JPH11162113A - 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

高密度データの記録/再生のための符号化/復号化方法

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JPH11162113A
JPH11162113A JP10269465A JP26946598A JPH11162113A JP H11162113 A JPH11162113 A JP H11162113A JP 10269465 A JP10269465 A JP 10269465A JP 26946598 A JP26946598 A JP 26946598A JP H11162113 A JPH11162113 A JP H11162113A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度データの記録/再生のための符号化/
復号化方法を提供する。 【解決手段】 2進データシンボルXk を受けて、該奇
数または偶数ビットを有する第一番目のグループと残余
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
する過程とを含む。これにより、既存の16/17率R
LL(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。さらに、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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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 Likihoo
d;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 Len
gth 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−c
locking)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 Inte
rference)を持たせた後、目標応答(targ
et 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、1
6/17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(P
artial 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R
LL(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kを有する2進デ
ータシンボルXk (k=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Xk を、該奇数または偶数ビットを
有する第一番目のグループと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むことを
特徴する。
【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k
を有する2進データシンボルX k (k=1,2,3,・
・・)に復号化する方法において、前記コードワードY
l を、該奇数または偶数ビットを有する第一番目のグル
ープと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Xk として出力する過程とを含むことを特徴
とする。
【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(a
ll−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(c
onstraint)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2
8、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)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2
6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(deinterleav
e)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W1
は17ビットコードワードWの奇数番目のビット(od
dterms)から構成されたサブシーケンスW1 であ
り、第二番目のコードワードシーケンスW2 は17ビッ
トコードワードWの偶数番目のビット(eventer
ms)から構成されたサブシーケンスW2 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O
R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1に16進の形で表した。
【表1】
【0033】表1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2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2のLSは最下位の数字
(least significant digit)
を、MSは最上位の数字(most signific
ant digit)をそれぞれ表す。
【表2】
【0035】表2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2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2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2のコードワードを基にして、A7 −A
0 8ビットデータビットとC8 −C 0 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1
6/17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。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年9月24日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 高密度データの記録/再生のための符
号化/復号化方法
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04L 25/49 H04L 25/49 Z

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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kを有する2進データシンボルX
    k (k=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Xk を、該奇数または偶数ビッ
    トを有する第一番目のグループと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
    l として出力する過程とを含むことを特徴とする符号
    化方法。
  2. 【請求項2】 前記2進データシンボルXk (k=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であること
    を特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
  3. 【請求項3】 前記マッピングされたコードワードと前
    記第二番目のグループの最大のランレングスが同様であ
    ることを特徴とする請求項2に記載の符号化方法。
  4. 【請求項4】 前記最大のランレングス値が‘6’であ
    ることを特徴とする請求項3に記載の符号化方法。
  5. 【請求項5】 前記マッピングされたコードワードと前
    記二番目のグループの最大のランレングスとが同様であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
  6. 【請求項6】 前記最大のランレングス値が‘6’であ
    ることを特徴とする請求項5に記載の符号化方法。
  7. 【請求項7】 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9ビットコード
    ワードを使用することを特徴とする請求項2に記載の符
    号化方法。
  8. 【請求項8】 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kを有
    する2進データシンボルXk (k=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、該奇数または偶数ビットを有
    する第一番目のグループと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Xk として出力する過程とを含むことを特
    徴とする復号化方法。
  9. 【請求項9】 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9ビットコードワ
    ードを使用することを特徴とする請求項8に記載の復号
    化方法。
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