JP3696134B2 - 高密度ｄｖｄにおける短バストエラー訂正のためのインターリービング方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高密度ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）技術に係り、さらに詳しくは高密度ＤＶＤにおいて短バーストエラー訂正能力を向上させるためにエラー訂正ブロックを構成してインターリービングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＤＶＤは再生専用と記録及び再生可能な二種のタイプに大別されるが、再生専用の光ディスクに情報を記録する方法はディスクにピットと呼ばれる溝を刻んでピットの存する部分を“０”に、ピットの存しない部分（ランド）を“１”に対応させ、再生時はディスクのトラックに沿って光を照射した後光の反射量の違いにより“１”、“０”を判断する。
【０００３】
記録／消去の可能な相変化光ディスクはディスクの記録膜がレーザーの熱により結晶（crystalline）と非晶質（amorphous）状態間に構造変化を引き起こす。これら二つの状態の反射率には相当な違いがあり、それぞれに１と０を対応させる。記録時レーザーのパワーを調節して記録膜を結晶と非晶質状態のうち一つを選択的に付することが可能である。
【０００４】
ＤＶＤディスクから生ずるエラーは全てのチャネルから生ずるランダムエラーと、埃などによる短バーストエラー（short burst error）、スクラッチ（scratch）によるロングバーストエラー（long burst error）がある。従来のＤＶＤエラー訂正システムにおいてはこのようなエラーを訂正するためにリードソロモン積符号（Reed-Solomon Product Code）を使用する。すなわち、４．７ＧＢのＤＶＤＲエラー訂正ブロックではデータブロックの隣接データ間の相関性（correlation）を減らすためにスクランブリング（scrambling）を行い、図２に示した通り、１６個のセクターを１２×１７２サイズに累積して１９２×１７２サイズのデータブロックを作った後列方向にＲＳ（２０８、１９２、１７）符号化を行って１６行のＰＯ（Parity Out）を求め、行方向にＲＳ（１８２、１７２、１１）を行って１０列のＰＩ（Parity In）を求めて２０８×１８２エラー訂正ブロックを構成する。
【０００５】
そして、このようなエラー訂正ブロックを求めた後、ＰＯ部分を図３に示した通り、各セクターの最後の１２番目の行の次に一行ずつ挿入して行インターリービングを行う。このような従来のインターリービング方法はデータの均一な伝送を可能にするが、エラー訂正はエラー訂正コアであるＰＩ、ＰＯ、ＲＳコーデックに全く依存している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、高密度ＤＶＤを具現する場合はＤＶＤのレーザースポットが従来に比べて約１／２ほど小さくなり、レンズの開口部（ＮＡ；Numerical Aperture）が大きくなるのでレーザー入射面の透明膜の厚さを薄くすべきである。このような理由により短バーストエラーを引き起こす埃などの汚物やロングバーストエラーを引き起こすスクラッチの相対的なサイズが大きくなって従来のエラー訂正システムで処理できない問題点があった。
【０００７】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、高密度ＤＶＤにおいてエラー訂正能力を向上させうるインターリービング方法を提供するところにその目的がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために本発明の高密度ＤＶＤシステムのエラー訂正方法は、所定サイズのエラー訂正ブロックを複数個横に結合して結合されたエラー訂正ブロックを形成する段階と、前記新たに形成されたエラー訂正ブロックを複数の行単位にバッファに貯蔵する段階と、前記バッファに貯蔵されたデータを所定単位に束ねて所定規則に基づきインターリービングする段階とを含むことを特徴とする。
【０００９】
このとき、本発明に係るインターリービング規則は２個のエラー訂正ブロックを行に連結して新たなエラー訂正ブロックを生成し、該エラー訂正ブロックを２行単位にインターリービングする場合、インターリービング前のデータ配列が図６のようになるとき、インターリービング後のデータ配列は図７のようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例を詳述する。
図１は本発明が適用されうる一般のＤＶＤ−ＲＡＭの概略構成図である。図１を参照すれば、ＤＶＤ−ＲＡＭはディスク１１０にピックアップ１０８を通して記録するための部分がフォーマッタ１０１、スクランブラ１０２、ＥＣＣ符号器１０３、変調器１０４、ＮＲＺＩ符号器１０５、記録波形生成部１０６、ＬＤ駆動部１０７、記録用ＰＬＬ１０９とからなり、ディスク１１０からピックアップ１０８に再生するための部分が高周波増幅器（ＲＦ ＡＭＰ）１１１、ＡＧＣ部１１２、前置等化器（ＰＲＥ−ＥＱ）１１３、決定器１１４、再生用ＰＬＬ１１５、Ａ／Ｄ変換器１１６、等化器（ＥＱ）１１７、ビタビー検出器１１８、同期及びＩＤ検出器１１９、復調器１２０、ＥＣＣ復号器１２１、デスクランブラ１２２、デフォーマッタ１２３とから構成される。
【００１１】
フォーマッタ１０１はＭＰＥＧ２エンコーダやデータソースからデータストリームを入力され所定フォーマットのデータを形成し、ＥＣＣ符号器１０３はリードソロモン積符号（ＲＳ−ＰＣ）を用いたエラー訂正符号化を行う。本発明に係るＥＣＣ符号器１０３は、後述する通り、従来のエラー訂正ブロックの２個を横に結合した新たなエラー訂正ブロックを構成した後４バイト単位にインターリービングしてエラー訂正能力を向上させたものである。変調器１０４は限られたランレングス符号化（run-length encoding）を行って直流成分を除去し、ＮＲＺＩ符号器１０５は変調器１０４の出力をＮＲＺＩ符号に符号化する。ＮＲＺＩ符号化された信号は記録波形生成部１０６で記録波形に生成された後、ＬＤ駆動部１０７を駆動してピックアップ１０８を通してディスク１１０に信号を記録する。記録時のレーザー出力は再生時のレーザー出力より大きくてディスクの相を換えることができ、記録用ＰＬＬ１０９はディスクに記録されたウォブル（wobble）ピット信号を用いて記録のためのクロックを提供する。
【００１２】
ディスク１１０に記録された信号はピックアップ１０８により読み取られて高周波増幅器（ＲＦ ＡＭＰ）１１１で増幅され、ＡＧＣ部１１２で利得が制限された後、Ａ／Ｄ変換器１１６でディジタル信号に変換され等化器１１７を経る。このとき、ＡＧＣ部１１２の出力は前置等化器１１３と決定器１１４、再生用ＰＬＬ１１５でクロックに再生され、ビタビー（Viterbi）検出器１１８を介してデータが再生される。同期及びＩＤ検出器１１９でデータフレームの同期を確立し、復調器１２０は再生された信号を復調する。復調器１２０の動作は変調器１０４の動作と逆に行われる。復調器１２０の出力はＥＣＣ復号器１２１でエラー訂正された後デスクランブラ１２２とデフォーマッタ１２３を経てデータストリームに出力される。再生部で各部の動作は記録部の動作を逆に行う。
【００１３】
図４は高密度ＤＶＤにおいてデータフィールド構成を処理する手続を示した図である。図４を参照すれば、段階４０１では４バイトのデータＩＤに２バイトのＩＤエラー検出コード（ＩＥＤ）を付加し、段階４０２では段階４０１で構成された構造に６バイトの留保バイト（ＲＳＶ）と２０４８バイトのメインデータ（Main Data）を追加する。段階４０３においては、段階４０２で形成された構造に４バイトのエラー検出コード（ＥＤＣ）を追加してデータフレームを完成し、段階４０４では構成されたデータフレームについてスクランブルを行う。段階４０１ないし段階４０３は図１のフォーマッタ１０１で行われ、段階４０４はスクランブラ１０２で行われる。
【００１４】
次いで、段階４０５では１６個のスクランブルされたデータフレームについてリードソロモン積符号（ＲＳ−ＰＣ）を行って１６個のＰＯと１０個のＰＩを追加して１個のＥＣＣブロック（２０８×１８２）を構成する。次いで、段階４０６では２個のＥＣＣブロックを合して本発明に係る１個の結合されたＥＣＣブロック（２０８×３６４）を構成し、段階４０７では１個の結合されたＥＣＣブロック（２０８×３６４）に対して２行単位に本発明に係る４バイトインターリービングを行う。
【００１５】
インターリービングが完了した後、２０８×３６４のインターリービングされたブロックはそれぞれ１３×１８２のサイズを有する３２個の記録フレーム（recording frame）で構成され、このようなデータがディスクに記録されたフォーマットは、図９に示した通り、各状態に該当する同期コードを有するフレームで構成される。
【００１６】
図５は高密度ＤＶＤにおいて本発明に係るエラー訂正ブロックの構造を示した図である。本発明に係るエラー訂正ブロックは、図１のような従来のエラー訂正ブロックの２個を横に結合して形成された２０８×３６４バイトのサイズを有する。
【００１７】
図５を参照すれば、第１行のＢ０，０からＢ０，１７１、第１９２行のＢ１９１，０からＢ１９１，１７１に至る１９２×１７２データマトリックスについて列と行方向にリードソロモン符号化を行ってＰＯとＰＩを求めた後、付加して２０８×１８２のＥＣＣブロックを求め、同様な方式で求めたＥＣＣブロックを横に付加してＢ０，０からＢ０，３６３、Ｂ２０７，０からＢ２０７，３６３に至る新たなＥＣＣブロックを形成する。
【００１８】
そして、このように形成されたＥＣＣブロックについて図６に示した通り、最初Ｂ０，０からＢ０，３６３、Ｂ１，０．．．Ｂ１，３６３に至る２行のデータ（２×３６４）をバッファに貯蔵してから４バイトずつ束ねてこれらを順番に０〜１８１のインデックス値を付する。そしてこれらを図７のように該当データをバッファ内でインデックス単位にインターリービングして再配置する。すなわち、インターリービング前に付加されたインデックスをｍとし、インターリービング後に付加されるインデックスをｋとするとき、これらの関係を数式で表現すれば次の数式１及び数式２の通りである。
【００１９】
数式１
１）ｔ＝０において
ｋ＝２ｍ （ｍ＝２ｔの場合）
２）ｔ＝１、２、．．．、２２において
ｋ＝２ｍ （ｍ＝２ｔの場合）
ｋ＝２（ｍ−１）＋９４ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
３）ｔ＝２３、２４、．．．、４５において
ｋ＝２（ｍ−４５）＋１ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
ｋ＝２（ｍ−４６）＋９３ （ｍ＝２ｔの場合）
【００２０】
数式２
４）ｔ＝４６、４７、．．．、６８において
ｋ＝２（ｍ−９２）＋２ （ｍ＝２ｔの場合）
ｋ＝２（ｍ−９１）＋９２ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
５）ｔ＝６９、７０、．．．、９０において
ｋ＝２（ｍ−１３７）＋３ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
ｋ＝２（ｍ−１３８）＋９５ （ｍ＝２ｔの場合）
６）ｔ＝９１において
ｋ＝２（ｍ−１３７）＋３ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
【００２１】
前記数式１に表示された３個の式と前記数式２に表示された３個の式において、‘ｔ’はｍとｋの関係を説明するために使用した９１以下の０を含む正の整数である。
【００２２】
図６及び図７を参照すれば、０、１、．．．、１８１のインデックスが付された一つのセルは４バイト単位のデータであり、図５のように形成されたＥＣＣブロックにおいて２行に対するインターリービング前の順序は図６のように一番目行が０から９０まで順次に付され、次いで二番目行が９１から１８１まで順次に付される。このようなデータ配列は本発明に係るインターリービングにより再配置されれば図７に示した通り、最初に付されたインデックスが混ざることが分かる。
【００２３】
インターリービングにより再配置された図７のデータ順序を図６と比較して見れば、一番目の行において最初四つのセルに初期値が０、４５、９２、１３７に付された後これに２ずつ増える関係であることが分かる。すなわち、０、４５、９２、１３７に次いで２、４７、９４、１３９、４、４９、９６、１４１、．．．に繋がれて最後に４４、８９、１３６、１８１であり、１８１は二番目行の一番目セルに位置することが分かる。次いで、二番目行においても初期値が９１、４６、１、１３８に付された後２ずつ増えることが分かる。すなわち、９１、４６、１、１３８に次いで９３、４８、３、１４０、９５、５０、５、１４２、．．．であり、最後に４３、１８０、１３５、９０に終わる。
【００２４】
次いで、最初２行のインターリービングが完了されれば元々のＥＣＣブロックに再挿入し、次の２行に当るＢ２，０からＢ３，３６３についても同様な方式でインターリービングを行う。このような一連の過程を全体的に１０４回インターリービングを行ってバイト併合インターロウインターリービング（Byte Merged Inter-Row Interleaving）を完了する。
【００２５】
図８は高密度ＤＶＤにおいて記録フレームのフォーマットの例であって、インターリービングが完了した後２０８×３６４サイズのインターリービングされたブロックは１３×１８２サイズを有する３２個の記録フレーム（recording frame）に区分される。そして、３２レコーディングフレームに２６個の同期フレーム（ＳＹ０〜ＳＹ７）が付加され変調した後、図９に示したようなフォーマットに記録される。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば高密度ＤＶＤにおいて問題となっている長い短バーストエラーを上下左右に分配して効率よく訂正できるのみならず、インターリービングをＥＣＣブロック全体で行わず一部単位で行うことによりインターリービングのためのバッファメモリのサイズを減らせる。また、１バイト単位のインターリービングの代りに４バイト単位のインターリービングを使用するため、インターリービングのためにメモリのアドレスを参照する回数がそれだけ減り、インターリービングを多数個のバッファを設けて処理する場合、インターリービング速度をアップすることができる長所がある
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用されうる一般のＤＶＤの概略構成図である。
【図２】 ＤＶＤにおいて従来のエラー訂正ブロックの構造を示した図である。
【図３】 ＤＶＤにおいて従来の行インターリービング概念を示した図である。
【図４】 高密度ＤＶＤにおいて本発明によりデータフレームを処理する順序を示した図である。
【図５】 高密度ＤＶＤにおいて本発明に係るエラー訂正ブロックの構造を示した図である。
【図６】 図５に示したエラー訂正ブロックにおいて本発明に係るインターリービング時２行単位に付したインターリービング前のデータ順序を示す説明図である。
【図７】 図６のデータを本発明によりインターリービングした場合のインターリービングされたデータ順序を示した図である。
【図８】 高密度ＤＶＤにおいて記録フレームのフォーマットの例を示す説明図である。
【図９】 高密度ＤＶＤにおいて記録されたデータフィールドの構造である。
【符号の説明】
１０１ フォーマッタ
１０２ スクランブラ
１０３ ＥＣＣ符号器
１０４ 変調器
１０５ ＮＲＺＩ符号器
１０６ 記録波形生成部
１０７ ＬＤ駆動部
１０８ ピックアップ
１０９ 記録用ＰＬＬ
１１０ ディスク
１１１ 高周波増幅器（ＲＦ ＡＭＰ）
１１２ ＡＧＣ部
１１３ 前置等化器（ＰＲＥ−ＥＱ）
１１４ 決定器
１１５ 再生用ＰＬＬ
１１６ Ａ／Ｄ変換器
１１７ 等化器（ＥＱ）
１１８ ビタビー検出器
１１９ 同期及びＩＤ検出器
１２０ 復調器
１２１ ＥＣＣ復号器
１２２ デスクランブラ
１２３ デフォーマッタ

Claims (1)

1. 高密度ＤＶＤシステムのエラー訂正方法において、
   所定サイズのエラー訂正ブロックの複数個を横に結合して結合されたエラー訂正ブロックを形成する段階と、
   前記形成されたエラー訂正ブロックを所定数の行単位にバッファに貯蔵した後所定単位に束ねて所定のインターリービング規則に基づきインターリービングする段階とを含み、
   かつ、前記エラー訂正ブロックの２個を横に結合して新たなエラー訂正ブロックを形成し、該エラー訂正ブロックを２行単位に束ねてインターリービングする場合、インターリービング前バッファに貯蔵された順序のインデックスをｍとし、インターリービング後再配置された配列をｋとし、ｔは９１以下の０を含む正の整数とするとき、前記所定のインターリービング規則は、
   次の数式
   １）ｔ＝０において
   ｋ＝２ｍ （ｍ＝２ｔの場合）
   ２）ｔ＝１、２、．．．、２２において
   ｋ＝２ｍ （ｍ＝２ｔの場合）
   ｋ＝２（ｍ−１）＋９４ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
   ３）ｔ＝２３、２４、．．．、４５において
   ｋ＝２（ｍ−４５）＋１ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
   ｋ＝２（ｍ−４６）＋９３ （ｍ＝２ｔの場合）
   ４）ｔ＝４６、４７、．．．、６８において
   ｋ＝２（ｍ−９２）＋２ （ｍ＝２ｔの場合）
   ｋ＝２（ｍ−９１）＋９２ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
   ５）ｔ＝６９、７０、．．．、９０において
   ｋ＝２（ｍ−１３７）＋３ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
   ｋ＝２（ｍ−１３８）＋９５ （ｍ＝２ｔの場合）
   ６）ｔ＝９１において
   ｋ＝２（ｍ−１３７）＋３ （ｍ＝２ｔ−１の場合）
   を満たすことを特徴とする高密度ＤＶＤにおける短バーストエラー訂正のためのインターリービング方法。

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