JP2004213863A - 符号化変調方法および変調装置、復調方法および復調装置、情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ディスク上にデジタルデータを記録または、再生する際に用いる符号化変調方法及び変調装置並びに復調方法及び復調装置を提供する。
【解決手段】（１，７）変調と同じ符号化率２／３をもち、チャネルビット列中のランレングスが、最小値１、最大値１０となるようにデータビット列からチャネルビット列への変換が行われることと、どのようなデータビット列を変調した場合でも、ランレングス１が６回以上連続するパターンがチャネルビット列中に現れない様にする。また、チャネルビット列中に、ＤＳＶに応じてビット”０”と”１”のどちらにするかを選択できるＤＳＶ制御ビットを有し、データビット列にランダムデータを用いた場合に得られるチャネルビット列をＮＲＺＩ変換した信号の周波数成分が、チャネルクロック周波数の１／１００００以下の周波数において、周波数成分の最大値より振幅比で２０ｄＢ以上小さくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク上にディジタルデータを記録し、または再生する際に用いる符号化変調方法および変調装置、復調方法および復調装置、情報記録媒体に関するものである。

データを光ディスク上に記録する際には、記録媒体に適するようにデータの変調が行われる。記録媒体へのデータ記録やデータ再生を行う場合に、これらの記録再生信号中に直流成分が含まれていると、例えば、ディスク装置のサーボ制御に用いる信号に変動が生じやすくなったり、あるいはジッタが発生しやすくなったりする。従って、変調符号には直流成分をなるべく含めないようにするほうが良い。

例えば、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)では、データビット列を、”１”の間に必ず２個以上、１０個以下の”０”が現れるようなチャネルビット列に変換するランレングス制限ＲＬＬ（２，１０）規則にしたがって、８ビットのデータビット列を１６チャネルビット列に変調する８−１６変調が用いられている。ここで、ＲＬＬ（２，１０）規則のうち、”２”は隣接する”１”の間に入る”０”の最小連続個数（最小ランレングスと呼ぶ）をあらわし、他方、”１０”は隣接する”１”の間に入る”０”の最大連続個数（最大ランレングスと呼ぶ）をあらわしている。更に、８−１６変調には、ＤＳＶ(Digital Sum Value)に基づいて複数のテーブル中から符号語を選択することによって直流成分の抑制を行う機能が備えられている。ＤＳＶとは、ＮＲＺＩ変換後のチャネルビット列の先頭から、ビットが”１”のとき＋１、”０”のとき−１を順次加算していったときの総和であり、チャネルビット列の直流成分の大きさの目安となる値である。８−１６変調では、あらかじめ用意された複数のテーブル中からＤＳＶが最も小さくなる符号語を選ぶことによって、チャネルビット列の直流成分変動を抑えることができる。

８−１６変調は、前述したように、データビット列を８ビット単位のデータ語に分割して１６チャネルビットの符号語に変換する変調方法であり、データビットとチャネルビットの比率によって与えられる符号化率は１／２である。符号化率が大きいことは、チャネルビット１ビットあたりの検出に利用できる時間を長く取れることを意味する。そのため、符号化率は大きい方が望ましい。

光ディスクや磁気ディスクで用いられてきたＲＬＬ規則にしたがう他の符号として、８−１６変調に比べて高い符号化率２／３をもつ符号として、”０”のランレングスが１以上７以下の制限、即ち、最小ランレングスが”１”で最大ランレングスが”７”であるＲＬＬ（１，７）規則にしたがって、２ビットのデータビットを３ビットのチャネルビットに変調する２−３変調が知られている。図１５には代表的なＲＬＬ（１，７）の２−３変調の符号化テーブルを示す。テーブルは変調対象のデータビット２ビットに加えて、後続するデータビットと先行するチャネルビットの末尾１ビットを参照して、チャネルビット３ビットを得るテーブルとして表される。後続するデータビットや先行するチャネルビットに示されている”ｘ”は、そのビットが”０”でも”１”でもよいことを示す。ＲＬＬ（１，７）規則にしたがう２−３変調を用いると、データビット列は、”１”の間に必ず１個以上、７個以下の”０”が現れるようなチャネルビット列に変換される。したがって、ＮＲＺＩ記録を行った場合には、マークおよびスペースは２Ｔ以上８Ｔ以下に制限されることになる（ここで、Ｔはチャネルビット長である）。この種のＲＬＬ（１，７）規則にしたがってデータビット列をチャネルビット列に符号化する手法は、特開平１０−３４０５４３号公報（特許文献１）及び特開２０００−３３２６１３号公報（特許文献２）にも提案されている。

特に、高密度で記録されたディスクからの再生信号では、マーク長およびスペース長が短いパターンの信号振幅が小さくなることによって、チャネルビットとしての判定が困難になる。データビット長で規格化した検出窓幅は、８−１６変調の１／２に対して（１，７）変調では２／３に拡大するものの、最短マーク長およびスペース長は、８−１６変調の３／２に対して４／３と短くなる。最短マーク長やスペース長が短くなることによる影響は、主に最短マークやスペースで記録された部分の再生信号振幅低下となって現れる。振幅が低下することによって、コンパレータを用いて再生信号を２値化しようとした場合に、ノイズによるジッタ増加が引き起こされやすくなってしまう。このように、最小ランレングスが連続的に発生することによる問題点については、特開平１１−３４６１５４号公報（特許文献３）において指摘されている。

ただし、最短マーク長やスペース長のみが短くなる場合は、再生信号処理にＰＲＭＬ(Partial Response Maximum Likelihood)検出を用いることによって振幅低下の影響を補うことができる。ＰＲＭＬ検出では、複数のチャネルビット列候補から得られる候補波形と再生波形とが比較され、もっとも再生波形に近い候補波形に対応したチャネルビット列が選択される。このため、一部の候補波形に信号振幅が小さくなるようなパターンが含まれる場合にも、残る候補波形の信号振幅が大きく、両者を区別できれば検出誤りを少なく抑えることができる。
特開平１０−３４０５４３号公報 特開２０００−３３２６１３号公報 特開平１１−３４６１５４号公報

従来例に示されたＲＬＬ（１，７）規則にしたがって２−３変調を行う変調方式は、符号化率が２／３と高く検出窓幅が広いという優れた特徴を持っている。しかし、（１，７）変調のチャネルビット列では、ランレングスが”１”となる確率が高く、ＮＲＺＩ記録した場合に最短マークや最短スペースに相当する２Ｔパターン（ここで、Ｔはチャネルビット長）が連続して発生しやすい。２Ｔパターンが連続するような再生信号では、ＰＲＭＬによる検出誤りが発生しやすい。ＰＲＭＬ検出を用いることによって、２Ｔパターンの再生波形は３Ｔ以上のパターンの再生波形と区別することができるものの、２Ｔパターンが連続している部分では、チャネルビット列の位相を、その部分の再生波形のみから特定することが難しい。このためＰＲＭＬ検出では、２Ｔパターンが連続している部分のチャネルビット列は、その前後の再生波形から得られる情報によって特定する。再生波形にノイズが混入すると、２Ｔパターンが長く連続する部分では、連続する２Ｔパターン全体が１Ｔ分ずれて検出されることによる判定誤りを生じやすい。この場合、ずれて検出された範囲全体に誤りが波及してしまい、複数バイトにわたる検出誤りになりやすいという問題がある。

また、最小ランレングス１にあたる２Ｔパターンが長く連続するような再生信号では、信号振幅が小さい状態が長く続くことになるため、再生信号からのチャネルクロック抽出が難しいことも問題である。チャネルクロック抽出の安定性が確保しにくいという面でも、２Ｔパターンが連続して現れる状況は好ましくない。特許文献１及び２では、ＲＬＬ（１，７）規則にしたがって符号化する手法を開示しているが、これら特許文献１及び２は冗長度を少なくすると共に、ＲＬＬ規則を守った状態でＤＳＶ（digital sum value）制御を行う技術を開示しているだけで、最小ランレングス１の連続による問題点並びにその解決策については開示していない。更に、特許文献３は、変換部を有する変換テーブルを用いて、最小ランレングスの連続を所定回数以下に制限することを開示している。しかし、特許文献３は可変長コードを利用しており、符号化率については何等考慮されていない。

その他に、（１，７）変調を使って記録された信号をディスクから再生する場合、再生信号中に低周波成分が存在することも問題である。再生信号中に低周波成分が含まれると、例えばディスク装置のサーボ制御に用いる信号に変動が生じやすくなるという悪影響もある。

本発明の目的は、（１，７）変調と同等の符号化率を有し、再生信号の検出誤りを招きやすいパターンがチャネルビット列中に現れないような変調符号で、かつ直流成分の少ない高密度記録に適した符号を得るための符号化変調方法および変調装置と、これを再生するための復調方法および復調装置、さらにこの符号を用いて記録された、検出誤りが発生しにくい情報記録媒体を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の符号化変調方法および変調装置は、（１，７）変調と同じ符号化率２／３をもち、チャネルビット列中のビット”１”に挟まれるビット”０”の個数を示すランレングスが、最小値１、最大値１０となるように、データビット列からチャネルビット列への変換が行われることと、どのようなデータビット列を変調した場合でも、ランレングス１が６回以上連続するパターン”１０１０１０１０１０１０１”が、チャネルビット列中に現れないことを特徴とする。

また、チャネルビット列中に、ＤＳＶ(Digital Sum Value)に応じてビット”０”と”１”のどちらにするかを選択できるＤＳＶ制御ビットを有し、データビット列にランダムデータを用いた場合に得られるチャネルビット列をＮＲＺＩ変換した信号の周波数成分が、チャネルクロック周波数の１／１００００以下の周波数において、周波数成分の最大値より振幅比で２０ｄＢ以上小さくなることを特徴とする。

また、復調方法および復調装置は、１２ビットのチャネルビット列からなる符号語に対応させて、８ビットのデータビット列からなるデータ語を格納した複数の復調テーブルを備え、チャネルビット列を符号語毎に分割する前に、符号語同士をつなげる際の置換規則によって置換されたパターンを検出し、置換前のパターンに置き換えてから、１２ビットのチャネルビット列からなる符号語に分割する手段と、後続する１２チャネルビットの符号語を示す情報をもとに、分割された符号語の復調に使用する復調テーブルを選択する手段とを備え、１２チャネルビットの符号語を示す情報と、選択された復調テーブルとを用いて、８ビットのデータビット列からなるデータ語を得ることを特徴とする。

本発明の情報記録媒体は、チャネルビット列をＮＲＺＩ変換して、ピットの長さおよびピットの間隔に対応させて情報記録した光記録媒体で、チャネルビット列中でのランレングスが、所定の周期で挿入された同期パターンを除いて最小値１、最大値１０で、ランレングス１が６回以上連続するパターンがチャネルビット列中に現れず、ピットから再生される信号の周波数成分が、チャネルクロック周波数の１／１００００以下の周波数において、周波数成分の最大値より振幅比で２０ｄＢ以上小さくなるように情報が記録されていることを特徴とする。

本発明によれば、（１，７）変調と同等の符号化率を有し、再生信号の検出誤りを招きやすいパターンがチャネルビット列中に現れないような変調符号で、かつ、直流成分の少ない高密度記録に適した符号を得るための符号化変調方法及び変調装置と、これを再生するための復調方法及び復調装置、さらに、この符号を用いて記録された、検出誤りが発生しにくい情報記録媒体を提供することができる。具体的に云えば、本発明では、符号化率が２／３で、ランレングスの最小値が１、最大値が１０であり、しかもランレングス１が続く回数が５回以下に制限されたチャネルビット列を得ることができる。また、低周波成分が十分に小さく、且つ、高密度記録に適したチャネルビット列が得られる。符号語の境界を考慮しても、影響が３バイトに及ぶことが避けられるという効果も得られる。符号化率を２／３にしつつ、チャネルクロック周波数の１万分の１以下の周波数で振幅強度を最大値より２０ｄＢ以上小さくすることもできる。他方、復調に当っては、１２チャネルビットの符号語単位で処理でき、しかも、高々直前或いは直後の符号語を参照するだけで済むため、復調誤りが伝播しにくい回路構成が実現できる。更に、記録密度が高くてもチャネルクロックが安定に抽出しすく、検出誤りも発生し難いと云う効果もある。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態につき詳細に説明する。

図１〜図４には、本発明の符号化変調方法の実施形態に係る符号化テーブルを示した。図１〜図４では、１６進数で表記された８ビットのデータ語００からＦＦに対してそれぞれ１２チャネルビットの符号語と、次の状態情報を示すＳ０からＳ２の値とを対応付けたテーブル３つをまとめて示してある。即ち、本発明の符号化変調では、８ビットのデータ語を１２ビットのチャネルビットに変調する符号化率２／３の８−１２変調が行われている。３つのテーブルは、それぞれ現在の状態情報がＳ０、Ｓ１、Ｓ２の場合に使用するものである。テーブル中に示された１２チャネルビットの符号語では、”０”と”１”に加えて、”＊”と”＃”とが用いられている。”＊”は、符号語同士をつなげるときに、直後に来る符号語の先頭ビットが”１”の場合には”０”、”０”の場合には”１”として扱われる接続ビットであることを示す。また、”＃”は符号語同士をつなげたチャネルビット列から得られるＤＳＶの値に応じて、”０”と”１”とを任意に選択できるＤＳＶ制御ビットであることを示す。

図１〜図４に示されたＳ０からＳ２における３つの符号化テーブルは、テーブルに示された次の状態情報に従ってテーブルを選択していくことで、符号語同士をつなげて得られるチャネルビット列中に”１”が連続して現れず、しかも連続して現れる”０”の個数を示すランレングスが、常に１０以下に保たれるように構成されている。チャネルビット列中に”１”が連続して現れないことによって、チャネルビット列をＮＲＺＩ変換して記録するときにつくられるマークやスペース長は必ず２Ｔ（Ｔはチャネルビット長）以上になる。即ち、図１〜図４に示された符号化テーブルは最小ランレングス１、最大ランレングス１０のＲＬＬ（１，１０）規則にしたがっていることが分る。これによって、記録や検出が困難な２Ｔより短いマークやスペースが現れるのを避けられる。図１〜図４の符号化テーブルを用いれば、ＤＳＶ制御ビットが、”０”と”１”のどちらをとる場合でも、これらの条件は満足される。

更に、符号語同士をつなげる場合に図５ａに示した接続規則に基づいて置換を行うことによって、ランレングス１が６回以上連続するパターン”１０１０１０１０１０１０１”をチャネルビット列中から排除することができる。ランレングス１のパターンは、チャネルビット列をＮＲＺＩ変換して記録するときに最短にあたる２Ｔの長さをもつマークやスペースとなる。ランレングス１が最大でも５回までしか連続しないことによって、再生時に問題となる信号振幅の小さい状態が続くのを避けられる。接続規則は、連続する２つの符号語を接続する際に、あらかじめ定めたビット列に一致する符号語を、異なるビット列からなる符号語に置換する規則として示されている。図５ａの接続規則は、符号化テーブルを使って得たものから、接続ビット”＊”を”０”か”１”に確定させた後の符号語に適用する。置換前のパターンに示された”Ｘ”は、そのビットが”０”、”１”、”＃”、”＊”のいずれでもよいことを表す。”Ｘ”にあたるビットは置換前の値を保持する。接続規則によって置換されるチャネルビット列中には、符号語同士を接続したときにランレングス１が６回以上連続する可能性があるパターンがすべて含まれる。接続規則では、これらのチャネルビット列を、テーブル中の符号語からは得られないパターンに置換することができる。ここで、符号語の接続は先行符号語の接続位置で行われ、図５ａの接続規則を接続位置における接続ビット順で適用することによって行われる。先行する符号語と後続符号語とを接続するために、符号語は２度置換されても良い。

図１〜図４の符号化テーブルと図５ａの接続規則を用いると、符号化率が２／３で、ランレングスの最小値が１、最大値が１０であり、しかもランレングス１が続く回数が５回以下に制限されたチャネルビット列を得ることができる。このチャネルビット列をＮＲＺＩ変換してデータ記録に用いると、マーク長およびスペース長は２Ｔ以上１１Ｔ以下で、しかも、２Ｔのマークやスペースは最大でも５回までしか続かないという条件が満足される。２Ｔのマークやスペースが続いている領域では、再生信号の振幅が十分に得られないため、データの検出誤りにつながりやすい。２Ｔパターンの連続出現回数を５回以内に制限することによって、誤りにつながりやすいパターンの出現を抑えることができる。

また、２Ｔパターンが連続した場合でも、これが５回以下ならばその長さは１０Ｔ以下となる。ＰＲＭＬ検出を用いた場合には、連続する２Ｔパターン全体が１Ｔ分ずれて検出される誤りが発生しやすいが、連続回数が５回以下であれば、ずれの影響が及ぶ範囲は１２チャネルビット以下に抑えられる。したがって、符号語の境界を考慮しても、影響が３バイトに及ぶことは避けられるという効果が得られる。

次に、符号化テーブル中に含まれるＤＳＶ制御ビットについて説明する。ＤＳＶはチャネルビット列の先頭から、ＮＲＺＩ変換後の信号極性に応じて、正極性のとき１、負極性のとき−１をチャネルビット毎に加算していくことによって得られる値で、符号語の直流成分を表す。初期値を０として先頭から順に求められるＤＳＶの絶対値が０に近いほど、直流分が少ないといえる。

本発明の符号化変調方法では、符号化テーブルを参照することによって得られた符号語中のＤＳＶ制御ビット”＃”の値は、次に現れるＤＳＶ制御ビットの直前までのチャネルビット列に対して求めたＤＳＶの値がより０に近くなるように決める。このようにＤＳＶを制御した場合に得られるＮＲＺＩ変換後の信号の周波数特性例を図６に示す。横軸はチャネルクロック周波数で規格化した周波数で、縦軸は周波数成分の振幅比を表す。ランダムなデータをこの方法を用いて変調した場合には、図６に示すように、振幅成分はチャネルクロック周波数の約１／４にあたる周波数において最大値を示す。これに対して、チャネルクロックの１／１００００以下では、最大値より２０ｄＢ以上小さい振幅となっていることがわかる。チャネルクロックの１／１００００以下の周波数帯域は、光ヘッドの位置制御に利用されるサーボ帯域にあたる。この帯域での振幅強度を最大値より２０ｄＢ以上小さくすることは、サーボ系の制御信号に与える悪影響を低減し、位置制御の精度を維持する上でも効果的といえる。

図１〜図４の符号化テーブル中に示したＤＳＶ制御ビットはいずれも、ビットの値として”０”と”１”とのどちらが選ばれた場合でも、前後に接続する符号語にかかわらず、ランレングス制限や２Ｔパターンの連続回数制限に違反しないことが保証されている。このため、ＤＳＶ制御ビットが現れた時点で、その前後のチャネルビット列のランレングスを確認する必要はなく、任意に”０”と”１”とを選択できる。これは、回路構成を簡略にできるという点で有利である。

なお、以上の説明は、図１〜図４の符号化テーブルと図５ａの接続規則に基づいて進めたが、データ語と符号語との対応付けを変更したテーブルを使った場合にも、同様な効果が得られることは明らかである。また、図５ａの接続規則を用いて置換されるパターンの全てに、２Ｔのマークやスペースが６回以上連続するパターンが含まれるわけではない。このため、２Ｔパターンの連続回数を検出することによって、一部の置換を省略することもできる。例えば、図５ａの接続規則に含まれるパターンの中でランレングス１が６回以上連続するパターン”１０１０１０１０１０１０１”が含まれるもののみを置換しても良い。更に、ＤＳＶ制御ビットの割り当ても、図１〜図４の符号化テーブルの例のみに限られるものではない。たとえば、１ビットのＤＳＶ制御ビットを含む符号語を、ＤＳＶ制御ビットが”０”になる符号語と、”１”になる符号語との２種類に分割し、その一方を別の符号語と合成することによって、ＤＳＶ制御ビットの位置を変更することも容易にできる。このような操作によって得られた符号化テーブルでもＤＳＶ制御ビットの出現頻度は変わらないため、図１〜図４の符号化テーブルを用いた場合と同一の特性が期待できる。

チャネルビット列が長い場合には、チャネルクロックの同期が外れることによって復調誤りが発生する場合がある。これを避けるため、通常は、チャネルビット列中に周期的に同期パターンを挿入する方法がとられる。これによって、もし再生時に同期はずれが発生した場合でも、次の同期パターンを検出した時点で同期はずれを検出でき、誤りがそれ以降も続くことを避けられる。

本発明の符号化変調方法にあわせて用いるのに好適な同期パターンの例を図７に示す。同期パターンは、ランレングス１２のパターン”１００００００００００００１”を含む点で、図１〜図４の変調テーブルや図５ａの接続規則を用いて得られるパターンと区別できる。同期パターンには、状態情報Ｓ０からＳ２の場合のそれぞれに対して、４種類ずつのパターンＳＹ０からＳＹ３が設けられている。状態情報Ｓ１とＳ２に対しては、同一のパターンが用いられる。状態情報に基づいて挿入する同期パターンを選択し、同期パターンを挿入した直後の符号語は、状態情報をＳ１又はＳ２として符号化を継続することで、同期パターンを挿入しても、ランレングスの最小値が１で、しかもランレングス１が６回以上連続するパターンは現れないという特徴を維持できる。尚、ここではランレングス１２のパターンを含む例を示したが、ランレングス１１以上をもつパターンであれば、通常の符号列中には現れないため、これを同期パターンとして用いることができる。また、同期パターンを用いる場合、最大ランレングスが１０を越えないようにするため、符号語と同期パターンとの接続には、図５ｂに示された接続規則１０を用いれば良い。換言すれば、同期パターンを符号語と接続する場合には、符号語の接続規則をそのまま適用することはできず、図５ｂの接続規則１０を適用する必要がある。この接続規則１０では、図５ｂに示すように、後続符号語には、後述する所定の同期パターンＳＹ３が接続される。

それぞれの同期パターン中には１ビットずつのＤＳＶ制御ビットが含まれている。符号化テーブル中のＤＳＶ制御ビットは、一部の符号語に対してのみ設けられているため、変調するデータ列によってはＤＳＶ制御ビットが現れない場合もありうる。本発明の符号化変調方法によると、ＤＳＶ制御ビットの値は、次のＤＳＶ制御ビットが現れるまで確定しない。同期パターン内にＤＳＶ制御ビットを設けることによって、長くとも同期パターンの周期毎にはＤＳＶ制御ビットの値を確定することができるという効果も得られる。

同期パターンとして設けた４種類のパターンＳＹ０からＳＹ３は、任意に選択することもできるが、これを規則的に選択することで、検出された同期パターンを元に、チャネルビット列中のおおよその位置を特定するのに使うこともできる。位置の特定が必要なければ、ＳＹ０からＳＹ３をランダムに選んで使用してもよいし、ＳＹ０の１種類のみを使っても構わない。また、同期パターンはここに示したパターンに限られず、長さも任意に選択できる。同期パターンの決め方によっては、同期パターンを挿入した直後に使用する符号化テーブルを示す状態情報を含めて変更することもできる。

以上の符号化変調方法を示すフロー図を、図８に示す。まず、変調を始めるときには、状態情報をＳ１又はＳ２に初期化するとともに、ＤＳＶを０に初期化する。同期パターンは、データを一定バイト（例えば、９１バイト）に区切って得られるデータフレーム毎の先頭にＳＹ０、ＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３の順で挿入することにすると、変調を始めた直後の位置が同期パターンＳＹ０を挿入する位置にあたる。同期パターンとして状態Ｓ１又はＳ２にあたるＳＹ０のパターンが選ばれる。同期パターンの挿入に伴って、状態情報はＳ１又はＳ２に更新される。同期パターン中にはＤＳＶ制御ビットが含まれるが、それより前にＤＳＶ制御ビットはまだないため、ここでのビット判定は行われない。

これ以降は、次の同期パターン挿入位置までデータビットを８ビットずつ抽出し、符号化テーブルで符号語に変換するとともに、テーブルに基づいて、状態情報を更新する。更に接続規則に基づいて符号語同士を置換した後で接続する。ただし、同期パターン挿入直後の符号語では、同期パターンと符号語との接続になるため、符号語の接続規則を適用する必要はない。符号化テーブルで得られた符号語中にＤＳＶ制御ビットが含まれる場合には、新たに得られたＤＳＶ制御ビットの直前までのチャネルビット列に対して計算したＤＳＶに基づいて、古い方のＤＳＶ制御ビットの値を決定する。

このように、同期パターンを周期的に挿入しながら符号化が進められる。ＤＳＶ制御ビットの値は、常に次のＤＳＶ制御ビットが現れるまで確定しないが、データの末尾では、末尾までのチャネルビット列に対して計算したＤＳＶに基づいて最後のＤＳＶの値を決めることで、符号化が完了する。同期パターンを挿入する周期を、１００バイト程度に定めてあれば、パターン挿入による効率低下の影響が少なく、図６に示すような周波数特性を得ることができる。尚、符号化テーブル中や、同期パターンに示されているＤＳＶ制御ビットの一部を記録データの極性を制御することに転用しても良い。あらかじめ決めた位置にあるＤＳＶ制御ビットを転用することでディスクに記録されたパターンを限定することができる。

図９には、本発明の符号化変調方法を用いる変調回路の構成を示す。図示された変調回路は、符号化テーブル参照回路１、状態レジスタ２、マルチプレクサ３、及び、同期パターン挿入回路４とを有し、符号化テーブル参照回路１は図１〜図４に示されたような複数の符号化テーブル１０１を備えている。符号化テーブル参照回路１には、データ列Ｂ（ｔ）が８ビット毎に、状態レジスタ２から与えられる状態情報Ｓ（ｔ）と共に与えられる。符号化テーブル参照回路１は状態情報Ｓ（ｔ）にしたがって、図１〜図４に示されたような符号化テーブル１０１を参照して、１２チャネルビットの符号語Ｘ（ｔ）を出力する一方、次状態情報を符号化テーブル１０１にしたがってマルチプレクサ３に出力する。マルチプレクサ３には同期パターン挿入回路４からも次状態情報が与えられており、マルチプレクサ３はこれらを選択して、次状態をあらわす次状態情報Ｓ（ｔ＋１）を状態レジスタ２に出力し、状態レジスタ２は、次のデータ列Ｂ（ｔ）に対応した状態情報Ｓ（t）を符号化テーブル参照回路１及び同期パターン挿入回路４に出力する。

このように、符号化テーブル参照回路１は内部に複数の符号化テーブル１０１をもち、状態レジスタ２によって保持されている状態情報Ｓ（ｔ）をもとにテーブル１０１を切り替え、与えられたデータ語に対応する符号語Ｘ（ｔ）と、次に参照すべき符号化テーブルを示す状態情報Ｓ（ｔ＋１）とを出力する。図示された変調回路は、更に、符号化テーブル参照回路１及び同期パターン挿入回路４の出力側には結合回路５及びＤＳＶ制御回路６とが接続され、当該ＤＳＶ制御回路６からはチャネルビット列が出力されている。

同期パターン挿入回路４では、あらかじめ定めた一定の周期で、状態レジスタ２よって保持されている状態情報Ｓ（ｔ）を元に、チャネルビット列に挿入する同期パターンを出力するとともに、状態情報を出力する。符号化テーブル参照回路１から出力される状態情報と、同期パターン挿入回路４から出力される状態情報とは、前述したように、マルチプレクサ３を介して状態レジスタ２に与えられる。状態レジスタ２は、これによって符号化テーブル参照回路１から符号語が出力されるたびに、また同期パターン挿入回路４から同期パターンが出力されるたびに、次の状態情報Ｓ（ｔ＋１）を更新して保持するように働く。

結合回路５は、符号化テーブル参照回路１から出力される符号語と、同期パターン挿入回路４から出力される同期パターンを結合して出力するように動作する。符号語同士を結合する場合、結合回路内では、符号語の末尾に含まれる結合ビット”＊”の値を”０”か”１”に確定するとともに、図５ａに示された結合規則とのパターン照合を行い、一致していた場合には符号語の置換を施した後に、チャネルビット列を示すシリアルデータとして出力する。

ＤＳＶ制御回路６は、結合回路から出力されるシリアルデータをもとに、これに含まれるＤＳＶ制御ビットを示す情報を抽出するとともに、チャネルビット列に対して演算したＤＳＶの値が０に近くなるように、ＤＳＶ制御ビットを決定してチャネルビット列として出力する。この様に構成した変調回路を用いることによって、簡便に、ランレングスの最小値が１、最大値が１０で、しかもランレングス１が６回以上続くようなパターンが現れず、低周波成分が十分に小さくなるような、高密度記録に適したチャネルビット列を得ることができる。

次に、本発明の符号化変調方法および変調回路によって得られたチャネルビット列の復調方法について説明する。復調方法を示すフロー図を図１０に示す。まず、再生信号を判定して得られたチャネルビット列中から、同期パターンを抽出する。抽出した同期パターンを基点として、１２チャネルビット毎の符号語の境界を特定する。次に、得られた符号語の境界を示す情報を元に、チャネルビット列中から接続規則で置換されたパターンを検出し、符号語を置換前のパターンに戻した上で符号語に分割する。接続規則に図５ａの規則を用いている場合、逆置換すべきパターンを検出して分割するための判定は容易で、図１１に示された３つの分割規則を元に符号語を置換していくことで実現できる。この処理に続いて、得られた符号語を用いて、復調テーブルを参照することにより、復調結果に当たる８ビットのデータ語を得ることができる。図１１に示された置換前のパターンに示された”ｘ”は、そのビットが”１”または”０”のいずれでも良いことをあらわし、置換後の”ｘ”にあたるビットは置換前の値を保持する。

１２チャネルビットの符号語から８ビットのデータ語を得るために用いる復調テーブルを図１２及び１３に示した。テーブルはＴ０からＴ２の３種類で構成されている。復調対象の符号語に加えて、その直後の符号語あるいは同期パターンを参照して、３種類から使うべきテーブルを選択する。復調対象の符号語に続く符号語がビット”１”で始まる場合、或いは、次の同期パターンが状態０のＳＹ０〜ＳＹ２の場合には、テーブルＴ０を使用する。次の符号語が”００００”で始まる場合、或いは、次の同期パターンが状態０のＳＹ３である場合、テーブルＴ１を使用し、更に、次の符号語が”０１”、”００１”、”０００１”で始まる場合、或いは、同期パターンが状態１，２のＳＹ０〜ＳＹ３の場合は、テーブルＴ２を使う。このようにして選んだテーブルで、復調対象の符号語に対応して１６進表記されている値が８ビットのデータ語として得られる。復調対象の符号語の後に同期パターンがある場合は、同期パターンが状態Ｓ０に対応するパターンの場合にテーブルＴ０を、状態Ｓ１あるいはＳ２に対応するパターンの場合にはテーブルＴ２を選択して同様に参照することでデータ語が得られる。

復調テーブルは、１２チャネルビット列からなる符号語を８ビットのデータ語に対応させるという形式になっているため、変換テーブルの長さが変化する可変長ブロック符号に比べて、誤り伝播が発生しにくいという利点がある。これは、２Ｔパターンの連続回数が制限されていることによって検出誤りが伝播しにくいという特徴とともに、データの誤り率低減のために効果的に働く。

なお、テーブル中の符号語として示されていない１２チャネルビットのパターンや、対応するデータ語の欄に”―”が示されているパターンは、本発明の符号化変調方法では発生し得ないパターンである。このようなパターンが検出された場合には、そのパターンを復調不能として扱って、誤りを含むデータ語であるという情報とともに、任意のデータ語を出力する。ただし、再生信号の判定にＰＲＭＬ検出を用いることで、復調テーブルに示されていないようなチャネルビット列として判定されるパターンのほとんどはＰＲＭＬ検出の段階で排除できる。これによって、判定と復調における誤りをより低減できる。

次に、復調回路の構成を図１４を用いて説明する。チャネルビット列は、まず同期パターン検出回路７に入力される。同期パターン検出回路では、検出した同期パターンの位置を基点として、チャネルビット列に符号語の境界位置を示す情報を付加して出力する。次に、分割置換回路８では、図１１に示されている分割規則に一致するパターンを検出して置換するとともに、チャネルビット列を符号語に分割して出力する。このようにして得られた符号語列は、更に復調テーブル参照回路９で、８ビットのデータ語に変換して出力される。復調テーブル参照回路内では、１２チャネルビットの符号語を復調するために、それに続く符号語あるいは同期パターンも参照して、内部にある復調テーブル９０１を選択し、その上で符号語に対応するデータ語を抽出するように働く。なお、復調テーブル参照回路は、復調テーブルに現れない符号語に対しては、復調不能の情報を出力するように働く。復調に当たっては、１２チャネルビットの符号語単位で処理でき、しかも、高々直前あるいは直後の符号語を参照するだけで済むため、復調誤りが伝播しにくい回路構成が実現できる。

また、光記録媒体に、本発明の符号化変調方法を使って得られるチャネルビット列をＮＲＺＩ変換して得られる信号を、ピットの長さおよびピットの間隔に対応させて記録したものは、記録密度が高くてもチャネルクロックが安定に抽出しやすく、検出誤りも発生しにくいという特徴をもつ。また、ピットから得られる再生信号中には、サーボ帯域の成分がほとんど含まれないため、信号を検出するための光ピックアップの追従性を損なうこともない。ここで、本発明に係る光記録媒体について具体的に説明すると、本発明に係る光記録媒体はチャネルビット列をＮＲＺＩ変換して、ピットの長さおよびピットの間隔に対応させて情報記録している。更に、当該光記録媒体には、チャネルビット列中でのランレングスが、所定の周期で挿入された同期パターンを除いて最小値１、最大値１０をとり、ランレングス１が６回以上連続するパターンがチャネルビット列中に現れず、ピットから再生される信号の周波数成分が、チャネルクロック周波数の１／１００００以下の周波数において、周波数成分の最大値より振幅比で２０ｄＢ以上小さくなるように情報が記録されていることを特徴としている。

なお、本発明が上記各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得ることは明らかである。例えば、本発明は単に光記録媒体における読出し、書込みだけでなく、他の記録媒体にも適用できる。

本発明の変調方法で用いる符号化テーブルの一部を示す図である。 本発明の変調方法で用いる符号化テーブルの他の部分を示す図である。 本発明の変調方法で用いる符号化テーブルの更に他の部分を示す図である。 本発明の変調方法で用いる符号化テーブルの他の部分を示す図である。 本発明の変調方法で用いる置換規則を示す図である。 本発明で使用可能な他の置換規則を示す図である。 符号の周波数特性を示す図である。 本発明の変調方法で用いる同期パターンを示す図である。 本発明の変調方法を示すフロー図である。 本発明において使用される変調回路の構成図である。 本発明の復調方法を示すフロー図である。 本発明の復調方法で用いる分割規則を示す図である。 本発明の復調方法で用いる復調テーブルの一部を示す図である。 本発明の復調方法で用いる復調テーブルの他の部分を示す図である。 本発明において使用される復調回路の構成図である。 従来の変調方法で用いる符号化テーブルを示す図である。

符号の説明

１…符号化テーブル参照回路
１０１…符号化テーブル
２…状態レジスタ
３…マルチプレクサ
４…同期パターン挿入回路
５…結合回路
６…ＤＳＶ制御回路
７…同期パターン検出回路
８…分割置換回路
９…復調テーブル参照回路
９０１…復調テーブル

Claims (14)

1. ２ｎビットからなるデータビット列を３ｎビット（ｎは整数）のチャネルビット列に変換する符号化変調方法で、チャネルビット列中のビット”１”に挟まれるビット”０”の個数を示すランレングスが、最小値１、最大値１０となるように、データビット列からチャネルビット列への変換が行われることと、どのようなデータビット列を変調した場合でも、ランレングス１が６回以上連続するパターン”１０１０１０１０１０１０１”が、チャネルビット列中に現れないことと、チャネルビット列中に、ＤＳＶ(Digital Sum Value)に応じてビット”０”と”１”のどちらにするかを選択できるＤＳＶ制御ビットを有することを特徴とする符号化変調方法。
2. ＤＳＶ制御ビットの値をＤＳＶに応じて選択することによって、データビット列にランダムデータを用いた場合に得られるチャネルビット列をＮＲＺＩ変換した信号の周波数成分が、チャネルクロック周波数の１／１００００以下の周波数において、周波数成分の最大値より振幅比で２０ｄＢ以上小さくなることを特徴とする請求項１の符号化変調方法。
3. ８ビットのデータビット列からなるデータ語を、１２ビットのチャネルビット列からなる符号語と、次のデータ語を変換する際に参照すべき符号化テーブルを示す状態情報とに対応づける複数の符号化テーブルを備え、データビット列を８ビット毎に分割して、状態情報にもとづいて選ばれた前記符号化テーブルを参照することによって１２チャネルビットの符号語を得るとともに、符号語同士をつなげる際に、あらかじめ定めた置換規則に基づいて、一部の符号語を置換することによってチャネルビット列を得ることを特徴とする請求項１又は請求項２の符号化変調方法。
4. 符号化テーブルから得られる１２チャネルビットの符号語中には、符号語同士を結合してもビット”１”が連続することがないように、直前あるいは直後のビットに応じて”０”と”１”のいずれかを選択する結合ビットを示す付加情報を含むことを特徴とする請求項３の符号化変調方法。
5. ランレングスが１１以上となるようなパターンを含む、あらかじめ定めた長さのチャネルビット列を同期パターンとして用い、これを所定の周期でチャネルビット列中に挿入して変調することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された符号化変調方法。
6. 同期パターンを挿入したチャネルビット列においても、ランレングスの最小値が１で、ランレングス１が６回以上連続するパターンも現れないように、同期パターンを選択したことを特徴とする請求項５の符号化変調方法。
7. 符号化テーブルとして、１６進数で表記された８ビットのデータ語と次の状態情報とを対応付けたテーブルと、先行符号語と後続符号語との関連によって定まる接続規則を置換規則として使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された符号化変調方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された符号化変調方法によって得られるチャネルビット列を復調する方法で、１２ビットのチャネルビット列からなる符号語に対応させて、８ビットのデータビット列からなるデータ語を格納した複数の復調テーブルを備え、チャネルビット列を符号語毎に分割する前に、符号語同士をつなげる際の置換規則によって置換されたパターンを検出し、置換前のパターンに置き換えてから、１２ビットのチャネルビット列からなる符号語に分割する手段と、後続する１２チャネルビットの符号語を示す情報をもとに、分割された符号語の復調に使用する復調テーブルを選択する手段とを備え、１２チャネルビットの符号語を示す情報と、選択された復調テーブルとを用いて、８ビットのデータビット列からなるデータ語を得ることを特徴とする復調方法。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された符号化変調方法に基づく符号化変調装置において、８ビットのデータビット列からなるデータ語に対応させて、１２ビットのチャネルビット列および付加情報からなる符号語と、次のデータ語を変換する際に参照すべき符号化テーブルを示す状態情報とを格納した複数の符号化テーブルを備え、ＤＳＶの値に応じて”０”と”１”のどちらにするかを選択できるＤＳＶ制御ビットを示す付加情報が含まれ、前記符号化テーブルを参照することによって、データ語と状態情報から符号語を得る手段と、符号語同士をつなげる際に、あらかじめ定めた置換規則に基づいて、一部の符号語を置換することによってチャネルビット列を得る手段と、得られたチャネルビット列のＤＳＶを演算して、前記付加情報によって示されたＤＳＶ制御ビットの値を決定する手段とを備えることを特徴とする符号化変調装置。
10. 前記符号化テーブルから得られる１２チャネルビットの符号語中には、符号語同士を結合してもビット”１”が連続することがないように、直前あるいは直後のビットに応じて”０”と”１”のいずれかを選択する結合ビットを示す付加情報を含み、符号語同士をつなげる際に、前記付加情報によって示された結合ビットの値を決定し、更に、あらかじめ定めた置換規則に基づいて、一部の符号語を置換することによってチャネルビット列を得る手段と、得られたチャネルビット列のＤＳＶを演算して、前記付加情報によって示されたＤＳＶ制御ビットの値を決定する手段とを備えることを特徴とする請求項９の符号化変調装置。
11. ランレングスが１１以上となるパターンを含み、かつＤＳＶの値に応じて”０”と”１”のどちらにするかを選択できるＤＳＶ制御ビットを含むような、あらかじめ定めた長さのチャネルビット列を同期パターンとして用い、これを所定の周期でチャネルビット列中に挿入して変調する手段を備えることを特徴とする請求項９又は請求項１０の符号化変調装置。
12. 請求項５乃至請求項７のいずれかに記載された符号化変調方法によって得られるチャネルビット列を復調する復調装置で、１２ビットのチャネルビット列からなる符号語に対応させて、８ビットのデータビット列からなるデータ語を格納した複数の復調テーブルを備え、チャネルビット列中から、挿入された同期パターンを検出する手段と、チャネルビット列を符号語毎に分割する前に、符号語同士をつなげる際の置換規則によって置換されたパターンを検出し、置換前のパターンに置き換えてから、１２ビットのチャネルビット列からなる符号語に分割する手段と、後続する１２チャネルビットの符号語を示す情報をもとに、分割された符号語の復調に使用する復調テーブルを選択する手段と、１２チャネルビットの符号語を示す情報と、選択された復調テーブルとを用いて、８ビットのデータビット列からなるデータ語を得る手段を有することを特徴とする復調装置。
13. チャネルビット列をＮＲＺＩ変換して、ピットの長さおよびピットの間隔に対応させて情報記録した光記録媒体で、チャネルビット列中でのランレングスが、所定の周期で挿入された同期パターンを除いて最小値１、最大値１０をとり、ランレングス１が６回以上連続するパターンがチャネルビット列中に現れず、ピットから再生される信号の周波数成分が、チャネルクロック周波数の１／１００００以下の周波数において、周波数成分の最大値より振幅比で２０ｄＢ以上小さくなるように情報が記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
14. チャネルビット列中のビット”１”に挟まれるビット”０”の個数を示すランレングスが、最小値１、最大値１０となるように、データビット列からチャネルビット列への変換を行うと共に、どのようなデータビット列を変調した場合でも、ランレングス１が６回以上連続するパターンが、チャネルビット列中に現れないようにしたことを特徴とする信号変換方法。
    
    

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