JP2001111430A

JP2001111430A - 符号化方法及び符号化装置

Info

Publication number: JP2001111430A
Application number: JP28808499A
Authority: JP
Inventors: Hironori Deguchi; 博紀出口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】１ビットシフトによりｄ制約を満たさない誤
りを一意に訂正でき、また、最小ランレングスｄの位置
の規則性を用いてビットスリップの検出も可能な符号列
を得る符号化方法を提供する。【解決手段】ｍビットの情報語をｎビットの符号語に
変換する符号化方法であって、該符号語は、隣り合う符
号語との連結部も含めて、最小ランレングスｄ以上かつ
最大ランレングスｋ以下を満たし、かつ、連続する２つ
の符号語列に含まれる最小ランレングスｄの位置を前後
にシフトした符号語列がいかなる連続する２つの符号語
列とも一致しないことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は情報語を符号語に変
換する符号化方法及び装置に関し、特に符号語に含まれ
た誤りを検出、訂正可能な符号化方法及び符号化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、伝送路やディジタル記録装置の高
性能化にともなって、伝送路においては転送レートの向
上が、ディジタル記録装置においては記録密度の向上が
図られており、伝送帯域を有効に利用する手法が種々開
発されている。

【０００３】ＰＣＭ信号を伝送路に通過させて得られる
受信信号や光ディスク装置のようなディジタル記録装置
の再生信号はアナログ値として得られ、これをＰＣＭ信
号のクロック成分に同期してもとのデータに２値化する
ことにより、情報の再生を行っている。

【０００４】情報を再生する際、歪みや雑音により誤り
が生じることがある。具体的には、光ディスクのピット
の成形においては小さいピットほど安定にその大きさを
成形することが困難であり、高密度記録の実現の際に、
本来の大きさよりも小さくなることが多い。また、再生
信号処理においても、波形等化により、このような小さ
いピットあるいは小さいピット間隔の再生波形における
符号間干渉を小さくすることが行われるが、高密度記録
においてはこの等化にも限界があり、より小さいピット
あるいは小さいピット間隔の再生信号においてはその本
来の符号間隔よりも小さくなって「（ｄ，ｋ）規則」の
ｄ制約（d-constraint）を満たさない符号語列となる誤
りが増加する。（ｄ，ｋ）規則とは、例えば、「テレビ
ジョン学会誌 Vol.44,No10,pp.1369〜1375(1990)」にあ
るように、（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ；ｒ）規則では、ｍビット
のデータをｎビットのコードに変換することを１単位と
して、最大ｒ単位で符号語が確定するものであって、符
号語列の属性として「１」と「１」の間の「０」の連続
数が、ｄ以上でありかつｋ以下であるものをさし、この
規則をより簡単にして（ｄ，ｋ）で表したものである。

【０００５】符号語を訂正するために、さまざまな誤り
訂正符号が提案されているが、一般的な誤り訂正符号
は、特定のエッジシフトによる誤りのみに対応したもの
ではなく、すべての誤りに対して訂正を行う。そのた
め、符号語を情報に変換した後の誤り訂正には適してい
るが、符号語そのものの訂正には、発生頻度の低い誤り
に対しても訂正を行うため冗長ビットが多くなりがちで
ある。

【０００６】また再生回路側で符号語に含まれる誤りを
効率的に訂正する方法としてビタビ復号等が検討されて
いるが、比較的大規模な回路を要し、再生回路の増加が
懸念される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来技術
においては、一般的な誤り訂正符号は特定の誤りのみに
対応したものではないため、訂正のための冗長ビットが
多くなりがちであること、また再生回路側でビタビ復号
等を用いて誤りを訂正を行った場合も誤りを一意に訂正
できるわけではなく、もっとも確からしい符号語に変換
するため、誤って訂正する可能性もあり、かつ再生回路
が規模が大きくなるという課題があった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、符号語列に
含まれた１ビットシフトによりｄ制約を満たさない誤り
を一意に訂正でき、かつ信頼の高い情報の伝送を行える
符号語を得ることができる符号化方法及び符号化装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による符号化方法
は、ｍビットの情報語をｎビットの符号語に変換する符
号化方法であって、該符号語は隣り合う符号語との連結
部も含めて、最小ランレングスｄ以上かつ最大ランレン
グスｋ以下を満たし、かつ、連続する２つの符号語列に
含まれる最小ランレングスｄの位置を前後にシフトした
符号語列がいかなる連続する２つの符号語列とも一致し
ないことを特徴としている。

【００１０】また、前記符号語に含まれる最小ランレン
グスｄは、常に符号語の先頭より偶数ビット目に位置す
ることを特徴としている。

【００１１】あるいは、前記符号語に含まれる最小ラン
レングスｄは、常に符号語の先頭より奇数ビット目に位
置することを特徴としている。

【００１２】また、ｍビットの情報語をｎビットの符号
語に変換する符号化方法であって、該符号語は隣り合う
符号語との連結部も含めて、最小ランレングスｄ以上か
つ最大ランレングスｋ以下を満たし、かつ、連続する２
つの符号語列に含まれる任意のランレングスＸ（Ｘはｄ
以上でかつｋ以下の自然数）の位置を前後にシフトした
符号語列がいかなる連続する２つの符号語列とも一致し
ないことを特徴としている。

【００１３】また、本発明による符号化装置は、ｍビッ
トの情報語をｎビットの符号語に変換する符号化装置で
あって、ｍビットの情報語をｎビットの符号語に変換す
る複数の符号変換手段と、該複数の符号変換手段より出
力される複数の符号語を選択する符号選択手段とを備
え、該符号変換手段で変換される符号語は最小ランレン
グスｄ以上かつ最大ランレングスｋ以下を満たし、最小
ランレングスｄの位置を前後にシフトした符号語が存在
せず、該符号選択手段は連結部が最小ランレングスｄ以
上かつ最大ランレングスｋ以下を満たし、かつ、連続す
る２つの符号語列に含まれる最小ランレングスｄの位置
を前後にシフトした符号語列がいかなる連続する２つの
符号語列とも一致しないように符号を選択することを特
徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下に、本発明
の実施の形態１として、ｄ＝１、ｋ＝７、ｍ＝３、ｎ＝
６の符号語を導出し、符号化方法について説明する。

【００１５】符号語の導出は以下のとおり行う。

【００１６】まず、ｄ＝１、ｋ＝７、ｎ＝６を満たす符
号語をすべて導出する。６ｂｉｔの符号語はすべてで、
６４通り存在するが、この中で、ｄ＝１かつｋ＝７を持
たすものは、２１通りである。（表１）にｄ＝１、ｋ＝
７、ｎ＝６を満たす符号語を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】（表１）の符号語のうち、最小ランレング
スを含む符号語は番号４、番号７、番号１１、番号１
２、番号１７、番号１８、番号１９、番号２０の符号語
である。このうち最小ランレングスの位置を前後にシフ
トして、他の符号語と一致するものは、番号４と番号
７、番号７と番号１１、番号１１と番号１８、番号１２
と番号１９、番号１７と番号２０である。このうち、番
号７と番号１８と番号１９と番号２０の符号語を除外す
る。さらに、番号０は、後続の符号語によっては最大ラ
ンレングスを満たせない場合があり得るので除外する。

【００１９】さらに、情報語１つにつき符号語を１つあ
るいは２つ以上割り当て、いかなる情報語を変換した場
合でも、符号語どうしの連結部で常にｄ＝１、ｋ＝７を
満たすようにする。例えば、符号語の最下位ビットが
「１」の場合、ｄ＝１を満たすためには、少なくとも後
続の符号語の最上位ビットが「０」でなければならな
い。符号語の下位ビットが「０００００」の場合、ｋ＝
７を満たすためには、後続の符号語の上位ビットが
「１」あるいは「０１」あるいは「００１」でなければ
ならない。すなわち、符号語どうしの連結部で常にｄ＝
１、ｋ＝７を満たすためには、１つの情報語に対して、
最上位ビットが「０」で始まる符号語と、「１」あるい
は「０１」あるいは「００１」で始まる符号語を組み合
わせて、ｄ＝１、ｋ＝７を満たすいずれかの符号語を選
択するようにすれば良い。さらに、ＣＤＳ（Codeword D
igital Sum）の正負ができるだけ反対になるように構成
すれば、ＤＣ成分の抑制にも利用できる。ここでＣＤＳ
とは、直前の符号語の最下位ビットが「０」であったと
し、符号語をＮＲＺＩ変換し、変換した符号語の「１の
数」−「０の数」を演算することにより得られる。以上
のことから、例えば（表２）に示す符号語の組み合わせ
が得られる。

【００２０】次に得られた符号語の選択方法であるが、
２つの符号語のいずれを選択するかは、ｄ＝１、ｋ＝７
を満たすとともに、２連続する符号語列に含まれる最小
ランレングスｄの位置を前後にシフトした符号語列がい
かなる２連続する符号語列とも一致しないようにしなけ
ればならない。例えば、符号語「０１００１０」と符号
語「１００１００」を接続すると、「０１００１０１０
０１００」の符号語列となり、ｄ＝１、ｋ＝７は満たし
ているが、最小ランレングスの位置を前後にシフトする
と、「０１０１０１０００１００」あるいは「０１００
０１０１０１００」となる。これは、「０１０１０１」
と「０００１００」の符号語の組み合わせあるいは「０
１０００１」と「０１０１００」の符号語の組み合わせ
と等しく適当ではない。

【００２１】

【表２】

【００２２】（表２）の場合に示す符号語の場合、符号
語の下位ビットが「１０」の場合、後続の符号語は少な
くとも、上位ビットが「１」で始まるもの以外を選択す
れば、最小ランレングスの位置を前後にシフトしても、
いかなる符号語の組み合わせとも一致することはない。
さらに、２つの符号語のいずれを選択しても、常にｄ＝
１、ｋ＝７を満たすとともに、２連続する符号語列に含
まれる最小ランレングスｄの位置を前後にシフトした符
号語列がいかなる２連続する符号語列とも一致しない場
合は、ＤＳＶ（Digital Sum Value）が小さくなるほう
を選択しても良い。ここでＤＳＶとは、累積加算したＣ
ＤＳのことをいう。すなわち、符号語の選択は図１に示
すようなフローチャートにそって行われる。

【００２３】次に、上記方法での符号化について具体例
を示し説明する。図２は、符号化の説明図である。

【００２４】情報語列が「０００１１００１１００１１
００００００００１０００００１０００１０」として与
えられると、（表２）に示す符号変換テーブルを用い
て、符号語に変換していく。１つの情報語につき２つず
つ符号語の候補があるが、上記方法にしたがい、ｄ＝
１、ｋ＝７は満たし、符号語の下位ビットが「１０」の
場合、後続の符号語は少なくとも、上位ビットが「１」
で始まるもの以外を選択していく。すると、例えば符号
語列「０１０００１０１０１０１０００１００００００
０１０００１０１０１０００１０１０００１０００１
０１０１０００１０００１０１００００１０」が得られ
る。

【００２５】次に、符号語列の情報語列への変換方法及
びｄ制約を満たさない誤り発生時の訂正方法について具
体例を示し説明する。図３は、符号語列の情報語列への
変換方法及びｄ制約を満たさない誤り発生時の訂正方法
の説明図である。

【００２６】先ほど変換した符号語列に対し、符号語列
ＥＲに示すように、下線部分に、１ビットシフトによる
ｄ制約を満たさない誤りが発生したとする。ｄ制約を満
たしていない誤り、この場合符号語列に含まれる「０１
１０」は「１０１０」に１ビットシフトが生じたものと
「０１０１」に１ビットシフトが生じたものの２通りが
考えられる。

【００２７】例えば、図３の（１）部では符号語列ＥＲ
は「０１０００１１００１０１」となっているため、符
号語列Ａに示す「０１００１０１００１０１」あるいは
符号語列Ｂに示す「０１０００１０１０１０１」に１ビ
ットシフトが生じたものと考えられる。しかし、符号語
の連結部は、符号語の下位ビットが「１０」の場合、後
続の符号語は少なくとも、上位ビットが「１」で始まる
もの以外を選択しているはずなので、符号語Ａはありえ
ない。符号語列Ｂは、連結部においてもこの条件をみた
し、かつ符号語が（表２）に示す符号変換テーブルに存
在する。よって、符号語列Ｂを（表２）の符号変換テー
ブルにしたがい変換し、情報語「０００１１０」を得る
ことができる。図３の（２）（４）部に関しても同様の
処理により情報語「１０００００」「１０００１０」に
得ることができる。

【００２８】図３の（３）部では符号語列ＥＲは「００
０１１０」となっているため、符号語列Ａに示す「００
１０１０」あるいは符号語列Ｂに示す「０００１０１」
に１ビットシフトが生じたものの２通りが考えられる。
このうち符号語列Ａのほうは（表２）に示す符号変換テ
ーブルに存在せず、符号語列Ｂのほうは（表２）に示す
符号変換テーブルに存在する。したがって、符号列Ｂを
（表２）の符号変換テーブルにしたがい変換し、情報語
列「１００」を得ることができる。

【００２９】その他の部分については、（表２）の符号
変換テーブルにしたがい単純に変換するだけで情報語列
が得られる。

【００３０】以上述べたように、符号語は、隣り合う符
号語との連結部も含めて、最小ランレングスｄ以上かつ
最大ランレングスｋ以下を満たし、かつ、連続する２つ
の符号語列に含まれる最小ランレングスｄの位置を前後
にシフトした符号語列がいかなる連続する２つの符号語
列とも一致しないようにしたことにより、１ビットシフ
トによるｄ制約を満たさないエラーに対して一意に訂正
可能である極めて誤りの少ない符号語を得ることができ
る。

【００３１】さらに、最小ランレングス位置に所定の規
則性があることを利用しビットスリップの検出も可能で
ある。例えば、本実施の形態の符号語列は、常に上位か
ら数えて偶数ビット目に「１０１」が出現することにな
る。ある時点を境に常に上位から数えて奇数ビット目に
「１０１」が出現した場合、ビットスリップが発生した
と考えることができる。

【００３２】なお、本実施の形態では、ｄ＝１、ｋ＝
７、ｍ＝３、ｎ＝６の符号変換方法の一例に付いて述べ
たが、これによらず、最小ランレングスｄ以上かつ最大
ランレングスｋ以下を満たし、かつ、連続する２つの符
号語列に含まれる最小ランレングスｄの位置を前後にシ
フトした符号語列がいかなる連続する２つの符号語列と
も一致しなければ、他の符号変換テーブルでも良い。例
えば、ｄ＝２、ｋ＝１０、ｍ＝４、ｎ＝９の場合も、本
実施の形態にしたがえば容易に（表３）に示すような符
号変換テーブルを導出できる。

【００３３】

【表３】

【００３４】この場合、２つあるいは３つの符号語のい
ずれを選択するかは、ｄ＝２、ｋ＝１０を満たすととも
に、符号語の下位ビットが「１０」の場合、後続の符号
語は少なくとも、上位ビットが「０１」で始まるもの以
外を選択する。ただし、情報語「１１１１」を変換する
場合のみ上位ビットが「０１」で始まるものを選択して
も良い。すなわち、この場合の符号語の選択は図４に示
すようなフローチャートにそって行われる。このように
符号語の選択を行えば上述の実施の形態と同様の効果が
得られる。

【００３５】また、本実施の形態では、最小ランレング
スｄについてのみ述べたが、任意のランレングスにおい
ても、上記条件を満たすようにテーブルを構成し、符号
化を行えば任意のランレングスに対しても誤りを訂正可
能な符号語が得られることはいうまでもない。

【００３６】（実施の形態２）以下に、本発明の実施の
形態２として、実施の形態１で述べた符号化を行う符号
化装置について説明する。

【００３７】図５は、本発明の実施の形態２の符号化装
置である。同図において、１は主符号変換テーブル、２
は副符号化変換テーブル、３は符号語選択手段、４はセ
レクタである。

【００３８】まず、３ビットの情報語ＤＴを主符号変換
テーブル１及び副符号変換テーブル２を用いて、６ビッ
トの主符号語ＭＣＤ及び副符号語ＳＣＤに変換する。例
えば、「００１」を情報語ＤＴとして与えた場合、主符
号語ＭＣＤは「０００００１」副符号語ＳＣＤは「１０
０００１」となる。

【００３９】符号語選択手段３は、１つ手前の選択した
符号語ＣＤと主符号語ＭＣＤ及び副符号語ＳＣＤより、
主符号語ＭＣＤを選択するか副符号語ＳＣＤを選択する
かを決定し、選択信号ＳＥＬを出力する。例えば、１つ
手前で選択された符号語が「００００１０」であり、主
符号語ＭＣＤが「０００００１」で副符号語ＳＣＤが
「１００００１」の場合、１つ手前で選択された符号語
ＣＤの下位ビットが「１０」であるので、次につづく符
号語は上位ビットが「１」以外のものでなければならな
い。したがって、主符号語ＭＣＤを選択する選択信号Ｓ
ＥＬを出力する。また、１つ手前で選択された符号語Ｃ
Ｄが「００１０００」であり、主符号語ＭＣＤが「００
０００１」で副符号語ＳＣＤが「１００００１」の場
合、主符号語ＭＣＤを選択した場合、「００１００００
００００１」で連結部のランレングスが８、副符号語Ｓ
ＣＤを選択した場合、「００１０００１００００１」で
連結部のランレングスが３となる。したがって、主符号
語ＭＣＤを選択した場合、ｋ＝７を満たさなくなり、副
符号語ＳＣＤを選択した場合、ｄ＝１及びｋ＝７を満た
す。したがって、副符号語ＳＣＤを選択する選択信号Ｓ
ＥＬを出力する。また、１つ手前で選択された符号語Ｃ
Ｄが「００１０００」であり、主符号語ＭＣＤが「００
０１００」で副符号語ＳＣＤが「１００１００」の場
合、主符号語ＭＣＤを選択した場合、「００１００００
００１００」で連結部のランレングスが６、副符号語Ｓ
ＣＤを選択した場合、「００１０００１００１００」で
連結部のランレングスが３となる。したがって、この場
合はｄ＝１及びｋ＝７を満たすため、いずれを選択して
も良い。例えば、ＤＳＶが小さくなるほうを選択する等
にすれば良い。最後に、セレクタ４において、選択信
号ＳＥＬに応じて主符号語ＭＣＤ、副符号語ＳＣＤのい
ずれかを選択し、符号語ＣＤとして出力する。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、ｍビットの情報語をｎ
ビットの符号語に変換する符号化方法及び装置であっ
て、符号語は、隣り合う符号語との連結部も含めて、最
小ランレングスｄ以上かつ最大ランレングスｋ以下を満
たし、かつ、連続する２つの符号語列に含まれる最小ラ
ンレングスｄの位置を前後にシフトした符号語列がいか
なる連続する２つの符号語列とも一致しないことを特徴
としている。

【００４１】このことにより少なくとも次の効果が得ら
れる。

【００４２】１ビットシフトによりｄ制約を満たさない
誤りを一意に訂正できる。また、最小ランレングスｄの
位置の規則性を用いてビットスリップの検出も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における符号化のフロー
チャート

【図２】本発明の実施の形態１における符号化の説明図

【図３】本発明の実施の形態１における符号語列の情報
語列への変換方法及びｄ制約を満たさない誤り発生時の
訂正方法の説明図

【図４】本発明の他の実施の形態における符号化のフロ
ーチャート

【図５】本発明の実施の形態２における符号化装置のブ
ロック図

【符号の説明】

１主符号変換テーブル２副符号変換テーブル３符号語選択手段４セレクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｍビットの情報語をｎビットの符号語に
変換する符号化方法であって、該符号語は隣り合う符号
語との連結部も含めて、最小ランレングスｄ以上かつ最
大ランレングスｋ以下を満たし、かつ、連続する２つの
符号語列に含まれる最小ランレングスｄの位置を前後に
シフトした符号語列がいかなる連続する２つの符号語列
とも一致しないことを特徴とする符号化方法。
【請求項２】前記符号語に含まれる最小ランレングス
ｄは、常に符号語の先頭より偶数ビット目に位置するこ
とを特徴とする請求項１記載の符号化方法。
【請求項３】前記符号語に含まれる最小ランレングス
ｄは、常に符号語の先頭より奇数ビット目に位置するこ
とを特徴とする請求項１記載の符号化方法。
【請求項４】ｍビットの情報語をｎビットの符号語に
変換する符号化方法であって、該符号語は隣り合う符号
語との連結部も含めて、最小ランレングスｄ以上かつ最
大ランレングスｋ以下を満たし、かつ、連続する２つの
符号語列に含まれる任意のランレングスＸ（Ｘはｄ以上
でかつｋ以下の自然数）の位置を前後にシフトした符号
語列がいかなる連続する２つの符号語列とも一致しない
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項５】ｍビットの情報語をｎビットの符号語に
変換する符号化装置であって、ｍビットの情報語をｎビ
ットの符号語に変換する複数の符号変換手段と、該複数
の符号変換手段より出力される複数の符号語を選択する
符号選択手段とを備え、該符号変換手段で変換される符
号語は最小ランレングスｄ以上かつ最大ランレングスｋ
以下を満たし、最小ランレングスｄの位置を前後にシフ
トした符号語が存在せず、該符号選択手段は連結部が最
小ランレングスｄ以上かつ最大ランレングスｋ以下を満
たし、かつ、連続する２つの符号語列に含まれる最小ラ
ンレングスｄの位置を前後にシフトした符号語列がいか
なる連続する２つの符号語列とも一致しないように符号
語を選択することを特徴とする符号化装置。