JP2008108337A - 復号装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】復号性能を向上させる。
【解決手段】PRML復号部８７は再生信号をPRML復号し、その結果得られた変調符号を先頭検出部８８に供給するとともに、推定されたトレリスの状態遷移を示す状態遷移情報を平均値計算部８９に供給する。先頭検出部８８は、変調符号の符号系列から、予め定められた固定パターンを検出することで、複数のチャネルシンボルからなるトレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置を検出し、その位置を示す先頭情報を生成する。平均値計算部８９は、再生信号と状態遷移情報とを用いてトレリスの状態遷移の枝ごとの再生信号の平均値を計算する。SISO復号部９０は、平均値および先頭情報を用いて、再生信号をSISO復号する。本発明は、光ディスクに対するデータの書き込みおよび読み出しを行う記録再生装置に適用することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は復号装置および方法に関し、特に、再生信号の復号性能を向上させることができるようにした復号装置および方法に関する。

光ディスク等の記録媒体にデジタルデータが記録される場合、記録媒体に記録したデータを安定して再生することができるように、記録されるデータは変調符号に符号化されてから記録媒体に記録される。

そのような変調符号として、データの記録時に光ディスクの記録面におけるピットの長さを制限するために、（ｄ，ｋ）制限と称される、記録されるデータとしての符号である１と１の間に配置される符号０の連続する個数をｄ個以上、ｋ個以下に抑えることのできるRLL（Run Length Limited）符号や、ＤＣ成分を制御可能な符号などが用いられている。

例えば、ブルーレイディスクへのデータの記録には、（ｄ，ｋ）制限において、ｄ＝１，ｋ＝７とされ、ＤＣ成分の制御が可能な変調符号である１７ＰＰ（Parity Preserve/Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength）符号が用いられている。

ここで、図１は、光ディスクに対するデータの記録および再生を行う、従来の記録再生装置の構成を示すブロック図である。

記録再生装置１には光ディスク２が着脱可能とされており、記録再生装置１は、光ディスク２にデータを書き込んだり、光ディスク２に記録されているデータを読み出して再生したりする。

光ディスク２にデータが書き込まれる場合、書き込み用のデータは、誤り訂正符号化部１１において誤り訂正符号化され、これにより得られた誤り訂正符号が、変調符号化部１２において変調符号に変調符号化されてNRZI（Non Return to Zero Inverted）符号化部１３に供給される。そして変調符号は、さらにNRZI符号化部１３においてNRZI符号化され、その結果得られた信号に対応する光がピックアップ１４から光ディスク２の記録面に照射されて、書き込み用のデータが光ディスク２に記録される。

また、光ディスク２に記録されているデータが読み出される場合、ピックアップ１４から光ディスク２にデータを読み出すための光が照射され、ピックアップ１４において受光された光ディスク２からの反射光が光電変換され、その結果得られた再生信号が等化器１５に供給される。そして再生信号は、等化器１５においてＰＲ（Partial Response）チャネルに等化され、PRML（Partial Response Maximum Likelihood）復号部１６において、ＰＲチャネルにおける状態の遷移がビタビアルゴリズムによって最尤推定されて、変調符号に復号される。

さらに、PRML復号部１６において復号された変調符号は、変調符号復号部１７において誤り訂正符号に復号され、誤り訂正復号部１８において復号されて、これにより得られたデータが、読み出しデータとして出力される。

このとき、PRML復号部１６は、NRZI符号化およびＰＲチャネルに基づいて、各時刻の符号化過程を表す状態遷移表を時系列に沿って展開したトレリスを求め、求められたトレリスに基づいて、等化器１５から供給された再生信号の復号を行う。

例えばPRML復号部１６は、図２に示すトレリスを用いて再生信号の復号を行う。図２のトレリスは、記録されるデータを表す符号１と１との間に配置される符号０の連続する個数が１個以上になるように制限されたNRZI符号化およびPR12221チャネルの１時刻分の状態遷移を表している。

ここで、１時刻とは、状態を遷移させて、入力された変調符号のNRZI符号へのNRZI符号化を行う１動作単位をいう。つまり、入力された変調符号に応じて、トレリスにおける状態がこれまでの状態から次の状態に遷移する１動作の単位が１時刻とされる。

なお、図中左側の円およびその円内の文字は、遷移前の前時刻における状態を表し、右側の円およびその円内の文字は、遷移後の現時刻における状態を表している。また、図２における実線の矢印は、入力された変調符号が０である場合における遷移先を示しており、点線の矢印は、入力された変調符号が１である場合における遷移先を示している。さらに、各矢印に付加された数値は、入力された変調符号に対して出力される符号を示している。

図２の例では、状態は状態Ｓ０乃至状態Ｓ９の１０個の状態のうちのいずれかから、入力された変調符号に対して同じ状態または他の状態に遷移し、各状態には状態の遷移を示す矢印、すなわち状態遷移の枝が１または２だけ設けられている。

例えば、状態がＳ０である場合に変調符号０が入力されると、出力として数値−８を表す符号が出力されて状態はＳ０に遷移する。また、状態がＳ０である場合に変調符号１が入力されると、出力として数値−６を表す符号が出力されて状態はＳ１に遷移する。さらに、状態がＳ１である場合に変調符号０が入力されると、出力として数値−２を表す符号が出力されて状態はＳ２に遷移する。

したがって、例えば、等化器１５からPRML復号部１６に、値が０である等化された再生信号が供給されると、PRML復号部１６は図２のトレリスを用いて、前後の時刻における状態の遷移も考慮しながら、現時刻における状態の遷移を推定する。その結果、例えば状態がＳ２からＳ３に遷移するものと推定され、PRML復号部１６から変調符号１が変調符号復号部１７に出力される。

つまり、図２のトレリスにおいて、状態遷移を示す矢印、すなわち１６本の各状態遷移の枝に付加された数値は、等化器１５からPRML復号部１６に入力される再生信号の値を示しており、状態遷移を示す実線または点線の各矢印により示される符号１または符号０は、PRML復号部１６から変調符号復号部１７に出力される符号を示している。そして、より詳細には、これらの状態遷移の枝に付加された数値は、等化器１５からPRML復号部１６に入力される再生信号の値の平均値を示している。

このようなトレリスにおいては、状態遷移の各枝について、枝に付加された平均値、および再生信号の値の分布は枝ごとに異なることが知られている。例えば図２に示すトレリスでは、各枝には−８乃至＋８の９通りの平均値のうちのいずれかが付加されているが、実際には各枝に付加されている平均値は離散値ではなく実数値とされ、平均値および再生信号の値の分布は枝ごとに異なる。

このように、トレリスにおける状態遷移の枝ごとに再生信号の値の分布が異なる場合に、等化器から出力された再生信号の値と、トレリスの各枝に付加された平均値との差を用いてブランチメトリックを生成し、生成したブランチメトリックを用いてPRML復号を行う適応PRML復号と称される復号方法が知られている。この適応PRML復号により再生信号の復号を行うと、等化器から出力された再生信号の値だけを用いて復号する場合と比べて、復号性能を向上させることができる。

適応PRML復号により等化器から出力された再生信号が変調符号に復号される場合、再生信号の復号を行うブロックは、図３に示すように構成される。

ここで、図示せぬ等化器からブランチメトリック計算部４１および遅延部４３には、ＰＲチャネルを介して読み出された再生信号が入力される。ブランチメトリック計算部４１は、平均値計算部４４から供給されるトレリスの枝ごとの平均値と、入力された再生信号の値との差に基づいて、ブランチメトリックを計算し、計算されたブランチメトリックおよび再生信号をビタビ復号器４２に供給する。

ビタビ復号器４２は、ブランチメトリック計算部４１から供給されたブランチメトリックおよび再生信号を用いて、ＰＲチャネルの状態の遷移を最尤推定し、再生信号を復号する。そして、ビタビ復号器４２は、復号により得られた変調符号を後段に出力し、最尤推定により推定されたＰＲチャネルの状態の遷移を示す状態遷移情報を、平均値計算部４４に供給する。

また、遅延部４３は、等化器から入力された再生信号を、ビタビ復号器４２による対応する再生信号の復号が終了するまで遅延させ、平均値計算部４４に供給する。平均値計算部４４は、遅延部４３から供給された再生信号、ビタビ復号器４２から供給された状態遷移情報、および記憶しているトレリスの枝ごとの平均値を用いて、状態遷移情報により示されるトレリスの枝の新たな平均値を計算し、計算された平均値を記憶するとともにブランチメトリック計算部４１に供給する。

ところで、近年、記録再生装置において、誤り訂正符号としてターボ符号やLDPC（Low Density Parity Check）符号を用いることで、少ないデータ量でより多くの情報を光ディスクに記録できるようにするための研究がなされている。ターボ符号やLDPC符号の復号においては、読み出したデータとしての符号の０らしさ、１らしさの確率情報（軟判定入力）が用いられて復号が行われるので、高い誤り訂正能力が発揮される。

誤り訂正符号としてターボ符号やLDPC符号が用いられる場合、図１に示した記録再生装置１においては、PRML復号部１６に換えて軟判定出力が可能なSISO（Soft Input Soft Output）復号器が用いられる。

また、ターボ符号やLDPC符号が変調符号化されて得られた変調符号を復号する場合に、変調符号をトレリス符号とみなし、NRZI符号化およびＰＲチャネルのトレリスと、変調符号のトレリスとを混合した混合トレリスを用いて、読み出したデータをSISO復号するSISO復号器も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１４１８８７号公報

しかしながら、上述した技術では、ＰＲチャネルを介したデータの読み出し単位、つまり光ディスクから読み出されたデータのＰＲチャネルへの等化の対象となる最小の符号数のデータが、等化されて得られたデータを１チャネルシンボル分のデータとして、読み出されたデータの復号時に複数のチャネルシンボルを状態遷移の１動作単位としたり、時間とともに周期的に変化したりするトレリスを用いて復号する１７ＰＰ符号などの変調符号をSISO復号する場合、状態遷移の１動作単位とされる複数チャネルシンボルの開始位置の検出や、トレリスが変化する時刻の推定を行うことができないため、正確に変調符号を復号することが困難であった。

また、適応PRML復号により等化器から出力された再生信号を変調符号に復号する場合、ビタビ復号器を用いた実装方法は提案されているが、変調符号をSISO復号するSISO復号器と図３に示したブロックとを組み合わせてハードウェアに実装することは困難であるため、精度よく変調符号を復号することができなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、再生信号の復号性能を向上させることができるようにするものである。

本発明の一側面の復号装置は、変調符号化されたデータであって、ＰＲチャネルを介して読み出されたデータをSISO復号する復号装置であって、第１のトレリスにおける状態の遷移を推定することで、前記データをPRML復号するPRML復号手段と、前記PRML復号手段により推定された前記状態の遷移の各枝について、前記データの平均値を計算する平均値計算手段と、第２のトレリスにおける状態の遷移の各枝について、前記平均値と前記データとの差を基にブランチメトリックを計算し、計算された前記ブランチメトリックおよび前記第２のトレリスを用いて、前記データをSISO復号するSISO復号手段とを備える。

前記第１のトレリスは、NRZI符号化および前記ＲＰチャネルのトレリスとし、前記第２のトレリスは、前記第１のトレリスと、変調符号のトレリスとからなる混合トレリスとすることができる。

前記ＰＲチャネルは、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルとすることができる。

前記データは、１７ＰＰ符号化方式により変調符号化されたデータであって、前記データの読み出し単位であるチャネルシンボルずつ前記ＰＲチャネルを介して読み出されたデータとし、前記第２のトレリスは、３チャネルシンボルを１動作単位とする混合トレリスとすることができる。

復号装置には、前記PRML復号手段による処理時間だけ前記データの前記平均値計算手段および前記SISO復号手段への入力を遅延させる遅延手段をさらに設けることができる。

前記PRML復号手段によるPRML復号により得られた変調符号の符号系列から、予め定められた所定の符号配列である固定パターンを検出する検出手段をさらに設け、前記第２のトレリスは、時間とともに周期的に変化し、前記SISO復号手段には、前記データの読み出し単位であるチャネルシンボルずつ前記ＰＲチャネルを介して読み出された前記データを、複数チャネルシンボルを動作単位としてSISO復号させ、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記データにおける前記複数チャネルシンボルの先頭の位置を検出させるとともに、検出された前記先頭の位置に基づいて、前記データと前記第２のトレリスとの位相を合わせさせることができる。

前記検出手段には、前記変調符号の最大ラン長を超える個数だけ連続する符号０が含まれる符号配列を前記固定パターンとして検出させることができる。

本発明の一側面の復号方法は、変調符号化されたデータであって、ＰＲチャネルを介して読み出されたデータをSISO復号する復号方法であって、第１のトレリスにおける状態の遷移を推定することで、前記データをPRML復号し、前記PRML復号により推定された前記状態の遷移の各枝について、前記データの平均値を計算し、第２のトレリスにおける状態の遷移の各枝について、前記平均値と前記データとの差を基にブランチメトリックを計算し、計算された前記ブランチメトリックおよび前記第２のトレリスを用いて、前記データをSISO復号するステップを含む。

本発明の一側面においては、変調符号化されたデータであって、ＰＲチャネルを介して読み出されたデータをSISO復号する復号処理において、第１のトレリスにおける状態の遷移が推定されることで、前記データがPRML復号され、前記PRML復号により推定された前記状態の遷移の各枝について、前記データの平均値が計算され、第２のトレリスにおける状態の遷移の各枝について、前記平均値と前記データとの差を基にブランチメトリックが計算され、計算された前記ブランチメトリックおよび前記第２のトレリスが用いられて、前記データがSISO復号される。

本発明の一側面によれば、ＰＲチャネルを介して読み出されたデータを復号することができる。特に、本発明の一側面によれば、復号性能を向上させることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の一側面の復号装置は、変調符号化されたデータであって、ＰＲチャネルを介して読み出されたデータをSISO復号する復号装置（例えば、図４の記録再生装置７１）であって、第１のトレリスにおける状態の遷移を推定することで、前記データをPRML復号するPRML復号手段（例えば、図４のPRML復号部８７）と、前記PRML復号手段により推定された前記状態の遷移の各枝について、前記データの平均値を計算する平均値計算手段（例えば、図４の平均値計算部８９）と、第２のトレリスにおける状態の遷移の各枝について、前記平均値と前記データとの差を基にブランチメトリックを計算し、計算された前記ブランチメトリックおよび前記第２のトレリスを用いて、前記データをSISO復号するSISO復号手段（例えば、図４のSISO復号部９０）とを備える。

復号装置には、前記PRML復号手段による処理時間だけ前記データの前記平均値計算手段および前記SISO復号手段への入力を遅延させる遅延手段（例えば、図４の遅延部８６）をさらに設けることができる。

復号装置には、前記PRML復号手段によるPRML復号により得られた変調符号の符号系列から、予め定められた所定の符号配列である固定パターンを検出する検出手段（例えば、図４の先頭検出部８８）をさらに設け、前記第２のトレリスは、時間とともに周期的に変化し、前記SISO復号手段には、前記データの読み出し単位であるチャネルシンボルずつ前記ＰＲチャネルを介して読み出された前記データを、複数チャネルシンボルを動作単位としてSISO復号させ、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記データにおける前記複数チャネルシンボルの先頭の位置を検出させるとともに、検出された前記先頭の位置に基づいて、前記データと前記第２のトレリスとの位相を合わせさせる（例えば、図１０のステップＳ４７の処理およびステップＳ４８の処理）ことができる。

本発明の一側面の復号方法は、変調符号化されたデータであって、ＰＲチャネルを介して読み出されたデータをSISO復号する復号方法であって、第１のトレリスにおける状態の遷移を推定することで、前記データをPRML復号し（例えば、図１０のステップＳ４４）、前記PRML復号により推定された前記状態の遷移の各枝について、前記データの平均値を計算し（例えば、図１０のステップＳ４５）、第２のトレリスにおける状態の遷移の各枝について、前記平均値と前記データとの差を基にブランチメトリックを計算し、計算された前記ブランチメトリックおよび前記第２のトレリスを用いて、前記データをSISO復号する（例えば、図１０のステップＳ４９）ステップを含む。

以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。

図４は、本発明を適用した記録再生装置の構成例を示すブロック図である。

記録再生装置７１には、例えばブルーレイディスク、DVD（Digital Versatile Disc）、CD（Compact Disc）などの光ディスク７２が着脱可能とされている。記録再生装置７１は、装着された光ディスク７２にデータを書き込んだり、光ディスク７２に記録されているデータを読み出して再生したりする。

記録再生装置７１は、誤り訂正符号化部８１、変調符号化部８２、NRZI符号化部８３、ピックアップ８４、等化部８５、遅延部８６、PRML復号部８７、先頭検出部８８、平均値計算部８９、SISO復号部９０、および誤り訂正復号部９１から構成される。

誤り訂正符号化部８１は、光ディスク７２に記録するための書き込み用のデータが入力されると、入力されたデータを誤り訂正符号化し、その結果得られた誤り訂正符号を変調符号化部８２に供給する。

変調符号化部８２は、誤り訂正符号化部８１から供給された誤り訂正符号を変調符号化し、これにより得られた変調符号をNRZI符号化部８３に供給する。NRZI符号化部８３は、変調符号化部８２から供給された変調符号をNRZI符号化してピックアップ８４に供給する。

ピックアップ８４は、NRZI符号化部８３から供給された符号に基づいて、光ディスク７２の記録面に光を照射し、光ディスク７２に書き込み用のデータを記録する。また、ピックアップ８４は、光ディスク７２にデータを読み出すための光を照射し、光ディスク７２において反射された反射光を受光する。さらに、ピックアップ８４は、受光した反射光を光電変換し、これにより得られた再生信号を等化部８５に供給する。

等化部８５は、ピックアップ８４から供給された再生信号をＰＲチャネルに等化し、遅延部８６およびPRML復号部８７に供給する。このように再生信号が等化されることで、光ディスク７２に記録されているデータは、ＰＲチャネルを介して読み出されることになる。遅延部８６は、等化部８５から供給された再生信号を、PRML復号部８７による再生信号に対する処理の時間だけ遅延させて平均値計算部８９およびSISO復号部９０に供給する。

PRML復号部８７は、等化部８５から供給された再生信号をPRML復号する。すなわち、PRML復号部８７は、NRZI符号化およびＰＲチャネルのトレリスを用いて、ビタビアルゴリズムによる状態遷移の最尤推定を行い、再生信号を変調符号に復号する。そして、PRML復号部８７は、PRML復号により得られた変調符号、すなわち変調符号の符号系列を先頭検出部８８に供給するとともに、推定されたトレリスの状態遷移を示す状態遷移情報を平均値計算部８９に供給する。

先頭検出部８８は、PRML復号部８７から供給された変調符号の符号系列から、予め定められた固定パターンを検出し、検出された固定パターンの位置に基づいて、再生信号の複数のチャネルシンボルからなる、変調符号のトレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置を検出する。換言すれば、先頭検出部８８は、変調符号の符号系列から固定パターンを検出することで、トレリスの状態遷移の１動作単位分の符号系列と、次の１動作単位分の符号系列との境界の位置を検出する。

ここで、固定パターンとは、変調符号化された変調符号の符号系列における例外的な符号配列、例えば変調符号化において定められた最大ラン長を超える個数だけ連続して配列された符号０が含まれる符号配列をいう。先頭検出部８８は、トレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置を検出すると、その位置を示す先頭情報を生成し、生成した先頭情報をSISO復号部９０に供給する。

平均値計算部８９は、遅延部８６から供給された再生信号と、PRML復号部８７から供給された状態遷移情報とを用いて、PRML復号に用いられたトレリスの状態遷移の枝ごとの再生信号の平均値を計算し、計算された平均値をSISO復号部９０に供給する。

SISO復号部９０は、平均値計算部８９から供給された平均値、および先頭検出部８８から供給された先頭情報を用いて、遅延部８６から供給された再生信号をSISO復号し、これにより得られた軟出力符号、すなわち誤り訂正符号、および誤り訂正符号の符号系列の各符号（ビット）の０らしさ、または１らしさを示す情報を誤り訂正復号部９１に供給する。誤り訂正復号部９１は、SISO復号部９０から供給された軟出力符号を誤り訂正復号し、これにより得られたデータを読み出しデータとして出力する。

図５は、図４のNRZI符号化部８３の構成例を示すブロック図である。

NRZI符号化部８３は、EXOR（Exclusive OR）回路１２１、レジスタ１２２、およびマッピング部１２３から構成され、NRZI符号化部８３は、変調符号化部８２から変調符号として符号１が入力された場合に、出力する符号を反転させる。

EXOR回路１２１は、変調符号化部８２から供給された変調符号と、レジスタ１２２から供給された符号との排他的論理和を計算し、その結果得られた符号をレジスタ１２２およびマッピング部１２３に供給する。

レジスタ１２２は、EXOR回路１２１から供給された符号を保持し、次に変調符号化部８２からEXOR回路１２１に変調符号が入力されるタイミングで、保持している符号をEXOR回路１２１に供給する。マッピング部１２３は、EXOR回路１２１から供給された符号に対してマッピング処理を行い、その結果得られた符号をピックアップ８４に供給する。すなわち、マッピング部１２３は、EXOR回路１２１から符号１が供給されると、符号（＋１）をピックアップ８４に供給し、符号０が供給されると、符号（−１）をピックアップ８４に供給する。

また、等化部８５は、光ディスク７２からデータが読み出される場合における読み出しチャネルをＰＲチャネルとみなして、ピックアップ８４から供給された再生信号を等化する。例えば、等化部８５は、読み出しチャネルをPR121チャネル、PR1221チャネル、PR12221チャネルなどのＰＲチャネルとみなして再生信号を等化する。

以下、図６乃至図８のそれぞれを参照して、PR121チャネル、PR1221チャネル、およびPR12221チャネルについて説明する。

図６は、PR121チャネルのモデルを示す図である。

図６に示すPR121チャネルのモデルは、レジスタ１５１、レジスタ１５２、乗算器１５３乃至乗算器１５５、および加算器１５６から構成され、レジスタ１５１および乗算器１５３には、読み出されるデータとしての符号が供給される。

レジスタ１５１は、供給されたデータを１時刻だけ、すなわち次にデータが供給されるまで保持し、保持しているデータをレジスタ１５２および乗算器１５４に供給するとともに、新たに供給されたデータを１時刻だけ保持する。

レジスタ１５２は、レジスタ１５１から供給されたデータを１時刻だけ保持し、レジスタ１５１から新たなデータが供給されると、保持しているデータを乗算器１５５に供給するとともに、新たにレジスタ１５１から供給されたデータを１時刻だけ保持する。

乗算器１５３は、供給されたデータの値に１を乗算して、その結果得られた値を加算器１５６に供給する。乗算器１５４は、レジスタ１５１から供給されたデータの値に２を乗算し、その結果得られた値を加算器１５６に供給する。

乗算器１５５は、レジスタ１５２から供給されたデータの値に１を乗算し、その結果得られた値を加算器１５６に供給する。加算器１５６は、乗算器１５３乃至乗算器１５５のそれぞれから供給された値のそれぞれを加算し、その結果得られた値を、PR121チャネルを介して読み出されたデータの値として出力する。

また、図７は、PR1221チャネルのモデルを示す図である。

図７に示すPR1221チャネルのモデルは、レジスタ１８１乃至レジスタ１８３、乗算器１８４乃至乗算器１８７、および加算器１８８から構成され、レジスタ１８１および乗算器１８４には、読み出されるデータとしての符号が供給される。

レジスタ１８１は、供給されたデータを１時刻だけ保持し、保持しているデータをレジスタ１８２および乗算器１８５に供給するとともに、新たに供給されたデータを１時刻だけ保持する。

レジスタ１８２およびレジスタ１８３は、レジスタ１８１およびレジスタ１８２から供給されたデータを１時刻だけ保持し、レジスタ１８１およびレジスタ１８２から新たなデータが供給されると、保持しているデータを乗算器１８６および乗算器１８７に供給するとともに、新たにレジスタ１８１およびレジスタ１８２から供給されたデータを１時刻だけ保持する。

乗算器１８４は、供給されたデータの値に１を乗算して、その結果得られた値を加算器１８８に供給する。乗算器１８５および乗算器１８６は、レジスタ１８１およびレジスタ１８２から供給されたデータの値に２を乗算し、その結果得られた値を加算器１８８に供給する。

乗算器１８７は、レジスタ１８３から供給されたデータの値に１を乗算し、その結果得られた値を加算器１８８に供給する。加算器１８８は、乗算器１８４乃至乗算器１８７のそれぞれから供給された値のそれぞれを加算し、その結果得られた値を、PR1221チャネルを介して読み出されたデータの値として出力する。

さらに、図８は、PR12221チャネルのモデルを示す図である。

PR12221チャネルのモデルは、レジスタ２１１乃至レジスタ２１４、乗算器２１５乃至乗算器２１９、および加算器２２０から構成され、レジスタ２１１および乗算器２１５には、読み出されるデータとしての符号が供給される。

レジスタ２１１は、供給されたデータを１時刻だけ保持し、保持しているデータをレジスタ２１２および乗算器１２６に供給するとともに、新たに供給されたデータを１時刻だけ保持する。

レジスタ２１２乃至レジスタ２１４は、レジスタ２１１乃至レジスタ２１３から供給されたデータを１時刻だけ保持し、レジスタ２１１乃至レジスタ２１３から新たなデータが供給されると、保持しているデータを乗算器２１７乃至乗算器２１９に供給するとともに、新たにレジスタ２１１乃至レジスタ２１３から供給されたデータを１時刻だけ保持する。

乗算器２１５は、供給されたデータの値に１を乗算して、その結果得られた値を加算器２２０に供給する。乗算器２１６乃至乗算器２１８は、レジスタ２１１乃至レジスタ２１３から供給されたデータの値に２を乗算し、その結果得られた値を加算器２２０に供給する。

乗算器２１９は、レジスタ２１４から供給されたデータの値に１を乗算し、その結果得られた値を加算器２２０に供給する。加算器２２０は、乗算器２１５乃至乗算器２１９のそれぞれから供給された値のそれぞれを加算し、その結果得られた値を、PR12221チャネルを介して読み出されたデータの値として出力する。

次に、図９のフローチャートを参照して、記録再生装置７１が光ディスク７２にデータを書き込む処理である記録処理について説明する。この記録処理は、記録再生装置７１に光ディスク７２が装着され、光ディスク７２へのデータの記録が指示されると開始される。

ステップＳ１１において、誤り訂正符号化部８１は、入力された書き込み用のデータを誤り訂正符号化し、その結果得られた誤り訂正符号を変調符号化部８２に供給する。例えば、誤り訂正符号化部８１は、入力されたデータをリードソロモン符号等の代数的な符号や、軟判定入力により高い誤り訂正能力を発揮するターボ符号、LDPC符号等の符号などの誤り訂正符号に誤り訂正符号化する。

例えば、データがターボ符号に誤り訂正符号化される場合、書き込み用のデータは、誤り訂正符号化部８１を構成する、要素符号としての畳み込み符号またはブロック符号への符号化を行う複数の要素符号化器と、インターリーバとにより誤り訂正符号化される。そのような場合、光ディスク７２からのデータの読み出し時に、誤り訂正符号の復号を行う誤り訂正復号部９１においては、インターリーバを介して要素符号が繰り返し復号された後、最終的な判定処理が行われ、その判定結果に基づいて読み出されたデータが出力される。

また、例えばデータがLDPC符号に誤り訂正符号化される場合、光ディスク７２からのデータの読み出し時に、誤り訂正復号部９１においては、低密度なパリティ検査行列に基づくタナーグラフが用いられて、Belief Propagationと称される繰り返し復号が行われ、その結果得られたデータが出力される。

ステップＳ１２において、変調符号化部８２は、誤り訂正符号化部８１から供給された誤り訂正符号を変調符号化し、これにより得られた変調符号をNRZI符号化部８３に供給する。例えば、変調符号化部８２は、誤り訂正符号を１７ＰＰ符号などの変調符号に変調符号化する。この１７ＰＰ符号は、（ｄ，ｋ）制限において、ｄ＝１，ｋ＝７とされ、ＤＣ成分の制御が可能な変調符号であり、１７ＰＰ符号に変調符号化する１７ＰＰ符号化方式は、例えばブルーレイディスクへのデータの記録時にデータを変調符号化する変調符号化方式として用いられている。

ステップＳ１３において、NRZI符号化部８３は、変調符号化部８２から供給された変調符号をNRZI符号化してピックアップ８４に供給する。すなわち、EXOR回路１２１は、変調符号化部８２から供給された変調符号と、レジスタ１２２から供給された符号との排他的論理和を計算し、その結果得られた符号をレジスタ１２２およびマッピング部１２３に供給する。そして、マッピング部１２３は、EXOR回路１２１から供給された符号に対してマッピング処理を行い、その結果得られた符号をピックアップ８４に供給する。

ステップＳ１４において、ピックアップ８４は、NRZI符号化部８３から供給された符号に基づいて光ディスク７２の記録面に光を照射して、光ディスク７２に書き込み用のデータを記録し、記録処理は終了する。

このようにして、書き込み用のデータは符号化されて光ディスク７２に記録される。

このようにして、光ディスク７２にデータが記録されると、記録再生装置７１は、光ディスク７２に記録されたデータを読み出して再生することができる。記録再生装置７１は、記録再生装置７１を操作するユーザにより光ディスク７２からのデータの読み出しが指示されると、光ディスク７２からデータを読み出して再生する処理である再生処理を開始する。

以下、図１０のフローチャートを参照して、記録再生装置７１による再生処理について説明する。

ステップＳ４１において、ピックアップ８４は、光ディスク７２からデータを読み出す。すなわち、ピックアップ８４は、光ディスク７２にデータを読み出すための光を照射し、光ディスク７２において反射された反射光を受光する。そして、ピックアップ８４は、受光した反射光を光電変換し、これにより得られた再生信号を等化部８５に供給する。

ステップＳ４２において、等化部８５は、ピックアップ８４から供給された再生信号をＰＲチャネルに等化し、遅延部８６およびPRML復号部８７に供給する。例えば、等化部８５は、再生信号をPR121チャネル、PR1221チャネル、PR12221チャネルなどのＰＲチャネルに等化する。

ステップＳ４３において、遅延部８６は、等化部８５から供給された再生信号を、PRML復号部８７による再生信号に対する処理の時間だけ遅延させて平均値計算部８９およびSISO復号部９０に供給する。

ステップＳ４４において、PRML復号部８７は、等化部８５から供給された再生信号をPRML復号する。すなわち、PRML復号部８７は、NRZI符号化およびＰＲチャネルのトレリス、つまり変調符号の入力に対して等化された再生信号を出力とするトレリスを用いて、ビタビアルゴリズムによる状態遷移の最尤推定を行い、再生信号を変調符号に復号する。そして、PRML復号部８７は、PRML復号により得られた変調符号、すなわち変調符号の符号系列を先頭検出部８８に供給するとともに、推定されたＰＲチャネルのトレリスにおける状態遷移を示す状態遷移情報を平均値計算部８９に供給する。

例えば、PRML復号部８７が再生信号の復号に用いるトレリスがPR12221チャネルのトレリスである場合、PR12221チャネルのトレリスは、（ｄ，ｋ）制限において、ｄ＝１とされた変調符号に対して、図２に示したように１０個の状態からなり、１時刻における各状態から遷移先の状態への遷移を示す枝の合計が１６本であるトレリスとされる。ここで、トレリスにおける遷移先の状態は、遷移前の状態、およびNRZI符号化の対象となる符号によって定められる。

ステップＳ４５において、平均値計算部８９は、遅延部８６から供給された再生信号と、PRML復号部８７から供給された状態遷移情報とを用いて、NRZI符号化およびＰＲチャネルのトレリスの状態遷移の各枝について、それらの枝に付加された等化部８５から出力される再生信号の値の平均値を計算し、計算された平均値をSISO復号部９０に供給する。

すなわち、平均値計算部８９は、トレリスの状態遷移の枝ごとに付加された平均値を記憶している。そして、平均値計算部８９は、記憶している枝ごとの平均値のうちの状態遷移情報により示される状態の遷移の枝の平均値と、遅延部８６から供給された再生信号と、を用いて、その枝について新たな平均値を求める。

平均値計算部８９は、新たな平均値を求めると、求められた新たな平均値に基づいて記憶している枝ごとの平均値を更新し、更新された平均値をSISO復号部９０に供給する。換言すれば、平均値計算部８９は、状態遷移情報により示される状態の遷移の枝については、新たに求められた平均値をSISO復号部９０に供給し、その他の状態の遷移の枝については、記憶している枝ごとの平均値をSISO復号部９０に供給する。

ステップＳ４６において、先頭検出部８８は、PRML復号部８７から供給された変調符号の符号系列から、予め定められた固定パターンを検出し、検出された固定パターンの位置に基づいて、再生信号の複数のチャネルシンボルからなる、変調符号のトレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置を検出する。そして、先頭検出部８８は、トレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置を検出すると、その位置を示す先頭情報を生成し、生成した先頭情報をSISO復号部９０に供給する。

例えば、SISO復号部９０が読み出したデータをSISO復号するために用いるトレリスが、NRZI符号化およびＰＲチャネルのトレリスと、１７ＰＰ符号のトレリスとを混合した混合トレリス、すなわち誤り訂正符号の入力に対して、変調符号化、NRZI符号化、および等化の過程を介した再生信号を出力とするトレリスである場合、その混合トレリスは３つのチャネルシンボルを状態の遷移の１動作単位とした６４４周期のトレリスとされる。

また、１７ＰＰ符号は1932（＝644×３）bitの符号を１フレームとする変調符号であり、符号系列のフレームの先頭付近のみに、最大ラン長ｋ＝７を超える８個の連続する符号０を含む例外的な符号配列「1000000001000000001」が必ず含まれている。

そこで、先頭検出部８８は、この符号の符号配列「1000000001000000001」を固定パターンとして、PRML復号部８７から供給された変調符号の符号系列から固定パターンを検出し、先頭情報を生成する。

ステップＳ４７において、SISO復号部９０は、先頭検出部８８から供給された先頭情報を用いて、遅延部８６から供給された再生信号としての符号から、SISO復号に用いる混合トレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置、すなわち１動作単位分の符号系列と、次の１動作単位分の符号系列との境界の位置を検出する。

例えば、SISO復号部９０は、NRZI符号化およびPR12221チャネルのトレリスと、１７ＰＰ符号のトレリスとを混合した、３４個の状態からなる時間により周期的に変化する混合トレリスを再生信号のSISO復号に用いる。SISO復号部９０は、遅延部８６から供給された再生信号としての符号の符号系列から、この混合トレリスの１動作単位分の符号系列の境界の位置を検出する。

ステップＳ４８において、SISO復号部９０は、先頭検出部８８から供給された先頭情報を用いて、SISO復号に用いる混合トレリスの位相を合わせる。すなわち、SISO復号部９０は、先頭情報を用いて検出した混合トレリスの１動作単位分の符号の先頭の位置に基づいて、予め定められた混合トレリスが変化する位置を検出し、SISO復号に用いる混合トレリスの１動作単位の先頭の位置と、再生信号としての符号系列における１動作単位分の符号の先頭の位置とを合わせる。

これにより、SISO復号部９０は、再生信号としての符号の符号系列において、どの位置が１動作単位分の複数チャネルシンボルの先頭の位置であり、どの位置で混合トレリスが変化するかを知ることができるので、より正確に再生信号を復号することができる。

ステップＳ４９において、SISO復号部９０は、平均値計算部８９から供給された平均値、および位相の合わせられた混合トレリスを用いて、遅延部８６から供給された再生信号をSISO復号し、これにより得られた軟出力符号、つまり誤り訂正符号、およびその誤り訂正符号の符号系列の各符号の０らしさ、または１らしさを示す情報を誤り訂正復号部９１に供給する。

すなわち、SISO復号部９０は、平均値計算部８９から供給された平均値と、遅延部８６から供給された再生信号との差を用いて、混合トレリスの各枝についてブランチメトリックを計算する。そして、SISO復号部９０は、計算されたブランチメトリックおよび混合トレリスを用いて、遅延部８６から供給された再生信号をSISO復号する。

ステップＳ５０において、誤り訂正復号部９１は、SISO復号部９０から供給された軟出力符号を誤り訂正復号し、これにより得られたデータを読み出しデータとして出力し、再生処理は終了する。

このようにして、記録再生装置７１は、再生信号をPRML復号して得られた変調符号の符号系列から、変調符号のトレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置を検出し、検出された先頭の位置を示す先頭情報を生成する。また、記録再生装置７１は、NRZI符号化およびＰＲチャネルのトレリスの状態遷移の各枝について、再生信号の平均値を計算する。そして、記録再生装置７１は、先頭情報および平均値を用いて、読み出された再生信号をSISO復号する。

このように、再生信号をPRML復号して得られた変調符号の符号系列から、変調符号のトレリスの状態遷移の１動作単位分の符号の先頭の位置を検出して先頭情報を生成することで、SISO復号に用いる混合トレリスの１動作単位分の符号の先頭の位置、および混合トレリスの変化する位置をリアルタイムで検出することができる。したがって、複数のチャネルシンボルを状態の遷移の１動作単位とし、時間とともに変動する混合トレリスを用いて再生信号の復号を行う場合であっても、再生信号を正確に復号することができ、復号性能を向上させることができる。

また、トレリスの状態遷移の各枝について計算された平均値を用いて再生信号をSISO復号することで、より確からしい状態の遷移を推定することができるので、より精度よくSISO復号を行うことができ、その結果、再生信号の復号性能を向上させることができる。

上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

図１１は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するパーソナルコンピュータの構成の例を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ３０１のCPU（Central Processing Unit）３１１は、ROM（Read Only Memory）３１２、または記録部３１８に記録されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）３１３には、CPU３１１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU３１１、ROM３１２、およびRAM３１３は、バス３１４により相互に接続されている。

CPU３１１にはまた、バス３１４を介して入出力インターフェース３１５が接続されている。入出力インターフェース３１５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部３１６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部３１７が接続されている。CPU３１１は、入力部３１６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU３１１は、処理の結果を出力部３１７に出力する。

入出力インターフェース３１５に接続されている記録部３１８は、例えばハードディスクからなり、CPU３１１が実行するプログラムや各種のデータを記録する。通信部３１９は、インターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークを介して外部の装置と通信する。

また、通信部３１９を介してプログラムを取得し、記録部３１８に記録してもよい。

入出力インターフェース３１５に接続されているドライブ３２０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア３３１が装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記録部３１８に転送され、記録される。

コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム記録媒体は、図１１に示すように、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVDを含む）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア３３１、または、プログラムが一時的もしくは永続的に格納されるROM３１２や、記録部３１８を構成するハードディスクなどにより構成される。プログラム記録媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインターフェースである通信部３１９を介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。

なお、本明細書において、プログラム記録媒体に格納されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

従来の記録再生装置の構成を示すブロック図である。 NRZI符号化およびＰＲチャネルのトレリスを示す図である。 従来の適応PRML復号により再生信号を復号するブロックを示す図である。 本発明の一実施の形態の記録再生装置の構成を示すブロック図である。 NRZI符号化部の構成を示すブロック図である。 PR121チャネルのモデルを示す図である。 PR1221チャネルのモデルを示す図である。 PR12221チャネルのモデルを示す図である。 記録処理を説明するフローチャートである。 再生処理を説明するフローチャートである。 パーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。

符号の説明

７１ 記録再生装置， ８４ ピックアップ， ８５ 等化部， ８６ 遅延部， ８７ PRML復号部， ８８ 先頭検出部， ８９ 平均値計算部， ９０ SISO復号部， ９１誤り訂正復号部

Claims (8)

1. 変調符号化されたデータであって、ＰＲ（Partial Response）チャネルを介して読み出されたデータをSISO（Soft Input Soft Output）復号する復号装置において、
   第１のトレリスにおける状態の遷移を推定することで、前記データをPRML（Partial Response Maximum Likelihood）復号するPRML復号手段と、
   前記PRML復号手段により推定された前記状態の遷移の各枝について、前記データの平均値を計算する平均値計算手段と、
   第２のトレリスにおける状態の遷移の各枝について、前記平均値と前記データとの差を基にブランチメトリックを計算し、計算された前記ブランチメトリックおよび前記第２のトレリスを用いて、前記データをSISO復号するSISO復号手段と
   を備える復号装置。
2. 前記第１のトレリスは、NRZI（Non Return to Zero Inverted）符号化および前記ＲＰチャネルのトレリスとされ、
   前記第２のトレリスは、前記第１のトレリスと、変調符号のトレリスとからなる混合トレリスとされる
   請求項１に記載の復号装置。
3. 前記ＰＲチャネルは、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルとされる
   請求項２に記載の復号装置。
4. 前記データは、１７ＰＰ（Parity Preserve/Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength）符号化方式により変調符号化されたデータであって、前記データの読み出し単位であるチャネルシンボルずつ前記ＰＲチャネルを介して読み出されたデータとされ、
   前記第２のトレリスは、３チャネルシンボルを１動作単位とする混合トレリスとされる
   請求項２に記載の復号装置。
5. 前記PRML復号手段による処理時間だけ前記データの前記平均値計算手段および前記SISO復号手段への入力を遅延させる遅延手段をさらに備える
   請求項１に記載の復号装置。
6. 前記PRML復号手段によるPRML復号により得られた変調符号の符号系列から、予め定められた所定の符号配列である固定パターンを検出する検出手段をさらに備え、
   前記第２のトレリスは、時間とともに周期的に変化し、
   前記SISO復号手段は、前記データの読み出し単位であるチャネルシンボルずつ前記ＰＲチャネルを介して読み出された前記データを、複数チャネルシンボルを動作単位としてSISO復号し、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記データにおける前記複数チャネルシンボルの先頭の位置を検出するとともに、検出された前記先頭の位置に基づいて、前記データと前記第２のトレリスとの位相を合わせる
   請求項１に記載の復号装置。
7. 前記検出手段は、前記変調符号の最大ラン長を超える個数だけ連続する符号０が含まれる符号配列を前記固定パターンとして検出する
   請求項６に記載の復号装置。
8. 変調符号化されたデータであって、ＰＲチャネルを介して読み出されたデータをSISO復号する復号方法において、
   第１のトレリスにおける状態の遷移を推定することで、前記データをPRML復号し、
   前記PRML復号により推定された前記状態の遷移の各枝について、前記データの平均値を計算し、
   第２のトレリスにおける状態の遷移の各枝について、前記平均値と前記データとの差を基にブランチメトリックを計算し、計算された前記ブランチメトリックおよび前記第２のトレリスを用いて、前記データをSISO復号する
   ステップを含む復号方法。

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