JP2010503136A - 低密度パリティチェック符号を用いた光情報処理処置及び処理方法 - Google Patents

低密度パリティチェック符号を用いた光情報処理処置及び処理方法 Download PDF

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Abstract

低密度パリティチェック符号を用いて光情報を処理する装置及び方法を提案する。光情報記録方法は、記録するデータを低密度パリティチェック符号に符号化し、低密度パリティチェック符号に符号化されたデータをデータページ単位で光変調器に表し、記録媒体にホログラムの形態で記録されるように記録ビームを光変調器を表示するデータページに変調するステップを含む。マークの効果的な配置を介して正確な確率情報を得ることによってＬＤＰＣ符号ブロックにおいて不正確な確率情報が集中することを防ぎ、さらに、ＬＤＰＣ符号に対応するピクセルの平均的な正確度を向上させることによって、復号の失敗率を最小化して復号性能を向上させることができる。

Description

本発明は、低密度パリティチェック符号を用いた光情報処理処置及び処理方法に関する。
ホログラフィを用いた光情報処理処置は、ページ指向的なメモリ(ｐａｇｅ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｍｅｍｏｒｙ)のようなものであって、入力／出力方式といった並列信号処理方式を使用する。従って、ホログラフィック光情報処理処置は、ビット単位でデータを記録又は再生するＣＤ(Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ)やＤＶＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ)に比べてデータ処理をさらに高速化することができる。
ホログラフィを用いた光情報処理処置は、記録するためのデータのイメージ情報を含む情報ビーム(ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅａｍ)と情報ビームに干渉される基準ビーム(ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅａｍ)とを光情報記録媒体（例えば、光データストレージ）に照射することによって記録操作を実行する。一方、再生のためには、基準ビームを光情報記録媒体に照射して、記録媒体で回折される再生ビームをＣＭＯＳ(Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)またはＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)といった光情報検出器によって検出した後、信号処理及びデコーディング過程を介してオリジナルデータを再生する。
ところが、データページのイメージが光情報検出器によって検出されるとき、光情報記録媒体の収縮などのようなチャネルの特性の変化によって、検出されたデータページにエラーが発生することがある。例えば、ミス−アラインメント(ｍｉｓ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ)によってデータページのピクセル(以下、「データピクセル」という)と光情報検出器のピクセル(以下、「検出ピクセル」という)とがお互いにマッチしないことがある。これらのエラーは、極めて高いビットエラー率(ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ；ＢＥＲ)を発生させる可能性がある。
ＢＥＲを低くするために、エラー訂正符号(ＥＣＣ：ｅｒｒｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｃｏｄｅ)が使用される。エラー訂正符号中にはチャネル容量のシャノン(Ｓｈａｎｎｏｎ)の理論限界に近接する性能を有する低密度パリティチェック(ＬＤＰＣ；ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ)符号がある。ＬＤＰＣ符号は、パリティチェック行列(ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ ｍａｔｒｉｘ)の大部分の要素が“０”シンボル（ｓｙｍｂｏｌ）である線形ブロック符号(ｌｉｎｅａｒ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅ)である。
パリティチェック符号は、情報シンボル(ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｍｂｏｌ)と特定の情報シンボルのモジュロ合計(ｍｏｄｕｌｏ ｓｕｍ)であるパリティチェックシンボル(ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ ｓｙｍｂｏｌ)とを含むブロックを有し、一つのコードワード(ｃｏｄｅ ｗｏｒｄ)をなす。
チェックシンボルと情報シンボルとの関係は、パリティチェック行列“Ｈ”によって表すことができる。パリティチェック行列“Ｈ”は、一連の線形同次方程式(ｌｉｎｅａｒ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ)で表されることができる。即ち、ＬＤＰＣ符号は、パリティチェック符号の一つであって、要素の大部分が“０”シンボルであり、残りはランダムに散在した加重値(ｗｅｉｇｈｔ)を有するパリティチェック行列である。
パリティチェック行列“Ｈ”を有するＬＤＰＣ符号の符号化(ｅｎｃｏｄｉｎｇ)過程は次の通りである。パリティチェック行列“Ｈ”行列が得られると、“ＧＨＴ＝０”の関係を用いて、パリティチェック行列“Ｈ”行列に対応する生成行列(ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｍａｔｒｉｘ)“Ｇ”を得る。情報シンボルブロック“Ｘ”に対応するコードワード“Ｃ”は、“Ｃ＝ＸＧ”の関係から求めることができる。Ｗは各列当たりの１の個数であり、Ｗ×（Ｎ／Ｍ）は各行当たりの１の個数であり、Ｗ及びＷ×（Ｎ／Ｍ）が“Ｈ”行列(Ｈ＝Ｎ×Ｍ)に対して一定である場合、均一ＬＤＰＣ符号という。
各列当たり１の個数が一定でなく、各行当たり１の個数が正確に“Ｗａ×(Ｎ/Ｍ)”でない場合、非均一ＬＤＰＣ符号という。一般的に、非均一ＬＤＰＣ符号は、より良いエラー訂正能力を有するが、均一ＬＤＰＣ符号に比べてハードウェアで実装するのは難しいことが知られている。
ＬＤＰＣ符号の復号(ｄｅｃｏｄｉｎｇ)は、受信された信号ベクトルからパリティチェック行列“Ｈ”との積が０を満たす、最も近似したコードワードを探すことである。
ＬＤＰＣ符号の復号方法のうち、サムプロダクト(ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ)アルゴリズムは、確率値を用いた反復軟判定復号(ｓｏｆｔ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒａｔｉｖｅ ｄｅｃｏｄｉｎｇ)を実行する。サムプロダクトアルゴリズムによれば、復号は、コードワードグラフ(ｃｏｄｅ ｗｏｒｄ ｇｒａｐｈ)上で確率のメッセージをノード間で伝送しながら、最大尤度基準（ｃｒｉｔｅｒｉａ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）を満たすコードワードに達するまで反復して実行される。
ＬＤＰＣ符号の他の復号方法で、対数尤度比率(ＬＬＲ；ｌｏｇ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ)を使用するＬＬＲアルゴリズムがある。ＬＬＲアルゴリズムについて、大韓民国登録特許第１０-０５３８２８１号を参照することができる。
ＬＬＲアルゴリズムに対して簡単に説明する。ＬＤＰＣ検出器は、データピクセルが“０”シンボルの場合と“１”シンボルの場合との確率それぞれを算出して初期ＬＬＲを求める。
ＬＤＰＣ符号ブロックにおける不正確な確率情報が集中することを阻止し、マークの効果的な配置を介して正確な確率情報を求め、ＬＤＰＣ符号に対応するピクセルの平均的な正確度を向上させることにより、復号の失敗率を最小化してデコーディング性能を向上させる。
本発明に係る光情報記録装置は、記録のためのデータを低密度パリティチェック符号を用いて符号化するエンコーディング部、エンコーディング部で符号化されたデータを複数のデータブロックからなるデータページで表す光変調部、及び光変調部に表されるデータページが記録媒体にホログラムとして記録されるように光変調部にビームを照射するビーム光源を備える。
データページは、データブロックと、アドレスブロックとを含んでもよい。
データブロックは、複数のサブブロックとデータブロックの中央部分に位置するマークとを備えてもよい。
マークは、データブロックの再生確率値を算出するための情報として使われてもよい。
エンコーディング部は、データを低密度パリティチェック符号に符号化するエンコーダと、低密度パリティチェック符号をデータページ単位でマッピングするマッピング部と、を備えてもよい。
マッピング部は、エンコーディングユニットで符号化された低密度パリティチェック符号をスクランブルした後にデータページにマッピングしてもよい。
データページは、データブロックとデータページをアドレスするためのアドレスブロックを含み、データブロックは、複数のサブブロックとデータブロックの中央部分に位置するマークを備えてもよい。
エンコーダで符号化される低密度パリティチェック符号は、データブロックの個数と同数の複数の領域に分割され、各々の領域は、領域の個数と同数の複数のセグメントに分割されてもよい。
データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と領域の個数とサブブロックの個数とは、互いに同じであってもよい。
マッピング部は、ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の領域のｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のセグメントをｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のデータブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目のサブブロックにマッピングしてもよい。
本発明に係る光情報記録方法は、データを低密度パリティチェック符号に符号化し、低密度パリティチェック符号に符号化されたデータをデータページ単位で空間光変調器に表し、記録するビームを空間光変調器に表れるデータページに変調し、記録媒体にホログラムの形態で記録されるようにすることを含む。
データページは、低密度パリティチェック符号に符号化されたデータがマッピングされるデータブロックと、データページのアドレス情報を有するアドレスブロックと、を含んでもよい。
データブロックは、複数のサブブロックと、データブロックの中央部分に位置するマークと、を備えてもよい。
マークは、サブブロックを含むデータブロックの再生確率値を算出するための情報として使われてもよい。
低密度パリティチェック符号はスクランブルされた後、データブロックにマッピングされてもよい。
データページは、データブロックとデータページをアドレスするアドレスブロックとを含み、データブロックは、複数のサブブロックとデータブロックの中央部分に位置するマークとを備えてもよい。
低密度パリティチェック符号は、サブブロックの個数と同数の複数の領域に分割されてもよく、各々の領域は、領域と同数の複数のセグメントに分割されてもよい。
データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と領域の個数とサブブロックの個数とは同じであってもよい。
ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の領域に含まれるセグメントのうちｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のセグメントは、ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のデータブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目のサブブロックにマッピングされてもよい。
本発明に係る光情報再生装置は、ビーム光源、光源から照射されるビームによって記録媒体から再生されるデータページを検出する光情報検出部、及びアドレスブロックを識別し、データブロックに含まれるサブブロックとデータブロックの中央部分に位置するマークとをデータページに含まれる複数のデータブロックから検出し、サブブロックのデータを復号するデコーディング部を含む。
デコーディング部は、光情報検出部で検出されるデータページのサブブロックをデマッピングするデマッピング部と、デマッピング部でデマッピングされた値を用いてサブブロックを低密度パリティチェック符号に復号するデコーダと、を備えてもよい。
デコーダは、デマッピング部で得られたデータブロックの密度から算出された確率値を用いて復号を実行してもよい。
データブロックの密度は、マークの密度を用いて算出されてもよい。
本発明に係る光情報再生方法は、光源から記録媒体へのビーム照射によって記録媒体から再生されるデータページを検出し、データページに含まれるアドレスブロックを識別し、データページに含まれる複数のデータブロックとデータブロックの中心部分に位置するマークとマークの周辺に位置する複数ののサブブロックとを検出し、サブブロックから検出されたデータを低密度パリティチェック符号に復号することを含む。復号は、データブロックの密度から算出された確率値を用いて実行することができる。データブロックのを算出するために、マークの密度を用いることができる。
ホログラフィックデータ処理のために表されるデータページは、複数のデータブロック、データブロックの中央を示して再生のために使われるマーク、及びマークの周辺を示す複数のサブブロックを備えてもよい。
サブブロックで表されるデータは、低密度パリティチェック符号であってもよい。データページは、データブロックの周辺に表されるアドレスブロックを含んでもよい。マークは、サブブロックに含まれるデータブロックの再生確率値を算出するための情報として使われてもよい。
データブロックにおいて、低密度パリティチェック符号はサブブロックスクランブルされることができる。サブブロックの低密度パリティチェック符号は、マークを除いたサブブロックの個数と同数の複数の領域に分割されてもよく、各々の領域は、領域の個数と同数の複数のセグメントに分割されてもよい。
データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と領域の個数とマークを除いたサブブロックの個数とは互いに同じであってもよい。
ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の領域に含まれるセグメントのうちｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のセグメントは、ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のデータブロックに含まれる(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目のサブブロックマッピングされるセグメントであってもよい。
本発明に係るホログラフィックデータを処理するためのデータページは、複数のデータブロック、データブロックの中央部分を示して、再生のために使用されるマーク、及びマークの周辺を示す複数のサブブロックを含む。
データページは、空間光変調部で表されてもよく、又は光情報検出器から検出されることができる。サブブロックにマッピングされるデータは、低密度パリティチェック符号であってもよい。データページは、データブロックの周辺に表されるアドレスブロックを含んでもよい。
マークは、サブブロックに含まれるデータブロックの再生確率値を算出するための情報として使われてもよい。
低密度パリティチェック符号におけるデータがスクランブルされた後にサブブロックにマッピングされてもよく、又はただマッピングされてもよい。
低密度パリティチェック符号は、マークを除くサブブロックの個数と同数の複数の領域に分割され、各々の領域は、領域の個数と同数の複数のセグメントに分割されてもよい。
データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と領域の個数とサブブロックの個数とは互いに同じであってもよい。
ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の領域に含まれるセグメントのうちｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)”番目のセグメントは、ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のデータブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目のサブブロックにマッピングされてもよく、又はｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のデータブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目のサブブロックのマッピングされるセグメントであってもよい。
ホログラフィックデータを記録するためにデータを光変調器にマッピングする方法は、再生に使用されるマークとマークの周辺に配置される複数のサブブロックとでデータブロックを表し、データブロックとアドレスブロックとでデータページを表すことを含む。
サブブロックにマッピングされるデータは、低密度パリティチェック符号に符号化されてもよい。マークは、データブロックの再生確率値を算出するための情報として使われてもよい。
低密度パリティチェック符号に符号化さえるデータは、サブブロックとスクランブルされた後に、データブロックびマッピングされてもよい。
低サブブロックにマッピングされる密度パリティチェック符号は、マークを除くサブブロックの個数と同数の複数の領域に分割され、各々の領域は、領域の個数と同数の複数のセグメントに分割されてもよい。
データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と領域の個数とマークを除くサブブロックの個数とは互いに同じであってもよい。
ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の領域に含まれるセグメントのうちｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)”番目のセグメントは、ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のデータブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目のサブブロックにマッピングされてもよい。
ホログラフィックデータを復号方法は、再生ビームを検出する光情報検出器からアドレスブロック、データブロック、及びマークを含むサブブロックを備えるデータページをデマッピングし、マークを使用してデータページからの再生データを低密度パリティチェック符号に復号する。
マークは、復号のための確率値の算出に使用されてもよい。
低密度パリティチェック符号への復号は、データブロックの密度を使用して実行されてもよい。
本発明の実施形態に係る低密度パリティチェック符号を用いた光情報処理処置及び方法は、ホログラフィック光情報処装置におけるデータの記録、又はデータの再生に使用されることができる。
ＬＤＰＣ符号ブロックにおける不正確な確率情報が集中することを阻止し、マークの効果的な配置を介して正確な確率情報を求め、ＬＤＰＣ符号に対応するピクセルの平均的な正確度を向上させることにより、復号の失敗率を最小化してデコーディング性能を向上させることができる。
本発明の実施形態による光情報記録／再生装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるデータページのフォーマットを示す図面である。 本発明の実施形態によるデータページのマッピング方法を示す図面である。 本発明の実施形態による記録のためにデータを符号化するプロセスを示すブロック図である。 本発明の実施形態による再生のためにデータを復号するプロセスを示すブロック図である。
本発明の実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。類似の要素には同じ参照符号をつける。
図１は、光情報記録/再生装置を示すブロック図である。
図１に示されるように、光情報記録/再生装置１００は、ビーム光源(ｂｅａｍ ｓｏｕｒｃｅ)１１０、ビームスプリッター(ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ)１２０、角度マルチプレクサー(ａｎｇｌｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ)１３０、空間光変調器(ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ)１４０、光情報検出器１５０、等化器(ｅｑｕａｌｉｚｅｒ)１６０、エンコーディング部(ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ)１７０及びデコーディング部(ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ)１８０を備える。
ビーム光源１１０から照射された光は、ビームスプリッター１２０を通じて基準ビーム(Ｒ)及び情報ビーム(Ｓ)に分離される。基準ビーム(Ｒ)は、第１シャッター１９０ａを経由して角度マルチプレクサー１３０で反射されて光データストレージ(ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ)に所定角度で入射される。
そして、データがロードされていない情報ビーム(Ｓ)は、第２シャッター１９０ｂを経由して、反射鏡によって経路を変えられた後、空間光変調器１４０に入射される。
一方、空間光変調器１４０は、エンコーディング部１７０から受けたバイナリデータをデータページ単位で表す。また、エンコーディング部１７０は、記録するためのオリジナルデータをＬＤＰＣ符号に符号化して、データページ単位で空間光変調器１４０に供給する。
空間光変調器１４０は、エンコーディング部１７０から供給されるデータページを光学的に変調することにより、データページの２次元イメージデータを生成し、このデータページを入射された情報ビーム(Ｓ)に投影させる。従って、情報ビーム（Ｓ）は、空間光変調器１４０を通すことによって記録されるデータがロードされた真の情報ビームとなる。以後、空間光変調器１４０を経由した信号ビームは、光データストレージに入射される。
光データストレージ(Ｄ)に基準ビーム(Ｒ)と情報ビーム(Ｓ)とが入射されると、光データストレージ(Ｄ)において、入射された基準ビーム(Ｒ)と情報ビーム(Ｓ)との間の干渉によって発生した干渉パターンの強度に応じて内部可動電荷の光誘導現象(ｌｉｇｈｔ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ)が発生して干渉パターンが記録される。
光情報が記録されるとき、角度マルチプレクサー１３０は、光データストレージ(Ｄ)に入射される基準ビーム（Ｒ）の角度を調節して、基準ビーム（Ｒ）の角度の多重化が実現できる。角度マルチプレクサー１３０は、ガルバノミラーのような回転ミラーで実装されることができる。
光データストレージ（Ｄ）に記録されたデータの再生のためには、基準ビーム(Ｒ)だけを光データストレージ(Ｄ)に照射すればよい。このため、第１シャッター１９０ａは、ビームスプリッター１２０によって分離された基準ビーム(Ｒ)だけを通過させる。その一方で、第２シャッター１９０ｂは、ビームスプリッター１２０で分割された情報ビーム(Ｓ)を遮断する。
このとき、基準ビーム(Ｒ)は、第１シャッター１９０ａを経由し、角度マルチプレクサー１３０で反射されて、光データストレージ(Ｄ)に記録された干渉パターンに投影される。基準ビーム(Ｒ)が干渉パターンに投影されると、光データストレージ(Ｄ)に記録されている干渉パターンからデータページのイメージを有する再生ビームが回折によって生成される。この再生ビームは、光情報検出器１５０によってデータページ単位で検出される。検出されたデータページは、等化器１６０によって等化されて、デコーディング部１８０により復号される。
光情報検出器１５０は、例えば、ＣＭＯＳ(Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)またはＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)のような光検出器アレイ(ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ａｒｒａｙ)で実装されてもよい。等化器１６０、はＭＭＳＥ(Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ)等化器を使用することができる。
デコーディング部１８０は、ＬＤＰＣ符号を復号する。デコーディング部１８０は、等化器１６０から出力されたＬＤＰＣ符号を復号して、再生データを出力する。
以下、データページの例を説明する。
図２は、データページのフォーマットを示した図面であり、図３は、データページのマッピング方法を示す図面である。
データページ２００は、ＬＤＰＣ符号３００（図３参照)がマッピングされているＮ(Ｎは正の整数)個のデータブロック(２１０)と、再生するためのデータページ２００をアドレスするアドレス情報がマッピングされているｍ(ｍは正の整数)個のアドレスブロック２２０とを含む。
データブロック２１０とアドレスブロック２２０とは、“Ｘｂ×Ｙｂ”の同じ大きさを有する。ここで“Ｘｂ”は行方向のピクセル数であり、“Ｙｂ”は列方向のピクセル数である。また、アドレスブロック２２０は、データページ２００のあらゆる位置に位置することができる。
データブロックは、複数のサブブロックを含む。サブブロックの数は、データページを構成するデータブロック及びサブブロックの合計と同じであってもよい。
サブブロック２１２は、“Ｘｓｂ×Ｙｓｂ”の大きさを有する。ここで“Ｘｓｂ”は行方向のピクセル数であり、“Ｙｓｂ”は列方向のピクセル数である。また、このサブブロック２１２の数は、データページ２００を構成するデータブロック２１０とアドレスブロック２２０とを合計した個数と同じである(Ｎ＋ｍ)個である。ＬＤＰＣ符号が“Ｘｓｂ×Ｙｓｂ”の大きさに分割されて、サブブロック２１２全体のうちＮ個のサブブロックに各々マッピングされ、同時にｍ個のサブブロックにはマーク２１４がマッピングされる。
マーク２１４は、該マーク２１４が属するデータブロック２１０に対応するサブブロック２１２の確率を求めるための情報を抽出するために使われる。マーク２１４は、データブロック２１０の中央部分に配置され、マーク２１４の領域全体がオンピクセルまたはオフピクセルのみで表示される。
エンコーディング部１７０でデータページ単位で符号化されるＬＤＰＣ符号は、データブロック２１０の大きさ“Ｘｂ×Ｙｂ”と同じ大きさである複数個のＬＤＰＣ符号領域(ＬＤＰＣ１,ＬＤＰＣ２,...ＬＤＰＣＮ)３００に分割される。この分割されたＬＤＰＣ符号領域３００は、各々がサブブロック２１２の大きさ“Ｘｓｂ×Ｙｓｂ”と同じ大きさである複数個のセグメント３１０に分割される。従って、一つのセグメント３１０に含まれるＬＤＰＣ符号は、一つのサブブロック２１２にマッピングされることができる(図３参照)。
各々のＬＤＰＣ符号領域３００が、サブブロック２１２の大きさ“Ｘｓｂ×Ｙｓｂ”に分割された場合、分割された値が正の整数とならなければならない。即ち、ＬＤＰＣ符号の長さは、“ｎ(Ｘｓｂ×Ｙｓｂ)＝(Ｘｂ×Ｙｂ)−ｍ(Ｘｓｂ×Ｙｓｂ)”の関係を満たすように設計されなければならない。
図３に言及すると、各ＬＤＰＣ符号領域(ＬＤＰＣ１,ＬＤＰＣ２,...ＬＤＰＣＮ)３００に付与される一連の番号(ｓｅｒｉａｌ ｎｕｍｂｅｒ)を“ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)”とし、各々のＬＤＰＣ符号領域３００に含まれる各セグメント３０１に付与される他の一連の番号を“ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)”とし、各々のデータブロックに付与される別の一連の番号を各セグメント３０１に付与される一連の番号と同じである“ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)”と定義することができる。
“ｉ”番目のＬＤＰＣ符号領域３００の“ｊ”番目のセグメント３０１のデータが“ｊ”番目データブロック２１０の“(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)”番目のサブブロック２１２にマッピングされる場合、“Ｘｓｂ×Ｙｓｂ”の大きさに分割された一つのＬＤＰＣ符号領域３００のセグメント３０１は、別のデータブロック２１０の別のサブブロック２１２にそれぞれマッピングされる。即ち、ＬＤＰＣ符号領域３００に含まれるセグメント３０１は、別々のデータブロック２１０の別々のサブブロック２１２にスクランブル(ｓｃｒａｍｂｌｅ)されてマッピングされる。
ＬＤＰＣ符号領域３００のセグメント３０１が、各々別のデータブロック２１０の別のサブブロック２１２にスクランブルされてマッピングされる場合、マーク２１４から離れて位置するサブブロック２１２で検出される不正確な情報を補完することができる。
光情報を記録及び再生するときに個々に実行されるデータページの符号化及び復号過程を説明する。以下で言及される各々の要素及び説明は、図１ないし図３を参照して理解することができる。
図４は、記録のためにデータを符号化するプロセスを示したブロック図であり、図５は、再生のためにデータを復号するプロセスを示したブロック図である。
データの符号化プロセスは、エンコーディング部１７０により行われる。図４に示すように、エンコーディング部１７０は、入力されるデータを用いてＬＤＰＣ符号３００を生成するＬＤＰＣエンコーダ１７２と、ＬＤＰＣエンコーダ１７２により生成されたＬＤＰＣ符号３００をデータページ２００のデータブロック２１０及びサブブロック２１２にマッピングし、さらに、アドレスブロック２２０とサブブロック２１２のマーク２１４とをマッピングするマッピング部１７４と、を備える。
データインコーダ１７２は、記録のためのデータが入力されると、データをＬＤＰＣ符号３００に符号化する。生成されたＬＤＰＣ符号３００は、マッピング部１７４によりデータブロック２１０の各サブブロック２１２にマッピングされる。サブブロック２１２にマッピングされるＬＤＰＣ符号３００は、上述した説明を通して理解することができる。また、アドレスブロック２２０又はマーク２１４の全てのピクセルは、オンピクセルまたはオフピクセルのみにマッピングされることができる。
空間光変調器１４０でマッピングが完了したデータページ２００が情報ビーム(Ｓ)にロードされる。情報ビーム(Ｓ)が光データストレージ(Ｄ)に照射されると、情報ビーム(Ｓ)と基準ビーム(Ｒ)との間の干渉により、該データページ(２００)に対応する記録情報が干渉パターンとして光データストレージ(Ｄ)に記録される。
次に、図５に示すように、データの復号はデコーディング部１８０により行われる。
デコーディング部１８０は、光情報検出器１５０で検出したデータページ２００を再生するために、アドレスブロック２２０、データブロック２１０、及びサブブロック２１２をデマッピングし、さらに、サブブロック２１２及びマーク２１４を用いて復号のための確率値を求めるデマッピング部１８２と、デマッピング部１８２で得られる確率値とデマッピングされたデータページ２００から得られるデータブロック２１０の密度とを用いてＬＤＰＣ復号を実行するＬＤＰＣデコーダ１８４と、を備える。
デコーディング部１８０は、光データストレージ(Ｄ)に記録された光情報を再生するとき、アドレスブロック２２０とサブブロック２１２のマーク２１４とを用いて、ＬＤＰＣ復号のためのデコーディング確率値及び密度を得ることができ、デコーディング部１８０は、光データストレージ（Ｄ）から再生される光情報を復号することができる。

Claims (45)

  1. 低密度パリティチェック符号を用いてデータを符号化するエンコーディング部と、
    前記エンコーディング部で符号化されたデータを複数のデータブロックからなるデータページで表す光変調器と、
    前記光変調器に表れる前記データページが記録媒体にホログラムとして記録されるように前記光変調器に光を照射するビーム光源と、
    を備えることを特徴とする光情報記録装置。
  2. 前記データページは、データブロックとアドレスブロックとを含むことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
  3. 前記データブロックは、複数のサブブロックと前記データブロックの中央部分に配置されるマークとを備えることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
  4. 前記マークは、前記データブロックの再生確率値を算出するための情報として使われることを特徴とする請求項３に記載の光情報記録装置。
  5. 前記エンコーディング部は、前記データを前記低密度パリティチェック符号に符号化するエンコーダと、
    前記低密度パリティチェック符号をデータページ単位にマッピングするマッピング部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
  6. 前記マッピング部は、前記エンコーダユニットで符号化された前記低密度パリティチェック符号をスクランブルした後、前記データページにマッピングすることを特徴とする請求項５に記載の光情報記録装置。
  7. 前記データページは、前記データブロックと前記データページをアドレスするアドレスブロックとを含み、前記データブロックは、複数のサブブロックと前記データブロックの中央部分に配置されるマークとを備えることを特徴とする請求項５に記載の光情報記録装置。
  8. 前記エンコーダで符号化される前記低密度パリティチェック符号は、前記データブロックの個数と同じ数の複数の領域に分割され、各々の前記領域は、前記領域の個数と同じ数の複数のセグメントに分割されることを特徴とする請求項７に記載の光情報記録装置。
  9. 前記データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と前記領域の個数と前記マークを除いた前記サブブロックの個数とが互いに同じであることを特徴とする請求項８に記載の光情報記録装置。
  10. 前記マッピング部は、ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記領域のｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のセグメントをｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記データブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目の前記サブブロックにマッピングすることを特徴とする請求項９に記載の光情報記録装置。
  11. データを低密度パリティチェック符号に符号化し、
    前記低密度パリティチェック符号に符号化された前記データをデータページ単位で空間光変調器に表し、
    記録ビームを前記空間光変調器を表す前記データページに調節して、記録媒体にホログラムの形態で記録されるようにすることを特徴とする光情報記録方法。
  12. 前記データページは、前記低密度パリティチェック符号に符号化されたデータがマッピングされるデータブロックと、前記データページのアドレス情報を有するアドレスブロックと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の光情報記録方法。
  13. 前記データブロックは、複数のサブブロックと前記データブロックの中央部分に配置されるマークとを備えることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録方法。
  14. 前記マークは、前記サブブロックを含む前記データブロックの再生確率値を算出するための情報として使われることを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録方法。
  15. 前記低密度パリティチェック符号はスクランブルされた後に、前記データブロックにマッピングされることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録方法。
  16. 前記データページは、前記データブロックと前記データページをアドレスするアドレスブロックとを含み、前記データブロックは、複数のサブブロックと前記データブロックの中央部分に配置されるマークとを備えることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録方法。
  17. 前記低密度パリティチェック符号は、前記データブロックの個数と同じ数の複数の領域に分割され、各々の前記領域は、前記領域の個数と同じ数の複数のセグメントに分割されることを特徴とする請求項１６に記載の光情報記録方法。
  18. 前記データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と前記領域の個数と前記マークを除いた前記サブブロックの個数とは互いに同じであることを特徴とする請求項１７に記載の光情報記録方法。
  19. ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記領域に含まれる前記セグメントのうちｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のセグメントは、ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記データブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目の前記サブブロックにマッピングされることを特徴とする請求項１８に記載の光情報記録方法。
  20. ビーム光源と、
    前記ビーム光源から照射されるビームを記録媒体に照射することにより前記記録媒体から再生されるデータページを検出する光情報検出部と、
    アドレスブロックを識別して、前記データページに含まれる複数のデータブロックから前記データブロックに含まれるサブブロックと前記データブロックの中央部分に配置されるマークとを検出し、前記サブブロックのデータを復号するデコーディング部と、
    を含むことを特徴とする光情報再生装置。
  21. 前記デコーディング部は、前記光情報検出部で検出される前記データページの前記サブブロックをデマッピングするデマッピング部と、前記デマッピング部でデマッピングされた値を用いて前記サブブロックを低密度パリティチェック符号に復号するデコーダと、を備えることを特徴とする請求項２０に記載の光情報再生装置。
  22. 前記デコーダは、前記デマッピング部で得られた前記データブロックの密度から算出された確率値を用いて復号を実行することを特徴とする請求項２１に記載の光情報再生装置。
  23. 前記データブロックの密度は、前記マークの密度を用いて算出されることを特徴とする請求項２２に記載の光情報再生装置。
  24. 光源から照射されるビームを記録媒体に照射することにより前記記録媒体から再生されるデータページを検出し、
    前記データページに含まれるアドレスブロックを識別し、
    前記データページに含まれる複数のデータブロックと前記データブロックの中心部分に配置されるマークと前記マークの周辺部分に配置される複数のサブブロックとを検出し、
    前記サブブロックから検出されるデータを低密度パリティチェック符号に復号すること、
    を特徴とする光情報再生方法。
  25. 前記データブロックの密度から算出される確率値を用いて復号を実行することを特徴とする請求項２４に記載の光情報再生方法。
  26. 前記データブロックの密度は、前記マークの密度を用いて算出することを特徴とする請求項２５に記載の光情報再生方法。
  27. 複数のデータブロックと、
    前記データブロックの中央部分に表示されて再生のために使われるマークと、
    前記マークの周辺部分に表示される複数のサブブロックと、
    を備えることを特徴とするホログラフィックデータを処理するデータページ。
  28. 前記データページは、空間光変調器に表示される、或いは光情報検出器から検出されることを特徴とする請求項２７に記載のデータページ。
  29. 前記サブブロックにマッピングされるデータは、低密度パリティチェック符号であることを特徴とする請求項２７に記載のデータページ。
  30. 前記データページは、アドレスブロックを含むことを特徴とする請求項２７に記載のデータページ。
  31. 前記マークは、前記データブロックの再生確率値を算出するための情報として使われることを特徴とする請求項２７に記載のデータページ。
  32. 前記低密度パリティチェック符号の形態のデータは、前記データブロックにおいて、前記サブブロックとスクランブルされた後にマッピングされることを特徴とする請求項２７に記載のデータページ。
  33. 前記低密度パリティチェック符号は、前記サブブロックの個数と同じ数の複数の領域に分割され、各々の前記領域は、前記領域の個数と同じ数の複数のセグメントに分割されることを特徴とする請求項３２に記載のデータページ。
  34. 前記データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と前記領域の個数と前記マークを除いた前記サブブロックの個数とは互いに同じであることを特徴とする請求項３３に記載のデータページ。
  35. ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記領域に含まれる前記セグメントのうちｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のセグメントは、ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記データブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目の前記サブブロックにマッピングされるか、又はマッピングされたものであることを特徴とする請求項３４に記載のデータページ。
  36. 再生のために使われるマークと前記マークの周辺に配置される複数のサブブロックとによりデータブロックを表示し、
    データブロックとアドレスブロックとによりデータページを表示すること、
    を特徴とするホログラフィックデータを記録するために光変調器にデータをマッピングする方法。
  37. 前記サブブロックにマッピングされるデータは、低密度パリティチェック符号に符号化されることを特徴とする請求項３６に記載のマッピング方法。
  38. 前記マークは、前記データブロックの再生確率値を算出するための情報として使われることを特徴とする請求項３６に記載のマッピング方法。
  39. 前記低密度パリティチェック符号に符号化されるデータは、前記サブブロックとスクランブルされた後にマッピングされることを特徴とする請求項３８に記載のマッピング方法。
  40. 前記サブブロックにマッピングされる前記低密度パリティチェック符号は、前記サブブロックの個数と同じ数の複数の領域に分割され、各々の前記領域は、前記領域の個数と同じ数の複数のセグメントに分割されることを特徴とする請求項３９に記載のマッピング方法。
  41. 前記データブロックの個数Ｎ(Ｎは正の整数)と前記領域の個数と前記マークを除いた前記サブブロックの個数とは互いに同じであることを特徴とする請求項４０に記載のマッピング方法。
  42. ｉ(ｉ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記領域に含まれる前記セグメントのうちｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目のセグメントは、ｊ(ｊ＝１,２,３...Ｎ)番目の前記データブロックの(((ｉ＋ｊ−２)ｍｏｄ Ｎ)＋１)番目の前記サブブロックにマッピングされることを特徴とする請求項４１に記載のマッピング方法。
  43. 再生ビームを検出する光情報検出器アレイからアドレスブロックとデータブロックとマークを含むサブブロックとを含むデータページをデマッピングし、
    前記データページからの再生データを低密度パリティチェック符号に復号すること、
    を特徴とするホログラフィックデータの復号方法。
  44. 前記マークは、復号のための確率値を算出するために使われることを特徴とする請求項４３に記載の復号方法。
  45. 前記データブロックの密度を用いて前記低密度パリティチェック符号への復号が実行されることを特徴とする請求項４３に記載の復号方法。
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