JP4112520B2 - 訂正符号生成装置、訂正符号生成方法、誤り訂正装置、および誤り訂正方法 - Google Patents
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Description
ここで、ECCブロックの符号化を効率的に行う先行技術が公開されている(特許文献1参照)。
上記に鑑み、本発明はメモリに書き込み、読み出すデータ量の削減が可能な訂正符号生成装置、訂正符号生成方法、誤り訂正装置、および誤り訂正方法を提供することを目的とする。
IDデータそのものと、その誤り検出符号を纏めて、誤り訂正符号を生成できる。
メインータそのものと、その誤り検出符号を纏めて、誤り訂正符号を生成できる。
テーブルを参照することでスクランブルデータに対する誤り訂正符号を生成することができる。スクランブルデータの計算が不要となることから、誤り訂正符号の生成をより速やかに行えるようになる。
データ量の多いメインデータの誤り訂正符号の再計算が不要となるので、ECCブロック全体としての誤り訂正符号の再計算を速やかに行える。この結果、記録媒体へのデータの書き込みが不成功な場合に備えて、誤り訂正符号の再計算結果を事前に準備しておく必要がなくなる。
IDデータそのものと、その誤り検出符号を纏めて、誤り訂正符号を生成できる。
メインータそのものと、その誤り検出符号を纏めて、誤り訂正符号を生成できる。
テーブルを参照することでスクランブルデータに対する誤り訂正符号を生成することができる。スクランブルデータの計算が不要となることから、誤り訂正符号の生成をより速やかに行えるようになる。
データ量の多いメインデータの誤り訂正符号の再計算が不要となるので、ECCブロック全体としての誤り訂正符号の再計算を速やかに行える。この結果、記録媒体へのデータの書き込みが不成功な場合に備えて、誤り訂正符号の再計算結果を事前に準備しておく必要がなくなる。
ID検出、デスクランブル、誤り検出を順次に行うことで、ECCブロックを処理する。処理を順次に行うことで、メモリから元のECCブロックを読み出す回数を低減することができる。
ID検出、デスクランブル、誤り検出を順次に行うことで、ECCブロックを処理する。処理を順次に行うことで、メモリから元のECCブロックを読み出す回数を低減することができる。
(記録媒体へのデータの記録:ECCブロックの生成)
図1は、本発明の一実施形態に係るECCブロック(F0+F1+F2)の生成手法を表す模式図である。後述するようにこのECCブロック(F0+F1+F2)は、3つのECCブロック(F0)、(F1)、(F2)から生成される。
なお、図1の手順で生成されたECCブロック(F0+F1+F2)自体はDVDで用いられているECCブロックと同様である。
図2は、ECCブロックの構成を表す模式図である。
このECCブロックは16組のデータフレーム0〜15が結合され、誤り訂正符号として、内符号PIおよび外符号POが付加されて構成される。ECCブロックの各列(縦方向)に対して16バイト(1バイト=1行とする)の外符号POが付加され、各行(横方向)に対して10バイトの内符号PIが付加されている。16行(16バイト)の外符号POは、12行毎(各セクタ)に1行(バイト)が分散して配置される。
データフレームは、(1行=172バイト)×12行で構成されている。先頭行には、セクタ番号、セクタ情報から構成されるセクタ識別子(ID data:IDentification data)が配置され、続いてID誤り検出符号(IED)、制御信号等に使われる補助データ(RSB)、その後に2Kバイト(2048Byte)のメインデータ領域がある。最後の行の最後には、メインデータのための誤り検出符号(EDC)が付加されている。
なお、セクタ識別子(ID)、ID誤り検出符号(IED)、補助データ(RSB)が記憶される領域をID部(あるいはID領域)ということとする。
既述のように、ECCブロック(F0+F1+F2)は、ID部、スクランブル処理されたメインデータ、EDCからなるデータフレーム(Data frame)が集合され誤り訂正符号PO/PIが付加されて構成される。
本実施形態では、ECCブロック(F0+F1+F2)は3つのECCブロック(F0)、(F1)、(F2)を加算することで生成される。逆に言えば、ECCブロック(F0+F1+F2)は3つのECCブロック(F0)、(F1)、(F2)に分割できる。
・ECCブロック(F0)は、ID部、およびID部のみから生成されたEDC(F0)、PO(F0)、およびPI(F0)から構成される。EDC(F0)、PO(F0)、およびPI(F0)は、ID部以外の領域(メインデータの領域)を“0”として生成される。
・ECCブロック(F1)は、メインデータ、およびメインデータのみから生成されたEDC(F1)、PO(F1)、およびPI(F1)から構成される。EDC(F1)、PO(F1)、およびPI(F1)は、メインデータ以外の領域(ID部)を“0”として生成される。
・ECCブロック(F2)は、スクランブルデータのみから生成されたPO(F2)、およびPI(F2)から構成される。即ち、ID部とEDC部は“0”である。
通常はこのように分割して演算を行うのではなく、ECCブロック全体のままスクランブル処理、誤り訂正符号PO/PIの付加が行われる。誤り訂正符号が線形性を有することから、本実施形態のように分割処理後に加算しても、従来のようにそのまま処理しても、同様のECCブロックが生成される。
本実施形態のようにECCブロックのデータ毎に符号を生成し、生成された符号を加算することで、ECCブロックを生成することで、ECCブロックを構成するデータのメモリへの出し入れ量を低減できる。その結果として高速処理や低消費電力化の実現が可能となる。なお、この詳細は後述する。
ここで、参考として、DVD方式の記録信号となる物理セクタ(Physical sector)が生成されるまでの通常の処理内容を説明する。
一般に情報データ等を記録媒体に記録する場合、ディフェクト等でデータ破壊の発生を完全に防止することが困難であることから、データ修復の為に誤り訂正符号が付加される。また誤り訂正処理で誤訂正を行う可能性があることから、誤り訂正符号が付加される前に誤り検出符号が付加される。
更に、円盤型記録媒体(いわゆるディスク)などでは、隣接トラックからのクロストークが避けられない。この場合に、隣接トラックの記録信号が同一パターンを繰り返すと、安定なトラッキングサーボが困難になる場合もあり、データにスクランブル処理を施すことがある。
このように、記録媒体に信号が記録されるまで、メインデータに種々のデータが付加されたり、加工されたり、多くの処理が行われる。
各々の物理セクタのセクタ識別子たるIDに、これと対応するID誤り検出符号IEDが生成され、付加される。
セクタ識別子(ID)、ID誤り検出符号(IED)、補助データ(RSB)とメインデータに対して誤り検出符号(EDC)が生成、付加されデータフレームが作成される。
図5は、このときに生成されるデータフレーム(スクランブル処理前のデータフレーム)を表す模式図である。
その後、スクランブルされたデータフレームが16組集まってECCブロックが構成され、誤り訂正符号(外符号PO、内符号PI)が付加される。
このようにして構成されたECCブロック(インターリーブ前のECCブロック)は既述の図3で表され、図1のECCブロック(F1+F2+F3)に対応する。
図6は、インターリーブ後のECCブロックを表す模式図である。
図7は、このようにして作成されたレコーディングフレームを表す模式図である。
このレコーディングフレームの各行が2つのシンクフレームに分割され、各シンクフレームの先頭に同期信号が付加され、データが変調されることで、チャネルビットストリームとなる。
図8は、このようにして作成された物理セクタを表す模式図である。
IED生成部(R01)で、IDからIEDが生成され、連結部(Link1)でRSBと連結される。連結されたデータは、データフレーム生成部(D02)と連結部(Link2)に送られる。連結されたデータは、連結部(L2)でメインデータと連結され、EDC生成部(R02)でEDCが生成される。一方、メインデータはスクランブル部(R03)でスクランブル処理が施され、それらはデータフレーム生成部(D02)に送られる。データフレーム生成部(D02)で纏められたデータフレームは16データフレーム集合部(D031)で16組が集合され、ECC生成部(R05)に送られて誤り訂正符号(PO&PI)が付加され、ECCブロック(D032)が作成される。
図11は、本発明の一実施形態に係る記録動作でのメモリの読み出し/書き込み処理内容を表すブロック図である。本図では、図1に対応する処理を行っている。
16個のメインデータ(2048Byte ×16)が、メモリ(M01)に書き込まれる。
メモリ(M01)内からメインデータを読み出し、メインデータのみのEDC(F1)とPO(F1)及びPI(F1)が生成されて(R11)、メモリ(M01)に記憶される。
IDからIEDを生成し、IDとIEDとRSBのみによるEDC(F0)を生成しておく(R12)。
メモリ(M01)からメインデータを読みだし、ID部を付加し、ECCブロック(F1)を生成する(R13)。
IDからスクランブルデータを生成し(R15)、メインデータに加算する(AD4)。
スクランブルデータのみからPO(F2)とPI(F2)を生成し(R16)、PO/PI部に加算する(AD5)。
以上のようにしてECCブロック(F0+F1+F2)が生成される
その後、ECCブロック(F0+F1+F2)に同期信号を付加し、変調処理して物理セクタを生成する(R07)。記録媒体に物理セクタ(変調データ)を記録する(R08)。
しかし、ID部に対するPO/PIは、比較的簡単な演算で生成できる。これは、各データフレームに存在するID部およびEDC(F0)のデータ量が小さく(前者は12Byte)、他は全て“0”データのためである。
また、スクランブルデータに対するPO/PIも比較的簡単な演算で生成可能である。DVD方式ではスクランブルデータが16パターンしか存在せず、その都度演算するメインデータと同様の符号生成多項式による演算処理は必要ないからである。最も容易な方法としては事前に計算されたPO/PI値をROM等に記憶させておき、選択して利用することができる。なお、この詳細は後述する。
32Kbyte〜37Kbyte単位のメモリーからの読出し/書込みの回数は3回(書込み1回、読出し2回)となり、処理ステップが大幅に削減できることから、高速化や低消費電力化が期待できる。
図11での処理の比較例を示す。
図12は、データのキャッシュ及びバッファ格納用に使われるメモリ(M01)を中心として、各演算処理が行われる関係を表す図である。ここでは、図9で表された物理セクタ生成処理を説明する。
2048Byteのメインデータ16組「32.8kByte」が、メモリ(M01)に書き込まれる。
IDはIEDが生成され、16組のID部(ID+IED+RSB)のデータ192Byteが書き込まれる。
ID部とメインデータは、データフレーム単位で読み出され、各データフレームのEDC16組が生成される。
メインデータのみは、読み出されてスクランブル処理され、スクランブル後のデータが書き込まれる。
ECCブロックの各列、192Byte×172列が読み出され、PO(2752Byte)が生成され、メモリ(M01)に書き込まれる。
ECCブロックの各行、172Byte×208行が読み出され、PI(2080Byte)が生成され、メモリ(M01)に書き込まれる。
PI(Parity)が付加されたデータフレーム毎に1行のPO行を加えたレコーディングフレーム16組を順次読出し、同期信号付加し、変調処理を施して、記録制御部(R08)で記録媒体に記録する。
これに対して、図10で表されるように、本実施形態では、メモリーと符号化演算部とのデータやり取りを大幅に削減することができる。これは、誤り検出符号や誤り訂正符号が線形符号であることを利用して、EDCやPO及びPI等の各符号を、元のソースデータ単位で分割して演算生成し、加算処理しているからである。
ところで、ビデオレコーディング規格における欠陥管理方式では、ブロックスリップ記録が行われる。
図13は、ある特定トラックにおける、ブロックスリップ記録時のデータ配置関係を示した図である。
Data-nの次に、Data-(n+1)が記録されている場合、最後の物理セクタ領域で、記録媒体に欠陥が発見されたとき、Data-(n+1)は次のブロック記録領域に記録される。
このとき、スクランブル処理の内容が記録トラックの物理IDのデータで決められることから、スリップされて記録されるデータData-(n+1)は、再スクランブルされ(IDが変更される)、結果としてPO/PIも再計算される。
このような記録データは僅かな時間での再計算によって記録データを生成しなければならず、通常の演算装置では時間的に間に合わない。
その結果、予備データとしてスクランブル値を変えた記録データを事前に作成しておき、スリップ記録が発生した場合、速やかに対応するようにしている。
記録データ格納エリアをメモリー内に3プレーン用意しておく。即ち、現在記録に使用しているデータ格納プレーンとは別に、スリップ記録が発生した場合のスクランブル値を変えたデータ格納プレーンと、発生しない場合の次のブロックデータの格納プレーンが用意される。このように、記録データを2組追加することで、スリップ記録を可能としている。
ID(m)記録領域にはスクランブルされたデータ(Da(n)/S(m))が記録される。なお、nはData番号、mはスクランブル番号である。
ID(m+1)記録領域にはスクランブルされたデータ(Da(n+1)/S(m+1))が記録される。
ID(m+2)記録領域にはスクランブルされたデータ(Da(n+2)/S(m+2))が記録されるが、途中で欠陥が検出された場合にはデータDa(n+2)はスリップ記録の決定に用いられる。
ID(m+3)記録領域にはスクランブルされたデータ(Da(n+2)/S(m+3))が記録される。
具体的には、図11で示す処理では32Kbyte〜37Kbyte単位のメモリーからの読出し/書込みの回数は3回(書込み1回、読出し2回)となり、図15で示す比較例に対して1/4となり、処理ステップが大幅に削減できることから、高速化や低消費電力化として、大きな効果が期待出来る。
なお、スクランブルデータについては、既述のように、予めROMに記憶させておけば、計算を行う必要もない。
図16は、DVD方式におけるスクランブルデータ発生器の構成を示した図である。DVD規格では、15段のシフトレジスタによる乱数発生器によってランダム信号を発生させ、メインデータに重畳加算することで、スクランブル処理している。乱数発生器の初期値は、該当データフレームのIDのb3〜b7の4ビットによって初期値を選択する。結果として、スクランブルデータの種別は16種類となっている。
ROMにPI、POが記憶されている。ROMのアドレスがスクランブルデータの種別と対応する。この結果、スクランブルデータの種別からPO,PIを求めることができる。
このようにすることで、スクランブルデータのPO(F2)・PI(F2)の演算が不要となる。
以上は、記録データ生成処理について説明してきた。本実施形態での基本的考えは、符号が線形特性を持っていることに着目し、複数のデータから構成されるものを、データの種別毎に分割して処理し、最終的に符号加算によって合成することで、目的とする記録信号を得るものであった。
再生動作においても、この考えを導入することで処理工程を削減することができる。
記録媒体から読み出された信号が、データ復調部(P01)でフレーム/ブロック同期によるシンボル同期が取られることで、チャネルビットストリームからシンボルデータ(一般にはバイトデータシンボル)へと変換される。
次に、PO訂正(P06)で全データが順に読み出され、誤り訂正外符号PO系列の訂正処理が行われる。この場合、先のPI系列でのエラーフラグを利用して、エラー場所を指定して訂正演算ではエラーパターンのみ抽出することで、訂正能力向上方式等が行われる。PI系列と同様にPO系列でも訂正不能系列はエラーフラグを生成してエラーフラグ情報として格納しておく。
しかしながら、このためには訂正処理を行う度にデータを読み出してエラー情報を抽出する為のシンドロームを検出しなければならない。連続したデータをリアルタイムで読出処理するには限られた時間内で、ブロックの訂正処理を行う必要がある。従って、繰り返し訂正処理を行うと、読出し速度に制限を与えることになる。また、毎回全データの読出しが必要なことから、低消費電力化に逆行することにもなる。
このような一連の動作によって、メモリー内には最終的なデータが格納され、外部からの要求に沿って、データが出力される。上記の図18における32K〜37Kbyte単位のメモリーの書込み/読出し回数は、7回が最低必要になる。
従来システムと同様に、記録媒体から読み出された信号はデータ復調部(P01)によって復調され、シンボルデータとなる。このシンボルデータは、フレーム同期信号等でデータフレームの分離識別が行われ、ID検出部(P02)によってID部が抽出され、IED検査(P03)によってIEDチェックが行われID情報の信頼性が確保される。
データ復調部(P01)からのデータは、デスクランブル部(P17)に送り込まれると並行して、PI-シンドローム部(P151)とPO-シンドローム部(P161)に送り込まれ、夫々誤り訂正系列のエラーパターンによるシンドロームが生成される。一方、デスクランブル部(P17)でデスクランブルされたデータは、メモリ(M01)に書き込まれると同時に、EDC検査部(P18)に送り込まれ、データフレーム単位での誤り検出が行われる。
このとき、データの一部にエラーがあれば、PI及びPOシンドローム及びEDC結果は、“0”にならない。即ち、エラー発生に関係する訂正系列のシンドローム及びデータフレームのEDC判定が“0”以外の値を示す。
この動作と併せて、指定のPIシンドロームを“0”として、更にエラーシンボル位置とエラーパターン情報をPOシンドローム側にも送って、シンドローム生成演算を施す。即ち、エラーシンボル位置と関係するPO訂正系列が選択され、PO側シンドローム演算処理が施される。生成されたPO側シンドロームを指定のPOシンドロームに加算修正して、今回訂正処理されたシンボルを含めた訂正系列の新シンドロームが生成される。
併せて、PO訂正部(P162)は、指定POシンドロームを“0”とし、かつエラー位置とエラーパターン情報をPI側に送る。この結果、指定POシンドロームと関連するPI系列のシンドロームが修正される。
また、PO訂正部(P162)は、指定POシンドロームを“0”とし、かつエラー位置とエラーパターン情報をEDC検査部(P18)に送る。この結果、指定POシンドロームと関係するデータフレームのEDC値が修正される。
尚、PI及びPO訂正処理において、相手側のシンドロームが“0”以外であることをエラーフラグとして利用し、消失訂正処理を行える。
なお、デスクランブル処理の信頼性はID検出の信頼性に委ねられているため、ID検出信頼性を高めておけば、訂正処理前に処理しても何らデータ信頼性を損なうものではない。
本実施形態では、32K〜37Kbyte単位のメモリ読み出し、書き込み回数は各1回の計2回である。
更にメモリの一部をID系や制御系データの格納専用とし、その他のメイン部分を2048Byte単位のメインデータの格納用とするメモリーマップを採用することも可能である。この結果、メモリの利用効率を向上することができる。
1.記録媒体へのデータ記録再生方式に用いられるECCブロックを特定の信号(データ)種別に区分し、別々に中間処理し、最後に加算合成することでECCブロックを得ることができる。この結果、メモリを介するデータ移動が少なくなり、高速化と低消費電力化の達成が容易になる。
ECCブロックの生成には、誤り検出符号化、誤り訂正符号化、スクランブル処理等多くの処理が必要で、その都度メモリへの書き込み/読出しが必要となる。このため、記録媒体へのデータ記録の際に、データの移動量が多くなり、高速化と低消費電力化が困難となる可能性がある。
4.誤り訂正処理による誤訂正検出の役目がある誤り検出符号EDCを、効果的に利用できる。即ち、最終的にメモリに格納されているデータのEDC検出結果を事前に確認できる。
5.スクランブルデータのみに対応するPO符号PI符号を、事前にROMに記憶しておくことで、演算が不要となり、さらなる高速化を図ることができる。
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
Claims (4)
- IDデータ,IEDデータ,およびRSBデータを有するID部と,前記IDデータに基づくスクランブルデータがメインデータに加算されてなるデータを有するメインデータ部と,前記ID部および前記メインデータ部から生成される誤り検出符号部と,から構成されるECCブロックの誤り訂正符号を生成する訂正符号生成装置であって,
前記ID部と同一の第1のID部と,全データを0とする第1のメインデータ部と,この第1のID部から生成される第1の誤り検出符号部と,から第1の誤り訂正符号を生成する第1の符号生成部と,
全データを0とする第2のID部と,前記メインデータを有する第2のメインデータ部と,この第2のメインデータ部から生成される第2の誤り検出符号部と,から第2の誤り訂正符号を生成する第2の符号生成部と,
前記スクランブルデータと第3の誤り訂正符号とを対応して表すテーブルを有し,このテーブルを用いて前記スクランブルデータから前記第3の誤り訂正符号を生成する第3の符号生成部と,
前記第1,第2,第3の誤り訂正符号を加算して,前記ECCブロック全体の誤り訂正符号を生成するECC符号生成部と,
を具備することを特徴とする訂正符号生成装置。 - 前記ECC符号生成部で生成された前記ECCブロック全体の誤り訂正符号を含むECCブロックを記録媒体に書き込む記録媒体書込部と,
前記記録媒体書込部でのECCブロックの書き込みが成功するか否かを判断する書込判断部と,
前記書込判断部が前記ECCブロックの書込が成功しないと判断したときに,前記ECCブロックのIDデータおよびスクランブルデータを変更するデータ変更部と,
前記変更されたIDデータに基づく,第4の誤り訂正符号を生成する第4の符号生成部と,
前記変更されたスクランブルデータに基づく,第5の誤り訂正符号を生成する第5の符号生成部と,をさらに具備し,
前記ECC符号生成部が,前記第4,第2,第5の誤り訂正符号を加算して,前記ECCブロック全体の誤り訂正符号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の訂正符号生成装置 - IDデータ,IEDデータ,およびRSBデータを有するID部と,前記IDデータに基づくスクランブルデータがメインデータに加算されてなるデータを有するメインデータ部と,前記ID部および前記メインデータ部から生成される誤り検出符号部と,から構成されるECCブロックの誤り訂正符号を生成する訂正符号生成方法であって,
前記ID部と同一の第1のID部と,全データを0とする第1のメインデータ部と,この第1のID部から生成される第1の誤り検出符号部と,から第1の誤り訂正符号を生成する第1の符号生成ステップと,
全データを0とする第2のID部と,前記メインデータを有する第2のメインデータ部と,この第2のメインデータ部から生成される第2の誤り検出符号部と,から第2の誤り訂正符号を生成する第2の符号生成ステップと,
前記スクランブルデータと第3の誤り訂正符号とを対応して表すテーブルを用いて,前記スクランブルデータから前記第3の誤り訂正符号を生成する第3の符号生成ステップと,
前記第1,第2,第3の誤り訂正符号を加算して,前記ECCブロック全体の誤り訂正符号を生成するECC符号生成ステップと,
を具備することを特徴とする訂正符号生成方法。 - 前記ECC符号生成ステップで生成された前記ECCブロック全体の誤り訂正符号を含むECCブロックを記録媒体に書き込む記録媒体書込ステップと,
前記記録媒体書込ステップでのECCブロックの書き込みが成功するか否かを判断する書込判断ステップと,
前記書込判断ステップで前記ECCブロックの書込が成功しないと判断したときに,前記ECCブロックのIDデータおよびスクランブルデータを変更するデータ変更ステップと,
前記変更されたIDデータに基づく,第4の誤り訂正符号を生成する第4の符号生成ステップと,
前記変更されたスクランブルデータに基づく,第5の誤り訂正符号を生成する第5の符号生成ステップと,をさらに具備し,
前記ECC符号生成ステップで,前記第4,第2,第5の誤り訂正符号を加算して,前記ECCブロック全体の誤り訂正符号を生成する
ことを特徴とする請求項3に記載の訂正符号生成方法。
Priority Applications (2)
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