JPS61242424A - エラ−訂正方法 - 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】 （発明の利用分野〕 本発明は、エラー訂正方法に関し、特にディジタル信号
の２重符号化方式において、誤り訂正符号の復号におけ
る誤訂正の確率を低減する復号アルゴリズムに関するも
のである。

〔発明の背景〕

従来、システムの信頼性向上を目的として誤り訂正符号
が広く用いられている。最近ではオーディオ信号やビデ
オ信号をディジタル化して記録再生するディジタルオー
ディオディスク（ＣＤ）やディジタルＶＴＲにも適用さ
れるようになってきた。

これらの装置では、ドロップアウトやその他の原因によ
って生じる種々のエラーに対処するため、ランダムエラ
ーとバーストエラーの両方のエラーに対する訂正能力を
有する２重符号化によるエラー訂正符号が適用されるこ
とが多い、この符号は非常に効率の良い符号であり、復
号器も容易に実現できる。

第２図に２重符号化したデータｌと第１のチェックワー
ド２Ａ、第２のチェックワード２Ｂの配列の一例を示す
。第１のチェックワード２Ａは、縦方向のデータ群００
，１０，２０．　　・・・、８０゜９０の１０個のワー
ドに対して４個のパリティワードＡＯＯ，ＡＯＩ、ＡＯ
２，ＡＯ３より構成されており、第２のチェックワード
２Ｂは、横方向のデータ群００，０１，０２．　　・・
・、０８，０９の１０個のワードに対して４個のパリテ
ィワードＢＯＯ，ＢＯＩ、ＢＯ２，ＢＯ３より構成され
ているとする。このパリティの演算には、例えば。

リードソロモン符号等のワード単位の符号を使用すれば
よい、この符号は、１ワード（例えば８ビット）単位の
処理を行うもので、第２＠のような符号構成の場合には
任意の縦の列（または横の行）について２ワード以下の
エラーを訂正する能力を持っている。

さて、このようなデータを伝送または記録・再生する場
合、時間的には１行目のデータ０Ｏ２Ｏ１，・・・、０
８，０９および第２のパリティワードＢｏｏ、ＢＯＩ、
ＢＱ２．ＢＯ３，次に２行目のデータ１０，１１．　・
・・、という順番で送り、最後に第１のパリティワード
ＡＯ３，Ａ１３．Ａ２３、・・・、Ａ２Ｂおよび第２の
パリティワード群ＡＢＯＯ，ＡＢＯＩ、ＡＢＯ２，ＡＢ
Ｏ３を送る。

エラー訂正は、まず最初に横方向（第２）の復号により
ランダムエラーを訂正し、次に縦方向（第１）の復号に
よりバーストエラーを訂正する。この符号構成の場合に
は、横方向（第２）の復号において、エラー訂正不能の
場合にはポインタを付加して縦方向（第１）の復号の際
に利用することにより縦方向で４ワードまでのエラー訂
正（イレージヤ訂正）が可能となる。

次に、磁気記録再生で発生するエラーの分布例を第３図
に示す、横軸は発生したエラーの長さを示したもので、
縦軸は発生回数を示している。エラーは数ビット以下の
ランダムエラーａと、ドロップアウトが原因で発生する
数百ビットにおよぶバーストエラーｂに大別できる。第
２図の２重符号化したエラー訂正符号では、数ビット以
下のランダムエラーａは横方向の符号（第２の符号）を
復号する際にエラー訂正し、訂正不能となるバーストエ
ラーｂに関しては、第１のポインタを付加する。

次に縦方向の符号（第１の符号）を復号する際に。

ポインタを利用しないときには、一定長（データ部の最
大２０ワード）以下のバーストエラーしか訂正できない
が、上記エラー位置を示すポインタを利用すれば、この
倍の長さのバーストエラーまで訂正することができる。

しかし、ランダムエラーが極端に集中したり、バースト
エラーの長さが長くなると１発生したエラーを見逃した
り、誤訂正したりするという問題が発生する。たとえば
、第２図に示した符号構成の場合、横方向のデータ群の
中に３ワ一ド以上のエラーが発生した場合に、これを１
ワードの誤りと見なして誤訂正することがある。したが
って、３ワードが１ビットずつしか誤らない場合であっ
ても同様の問題が起こる。これは、エラー訂正処理がワ
ード単位で行われるためであり、ｌワード内であれば、
１ビットエラーと８ビットエラーを区別せずに処理する
ためである。これらの誤訂正やエラーの見逃しは、縦方
向（第１の配列）による復号により再チェックが行われ
るが、エラーが多い場合にはやはり誤訂正となる。訂正
できないエラーが発生した場合でも、その位置や領域が
決定できれば、その前後のデータで補正したり、相関の
強いデータで置換するという方法（修正）をとることが
できるが、上記したように、エラーを誤訂正したり、見
逃した場合にはこの方法を利用できないため、音質や画
質が劣化するという問題が起こる。

このような誤訂正やエラーの見逃しを完全に無くするこ
とは事実上不可能であるが、復号のアルゴリズムを改良
することにより発生確率を低減することが可能である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような従来の間趙を改善し、同じ
エラー訂正符号が付加されているシステムであっても、
復号アルゴリズムを改良することにより、発生したエラ
ーの誤訂正や見逃しを低減できる能率の良いエラー訂正
方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために１本発明のエラー訂正方法は
、横方向の符号（第２の符号）を復号する場合、訂正す
べきエラーパターンを制限することによりエラーの誤訂
正を防止するものである。すなわち、横方向の符号に関
してはランダムエラーのみを訂正するという観点から、
ｌワード内の特定のエラーパターン、例えば、１ビット
または連続する２ビットのエラーのみを訂正し、それ以
外のエラーパターンの場合には、第２のポインタを付加
し、縦方向の符号（第１の符号）を復号する際の情報と
して利用する。この結果、横方向のブロック内に複数の
エラーが発生した場合でも、これを誤訂正する確率は非
常に小さくなる０例えば、１ビットエラーのみを訂正す
る場合には、２°−１のエラーパターン中の８個のエラ
ーパターンのみを訂正モードとするので、誤訂正が起こ
る確率を約３２分の１に低減することができる。

ただし、訂正可能なエラーも訂正せずに第２のポインタ
を付加することになるが、これによる劣化は非常に小さ
い、すなわち、ランダムエラーが発生して１ワード内に
のみエラーが集中する確率は、２ビットエラーの場合で
も数十分の１以下。

３ビットエラーの場合は数百分の１以下と非常に小さく
なる。また、バーストエラーに関しても第３図に示した
ように、２から８ビットのバーストエラーは全体のエラ
ーに比べて比較的小さな割合である。さらに、この場合
には、第２のポインタを付加して縦方向（第１）の復号
を行う際の情報として利用できるので、全体としての復
号効率はほとんど変わらない。

さらに、詳しくエラー訂正方法を説明する。

いま、横方向の符号（第２の符号）に関して１エラー訂
正を行い、これ以上の誤りに関しては、エラー検出とす
る復号を行う場合を考える。復号では４つのシンドロー
ムｓ、＊　ｓｔ　＠　５２　＊　ｓ３を計算し、この値
からエラーの大きさとエラー発生位置を推定してエラー
訂正する。しかし、エラー訂正能力を越すエラー（例え
ば、バーストエラー）が発生すると、１エラーが発生し
たときのシンドロームパターンと同一のパターンとなる
場合がある。この場合には、実際には訂正不能のエラー
が発生しているのにもかかわらず、１エラーとしてエラ
ー訂正を行ってしまう。このときのエラーパターンとし
ては、（２’　−１）のすべてのパターンを取り得るが
、もし、横方向の復号として、エラー訂正の対象を１ビ
ットのエラーに限定するならば。

この中の８種類のエラーパターンのみをエラーとするこ
とになる。すなわち、誤訂正となるエラー全体の約３２
分の１の割合でのみ誤訂正が発生することになる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例を１図面により詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すエラー訂正・演算回
路の構成図である。

第１図において、１０は伝送または記録再生された信号
が入力される入力端子、１１は横方向（第２）の訂正回
路、１２は横方向（第２）のシンドロームおよびエラー
演算回路、１３は縦方向（第１）の訂正回路、１４は縦
方向（第１）のシンドロームおよびエラー演算回路、１
５はデータ出力端子。

１６はフラグ出力端子である。

まず、伝送または記録再生された信号が入力端子１０に
入力され、これらは横方向（第２）の訂正回路１１と横
方向（第２）のシンドロームおよび工ラー演算回路１２
に分配される０次に、これらの出力３００，４００を縦
方向（第１）の訂正回路１３と縦方向（第１）のシンド
ロームおよびエラー演算回路１４に入力し、最終的な訂
正データ５００をデータ出力端子１５に、訂正不能のワ
ードの位置を示す修正フラグ６００をフラグ出力端子１
６に出力する。

以下、上記の各回路を簡単に説明する。

まず、横方向（第２）のシンドロームおよびエラー演算
回路１２の構成を第４図に示す、入力端子１０に入力さ
れたデータ系列１００をシンドローム演算回路２１０に
入力し、シンドローム５ＱｓＳ１＋Ｓ２＊Ｓａを計算す
る１例えば、シンドローム８０は、第２図に示したデー
タ００，０１．　・・・、０８，０９およびパリティＢ
ＯＯ，ＢＯＩ。

ＢＯ２，ＢＯ３の各ワードの排他論理和（Ｆ　ＯＲ）を
とったもので、１バイト（８ビット）の信号となる。同
様に、シンドロームＳｔ　ｍ　Ｓ２　ｍ　ｓａに関して
は、一定の形のマトリ、ツクス（通常、Ｔマトリックス
と呼ばれる８×８のマトリックス）を掛けて順次排他論
理和をとっていったものである。

これらの４個のシンドロームｓｏ　ｅ　ｓ、　ｔ　５２
ｅＳａ（２０１）をエラー位置およびエラーパターン演
算回路２２０に出力する。エラー位置およびエラーパタ
ーン演算回路２２０では、シンドロームｓｏ　ｅ　ｓｔ
　＃　８２　ｅ　ｓａからエラー発生位置とエラーパタ
ーンを計算する。エラー位置を１．ｊとし、エラーパタ
ーンをＥｉ＊ＥＪとすると、が成立するので、これらの
式からエラー位置とエラーパターンが計算できる。

本発明では、エラーパターンＥｉ＊ＥＪに対してその大
きさが特定パターン（例えば、１ビットエラー）以外の
パターンとなる場合にはエラー訂正を行わず、第２ポイ
ンタを付加する点に特徴がある。

第５図に、エラー位置およびエラーパターン発生回路２
２０の動作フローチャートを示す、まず。

シンドロームの関係式（１）を満足するｉ、ｊおよびＥ
ｉ＊ＥＪが存在するかどうかを計算する（ステップ５０
１）、　　もし存在しなければ、訂正不能という第１の
ポインタをポインタ生成回路２３０に出力する（ステッ
プ５０２）、次に、計算したエラーパターンＥＬｓＥＪ
が１ビットエラーかどうかをチェックしくステップ５０
３）、もし、１ビット以上のエラーが発生している場合
には第２のポインタをポインタ生成回路２３０に出力し
くステップ５０４）、横方向（第２）のエラー訂正は行
わない、そして、エラーパターンが１ビットの場合のみ
エラー訂正が可能と判定し、エラー位置ｌ、ｊおよびエ
ラーパターンＥｉｓＥＪの情報２００を横方向（第２）
の訂正回路１１に出力する（ステップ５０５）、　　ポ
インタ生成回路２３０では、例えば、第１．第２のポイ
ンタの論理和（ＯＲ）をとってイレージヤ訂正用ポイン
タ情報４００として縦方向（第１）のシンドロームおよ
びエラー演算回路１４に出力する。

次に、横方向（第２）の訂正回路１１の構成を第６図に
示す、シンドローム演算やエラーパターン処理のために
時間遅延が生じるため、入力データ（データ系列）１０
０を遅延回路１１０で一定時間遅延する０次に、エラー
位置およびエラーパターン発生回路２２０の出力データ
、ｉ、ｊおよびＥ、、ＥＪ２０Ｑをエラーデータ生成回
路１２０に入力し、エラーデータ１０２を発生させ、遅
延データ１０１のエラーを訂正する。つまり、これらの
データを排他論理和回路（ＥＯＲ回路）１３０に入力し
、エラーデータが“１″′の位置の遅延データを反転す
る。このようにして、横方向（第２）のエラー訂正が行
われたデータ３００は、次の縦方向（第１）のエラー訂
正を行うための訂正回路１３および縦方向（第１）のシ
ンドロームおよびエラー演算回路１４に入力される・ 縦方向（第１）のシンドロームおよびエラー演算回路１
４の動作原理は、前述の横方向（第２）のシンドローム
およびエラー演算回路１２とほぼ同じである。ただし、
縦方向の場合には横方向の演算の途中で得られるポイン
タ情報４００を利用できるため、原理的には縦方向で４
ワードまでのエラー訂正が可能となる。この演算回路１
４では、横方向訂正後のデータ３００からまず、シンド
ロームＳＯ’　＋　Ｓｌ’　＋　８２’　Ｈ３３’　を
計算し、これらのデータとポインタ情報４００を使って
最大４ワードのエラー位置およびエラーパターンを算出
し、訂正回路１３に出力する。この段階で、もし。

訂正不能の場合には、修正フラグ６００をフラグ出力端
子１６に出力する。訂正回路１３は、第６図に示した横
方向（第２）の訂正回路１１と全く同じ構成となるので
、説明は省略するが、最終的にエラー訂正されたデータ
５００がデータ出力端子１５に出力される。

このようにして１本実施例によれば、２重符号化方式の
復号に際して、最初に復号する横方向（第２）の符号の
訂正パターンを制限し、特定パターン以外はバーストエ
ラーが発生しているとみなすことにより誤訂正を大幅に
低減することができる。

この結果、最終的な復号後の誤訂正や見逃しも大幅に低
減することができ、ディジタルデータの信頼性を向上す
ることができる。

なお、２重符号化の符号としては第２図に示した符号構
成に限定されるものではなく、鎖状構成や積符号構成で
あってもよい、また、使用する符号もリードソロモン符
号に限定されるものではなく、単にワード単位のエラー
訂正符号であればよい。

また、特定パターンとして１ビットのみや連続する２ビ
ットの例を示したが、伝送または記録再生方法に特有な
エラーが考えられる場合にはそれに応じたビット数やパ
ターンとすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、同じエラー訂正
符号が付加されているシステムであっても、復号アルゴ
リズムを改良することにより、発生したエラーの誤訂正
や見逃しを低減できる能率の良いエラー訂正ができるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すエラー訂正・演算回路
の構成図、第２図は２重符号化したデータの構成図、第
３図はエラー発生回数を示した図、第４図は第１図の横
方向（第２）のシンドロームおよび演算回路の構成図、
第５図は本発明の特徴的なエラー位置およびエラーパタ
ーン演算回路の動作フローチャートを示す図、第６図は
第１図の横方向（第２）の訂正回路の構成図である。 １１：横方向（第２）の訂正回路、１２：横方向（第２
）のシンドロームおよびエラー演算回路、１３：縦方向
（第１）の訂正回路、１４：縦方向（第１）のシンドロ
ームおよびエラー演算回路。 第　　　１　　　図 第２図 一一一一、１−一一一 第　　　３　　　図 第４図 Ｌ−−−ｙ−−」 第　　　５　　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の配列状態にあるディジタルデータ系列とこ
   れに対する第１のチェックワードからなる第１のエラー
   訂正ブロックと、第１のエラー訂正ブロックのデータを
   含む第２の配列状態にあるディジタルデータ系列と、こ
   れに対する第２のチェックワードからなる第２のエラー
   訂正ブロックが形成され、上記第１および第２のエラー
   訂正ブロックに関してワード単位のエラー訂正を行う方
   法において、第２のエラー訂正ブロックに対する初段の
   復号を行い、訂正不能ワードには第１のポインタを付加
   し、訂正可能な誤りと判定されたワードであつても特定
   の誤りパターン以外には第２のポインタを付加し、第１
   のエラー訂正ブロックに対する次段の復号を行う際に上
   記ポインタを利用してエラー訂正を行うことを特徴とす
   るエラー訂正方法。
2. （２）上記初段の復号の際、訂正不能ワードには第１の
   ポインタを付加し、訂正可能な誤りのうち、１ワード内
   のエラーが１ビットのみまたは連続する２ビットの場合
   のみエラー訂正を行い、これ以外のパターンの場合には
   エラー訂正を行わずに第２のポインタを付加することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエラー訂正方法
   。
3. （３）上記初段の復号の際、１ワードエラーでかつ特定
   の誤りパターンのみを訂正し、これ以外のエラーに対し
   て第２のポインタ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法。