JP2690154B2

JP2690154B2 - １，５符号変調方法

Info

Publication number: JP2690154B2
Application number: JP1226968A
Authority: JP
Inventors: 哲史糸井
Original assignee: 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH0389718A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、コンピュータ用磁気ディスク装置等に好
適な1,5符号変調方法に関する。

［従来の技術］コンピュータ用磁気ディスク装置等のディジタル記録
装置に用いられるM²（ミラースクエアコード）符号変調
方法は、MFM（ミラーコード）符号変調方式の直流成分
を除去する目的で導入されたものである。ミラーコード
は、元来、NRZI符号の欠点であるビット“0"の連続を避
けるために、データビット中にビット“0"が２個以上連
続するときに、ビット間に反転を入れるようにしたもの
であるが、ミラースクエアコードでは、ビット“1"が２
個以上連続するときに、最後のビット“1"に対応する反
転の有無を調節することで、直流成分を除去するもので
ある。

第８図に示すミラースクエア符号器１は、１データビ
ットを１チャンネルビットに変換する可変長符号器であ
り、データビットのビット“0"に対してチャンネルビッ
トの前縁でビット反転し、データビットのビット“1"に
対してはチャンネルビットを中央でビット反転せしめる
も、データビットのビット“1"に続くビット“0"に対し
てはチャンネルビットを非反転とする符号変換回路２
と、チャンネルビットのDSVを積算し、データビットの
ビット“1"が２ビット以上連続するときには、最後のビ
ット“1"に対してチャンネルビットを中央でビット反転
させるか或は非反転とするかを、DSV積算値を低減させ
る方向で符号変換回路２に選択させるDSV監視回路３か
らなる。DSVは,NRZI符号化されたチャンネルビットの高
レベルを＋１点、低レベルを−１点とし、チャンネルビ
ット全体で累計される合計点数を表すものであり、その
絶対値が小さいほど変換符号の直流成分も小さい。

なお、ミラースクエア符号器１の場合、変換されたチ
ャンネルビットにブロックとして現れる非符号反転ビッ
ト“0"の個数は、第９図に示したように、ビット接続部
分を含めて１〜５の範囲にあり、このためミラースクエ
アコードは1,5可変長符号であると言える。また、デー
タビットのビット間隔をＴで表した場合、1,5符号変調
方式におけるチャンネルビットの最小符号反転間隔Tmin
は2T/2（＝Ｔ）であり、最大符号反転間隔Tmaxは6T/2
（＝3T）、検出窓幅Twは最小符号反転間隔Tminに等し
い。

［発明が解決しようとする課題］上記従来のミラースクエア符号器１は、変換対象であ
るデータビットに、例えばビット“1"が連続したりする
と、第９図に示したように、その間はチャンネルビット
のDSV積算値が零に収束しないことがあり、このため変
換符号の直流成分を完全に零に押さえるわけにいかず、
またチャンネルビットを選択する上で、DSV積算値を計
算してその収束を計るDSV監視回路３を必要とするた
め、符号変換過程が複雑で処理に時間を要し、同時にま
た回路規模も肥大化しやすいといった課題を抱えてい
た。

また、特開昭55−47539号「ラン長制限可変長語コー
ドの逐次解読装置」には、データピットパターンに対し
て特定の可変長コード語パターンを割り当て、ラン長制
限可変長符号化を行う符号変調方式が開示されている。
しかしながら、このものは、チャンネルビットにブロッ
クとして現れる非符号反転ビット“0"の個数を、隣接チ
ャンネルビットとの接続部分を含め２から７までの範囲
に押さえる（2,7）符号変換方式に係るものであり、デ
ータビットのビット間隔をＴとしたときに、最小符号反
転間隔Tminが1.5Tと大きな値を示すものの、最大符号反
転間隔Tmaxが4Tと小さく、しかもチャンネルビットが直
流成分をもつという重大な欠点を有するものであった。
すなわち、チャンネルビットとして用意された0100,100
100,00100100,1000,001000,00001000,000100のうち、10
0100,00001000,000100を除くチャンネルビットは、いず
れもDSVが零とならず、従って符号変換のつど直流成分
が変動を覚悟する必要があるものであった。

また、特開昭60−1957号「情報変換方式」には、NRZI
符号化したさいに直流成分が実質的に零となるよう符号
化する符号化方式が開示されている。しかしながら、こ
のものは、６ビットのデータビットを８ビットのチャン
ネルビットに符号変換する方式であり、最大符号反転間
隔Tmaxが2,5Tと小さく、検出窓幅Twが0.75Tと大きいと
いう特長を有するものの、最小符号反転間隔Tminが0.75
Tと小さいといった欠点を有するものである。また、チ
ャンネルビット単位で見た直流成分は、０ないし±２で
あり、例えばロウレベル（レベル“L"）,DC＝0,P＝０で
始まり、データが“34",“2C",“2C",“2C"...と続いた
ときに、符号変換により得られるチャンネルビットは、
“01001101",“10010011",“10010011",“10010011とな
り、記録波形は、“LHHHLHHL",“HHHLLLHL",“HHHLLLH
L",“HHHLLLHL",“HHHLLLHL"となる。このため、各チャ
ンネルビットの直流成分は、「−1,0,1,2,1,2,3,2」，
「3,4,5,4,3,2,3,2」，「3,4,5,4,3,2,3,2」，「3,4,5,
4,3,2,3,2」となり、DSVが＋２〜＋５をとる状態が連続
してしまい、同様の理由からDSVが−２〜−５をとる状
態が連続するケースも想定される。また、チャンネルビ
ットの最終ビットまで符号変換し終えなくとも、チャン
ネルビットの途中まで変換が進んだ途中状態でも、大き
な直流成分を抱える状態が多々存在することは明らかで
あった。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記課題を解決したものであり、データビ
ットをビット数が２倍のチャンネルビットに符号変換
し、続いてNRZI符号化する符号変調方式であって、チャ
ンネルビットにブロックとして現れる非符号反転ビット
“0"の個数を、隣接チャンネルビットとの接続部分を含
め１から５までの範囲に押さえ、しかもNRZI符号化した
ときのチャンネルビットの直流成分を個々に零とすると
いう変換則に従って符号変換する1,5符号変調方法にお
いて、データビット00,10（又は11,01）はチャンネルビ
ット1010,0010のいずれかに過不足なく符号変換し、ま
たデータビット010,011,110（又は101,100,001）はチャ
ンネルビット000100,100100,010010のいずれかに過不足
なく符号変換し、またデータビット1110,1111（又は000
1,0000）はチャンネルビット01010010,01000100のいず
れかに過不足なく符号変換することを特徴とするもので
ある。

［作用］この発明は、データビット00,10（又は11,01）はチャ
ンネルビット1010,0010のいずれかに過不足なく符号変
換し、またデータビット010,011,110（又は101,100,00
1）はチャンネルビット000100,100100,010010のいずれ
かに過不足なく符号変換し、またデータビット1110,111
1（又は0001,0000）はチャンネルビット01010010,01000
100のいずれかに過不足なく符号変換し、符号変換によ
り得られたチャンネルビットをNRZI符号化することによ
り、チャンネルビットにブロックとして現れる非符号反
転ビット“0"の数を、隣接チャンネルビットとの接続部
分を含め１から５の範囲に押え、しかもNRZI符号化した
ときのチャンネルビットの直流成分を個々に零とする。

［実施例］以下、この発明の実施例について、第１図ないし第７
図を参照して説明する。第1,2図は、それぞれこの発明
の1,5符号変換方式を適用した1,5符号器の一実施例を示
す概略回路構成図及び要部回路図、第３図は、第１図に
示した変換回路において変換されるデータビットとチャ
ンネルビットの対応関係を示す図、第４図は、1,5復号
器の一実施例を示す回路構成図、第５図は、第４図に示
した逆変換回路にて変換されるチャンネルビットとデー
タビットの対応関係を示す図である。

第１図中、1,5符号器11は、８ビットのデータビット
をまずＤフリップフロップ回路からなるラッチ回路12に
てラッチし、ラッチされたデータを続く並・直列変換回
路13にてシリアルデータに変換する。シリアルデータに
変換されたデータビットは、シフトレジスタ回路14にて
３段階のシフト処理を受けたのち、変換回路15に送り込
まれ、ここで第３図に示した対応関係に従って、データ
ビットからチャンネルビットに符号変換される。次に、
符号変換により得られたチャンネルビットは、変換回路
15に接続した判定回路16がシフト／ロード制御する並・
直列変換回路17にて、シリアルデータに変換されたの
ち、NRZ/NRZI符号化回路18に送り込まれる。NRZ/NRZI符
号化回路18は、第２図に示したように、ラッチ回路19の
ラッチ出力データを、入力データとの排他的論理和をと
るエクスクルーシブオアゲート回路20を介してデータ入
力端子に帰還する構成であり、そのラッチ出力データ
（記録データ）は、チャンネルビット個々にDSVが零で
あるNRZI符号となる。

なお、この実施例では、並・直列変換回路13やシフト
レジスタ14等のクロック信号CK1を43MHzとし、並・直列
変換回路17のクロック信号CK2をその２倍の86MHzに、さ
らにラッチ回路12のラッチクロック信号CK3及び並・直
列変換回路13のシフトクロック信号をクロック信号CK1
の1/8の周波数に設定してある。

ところで、変換回路15は、３段階シフト処理を行うシ
フトレジスタ回路14から、各シフト段の出力Q0,Q1,Q2,Q
3を供給され、一方の入力端子を常時ロウレベルとして
インバータ機能をもたせたノアゲート回路21にて出力Q0
〜Q3を反転するとともに、計８種類の非反転データと反
転データを適宜組み合わせ、７個のノアゲート回路22〜
28による論理判断を通じて変換態様を決定する。ここで
は、データビットとチャンネルビットの間に、第３図に
示す７種類の対応関係が成立するよう、上記ノアゲート
回路22〜28のうち、全入力ロウレベルとされたものだけ
がハイレベル出力状態をとり、それぞれデータビットが
00,10,010,011,110,1110,1111であるとを判別する。ま
た、ノアゲート回路22〜28による判別結果を受けて所要
の符号変換が行われるよう、ノアゲート回路22〜28の出
力端子と並・直列変換回路17の８個の入力端子D0〜D7の
接続に工夫が凝らしてある。すなわち、ノアゲート回路
22と25の出力がオアゲート回路29を介して入力端子D0に
供給され、ノアゲート回路26,27,28の出力がオアゲート
回路30を介して入力端子D1に供給される。さらに、ノア
ゲート回路22,23の出力がノアゲート回路31を介して入
力端子D2に供給され、ノアゲート回路24,25,27の出力が
オアゲート回路32を介して入力端子D3に供給される。ま
た、ノアゲート回路26,28,27の各出力が、それぞれ入力
端子D4,D5,D6に供給され、入力端子D7には常時ロウレベ
ルの入力が与えられる。

ところで、並・直列変換回路17は、それぞれ４ビット
のパラレル入力を受ける２個のP/S変換素子17a,17bを縦
列接続したものであり、P/S変換素子17aの入力端子D0〜
D3に供給されるパラレルデータが、出力端子Q0を介して
NRZ/NRZI符号化回路18に送り出され、P/S変換素子17bの
入力端子D4〜D7に供給されるパラレルデータは、出力端
子Q1からDR端子を経てP/S変換素子17aに送り込まれたの
ち、出力端子Q0を介してNRZ/NRZI符号化回路18に供給さ
れる。

一方、判定回路16は、ノアゲート回路24,25,26の出力
論理和を否定するノアゲート回路33と、ノアゲート回路
27,28の出力論理和を否定するノアゲート回路34を、同
期カウンタ35の入力端子D0と入力端子D1にそれぞれ接続
し、同期カウンタ35の出力が100であることを示すQ2出
力を、ノアゲート回路36にて反転してロード入力端子に
供給するとともに、クロック信号CK1をゲート信号とす
るオアゲート回路37と波形整形用のオアゲート回路38を
介して、並・直列変換回路17内の各P/S変換素子17a,17b
のシフト入力端子に供給する構成をとる。

すなわち、同期カウンタ35は、ロード信号を受けた時
点で入力端子D0,D1に与えられたデータを初期値として
ロードされ、その後与えられるクロック信号とともに計
数値をカウントアップする。このため、データビットの
ビット数2,3,4に対応して初期値が11,10,01のごとく異
なる。従って、並・直列変換回路17は、変換回路15がデ
ータビット00又は11を変換するときは、同期カウンタ35
が計数値を２だけカウントアップするまでシフト指令を
与えられ、またデータビット010又は011或は110につい
ては、計数値を３だけカウントアップするまでシフト指
令を与えられ、データビット1110又は1111については、
計数値を４だけカウントアップするまで、シフト指令を
与えられる。これにより、並・直列変換回路17は、デー
タビットが00,10のときは、４ビットパラレルデータを
１単位として変換動作を行い、またデータビットが010,
011,110のときは６ビットパラレルデータを１単位とし
て、さらにデータビットが1110,1111のときは、８ビッ
トパラレルデータを１単位として、それぞれ変換動作を
行うことになる。

なお、第３図に示した７種類のチャンネルビットは、
ビット接続部分を含めブロックとして現れる非符号反転
ビット０の個数が、最小で１最大で５の範囲にあり、し
かもチャンネルビットをNRZI符号化したときに、その直
流成分はいずれも零である。また、第２図中、抵抗と抵
抗シンボルを四角で囲って示した抵抗群は、いずれも理
論回路素子の出力側に設けられるプルダウン抵抗であ
る。

第４図に示す1,5復号器41は、1,5符号器11における符
号化プロセスを逆順にした復号プロセスをとるものであ
り、再生データ（NRZI符号化されたチャンネルビット）
は、まず初段のNRZI/NRZ符号化回路42内にてNRZ符号化
される。NRZ符号に戻されたチャンネルビットは、続く
シフトレジスタ回路43にて５段階のシフト処理を受けた
のち、逆変換回路44に送り込まれ、第５図に示した対応
関係に従って、チャンネルビットからデータビットに逆
符号変換される。逆符号変換により得られたデータビッ
トは、逆変換回路44に接続した判定回路45がシフト／ロ
ード制御する並・直列変換回路46にて、シリアルデータ
に変換される。そして、シリアルデータに変換されたデ
ータビットは、続く直・並列変換回路47にて８ビットパ
ラレルデータに変換され、さらにＤフリップフロップ回
路からなるラッチ回路48にてラッチされたのち、データ
ビットとして出力される。

なお、1,5復号器41にて使用するクロック信号CK1,CK
2,CK3は、いずれも前述の1,5符号器11と同じ周波数のも
のが用いられる。

また、逆変換回路44は、７種類あるチャンネルビット
に対し、５通りの変換態様に従ってすべてのチャンネル
ビットを過不足なく所定のデータビットに変換すること
ができる。例えば、チャンネルビット1010については、
ビット10と10に分けてそれぞれをデータビットに変換
し、チャンネルビット100100については、ビット10と01
00に分けてそれぞれをデータビットに変換する。また、
チャンネルビット010010については、ビット0100と10に
分けてそれぞれをデータビットに変換し、チャンネルビ
ット01010010については、ビット0101と0010に分けてそ
れぞれデータビットに変換し、さらにチャンネルビット
01000100については、ビット0100と0100に分けてそれぞ
れをデータビットに変換する。

ところで、データビット010,00を正規のチャンネルビ
ット000100,1010に変換した筈が、チャンネルビット001
000,1010のごとく、アンダライン部が符号反転されて再
生されてしまったとする。この場合、再生データから
は、データビットとして10,10,0のごとく誤ったデータ
ビットが復号されることになる、しかし、本方式では、
こうした符号化と復号化の過程で生ずるビット誤りは、
最大４ビットまでであり、誤り伝搬を常に４ビット以下
に抑えることができる。

なお、上記実施例において、符号変換と逆符号変換に
おけるデータビットとチャンネルビット対応関係は、第
3,5図に規定したものに限らず、例えばデータビットの
全ビットを反転することで規定した第6,7図に示す対応
関係に従って符号変換或は逆符号変換を行うことも可能
である。

［発明の効果］以上説明したように、この発明は、データビット00,1
0（又は11,01）はチャンネルビット1010,0010のいずれ
かに過不足なく符号変換し、またデータビット010,011,
110（又は101,100,001）はチャンネルビット000100,100
100,010010のいずれかに過不足なく符号変換し、またデ
ータビット1110,1111（又は0001,0000）はチャンネルビ
ット01010010,01000100のいずれかに過不足なく符号変
換し、これらの符号変換により得られたチャンネルビッ
トをNRZI符号化するようにしたから、データビットをビ
ット数が２倍のチャンネルビットに符号変換し、続いて
NRZI符号化する過程で、チャンネルビットにブロックと
して現れる非符号反転ビット“0"の個数を、隣接チャン
ネルビットとの接続部分を含め１から５までの範囲に押
さえ、ビット間隔と同じ最小符号反転間隔とビット間隔
の３倍の最大符号反転間隔をもち、直流成分が例外なく
零であるチャンネルビットを得ることができ、しかもす
べてのデータビットを無条件で倍ビット数チャンネルビ
ットに変換するため、DSV監視のための特別な工夫或い
はDSV監視回路等を用いることなく、いかなる場合もDC
フリー特性を得ることができ、また途中状態における直
流成分に関しても、最大値はチャンネルビット000100の
３ビット目における＋３であり、従来の方式のように直
流成分が＋５にまで達するといったことはなく、さらに
また符号変換は７種類の対応関係を規定する回路又は変
換表を用い、きわめて能率良く行うことができ、さらに
復号過程では、チャンネルビット10を０（又は１）に符
号変換し、またチャンネルビット0100,0010,0101をデー
タビット11,10,11（又は00,01,00に、そしてチャンネル
ビット000100をデータビット010（又は101）というよう
に、５通りの対応関係に従ってチャンネルビットからデ
ータビットへの逆変換ができるので、逆変換回路又は逆
変換表の簡単化が可能であり、誤り伝搬についても４ビ
ット以下に抑えることができる等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第1,2図は、それぞれこの発明の1,5符号変調方法を適用
した1,5符号器の一実施例を示す概略回路構成図及び要
部回路図、第３図は、第１図に示した変換回路において
変換されるデータビットとチャンネルビットの対応関係
を示す図、第４図は、1,5復号器の一実施例を示す回路
構成図、第５図は、第４図に示した逆変換回路にて変換
されるチャンネルビットとデータビットの対応関係を示
す図、第6,7図は、それぞれ符号化と復号化に用いるデ
ータビットとチャンネルビットの他の対応関係を示す
図、第8,9図は、それぞれ従来のミラースクエア符号器
の一例を示す回路構成図及び回路各部の信号波形図であ
る。 11...1,5符号器,15...変換回路,18...NRZ/NRZI符号化回
路,41...1.5復号器,42...NRZI/NRZ符号化回路,44...逆
変換回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】データビットをビット数が２倍のチャンネ
ルビットに符号変換し、続いてNRZI符号化する符号変調
方法であって、チャンネルビットにブロックとして現れ
る非符号反転ビット“0"の個数を、隣接チャンネルビッ
トとの接続部分を含め１から５までの範囲に押さえ、し
かもNRZI符号化したときのチャンネルビットの直流成分
を個々に零とするという変換則に従って符号変換する1,
5符号変調方法において、データビット00,10はチャンネ
ルビット1010,0010のいずれかに過不足なく符号変換
し、またデータビット010,011,110はチャンネルビット0
00100,100100,010010のいずれかに過不足なく符号変換
し、またデータビット1110,1111はチャンネルビット010
10010,01000100のいずれかに過不足なく符号変換するこ
とを特徴とする1,5符号変調方法。
【請求項２】データビットをビット数が２倍のチャンネ
ルビットに符号変換し、続いてNRZI符号化する符号変調
方法であって、チャンネルビットにブロックとして現れ
る非符号反転ビット“0"の個数を、隣接チャンネルビッ
トとの接続部分を含め１から５までの範囲に押さえ、し
かもNRZI符号化したときのチャンネルビットの直流成分
を個々に零とするという変換則に従って符号変換する1,
5符号変調方法において、データビット11,01はチャンネ
ルビット1010,0010のいずれかに過不足なく符号変換
し、またデータビット101,100,001はチャンネルビット0
00100,100100,010010のいずれかに過不足なく符号変換
し、またデータビット0001,0000はチャンネルビット010
10010,01000100のいずれかに過不足なく符号変換するこ
とを特徴とする1,5符号変調方法。