JPH08204573A - 符号変換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタル符号変換方法において、特にディス
ク記録の際に発生率の高いシフトエラーを検出すること
を可能とする符号化とランレングス制限符号化とを同時
に行う高能率な符号を生成することにより、後段のエラ
ー訂正処理におけるエラー訂正能力の向上ひいてはデジ
タル記録の高密度化を図ることを目的とする。 【構成】 情報語を符号語に変換する符号変換方法にお
いて、前記符号語の列が符号語の連接部を含め所定のラ
ンレングス制限を満たすものであり、かつ各符号語ごと
あるいは所定数の符号語ごとに互いに所定最小シフト距
離ｐを有しており、２つの符号語にまたがる（ｐ−１）
ビット以内のビットシフトによって生じる２つの符号語
列は前記符号語の列として存在しないという条件を満た
す前記符号語の組を決定し各情報語に対応させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタルデータを符号
化する際に用いられるもので、ランレングス制限を満た
しながら、シフトエラーに対応した誤り制御機能を持つ
符号を生成するための符号変換方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】デジタルデータを符号化する際に特にデ
ジタル記録に際して、ランレングス制限符号を用いるこ
とは従来よく行われている。ランレングス制限符号を用
いて、同一２進値の連続ビット数を制限することによ
り、再生信号の中から情報信号を読み出すための自己同
期を容易に抽出でき、また信号伝送帯域を狭くできるか
らである。各符号語の最小距離が１であるランレングス
制限符号には、誤り訂正能力、誤り検出能力ともないわ
けであるが、それを補うために種々の誤り訂正能力を含
んだランレングス制限符号が提案されている。アイ・イ
ー・イー・イー・トランザクション・オン・マグネティ
クス２７巻６号（IEEE Transactions on Magnetics,Vo
l.27,No.6）に記載されているエイチ・エム・ヒルデ
ン、”シフトエラーコレクティングモジュレーションコ
ード”（H .M .Hilden,"Shift Error Correcting Modul
ation Codes"）においてはディスク記録の際に誤り発生
率の高いシフトエラーに対応した誤り訂正符号が記され
ている。前記シフトエラー訂正符号においては例えば２
−７変調されたコードデータに対し、ランの長さのシー
ケンスを１９ブロック分求め、そのシーケンスに応じた
パリティブロックを７ブロック分付加し、パリティチェ
ックにより２個までのシフトエラーの訂正を可能として
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のとおり、デジタ
ルデータの符号化としてディスクや磁気テープなどにデ
ジタル記録する際の最も顕著な誤りは、信号干渉やジッ
タの影響に起因するシフトエラーである。従来の技術に
おけるランレングス制限シフトエラー訂正符号を含め、
一般にランレングス制限誤り訂正符号はその変換レート
およびエラー訂正能力が不十分である。そこで本発明に
おいては、高効率で誤り処理能力の高いランレングス制
限符号の生成を課題とする。シフトエラーを含めた符号
誤りは記録密度が高密度であればあるほど増大するの
で、高密度化のためには誤り訂正能力の向上が必要であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は以下の条件を満たす符号語を各情報語に対
応させる構成を有している。 （１）各符号語は符号語の連接部も含め最小ランレング
ス制限ｄを満たす （２）各符号語は互いに所定最小シフト距離ｐを有す
る。ただし所定数連接した符号語において互いに前記最
小シフト距離ｐを有する場合を含む。 （３）２つの符号語にまたがる（ｐ−１）ビット以内の
シフトが生じた場合に表れる符号語列を形成する符号語
の組は存在しない。

【０００５】

【作用】上記条件に基づく符号語を生成することによ
り、一連の符号語列のランレングスを制限しつつ、１符
号語ごとあるいは所定数の符号語ごとに所定最小シフト
距離ｐを有しているがために、１符号語内あるいは所定
数の符号語ごとの（ｐ−１）ビットまでのシフトによっ
て生じる符号語列を誤りの含んだ符号語列として検出す
ることができる。また連接した２つの符号語にまたがる
（ｐ−１）ビット以内のシフトエラーが生じた際にそれ
を一意的に訂正することができる。

【０００６】

【実施例】 （実施例１）以下本発明の第一の実施例について、４ビ
ットの情報語を８ビットの符号語に変換する方法を説明
する。なお本実施例においては最小ランレングス制限ｄ
を１、最小シフト距離ｐ（ある符号語が同じ重みの別の
符号語になるのに必要な符号１のシフト回数の最小値）
を２とする。

【０００７】符号語の連接部においても最小ランレング
ス制限１を満たすために、各符号語の最終ビットあるい
は先頭ビットは常に０とする。本実施例においては各符
号語の最終ビットが常に０であるとする。このとき８ビ
ットの符号語の最終ビットが０に固定されたわけである
から、符号語の未決定部分は７ビットの符号列となる。

【０００８】７ビットの符号列１２８個のうち、その符
号列内において最小ランレングス制限１を満たすものは
３４個である。一般に最小ランレングス制限が１である
ときｎビットの符号語内において最小ランレングス制限
１を満たすものの個数をＡnとすると、Ａnは（ｎ−１）
ビットの符号語に０が付加したものと（ｎ−２）ビット
の符号語に０１が付加したものとの合計であるから、次
式が成立する。

【０００９】Ａn＝Ａn-1＋Ａn-2 符号長１のときの符号語は０、１であるからＡ1＝２、
符号長２のときの符号語は００、０１、１０であるから
Ａ2＝３となり、以下は帰納的にＡnの値および符号群が
求まるわけである。

【００１０】次に以上で求めた７ビットの符号語３４個
を重み（符号語に含まれる１の個数）ごとに最小シフト
距離が２となるように２つのグループに分けると（表
１）のようになる。

【００１１】

【表１】

【００１２】なお７ビットの符号語に０を付加した８ビ
ットの符号語でもって記す。この結果、表１の各重みご
とにどちらかの符号グループを選んでいくことにより形
成される符号群は全て最小シフト距離２を有することに
なる。なお各重みごとの符号グループの選択方法につい
ては以下の条件を考慮して決定する。

【００１３】最小シフト距離２である符号群を形成した
とき、その符号群の中のある１符号語内において１ビッ
トシフトが生じた場合の符号列は前記符号群の中に存在
しないので、その符号列は誤りを含んでいると検出する
ことができる。そこで次に２符号間にまたがって１ビッ
トシフトが生じた場合に対応させることを考える。

【００１４】２符号間にまたがる１ビットシフトが生じ
た場合、各符号語の先頭ビットあるいは最終ビットにお
いて０であったものは１に、１であったものは０になり
得ることになる。よって各符号語の先頭ビットあるいは
最終ビットが反転したもの（本実施例では先頭ビットの
０が１になる場合はない）が符号語として存在しなけれ
ば２符号間にまたがるシフトエラーを訂正できることに
なる。前述の条件を考慮した上で表１の各重みごとの符
号グループを選択する。重み１のＡグループの符号語
（以下、１−Ａと表現する）を選択すれば、必然的に２
−Ｂが選択される。なぜなら１−Ａの００００００１０
という符号の先頭ビットが反転すれば２−Ａの１０００
００１０という符号になるからである。以下同様にして
３−Ａが選択される。また１−Ｂの選択には２−Ａ、３
−Ｂが伴う。なお０−Ａは後者のグループに属し、４−
Ａも後者のグループに属す。この結果（表２）のように
２つのグループに分かれ、最大ランレングスｋが最小と
なることを考慮して最適な１６個の符号語を決定する。

【００１５】

【表２】

【００１６】そこで符号グループ１においては００００
００００および０１００００００を除き、符号グループ
２においては１６個の符号語をそのまま用いると、符号
グループ１の最大ランレングスは１０となり符号グルー
プ２の最大ランレングスは１３となる。よって前記符号
語を除いた符号グループ１の１６個の符号語を各情報語
に対応させれば本実施例において最も最適な符号群とな
る。（表３）にこれらの符号群を示す。

【００１７】

【表３】

【００１８】次に本実施例の実現方法の一例及び誤り制
御方法について図１を参照しながら述べる。図１におけ
る１はＥＣＣ（誤り訂正符号）符号器、２はシフトエラ
ー制御ＲＬＬ（ランレングス制限）符号器、３はプリコ
ーダー、４はディスク等の記録系、５は等化検出器、６
はシフトエラー制御ＲＬＬ復号器、７はＥＣＣ復号器で
ある。入力データはリードソロモン符号等のＥＣＣ符号
器１により誤り訂正符号に変換され、前述の手順で生成
した変換テーブルに基づくシフトエラー制御ＲＬＬ符号
器２においてシフトエラー制御ＲＬＬ符号に変換され、
プリコーダー３によりプリコーディングされたのち記録
系４に記録される。記録系４から読み出された符号は、
等化検出器５を経たのちシフトエラー制御ＲＬＬ復号器
６によってもとの誤り訂正符号に変換される。その際シ
フトエラー制御ＲＬＬ復号器６において２符号語にまた
がる１ビットのシフトエラーについてはそれを訂正す
る。また１符号語内の１ビットのシフトエラーについて
はそれを検出して誤りの可能性のあるビットにポインタ
を配置し、そのポインタも伴にＥＣＣ復号器７に送られ
る。ＥＣＣ復号器７において前記ポインタを参照しつつ
誤り訂正処理が行われ、再生データが出力される。

【００１９】本実施例により従来と同じ所定の最小ラン
レングス制限を満たしつつ、１ブロック内の１ビットの
シフトエラーを検出し、２ブロックにまたがる１ビット
のシフトエラーを訂正する符号を生成する効果がある。
なお本実施例においては４／８変換について述べたがこ
のことは変換レート８／１４や２０／３１等においても
可能である。一般に、変換レートｍ／ｎにおいて（ｎ−
１）ビットで最小ランレングス１である符号語数が２m+
1より大きければ本実施例を実行できる。

【００２０】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて４ビットの情報語を７ビットの符号語に変換する
方法について説明する。本実施例においても最小ランレ
ングス制限ｄを１、最小シフト距離ｐを２とする。

【００２１】７ビットの符号語内において最小ランレン
グス制限１を満たすものは実施例１で述べたように３４
個存在し、それを各符号重みごとに最小シフト距離２を
有するようにグループ分けしたものは、（表１）の全符
号語の最終ビットの０を除いたものに相当する。やはり
２符号語にまたがる１ビットのシフトエラーを訂正する
ために、符号語の先頭ビットあるいは最終ビットが反転
した符号は同じ符号語群に存在しないように、（表１）
の全符号語の最終ビットの０を除いたものから各符号重
みごとに符号グループを選択していくと、（０−Ａ、１
−Ｂ、２−Ａ、３−Ｂ、４−Ａ）と（１−Ａ、２−Ｂ、
３−Ａ）とになる。前者を符号グループ１、後者を符号
グループ２とし、（表４）に記す。

【００２２】

【表４】

【００２３】符号グループ１から０００００００と１０
００００１を除く１６個を選択すると、１で終わる符号
語が５個、１で始まる符号語が５個存在するので、符号
語の連接部においてランレングス制限を満たさないもの
が合計２５通り存在する。その場合は副変換テーブルと
して符号グループ２の符号語でもって先行符号語及び現
符号語を置き換えることとする。符号グループ２の中か
らの符号語の選択条件として連接する２符号語におい
て、先行符号語の最初のビットが０であり現符号語の最
終ビットが０であることがいかなる場合でもランレング
ス制限を満たすために必要である。先行符号語及び現符
号語の副変換テーブルの一例は（表５）のようになる。

【００２４】

【表５】

【００２５】先行符号語と現符号語に同じ符号語が存在
するが、２連続の符号語列の前の符号語か後の符号語か
で区別することが可能である。０１０１００１を０００
００００に置き換えた場合でも可能だが最大ランレング
スが無限大となるので不適当である。前記主変換テーブ
ル及び副変換テーブルを用いた場合の最大ランレングス
は１６となる。

【００２６】次に主変換テーブルの符号語を符号グルー
プ２から構成する場合を考える。符号グループ２の１６
個の符号語を選択するとき、１で終わる符号語が７個、
１で始まる符号語が７個あるためこれらを符号グループ
１の符号で置き換える。符号グループ１には０で始まり
０で終わる符号語が８個存在するので、先行符号語およ
び現符号語はこのうちの例えば０００００１０を除く
（表６）の７個の符号語を用いて置き換えればよい。

【００２７】

【表６】

【００２８】この主変換テーブル及び副変換テーブルを
用いた場合の最大ランレングスは１２となるので、結局
主変換テーブルの符号語は符号グループ２から選択した
方が、この場合はより良い。

【００２９】ところで本実施例の誤り制御能力を求める
と２符号語ごとに最小シフト距離２を有するわけだが、
副変換テーブルによって変換される２連続の符号語は両
者とも同じ符号語になる可能性があるので、主変換テー
ブルの符号語を符号グループ２から選択する場合におい
て例えば符号語列００００１０００１００００００００
０１００が生じた場合、どの符号語にも１ビットシフト
エラーの可能性がある。よって本実施例では３符号語つ
まり２１ビットに１ビットのシフトエラーを検出する能
力がある。

【００３０】次に本実施例の実現方法の一例について実
施例１と異なる部分を図２、図３を参照しながら説明す
る。図２は図１におけるシフトエラー制御ＲＬＬ符号器
２を構成するものであり、８、９はそれぞれ主変換テー
ブル、副変換テーブルに基づく符号語生成回路である。
１０は保持回路であり、現符号語の最終ビットの値を保
持し次符号語との連接部で１が連続するかどうかを判定
回路１３で判定する。１１、１２は遅延回路であり、符
号語生成回路８、９によって生成された符号語が判定回
路１３の判定結果と伴に同時に符号語決定回路１４に送
られ決定された符号語が出力される。

【００３１】図３は図１におけるシフトエラー制御ＲＬ
Ｌ復号器６を構成するものであり、入力された符号語は
主変換テーブル、副変換テーブル両方に基づく復号回路
１５により復号され、復号された符号語が副変換テーブ
ルの先行符号語に対応したものであるかどうかを判定回
路１６により判定し、判定結果を復号回路１５に送るこ
とにより副変換テーブル用の符号語が連続した際の先の
符号語か後の符号語かを区別する。１７は遅延回路であ
り、先行の符号語と現在の符号語を同時に判定回路１８
に送ることによりエラー検出フラグ設定の判定を行い復
号結果と伴に出力する。

【００３２】本実施例により従来と同じ所定の最小ラン
レングス制限を満たしつつ、３ブロックに１ビットのシ
フトエラーを検出し、２ブロックにまたがる１ビットの
シフトエラーを訂正する符号を生成する効果がある。な
お本実施例は４／７変換について述べたが、このことは
変換レート８／１３や２０／３０等においても可能であ
る。すなわち従来の１−７変調は２／３変換であるが、
それを２０／３０変換に拡張すれば同じ変換レート、同
じ最小ランレングスでもって誤り検出能力を付加できる
ことを意味する。一般に、変換レートｍ／ｎにおいてｎ
ビットで最小ランレングス１である符号語数が２m+1よ
り大きければ本実施例を実行できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明はデジタル符号変換方法におい
て、シフトエラーを検出する符号化とランレングス制限
符号化を同時に行う高能率な符号の生成法に関し、変換
レートの向上と誤り検出能力の向上を目指したものを示
した。最小ランが２の場合においても本発明によれば、
変換レート８／１８、１８ビットに１ビットのシフトエ
ラー検出が可能であり、従来に比べ著しい向上がある。
こうしたシフトエラーは特にディスク記録系において非
常に誤り発生率が高く、符号変換処理にシフトエラーを
検出する能力を付加することにより、符号変換処理とは
別に施される誤り訂正処理と合わせて全体の誤り訂正能
力を向上させ、デジタル記録の高密度化が図れる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施例を実現する回路構成を示すブロッ
ク図

【図２】第二の実施例における符号化部の回路構成を示
すブロック図

【図３】第二の実施例における復号化部の回路構成を示
すブロック図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報語ｍビットを符号語ｎビットに変換す
   るｍ／ｎ符号変換方法において、前記符号語の列が前記
   符号語の連接部を含め所定のランレングス制限を満た
   し、かつ前記符号語ごとあるいは所定数の前記符号語ご
   とに互いに所定最小シフト距離ｐを有し、かつ連接した
   ２つの前記符号語にまたがる（ｐ−１）ビット以内のビ
   ットシフトによって生じる符号語列は前記符号語の列と
   して存在しないことを特徴とする符号変換方法。
2. 【請求項２】各符号語において最小ランレングス制限ｄ
   を満たし、かつ前記各符号語の先頭からと最後尾からと
   の合わせてｄビットの任意の指定した位置にあるビット
   が０であることを特徴とする請求項１記載の符号変換方
   法。
3. 【請求項３】符号長ｎの全符号語の中から最小ランレン
   グス制限ｄを満たすものを選び出し、前記最小ランレン
   グス制限ｄを満たす符号語を互いにシフト距離ｐをもつ
   ２つのグループに分け、前記２グループのうちの１グル
   ープの中から情報語に対応させる符号語を決定する主変
   換テーブルを用い、前記主変換テーブルにより変換され
   る前記符号語の連接部において前記最小ランレングス制
   限ｄを満たさないときは、連接した前記符号語列に対応
   する先行の前記情報語および現在の前記情報語を前記２
   グループのうちの他の１グループの中から、先行の前記
   情報語に先頭ビットが０である符号語を対応させて現在
   の前記情報語には最終ビットが０である符号語を対応さ
   せる副変換テーブルを用い、かつ前記主変換テーブルま
   たは前記副変換テーブルによって生成される連接した２
   つの符号語列にまたがる（ｐ−１）ビット以内のビット
   シフトによって生じる２つの符号語列が、どちらか１つ
   の変換テーブルによって生成される符号語として存在し
   ないことを特徴とする請求項１記載の符号変換方法。