JP5049870B2 - 記録方法、再生方法、情報記録媒体及びディジタル信号の生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディジタル信号生成方法、及びそれを記録した情報記録媒体、再生方法に関し、特に記録媒体への記録に適する変調処理、同期信号の付加により生成したディジタル信号生成方法、及びそれを記録した情報記録媒体、再生方法に関する。

記録情報に対し変調処理、一定データ量の先頭を示す同期信号を付加することでフレームを構成し、それに対するディジタル信号を記録ピット（マーク）として記録するディスク記録媒体の一例としてＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）が挙げられる。このＤＶＤについては、ＮＩＫＫＥＩＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＢＯＯＫＳ 「データ圧縮とディジタル変調」 ９８年度版 ｐｐ．１２１〜１２３、及び、特開平９−１６２８５７号にその技術が記載されている。これら技術におけるディジタル信号の生成方法について図２を用いて説明する。

図２において、ディスクへの記録単位の一つである２０４８バイトの記録情報とディスク上の記録位置を示すセクタＩＤ番号をはじめとする付加データからセクタデータを構成し、セクタデータ１６個の１７２バイト×１２行×１６セクタの配列を構成する。この配列において縦系列、横系列に対する誤り訂正を目的とするＰＯ、ＰＩ訂正符号を生成、付加することで訂正ブロックを構成、更にＰＯ訂正符号を含む行データをセクタデータを含む行データの間に等間隔に分散しインタリーブ配列を構成する。インタリーブ配列においてセクタＩＤ番号は連続した値（０〜Ｆ）が与えられる。更に８−１６変調処理、同期信号の付加を行いフレームを生成する。生成したフレームは同期信号ＳＹ０〜ＳＹ７が図示する様に配置され、フレームに対するディジタル信号をディスク上に記録する。フレームを構成することで再生時の同期はずれによるバーストエラー伝播を防止できる。また再生時には、同期信号の検出でフレーム同期化を行いながら、フレーム位置の特定を同期信号ＳＹ０〜ＳＹ７の検出順によって特定、インターリーブ配列を復元する。更にセクタＩＤ番号から訂正ブロック境界を検出、訂正符号の復号による誤り訂正を行い元の記録情報を再生する。

一方、特開平９−１６２８５７号におけるＳＹ０〜ＳＹ７の同期信号の構成、及び、与えられるビットパターンは、同期信号フレーム最後のビットパターンと同期信号の間で変調法則を満たすための接続ビット｛０００｝｛００１｝｛１００｝、ＳＹ０〜ＳＹ７の識別パターン、８−１６変調法則の最大ラン長制約から外れた４Ｔ以上−１４Ｔ−４Ｔのビットパターンの３２ビットで構成される。

上記した従来技術における課題を示す。現行ＤＶＤに対し高効率符号化や高密度記録を行うことでより大容量、長時間の記録を行うことを目的とした次世代光ディスクの開発が進んでいる。高密度記録は短波長レーザーを用い記録マーク（ピット）を縮小することで行われる。高効率符号化は冗長データの発生を押さえる変調方式の採用や、冗長データの付加を押さえることで行われる。しかしながら高密度記録ディスクは、ディスク上の埃、傷による再生時のバーストエラーの増加、記録時の記録マーク形成むらや再生時の２値化の際のスライスレベルの変動によるビットシフト、記録、再生時の振動など物理的な外乱などによるランダムエラーが増加する。従って再生に十分なランダムエラー、バーストエラーに対する訂正能力と、ビットシフトに影響されないフレーム同期化、フレーム位置の特定が必須となる。

訂正能力の向上については、訂正符号数の増加、より高い訂正能力を持つ訂正符号の採用、符号化の対象となるデータ長の変更で解決される。しかしながら現行ＤＶＤのディジタル信号の生成方法においては、セクタＩＤ番号が、訂正ブロック境界、訂正ブロック内のセクタ位置特定の手がかりとなっている。つまり訂正ブロックに含まれる少なくともセクタ数については、前後の訂正ブロックとの間で連続したＩＤ番号とするため、２、４、８、１６、３２、６４・・個である必要がある。従って訂正符号数の増加、訂正符号化の対象となるデータ長の変更の自由度が低いという課題がある。

一方でビットシフトの影響は、同期信号の誤検出による誤ったフレーム位置の特定によるバーストエラー伝播が考えられる。ビットシフトに伴う同期信号の誤検出は、複数種類の同期信号のビットパターン同士の相似度が影響する。相似度はビットパターンに含まれる反転ビット数、符号間距離により表現できる。ここで言う反転ビット数とは例えばデータビットが１の時にのみ、２値で表現される記録信号の状態を反転させＮＲＺＩ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ＺｅｒｏＩｎｖｅｒｔｅｄ）記録を行う場合に、同期信号に含まれるデータビット”１”の出現回数である。従って同期信号の間で反転回数が異なれば相似度が低いことになる。また符号間距離については同期信号のビットパターンに対する反転ビット数が同一で、データビット“１”の位置をシフトして別の同期信号のビットパターンと一致するまでに要するシフト回数を符号間距離と定義する。従って同期信号の間で符号間距離が２以上の場合は相似度は低いことになる。

先の特開平９−１６２８５７号において、同期信号は変調則の最大間隔１１Ｔよりも３Ｔ外れ、最小間隔３Ｔよりも１Ｔ多い４Ｔ以上−１４Ｔ−４Ｔの全ての同期信号に共通のパターンが与えられている。しかしながら、接続ビット、識別パターンについては符号間距離１の同期信号が存在し、ビットシフトによるＳＹ０〜ＳＹ７の誤った識別が行われやすいという課題がある。最悪の場合、訂正符号の訂正能力を超えたエラーが伝播し、訂正不能、つまり再生不可能に陥る可能性がある。

よって本発明の目的は、上記課題を解消するディジタル信号生成方法、及びそれを記録した情報記録媒体、再生方法を提供する。

本発明において上記問題点を解決する方法を下記に示す。

記録媒体への情報記録の際に必要となる第１の付加データと記録情報を少なくとも含んだ第１のデータブロックを生成し、第１のデータブロック複数と第２の付加データより構成した第２のデータブロックに対する、変調処理、同期信号の付加によって複数のフレームを生成するディジタル信号生成方法において、少なくとも、第１のデータブロックの境界に位置するフレームに対する第１の同期信号と、第２のデータブロックの境界に位置するフレームに対する第２の同期信号を与える。この解決方法は第１の実施例に対応する。

記録媒体への情報記録の際に必要となる第１の付加データと記録情報を少なくとも含んだ第１のデータブロックを生成し、第１のデータブロック複数と第２の付加データより構成した第２のデータブロックに対する、変調処理、同期信号の付加によって複数のフレームを生成するディジタル信号生成方法において、少なくとも、第２のデータブロックの境界に位置する第１のデータブロックの第１の付加データに、それを示す識別情報を与える。この解決方法は第２の実施例に対応する。

以上説明したように本発明によると、訂正ブロックの境界に位置するフレームに第１の同期信号を、データブロックの境界に位置するフレームに第２の同期信号を、その他のフレームには第３の同期信号を付加することで、セクタＩＤ番号によらない訂正ブロック境界の検出が可能となり、データ量、構成の際の自由度が高い訂正ブロックを構成可能となる。

また第１、第２、第３の同期信号の間で互いに相似度の低いパターンを与えることで訂正ブロック境界、データブロック境界に対するフレーム位置特定を確実に行うことができる。従って生成したディジタル信号を記録したディスク記録媒体の再生の際には、訂正ブロック境界、セクタデータ境界に対する検出精度が向上し、フレーム位置の誤検出でのバーストエラー伝播による再生不能を抑制することが可能である。

以下、本発明について図面を用いて説明する。

図１は、本発明のディジタル信号生成方法についての第１の実施例を示す図である。図１において（Ａ）はディスク記録媒体への記録単位の一つであるデータブロック１３の構成を示しており、データ２と付加情報１２から少なくとも構成される。更に付加情報１２は、ディスク記録媒体上の記録位置を示すセクタＩＤやＩＤに対する訂正符号ほかが含まれている。（Ｂ）は訂正ブロック３の構成を示しており、複数のデータブロックと、例えば図２に示す縦、横系列に対する訂正符号を含む冗長データを付加した後の単位を示している。訂正ブロック３は訂正符号の符号化が完結する単位である。（Ｃ）は（Ｂ）の訂正ブロック、データブロック単位で複数のフレーム７に分割される様子を示している。フレーム化については図２と同様、一定データ量に対する変調処理後、フレーム同士の境界を示す同期信号の付加により行われる。（Ｃ）における同期信号ＳＹ０，ＳＹ１，ＳＹについて、第１の同期信号ＳＹ０は訂正ブロック３の境界に位置するフレームに付加される。再生時は訂正ブロックの境界検出に利用される。第２の同期信号ＳＹ１はその他のデータブロック１３の境界に位置するフレームに付加される。再生時はデータブロック境界検出に利用される。第３の同期信号ＳＹはそれ以外の境界に位置するフレームに付加される。しかしながら第３の同期信号については同一種、同一のビットパターンであることに限定されず、例えば連続検出された第３の同期信号の検出順からデータブロック内部のフレーム位置特定が可能である。（Ｄ）は第１、第２、第３の同期信号の構成例を示している。同期信号は変調則を満たしながら、前フレームの最終データと同期信号の接続を行うための接続ビット８であり、９は第１、第２、第３の同期信号の識別を行うための識別コード９、１０は同期信号に共通の同期パターンである。同期信号の構成は、接続ビットと同期パターンのみの場合もあり、同期パターンから第１、第２、第３の同期信号を識別する場合もある。図１において、第１、第２、第３の同期信号に与えられるビットパターンについて説明する。同期信号同士の相似度を低くするためＳＹ０、ＳＹ１，ＳＹに与えられるビットパターンは互いに符号間距離２以上或いは、反転ビット数がそれぞれ異なる、或いはそれらの組み合わせによるビットパターンが与えられる。

以上説明した方法で生成したディジタル信号は、ディスク記録媒体上の記録トラックに沿って記録マーク（ピット）として高密度記録される。

ディスク記録媒体から元のデータを再生する方法について説明する。

ディスク上のトラックに記録された記録マーク（ピット）は光学ヘッドで読み取り、２値化することで記録前のディジタル信号に変換される。このディジタル信号に対して同期信号の検出を行いフレーム単位での同期化、変調則に対応した復調処理が行われる。フレーム同期化を行いながら第２の同期信号ＳＹ１の検出によってデータブロック境界を検出し、その境界フレームに含まれるセクタＩＤの検出から目標アクセス位置付近へのアクセスを制御する。更にアクセスしたデータブロック以降で第１の同期信号ＳＹ０の検出が行われると、訂正ブロック境界と判断し、バッファメモリ上に訂正ブロック先頭からの復調データをバッファリングする。バッファリング開始からは第２の同期信号ＳＹ１の検出の度に、データブロック単位での同期化、第３の同期信号ＳＹの検出でフレーム単位での同期化が行われ、再生フレームとバッファリングデータとの同期化を行う。更に次の第１の同期信号の検出、または訂正ブロックに対するデータ量のバッファリングが終了すると、バッファメモリ上には訂正ブロックが復元されることになる。従ってバッファメモリに対するランダムアクセスを行いながら訂正符号の復号による誤り訂正処理を行う。訂正終了後はデータブロックに含まれるデータをバッファメモリから読み出すことで記録情報を再生する。

訂正ブロックの境界を示す第１の同期信号、データブロックの境界を示す第２の同期信号の配置は図１に限定されるものではない。例えば訂正ブロックの最終フレーム（訂正ブロック先頭の１フレーム手前）に第１の同期信号ＳＹ０を、境界フレームに第２の同期信号ＳＹ１を配置することが考えられる。この場合についても同様に、第１、第２、第３の同期信号間の相似度が低いパターンが与えられる。

また、訂正ブロックの境界を検出する目的で与えられる同期信号の種類、その配置は図１に限定されるものではない。例えば訂正ブロック境界のｎデータフレーム手前から（ｎは正の整数）、境界フレームの間で複数種類の同期信号が与えられることが考えられる。例えば２フレーム手前であればＳＹ０００、１フレーム手前ならＳＹ００、境界フレームであればＳＹ０という具合である。また２フレーム手前であればＳＹ００、１フレーム手前ならＳＹ０、境界フレームであればＳＹ１という場合もありうる。このＳＹ０００、ＳＹ００、ＳＹ０についても同様に相似度の低いビットパターンが与えられる。

以上説明した第１の実施例によると、訂正ブロックの境界に位置するフレームに第１の同期信号、データブロックの境界に位置するフレームに第２の同期信号、その他のフレームには第３の同期信号を付加することで、セクタＩＤ番号によらない訂正ブロック境界の検出が可能となり、データ量、構成の際の自由度が高い訂正ブロックを構成可能となる。また第１、第２、第３の同期信号の間で、相似度の低いパターンを与えることで訂正ブロック境界、データブロック境界に対する誤ったフレーム位置の特定を回避可能となる。従って生成したディジタル信号を記録したディスク記録媒体再生時は、訂正ブロック復元を確実に行うことが可能で、フレーム位置の誤検出によるバーストエラー伝播による再生不能を抑制できる。

図３は、本発明の第２の実施例を示す図であって、１１の識別情報は付加情報１２にセクタＩＤ１と共に含まれ、訂正ブロック境界に位置するデータブロックの識別を行う目的で設けられている。その他の参照数字については、図１と同様であり説明を省略する。図３において、（Ｂ）は訂正ブロックを構成するデータブロックの付加情報に含まれる識別情報１１が示す値の配置例を示している。（Ｃ）は（Ｂ）の訂正ブロックに対するフレーム配置を示しており、訂正ブロック境界またはデータブロック境界を示すフレームには第２の同期信号ＳＹ１、その他のフレームについては第３の同期信号ＳＹを与える。（Ｂ）において、訂正ブロック境界のデータブロックに対する識別情報にはそれを示す目的で“１”を与え、その他のデータブロックについては“０”を与える。（Ｃ）における第２、第３の同期信号ＳＹ１、ＳＹに与えられるビットパターンについては、第１の実施例と同様の方法で互いに相似度の低いパターンが与える。

訂正ブロック境界を区別する識別情報の配置方法についての別の例を図４を用いて説明する。図４において（Ｂ−１）は訂正ブロック境界の前データブロックに対する識別情報に“１”を与え、その他のデータブロックについては“０”を与えている。（Ｂ−２）は訂正ブロック手前の２データブロック、手前１データブロック、訂正ブロック境界のデータブロック、その他データブロックにそれぞれについて、識別情報として“３”、“２”、“１”、“０”を与えている。（Ｂ−３）は訂正ブロック手前の２データブロック、手前１データブロック、訂正ブロック境界のデータブロックとその他データブロックにそれぞれについて、識別情報として“２”、“１”、“０”を与えている。なお識別情報は上記例に限定されるものではなく、訂正ブロック境界、あるいは訂正ブロック中のデータブロック位置を検出可能な情報であればよい。また訂正ブロック境界手前のデータデータブロック数についても上記例に限定されず、訂正ブロックを構成するデータブロック数以下であればよい。

以上説明した方法で生成したディジタル信号は、ディスク記録媒体上の記録トラックに沿って記録マーク（ピット）として高密度記録される。

ディスク記録媒体から元のデータを再生する方法について説明する。再生ディジタル信号に対して同期信号の検出によるフレーム同期化、復調処理が行われ、フレーム同期化の途中で第２の同期信号ＳＹ１の検出でデータブロック境界が検出される。その境界のフレームに含まれるセクタＩＤの検出により目標位置付近へのアクセスを行う。また検出した識別情報から訂正ブロック境界を判定し、バッファメモリ上に訂正ブロック先頭からのデータのバッファリングを開始する。バッファリング開始から第２の同期信号ＳＹ１の検出の度にデータブロック単位での同期化、第３の同期信号ＳＹの検出でフレーム単位の同期化を行うことで再生フレームとバッファリングデータとの同期化を行う。更に識別情報の検出、または訂正ブロックに対するデータ量のバッファリングが終了すると、バッファメモリ上には訂正ブロックが復元されることになる。従ってバッファメモリに対するランダムアクセスを行いながら訂正符号の復号による誤り訂正処理を行う。訂正終了後はデータブロックに含まれるデータをバッファメモリから読み出すことで記録情報を再生する。

なお再生方法における訂正ブロック境界の検出方法については、例えば図４（Ｂ−２）、（Ｂ−３）の場合、検出した識別情報の順列から、境界に位置するデータブロックの検出が可能となる。また全ての識別情報が検出されなくとも、境界付近のデータブロックに対する少なくとも１つの識別情報と、経過データブロック数からの予想でも可能である。

以上説明した第２の実施例によると、データブロック単位での識別情報の付加により、セクタＩＤ番号によらない訂正ブロック境界の検出が可能となり、データ量、構成の際の自由度が高い訂正ブロックを構成可能となる。また第２、第３の同期信号の間で相似度の低いビットパターンを与えることで訂正ブロック境界、データブロック境界に対する誤ったフレーム位置の特定を回避可能となる。従って生成したディジタル信号を記録したディスク記録媒体再生時は、訂正ブロック復元を確実に行うことが可能で、フレーム位置の誤検出によるバーストエラー伝播による再生不能を抑制できる。

なお第１の実施例における訂正ブロック境界に対する第１の同期信号を付加する方法と、第２の実施例における識別情報を組み合わせることで訂正ブロック境界の検出をより確実に行うことができる。

また本発明に記載の方法で生成したディジタル信号は、記録情報の先頭から終わりまでに対する同期フレーム全てを連続したトラックに記録するものに限定されず、書換え可能なディスク上のプリピットとしてディスク中の物理アドレスが刻まれ、そのプリピットの間の信号記録領域に１セクタに対するフレーム、或いは１訂正ブロックに対するフレームを連続的に書き込み、信号記録領域間は非連続的となる場合のディスクにも適応される。

本発明によるディジタル信号生成方法の第１の実施例を示す図。 ディスクに記録するディジタル信号の生成方法の一例を示す図。 本発明によるディジタル信号記録方法の第２の実施例を示す図。 識別情報の別の配置例を示す図。

符号の説明

１…セクタＩＤ、２…データ、３…訂正ブロック、４…第１の同期信号、５…第２の同期信号、６…第３の同期信号、７…フレーム、８…接続ビット、９…識別コード、１０…同期パターン、１１…識別情報、１２…付加情報、１３…データブロック。

Claims (5)

1. 記録データを情報記録媒体に記録する記録方法であって、
   複数のデータフレームを有する第２のデータブロックを複数集めて訂正符号の符号化が完結する単位である第１のデータ訂正ブロックを生成する処理と、
   前記第１のデータ訂正ブロックの境界に位置する第１データフレームに、同期のための信号として第１の信号を付加する処理と、
   前記第２のデータブロックの境界に位置し、前記第１データフレームとは異なる第２データフレームに、同期のための信号として第２の信号を付加する処理と、
   前記第１データフレーム及び前記第２データフレームとは異なるデータフレームに、同期のための信号として第３の信号を付加する処理と、を含み、
   前記第１の信号は、前記第２の信号及び前記第３の信号と反転回数がそれぞれ異なっており、
   前記第１のデータ訂正ブロック境界直前に位置する前記第２のデータブロック内で、前記第２の信号が含まれる前記第２データフレームには、次の第２のデータブロックが前記第１のデータ訂正ブロック境界に位置することを示す識別情報を付加情報として含めることを特徴とする記録方法。
2. 請求項１に記載の記録方法であって、
   前記第１の信号の反転回数は、前記第２の信号の反転回数及び前記第３の信号の反転回数よりも大きいことを特徴とする記録方法。
3. 情報記録媒体に記録された記録データを再生する再生方法であって、
   複数のデータフレームを有する第２のデータブロックを複数集めて生成され且つ訂正符号の符号化が完結する単位である第１のデータ訂正ブロックの境界に位置する第１データフレームに、同期のための信号として第１の信号が付加され、前記第２のデータブロックの境界に位置し、前記第１データフレームとは異なる第２データフレームに、同期のための信号として第２の信号が付加され、前記第１データフレーム及び前記第２データフレームとは異なるデータフレームに、同期のための信号として第３の信号が付加され、前記第１の信号が、前記第２の信号及び前記第３の信号と反転回数がそれぞれ異なっており、前記第１のデータ訂正ブロック境界直前に位置する前記第２のデータブロック内で、前記第２の信号が含まれる前記第２データフレームには、次の第２のデータブロックが前記第１のデータ訂正ブロック境界に位置することを示す識別情報が付加情報として含まれているディジタル信号が記録された記録媒体に対して記録情報の再生を行うことを特徴とする再生方法。
4. 記録データが記録される情報記録媒体であって、
   複数のデータフレームを有する第２のデータブロックを複数集めて生成され且つ訂正符号の符号化が完結する単位である第１のデータ訂正ブロックの境界に位置する第１データフレームに、同期のための信号として第１の信号が付加され、前記第２のデータブロックの境界に位置し、前記第１データフレームとは異なる第２データフレームに、同期のための信号として第２の信号が付加され、前記第１データフレーム及び前記第２データフレームとは異なるデータフレームに、同期のための信号として第３の信号が付加されたディジタル信号が記録されるよう設定されており、
   前記第１の信号は、前記第２の信号及び前記第３の信号と反転回数がそれぞれ異なっており、前記第１のデータ訂正ブロック境界直前に位置する前記第２のデータブロック内で、前記第２の信号が含まれる前記第２データフレームには、次の第２のデータブロックが前記第１のデータ訂正ブロック境界に位置することを示す識別情報が付加情報として含まれていること特徴とする情報記録媒体。
5. 記録データを含むフレームと、複数のフレームから成る第２のデータブロックと、複数の第２のデータブロックから成る訂正符号の符号化が完結する単位である第１のデータ訂正ブロックと、を生成するディジタル信号生成方法であって、
   第１のデータ訂正ブロックの境界に位置するフレームに同期信号として第１の同期信号が付加され、第２のデータブロックの境界であって第１のデータブロックの境界ではない位置のフレームに同期信号として第２の同期信号が付加され、
   第１、第２の同期信号が与えられるフレームとは異なるフレームに同期信号として第３の同期信号が付加され、
   前記第１の信号は、前記第２の信号及び前記第３の信号と反転回数がそれぞれ異なっており、
   前記第１のデータ訂正ブロック境界直前に位置する前記第２のデータブロック内で、前記第２の同期信号が与えられるフレームには、次の第２のデータブロックが前記第１のデータ訂正ブロック境界に位置することを示す識別情報を付加情報として含めることを特徴とするディジタル信号の生成方法。

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