JPH06223096A - 多項式系導出装置及びその方法 - Google Patents

多項式系導出装置及びその方法

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JPH06223096A
JPH06223096A JP5009334A JP933493A JPH06223096A JP H06223096 A JPH06223096 A JP H06223096A JP 5009334 A JP5009334 A JP 5009334A JP 933493 A JP933493 A JP 933493A JP H06223096 A JPH06223096 A JP H06223096A
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恵市 岩村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 代数幾何符号の復号のための多次元配列を生
成する最小多項式の導出を高速に実行する。 【構成】 与えられた多次元配列を生成する最小多項式
系Fを求めるために、多項式系Fを更新する際に、dfn
(i) を直接計算せず、新たに導入した多項式系Bに属す
る多項式の最高次係数di を用いて、ステップS34に
おいて多項式系Bを更新し、ステップS35において多
項式系Fを更新する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル通信系及び
ディジタル記憶系において通信路または記憶媒体で受け
た誤りを、誤り訂正符号を用いて受信側で自動的に訂正
する誤り訂正に関し、特に誤り訂正符号として代数幾何
符号を用いる場合の復号において、与えられた多次元配
列を生成する最小多項式系を求める多項式系導出装置及
びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ディジタル通信系及びディジタル
記憶系において通信路または記憶媒体で受けた誤りを、
受信側で自動的に訂正する誤り訂正符号として、リード
・ソロモン(RS)符号やBCH符号がよく知られ、コ
ンパクト・ディスクや衛星通信等において実際に装置化
され使用されている(参考文献[1] 参照)。
【0003】しかし、最近は、代数曲線論を駆使した代
数幾何符号(参考文献[1]-[4] 参照)と呼ばれる符号の
研究が盛んに行われている。代数幾何符号は、前述のR
S符号やBCH符号をその1クラスとして含む非常に適
用範囲の広い符号系であり、従来の符号よりもよい性質
を持つ新符号が存在することが徐々に明らかになってき
ている(参考文献[5][6]参照)。
【0004】このように優れた符号が発見される中で、
恒に問題となっていたのは復号法の問題であり、その効
率的な復号アルゴリズムの開発が急がれたが、1989
年にJustesenらのグループが一般化Peterson algorithm
(参考文献[7] 参照)を提案するまで、長い間有効な復
号アルゴリズムは全く得られなかった。また、Justesen
らは、与えられた有限の大きさを持つ2次元配列を生成
する、記憶素子数最小の2次元線形帰還シフトレジスタ
を求める効率的なアルゴリズムとして、阪田によって提
案された阪田アルゴリズム(参考文献[8] 参照)を、彼
らの一般化 Peterson algorithm に応用することで、少
ない計算量で高速に誤り位置関数を導出できることを示
した。
【0005】しかし、一般化Peterson algorithmは、そ
の訂正能力に制約があったために、Skorobogatovらはよ
り高い訂正能力を保証する Modified decoding algorit
hm(参考文献[9] 参照)を提案した。また、阪田アルゴ
リズムには Modified decoding algorithmに対しては直
接関係のない無駄な演算が多く存在したために、神谷ら
は、阪田アルゴリズムを Modified decoding algorithm
に沿った形(参考文献[11][12]参照)に修正したアルゴ
リズムを1992年に提案した。
【0006】一方、従来用いられているRS符号やBC
H符号の復号法として、Peterson法と、バーレカンプ・
マッセイ(BM)法及びユークリッド(Eu)法がよく
知られている。前述の一般化 Peterson algorithm はR
S符号の復号に用いられるPeterson法の拡張になってい
る。また阪田アルゴリズムは2次元BM法とも呼ばれ、
RS符号の復号に用いられるBM法(以後、1次元BM
法と呼ぶ)の拡張になっていることが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、R
S符号の復号に用いられるEu法(以後、1次元Eu法
と呼ぶ)の拡張に相当するアルゴリズムは、これまでに
考えられていなかった。
【0008】また、阪田は、2次元BM法の拡張として
多次元BM法(参考文献[13]参照)も提案したが、それ
に対応する多次元Eu法もまた、考案されていなかっ
た。
【0009】そこで、本発明では、1次元Eu法の拡張
に相当する2次元Eu法を提案し、更に、この2次元E
u法を拡張して、多次元BM法に対応する多次元Eu法
を提案することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、与えられた多次元配列を生成する最小
多項式系を求める多項式系導出装置に、求める第1の多
項式系を記憶するための第1多項式記憶手段と、当該第
1の多項式系と異なる第2の多項式系を記憶するための
第2多項式記憶手段と、前記第1及び第2の多項式記憶
手段に初期値を設定する設定手段と、前記第2多項式記
憶手段に記憶された第2の多項式系の所定の次数の係数
から得られる値を用いて、前記第1多項式記憶手段に記
憶された第1の多項式系を更新する第1更新手段と、前
記第2多項式記憶手段に記憶された第2の多項式系を更
新する第2更新手段とを具える。
【0011】
【作用】設定手段により、求める第1の多項式系を記憶
するための第1多項式記憶手段及び当該第1の多項式系
と異なる第2の多項式系を記憶するための第2多項式記
憶手段に初期値を設定し、前記第2多項式記憶手段に記
憶された第2の多項式系の所定の次数の係数から得られ
る値を用いて、第1更新手段によって前記第1多項式記
憶手段に記憶された第1の多項式系を更新し、第2更新
手段によって前記第2多項式記憶手段に記憶された第2
の多項式系を更新する。
【0012】[参考文献] [1] 今井:“符号理論”,電子情報通信学会 [2]V.D.Goppa: “Codes on algebraic curves ”, Sovi
et Math.Dokl., 24,pp.170-172, 1981. [3]V.D.Goppa: “Algebraico-geometric codes”, Mat
h. U.S.S.R. Izvestiya,vol.21, no.1, pp.75-91, 198
3. [4]V.D.Goppa: “Geometry and Codes”, Kluwer Acade
mic Publishers, 1988. [5]M.A.Tsfasman and S.G.Vladut: “Algebraic-geomet
ric codes ”, KluwerAcademic Publishers, 1991. [6] 三浦:“ある平面曲線上の代数曲線符号”, Prepri
nt. [7]J.Justesen, K.J.Larsen, E.Jensen, A.Havemose an
d T.Hoholdt:“Construction and decoding of a class
of algebraic geometry codes”,IEEE Trans.Inform.T
heory, vol.35, no.4, pp.811-821, July 1989. [8] 阪田:“与えられた2次元配列を生成する2次元線
形帰還シフトレジスタの合成”,信学論(A),vol.J-
70A, pp.903-910, 1987. [9]A.N.Skorobogatov and S.G.Vladut: “On the decod
ing of algebraicgeometric codes”, IEEE Trans.Info
rm.Theory, vol.36, no.5, pp.1051-1060, Sep. 1990. [10]三浦:“代数曲線符号の一般的な復号法(1),(2)
”,信学技法,vol.IT89,no.452, IT89-91,92, pp.61-
70, pp.71-80, 1990. [11]神谷,三浦:“ある種の代数曲線符号に関する Mod
ified decodingalgorithmへの Sakata algorithm の応
用について”,信学技法, vol.IT91, no.435, IT91-9
6, pp.47-54, 1992. [12]神谷,三浦:“ある種の代数曲線符号に関する再帰
的な復号アルゴリズム”,信学技法, vol.IT91, no.50
5, IT91-116, pp.89-96, 1992. [13]S.Sakata: “Extension of the Berlekamp-Massey
algorithm to Ndimensions”,Information and Computa
tion, vol.84, pp.207-239, 1990
【0013】
【実施例】
[説明の概要]以下では、まず1次元Eu法の拡張に相
当する2次元Eu法を提案する。
【0014】そして、この2次元Eu法が、2次元BM
法である阪田アルゴリズムやその修正アルゴリズムであ
る神谷アルゴリズムと等価な結果を出力することを示
す。更に、2次元Eu法を拡張し、多次元BM法に対応
する多次元Eu法を提案する。そして、本発明による多
次元Eu法が、装置化や高速化において、従来の多次元
BM法と異なる効果をもつアルゴリズムであることも示
し、その違いを明らかにする。
【0015】従来知られた多次元BM法のアルゴリズム
は、図2に示す構造を持つ。一方、本発明による多次元
Eu法のアルゴリズムは、図3に示す構造を持つ。多次
元BM法と多次元Eu法の違いは、前者がステップS2
2においてdfn (i) を直接計算し、ステップS25にお
いてその値を用いて多項式系Fを更新するのに対し、後
者では、dfn (i) を直接計算せず、新たに導入した多項
式系Bに属する多項式の最高次係数di を用いて、ステ
ップS34において多項式系Bを更新し、ステップS3
5において多項式系Fを更新する点である。
【0016】上記従来の多次元BM法が、与えられた多
次元配列uを生成する最小多項式系Fを導くことは、前
記文献[8] ,[13]に証明されている。よって、ここでは
本発明による多次元Eu法が、多次元BM法と同じ多項
式系Fを導くことを以下に示す定理1〜定理3により証
明することによって、図3の多次元Eu法から得られる
多項式系Fも、与えられた多次元配列uを生成する最小
多項式系であることを示す。以下、従来知られた2次元
BM法及び多次元BM法を例にとり、本発明による多次
元Eu法を具体的に説明する。
【0017】[実施例1]まず、以下の準備(用語の説
明)の後に、阪田アルゴリズムを示す。このアルゴリズ
ムが、与えられた有限2次元配列uを生成する、記憶素
子数最小の2次元線形帰還シフトレジスタを合成する多
項式系Fを導出することの証明は、前記文献[8] になさ
れているので省略する。
【0018】準備1(詳細は文献[8] 参考): Σ:あらゆる非負整数n1 ,n2 の対n=(n1 ,n2
)の集合。
【0019】n:点と呼ばれ、X−Y平面上の座標(n
1 ,n2 )を持つ点と同一視される。
【0020】<T :全順序と呼ばれ、Σ上の点nの大小
関係を定める。ここでは、点n=(n1 ,n2 )に対
し、<T に関する次の点を以下のように定める。
【0021】 n+1:=(n1 −1,n2 +1) (n1 >0のとき) :=(n2 +1,0) (n1 =0のとき) <p :半順序と呼ばれ、次のように定義される。
【0022】m1 ≦n1 ,m2 ≦n2 のとき、かつその
ときに限ってm≦p n。
【0023】m<p nはm≦p nかつm≠nを意味す
る。
【0024】Σt p:={m∈Σ|t≦p m,m<T p} u:uは大きさqの有限部分2次元配列であり、Σ0 q
ら体Kへの写像として定義される。
【0025】F:体K上の2変数多項式を
【0026】
【外1】
【0027】とする。
【0028】ただし、zm =xm1・ ym2,Γf ={m∈
Σ|fm ≠0},s=LP(f) =max {m|m∈Γf
} 多項式の組をF={f(0),…, f(l-1) }と表す。
【0029】dfn (i) :Σ上の点nから体Kへの写像を
un とすると、LP( f(i))=s(i) なる多項式f(i)
に対し、
【0030】
【外2】
【0031】とする。
【0032】V(u) :p≦T qに対するun の集合を
p ={un |n∈Σ0 p}とするとき、up に対してd
fn (i) =0(0≦n<p)であれば、f[ up]=0と表
す。このとき、V( up)={fは多項式|f[ up]=
0}とする。
【0033】定義点:多項式の組Fが与えられた2次元
配列を生成することができる極小な多項式系であると
き、LP( f(i))=s(i) を定義点と呼ぶ。ただし、極
小な多項式系とは次の条件を満たすものである。
【0034】i)F⊆V( up) ii)1≦i,j≦lかつi≠jかつLP( f(i))≧p
P( f(j))となるi,jは存在しない。
【0035】iii)g∈V( u) かつLP( g) ∈△F
なる多項式gは存在しない。
【0036】ただし、
【0037】
【外3】
【0038】△:上の条件を満たすときの△F。次のよ
うにして求められる。
【0039】△=∪△q-s。, q,s ∈Σ0 p ただし、dfq≠0かつLP( f) =sとなるf∈V( u
q)が存在するとき △q-s ={m∈Σ|m≦p q−s}、そうでなければ△
q-s =¢。
【0040】h1 :型<i,j>のh1 を次のように定
義する。
【0041】h1 =zr-s(i)・ f(i) −( di/dj)・ z
r-n+m-t(j)・ g(j) ただし、r=(r1 ,r2 ),r1 =max {s1(i),n
1 −s1(j)+1},r2 =max {s2(i),n2 −s2
(j+1)+1},t(j) =LP(g(j)),f(i)∈V( un),g
(j)∈V( um),di =dfn (i) ,dj =dgm (j) 。 G:Fの補助多項式系と呼ばれ、G={g(0),…, g
(l-2) }なる多項式の組。
【0042】補題1:で定まる型のjは、LP( f
(j))=s(j) かつp−s(i)p (s1( j)−1,s2
(j+1)−1)となるjである。
【0043】補題2:で定まる型のkは、LP( f
(k))<p tとなるkである。
【0044】阪田アルゴリズム 1)n=(0,0),F={1},G=¢ 2)Fの全ての多項式に対してdfn (i) を計算する。
【0045】3)もしdfn (i) ≠0 となるf(i) があ
れば、新しい△と定義点tを定める。 4)そのあらゆる定義点tにおいて以下の手続きを実行
する。
【0046】t=(s1(i),s2(i))→補題1の多項
式h1 を作る。
【0047】t=(n1 −s1(i)+1,n2 −s2
(i+1)+1)→補題2の型<k, i>のh1 を作る。
【0048】t=(n1 −s1(i)+1,s2(j)), 1
≦i≦l- 1→型<j, i>のh1 を作る。
【0049】t=(s1(i),n2 −s2(j)+1), 2
≦j≦l→型<i, j- 1>のh1 を作る。
【0050】t=(n1 +1,s2(j))→h1 =x
n1-s1(j)+1・ f(j) t=(s1(i),n2 +1)→h1 =yn2-s2(i)+1・ f
(i) Fからdfn (i) ≠0の全ての多項式を除去し、新しく求
めたh1 を全てFに挿入する。
【0051】5)△が変化した場合、新しいFの補助多
項式系Gの多項式を旧のGと除去したFの多項式の中か
ら選び出す。
【0052】6)n=n+1;n=pならば終了;さも
なければ2)へ 以下に、阪田アルゴリズムと同じ出力を導出する、本発
明による新しいアルゴリズムを示す。
【0053】アルゴリズム1 1)n=(0,0),F={1},G=¢,A={x-
1},B={u} 2)Bの全ての多項式の最高次係数が0でなければ、新
しい△と定義点tを定める。
【0054】3)そのあらゆる定義点tにおいて以下の
手続きを実行する。
【0055】t=(s1(i),s2(i))→補題1の型を
もつ多項式h2 を作る。
【0056】t=(n1 −s1(i)+1,n2 −s2
(i+1)+1)→補題2の型<k, i>のh2 を作る。
【0057】t=(n1 −s1(i)+1,s2(j)), 1
≦i≦l- 1→型<j, i>のh2 を作る。
【0058】t=(s1(i),n2 −s2(j)+1), 2
≦j≦l→型<i, j- 1>のh2 を作る。
【0059】t=(n1 +1,s2(j))→h2 =x
-(n1-s1(j)+1)・b(j) t=(s1(i),n2 +1)→h2 =yn2-s2(i)+1・ b
(i) Bから最高次係数が0でない全ての多項式を除去し、新
しく求めたh2 を全てBに挿入する。
【0060】4)3)で決定された型の多項式h1 を作
る。また、FからBの除去した多項式に対応する多項式
を除去し、新しく求めたh1 をFに挿入する。
【0061】5)△が変化した場合、新しいFの補助多
項式系Gの多項式を旧のGと除去したFの多項式の中か
ら選び出す。また、新しいBの補助多項式系Aの多項式
を旧のAと除去したBの多項式の中から選び出す。
【0062】6)n=n+1;n=pならば終了;さも
なければ2)へ ただし、 A,B:A={a(0),…, a(l-2) },B={b(0),
…, b(l-1) }となる多項式の組。
【0063】h2 :型<i,j>のh2 を次のように定
義する。
【0064】h2 =zr-s(i)・ b(i) −( di/dj)・ z
r-n+m-t(j)・ a(j) アルゴリズム1と阪田アルゴリズムの大きな違いは、阪
田アルゴリズムがdfn (i) を直接計算し、それが全て0
であるかどうかを検査するのに対し、アルゴリズム1は
dfn (i) を直接計算せず、Bに属す多項式b(i) の最高
次係数が0であるかどうかを検査することであり、その
ためにアルゴリズム1は阪田アルゴリズムにない多項式
の組A,Bを導入している。
【0065】アルゴリズム1によって得られるFと阪田
アルゴリズムによって得られるFが同じ多項式系である
ことは次のようにして証明できる。
【0066】定理1 式(1)のように定義したun (n∈Σ0p)を係数とす
る多項式uとLP( )=sである多項式fの積多項式を
bとするとき、多項式bのzv-n+s 次の係数bv-n+s は
式(2)のようになる。ただし、vは任意の整数。
【0067】 証明:式(1)から
【0068】
【外4】
【0069】である。
【0070】よって、多項式bのzv-n+s の係数bv-n+
s はv−i+m=v−n+sよりi=m+n−sとなる
ので、式(2)のようになる。
【0071】(証明終了)この定理からf(i) ∈Fに対
応するb(i) =f(i)・uのzv-n+s の係数は阪田アルゴ
リズムのdfn (i) となっていることがわかる。
【0072】また、V( un)である多項式f(i) をfn
(i)と表すと次の定理が成り立つ。
【0073】定理2:式(3),(4)によって更新さ
れる多項式をlq (k),cq (k)とする(q>Tn>T
m)。また、多項式wq (k)を式(5)のように定義する
と、wq (k)は式(6)によって更新できる。ただし、r
s,rtは任意の整数。また、ln (i),lm (j)及びcn
(i),cm (j)の初期値は任意の多項式。
【0074】 lq (k)=zrs・ ln (i)−( di /dj)・ zrt・ lm (j) (3) cq (k)=zrs・ cn (i)−( di /dj)・ zrt・ cm (j) (4) wq (k)=lq (k)・ e−cq (k)・ d (d,eは任意の多項式) (5) wq (k)=zrs・ wn (i)−( di /dj)・ zrt・ wm (j) (6) 証明:式(6)は任意のq及びkに対して成り立つの
で、次が成り立つ。
【0075】wn (i)=ln (i)・ e−cn (i)・ d wm (j)=lm (j)・ e−cm (j)・ d 従って、次が言える。
【0076】wq (k)=lq (k)・ e−cq (k)・ d =(zrs・ ln (i)−( di /dj)・ zrt・ lm (j))・ e −(zrs・ cn(j)−( di /dj)・ zrt・ cm (j))・ d = zrs・ wn (i)−( di /dj)・ zrt・ wm (j) (証明終了)阪田アルゴリズムにおいて、V( uq)とな
るf(k) =fq (k)∈Fはh1 によって更新され、g(j)
はV( um)となるf(j) =fm (j)であるので、h1 は式
(3)の形式で表現できる。
【0077】また、次の定理が成立する。
【0078】定理3:式(5)において、lq (k)=fq
(k),e=u,d=zv・x、及びc-1 (j) =1,c0 (i)
=0とすると、deg wq (k)≦vにおいてwq (k)=bq (k)
である。このとき、bq (k)はv−q+s(k) 次の多項式
である。
【0079】証明:lq (k)=fq (k),e=uより、式
(5)はwq (k)=bq (k)−cq (k)・ dとなる。また、de
g c-1 (j) ≦0,deg c0 (i)≦0であれば式(4)より
q (k)は正の次数の多項式であり、d=zv・xであるの
でdeg cq (k)・ d>vである。よって、deg wq (k)≦v
においてwq (k)=bq (k)である。
【0080】また、定義からbq (k)=u・ fq (k)の最高
次数はv+s(k) であるが、このときのfq (k)はfq (k)
∈V(uq )であるのでdfi (k) =0(i=0, …,q-1) で
ある。定理1からdfi (k) はbq (k)のzv-i+s(k)の係数
であるので、bq (k)のv−i+s(k) 次(i=0, …,q-1)
の係数は0になり、bq (k)の最高次数はv−q+s(k)
になる。
【0081】(証明終了)従って、bq (k)=wq (k)は式
(6)によって更新できる。即ち、bq (k)はh2によっ
て更新できる。この場合、定理1,定理3からdi ,d
j は各々多項式bn (i),bm (k)のzv-n+s(i),z
v-m+s(j)の係数、即ち、最高次係数である。
【0082】以上から、アルゴリズム1によって得られ
るFと阪田アルゴリズムによって得られるFが同じ多項
式系であることが証明された。阪田アルゴリズムによっ
て得られる多項式系Fは与えられた2次元配列uを生成
する最小多項式系であることが文献[8] によって証明さ
れているので、アルゴリズム1から得られる多項式系F
も与えられた2次元配列uを生成する最小多項式系であ
ることがいえる。
【0083】よって、このアルゴリズムは例えば図1の
ような装置によって実現できる。まず、アルゴリズム1
の1)で設定されている初期値及びその更新値を記憶す
るメモリと、そこに格納されたBの多項式の最高次係数
が0であるかどうかを判断し、0であれば6)を実行
し、0でなければ新しい定義点を計算し型を判断する
2)を実行する制御回路11と、その型に従って3),
4)に示されたh2 ,h1の演算を行う処理回路12に
よって実現できる。また、制御回路11は定義点が更新
されていればメモリ13中のA,Gの多項式を5)に示
されるように新しく選択・更新する。
【0084】ただし、制御回路11と処理回路12は、
各種制御手順及び前記アルゴリズムに対応するプログラ
ムをCPUに実行させることによりソフトウェア的に実
現することもできるので、分離してある必要はない。ま
た、制御・処理において必要な演算は簡単な整数の乗除
算と加減算であるので、特殊な回路・処理は必要としな
い。また、制御における型の判定及び手順の流れは、予
めプログラミングしておいたりROMに焼き付けておい
て、必要なときに検索(テーブル・ルックアップ)すれ
ば簡単である。
【0085】また、h1 とh2 は同時に実行することが
できるので処理回路をh1 とh2 独立に持つこともでき
る。また、h1 とh2 は同様の処理であるので1つの回
路によって実行することしてもよい。また、効果の所で
後述するように本アルゴリズムの特徴は並列処理のしや
すさであるので、処理回路は1つである必要はない。以
上から、アルゴリズム1を実行する回路は簡単に実現す
ることができることがわかる。
【0086】[実施例2]次に神谷らに示された Modif
ied decoding algorithm に適したアルゴリズムと等価
なアルゴリズムを考える。まず、以下の準備の後に、神
谷らによって示されたアルゴリズムを示す。ただし、以
下の準備において述べられていない部分は実施例1の場
合と同じである。
【0087】準備2(詳細は文献[12]参照): <T :ここでは全順序は次のように定める。
【0088】Q(i)=a・ i1 +b・ i2 (a,b
は互いに素な自然数,i=(i1 ,i2 )) Q(m)<Q(n)が満たされるか、Q(m)=Q
(n)かつm2 ≦n2 の時に限って、m≦T nとし、こ
の全順序<T に関してmの次の点をm+1と表す。
【0089】Σt p(n) :={m∈Σ|m2 ≦n,t≦p
m,m<T p} u :uは大きさqの有限部分2次元配列であり、Σ0 q
(2・(a-1)) から体Kへの写像として定義される。
【0090】F :体K上の2変数多項式を
【0091】
【外5】
【0092】とする。
【0093】ただし、zm =xm1・ ym2,Γf ={m∈
Σ(a-1) |fm ≠0},s=LP( f) =max {m|m
∈Γf } 多項式の組をF={f(0),…, f(a-1) }と表す。
【0094】V( u) :Q( p) <qに対するun の集
合をup ={un |n∈Σ0 p(2・(a-1)) }とするとき、
p に対してdfn (i) =0(n∈Σs p(a-1+s2))であれ
ば、f[ up]=0と表す。このとき、V( up)={fは
多項式|f[ up]=0}とする。
【0095】△ :△は次のようにして求められる。
【0096】△=∪△q-s q,s∈Σ0 p(2・(a-1)) ただし、dfq≠0かつLP( f) =sとなるf∈V( u
q)が存在するとき△q-s ={m∈Σ(a-1) |m1 ≦q1
−s1 ,m2 =q2 −s2 }、そうでなければ△q-s
¢。
【0097】h3 :型<i,j>のh3 を次のよう
に定義する。
【0098】h3 =xr1-s1(i)・ f(i) −( di/dj)・
r1-n1+m1-t1(j)・ g(j) G:Fの補助多項式系と呼ばれ、G={g(0),…,
(a-1) }なる多項式の組。 神谷アルゴリズム 1)n=(0,0),F={1,y,y2 ,…,y
a-1 },G=¢ 2)Fの全ての多項式に対してdfn (i) を計算する。
【0099】3)もしdfn (i) ≠0 となるf(i) があ
れば、新しい△と定義点tを定める。 4)そのあらゆる定義点tにおいて以下の手続きを実行
する。
【0100】t=(s1(i),s2(i))→型<i,n2 −
i>のh3 を作る。
【0101】t=(n1 −s1(i)+1,n2 −s2(i)
→型<n2 −i,i>のh3 を作る。
【0102】t=(n1 +1,n2 −s2(i))→h3 =
n1-s1(n2-i)+1・f(n2-i) Fからdfn (i) ≠0の全ての多項式を除去し、新しく求
めたh3 を全てFに挿入する。
【0103】5)△が変化した場合、新しいFの補助多
項式系Gの多項式を旧のGと除去したFの多項式の中か
ら選び出す。
【0104】6)n=n+1;n=pならば終了;さも
なければ2)へ 神谷アルゴリズムと等価なアルゴリズムを以下に示す。
【0105】アルゴリズム2 1)n=(0,0),F={1,y,…,ya-1 },G
=¢,A={x-1},B={u} 2)Bの全ての多項式の最高次係数が0でなければ、新
しい△と定義点tを定める。
【0106】3)そのあらゆる定義点tにおいて以下の
手続きを実行する。
【0107】t=(s1(i),s2(i))→型<i,n2
−i>のh4 を作る。
【0108】t=(n1 −s1(i)+1,n2 −s
2(i))→型<n2 −i,i>のh4 を作る。
【0109】t=(n1 +1,n2 −s2(i))→h4
=xs1(n2-i)-n1-1・f(n2-i)Bから最高次係数が0でな
い全ての多項式を除去し、新しく求めたh4 を全てBに
挿入する。
【0110】4)3)で決定された型の多項式h3 を作
る。また、FからBの除去した多項式に対応する多項式
を除去し、新しく求めたh3 をFに挿入する。
【0111】5)△が変化した場合、新しいFの補助多
項式系Gの多項式を旧のGと除去したFの多項式の中か
ら選び出す。また、新しいBの補助多項式系Aの多項式
を旧のAと除去したBの多項式の中から選び出す。
【0112】6)n=n+1;n=pならば終了;さも
なければ2)へ ただし、 h4 :型<i,j>のh4 を次のように定義する。
【0113】h4 =xr1-s1(i)・ b(i) −( di/dj)・
r1-n1+m1-t1(j)・ a(j) アルゴリズム2と神谷アルゴリズムの違いも、アルゴリ
ズム1と阪田アルゴリズムの違いと同様にdfn (i) を直
接計算するか、Bに属す多項式b(i) の最高次係数とす
るかである。従って、アルゴリズム1と阪田アルゴリズ
ムの間で成り立った関係が、アルゴリズム2と神谷アル
ゴリズムの間で成立すればアルゴリズム2によって得ら
れるFと神谷アルゴリズムによって得られるFが同じ多
項式系であることが証明できる。よって、次のようにな
る。
【0114】定理1のf(i) ∈Fを神谷アルゴリズムの
(i) とすれば、それに対応する多項式b(i) =f(i)
uのzv-n+s の係数は神谷アルゴリズムのdfn (i) とな
っていることがいえる。よって、定理1はこの実施例に
おいても成立する。
【0115】定理2は一般的に成立する。
【0116】定理3のfq (k)は神谷アルゴリズムのf
(i) であるので、定理3も同様に成立する。
【0117】従って、阪田アルゴリズムの場合と同様に
q (k)=bq (k)であることがいえるので、bq (k)はh4
によって更新できる。この場合も、定理1からdi ,d
j は各々多項式bn (i),bm (k)の最高次数の係数であ
る。
【0118】以上から、アルゴリズム2によって得られ
るFと神谷アルゴリズムによって得られるFが同じ多項
式系であることが証明された。
【0119】よって、アルゴリズム2も図1のような装
置によって実現できる。ただし、制御及び処理はアルゴ
リズム1と異なる。(処理はh3 ,h4 の演算を行い、
制御は型の判定が簡単化されている。また、メモリ部も
A,B,F,Gの初期値も1)に示された多項式が設定
される。)また、アルゴリズム2も並列処理に適してい
るので、処理回路は1つである必要はない。以上から、
アルゴリズム2を実行する回路も簡単に実現することが
できることがわかる。
【0120】[実施例3]多次元配列を生成する記憶素
子数最小の多次元シフトレジスタを合成する多項式系F
を導出するアルゴリズムもまた、阪田によって示されて
いる[13]。このアルゴリズムは多次元BM法と呼ばれて
おり、ここでは、多次元BM法に対応する新しいアルゴ
リズムを考える。
【0121】詳細なアルゴリズムは煩雑であるので、B
M法と呼ばれるアルゴリズムの特徴を図で示す。1次元
のBM法を含め、その拡張である阪田によって提案され
たアルゴリズム(多次元BM法)は図2のような構成を
持っている。それに対応するアルゴリズムは図3のよう
になる。図2と図3の違いも前述の2つの実施例と同様
に、dfn (i) を直接計算するか、Bに属す多項式b(i)
の最高次係数とするかである。従って、定理1〜3が多
次元配列においても成立すれば、図2の多次元BM法に
よって得られるFと図3のアルゴリズムによって得られ
るFが同じ多項式系であることが証明できる。
【0122】前述の実施例において点はn=(n1 ,n
2 )となる2次元空間上で定義され、配列及び多項式の
各係数はその点における写像である。これをN次元空間
に拡張した場合、点はn=(n1 ,n2 ,…,nN )と
定義され、配列及び多項式もその点における写像にな
り、その関係は次元を問わず同じである。従って、N次
元空間においても定理1〜3は同様に成り立つことは明
らかである。
【0123】従って、図3のアルゴリズムから生成され
るFは図2のアルゴリズムから生成されるFと同じであ
ることがいえる。よって、図3のアルゴリズムも図1の
ような装置によって簡単に実現できる。
【0124】ただし、図3のアルゴリズムは1次元の場
合、前述のRS符号やBCH符号の復号において用いら
れるEu法と呼ばれるアルゴリズムになる。また、効果
の所で述べるように図3のアルゴリズムは1次元Eu法
の特徴を失うことなく、多次元へとEu法を拡張してい
る。従って、アルゴリズム1,2を含む図3の構成を持
つアルゴリズムを多次元BM法に対応して多次元Eu法
と呼ぶことにする。
【0125】[その他の実施例]前述したように1次元
のBM法や1次元のEu法はRS符号やBCH符号にお
いてよく用いられているので、種々の変形アルゴリズム
が提案されている。よく知られた1次元Eu法の変形ア
ルゴリズムとして連分数法(L.R.Welch and R.A.Scholt
z: “Continued fractions and Berlekamp's algorith
m,”IEEE Trans.Inf.Theory, IT-25,pp.19-27, Jan.197
9)がある。これは、式(6)の演算を最後まで行わず、
最終結果に関係のない演算を省いた手法である。しか
し、式(6)の形式の演算によってBを更新しdfn (i)
を直接計算しないという点では同じであるので、本方式
は連分数法を含む種々のアルゴリズムの変形に対しても
有効であることは明かである。
【0126】また、本方式はアルゴリズム1,2の例か
らもわかるように型の分類の方法に依存しない。従っ
て、本方式は多次元配列に対してBM法のように直接d
fn (i)を計算せず、式(6)の形式の演算によってBを
更新し、dfn (i) をBの多項式の最高次係数として演算
する手法に対して全て有効である。
【0127】また、点や各パラメータ(rs,rt等)
は整数とし、fn (i)及びbn (i)は多項式としているが、
点や各パラメータを任意の複素数、多項式を有理関数等
に拡張しても本方式が有効であることは明かである。
【0128】また、多項式uやfの次数を逆(双対多項
式)にすれば、多項式b=f・ uも次数が逆になりdi
を多項式bの最低次係数とすることもできる。
【0129】また、定理3においてd=zv・xとしてい
るが、d=zv+1 またはd=0としてもwq (k)=bq (k)
となり図3の構造を持つアルゴリズムの結果は変わらな
いことは明かである。
【0130】また、以上の実施例ではBの更新のために
次の式(7)のような演算を用いているが、式(8)の
ような演算によっても定数項の違いを除いて同じ結果が
得られる。ただし、an (j)=bm (j)
【0131】 bn+1 (k)=zrs・ bn (i)−( di /dj)・ zrt・ an (j) (7) bn+1 (k)=dj・zrs・ bn (i)−di・zrt・ an (j) (8) 以上からわかるように、Eu法とBM法の違いを次のよ
うに表せる。
【0132】BM法:dfn (i) を直接計算して、その値
を用いてfn+1 (k) を求める。
【0133】Eu法:dfn (i) を直接計算せず、多項式
n (i)とbn (j)の最高次の係数di,dj を用いて式
(7)のようにbn+1 (k)を求める。また、同じdi,dj
を用いてfn+1 (k) を計算する。ただし、an (j)
m (j)
【0134】 bn+1 (k)=zrs・bn (i)−(di /dj )・zrt・an (j) (7) この違いから次のような相違点がBM法とEu法の装置
化及び高速化に対して生じる。
【0135】BM法: BM法はfn (i)とfn+1 (k)を並
列に計算することは困難である。なぜならば、fn+1 (k)
を計算するためにはdfn (i) =di が必要であり、dfn
(i)はfn (i)の全ての係数を用いて計算される。従っ
て、dfn (i) が得られるのはfn (i)の計算が終わった後
であるので、fn+1 (k)の計算はfn (i)の計算が終わった
後でしか始まらない。従って、図4(a) に示すようにB
M法では点nとn+1における多項式fn (i)とfn+1 (k)
は逐次的に計算される。さらに、BM法はfn (i)とf
n+1 (k)及びdfn (i) の演算を1クロックで計算したとし
ても、それらが並列に実行されないため図4(b) に示す
ように2pクロック程度の計算時間が必要である。これ
は、1次元BM法から図2に示される多次元BM法に対
して共通する特徴である。
【0136】Eu法: Eu法はfn (i)とfn+1 (k)を並
列に計算することができる。なぜならば、Eu法におい
てdi はbn (i)∈Bの最高次係数となっており、Bに属
す多項式は式(7)によってBに属す多項式のみによっ
て計算される。bn (i)とan ( j)を用いて式(7)が最高
次数から下位次数の方へ順次計算されているとすると、
出力bn+1 (k)は最高次係数から下位次係数の方へ順次得
られる。よって、点n+2における多項式bn+2 (k)はb
n+1 (i)の最高次係数が得られた時点から計算を始めるこ
とができる(an+1 (j)は既に得られている多項式であ
る。)。これは点n+1とn+2における多項式が並列
に計算できることを示しているが、点nとn+1におい
ても同様であることは明かである。従って、Bの更新の
ための演算は各点において並列に実行することができ
る。また、fn+2 (k)とfn+1 (k)の計算もbn+1 (i)とbn
(i)の最高次係数がわかった時点で始めることができる
ので、図5の(a) に示すようにfn+1 (k)の演算も各点に
おいて並列に実行できる。よって、Eu法は式(7)の
演算を行う処理回路を複数用意すれば、その数に比例し
た高速化が容易に行える。これは、よく知られた1次元
Eu法から図3の多次元Eu法に対して共通の特徴であ
り、上記のBM法にはない特徴である。また、bn (i)
n+1 (k)及びfn (i),fn+1 (k)の演算を1クロックで計
算した場合、図5の(b) に示すようにpクロック程度の
計算時間で良く、BM法より高速な演算が行える(ただ
し、図5は点nにおけるdi をdn と表す。)。
【0137】一般的に、高速なアルゴリズムとは計算量
の少ないアルゴリズムを指す場合が多い。しかし、高速
化を実現する場合、アルゴリズムの計算量を減少させる
アプローチとアルゴリズムの並列度を高めるアプローチ
が考えられる。それは並列処理によって複数の処理を同
時に実行すれば処理時間が短縮できるためである。最近
はVLSI技術の進歩により大規模な並列処理チップを
容易に実現することができる。よって、並列度の高いア
ルゴリズムの方が高速処理向きである場合も多い。
【0138】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるEu
法は、BM法よりも並列度が高く、高速処理に向いてい
ると言える。また、BM法が多項式fn (i)とスカラ量d
fn (i)という2種類の演算を必要とするのに対して、E
u法はfn (i),bn (i)に対して式(7)に示される同一
形式の演算のみでよいので、処理回路をユニット化しや
すくより並列処理に向いていると言える。
【0139】従って、並列処理を用いて装置化する場
合、本発明によれば、簡単に高速な処理装置を構成でき
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多次元配列生成回路である。
【図2】従来のBM法による多次元配列生成アルゴリズ
ムである。
【図3】本発明によるEu法による多次元配列生成アル
ゴリズムである。
【図4】従来のBM法の動作説明図である。
【図5】本発明によるEu法の動作説明図である。
【符号の説明】
11 制御回路 12 処理回路 13 メモリ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 与えられた多次元配列を生成する最小多
    項式系を求める多項式系導出装置において、 求める第1の多項式系を記憶するための第1多項式記憶
    手段と、 当該第1の多項式系と異なる第2の多項式系を記憶する
    ための第2多項式記憶手段と、 前記第1及び第2の多項式記憶手段に初期値を設定する
    設定手段と、 前記第2多項式記憶手段に記憶された第2の多項式系の
    所定の次数の係数から得られる値を用いて、前記第1多
    項式記憶手段に記憶された第1の多項式系を更新する第
    1更新手段と、 前記第2多項式記憶手段に記憶された第2の多項式系を
    更新する第2更新手段とを有することを特徴とする多項
    式系導出装置。
  2. 【請求項2】 前記第1更新手段による更新動作と前記
    第2更新手段による更新動作とを並列に実行することを
    特徴とする請求項1に記載の多項式系導出装置。
  3. 【請求項3】 前記第1更新手段と前記第2更新手段と
    を共通の回路手段によって実現すること特徴とする請求
    項1に記載の多項式系導出装置。
  4. 【請求項4】 前記第2更新手段が、bn (i)、bm (j)
    前記第2多項式系に属する多項式とし、di 、dj を、
    それぞれ当該多項式bn (i),bm (j)の最高または最低次
    の係数として、演算 bq (k)=zrs・ bn (i)−( di /dj)・ zrt・ bm (j) を行うことを特徴とする請求項1に記載の多項式系導出
    装置。
  5. 【請求項5】 前記第2更新手段が、bn (i)、bm (j)
    前記第2多項式系に属する多項式とし、di 、dj を、
    それぞれ当該多項式bn (i),bm (j)の最高または最低次
    の係数として、演算 bq (k)=dj・zrs・ bn (i)−di・zrt・ bm (j) を行うことを特徴とする請求項1に記載の多項式系導出
    装置。
  6. 【請求項6】 与えられた多次元配列を生成する最小多
    項式系を求める多項式系導出方法において、 求める第1の多項式系を記憶するための第1メモリと、
    当該第1の多項式系と異なる第2の多項式系を記憶する
    ための第2メモリとに初期値を設定し、 前記第2メモリに記憶された第2の多項式系の所定の次
    数の係数から得られる値を用いて、前記第1メモリに記
    憶された第1の多項式系を更新し、 前記第2メモリに記憶された第2の多項式系を更新する
    ことを特徴とする多項式系導出方法。
  7. 【請求項7】 前記第1の多項式系の更新動作と前記第
    2の多項式系の更新動作とを並列に実行することを特徴
    とする請求項6に記載の多項式系導出方法。
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WO2004006444A1 (ja) * 2002-07-02 2004-01-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 検査行列生成方法および検査行列生成装置
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