(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内符号には冗長パリティが付加されず、外符号にはリードソロモン符号による冗長パリティが付加され、かつ、一定のシンボル間隔毎に同期符号が挿入された積符号からなる入力信号におけるシンクフレーム単位の入力信号の符号誤りの訂正と消失訂正を行う誤り訂正装置であって、
前記入力信号の復号時に、前記入力信号から前記同期符号を検出する同期符号検出回路と、
軟判定ビタビ復号（ＳＯＶＡ）アルゴリズムに従って前記入力信号を復号すると共に、入力信号復号時にビット信頼度を演算し、前記同期符号検出回路からの検出信号に基づいて、前記ビット信頼度から前記同期符号又は前記シンクフレームを構成するシンボルの信頼度を生成するＳＯＶＡ復号器と、
前記ＳＯＶＡ復号器により生成された前記シンボルの信頼度が予め設定されている閾値よりも小で、かつ、シンクフレーム前後の同期符号が誤っている場合に、バースト誤りが発生してシンボルが消失したと判断するシンボル消失位置の検出動作を、前記入力信号のシンクフレーム単位で行う消失位置検出手段と、
前記消失位置検出手段により検出された前記シンボル消失位置情報に基づいて、復号された前記入力信号の消失訂正を行う訂正手段と
を有することを特徴とする誤り訂正装置。
【請求項２】
内符号には冗長パリティが付加されず、外符号にはリードソロモン符号による冗長パリティが付加され、かつ、一定のシンボル間隔毎に同期符号が挿入された積符号からなる入力信号におけるシンクフレーム単位の入力信号の符号誤りの訂正と消失訂正を行う誤り訂正方法であって、
前記入力信号の復号時に、前記入力信号から前記同期符号を検出する第１のステップと、
軟判定ビタビ復号（ＳＯＶＡ）アルゴリズムに従って前記入力信号を復号すると共に、入力信号復号時にビット信頼度を演算し、前記第１のステップで検出された前記同期符号の検出信号に基づいて、前記ビット信頼度から前記同期符号又は前記シンクフレームを構成するシンボルの信頼度を生成する第２のステップと、
前記第２のステップにより生成された前記シンボルの信頼度が予め設定されている閾値よりも小で、かつ、シンクフレーム前後の同期符号が誤っている場合に、バースト誤りが発生してシンボルが消失したと判断するシンボル消失位置の検出動作を、前記入力信号のシンクフレーム単位で行う第３のステップと、
前記第３のステップにより検出された前記シンボル消失位置情報に基づいて、復号された前記入力信号の消失訂正を行う第４のステップと
を含むことを特徴とする誤り訂正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誤り訂正装置及び方法に係り、特にリードソロモン符号による誤り訂正符号が付加された受信信号の符号誤りを訂正する誤り訂正装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光媒体や磁気媒体に記録されたディジタルデータにおける符号誤りを訂正するための誤り訂正符号として積符号を用い、この積符号によりランダム誤りとバースト誤りを訂正する誤り訂正装置が知られている。積符号は、内符号によって誤り訂正あるいは消失を検出し、外符号によって誤り訂正と、内符号によって検出された消失を消失訂正するものである。
【０００３】
図６は積符号の一例の構成図を示す。同図に示すように、積符号は情報ビットＩＢとＰＩパリティ及びＰＯパリティとからなる。ＰＩパリティは内符号に対する冗長シンボルであり、ＰＯパリティは外符号に対する冗長シンボルである。例えば積符号を誤り訂正に使用しているＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）を例にとると、内符号はｎ１＝１８２バイト（シンボル）で、ｋ１＝１７２バイト（シンボル）の情報ビットＩＢとｄ１＝１０バイト（シンボル）のＰＩパリティからなり、外符号はｎ２＝２０８バイト（シンボル）で、ｋ２＝１９２バイト（シンボル）の情報ビットＩＢとｄ２＝１６バイト（シンボル）のＰＯパリティからなる。
【０００４】
一方、一般的な記録再生媒体のように、２進データの伝送系において、データをビット系列からシンボル系列に再構成するためには、同期符号が必要であり、ビットシフトによる誤りの抑制のためには同期符号の挿入頻度を多くした方が復号性能に優れた再生ができる。従って、積符号を記録する場合は、図７に示すように、同期符号ＳＢ１〜ＳＢ４と情報ビットＩＢ１〜ＩＢ４とを交互に配置し、またＰＯパリティをＰＯ１〜ＰＯ５で示すように配置し、更に、ＰＩパリティをＰＩで示すように同期符号ＳＢ５に続いて配置した構成とする。なお、記録は、図７中、点線の矢印１で示す順番及び方向で行われる。
【０００５】
しかるに、積符号によると、誤り訂正能力は大きいものの、長いバースト誤りを訂正可能とするためには、内符号と外符号の冗長度によって、記録密度を上げることができないという問題があった。例えば、積符号では消失訂正のみを行う場合、内符号によって消失位置を検出し、誤りポインタ（消失位置フラグ）を生成し、これをもとに外符号によって消失訂正をするが、このための内符号追加による冗長度は、ｎ１／ｋ１となり、上記のＤＶＤの例によれば、約６％の冗長度が必要となる。
【０００６】
そこで、エラー訂正単位内のシンボル間にインターリーブされたリードソロモン符号（ＢＩＳ）によって、内符号の冗長度を小さくしつつ、バースト位置の検出、訂正が可能な誤り訂正装置が、公知の文献（”Ｅｒｒｏｒ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｅｒｒｏｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  Ｃｏｄｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｖｉｄｅｏ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”ＩＳＯＭ／ＯＤＳ９９）に開示されている。
【０００７】
また、内符号をサイクリック・リダンダンシー・チェック・コード（ＣＲＣ）とし、ＣＲＣの復号に軟判定ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）を用いて、誤り検出精度を上げるようにした誤り訂正装置も従来より知られている（特開平１０−１５４９４２号公報）。
【０００８】
更に、一般化距離復号によると、リードソロモン符号は信頼性情報を得ることによって、復号性能があがることが、文献（今井著、「情報理論」、電子通信学会）により公知であり、具体的なアルゴリズムの一つが他の文献（電子通信学会技術報告ＩＴ９１−９９）に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特に光ディスクに記録されたディジタルデータの符号誤り訂正では、従来はランダム誤り訂正に主眼をおいて、ディジタルデータの符号化、復号化を行うことが多かったが、記録密度が向上するに伴い、近年ではバースト誤りの訂正が支配的になってきている。
【００１０】
しかるに、前記文献記載のリードソロモン符号によって、内符号の冗長度を小さくしつつ、バースト位置の検出、訂正を行う従来の誤り訂正装置では、バースト訂正能力は上がるが、バースト誤り検出のためのリードソロモン符号は冗長データであるため、この分の記録密度低下が避けられないという問題がある。また、特開平１０−１５４９４２号公報記載の従来の誤り訂正装置も同様に、内符号による伝送情報量の低下が避けられないという問題がある。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、バースト誤り訂正能力を維持しつつ記録密度を向上し得る誤り訂正装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、内符号の付加による記録密度あるいは伝送情報量の低下を引き起こすことなく、外符号で消失訂正を行うための誤り位置検出を可能とする誤り訂正装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の誤り訂正装置は、内符号には冗長パリティが付加されず、外符号にはリードソロモン符号による冗長パリティが付加され、かつ、一定のシンボル間隔毎に同期符号が挿入された積符号からなる入力信号におけるシンクフレーム単位の入力信号の符号誤りの訂正と消失訂正を行う誤り訂正装置であって、入力信号の復号時に、入力信号から同期符号を検出する同期符号検出回路と、軟判定ビタビ復号（ＳＯＶＡ）アルゴリズムに従って入力信号を復号すると共に、入力信号復号時にビット信頼度を演算し、同期符号検出回路からの検出信号に基づいて、ビット信頼度から同期符号又はシンクフレームを構成するシンボルの信頼度を生成するＳＯＶＡ復号器と、ＳＯＶＡ復号器により生成されたシンボルの信頼度が予め設定されている閾値よりも小で、かつ、シンクフレーム前後の同期符号が誤っている場合に、バースト誤りが発生してシンボルが消失したと判断するシンボル消失位置の検出動作を、入力信号のシンクフレーム単位で行う消失位置検出手段と、消失位置検出手段により検出されたシンボル消失位置情報に基づいて、復号された入力信号の消失訂正を行う訂正手段とを有する構成としたものである。
【００１４】
また、上記の目的を達成するため、本発明の誤り訂正方法は、内符号には冗長パリティが付加されず、外符号にはリードソロモン符号による冗長パリティが付加され、かつ、一定のシンボル間隔毎に同期符号が挿入された積符号からなる入力信号におけるシンクフレーム単位の入力信号の符号誤りの訂正と消失訂正を行う誤り訂正方法であって、入力信号の復号時に、入力信号から同期符号を検出する第１のステップと、軟判定ビタビ復号（ＳＯＶＡ）アルゴリズムに従って入力信号を復号すると共に、入力信号復号時にビット信頼度を演算し、第１のステップで検出された同期符号の検出信号に基づいて、ビット信頼度から同期符号又はシンクフレームを構成するシンボルの信頼度を生成する第２のステップと、第２のステップにより生成されたシンボルの信頼度が予め設定されている閾値よりも小で、かつ、シンクフレーム前後の同期符号が誤っている場合に、バースト誤りが発生してシンボルが消失したと判断するシンボル消失位置の検出動作を、入力信号のシンクフレーム単位で行う第３のステップと、第３のステップにより検出されたシンボル消失位置情報に基づいて、復号された入力信号の消失訂正を行う第４のステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の誤り訂正装置及び方法では、ＳＯＶＡアルゴリズムによって生成できる同期符号の信頼度あるいはシンクフレームを構成するシンボルの信頼度を基に消失位置情報を生成し、この消失位置情報に基づきリードソロモン符号（外符号）だけで入力信号の消失訂正を行うようにしたため、従来必要としていた内符号や消失位置の検出符号を不要とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる誤り訂正装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図中、光ディスクなどの記録媒体から再生されたディジタルデータが端子１０を介してＳＯＶＡ復号器１１に供給され、ここで軟判定ビタビアルゴリズムに従ってバイナリ系列に変換されると共に、シンボル毎にシンボル信頼度が出力される。
【００１７】
ここで、上記の記録媒体には、図２に示すように、同期符号ＳＢ１〜ＳＢ５と情報ビットＩＢ１〜ＩＢ５とを交互に配置し、またＰＯパリティをＰＯ１〜ＰＯ５で示すように配置した構成において、点線の矢印２で示す順番及び方向で積符号が記録されている。すなわち、この実施の形態では内符号に対する冗長パリティであるＰＩパリティは記録されず、代わりに情報ビットＩＢ５が記録されている。このため、前述のＤＶＤの例によれば、前述した約６％の冗長度の削減が可能となる。また、内符号で誤りを検出して消失があったことを外符号に知らせ、外符号で消失訂正のみを行った場合、最大２９１２（＝１８２×１６）シンボルまでの消失訂正が可能である。なお、外符号はリードソロモン符号である。
【００１８】
次に、図１のＳＯＶＡ復号器１１の構成について、ＤＶＤ等の光ディスクで多く用いられている、最小反転間隔（ａ＋１）Ｔ、最大反転間隔（ｂ＋１）Ｔ（ただし、Ｔはビット間隔とする）のランレングス制限符号長ＲＬＬ（ａ，ｂ）がａ＝２として変調され、また再生信号系の伝送特性としてパーシャルレスポンスＰＲ（１，１，１，１）を用いた例について説明する。勿論、他の変調方式でも本実施の形態は有効である。
【００１９】
図３はＲＬＬ（２，ｂ）特性を持った再生波形のビタビ復号器の状態遷移図を示す。同図中、各状態Ｓ０〜Ｓ５から出力されている矢印に付されたＹ／Ｘの数値は、入力信号レベルＹに対して、出力ビットをＸとすることを意味しており、そのときに矢印の向きに状態が遷移することを示している。なお、入力信号は図１に図示しない波形等化器で波形等化された信号を、ビット同期クロックでサンプリングされたものであるとする。
【００２０】
図４は図３の状態遷移図から生成される復号トレリスを示す。図４に示すように、生き残りパスメモリは、６つの状態Ｓ０〜Ｓ５にそれぞれ対応して６本存在する。また、ａ＝２での復号器において、マージする状態は図４から分かるように、状態Ｓ０と状態Ｓ５の２つの状態に限られ、この２つの状態でのみシンボル信頼度の計算を行えばよい。例えば、時刻ｔ−１までの状態Ｓ２のパスメトリックをＬ２（ｔ−１）、状態Ｓ５のパスメトリックをＬ５（ｔ−１）とし、また、時刻ｔでの信号レベルをｙ（ｋ）とすると、時刻ｔでの状態Ｓ５のパスメトリックＬ５（ｔ）は、ＳＯＶＡ復号器１１において次式で求まる。
【００２１】
Ｌ５（ｔ）＝ｍｉｎ［Ｌ２（ｔ−１）＋（１−ｙ（ｔ））２、Ｌ５（ｔ−１）＋（２−ｙ（ｔ））２］    （１）
【００２２】
（１）式において、Ｌ２（ｔ−１）＋（１−ｙ（ｔ））２がＬ５（ｔ−１）＋（２−ｙ（ｔ））２よりも小さいときには、時刻ｔ−１までの状態Ｓ５に対する生き残りパスメモリは、時刻ｔ−１までの状態Ｓ２に対する生き残りパスメモリの内容に書き換わる。生き残りパスメモリの内容がビタビ復号出力としてＳＯＶＡ復号器１１から出力される。
【００２３】
また、ＳＯＶＡアルゴリズムによれば、生き残りパスメモリの選択時にビット信頼度の更新がなされ、（１）式のメトリック演算と同時に、生き残りパスに応じたビット信頼度の更新計算がなされる。すなわち、（１）式で比較している２つのメトリック値の差が生き残りパスメモリと同様に、メモリに記憶され、マージが発生すると、選択されたパスが保持していた信頼度が更新されるのである。状態Ｓ０でも前記と同様な、メトリック演算、ビット信頼度演算が行われ、状態Ｓ０と同様にそれぞれがメモリに記憶される。
【００２４】
ＳＯＶＡ復号器１１は、更に同期符号検出回路１３から出力された同期検出信号を基にして、例えばシンボル毎に一番信頼度の低いビットの信頼度をシンボル信頼度として生成出力して、消失位置検出回路１４に供給する。
【００２５】
再び図１に戻って説明する。ＳＯＶＡ復号器１１でビタビ復号して得られたバイナリ系列は、バイナリ／シンボル変換器１２に供給され、ここでシリアル−パラレル変換されて、符号語単位のシンボル系列として並列に取り出される一方、同期符号検出回路１３に供給されて、図２にＳＢ１〜ＳＢ５で示した固定パターンの同期符号が検出され、これに基づいてビットをシンボルに変換するためのタイミング信号（同期検出信号）が生成される。この同期検出信号はバイナリ／シンボル変換器１２にタイミング信号として供給される一方、消失位置検出回路１４に供給される。
【００２６】
消失位置検出回路１４は、ＳＯＶＡ復号器１１により生成されて入力されるシンボル信頼度と、同期符号検出回路１３からの同期検出信号及び同期符号誤り情報とを入力として受け、これらの入力と予め設定してある信頼度の閾値とを基にして、シンボル系列中の消失が発生した位置を検出し、検出した消失位置情報を誤り訂正回路１５に供給する。すなわち、消失位置検出回路１４は、予め設定してあるシンボル信頼度の閾値をＪとし、信頼度がＪより小で、かつ、フレーム前後の同期符号が誤っている場合は、バースト誤りが発生し、消失と判断し、消失したフレーム位置情報を生成して誤り訂正回路１５へ出力する。
【００２７】
誤り訂正回路１５は、誤り訂正又は消失位置情報を基にした消失訂正を行うが、誤り訂正は通常のリードソロモン符号の訂正であり公知であるので、ここでは消失位置を基にした訂正について説明する。いま、バイナリ／シンボル変換器１２から並列に取り出されたシンボル系列が、図５に模式的に示すように、同期符号ＳＹ１と情報シンボルＩ１からなるシンクフレーム＃１、同期符号ＳＹ２と情報シンボルＩ２からなるシンクフレーム＃２、同期符号ＳＹ３と情報シンボルＩ３からなるシンクフレーム＃３、同期符号ＳＹ４と情報シンボルＩ４からなるシンクフレームの順番で時系列的に合成された符号系列であるものとし、また、同期符号ＳＹ１及びＳＹ４は○で示すように正常に再生されたが、同期符号ＳＹ２とＳＹ３は×で示すように、誤って再生されたものとする。
【００２８】
同期符号が誤った場合でも、一般には図示しない同期保護回路によって擬似同期信号が挿入されるから図５は擬似同期信号が挿入された場合に当てはまる。また、図５において、シンクフレーム毎に付された信頼度ｊ１、ｊ２、ｊ３、．．．は軟判定ビタビ復号によって出力されたシンボル信頼度を基に生成されたフレームの確からしさを示す値である。
【００２９】
ここで、消失位置検出回路１４は、前述したように、信頼度が閾値Ｊより小で、かつ、フレーム前後の同期符号が誤っている場合は、バースト誤りが発生し、消失と判断し、消失したフレーム位置情報を誤り訂正回路１５に供給するようにしているので、図５において、ｊ２＜Ｊであった場合、同期符号ＳＹ２及びＳＹ３は誤りであり、シンクフレーム＃２は消失位置検出回路１４により消失と判定されて誤り訂正回路１５に消失位置情報として送られる。
【００３０】
誤り訂正回路１５は、この消失位置情報を基に、シンクフレーム＃２が消失していると判断して、消失位置と信頼度を基にした消失訂正を行う。この消失訂正方法は、前記の各文献より公知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
このようにして、本実施の形態によれば、誤り訂正のためのＰＩパリティを有しなくても、ＳＯＶＡアルゴリズムによって生成できるシンクフレームを構成するシンボルの信頼度を基に消失位置情報を生成して、これにより消失訂正ができるため、ＰＩパリティの部分を情報ビットの伝送に用いることができ、従来に比べて符号冗長度を低くでき、従来のバースト誤り訂正能力を維持しつつ、記録密度を向上できる。
【００３２】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ＳＯＶＡアルゴリズムによって生成できる同期符号の信頼度を基に消失位置情報を生成して消失訂正をしてもよい。また、入力信号は記録媒体から再生された信号に限らず、ディジタル放送などにより所定の伝送路を経て入力された信号を受信して得た信号でもよく、また、パーソナルコンピュータなどの情報機器から伝送されたデータであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＳＯＶＡアルゴリズムによって生成できる同期符号の信頼度あるいはシンクフレームを構成するシンボルの信頼度を基に消失位置情報を生成し、この消失位置情報に基づき外符号だけで入力シンボル系列の消失訂正を行うことにより、従来必要としていた内符号や消失位置の検出符号を不要としたため、従来必要としていた消失位置フラグを生成するための内符号冗長分を情報ビットの伝送に用いることができ、従来に比べて符号冗長度を低くでき、従来のバースト誤り訂正能力を維持しつつ、記録密度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明が対象とする誤り訂正符号の一例の構成図である。
【図３】状態遷移図の一例である。
【図４】図３の状態遷移図から生成される復号トレリスを示す図である。
【図５】図１の動作説明用のシンボル系列の一例を示す図である。
【図６】従来の積符号による誤り訂正符号の構成図である。
【図７】従来の誤り訂正符号の一例の構成図である。
【符号の説明】
１０  再生データ入力端子
１１  軟判定ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）復号器
１２  バイナリ／シンボル変換器
１３  同期符号検出回路
１４  消失位置検出回路
１５  誤り訂正回路
ＩＢ１〜ＩＢ５  情報ビット
ＳＢ１〜ＳＢ５、ＳＹ１〜ＳＹ４  同期符号
ＰＯ１〜ＰＯ５  ＰＯパリティ
Ｉ１〜Ｉ４  情報シンボル
【図１】
0003551879.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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