JP2005502980A - 符号化方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、後に続く変調のために、一連のmビット情報ワード(mは整数)を一連のnビットのコード・ワード(nはmより大きい整数)に符号化する方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に(d,k)コードと称される、ラン・レングス・リミテッド・コードは、最近の磁気的および光学式記録システムにおいて広く利用されている。このようなコード、および前記コードを実現する手段は、K.A.Schouhamer Imminkの著書「大量データ格納システム用のコード」(ISBN 90-74249-23-X, 1999)に記載されている。
【0003】
ラン・レングス・リミテッド・コードは初期の非ゼロ復帰の記録コードの拡張であり、記録される2進数のゼロは記録媒体の磁束変化がないことにより表わされ、一方、記録される2進数の1は磁束の一方向から反対方向への変化により表わされる。
【0004】
(d,k)コードでは、前述の記録規則は追加の制限条件によって維持される。つまり、d個以上の2進数ゼロが2進数1と次の2進数1との間に記録され、k個以下の2進数ゼロが2進数1と次の2進数1との間に記録されるという制限条件により維持される。
【0005】
第1の制限条件は、一連の2進数1が連続して記録される場合に、再生される磁束変化のパルスが密集することにより生じる内部符号干渉を未然に防ぐための条件である。第2の制限条件は、再生される磁束変化に位相ロック・ループを「ロック」することにより再生されるデータからクロックを回復する際に生じる条件である。2進数1が間に入っていない、連続した2進数ゼロの切れ目のないストリングが長過ぎる場合、クロックを再生する位相ロック・ループは同期再生ができなくなる。
【0006】
例えば、(1,7)コードでは、記録された2進数1と次の2進数1との間に少なくとも1つの2進数ゼロがあり、記録された2進数1と次の2進数1との間に7個以下の記録された2進数ゼロがある。
【0007】
一連の符号化ビットは、モジュロ2積分演算により、ハイ(high)またはロー(low)信号値を有するビット・セルにより形成された対応する変調信号に変換される。2進数1のビットは変調信号では、ハイからロー信号値への変化、またはその逆の変化により表わされる。2進数ゼロのビットは変調信号の変化がないことにより表わされる。
【0008】
変調信号の連続する変化の間の最小間隔はd+1ビット間隔であり、最大間隔はk+1ビット間隔である。
【0009】
さらに、変調信号の低周波成分は可能な限り小さく維持される必要があり、特に、dc成分はゼロでなければならない。
【0010】
このようなdcフリー信号を使用する第1の理由は、記録チャネルが一般に低周波およびdc成分に応答しないことである。信号中の低周波成分の抑制はまた、信号がトラックに記録されている光学式記録媒体から信号を読み出す際に極めて有利である。なぜなら、記録された信号により乱されない連続したトラッキング制御が可能となるからである。低周波成分を十分に抑制することより、可聴雑音の少ない優れたトラッキングを実現できる。
【0011】
このような信号を用いて光学式記録媒体または光磁気記録媒体にオーディオ信号を記録または読出する第1の例は、米国特許第4,501,000号に見られる。ここでは、EFM(8/14変調)変調システムを記載しており、これを利用してCD(コンパクト・ディスク)またはMD(ミニディスク)に情報を記録する。
【0012】
EFM変調された信号は、一連の8ビット情報ワードを一連の14ビットのコード・ワードに変換し、あるコード・ワードと次のコード・ワードとの間に3ビットのマージン・ビットを挿入することにより得られる。
【0013】
14ビットの各コード・ワードは(d,k)制限条件を満たし、ここでd=2、k=10である。すなわち、少なくとも2および多くとも10の2進数ゼロが2つの隣り合う2進数1の間に置かれている。コード・ワード間の(d,k)制限条件を満たすために、3ビット・マージンすなわち結合ワード(coupling word)が使用されている。
【0014】
符号化比率(the rate of the code)は1つのパラメータであり、コード効率の基準である。符号化比率は、情報ワード内のビット数とこの情報ワードを表わすのに必要なビット数との比率である。EFMコードでは、8ビット情報ワードが14+3=17ビット(マージン・ワードを含む)に変換されるため、EFM符号化比率は8/17である。
【0015】
光学式記録媒体または光磁気記録媒体にdc成分のない信号を記録または読出する方法の使用の第2の例は、米国特許第5,917,857号に見られる。これは、一連のmビット情報ワードを変調信号に変換する方法に関する。この方法はEFMPlusと呼ばれることが多い。
【0016】
EFM変換が単一の静的変換テーブルを使用するのに対して、EFMPlus変換は、変換のためにデータ・ワードが現れるたびに特定規則に従って複数の利用可能な変換テーブルから1つの変換テーブルを選択し、この選択されたテーブルを用いてデータ・ワードをコード・ワードに変換する。なお、特定の単一の変換テーブルの使用は、この変換テーブルに対応する「状態」と呼ばれる。
【0017】
EFMPlusでは、全部で8つのテーブルがあり、これらテーブルは4つの状態(コーディング状態1〜4)に従ってグループ化され、各状態に付随する2つのテーブル(メイン・テーブルおよび置換テーブル)を有する。各メイン(変換)テーブルは、8ビットで表わすことができる情報ワードの全て(256個の情報ワード)、ならびにこれら情報ワードのそれぞれおよび4つのエンコーダ状態のそれぞれに対応する16ビットのコード・ワードを含む。各置換(変換)テーブルは、(2進表記で)00000000から01010111の88の情報ワード、ならびにこれら情報ワードのそれぞれおよび4つのエンコーダ状態のそれぞれに対応する16ビットのコード・ワードを含む。メインおよび置換テーブルの両方は、1〜4の値を有する次の状態インジケータを含み、この状態インジケータは次の変換で使用されるエンコーダ状態を示す。情報ワードが供給されるたびに8つの変換テーブルからコード・ワードの1つを選択する方法は、概要を以下に示す。
【0018】
現在のエンコーダ状態がsに等しく、また変換される情報ワードがiに等しいと仮定する。変換される情報ワードが00000000〜01010111の範囲(0≦i<88)にある場合、対応するコード・ワードは、いずれのコード・ワードが対応する変調信号の低周波成分の最大抑制を達成するかに応じて、メイン・テーブルまたは置換テーブルのいずれからでも選択される。変換される情報ワードが上記の範囲内に無い、すなわちi>87の場合、メイン変換テーブルを使用する必要があり、したがって最大の低周波抑制に基づいて選択することができない。0<i<88の範囲内にある情報ワードを表わす、メインおよび置換テーブル内のコード・ワードは、変調信号中の低周波成分に全く異なる影響を与える。
【0019】
EFMPlusの8つのコーディング・テーブル内には、唯一の情報ワードにのみ対応するコード・ワードがある。これらのコード・ワードは第1タイプのコード・ワードと呼ばれる。第1タイプのコード・ワードと対応する情報ワードとの間には、1対1の関係がある。第2タイプのコード・ワードと呼ばれる、第2グループのコード・ワードは、2つの情報ワードに対応し、すなわち、2つの異なる情報ワードが同一のコード・ワードに書き換えられる。多義性は、デコーダによって以下のようにして解決される。
【0020】
第2タイプのコード・ワードのグループは、状態2のコード・ワードまたは状態3のコード・ワードのいずれかが後に来る。しかし、コーディング状態2および3に属するコード・ワードのセットは共通の要素を持たない、すなわち、共通のコード・ワードを持たない。したがって、デコーダは、現在のコード・ワードおよび次に来るコード・ワードの両方を観測し、特に、次に来るコード・ワードが属する状態(すなわち、2または3)を特定することにより、現在のコード・ワードに付随する情報ワードを一意に確定する。
【0021】
状態2または3に属するコード・ワードの第1および第13番目のビットの観測結果を用いて前記コード・ワードの関連する状態を確定できるように、状態2および3のコード・ワードは編集されている。したがって、第2タイプのコード・ワードに付随する情報ワードは、現在のコード・ワードと、次に来るコード・ワードの第1および第13番目のビットとを観測することにより一意に復号化できる。
【0022】
米国特許第5,790,056号は、8つのコーディング・テーブルからコード・ワードを選択する改良された方法を記載している。前記特許情報開示に記載された発明の概念は、次に来るコード・ワードが状態2または3のいずれかである場合、デコーダは次に来るコード・ワードを観測する必要があるとの考え方に基づいている。次に来るコード・ワードが状態1または4である場合、デコーダは次に来るコード・ワードを観測する必要がない。
【0023】
エンコーダが状態1であるとき、転送されるコード・ワードと以前に転送されたコード・ワードとを並べて置いたものが所定の(d,k)制限条件を満たす場合、与えられた情報ワードに付随する状態1または4からのコード・ワードのいずれも転送できる。同様に、エンコーダが状態4であるとき、転送されるコード・ワードと以前に転送されたコード・ワードとを並べて置いたものが所定の(d,k)制限条件を満たす場合、与えられた情報ワードに付随する状態1または4からのコード・ワードのいずれも転送できる。このいわゆる状態1−4交換方法は、変調信号の低周波成分を最少化するための、コード・ワードの選択に大きい自由度を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0024】
米国特許第5,917,857号に記載されたEFMPlusおよび米国特許第5,790,056号に記載された符号化方法の両方は、達成できる記録密度および低周波成分の十分な抑制に関して、EFM変換に対して17/16の改良要因、すなわち符号化比率の8/17から8/16への改良を実現するが、メインおよび置換変換テーブルを記憶するために過大な記憶容量を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【0025】
本発明の第1構成によれば、コード・ワードおよび付随する次の状態値のテーブルを用いて、一連のデータ・ワードを一連のコード・ワードを含む出力ビット・ストリームに変換する方法を提供する。この方法において、テーブルは、各データ・ワードに対して、複数の現在状態値のそれぞれに、コード・ワードおよび付随する次の状態値を提供する。コード・ワードは、唯一のデータ・ワードに対応する第1タイプか、または複数のデータ・ワードに対応する第2タイプのいずれかである。第2タイプの各コード・ワードに付随する次の状態値は、第1状態グループの1つに属する。次の状態値は、次の状態値に従って選択される隣接コード・ワードがラン・レングス制限条件を満たすことを保証する。第1状態グループに属するコード・ワードは、固有のビット構造により識別できる。この方法は以下の工程、すなわち、
a.データ・ワードを取り出す取出し工程と、
b.複数の現在状態値のそれぞれについて、このデータ・ワードに対応し、ラン・レングス制限条件に適合するコード・ワードであって、現在状態値が第1状態グループに属する場合は、現在状態値の固有ビット構造にも一致するコード・ワードを選択する選択工程と、
c.前記選択工程bで選択されたコード・ワードから、出力ビット・ストリームのdc成分がゼロに最も近くなるコード・ワードを選択する選択工程と、
d.前記選択工程cで選択されたコード・ワードを出力ビット・ストリーム内に配置する配置工程とを備える。
【0026】
本発明の第2構成によれば、一連のデータ・ワードを一連のコード・ワードを含む出力ビット・ストリームに変換するエンコーダは、
a.データ・ワードを受け取るデータ・ワード入力と、
b.コード・ワードおよび付随する次の状態値のテーブルを格納する第1メモリであって、前記テーブルは、各データ・ワードに対して、複数の現在状態値のそれぞれについて、コード・ワードおよび付随する次の状態値を提供し、前記コード・ワードは、唯一のデータ・ワードに対応する第1タイプか、または2つ以上のデータ・ワードに対応する第2タイプのいずれかであり、第2タイプの各コード・ワードに付随する次の状態値は、第1状態グループの1つに属し、次の状態値は、次の状態値に従って選択される隣接コード・ワードがラン・レングス制限条件を満たすことを保証し、第1状態グループに属するコード・ワードは、固有のビット構造により識別できる、第1メモリと、
c.複数の現在状態値のデータ・ワードの中から、前記データ・ワード入力が受け取るデータ・ワードに対応し、ラン・レングス制限条件に適合するコード・ワードであって、現在状態値が第1状態グループに属する場合は、現在状態値の固有ビット構造にも一致するコード・ワードを選択するセレクタと、
d.前記セレクタcに選択されたコード・ワードを格納する第2メモリと、
e.前記出力ビット・ストリームおよび前記第2メモリに格納された各コード・ワードのランニング・ディジタル・サム(running digital sum)を求めるランニング・ディジタル・サム回路と、
f.前記ディジタル・サム回路eが求めたディジタル・サムのうち最少のランニング・ディジタル・サムを有するコード・ワードを前記第2メモリdから選択するセレクタと、
g.前記出力ビット・ストリーム内に前記セレクタfによって選択されたコード・ワードを配置するコード・ワード出力とを備える。
【0027】
このように、本発明は一連の入力データ・ワードを、例えばDVD(ディジタル・バーサタイル・ディスク)のような記録媒体に記録するのに適した出力ビット・ストリームに符号化する方法および装置を提供する。本発明により、出力ビット・ストリームのdc成分の大幅な抑制を達成でき、置換テーブルの格納を必要としない。有利なことに、本発明による方法を用いて符号化されたビット・ストリームは既存のデコーダと互換性を持つため、デコーダ装置を取り替える必要はない。
【0028】
好ましい実施形態では、現在状態値および次の状態値の数は4であり、一般にこれらの値は1〜4の範囲にある。
【0029】
さらに、現在状態値および次の状態値が1〜4の範囲にある場合、第1状態グループは一般に、現在状態値および次の状態値2および3を含む。この場合、現在状態値および次の状態値2または3に対応するコード・ワードの固有ビット構造は、少なくとも2つのビットが所定の値を有する。好ましくは、現在状態値2に対応するコード・ワードの固有ビット構造は、第1および第13番目のビットの両方がゼロである。同様に、現在状態値3に対応するコード・ワードの固有ビット構造は、好ましくは、第1および第13番目のビットの少なくとも1つがゼロではない。
【0030】
一般に、データ・ワードの長さは8ビットであり、コード・ワードの長さは16ビットである。
【0031】
ラン・レングス制限条件は一般に、従来技術に関して述べたように、(d,k)制限条件である。すなわち、ラン・レングス制限条件は通常、出力ビット・ストリームの各2進数1の間に、第1の数(d)以上の2進数ゼロおよび第2の数(k)以下の2進数ゼロがある。一般に、第1の数は2、第2の数は10である。
【0032】
好ましい実施形態では、出力ビット・ストリームのdc成分がゼロに最も近くなるコード・ワードの選択は、出力ビット・ストリームと、ラン・レングス制限条件に適合し、現在状態値が第1状態グループに属する場合は、現在状態値の固有のビット構造にも一致するコード・ワードのすべてとのランニング・ディジタル・サムを計算することにより選択される。
【0033】
記憶媒体を使用して、本発明の第1構成に従って変換されたビット・ストリームを収容できる。適切な記録媒体は、CD(コンパクト・ディスク)、DVD(ディジタル・バーサタイル・ディスク)、およびMD(ミニディスク)を含む。
【0034】
エンコーダのランニング・ディジタル・サム回路は、コード・ワードごとに個々のランニング・ディジタル・サムが格納されているルップアップ・テーブルを記憶するメモリと、出力ビット・ストリームの現在のランニング・ディジタル・サムおよびランニング・ディジタル・サムが増加しているかまたは減少しているかを示す方向フラグを記憶するメモリと、この方向フラグに従って、コード・ワードの個々のランニング・ディジタル・サムを出力ビット・ストリームの現在のランニング・ディジタル・サムに加算するか、または出力ビット・ストリームの現在のランニング・ディジタル・サムからコード・ワードの個々のランニング・ディジタル・サムを減算する加算器/減算器とを備えてもよい。
【0035】
一般に、メモリはコード・ワードごとに方向変更フラグも格納する。この場合、方向フラグは、方向変更フラグがセットされると逆転し、セットされないときは変化せずにそのままである。
【0036】
代わりに、ランニング・ディジタル・サム回路は、アップ/ダウン2進カウンタを備えてもよい。これにより、2進数1を検知した後に、このカウンタのカウント方向は変化し、2進数1またはゼロのいずれかを検出すると、この値に応じてカウンタのカウント値は増加または減少する。
【0037】
次に、添付図面を参照して、本発明によるエンコーダの例および符号化方法を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0038】
図1はmビットの情報ワードをnビットのコード・ワードに変換するエンコーダを示す。このエンコーダはコンバータ50を備え、mビットの情報ワードを受け取るmビット幅のバス51と、変換されたnビットコード・ワードを出力するnビット幅のバス52とに接続されている。この例では、mは8、nは16である。
【0039】
さらに、コンバータ50は、その瞬間のコーディング状態を示すエンコーダ現在状態値を受け取るsビット幅のバス53と、エンコーダの次の状態値を出力するsビット幅のバス55とに接続されている。この例では、可能なエンコーダ状態の数は4であり、したがってsは2となる。
【0040】
sビットの現在状態値はバッファ・メモリ54に記憶され、このバッファ・メモリ54は例えばs個のフリップ・フロップを備える。バッファ・メモリ54は、バス55に接続されることによりコンバータ50から次の状態値を受け取り、バス53に接続されることによりバッファ・メモリ54に現在記憶されている現在状態値を出力する。
【0041】
与えられた情報ワードに対して4つのnビットのコード・ワードのいずれか1つを選択して出力できるようにするために、コンバータ50は、バス71および72により計算・選択装置70にも接続されている。計算・選択装置70は、以下に説明するように、4つのnビットのコード・ワードのいずれをnビットのバス52に出力するかを決定する。
【0042】
コンバータ50は、バス51上のmビットの情報ワード、バス53上のsビットの現在状態値、およびバス71上の選択値に対応して、バス52上にnビットのコード・ワードを出力し、またバス55上にsビットの次の状態値を出力する。これを実行するために、コンバータ50は、mビットの情報ワードおよびsビットの現在状態値から、必要なnビットのコード・ワードおよびsビットの次の状態値出力を生成する組合せ論理回路を備える。
【0043】
代わりに、コンバータ50は、バス51,53,71によりアドレス指定される、情報ワードおよび次の状態値を含むROM(リード・オンリ・メモリ)を備えてもよい。基本的に、コンバータ50内のROMは図2A〜図2Dに示すテーブルの内容を含む。この方法では、情報ワード、現在状態値、および選択値がそれぞれ、バス51,53、および71上に現れると、ROMは付随するコード・ワードおよび次の状態値を取り出し、それらをそれぞれ、バス52および55上に出力する。
【0044】
バス52はパラレル−シリアル・コンバータ56のパラレル入力に接続される。このコンバータ56は、バス52によりコンバータ50から受け取ったコード・ワードを、信号ライン57を介して変調器回路58に供給されるシリアル・ビット・ストリームに変換する。この変調器回路58は、ビット・ストリームをライン60上に送出される変調信号に変換する。
【0045】
一般に、変調器58は、信号ライン57から受け取ったビット・ストリームを、従来の方法でNRZ(非ゼロ復帰)コードに変換する。したがって、変調器回路58は、例えば、モジュロ2積分器であってもよい。
【0046】
実行される動作を同期化するために、図1に示す符号化装置はクロック発生回路(図示せず)を備える。クロック発生回路は、クロック信号を発生して、パラレル/シリアル・コンバータ58を制御し、またバッファ・メモリ54の読込みを制御する。
【0047】
各情報ワードは、4つのコード・ワードおよび4つの次の状態値に対応する。現在状態値を用いて、4つのセットから1つのコード・ワードおよび次の状態値を選択する。ただし、一定の制限条件に適合している場合、コンバータは情報ワードに対応する他の3つのコード・ワードの1つを与えることができる。
【0048】
これら制限条件は、ラン・レングス制限条件およびビット構造制限条件である。ラン・レングス制限は通常、従来技術に関して既に述べた(d,k)制限である。
【0049】
ビット構造制限は、以下に説明するように、状態2および3に属するコード・ワード間の区別を可能にする必要から来るものである。この場合は、コード・ワードの第1および第13番目のビットを検査することによりなされる。状態2に属するコード・ワードは第1および第13番目のビットの両方がゼロに等しく、一方、状態3に属するコード・ワードは第1および第13番目のビットの少なくとも1つが1に等しい。
【0050】
したがって、状態2の代わりに状態3からのコード・ワード、または状態3の代わりに状態2からのコード・ワードを用いることを望む場合、ビット構造制限に適合する必要がある。このように、状態2に属するコード・ワードを置き換えるためには、置換コード・ワードの第1および第13番目のビットはゼロでなければならない。また、状態3に属するコード・ワードを置き換えるにためには、置換コード・ワードの第1および第13番目のビットの少なくとも1つは1でなければならない。
【0051】
適切なコード・ワードから1つのコードを最終的に選択する方法は、dc抑制に基づいてなされる。すなわち、信号ライン60の変調ビット・ストリームのdc成分がゼロに最も近くなるコード・ワードが選択される。
【0052】
ラン・レングス制限、ビット構造制限およびdc抑制に基づいて複数のコード・ワードから1つのコード・ワードを選択するために、計算・選択装置70が用いられる。バス51から情報ワードを受け取ると、コンバータ50は、この情報ワードに対応する4つのコード・ワードのすべておよび現在状態値を、バス72を通して計算・選択装置70に転送する。計算・選択装置70はこれらをローカル・メモリに格納する。
【0053】
計算・選択装置70は、4つのコード・ワードのセットのそれぞれがラン・レングス制限条件に適合するか否かを決定し、適合する場合には、ビット構造制限条件にも適合するか否かを決定する手段を備える。
【0054】
一般に、ラン・レングス制限条件に適合するか否かを決定する手段は組合せ論理回路を備える。この論理回路は、4つのコード・ワードのそれぞれの最初と直前のワードの最後にある2進数ゼロの全ての数をカウントし、この全ての数がラン・レングス範囲内にあれば、すなわち(d,k)制限条件に適合していれば、所定の出力を提供する。
【0055】
ビット構造制限条件に適合するか否かを決定する手段は、一般に、別の組合せ論理回路を備える。例えば、NORゲートを構成して、コード・ワードの第1および第13番目のビットの両方が2進数ゼロである場合、およびゼロである場合に限り、2進数1の出力を発生する。
【0056】
ラン・レングス制限およびビット構造制限に適合するこれらのコード・ワードについて、次に、計算・選択装置70はそれぞれの低周波成分を決定し、信号ライン60上の変調ビット・ストリームがゼロに最も近くなるコード・ワードを選択する。計算装置の好ましい実施形態では、ランニング・ディジタル・サムを用いて、変調信号の低周波成分を確定する。
【0057】
ランニング・ディジタル・サムは多くの方法で決定できる。第1の具体化は、図3に示すような2進アップ/ダウン・カウンタ100を使用する。コード・ワードのビットは、先頭が最上位のビット(MSB)になるようにしてシリアル・ビット・ストリームとしてカウンタ100に与えられる。アップ/ダウン・カウンタ100がビット・ストリーム内に2進数の1またはゼロのいずれかを検出すると、カウント値は必要に応じて増加または減少される。またアップ/ダウン・カウンタ100がビット・ストリーム内に2進数の1を検出すると、カウント値を必要に応じて増加または減少した後に、カウント方向を逆にする。ランニング・ディジタル・サムと、ランニング・ディジタル・サムが増加しているかまたは減少しているかを示す方向フラグとは、アキュムレータ101に格納される。方向フラグが、ランニング・ディジタル・サムが増加していることを示す場合、加算器/減算器102を用いて、ランニング・ディジタル・サムが、カウンタに提供された各コード・ワードに対してアップ/ダウン・カウンタにより生成されたカウント値に加算される。逆に、方向フラグが、ランニング・ディジタル・サムが減少していることを示す場合、カウンタに提供された各コード・ワードに対してアップ/ダウン・カウンタにより生成されたカウント値が、加算器/減算器102によりランニング・ディジタル・サムから減算される。加算または減算の結果はレジスタ103に格納される。コード・ワードが選択されると、レジスタ103からの適切な結果を用いて、新しいランニング・ディジタル・サムでアキュムレータ101を更新する。
【0058】
別の具体化は、図4に示すように、アップ/ダウン・カウンタ100の代わりにメモリ110を使用する。このメモリ110は、ルックアップ・テーブル内に、コード・ワードごとに、個々のランニング・ディジタル・サムおよび方向変更フラグを格納する。前述のように、ランニング・ディジタル・サムと、ランニング・ディジタル・サムが増加または減少しているかを示す方向フラグとは、アキュムレータ101に格納される。方向フラグが、ランニング・ディジタル・サムが増加していることを示す場合、加算器/減算器102を用いて、アキュムレータ101のランニング・ディジタル・サムが、メモリ110に提供された各コード・ワードに対してメモリ110によって与えられる個々のランニング・ディジタル・サムに、加算される。また、方向フラグが、ランニング・ディジタル・サムが減少していることを示す場合、メモリ110に提供された各コード・ワードに対してメモリ110により与えられる個々のランニング・ディジタル・サムが、加算器/減算器102によってランニング・ディジタル・サムから減算される。加算または減算の結果はレジスタ103に格納される。コード・ワードが選択されると、レジスタ103からの適切な結果を用いて、新しいランニング・ディジタル・サムにアキュルレータ101を更新する。選択されたコード・ワードに付随する方向変更フラグがセットされると、方向フラグの値が反転する。このように、ランニング・ディジタル・サムが増加するかまたは減少するかは、方向フラグの現在値および方向変更フラグにより決定される。
【0059】
選択されたコード・ワードはバス73を通してコンバータ50に指示される。次に、前述のように、コンバータ50はコード・ワードおよび次の状態値をバス52および55にそれぞれ出力する。
【0060】
図2A〜図2Dはコンバータ50により利用されるテーブルを示す。コンバータ50はこのテーブルを用いて、各8ビット情報および現在状態値に対して、いずれの16ビットのコード・ワードおよび新しい状態値を交付するかを決定する。コード・ワードおよび次の状態値は、所定のラン・レングスすなわち(d,k)制限条件に適合するように割り当てられている。したがって、コード・ワードが情報ワードおよび次の状態値によってのみ指示されるように選択されている場合、dc成分の制御はできないが、符号化ビット・ストリームはラン・レングス制限条件に適合する。しかし、情報ワードに関連付けられた変調ワードのディスパリティ同士は全く正反対であるため、異なる状態からコード・ワードを置換する際にランニング・ディジタル・サムへの影響が大きくなる。
【0061】
テーブルは、辞書式順序で2mすなわち256が可能な8ビット情報ワードを格納する列200と、各現在状態値203a〜dに対して、対応するコード・ワードおよび次の状態値を含む1対の列201a〜d、202a〜dとを備える。
【0062】
第1タイプのコード・ワードとして公知の情報ワードに一意に対応するコード・ワードと、同一の現在状態値に対して複製されて繰り返し現れるコード・ワードとがある。後者は第2タイプのコード・ワードとして公知である。ただし、次の状態値は常にこれら複製コード・ワード間で異なる。例えば、図2Aから分かるように、列201aにおいて、情報ワード6および7に対するコード・ワードは同一であるが、次の状態値は異なり、それぞれ3および2である。
【0063】
状態はまた、2つのグループに分割できる。状態1および4は第1状態グループに属し、一方、状態2および3は第2状態グループに属する。第2状態グループは次の状態値で構成され、次の状態値は、復号化のときに、複製コード・ワードがいずれの情報ワードに対応するのかを決定するのに必要とされる。したがって、上記の例では、次のコード・ワードが状態2に属するかまたは状態3に属するかを決定することにより、情報ワードが6であるかまたは7であるかを決定できる。これは、既に述べたように、これら状態の固有のビット構造により決定される。
【0064】
与えられたエンコーダが状態1または4にある場合、情報ワードの変換がなされるたびに、情報ワードに対応する4つのコード・ワードから、前に書き込まれたコード・ワードとの並置が前述のラン・レングスすなわち(d,k)制限条件を満たすコード・ワードであって、かつそのコード・ワードに対するランニング・ディジタル・サムが最もゼロに近い、特定のコード・ワードが選択される。このようにして、変調信号のDC電圧レベルはゼロに近いほぼ一定レベルに維持され、低周波成分は可能な限り小さい値に維持される。
【0065】
エンコーダが状態1または4にある場合、この状態に入る直前に変換されたコード・ワードは第1タイプである。定義によれば、復号化の間、状態1または4のコード・ワードは、前のコード・ワードに付随する情報ワードを一意に確定するために観測される必要はない。したがって、ラン・レングスすなわち(d,k)制限条件を満たす限り、エンコーダは与えられた情報ワードに付随する4つのコード・ワードのいずれからも選択できる。
【0066】
以下の例は符号化および選択手順を明らかにする。エンコーダ状態が1(または4)であるとし、前に転送されたコード・ワードの終端の2進数ゼロの数が5であるとする。情報ワードがi=0の場合、バイトi=0に付随する4つのコード・ワードのすべて、すなわち、0000010010000000,0100000100100000,0100100001001000,0100000100100000(図2A参照)を集めて選択セットSとすることができる。これは、前のコード・ワードとすべてのコード・ワードとの並置がd=2およびk=10のラン・レングス制限条件を満たすからである。
【0067】
これと異なり、前のコード・ワードの終端のゼロの数が7の場合、3つのコード・ワード、010000010010000,0100100001001000,0100000100100000のみが集められ選択セットSとされる。これは、コード・ワード0000010010000000は、連続した2進数ゼロの数(終端の2進数ゼロが7および先頭の2進数ゼロが5)が10を超えるため、k=10の制限条件を満たさないからである。
【0068】
選択セットS内の構成要素の数が2以上の場合、コード・ワード・セレクタは、選択セット内の利用可能な構成要素から、低周波成分について最も有利なものを選択する。選択セットが索引構成要素を1つしか含まない場合、その単一コード・ワードを転送する以外の選択はない。
【0069】
状態2および3に属するコード・ワードの第1および第13番目のビットの観測結果が、前記コード・ワードの関連する状態を確定するのに十分であるように、状態2および3のコード・ワードは編集されている。
【0070】
詳細には、状態2のコード・ワードは第1および第13番目の両ビットがゼロであり、一方、状態3のコード・ワードは第1および第13番目の両方のビットが共にゼロではない。第2タイプのコード・ワードは常に、このコード・ワードの後に、第2状態グループからのコード・ワード、すなわち状態2または3のコード・ワードが続く。したがって、第2タイプのコード・ワードに付随する情報ワードは、現在のコード・ワードと、次のコード・ワードの第1および第13番目のビットとを観測することにより、一意に復号化できる。
【0071】
与えられたエンコーダが状態2にある場合、情報ワードの変換がなされるたびに、情報ワードに付随する4つのコード・ワードから、前に書き込まれたコード・ワードとの並置が前述の(d,k)制限条件およびビット構造制限条件を満たす特定のコード・ワードが選択される。ビット構造制限は、第1および第13番目の両ビットがゼロのコード・ワードであって、かつそのコード・ワードに対するランニング・ディジタル・サムが最もゼロに近い、というものである。
【0072】
同様に、与えられたエンコーダが状態3にある場合、情報ワードの変換がなされるたびに、情報ワードに付随する4つのコード・ワードから、前に書き込まれたコード・ワードとの並置が前述の(d,k)制限条件およびビット構造制限条件を満たす特定のコード・ワードが選択される。ビット構造制限条件は、第1および第13番目の両方のビットが共にゼロでないコード・ワードであって、かつそのコード・ワードに対するランニング・ディジタル・サムが最もゼロに近い、というものである。
【0073】
以下の例は符号化および選択手順を明らかにする。エンコーダ状態が2であるとし、前に転送されたコード・ワードの終端のゼロの数が5であるとする。情報ワードがi=0の場合、i=0に付随する4つのコード・ワードのすべて、すなわち、0000010010000000,0100000100100000,0100100001001000,0100000100100000(図2A参照)は、前のコード・ワードとの並置がd=2およびk=10の制限を満たす、という条件に適合する。
【0074】
現在の状態が2であるため、候補となるコード・ワードは、第1および第13番目の両ビットがゼロでなければない。したがって、選択セットSは2つの構成要素、すなわち0000010010000000および0100000100100000を備える。
【0075】
選択セット内の構成要素の数が2以上の場合、コード・ワード・セレクタは、選択セット内の利用可能な構成要素から、低周波成分について最も有利なものを選択する。選択セットが1つの構成要素しか含まない場合、その単一コード・ワードを転送する以外の選択はない。
【0076】
選択セットのサイズはラン・レングス制限に依存するが、これは、2つ以上のコード・ワードを含む選択セットが、すべての状況において各情報ワードに対して利用できるとは限らないことを意味し、いずれにせよランニング・ディジタル・サムに影響を与える可能性がある。具体化において、このことは、変調信号中に低周波成分が存在しないことを保証するのに十分であると思われる。
【0077】
情報ワードに付随するコード・ワードのセット内に、ランニング・ディジタル・サム内に生じる変化が最大になる一対のコード・ワード、すなわち、これらコード・ワードの付随する変調信号が正反対のディスパリティを有する一対のコード・ワードを含むのが好ましい。ここで、ディスパリティは、変調信号内の2進数ゼロの数および2進数1の数の差として定義されている。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】エンコーダの例を示す。
【図2A】情報ワードとコード・ワードの関係を決定しているコーディング・テーブルの最初の部分を示す。
【図2B】図2Aに続く部分を示す。
【図2C】図2Bに続く部分を示す。
【図2D】図2Cに続く部分を示す。
【図3】ランニング・ディジタル・サム回路の第1具体化を示す。
【図4】ランニング・ディジタル・サム回路の第2具体化を示す。
【符号の説明】
【0079】
51 データ・ワード入力
70 セレクタ
52 コード・ワード出力
Claims (18)
- コード・ワードおよび付随する次の状態値のテーブルを用いて、一連のデータ・ワードを一連のコード・ワードを含む出力ビット・ストリームに変換する方法であって、
前記テーブルは、各データ・ワードに対して、複数の現在状態値のそれぞれに、コード・ワードおよび付随する次の状態値を提供し、
コード・ワードは、唯一のデータ・ワードに対応する第1タイプか、または複数のデータ・ワードに対応する第2タイプのいずれかであり、
第2タイプの各コード・ワードに付随する次の状態値は、第1状態グループの1つに属し、
次の状態値は、次の状態値に従って選択される隣接コード・ワードがラン・レングス制限条件を満たすことを保証し、
前記第1状態グループに属するコード・ワードは、固有のビット構造により識別され、さらに、
a.データ・ワードを取り出す取出し工程と、
b.ラン・レングス制限条件に適合する複数の現在状態値のそれぞれについて、前記データ・ワードに対応するコード・ワードを選択する選択工程であって、現在状態値が第1状態グループに属する場合、現在状態値は現在状態値の固有ビット構造にも一致する選択工程と、
c.前記選択工程bで選択されたコード・ワードから、出力ビット・ストリームのdc成分がゼロに最も近くなるコード・ワードを選択する選択工程と、
d.前記選択工程cで選択されたコード・ワードを前記出力ビット・ストリーム内に配置する配置工程とを備える、
データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。 - 請求項1において、現在状態値および次の状態値の数は4である、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項2において、現在状態値および次の状態値は1〜4の範囲内である、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項3において、第1状態グループは、2および3の現在状態値および次の状態値を含む、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項4において、2または3の現在状態値に対応するコード・ワードの固有のビット構造は、少なくとも2つのビットが所定の値を有する、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項5において、2の現在状態値に対応するコード・ワードの固有のビット構造は、第1および第13番目のビットの両方がゼロである、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項5または6のいずれか一項において、3の現在状態値に対応するコード・ワードの固有のビット構造は、第1および第13番目のビットの両方がゼロでない、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項1から7のいずれか一項において、データ・ワードの長さが8ビットである、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項1から8のいずれか一項において、コード・ワードの長さが16ビットである、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項1から9のいずれか一項において、ラン・レングス制限条件は、出力ビット・ストリームの各2進数1の間に、第1の数以上の2進数ゼロおよび第2の数以下の2進数ゼロが存在する、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項10において、第1の数は2であり、第2の数は10である、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項1から11のいずれか一項において、出力ビット・ストリームのdc成分がゼロに最も近くなるコード・ワードの選択は、出力ビット・ストリームと、ラン・レングス制限条件に適合し、現在状態値が第1状態グループに属する場合は、現在状態値の固有のビット構造にも一致するコード・ワードのすべてとのランニング・ディジタル・サムを計算することを含む、データ・ワードから出力ビット・ストリームへの変換方法。
- 請求項1から12のいずれか一項による方法を用いて変換されるビット・ストリームを格納する記録媒体。
- 請求項13において、前記記録媒体は、CD(コンパクト・ディスク)、DVD(ディジタル・バーサタイル・ディスク)、またはMD(ミニディスク)である、記録媒体。
- 一連のデータ・ワードを一連のコード・ワードを含む出力ビット・ストリームに変換するエンコーダであって、
a.データ・ワードを受け取るデータ・ワード入力と、
b.コード・ワードおよび付随する次の状態値のテーブルを格納する第1メモリであって、前記テーブルは、各データ・ワードに対して、複数の現在状態値のそれぞれについて、コード・ワードおよび付随する次の状態値を提供し、前記コード・ワードは、唯一のデータ・ワードに対応する第1タイプか、または2つ以上のデータ・ワードに対応する第2タイプのいずれかであり、前記第2タイプの各コード・ワードに付随する次の状態値は、第1状態グループの1つに属し、前記次の状態値は、次の状態値に従って選択される隣接コード・ワードがラン・レングス制限条件を満たすことを保証し、前記第1状態グループに属するコード・ワードは、固有のビット構造により識別できる、第1メモリと、
c.複数の現在状態値のコード・ワードの中から、前記データ・ワード入力が受け取るデータ・ワードに対応し、ラン・レングス制限条件に適合するコード・ワードであって、現在状態値が第1状態グループに属する場合は、現在状態値の固有ビット構造にも一致するコード・ワードを選択するセレクタと、
d.前記セレクタcで選択されたコード・ワードを格納する第2メモリと、
e.前記出力ビット・ストリームおよび前記第2メモリに格納されたコード・ワードのランニング・ディジタル・サムを求めるランニング・ディジタル・サム回路と、
f.前記ディジタル・サム回路eが求めたディジタル・サムのうち最少のランニング・ディジタル・サムを有するコード・ワードを前記第2メモリdから選択するセレクタと、
g.前記出力ビット・ストリーム内に前記セレクタfに選択されたコード・ワードを配置するコード・ワード出力とを備えたエンコーダ。 - 請求項15において、前記ランニング・ディジタル・サム回路は、アップ/ダウン2進カウンタを備え、2進数1を検知した後にこのカウンタのカウント方向は変化し、2進数1またはゼロのいずれかを検出すると、この値に応じてカウンタのカウント値は増加または減少する、エンコーダ。
- 請求項15において、前記ランニング・ディジタル・サム回路は、コード・ワードごとに個々のランニング・ディジタル・サムを有するルックアップ・テーブルを格納するメモリを備えた、エンコーダ。
- 請求項17において、前記ルックアップ・テーブルは、さらに、コード・ワードごとに方向変更フラグを有する、エンコーダ。
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