JP4065357B2 - 高密度データの記録／再生のための符号化／復号化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度データの記録／再生のための符号化／復号化方法及びこれによる装置に係り、さらに詳細には、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｉｈｏｏｄ；以下ＰＲＭＬと称する）チャンネルに高密度データを記録／再生するための符号化／復号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
貯蔵機器にデータを記録／再生するに際して、与えられた貯蔵容量下に記録するデータ量（記録密度）を高めつつ、高速で信頼できる情報を伝達しようとする研究が活発に進められてきている。かかるデータ貯蔵機器の高速大容量化のための努力としては、貯蔵ディスクの物理的な特性を改善したり、機器の精度を向上させるなど、物性的な側面を考慮した方法が挙げられる。また、信号処理技術を利用してデータ検出誤差を低減する方法、効率的な符号化を通じて貯蔵機器の記録密度を高めたり、再生信号の検出を容易にする方法など、信号処理の側面を考慮した方法が挙げられる。
【０００３】
現代の情報化への競争につれ、貯蔵機器に一層高い記録密度が求められており、このような流れに応じて、貯蔵機器に記録するデータを符号化して、記録密度を高めつつ再生信号の検出を容易にするような動きが盛んになっている。貯蔵機器は、高密度に記録するほど与えられた容量の貯蔵ディスクに一層多くの情報を有用に記録、使用できるので、少ないリダンダンシを与えて記録密度を高め、信号検出を容易にするなど、有効な符号化を可能にするような符号化方法が望まれる。
【０００４】
一般に、貯蔵機器に有用な符号化方法として（ｄ，ｋ）の条件を満足するＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）方式が利用されているが、これはデータ信号のセルフ−クロッキング（ｓｅｌｆ−ｃｌｏｃｋｉｎｇ）特性を保ちつつ、信号検出のために相互干渉を低減することを目指すものである。つまり、“１”と“１”の間の連続する“０”の個数を最小ｄ個、最大ｋ個に制限するＲＬＬ（ｄ，ｋ）符号化方法である。前者のｄは信号検出を容易にするためのものであり、後者のｋは再生信号を戻すためのタイミング保持のためのものである。
【０００５】
このような方式のうち最近利用される符号化方法としては、１／２率ＲＬＬ（２，７）符号化方法、２／３率（１，７）符号化方法、８／９率ＲＬＬ（０，３）符号化方法、８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法などが挙げられる。１／２率ＲＬＬ（２，７）符号化方法及び２／３ＲＬＬ（１，７）符号化方法は、信号‘１’と‘１’の間の‘０’の個数をそれぞれ‘２’と‘１’だけ置いて記録を行い、信号間の干渉を低減し得る符号化方法である。このよな方法は信号間の干渉を低減する反面コード率が低いので、リダンダンシが大である。一方、８／９率ＲＬＬ（０，３）符号化方法及び８／９率（０，４／４）符号化方法に比べｋの値が割に小さいので、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）が動作するのに役立つタイミング情報がたくさん含まれている。
【０００６】
普通、貯蔵機器に記録及び再生を行なう過程において、チャンネルのモデリングは、実際のチャンネルと類似にすべきである。貯蔵機器のチャンネル特性は、次式１のように表現できる。
【数１】
前式においてｎ＝１，２，・・・である。
【０００７】
ＰＲＭＬ方式は、入力信号をプレコードして現在のデータと以前のデータとの間に相互コントロールされたＩＳＩ（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を持たせた後、目標応答（ｔａｒｇｅｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を次式２のように変形し、ビタビデコーダによりデータを検出する。
【数２】
【０００８】
チャンネル特性が約ｎ＝１の信号干渉を有する記録密度において、ＰＲＭＬ方法は、非常に優れた検出能を示す。
【０００９】
一般に、‘０’よりも大きいｄ条件値を有するＲＬＬ符号化方法は、ＰＲＭＬチャンネルにおいては大した利点がない。というのは、ＩＳＩに対する補償がＭＬ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｙｈｏｏｄ）検出器に内在するからである。したがって、ｄの条件値を有するコーディングにより干渉を低減するよりは、コード率を高めて信号間干渉を低減しつつ、チャンネルＳＮＲ（ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を上げることがより有効である。
【００１０】
このように信号間の干渉を用いるＰＲＭＬ方式に、８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法を導入し、高い記録密度及びタイミング情報を保ちながら性能を向上させる。さらに、８／９率ＲＬＬ（０，３）符号化方法及び１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法は、コード率が高く、１／２率ＲＬＬ（２，７）符号化方法または２／３率ＲＬＬ（１，７）符号化方法に比べチャンネルＳＮＲが高いことから、与えられたＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）クラスに対しイクオーライザに一層良好な影響を与える。
【００１１】
仮に、入力信号のデータシーケンスが偶数索引されたサンプルシーケンスと奇数索引されたサンプルシーケンスとに分れるとすると、ＭＬ検出は、それぞれのサブシーケンスに独立的に適用される。また、各サブシーケンスに適宜連続するゼロサンプルの数は検出遅れ及びハードウェアを制限する。各サブシーケンスに要求される‘１’と‘１’間の連続する‘０’の最大値をｋ１とすると、各サブシーケンスに要求される条件ｋ１は、ＭＬ検出器に必要なパスメモリのサイズを縮める。このような特性を満足するＲＬＬ（０，ｋ／ｋ１）方法が、８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法及び１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法である。１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法は８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法よりも高レートであることから、データ貯蔵機器に一層高い記録密度で記録することができる。したがって、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）は、ＰＲＭＬチャンネルに適した符号化方法と言える。
【００１２】
しかし、従来の１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法においては、要求されるエンコーダ及びデコーダのハードウェアのサイズが大であるといった欠点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、ＰＲＭＬチャンネルに適した高密度のデータ記録／再生が可能な符号化方法を提供することをその目的とする。
本発明の他の目的は、前記符号化方法に適した復号化方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る符号化方法は、貯蔵機器または通信チャンネルから一連の予定されたビット数ｍを有する２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）を受けて、予定されたビット数ｌのコードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）に符号化する方法において、前記２進データシンボルＸｍ を、第一番目のグループと前記２進データシンボルＸｍ から前記第一番目のグループを引いた残りのビットである残余ビットを有する第二番目のグループとに分離する過程と、前記第一番目のグループを、予定されたビット数のコードワードにマッピングする過程と、前記第二番目のグループを、前記マッピングされたコードワードとインタリーブし、該結果を前記コードワードＹl として出力する過程と、を含み、前記２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）と前記コードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）とのコード率が１６／１７であり、１６／１７変調コードを具現するため、８／９ＲＬＬエンコーディングに表３のルックアップテーブルを使用し、前記コードワードＹ ｌ の最大ランレングスと、前記コードワードＹ ｌ の奇数番目のビットから構成されたサブシーケンス又は前記コードワードＹ ｌ の偶数番目のビットから構成されたサブシーケンスの最大ランレングスとが同様であり、同様である前記最大ランレングスの値が‘６’であることを特徴とする。
【表３】
（ここで、表３のＬＳは最下位の数字を、ＭＳは最上位の数字をそれぞれ表す。）
【００１５】
前記他の目的を達成するための本発明に係る復号化方法は、貯蔵機器または通信チャンネルから一連の予定されたビット数ｌのコードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）を受けて、予定されたビット数ｍを有する２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）に復号化する方法において、前記コードワードＹl を、第一番目のグループと前記コードワードＹｌ から前記第一番目のグループを引いた残りのビットである残余ビットを有する第二番目のグループとに分離する過程と、前記第一番目のグループを、予定されたビット数のコードワードにデコーディングする過程と、前記第二番目のグループを、前記デコーディングされたコードワードとデインタリーブし、該結果を前記２進データシンボルＸｍ として出力する過程と、を含み、前記２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）と前記コードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）とのコード率が１６／１７であり、１６／１７変調コードを具現するため、８／９ＲＬＬデコーディングに表４のルックアップテーブルを使用し、前記コードワードＹ ｌ の最大ランレングスと、前記コードワードＹ ｌ の奇数番目のビットから構成されたサブシーケンス又は前記コードワードＹ ｌ の偶数番目のビットから構成されたサブシーケンスの最大ランレングスとが同様であり、同様である前記最大ランレングスの値が‘６’であることを特徴とする。
【表４】
（ここで、表４のＬＳは最下位の数字を、ＭＳは最上位の数字をそれぞれ表す。）
【００１６】
本発明は、既存の１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法よりもエンコーダ／デコーダが一層簡単であることから、エンコーダ／デコーダの具現時にハードウェアが一層コンパクト化するといった利点がある。本発明は、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）ブロックコードの符号化及び復号化に対する最適化した入力と出力間のルックアップテーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐ ｔａｂｌｅｓ）、及び簡単化した入力と出力間の関係式を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明は、ＭＬ検出するＰＲチャンネルに適した変調コードの符号化及び復号化方法に関する。かかる変調コードは、頻繁なノン−ゼロサンプルを提供して、チャンネルのタイミング及び利得制御回路の性能を向上させる。また、ビタビ検出器が処理を行なう最中にパスを強制的にマージさせるが、これはパスメモリの容量を減少させ、ＭＬ検出器の複雑度を制限する。
【００１８】
本発明に係る変調コードは、三つのパラメータｄ，ｋ，ｋ１により表現される。ｄ，ｋパラメータはそれぞれコードワードの最小のランレングス及び最大のランレングスを示し、ｋ１パラメータは全て偶数（ａｌｌ−ｅｖｅｎ）または全て奇数（ａｌｌ−ｏｄｄ）のサブシーケンスの最大のランレングスを示す。
【００１９】
本発明に係る変調コードは、ｄ拘束長（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）が‘０’である。これは、ゼロ値の最小のランレングスがＰＲＭＬチャンネルに不要であるからである。小さい値のｋはタイミング及び利得制御の正確性のために要求され、小さい値のｋ１はＭＬ検出器に必要なパスメモリのサイズを縮める。
【００２０】
本発明に係るｋ，ｋ１はパラメータ値は、１６／１７率ＲＬＬ（０，ｋ／ｋ１）ブロックに対し（０，６／６）が存在する。本発明はこのようなパラメータを有する１６／１７率ブロックコードの符号化／復号化に対するルックアップテーブルを提供する。また、符号化／復号化に対する簡単化した関係式を提供する。
【００２１】
図１は、高密度データを記録／再生のための符号化／復号化システムの構成を示すブロック図である。図１に示すシステムの動作につき説明すると以下の通りである。
【００２２】
貯蔵機器に記録されるユーザデータは、圧縮部１及びエラー訂正符号化部２を介して符号化される過程においてノイズやそれ以外の様々な信号歪みを起こす要因に対する免疫性を有することになる。その後、貯蔵機器のチャンネル特性に適するよう変調部３において符号化され、変調されたデータは信号発生器４において信号を生じ、書込みイクオーライザ５において事前補償を行った後、チャンネルを構成するヘッド／ディスクに記録される。ヘッド／ディスクに記録された信号は再生される時、信号を検出するのに容易になるよう読出しイクオーライザ６において処理された後、検出器７を介してエラー確率が最小化するよう信号を検出する。検出器７を介して検出された信号は、変調部８、エラー訂正復号化部９、そして伸張部１０を介して元のユーザデータに戻る。
【００２３】
図２は、本発明に係る符号化及び復号化方法を適用した符号化／復号化システムの構成を示すブロック図である。図２に示すシステム２０は記録する２進データであって、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）コードワードを使用する。図２に示すシステム２０は、エンコーダ２４、プレコーダ２６、メディア＆ヘッド２８、イクオーライザ３０、ビタビ検出器３２、及びデコーダ３４から構成される。
【００２４】
図２においてユーザデータの１６ビットずつグループ化した入力をＤ16とし、エンコーディングされたコードワードをＤ17とする。このシステム２０は、１６ビットずつグループ化した入力Ｄ16を受けて、それに該当する１７ビットのコードワードＤ17をエンコーディングするエンコーダ２４、ＰＲクラス４（ＰＲ４）を使用するのに適した伝送関数（式▲１▼）を有するプレコーダ２６、部分応答読出し信号チャンネルになるメディア及びメディアからエンコーディングされたデータを読出し／書込みするヘッドを含むメディア＆ヘッド２８、イクオーライザ３０、ビタビアルゴリズム検出器３２、そしてコードワードＤ17を、１６ビットずつグループ化したユーザデータＤ16にデコーディングするデコーダ３４を含む。
【数３】
【００２５】
エンコーダ２４は、入力ラッチ４０及び８／９ＲＬＬエンコーダ４２、出力ラッチ４４、そして並列−直列コンバータ４６を含む。システム２０に入力されたグループ化した入力であるＤ16は入力ラッチ４０を介してそれぞれ８ビットずつ分れるが、第一番目の８ビットグループをＡとし、第二番目の８ビットグループをＢとするとき、これらそれぞれは次式４のように表現される。
【数４】
【００２６】
８／９ＲＬＬエンコーダ４２は論理演算を行い、第一番目の８ビットグループＡを次式５の９ビットコードワードＣにマッピングする。
【数５】
【００２７】
出力ラッチ４４は、第二番目の８ビットグループＢ及び９ビットコードワードＣをインタリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）して１７ビットコードワードＷを出力するが、このＷは与えられた１６／１７ＲＬＬ（０，６／６）を満足する。
【数６】
【００２８】
並列−直列コンバータ４６は１７ビットコードワードＷをプレコーダ２６に提供し、プレコード２６の出力はメディア＆ヘッド２８に提供される。このようにエンコーディングされた１７ビットコードワードＷがメディア＆ヘッド２８を経た後にイクオーライザ３０に入力され、イクオーライザ３０はこの信号を所望の目標信号のＰＲ４に適するようにする。
【００２９】
次に、ビタビ検出器３２を経、このように検出されたシーケンスは直列−並列コンバータ５０において１７ビットずつグルーピングされる。それから、入力ラッチ５２を介してそれぞれ９ビット、８ビットに分れ、第一番目の９ビットは８／９ＲＬＬデコーダ５４を介して８ビットデータにデコーディングされ、このデコーディングされたのと第二番目の８ビットとが出力ラッチ５６によりデインタリーブ（ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）され、１６ビットオリジナルデータとして出力される。
【００３０】
各コードワードＷは二つのサブシーケンスに分かれるが、第一番目のコードワードシーケンスＷ 1 は１７ビットコードワードＷの奇数番目のビット（ｏｄｄｔｅｒｍｓ）から構成されたサブシーケンスＷ 1 であり、第二番目のコードワードシーケンスＷ 2 は１７ビットコードワードＷの偶数番目のビット（ｅｖｅｎｔｅｒｍｓ）から構成されたサブシーケンスＷ 2 であって、それぞれ次式７の通りである。
【数７】
【００３１】
１６／１７ＲＬＬ（０，６／６）コードワードを生成するには、第一番目の８ビットグループＡを９ビットコードワードＣに有効にマッピングしなければならない。すなわち、８／９ＲＬＬエンコーダ４２は最悪の場合（入力８ビットグループＢがいずれもゼロの時）にも１７ビットコードワードＷが与えられた拘束長を満足するようにしなければならない。つまり、ＲＬＬ（０，ｋ／ｋ１）拘束長においてｄ＝０で、ｋ及びｋ１が両方とも６になるためには、第一番目の８ビット２進データがエンコーディングされたコードワードＣは次式８の拘束長を満足すべきである。ここで、＋は論理的ＯＲ演算を、・は論理的ＡＮＤ演算をそれぞれ表す。
【数８】
【００３２】
前記拘束長を満足する９ビットパターンは２５６個であり、表５に１６進の形で表した。
【表５】
【００３３】
表５のように、前記拘束長を満足する９ビットコードワードが２５６個存在することから、第一番目の８ビットグループＡ（２8 個）と一対一にマッピングできる。
【００３４】
表６は、本発明における１６／１７ＲＬＬ（０，６／６）コードワードを具現するために使用される８／９ＲＬＬ符号の入出力関係を１６進数に表したルックアップテーブルである。表６のＬＳは最下位の数字（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｇｉｔ）を、ＭＳは最上位の数字（ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｇｉｔ）をそれぞれ表す。
【表６】
【００３５】
表６における２５６個のワードは、ブール論理式を簡単にするために、６個のパーティショングループに分けられる。このような６個の各パーティションは大文字Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍである。
【００３６】
第一番目のパーティションＧは、第一番目の８ビットグループＡの最初の４ビット及び最後の４ビットを９ビットコードワードＣの最初の４ビット及び最後の４ビットに何ら変化なしにそのままマッピングさせるようなパーティションである。そして、中間ビット、つまりコードワードＣの５番目ビットは常に“１”である。パーティションＧに属する９ビットコードワードＣは１４８個であり、Ｇは次式９の通りである。
【数９】
【００３７】
第二番目のパーティションＨは、９ビットコードワードＣのうち４８個であって、次式１０の通りである。
【数１０】
【００３８】
第三番目のパーティションＪは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１１の通りである。
【数１１】
【００３９】
第四番目のパーティションＫは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１２の通りである。
【数１２】
【００４０】
第五番目のパーティションＬは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１３の通りである。
【数１３】
【００４１】
第六番目のパーティションＭは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１４の通りである。
【数１４】
【００４２】
表６を基にしてＡ7 −Ａ0 のデータビットをＣ8 −Ｃ0 にエンコーディングする８／９ＲＬＬエンコーダ４２のブール論理式は、前記６個のパーティションにより簡単化でき、このＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍのパーティションを以てエンコーダの式は次式１５のように表される。
【数１５】
【００４３】
これと類似に９／８ＲＬＬデコーダ５４のブール論理式を表すことができる。デコーダ５４を簡単に表現するため、また６個のパーティションＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍを用いて簡単に表すことができる。各パーティションはＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍとして表現でき、次式１６の通りである。
【数１６】
【００４４】
表６を基にしてＣ8 −Ｃ0 の９ビットコードワードを８ビットＡ7 −Ａ0 にデコーディングする９／８デコーダ５４のブール論理式は、前記６個のパーティションに簡単化でき、このＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍのパーティションでデコーダのブール論理式を次式１７のように表すことができる。
【数１７】
【００４５】
表６のコードワードを基にして、Ａ7 −Ａ0 ８ビットデータビットとＣ8 −Ｃ0 の９ビットコードワード間のマッピング方法において、８／９ＲＬＬエンコーダと９／８ＲＬＬデコーダの論理式を縮める他の色んな方法があり得る。すなわち、本発明の入／出力マッピングとは、別のマッピング論理式を求めるか、それとも本発明において与えられた論理式を基にして論理ゲート回路を具現するときに最適化させるなどの方法があり得る。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、既存の１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法よりもエンコーダ／デコーダが一層簡単であることから、エンコーダ／デコーダの具現時にハードウェアがさらにコンパクト化するといった利点がある。
【００４７】
本発明は、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）ブロックコードの符号化及び復号化に対し最適化した入力と出力間のルックアップテーブル及び簡単化させた入力と出力間の関係式を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】高密度データの記録／再生のための符号化／復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る符号化及び復号化方法を適用した符号化／復号化装置の構成を示すブロック図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度データの記録／再生のための符号化／復号化方法及びこれによる装置に係り、さらに詳細には、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｉｈｏｏｄ；以下ＰＲＭＬと称する）チャンネルに高密度データを記録／再生するための符号化／復号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
貯蔵機器にデータを記録／再生するに際して、与えられた貯蔵容量下に記録するデータ量（記録密度）を高めつつ、高速で信頼できる情報を伝達しようとする研究が活発に進められてきている。かかるデータ貯蔵機器の高速大容量化のための努力としては、貯蔵ディスクの物理的な特性を改善したり、機器の精度を向上させるなど、物性的な側面を考慮した方法が挙げられる。また、信号処理技術を利用してデータ検出誤差を低減する方法、効率的な符号化を通じて貯蔵機器の記録密度を高めたり、再生信号の検出を容易にする方法など、信号処理の側面を考慮した方法が挙げられる。
【０００３】
現代の情報化への競争につれ、貯蔵機器に一層高い記録密度が求められており、このような流れに応じて、貯蔵機器に記録するデータを符号化して、記録密度を高めつつ再生信号の検出を容易にするような動きが盛んになっている。貯蔵機器は、高密度に記録するほど与えられた容量の貯蔵ディスクに一層多くの情報を有用に記録、使用できるので、少ないリダンダンシを与えて記録密度を高め、信号検出を容易にするなど、有効な符号化を可能にするような符号化方法が望まれる。
【０００４】
一般に、貯蔵機器に有用な符号化方法として（ｄ，ｋ）の条件を満足するＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）方式が利用されているが、これはデータ信号のセルフ−クロッキング（ｓｅｌｆ−ｃｌｏｃｋｉｎｇ）特性を保ちつつ、信号検出のために相互干渉を低減することを目指すものである。つまり、“１”と“１”の間の連続する“０”の個数を最小ｄ個、最大ｋ個に制限するＲＬＬ（ｄ，ｋ）符号化方法である。前者のｄは信号検出を容易にするためのものであり、後者のｋは再生信号を戻すためのタイミング保持のためのものである。
【０００５】
このような方式のうち最近利用される符号化方法としては、１／２率ＲＬＬ（２，７）符号化方法、２／３率（１，７）符号化方法、８／９率ＲＬＬ（０，３）符号化方法、８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法などが挙げられる。１／２率ＲＬＬ（２，７）符号化方法及び２／３ＲＬＬ（１，７）符号化方法は、信号‘１’と‘１’の間の‘０’の個数をそれぞれ‘２’と‘１’だけ置いて記録を行い、信号間の干渉を低減し得る符号化方法である。このよな方法は信号間の干渉を低減する反面コード率が低いので、リダンダンシが大である。一方、８／９率ＲＬＬ（０，３）符号化方法及び８／９率（０，４／４）符号化方法に比べｋの値が割に小さいので、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）が動作するのに役立つタイミング情報がたくさん含まれている。
【０００６】
普通、貯蔵機器に記録及び再生を行なう過程において、チャンネルのモデリングは、実際のチャンネルと類似にすべきである。貯蔵機器のチャンネル特性は、次式１のように表現できる。
【数１】
【０００７】
ＰＲＭＬ方式は、入力信号をプレコードして現在のデータと以前のデータとの間に相互コントロールされたＩＳＩ（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を持たせた後、目標応答（ｔａｒｇｅｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を次式２のように変形し、ビタビデコーダによりデータを検出する。
【数２】
チャンネル特性が約ｎ＝１の信号干渉を有する記録密度において、ＰＲＭＬ方法は、非常に優れた検出能を示す。
【０００９】
一般に、‘０’よりも大きいｄ条件値を有するＲＬＬ符号化方法は、ＰＲＭＬチャンネルにおいては大した利点がない。というのは、ＩＳＩに対する補償がＭＬ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｙｈｏｏｄ）検出器に内在するからである。したがって、ｄの条件値を有するコーディングにより干渉を低減するよりは、コード率を高めて信号間干渉を低減しつつ、チャンネルＳＮＲ（ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を上げることがより有効である。
【００１０】
このように信号間の干渉を用いるＰＲＭＬ方式に、８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法を導入し、高い記録密度及びタイミング情報を保ちながら性能を向上させる。さらに、８／９率ＲＬＬ（０，３）符号化方法及び１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法は、コード率が高く、１／２率ＲＬＬ（２，７）符号化方法または２／３率ＲＬＬ（１，７）符号化方法に比べチャンネルＳＮＲが高いことから、与えられたＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）クラスに対しイクオーライザに一層良好な影響を与える。
【００１１】
仮に、入力信号のデータシーケンスが偶数索引されたサンプルシーケンスと奇数索引されたサンプルシーケンスとに分れるとすると、ＭＬ検出は、それぞれのサブシーケンスに独立的に適用される。また、各サブシーケンスに適宜連続するゼロサンプルの数は検出遅れ及びハードウェアを制限する。各サブシーケンスに要求される‘１’と‘１’間の連続する‘０’の最大値をｋ１とすると、各サブシーケンスに要求される条件ｋ１は、ＭＬ検出器に必要なパスメモリのサイズを縮める。このような特性を満足するＲＬＬ（０，ｋ／ｋ１）方法が、８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法及び１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法である。１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法は８／９率ＲＬＬ（０，４／４）符号化方法よりも高レートであることから、データ貯蔵機器に一層高い記録密度で記録することができる。したがって、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）は、ＰＲＭＬチャンネルに適した符号化方法と言える。
【００１２】
しかし、従来の１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法においては、要求されるエンコーダ及びデコーダのハードウェアのサイズが大であるといった欠点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、ＰＲＭＬチャンネルに適した高密度のデータ記録／再生が可能な符号化方法を提供することをその目的とする。
本発明の他の目的は、前記符号化方法に適した復号化方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る符号化方法は、貯蔵機器または通信チャンネルから一連の予定されたビット数ｍを有する２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）を受けて、予定されたビット数ｌのコードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）に符号化する方法において、前記２進データシンボルＸｍ を、第一番目のグループと前記２進データシンボルＸｍ から前記第一番目のグループを引いた残りのビットである残余ビットを有する第二番目のグループとに分離する過程と、前記第一番目のグループを、予定されたビット数のコードワードにマッピングする過程と、前記第二番目のグループを、前記マッピングされたコードワードとインタリーブし、該結果を前記コードワードＹl として出力する過程と、を含み、前記２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）と前記コードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）とのコード率が１６／１７であり、１６／１７変調コードを具現するため、８／９ＲＬＬエンコーディングに表３のルックアップテーブルを使用し、前記コードワードＹ ｌ の最大ランレングスと、前記コードワードＹ ｌ の奇数番目のビットから構成されたサブシーケンス又は前記コードワードＹ ｌ の偶数番目のビットから構成されたサブシーケンスの最大ランレングスとが同様であり、同様である前記最大ランレングスの値が‘６’であることを特徴とする。
【表３】
【００１５】
前記他の目的を達成するための本発明に係る復号化方法は、貯蔵機器または通信チャンネルから一連の予定されたビット数ｌのコードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）を受けて、予定されたビット数ｍを有する２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）に復号化する方法において、前記コードワードＹl を、第一番目のグループと前記コードワードＹｌ から前記第一番目のグループを引いた残りのビットである残余ビットを有する第二番目のグループとに分離する過程と、前記第一番目のグループを、予定されたビット数のコードワードにデコーディングする過程と、前記第二番目のグループを、前記デコーディングされたコードワードとデインタリーブし、該結果を前記２進データシンボルＸｍ として出力する過程と、を含み、前記２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）と前記コードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）とのコード率が１６／１７であり、１６／１７変調コードを具現するため、８／９ＲＬＬデコーディングに表４のルックアップテーブルを使用し、前記コードワードＹ ｌ の最大ランレングスと、前記コードワードＹ ｌ の奇数番目のビットから構成されたサブシーケンス又は前記コードワードＹ ｌ の偶数番目のビットから構成されたサブシーケンスの最大ランレングスとが同様であり、同様である前記最大ランレングスの値が‘６’であることを特徴とする。
【表４】
【００１６】
本発明は、既存の１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法よりもエンコーダ／デコーダが一層簡単であることから、エンコーダ／デコーダの具現時にハードウェアが一層コンパクト化するといった利点がある。本発明は、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）ブロックコードの符号化及び復号化に対する最適化した入力と出力間のルックアップテーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐ ｔａｂｌｅｓ）、及び簡単化した入力と出力間の関係式を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明は、ＭＬ検出するＰＲチャンネルに適した変調コードの符号化及び復号化方法に関する。かかる変調コードは、頻繁なノン−ゼロサンプルを提供して、チャンネルのタイミング及び利得制御回路の性能を向上させる。また、ビタビ検出器が処理を行なう最中にパスを強制的にマージさせるが、これはパスメモリの容量を減少させ、ＭＬ検出器の複雑度を制限する。
【００１８】
本発明に係る変調コードは、三つのパラメータｄ，ｋ，ｋ１により表現される。ｄ，ｋパラメータはそれぞれコードワードの最小のランレングス及び最大のランレングスを示し、ｋ１パラメータは全て偶数（ａｌｌ−ｅｖｅｎ）または全て奇数（ａｌｌ−ｏｄｄ）のサブシーケンスの最大のランレングスを示す。
【００１９】
本発明に係る変調コードは、ｄ拘束長（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）が‘０’である。これは、ゼロ値の最小のランレングスがＰＲＭＬチャンネルに不要であるからである。小さい値のｋはタイミング及び利得制御の正確性のために要求され、小さい値のｋ１はＭＬ検出器に必要なパスメモリのサイズを縮める。
【００２０】
本発明に係るｋ，ｋ１はパラメータ値は、１６／１７率ＲＬＬ（０，ｋ／ｋ１）ブロックに対し（０，６／６）が存在する。本発明はこのようなパラメータを有する１６／１７率ブロックコードの符号化／復号化に対するルックアップテーブルを提供する。また、符号化／復号化に対する簡単化した関係式を提供する。
【００２１】
図１は、高密度データを記録／再生のための符号化／復号化システムの構成を示すブロック図である。図１に示すシステムの動作につき説明すると以下の通りである。
【００２２】
貯蔵機器に記録されるユーザデータは、圧縮部１及びエラー訂正符号化部２を介して符号化される過程においてノイズやそれ以外の様々な信号歪みを起こす要因に対する免疫性を有することになる。その後、貯蔵機器のチャンネル特性に適するよう変調部３において符号化され、変調されたデータは信号発生器４において信号を生じ、書込みイクオーライザ５において事前補償を行った後、チャンネルを構成するヘッド／ディスクに記録される。ヘッド／ディスクに記録された信号は再生される時、信号を検出するのに容易になるよう読出しイクオーライザ６において処理された後、検出器７を介してエラー確率が最小化するよう信号を検出する。検出器７を介して検出された信号は、変調部８、エラー訂正復号化部９、そして伸張部１０を介して元のユーザデータに戻る。
【００２３】
図２は、本発明に係る符号化及び復号化方法を適用した符号化／復号化システムの構成を示すブロック図である。図２に示すシステム２０は記録する２進データであって、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）コードワードを使用する。図２に示すシステム２０は、エンコーダ２４、プレコーダ２６、メディア＆ヘッド２８、イクオーライザ３０、ビタビ検出器３２、及びデコーダ３４から構成される。
【００２４】
図２においてユーザデータの１６ビットずつグループ化した入力をＤ16とし、エンコーディングされたコードワードをＤ17とする。このシステム２０は、１６ビットずつグループ化した入力Ｄ16を受けて、それに該当する１７ビットのコードワードＤ17をエンコーディングするエンコーダ２４、ＰＲクラス４（ＰＲ４）を使用するのに適した伝送関数（式▲１▼）を有するプレコーダ２６、部分応答読出し信号チャンネルになるメディア及びメディアからエンコーディングされたデータを読出し／書込みするヘッドを含むメディア＆ヘッド２８、イクオーライザ３０、ビタビアルゴリズム検出器３２、そしてコードワードＤ17を、１６ビットずつグループ化したユーザデータＤ16にデコーディングするデコーダ３４を含む。
【数３】
エンコーダ２４は、入力ラッチ４０及び８／９ＲＬＬエンコーダ４２、出力ラッチ４４、そして並列−直列コンバータ４６を含む。システム２０に入力されたグループ化した入力であるＤ16は入力ラッチ４０を介してそれぞれ８ビットずつ分れるが、第一番目の８ビットグループをＡとし、第二番目の８ビットグループをＢとするとき、これらそれぞれは次式４のように表現される。
【数４】
８／９ＲＬＬエンコーダ４２は論理演算を行い、第一番目の８ビットグループＡを次式５の９ビットコードワードＣにマッピングする。
【数５】
出力ラッチ４４は、第二番目の８ビットグループＢ及び９ビットコードワードＣをインタリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）して１７ビットコードワードＷを出力するが、このＷは与えられた１６／１７ＲＬＬ（０，６／６）を満足する。
【数６】
並列−直列コンバータ４６は１７ビットコードワードＷをプレコーダ２６に提供し、プレコード２６の出力はメディア＆ヘッド２８に提供される。このようにエンコーディングされた１７ビットコードワードＷがメディア＆ヘッド２８を経た後にイクオーライザ３０に入力され、イクオーライザ３０はこの信号を所望の目標信号のＰＲ４に適するようにする。
【００２９】
次に、ビタビ検出器３２を経、このように検出されたシーケンスは直列−並列コンバータ５０において１７ビットずつグルーピングされる。それから、入力ラッチ５２を介してそれぞれ９ビット、８ビットに分れ、第一番目の９ビットは８／９ＲＬＬデコーダ５４を介して８ビットデータにデコーディングされ、このデコーディングされたのと第二番目の８ビットとが出力ラッチ５６によりデインタリーブ（ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）され、１６ビットオリジナルデータとして出力される。
【００３０】
各コードワードＷは二つのサブシーケンスに分かれるが、第一番目のコードワードシーケンスＷ 1 は１７ビットコードワードＷの奇数番目のビット（ｏｄｄｔｅｒｍｓ）から構成されたサブシーケンスＷ 1 であり、第二番目のコードワードシーケンスＷ 2 は１７ビットコードワードＷの偶数番目のビット（ｅｖｅｎｔｅｒｍｓ）から構成されたサブシーケンスＷ 2 であって、それぞれ次式７の通りである。
【数７】
１６／１７ＲＬＬ（０，６／６）コードワードを生成するには、第一番目の８ビットグループＡを９ビットコードワードＣに有効にマッピングしなければならない。すなわち、８／９ＲＬＬエンコーダ４２は最悪の場合（入力８ビットグループＢがいずれもゼロの時）にも１７ビットコードワードＷが与えられた拘束長を満足するようにしなければならない。つまり、ＲＬＬ（０，ｋ／ｋ１）拘束長においてｄ＝０で、ｋ及びｋ１が両方とも６になるためには、第一番目の８ビット２進データがエンコーディングされたコードワードＣは次式８の拘束長を満足すべきである。ここで、＋は論理的ＯＲ演算を、・は論理的ＡＮＤ演算をそれぞれ表す。
【数８】
前記拘束長を満足する９ビットパターンは２５６個であり、表５に１６進の形で表した。
【表５】
表５のように、前記拘束長を満足する９ビットコードワードが２５６個存在することから、第一番目の８ビットグループＡ（２8 個）と一対一にマッピングできる。
【００３４】
表６は、本発明における１６／１７ＲＬＬ（０，６／６）コードワードを具現するために使用される８／９ＲＬＬ符号の入出力関係を１６進数に表したルックアップテーブルである。表６のＬＳは最下位の数字（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｇｉｔ）を、ＭＳは最上位の数字（ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｇｉｔ）をそれぞれ表す。
【表６】
表６における２５６個のワードは、ブール論理式を簡単にするために、６個のパーティショングループに分けられる。このような６個の各パーティションは大文字Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍである。
【００３６】
第一番目のパーティションＧは、第一番目の８ビットグループＡの最初の４ビット及び最後の４ビットを９ビットコードワードＣの最初の４ビット及び最後の４ビットに何ら変化なしにそのままマッピングさせるようなパーティションである。そして、中間ビット、つまりコードワードＣの５番目ビットは常に“１”である。パーティションＧに属する９ビットコードワードＣは１４８個であり、Ｇは次式９の通りである。
【数９】
第二番目のパーティションＨは、９ビットコードワードＣのうち４８個であって、次式１０の通りである。
【数１０】
第三番目のパーティションＪは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１１の通りである。
【数１１】
第四番目のパーティションＫは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１２の通りである。
【数１２】
第五番目のパーティションＬは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１３の通りである。
【数１３】
第六番目のパーティションＭは、９ビットコードワードＣのうち３２個であって、次式１４の通りである。
【数１４】
表６を基にしてＡ7 −Ａ0 のデータビットをＣ8 −Ｃ0 にエンコーディングする８／９ＲＬＬエンコーダ４２のブール論理式は、前記６個のパーティションにより簡単化でき、このＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍのパーティションを以てエンコーダの式は次式１５のように表される。
【数１５】
これと類似に９／８ＲＬＬデコーダ５４のブール論理式を表すことができる。デコーダ５４を簡単に表現するため、また６個のパーティションＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍを用いて簡単に表すことができる。各パーティションはＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍとして表現でき、次式１６の通りである。
【数１６】
表６を基にしてＣ8 −Ｃ0 の９ビットコードワードを８ビットＡ7 −Ａ0 にデコーディングする９／８デコーダ５４のブール論理式は、前記６個のパーティションに簡単化でき、このＧ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍのパーティションでデコーダのブール論理式を次式１７のように表すことができる。
【数１７】
表６のコードワードを基にして、Ａ7 −Ａ0 ８ビットデータビットとＣ8 −Ｃ0 の９ビットコードワード間のマッピング方法において、８／９ＲＬＬエンコーダと９／８ＲＬＬデコーダの論理式を縮める他の色んな方法があり得る。すなわち、本発明の入／出力マッピングとは、別のマッピング論理式を求めるか、それとも本発明において与えられた論理式を基にして論理ゲート回路を具現するときに最適化させるなどの方法があり得る。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、既存の１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）符号化方法よりもエンコーダ／デコーダが一層簡単であることから、エンコーダ／デコーダの具現時にハードウェアがさらにコンパクト化するといった利点がある。
【００４７】
本発明は、１６／１７率ＲＬＬ（０，６／６）ブロックコードの符号化及び復号化に対し最適化した入力と出力間のルックアップテーブル及び簡単化させた入力と出力間の関係式を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】高密度データの記録／再生のための符号化／復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る符号化及び復号化方法を適用した符号化／復号化装置の構成を示すブロック図である。
Claims (2)
- 貯蔵機器または通信チャンネルから一連の予定されたビット数ｍを有する２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）を受けて、予定されたビット数ｌのコードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）に符号化する方法において、
前記２進データシンボルＸｍ を、第一番目のグループと前記２進データシンボルＸｍ から前記第一番目のグループを引いた残りのビットである残余ビットを有する第二番目のグループとに分離する過程と、
前記第一番目のグループを、予定されたビット数のコードワードにマッピングする過程と、
前記第二番目のグループを、前記マッピングされたコードワードとインタリーブし、該結果を前記コードワードＹl として出力する過程と、
を含み、
前記２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）と前記コードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）とのコード率が１６／１７であり、
１６／１７変調コードを具現するため、８／９ＲＬＬエンコーディングに表１のルックアップテーブルを使用し、
前記コードワードＹ ｌ の最大ランレングスと、前記コードワードＹ ｌ の奇数番目のビットから構成されたサブシーケンス又は前記コードワードＹ ｌ の偶数番目のビットから構成されたサブシーケンスの最大ランレングスとが同様であり、
同様である前記最大ランレングスの値が‘６’である
ことを特徴とする符号化方法。
- 貯蔵機器または通信チャンネルから一連の予定されたビット数ｌのコードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）を受けて、予定されたビット数ｍを有する２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）に復号化する方法において、
前記コードワードＹl を、第一番目のグループと前記コードワードＹｌ から前記第一番目のグループを引いた残りのビットである残余ビットを有する第二番目のグループとに分離する過程と、
前記第一番目のグループを、予定されたビット数のコードワードにデコーディングする過程と、
前記第二番目のグループを、前記デコーディングされたコードワードとデインタリーブし、該結果を前記２進データシンボルＸｍ として出力する過程と、
を含み、
前記２進データシンボルＸｍ （ｍ＝１，２，３，・・・）と前記コードワードＹl （ｌ＝１，２，３，・・・）とのコード率が１６／１７であり、
１６／１７変調コードを具現するため、８／９ＲＬＬデコーディングに表２のルックアップテーブルを使用し、
前記コードワードＹ ｌ の最大ランレングスと、前記コードワードＹ ｌ の奇数番目のビットから構成されたサブシーケンス又は前記コードワードＹ ｌ の偶数番目のビットから構成されたサブシーケンスの最大ランレングスとが同様であり、
同様である前記最大ランレングスの値が‘６’である
ことを特徴とする復号化方法。
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