KR19990042903A - 디-인터리브/에러정정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

디지탈 신호 처리장치에서 디-인터리빙 및 신드롬 계산 과정을 개선하여 데이타 복원 과정의 대기 시간을 줄이는 디-인터리브/에러정정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 각 심볼별로 소정의 딜레이가 된 후에 그 팩에 있는 심볼 중 먼저 들어오는대로 별도의 버퍼링이 필요없이 즉, 1 팩을 구성하는 모든 데이타가 버퍼 메모리 내에 모두 모일 때까지 기다리지 않고 바로 신드롬 계산부와 다른 블럭에 전송하도록 함으로써 버퍼 메모리를 절약할 수 있고, 신드롬 계산부가 요구하는 시점보다 나중에 버퍼로 입력되는 심볼 위치에서 신드롬 계산부는 제로 값을 대입하여 임시로 신드롬을 계산한 후 최종적으로 그 심볼이 버퍼로 입력되었을 때 그 값을 다시 대입하여 최종적인 신드롬을 계산함으로써, 1 팩의 모든 데이타가 디-인터리브 버퍼에 모인 후에 이 데이타들을 전송하기 위한 추가 시간이 필요없으므로 인터리브 과정과 신드롬 계산에서의 대기 시간 즉, 특정 팩의 재생 과정에서 최초 입력 심볼의 입력 시간으로부터 그 팩의 신드롬 계산이 끝나는데 경과하는 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

디-인터리브/에러정정 방법 및 장치

본 발명은 디지탈 신호 처리장치의 에러 정정에 관한 것으로서, 특히 디-인터리빙 과정을 개선하여 데이타 복원 과정의 대기 시간을 줄이는 디-인터리브(De-interleave)/에러정정 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 CD-ROM, 진보된(Enhanced) CD, CD-I, CD-G 등의 CD 계열 디스크에서 P, Q, R, S, T, U, V, W 비트들을 서브 코드라 불리며, 이 서브 코드는 유저 비트(User Bit) 또는 콘트롤 신호라고도 부른다. 그리고, 이러한 서브 코드 P, Q, R, S, T, U, V, W 비트들이 주 데이타의 사이사이에 기록되어 있으며, 그 중에 R, S, T, U, V, W 6개 비트에는 간단한 화상이나 부가 정보가 기록되어 있다. 즉, 서브 코드 데이타는 유저가 디스크를 사용하기 쉽게 하기 위한 코드로서, CD 상에 일반 데이타와 같이 기록되어 있다가 재생시에는 별도로 분리되어서 처리되도록 되어있다. 이 데이타는 현재 CD-G, CD-EG에서 주로 사용하는 영상 정보 데이타와 디스크의 위치를 가지고 있는 데이타로 분리되어 있는데, 이것의 용도는 디스크 제작자들에 의해서 변경되어질 수 있다. 그리고, 이러한 서브 코드 데이타는 디스크에 흠집이 생기거나 상처가 생기었을 경우에 데이타가 대량으로 손실되는 것을 방지하기 위하여 데이타를 순차적으로 기록하지 않고 CD에 일정한 형식을 정하여 순서를 바꾸어서 기록하게 된다. 그 이유는 순서적으로 기록을 하였을 경우에는 디스크에 흠집이 발생하였을 경우, 그 흠집 위치에 있던 연속으로 연결된 데이타가 모두 손실되기 때문이며, 이럴 경우에는 ECC를 거치더라도 ECC가 손실된 에러를 복구할 수 있는 범위를 벗어나므로 그 위치와 관련된 데이타는 모두 손실되게 된다.

따라서, 서브코드 R∼W 비트의 기록 방식은 다음과 같다. 하나의 R∼W 모음이 심볼(Symbol)이라고 불리는 단위를 구성하고 이 데이타 심볼들은 24개가 모여 하나의 팩(Pack)을 구성한다. 이 하나의 팩은 P-패리티, Q-패리티 이 두가지의 에러정정 부호가 포함된 것으로서, 데이타들이 재생시 또는 기록시 에러가 있더라도 에러정정 능력한도 내에서는 원래의 값을 복원할 수 있게한다. 즉, 하나의 팩은 에러 정정의 단위가 되는 프레임이다. 하나의 팩에 최대 3개 심볼의 에러가 있더라도 원래 데이타로 복원가능하다. 또한, 이러한 구조로 구성된 데이타들은 기록시 인터리빙이라 불리는 과정을 거치게 되는데 이는 시간적으로 인접한 같은 팩에 기록된 심볼들을 서로 다른 팩에 골고루 분포시킨다. 재생시에는 다시 흩어진 심볼들을 원래 순서대로 정렬시키는 디-인터리빙 과정을 수행한 후 원래 순서대로 복원된 데이타를 ECC부로 전송시켜 에러정정을 실행하게 된다. 즉, 연속적인 버스트(Burst) 에러를 단순한 랜덤(Random) 에러로 분산시킴으로써, 나중에 ECC(Error Correction Code)에 의해서 충분히 복구가 가능하도록 데이타의 순서를 바꾸어 기록하는 기능을 인터리브라 하고, 다시 이를 복구하기 위해서 이와반대 순서대로 데이타를 원위치로 배열하는 것을 디-인터리브라고 한다. 이와같이 인터리빙 방식으로 기록하면 만약 디스크의 특정 영역에서 연속적인 에러가 발생하더라도 재생시의 디-인터리빙 과정으로 에러들이 서로 다른 팩으로 분산되므로 에러정정 작업을 할 수 있게된다.

도 1은 이러한 인터리빙 과정을 보여준 도면으로서, n은 팩 번호를 의미한다. 그러므로, D-S_{24n+3 - 7×24}으로 표기되는 데이타 심볼은 n-7번째 팩의 4번째 심볼(0,1,2,3,... 에서의 3번 심볼)을 의미한다.

즉, 24개 데이타 심볼 단위로 이루어지는 1 팩에 속하는 심볼들(D-S_24n∼ D-S_24n+23)이 각각 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7 팩만큼 지연되어 있음과 동시에 1번 심볼은 인터리브 후에 생성되는 팩에서 18번 심볼(D-S_{24n+18 - 24})에 위치하고, 2번 심볼은 5번 심볼(D-S_{24n+5 - 2×24})에 위치하는등 일부 데이타가 인터리브 후에 속하는 24 심볼 단위의 팩 내에서의 순서가 원래의 팩에서의 순서와는 다르게 배치된다. 이와같이 임의의 1개의 팩의 24개 데이타 심볼은 8개의 팩에 분산되는데, 각각의 팩마다 3개의 심볼 데이타가 분산되어 인터리브된다.

이러한 방식으로 8팩에 걸쳐 인터리브된 데이타를 원래의 위치 순서대로 복원하기 위해서는 도 3과 같이 디-인터리브 버퍼(31)를 사용하여 각각의 심볼별로 해당하는 팩 딜레이를 주어서 즉, 인터리브 시에 0 팩 딜레이된 심볼은 7 팩의 데이타가 버퍼에 입력된 후에 얻을 수 있도록 버퍼(31)에 저장하고 인터리브시 1,2,3,4,5,6,7 팩 딜레이된 심볼들은 각각 6,5,4,3,2,1,0 팩 후에 얻을 수 있도록 버퍼 메모리에 저장한다. 이렇게 하면, 버퍼(31)의 최종 출력에는 소정 시간이 경과한 후에 인터리브 전에 같은 팩에 속하는 심볼들이 다 모이게 된다. 이 상태에서는 팩 내에서의 심볼들의 순서는 아직 정렬되지 않은 상태이며 신드롬 계산부(33)에 심볼들을 전송하여 에러정정을 하기 위해서는 이 버퍼(31)에 있는 심볼들이 원래 순서대로 다음 블럭에 전송될 수 있도록 버퍼 메니저(32)는 적절한 리드 어드레스를 버퍼(31)에 인가한다.

그리고, 최초 또는 임의의 위치에서 디-인터리브를 시작하였을 경우에 8 팩에 걸쳐 데이타가 분산되어 있으므로 실제 최초로 복구된 팩은 8 팩의 데이타를 모두 디-인터리브하였을 때 비로소 1개의 정상적인 팩이 형성되고 9번째 팩부터는 8개의 팩 거리를 두고 연속적인 디-인터리브 수행이 가능하다.

디-인터리브되는 예를 설명하면, 3번째 심볼과 4번째 심볼을 인터리브하고 다시 디-인터리브하였을 경우에 2개의 심볼이 최종 결과에서도 순서대로 3번째와 4번째에 복구되면 된다. 즉, 3번째 심볼(D-S_24n+2)을 인터리브할 때는 도 1과 같이 5개의 팩 지연후에 6번째(번호로는 5) 위치(D-S_{24n+2 - 5×24})로 간다. 이것을 그대로 따라가면 6번째(번호로는 5) 입력으로 들어온 심볼(D-S_{24n+2 - 5×24})은 도 2와 같이 2개의 팩 지연후에 3번째 심볼(D-S_{24n+2 - 7×24})로 간다. 같은 방법으로 4번째 심볼(D-S_24n+3)은 인터리브할 때 7개의 팩 지연 후에 24번째 위치(D-S_{24n+3 - 7×24})로 들어가고 이것을 입력으로 받아 디-인터리브할 때는 팩 지연없이 그대로 4번째 위치(D-S_{24n+3 - 7×24})로 들어간다. 따라서, 3번째 심볼(D-S_24n+2)과 4번째 심볼(D-S_24n+3)은 인터리브와 디-인터리브되면서 팩 지연은 모두 7개로 같고 위치도 다시 3번째와 4번째로 돌아온다. 이와같이 딜레이가 안된 심볼은 7 팩 딜레이 + m 팩 딜레이 시키고, 1 팩 딜레이된 심볼은 6 팩 딜레이 + m 팩 딜레이,..., 7팩 딜레이된 심볼은 m 팩 딜레이(m은 0보다 같거가 큰 정수)시키면 하나의 팩에는 기록전에 같은 팩에 속한 심볼들이 모이게 되고, 여기에 대각선 방향으로 대응되게 표시된 같은 팩 내에서의 순서 변환의 역 변환을 하면 디-인터리브 작업이 종료된다.

그리고, 디-인터리브 작업이 끝나면 디-인터리브 버퍼(31)는 디-인터리브된 데이타들을 에러 정정을 위하여 신드롬 계산부(33)로 출력한다. 상기 신드롬 계산부(33)는 각각의 에러 위치 및 에러 값을 식별할 수 있는 다항식을 발생시키는데 사용하기 위하여 입력된 데이타들로부터 신드롬(synd0∼synd3)을 구한다. 이때, 1 팩내에 4개의 심볼 데이타로 구성된 P 패리티 체크 행렬, 즉 상기 신드롬 계산부(33)는 리드-솔로몬 코드에 의하여 4개의 신드롬(synd0∼synd3)을 구하는데, 다음의 수학식 1과 같이 구한다.

이와같이 종래의 방식은 1 팩을 구성하는 데이타가 버퍼 메모리(31) 내에 모두 모인 후에야 데이타 심볼들을 정렬하여 신드롬 계산부(33)로 전송하여 신드롬을 계산하였다. 왜냐하면, 인터리브된 데이타들은 팩 단위로 딜레이됨과 동시에 일부 데이타의 팩 내에서의 상대 위치가 서로 변화되어 있으며 특히, 재생시 팩내에서 4번째로 신드롬 계산부(33)로 전송되어야 할 데이타가 그 팩에 맨 마지막으로 디-인터리브 버퍼로 입력되므로 그 팩을 구성하는 모든 데이타가 디-인터리브 버퍼(31)로 모여야만 신드롬 계산부(33)로의 데이타 전송이 가능하게 된다. 만약, 1개의 데이타 심볼을 버퍼(31)로부터 다음 블럭으로 전송하는데에 필요한 클럭 사이클의 개수가 T라 할 때 1개의 팩의 데이타가 버퍼(31)에 입력완료된 후에 추가로 24T의 전송 시간이 필요하게 된다. 따라서, 디-인터리브 과정과 신드롬 계산에 많은 시간이 소요되고 버퍼 메모리가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 새로운 데이타 심볼들이 디-인터리브 버퍼에 입력될 때마다 신드롬 계산 블럭에 그 심볼들을 바로 전송함으로써, 인터리브 과정과 신드롬 계산에서의 대기 시간(Latency Time) 즉, 특정 팩의 재생 과정에서 최초 입력 심볼의 입력 시간으로부터 그 팩의 신드롬 계산이 끝나는데 경과하는 시간을 최소화시키고 이 과정을 통해 디-인터리브 버퍼의 메모리 용량 사이즈를 최소화시키는 디-인터리브/에러정정 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디-인터리브/에러정정 방법의 특징은, 기록시의 인터리빙 과정에 의해 여러 팩에 분산된 심볼 데이타들을 원래 순서대로 정렬시킴과 동시에 n(n은 0∼23)번째 심볼이 버퍼로 입력되면 바로 n번째 심볼을 출력하는 디-인터리빙 과정과, 신드롬 계산을 위해 요구되는 시점보다 나중에 들어오는 심볼 위치에서는 제로 값을 대입하여 임시로 신드롬을 계산한 후 최종적으로 그 심볼이 버퍼로부터 출력되었을 때 그 값을 다시 대입하여 최종적인 신드롬을 계산하는 과정을 포함하여 이루어지는데 있다.

본 발명에 따른 디-인터리브/에러정정 장치의 특징은, n(n은 0∼23)번째 심볼이 버퍼로 입력되면 바로 n번째 심볼을 출력하도록 버퍼 내의 배선이 변화된 디-인터리브 버퍼와, 신드롬 계산을 위해 요구되는 시점보다 나중에 들어오는 심볼 위치에서는 제로 값을 대입하여 임시로 신드롬을 계산한 후 최종적으로 그 심볼이 디-인터리브 버퍼로부터 출력되었을 때 그 값을 다시 대입하여 최종적인 신드롬을 계산하는 신드롬 계산부를 포함하여 구성되는데 있다.

도 1은 일반적인 인터리브 과정을 나타낸 도표

도 2는 일반적인 디-인터리브 과정을 나타낸 도표

도 3은 일반적인 디-인터리브/에러 정정 장치의 단순 블럭도

도 4는 본 발명에 따른 디-인터리브 버퍼의 내부 구조를 보인 블럭도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 디-인터리브 버퍼 32 : 버퍼 매니저

33 : 신드롬 계산부

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 디-인터리브 버퍼의 내부 구조를 나타낸 블럭도로서, 숫자와 함께 있는 사선은 스위치를 의미하며 그 숫자는 스위칭되는 순서를 의미한다. 즉, n번 스위치가 연결되면 n번 스위치와 연결된 딜레이 소자들이 차례로 쉬프트되어 위쪽 0번 스위치쪽으로 새로운 출력값이 인가된다. 이때, 5번 입력과 18번 입력은 딜레이 소자를 하나 덜 거친다. 그리고, 2번 출력 타이밍에서는 준비되어 저장된 데이타가 출력된다. 도 4에서 딜레이 소자 좌우의 작은 글씨는 딜레이 소자 출력이 몇번 팩에 속해있는지를 나타낸다. 여기서, 진한 글씨체는 새로이 인가되는 값을, 보통체는 원래 저장되어 있던 값을 의미한다. 즉, 2번 출력 타이밍에서는 아직 새로운 값이 인가되기 전의 t2 값을 가지고 있다.

즉, 한 팩을 구성하는 모든 심볼들이 디-인터리브 버퍼에 다 모이지 않더라도 버퍼에 n번째 심볼이 들어오면 신드롬 계산을 위해 n번째 심볼이 출력되도록 버퍼 내의 배선을 바꾸어주면 된다. 따라서, 디-인터리브 버퍼에 인터리브된 n(n은 0∼23)번 심볼이 입력되면 이와동시에 버퍼에 저장된 데이타에서 인터리브 전의 n번 심볼에 해당하는 심볼을 출력시킨다.

이때, 문제는 다른 모든 심볼들은 출력이 요구되기 전에 이미 버퍼에 저장되어 있지만 인터리브전 순서로 3번 심볼은 이 버퍼에 23번째 즉, 맨 마지막에 입력되므로 다른 심볼들과는 달리 디-인터리브 버퍼에 저장되기 전에 신드롬 계산부로 출력될 것이 요구된다.

이 문제를 해결하기 위하여 버퍼 입력 23번 심볼의 값이 요구될 때에 디-인터리브 버퍼는 우선 제로 값을 신드롬 계산부로 전송하여 임시로 신드롬을 계산한 후에 마지막 심볼이 입력되면 그 값을 칼리브레이션 팩터(Calibration Factor ; calfac)로 하여 신드롬 계산부로 전송한다.

상기 신드롬 계산부는 전송된 칼리브레이션 팩터(calfac)를 이용하여 최종적인 신드롬을 구한다. 즉, synd0, synd1, synd2, synd3 을 얻는 과정에서 디-인터리브 버퍼는 심볼 3으로 우선 제로 값을 전송하고 최종적으로 심볼 3의 값이 입력되면 그 값을 calfac 로하여 신드롬 계산부로 출력한다.

상기 신드롬 계산부는 하기의 수학식 2와 같이 구한 synd0*, synd1*, synd2*, synd3* 값과 calfac, calfac × α²⁰, calfac × α⁴⁰, calfac × α⁶⁰을 하기의 수학식 3과 같이 각각 더하여 최종 신드롬 synd0, synd1, synd2, synd3를 구한다.

이와같이 맨 나중에 버퍼로 입력되는 심볼은 신드롬 계산부가 요구하는 시점보다 나중에 버퍼로 입력되므로 그 심볼이 요구되는 시점에서 버퍼는 신드롬 계산을 위해 제로 값을 출력하고, 신드롬 계산부는 입력되는 제로 값을 대입하여 임시로 신드롬을 계산한 후 최종적으로 그 심볼이 버퍼로부터 출력되었을 때 그 값을 다시 대입하여 최종적인 신드롬을 계산한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디-인터리브/에러정정 방법 및 장치에 의하면, 각 심볼별로 소정의 딜레이가 된 후에 그 팩에 있는 심볼 중 먼저 들어오는대로 별도의 버퍼링이 필요없이 즉, 1 팩을 구성하는 모든 데이타가 버퍼 메모리 내에 모두 모일 때까지 기다리지 않고 바로 신드롬 계산부와 다른 블럭에 전송하도록 함으로써 버퍼 메모리를 절약할 수 있고, 신드롬 계산부가 요구하는 시점보다 나중에 버퍼로 입력되는 심볼 위치에서 신드롬 계산부는 제로 값을 대입하여 임시로 신드롬을 계산한 후 최종적으로 그 심볼이 버퍼로부터 출력되었을 때 그 값을 다시 대입하여 최종적인 신드롬을 계산함으로써, 1 팩의 모든 데이타가 디-인터리브 버퍼에 모인 후에 이 데이타들을 전송하기 위한 추가 시간이 필요없으므로 인터리브 과정과 신드롬 계산에서의 대기 시간 즉, 특정 팩의 재생 과정에서 최초 입력 심볼의 입력 시간으로부터 그 팩의 신드롬 계산이 끝나는데 경과하는 시간을 단축시킬 수 있어 결과적으로 서브 코드 에러 정정 속도를 빠르게 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 재생시 인터리브되어 기록된 심볼 데이타를 버퍼를 이용하여 인터리브 전의 순서대로 정렬한 후 에러 정정을 수행하는 디-인터리브/에러 정정 방법에 있어서,

   기록시의 인터리빙 과정에 의해 여러 팩에 분산된 심볼 데이타들을 원래 순서대로 정렬시킴과 동시에 n(n은 0∼23)번째 심볼이 버퍼로 입력되면 바로 n번째 심볼을 출력하는 디-인터리빙 과정과,

   신드롬 계산을 위해 요구되는 시점보다 나중에 들어오는 심볼 위치에서는 제로 값을 대입하여 임시로 신드롬을 계산한 후 최종적으로 그 심볼이 버퍼로부터 출력되었을 때 그 값을 다시 대입하여 최종적인 신드롬을 계산하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 디-인터리브/에러정정 방법.
2. 재생시 인터리브되어 기록된 심볼 데이타를 버퍼를 이용하여 인터리브 전의 순서대로 정렬한 후 에러 정정을 수행하는 디-인터리브/에러 정정 장치에 있어서,

   기록시의 인터리빙 과정에 의해 여러 팩에 분산된 심볼 데이타들을 원래 순서대로 정렬시킴과 동시에 n(n은 0∼23)번째 심볼이 버퍼로 입력되면 바로 n번째 심볼을 출력하도록 버퍼 내의 배선이 변화된 디-인터리브 버퍼와,

   상기 디-인터리브 버퍼로부터 출력되는 n번째 심볼을 이용하여 신드롬 계산을 하고 신드롬 계산을 위해 요구되는 시점보다 나중에 버퍼로 입력되는 심볼 위치에서는 제로 값을 대입하여 임시로 신드롬을 계산한 후 최종적으로 그 심볼이 디-인터리브 버퍼로부터 출력되었을 때 그 값을 다시 대입하여 최종적인 신드롬을 계산하는 신드롬 계산부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디-인터리브/에러정정 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 디-인터리브 버퍼에 심볼이 저장되기 전에 신드롬 계산부에서 그 심볼의 출력을 요구하면 상기 디-인터리브 버퍼는 우선 제로 값을 신드롬 계산부로 전송하여 임시로 신드롬을 계산하도록 한 후에 나중에 그 심볼이 버퍼로 입력되면 그 값을 신드롬 계산부로 전송함을 특징으로 하는 디-인터리브/에러정정 장치.