JP3757918B2 - 符号化変調方法および変調装置、復調方法および復調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクや磁気ディスク上にディジタルデータを記録し、または再生する際に用いる符号化変調方法および変調装置、復調方法および復調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
データを光ディスクや磁気ディスク上に記録する際には、記録媒体に適するようにデータの変調が行われる。記録媒体へのデータ記録やデータ再生を行う場合に、これらの記録再生信号中に直流成分が含まれていると、例えばディスク装置のサーボ制御に用いる信号に変動が生じやすくなったり、あるいはジッタが発生しやすくなったりする。従って、変調符号には直流成分をなるべく含めないようにするほうが良い。
【０００３】
例えばＤＶＤ(Digital Versatile Disc)では、データビット列を、”１”の間に必ず２個以上、１０個以下の”０”が現れるようなチャネルビット列に変換する、ランレングス制限（２，１０）の８−１６変調が用いられている。更に、８−１６変調には、ＤＳＶ(Digital Sum Value)に基づいて複数のテーブル中から符号語を選択することによって直流成分の抑制を行う機能が備えられている。ＤＳＶとは、ＮＲＺＩ変換後のチャネルビット列の先頭から、ビットが”１”のとき＋１、”０”のとき−１を順次加算していったときの総和であり、チャネルビット列の直流成分の大きさの目安となる値である。８−１６変調では、あらかじめ用意された複数のテーブル中からＤＳＶが最も小さくなる符号語を選ぶことによって、チャネルビット列の直流成分変動を抑えることができる。
【０００４】
８−１６変調は、データビット列を８ビット単位のデータ語に分割して１６ビットの符号語に変換する変調方法であり、データビットとチャネルビットの比率によって与えられる符 号化率は１／２である。符号化率が大きいことは、チャネルビット１ビットあたりの検出に利用できる時間を長く取れることを意味するため、符号化率は大きい方が望ましい。８−１６変調に比べて高い符号化率２／３をもつ符号として、光ディスクや磁気ディスクで用いられてきた符号に、”０”のランレングスが１以上７以下の制限をもつ（１，７）変調が知ら れている。（１，７）変調は符号化率が高いために高密度記録に向いている半面、直流成分 が多く、ＡＣ結合でデータ再生を行う場合に、ジッタの劣化を招きやすいという欠点がある。
【０００５】
（１，７）変調には、符号語とデータ語との対応付けが異なる複数の変調方法があるが、 図１４にはその中の一つの方法の変調テーブルを示した。以下では、図１４の変調テーブル を用いて従来の変調方法を詳しく説明する。変調テーブルは、主変換テーブルと副変換テーブルとから構成される。変調すべきデータビット列は、２ビット毎に分割した上で、主変換テーブルにしたがってそれぞれ３ビットの符号語に変換される。これらを時系列順に結合することによって変換後のチャネルビット列を得ることができる。ただし、データビット列が ”００００”，”０００１”，”１０００”，”１００１”の場合は、主変換テーブルを用いて得られる符号語を結合したものが、それぞれ”１０１１０１”，”１０１１００”，” ００１１０１”，”００１１００”となり、チャネルビット列中にビット”１”が連続して 現れることになる。これを避けるために前記データビット列に対しては副変換テーブルを用 い、データ語”００００”，”０００１”，”１０００”，”１００１”を、それぞれ符号語”１０１０００”，”００１０００”，”１０００００”，”０１００００”に変換する。 副変換テーブルの利用によって、符号語同士を結合して得られるチャネルビット列中に”１ ”が連続することは避けられる。
【０００６】
変調のフロー図は図１５のように表せる。変調すべきデータビット系列からは、まず先頭 の４ビットをデータ語として取り出し、副変換テーブル中のデータビット列に一致するか否かを調べる。一致している場合は、副変換テーブルを用いて６チャネルビットの符号語に変換する。一致していない場合は、データビット列の先頭２ビットをデータ語として主変換テーブルに従って３チャネルビットの符号語に変換する。続くデータビット列に対しても、以上の操作を続けることで、得られた符号語を結合したものが変換後のチャネルビット列となる。
【０００７】
この変調方法に従って得られたチャネルビット列ではチャネルビット”１”の間に必ず１つ以上７つ以下の”０”が現れる。ＮＲＺＩ記録した場合には、チャネルビット”１”が記 録パターンの極性反転に対応するため、チャネルビット長Ｔに対して必ず２Ｔ以上８Ｔ以下 の長さの記録パターンが形成されることになる。
【０００８】
チャネルビット列からデータビット列への復調は、図１０の変調テーブルの対応付けに基づいて行える。再生信号を２値化することによって得られたビット列は、極性反転位置が ”１”に対応するように変換された上で復調される。チャネルビットの先頭から３ビットずつに分割したとき、後続する３チャネルビットが”０００”となるパターンは６チャネルビットをまとめて副変換テーブルを用いてデータビットに変換し、”０００”以外のチャネル ビット列が現れるパターンは３チャネルビットずつを主変換テーブルを用いてデータビットに変換する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例に示した変調符号はチャネルビット列中の”０”のランレングスが１から７に制限されている（１，７）変調符号の一実施形態で、符号化率が２／３と高く検出窓幅が広いことから、高密度記録に適した符号として知られている。
【００１０】
しかし、符号には直流成分が含まれることから、再生信号を２値判定する場合の適正なスライスレベルが変動しやすいという問題がある。
【００１１】
符号化によって得られるチャネルビット列の直流成分を減少させる方法には、特開平１０−３４０５４３に示されているような方法もある。変調する入力データ系列に、周期的にＤＳＶ制御用の冗長ビットを付加した上で符号化するこの方法は、ＤＣ成分を減少させる機能を持つ一方で、付加する冗長ビット分の符号化率低下を招いてしまうという欠点を有する。
【００１２】
また、（１，７）変調のチャネルビット列では、２Ｔパターンの発生頻度が他のパターン に比べて高く、２Ｔが連続する頻度が高いことも高密度記録にとっては望ましくない。最短パターンにあたる２Ｔパターンが長く連続するような再生信号では、高密度で記録したときに符号間の干渉によって信号振幅が低下する。このため、再生信号からのチャネルクロック抽出が困難となるほか、再生信号の２値判定もノイズの影響を受けやすいという問題がある。この場合、連続する２Ｔパターンの全体が１Ｔ分ずれて検出されることによる判定誤りとなりやすく、結果的に２Ｔが連続している範囲全体に誤りが波及してしまうことになる。
【００１３】
本願発明の目的は、（１，７）変調と同等の符号化率を有し、かつ直流成分の少ない高密度記録に適した簡便な符号化変調方法および復調方法を提供することにある。また、本発明によれば、直流成分を低減させるとともに、再生信号の検出誤りを招きやすい２Ｔパターンがチャネルビット列中に一定回数以上連続しないような変調結果を得ることができるという効果も得られる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本願発明の符号化変調方法および変調装置は、従来例に示した変調過程において、副変換テーブル中の任意の符号語に続いて、主変換テーブル中の符号語”０１０”が選択されたときに限り、当該チャネルビット列のＤＳＶが０に近くなるように、当該主変換テーブル中の符号語”０１０”と代替の符号語”０００”のいずれかを選択するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
あるいは、従来例に示した変調過程において、主変換テーブル中の任意の符号語に続いて、副変換テーブル中の符号語”０１００００”が選択されたときに限り、当該チャネルビット列のＤＳＶが０に近くなるように、当該副変換テーブル中の符号語”０１００００”と代替の符号語”００００００”のいずれかを選択するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
更に、Ｔが連続するパターンがチャネルビット列中に現れるのを避けるため、データビット列中の６データビットが前記主変換テーブルあるいは副変換テーブルによってチャネル ビット列”０１０１０１０１０”に変換され、代替チャネルビット列を用いても、当該代替 チャネルビット列を含んで連続するチャネルビット”０”の数があらかじめ定めたランレングスの上限を超えない場合に限り、当該チャネルビット列に対する代替チャネルビット列と して”０００００００００”を使用することを特徴とする。
【００１７】
また、復調方法および復調装置は、チャネルビット列”００００００”および”０００００００００”が現れた場合に、これを代替前のチャネルビット列に変換した上で、前記主変換テーブルおよび副変換テーブルの対応付けに基づいて復調することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態につき詳細に説明する。
【００１９】
図１には本発明の第１の実施形態に係る変調方法を示すフロー図を示した。変調テーブルは従来の実施例において示した変調方法と同様に、図１４の主変換テーブルと副変換テーブルとを使用する。変調を開始するときは、まず内部に保持する２系統のＤＳＶ (Digital Sum Value)、ＤＳＶ１とＤＳＶ２をそれぞれ０に初期化するとともに、ＤＳＶの演算に用いる極性パラメータＰＯＬ１とＰＯＬ２をともに＋１に初期化する。変調する入力データ系列は、その先頭から４ビットを取り出し、まず副変換テーブル中のデータ語に一致するか否かを調べる。入力データビット列は、先行するビットをデータ語の上位ビットとして扱う。副変換テーブル中のデータ語に一致する場合は、これによって６チャネルビットの符号語に変換した後にＤＳＶを更新する。ＤＳＶの更新は、次のような手順で実施する。
【００２０】
まず、変換によって得られた符号語の最上位ビットから順にチェックを進める。チャネル ビットの値が”１”か”０”かを調べ、”１”の場合はＰＯＬ１とＰＯＬ２のそれぞれの極性を反転した後で、その値をそれぞれＤＳＶ１、ＤＳＶ２に加算する。”０”の場合は、ＰＯＬ１とＰＯＬ２をそのままそれぞれＤＳＶ１、ＤＳＶ２に加算する。この操作を、符号語６チャネルビットの最下位ビットまで順に実施することで、ＤＳＶの更新が完了する。このようにして求めたＤＳＶの値は、符号語を結合して得られるチャネルビット列をＮＲＺＩ記 録した時の直流成分を表す。
【００２１】
入力データビット列から取り出した先頭４ビットが、副変換テーブル中のデータ語に一致しない場合は、データビット列の先頭２ビットをデータ語として主変換テーブルに従って３チャネルビットの符号語に変換し、前述と同様にＰＯＬ１およびＰＯＬ２、ＤＳＶ１、ＤＳＶ２の値を更新する。
【００２２】
主変換テーブルでの変換結果が”０１０”で、しかも直前のデータビット列の変換に副変換テーブルが使われている場合には、中央のチャネルビットをＤＳＶ制御ビットに登録する。ＤＳＶ制御ビットとして登録されたチャネルビットは、次のＤＳＶ制御ビットが現れるまで保留され、次のＤＳＶ制御ビットが現れたときに、新たにＤＳＶ制御ビットを登録するとともに、そこまでに更新した２系統のＤＳＶによって”１”と”０”のどちらかを選択する。ＤＳＶ制御ビットの選択は、新規に登録するＤＳＶ制御ビットの直前までのチャネルビット列を用いて更新したＤＳＶを用い、ＤＳＶ１の絶対値がＤＳＶ２の絶対値より小さい場合は、前のＤＳＶ制御ビットを”１”とし、ＰＯＬ２にＰＯＬ１の値をコピー、ＤＳＶ２にＤＳＶ１の値をコピーすることで行われる。逆に、ＤＳＶ２の絶対値の方が小さいか両者が等しい場合は、前のＤＳＶ制御ビットを”０”とし、ＰＯＬ１にＰＯＬ２の値をコピー、ＤＳＶ１にＤＳＶ２の値をコピーする。ＤＳＶおよび極性パラメータは、更に新規に登録されたＤＳＶ制御ビットの選択に利用するために、当該ＤＳＶ制御ビットを”１”と仮定した場合と”０”と仮定した場合の値として引き続き更新する。
【００２３】
ただし、変調を開始して最初に現れるＤＳＶ制御ビットでは、それ以前の確定すべきＤＳＶ制御ビットがないため、ＤＳＶ制御ビットの登録のみが行われる。最初の登録までは、ＰＯＬ１とＰＯＬ２およびＤＳＶ１とＤＳＶ２は同一の値を保持するが、それ以降は、ＰＯＬ１およびＤＳＶ１が、ＤＳＶ制御ビットを”１”と仮定した場合の極性とＤＳＶを更新するのに対して、ＰＯＬ２およびＤＳＶ２はＤＳＶ制御ビットを”０”と仮定して極性とＤＳＶ を更新するため、両者は別々の値をもつことになる。
【００２４】
また、記録データの末尾では、末尾におけるＤＳＶ１およびＤＳＶ２の値を参照して、ＤＳＶが０に近くなるように、直前に登録された未確定のＤＳＶ制御ビットを確定させて出力する。このようにＤＳＶ制御ビットを選択していくことによって、直流成分が小さいチャネルビット列を生成することができる。
【００２５】
図２には第１の実施形態に示した変調方法を使用する変調装置の構成例を示した。変調すべきデータビット列はシフトレジスタ１に与えられ、４ビットの並列データとして副変換部３および副変換一致判定部４に送られる。副変換部では、副変換テーブルにもとづいて、並列化された入力データビットを６ビットの符号語に変換する。４ビットの並列データのうち先頭２ビットは主変換部２にも送られ、主変換テーブルにもとづいて３ビットの符号語に変換して出力される。副変換一致判定部４では、並列化された入力データビットをもとに、副変換テーブルのデータビット列と入力データ列を比較し、主変換部と副変換部のどちらの符号語を利用するかを判定してマルチプレクサ５を切り替える。マルチプレクサからは合成されたチャネルビット列が出力され、バッファ６に蓄えられる。
【００２６】
副変換一致判定部から出力されるマルチプレクサの切り替え信号は、ＤＳＶ制御部７にも送られる。ＤＳＶ制御部では、マルチプレクサの切り替え信号とともに、マルチプレクサから出力されるチャネルビット列から、ＤＳＶ制御ビットの位置を判別する。ＤＳＶ制御ビットを”０”と仮定した場合のＤＳＶと”１”と仮定した場合のＤＳＶとから、より０に近いＤＳＶを与えるＤＳＶ制御ビットの値を選択し、バッファ上のＤＳＶ制御ビットを書き換える。これによって、バッファ６からＤＳＶ制御ビットが適切に選択されたチャネルビット列が出力されることになる。
【００２７】
図３には本発明の第２の実施形態に係る変調方法を示すフロー図を示した。この場合も、 変調テーブルは従来の実施例において示した変調方法と同様に、図１４の主変換テーブルと副変換テーブルとを使用することができる。図３のフロー図において、入力データビット列から副変換テーブル及び主変換テーブルを参照してチャネルビット列に変換するまでは、図１に示したフロー図と同一の処理を行う。ＤＳＶ制御ビットの抽出方法は、第１の実施形態として示した変調方法と異なる。主変換テーブルを用いて得られる３チャネルビットの符号語中にはＤＳＶ制御ビットがないため、これを直接使用してＤＳＶ１、ＤＳＶ２、ＰＯＬ１、 ＰＯＬ２を更新する。
【００２８】
逆に、副変換テーブルから得られる符号語が”０１００００”で、しかも直前の変換に主変換テーブルが使われている場合には、副変換テーブルによって得られた符号語の２番目のチャネルビットをＤＳＶ制御ビットに登録する。登録されたＤＳＶ制御ビットは、次のＤＳＶ制御ビットが現れるまで保留され、次のＤＳＶ制御ビットが現れたときに、更新した２系統のＤＳＶによって”１”と”０”のどちらかに確定する。”１”に確定した場合は、副変換テーブルによって得られたＤＳＶ制御ビットを含む符号語は、副変換テーブル中の符号語と同一の”０１００００”として扱われることになる。また、”０”に確定した場合には、代替の符号語”００００００”として扱われたのと等価になる。ＤＳＶの更新や制御ビットの選択は、第１の実施例に示したものと同様に実現できる。
【００２９】
図４には本発明の第３の実施形態に係る変調方法を示すフロー図を示した。ここでは図５のような変調テーブルを使用する。副変換テーブル中の符号語は、第１および第２の実施例で利用した副変換テーブル中の符号語のチャネルビットを前後反転させたものに相当する。符号語の割り当ての違いにより、ＤＳＶ制御ビットの抽出方法は、第１および第２の実施形態で示した方法と異なる。ＤＳＶの更新や制御ビットの選択は、第１および第２の実施例に示したものと同様に実現できる。また、入力データビット列から副変換テーブル及び主変換テーブルを参照してチャネルビット列に変換するまでの手順も、変換テーブルとして図５に示したものを使用する点を除いて同様となる。
【００３０】
データビット列からチャネルビット列への変換に副変換テーブルを用いた場合は、これをそのままＤＳＶ１、ＤＳＶ２、ＰＯＬ１、ＰＯＬ２更新に利用する。主変換テーブルを用いた場合で、変換によって得られた符号語が”０１０”である場合は、後続するデータビット列４ビットが副変換テーブル中のデータ語に一致するか否かを調べる。一致している場合には、符号語”０１０”の中央のビットをＤＳＶ制御ビットとして登録する。これによって、当該ＤＳＶ制御ビットが”１”に確定した場合には符号語が主変換テーブル中に示された符号語のまま”０１０”として、”０”に確定した場合には代替の符号語”０００”として扱われることになる。
【００３１】
図６には本発明の第４の実施形態に係る変調方法を示すフロー図を示した。変調テーブルは、第３の実施例に示した変調方法と同様に図５に示したものを使用する。ＤＳＶ制御ビットの抽出方法は、第３の実施形態で示した方法と異なるが、ＤＳＶの更新および制御ビット選択の手順も、入力データビット列から副変換テーブル及び主変換テーブルを参照してチャネルビット列に変換するまでの手順も第３の実施例と同様に実現できる。
【００３２】
データビット列からチャネルビット列への変換に主変換テーブルを用いた場合は、これをそのままＤＳＶ１、ＤＳＶ２、ＰＯＬ１、ＰＯＬ２更新に利用する。副変換テーブルを用いた場合で、変換によって得られた符号語が”００００１０”である場合は、後続するデータビット列４ビットが副変換テーブル中のデータ語に一致するか否かを調べる。一致していない場合には、符号語”００００１０”の第５番目のビットをＤＳＶ制御ビットとして登録する。これによって、当該ＤＳＶ制御ビットが”１”に確定した場合には符号語が副変換テーブル中のチャネルビット列のまま”００００１０”として、”０”に確定した場合には代替の符号語”００００００”として扱われることになる。
【００３３】
以上の実施例においては、ＤＳＶ制御ビットの抽出のために主変換テーブルや副変換テーブルを用いて得た符号語によってパターン判定を行う例を示した。しかし、ＤＳＶ制御ビットの抽出は、変換前のデータビット列を用いて判定してもよい。
【００３４】
また、以上の実施例における説明では、データ語と符号語の対応付けの一例を上げて示してあるが、両者の対応付けはここに上げた例に限定されるものではない。変換テーブル中のデータ語の割り当てを変更して得られる変調方法においても、同一の効果を得ることができる。
【００３５】
更に、以上の実施例では変調テーブルをデータビット２ビットからチャネルビット３ビットに変換する主変換テーブルとデータビット４ビットからチャネルビット６ビットに変換する副変換テーブルとで示したが、同様の変換は別の回路構成でも実現できる。例えば、第１の実施例に示した変調方法は、図１４に示した変調テーブルの他に、図７のような変調テーブルを使って実現することもできる。テーブル中のデータ語に含まれる”Ｘ”のビットは、それが”０”と”１”のいずれでも良いことを示す。変調テーブルは２ビットのデータビットを３ビットに変換するテーブルとして構成されているが、後続ビットの先読みとＳ０，Ｓ１の内部状態によるテーブル切り替えによって、主変換テーブルと副変換テーブルを用いた図１４の変換テーブルと等価な変換結果が得られるように構成されている。
【００３６】
図７の変調テーブルを用いる変調装置は、図８のような構成で実現できる。変調すべきデータビット列は、シフトレジスタ１によって、４ビットの並列データとしてテーブル参照部８に送られる。テーブル制御部９は変調テーブルの内部状態を保持するように設けられ、Ｓ０状態に初期化される。テーブル参照部ではシフトレジスタから与えられた２ビットのデータ語と先読み用の後続データ語と、テーブル制御部から出力されている内部状態を元に、符号語３ビットと次の内部状態を示す信号を出力する。テーブル制御部は、テーブル参照部から出力される信号によって次の内部状態を更新する。シフトレジスタは、データビット列を２ビットずつシフトしていくことで、変換後のチャネルビット列をテーブル参照部から３ビットずつ取り出すことができる。変換後のチャネルビット列は、３チャネルビット単位で順次バッファ６に蓄えられる。
【００３７】
テーブル参照部から出力される符号語のうち、現在の状態Ｓ０に対して次の状態がＳ１となるような符号語３ビットは、図１４に示した副変換テーブル中の符号語６ビットの前半に対応し、現在の状態がＳ１のときに出力される符号語が後半に対応する。図８のような装置構成をとった場合にも、ＤＳＶ制御部ではテーブル参照部から出力される３チャネルビット毎のパターンと次の内部状態を示す信号とを用いて、第１の実施例に示した装置と等価なＤＳＶ制御ビットの抽出を行うとともに、ＤＳＶの演算結果にもとづいてバッファ内に蓄えられたＤＳＶ制御ビットの書き換えを行うことができる。このように、テーブル参照部に別の実現形態を採った場合にも、図５や図１４に示した変調テーブルと等価な変換とＤＳＶ制御ビットの抽出を行えば、本発明の効果を得ることができる。
【００３８】
第１から第４の実施例に示した変調方法では、代替の符号語として”０００”や”００００００”を用いるため、これらを結合して得られるチャネルビット列中に連続して出現する”０”の数は従来例で示した変調方法によって得られるものよりも多くなる。例えば、第１の実施例に示した変調方法を用いた場合には、データビット列”０００１１１１０１１”がチャネルビット列”１００００００＊０００１０１０”に変換される。ここで、”＊”で示したビットはＤＳＶ制御ビットとして登録されるビットを表す。ＤＳＶ制御ビットが”０”に確定した場合には、”０”は１０個連続して現れることになる。第１の実施例に示した変調方法では、チャネルビット中に１１個以上”０”が連続するパターンは発生しないため、変調符号のランレングス制限は（１，１０）となる。第２から第４の実施例に示した変調方法も、同様に（１，１０）のランレングス制限をもつ。これらの変調方法を用いてＮＲＺＩ記録した場合には、チャネルビット長Ｔに対して必ず２Ｔ以上１１Ｔ以下の長さの記録パターンが形成される。
【００３９】
ランレングスの最大値を７ないし９に制限したい場合は、第１から第４の実施例で示した変調方法のＤＳＶ制御ビット抽出を行うときに、ＤＳＶ制御ビットの候補の前後に連続する”０”の個数も同時に調査して、代替の符号語を選択すると設定したランレングスの最大値を超えるという場合には、ＤＳＶ制御ビットから除外すればよい。ＤＳＶ制御ビットからの除外によって、直流成分を抑圧する性能は劣化するが、記録されるマークの長さが制限され、同期用の特殊パターン選択の自由度は増す。
【００４０】
第１の実施例において示した変調方法を用いると、データビット列”００１１００１１００…”はチャネルビット列”１０１０１０１０１０１０１０１…”に変換される。２Ｔが連続して現れるこのような記録パターンは、再生信号振幅が低下するためクロックの抽出が困難になるのに加えて、ノイズの影響を受けやすく、２値化したときの極性反転位置を判別することも困難になるため望ましくない。第１の実施例において示した変調方法では、主変換テーブルの変換単位で、副変換テーブルの変換単位の半分の長さにあたる３チャネルビット毎にチャネルビット列を分割したときに、ＤＳＶ制御による代替チャネルビットへの置き換えを行った場合でも、チャネルビット列”０００”が３回連続して現れることはない。図９には、３チャネルビットのビット列５つを結合して得られた１５チャネルビットのビット列が”Ｘ０１．０１０．１０１．０１０．１０Ｘ”であったときに、代替チャネルビット列”Ｘ０１．０００．０００．０００．１０Ｘ”に置換することによって、２Ｔパターンが連続して出現する回数を制限する機能を加えた変調装置の構成例を示す。ここでチャネルビット列中の”．”は３チャネルビットごとに分割した境界の位置を示す。また、ビット”Ｘ”は ”０”と”１”のいずれでも良い。ただし、代替チャネルビットでは、”Ｘ”の位置に代替前と同一のチャネルビットを使う。
【００４１】
シフトレジスタ１および、主変換部２、副変換部３、副変換一致判定部４、マルチプレクサ５は、第１の実施例において図２を用いて示した変調装置と同様に動作する。変換すべきデータビット列がシフトレジスタに入力されると、マルチプレクサ５からは、主変換テーブルおよび副変換テーブルを用いて得られたチャネルビット列が出力される。２Ｔパターン置換部１０では、マルチプレクサから出力されるチャネルビット列のうち、最新の１５チャネルビット分を常に保持し、置換対象のビット列”Ｘ０１．０１０．１０１．０１０．１０Ｘ”に一致するかどうかを監視する。一致していない場合は、遅延したチャネルビット列をそのまま出力するが、一致していた場合には、これを代替チャネルビット列”Ｘ０１．０００ ．０００．０００．１０Ｘ”に置換してから出力する。バッファ６には２Ｔパターン置換部から出力された置換後のチャネルビット列が蓄えられる。また、ＤＳＶ制御部では、２Ｔパターン置換部から出力された置換後のチャネルビット列と、副変換一致判定部から出力されるマルチプレクサの切り替え信号とからＤＳＶ制御ビットを抽出する。そして、第１の実施例に示したのと同様にＤＳＶ演算した結果にもとづいて、バッファ中のＤＳＶ制御ビットを確定値に書き換える。２Ｔパターン置換部で置換されるパターンは、ＤＳＶ制御ビットを含まないことが明らかなパターンであるため、ＤＳＶ制御部には２Ｔパターン置換部で代替チャネルビット列に置換したかどうかを示す特別な信号を与える必要はない。ＤＳＶ制御ビットは第１の実施例に示した変調方法と同様に、チャネルビット列のパターンとマルチプレクサの切り替え信号から判別できる。ただし、ＤＳＶの更新は置換後のチャネルビット列を用いて行われる。
【００４２】
なお、ここでは置換対象のビット列を”Ｘ０１．０１０．１０１．０１０．１０Ｘ”に限定して示したが、この中の先頭３チャネルビットと末尾３チャネルビットは、中央部の９チャネルビットを”０００．０００．０００”に置換したときに、連続する”０”の個数があらかじめ定めた整数値を超えない範囲で任意に選択しても良い。例えば、連続する”０”の個数の上限を１０個に設定した場合は、置換対象のビット列に”０１０．０１０．１０１．０１０．１０Ｘ”および”Ｘ０１．０１０．１０１．０１０．０１０”を加えて、それぞれ ”０１０．０００．０００．０００．１０Ｘ”および”Ｘ０１．０００．０００．０００．０１０”に置換することができる。以上のように２Ｔパターンが連続するチャネルビット列を置換することによって、２Ｔパターンが連続して現れる回数は６回以下に制限できる。
【００４３】
チャネルビット列には、一定の周期で特殊なパターンをもった同期パターンを挿入することもできる。図１０には、その内部で”０”が１２個連続するようなそれぞれ２４チャネルビットの同期パターンの例を示した。チャネルビット列中に周期的にこのような特殊パターンが挿入されている場合、データ再生時にチャネルビット列の境界を判別しやすくなる。例えば、再生信号からのチャネルクロック抽出が不安定になった場合でも、特殊パターンによって同期を取り直すことで、以降のチャネルビット復調を正常に続行できるようになる。また、図１０に示したように、同期パターン中に”１”が偶数個含まれるパターンと奇数個含まれるパターンを備えている場合には、ＤＳＶが０に近くなるようにこれを切り替えて用いることができる。チャネルビット列中に周期的にＤＳＶ制御機能を備える同期パターンを挿入することによって、保留されているＤＳＶ制御ビットの値が、同期信号挿入の周期以内で確実に”０”か”１”のいずれかに定まるという利点もある。図１０には更に、”１”が偶数個含まれるパターンと奇数個含まれるパターンのそれぞれに対して、ＳＹ０からＳＹ７の８種類の同期パターンを示してある。記録単位であるセクタの先頭からのオフセットに応じてＳＹ０からＳＹ７のどの同期パターンを配置するかを決めておくことで、同期はずれが発生した場合にも、再生信号中の同期パターンを元に、速やかに同期回復できる。
【００４４】
図１１には、図１０に示した同期パターンを挿入する機能を備えた変調装置の構成例を示す。変調すべきデータビット列は、シフトレジスタ１によって４ビットの並列データとして出力される。主変換部２および副変換部３では、これをそれぞれ主変換テーブルおよび副変換テーブルにもとづいてそれぞれ３ビット、６ビットの符号語に変換して出力する。副変換一致判定部４では、並列化された入力データビットをもとに、副変換テーブルのデータビット列と入力データ列を比較し、主変換部と副変換部のどちらの符号語を利用するかを判定してマルチプレクサ５を切り替える。フォーマット管理部１１からは、同期パターン挿入位置を示す信号が副変換一致判定部に与えられる。副変換一致判定部では、副変換テーブルによって得られる６チャネルビットの符号語が同期パターンをまたがない様に、同期パターン挿入位置の手前では入力データ列の値にかかわらず、強制的に主変換テーブルを選択する。同期パターンの直前および直後で主変換部の出力が選択された場合でも、図１０の同期パターンはいずれも先頭と末尾のチャネルビットが”０”となっているため、ランレングスの制限を満足するチャネルビット列が得られる。
【００４５】
マルチプレクサ５では、副変換一致判定部によって出力されるマルチプレクサの切り替え信号に従って主変換部と副変換部から出力される符号語を合成して出力する。合成されたチャネルビット列は、バッファ６に蓄えられる。このチャネルビット列には、まだ同期パターンは含まれない。
【００４６】
ＤＳＶ制御部７では副変換一致判定部から出力されるマルチプレクサの切り替え信号と、 マルチプレクサから出力されるチャネルビット列によってＤＳＶを更新するとともに、フォーマット管理部からの信号によって同期パターンの選択を行う。同期パターン挿入位置では、フォーマット管理部からＳＹ０ないしＳＹ７のパターン選択信号を受け取り、より０に近いＤＳＶが得られるように、直前のＤＳＶ制御ビットの値を確定する。また、同期パターンはＥＶＥＮ，ＯＤＤの２つのパターン中から、次に得られるＤＳＶ制御ビットの直前までのＤＳＶが小さくなるように選ばれる。同期パターン挿入部１２では、バッファ６からＤＳＶ制御ビットの値が確定したチャネルビット列を受け取るとともに、更にＤＳＶ制御部による同期パターンの選択結果を受け取って、チャネルビット列中に挿入して出力する。
【００４７】
次に、図１２に第１の変調方法によって得られたチャネルビット列を復号するための復調装置の構成を示す。シフトレジスタ１３では、再生されたチャネルビット列をその先頭から３ビットずつ受け取り、６チャネルビットに並列化して出力する。代替パターン置換部１４は、並列化された６チャネルビットのビット列が”００００００”に一致するか否かを調べる。第１の実施例に示した変調方法によると、３チャネルビット毎に並列化されたチャネルビット列２組がともに”０００”になるのは、その２組めの３チャネルビットが主変換テーブル中の符号語”０１０”から、その中央のビットをＤＳＶ制御ビットとして使用することで、代替の符号語”０００”への差し替えが行われた場合に限られる。代替パターン置換部では、２組目の３チャネルビットを代替前の符号語”０１０”に差し替えて、その他のチャネルビット列はそのまま復調テーブル参照部１５に出力する。
【００４８】
復調テーブル参照部は、図１４の符号化テーブルを逆向きに参照して、符号語をデータ語に変換して出力する。代替パターン置換部から６チャネルビット並列で出力されるビット列の後半が”０００”の場合は、副変換テーブルを用いてデータ語に変換し、”０００”以外の場合は主変換テーブルを用いることで変換される。
【００４９】
また、２Ｔパターンが連続して現れる回数を制限するために、チャネルビット列”Ｘ０１．０１０．１０１．０１０．１０Ｘ”を代替チャネルビット列”Ｘ０１．０００．０００．０００．１０Ｘ”に置換する変調方法を使った場合には、同様に代替パターン置換部１４において、３チャネルビット毎に並列化されたチャネルビット列の連続する３組が”０００”になることを検出して、代替前のチャネルビット列”０１０．１０１．０１０”に変換してから復調テーブル参照部で処理すればよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の第１ないし第４の実施例に示した変調方法によれば（１ ，７）変調と同一の符号化率２／３をもち、チャネルビット列中の”０”のランレングスが１から１０に制限された符号が得られる。この変調方式を用いた場合の符号のパワースペクトラムを（１，７）変調のパワースペクトラムと比較して図１３に示した。グラフの横軸はデータビットレートで規格化した周波数で、縦軸に電力密度をとっている。本発明の変調方法によると、（１，７）変調を用いた場合に比べて、規格化周波数０．０００１での電力密度が２０ｄＢ以上抑圧されていることがわかる。これによって、再生信号中の低周波成分が小さくなり、記録データのパターンに依存したオフセット変動を十分に小さくすることができる。
【００５１】
また、符号化や復号も、実施例に示したように非常に小さい符号化テーブルの参照や代替符号語への置き換えで実現できるという利点もある。
【００５２】
なお、本発明が上記各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実 施例は適宜変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態による変調方法を示すフロー図
【図２】 本発明の第１の実施形態による変調方法を実現するための変調装置の構成を示す図
【図３】 本発明の第２の実施形態による変調方法を示すフロー図
【図４】 本発明の第３の実施形態による変調方法を示すフロー図
【図５】 本発明の第３の実施形態による変調方法で用いる変調テーブルを示す図
【図６】 本発明の第４の実施形態による変調方法を示すフロー図
【図７】 本発明の第１の実施形態による変調方法の別の実現形態を説明するための変調テーブルを 示す図
【図８】 本発明の第１の実施形態による変調方法の別の実現形態による変調装置の構成を示す図
【図９】 本発明の第５の実施形態による変調装置の構成を示す図
【図１０】 チャネルビット列に挿入する同期パターンの例を示す図
【図１１】 同期パターンを挿入する機能を備えた変調装置の構成例を示す図
【図１２】 復調装置の構成を示す図
【図１３】 本発明の変調方法によって得られる符号の周波数特性を示す図
【図１４】 従来の変調方法で用いる変調テーブルを示す図
【図１５】 従来の変調方法を示すフロー図
【符号の説明】
１…シフトレジスタ
２…主変換部
３…副変換部
４…副変換一致判定部
５…マルチプレクサ
６…バッファ
７…ＤＳＶ制御部
８…テーブル参照部
９…テーブル制御部
１０…２Ｔパターン置換部
１１…フォーマット管理部
１２…同期パターン挿入部
１３…シフトレジスタ
１４…代替パターン置換部
１５…復調テーブル参照部

Claims (18)

1. ２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１０００”，”１０００００”，”００１０００”，”０１００００”に対応させる副変換テーブルとを参照して、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てるステップと、副変換テーブル中の任意の符号語に続いて、主変換テーブル中の符号語”０１０”が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該主変換テーブル中の符号語”０１０”と代替の符号語”０００”のいずれかを選択するステップとを備えることを特徴とする符号化変調方法。
2. ２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１０００”，”１０００００”，”００１０００”，”０１００００”に対応させる副変換テーブルとを参照して、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てるステップと、主変換テーブル中の任意の符号語に続いて、副変換テーブル中の符号語”０１００００”が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該副変換テーブル中の符号語”０１００００”と代替の符号語”００００００”のいずれかを選択するステップとを備えることを特徴とする符号化変調方法。
3. ２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”０００１０１”，”０００１００”，”０００００１”，”００００１０”に対応させる副変換テーブルとを参照して、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てるステップと、主変換テーブル中の符号語”０１０”に続いて副変換テーブル中の任意の符号語が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該主変換テーブル中の符号語”０１０”と代替の符号語”０００”のいずれかを選択するステップとを備えることを特徴とする符号化変調方法。
4. ２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”０００１０１”，”０００１００”，”０００００１”，”００００１０”に対応させる副変換テーブルとを参照して、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てるステップと、副変換テーブル中の符号語”００００１０”に続いて主変換テーブル中の任意の符号語が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該副変換テーブル中の符号語”００００１０”と代替の符号語”００００００”のいずれかを選択するステップとを備えることを特徴とする符号化変調方法。
5. 前記代替の符号語を用いても、当該符号語を含んでチャネルビット列中に連続するチャネルビット”０”の数があらかじめ定めた７ないし９の範囲の整数値を超えない場合にのみ、符号語の代替を許可して、ＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように符号語を選択することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の符号化変調方法。
6. データビット列中の６データビットが前記主変換テーブルあるいは副変換テーブルによってチャネルビット列”０１０１０１０１０”に変換され、代替チャネルビット列を用いても、当該代替チャネルビット列を含んで連続するチャネルビット”０”の数があらかじめ定めたランレングスの上限を超えない場合に限り、当該チャネルビット列に対する代替チャネルビット列として”０００００００００”を使用することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の符号化変調方法。
7. １０以上の整数個”０”が連続して現れるような、あらかじめ定めた長さのチャネルビット列を同期パターンとして用い、これを一定の周期でチャネルビット列中に挿入して変調することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の符号化変調方法。
8. 前記同期パターンを複数備え、ＤＳＶが０に近くなるように同期パターンを選択して用いることを特徴とする請求項７記載の符号化変調方法。
9. 前記同期パターンを複数備え、セクタ先頭からの位置に応じて同期パターンを選択して用いることを特徴とする請求項７又は８に記載の符号化変調方法。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の符号化変調方法によって得られたチャネルビット列を復調する方法であって、チャネルビット列”００００００”が現れた場合には、代替前のチャネルビット列に変換した上で、前記主変換テーブルおよび副変換テーブルの対応付けに基づいてデータビット列に変換することを特徴とする復調方法。
11. 請求項６ないし９のいずれかに記載の符号化変調方法によって得られたチャネルビット列を復調する方法であって、チャネルビット列”０００００００００”が現れた場合および、チャネルビット列”００００００”が現れた場合には、それぞれを代替前のチャネルビット列に変換した上で、前記主変換テーブルおよび副変換テーブルの対応付けに基づいてデータビット列に変換することを特徴とする復調方法。
12. データビット列をチャネルビット列に変換して出力する変調装置において、２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１０００”，”１０００００”，”００１０００”，”０１００００”に対応させる副変換テーブルとを備え、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てることと、副変換テーブル中の任意の符号語に続いて、主変換テーブル中の符号語”０１０”が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該主変換テーブル中の符号語”０１０”と代替の符号語”０００”のいずれかを選択する機能を有することを特徴とする変調装置。
13. データビット列をチャネルビット列に変換して出力する変調装置において、２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１０００”，”１０００００”，”００１０００”，”０１００００”に対応させる副変換テーブルとを備え、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てることと、主変換テーブル中の任意の符号語に続いて、副変換テーブル中の符号語”０１００００”が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該副変換テーブル中の符号語”０１００００”と代替の符号語”００００００”のいずれかを選択する機能を有することを特徴とする変調装置。
14. データビット列をチャネルビット列に変換して出力する変調装置において、２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”０００１０１”，”０００１００”，”０００００１”，”００００１０”に対応させる副変換テーブルとを備え、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てることと、主変換テーブル中の符号語”０１０”に続いて副変換テーブル中の任意の符号語が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該主変換テーブル中の符号語”０１０”と代替の符号語”０００”のいずれかを選択する機能を有することを特徴とする変調装置。
15. データビット列をチャネルビット列に変換して出力する変調装置において、２データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”１０１”，”１００”，”００１”，”０１０”に対応させる主変換テーブルと、４データビットからなる４種類のデータ語を４種類の符号語”０００１０１”，”０００１００”，”０００００１”，”００００１０”に対応させる副変換テーブルとを備え、符号語同士を結合したときにチャネルビット”１”が連続しないように、データ語から符号語への対応を割り当てることと、副変換テーブル中の符号語”００００１０”に続いて主変換テーブル中の任意の符号語が選択されたときに限り、当該符号語を結合して得られるチャネルビット列のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）が０に近くなるように、当該副変換テーブル中の符号語”００００１０”と代替の符号語”００００００”のいずれかを選択する機能を有することを特徴とする変調装置。
16. 前記主変換テーブルあるいは副変換テーブルから出力される符号語を結合して得られるビット列を入力として、チャネルビット列の一部を代替チャネルビット列に入れ替える機能を有する２Ｔパターン置換部を備え、データビット列中の６データビットが前 記主変換テーブルあるいは副変換テーブルによってチャネルビット列”０１０１０１０１０”に変換され、代替チャネルビット列を用いても、当該代替チャネルビット列を含んで連続するチャネルビット”０”の数があらかじめ定めたランレングスの上限を超えない場合に限り、前記２Ｔパターン置換部で、当該チャネルビット列に対する代替チャネルビット列として” ０００００００００”に入れ替える機能を有することを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の変調装置。
17. 請求項１ないし９のいずれかに記載の符号化変調方法によって得られたチャネルビット列を復調して出力する復調装置であって、チャネルビット列”００００００”が現れた場合に、代替前のチャネルビット列に変換する代替パターン置換部と、前記主変換テーブルおよび副変換テーブルの対応付けに基づいてデータビット列に変換する復調テーブル参照部とを備え、代替パターン置換部によるによって代替前のチャネルビット列への置換した後のビット列を使って復調テーブル参照部によるデータビット列への変換を行う機能を有することを特徴とする復調装置。
18. 請求項６ないし９のいずれかに記載の符号化変調方法によって得られたチャネルビット列を復調して出力する復調装置であって、チャネルビット列”０００００００００”が現れた場合および、チャネルビット列”００００００”が現れた場合には、それぞれを代替前のチャネルビット列に変換する代替パターン置換部と、前記主変換テーブルおよび副変換テーブルの対応付けに基づいてデータビット列に変換する復調テーブル参照部とを備え、代替パターン置換部によるによって代替前のチャネルビット列への置換した後のビット列を使って復調テーブル参照部によるデータビット列への変換を行う機能を有することを特徴とする復調装置。

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