JP2006236440A - 状態制御コード挿入の状態符号化方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 状態制御コード挿入の状態符号化方法と装置の提供。
【解決手段】 周知の状態コード方法と構造における、直流電流と低周波成分の制御効果が低い問題を改善するため、本発明は状態コード方法中に状態制御コードを挿入して後続のコードワードの選択機会を増し、並びに挿入する状態制御コード自身がマルチレベル符号化の特性により、複数組の異なる信号値を符号化時の選択に提供し、直流電流と低周波成分の制御効果を高める。
【選択図】 図４

Description

本発明は信号処理（ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方法と装置に係り、特に、状態制御コード（ｓｔａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｄｅ）を挿入する状態制御（ｓｔａｔｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方法と装置に関する。

一般に、光学データ保存媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）より読み取られるデータが形成する２ビット読み取り信号は直流電流（ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）と低周波（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）成分を包含し、これらの直流電流と低周波成分はＣＤドライブ中のサーバー制御信号に干渉し、これによりＣＤ中のデータが適切に読み取られなくなる。このため、光学データ保存媒体に書き込まれる或いは光学データ保存媒体より読み出される２ビット信号中の直流電流と低周波成分を制御できる新たな符号化と保存の技術の発展が望まれている。

マルチレベル技術は高容量ＣＤ保存技術の一つであり、そのうちマルチレベルランレングスリミテッド（ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ｒｕｎ ｌｅｎｇｔｈ ｌｉｍｉｔｅｄ；ＭＬ−ＲＬＬ）技術は既存のＣＤ保存技術に近いため、実現しやすい。実際の使用時には、先にＮＲＺ（ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｚｅｒｏ）信号を符号化し、更にＮＲＺ信号よりディスクに記録するマルチレベルＮＲＺＩ（ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｚｅｒｏ ｉｎｖｅｒｔ）信号を発生する。その公式は、
ＮＲＺＩ〔ｎ＋１〕＝ｍｏｄ（ＮＲＺＩ〔ｎ〕＋ＮＲＺＩ〔ｎ＋１〕，ｌｅｖｅｌ ｎｕｍｂｅｒ）
とされ、そのうち、ｌｅｖｅｌ ｎｕｍｂｅｒは実際使用時のレベル数とされ、ｍｏｄ（）はｌｅｖｅｌ ｎｕｍｂｅｒに対して取る余数である。

図１はＮＲＺ信号、ＮＲＺＩ信号とデジタル合計値（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｍ ｖａｌｕｅ；ＤＳＶ）の変化を説明する図である。図１を参照し、ｌｅｖｅｌ ｎｕｍｂｅｒ＝３を例として以下に説明する。開始時にＮＲＺＩ信号は第０レベルＬＶ０にあり、ＮＲＺ＝２に遇う時、ｍｏｄ（０＋２，３）＝２により、新たなＮＲＺＩ信号は第２レベルＬＶ２に停留し、更にＮＲＺ＝１に遇う時、ｍｏｄ（０＋１，３）＝１により、この時のＮＲＺＩ信号は第１レベルＬＶ１に変わり、その他はこれにより類推される通りである。そのうち、良好なスペクトル特性を保持するために、或いは電気回路設計を容易とするため、通常はＮＲＺ信号中の連続する０の個数の最小値ｄ（則ちランレングス（ｒｕｎ ｌｅｎｇｔｈ）の最小値）と最大値ｋ（則ちランレングスの最大値）が規定され、例えば（ｄ，ｋ）＝（２，８）はＮＲＺ信号中の二つの非０数値間に少なくとも二つの０が必要で、最多で８個を超過しない０があることを示し、これが即ちＲＬＬの定義である。

符号化で得られるＮＲＺＩ信号が低周波部分のサーバー制御信号に影響を与えないように、周知のツーレベル符号化時には通常符号化により得られるＮＲＺＩ信号デジタル合計値を制御することにより、ＮＲＺＩ信号の低周波成分を下げる。理論上、デジタル合計値の変化範囲が小さくなるほど、ＮＲＺＩ信号の低周波成分は低くなり、ツーレベル符号化時のデジタル合計値がＮＲＺＩ信号のハイレベルとローレベルのビット数の差と定義され、マルチレベル符号化時には、予め各レベルに一つの重み値が設定され、図１の例で、スリーレベルのＮＲＺＩ信号の重み値が上から下に１、０、−１に設けられる時、開始のデジタル合計値が０に設けられれば、各時間点で計算されるデジタル合計値が変化する。

正確なＮＲＺ信号を符号化するため、状態符号化は一般に採用されている符号化方法であり、それは（ｄ，ｋ）制限に符合するＲＬＬコードワードを使用し、最初と最後の０の数により状態分類を行ない、更に状態分類により対応するテーブルを形成する。符号化時には、ユーザーデータが対応するテーブル中の現在状態のコードワードを選択するほか、次のコードワードの状態を探し出す必要があり、こうして符号化する方法は当初符号化テーブル設計時の（ｄ，ｋ）値に違反しない。

２０００年に、Ｌｅｅ氏等により提出された特許文献１にはマルチレベルデータシーケンス（ｄａｔａ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を保存媒体に書き込む方法が記載され、それは保存媒体よりこのマルチレベルデータシーケンスを読み取る時に、読み取り信号に包含される直流と低周波成分を減らすことができる方法である。この方法は複数のマージシンボル（ｍｅｒｇｅ ｓｙｍｂｏｌ）中より各一つのマージシンボルの読み取り信号に対するランデジタル合計（ｒｕｎｎｉｎｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｍ）値の影響を評価し、更に一つの比較的良好なマージシンボルを選出し、その後、この比較的良好なマージシンボルをこのマルチレベルデータシーケンスに挿入し、これにより読み取り信号のランデジタル合計値を制御する（即ち直流電流と低周波成分を制御する）。しかし、この方法は完全に読み取り信号のランデジタル合計値を制御しようとすると、マージシンボルの長さを増す必要があり、また、前後コードワード接続時の（ｄ，ｋ）制限を考慮すると、マージシンボルは更に長くする必要があり、これは却って符号化率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）を大幅に下げる。

非特許文献１にはＩｍｍｉｎｋによる一種の高効率の符号化方法が記載され、この方法は、ＭＬ３ｍ／ｎ（ｄ，ｋ）に対して符号化テーブル（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔａｂｌｅ）を設計する。そのうち、ｄ＝２がランレングスの最小値とされ、ｋ＝８がランレングスの最大値とされ、ｍ＝８が情報ワードレングス（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｏｒｄ ｌｅｎｇｔｈ）とされ、ｎ＝１１がコードワードレングス（ｃｏｄｅｗｏｒｄ ｌｅｎｇｔｈ）とされ、実際の使用時の信号のレベル数は３とされる。

図２はＩｍｍｉｎｋの方法により発生するＭＬ３ ８／１１（２，８）符号化テーブルの一部分である。図２に示されるように、このテーブルは大き過ぎ、ゆえにただそのうちの一部分（ユーザーデータ４４から６３）を抜粋して説明する。この符号化テーブルは全部で三つの状態（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を有し、Ｓ１に属するコードワードの第１と第２ビットはいずれも０とされる。Ｓ２に属するコードワードの第１ビットは０とされ、且つ第２ビットが０であって非Ｘであれば、第３ビットは必ずＸとなる。Ｓ３に属するコードワードは、その第１ビットが必ずＸとされる。このほか、前述のＸはＬＶ３中では１或いは２とされ得て、Ｓ３はまたＳ３０とＳ３１に分けられ、これは、現在状態がＳ３の時、Ｓ３０とＳ３１中よりユーザーデータに対応する二つのコードワード（同じ或いは異なるものとされうる）を探し出し、直流電流と低周波成分の制御が良好な一つのコードワードを選択して出力すればよいことを意味する。このような符号化方法にあって、標準化周波数１０^-4の時、パワースペクトル密度（ｐｏｗｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｄｅｎｓｉｔｙ；ＰＳＤ）の値は約−３ｄＢとされる。

別の方面から説明すると、現在状態がＳ１の時は、直前のコードワードの末尾の連続する０は少なくとも０個であることを表示し、現在状態がＳ２であれば、直前のコードワードの末尾の連続する０は少なくとも一つであることを示す。もし現在状態がＳ３０或いはＳ３１であれば、直前のコードワード末尾の連続する０は少なくとも二つである。

現在状態がどのようであろうと、ユーザーデータＵＡと現在状態ＳＡが対応する符号化テーブルよりコードワードＣＡ、及び次の状態ＳＢを探し出せ、更に次のユーザーデータＵＢと、符号化テーブル中のＳＢに属するコードワードに基づき、次のコードワードＣＢを探し出せ、こうして続けることで、全てのユーザーデータの符号化を完成できる。復号時には、符号化テーブル中の状態ＳＡに属する同様のコードワードＣＡが一度だけでなく出現しうるため、更に次のコードワードが所属する状態、即ちＳＢにより、正確にＵＡの値を復号する必要がある。ＣＡとその後の可能なＳＢは図３に詳細に示される。図３はＭＬ３ ８／１１（２，８）符号化テーブル中の、コードワードＣＡと次の状態ＳＢの間の対応関係図である。

この高効率方法を利用して得られる符号化効率（ｃｏｄｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は９５％に達するが、設計された符号化テーブルにより符号化して得られるＮＲＺＩ信号は、低周波成分制御（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）の機能がユーザーの要求を達成できない。

米国特許第６６０４２１９号明細書 「ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｃ−ｆｒｅｅ ＲＬＬ ｃｏｄｅｓ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＶＯＬ．５１，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ ２００３

本発明は上述の周知のデータを光学保存媒体に保存する方法中に発生する欠点を克服する。その主要な目的は、状態制御コード挿入の状態符号化方法を提供し、状態符号化方法の構造にあって、直流電流と低周波成分の制御を達成することにある。

この方法は、以下のステップを包含する。即ち、（ａ）現在状態、状態符号化テーブル及びユーザーデータに基づき、ランレングスリミテッド（ＲＬＬ）状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードを発生して並びに次の状態（ｎｅｘｔ ｓｔａｔｅ）を保存し、このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足するものとし、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングス最小値、ｋはランレングス最大値とするステップ、（ｂ）状態制御コードを挿入するか否かを決定し、挿入しない場合は、（ａ）のステップに戻り、挿入する場合は（ｃ）のステップを実行するステップ、（ｃ）現在状態に基づき、対応する一組の状態制御コードを探し出すステップ、（ｄ）この一組の状態制御コード中より、一つの状態制御コードを選択並びに出力し、並びに状態制御コードに対応する一組の次の状態を保存する。

本発明の最大の特色は周知の状態符号化方法にあって、状態制御コードを挿入し、後続コードワードの選択機会を増し、並びに状態制御コード自身のマルチレベル符号化の特性により、複数組の異なる信号値を符号化時の選択に供し、低周波成分制御効果を高めることにある。

本発明のもう一つの目的は、一種の状態制御コード挿入の状態符号化装置を提供することにある。それはランレングスリミテッド状態符号化ユニット、状態制御コード挿入ユニット、第１マルチプレクサ、現在状態保存ユニット、状態制御コードテーブル保存ユニット、状態制御コード選択ユニット、デジタル合計値計算ユニット、及び第２マルチプレクサを具えている。

ランレングスリミテッド状態符号化ユニットは状態符号化テーブルを具え、現在状態保存ユニットの出力する現在状態、該状態符号化テーブルとユーザーデータに基づき、ランレングスリミテッド状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードと次の状態を出力する。このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足し、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングスの最小値、ｋはランレングスの最大値とされる。状態制御コード挿入ユニットは状態制御コード挿入が必要であると決定された時、二つの挿入信号を出力する。第１マルチプレクサはこの挿入信号に基づき、入力された二組の次の状態中より一組の次の状態を選択して出力する。現在状態保存ユニットは第１マルチプレクサより伝送された次の状態データを受け取り並びに保存し、並びに現在状態をランレングスリミテッド状態符号化ユニットと状態制御コードテーブル保存ユニットに出力する。

状態制御コードテーブル保存ユニットは状態制御コードテーブルを具え、それは現在状態データに基づき、この状態制御コードテーブルをサーチした後、現在状態に対応する一組の状態制御コードと一組の次の状態を出力する。状態制御コード選択ユニットは、第１設定時間に一組の状態制御コードと一組の次の状態を受け取り更にデジタル合計値計算ユニットに出力し、第２設定時間に一組のデジタル合計値を受け取り、そのなかから絶対値が最小のデジタル合計値に対応する一つの状態制御コードと該状態制御コードに対応する一組の次の状態を選択する。デジタル合計値計算ユニットは複数のパラメータを受け取り、計算し一組のデジタル合計値を出力する。第２マルチプレクサは挿入信号に基づき、ＲＬＬコードワードより一つの出力を選択する。

実験結果によると、インフォメーションワードレングスｍ＝８、コードワードレングスｎ＝１１及び状態制御コードを加えない情況下で、そのパワースペクトル密度は周波数１０^-4での値が約−３ｄＢであり、ただし各コードワード後に１ビットの状態制御コードを接続する時、符号化率は１／１２下がるが、パワースペクトル密度は周波数１０^-4での値が約−３５ｄＢまで下がる。二つのコードワード後に１ビットの状態制御コードを接続すると、符号化率は僅かに１／２３下がり、パワースペクトル密度は周波数１０^-4での値が約−２５ｄＢであるが、一般の設計の要求を満足させることができ、この時の符号化率はデジタルビデオディスクの符号化率の１．３９倍となる。これにより、本発明の提出する方法は確実に低周波成分の制御効果を向上できる。

請求項１の発明は、状態制御コード挿入の状態符号化方法において、
（ａ）現在状態、状態符号化テーブル及びユーザーデータに基づき、ランレングスリミテッド（ＲＬＬ）状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードを発生し並びに次の状態（ｎｅｘｔ ｓｔａｔｅ）を保存し、このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足するものとし、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングス最小値、ｋはランレングス最大値とするステップ、
（ｂ）状態制御コードを挿入するか否かを決定し、挿入しない場合は、（ａ）のステップに戻り、挿入する場合は（ｃ）のステップに進むステップ、
（ｃ）状態制御コードテーブルと現在状態に基づき、対応する一組の状態制御コードを探し出すステップ、
（ｄ）この一組の状態制御コード中より、一つの状態制御コードを選択並びに出力し、並びにこの状態制御コードに対応する一組の次の状態を保存し、その後、（ａ）のステップに戻るステップ、
を具えたことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ｄ）のステップの選択並びに出力の動作が、
（ｄ１）複数のパラメータに基づき、一組のデジタル合計値を計算するステップ、
（ｄ２）この一組のデジタル合計値中の絶対値が最小のデジタル合計値に対応する状態制御コードを選択し並びに出力するステップ、
のサブステップを具えたことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードテーブルが、現在状態フィールド、状態制御コードフィールド、及び次の状態フィールドを具え、各現在状態が一組の状態制御コードに対応し、この一組の状態制御コード中の各状態制御コードが一組の次の状態に対応し、該現在状態フィールド中の現在状態の総状態数が状態制御コードテーブルの総状態数に等しいことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項４の発明は、請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードフィールドが少なくとも一組の状態制御コードを具え、該一組の状態制御コードが少なくとも二つの状態制御コードを包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項５の発明は、請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードフィールドが少なくとも一つの状態制御コードを具え、それが対応する一組の次の状態の数が少なくとも二つとされることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項６の発明は、請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードテーブル中の各現在状態とその対応する一組の状態制御コードがｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項７の発明は、請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードテーブル中の各組の状態制御コードとその対応する一組の次の状態がｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項８の発明は、請求項２記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ｄ１）のステップの複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる一つのユーザーデータに対応する少なくとも一つのＲＬＬコードワードと一組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項９の発明は、請求項２記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ｄ１）のステップの複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる複数のユーザーデータに対応する複数のＲＬＬコードワードと複数組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、ｍ＝８、ｎ＝１１、ｋ＝８であることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項１１の発明は、請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ａ）のステップ中で実行されるランレングスリミテッド状態符号化はマルチレベルランレングスリミテッド状態符号化とされることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項１２の発明は、請求項１１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、マルチレベルランレングスリミテッド状態符号化のレベル数が３とされたことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法としている。
請求項１３の発明は、状態制御コード挿入の状態符号化装置において、ランレングスリミテッド状態符号化ユニット、状態制御コード挿入ユニット、第１マルチプレクサ、現在状態保存ユニット、状態制御コードテーブル保存ユニット、状態制御コード選択ユニット、デジタル合計値計算ユニット、及び第２マルチプレクサを具え、
該ランレングスリミテッド状態符号化ユニットは状態符号化テーブルを具え、現在状態、該状態符号化テーブルとユーザーデータに基づき、ランレングスリミテッド状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードと次の状態を出力し、このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足し、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングスの最小値、ｋはランレングスの最大値とされ、
該状態制御コード挿入ユニットは状態制御コード挿入が必要であると決定された時、二つの挿入信号を出力し、
該第１マルチプレクサはこの挿入信号に基づき、入力された二組の次の状態中より一組の次の状態を選択して出力し、
該現在状態保存ユニットは、現在状態を出力し並びに該第１マルチプレクサより伝送された次の状態データを受け取り並びに保存し、
該状態制御コードテーブル保存ユニットは状態制御コードテーブルを具え、それは現在状態データに基づき、この状態制御コードテーブルをサーチした後、現在状態に対応する一組の状態制御コードと一組の次の状態を出力し、
該状態制御コード選択ユニットは、第１設定時間に一組の状態制御コードと一組の次の状態を受け取り並びに出力し、第２設定時間に一組のデジタル合計値を受け取り、そのなかから絶対値が最小のデジタル合計値に対応する一つの状態制御コードと該状態制御コードに対応する一組の次の状態を選択並びに出力し、
該デジタル合計値計算ユニットは複数のパラメータを受け取り、それを計算し一組のデジタル合計値を出力し、
該第２マルチプレクサは挿入信号に基づき、ＲＬＬコードワードより一つを選択し出力することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードテーブルは少なくとも現在状態フィールド、状態制御コードフィールド、及び次の状態フィールドを具え、各現在状態が一組の状態制御コードに対応し、この一組の状態制御コード中の各状態制御コードが一組の次の状態に対応し、該現在状態フィールド中の現在状態の総状態数が状態制御コードテーブルの総状態数に等しいことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。
請求項１５の発明は、請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードフィールドが少なくとも一組の状態制御コードを具え、該一組の状態制御コードが少なくとも二つの状態制御コードを包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。
請求項１６の発明は、請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードフィールドが少なくとも一つの状態制御コードを具え、それが対応する一組の次の状態の数が少なくとも二つとされることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。
請求項１７の発明は、請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードテーブル中の各現在状態とその対応する一組の状態制御コードがｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。
請求項１８の発明は、請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードテーブル中の各組の状態制御コードとその対応する一組の次の状態がｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。
請求項１９の発明は、請求項１３記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる一つのユーザーデータに対応する少なくとも一つのＲＬＬコードワードと一組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。
請求項２０の発明は、請求項１３記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる複数のユーザーデータに対応する複数のＲＬＬコードワードと複数組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置としている。

本発明の状態制御コード挿入の状態符号化方法と装置は、周知の状態コード方法と構造における、直流電流と低周波成分の制御効果が低い問題を改善するため、本発明は状態コード方法中に状態制御コードを挿入して後続のコードワードの選択機会を増し、並びに挿入する状態制御コード自身がマルチレベル符号化の特性により、複数組の異なる信号値を符号化時の選択に提供し、直流電流と低周波成分の制御効果を高める。

図４は本発明の状態制御コード挿入の状態符号化方法のフローチャートである。図４に示されるように、まず、ステップ３０１で、現在状態、状態符号化テーブルとユーザーデータに基づきランレングスリミテッド状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードと次の状態を出力する。このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足し、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングスの最小値、ｋはランレングスの最大値とされる。続いて、ステップ３０２で、状態制御コード挿入を挿入するか否かを決定する。挿入しないならば、ステップ３０１に戻り、挿入するならステップ３０３を実行する。更にステップ３０３で、状態制御コードテーブルと現在状態に基づき、対応する一組の状態制御コードを探し出す。ステップ３０４で、この一組の状態制御コード中より、一つの状態制御コードを選択し並びに出力し、並びにこの状態制御コードに対応する一組の次の状態を保存し、その後ステップ３０１に戻る。

図５はステップ３０４中の選択並びに出力の動作のステップのフローチャートである。ステップ３１１で、複数のパラメータに基づき、一組のデジタル合計値を計算する。最後に、ステップ３１２で、この一組のデジタル合計値中の絶対値が最小のデジタル合計値に対応する状態制御コードを選択し並びに出力する。

そのうち、ステップ３１１中の複数のパラメータはこの一組の状態制御コード、該一組の次の状態、続いて送られる一つのユーザーデータに対応する少なくとも一つのＲＬＬコードワードと一組の次の状態を包含するか、或いは該一組の状態制御コード、該一組の次の状態、続いて送られる複数のユーザーデータに対応する複数のＲＬＬコードワードと複数組の次の状態を包含する（図９で詳細に説明する）。

図６は図３の状態制御コード挿入の後のコードワードＣＡ、状態制御コードと次の状態ＳＢの間の対応関係図である。コードワードＣＡとＣＢ中に１ビットの状態制御コードを挿入した後、正確に復号する必要があれば、挿入した状態制御コード挿入の状態制御コードに状態の特性を具備させ、並びにｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足させる必要がある。ゆえに、コードワードＣＡ、状態制御コードと次の状態ＳＢの間は図６に示される対応関係をなす。周知の状態符号化方法にあっては、コードワードＣＡの後に、符号化テーブル中のＳ１に属するコードワードが接続され（図２、３に示されるとおり）、この時、コードワードＣＡの後に１ビットの０が挿入されて状態制御コードとされるため、符号化テーブル中のＳ１とＳ２に属する二つの異なるコードワード中より、直流電流と低周波成分制御効果が良好で且つｍ／ｎ（ｄ，ｋ）値に違反しない一つのコードワードを選択する。周知の状態符号化方法にあって、コードワードＣＡの後に符号化テーブル中のＳ２に属する一つのコードワードを接続すると、コードワードＣＡの後に１ビットの０を状態制御コードとして挿入するために、符号化テーブル中のＳ３０とＳ３１に属する二つの異なるコードワード（同じ或いは異なるものとされうる）中より、直流電流と低周波成分制御効果が良好な一つのコードワードを選択する。このほか、伝統的な状態符号化方法では、コードワードＣＡの後に符号化テーブル中のＳ３に属するコードワードを接続すると、コードワードＣＡの後に１ビットのＸ（Ｘは１或いは２とされうる）を状態制御コードとして挿入するため、符号化テーブル中よりＳ１に属するコードワードを探し出し、並びにその直流電流と低周波成分制御効果により挿入する状態制御コードを１或いは２のいずれとするかを決定する。

以上、現在状態（即ち前のコードワードが指定する次の状態）とその対応する状態制御コードと次の状態により図７に示される状態制御コードテーブルが形成される。この状態制御コードテーブル４００中には三つのフィールドが包含され、それぞれ現在状態フィールド４０１、状態制御コードフィールド４０２、及び次の状態フィールド４０３とされる。そのうち、図７の状態制御コードテーブルは図２の状態符号化テーブルより派生し、ゆえに現在状態フィールド４０１中の現在状態の総状態数（Ｓ１〜Ｓ３）は状態符号化テーブル２００の総状態数（Ｓ１〜Ｓ３）に等しい。このほか、各現在状態は一組の状態制御コードに対応し、例えば現在状態がＳ１とされる時、一組の状態制御コード０に対応し、現在状態がＳ３とされる時、一組の状態制御コード１、２に対応する。及び、各状態制御コードは一組の次の状態に対応し、例えば現在状態がＳ１で、状態制御コードが０の時、一組の次の状態Ｓ１、Ｓ２に対応し、現在状態がＳ２で、状態制御コードが０の時、一組の次の状態Ｓ３０、Ｓ３１に対応する。更に、状態制御コードフィールド４０２中に少なくとも一組の状態制御コードが包含され、それは少なくとも二つの状態制御コードを包含し、例えば現在状態がＳ３の時、状態制御コードは１或いは２とされる。状態制御コードフィールド４０２は少なくとも一つの状態制御コードを包含し、その対応する次の状態の数は少なくとも２個とされ、例えば現在状態がＳ１、状態制御コードが０の時、その対応する次の状態の数は二つ（Ｓ１、Ｓ２）とされる。

特に、現在、状態符号化テーブルには非常に多くの設計があり、図２はそのうちの一例に過ぎず、これにより異なる状態符号化テーブルより異なった状態制御コードテーブルが派生し得て、その先決条件は、状態制御コード挿入の後、全ての状態制御コードとコードワードがもとの状態符号化テーブル中のｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足する必要があることである。異なる状態符号化テーブルは固定された三つのフィールドを有するほか、各状態制御コードテーブルが包含する現在状態フィールド中の現在状態の総状態数はいずれもそれが対応する状態符号化テーブルの総状態数に等しい。ただし、異なる状態制御コードテーブル中、各現在状態の対応する状態制御コードの数は同じとは限らず、各状態制御コードの対応する次の状態の数も差異がある。

図８はｍ＝８、ｎ＝１１の情況での、状態制御コード無しの場合、各コードワードに１ビットの状態制御コードを挿入した場合、各二つのコードワードに一ビットの状態制御コードを挿入した場合のパワースペクトル密度の比較図である。図８に示されるように、インフォメーションワードレングスｍ＝８、コードワードレングスｎ＝１１、及び状態制御コードを加えない情況にあって、そのパワースペクトル密度の周波数１０^-4での値は約−３ｄＢとされ、各コードワードの後に１ビットの状態制御コードを挿入すると、符号化率は１／１２下がるが、パワースペクトル密度の１０^-4での値は約−３５ｄＢに大幅に下がり、この時、符号化率はデジタルビデオディスクの符号化率の１．３３倍となり、二つのコードワード（全部で２２ビット）の後に１ビットの状態制御コードを挿入すると、その符号化率は１／２３だけ下がるが、パワースペクトル密度の１０^-4での値は約−２５ｄＢに下がり、設計の要求を満足させ、この時の符号化率は更に向上されてデジタルビデオディスクの符号化率の１．３９倍となる。

図９は本発明の状態制御コード挿入の状態符号化装置のハードウエア構造図である。図９に示されるように、この状態符号化装置６００はランレングスリミテッド状態符号化ユニット６０５、状態制御コード挿入ユニット６０７、第１マルチプレクサ６０８、現在状態保存ユニット６０１、状態制御コードテーブル保存ユニット６０２、状態制御コード選択ユニット６０３、デジタル合計値計算ユニット６０４、及び第２マルチプレクサ６０６を包含する。

ランレングスリミテッド状態符号化（ＲＬＬ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ユニット６０５は状態符号化テーブルを具え、現在状態保存ユニット６０１の出力する現在状態、該状態符号化テーブルとユーザーデータに基づき、ランレングスリミテッド状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードと次の状態を出力する。このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足し、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングスの最小値、ｋはランレングスの最大値とされる。状態制御コード挿入ユニット６０７は状態制御コード挿入が必要であると決定された時、二つの挿入信号を第１マルチプレクサ６０８と第２マルチプレクサ６０６に出力する。第１マルチプレクサ６０８はこの挿入信号に基づき、入力された二組の次の状態中より一組の次の状態を選択して出力する。現在状態保存ユニット６０１は第１マルチプレクサ６０８より伝送された次の状態データを受け取り並びに保存し、並びに現在状態をランレングスリミテッド状態符号化ユニット６０５と状態制御コードテーブル保存ユニット６０２に出力する。

状態制御コードテーブル保存ユニット６０２は状態制御コードテーブルを具え、それは現在状態保存ユニット６０１が送った現在状態データに基づき、状態制御コードテーブルをサーチした後、現在状態に対応する一組の状態制御コードと一組の次の状態を出力する。状態制御コード選択ユニット６０３は、第１設定時間に一組の状態制御コードと一組の次の状態を受け取り更にデジタル合計値計算ユニット６０４に出力する。続いて、第２設定時間に一組のデジタル合計値を受け取り、そのうち絶対値が最小のデジタル合計値に対応する一つの状態制御コードと該状態制御コードに対応する一組の次の状態を選択並びに出力する。デジタル合計値計算ユニット６０４は複数のパラメータを受け取り、それを計算し一組のデジタル合計値を出力する。第２マルチプレクサ６０６は挿入信号に基づき、ＲＬＬコードワードと状態制御コードより一つを選択し出力する。

大幅に符号化率を下げない原則の下で、本発明の主要な目的は、周知の状態符号化方法中の直流電流と低周波成分制御効果を改善することにある。この目的を達成するため、デジタル合計値計算ユニット６０４は予見（ｌｏｏｋ ａｈｅａｄ）の機能を具備し、デジタル合計値を計算する時に次のユーザーデータに対応するＲＬＬコードワードと一組の次の状態を使用するだけでなく、続く複数（例えば１０個或いは２０個）のユーザーデータが対応する少なくとも一つのＲＬＬコードワードと複数組の次の状態を参考となしうる。状態制御コード選択ユニット６０３は更にこの予見機能で計算したデジタル合計値に基づき現在最も適合する状態制御コードとそれが対応する一組の次の状態を決定する。これにより、予見機能を利用して後続の比較的多くのユーザーデータを収集して現在の状態制御コードとそれが対応する一組の次の状態を決定する時の判断を更に正確とすることができ、長期的には、直流電流と低周波成分制御効果の改善が更に明らかとなる。

総合すると、本発明の状態制御コード挿入は後続の次の状態を改変或いは増加することができ、これにより後続コードワードの選択の機会を増すことができる。例えば、現在状態が同様にＳ１の時、図３中ではただ一つの次の状態Ｓ１の選択しかないが、状態制御コード挿入後の図６では二つの次の状態Ｓ１、Ｓ２の選択を有する。このほか、状態制御コード自身もマルチレベル（ＭＬ）符号化の特性により、複数組の異なる信号値（図７中の１、２の如し）を選択に供することができ、両者はいずれも直流電流と低周波成分制御の効果を改善する。

以上の実施例は本発明の範囲を制限するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

周知のＮＲＺ信号、ＮＲＺＩ信号とデジタル合計値（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｍ ｖａｌｕｅ；ＤＳＶ）の変化を説明する図である。 周知のＩｍｍｉｎｋの方法により発生するＭＬ３ ８／１１（２，８）符号化テーブルの一部分である。 周知のＭＬ３ ８／１１（２，８）符号化テーブル中の、コードワードＣＡと次の状態ＳＢの間の対応関係図である。 本発明の状態制御コード挿入の状態符号化方法のフローチャートである。 図４のステップ３０４中の選択並びに出力の動作のステップのフローチャートである。 図３に対して、状態制御コード挿入の後のコードワードＣＡ、状態制御コードと次の状態ＳＢの間の対応関係図である。 本発明の状態制御コードテーブル表示図である。 本発明のｍ＝８、ｎ＝１１の情況での、状態制御コード無しの場合、各コードワードに１ビットの状態制御コードを挿入した場合、各二つのコードワードに一ビットの状態制御コードを挿入した場合のパワースペクトル密度の比較図である。 本発明の状態制御コード挿入の状態符号化装置のハードウエア構造図である。

符号の説明

４００ 状態制御コードテーブル
６００ 状態符号化装置
６０１ 現在状態保存ユニット
６０２ 状態制御コードテーブル保存ユニット
６０３ 状態制御コード選択ユニット
６０４ デジタル合計値計算ユニット
６０５ ランレングスリミテッド状態符号化ユニット
６０６ 第２マルチプレクサ
６０７ 状態制御コード挿入ユニット
６０８ 第１マルチプレクサ

Claims (20)

1. 状態制御コード挿入の状態符号化方法において、
   （ａ）現在状態、状態符号化テーブル及びユーザーデータに基づき、ランレングスリミテッド（ＲＬＬ）状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードを発生し並びに次の状態（ｎｅｘｔ ｓｔａｔｅ）を保存し、このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足するものとし、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングス最小値、ｋはランレングス最大値とするステップ、
   （ｂ）状態制御コードを挿入するか否かを決定し、挿入しない場合は、（ａ）のステップに戻り、挿入する場合は（ｃ）のステップに進むステップ、
   （ｃ）状態制御コードテーブルと現在状態に基づき、対応する一組の状態制御コードを探し出すステップ、
   （ｄ）この一組の状態制御コード中より、一つの状態制御コードを選択並びに出力し、並びにこの状態制御コードに対応する一組の次の状態を保存し、その後、（ａ）のステップに戻るステップ、
   を具えたことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
2. 請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ｄ）のステップの選択並びに出力の動作が、
   （ｄ１）複数のパラメータに基づき、一組のデジタル合計値を計算するステップ、
   （ｄ２）この一組のデジタル合計値中の絶対値が最小のデジタル合計値に対応する状態制御コードを選択し並びに出力するステップ、
   のサブステップを具えたことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
3. 請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードテーブルが、現在状態フィールド、状態制御コードフィールド、及び次の状態フィールドを具え、各現在状態が一組の状態制御コードに対応し、この一組の状態制御コード中の各状態制御コードが一組の次の状態に対応し、該現在状態フィールド中の現在状態の総状態数が状態制御コードテーブルの総状態数に等しいことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
4. 請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードフィールドが少なくとも一組の状態制御コードを具え、該一組の状態制御コードが少なくとも二つの状態制御コードを包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
5. 請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードフィールドが少なくとも一つの状態制御コードを具え、それが対応する一組の次の状態の数が少なくとも二つとされることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
6. 請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードテーブル中の各現在状態とその対応する一組の状態制御コードがｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
7. 請求項３記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、状態制御コードテーブル中の各組の状態制御コードとその対応する一組の次の状態がｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
8. 請求項２記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ｄ１）のステップの複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる一つのユーザーデータに対応する少なくとも一つのＲＬＬコードワードと一組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
9. 請求項２記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ｄ１）のステップの複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる複数のユーザーデータに対応する複数のＲＬＬコードワードと複数組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
10. 請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、ｍ＝８、ｎ＝１１、ｋ＝８であることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
11. 請求項１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、（ａ）のステップ中で実行されるランレングスリミテッド状態符号化はマルチレベルランレングスリミテッド状態符号化とされることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
12. 請求項１１記載の状態制御コード挿入の状態符号化方法において、マルチレベルランレングスリミテッド状態符号化のレベル数が３とされたことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化方法。
13. 状態制御コード挿入の状態符号化装置において、ランレングスリミテッド状態符号化ユニット、状態制御コード挿入ユニット、第１マルチプレクサ、現在状態保存ユニット、状態制御コードテーブル保存ユニット、状態制御コード選択ユニット、デジタル合計値計算ユニット、及び第２マルチプレクサを具え、
    該ランレングスリミテッド状態符号化ユニットは状態符号化テーブルを具え、現在状態、該状態符号化テーブルとユーザーデータに基づき、ランレングスリミテッド状態符号化を実行し、ＲＬＬコードワードと次の状態を出力し、このＲＬＬコードワードはｍ／ｎ（ｄ，ｋ）の制限を満足し、そのうちｍはインフォメーションワードレングス、ｎはコードワードレングス、ｄはランレングスの最小値、ｋはランレングスの最大値とされ、
    該状態制御コード挿入ユニットは状態制御コード挿入が必要であると決定された時、二つの挿入信号を出力し、
    該第１マルチプレクサはこの挿入信号に基づき、入力された二組の次の状態中より一組の次の状態を選択して出力し、
    該現在状態保存ユニットは、現在状態を出力し並びに該第１マルチプレクサより伝送された次の状態データを受け取り並びに保存し、
    該状態制御コードテーブル保存ユニットは状態制御コードテーブルを具え、それは現在状態データに基づき、この状態制御コードテーブルをサーチした後、現在状態に対応する一組の状態制御コードと一組の次の状態を出力し、
    該状態制御コード選択ユニットは、第１設定時間に一組の状態制御コードと一組の次の状態を受け取り並びに出力し、第２設定時間に一組のデジタル合計値を受け取り、そのなかから絶対値が最小のデジタル合計値に対応する一つの状態制御コードと該状態制御コードに対応する一組の次の状態を選択並びに出力し、
    該デジタル合計値計算ユニットは複数のパラメータを受け取り、それを計算し一組のデジタル合計値を出力し、
    該第２マルチプレクサは挿入信号に基づき、ＲＬＬコードワードより一つを選択し出力することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
14. 請求項１３記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードテーブルは少なくとも現在状態フィールド、状態制御コードフィールド、及び次の状態フィールドを具え、各現在状態が一組の状態制御コードに対応し、この一組の状態制御コード中の各状態制御コードが一組の次の状態に対応し、該現在状態フィールド中の現在状態の総状態数が状態制御コードテーブルの総状態数に等しいことを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
15. 請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードフィールドが少なくとも一組の状態制御コードを具え、該一組の状態制御コードが少なくとも二つの状態制御コードを包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
16. 請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードフィールドが少なくとも一つの状態制御コードを具え、それが対応する一組の次の状態の数が少なくとも二つとされることを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
17. 請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードテーブル中の各現在状態とその対応する一組の状態制御コードがｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
18. 請求項１４記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、状態制御コードテーブル中の各組の状態制御コードとその対応する一組の次の状態がｄの制限を満足することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
19. 請求項１３記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる一つのユーザーデータに対応する少なくとも一つのＲＬＬコードワードと一組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
20. 請求項１３記載の状態制御コード挿入の状態符号化装置において、複数のパラメータが、一組の状態制御コード、一組の次の状態、続いて送られる複数のユーザーデータに対応する複数のＲＬＬコードワードと複数組の次の状態を包含することを特徴とする、状態制御コード挿入の状態符号化装置。
    

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