JP2006512700A - 符号化システム - Google Patents

Abstract

本発明は統合された変調符号化およびＥＣＣ符号化のための符号化方針に関するものである。本発明は詳細には、横断方向に複数のビット行を含む一次元的に展開するストリップに沿って２Ｄ符号化が実行される状況に関するものであり、その横断方向とは先の展開方向と直交するものである。その発想はさらに、符号化率の高い変調符号化に関係する。本発明によれば、それぞれに独自の変調符号を有する二種類の基本的サブユニットを交互に並べることによってストリップが組み立てられる。第一種のサブユニットはビット行数が多く、その（符号化率の高い）変調符号は符号化効率が高く、大きな符号語を用いることによって実現される。第二種サブユニットは単一または少数のビット行からなり、その変調符号はより低い効率を有し、そのため誤り伝播を起こしにくくなっている。この第二種サブユニットのもう一つの機能は、第一種サブユニットの境界部分でも２Ｄ制約条件を保ちながら該第一種サブユニットをくっつけるのりとなるというものである。第一種サブユニットはソースデータの大部分または全部に関し、まず最初にＥＣＣ符号化に先立って符号化される。第二種サブユニットはＥＣＣパリティおよび可能性としてはソースデータの残りの部分に関する。エンコーダ、デコーダのいずれにおいても、変調符号エンコーダ（およびデコーダ）ならびにＥＣＣエンコーダ（およびデコーダ）の両方の正確な順序に関する特別な措置が講じられる。

Description

本発明は、ユーザーデータのユーザーデータストリームを多次元的に、より特定的には二次元的に符号化してチャネルデータストリームにする符号化装置および対応する方法に関するものである。本発明はさらに、対応する復号装置および方法に関する。さらに、本発明は符号化されたチャネルデータストリームのデータ構造を示す信号およびそのような信号を記憶する記憶媒体に関する。最後に、本発明はまた、コンピュータによって実行される前記方法を実装するためのコンピュータプログラムに関する。

デジタル光記録においては、チャネル符号化は逐次的なステップによって成し遂げられる。二つの主要な部分が識別できる。ユーザーが記録媒体にデータを記録したり伝送線を介してデータを送信したりする書き出しチャネルを含む送信部と、同じまたは別のユーザーが前記媒体上に書き込まれたり前記伝送線を介して送られたりしたデータを読み出すことによってもとの情報を復元しようとする読み取りチャネルを含む受信部である。

十分高いレベルの信頼性を実現するためには、データは記録されたり送信されたりする前にまず符号化される。このチャネル符号化は典型的には誤り訂正符号（ＥＣＣ）と変調符号（ＭＣ）からなる。送信部でのチャネル符号化手段は誤り訂正符号エンコーダ（ＥＣＣエンコーダ）および変調符号エンコーダ（ＭＣエンコーダ）からなり、通例この順に縦続接続される。

チャネルの受信部には、媒体上の情報を走査したり伝送線からのデータを受け取ったりする読み取りヘッドを備えた物理的信号検出部があり、それに続いて測定にかかった信号からできるだけ信頼度を保って書き込まれたり送信されたりしたビット（チャネルビットともいう）を引き出すことを目的とするビット検出モジュールがある。これらの要素のあとにチャネル復号部があるが、これは送信部の要素にそれぞれ対応する部分、すなわちまずＭＣデコーダ、次いでＥＣＣデコーダからなっている。

ＥＣＣはパリティ記号の形で冗長度を追加し、これによって、媒体からの読み出し中あるいは伝送中に生じうるランダムな誤りとバースト誤りの一方または両方といったチャネルの不完全性がある場合にも正確な情報を復元することを可能にする。変調符号は任意の（二進）データ列をある望ましい属性を有するデータ列に変換するはたらきをする。

伝統的な一次元的光学記録においては、高率の変調符号、すなわち符号化率が１に近い符号の場合、上述した伝統的な符号化および復号システムはあまり適切ではない。高符号化率を実現するために、変調符号エンコーダはとても長い符号語を使う必要があり、そのような長い符号語は複数の（非常に多数の）連続するＥＣＣ記号（またはバイト）を（ユーザー側において）含む。読み取りチャネルにおいて、粗検出されたチャネルビットストリーム中の状態遷移の単純な位置ずれといったチャネル誤りが単独で発生した場合、この誤りが一つのチャネル符号語に影響し、その結果ＥＣＣ復号の前に複数の誤りバイトを生じてしまう。換言すれば、高符号化率の変調符号に関しては、伝統的なシステムは誤り伝播が大きいという問題があるのである。

Ｗ・Ｇ・ブリスの「ベースバンドで符号化されたデータに対して誤り訂正計算を実行して誤り伝播を解消するための回路構成」（ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎ．Ｄｉｓｃｌ．Ｂｕｌ．，ｖｏｌ．２３，ｐｐ．４６３３−４６３４，１９８１）では上記の欠点が生じないような符号化および復号システムの変形が記述されている。ブリス方式のエンコーダにおいては、変調符号エンコーダが一つでなく二つ使われる。その一方はＥＣＣエンコーダの前に位置され、高い効率をもつ。この第一の変調符号エンコーダの出力に基づいて、ＥＣＣエンコーダはパリティデータを生成する。もう一つの変調符号エンコーダはＥＣＣエンコーダのあとに位置され、より低い効率をもち、ＥＣＣエンコーダによって生成されたパリティデータを符号化する。第二の変調符号エンコーダによって生成された、パリティ部分に対する制約されたデータ列は次に、第一の変調符号エンコーダによって生成されたデータ部に対する制約されたデータ列と連結される。これに対応して、ブリス方式のデコーダは、二つの変調符号デコーダからなっている。その一つはＥＣＣデコーダの前に位置され、もう一方はＥＣＣデコーダのあとに位置されて対応するユーザーデータを生成する。

参照することによりここに組み入れられるヨーロッパ特許申請０２０７６６６５．５（ＰＨＮＬ ０２０３６８）において記述されている二次元（２Ｄ）符号化では、２Ｄ領域はストリップ（細い帯）に分割される。それらのストリップはある第一の方向に揃っており、それぞれいくつかのビット行からなる。符号化は第一の方向に行われ、本質的に一次元的となる。すなわち、符号は一つの次元方向、すなわちストリップの長さ方向に沿って展開する。符号語がストリップの境界を横切ることはない。符号語はＮｒ個の行とＮｃ個の列からなる２Ｄ領域に基づいていてもよい。ストリップに基づく符号化でのストリップの構成は、ストリップをある第二の方向に連接させてもストリップ境界をまたぐ領域で制約条件が破られることがないように行われる。この目的のためには、ストリップの境界部分のビット群は特別な境界制約条件を満たす必要がある。ストリップを積み上げた下位単位を適切に積み上げることでより大きなストリップを形成することもできる。

上述したように、２Ｄ符号化のために（サブ）ストリップを互いに積み上げる、すなわち第二の方向に自由に連接させることは、各（サブ）ストリップの境界部分におけるビット群がある境界制約条件を満たすことを要求する。複数の場合において、これは符号化の観点から見てあまり効率的な方法ではない。そのような場合としては、高さが３ビット行のサブストリップに対して２Ｄ符号化を適用する場合がある。すぐ思いつく２Ｄ制約条件として、たとえば高さが３ビット行のサブストリップ中にとある最悪パターンが生じないといったものでよい。最悪パターンというのは、チャネルの読み取り部の受信機のビット検出モジュールが誤りを生じやすいような特殊なビットパターンである。しかし、サブストリップを互いに積み上げると、二つのサブストリップの境界領域において、二つのサブストリップにまたがる３ビット行の高さの領域が新たに二通り生じることになる。これらの新たな３ビット行の高さの領域については、強い境界制約条件を適用していない限り、符号の制約条件が満たされていないことがありうる。

同じ問題の別の変形としては、最悪パターンが時に、第一の方向以外の方向、すなわちストリップに平行でない方向に形成されるかもしれないというもので、そのようなものを斜め最悪パターンと呼ぶことにする。

本発明の目的の一つは、上記の問題を回避し、特に境界領域でも符号化制約条件が満たされるようにし、誤りの伝播を効率的に防止し、最悪ビットパターンを回避するような、多次元的に符号化を行うための符号化装置および符号化方法ならびに対応する復号装置および復号方法を提供することである。

この目的は本発明では、請求項において請求される符号化装置によって達成される。その装置は、
高い符号化率を有し、ユーザーデータを第一の変調データに変調符号符号化する、第一の変調符号符号化部と、
前記第一の変調データをＥＣＣ符号化してＥＣＣパリティデータを得る、ＥＣＣ符号化部と、
前記第一の変調符号符号化部よりも低い符号化率を有し、前記パリティデータを第二の変調データに変調符号符号化する、第二の変調符号符号化部と、
前記の第一と第二の変調データを組み合わせてチャネルデータストリームにし、該チャネルデータストリームが少なくとも２ビット行を有し、ある第一の方向に沿って一次元的に展開し、少なくとも一つのある第二の方向に沿って互いに配列されており、その配列に際しては前記の第一および第二の変調データ（ＢＳ１、ＢＳ２）が前記第二の方向に所定の順序に従って配列、特に交互に配列されているようなものとする、変調データ結合部とを有することを特徴とする。

対応する復号装置も請求項において定義されており、
前記チャネルデータを第一および第二のチャネルデータに分離するためのチャネルデータ分離部と、
低い符号化率を有し、前記第二のチャネルデータをＥＣＣパリティデータに変調符号復号する、第二の変調符号復号部と、
前記第一のチャネルデータおよび前記ＥＣＣパリティデータをＥＣＣ復号してＥＣＣ復号された第一のチャネルデータを得るＥＣＣ復号部と、
前記第二の変調符号復号手段よりも高い符号化率を有し、前記ＥＣＣ復号された第一のチャネルデータを変調符号復号して前記ユーザーデータストリームを構成するＥＣＣ復号されたユーザーデータにする、第一の変調符号復号部とを有することを特徴とする。

対応する方法も請求項で定義されている。本発明に基づく信号も請求項で定義されており、その信号は請求項で定義されるようにＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤディスクなどの記録担体上に記録することができる。本発明に基づく方法を実装するためのコンピュータプログラムも請求項で定義されている。

本発明の土台となる発想は、（変調データの）少なくとも二つの種類の基本的なサブユニットを積み重ねるという発想に基づいている。これらのサブユニットを第一の方向に並べれば完全なチャネルデータストリーム、特に２Ｄ符号化においては２Ｄストリップが得られる。この第一種のサブユニットのデータは高符号化率で誤り伝播を起こしやすい符号を用いて符号化される。第二種サブユニットのデータは低符号化率でそれに応じて符号語か短く、したがって誤り伝播を起こしにくい符号を用いて符号化される。この第二種のサブユニットの目的は二通りある。第一の目的は、すべての第一種サブユニット中の第一の変調データに対して適用されるＥＣＣエンコーダによって生成されるパリティを符号化することである。好ましくは、好ましい実施形態において定義されるように、第一の変調符号によって符号化されなかったために符号化する必要のある残りのユーザーデータも一緒に符号化するのがよい。第二の目的は、一連の第一種サブユニットをくっつける「のり」にするというもので、それにより（ｉ）第一種サブユニットに適用されていた制約条件が境界領域においても成立し、（ｉｉ）２Ｄストリップに沿った第一の方向に対して斜めの方向に斜め最悪パターンが時折形成されることもが禁止される。

本発明で考える２Ｄ符号制約条件は、比較的要求負荷が小さい、すなわち、符号制約条件の関係する容量が１に近い。符号制約条件の容量とは、そのような符号制約条件を用いたときの符号化率の理論的な上限である。そのような符号化率の高い符号をできるだけ効率的にしようとすれば、第一の変調符号において、たとえば列挙型（ｅｎｕｍｅｒａｔｉｖｅ）チャネル符号化で用いられるような非常に長い符号語が必要とされる。本発明を用いることによって、既知の符号化方式では誤り伝播の問題を起こすそのような非常に長い符号語を、誤り伝播の問題を起こすことなく適用することができる。

本発明によれば、変調データ結合部は、第一および第二の変調データを所定の順序に従って結合するよう適応されており、復号装置が所定の順番の情報を用いることによって受け取ったチャネルデータストリームを復号できるようになっている。好ましくは、第一および第二の変調データは、チャネルデータストリームとして結合される際に、好ましくは当該２Ｄストリップの方向に直交する第二の方向に交互に配列される。このようにして、一方の種類の変調データが他方の種類の変調データをくっつける「のり」の役割を果たし、それにより、同じ変調データのさまざまな部分を組み合わせて多次元のチャネルデータストリームにしたときにそれらの部分の間の境界領域においても符号制約条件が満たされる。

本発明の好ましい実施形態は従属請求項において定義される。一般にはユーザーデータ全体が第一の変調符号エンコーダによって変調符号符号化されるが、ユーザーデータが第一部および第二部のユーザーデータに分割されて第一部のユーザーデータのみが第一の変調符号エンコーダによって変調符号符号化され、第二部の（残りの）ユーザーデータはＥＣＣパリティデータと一緒に第二の変調符号エンコーダによって変調符号符号化されることも可能である。この実施形態では、ＥＣＣパリティは第一部の変調符号符号化されたデータから得られるのみならず、同じようにＥＣＣエンコーダに入力される第二部のユーザーデータからも得られる。復号装置は相補的な方法で構築される。

本発明はユーザーデータストリームを多次元的に符号化する場合一般に適用可能であるが、好ましい適用は２Ｄ符号化の領域にある。その場合にはチャネルデータストリームのチャネルデータは、少なくとも２ビット行を有し、第一の方向に沿って一次元的に展開し、第二の方向に沿って互いに配列されているチャネルストリップからなる二次元格子の各ビット位置上に位置する。

その好ましい実施形態は、二次元の六角形格子を用いる。各ビットは、より大きな２Ｄストリップの境界ビット行にあるビットを除いて、六つの最近接ビットを有し、中心ビットとともにビット群をなす。しかし、本発明は、正方形格子など他のいかなる規則的な２Ｄ格子にも適用可能であり、正方形格子の場合、各ビットは一般に四つの最近接ビットを有する。六角形格子はビット密度が非常に高くできるという利点がある。

第一の変調データは好ましくは、少なくとも２ビット行、好ましくは３ビット行の第一種の二次元変調ストリップ（またはサブユニット）に沿って配列される。第二の変調データは好ましくは、少なくとも１ビット行の第二種の変調ストリップ（またはサブユニット）に沿って配列される。前記ビット行は同じ第一の方向に沿って一次元的に展開し、好ましくはある第二の、本質的に第一の方向に直交する方向に沿って互いに配列される。

２Ｄ符号化の場合の変調データ結合部の特に好ましい実施形態が請求項で定義されている。前記変調データ結合部によって得られるチャネルデータストリームは、それぞれ３ビット行を有する３つの第一種変調ストリップ（またはサブユニット）、それぞれ１ビット行を有する２つの第二種変調ストリップ（またはサブユニット）からなり、該第二種変調ストリップ（またはサブユニット）は前記第一種変調ストリップ（またはサブユニット）の間に配列される。

好ましくは、第一の変調符号は１に近い高い符号化率を有しており、したがって長い符号語を用いる。３ビット行の変調ストリップまたはサブユニットに基づくそのような符号の一つの実施例は１５２ビット→１５３ビットの符号対応付けを有し、好ましくは再配列記号として使われる追加の３ビット記号をもつ。これはたとえば列挙型チャネル符号化を用いて実装できる。

これに対してずっと低い符号化率を有する第二の変調符号は短い符号語を使う。ある特定の実装は１２→１３変調符号である。

ここで、本発明を、図面を参照しながらより詳細に説明する。

図１は光記録において用いられる符号化システムの典型的な構成を簡単なブロック図として示している。二つの部分が識別できる。ユーザーが記録媒体にデータを記録する（あるいはインターネットのような伝送回線を介してデータを送信する）書き出しチャネル３を含む送信部と、同じまたは別のユーザーが前記媒体上に書き込まれた（または伝送回線を介して送られた）データを読み出すことによってもとの情報を復元しようとする読み取りチャネル４を含むシステムの受信部である。

十分高いレベルの信頼性を実現するためには、ユーザーデータＤＩ（ソースデータともいう）は記録されたり送信されたりする前にまず符号化される。このチャネル符号化は典型的には誤り訂正符号（ＥＣＣ）と変調符号（ＭＣ）からなる。送信端でのチャネル符号化手段はこのようにＥＣＣエンコーダ１および変調符号エンコーダ２からなり、通例この順に縦続接続される。

チャネルの受信端には、媒体上の情報を走査する読み取りヘッドを備えた物理的信号検出部（図示せず）があり、それに続いて測定にかかった信号からできるだけ信頼度を保って書き込まれたビット（チャネルビットともいう）を引き出すことを目的とするビット検出モジュール５がある。これらのブロックのあとにチャネル復号部があるが、これは送信端のモジュールにそれぞれ対応する部分、すなわちまず変調符号デコーダ６、次いでＥＣＣデコーダ７からなっている。このＥＣＣデコーダ７が復号されたユーザーデータＤＯを最終的にユーザーに対して出力する。

先に触れたＷ・Ｇ・ブリスの論文で開示されている既知の符号化および復号システムがそれぞれ図２および３に示されている。図２に示したブリス方式におけるエンコーダにおいては、変調符号が一つでなく二つ使われる。入力された（ステップＳ１０）ソースデータＤＩは第一の変調符号エンコーダ２１に入力される（ステップＳ１１）が、２１は図１に示した伝統的な構成とは違ってＥＣＣエンコーダ１の前に置かれている。第一の変調符号は（非常に）高い効率をもつ。それはすなわち、この符号の高い符号化率が、該変調符号のデータを記録すべきチャネルのチャネル制約条件の最大容量に近いということを意味する。このことは前述した長い符号語の使用を必要とし、したがって前記第一の変調符号は誤りの伝播の問題を抱えている。

次いで、第一の変調符号エンコーダ２１によって生成された変調データＤ０の制約されたデータ列に対してＥＣＣエンコーダ１が作用する（ステップＳ１２）。２１の符号化率が高いため、このＥＣＣ符号化は、第一の変調符号エンコーダ２１によって加えられる相関のない純粋なソースデータＤＩに対してＥＣＣ符号化が適用された場合に比べ、ごくわずか効率が下がるのみである。次に、ＥＣＣエンコーダ１によって生成されたパリティＰ１が第二の変調符号エンコーダ２２によって符号化される（ステップＳ１３）。２２は第一の変調符号エンコーダ２１のような非常に高い符号化率はないが、誤り伝播の問題はずっと少ない。第二の変調符号エンコーダ２２によって生成されたパリティ部に対する制約されたデータ列Ｐ０がここで第一の変調符号エンコーダ２１によって生成されたデータ部に対する制約されたデータ列Ｄ０と連結され（ステップＳ１４）、チャネルビットストリームＢＳ０となる。連結プロセスにおいては、二つのビットストリームＤ０とＰ０をくっつける「のり」となる合成ビットを必要とするものとしてもよい。

図３に示したようなブリス方式のデコーダにおいては、チャネルから受け取った（ステップＳ２０）ビットストリームＢＳ０′のうちパリティに対応する部分Ｐ０′がまず、第二のチャネル変調符号に関してチャネル復調手段６２によって復号される（ステップＳ２１）。次いで、ＥＣＣデコーダ７が（復調された）パリティＰ１′と前記チャネルビットストリームＢＳ０′のうちデータに対応する部分Ｄ０′とを入力としてこれに作用する（ステップＳ２２）。該ＥＣＣデコーダ７は、その出力として、前記データ部分に対応する、誤りのないチャネルビットストリームＤ１′を生成する。最後のステップとして（ステップＳ２３）、第一のチャネル符号の復調手段６１は（前記の誤りのないチャネルビットストリームＤ１′を入力として）ユーザーに対して対応するソースデータＤＯを生成する（ステップＳ２４）。

本発明によれば、ストリップに基づく２Ｄ符号化が好適に用いられる。２Ｄ領域が図４に示すようなストリップに分割される。各ストリップは第一の方向に沿って、たとえば水平に整列しており、Ｎｒ個のビット行からなり、全体として前述したヨーロッパ特許申請０２０７６６６５．５（ＰＨＮＬ ０２０３６８）において記述されているビット位置の格子を形成する。符号化はこの第一の方向に行われ、本質的に一次元的である。すなわち、符号は一つの次元方向、すなわちストリップの長さ方向に沿って展開する。符号語がストリップの境界を横切ることはない。符号語はＮｒ個の行とＮｃ個の列からなる２Ｄ領域に基づいていてもよい。前述した特許申請において記述されたようなストリップに基づく符号化において、ストリップの構成は、ストリップを鉛直方向に連接させてもストリップ境界をまたぐ領域で制約条件が破られることのないように行われる。この目的のためには、ストリップの境界部分のビット群は特別の境界制約条件を満たす必要がある。いくつかのサブストリップを適切に積み上げることでより大きなストリップを形成できることにも注意しておく。

上述したように、（サブ）ストリップを互いに積み上げる（すなわち、第二の、たとえば横断方向に自由に連接させる）ことは、各（サブ）ストリップの境界部分におけるビット群がある境界制約条件を満たすことを要求する。複数の場合において、これは符号化の観点から見てあまり効率的な方法ではない。そのような場合としては、高さが３ビット行のサブストリップに対して２Ｄ符号化を適用する場合がある。すぐ思いつく２Ｄ制約条件として、たとえば高さが３行のサブストリップ中にとある最悪パターンが生じないといったものでよい。しかし、サブストリップを互いに積み上げると、二つのサブストリップの境界領域において、二つのサブストリップにまたがる３行の高さの領域が新たに二通り生じることになる。この様子が図５に示されている。ここで示されているのは、３ビット行からなり、水平方向に展開する第一と第二のサブストリップＳＳ１およびＳＳ２で、両者は鉛直方向に並べられて、３ビット単位のいわゆる「魚の骨」を形成している。これは前述のヨーロッパ特許申請で記述されている通りである。連接されたサブストリップＳＳ１、ＳＳ２の境界をまたぐこれらの新たな３行の高さの領域Ｒ１およびＲ２については、強い境界制約条件を適用していない限り、符号の制約条件が満たされていないことがありうる。同じ問題の別の変形としては、最悪パターンが時に、長さ方向（ストリップに平行な方向）以外の方向に形成され、斜め最悪パターンのようなものを形成するかもしれないというものである。

本発明によれば、二種類の基本的なサブユニットの積み重ねが用いられる：これらのサブユニットを横断方向に積み重ねれば完全な大きな２Ｄストリップが得られる。一つの種類のサブユニットは、横断方向に並んだいくつかのビット行からなるサブストリップである。この第一種のサブユニットＳＳ３は高さが３ビット行の場合について図６ａに示されている。これは符号化率の高い、誤り伝播を起こしやすい符号によって符号化される。

第二種のサブユニットＳＳ４は細長いサブストリップであり、たとえば図６ｂに示すように単一のビット行からなる。この第二の種類のサブユニットＳＳ４の目的は、すべての第一種サブユニット中の変調チャネルビットストリームに対して適用されるＥＣＣによって生成されるパリティを、（第一の変調符号によって符号化されなかったために）符号化する必要のある残りのソースデータと一緒に符号化することである。もう一つの目的は、一連の第一種サブユニットＳＳ３をくっつける「のり」にするというもので、それにより第一種サブユニットＳＳ３に適用されていた２Ｄ制約条件が境界領域においても成立するようになり、斜め最悪パターンが時折形成されることもが防止される。

本発明の発想は、以下でより詳細に記述する特別に設計された符号化方式を用いて上記の二つの目標を実現することである。本発明に基づく統合されたＥＣＣ・変調符号化のための２Ｄ符号化フォーマットの実施形態を、図７および８を用いて説明することにする。

二種類のサブユニットＳＳ３、ＳＳ４のそれぞれに対して一つずつ、二つの変調符号がある。第一種のサブユニットＳＳ３に対して適用される第一の変調符号は符号化率が高く、たとえば列挙型符号化など、非常に長い符号語を使う符号化方式によって実装される。これはユーザーデータ（＝ソースデータ、たとえばソース符号化手段の出力）の最大の部分に対して使われる。第二種のサブユニットＳＳ４に対して適用される第二の変調符号はより低い符号化効率をもつが、第一の符号と異なり、誤り伝播の問題はずっと少ない。この符号の第二の目的は、課されている２Ｄ制約条件を境界領域においても保ちながら第一種のサブユニットＳＳ３をくっつけるのりとなることである。第二の変調符号は、ＥＣＣパリティおよび（可能性としては）ソースデータの（小さな）一部分に対して用いられる。

提案されている２Ｄ符号化方式におけるエンコーダ側でのさまざまなステップを図７に示す。ソースデータＤＩを入力した（ステップＳ３０）のち、ソースデータＤＩは二つの部分ＤＩ１，ＤＩ２に分割される（ステップＳ３１ａ，Ｓ３１ｂ）。この二つの部分は図７においてＳＤ第一部、ＳＤ第二部とも記されている。それから、ソースデータ第一部ＤＩ１は（第一の）変調符号エンコーダ２３を用いて符号化され（ステップＳ３２）、チャネルビットストリームＢＳ１を生成する。ＢＳ１は明白に区別できる第一種サブユニットＳＳ１１，ＳＳ１２，ＳＳ１３を含む。このそれぞれは、今の場合、３ビット行からなる。このチャネルビットストリームＢＳ１がソースデータ第二部ＤＩ２とともにＥＣＣエンコーダ１の入力となる（ステップＳ３３ａ）。このＥＣＣエンコーダ１はＥＣＣパリティＰをその出力に生成する（ステップＳ３３ｂ）。続いて、ソースデータ第二部ＤＩ２はＥＣＣパリティＰとともに第二の変調符号エンコーダ２４（ステップＳ３４）の入力となり、チャネルビットストリームＢＳ２を生成する。ＢＳ２は明白に区別できる第二種のサブユニットＳＳ２１，ＳＳ２２を含む。このそれぞれは、今の場合、１ビット行からなる。最後に（ステップＳ３５）、異なる種類のサブユニットＳＳ１１，ＳＳ１２，ＳＳ１３およびＳＳ２１、ＳＳ２２が集成あるいは多重化され、全体としてのチャネルビットストリームＢＳ３をなす完全な大きな２Ｄストリップを生成する。この全体としてのビットストリームＢＳ３はこれでチャネルを通じて転送される用意が整ったことになる（ステップＳ３６）。

提案されている２Ｄ符号化方式におけるデコーダ側でのさまざまなステップを図８に示す。当該チャネルからチャネルビットストリームＢＳ３′を受け取った（ステップＳ４０）のち、該粗検出されたチャネルビットストリームＢＳ３′は多重化を解除されて（ステップＳ４１ａ，Ｓ４１ｂ）各サブユニットの種類に対応するそれぞれＢＳ１′、ＢＳ２′の部分に分離される。変調符号エンコーダ２４に対応する変調符号デコーダ６４が第二種のサブユニットからなる粗検出されたチャネルビットストリームＢＳ２′を復号し（ステップＳ４２）、ＥＣＣパリティＰ′とソースデータ第二部ＤＯ２′を取り出す。その後ＥＣＣ復号が実行される。ＥＣＣデコーダ７の入力（ステップＳ４３ａ）として使われるのは、第一種サブユニットからなる粗検出されたチャネルビットストリームＢＳ１′、ＥＣＣパリティＰ′、ソースデータ第二部ＤＯ２′である。これらのすべては、読み取り動作、それに続くビット検出におけるチャネル誤りに起因する誤りを含んでいてもよい。ＥＣＣデコーダ７はその出力に、第一種サブユニットからなる誤りのない（訂正された）チャネルビットストリームＢＳ１″および訂正されたソースデータ第二部ＤＯ２″を生成する（ステップＳ４３ｂ）。次に、前記の第一種サブユニットからなる誤りのないチャネルビットストリームＢＳ１″は、変調符号エンコーダ２３に対応する変調符号デコーダ６３によって復号され（ステップＳ４４）、これによりソースデータ第一部ＤＯ１″を生成する。最後に（ステップＳ４５ａ，Ｓ４５ｂ）、ソースデータの二つの部分ＤＯ１″およびＤＯ２″が再び集められて全体としてのソースデータＤＯを生成し、これは最終的にユーザーに対して出力することができる（ステップＳ４６）。

誤りの伝播につながるかもしれないという、（第一の変調符号エンコーダおよびデコーダに対して）長い符号語を適用することの問題は、たとえば単一のビットがチャネルビットストリーム中で誤って検出されたときに復号後のビットストリーム中で一つの単語が間違ってしまうといったものであるが、本発明によれば、この問題は、変調符号とＥＣＣとの順番を入れ替えることによって回避される。この場合、ＥＣＣがまず、チャネルビットストリームまたは変調データに含まれる単一のビット誤りを訂正し、それから訂正されたビットストリームを変調符号エンコーダに与えることで誤りの伝播は生じなくなっている。これが効率的にできる理由は、システムの符号化率が高いことである。ＥＣＣ誤り訂正能力の観点からは、ＥＣＣを変調符号エンコーダの前に置くことも、変調符号エンコーダのあとに置く場合とほとんど同じように効率的である。容量の低いシステムについては、各ユーザービットに対してＥＣＣによって訂正されるべきビットの数は増大し、ＥＣＣの効率が低下することになる。したがって、前記第一の変調符号として好適に用いることのできる１５２→１５３符号については、順番が変更される。しかし、その結果得られるパリティがまだ変調符号化される必要がある。それは第二の（符号化率の低い）変調符号、好ましくは１２→１３符号によってなされる。該第二の変調符号が第一種のストリップ（またはサブユニット）どうしを隔て、そのようなストリップ（またはサブユニット）をくっつけるのりとしてのはたらきも有していることは上で議論したとおりである。

第一種サブユニットに対する前記１５２→１５３変調符号については、これはすなわち、５１個の一連の魚の骨（それぞれが３ビットからなる）として構成される１５３チャネルビットの長さの間違ったチャネル語があった場合、誤りが単一のチャネルビット誤りに起因するならば、それがもはや、標準的な順番でＥＣＣとＭＣを用いる既知の符号化システムでのように、長さ１５２の間違ったユーザー語という結果につながることはないということを意味している。既知の符号化システムでは、この間違ったユーザー語がその後ＥＣＣブロックの入力となり、そのためチャネルデータにおける単一のビット誤りの一つ一つがＥＣＣの入力において複数の誤りにつながることになり、誤りの伝播を通じて誤り訂正符号のはたらきを劣化させることになっていたのである。

上記の代表例としての記述において、第二種サブユニットは１ビット行の高さのものを選んでいた。一般に、第二種サブユニットは２ビット行以上の高さであってもよいが、第一種サブユニットよりはビット行数が少ないほうが好ましい。さらに、２Ｄ六角形格子上での実装が好ましいが、本発明はまた、たとえば正方形格子など、他のいかなる（規則的な）２Ｄ格子についても適用できる。さらにまた、三つ以上の変調符号を用いることも可能である。

第二部のユーザーデータＤＩ２（ＳＤ第二部）はまた空でもよい。たとえば４行以上の大きなサブストリップが連接しているときのようにあまりにたくさんのパリティがあって、（前記第二の変調データの）中間の「のり」ストリップを埋めるのに十分な場合には、第二部のユーザーデータＤＩ２は空でもよい（デコーダでも同様で、第二部のユーザーデータＤＯ２′とＤＯ２″はその場合空になる）。第二部のユーザーデータＤＩ２は主として、すべてのパリティが埋まったあとで「のり」ストリップに若干スペースが残っているような場合に、それを効率よく使うために存在しているのである。ＳＤ第二部が空である符号化装置および復号装置の実施例が図９および図１０に示されている。

本発明は２Ｄ符号化に限定されるものではない。３Ｄ符号化に用いることもできて、その場合、第一種の変調データは３Ｄパイプ（またはチューブ）の形で配列され、第二種の変調データは、この３Ｄパイプが該３Ｄパイプに沿った長さ方向以外の方向で接触しないように隔てておくために、この３Ｄパイプを取り巻く殻状に配列される。

本発明は統合された変調符号化およびＥＣＣ符号化のための符号化方針に関するものである。本発明は詳細には、横断方向に複数のビット行を含む一次元的に展開するストリップに沿って２Ｄ符号化が実行される状況に関するものである。その発想はさらに、符号化率の高い変調符号化に関係する。本発明によれば、それぞれに独自の変調符号を有する二種類の基本的サブユニットを交互に並べることによってストリップが組み立てられる。第一種のサブユニットはビット行数が多く、その（符号化率の高い）変調符号は符号化効率が高く、大きな符号語を用いることによって実現される。第二種サブユニットは単一または少数のビット行からなり、その変調符号はより低い効率を有し、そのため誤り伝播を起こしにくくなっている。この第二種サブユニットのもう一つの機能は、第一種サブユニットの境界部分でも２Ｄ制約条件を保ちながら該第一種サブユニットをくっつけるのりとなるというものである。第一種サブユニットはソースデータの大部分または全部に関し、まず最初にＥＣＣ符号化に先立って符号化される。第二種サブユニットはＥＣＣパリティおよび可能性としてはソースデータの残りの部分に関する。エンコーダ、デコーダのいずれにおいても、変調符号エンコーダ（およびデコーダ）ならびにＥＣＣエンコーダ（およびデコーダ）の両方の正確な順序に関する特別な措置が講じられる。

符号化システムの典型的な構成を示す図である。 既知の符号化装置のブロック図である。 既知の復号装置のブロック図である。 ２Ｄ符号化で用いられるストリップごとの符号化の図解である。 二つのストリップの境界部分での符号制約条件に関する問題の図解である。 本発明に基づいて用いられる二種類の変調符号を示す図である。 本発明に基づく符号化装置のブロック図である。 本発明に基づく復号装置のブロック図である。 本発明に基づく符号化装置の別の実施形態のブロック図である。 本発明に基づく復号装置の別の実施形態のブロック図である。

Claims (18)

1. ユーザーデータのユーザーデータストリームを多次元的に符号化してチャネルデータストリームにする符号化装置であって、
   高い符号化率を有し、前記ユーザーデータを第一の変調データに変調符号符号化する、第一の変調符号符号化部と、
   前記第一の変調データをＥＣＣ符号化してＥＣＣパリティデータを得る、ＥＣＣ符号化部と、
   前記第一の変調符号符号化部よりも低い符号化率を有し、前記パリティデータを第二の変調データに変調符号符号化する、第二の変調符号符号化部と、
   前記の第一と第二の変調データを組み合わせて前記のチャネルデータストリームにし、該チャネルデータストリームが少なくとも２ビット行を有し、ある第一の方向に沿って一次元的に展開し、少なくとも一つのある第二の方向に沿って互いに配列されており、その配列に際しては前記の第一および第二の変調データが所定の順序に従って前記第二の方向に配列、特に交互に配列されているようなものとする、変調データ結合部とを有することを特徴とする装置。
2. 前記ユーザーデータを第一部ユーザーデータと第二部ユーザーデータとに分離するユーザーデータ分離部を有することを特徴とする請求項１記載の符号化装置であって、
   前記第一の変調符号符号化部が前記第一部ユーザーデータを変調符号符号化して前記第一の変調データにするよう適応されており、
   前記ＥＣＣ符号化部が前記第一の変調データおよび前記第二部ユーザーデータをＥＣＣ符号化して前記ＥＣＣパリティデータを得るよう適応されており、
   前記第二の変調符号符号化部が前記第二部ユーザーデータおよび前記パリティデータを変調符号符号化して前記第二の変調データにするよう適応されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１記載の符号化装置であって、
   前記ユーザーデータストリームの前記ユーザーデータを二次元的に符号化して二次元チャネルストリップに沿った前記チャネルデータストリームにするよう適応されており、該ストリップが少なくとも２ビット行を有し、ある第一の方向に沿って一次元的に展開し、ある第二の方向に沿って互いに配列されており、前記二つの方向がビット位置の二次元格子を構成することを特徴とする装置。
4. 請求項３記載の符号化装置であって、
   前記二つの方向がビット位置の二次元的な六角形格子または正方形格子を構成することを特徴とする装置。
5. 請求項３記載の符号化装置であって、
   前記第一の変調データが第一種の二次元変調ストリップに沿って配列され、該ストリップが少なくとも２ビット行、特に３ビット行を有し、前記第一の方向に沿って一次元的に展開し、前記第二の方向に沿って互いに配列されていることを特徴とする装置。
6. 請求項３記載の符号化装置であって、
   前記第二の変調データが第二種の変調ストリップに沿って配列され、該ストリップが少なくとも１ビット行を有し前記第一の方向に沿って一次元的に展開することを特徴とする装置。
7. 請求項５または６記載の符号化装置であって、
   前記変調データ結合部が、前記第一および第二の変調データを交互に組み合わせてチャネルデータストリームを得るよう適応されており、該チャネルデータストリームがそれぞれ３ビット行を有する３つの第一種変調ストリップと、それぞれ１ビット行を有する２つの第二種変調ストリップとを有し、該第二種変調ストリップ２つが前記第一種変調ストリップ３つの間に配列されることを特徴とする装置。
8. 請求項３記載の符号化装置であって、
   前記第一の変調符号符号化部が、長い符号語を使うよう、特に前記第一部ユーザーデータの１５２ユーザービットを符号化して前記第一の変調データの１５３変調ビットにするよう、特に列挙型（ｅｎｕｍｅｒａｔｉｖｅ）チャネル符号化を使うよう適応されていることを特徴とする装置。
9. 請求項３記載の符号化装置であって、
   前記第二の変調符号符号化部が、短い符号語を使うよう、特に前記第二部ユーザーデータおよび前記ＥＣＣパリティデータの１２ユーザービットを符号化して前記第二の変調データの１３変調ビットにするよう適応されていることを特徴とする装置。
10. 請求項１記載の符号化装置であって、
    前記第二の変調符号符号化部が、変調符号符号化において、前記第一および第二の変調データを前記チャネルデータストリーム中に交互に配列したときに前記第一の変調符号の符号制約条件が満たされるよう適応されていることを特徴とする装置。
11. チャネルデータのチャネルデータストリームを多次元的に復号する復号装置であって、前記チャネルデータストリームが少なくとも２ビット行を有し、ある第一の方向に沿って一次元的に展開し、少なくとも一つのある第二の方向に沿って互いに配列されており、その配列に際しては前記の第一および第二の変調データが所定の順序に従って前記第二の方向に配列、特に交互に配列されており、
    前記チャネルデータを第一および第二のチャネルデータに分離するためのチャネルデータ分離部と、
    低い符号化率を有し、前記第二のチャネルデータをＥＣＣパリティデータに変調符号復号する、第二の変調符号復号部と、
    前記第一のチャネルデータおよび前記ＥＣＣパリティデータをＥＣＣ復号してＥＣＣ復号された第一のチャネルデータを得るＥＣＣ復号部と、
    前記第二の変調符号復号部より高い符号化率を有し、前記ＥＣＣ復号された第一のチャネルデータを変調符号復号してＥＣＣ復号されたユーザーデータにして前記ユーザーデータストリームを形成する第一の変調符号復号部とを有することを特徴とする装置。
12. 請求項１１記載の復号装置であって、
    前記第二の変調符号復号部が、前記第二のチャネルデータを変調符号復号して第二の復調データおよびＥＣＣパリティデータとするよう適応されており、
    前記ＥＣＣ復号部が、前記第一のチャネルデータ、前記第二の復調データ、および前記ＥＣＣパリティデータをＥＣＣ復号してＥＣＣ復号された第一のチャネルデータおよびＥＣＣ復号された第二部ユーザーデータを得るよう適応されており、
    前記第一の変調符号復号部が、前記ＥＣＣ復号された第一のチャネルデータを変調符号復号してＥＣＣ復号された第一部ユーザーデータにするよう適応されており、
    前記ＥＣＣ復号された第一部および第二部のユーザーデータを組み合わせて前記ユーザーデータストリームにするユーザーデータ結合部が設けられていることを特徴とする装置。
13. ユーザーデータのユーザーデータストリームを多次元的に符号化してチャネルデータストリームにする符号化方法であって、
    高い符号化率を有し、前記ユーザーデータを第一の変調データに変調符号符号化する、第一の変調符号符号化ステップと、
    前記第一の変調データをＥＣＣ符号化してＥＣＣパリティデータを得る、ＥＣＣ符号化ステップと、
    前記第一の変調符号符号化ステップよりも低い符号化率を有し、前記パリティデータを第二の変調データに変調符号符号化する、第二の変調符号符号化ステップと、
    前記の第一と第二の変調データを組み合わせて前記のチャネルデータストリームにし、該チャネルデータストリームが少なくとも２ビット行を有し、ある第一の方向に沿って一次元的に展開し、少なくとも一つのある第二の方向に沿って互いに配列されており、その配列に際しては前記の第一および第二の変調データが所定の順序に従って前記第二の方向に配列、特に交互に配列されているようなものとする、変調データ結合ステップとを有することを特徴とする方法。
14. チャネルデータのチャネルデータストリームを多次元的に復号する復号方法であって、前記チャネルデータストリームが少なくとも２ビット行を有し、ある第一の方向に沿って一次元的に展開し、少なくとも一つのある第二の方向に沿って互いに配列されており、その配列に際しては前記の第一および第二の変調データが所定の順序に従って前記第二の方向に配列、特に交互に配列されており、
    前記チャネルデータを第一および第二のチャネルデータに分離するためのチャネルデータ分離ステップと、
    低い符号化率を有し、前記第二のチャネルデータをＥＣＣパリティデータに変調符号復号する、第二の変調符号復号ステップと、
    前記第一のチャネルデータおよび前記ＥＣＣパリティデータをＥＣＣ復号してＥＣＣ復号された第一のチャネルデータおよびＥＣＣ復号されたユーザーデータを得るＥＣＣ復号ステップと、
    前記第二の変調符号復号ステップより高い符号化率を有し、前記ＥＣＣ復号された第一のチャネルデータを変調符号復号してＥＣＣ復号されたユーザーデータにして前記ユーザーデータストリームを形成する第一の変調符号復号ステップとを有することを特徴とする方法。
15. ユーザーデータストリームのユーザーデータから多次元的に符号化されたチャネルデータストリームのチャネルデータを有する信号であって、前記チャネルデータストリーム中に組み合わされている第一および第二の変調データを有し、該チャネルデータストリームが少なくとも２ビット行を有し、ある第一の方向に沿って一次元的に展開し、少なくとも一つのある第二の方向に沿って互いに配列されており、その配列に際しては前記の第一および第二の変調データが所定の順序に従って前記第二の方向に配列、特に交互に配列されており、
    前記第一の変調データが、高い符号化率を有する第一の変調符号符号化部によってユーザーデータから変調符号符号化されており、
    前記第二の変調データが、前記第一の変調符号符号化部より低い符号化率を有する第二の変調符号符号化部によってパリティデータから変調符号符号化されており、前記パリティデータが前記第一の変調データをＥＣＣ符号化することで得られていることを特徴とする信号。
16. 請求項１５記載の信号であって、
    前記第一の変調データが第一部ユーザーデータから変調符号符号化されており、
    前記第二の変調データが第二部ユーザーデータおよびパリティデータから変調符号符号化されており、前記パリティデータが前記第一の変調データおよび前記第二部ユーザーデータをＥＣＣ符号化することで得られていることを特徴とする信号。
17. 請求項１５記載の信号を記憶している記憶媒体。
18. コンピュータ上で実行したときに、請求項１３または１４記載の方法のステップをコンピュータに実装させるようなプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。

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