JP2006311598A - 変調装置および方法、記録媒体、並びに復調装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実な同期信号パターンを与える。
【解決手段】変調装置は、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する。Syncビット挿入部１４は、符号列に最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号を付加する。この最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす。本発明は、データを所定の伝送路で伝送する、または、例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記録媒体に記録するとき、伝送や記録に適するようにデータを変調する変調装置に適用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は変調装置および方法、記録媒体、並びに復調装置および方法に関し、特に、データ伝送や記録媒体への記録に適するようにデータを変調し、再生する変調装置および方法、記録媒体、並びに復調装置および方法に関する。

データを所定の伝送路で伝送する、または、例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記録媒体に記録するとき、伝送や記録に適するようにデータの変調が行われる。このような変調方法の１つとして、ブロック符号が知られている。このブロック符号は、データ列をm×iビットからなる単位（以下、単にデータ語と称する）にブロック化し、このデータ語を適当な符号則に従ってn×iビットからなる符号語に変換するものである。そして、この符号は、iが１のとき、固定長符号となり、また、ｉが複数個選べるとき、すなわち、１乃至imax（最大のｉ）の範囲の所定のｉを選択して変換したとき、可変長符号となる。このブロック符号化された符号は、可変長符号(d,k;m,n;r)と表される。

ここでｉは、拘束長と称され、imaxは、最大拘束長rと称される。また、最小ランdは、符号系列内の連続する”１”の間に入る、連続する”０”の最小の個数を示し、最大ランｋは、符号系列内の連続する”１”の間に入る、連続する”０”の最大の個数を示している。

コンパクトディスクやミニディスク等においては、上述のようにして得られた可変長符号に対して、”１”で反転、”０”で無反転とするNRZI(NonReturn to Zero Inverted)変調を行い、NRZI変調された可変長符号（以下、NRZI変調された可変長符号を、レベル符号と称する）を記録する。

また、レベル符号を、”１”から”０”あるいは”０”から”１”に反転したとき、即ち、エッジとなったとき、”１”とする、逆NRZI変調を行うと、元のEFM符号やRLL(1-7)符号と同じ符号列を得ることができる。この逆NRZI符号列は、エッジ符号と称する。

レベル符号の最小反転間隔をTminとし、最大反転間隔をTmaxとするとき、線速方向に高密度の記録を行うためには、最小反転間隔Tminは長い方が、すなわち最小ランdは大きい方が良く、また、クロックの再生の面からは最大反転間隔Tmaxは短いほうが、すなわち最大ランkは小さい方が望ましく、種々の変調方法が提案されている。

例えば、磁気ディスクまたは光磁気ディスク等の記録で用いられる変調方式としてRLL(1-7)がある。この変調方式のパラメータは(1,7;2,3;2)であり、(d+1)Tで求められる最小反転間隔Tminは、(1+1)Tより、2Tとなる。データ列のビット間隔をTdataとすると、この最小反転間隔Tminは、(m/n)×Tmin=(2/3)×2より、1.33Tdataとなる。また、(k+1)Tで求められる最大反転間隔Tmaxは8(=7+1)T(=2/3×8Tdata=5.33Tdata)となる。さらに、(m/n)Tで求められる検出窓幅Ｔwは、0.67(=2/3)Tdataとなる。

RLL(1-7)符号の変換テーブルは、例えば、表１に示すようなテーブルである。

＜表１＞
RLL(1,7; 2,3; 2)
データ 符号
ｉ＝１ １１ ００ｘ
１０ ０１０
０１ １０ｘ
ｉ＝２ ００１１ ０００ ００ｘ
００１０ ０００ ０１０
０００１ １００ ００ｘ
００００ １００ ０１０
ここで変換テーブル内の記号xは、次に続くチャネルビットが”０”であるとき”１”を与え、または次に続くチャネルビットが”１”であるとき”０”を与える。最大拘束長rは２である。

ところで、RLL(1-7)による変調を行ったチャネルビット列は、発生頻度としてはTminである2Tが一番多く、以下3T，4Tと続く。2Tや3Tのようなエッジ情報が早い周期で多く発生すると、クロック再生には有利であるが、2Tが連続しつづけると、記録波形に歪みが生じやすくなる（2Tの波形出力は小さく、デフォーカスやタンジェンシャル・チルトによる影響を受けやすい）。また、さらに高線密度で、最小マークの連続した記録は、ノイズ等の外乱の影響を受けやすく、データ再生誤りを起こしやすくなる。

そこで、本出願人は特願平９−１３３３７９号として、Tminが所定の回数以上連続するのを制限することを提案したが、その符号であるRML(1-7)の変換テーブルは、例えば、表２に示すテーブルである。

＜表２＞
RML(1,7;2,3;3)
データ 符号
ｉ＝１ １１ ００ｘ
１０ ０１０
０１ １０ｘ
ｉ＝２ ００１１ ０００ ００ｘ
００１０ ０００ ０１０
０００１ １００ ００ｘ
００００ １００ ０１０
ｉ＝３ １００１１０ １００ ０００ ０１０
ここで変換テーブル内の記号xは、次に来るチャネルビットが”０”であるとき”１”を与え、また次に来るチャネルビットが”１”であるとき”０”を与える。最大拘束長ｒは３である。

表２を使用した変換は、データ列が”１０”となった場合、さらに次の４データを参照し、合計６データ列が”１００１１０”となったとき、最小ランｄの繰り返しを制限するコード”１００ ０００ ０１０”を与える。この変換により得られる符号の最小ランｄの繰り返しは、最大で５回までになる。

ところで、記録媒体への記録および、データの伝送の際には、各媒体（伝送）に適した符号化変調が行われるが、これら変調符号に直流成分が含まれているとき、たとえばディスク装置のサーボの制御におけるトラッキングエラーなどの、各種のエラー信号に変動が生じやすくなったり、あるいはジッターが発生しやすくなったりする。従って、直流成分はなるべく含まないほうが良い。

ここで上記に示した、可変長の最小ランｄ＝１で、変換率ｍ＝２、およびｎ＝３のRLL符号は、DSV(Digital Sum Value)制御が行われていない。DSV制御とは、チャネルビット列をNRZI化し（すなわちレベル符号化する）、そのビット列（データのシンボル）の”１”を＋１、”０”を−１として符号を加算していったときその総和(DSV)の絶対値を小さくする制御を意味する。DSVは符号列の直流成分の目安となり、DSVの絶対値を小さくすることは、符号列の直流成分を抑制することとなる。

このDSV制御を行うDSV制御ビットは、通常、２×（ｄ＋１）ビット使用され、例えば、ｄ＝１の場合、２×（１＋１）＝４ビットである。このとき、任意の間隔において、最小ランおよび最大ランを守ることができ、かつ反転または非反転も可能な完全なDSV制御が行われる。

しかし、DSV制御ビットは、基本的には冗長ビットである。従って符号変換の効率から考えれば、DSV制御ビットはなるべく少ないほうが良い。

そこで、DSV制御ビットを、１×（ｄ＋１）、すなわちｄ＝１の場合では、１×（１＋１）＝２ビットとしても、任意の間隔において、反転／非反転も可能な完全なDSV制御が行われる。ただし、最小ランは守られるが、最大ランは大きくなり、（ｋ＋２）となる。記録符号として最小ランは必ず守る必要があるが、最大ランについてはその限りではない。場合により、最大ランを破るパターンを同期信号に用いるフォーマットが存在する（DVDのEFMプラスは最大ラン１１Ｔだが、フォーマットの都合上１４Ｔを許している）。

そして、表２のRML符号の基本性能を保ったまま、これらよりもさらに効率が良くDSV制御を行えるテーブルとして、１７ＰＰ(Parity Preserve)符号がある。１７ＰＰ符号は、ラン制限ｄ＝１、ｋ＝７であり、その上に最小ランの連続を制限し、さらにデータ語と符号語の対応した要素に規則を与えた変調符号である。

本出願人が特願平１０−１５０２８０号にて提案している１７ＰＰ符号の変換テーブルは、例えば、以下の通りである。

＜表３＞
17PP-32(1,7;2,3;4)
データ 符号
11 *0*
10 001
01 010
0011 010 100
0010 010 000
0001 000 100
000011 000 100 100
000010 000 100 000
000001 010 100 100
000000 010 100 000
"110111 001 000 000(next010)
00001000 000 100 100 100
00000000 010 100 100 100
if xx1 then *0* = 000
xx0 then *0* = 101
-----------------------------
"110111 001 000 000(next010):
When next channel bits are '010',
convert '11 01 11' to '001 000 000' after
using main table and termination table.
-----------------------------

表３は、最小ランｄ＝１、最大ランｋ＝７で、変換テーブル内の要素に不確定符号を有する。不確定符号は、変換するデータ列２ビットが（１１）であったとき、その直前の符号語列によって”０００”あるいは”１０１”が選択される。直前の符号語列の１チャネルビットが”１”であったとき、最小ランを守るために、（１１）の変換は、”０００”となる。また直前の符号語列の１チャネルビットが”０”であったときは、”１０１”とし、最大ランを守れるようにする。

表３の変換テーブルは、可変長構造のテーブルである。すなわち拘束長ｉ＝１における変換コードは、必要数の４つ（2^(m x i) =2^(2 x 1) = 4) よりも少ない３つで構成されている。すなわちデータ列を変換する際に、拘束長ｉ＝１だけでは変換出来ないデータ列が存在する。結局、表３の変換テーブルにおいて、全てのデータ列に対応するため、すなわち変換テーブルとして成り立つためには、拘束長ｉ＝３までを要する。

また、表３の変換テーブルは、変換テーブル内に、最小ランの連続を制限する、置き換えコードを有する。例えば、データ列（１１０１１１）は、さらに後ろに続く符号語列を参照し、それが”０１０”であったとき、”００１ ０００ ０００”に置き換えられる。後ろに続く符号語列が”０１０”以外であれば”＊０＊ ０１０ ＊０＊”に変換される。これによって、データ変換後の符号語列は、最小ランの連続が制限され、最小ランの繰り返しは、最大でも６回までとなる。

さらに表３の変換テーブルは、データ列の要素内の”１”の個数と、変換される符号語列の要素内の”１”の個数が、それを２で割った時の余りが、どちらも１あるいは０で同一となるような変換規則を有する。例えば、データ列の要素（０００００１）は”０１０ １００ １００”の符号語列に対応しているが、それぞれ”１”の個数は、データ列では１個、対応する符号語列では３個であり、どちらも２で割った余りが１で一致する。同様にして、データ列の要素（００００００）は、”０１０ １００ ０００”の符号語列に対応しているが、それぞれ”１”の個数は、データ列が０個、対応する符号語列は２個であり、どちらも２で割った余りが０で一致する。

そして、表３の変換テーブルは、最大拘束長ｒ＝４である。ｉ＝４の変換コードは、最大ランｋ＝７を実現するための、置き換えコードを有する。

表３の変換テーブルに従ってデータ列を変調し、変調後のチャネルビット列を、所定の間隔で、これまでと同様にDSV制御することができるが、データ列と、変換される符号語列の関係を生かして、さらに効率良くDSV制御を行うことができる。

すなわち、変換テーブルが、データ列の要素内の”１”の個数と、変換される符号語列の要素内の”１”の個数が、それを２で割った時の余りが、どちらも１あるいは０で同一となるような変換規則を有するとき、チャネルビットで、「反転」を表す”１”、あるいは「非反転」を表す”０”のDSV制御ビットを挿入することは、データビット列内に、「反転」するならば”１”を挾み、「非反転」ならば”０”のDSV制御ビットを挿入することと等価になる。

たとえば表３において、データ変換する３ビットが”００１”と続いたとき、その後ろにおいてDSV制御ビットを挾むとすると、データ変換は、（００１−ｘ）（ｘは１ビットで、０または１）となる。ここでｘに”０”を与えれば、表３の変換テーブルは、
データ 符号
0010 010 000
となり、また、”１”を与えれば、
データ 符号
0011 010 100
となる。符号語列をNRZI化してレベル符号化したとき、これらは
データ 符号 レベル符号
0010 010 000 011111
0011 010 100 011000
となり、レベル符号列の最後の３ビットが相互に反転している。すなわち、DSV制御ビットｘの、”１”と”０”を選択することによって、データ列内においても、DSV制御を行うことができる。

DSV制御による冗長度を考えると、データ列内において１ビットのDSV制御を行うことは、チャネルビット列で表現すれば、表３では変換率ｍ＝２、ｎ＝３であるから、１．５チャネルビットでDSV制御を行うことに相当する。ここで例えば表１のようなRLL（１−７）テーブルにおいてDSV制御をおこなうためには、チャネルビット列においてDSV制御を行うことになり、最小ランを守るためには、前述の通り、少なくとも２チャネルビットが必要であり、冗長度は、より大きくなる。

表３の変換テーブルは、データ列内でDSV制御が行えるので、効率の良いDSV制御が行えると共に、最小ランの繰り返しが制限されているので、高線密度記録再生に適している符号を生成する。

そして、この表３の変換テーブルを実際に用いるためには、記録された符号列を再生するとき、例えばデータの先頭を識別するための同期信号を与える必要がある。同期信号は、他と確実に区別できるようなパターンを有することが望ましい。また、複数の同期信号を与える必要があるときは、同期信号は、同期信号同士の識別もなるべく確実にできるようなパターンを有することが望ましい。

以上のように、磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスク等の記録媒体を高密度化していった場合、変調符号として最小ランｄ＝１である符号を選び、さらに記録・再生時の歪みを少なくすることでエラーの発生を抑え、より高密度記録再生に適した符号としてＰＰ１７符号を選択したとき、これに対応した同期信号が必要となる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より確実な同期信号パターンを与えることを目的とする。

本発明の第１の側面の変調装置は、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調装置であって、符号列に最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号を付加する同期信号付加手段を備え、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たすことを特徴とする。

前記最大ランを破るパターンは、２回連続させることができる。

前記同期信号には、そのパターンに、直前または直後の符号語列との接続において最小ランおよび最大ランを守る接続用ビットを設けることができる。

前記同期信号には、２種類以上の相互に識別可能なパターンを設けることができる。

前記２種類以上の相互に識別可能なパターン同士の距離を２以上とすることができる。

前記同期信号のパターンは、DCフリーであるようにすることができる。

前記同期信号は、２種類のパターンを有し、DSV制御のために切り替え可能とすることができる。

本発明の第１の側面の変調方法は、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調方法であって、符号列に最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号を付加する同期信号付加ステップを含み、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たすことを特徴とする。

本発明の第２の側面の記録媒体は、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調方式により作成された符号列に、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号が付加され、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たすデータ構造のデータ列を記録していることを特徴とする。

前記最大ランを破るパターンは、２回連続させることができる。

前記同期信号には、そのパターンに、直前または直後の符号語列との接続において最小ランおよび最大ランを守る接続用ビットを設けることができる。

前記同期信号には、２種類以上の相互に識別可能なパターンを設けることができる。

前記２種類以上の相互に識別可能なパターン同士の距離を２以上とすることができる。

前記同期信号のパターンは、DCフリーであるようにすることができる。

本発明の第３の側面の復調装置は、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)を、基本データ長がｍビットのデータに復調する復調装置であって、符号列から、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有し、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす同期信号を検出する同期信号検出手段を備えることを特徴とする。

前記最大ランを破るパターンは、２回連続するようにすることができる。

前記同期信号は、そのパターンに、直前または直後の符号語列との接続において最小ランおよび最大ランを守る接続用ビットを有するようにすることができる。

前記同期信号は、２種類以上の相互に識別可能なパターンを有するようにすることができる。

前記２種類以上の相互に識別可能なパターン同士の距離が２以上であるようにすることができる。

前記同期信号のパターンは、DCフリーであるようにすることができる。

前記同期信号は、２種類のパターンを有し、DSV制御のために切り替え可能であるようにすることができる。

本発明の第３の側面の復調方法は、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)を、基本データ長がｍビットのデータに復調する復調方法であって、符号列から、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有し、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす同期信号を検出する同期信号検出ステップを含むことを特徴とする。

本発明の第１の側面においては、符号列に最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号が付加され、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限が満たされる。

本発明の第２の側面においては、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調方式により作成された符号列に、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号が付加され、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たすデータ構造のデータ列が記録されている。

本発明の第３の側面においては、符号列から、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有し、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす同期信号が検出される。

以上のように、本発明の第１の側面によれば、より確実な同期信号パターンを与えることができる。

本発明の第２の側面によれば、より確実な同期信号パターンを与えることができる。

また、本発明の第３の側面によれば、より確実に同期信号パターンを検出することが可能になる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を付加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但し勿論この記載は、各手段を記載したものに限定することを意味するものではない。

すなわち、本発明の第１の側面の変調装置は、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調装置であって、符号列に最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号を付加する同期信号付加手段（例えば、図１のSyncビット挿入部１４）を備え、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たすことを特徴とする。

本発明の第３の側面の復調装置は、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)を、基本データ長がｍビットのデータに復調する復調装置であって、符号列から、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有し、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす同期信号を検出する同期信号検出手段（例えば、図３のSYNC/SyncID識別部３３）を備えることを特徴とする。

表３における、同期信号のパターンは、表４に示すように、以下の特徴を有するパターンとされる。
（１）(Tmax+1)-(Tmax+1)すなわち ９Ｔ−９Ｔを与える。これにより、最大ランを破るパターンを２回連続させるので、検出能力が強くできる。
（２）９Ｔ−９Ｔの前において、データ変調列が何であっても、Ｔmaxが現れないように、２Ｔを与える。すなわち、挿入される同期信号の直前データ部分との組合せに８Ｔ−９Ｔ−９Ｔのパターンが現れないように、短いランを挟む。仮に８Ｔ−９Ｔ−９Ｔがあると、この前半部分の８Ｔ−９Ｔにおいて、検出パターン９Ｔ−９Ｔとの検出距離が１となり、検出能力が劣化し、誤りやすくなってしまう。そこであらかじめ２Ｔを入れ、このようなことをなくす。９Ｔ−９Ｔの前に３Ｔや４Ｔを与えることもできるが、むしろ冗長となる。２Ｔが、最も効率が良い。
（３）２Ｔ−９Ｔ−９Ｔの前に、接続用のビットとして２ビット配置する。これによって、任意の位置で同期信号が挿入でき、さらに挿入位置でデータを終端させることができる。

＜表４＞ 17PP.RML.32
-----------------------------
Sync & Termination
#01 010 000 000 010 000 000 010 (23+1 channel bits)
# = 0 not terminate case
# = 1 terminate case
Termination table
00 000
0000 010 100
-----------------------------

ところで、表３に示した変換テーブルによって発生させた符号語列（チャネルビット列）中の任意の位置に同期信号を挿入する場合、表３に示した変換テーブルにより生成した符号は可変長構造のために、任意の位置で終端させるために終端用テーブルを与え、必要に応じて用いるようにする。

表３において、任意の位置で同期信号を挿入する際、同期信号のパターンは、まず直前直後の符号語列との接続において、最小ランｄおよび最大ランｋを守るように接続パターンを与え、これらの間に同期信号用のパターンを与える（接続パターンは同期信号用のパターンの一部として考えることもできる）。与えられた同期信号パターンは、表３の変換率ｍ＝２、ｎ＝３より、３で割り切れるビット数である２４ビットとし、具体的には、次のようなパターンとする。
”＃０１ ０１０ ０００ ０００ ０１０ ０００ ０００ ０１０”
先頭の”＃”は接続用のビットで、０か１のどちらかを与える。２チャネルビット目は、最小ランを守るために”０”を与える。３チャネルビット目と４チャネルビット目で２Ｔを与える。そして５チャネルビット目から、同期信号パターンとして、ｋ＝８となる９Ｔを２回連続して与える。すなわち”１”と”１”の間に、”０”が８つ並ぶ。これを２回続ける。同期信号パターンの最後のチャネルビットの”１”は、最大ランを決定する。ここまでで２３チャネルビットである。さらに、最後に接続用の１ビット”０”を付加する。これによって、以下のビットに関わらず、最小ランｄ＝１を守ることが出来る。

ここで終端用テーブルと、同期信号パターンの接続用ビット”＃”の説明をする。終端用テーブルは、表４にあるように、
00 000
0000 010 100
となる。終端用テーブルが必要となるのは、最小ランの連続を制限するなどのための置き換えコードでない変換コードの存在する拘束長ｒのそれぞれにおいて、変換コードが４つよりも小さいようなときである。すなわち表３では、拘束長ｉ＝１における変換コードは３つであるから終端用テーブルが必要となる。また拘束長ｉ＝２における変換コードも３つであるから終端用テーブルが必要となる。拘束長ｉ＝３における変換コードは５つあり、そのうち１つが置き換えコードで、４つが変換コードであり、必要数を持っているので終端される。拘束長ｉ＝４における変換コードはいずれも置き換えコードであるため、終端を考慮しなくてよい。従って、終端用テーブルには、拘束長ｉ＝１の（００）とｉ＝２の（００００）を与える。

同期信号パターンの接続用ビット”＃”は、終端用のテーブルを用いる場合と用いない場合を区別するために与える。すなわち同期信号として与えられた、先頭の１チャネルビット目の”＃”は、終端コードを用いたときは「１」を与え、そうでないときは「０」を与える。こうすることによって、復調時において、間違いなく終端用のテーブルを用いる場合と用いない場合を識別することができる。

これで同期信号パターンは、より検出能力の高い（２３＋１）チャネルビットで与えられたが、さらに、２以上の種類の同期信号が必要な場合、（２３＋１）チャネルビットでは同期信号の実現が困難である。

そこで、上記２４チャネルビットに加えて、後方にさらに６ビットを追加し、合計３０チャネルビットを与えたときの同期信号の種類を以下に示す。

表３および表４の変換テーブルにおける、２以上の種類の同期信号パターンは、表５のように規定される。同期信号パターンは、最小ランが守られるとともに、最小ランの繰り返しが表３にあるとおり、６回までに制限されるように選択される。また、最大ランが、同期信号検出パターン以外では発生しないように、同期信号パターンは、選択される。データ列との接続の方法は、表４と同様である。

＜表５＞
17PP.RML.32
-----------------------------
30channel-bit Syncs
#01 010 000 000 010 000 000 010 000 001
000 010
000 100
001 000
001 001
001 010
010 000
010 001
010 010
010 100
100 001
100 010
100 100
101 000
101 001
# = 0 not terminate case
# = 1 terminate case
Termination table
00 000
0000 010 100
-----------------------------

表５のように、同期信号ビットに３０ビットを与えたとき、諸規則を守るように選ぶと、１５通りの同期信号パターンを得ることができる。これらからさらに、以下のようなそれぞれの場合で同期信号パターンを決定することが出来る。

すなわち、各同期信号パターン同士の距離が２以上とれているものを選ぶと、次の７通りを選ぶことが出来る。

＜表６＞
17PP.RML.32
-----------------------------
30channel-bit Syncs
#01 010 000 000 010 000 000 010 000 001
000 100
001 001
010 000
010 010
100 001
101 000
# = 0 not terminate case
# = 1 terminate case
Termination table
00 000
0000 010 100
-----------------------------

距離が２以上取れているとは、それぞれの同期信号パターンを、検出したとき（再生データはレベル符号）、同期信号の３０チャネルビット中で少なくとも２ヶ所以上が異なっていることを意味する。表６の同期信号パターンは、後ろ６ビットでこのような条件を満たすように選択される。表６は、同期信号として多くの種類が必要な場合に有効である。

DCフリーである同期信号パターンとして、次の３通りの同期信号パターンが選択できる。

＜表７＞
17PP.RML.32
-----------------------------
30channel-bit Syncs
#01 010 000 000 010 000 000 010 001 000
010 001
100 010
# = 0 not terminate case
# = 1 terminate case
Termination table
00 000
0000 010 100
-----------------------------

DCフリーとは、それぞれの同期信号パターンの３０チャネルビットのDSV値がゼロであることを意味している。表７の同期信号パターンは、DCフリーであるとともに、各同期信号パターン同士の距離が２以上とれている。

各同期信号パターンの最後のビットを０と１の置き換え可能なセットとなるように選ぶと、次の３通りの同期信号パターンを選ぶことが出来る。

＜表８＞
17PP.RML.32
-----------------------------
30channel-bit Syncs
#01 010 000 000 010 000 000 010 001 00x
010 00x
101 00x
x : 0 or 1
# = 0 not terminate case
# = 1 terminate case
Termination table
00 000
0000 010 100
-----------------------------

置き換え可能な同期信号パターンのセットは、最後の１チャネルビットによって後ろのデータ変換列のDC制御が可能で、同期信号部分において、効率の良いDSV制御が実現できる。変調装置は、表８の同期信号パターンで、以下に続くデータ列のDSV値の結果に対応し、最後のビットの”１”と”０”を選択することでDSV制御を行う。また３種類の同期信号パターンは、後ろ１ビットを見ないで決定される。

本発明に係る変調装置の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、データ列を表３の可変長符号（ｄ、ｋ；ｍ，ｎ；ｒ）＝（１，７；２，３；４）に変換する、変調装置に適用したものである。

図１は、所定の間隔で同期信号を挿入する変調装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。DSVビット決定・挿入部１１は、データ列より、まず任意の間隔でDSV制御を行い、DSV制御ビットの”１”あるいは”０”を決定し、それを任意の間隔で挿入し、そのデータ列を変調部１２およびSYNC/SyncID決定部１３に供給する。変調部１２は、DSV制御ビットの挿入されたデータ列を変調し、得られた符号列をSyncビット挿入部１４に出力する。SYNC/SyncID決定部１３は、所定の間隔でデータ列に挿入される同期信号（Sync）のパターンを決定し、その結果をSyncビット挿入部１４に供給する。

Syncビット挿入部１４は、変調部１２から入力された符号列に、SYNC/SyncID決定部１３が決定した同期信号を挿入し、NRZI化部１５に供給する。NRZI化部１５は、Syncビット挿入部１４から入力した符号列をNRZI変調して記録波形列に変換し、記録波形列を出力する。タイミング管理部１６は、タイミング信号を生成し、DSVビット決定・挿入部１１、変調部１２、SYNC/SyncID決定部１３、Syncビット挿入部１４、およびNRZI化部１５に供給してタイミングを管理する。

SYNC/SyncID決定部１３は、表３の同期信号パターンである３０符号語を使用するとき、最初の２４符号語を、
”ｘ０１ ０１０ ０００ ０００ ０１０ ０００ ０００ ０１０”
に設定する。”ｘ”は、同期信号の挿入により区切られた、直前の変換符号語列（DSV制御ビットは含んで良い）に依存して決定され、直前のデータ変換に終端テーブルを用いた場合、
”ｘ”＝”１”
と設定され、そうでない場合、
”ｘ”＝”０”
と設定される。すなわち、”ｘ”は、同期信号の挿入に当たり、最小ランおよび最大ランを守るように決定される。

Syncビット挿入部１４は、SYNC/SyncID決定部１３が上述のように決定した同期信号を、符号列に挿入する。同期信号が挿入された後、処理は、変換テーブルの先頭からスタートする。

次に、この実施の形態の動作について説明する。

データ列は、所定の間隔でDSV制御が行われ、さらにまた、所定の間隔で同期信号が挿入される。DSVビット決定・挿入部１１は、ある位置までの積算DSVと、次の所定の間隔の区間DSVを計算し、これらを合わせたDSV値が小さくなる方のDSV制御ビットの（１）あるいは（０）を決定し、これをデータ列に挿入する。DSV値は、データ列だけでは判定できないので、DSVビット決定・挿入部１１は、変換テーブルを用いてデータ列より符号語列を発生させ、これを基にDSV値を求める。

DSV値の挿入されたビット列は、変調部１２で変換テーブルを基に変調され、その結果がSYNCビット挿入部１４に送られる。変調部１２は、同期信号の間隔を記憶し、同期信号付近まで変調を行い、通常の変換テーブルで変換できない場合、すなわち表４にある、終端テーブルを用いる必要がある場合、その情報をSYNC/SyncID決定部１３に出力する。

SYNC/SyncID決定部１３は、同様に同期信号の間隔を記憶し、同期信号の挿入される直前の状態に対応し、同期信号の先頭の接続ビットの値を決定する。通常の変換テーブルでデータ変換を行った場合、先頭の接続ビットには”０”が設定される。また、通常の変換テーブルで行うことができず、終端テーブルを用いる必要があるとき、SYNC/SyncID決定部１３は、内蔵する終端テーブルを参照し、同期信号の先頭の接続ビットには”１”を設定する。

このようにSYNCビットのうち前の２４ビットが決定される。そしてさらに、後の６ビットは、同期信号のSyncIDビットとしての値が設定される。SyncIDビットとしては、例えば、表６のように、それぞれがお互いに距離２を持った、７種類の同期信号パターンのいずれかが設定される。

以上のように、同期信号が決定され、SYNCビット挿入部１４において、符号列に、決定された同期信号が挿入される。SYNC/SyncID決定部１３に内蔵される終端テーブルを用いて同期信号が決定された場合、終端テーブルにより得られた値を含む同期信号が、SYNCビット挿入部１４において挿入される。

最後に、NRZI化部１５は、これらDSV制御が行われ、さらに同期信号が挿入されたチャネルビット列を記録符号に変換する。

図２は、変調装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１の例で説明した通り、DSV値計算のために、変調およびNRZI化を行う必要がある。さらにSYNC部分もDSV制御を行うので、やはりもNRZI化を行う必要がある。これより、図２のような順序で変調装置を構成することが出来る。

図２の変調装置では、コントロールビット挿入部２１が、所定のビット数単位でDSV制御を行うビットを挿入し、変調部１２に出力する。このビット数単位は、SYNCビットをも含んで考慮されるので、コントロールビット挿入部２１は、必ずしも一種類限りのビット数を与えなくてもよい（複数の種類のビットを与えても良い）。変調部１２は、コントロールビット挿入部２１より得られた、データ列を変換し、チャネルビット列を作成する。また変調部１２において、SYNCの直前においてデータ変換できなかったとき、終端テーブルを用いるよう、SYNC/SyncID挿入部２２に信号が出力される。

SYNC/SyncID挿入部２２は、同期信号を、変調された符号語の所定の間隔において挿入する。SYNC/SyncID挿入部２２は、終端テーブルを有し、必要に応じて終端テーブルを用いて変調を実行し、チャネルビット列に同期信号パターンの３０ビットが挿入される。同期信号、およびDSV制御ビットを含んだ符号語列は、NRZI化部１５で、レベル符号化される。そしてDSV制御ビット/SYNC決定部２３は、送られてきたレベル符号化列をもとにDSV値を計算し、最終的にDSV制御ビットの値を決定し、同時に、同期信号のパターンも決定する。DSV制御ビット/SYNC決定部２３の出力値は、記録符号列であり、図１の変調装置の最終出力値と同じである。タイミング管理部１６は、タイミング信号を生成し、コントロールビット挿入部２１、変調部１２、SYNC/SyncID挿入部２３、NRZI化部１５、およびDSV制御ビット/SYNC決定部２３に供給し、タイミングを管理するを備える。

次に、その動作を説明する。コントロールビット挿入部２１は、入力されたデータ列より、所定の間隔で挿入されるDSV制御ビットに”１”を設定したビット列、およびDSV制御ビット”０”を設定したビット列を作成する。この２種類のデータ列の変調は、次の変調部１２で行われる。変調部１２は、変換テーブルを内蔵している。さらにSYNC/SyncID挿入部２２は、それぞれ変調された信号に所定の間隔で同期信号を挟む。SYNC/SyncID挿入部２２は、終端テーブルを内蔵し、同期信号を挟むために終端されたデータ列を、ここで符号語列に変換する。その符号語列は、NRZI化部１５でレベル符号化される。この時点で、チャネルビット列は、まだDSV制御ビットが決定されておらず、２種類のレベル符号列が存在する。そしてDSVビットSYNC決定部２３は、それぞれDSV値を計算し、積算されたDSVが抑制される方のどちらかのチャネルビット列を選択し、これを決定する。ここで同時に同期信号のパターンが決定されることになる。決定された符号語列（チャネルビット列）は、DSV制御が行われたデータ列として出力される。

続いて、本発明に係る復調装置の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、データ列を表３の可変長符号（ｄ、ｋ；ｍ，ｎ；ｒ）＝（１，７；２，３；４）に変換した変調符号語列を、復調する復調装置に適用したものである。

図３は、同期信号が含まれた再生データを復調する復調装置の構成を示すブロック図である。コンパレート／逆NRZI化部３１は、伝送路より伝送されてきた信号、または、記録媒体より再生された信号をコンパレートし、逆NRZI化し（エッジ符号にし）、その結果を、復調部３２およびSYNC/SyncID識別部３３に供給する。復調部３２は、エッジ符号化されたデジタル信号を復調テーブル（逆変換テーブル）に基づいて復調し、SYNCビット取出部３４に出力する。SYNC/SyncID識別部３３は、所定の間隔で挿入されている同期信号（Sync）を識別し、同期信号部分の直前において終端テーブルの逆変換終端テーブルが用いられている場合、この情報を復調部３２に送り、また、同期信号の後ろ６ビットよりSyncIDを識別する。SYNCビット取出部３４は、同期信号を取り出す。DSVビット取出部３５は、復調されたデータ列より、任意の間隔で挿入されているデータ列内のDSV制御ビットを取り除き、元のデータ列を出力する。バッファ３６は、DSVビット取出部３５から入力されたシリアルデータを一旦記憶し、所定の転送レートで読み出し、出力する。タイミング管理部３７は、タイミング信号を生成し、コンパレート／逆NRZI化部３１、復調部３２、SYNC/SyncID識別部３３、SYNCビット取出部３４、DSVビット取出部３５、およびバッファ３６に供給し、タイミングを管理する。

SYNC/SyncID識別部３３は、固有のパターンによって同期信号の位置を決定すると共に、所定の間隔で同期信号が入っているのをカウントすることによってもその位置を定めることが出来る。同期信号の位置が判明したとき、その直前付近の復調は、終端テーブルを含めて行われる。一方、同期信号の直後において、終端テーブルは不要であり、表３の通常テーブルで復調ができる。

SYNCビット取出部３４は、上に説明したようにして直前の復調が行われた後、所定の同期信号のビット数だけ取り除き、復調部３２と整合性を取る。

次に復調装置の動作について説明する。

伝送路より伝送されてきた信号、あるいは記憶媒体より再生された信号は、コンパレート／逆NRZI化部３１に入力され、コンパレートされるとともに、逆NRZI符号（”１”がエッジを示す符号）のデジタル信号となって、復調部３２およびSYNC/SyncID識別部３３に供給される。

このデジタル信号は、復調部３２において、表３の逆変換テーブルに基づいて復調される。復調部３２は、表３の逆変換テーブルを有するが、終端用の逆変換テーブルは必ずしも持たなくてもよい。その場合、同期信号が挿入された直前部分で逆変換が不可能となるときがあるが、このときはSYNC/SyncID識別部３３において、これを補う。SYNC/SyncID識別部３３は、同期信号の検出情報を送り、復調部３２は、これに同期して復調を開始する。

SYNC/SyncID識別部３３は、同期信号のパターンとして与えられた部分の、２Ｔ−９Ｔ−９Ｔの部分を示す、”ｘ０１ ０１０ ０００ ０００ ０１０ ０００ ０００ ０１０”を検出する。この同期信号のパターンは固有なパターンである ９Ｔを含むので、他の情報符号語列内からは、検出されることはない。またSYNC/SyncID識別部３３は、一度同期信号のパターンが検出されたら、それ以下は内部カウンタ等によって、所定の間隔の同期信号のパターンを検出することが出来る。

SYNC/SyncID識別部３３は、また、終端テーブルの逆変換テーブルも有し、同期信号の直前において、終端のために用いられた終端テーブルによって作られた符号語を、復調し、この結果を復調部３２に送る。結局、終端の逆変換テーブルは、復調部３２またはSYNC/SyncID識別部３３のいずれかが持てばよい。

SYNC/SyncID識別部３３は、さらに、同期信号のパターンである２Ｔ−９Ｔ−９Ｔの後ろに続く、２以上の種類の同期信号を識別する。それぞれの同期信号は、例えば検出能力が強くされたパターンが選択されている。

同期信号の３０ビットは、SYNCビット取出部３４において取り除かれ、さらにDSVビット取出部３５においては、さらに、所定の間隔で挿入されているDSV制御ビットが取り除かれる。

逆変換テーブルは例えば、次の表９のようになる。また、終端の逆変換テーブルは、例えば、次の表１０のようになる。

＜表９＞
逆変換テーブル
PP17- (d,k;m,n;r) = (1,7;2,3;4) r=4,
符号語列 復調データ列
i=1 101 11
000 11
001 10
010 01
i=2 010 100 0011
010 000(not 100) 0010
000 100 0001
i=3 000 100 100 000011
000 100 000(not 100) 000010
010 100 100 000001
010 100 000(not 100) 000000
i=3 : Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength
001 000 000(not 100) 110111
i=4 : limits k to 7
000 100 100 100 00001000
010 100 100 100 00000000

＜表１０＞
逆変換テーブル
-----------------------------
Termination table
000 00
010 100 0000
-----------------------------

以上のように、同期信号を決定し、挿入することによって、最小ランｄ＝１は守られる。最小ランの繰り返しは、最大で６回までに制限されたままである。最大ランｋ＝７は、同期信号内以外では発生しない。同期信号内において、ｋ＝８である９Ｔを２回連続させ、検出能力は強化される。表６による同期信号を与えたとき、同期信号は、７種類の同期信号IDを有し、それぞれの検出能力は距離が２取れており、同期信号IDの検出能力が強化されている。以上の性質を有しながら、データビット内のDSV制御は可能であり、効率の良いDSV制御を行えることに変わりはない。

ゆえに、最小ランｄ＝１、最大ランｋ＝７、変換率 ｍ／ｎ＝２／３の可変長であり、最小ラン長の繰り返し回数を制限する置き換えコードを有し、また、変換テーブルの要素内の”１”の個数と、変換される符号語列の要素内の”０”の個数が、２で割った時の余りが、どちらも１あるいは０で一致するような変換テーブルにおいて、所定の位置に同期信号を挟むとき、最小ランおよび、最小ランの繰り返し制限を変化させることなく挟み、かつその同期信号はユニークな信号パターンを与えた上でかつ、検出能力の強いように選んだので、より安定に、かつ確実に同期信号の検出が可能となる。また、同期信号の入る切れ目ではデータ列は必ず終端できるので、復調の際の、同期信号の前後でのデータの管理が容易になり、より安定した復調が可能である。

なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものとする。

なお、上記したような処理を行うコンピュータプログラムをユーザに提供する提供媒体としては、磁気ディスク、CD-ROM、固体メモリなどの記録媒体の他、ネットワーク、衛星などの通信媒体を利用することができる。

変調装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 変調装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。 復調装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１ DSVビット決定・挿入部， １２ 変調部， １３ SYNC/SyncID決定部， １４ SYNCビット挿入部， １５ NRZI化部， ２１ コントロールビット挿入部， ２２ SYNC/SyncID挿入部， ２３ DSVビットSYNC決定部， ３１ コンパレート／逆NRZI化部， ３２ 復調部， ３３ SYNC/SyncID識別部， ３４ SYNCビット取出部， ３５ DSVビット取出部

Claims (22)

1. 基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調装置において、
   符号列に最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号を付加する同期信号付加手段を備え、
   前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす
   ことを特徴とする変調装置。
2. 前記最大ランを破るパターンは、２回連続する
   ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。
3. 前記同期信号は、そのパターンに、直前または直後の符号語列との接続において最小ランおよび最大ランを守る接続用ビットを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。
4. 前記同期信号は、２種類以上の相互に識別可能なパターンを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。
5. 前記２種類以上の相互に識別可能なパターン同士の距離が２以上である
   ことを特徴とする請求項４に記載の変調装置。
6. 前記同期信号のパターンは、DCフリーである
   ことを特徴とする請求項４に記載の変調装置。
7. 前記同期信号は、２種類のパターンを有し、DSV制御のために切り替え可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。
8. 基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調方法において、
   符号列に最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号を付加する同期信号付加ステップを含み、
   前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす
   ことを特徴とする変調方法。
9. 基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)に変調する変調方式により作成された符号列に、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有する同期信号が付加され、
   前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たすデータ構造のデータ列を記録していることを特徴とする記録媒体。
10. 前記最大ランを破るパターンは、２回連続する
    ことを特徴とする請求項９に記載の記録媒体。
11. 前記同期信号は、そのパターンに、直前または直後の符号語列との接続において最小ランおよび最大ランを守る接続用ビットを有する
    ことを特徴とする請求項９に記載の記録媒体。
12. 前記同期信号は、２種類以上の相互に識別可能なパターンを有する
    ことを特徴とする請求項９に記載の記録媒体。
13. 前記２種類以上の相互に識別可能なパターン同士の距離が２以上である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
14. 前記同期信号のパターンは、DCフリーである
    ことを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
15. 基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)を、基本データ長がｍビットのデータに復調する復調装置において、
    符号列から、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有し、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす同期信号を検出する同期信号検出手段
    を備えることを特徴とする復調装置。
16. 前記最大ランを破るパターンは、２回連続する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の復調装置。
17. 前記同期信号は、そのパターンに、直前または直後の符号語列との接続において最小ランおよび最大ランを守る接続用ビットを有する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の復調装置。
18. 前記同期信号は、２種類以上の相互に識別可能なパターンを有する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の復調装置。
19. 前記２種類以上の相互に識別可能なパターン同士の距離が２以上である
    ことを特徴とする請求項１８に記載の復調装置。
20. 前記同期信号のパターンは、DCフリーである
    ことを特徴とする請求項１８に記載の復調装置。
21. 前記同期信号は、２種類のパターンを有し、DSV制御のために切り替え可能である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の復調装置。
22. 基本符号長がｎビットの可変長符号(d,k;m,n;r)を、基本データ長がｍビットのデータに復調する復調方法において、
    符号列から、最小ランに続き、最大ランを破るパターンを有し、前記最小ランの繰り返しは最大でも６回までとする制限を満たす同期信号を検出する同期信号検出ステップ
    を含むことを特徴とする復調方法。

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