JP3151844B2 - 再生データ検出方式 - Google Patents

再生データ検出方式

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JP3151844B2
JP3151844B2 JP06420191A JP6420191A JP3151844B2 JP 3151844 B2 JP3151844 B2 JP 3151844B2 JP 06420191 A JP06420191 A JP 06420191A JP 6420191 A JP6420191 A JP 6420191A JP 3151844 B2 JP3151844 B2 JP 3151844B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は再生データ検出方式に関
し、特にディジタルVTR,光ディスク装置等に好適
な、状態推移を利用したビットエラー訂正方式に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、ディジタルVTR,ディジタル
光ディスク記録装置等では、再生したディジタルデータ
の識別判定をする際、1ビットごとにあるスレッシュホ
ールド電圧を決め、再生電圧レベルがそのスレッシュホ
ールド電圧を越えれば“H”、再生電圧レベルがそのス
レッシュホールド電圧を越えなければ“L”と判定する
方式を用いている。
【0003】また、ディジタル光ディスク装置の一部で
は、パーシャルレスポンス(1,1)+ビタビ復号法と
いう検出方式が使われている。
【0004】図10はパーシャルレスポンス(1,1)
+ビタビ復号法のブロック図、図11は図10における
タイミングチャートである。記録側では信号をプリコー
ダDによりNRZ/NRZI変換し、再生側でパーシャ
ルレスポンス(1,1)検出を行う。パーシャルレスポ
ンス(1,1)検出は再生した符号間の相関を利用して
再生データ検出を行う方式であり、記録信号“1”に対
して再生等化出力信号を“・・001100・・”と
し、その結果3値でレベルを検出する方式である。パー
シャルレスポンス(1,1)検出の後は、ビタビ復号を
行う。図12,図13は2状態ビタビ復号における状態
遷移図,トレリス線図を示す。ビタビ復号法は、再生の
状態をS0,S1の2状態とし、状態S0で−1を入力
したとき状態S0へ推移して出力データを0とし、状態
S0で0を入力したとき状態S1へ推移して出力データ
を1とし、状態S1で0を入力したとき状態S0へ推移
して出力データを1とし、状態S1で1を入力したとき
状態S1へ推移して出力データを0とし、この状態推移
のルールに違反する入力があった時、その違反の状態を
検出して本来の状態を判定することによりビットエラー
訂正を行い、ランダムエラーに対するエラーレートを改
良する方式である。
【0005】 ところで、雑音をガウス分布と仮定する
と、図14に示すように、信号プラス雑音の分布は、信
号レベルを平均値とする正規分布となるため、状態Si
jとなるべきデータを再生したとき、レベル″yk″か
らレベル″yk+Δy″の間のレベルを持つデータを受
信する確率Pijは、 P11,P01:レベル0を平均値とする正規分布 P10:レベル1を平均値とする正規分布 P00:レベル−1を平均値とする正規分布 において、レベル″yk″とレベル″yk+Δy″で囲ま
れた面積を計算すればよく、これは確率の正規分布を示
す図14および下式により示すことができる。
【0006】
【0007】ここで、メトリックの長さは確率の負の対
数で示すことができる。従って、確率の積は確率の負の
対数の和、即ちメトリック長さの和で示すことができ
る。
【0008】
【0009】今後、メトリックは絶対値ではなく、長さ
の相対値を論ずるため、上記の対数値の和に一定値を加
え、さらに一定値を乗じた後、比較を行う。
【0010】
【0011】ここで、時刻nにおいて、標本値をyn
状態S1,状態S0のパスメトリックをそれぞれm
n (S1),mn (S0)とすると、
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】再生データをyとし且つ−1≦y≦1とす
る時、入力データからy+0.5と−y+0.5を計算
し、マージ0として、パスメトリックm(S1)−m
(S0)がy+0.5より大きい時パスメトリックm
(S1)をパスメトリックm(S0)とし、パスメトリ
ックm(S0)をパスメトリックm(S0)+y+0.
5とする。マージ1として、パスメトリックm(S1)
−m(S0)がy+0.5とy−0.5の間にある時
メトリックm(S1)をパスメトリックm(S0)と
し、パスメトリックm(S0)をパスメトリックm(S
1)とする。マージ2として、パスメトリックm(S
1)−m(S0)がy−0.5より小さい時パスメトリ
ックm(S1)をパスメトリックm(S1)−y+0.
5とし、パスメトリックm(S0)をパスメトリックm
(S1)とする。
【0016】そしてパスをマージさせ、パスマージした
点から過去に向かって最も確からしいパスを決定してい
く。通信工学ではこのようなパスの決定法をビタビ復号
法という。ここで、マージ1は1つ前の時刻ではマージ
しないため、時刻nにおけるパス形状が求められても、
その時点だけではマージせず出力値も得られない。しか
し、マージ0ないしマージ2が発生することにより、パ
スはマージし対応する出力系列が得られる。図15は2
状態ビタビ復号におけるパスマージの一例を示す図であ
る。パスがマージすると状態S0→S0,S1→S1に
対して出力0とし、状態S0→S1,S1→S0に対し
て出力1とすることにより出力データが得られる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来一般的に
使われているビットごとの判定は、ディジタル記録の特
徴を生かしたものであり、論理が単純で回路が簡単であ
るという利点を持っている。しかしながら、再生電圧に
スレッシュホールドをわずかに越えるようなエラーが発
生した場合、これらはすべて直接ビットエラーへつなが
ってしまう。また、1度発生したエラーは誤り訂正回路
ブロックでこれを訂正することになるものの、識別再生
回路ブロックでこれを修正することは不可能であるとい
う欠点がある。
【0018】また、再生信号の符号間相関を使ったパー
シャルレスポンス(1,1)検出+2状態ビタビ復号法
は、再生信号が3値であることによる相関を使ってビッ
トエラー訂正を行っているものの、記録側で連続する非
符号反転ビットを最小で2の範囲内に抑えてチャンネル
ビットに変換して記録する符号変換方式においては、記
録側で連続する非符号反転ビットを最小で2の範囲内に
抑えているという相関を使っておらず、ビットごとの判
定に比べるとビットエラー訂正によるエラーレート改善
は行われているが、本来の記録した符号の能力を十分使
っているとは言えず、ビットエラーレートを更に改善で
きる余地がある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の再生データ検出
方式はデータビットを記録側で連続する非符号反転ビッ
トが最小で2の範囲内に抑えてチャンネルビットに変換
して記録する符号変換方式に対し、再生側で符号間相関
を利用したパーシャルレスポンス(1,1)検出により
再生信号を2値に変換してレベル判定した後、再生状態
をS0,S1,S2,S3の4状態とし、前記状態S0
で−1を入力した時前記状態S0へ推移して出力データ
を0とし、前記状態S0で1を入力した時前記状態S1
へ推移して出力データを1とし、前記状態S1で1を入
力した時前記状態S2へ推移して出力データを1とし、
前記状態S2で−1を入力した時前記状態S3へ推移し
て出力データを0とし、前記状態S2で1を入力した時
前記状態S2へ推移して出力データを1とし、前記状態
S3で−1を入力した時前記状態S0へ推移して出力デ
ータを0とし、この状態推移のルールに従って最も確か
らしい状態遷移を推定してトレリス線図を決定すること
により、再生信号検出の際ビットエラー訂正を行うこと
を特徴とする。
【0020】そして、入力データをyとし且つ−1≦y
≦1とする時、再生状態をS0,S1,S2,S3の4
状態とし、このうちある1つの状態をとる確率の逆数を
メトリックと呼び、マージ0としてメトリックm(S
2)がメトリックm(S1)より小さくメトリックm
(S0)がメトリックm(S3)より小さい時前記メト
リックm(S3)をメトリックm(S2)+y,前記メ
トリックm(S2)をメトリックm(S2)−y,前記
メトリックm(S1)をメトリックm(S0)−y,前
記メトリックm(S0)をメトリックm(S0)+yと
し、マージ1として前記メトリックm(S2)が前記メ
トリックm(S1)より小さく前記メトリックm(S
0)が前記メトリックm(S3)より大きいか同じ時前
記メトリックm(S3)を前記メトリックm(S2)+
y,前記メトリックm(S2)を前記メトリックm(S
2)−y,前記メトリックm(S1)を前記メトリック
m(S0)−y,前記メトリックm(S0)をメトリッ
クm(S3)+yとし、マージ2として前記メトリック
m(S2)が前記メトリックm(S1)より大きいか同
じで前記メトリックm(S0)が前記メトリックm(S
3)より小さい時前記メトリックm(S3)を前記メト
リックm(S2)+y,前記メトリックm(S2)をメ
トリックm(S1)−y,前記メトリックm(S1)を
前記メトリックm(S0)−y,前記メトリックm(S
0)を前記メトリックm(S0)+yとし、マージ3と
して前記メトリックm(S2)が前記メトリックm(S
1)より大きいか同じで前記メトリックm(S0)が前
記メトリックm(S3)より大きいか同じ時前記メトリ
ックm(S3)をメトリックm(S2)+y,前記メト
リックm(S2)を前記メトリックm(S1)−y,前
記メトリックm(S1)をメトリックm(S0)−y,
前記メトリックm(S0)を前記メトリックm(S3)
+yとし、これらの状態の推移パターンが(前記マージ
0ないし前記マージ1)→前記マージ1→(前記マージ
0ないし前記マージ1)と推移した時前記状態S2にパ
スがマージし、(前記マージ0ないし前記マージ2)→
前記マージ2→(前記マージ0ないし前記マージ2)と
推移した時前記状態S0にパスがマージし、その時点ま
での状態が決定したのち前記状態S0,S3に対して出
力“0”とし、前記状態S1,S2に対して出力“1”
とすることにより出力データを演算することにより実現
される。
【0021】
【作用】この発明は、データビットを、記録側で連続す
る非符号反転ビットが最小で2の範囲内に抑えてチャン
ネルビットに変換して記録する符号変換方式に対し、再
生側で連続する非符号反転ビットが最小で2であるとい
う符号間の相関を利用して再生信号を2値に変換し、レ
ベル判定した後、再生状態をS0,S1,S2,S3の
4状態とし、各状態における入力レベルを一定の範囲に
制限し、この状態推移のルールに違反する入力があった
時その違反の状態を検出し、本来の状態を判定すること
によりビットエラー訂正を行い、ランダムエラーに対す
るエラーレートを改良することができる。また、状態S
2とS1、S0とS3の値の大小によりマージを判定
し、S2ないしS0のパスマージを判定し、その後の状
態により出力データを得る回路を実現することができ、
それによりビットエラー訂正を行い、ランダムエラーに
対するビットエラーレートを改良することができるとい
う作用を有する。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0023】図1,図2は本発明の一実施例を示す連続
する非符号反転ビットが最小で2なる記録符号の状態遷
移図,トレリス線図である。同図に示すように、本実施
例では再生状態をS0,S1,S2,S3の4状態と
し、状態S0で−1を入力した時状態S0へ推移して出
力データを0とし、状態S0で1を入力した時状態S1
へ推移して出力データを1とし、状態S1で1を入力し
た時状態S2へ推移して出力データを1とし、状態S2
で−1を入力した時状態S3へ推移して出力データを0
とし、状態S2で1を入力した時状態S2へ推移して出
力データを1とし、状態S3で−1を入力した時状態S
0へ推移して出力データを0とし、この状態推移のルー
ルに違反する入力があった時、その違反の状態を検出
し、本来の状態を判定することによりビットエラー訂正
を行い、ランダムエラーに対するエラーレートを改良す
る。
【0024】 図10ないし図15で述べた式の導出法を
使い、計算を行う。雑音をガウス分布と仮定すると、図
14に示すように、信号プラス雑音の分布は、信号レベ
ルを平均値とする正規分布となるため、状態Siから状
態Sjに移行すべきとき、レベル″yk″からレベル″y
k+Δy″の間のレベルを持つデータを受信する確率P
ijは、 P00,P23,P30:レベル−1を平均値とする正規分布 P01,P12,P22:レベル1を平均値とする正規分布 において、レベル″yk″とレベル″yk+Δy″で囲ま
れた面積を計算すればよく、これは確率の正規分布を示
す図14および下式により示すことができる。 上式を[0008]〜[0010]と同様にまとめるこ
とにより、下記ブランチメトリックが得られる。
【0025】ブランチメトリック100,101,112,1
22,123,130は、 100=yn01=−yn12=−yn22=−yn23=yn30=yn
【0026】となる。
【0027】ここで、時刻nにおいて標本値をyn ,状
態S3,S2,S1,S0の規格化メトリックを、mn
(S3),mn (S2),mn (S1),mn (S0)
とすると、
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】再生データをyとし且つ−1≦y≦1とす
る時、入力データからマージを判定する。マージ0とし
て、メトリックm(S2)がメトリックm(S1)より
小さくメトリックm(S0)がメトリックm(S3)よ
り小さい時メトリックm(S3)をメトリックm(S
2)+y,メトリックm(S2)をメトリックm(S
2)−y,メトリックm(S1)をメトリックm(S
0)−y,メトリックm(S0)をメトリックm(S
0)+yとし、マージ1としてメトリックm(S2)が
メトリックm(S1)より小さくメトリックm(S0)
がメトリックm(S3)より大きいか同じ時メトリック
m(S3)をメトリックm(S2)+y,メトリックm
(S2)をメトリックm(S2)−y,メトリックm
(S1)をメトリックm(S0)−y,メトリックm
(S0)をメトリックm(S3)+yとし、マージ2と
してメトリックm(S2)がメトリックm(S1)より
大きいか同じでメトリックm(S0)がメトリックm
(S3)より小さい時メトリックm(S3)をメトリッ
クm(S2)+y,メトリックm(S2)をメトリック
m(S1)−y,メトリックm(S1)をメトリックm
(S0)−y,メトリックm(S0)をメトリックm
(S0)+yとし、マージ3としてメトリックm(S
2)がメトリックm(S1)より大きいか同じでメトリ
ックm(S0)がメトリックm(S3)より大きいか同
じ時メトリックm(S3)をメトリックm(S2)+
y,メトリックm(S2)をメトリックm(S1)−
y,メトリックm(S1)をメトリックm(S0)−
y,メトリックm(S0)をメトリックm(S3)+y
とする。
【0034】その後、次に示す(1),(2)のどちら
かが発生することにより、パスはマージし対応する出力
系列が得られる。図3は連続する非符号反転ビットが最
小で2なる記録符号におけるパスマージの一例を示す図
である。
【0035】(1)連続した3状態が(マージ0ないし
マージ1)→マージ1→(マージ0ないしマージ1)の
時、状態S2にパスがマージする。
【0036】(2)連続した3状態が(マージ0ないし
マージ2)→マージ2→(マージ0ないしマージ2)の
時、状態S0にパスがマージする。
【0037】パスがマージすることにより状態が得られ
る。即ち、状態S0,S2に対して出力0とし、状態S
1,S3に対して出力1とすることにより出力データが
得られランダムエラーに対するビットエラー訂正を行う
ことができる。
【0038】次に、図1,2で説明した実施例の具体的
実現方式について図4〜図9を参照して説明する。図
4,図5,図6,図7は本実施例における条件演算回
路,M演算回路,パスマージン演算回路,パスメモリ回
路の一例を示すブロック図、図8は図7におけるFB1
の一例を示す回路図、図9(a),(b)および(c)
は図7におけるFB2,FB3の回路および各マージに
おけるメトリック1→メトリック2の推移とデータ出力
とを示す図である。
【0039】図4に示す条件演算回路はデータを4ビッ
トでA/D変換してADI3〜ADI0から入力する。
また、CKはビットクロックである。この回路ではy,
−yを計算する。図5に示すM演算回路では、mn (S
1)〜mn (S3)を演算し、マージを判定する。ここ
で、mn の値は相対値が重要であるため、mn (S0)
=0とし、mn (S1)〜mn (S3)はそれぞれmn
(S0)との相対値を計算している。図6に示すパスマ
ージ演算回路では、(マージ0,2)→マージ2→(マ
ージ0,2)が出現した時はPMERGE1,0=10
になりこれはS0マージとなり、(マージ0,1)→マ
ージ1→(マージ0,1)が出現した時はPMERGE
1,0=11になりこれはS2マージとなる。図7に示
すパスメモリ回路,図8に示すFB1,図9に示すFB
2,FB3では、MERGE1,0とPMERGE1,
0を入力して、状態がどのように変化するかを検出す
る。即ち、PMERGE=10の時パスは状態S0にマ
ージし、11の時パスは状態S2にマージする。また、
00の時はマージを検出して図1の実施例で述べたよう
に現在から順に過去の状態を決めて行く。このようにし
て演算を行い、MGE1,0はマージを出力し、MET
1,0は状態を出力し、PMG1,0はパスマージを出
力する。また出力データは状態S1,S2に対して
“1”であるため、METRK1とMETRK0の排他
的論理和となる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、データビ
ットを記録側で連続する非符号反転ビットが最小で2の
範囲内に抑えてチャンネルビットに変換して記録する符
号変換方式に対し、再生側で連続する非符号反転ビット
が最小で2であるという符号間の相関を利用して再生信
号を2値に変換し、レベル判定した後、再生状態をS
0,S1,S2,S3の4状態とし、各状態における入
力レベルを一定の範囲に制限し、この状態推移のルール
に違反する入力があった時その違反の状態を検出し、本
来の状態を判定することによりビットエラー訂正を行う
ようにしたので、ランダムエラーに対するエラーレート
を改良する効果がある。また状態S2とS1、状態S0
とS3の値の大小によりマージを判定し、状態S2ない
し状態S0のパスマージを判定し、出力データを得る回
路を実現することができ、それによりビットエラー訂正
を行い、ランダムエラーに対するエラーレートを改良す
ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す連続する非符号反転ビ
ットが最小で2なる記録符号の状態遷移図である。
【図2】本発明の一実施例を示す連続する非符号反転ビ
ットが最小で2なる記録符号のトレリス線図である。
【図3】本発明の一実施例を示す連続する非符号反転ビ
ットが最小で2なる記録符号のパスマージの一例を示す
図である。
【図4】本実施例における条件演算回路の一例を示すブ
ロック図である。
【図5】本実施例におけるM演算回路の一例を示すブロ
ック図である。
【図6】本実施例におけるパスマージ演算回路の一例を
示すブロック図である。
【図7】本実施例におけるパスメモリ回路の一例を示す
ブロック図である。
【図8】図7におけるFB1の一例を示す回路である。
【図9】(a),(b)および(c)は図7におけるF
B2,FB3の回路および各マージにおけるメトリック
1→メトリック2の推移とデータ出力とを示す図であ
る。
【図10】パーシャルレスポンス(1,1)+ビタビ復
号法のブロック図である。
【図11】図10におけるタイミングチャートである。
【図12】2状態ビタビ復号における状態遷移図であ
る。
【図13】2状態ビタビ復号におけるトレリス線図であ
る。
【図14】データを再生する確率を示す図である。
【図15】2状態ビタビ復号におけるパスマージの一例
を示す図である。
【符号の説明】
S0〜S3 状態
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 20/18 H03M 13/00 - 13/53

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データビットを記録側で連続する非符号
    反転ビットが最小で2の範囲内に抑えてチャンネルビッ
    トに変換して記録する符号変換方式に対し、再生側で符
    号間相関を利用したパーシャルレスポンス(1,1)検
    出により再生信号を2値に変換してレベル判定した後、
    再生状態をS0,S1,S2,S3の4状態とし、前記
    状態S0で−1を入力した時前記状態S0へ推移して出
    力データを0とし、前記状態S0で1を入力した時前記
    状態S1へ推移して出力データを1とし、前記状態S1
    で1を入力した時前記状態S2へ推移して出力データを
    1とし、前記状態S2で−1を入力した時前記状態S3
    へ推移して出力データを0とし、前記状態S2で1を入
    力した時前記状態S2へ推移して出力データを1とし、
    前記状態S3で−1を入力した時前記状態S0へ推移し
    て出力データを0とし、この状態推移のルールに従って
    最も確からしい状態遷移を推定してトレリス線図を決定
    することにより、再生信号検出の際ビットエラー訂正を
    行うことを特徴とする再生データ検出方式。
  2. 【請求項2】 入力データをyとし且つ−1≦y≦1と
    する時、再生状態をS0,S1,S2,S3の4状態と
    し、このうちある1つの状態をとる確率の逆数をメトリ
    ックと呼び、マージ0としてメトリックm(S2)がメ
    トリックm(S1)より小さくメトリックm(S0)が
    メトリックm(S3)より小さい時前記メトリックm
    (S3)をメトリックm(S2)+y,前記メトリック
    m(S2)をメトリックm(S2)−y,前記メトリッ
    クm(S1)をメトリックm(S0)−y,前記メトリ
    ックm(S0)をメトリックm(S0)+yとし、マー
    ジ1として前記メトリックm(S2)が前記メトリック
    m(S1)より小さく前記メトリックm(S0)が前記
    メトリックm(S3)より大きいか同じ時前記メトリッ
    クm(S3)を前記メトリックm(S2)+y,前記メ
    トリックm(S2)を前記メトリックm(S2)−y,
    前記メトリックm(S1)を前記メトリックm(S0)
    −y,前記メトリックm(S0)をメトリックm(S
    3)+yとし、マージ2として前記メトリックm(S
    2)が前記メトリックm(S1)より大きいか同じで前
    記メトリックm(S0)が前記メトリックm(S3)よ
    り小さい時前記メトリックm(S3)を前記メトリック
    m(S2)+y,前記メトリックm(S2)をメトリッ
    クm(S1)−y,前記メトリックm(S1)を前記メ
    トリックm(S0)−y,前記メトリックm(S0)を
    前記メトリックm(S0)+yとし、マージ3として前
    記メトリックm(S2)が前記メトリックm(S1)よ
    り大きいか同じで前記メトリックm(S0)が前記メト
    リックm(S3)より大きいか同じ時前記メトリックm
    (S3)をメトリックm(S2)+y,前記メトリック
    m(S2)を前記メトリックm(S1)−y,前記メト
    リックm(S1)をメトリックm(S0)−y,前記メ
    トリックm(S0)を前記メトリックm(S3)+yと
    し、これらの状態の推移パターンが(前記マージ0ない
    し前記マージ1)→前記マージ1→(前記マージ0ない
    し前記マージ1)と推移した時前記状態S2にパスがマ
    ージし、(前記マージ0ないし前記マージ2)→前記マ
    ージ2→(前記マージ0ないし前記マージ2)と推移し
    た時前記状態S0にパスがマージし、その時点までの状
    態が決定したのち前記状態S0,S3に対して出力
    “0”とし、前記状態S1,S2に対して出力“1”と
    することにより出力データを演算することを特徴とする
    再生データ検出方式。
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