KR20040057367A - 데이터 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 데이터 부분과 패리티 부분으로 이루어진 코드워드를 입력받아서 코드워드로부터 데이터 부분을 복호화하는 복호화 방법에 있어서, (a) 패리티 부분에 대한 신드롬을 계산하는 단계; (b) 계산된 신드롬으로부터 에러 발생여부를 판단하는 단계; 및 (c) 판단결과, 에러가 발생한 경우 패리티 부분의 심볼위치 j에 대해 소정 조건식을 만족하는 j를 구하고 j가 구해지면 데이터 부분만을 복호화하는 단계를 포함한다.

Description

데이터 복호화 방법 및 장치{Data decoding apparatus and method}
본 발명은 데이터 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 구조적으로 부호화된 데이터를 복호하하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
에러 정정 코드(Error Correcting Code)를 부호화하는 방법에는 비구조적인(nonsystematic) 방법과 구조적인(systematic) 방법 두 가지가 있다. 일반적으로 광 정보 저장 장치에 있어서는 구조적인 부호화 방법을 많이 사용한다. 에러 정정시스템에서는 신뢰성 높은 데이터의 복원은 매우 중요하다. 따라서 부호화된 코드워드(codeword)에 에러가 발생하였을 경우 여러 가지 에러 정정 알고리듬을 사용해서 에러를 정정하게 된다. 그러나 이러한 에러 정정은 일정 정도의 시간이 소요되고, 하드웨어적인 부담이 있다. 특히 광 정보 저장 장치에 저장되어 있는데이터를 재생시에는 데이터 식별자(IDentifier) 검출에 상기한 에러 정정 복호화 방법을 사용한다면 많은 시간이 소요되고 하드웨어 부담이 있으므로 전체 시스템의 성능을 저하시키는 요인이 된다.
한편, 광 정보 저장 매체와 같이 빠른 엑세스가 요구되는 경우 상기한 바와 같은 부담이 있는 에러 정정을 수행하지않고 대신 에러 검출 기능만을 수행하고 기타 다른 기능과 결합하여 원하고자하는 정보를 얻기도 한다. 그러나 광 정보 저장 장치에 있어서 고밀도 고용량화 추세에 따른 채널 환경의 악화로 인해 데이터 ID 검출률은 낮아질 수밖에 없다.
따라서 에러 검출시 알 수 있는 에러 유무에 대한 정보를 바탕으로 에러의 개수와 위치를 파악하고, 파악된 결과에 따라 데이터를 복호화함으로써 데이터에 보다 빠르게 엑세스할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 구조적으로 부호화된 데이터를 복호화할 때 이루어지는 신드롬 계산 결과를 이용하여 에러 발생 유무를 검출하고, 검출결과를 이용하여 데이터를 복호화하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 데이터 복호화 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명에서 처리되는 코드워드의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 복호화 방법의 제1실시예에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 데이터 복호화 방법의 제2실시예에 대한 흐름도이다.
상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제1양상에 따른 데이터 복호화 방법은 데이터 부분과 패리티 부분으로 이루어진 코드워드를 입력받아서 상기 코드워드로부터 데이터 부분을 복호화함에 있어서, (a) 상기 패리티 부분에 대한 신드롬을 계산하는 단계; (b) 계산된 신드롬으로부터 에러 발생여부를 판단하는 단계;및 (c) 판단결과, 에러가 발생한 경우 상기 패리티 부분의 심볼위치 j에 대해 소정 조건식을 만족하는 j를 구하고 상기 j가 구해지면 데이터 부분만을 복호화하는 단계를 포함함을 특징으로한다.
상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제2양상에 따른 데이터 복호화 방법은 데이터 부분과 패리티 부분으로 이루어진 코드워드를 입력받아서 상기 코드워드로부터 데이터 부분을 복호화함에 있어서, (a) 상기 패리티 부분에 대한 신드롬을 계산하는 단계; (b) 계산된 신드롬으로부터 에러 발생여부를 판단하는 단계; 및 (c) 판단결과, 에러가 발생한 경우 상기 코드워드의 각 심볼 위치 j에 대해 소정 조건식을 만족하는 j를 구하는 단계; (d) 구해진 j가 상기 데이터 부분의 심볼 위치에 해당하면, 해당 데이터 심볼을 정정하는 단계; 및 (e) 정정된 데이터 부분을 복호화하는 단계를 포함함을 특징으로한다.
상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 데이터 복호화 장치는 데이터 부분과 패리티 부분으로 이루어진 코드워드를 입력받아서 상기 코드워드로부터 데이터 부분을 복호화하는 복호화 장치에 있어서, 상기 패리티 부분의 심볼들에 대해 신드롬을 계산하는 신드롬 계산부; 계산된 신드롬들로부터 에러 유무를 판단하고, 에러가 있다면 에러 위치를 찾는 에러 판단부; 상기 에러 판단부에서 에러가 없다고 판단되거나, 에러 위치가 상기 패리티 부분에 있다면 상기 데이터 부분만을 출력하고, 상기 에러 판단부에서 찾아진 에러 위치가 상기 데이터 부분에 위치하면 해당 위치의 데이터를 정정하여 출력하는 데이터 처리부; 및 상기 데이터 처리부에서 출력된 데이터 부분을 복호화하는 복호화부를 포함함을 특징으로한다.
이하에서 첨부된 도면들을 수시로 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 데이터 복호화 장치에 대한 블록도이다. 도시된 바에 따른 데이터 복호화 장치는 신드롬(syndrome) 계산부(10), 에러 판단부(12), 데이터 처리부(14) 및 복호화부(16)를 포함한다.
도 2는 본 발명에서 처리되는 코드워드의 구조를 도시한 것이다. 도시된 코드워드는 구조적으로 부호화되어 도 2에 도시된 바와 같이 전체 n개의 심볼로 이루어지고, k개 심볼의 패리티 부분과 (n-k)개의 데이터 부분으로 이루어진다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 복호화 방법의 제1실시예에 대한 흐름도이다.
도 1의 신드롬 계산부(10)는 도 2의 구조적으로 부호화된 (n,k) 코드워드를 입력받아서(31단계) 패리티 부분에 대한 신드롬을 계산한다(32단계). 신드롬 계산의 기본 원리는 Stephen B. Wicker의 "Error Control Systems for Digital Communication and Storage"의 9장에 개시되었고, 다음과 같이 요약하여 설명될 수 있다.
상기 신도롬 계산은 디멘젼(dimension)이 28인 갈로아 필드(Galois Field) 상에서 구조적인 코드의 일실시예인 리드-솔로몬 코드(Reed-Solomon Code)를 예로 들어 이루어졌다. 원시 다항식 P(x)와가 원시 다항식의 i번째 근(root)이고, n-k가 패리티 수(parity number)일 때, 상기 P(x)와 발생자 다항식 g(x)는 다음 식과 같이 정의되었다.
수신된 코드워드를 r(x)라 하고, 이 코드워드에 v개의 에러가 발생한 경우 신드롬 Sj은 다음 식과 같이 표현된다.
여기서, 에러 로케이터(error locator)이다.
상기 식들로부터 상기 에러 로케이터 {Xi}의 역수를 영점(zero)들로 갖는 에러 로케이터 다항식를 다음 식과 같이 도출할 수 있다.
따라서, {Xi}에 대해서는 다음 식과 같이 0이 된다.
상기 수학식 4에 따르면, 에러에 대해 다음 식이 성립한다.
따라서, 뉴턴의 항등식(Newton's identity)에 의해 다음 식이 성립한다.
상기 수학식 6에서=1이므로, 다음 식이 도출된다.
상기 수학식으로부터 다음과 같은 행렬식을 얻을 수 있다.
상기 행렬식으로부터 Peterson-Gorenstein-Zierler 복호화 알고리듬을 이용하여 에러 판단부(12)는 에러 발생 여부를 판단한다(33단계). 즉, 패리티 부분의 모든 심볼 위치 i(0≤i≤n-k-1)에 대해 Si=0 인지의 여부를 판단한다. 본 발명에서는 코드워드중 하나의 심볼에 에러가 발생한 경우만을 고려하므로, 상기 판단과정에서 신드롬 계산 결과가 각 패리티 심볼에 대해 0이라면 에러가 없음을 나타낸다. 따라서 데이터 처리부(14)는 코드워드에서 데이터 부분만을 복호화부(16)로 출력한다. 복호화부(14)는 데이터 부분만을 에러정정 복호화가 아닌 기존의 데이터 복호화 알고리듬을 이용하여 복호화한다(34단계). 상기 33단계에서 에러가 발생한 것으로 판단되면 다음 식을 이용하여 에러 발생위치를 찾는다.
상기 수학식 9에 따르면=가 되고, 이 때 j가 에러가 발생한 위치를 나타낸다. 따라서, 패리티 부분에 에러가 발생하였으므로, 데이터 부분만을 복호화한다(34단계).
상기 수학식 9를 만족하지않는다면, 에러가 적어도 두 개 이상이므로 데이터 부분을 기존의 에러 정정 복호화 알고리듬을 사용하여 복호화한다(36단계).
도 4는 본 발명에 따른 데이터 복호화 방법의 제2실시예에 대한 흐름도이다. 도시된 구성요소의 참조번호중 도 3의 흐름도와 동일한 참조번호를 갖는 구성요소의 동작은 도 3에서 설명된 바와 동일하므로 그 동작 설명을 생략하기로 한다.
도 4의 41단계는 33단계에서 에러가 발생한 것으로 판단되면, 패리티 부분 뿐 만 아니라 코드워드 전체에 대해 상기 도 9와 같이 에러 위치를 찾는다(41단계). 에러 위치인 j가 패리티 부분에 위치해 있다면(42단계), 34단계로 진행하여 데이터 부분만을 복호화한다. 에러 발생 위치 j가 데이터 부분에 위치한다면, 데이터 처리부(14)는 j번째 심볼을 정정한다. 정정은 해당 위치의 심볼 데이터에 패리티 부분의 첫 번째 위치의 신드롬 값 S0를 배타적 논리 합 연산하여 이루어진다(43단계). S0를 배타적 논리 합 연산하는 이유는 상기 발생자 행렬에서 에러가 하나 발생했다면 그 때의 에러값이 항상 S0가 되기때문이다. 데이터 처리부(14)는 정정이 이루어진 데이터 부분을 복호화부(16)로 출력하고, 복호화부(16)는 이를 복호화한다(34단계). 41단계에서 복수의 에러가 존재하거나 그 위치를 알 수 없다고 판단되면, 기존의 에러 정정 복호화 알고리듬을 사용하여 복호화한다(36단계).
본 발명을(6,4)코드워드를 사용하는 DVD(Digital Versatile Disk)의 섹터 주소 검출에 대해 적용시 심볼 랜덤 에러율(symbol random error rate)이 1/100일 때를 고려한다면, 복원가능한 확률은 (99/100)6+2*(99/100)5)*(1/100)=0.9415+0.0190=0.9605이고, 복원하지 못할 확률은 1-0.9605=0.0395이다. 이에 대한 종래의 데이터 복원방법에 따른 복원 가능한 확률은 (99/100)6=0.9515이고, 복원하지 못할 확률은 1-0.9415=0.0585이다. 따라서 종래에 의한 복원방법보다 데이터 복원 확률이 우수함을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 1-에러 코드워드인 경우 데이터를 종래 방법보다 빠르게 복원할 수 있다. 특히 DVD의 섹터 주소 검출과 같은 크기가 작은 코드워드의 경우 보다 빠른 데이터 엑세스를 제공한다.

Claims (11)

  1. 데이터 부분과 패리티 부분으로 이루어진 코드워드를 입력받아서 상기 코드워드로부터 데이터 부분을 복호화하는 복호화 방법에 있어서,
    (a) 상기 패리티 부분에 대한 신드롬을 계산하는 단계;
    (b) 계산된 신드롬으로부터 에러 발생여부를 판단하는 단계; 및
    (c) 판단결과, 에러가 발생한 경우 상기 패리티 부분의 심볼위치 j에 대해 소정 조건식을 만족하는 j를 구하고 상기 j가 구해지면 데이터 부분만을 복호화하는 단계를 포함함을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 (b)단계의 판단결과 에러가 발생하지않았다면 데이터 부분만을 복호화하는 단계를 더 구비함을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계의 조건식은 다음의 수학식
    여기서, n은 상기 데이터 부분의 크기, k는 상기 패리티 부분의 크기, j는 상기 패리티 부분의 심볼위치, 그리고 α는 상기 코드워드를 이루는 발생자 다항식의 근,
    임을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 조건식을 만족하는 j가 없는 경우 에러 정정 복호화를 수행하는 데이터 복호화 방법.
  5. 데이터 부분과 패리티 부분으로 이루어진 코드워드를 입력받아서 상기 코드워드로부터 데이터 부분을 복호화하는 복호화 방법에 있어서,
    (a) 상기 패리티 부분에 대한 신드롬을 계산하는 단계;
    (b) 계산된 신드롬으로부터 에러 발생여부를 판단하는 단계; 및
    (c) 판단결과, 에러가 발생한 경우 상기 코드워드의 각 심볼 위치 j에 대해 소정 조건식을 만족하는 j를 구하는 단계;
    (d) 구해진 j가 상기 데이터 부분의 심볼 위치에 해당하면, 해당 데이터 심볼을 정정하는 단계; 및
    (e) 정정된 데이터 부분을 복호화하는 단계를 포함함을 특징으로하는 데이터 복호화 방법,
  6. 제5항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 (b)단계의 판단결과 에러가 발생하지않았다면, 데이터 부분만을 복호화하는 단계를 더 구비함을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 (c)단계의 소정 조건식은 다음의 수학식
    여기서, n은 상기 데이터 부분의 크기, k는 상기 패리티 부분의 크기, j는 상기 패리티 부분의 심볼위치, 그리고 α는 상기 코드워드를 이루는 발생자 다항식의 근,
    임을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
  8. 제5항 또는 제7항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 조건식을 만족하는 j가 없는 경우 에러 정정 복호화를 수행하는 데이터 복호화 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 (d)단계의 데이터 정정은
    구해진 j 위치의 심볼 데이터에 상기 패리티 부분의 첫 번째 위치의 신드롬 값 S0를 배타적 논리합 연산하여 이루어지는 것을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
  10. 데이터 부분과 패리티 부분으로 이루어진 코드워드를 입력받아서 상기 코드워드로부터 데이터 부분을 복호화하는 복호화 장치에 있어서,
    상기 패리티 부분의 심볼들에 대해 신드롬을 계산하는 신드롬 계산부;
    계산된 신드롬들로부터 에러 유무를 판단하고, 에러가 있다면 에러 위치를 찾는 에러 판단부;
    상기 에러 판단부에서 에러가 없다고 판단되거나, 에러 위치가 상기 패리티 부분에 있다면 상기 데이터 부분만을 출력하고, 상기 에러 판단부에서 찾아진 에러위치가 상기 데이터 부분에 위치하면 해당 위치의 데이터를 정정하여 출력하는 데이터 처리부; 및
    상기 데이터 처리부에서 출력된 데이터 부분을 복호화하는 복호화부를 포함함을 특징으로하는 데이터 복호화 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 데이터 처리부는
    상기 에러가 찾아진 데이터 부분의 해당 심볼 데이터에 상기 패리티 부분의 첫 번째 위치의 신드롬 값 S0를 배타적 논리합 연산하여 에러를 정정하는 것을 특징으로하는 데이터 복호화 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100928882B1 (ko) * 2007-01-31 2009-11-30 후지쯔 가부시끼가이샤 Ｒａｉｄ 장치 및 갈로아체를 이용한 데이터 복원 장치

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