JP3509083B2 - 符号変調方法、符号復調方法、および符号復号方法 - Google Patents

符号変調方法、符号復調方法、および符号復号方法

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JP3509083B2 JP32694794A JP32694794A JP3509083B2 JP 3509083 B2 JP3509083 B2 JP 3509083B2 JP 32694794 A JP32694794 A JP 32694794A JP 32694794 A JP32694794 A JP 32694794A JP 3509083 B2 JP3509083 B2 JP 3509083B2
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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、例えばオーディオデー
タやビデオデータをデジタル的にディスクなどの記録媒
体に記録し、これを再生する場合に用いて好適な符号変
調方法、符号復調方法、および符号復号方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオデータやオーディオデータをデジ
タル的に磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクな
どのディスクに記録再生する場合、できるだけ高密度に
データが記録できるようにすることが望まれる。通常、
このため、パーシャルレスポンス（１，０，−１）や、
パーシャルレスポンス（１，１）などが用いられる。こ
のパーシャルレスポンス（１，０，−１）や、パーシャ
ルレスポンス（１，１）とビタビ復号を組み合わせたＰ
ＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉ
ｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式とすることによ
り、より高密度の記録が可能となる。
【０００３】例えばパーシャルレスポンス（１，０，−
１）（以下ＰＲ４と略記する）においては、従来のピー
ク検出方式の復号時の幾何学的距離を１とすると、ビタ
ビ復号時の幾何学的距離を２にすることが可能である。
この幾何学的距離は、その値が大きいほどＳ／Ｎを改善
することができ、それだけ高密度記録が可能になること
を意味する。さらにＰＲ４においては、符号変調方法の
よってビタビ復号時の幾何学的距離を４にすることも可
能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＲ４
に較べて、高域のスペクトラムが小さく、高密度化に適
しているパーシャルレスポンス（１，１）（以下ＰＲ１
と略記する）においては、幾何学的距離を２にすること
が可能であるが、それ以上の値にすることができない課
題があった。
【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、ＰＲ１において幾何学的距離をより大きく
することができるようにするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の符号変調方法
は、ｎビットの符号をｍビットの符号に変換する符号変
調方法において、ｎビットデータを受信する第１のステ
ップと、ｎビットデータに対応したｍビット符号を出力
する第２のステップと、からなり、ｍビット符号は、Ｐ
行Ｑ列（Ｐ，Ｑ共に正の整数）のマトリックス状に配列
された状態遷移図に従って生成された符号であり、状態
遷移図には、第１方向の軸と第２方向の軸により構成さ
れる空間にＰ×Ｑ個の状態が配置され、第１方向の軸に
沿って第１の方向に、所定の状態から他の状態に遷移す
るとき、００の符号が割り当てられ、第１方向の軸に沿
って第１の方向と反対の第２の方向に、所定の状態から
他の状態に遷移するとき、１１の符号が割り当てられ、
第２方向の軸に沿って第３の方向に、所定の状態から他
の状態に遷移するとき、０１の符号が割り当てられ、第
２方向の軸に沿って第３の方向と反対の第４の方向に、
所定の状態から他の状態に遷移するとき、１０の符号が
割り当てられており、ｍビットの符号は、各状態の遷移
に割り当てられたそれぞれの符号の組み合わせからなっ
ていることを特徴とする。
【０００７】Ｐ×Ｑは、３×３とすることができる。
【０００８】ｍは１２ビット、ｎは８ビットとすること
ができる。
【０００９】前記状態遷移図によって生成されるｍビッ
トの符号のうち、第４の方向の端部の中央に位置する状
態を始点として、第３の方向の端部のいずれかに位置す
る状態を通過点として、第４の方向の端部の中央に位置
する状態を終点とする遷移により生成されるｍビット符
号と、第４の方向の端部の中央に位置する状態を始点と
して、第３の方向の端部のいずれかに位置する状態を通
過点として、第１の方向の端部の中央に位置する状態を
終点とする遷移により生成されるｍビット符号と、第４
の方向の端部の中央に位置する状態を始点として、第３
の方向の端部のいずれかに位置する状態を通過点とし
て、第２の方向の端部の中央に位置する状態を終点とす
る遷移により生成されるｍビット符号と、第４の方向の
端部の中央に位置する状態を始点として、第３の方向の
端部の中央に位置する状態を終点とする遷移により生成
されるｍビット符号とが、ｎビットの符号に割り当てら
れ、状態遷移図によって生成されるｍビットの符号のう
ち、第３の方向の端部の中央に位置する状態を始点とし
て、第４の方向の端部のいずれかに位置する状態を通過
点として、第３の方向の端部の中央に位置する状態を終
点とする遷移により生成されるｍビット符号と、第３の
方向の端部の中央に位置する状態を始点として、第４の
方向の端部のいずれかに位置する状態を通過点として、
第１の方向の端部の中央に位置する状態を終点とする遷
移により生成されるｍビット符号と、第３の方向の端部
の中央に位置する状態を始点として、第４の方向の端部
のいずれかに位置する状態を通過点として、第２の方向
の端部の中央に位置する状態を終点とする遷移により生
成されるｍビット符号と、第３の方向の端部の中央に位
置する状態を始点として、第４の方向の端部の中央に位
置する状態を終点とする遷移により生成されるｍビット
符号とが、ｎビットの符号に割り当てられ、状態遷移図
によって生成されるｍビット符号のうち、第１の方向の
端部の中央に位置する状態を始点とし、第３の方向の端
部のいずれかに位置する状態を通過点として、第４の方
向の端部の中央に位置する状態を終点とする遷移より生
成されるｍビット符号と、第１の方向の端部の中央に位
置する状態を始点とし、第３の方向の端部のいずれかに
位置する状態および第４の方向の端部のいずれかに位置
する状態をともに通過点として、第１の方向の端部の中
央に位置する状態を終点とする 遷移より生成されるビッ
ト符号と、第１の方向の端部の中央に位置する状態を始
点とし、第３の方向の端部のいずれかに位置する状態を
通過点として、第２の方向の端部の中央に位置する状態
を終点とする遷移より生成されるｍビット符号と、第１
の方向の端部の中央に位置する状態を始点とし、第３の
方向の端部の中央に位置する状態を終点とする遷移より
生成されるｍビット符号とが、ｎビット符号に割り当て
られ、状態遷移図によって生成されるｍビットの符号の
うち、第２の方向の端部の中央に位置する状態を始点と
し、第４の方向の端部のいずれかに位置する状態を通過
点として、第３の方向の端部の中央に位置する状態を終
点とする遷移より生成されるｍビット符号と、第２の方
向の端部の中央に位置する状態を始点とし、第４の方向
の端部のいずれかに位置する状態および第３の方向の端
部のいずれかに位置する状態をともに通過点として、第
２の方向の端部の中央に位置する状態を終点とする遷移
より生成されるｍビット符号と、第２の方向の端部の中
央に位置する状態を始点とし、第４の方向の端部のいず
れかに位置する状態を通過点として、第１の方向の端部
の中央に位置する状態を終点とする遷移より生成される
ｍビット符号と、第２の方向の端部の中央に位置する状
態を始点とし、第４の方向の端部の中央に位置する状態
を終点とする遷移より生成されるｍビット符号とが、ｎ
ビットの符号に割り当てることができる。
【００１０】
【００１１】本発明の符号復調方法は、ｍビットの符号
をｎビットのデータに変換する符号復調方法において、
ｍビット符号を受信する第１のステップと、ｍビット符
号に対応したｎビットデータを出力する第２のステップ
と、からなり、ｍビット符号は、Ｐ行Ｑ列（Ｐ，Ｑ共に
正の整数）のマトリックス状に配列された状態遷移図に
従って生成された符号であり、状態遷移図には、第１方
向の軸と第２方向の軸により構成される空間にＰ×Ｑ個
の状態が配置され、第１方向の軸に沿って第１の方向
に、所定の状態から他の状態に遷移するとき、００の符
号が割り当てられ、第１方向の軸に沿って第１の方向と
反対の第２の方向に、所定の状態から他の状態に遷移す
るとき、１１の符号が割り当てられ、第２方向の軸に沿
って第３の方向に、所定の状態から他の状態に遷移する
とき、０１の符号が割り当てられ、第２方向の軸に沿っ
て第３の方向と反対の第４の方向に、所定の状態から他
の状態に遷移するとき、１０の符号が割り当てられてお
り、ｍビットの符号は、各状態の遷移に割り当てられた
それぞれの符号の組み合わせからなっていることを特徴
とする。
【００１２】Ｐ×Ｑは、３×３とすることができる。
【００１３】ｍは１２ビット、ｎは８ビットとすること
ができる。
【００１４】本発明の符号復号方法は、伝送されてきた
ｍビット符号を受信する第１のステップであって、ｍビ
ット符号は、Ｐ行Ｑ列（Ｐ，Ｑ共に正の整数）のマトリ
ックス状に配列された状態遷移図に従って生成された符
号であり、状態遷移図には、第１方向の軸と第２方向の
軸により構成される空間にＰ×Ｑ個の状態が配置され、
第１方向の軸に沿って第１の方向に、所定の状態から他
の状態に遷移するとき、００の符号が割り当てられ、第
１方向の軸に沿って第１の方向と反対の第２の方向に、
所定の状態から他の状態に遷移するとき、１１の符号が
割り当てられ、第２方向の軸に沿って第３の方向に、所
定の状態から他の状態に遷移するとき、０１の符号が割
り当てられ、第２方向の軸に沿って第３の方向と反対の
第４の方向に、所定の状態から他の状態に遷移すると
き、１０の符号が割り当てられており、ｍビットの符号
は、各状態の遷移に割り当てられたそれぞれの符号の組
み合わせからなっている第１のステップと、受信したｍ
ビット符号に対して、パーシャルレスポンス（１，１）
特性により符号間干渉を与える第２のステップと、第２
のステップにおいて符号間干渉が与えられたｍビット符
号をビタビ復号を用いて復号する第３のステップと、か
らなり、第３のステップでは、ビタビ復号は状態遷移図
に従って行われ、第１方向の軸に沿って第５の方向に、
所定の復調状態から他の復調状態に遷移して、０−１が
入力されたとき、００の符号が出力され、第１方向の軸
に沿って第５の方向とは反対の第６の方向に、所定の復
調状態から他の復調状態に遷移して、０＋１が入力され
たとき、１１の符号が出力され、第２方向の軸に沿って
第７の方向に、所定の復調状態から他の復調状態に遷移
して、００が入力されたとき、０１の符号が出力され、
第２方向の軸に沿って第７の方向とは反対の第８の方向
に、所定の復調状態からの他の復調状態に遷移して、０
０が入力されたとき、１０の符号が出力され、第１方向
の軸および第２方向の軸に交差する斜め方向の軸に沿っ
て第９の方向に、所定の復調状態から他の復調状態に遷
移して、１０が入力されたとき、１０の符号が出力さ
れ、斜め方向の軸に沿って第９の方向と反対の第１０の
方向に、所定の復調状態から他の復調状態に遷移して、
−１０が入力されたとき、０１の符号が出力され、第５
の方向と第６の方向に対をなすように配置されている復
調状態のうち、第５の方向に配置されている復調状態か
らその復調状態に遷移して、−１−１が入力されたと
き、００が出力され、第５の方向と第６の方向に対をな
すように配置されている復調状態のうち、第６の方向に
配置されている復調状態からその復調状態に遷移して、
１１が入力されたとき、１１が出力されることを特徴と
する。
【００１５】さらに、第３のステップにおいて得られた
ｍビット符号に対応したｎビットデータを出力する第４
のステップとを備えるようにすることができる。
【００１６】Ｐは、３であり、Ｑは、３とすることがで
きる。
【００１７】
【作用】本発明の符号変調方法においては、Ｐ行Ｑ列
（Ｐ，Ｑ共に正の整数）のマトリックス状の配列のう
ち、所定の状態から他の状態に遷移する場合、第１方向
の軸に沿って００と１１を割り当て、第２方向の軸に沿
って０１と１０を割り当てて、ｎビットの符号をｍビッ
トの符号に変換する。したがってＰＲ１と組み合わせた
場合において、幾何学的距離をより大きくし、高密度な
記録が可能となる。
【００１８】本発明の符号復調方法においては、第１方
向の軸に沿った方向への状態遷移に対応して、００また
は１１の符号が割り当てられ、第２方向の軸に沿った方
向への状態の遷移に対応して０１または１０の符号が割
り当てられることにより、生成されたｍビットの符号に
対応するｎビットの符号が記憶されている。そしてこの
記憶されているｍビットの符号が入力されたとき、対応
するｎビットの符号が読み出される。したがって、正確
にもとの符号を読み取ることが可能になる。
【００１９】本発明の符号復号方法においては、第１方
向の軸と第２方向の軸に沿ってＰ×Ｑ個の復調状態を配
置し、この各軸の方向に沿う遷移に対応して所定の入力
がなされたとき、その入力に対応する符号を出力する。
したがって伝送路上におけるノイズにかかわらず、ＰＲ
１の入力を正確に復号することができる。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の符号変調方法と、符号復調方
法を応用した記録再生装置の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。
【００２１】変調器１には、光ディスク、光磁気ディス
ク、磁気ディスクなどのメディア３に記録すべき情報系
列（デジタルデータ）が入力される。この変調器１は、
例えば図２に示すように、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ）あるいはＰＬＡ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂ
ｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ａｒｒａｙ）などによりなるメモリ
２１と、レジスタなどによりなるメモリ２２により構成
される。
【００２２】変調器１は入力されたｎビット（例えば８
ビット）のデジタルデータをｍビット（例えば１２ビッ
ト）のデジタルデータに変換し、記録アンプ２に出力す
る。記録アンプ２は入力されたデータを増幅し、メディ
ア３に記録する。
【００２３】メディア３に記録されたデータは再生さ
れ、再生アンプ４を介してイコライザアンプ５に入力さ
れ、イコライズされた後、標本化回路６とＰＬＬ回路９
に入力される。標本化回路６は、入力されたメディア３
からの再生信号をサンプリングし、サンプリング値をビ
タビ復号器７に出力している。ビタビ復号器７は、標本
化回路６より入力されたサンプル値を復号し、復号結果
を復調器８に供給する。ＰＬＬ回路９はイコライザアン
プ５より入力された再生信号からクロックを生成し、標
本化回路６、ビタビ復号器７、および復調器８に出力す
る。
【００２４】復調器８は、例えば図３に示すように、Ｒ
ＯＭあるいはＰＬＡなどによりなるメモリ３１により構
成される。
【００２５】なお、この実施例においては、記録側にプ
リコーダは設けられていない。
【００２６】次にその動作について説明する。変調器１
のメモリ２１に入力された８ビットのデータは、メモリ
２１に記憶されている変換テーブルにしたがって、１２
ビットのデータに変換される。このメモリ２１に記憶さ
れている変換テーブル（その詳細は図１１乃至図１８を
参照して後述する）は、図４に示す状態遷移図にしたが
って生成されている。
【００２７】すなわちこの実施例においては、状態０乃
至状態８の３×３個の状態が、マトリックス状に配置さ
れる。そして、各状態の水平軸に沿う遷移のうち、右方
向への遷移には２ビットのデータ１１が割り当てられ、
左方向の遷移には２ビットのデータ００が割り当てられ
る。また、垂直軸に沿った遷移のうち、上方向の遷移に
対して２ビットのデータ０１が割り当てられ、下方向の
遷移に対しては２ビットのデータ１０が割り当てられ
る。
【００２８】９個の状態のうち、遷移の始点と終点は、
奇数番号の状態１、状態３、状態５、または状態７のい
ずれかとされる。したがって、状態１、状態３、状態
５、または状態７のうちのいずれか１つを始点として、
その状態から他の５個の状態を経て、再び状態１、状態
３、状態５、または状態７のうちの終点としてのいずれ
かの状態に遷移する動作を行うことにより、各遷移に対
応して生成される１２ビットのデータがメモリ２１に記
憶されるデータとされる。
【００２９】例えば状態１から状態４、状態７、状態
８、状態７、状態４、状態１の遷移が行われた場合にお
いては、１２ビットのデジタルデータ０１，０１，１
１，００，１０，１０が生成される。また状態１、状態
０、状態３、状態６、状態７、状態４の、状態１経路で
遷移される場合においては、１２ビットのデータ００，
０１，０１，１１，１０，１０が得られる。状態１、状
態０、状態３、状態４、状態５、状態８、状態７の経路
で遷移する場合においては、００，０１，１１，１１，
０１，００の１２ビットのデータが得られる。
【００３０】以上のようにして、所定の始点から、他の
５つの状態を経て、終点にいたる遷移に対応する１２ビ
ットのデータが、変換後の符号として用いられる。
【００３１】このようにして生成される１２ビットのデ
ータは、ビタビ復号器７が無限のパスメモリを有してい
る場合においては、すべてこれを変換後の符号として用
いることが可能となる。しかしながら実際には、無限の
パスメモリは設けることができない。メモリ長は、コス
ト、並びに占有空間の大きさの観点から、できるだけ小
さいことが望ましい。
【００３２】いま例えば図５に示す状態遷移を考える。
状態０から出発するパスが状態１との間でしか遷移を起
こさず、また状態１から出発するパスが状態２との間で
しか遷移を起こさないものとし、さらに一方のパスが１
つ上に遷移した場合においては、他方のパスも１つ上に
遷移するものとし、一方のパスが同じ状態に留まった場
合においては、他方のパスも同じ状態に留まるという動
きを続けた場合においては、２つのパスは合流すること
がない。その結果、パスを一本化することができないこ
とになる。これはパスメモリが無限に必要になることを
意味する。
【００３３】パスメモリを有限にする条件は、必ず１回
ずつ状態０と状態２を通過するようにすることである。
状態０と状態２を通過する間隔が短ければ短いほど、メ
モリ長も短くなる。
【００３４】図４の水平軸は、ＤＳＶ（Ｄｅｇｉｔａｌ
Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）を表している。すなわち符号０
に−１を対応させ、符号１に＋１を割り当て、生成され
た符号に割り当てられた＋１と−１の和を演算する。例
えば状態１から状態０に遷移し、状態０から再び状態１
に戻るものとすると、状態１から状態０に遷移するとき
の符号は００であるから、ＤＳＶは−２（＝−１＋−
１）となる。しかしながら、状態０から状態１に戻ると
き、符号は１１であるからＤＳＶは２（＝１＋１）とな
り、合計のＤＳＶは０（＝−２＋２）となる。状態１か
ら状態２に遷移する場合も符号は１１であるからＤＳＶ
は＋２となり、状態２から状態１に戻るときＤＳＶは−
２となるから、状態１に戻った時点におけるＤＳＶは０
となる。
【００３５】以上のようにして同一の水平線上に位置す
る状態３、状態４、および状態５における遷移のＤＳＶ
並びに、状態６、状態７、および状態８における遷移の
ＤＳＶは、それぞれ０となる。
【００３６】状態１から状態０に遷移し、状態０からさ
らに状態３に遷移する場合においては、状態１から状態
０に遷移するとき、符号は００であるからＤＳＶは−２
となる。そして状態０から状態３に遷移するとき、符号
は０１であるからその間の遷移によるＤＳＶは、０（＝
＋１−１）となる。したがって、状態３に遷移した時点
におけるＤＳＶは、−２となる。
【００３７】このように状態が垂直軸に沿って遷移する
場合においては、その遷移に対して割り当てられている
符号は０１または１０であるから、そのＤＳＶは０とな
る。したがって、状態が垂直方向に遷移してもＤＳＶは
変化しないことになる。換言すれば、ＤＳＶは、水平軸
に沿って移動した場合においてのみ変化し、同一の水平
線上の状態は同一のＤＳＶを有するものとなる。
【００３８】またＤＳＶの最高値と最低値は、この実施
例の場合、＋３と−３になる。この値は遷移の途中にお
いて発生する。
【００３９】すなわち、例えば状態１から状態０に遷移
したとき、ＤＳＶは−２となる。さらに状態０から状態
３に遷移するとき、符号０１のうち符号０に対応する−
１を加算したタイミングにおいてＤＳＶが−３となる。
しかしながら状態３に達した状態においては、さらに符
号０１のうち１に対応する＋１がＤＳＶとして加算され
るため、結局ＤＳＶの値は−２となるのは上述したとお
りである。
【００４０】また、例えば状態７から状態８を経て、状
態５に遷移する場合、状態７から状態８に遷移すると
き、ＤＳＶは符号１１に対応して２（＝＋１＋１）とな
る。また状態８からさらに状態５に遷移するとき、符号
１０のうち符号１に対応して＋１が加算されるためＤＳ
Ｖは一時的に３になる。しかしながら残りの符号０に対
応して、最終的にはさらに−１が加算され、結局ＤＳＶ
は２となる。
【００４１】図４における水平方向の状態の数を有限に
することにより、符号に直流成分が発生することを防止
することができる。すなわち００または１１の数が有限
となるため、直流成分の発生が防止できるのである。
【００４２】これに対して、垂直方向の状態の数を有限
にすることにより、チャンネルレート（伝送レート）の
１／２の周波数成分のエネルギーを０にすることができ
る。換言すれば、垂直方向の符号は０１または１０に割
り当てられているため、その発生頻度を均等にすること
により、ノイズに対して強くすることができる。
【００４３】図６乃至図９は、図４の状態遷移図にした
がって生成することができる符号の具体例を表してい
る。図６は、始点が状態１、終点が状態１の場合を表し
ており、図７は始点が状態１、終点が状態３の場合を表
しており、図８は始点が状態１、終点が状態５の場合を
表しており、図９は始点が状態１、終点が状態７の場合
を表している。
【００４４】以上のようにして、図４に示す状態遷移図
に対応して生成された１２ビットの符号を、変換符号と
して用いることができるのであるが、さらにこの符号の
うち、次の条件を満たすものを選択することにより、パ
スの１本化を図ることが可能な長さを２符号長（２４ビ
ット）以内とすることができる。
【００４５】その条件とは次のとおりである。 （１） 始点を状態１、終点を状態１とする符号は、状
態６、状態７、状態８のいずれかを通過するものの中か
ら選択する。 （２） 始点を状態１、終点を状態３とする符号は、状
態６、状態７、状態８のいずれかを通過するものの中か
ら選択する。 （３） 始点を状態１、終点を状態５とする符号は、状
態６、状態７、状態８のいずれかを通過するものの中か
ら選択する。 （４） 始点を状態１、終点を状態７とする符号は任意
の状態を通過するものから選択する。 （５） 始点を状態３、終点を状態１とする符号は、状
態６、状態７、状態８のいずれかを通過するものの中か
ら選択する。 （６） 始点を状態３、終点を状態３とする符号は、状
態０、状態１、状態２のいずれかを通過し、さらに状態
６、状態７、状態８のいずれかを通過するものの中から
選択する。 （７） 始点を状態３、終点を状態５とする符号は、状
態６、状態７、状態８のいずれかを通過するものの中か
ら選択する。 （８） 始点を状態３、終点を状態７とする符号は任意
の状態を通過するものの中から選択する。 （９） 始点を状態５、終点を状態１とする符号は任意
の状態を選択するものの中から選択する。 （１０） 始点を状態５、終点を状態３とする符号は、
状態０、状態１、状態２のいずれかを通過するものの中
から選択する。 （１１） 始点を状態５、終点を状態５とする符号は、
状態０、状態１、状態２のいずれかを通過し、さらに状
態６、状態７、状態８のいずれかを通過するものの中か
ら選択する。 （１２） 始点を状態５、終点を状態７とする符号は、
状態０、状態１、状態２のいずれかを通過するものの中
から選択する。 （１３） 始点を状態７、終点を状態１とする符号は、
任意の状態を通過するものの中から選択する。 （１４） 始点を状態７、終点を状態３とする符号は、
状態０、状態１、状態２のいずれかを通過するものの中
から選択する。 （１５） 始点を状態７、終点を状態５とする符号は、
状態０、状態１、状態２のいずれかを通過するものの中
から選択する。 （１６） 始点を状態７、終点を状態７とする符号は、
状態０、状態１、状態２のいずれかを通過するものの中
から選択する。 特に、（４），（８），（９）または（１３）の条件を
設定した場合においては、任意の状態を選択できるの
で、有利な符号となる。
【００４６】このような条件を設定することにより、始
点を状態１とする符号は２７３個、状態３とするものは
２９７個、状態５とするものは２９７個、状態７とする
ものは２７３個得ることができる。したがってこれらの
中から、それぞれ２５６個の符号を選択し、これを８ビ
ットの入力データにそれぞれ対応させるようにすれば、
２４ビット以内でパスを１本化することが可能な符号と
することができる。
【００４７】例えば、上述した（１）乃至（４）の条件
を付加して生成される符号は、図１０乃至１３に示すよ
うになる。図１０は始点が状態１、終点が状態１（すな
わち図６の符号の一部）、図１１は始点が状態１、終点
が状態３（図７の符号の一部）、図１２は始点が状態
１、終点が状態５（図８の符号の一部）、図１３は始点
が状態１、終点が状態７（図９の符号の一部）の場合を
表している。上述したように、この図１０乃至図１３に
示す符号を用いることで、２４ビット以内でパスを１本
化することが可能となる。
【００４８】なお、図４の状態遷移図にしたがって生成
される符号は、ビタビ復号時の幾何学上の最小距離が符
号化しない場合に比べて２倍となる。
【００４９】また（ｄ，ｋ）符号として考えた場合、０
の連続する最小の数ｄは０となり、０の連続する最大の
数ｋは５となる。
【００５０】以上のようにして生成された１２ビットの
符号が、メモリ２１に記憶されている。メモリ２１は８
ビットのデータが入力されたとき、その８ビットのデー
タに対応する１２ビットのデータを変調符号として読み
出し、記録アンプ２に出力する。
【００５１】なお、メモリ２２は、図４における状態
１、状態３、状態５、または状態７のうち、直前の１２
ビットの符号を生成したときの終点の状態を記憶する。
そして、この終点を、次の１２ビットの符号を生成する
ための状態遷移の始点とする。これにより、状態が連続
して遷移することになる。なお、このため、メモリ２１
には、１つの８ビットの符号に対して、４種類の符号
（始点がそれぞれ状態１、状態３、状態５または状態７
の符号）、が用意され、直前の符号の終点に対応する種
類の符号が順次選択される。
【００５２】以上のようにして、メモリ２１に記憶され
ているテーブルにしたがって変換された１２ビットのデ
ータが、記録アンプ２を介してメディア３に供給され、
記録される。
【００５３】一方、メディア３に記録されたデータは再
生され、再生アンプ４により増幅された後、イコライザ
アンプ５によりイコライズされ、標本化回路６とＰＬＬ
回路９に供給される。
【００５４】ＰＬＬ回路９は、入力されたデータからク
ロックを生成し、生成したクロックを標本化回路６、ビ
タビ復号器７、および復調器８に供給する。
【００５５】標本化回路６は、イコライザアンプ５より
入力された３値の信号を、ＰＬＬ回路９より入力される
クロックに同期してサンプリングする。そしてサンプリ
ングして得られたデータが、ビタビ復号器７に入力さ
れ、２値のデータに復号される。
【００５６】図１４は、このビタビ復号器７における、
ビタビ復号時の状態遷移を表している。
【００５７】すなわち、この実施例においては２×３個
の状態（復号状態）が、水平軸と垂直軸で構成される平
面上に、マトリックス状に配置される。そして水平軸に
沿う右方向への状態遷移に際し、０−１（０と−１の入
力を、このように略記する。以下同様）のサンプリング
データが入力された場合においては、００の符号が出力
される。逆に左方向への遷移において０＋１のサンプリ
ングデータが入力された場合においては、１１の符号が
出力される。
【００５８】さらに垂直軸に沿う、上方向への遷移に対
応して００のサンプリング値が入力された場合において
は、０１の符号が出力される。また逆に、下方向への遷
移に対応して００のサンプリング値が入力された場合に
おいては１０の符号が出力される。
【００５９】また、水平軸と垂直軸に交差する斜め方向
の軸に沿って遷移する場合においては（例えば状態１と
状態２の間の遷移、状態３と状態４の間の遷移において
は）、右下方向への遷移（より若い番号への遷移）に対
応して＋１０のサンプリング値が入力されたとき、１０
の符号が出力される。また逆に、左上方向への遷移（よ
り大きい番号の状態への遷移）に対応して−０１のサン
プリング値が入力された場合においては、０１の符号が
出力される。
【００６０】さらに図１４において、左右に対となって
配置されている状態のうち左側の状態（状態０、状態２
および状態４）において、自分自身に戻る遷移に対応し
て、サンプリング値１１が入力された場合においては、
符号１１が出力される。また、右側の状態（状態１、状
態３および状態５）において自分自身に戻る遷移に対応
して、−１−１のサンプリング値が入力された場合にお
いては、符号００が出力される。
【００６１】図１５は図１４に対応するトレリス線図を
表している。例えば図１５に上側の実線で示すように、
状態３から状態４に遷移し、状態４からさらに状態３に
遷移する場合、−１，−０，１，０のサンプリング値よ
りなるパスが得られる。これに対して図１５において下
側の実線で示すように、状態３、状態２、状態３の経路
で示すパスが得られた場合においては、０，＋１，０，
−１のサンプリング値が得られることになる。
【００６２】２つのパスの幾何学的距離を求めると、上
のパスの第１番目のビット−１と、下のパスの第１番目
のビット０との距離は１、上のパスの第２番目のビット
０と、下のパスの第２番目のビット＋１との距離は１、
上のパスの第３番目のビット１と、下のパスの第３番目
のビット０との距離は１、上のパスの第４番目のビット
０と、下のパスの第４番目のビット−１との距離は１、
となるから、結局幾何学的距離は４（＝１＋１＋１＋
１）となる。他にもいくつもの組み合わせが存在する
が、幾何学的距離は４より小さくなることはない。
【００６３】図４の状態遷移図にしたがって生成された
符号を、図１４に示すようにＰＲＩに適用し、ビタビ復
号をする場合、最もＳ／Ｎを改善することができる。図
１６は、ＰＲ４と８−９符号と組み合わせた場合と、Ｐ
Ｒ１と８−１０符号と組み合わせた場合のビタビ復号後
のビットエラーレートのシミュレーションの結果を表し
ている。同図に示すように、ＰＲ１との組み合わせを行
った場合、１１５ｋｂｐｉ以上の線密度になったとき、
ビットエラーレートがより少なくなっていることがわか
る。
【００６４】また図１７はＰＲ１と組み合わせた場合に
おけるアイパターンを表しており、図１８はＰＲ４と組
み合わせた場合におけるアイパターンを表している。こ
の２つの図を比較して明らかなように、図１７に示す場
合の方が、アイパターンが大きく開口しており、ノイズ
に強いことがわかる。
【００６５】このようにＰＲ１は、ＰＲ４よりＳ／Ｎに
強く、高密度化に適した方法といえる。
【００６６】したがって、すでに知られているＰＲ４用
の幾何学的距離４の符号より、図４に示す状態遷移図に
したがって生成したＰＲ１用の符号の方が、よりよい性
能を発揮できる。
【００６７】ビタビ復号器７により−１，０，＋１の３
値の符号を、０または１の２値の符号に復号したデータ
は、復調器８のメモリ３１に入力される。メモリ３１に
は、図２のメモリ２１と相補的な関係を有する符号が記
憶されており、１２ビットの符号が入力されると、それ
に対応する８ビットの符号が読み出され、復調出力とし
て出力される。
【００６８】以上の実施例においては、図４に示す状態
遷移図に従って８−１０変化符号を生成するようにした
が、例えば８−１４符号を生成することも可能である。
【００６９】また図４の実施例においては、３×３個の
状態により状態遷移図を構成するようにしたが、それ以
上の数、例えば４×４個の状態遷移図を用いて１６−２
０変化符号を生成することも可能である。
【００７０】
【発明の効果】本発明の符号変調方法によれば、Ｐ行Ｑ
列（Ｐ，Ｑ共に正の整数）のマトリックス状の配列のう
ち、所定の状態から他の状態に遷移する場合、第１方向
の軸に沿って００と１１を割り当て、第２方向の軸に沿
って０１と１０を割り当てて、ｎビットの符号をｍビッ
トの符号に変換する。したがってＰＲ１と組み合わせた
場合において、ビタビ復号時の幾何学的距離をより大き
くし、高密度な記録が可能となる。
【００７１】本発明の符号復調方法によれば、第１方向
の軸に沿った方向への状態遷移に対応して、００または
１１の符号が割り当てられ、第２方向の軸に沿った方向
への状態の遷移に対応して０１または１０の符号が割り
当てられることにより、生成されたｍビットの符号に対
応するｎビットの符号が記憶されている。そしてｍビッ
トの符号が入力されたとき、対応するｎビットの符号が
読み出される。したがって、正確に元の符号を読み取る
ことが可能になる。
【００７２】本発明の符号復号方法によれば、第１方向
の軸と第２方向の軸に沿ってＰ×Ｑ個の復調状態を配置
し、この各軸の方向に沿う遷移に対応して所定の入力が
なされたとき、その入力に対応する値を出力する。した
がって伝送路上におけるノイズにかかわらず、ＰＲ１の
入力を正確に復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の符号変調方法および符号復調方法を応
用した記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の変調器１の構成例を示すブロック図であ
る。
【図３】図１の復調器８の構成例を示すブロック図であ
る。
【図４】符号生成の状態遷移を表す図である。
【図５】図４の水平軸の制限を除去した場合の状態遷移
を示す図である。
【図６】図４の状態遷移図に対応して生成される符号の
例を示す図である。
【図７】図４の状態遷移図に対応して生成される符号の
例を示す図である。
【図８】図４の状態遷移図に対応して生成される符号の
例を示す図である。
【図９】図４の状態遷移図に対応して生成される符号の
例を示す図である。
【図１０】図４の状態遷移図にしたがって符号を生成す
る場合に所定の条件を付加して得られる符号の例を示す
図である。
【図１１】図４の状態遷移図にしたがって符号を生成す
る場合に所定の条件を付加して得られる符号の例を示す
図である。
【図１２】図４の状態遷移図にしたがって符号を生成す
る場合に所定の条件を付加して得られる符号の例を示す
図である。
【図１３】図４の状態遷移図にしたがって符号を生成す
る場合に所定の条件を付加して得られる符号の例を示す
図である。
【図１４】ビタビ検出の状態遷移を表す図である。
【図１５】図６の状態遷移に対応するトレリス線図であ
る。
【図１６】ＰＲ１とＰＲ４のビットエラーレートを示す
特性図である。
【図１７】ＰＲ１のアイパターンを示す図である。
【図１８】ＰＲ４のアイパターンを示す図である。
【符号の説明】
１ 変調器 ２ 記録アンプ ３ メディア ４ 再生アンプ ５ イコライザアンプ ６ 標本化回路 ７ ビタビ復号器 ８ 復調器 ９ ＰＬＬ回路 ２１，２２，３１ メモリ

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｎビットのデータをｍビットの符号に変
    換する符号変調方法において、 ｎビットデータを受信する第１のステップと、 前記ｎビットデータに対応したｍビット符号を出力する
    第２のステップと、からなり、 前記ｍビット符号は、Ｐ行Ｑ列（Ｐ，Ｑ共に正の整数）
    のマトリックス状に配列された状態遷移図に従って生成
    された符号であり、 前記状態遷移図には、 第１方向の軸と第２方向の軸により構成される空間に前
    記Ｐ×Ｑ個の状態が配置され、前記第１方向の軸に沿っ
    て第１の方向に、所定の状態から他の状態に遷移すると
    き、００の符号が割り当てられ、 前記第１方向の軸に沿って前記第１の方向と反対の第２
    の方向に、所定の状態から他の状態に遷移するとき、１
    １の符号が割り当てられ、 前記第２方向の軸に沿って第３の方向に、所定の状態か
    ら他の状態に遷移するとき、０１の符号が割り当てら
    れ、 前記第２方向の軸に沿って前記第３の方向と反対の第４
    の方向に、所定の状態から他の状態に遷移するとき、１
    ０の符号が割り当てられており、 前記ｍビットの符号は、前記各状態の遷移に割り当てら
    れたそれぞれの符号の組み合わせからなっていることを
    特徴とする符号変調方法。
  2. 【請求項２】 前記Ｐ×Ｑは、３×３であることを特徴
    とする請求項１に記載の符号変調方法。
  3. 【請求項３】 前記ｍは１２ビット、前記ｎは８ビット
    であることを特徴とする請求項２に記載の符号変調方
    法。
  4. 【請求項４】 前記状態遷移図によって生成されるｍビ
    ットの符号のうち、前記第４の方向の端部の中央に位置
    する前記状態を始点として、前記第３の方向の端部のい
    ずれかに位置する前記状態を通過点として、前記第４の
    方向の端部の中央に位置する前記状態を終点とする遷移
    により生成されるｍビット符号と、前記第４の方向の端
    部の中央に位置する前記状態を始点として、前記第３の
    方向の端部のいずれかに位置する前記状態を通過点とし
    て、前記第１の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    終点とする遷移により生成されるｍビット符号と、前記
    第４の方向の端部の中央に位置する前記状態を始点とし
    て、前記第３の方向の端部のいずれかに位置する前記状
    態を通過点として、前記第２の方向の端部の中央に位置
    する前記状態を終点とする遷移により生成されるｍビッ
    ト符号と、前記第４の方向の端部の中央に位置する前記
    状態を始点として、前記第３の方向の端部の中央に位置
    する前記状態を終点とする遷移により生成されるｍビッ
    ト符号とが、前記ｎビットの符号に割り当てられ、 前記状態遷移図によって生成されるｍビットの符号のう
    ち、前記第３の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    始点として、前記第４の方向の端部のいずれかに位置す
    る前記状態を通過点として、前記第３の方向の端部の中
    央に位置する前記状態を終点とする遷移により生成され
    るｍビット符号と、前記第３の方向の端部の中央に位置
    する前記状態を始点として、前記第４の方向の端部のい
    ずれかに位置する前記状態を通過点として、前記第１の
    方向の端部の中央に位置する前記状態を終点とする遷移
    により生成されるｍビット符号と、前記第３の方向の端
    部の中央に位置する前記状態を始点として、前記第４の
    方向の端部のいずれかに位置する前記状態を通過点とし
    て、前記第２の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    終点とする遷移により生成されるｍビット符号と、前記
    第３の方向の端部の中央に位置する前記状態を始点とし
    て、前記第４の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    終点とする遷移により生成されるｍビット符号とが、前
    記ｎビットの符号に割り当てられ、 前記状態遷移図によって生成されるｍビット符号のう
    ち、前記第１の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    始点とし、前記第３の方向の端部のいずれかに位置する
    前記状態を通過点として、前記第４の方向の端部の中央
    に位置する前記状態を終点とする遷移より生成されるｍ
    ビット符号と、前記第１の方向の端部の中央に位置する
    前記状態を始点とし、前記第３の方向の端部のいずれか
    に位置する前記状態および前記第４の方向の端部のいず
    れかに位置する前記状態をともに通過点として、前記第
    １の方向の端部の中央に位置する前記状態を終点とする
    遷移より生成されるビット符号と、前記第１の方向の端
    部の中央に位置する前記状態を始点とし、前記第３の方
    向の端部のいずれかに位置する前記状態を通過点とし
    て、前記第２の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    終点とする遷移より生成されるｍビット符号と、前記第
    １の方向の端部の中央に位置する前記状態を始点とし、
    前記第３の方向の端部の中央に位置する前記状態を終点
    とする遷移より生成されるｍビット符号とが、前記ｎビ
    ット符号に割り当てられ、 前記状態遷移図によって生成されるｍビットの符号のう
    ち、前記第２の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    始点とし、前記第４の方向の端部のいずれかに位置する
    前記状態を通過点として、前記第３の方向の端部の中央
    に位置する前記状態を終点とする遷移より生成されるｍ
    ビット符号と、前記第２の方向の端部の中央に位置する
    前記状態を始点とし、前記第４の方向の端部のいずれか
    に位置する前記状態および前記第３の方向の端部のいず
    れかに位置する前記状態をともに通過点として、前記第
    ２の方向の端部の中央に位置する前記状態を終点とする
    遷移より生成されるｍビット符号と、前記第２の方向の
    端部の中央に位置する前記状態を始点とし、前記第４の
    方向の端部のいずれかに位置する前記状態を通過点とし
    て、前記第１の方向の端部の中央に位置する前記状態を
    終点とする遷移より生成されるｍビット符号と、前記第
    ２の方向の端部の中央に位置する前記状態を始点とし、
    前記第４の方向の端部の中央に位置する前記状態を終点
    とする遷移より生成されるｍビット符号とが、前記ｎビ
    ットの符号に割り当てられていることを特徴とする請求
    項１に記載の符号変調方法。
  5. 【請求項５】 ｍビットの符号をｎビットのデータに変
    換する符号復調方法において、 ｍビット符号を受信する第１のステップと、 前記ｍビット符号に対応したｎビットデータを出力する
    第２のステップと、からなり、前記ｍビット符号は、Ｐ
    行Ｑ列（Ｐ，Ｑ共に正の整数）のマトリックス状に配列
    された状態遷移図に従って生成された符号であり、 前記状態遷移図には、 第１方向の軸と第２方向の軸により構成される空間に前
    記Ｐ×Ｑ個の状態が配置され、前記第１方向の軸に沿っ
    て第１の方向に、所定の状態から他の状態に遷移すると
    き、００の符号が割り当てられ、 前記第１方向の軸に沿って前記第１の方向と反対の第２
    の方向に、所定の状態から他の状態に遷移するとき、１
    １の符号が割り当てられ、 前記第２方向の軸に沿って第３の方向に、所定の状態か
    ら他の状態に遷移するとき、０１の符号が割り当てら
    れ、 前記第２方向の軸に沿って前記第３の方向と反対の第４
    の方向に、所定の状態から他の状態に遷移するとき、１
    ０の符号が割り当てられており、 前記ｍビットの符号は、前記各状態の遷移に割り当てら
    れたそれぞれの符号の組み合わせからなっていることを
    特徴とする符号復調方法。
  6. 【請求項６】 前記Ｐ×Ｑは、３×３であることを特徴
    とする請求項５に記載の符号復調方法。
  7. 【請求項７】 前記ｍは１２ビット、前記ｎは８ビット
    であることを特徴とする請求項６に記載の符号復調方
    法。
  8. 【請求項８】 符号復号方法において、 伝送されてきたｍビット符号を受信する第１のステップ
    であって、前記ｍビット符号は、Ｐ行Ｑ列（Ｐ，Ｑ共に
    正の整数）のマトリックス状に配列された状態遷移図に
    従って生成された符号であり、前記状態遷移図には、第
    １方向の軸と第２方向の軸により構成される空間に前記
    Ｐ×Ｑ個の状態が配置され、前記第１方向の軸に沿って
    第１の方向に、所定の状態から他の状態に遷移すると
    き、００の符号が割り当てられ、前記第１方向の軸に沿
    って前記第１の方向と反対の第２の方向に、所定の状態
    から他の状態に遷移するとき、１１の符号が割り当てら
    れ、前記第２方向の軸に沿って第３の方向に、所定の状
    態から他の状態に遷移するとき、０１の符号が割り当て
    られ、前記第２方向の軸に沿って前記第３の方向と反対
    の第４の方向に、所定の状態から他の状態に遷移すると
    き、１０の符号が割り当てられており、前記ｍビットの
    符号は、前記各状態の遷移に割り当てられたそれぞれの
    符号の組み合わせからなっている第１のステップと、 前記受信したｍビット符号に対して、パーシャルレスポ
    ンス（１，１）特性により符号間干渉を与える第２のス
    テップと、 前記第２のステップにおいて前記符号間干渉が与えられ
    たｍビット符号をビタビ復号を用いて復号する第３のス
    テップと、からなり、 前記第３のステップでは、 前記ビタビ復号は前記状態遷移図に従って行われ、 前記第１方向 の軸に沿って第５の方向に、所定の復調状
    態から他の復調状態に遷移して、０−１が入力されたと
    き、００の符号が出力され、 前記第１方向の軸に沿って前記第５の方向とは反対の第
    ６の方向に、所定の復調状態から他の復調状態に遷移し
    て、０＋１が入力されたとき、１１の符号が出力され、 前記第２方向の軸に沿って第７の方向に、所定の復調状
    態から他の復調状態に遷移して、００が入力されたと
    き、０１の符号が出力され、 前記第２方向の軸に沿って前記第７の方向とは反対の第
    ８の方向に、所定の復調状態からの他の復調状態に遷移
    して、００が入力されたとき、１０の符号が出力され、 前記第１方向の軸および第２方向の軸に交差する斜め方
    向の軸に沿って第９の方向に、所定の復調状態から他の
    復調状態に遷移して、１０が入力されたとき、１０の符
    号が出力され、 前記斜め方向の軸に沿って前記第９の方向と反対の第１
    ０の方向に、所定の復調状態から他の復調状態に遷移し
    て、−１０が入力されたとき、０１の符号が出力され、 前記第５の方向と第６の方向に対をなすように配置され
    ている前記復調状態のうち、前記第５の方向に配置され
    ている復調状態からその復調状態に遷移して、−１−１
    が入力されたとき、００が出力され、 前記第５の方向と第６の方向に対をなすように配置され
    ている前記復調状態のうち、前記第６の方向に配置され
    ている復調状態からその復調状態に遷移して、１１が入
    力されたとき、１１が出力されることを特徴とする符号
    復号方法。
  9. 【請求項９】 さらに、前記第３のステップにおいて得
    られた前記ｍビット符号に対応したｎビットデータを出
    力する第４のステップと、からなることを特徴とする請
    求項８に記載の符号復号方法。
  10. 【請求項１０】 前記Ｐは、３であり、前記Ｑは、３で
    あることを特徴とする請求項８に記載の符号復号方法。
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