JP2578740B2 - 誤り訂正方法 - Google Patents

誤り訂正方法

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    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/03Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、デジタルデータの伝送受信システムあるい
は記録再生システムに用いることができる誤り訂正方法
に関するものである。
従来例の構成とその問題点 近年、オーディオ信号等をデジタル的に記録再生する
PCM録音機が開発されているが、記録媒体の欠陥や傷,
ゴミ等に起因する符号誤りを訂正するために誤り訂正符
号が用いられている。
以下図面を参照しながら従来の誤り訂正方法について
説明する。第1図は従来の誤り訂正回路で処理される誤
り訂正符号の構成図であり、Wはオーディオ信号等の情
報点部、Pは第1の検査点部、Qは第2の検査点部であ
り、第1符号C1は図の縦方向に6つの情報点からなる
情報点部Wと2つの検査点からなる第2の検査点部Qと
1つの検査点からなる第1の検査点部Pとにより構成さ
れており、これを1ブロックと称す。第2符号C2は、
図の右斜め下方向にインターリーブ距離D′(=16ブロ
ック)ごとに情報点部Wと第2の検査点部Qとにより構
成されている。第1符号C1はサイクリック・リダンダ
ンシィ・チェック符号(CRCCと称する)であり、誤りの
検出のみを行う。第2符号C2はb隣接符号であり、第
1符号の復号情報(即ち誤りが検出されたか否かの情
報)により誤り訂正を行う。
第2図は従来の訂正装置のブロック図である。3は符
号化器であり、第2符号化器1と第1符号化器2を有す
る。20は伝送あるいは記録媒体、6は復号化器であり、
第1復号化器4、第2復号化器5を有する。
以上のように構成された誤り訂正装置についてその動
作を以下に説明する。デジタル化されたオーディオ信号
等の情報点列は、符号化器3の入力端子より入力され、
先ず第2の符号化器1により発生された第2検査点部Q
と共に、第1図のC2方向にD′ブロックおきに配置さ
れる。C2方向に6つの情報点と2つの第2検査点が配
置されると、次の6つの情報点と2つの検査点の組は1
ブロック右にずれた位置からC2方向に配置され、以下
順に配置される。次に、第1符号化器2は上記に配列さ
れた情報点及び第2検査点部を8つづつ第1図のC1
向にとり出し、第1検査点部Pを追加して、伝送あるい
は記録媒体20に送り出す。第1列の送り出しが終ると、
第2列,第3列と順に送り出して行き、この情報点及び
検査点列は245ブロックを1セグメント単位と称する誤
り訂正符号を形成する。
伝送あるいは記録媒体20より受信あるいは再生された
情報点及び検査点列は、復号化器6に入力され、先ず第
1復号化器4により誤りの有無が検出される。この復号
情報は、第1図のC1方向に1列毎に誤りを検出すれば
1とし、誤りを検出しなければ0とする1ビットのポイ
ンタとして、情報点部W及び第2検査点部Qと共にイレ
ージャ訂正回路5に送られる。イレージャ訂正回路5は
2方向の各情報部W及び第2検査点部Qの属するポイ
ンタの数をチェックし、0であれば誤りなし、1あるい
は2であれば誤り訂正を行い、3以上であれば訂正不能
であることを示すフラグを各情報点部Wに付加しながら
2方向に情報点を読み出し、復号化器6の出力端子を
通して出力する。出力された情報点は再びアナログ化さ
れてもとのオーディオ信号等にもどされる。
イレージャ訂正回路5での誤り訂正は以下に述べる手
順で実行される。今ポインタの数が2であると仮定する
とエラーの個数は2であり、そのロケーションは何番目
の情報点にポインタが立っているかを調べることにより
得られる。今、第i番目と第j番目の情報点にポインタ
が立っているとすると、そのロケーションは で与えられる。従ってエラーロケーションは、ポインタ
を読み出し、その値が0か1かを調べることにより求ま
る。次にシンドロームを次式に従い計算する。
但し、Rjは受信データであり本従来例ではn=8,k=6
である。第2検査点Qは次式を満たすように作成されて
おり、 エラーを含んだ受信データRi,Rjはそのロケーションで
のエラーパタンをY1,Y2とすると、 と表わされるので、(2)式により得られるシンドロー
ムの値は、 となる。これによりエラーパタンY1,Y2を求めると、 となる。エラーパターンが求まれば訂正は(4)式によ
り次式のように行なわれる。
しかしながら、上記の構成においては、C2方向の誤
りの個数が3を超えるか又は、2つの誤りの内、一つの
誤りの位置すなはちエラーロケーションが不明の場合、
誤りが訂正できなくなると云う重大な問題点を有してい
た。さらに符号を拡張して第2検査符号の数を増やし3
個以上の誤りを訂正可能にしようとすると(5)式に相
等する式を解いてエラーパターンYiを求める(6)式
に相等する式を解くための計算量はエラーの個数iが増
えるにつれて急激に増大し、実用上実現不可能になると
いう問題点を有していた。
発明の目的 本発明の目的は、エラーロケーションの不明なエラー
を一つ含む、3を超える誤りの訂正を少ない計算量によ
って実現する誤り訂正方法を提供することにある。
発明の構成 本発明の誤り訂正方法は、1個のエラーのロケーショ
ンが未知の場合の誤り訂正方法であって、誤り検査行列
が所定の正の整数kを用いて定義されるガロア体GF(2k)
上の原始元αによって と表現される前記ガロア体上の元を成分とする符号のベ
クトル の伝送途中にエラーが生じ前記符号ベクトルが受信ベク
トル に変化した受信ベクトルを受信し、前記受信ベクトルの
エラーが、l個(l:整数)のロケーション(ai′のロ
ケーションをαiで定義する)が既知のエラーと、1個
のロケーションが未知のエラーであり、 l+2≦m である場合に、前記l個のエラーのロケーションを X1,X23,X3,……,Xl とおき、前記各ロケーションのエラーパターン (ai′のエラーパターンを(ai+ai′)で定義する をそれぞれ Y1,Y23,Y3,……,Yl とおき、前記1個のエラーのロケーション及びエラーパ
ターンをそれぞれXl+1,Yl+1とおき、受信ベクトルのシ
ンドローム S0,S1,S2,……,Sm-1によって求めるシンドローム演算ステップと、 C(n,i)(n=1,2,3,……,l,i=0,1,2,……,n−1) をXに関する恒等式 によって求めるロケーション演算ステップと、エラーロ
ケーションが未知の1個のエラーのエラーロケーション
とエラーパタン及び、エラーロケーションが既知のl個
のエラーのエラーパタン Xl+1,Yl+1,Yl,Yl-1,……,Y2,Y1 を漸化式 0(1)=S0(2)+Y31(1)=S1(2)+X332={S1(1)+C(1,0)S0(1)}/(X2
1) S0(0)=S0(1)+Y21=S0(0) によって逐次求めるエラーパタン演算ステップとを含む
ことを特徴とするものであり、上記漸化式を用いること
により、誤り検査行列の行数を増やしても、少ない計算
量で、すなわち少ない計算時間、または計算回路で多く
の誤りを訂正できる利点を有するものである。
実施例の説明 第3図は本発明の一実施例における誤り訂正符号の構
成図を示すものである。第3図において、Wは情報点
部、Pは第1検査点部、Qは第2検査部Qであり、第1
符号C1は図の縦方向に(n,k)リードソロモン符号(本
実施例の場n=32,k=29)を構成し、第2符号C2は図
の横方向に第1符号C1と直交する配列で、インターリ
ーブ距離D(本実施例の場合D=4)毎にh個の情報点
によりなる情報点部Wと第2検査点部Qより(m,h)リ
ードソロモン符号(本実施例の場合m=32,h=25)を構
成する。
第4図は本発明の一実施例における誤り訂正装置のブ
ロック図である。10は符号化器であり、第2符号化器11
と第1符号化器12を有する。20は伝送あるいは記録媒
体、30は復号化器であり、第1復号化器31と第2復号化
器32を有する。
以上のように構成された本実施例の誤り訂正装置につ
いて以下その動作を説明する。信号の流れは従来例と同
じであるので、ここでは従来例との差について説明す
る。本実施例の場合、第1符号はGF(28)上の(32,2
9)リードソロモン符号であり、その生成多項式は次式
で与えられる。
1(x)=(X+1)(X+α)(X+α2) ……(1
3) ここでαは方程式g(X)のGF(28)上の根である。
g(X)は原始多項式であればどのような多項式でもよ
く、例えば次式のような式が用いられる。
g(X)=X8+X4+X3+X2+1 ……(14) 29個の情報点をW1,W2,……,W29,3個の第1検査部の検
査点をP1,P2,P3とすると、第1符号の満たすべき検査
行列式は次式で与えられる。
ここで とおくと(15)式は と表わされる。これにより、検査点P1,P2,P3は、 と表わされる。第1符号化器12は29個の情報点Wi(i
=1,2,3,……,29)を用いてA,B,Cを計算し、Pi(i=
1,2,3)を求める。この計算を行う第1符号化器12はコ
ンピュータのプログラムによりソフトウェアとしも実現
できるし、また理論回路によりハードウェアとしても実
現できる事は当業者の知るところであり、詳細な説明は
省略する(例えば、特願昭58-66159号公報に記載されて
いる)。第1符号C1は検査点が3個であるので符号間
距離が4であり、1重の誤り検出訂正と2重以上の誤り
検出が可能である。一般に符号間距離をd、訂正可能な
誤り数をtとすると、2t+1dが成立する。従って第
1復号化器31は、1重誤り訂正を行い、2重以上の誤り
を検出した場合は、ポインタをたてる。この誤り検出・
訂正過程は以下のごとくなる。受信又は再生された第1
符号をWi(i=1,2,3,……,32)で表わす。便宜上情報
点と検査点との区別は行なわない。先ず、シンドローム
i(i=0,1,2)を求める。
ただし、P1=W30,P2=W31,P3=W32 今、第i番目のワードWi上に誤りが発生していると
仮定し、そのエラーパターンをYi,ロケーションを表
わすαi-1をXiで表わすと、受信データRiは次式で表
わされる。
i=Wi+Yi ……(20) 又、シンドロームの値は(3)式を満すので、 と表わされる。従って第1復号化器31は、S0,S1,S2
計算し、各々の値が0でない事により誤りの発生を検出
し、又 S1/S0=S2/S1=Xi ……(22) であるかどうかを調べて、それが1重誤りか否かを判定
する。(22)式を満すiが存在すれば1重誤りと判定
し、(21)の第1式で得られる誤りパターンを第i番目
の受信データRiに加える事により誤り訂正を完了す
る。
i=Ri+Yi ……(23) (22)式を満すiが存在しない場合は、2重以上の誤り
と判定し、ポインタを発生して、第2復号化器32内のメ
モリに送る。上記の誤り検出・訂正過程の実現手段は第
1符号化器12と同様に当業者の知る所であり、詳細な説
明は省略する。なお詳しくは、例えば、特開昭58-66159
号公報や、今井他著「符号理論」昭晃堂1975年等に記載
されている。第2符号C2は、本実施例の場合、GF
(28)上の(32,25)RS符号であり、その符号間距離は
8であるので、単独では3重誤り検出・訂正まで可能で
あり、又エラーの位置即ちロケーションがポインタ等に
より既知の場合は、7重訂正まで可能である。一般にロ
ケーションが既知の場合の誤り訂正をイレージャ訂正と
呼び、符号間距離をdとし、イレージャ訂正可能な誤り
数をeとすると、e+1≦dが成立する。又イレージャ
訂正とt重誤り検出訂正(略してエラー訂正と称す)と
を組み合わせる事も可能で、その場合は 2t+e+1≦d ……(24) が成立する。第2符号化器11は第1符号化器12と同様に
次式を満す第2検査点部Qi(i=1,2,……,7)を発生
する。
第5図は、本発明の一実施例における誤り訂正の方法
を用いた第2復号化器32のブロック図であり、321はイ
レージャ訂正回路、322はイレージャエラー訂正回路、3
23はエラー訂正回路である。以上のように構成された本
実施例の第2復号化器について以下に動作を説明する。
第2復号化器32は本実施例の場合、ポインタの数Pによ
って以下の訂正を行う。
(1) p≧8,1≦P≦2のとき、エラー訂正回路323で
2重エラー訂正を行う。
(2) P=7のとき、イレージャ訂正回路321で7イ
レージャ訂正を行う。
(3) 3≦P≦6のとき、イレージャ・エラー訂正回
路322で5イレージャ及び1重エラー訂正を行う。
ポインタは第3図に於て各列に1つづつであり、第1
符号に直交する第2符号からみると、ポインタは各行毎
の第2符号に共通であるので、ポインタ及びロケーショ
ンに関する演算は、1回求めておけば各行に共通に使え
るので演算回数を少くすることが可能である。ここでは
5イレージャ及び1重エラー訂正について説明する。最
初にエラーのポインタ数が3以上5以下であったとする
と、適当のエラーのポインタを追加し、エラーのポイン
タ数が5になるようにする。
第6図は本発明の一実施例における誤り訂正方法を用
いた5イレージャ及び1エラーを訂正するイレージャエ
ラー訂正回路のブロック図であり、3221はロケーション
演算回路、3222はシンドローム演算回路、3223はエラー
パターン演算回路である。以上のように構成された本発
明の一実施例における5イレージャ及び1エラー訂正回
路について以下その動作を説明する。先ず、5つのポイ
ンタに対応するエラーのロケーションをX1,X2,33,X4,X
5とし、ロケーション演算回路3221に於て、次のXに関
する恒等式を満たす。
で定義されるC(n,i)を以下の手順で求める。
C(1,0)=X1 次にシンドローム演算回路3222は次式を計算しシンドロ
ームSj(j=0,1,……,6)を求める。
一方シンドロームはイレージャのロケーションXi及び
エラーのパターンYi(Y=1,2,3,4,5)とロケーション
未知の1重エラーのロケーション及びエラーパターンX
6,Y6により次式で表わされる。
この式を解いてエラーのロケーションX6とそのエラー
のパターンY6とを求めると、次式のようになるが、そ
の演算は演算回路3223により実行される。
次にY5を次式で定義されるSi(4)(i=0,1,2,3,
4)を用いて、 によって求める。以下同様にY4,Y3,Y2,Y1を以下の式に
よって求める。
このようにして、全てのイレージャのエラーパターンY
1,Y2,Y3,Y4,Y5とロケーション未知のエラーロケーショ
ン及びエラーパターンX6,Y6とが求まり、エラーの訂正
を行うことができる。第2復号化器32の構成はソフトウ
エア及びハードウエアで実現可能であるということは云
うまでもない。
以上のように本実施例によれば、イレージャの訂正を
漸化式を計算することによって実現するので、少ない演
算回数、すなわち復号化器をソフトウエアで実現した場
合には非常に短い演算時間で、またハードウエアで実現
した場合には非常に少ない演算回路によって、5つのロ
ケーションが既知のエラーと1つのロケーションが未知
のエラーを訂正することができる。なお、上記実施例で
は、エラーパターンYjを求める際に、 を計算したが、この値はポインタを求める際に1度計算
しておけば第3図の各行について共通に使えるので、全
体の演算時間または演算回路をさらに減らすことができ
る。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明はポインタに
よって得られるロケーションの漸化式を計算するように
構成し、ロケーション多項式の係数とシンドロームの漸
化式を計算する様に構成しているので、非常に少ない演
算時間または演算回路で、誤り位置の不明な誤りを含む
多重誤りを訂正可能にするという優れた効果が得られ
る。その効果により、この誤り訂正の方法を安価なPCM
録音機に用いることが可能になり、通常の使用状態では
半永久的に訂正後の信号の劣化が生じないという優れた
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の誤り訂正方法に用いられる誤り訂正符号
の構成図、第2図は同じく従来の誤り訂正の方法を用い
た誤り訂正装置のブロック図、第3図は本発明の一実施
例における誤り訂正方法を用いた誤り訂正符号の構成
図、第4図は同じく本発明の一実施例における誤り訂正
方法を用いた誤り訂正装置のブロック図、第5図は本発
明の一実施例における誤り訂正方法を用いた第2復号化
器のブロック図、第6図は本発明の一実施例における誤
り訂正方法を用いたイレージャエラー訂正回路のブロッ
ク図である。 W……情報点部、P……第1検査点部、Q……第2検査
点部、10……符号化器、11……第2符号化器、12……第
1符号化器、30……復号化器、31……第1復号化器、32
……第2復号化器、321……イレージャ訂正回路、3221
……ロケーション演算回路、3222……シンドローム演算
回路、3223……エラーパターン演算回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1個のエラーのロケーションが未知の場合
    の誤り訂正方法であって、誤り検査行列が所定の正の整
    数kを用いて定義されるガロア体GF(2k)上の原始元αに
    よって と表現される前記ガロア体上の元を成分とする符号のベ
    クトル の伝送途中にエラーが生じ前記符号ベクトルが受信ベク
    トル に変化した受信ベクトルを受信し、前記受信ベクトルの
    エラーが、l個(l:整数)のロケーション(ai′のロ
    ケーションをαiで定義する)が既知のエラーと、1個
    のロケーションが未知のエラーであり、 l+2≦m である場合に、前記l個のエラーのロケーションを X1,X2,X3,……,Xl とおき、前記各ロケーションのエラーパターン (ai′のエラーパターンを(ai+ai′)で定義する をそれぞれ Y1,Y2,Y3,……,Yl とおき、前記1個のエラーのロケーション及びエラーパ
    ターンをそれぞれXl+1,Yl+1とおき、受信ベクトルのシ
    ンドローム S0,S1,S2,……,Sm-1によって求めるシンドローム演算ステップと、 C(n,i)(n=1,2,3,……,l,i=0,1,2,……,n−1) をXに関する恒等式 によって求めるロケーション演算ステップと、エラーロ
    ケーションが未知の1個のエラーのエラーロケーション
    とエラーパタン及び、エラーロケーションが既知のl個
    のエラーのエラーパタン Xl+1,Yl+1,Yl,Yl-1,……,Y2,Y1 を漸化式 0(1)=S0(2)+Y31(1)=S1(2)+X332={S1(1)+C(1,0)S0(1)}/(X2
    1) S0(0)=S0(1)+Y21=S0(0) によって逐次求めるエラーパタン演算ステップとを含む
    ことを特徴とする誤り訂正方法。
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