する訂正データＵＳ、つまりシンド
ローム解読出力との排他的論理和を出力する回路モ構成
される。これによって、上位４ビツト・データの誤り訂
正が可能である。

次に、下位４ビツト・データ０を水平パリティ演算回路
６０に入力することにより、演Ｓ回路６゜はエラーが発
生しているか否かを計算し、エラーがあった場合にはポ
インタＴＬをシンドローム演算回路６３に出力する。ま
た、上位４ビツトの水平ハリティ演算訂正回路５０で検
出したポインタＴＵが領域拡大回路５５１Ｃ入力される
ことにより、領域拡大回路５５からシンドローム演算回
路６３に対して、バースト・エラーが発生した位置の前
後のプレツタを含めた領域のポインタＴ　Ｕ’を出力す
る。さらに、下位４ビツト・データ０をメモリ６１に格
納するとともに１垂直パリティ演算回路６２に送出する
。垂直パリティ演算回路６２は、下位４ビツト・データ
■にもとづいて垂直パリティＬＱ′を計算し、これをシ
ンドローム演ｎ回路６３に出力する。シンドローム演算
回路６３では、このＬ　Ｑ／とエラー位置を示すポイン
タＴ　Ｕ’およびＴＬの情報から、エラー位置とエラー
・パターンを計算して、訂正データＬＳをエラー訂正回
路６４に出力する。エラー訂正回路６４は、メモリ６１
で遅延したデータ（Ｄ′）を、それに対応する訂正デー
タＬ　Ｓにより訂正する。

上記の上位４ビツトの訂正後のデータおよび下位４ビツ
トの訂正後のデータを合成回路７０で合成し、合成した
８ビツトのデータを第４図に示すディジタル・アナログ
変換器９に出力する。

このように、本実施例では、上位杢ビットと下位４ピツ
）Ｋ付加するパリティ・ビットの比率を変えることによ
り、上位ビットに対するランダム・エラーの訂正能力を
上げることができる。また、バースト・エラーに関して
は、上位ビン）Ｋ対するパリティで検出したバースト・
エラーからエラー領域を推定することにより、バースト
・エラーも訂正することができる。したがって、ランダ
ム・エラーとバースト・エラーが混在するような場合で
あっても効率よくエラー訂正を行うことができる。また
、訂正不能なエラーが発生する確率が高いのは、下位ピ
ントに対するエラーであるが、画像データでは下位ビッ
トの影響が少ないため、視覚上殆んど問題とならない。

なお、水平、垂直パリティに関して、ＣＲＣＣ等で説明
したが、この符号に限定されるものではなく、同じよう
な能力を有する他の符号を使用することも可能である。

ざらに、バースト・エラーの検出信号に関しては、第２
図（４）に示すアナログ波形のレベル低下を検出し、こ
れをポインタ信号として利用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、冗長度を増すこ
となく、上位ビットのランダム・エラー訂正能力な上げ
、かつバースト・エラー訂正能力も落すことなく、効率
よく画像データの誤りを訂正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエラー訂正方式のデータとパリティの配
置を示す図、第２図は本発明の詳細な説明するための再
生波形を示す図、第３図は本発明の実施例を示す誤り訂
正符号の構成図、第４図は本発明を用いるディジタル信
号記録再生回路のブロック図、第６図は第４図における
記録系のパリティ付加回路の実施例を示すブロック図、
第６図は本発明の他の実施例を示すパリティ付加回路の
ブロック図、第７図は第４図における再生糸のエラー訂
正回路の一実施例を示すブロック図である。１：アナログ・ディジタル変換器、２：パリティ付加回
路、３＝記録アンプ、４．ｅｌ磁気ヘッド、５：磁気テ
ープ、７：プリアンプ、８：エラー訂正回路、９：ディ
ジタル・アナログ変換器、１０、２０．４０．４−１　
：水平パリティ生成回路、１２゜２２、４４　：垂直パ
リティ生成回路、５０．６０４水平パリティ演算訂正回
路、５１．６１　：メモリ、５２、６２　：垂直パリテ
ィ演算回路、５３．６３　：シンド田−ム演算回路、δ
会、６４：エラー訂正回路。第１図第２図〒’、Ｗ　７ｊｒ　’Ｅｃ−Ｅ庁　ＬＦ　下位ビ′１第
３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】 ■アナログ・ディジタル変換された信号を上位ビット群
と下位ビット群に分割し、前者には冗長度の大きいパリ
ティを、後者には前者より冗長度の小さいパリティを、
それぞれ付加した後、これらを多重化して磁気記録媒体
に記録する記録系および上記記録媒体から再生した信号
を上位と下位のビット群に分割し、それぞれランダム・
エラー位置とエラー・パターンを演算・訂正し、上位ビ
ット群に対するバースト・エラー検出情報により下位ビ
ット群に対するバースト・エラー位置を指定してエラー
訂正を行う再生系を具備することを特徴とするエラー訂
正方式。（２）前記再生糸において、上位ビット群に対するバー
スト・エラー検出ブロックの前後のブロックを含む領域
を、下位のバースト・エラー位置く指定することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のエラー訂正方式。０前記記録糸において、上位と下位ビット群各各に対し
水平パリティを発生して、これらを多重化して、元のデ
ータに付加した後、併合したデータに対し垂直パリティ
を付加することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のエラー訂正方式。