JP2621149B2

JP2621149B2 - 情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2621149B2
Application number: JP30425786A
Authority: JP
Inventors: 譲黒木; 勲佐藤; 亮一之瀬; 能久福島; 裕司高木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1997-06-18
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JPS63157372A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、セクタ構造を有する記録媒体に情報を記録
再生する情報記録再生装置に関するものである。

従来の技術光記録ディスクは記録トラックの高密度化、離散的な
部分書き込み、消去等の理由から、案内溝のように光学
的に検知可能な案内トラックが同心円状、あるいはスパ
イラル状に設けられ、この案内トラック上に形成した記
録層に直径１μｍ以下に絞ったレーザー光を照射し、穴
あけもしくは反射率、透過率の変化を起こして記録す
る。

データの長さが可変のデジタル情報を記録しようとす
る場合、記録効率を上げるためにトラックを複数のセク
タに分割し、セクタ単位で情報の記録再生が行なわれ
る。各セクタはトラックアドレス及びセクタアドレス情
報を含むセクタ識別子とデータを記録再生するデータフ
ィールドから構成されている。

データフィールドに記録するデータは、普通PLL（Pha
se Locked Loop）の同期引き込みのための同期引き込み
信号部、記録データの前に付加されデータの先頭を識別
するためのデータ先頭識別マーク（以下データマークと
呼ぶ）、及びデータ部により構成され、データ復調の際
は、再生信号中によりデータマークを検出することによ
り、復調のためのワード同期をとる。

一方、光記録ディスクの基材、記録膜、保護層などに
各種の欠陥、ゴミ、キズ等が存在する場合には再生信号
にドロップアウトを発生させるが、光記録ディスクの記
録ピット、及びトラックピッチは１μｍ程度と微小なた
めに、生のエラーレートは10^-4〜10^-5と非常に悪く、長
いバースト状のドロップアウトも多く存在する。このバ
ースト状のドロップアウトはしばしばPLLの動作に影響
を与え、自己再生したクロックの個数に増減が発生する
ビットスリップ現象が起こり、データ復調中にワード同
期がずれて以降のセクタデータがすべてエラーになるこ
とがある。

このような問題を解決するために、発明者らは日本出
願特許昭58−58157号明細書で、セクタを複数のブロッ
ク（以下フレームと呼ぶ）で構成するフレーム構成セク
タフォーマットを提案している。第６図でそのフォーマ
ットを説明する。セクタデータは、データマーク１（D
M）、及び１セクタのデータをｍ個に分割したデータ２
を１単位としてＦからＦまでのｍ個のフレームで構成さ
れ、さらに先頭にPLL同期引き込みのための同期引き込
み信号３（SYNC）を付加している。データの記録再生
は、セクタの先頭にあるセクタ識別子４（ID）を検出
し、目標セクタのアドレスを読み取って実行する。この
ような構成とすれば、前述のように長いドロップアウト
等により復調のワード同期がずれたとしてもエラーはフ
レーム単位で抑えられ次のフレームからは、正常な復調
が実行出来る。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、前記のようなフレーム構成フォーマッ
トを採用して、ビットスリップ現象による連続的な復調
エラーの長さを制限しても、ビットスリップが発生した
場合、誤り訂正能力は大幅に低下していた。

本発明はかかる点に鑑み、フレーム構成フォーマット
をとるデータの再生時に、ビットスリップの発生を検出
することによって連続的な復調エラーの発生位置を特定
でき、誤り訂正能力を上げることのできる情報記録再生
装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、１セクタ単位で誤り訂正検出を行なう誤り
訂正検出手段と、１セクタの記録データを複数のブロッ
クに分割し、各ブロックの先頭にデータの先頭を識別す
るデータ先頭識別マークを付加して前記記録媒体に記録
する手段と、再生信号から再生クロックを自己生成する
手段と、目標セクタの再生信号から前記データ先頭識別
マークを識別して各ブロック毎にデータを再生する手段
と、識別したデータ先頭識別マークを、次のデータ先頭
識別マークの識別位置まで前記再生クロックによって１
ブロック分遅延させる手段と、識別したデータ先頭識別
マーク位置と、前記遅延させたデータ先頭識別マーク位
置を比較する手段と、前記比較結果より得られる再生デ
ータの誤り位置情報に基づいて誤り訂正を行なう事を特
徴とした情報記録再生装置である。

作用本発明は前記した構成により、ディスク上に存在する
長いバーストエラー等によって発生するビットスリップ
を検出可能とし、ビットスリップによって起こった再生
データの誤り位置情報を得ることができ、誤り訂正能力
を上げることができる。

実施例次に図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明
する。

本発明は、エラーの発生した位置情報が得られれば、
誤り訂正能力が大きく増大することを利用する。これに
ついて説明すると、距離ｄの誤り訂正符号については、
次のような式が知られている。（ピータソンアンド
ウェルダン，“エラーコレクティングコード第２
版"P.305参照）ｄ≧2t＋ｅ＋１ｔは通常のランダム訂正個数、ｅは消失訂正個数であ
る。ｄ＝５と仮定すると通常ではランダムエラーが２個
までしか訂正できないが、エラーの発生した２個の位置
がわかれば（ｅ＝２）消失訂正により訂正できるため、
ｔ＝１となり、さらに１個のランダムエラーが訂正可能
となり計３個の訂正ができる。また、すべてのエラー位
置がわかれば、ｅ＝４、ｔ＝０で４個までのエラーが訂
正できる。このようにエラー発生の位置が特定できれば
誤り訂正能力は増加する。

以上のことを式で示すと、データと誤り訂正符号を加
えた１コードワードのビット数Ｎ＝50、シンボルエラー
レートP_s＝10^-5とすれば、２個のエラー訂正可能な時の
訂正後シンボルエラーレートP₁、及び４個のエラー訂正
可能な時の訂正後シンボルエラーレートＰはそれぞれ次
のようになる。

P₁＝_NC₃×P_s ³×（１−P_s）^N-3＝1.96×10 P₂＝_NC₅×P_s ⁵×（１−P_s）^N-5＝2.12×10 この式よりエラーの位置が特定できた時の訂正能力は
大幅に上がることがわかる。

次に、第７図に示したようなフレーム構成をとったフ
ォーマットにおけるフレームデータとECC構成との関係
の一例について説明する。第７図に示すように、縦方向
にシーケンシャルに配列されたユーザデータ５（D1,D2
・・・）に対しエラー訂正検出符号６（C1,C2・・・）
が付加され、各列ごとにコードワード７を形成する。そ
してディスクに記録する時は横方向にデータを取り出し
てデータ変調を行なった後、データを複数のブロック
（フレーム）に分割してデータマークDMを各フレームの
先端に付加し、さらにPLL同期引き込みのための同期引
き込み信号SYNCを付加して記録する。このような直交イ
ンターリーブを施すことにより、再生時の連続的なバー
ストエラーは各コードワード単位に分散され、バースト
エラーに対する訂正能力が上がる。例えば、１コードワ
ードあたり２個のランダムエラーまで訂正可能とすれ
ば、許容バーストエラー長は２行分の長さとなる。

ビットスリップ現象は、PLLに入力される再生信号に
バースト的なエラーが生じてPLLの発振周波数が変化す
ることによって発生し、その結果再生クロックの個数が
増減して復調時のワード周期がずれ、連続的な復調エラ
ーとなることは先に述べたが、通常の復調時ではこのビ
ットスリップ現象の発生が認識できない。本発明におい
ては、フレームごとのデータ先頭識別マークを基準と
し、識別したデータ先頭識別マークをPLLの再生クロッ
クによって１フレーム分遅延させ、遅延させたデータ先
頭識別マークと次フレームで識別したデータ先頭識別マ
ークの位置を比較することでビットスリップの発生を検
出して、エラー発生位置を特定し訂正能力を上げるもの
である。

第１図に、本実施例における情報記録再生装置のブロ
ック図を示す。光ディスクドライブ８において、光ディ
スク９から光検出器10で読みだされ、プリアンプ11で増
幅された再生信号12は、波形等化回路13で波形整形さ
れ、コンパレータ14でデジタル化されて２値化再生信号
15となる。一方、セクタ識別子部のアドレスはアドレス
再生回路16で読みだされて、セクタのアドレス再生信号
17を出力する。アドレス再生回路ではセクタ識別部のエ
ラー検出符号でエラーチェックし、アドレス再生信号が
エラーなく正常に読みだされるとアドレス検出信号18を
出力する。

あるセクタのデータを復調する際、制御を司るCPU19
はアドレス再生信号17を確認して目標セクタに対する復
調指令信号20を復調回路21に出力する。復調回路21で
は、２値化再生信号15に対しPLL回路22で再生クロック2
3を自己生成し、この再生クロック23に従って２値化再
生信号15をシフトレジスタ24に送り込み、データマーク
検出回路25にて各フレームの先頭にあるデータマークパ
ターンの一致をとってデータマークを検出し、データ復
調のためのDM検出信号26を出力する。復調クロック生成
回路27では、再生クロック23とDM検出信号26により、復
調のワード同期をとるための復調クロック28を生成す
る。また、復調タイミングゲート生成回路29では、フレ
ーム単位の復調データ送出期間を示す復調イネーブル信
号30を生成する。この復調イネーブル信号30がオン状態
の時には、復調部31で復調された復調データ32が有効な
データであることを示す。これらの復調クロック28、復
調イネーブル信号30はDM検出信号26で初期化され、１フ
レーム単位の復調が起動される。また再生信号のデータ
列には、ビットエラーによってデータマークと同じパタ
ーンが発生することがあり、このようなデータマークの
誤検出は復調タイミングをずれさせてしまうため、復調
タイミングゲート生成回路29では偽DMをマスクするため
のマスキングゲート33をDM検出回路25に送出している。

このようにして各フレーム単位で再生データを復調
し、所定のフレーム数だけ復調を終了すると復調終了信
号34がCPU19へ出力される。CPU19はこの復調終了信号34
を認識し、復調指令信号20を解除する。

セクタバッファメモリ35における復調データ32のRAM3
6への格納はインターリーブコントロール回路37で制御
される。インターリーブコントロール回路37では、復調
クロック28と復調イネーブル信号30から復調データを格
納するためのRAMアドレス設定信号38を出力する。１セ
クタ単位の復調データ格納が終了すると、CPU19はイン
ターリーブ切り換え信号39を切り換え、エラー訂正検出
回路40からのECCクロック41とECCイネーブル信号42によ
ってRAMのアドレスを発生させ、格納したデータの配列
を変えてエラー訂正検出回路40にデータを送出する。こ
のようにして、インターリーブ記録再生を実現してい
る。

ビットスリップ検出回路43では、基本的にDM検出信号
26、DM遅延信号46、再生クロック23、ビットスリップ検
出窓信号44によって、ビットスリップに起因するフレー
ムデータエラーを検出する。ビットスリップ検出窓信号
44は復調タイミングゲート生成回路29で生成され、第Ｎ
フレームで検出されたDM検出信号26から再生クロック23
をカウントして次の（Ｎ＋１）フレームのDM検出位置に
ある幅を持って発生させる。またDM検出信号26を基準と
し、モータの回転変動・ディスクの偏心等によるセクタ
長変動分を考慮して、水晶のクロックをカウントする方
法もある。もし先頭フレームのDMが検出できない場合
は、第２フレームのDM部で発生するビットスリップ検出
窓信号が生成できないため、そのセクタのアドレス検出
信号18などの別の基準信号を用いて検出窓信号を生成す
る。そしてこの検出窓の部分で、（Ｎ＋１）フレームで
検出したDM検出信号26と、DM遅延回路45において第Ｎフ
レームで検出したDM検出信号26より再生クロック23を１
フレーム分カウントしたDM遅延信号46との位置比較を行
なって、ビットスリップを検出する。ただしこの方式で
は第６図のフォーマットからわかるように、最後のフレ
ームのビットスリップチェック時に、基準となるデータ
マークが存在しないためDM遅延信号との比較ができな
い。従って、セクタデータの最後に特別なマークを付加
してやる必要があり、ここではEOF（End Of Frame）マ
ークと呼ぶ。第１図のEOF検出回路47では、EOFマークパ
ターンを検出し、EOF検出信号48をビットスリップ検出
回路43に出力する。またこのEOFマークパターンはデー
タマークパターンと同一でも構わない。

フレームカウンタ49では、復調タイミングゲート生成
回路29で生成されたフレームパルス50をカウントして、
ビットスリップ検出窓信号44が出力された時にビットス
リップをチェックするフレームのフレームアドレス51を
発生させる。フレームパルスは、各フレームに１パルス
発生させればよく、例えばDM検出信号、アドレス検出信
号等を基準として生成する。

ビットスリップ検出回路43においてビットスリップが
検出されると、フレームエラー検出信号52が出力され、
この信号に基づきエラーの起こったフレームのフレーム
アドレス51がフレームアドレスラッチ回路53でラッチさ
れ、ビットスリップ発生フレームアドレス情報54がエラ
ーレジスタ55に取り込まれる。このようにフレーム単位
でエラーの発生位置が特定できるため、このエラー発生
位置情報56をもとにして、誤り訂正能力を上げることが
可能となる。

第２図は復調時のタイミング図を示したものである。
第２図（ａ）は、ＦからＦまでの４つのフレームに分割
されたセクタ記録フォーマットの再生信号を示してお
り、フォーマットは第５図で説明したものにEOFマーク5
7を付加したものである。データの復調は第２図（ｂ）
に示すID部のアドレス検出信号18とアドレス再生信号17
によって目標セクタを認識し、第２図（ｇ）に示す復調
指令信号20によって起動される。復調が起動された後、
第２図（ｃ）に示すデータマーク検出によって得られる
DM検出信号26に従って、第２図（ｈ）の復調イネーブル
信号30が出力される。そして復調クロック28に同期し
て、第２図（ｉ）に示す復調データ32がセクタバッファ
メモリのRAM36に送出される。

ビットスリップのチェックは、前述したように第２図
（ｆ）に示すビットスリップ検出窓信号部で行なわれ、
第２図の点線部分のように第２図（ｃ）のDM検出信号も
しくは第２図（ｄ）のEOF検出信号と、第２図（ｅ）のD
M遅延信号との位置比較によって実行される。また第２
図（ｊ）は各フレームごとに１パルス生成されるフレー
ムパルス50、第２図（ｋ）はこのフレームパルス50をフ
レームアドレスカウンタ49でカウントした結果であるフ
レームアドレス51を示す。

次に、第３図でビットスリップ検出の基準について説
明する。第３図において（ａ）は１セクタの再生信号、
（ｂ）はDM検出信号、（ｃ）はEOF検出信号、（ｄ）はD
M遅延信号、（ｅ）はビットスリップ検出窓信号であ
る。（１）の部分では、DM検出信号とDM遅延信号の位置
がずれているため、フレームＦのいずれかの部分でビッ
トスリップが発生していることがわかる。（２）の部分
では、フレームＦの先頭のDMが検出できないので、検出
窓内には（１）におけるDM検出信号から遅延させたDM遅
延信号のみしか現われず、基準となるDMが存在しないた
め、ビットスリップが判定はできない。ただし、ビット
スリップが発生している可能性があるとして、注意信号
を出すことはできる。（３）では、DM検出信号及びDM遅
延信号とも出力されていないため、フレームＦのデータ
マークがディスクのドロップアウト等で検出されず、第
３フレームがフレームエラーとなっていることがわか
る。また、（４）も（３）と同様に、第４フレームがフ
レームエラーとなっていることを示す。

第４図では、第１図で示すビットスリップ検出回路の
一実施例の詳細図、第５図には、ビットスリップ検出時
のタイミング図を示す。

第４図において、60〜65はANDゲート、66〜68はRSフ
リップフロップ、69〜74はＤフリップフロップ、75はイ
ンバータを示し、フリップフロップ入力の丸印は負論理
の入力であることを示している。また、この回路に入力
されるDM検出信号、EOF検出信号、DM遅延信号、ビット
スリップ検出窓信号は再生クロックの立ち上がりによっ
て同期化されているものとする。このような回路構成を
とった時のタイミングについて説明する。

第５図において（ａ）はビットスリップ検出窓信号、
（ｂ）は再生クロックである。（ｃ）及び（ｄ）はビッ
トスリップ検出窓内で検出されたDM検出信号と、１つ前
のDM検出信号から遅延されたDM遅延信号の位置がずれて
いることを示し、この時フレームエラー検出信号Ａが
（ｅ）のようにビットスリップ検出窓信号がローレベル
になるタイミングで再生クロック１周期分出力される。

またこの場合、ビットスリップ検出窓内でDM検出信号
のみが出力され、DM遅延信号が出力されない時もフレー
ムエラー検出信号Ａが同じように出力される。

第５図（ｆ）及び（ｇ）はビットスリップ検出窓内に
おいてDM検出信号とDM遅延信号が両方とも出力されない
ことを示し、この場合は（ｈ）のようにフレームエラー
検出信号Ｂが出力される。また第５図（ｉ）及び（ｊ）
はビットスリップ検出窓内においてDM検出信号が出力さ
れずDM遅延信号のみが出力されたことを示し、この場合
は（ｋ）のようにフレームエラー検出信号Ｃが出力され
る。

前述したように、フレームエラー検出信号ＡおよびＢ
が出力された時は、そのフレームに確実に連続的なエラ
ーが発生しているが、フレームエラー検出信号Ｃの場合
は断定できず、フレームエラーの可能性があるという意
味での検出信号である。

以上述べたように、フレームエラー検出信号52は完全
なビットスリップ発生を検出した時、あるいはそのフレ
ームのDMが検出できずに復調エラーとなった時に出力さ
れ、フレーム単位でエラーの発生位置が特定できるた
め、このエラー発生位置情報56をもとにして、誤り訂正
能力を上げることが可能となる。

また、このエラー発生位置情報を利用するとエラーレ
ジスタからの読み出し時間等が必要で、誤り訂正におけ
る復号速度は遅くなるため、通常はこの情報は用いず誤
り訂正不能なエラーが発生した時のみ、この情報を使用
すれば復号速度を落とすことなく訂正能力を上げること
ができる。

発明の効果以上説明したように、本発明は前記した構成により、
ディスク上に存在する長いバーストエラー等によって発
生するビットスリップを検出可能とし、ビットスリップ
によって起こった再生データの誤り位置情報を得ること
ができ、誤り訂正能力を大幅に上げることが可能とな
る。またデータマークの未検出によるフレームデータエ
ラーも検出可能で、同様な再生データの誤り位置情報を
得ることができ、その効果は大きい。

また本実施例では光ディスクを例にとって説明した
が、磁気ディスクやフロッピーディクのようにセクタ単
位で情報を記録再生する媒体であれば、本発明の趣旨を
そこなわないものであることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の情報記録再生装置の
ブロック図、第２図は復調時のタイミング図、第３図で
ビットスリップ検出基準の説明図、第４図は第１図で示
すビットスリップ検出回路の一実施例の詳細図、第５図
はビットスリップ検出時のタイミング図、第６図はフレ
ーム構成セクタフォーマット図、第７図はフレーム構成
をとったフォーマットにおけるフレームデータとECC構
成との関係図である。１……データマーク、２……データ、３……同期引き込
み信号、４……セクタ識別子、12……再生信号、15……
２値化再生信号、17……アドレス再生信号、23……再生
クロック、26……DM検出信号、28……復調クロック、30
……復調イネーブル信号、32……復調データ、33……復
調終了信号、39……インターリーブ切り換え信号、41…
…ECCクロック、42……ECCイネーブル信号、44……ビッ
トスリップ検出窓信号、46……DM遅延信号、48……EOF
検出信号、50……フレームパルス、51……フレームアド
レス、52……フレームエラー検出信号、54……エラー発
生フレームアドレス、56……フレームエラー発生情報。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福島能久門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者高木裕司門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−164079（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−185282（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−89873（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−185035（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−60327（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セクタ構造を有する記録媒体に情報を記録
再生する装置であって、１セクタ単位で誤り訂正検出を
行なう誤り訂正検出手段と、１セクタの記録データを複
数のブロックに分割し、各ブロックの先頭にデータの先
頭を識別するデータ先頭識別マークを付加して前記記録
媒体に記録する手段と、再生信号から再生クロックを自
己生成する手段と、目標セクタの再生信号から前記デー
タ先頭識別マークを識別して、各ブロック毎にデータを
再生する手段と、識別したデータ先頭識別マークを、次
のデータ先頭識別マーク識別位置まで前記再生クロック
によって１ブロック分遅延させる手段と、識別したデー
タ先頭識別マーク位置と、前記遅延させたデータ先頭識
別マーク識別位置を比較する手段と、前記比較結果より
得られる再生データの誤り位置情報に基づいて誤り訂正
を行なう事を特徴とする情報記録再生装置。
【請求項２】ブロック毎に識別したデータ先頭識別マー
ク位置と１ブロック遅延させたデータ先頭識別マーク位
置の比較は、識別したデータ先頭識別マーク、もしくは
目標セクタを識別するためのセクタ識別子から生成した
検出窓信号内で行なうことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の情報記録再生装置。
【請求項３】再生データの誤り位置情報は、前記検出窓
信号内において、ブロック毎に識別したデータ先頭識別
マーク位置と１ブロック遅延させたデータ先頭識別マー
ク位置が異なる場合、もしくは少なくともどちらか一方
が検出されない時のブロック番号であることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の情報記録再生装置。
【請求項４】再生データの誤り位置情報に基づいた誤り
訂正は、誤り訂正不能のエラーが発生した時にのみ実行
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の情報
記録再生装置。