JP4191043B2 - 単純な復号化方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、符号のことによると損傷した符号ワードを情報ワードに復号化する方法及び対応する装置、並びにかような方法を実装するコンピュータプログラムに関する。

参照によって内容が本明細書に組み込まれたものとする欧州特許出願ＥＰ０１２０１８４１．２（ＰＨＮＬ１０３３１）において、情報記号の幾つかが復号化器に知られている場合に誤り訂正符号（ＥＣＣ）の誤り訂正能力を向上させることを可能とする方法が記載されている。可能な応用は、光メディア上のアドレス取得の分野におけるものである。光メディア上のセクタアドレスは、誤り訂正符号によって保護されたヘッダの一部である。多くの状況下において、現在のセクタのヘッダ情報の多くは、以前に読み取られたセクタ及びテーブル・オブ・コンテンツから、又は読み取り若しくは書き込みヘッドがおおよそどこに接地するかの知識から推測されることができる。

参照によって内容が本明細書に組み込まれたものとする欧州特許出願ＥＰ０１２０３１４７．２（ＰＨＮＬ１０６００）において、アドレスワード（address word）を符号ワード（codeword）に符号化する方法が記載されている。記載された符号は、向上された誤り訂正能力を提供する。なぜなら該符号は、連続するセクタの多くの又は全てのビットアドレスが変化する場所においてさえも、読み取り又は書き込みヘッドの接地位置のおおよその知識から恩恵を受けることを可能とするからである。このことは、アドレスワードを情報ワード（information word）に符号化し、これにより互いに近接したアドレスを有するアドレスワードが複数の情報記号を共有し、次いで前記情報ワードが選択された生成行列を利用して符号ワードに符号化され、これにより前記符号の少なくとも１つのサブ符号（subcode）の最小ハミング距離が前記符号の最小ハミング距離よりも大きくなり、少なくとも１つの既知の情報記号に対応する少なくとも１つの行を前記生成行列から省略することによって前記サブ符号のサブ符号生成行列が前記符号の前記生成行列から得られるようにすることにより達成される。

上述の特許出願において記載された方法により符号化された符号ワードを復号化するために、標準的なリードソロモン（Reed-Solomon、ＲＳ）復号化器は利用されることはできず、特殊な復号化器が前記向上された誤り訂正能力を利用するために備えられる必要がある。従って、標準的な再生又は記録装置は、かような符号を利用することができず、該符号を復号化することすら全くできない。更に、新たな再生又は記録装置において新たな復号化器が設計され実装される必要がある。

それ故本発明の目的は、標準的なリードソロモン符号を復号化する標準的な方法及び装置からかなり逸脱する必要なく、かような符号を復号化する方法及び装置を提供することにある。

当該目的は本発明によって、請求項１による、符号のことによると損傷した（mutilated）符号ワードｒを情報記号を有する情報ワードｍ’に復号化する方法であって、情報ワードｍが前記符号の符号ワードｃに符号化される方法において、
前記ことによると損傷した符号ワードｒを符号ワードｒ’に復号化するステップと、
前記符号ワードｒ’から情報記号を復元するステップと、
前記復元された情報記号を、復号化の前に既知である情報記号と比較するステップと、
前記比較の結果に基づいて復号化誤りを検証するステップと、
を有する方法によって達成される。

本発明は、復元された情報記号即ち復元されたユーザ情報を復号化器において利用可能な既知の情報記号と比較することにより、標準的なＲＳ復号化器を利用して誤訂正が為されたか否かを、数学的な符号特性に基づいて誤り訂正符号において依然識別可能であるという着想に基づく。前記復号化器が、前記符号の誤り訂正能力内である訂正誤りを為した場合、前記復元された情報記号と既知の情報記号との間に不一致が生じ、否定的な認証結果に導く高い可能性がある。

本発明の好適な実施例は従属請求項において定義される。好ましくは情報記号の復元は、例えばシンドローム形成（syndrome formation）に利用されるハードウェアに類似したような、何らかの単純なハードウェアによって実装される。

本発明は一般に、訂正誤りの検出のためのいずれの体系的な符号に適用可能である。しかしながら本発明は、幾つかの情報記号が検出器に既知である場合に追加のハミング距離を提供する、上述の欧州特許出願ＥＰ０１２０１８４１．２（ＰＨＮＬ１０３３１）及びＥＰ０１２０３１４７．２（ＰＨＮＬ１０６００）に記載されたような符号の復号化に有利に適用される。しかしながら前記符号化器は、もしあれば、どの記号が実際に前記復号化器に知られているかを通知されないことが仮定される。

有効ハミング距離のかような向上を得るため、特定の所定の（即ち前もって選択された）生成行列が利用される。前記所定の生成行列はこのとき、符号化及び復号化に利用される。即ち該行列は、標準的な生成行列として利用される必要がある。換言すれば前記生成行列は、サブ符号の最小ハミング距離が、完全な符号の最小ハミング距離よりも大きくなるように選択される。

情報ワードを符号ワードに復号化するために生成行列を利用するという発想は、例えばRichard E. Blahutによる「Theory and Practice of Error-Control Codes」（Addison
Wesley、1984年５月、3.2節）より広く利用され知られている。かような生成行列はとりわけ、ＣＤオーディオ規格のような規格において利用され記載されている。

前記所定の生成行列を利用する場合、アドレス情報はより信頼性高く保護されることができる。例えば、ディスクのようなデータ担体上の特定のアドレスにアクセスするための新たなコマンドが与えられた場合に、最上位ビットのようなアドレス情報の一部が前記復号化器に既知である場合、アドレス取得はより信頼性が高くなり、このことは特に書き込みの間には重要である。前記復号化器は次いで増大させられた最小ハミング距離を持つサブ符号を効果的に利用することができる。しかしながら、前もって情報記号が前記復号化器に知られていない場合、取得された符号ワードの復号化は通常どおり可能であり、本発明によって利用される符号のハミング距離は、既知の符号のハミング距離と同じになる。即ち、より大きな最小ハミング距離を持つサブ符号が復号化の間に利用され得ない。

好ましくはアドレスワードは、互いに近接したアドレスを持つアドレスワードが複数の情報記号を供給するように、情報ワードに符号化される。かようなアドレスワードは好ましくは、ＤＶＲ（digital video recording）において利用されるような、例えばウォブルチャネルとして知られる安全なサブチャネルに符号化されたアドレスのようなウォブルアドレスである。

符号化の間のアドレスの前処理のため、アドレスが増加された場合、前記情報記号の１つのみが変化する。例えば、前記情報記号の１つのみが、ディスクの内側から外側へのジャンプのときに変化する。それ故、ジャンプの精度が、実際の接地位置が目標の接地位置のアドレスから多くてもｋだけ異なるようなものである場合、少なくともｋ−１個の情報記号がディスク上の全てのジャンプについて既知となる。

本発明による、ことによると損傷した符号ワードを復号化する装置は、請求項８に定義される。本発明による方法を実施化するための本発明によるコンピュータプログラムは、請求項９に定義される。

本発明は好ましくは、オーディオ、ビデオ又はソフトウェアデータを保存するデータ担体から読み取られたデータを復号化するために適用され、ここで前記データ担体は記録可能又は再書き込み可能なタイプの、とりわけＣＤ又はＤＶＤのような光記録担体であっても良い。本発明の特定の応用は、特にＤＶＲ（digital video recording）のための規格において提案されるような光記録の分野、好ましくはＤＶＲ中のウォブルアドレスの符号化の分野に存する。

本発明は更に、図を参照しながら以下により詳細に説明される。

図１は、例えばリードソロモン符号のような[ｎ,ｋ]ブロック符号の符号ワードｃの典型的な体系を示す。符号ワードは、ｋ個の情報記号を有する情報ワードｍと、前記情報ワードｍを符号ワードｃに符号化するときに生成されたｎ−ｋ個のパリティ記号を有するパリティワードｐとを有する。

図２は、符号化及び復号化を利用する典型的なシステムのブロック図を示す。ここでは、例えばマスタテープ又はマスタディスクに記録されたデータソース１から来る例えばオーディオ又はビデオデータのようなユーザデータが符号化され、その後該データは例えばディスクのようなデータ担体に保存されるか又は例えばインターネットによってのように伝送チャネルによって伝送され、その後例えばこれらデータを再生するためにデータシンク９に転送するために該データが再び復号化される。

図示されるように、ソース１のユーザデータは最初にソース符号化器２によって符号化され、次いでＥＣＣ符号化器３によって誤り訂正符号化され、その後例えばＥＦＭ変調器のような変調器４によって変調される。その後、前記符号化されたユーザデータ即ち符号ワードはチャネル５に入力され、該チャネル５において誤りが前記符号ワードに導入され得る。チャネル５はここでは広く解釈されるべきであり、伝送チャネル及び後の再生のためのデータ担体上への前記符号化されたデータの保存を含む。

データの再生が意図された場合、前記符号化されたデータは、最初に例えばＥＦＭ復調器のような復調器６によって復調される必要があり、その後該データはＥＣＣ復号化器７によって誤り訂正復号化され、ソース復号化器８によってソース復号化される。最後に、前記復号化されたユーザデータは例えば前記ユーザデータの再生のための再生装置のようなシンク９に入力されることができる。

しかしながら、かような一般的なシステムはユーザデータの符号化及び復号化のために利用されるだけでなく、とりわけアドレスデータといった管理データのようないずれの種類のデータについても利用される。かようなアドレスデータは、データ担体上の又はユーザデータのデータストリーム中の特定の位置を見出すために利用される。記録可能な又は再書き込み可能なディスク上に、かようなアドレスデータは一般にいずれかのユーザデータが記録される前の空のディスクに予め記録される。

本発明はデータの復号化に言及する。好適な実施例によれば、特定の所定の生成行列が利用される。本発明に特定の応用は、光記録担体において利用されるアドレスのアドレス取得の分野に存する。

図３は、上述した２つの欧州特許出願ＥＰ０１２０１８４１．２（ＰＨＮＬ１０３３１）及びＥＰ０１２０３１４７．２（ＰＨＮＬ１０６００）において記載されるような、情報ワードを符号化する装置の実施例を示す。ここでは符号化装置１０は、一定の数の情報記号ｍ_１，ｍ_２，・・・，ｍ_ｋを有する情報ワードｍを、符号Ｃの符号ワードｃに符号化する符号化ユニット１１を有する。改善された誤り訂正能力を達成するため、特定の所定の生成行列Ｇが、情報ワードｍを符号化するために利用される。該生成行列Ｇは、選択ユニット１２によって一度選択及び定義され、次いで継続的な利用のために復号化装置１０及び復号化装置に供給され又は好ましくは保存される。

生成行列Ｇの利用により、情報ワードｍはかくして符号化ユニット１１によって符号ワードｃに符号化される。これらの符号ワードｃは、例えばＣＤ又はＤＶＤのような光記録担体１４に符号ワードｃを記録する書き込みユニット１３に供給されることができる。

例として、生成行列Ｇの好適な選択が以下により詳細に説明される。本例は、ｇ（ｘ）＝ｘ^３＋ｘ＋１によって生成された[７,４,３]バイナリハミング符号Ｃに基づく。最初に、前記符号の「通常の」既知の利用が説明され、その後に本発明による符号の利用が説明される。

通常符号Ｃは体系的な形式において利用され、４個の（一般的にはｋ個の）行と７個の（一般的にはｎ個の）列を持つ以下の生成行列に対応する：

情報ワードｍ＝（ｍ_１，ｍ_２，ｍ_３，ｍ_４）は、符号ワードｃ＝ｍ・Ｇ_ｓｙｓにマッピングされる。ｉ番目の情報記号ｍ_ｉが復号化の前に前記復号化器に既知である場合、前記復号化器は復号化に先立って取得されたワードｒへのｍ_ｉの寄与を減算することができる。このことは、前記復号化器が残りの受信されたワードｒ−ｍ_ｉ・Ｇ_ｓｙｓ ^ｉを、ｉ番目の行が生成行列Ｇ_ｓｙｓから除去された位置の符号に復号化することを意味する。ここでＧ_ｓｙｓ ^ｉはＧ_ｓｙｓのｉ番目の行を示す。いずれの３個までの情報ビットの知識は、未知の情報ビットについての訂正能力を著しく変化させない。なぜなら、Ｇ_ｓｙｓの多くとも３個の行を削除することにより得られた符号Ｃの殆ど全てのサブ符号Ｃ’は、依然としてハミング距離３を持つからである。情報ビットｍ_１、ｍ_３及びｍ_４が既知である場合のみ、ｍ_２を取得するためのハミング距離は４に増加させられる。

本発明によれば、同一の符号Ｃのための他の生成行列は以下のように与えられても良い：

符号Ｃの符号化のために（非体系的な）生成行列Ｇ_ｉｄが利用される場合、ＥＰ０１２０１８４１．２（ＰＨＮＬ１０３３１）及びＥＰ０１２０３１４７．２（ＰＨＮＬ１０６００）に記載されるような通知された復号化器は、特定の情報ビット又は情報記号（情報記号は１より多いビットを有し得る）が既知である場合、符号Ｃのより好適なサブ符号Ｃ’を復号化することができる。例えば、前記復号化器が最初の情報ビットｍ_１を知っている場合、該復号化器は[７，３，４]の単一符号に対応するＧ_ｉｄの最後の３個の行ｇ_２、ｇ_３、ｇ_４によって生成されるサブ符号Ｃ’を利用することができる。他の例としては、最後の３つのビットｍ_２，ｍ_３，ｍ_４が復号化器に知られている場合、該復号化器は[７，１，７]の反復符号に対応するＧ_ｉｄの最初の行により生成されるサブ符号を利用することができ、かくして前記復号化器が３個のビット誤りが存在する状態でさえも信頼性高くｍ_１を回復することを可能とする。

読み取られたことによると損傷した符号ワードｒを復号化する装置が図４に示される。ここで復号化装置は、ことによると損傷した符号ワードｒを受信する。例えばデータ担体から読み取られた記号ｒ_０，ｒ_１，・・・，ｒ_１１を有する受信されたワードｒ（ｘ）は、ことによると損傷した符号ワードである、即ち符号ワードｃに加えノイズｎを含むことが仮定される。シンドローム形成ユニット３０において既知の方法によって、受信されたワードｒからシンドロームＳ_ｊが計算される。ここで、０≦ｊ≦４についてＳ_ｊ＝ｃ（α^ｊ）＋ｎ（α^ｊ）＝ｎ（α^ｊ）、及び５≦ｊ≦１０についてＳ_ｊ＝ｎ（α^ｊ）＋ｍ_ｊが成り立つ。シンドロームＳ及び受信された符号ワードｒは次いで、符号ワードｒの係数ｒ’_０，ｒ’_１，・・・，ｒ’_１１を得るため、誤り位置及び誤り値を算出するための既知のタイプの誤りパターン算出ユニット３１に入力される。実際的な実現においては、前記誤りパターン算出ユニット３１は、キー方程式（key equation）を解くためのユニットと、Chienサーチ及びForneyアルゴリズムを実装するユニットとを有しても良い。ユニット３０及び３１は合わせて標準的なＲＳ復号化器を形成する。

前記得られた符号ワードの係数ｒ’_０，ｒ’_１，・・・，ｒ’_１１は次いで、例えば好ましくはシンドローム形成のためのユニット３０に類似した復元のための単純なハードウェアによって、復元ユニット３２において全ての情報記号ｍ’_１，ｍ’_２，・・・，ｍ’_ｋを抽出するために利用される。

取得された情報記号ｍ’_１，ｍ’_２，・・・，ｍ’_ｋの一部はその後比較器３３によって、既知の情報記号、本例においては情報記号ｍ_１と比較される。即ち、得られた情報記号ｍ’_１は既知の情報記号ｍ_１と比較される。当該比較はユニット３４において、復号化の間何らかの誤りが発生したか否かの検証を可能とする。なぜなら、復号化誤りが為された場合、前記復元された情報記号と既知の情報記号との間に不一致がある可能性が高いからである。

前記検証が肯定的な結果となる場合（３６）、復元された情報記号ｍ’_１，ｍ’_２，・・・，ｍ’_ｋは出力され、否定的な場合（３７）には誤り訂正は繰り返されることができ、又は代替として、特殊な通知された復号化器３７を利用してＥＰ０１２０１８４１．２（ＰＨＮＬ１０３３１）及びＥＰ０１２０３１４７．２（ＰＨＮＬ１０６００）に記載されたように既知の情報記号を考慮に入れて向上された誤り訂正が実行され、最終的に正しい情報記号ｍ’_１，ｍ’_２，・・・，ｍ’_ｋを生成することができる。

向上された誤り訂正機能を提供する異なる符号へ導く符号化の異なる方法についての更なる詳細のため、ＥＰ０１２０１８４１．２（ＰＨＮＬ１０３３１）及びＥＰ０１２０３１４７．２（ＰＨＮＬ１０６００）への参照が為される。これら全ての符号の復号化に対して本発明は適用可能である。

本発明による、符号化及び復号化方式の他の実施例のブロック図が図５に示される。ここでｋ個のアドレス記号ａ_０，ａ_１，・・・，ａ_ｋ−１を有するアドレスワードａが、アドレス前処理ユニット６１及びＲＳ符号化器６２を有する符号化器６０に送られる。アドレス前処理ユニット６１によって、アドレスが増加したときに１つの情報記号のみが変化するように、前記アドレスワードａがｋ個の情報記号ｍ_０，ｍ_１，・・・，ｍ_ｋ−１を有する情報ワードｍに符号化される。このことは、グレイ（Gray）符号を適用することによって、好ましくは前の記号の最下位ビットａ_ｉ−１がビット値１を持つ場合に情報記号ａ_ｉを反転することによって達成される。情報ワードｍはその後、ＲＳ符号化ユニット６２によって符号ワードｃに符号化される。

本ＥＣＣ方式のための復号化方法は、通常の（体系的な）ＲＳ符号が利用される状況に殆ど同様である。ことによると損傷した符号化ワードｒがデータ担体６３から読み取られた（又は伝送線を介して受信された）場合、該符号化ワードｒは最初に標準的なＲＳ復号化器６４によって復号化される。当該復号化の特定の方法において、幾つかの情報記号の知識が、復号化の後の付加的なチェックとしてのみ（暗黙的に）利用される。上述したように当該知識無しに為されることができるよりも多くの誤りを訂正しようと試みることにより、当該知識を利用することも可能である。

得られた中間の符号ワードｒ’は次いで、ＲＳ後処理ユニット６６及びアドレス後処理ユニット６７を有する後処理ユニット６５に入力される。ＲＳ後処理ユニット６６において、情報記号に対応するゼロにおける中間符号ｒ’を評価することにより、即ちシンドローム算出により情報記号ｍ’_ｉが得られることができる。その後アドレス後処理ユニット６７において、情報記号ｍ’からアドレスワードａが得られることができる。ここで後処理ユニット６７は、図４に示された装置の要素３２乃至３７に対応する。

上述したＥＣＣ方式を利用することの利点は、復号化の前にアドレスの一部が既知である場合、符号の距離が増大させられるという点である。しかしながら、この以前の知識を実際に利用することは動作のオプションである。当該知識が無い場合、このステップはスキップされることができ、前記中間の符号ワードからアドレスを算出するための何らかの後処理を用いた通常の復号化処理を与える。本発明はとりわけ、好ましくはＤＶＲ（Digital Video Recording）において利用されるようなウォブルアドレスといったアドレスが符号化された符号ワードを復号化するために適用可能である。ここでは[１５，９，７]ＲＳ符号が好ましくは利用される。特定の応用の更なる詳細に関しては、ＥＰ０１２０３１４７．２（ＰＨＮＬ１０６００）に参照が為される。

符号ワードの従来のフォーマットを示す。 符号化及び復号化方式のブロック図を示す。 情報ワードを符号化するための装置のブロック図を示す。 本発明による復号化のための装置のブロック図を示す。 本発明による符号化及び復号化方式の他の実施例のブロック図を示す。

Claims (8)

1. データ担体上のアドレスを表わす情報記号（ｍ _１ ，ｍ _２ ，・・・，ｍ _ｋ ）を有する情報ワードｍが符号化された符号ワードｃの、ことによると損傷した符号ワードｒを、情報記号（ｍ ' _１ ，ｍ ' _２ ，・・・，ｍ ' _ｋ ）を有する情報ワードｍ'に復号化する方法において、
   前記ことによると損傷した符号ワードｒを、誤りパターンを算出して符号ワードｒ'に復号化するステップと、
   前記符号ワードｒ'から、前記情報記号（ｍ ' _１ ，ｍ ' _２ ，・・・，ｍ ' _ｋ ）を復元するステップと、
   復元された前記情報記号（ｍ ' _１ ，ｍ ' _２ ，・・・，ｍ ' _ｋ ）の少なくとも１つを、読み取りまたは書き込みヘッドの接地位置から既知である前記情報ワードｍの少なくとも１つの情報記号（ｍ _ｉ ）と比較するステップと、
   比較された前記情報記号が一致しない場合、前記復号化するステップにおいて誤訂正がなされたものと判断する検証ステップと、
   前記検証するステップにおいて、誤訂正がなされたものと判断された場合、前記ことによると損傷した符号ワードｒへの、既知である前記少なくとも１つの情報記号（ｍ _ｉ ）の寄与を減じた、向上された誤り訂正を適用するステップと、
   を有する方法。
2. 前記情報記号はシンドローム形成によって復元される、請求項１に記載の方法。
3. 前記情報ワードｍは生成行列を利用して前記符号ワードｃに符号化される、請求項１に記載の方法。
4. 前記符号ワードｃが構成する符号の少なくとも１つのサブ符号の最小ハミング距離が、前記符号の最小ハミング距離よりも大きくなるように、及び既知である前記少なくとも１つの情報記号（ｍ _ｉ ）に対応する少なくとも１つの行を前記生成行列から省略することにより前記符号の前記生成行列から前記サブ符号のサブ符号生成行列が得られるように、前記生成行列が選択される、請求項３に記載の方法。
5. アドレスワードが、互いに近接したアドレスを有するアドレスワードが複数の情報記号を共有するように、前記情報記号（ｍ _１ ，ｍ _２ ，・・・，ｍ _ｋ ）に符号化される、請求項１から４いずれか１項に記載の方法。
6. 前記方法は、デジタル・ビデオ・レコーディングにおいて利用されるアドレスワードを符号化するために、とりわけウォブルアドレスのアドレスワードを符号化するために利用される、請求項５に記載の方法。
7. データ担体上のアドレスを表わす情報記号（ｍ _１ ，ｍ _２ ，・・・，ｍ _ｋ ）を有する情報ワードｍが符号化された符号ワードｃの、ことによると損傷した符号ワードｒを、情報記号（ｍ ' _１ ，ｍ ' _２ ，・・・，ｍ ' _ｋ ）を有する情報ワードｍ ' に復号化する装置において、
   前記ことによると損傷した符号ワードｒを、誤りパターンを算出して符号ワードｒ ' に復号化する手段と、
   前記符号ワードｒ ' から、前記情報記号（ｍ ' _１ ，ｍ ' _２ ，・・・，ｍ ' _ｋ ）を復元する手段と、
   復元された前記情報記号（ｍ ' _１ ，ｍ ' _２ ，・・・，ｍ ' _ｋ ）の少なくとも１つを、読み取りまたは書き込みヘッドの接地位置から既知である前記情報ワードｍの少なくとも１つの情報記号（ｍ _ｉ ）と比較する手段と、
   比較された前記情報記号が一致しない場合、前記復号化する手段が誤訂正を行ったものと判断する検証手段と、
   前記検証手段が、誤訂正が行われたものと判断した場合、前記ことによると損傷した符号ワードｒへの、既知である前記少なくとも１つの情報記号（ｍ _ｉ ）の寄与を減じた、向上された誤り訂正を適用する手段と、
   を有する装置。
8. コンピュータ上で実行されるときに、請求項１から６いずれか１項に記載の方法のステップをコンピュータに実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。

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