TWI254283B - Error correction device of block code and method thereof - Google Patents

Description

1254283 玖、發明說明 內谷、實施式及g[式簡單說明) (翻翻驗％:翻麵2撕纖、細技術、 【一、發明所屬之技術領域】 種區塊碼錯 本發明係關於解碼的技術領域，尤指一 誤校正裝置及方法。 【二、先前技術】 數位光碟系統之資料（data)於儲存媒體轉移與儲存 的，程中’極易遭受外在因素（舉例來說：碟片的刮傷子，癱 或是骯髒的手指印痕）、寫入及讀取設備的誤差而導致資 料的毀損。各種編碼技術被發展以減少資料的錯誤機、 率。錯誤更正碼（Error Correction c〇de，Ecc)係一般用 來改正錯誤的編碼之通稱，其係於原先資料中加入=餘 (redundancy)的額外資訊而成為字碼（c〇dew〇rd)後再寫入 儲存媒體，當㈣存於媒體之t料字碼讀㈣，最重要 的目的是將字碼轉換回原來的資料。由於字碼中多了冗 餘資訊，讀取設備能對於原f料更加的了解，而後進二 特定步驟的解碼程序即能得到可靠度更佳的資料。當然 · 越多的冗餘能提供讀取設備更多㈣訊，而得到更加的 解碼效能，然而此卻犧牲了資料的傳輸率。 錯誤更正碼發展的目標除了確保資料的正確性之 二’低複雜度的解碼裝置也H统實現的重要課題。— 般而s ’ 11塊碼解碼較容㈣常被用於碟型儲存裝置。 其中李德·索羅門碼（Reed_sol()m〇n c〇de 錯 正碼中有絕佳的錯誤校正能力，其字碼隱含的代數結構更 6 1254283 谷易實現於解碼裝置。由於數位光碟儲存資料的實體密 f較高，若儲存媒體受到損傷所影響的資料數目也較 多，所以數位光碟系統中必須具備更強大錯誤校正能 力，為了有良好的錯誤校正效能以及低複雜度的解碼裝 口此 叙數位光碟系統均採用李德-索羅門乘積碼 (Reed-Solomon Product Code，RSPC)。 圖1係數位光碟規格（D VD specificati〇n)所刊載的 、、扁碼方塊格式，其中，—段資料頁框（datafv_)為一高 12位兀組、長172位元組的矩陣，而一錯誤更正碼方塊 (ECC^block)則是由疊接i 6段資列頁框，並且加上冗餘形 成一高208位元、長182位元的矩陣。 孚k -宗、、隹門乘積碼的編碼方式首先由矩陣的行方 向進仃’將母-行中每_位元組視為28伽羅瓦體㈣ Field GF)中的凡素，而整行可以視為在伽羅瓦體中的多 項式以Dcq1(x)表示之，其冗餘的產生方式則遵從下列 方程式：

Rcol (^) = {Dc〇l (χ) . χ16 I m〇d{Gc〇/ (X)}； 其中nfro，α則是由释？+?+~+1所衍 生的伽羅瓦體的質元（primitive element)。 一很明顯的’ Rcol(X)為15階多項式，將其係數視為16 位兀組的貝料即可得該行的冗餘，該行的冗餘又稱為同 ，兀(=ity)’如此對各行進行上述之程序後，可得出各 行之冗餘’其在圖1該編碼方塊中標示為PO。 待所有的行同位元產生之後，接下來則可決定每一 1254283 列的冗餘RrQW(x)，將每一列中每一位元組視為y伽羅瓦 體中的7L素，而整列可以視為在伽羅瓦體中的多項式， 以Rr〇w(x)表不之，其冗餘的產生方式則遵從下列方程式： Rr〇w{X) = {Z)- * ^10} mod{G_ (X)}； 众=〇 相同的，RrQw(x)為9階多項式，將其係數視為10位 元組的資料即可得該列的冗餘，該列的冗餘又稱為同位 (:ty)如此對各列進行上述之程序後，可得出各列 之几餘，其在圖1該編碼方塊中標示為PI。 解碼的順序則是與編碼的順序相反，先利用每一列 中的列同位it進行各列的解碼，之後使用行a位元進行 各灯的解碼’列編解碼方塊較靠近通訊媒體，稱為内碼， 其同位元稱為内同位s (mner parlty，PI)，反之，行編解 碼稱為外碼，同位元為外同位元(_er parity，P〇)。

At抹去位址提供解碼I置更多的資訊，以增強解碼的 :周碟系統而言，編碼完成之後的字碼經過 衣置而將母一位元組轉換為兩位元組⑺匕以沁 S—en Modulation ’ ESM) ’再被寫入儲存媒體 言買取該儲存媒體之位元組時’須有相對應的解調裝置 (demodulator)，若位元組無法被適當的解調，表示該位 ^组可能載有錯誤的資料，即可將該位元組的位址設定 輕去位址，如此解碼器知道該位元組為錯誤，只 异該位址的錯誤量即可完成錯誤校正，就理論上而Γ， 知道抹去位址輯況下，解碼裝置的錯誤更正能力為不 1254283 知道抹去位址情況的兩倍。 如同前面所提及，數位光碟系統所採用的李德-索羅 門乘積碼是對二維矩陣的行與列分別產生同位元，解碼 過程中，一疊代法經常被使用以有效提高錯誤更正能 力，圖2為一習知疊代法解碼的流程圖，首先進行列解 碼，對於能順利解碼的列，將消除該列所有的抹去位址， 對於無法解碼㈣，則保留抹去位址以期該位址的錯誤 能被接下來的行料更正，其次，進行行解碼，對於能 順利解碼的行，將絲該行所㈣抹去絲，對於無法 解碼的行’繼續保留抹去位址以期該抹去位址的錯誤能 被接下來的列解碼更正’如此重複循環直到同位元檢查 無錯誤，即解碼成功。當重複地疊代循環而無法完全更 正錯誤時宣讀碼失敗（d⑽ding如㈣，然而此種疊代 解碼的方法對記憶體存取次數與重複的解碼疊代次數成 正比，也與功率消耗成正比，亦即疊代次數越多，電能 ^耗越多’因此’ f知錯誤更正碼方塊之疊代解碼方法 仍有諸多缺失而有予以改進之必要。 犮因於此，本於積極發明之精神，亟思 :以解决上述問題之Γ區塊碼錯誤校正裝置及方法 成經研究實驗終至完成此項發明。 【三、發明内容】 本3 ”目的係、在提供—種種區塊碼錯誤校正及裝 避免習知技術因需由較多的循環次數方可判別解 1254283 碼成功或解碼失敗，而減少了記憶體的存取次數， 減少解碼器及相關電路能量的損耗。 、 ㈣本發明之―特色’係提出—種區塊碼錯誤校正 方法，該區塊碼包括複數筆以行列排列之資料項目 ，塊碼對應有—抹除位址表及_錯誤表，該抹除位縣 :括複數筆以行列排列之抹除項目，該錯誤表包括複數 筆崎列排列之錯誤項目，該方法包含下列步驟：⑷輸 入-區塊碼並初始化對應於該區塊碼之抹除位址表 ，據輯除位址表來對該區塊碼進行财向解碼，以声 付各列貧料之錯誤’俾以更新對應於該區塊碼之錯^ 表；（C)依據—第—判斷準則先對該抹除位址表進行^ 向更新’（D)依據雜除位址表對該區塊碼進行行方向 馬以獲仔各行資料之錯誤，俾以更新該錯誤表；以及 =)依據-第二·準則先對該抹除位址表進行行方向更 牡依據本發明之另—特色，係提出一種區塊碼錯誤校 =置’㈣塊碼包括複數筆以行列排列之資料項目， 虞置0括.區塊碼輸入裝置、-抹除位址表、一錯 誤表f —解碼11 ’該區塊碼輪人裝置制讀人一區： ^ X抹除位址表包括複數筆以行列排列之抹除項目， 應於該區塊碼之複數筆資料項目；該錯誤表包 禝、=以行列排列之錯誤項目，其分別對應於該區塊 ::筆貧料項目；該解碼器其依據該抹除位址表而 '…塊料㈣方向解碼讀得各列:⑽之錯誤，俾 更新該錯誤表，錢據—第―準射Ht抹除位址表 1254283 進行列方向更新；其並依據該抹除位址表對難塊碼進 行行方向解碼以獲得各行資料之錯誤，俾更新該錯爷 表，且據一第二判斷準則先對該抹除位址表進行行方向 更新。 口 由於本發明設計新穎，能提供產業上利用，且確有 增進功效，故依法申請發明專利。 【四、實施方式】 為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵 及其目的，茲附以較佳具體實施例之詳細說明如后： 圖3係本發明一種區塊碼錯誤校正裝置之方塊圖，其 包括：一區塊碼輸入裝置310、一抹除位址表32〇、一錯 誤表330及一解碼器340。其中，該區塊碼輸入裝置31〇係 用以輸入一區塊碼3 11，而一區塊碼3 11包括複數筆以行 列排列之資料項目叩該抹除位址表32〇包括有複數筆 以行列排列之抹除項目介，其分別對應於該區塊碼之 複數筆資料項目，該錯誤表33〇包括複數筆以行列排 列之錯誤項目eRW，其亦分別對應於該區塊碼之複數筆 資料項目刀，該解碼器340依據該抹除位址表320而對 該區塊碼進行列方向解碼以獲得各列資料之錯誤，俾更 新該錯誤表3 3 0。 該錯誤表330以及該抹去位址表320之定義如（1)、 (2)式： e{Uj) · Z20s x Zj+82 —> GF(28) (1)

/(^7)^208 X^82 ->{〇,!} GZ (2) 1254283 1中’ e為經由該解碼器34()解碼所得到之錯誤值 2、伽羅瓦體中的元素，f則用以紀錄抹去值，抹去值為1 位址為抹去位址’反之，若為0則該位址不為抹 該解碼器34〇對該區塊碼先進行列方向解碼，對於驾 區塊碼中能順利解碼的列’消除該抹除位址表32〇中^ °亥列相對應之所有的抹去位址’對於該區塊碼中無法解

碼的列’則以錯誤表33()配合第_判斷準則決定是否 留其相對應之抹去位址，以決定該解碼器34()進行行方 向解碼時’是否能利用該抹去位址提供的資訊進行解 碼二接下來，該解碼器340利用更新後的抹去位址表32< 進行行方向解碼，能順利解碼的行，消除該抹除位址表 320中與該行相對應之所有的抹去位址，對於該區塊碼中 無法解碼的行，以錯誤表33G配合第二判斷準則決定是 否保，其相對應之抹去位址，以衫下次循環的列方=

，碼疋否能使用該抹去位址的資訊，如此以增加該解碼 斋340之解碼效能。 —本發明之第一判斷準則及第二判斷準則除了依進行 行方向解碼或是列方向解碼有所不同之外，並依據疊代 次數（ITE變數）而有所不同，（3)式為列方向解碼所使用抹 去位址更新之第—·準則，而⑷式収於行方向解碼 之抹去位址更新之第二判斷準則： (3) (4) 12 1254283 改變而 其中’ i為列數’ j為行數，gi、hj隨著疊代次數的 >〇 ^-(^/) = 2e(:5y) + /(：?y·) , e(i9：) = J^z(e(Uj)) , /(/,：) = |]/(/?7·), 7·=1 7=1 208 ^ η：^ = ρ(υ), = Tr . c也為宜代—人數函數，不同的Tr、Tc值會造成相同解碼 器的解碼效能有明顯的差異，（3)式的意義為當&如，乃大於 TR時，將該抹除位址表320中與該列相對應之所有的抹 去位址均予以保留，（4)式的意義為當乃大於Tc時， 將該抹除位址表320中與該行相對應之所有的抹去位址 均予以保留，一組能得到解碼時最佳效能的Tr、參考 值列於表一： ITE=1 2 3 4 5 Tr 6 9 10 10 10 Tc 12 15 16 16 16

圖4係本發明之區塊碼錯誤校正方法之流程圖，首 先，於步驟S410中輸入一區塊碼311，並於步驟S4n中初 始化對應於4 £塊碼3 11之抹除位址表3 2 〇及於步驟s 412 中初始化該疊代次數（ITE變數），於步驟S413中依據該抹 除位址表320來對該區塊碼進行列方向解碼，以獲得各列 資料之錯誤，俾於步驟S414中更新對應於該區塊碼之錯 誤表330。 13 1254283 於步驟S415〜步驟S421中，依據該第一判斷準則 · — 對該抹除位址表32〇進行列方向更新，亦 P ^苐丨列之g，〇，/)大於TR時，將該抹除位址表32〇中與 該列相對應之所有的抹除項目介/力均設為抹去位址。 於步驟S422中依據該抹除位址表32〇對該區塊碼311 進仃行方向解碼，以獲得各行資料之錯誤，俾於步驟“Μ 中更新該錯誤表330。於步驟S424〜步驟S430中，依據該 第一判斷準則/(OXW)-D對該抹除位址表320進行 _ 行方向更新，亦即，當第」列之大於〜時，將該抹除 位址表320中與該行相對應之所有的抹除項目介纟，刀均設 為抹去位址。 於步驟S431中，判斷該解碼後之區塊碼311中是否仍 有錯誤，若判定該解碼後之區塊碼3ιι中已無錯誤，則產

生一成功之訊息（步驟S432中），若判定該解碼後之區塊碼 中仍有錯誤，則至步驟S433中判斷該ITE ㈣值’若是’則產生-失敗之訊息（步驟S43；否=驟 S433判定該ITE變數未超過一特定值時，則將該取變數 加1(步驟S434)並重回步驟S413。 由上述說明可知，由於本發明所使用之抹除位址表 320更新準則隨著解碼器之解碼結果以及疊代次數的增 加而改變，相較於使用傳統的疊代解碼的解碼器，能二 更少的解碼次數得到更佳的解碼效能，同時，由較少的 循環次數即可判別解碼成功或解碼失敗，減少了記憶體 的存取-人數’亦即’減少解碼器及相關電路能量的損耗。 14 !254283 综上所陳’本發明無論就目的、手段及功效，在在 2不其迥異於習知技術之特徵，實為—極具實用價值 广月懇明貝審查委員明察，早曰賜准專利，俾嘉 :社會’實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅 係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍 自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。 【五、圖式簡單說明】 圖1 :係數位光碟規格（DVD specification)所刊載的編碼 方塊格式之示意圖。 圖2 :係習知疊代法解碼的流程圖。 圖3 :係本發明之區塊碼錯誤校正裝置之方塊圖。 圖4 :係本發明之區塊碼錯誤校正方法之流程圖。

【圖號說明】 區塊碼輸入裝置 310 抹除位址表 320 錯誤表 330 區塊碼輸入裝置 340 區塊碼 311 15

Claims (1)

1. » 95 年 3 :月修东 頁 95： 拾、申請蓴利聽圍 、—·-種區塊碼錯誤校正方法，該區塊碼包括複 以:列排列之資料項目，該區塊碼對應有—抹除位址表 及一錯誤表，該抹除位址表包括複數筆以㈣ : 除項目，該錯誤表包括複數筆以行列排列之錯誤項目， 該方法包含下列步驟·· 、、 (A)輸入一區塊碼並初始化對應於該區塊碼之抹 位址表； μ

   (Β)依據該抹除位址表來對該區塊碼進行列方向解 碼’以獲得各列資料之錯誤，俾以更新對應於該區塊碼 之錯誤表； (C) 依據一第一判斷準則先對該抹除位址表進行列 方向更新； (D) 依據該抹除位址表對該區塊碼進行行方向解 碼，以獲得各行資料之錯誤，俾以更新該錯誤表；以及 (Ε)依據一第一判斷準則先對該抹除位址表進行行 方向更新。

   2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，步驟 (Β)至（Ε)係重複執行直至沒有錯誤產生或重複執行之次 數超過一預設值。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，於步 驟（C)中，該第一判斷準則為：當&以乃大於:時，將該 抹除位址表之第i列的抹除項目均設為真，當中，八為一 第一較佳效 能參數 ’ 16 1254283 冰，/) = 2φ.，:)+/(/，:) = 2 尤伽，力)+$/(〇·)，4 該區塊碼 J=l j=\ 之行數’该e(z，刀為該錯誤表中第i行第j列之錯誤項目經 由解碼所得到之值，/(/，刀為該抹除位址表中第丨行第」·列之 抹除項目所紀錄之值，zW = {〇 。 {l X Φ〇 4·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中，該第一較 佺效此參數&之值在步驟^)至（£)重複執行次數為1、2、

   3、4、5時分別為6、9、1()、1()、1()。 5. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，第二 判斷準則為··當\(e，乃大於（時，將該抹除位址表之第」· 行之抹除項目均設為真’當中’（為一第二較佳效能參 數，从/)=2^)+/(:，刀=2^抑))+^，刀，々為該 ’-1 /=1 區塊碼之列數，外，y·)為該錯誤表中第丨行第』·列之錯誤項 目經由解碼所得到之值，/ay)為該抹除位址表中第于第

   j列之抹除項目所紀錄之值，Z(jc) = |0 χ = 〇。 χ ^ 0 6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，該第 二較佳效能參數4之值在步驟（B)至（£)重複執行 1、2、3、4、5時分別為12、15、16、16、16。 ，’、 7. -種區塊碼錯誤校正裝置，該區塊碼包括複數 以行列排列之資料項目，該裝置包括·· 一區塊碼輸入裝置，係用以輸入一區塊碼； 17 1254283 一抹除位址表，包括複數筆以行列排列之抹除項 其刀別對應於该區塊碼之複數筆資料項目； ' 乂 一錯誤表，包括複數筆以行列排列之錯誤項目，其 分別對應於該區塊碼之複數筆資料項目；以及 /、 解碼器，#依據該抹除位址表而對該區塊碼進行 列方向解碼以獲得各列賴之錯誤，俾更㈣錯誤表，

   且依據第-判斷準則對該抹除位址表進行列方向更 新，〜其並依據該抹除位址表對該區塊碼進行行方向解碼 μ獲得各行資料之錯誤，俾更新該錯誤表，且據一第二 判斷準則先對該抹除位址表進行行方向更新。 8.如申請專利範圍第7項所述 碼器係對該區塊碼進行複數次解碼 產生或解碼次數超過一預設值。 之裝置，其中，該解 ’直至直至沒有錯誤 ^ 1如甲請專利範圍第8項所述之裝置，其中，第 ㈣準則為：冑汾,，)大於&時，將該抹除位址表之 列的抹除項目均設為真’當中、為一第一較佳效能

   數，冰/)喝，:)+側=2|^(〇.))+$制，”為該 =之行數’該似）為該錯誤表中^行第」列之錯誤 :、’!由解碼所得到之值，/(u)為該抹除位 址表中第i行 J列之抹除項目所紀錄之值，/㈨=|〇 χ = 〇。 :·如申請專利範圍第9項所述之二其中，該 t效能參數心之值在解碼次數為卜…、 引為6、9、H)、1()、1Q。 18 1254283 1 1 ·如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，第一 判斷準則為：當W)大於（時，將該抹除位址表之= 行之抹除項目均設為真，當中H第二較佳效以 數，咖/)=2e(:J)+/(:』=2|顺 ，_ =塊碼之列數U為該錯誤表t第丨行第」列之錯誤項 、"由解竭所得到之值，如)為該抹除位址表中第,行第 j列之抹除項目所紀錄之值，汾)=广χ = 0。 第二:二=Τ範圍第11項所述之裝。置，其中，該 分別為12 ΓΓ广在解碼次數為卜2、3…^

   Q、 15 、 16 、 16 、 16 。 19