JP3760961B2 - 変調装置および変調方法、復調装置および復調方法、並びに記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調装置および変調方法、復調装置および復調方法、並びに記録媒体に関し、特にデータ伝送や記録媒体への記録に適するようにデータを変調し、そしてこの変調により得られる変調符号を復調し、データを再生する、変調装置および変調方法、復調装置および復調方法、並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データを所定の伝送路に伝送したり、または例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記録媒体に記録する際、伝送や記録に適するようにデータの変調が行われる。このような変調方法の１つとして、ブロック符号が知られている。このブロック符号は、データ列をｍ×ｉビットからなる単位（以下データ語という）にブロック化し、このデータ語を適当な符号則に従ってｎ×ｉビットからなる符号語に変換するものである。そしてこの符号は、ｉ＝１のときには固定長符号となり（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ；１）と表される。またｉが複数個選べるとき、すなわち１乃至ｉmax（最大のｉ）の範囲の所定のｉを選択して変換したときには可変長符号となる。このブロック符号化された符号は可変長符号（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ；ｒ）と表される。
【０００３】
ここでｉは拘束長と称され、ｉmaxはｒ（最大拘束長）となる。また最小ランｄは、符号系列内の連続する”１”の間に入る”０”の最小連続個数を示し、最大ランｋは、符号系列内の連続する”１”の間に入る”０”の最大連続個数を示している。
【０００４】
コンパクトディスクやミニディスク（商標）等においては、上述のようにして得られた可変長符号に対して、さらに、”１”で反転、”０”で無反転とするNRZI（Non Return to Zero Inverted）変調を行い、NRZI変調された可変長符号（以下記録波形列という）を記録するようにしている。
【０００５】
記録波形列の最小反転間隔をＴmin（＝ｄ＋１）とし、最大反転間隔をＴmax（＝ｋ＋１）とするとき、線速方向に高密度の記録を行うためには、最小反転間隔Ｔminは長い方が、すなわち最小ランｄは大きい方が良く、またクロックの再生の面からは最大反転間隔Ｔmaxは短いほうが、すなわち最大ランｋは小さい方が望ましく、種々の変調方法が提案されている。
【０００６】
具体的には、例えば磁気ディスクまたは光磁気ディスク等で用いられる変調方式としてRLL（１−７）がある。この変調方式のパラメータは（１，７；２，３；２）であり、最小反転間隔Ｔminは２（＝１＋１）Ｔ（＝（２／３）×２ Ｔdata＝１．３３Ｔdata）となる。また最大反転間隔Ｔmaxは８（＝７＋１）Ｔ（＝（２／３）×８Ｔdata＝５．３３Ｔdata）となる。さらに検出窓幅Ｔw（＝（ｍ／ｎ）×Ｔ）は、０．６７（＝２／３）Ｔdataとなる。
【０００７】
RLL（１−７）符号の可変長の変換テーブルは例えば以下の通りである。
【０００８】
ここで変換テーブル内の記号ｘは、次に続くチャネルビットが０であるときに１とされ、また次に続くチャネルビットが１であるときに０とされる。拘束長ｒは２である。
【０００９】
ところでRLL（１−７）符号は、固定長符号によっても作成することができる。固定長符号にすることによって、変復調の構成が容易になることが期待できる。例えば、データ語は常に２ビットずつ、そして符号語は常に３ビットずつ、固定ビット数で出力されるので、構成が簡単になる。
【００１０】
RLL（１−７）符号の固定長の変換テーブルは例えば以下の通りである。ここで、上記可変長と区別するために、固定長のテーブルを、RLL-F（１−７）と表すことにする。RLL-F（１−７）のパラメータは（１，７；２，３；１）であり、記録波形列のビット間隔をＴとすると、最小反転間隔 Ｔminは２（＝１＋１）Ｔとなる。データ列のビット間隔を Ｔdataとすると、最小反転間隔 Ｔminは１．３３（＝（２／３）×２）Ｔdataとなる。また最大反転間隔Ｔmaxは８Ｔ（５．３３Ｔdata）である。さらに検出窓幅Ｔwは（ｍ／ｎ）×Ｔで表され、その値は０．６７（＝２／３）Ｔとなる。表２にRLL-F（１−７）のテーブルを示す。このテーブルは、ＩＳＯ規格のテーブルである。
上記変換テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。また、not００とは、０１、１０、１１のどれかのデータ語を意味する。
【００１１】
またさらに、このRLL-F（１−７）（１，７；２，３；１）は、表３のように変換するデータ語を入れ替えることでも実現する。このときも、上記表２と同様に復調は１対１で行うことが出来る。
【００１２】
上記変換テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。また、not１１とは、００、０１、１０のどれかのデータ語を意味する。
【００１３】
ところで上記（１−７）符号による変調を行ったチャネルビット列のＴの分布を考えると、発生頻度はＴminである２Ｔが一番多く、以下３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ、…、７Ｔと続き、８Ｔの発生頻度が最も少ない。一般に、２Ｔや３Ｔのように、エッジ情報が早い周期で多く発生するのは、クロック再生に有利となる。しかし一方では、２Ｔが連続し続ける時、その出力波形の振幅は、例えば５Ｔや６Ｔといった大きいＴと比較すると、小さい。なぜならばレンズの光学特性によって、再生時の出力は、高域になるほど小さくなるからである。RLL（１−７）符号では、２Ｔが最も高域寄りの出力である。高線密度に、最小マークを連続して記録すると、その再生出力が小さいので、Ｓ／Ｎの悪いパターンが多くなる。これは信号検出の安定性を欠く原因となる。その上、例えば、デフォーカスや接線方向の傾斜によって高域の再生特性が落ちた場合には、クロック再生等はさらに不安定となることが予想される。
【００１４】
またRLL（１−７）は、しばしばPRML（Partial Response Maximum Likelihood）と組み合わされ、高線密度記録の再生時のＳ／Ｎ改善を行っている。この方式は、ＲＦ再生波形をメディアの特性に合わせて、例えばＰＲ（１，１）やＰＲ（１，２，１）に等化したものをビタビ復号するものである。例えばＰＲ（１，１）に等化する場合の望ましい再生出力は、次のようになる。
【００１５】
上のように、Ｔminである２Ｔが連続したとき、波形等化はこのような再生出力に近づくように行われる。そして一般的に、高線密度になるほど波形干渉は長くなり、したがって波形等化も例えば、ＰＲ（１，２，２，１）やＰＲ（１，１，１，１）のように長くなってくる。
【００１６】
ところで、最小ランｄ＝１であるとき、高線密度化した結果、適した波形等化がＰＲ（１，１，１，１）となったとき、Ｔminである２Ｔが連続したときを考えると、そのときの再生信号は、
となり、ゼロレベルをずっとたどることになる。これは、波形等化後の信号レベルがほとんど出力がない状態が続くことを示しており、データ再生やクロック再生の安定性を、著しく欠く原因となる。さらに、ビタビ復号を行った場合にも、２Ｔが連続している間はマージしないことになる。
【００１７】
このような、Ｔminが繰り返されるチャネルビットデータ列となるのは、例えば、表１のRLL（１，７；２，３；２）では、変調前のデータ列が、「１０−０１−１０−０１−１０−...」となる場合である。
【００１８】
また、同様に、表２のRLL-F（１，７；２，３；１）では、変調前のデータ列が、「１０−００−１０−００−１０−...」となる場合である。
【００１９】
またさらに、表３のRLL-F（１，７；２，３；１）その２ では、変調前のデータ列が、「０１−１１−０１−１１−０１−...」となる場合である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、磁気ディスクや光磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体を高密度化していった場合に、変調符号としてRLL（１−７）あるいはRLL-F（１−７）などの符号を選択したとき、最小反転間隔Ｔminが複数回連続し過ぎると、Ｓ／Ｎの悪いパターンが連続するので、信号検出の安定性を欠くことになり、クロックの再生に対し不利になるという課題がある。
【００２１】
また、同様に高線密度化していった場合に、ｄ＝１の符号でＰＲ（１，１，１，１）等化を行うときには、最小反転間隔Ｔminが何回も連続したときは、再生信号がずっとゼロをたどることになり、ビタビ復号はマージせず、またクロック再生に対し不利になるという課題がある。
【００２２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、固定長ブロック符号である、従来の例えばRLL-F（１−７）に較べて、同様の変調テーブルに、さらに最小反転間隔Ｔminが長く連続する回数を制限するコードを新たに付加し、クロック再生等が安定して行えるようにするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の変調装置は、最小ランｄを１以上とし、基本データ長がｍビットのデータ列を、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換するとともに、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するデータ列を、その連続する回数を制限する制限コードに変換する変換手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の変調方法は、最小ランｄを１以上とし、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが連続する回数を制限する制限コードを割り当てることを特徴とする。
【００２５】
本発明の記録媒体は、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換する変調方法であって、最小ランｄを１以上とし、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが連続する回数を制限する制限コードを割り当てることを特徴とする変調方法によって変換されたデータ列が記録されている。
【００２６】
本発明の復調装置は、最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータ列に変換するとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードを、所定のデータ列に変換する変換手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明の復調方法は、最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータ列に変換するとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードを、所定のデータ列に変換することを特徴とする。
【００２９】
本発明の変調装置および変調方法においては、最小ランｄを１以上とし、基本データ長がｍビットのデータ列が、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換されるとともに、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するデータ列が、その連続する回数を制限する制限コードに変換される。
【００３０】
本発明の復調装置および復調方法においては、最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号が、基本データ長がｍビットのデータ列に変換されるとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードが、所定のデータ列に変換される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る変調装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、基本データ長がｍビットであるデータを、固定長符号（ｄ，k；ｍ，ｎ；１）に変換する変調装置の一例であり、図１は、その具体的な回路構成を示している。この実施の形態では、基本データ長が２ビットであるデータを、RLL（１−７）符号のチャネルビット列の、最小ランｄが所定回数続くのを制限するコードを含む変換テーブルで、固定長符号（１，７；２，３；１）に変換する。
【００３６】
シフトレジスタ１１は、入力されたデータを、２ビットずつに区分し、それを変調処理部１３と遅延素子１２−１に出力するようになされている。遅延素子１２−１より出力された２ビットのデータは、遅延素子１２−２と遅延素子１２−３を介して、さらに遅延され、変調処理部１３に供給されるようになされている。変調処理部１３には、遅延素子１２−１の出力と遅延素子１２−２の出力も供給されており、結局、変調処理部１３には、現在の２ビットのデータと、その直前の６ビットのデータの合計８ビットのデータが供給されるようになされている。また、変調処理部１３の出力は、遅延素子１２−４を介して、再び変調処理部１３に供給されるようになされている。
【００３７】
クロック発生回路１４は、所定のチャネルクロックを発生し、タイミング管理部１５に出力している。タイミング管理部１５は、入力されたチャネルクロックに同期したタイミング信号を生成し、各部に出力している。
【００３８】
固定長符号（ｄ，k；ｍ，ｎ；１）を、例えば固定長符号（１，７；２，３；１）であるとするとき、すなわち０の最小ランであるｄを１ビット、０の最大ランであるｋを７ビット、基本データ長であるｍを２ビット、基本符号長であるｎを３ビット、最大拘束長であるｒを１とするとき、変換テーブルは、例えば次の表４に示すような変換テーブルとされている。この表４に示されているとおり、最小ランｄの連続を制限するコードは独立にあたえられており、この部分を含めた場合、最大拘束長は３と表してもよい。次の表４は、表３の固定長RLL（１−７）に、最小ランの連続を制限するコードを付加したものである。
【００３９】
上記変換テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。また、not１１とは、００、０１、１０のどれかのデータ語を意味する。
【００４０】
なお、区別のために、表４のような、最小ランの連続を制限するコードを付加したテーブルを、RML（Repeated Minimumrun-length Limited）と呼ぶ。
【００４１】
ところで変換される符号語は、最小ランｄを必ず守らなければならない。また詳細は後述するが、最大ランｋについても、基本的には守られるべきであるが、場合によっては必ずしもその限りではない。
【００４２】
表４において、最小ランｄの繰り返しの制限を与えるデータ語列として、”０１−１１−０１−１ｘ”を選んだが、これは表４のテーブルが正しく動作するパターンおよび最小限必要なデータ語列である。
【００４３】
たとえばこの他に、表４の「次に続くデータ語」が、”０１−１１−０ｘ”や、”０１−１１−０１”である場合にも、上記９ビットの符号語（１００−０００−００１）への変換を行うものとすると、表４により発生した符号語には、最小ラン２Ｔ（＝ｄ）を守れないパターンが現れるため、この変換は用いることはできない。
【００４４】
またさらに、直前の符号語が”１”で、次に続くデータ語が”１１−０１−１１−０ｘ”である場合、あるいは、直前の符号語が”１”で、次に続くデータ語が”１１−０１−１ｘ”である場合にも、上記９ビットの符号語への変換を行うようにすると、表４により発生した符号語には、最小ラン２Ｔを守れないパターンが現れるため、この変換も用いることはできない。
【００４５】
シフトレジスタ１１より出力されたデータは、遅延素子１２−１乃至１２−３により、２ビットずつシフトされながら、変調処理部１３へと入力される。またデータは、遅延素子１２−１乃至１２−３の入力段からも変調処理部１３に供給されており、結局、変調処理部１３へは、現在のブロックのデータの他に、次の３ブロック分のデータが（合計、連続する８ビットが）入力される。
【００４６】
変調処理部１３は、表４に示すテーブルを有し、その変換規則に従って入力データを符号語に変換する。すなわち、今のデータ語と次に続くデータ語および、出力信号から遅延素子１２−４を介して再入力された直前の符号語を参照し、符号語に変換する。
【００４７】
ここで特に、変調処理部１３のRML変換部では、今のデータ語が”０１”であった場合、さらに５データビットまで参照して、”０１”の後が、”１１−０１−１ｘ”であったとき、符号語”１００−０００−００１”を出力する。このとき３ブロック分（６（＝２×３）ビットの入力データ）に対応する符号が一度に決定されたのであるから、変調処理部１３の出力部において３ビットずつ出力されるようにタイミング管理が行われる。
【００４８】
そして、RML変換ではないその他の変換時には、２データ語単位である１ブロックずつ処理が進められ、出力されていく。例えば、直前の符号語１ビットが”０”のとき、今のデータ語が”００”で、かつ次に続くデータ語が”１１”であるとき、今のデータ語の変換は”０１０”と決定され、”０１０”が出力される。また後の処理のために、最後の”０”が、遅延素子１２−４を介して、変調処理部１３に再入力される。
【００４９】
変調処理部１３に入力される直前の符号語は、出力された３符号語あるいは、９符号語から、一番最後の符号語を持ってくればよい。例えばRML変換された場合、出力は、”１００−０００−００１”であるが、このとき、遅延素子１２−４を介して変調処理部１３に再入力され、以降の変調処理に用いられるのは、その一番最後の”１”である。
【００５０】
またさらに、比較のために、従来の固定長RLL（１−７）符号である表２のテーブルを用いてデータを変調する場合の変調装置の構成を示すと、図２に示すようになる。この図２の構成例においては、シフトレジスタ１１より出力されたデータが、２ビットずつ変調処理部２３と遅延素子２２−１に供給されている。遅延素子２２−１は、入力された２ビットのデータを遅延した後、変調処理部２３に出力する。変調処理部２３より出力されたデータのうち、最後の１ビットは、遅延素子２２−２を介して、変調処理部２３に再入力される。
【００５１】
図２の構成例の場合は、次に続くデータ語は２ビットまで参照すればよいので、遅延素子は１段まででよい。また、変調処理部２３は、表２に示すような変換規則に従ってデータを符号語に変換する。このとき決定される符号語は常に３ビットであり、タイミング管理されて３ビット置きに出力される。
【００５２】
固定長RLL（１−７）符号の表３に基づく変調を行う変調装置も、図２に示す場合と同様に構成される。
【００５３】
図３は、固定長RML（１−７）符号である表４に従って変調処理を行う他の変調装置の他の構成例で、図１の変調処理部１３を、従来のRLL処理である図２と同じ変調処理部２３と、RML変換を行うRML変換部３１とに分離した構成とされている。このとき、変調処理部２３から出力される３ビットの符号は、RML変換部３１へ入力され、RML変換が行われない時、そのまま３ビットが符号語として出力され、またRML変換が行われる時は、”１００−０００−００１”に置き換えてから、符号語として出力される。
【００５４】
このように、図１および図３のような構成によって、最小ランの連続を５回までに制限するコードを持つ、表４のF-RML（１−７）符号の変調を行うことが出来る。
【００５５】
また、同様な例として、次の表５のように、最小ランｄの連続を制限するコードとして、変換される符号語を”０１０−０００−００１”としても良い。この表を用いた変調装置の構成例は図１あるいは図３と同様である。表５も、固定長RLL（１−７）符号である表３に、RMLコードを付加したものである。
【００５６】
上記変換テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。また、not１１とは、００、０１、１０のどれかのデータ語を意味する。
【００５７】
表５のように、変換される符号語が”０１０−０００−００１”であるとき、変換される符号語は、最小ランｄ＝１、最大ランｋ＝７を守る。もちろん表４においても変換される符号語は最小ランｄ＝１、最大ランｋ＝７を守る。
【００５８】
ここで、最大ランｋを必ずしも守らなくても良い場合を考える。すなわち、符号列において、最小ランは、その性質が記録再生に深く関わるので必ず守らなくてはいけないが、最大ランはその限りではなく、フォーマットによっては、あえて最大ランを超える大きなＴで構成している場合もある。
【００５９】
このことを上記RML変換に適用すると、RML変換が行われるときの変換される符号語は、例えば表３による変換後の符号語列において、最小ランｄ＝１を守りながら、かつ存在しないパターンを選択すればよいことになる。このようにしたとき、選ぶことの出来るパターンは以下の６パターンになる。
【００６０】
０００−０００−０００ （１）
０００−０００−００１ （２）
０１０−０００−０００ （３）
０１０−０００−００１ （４）
１００−０００−０００ （５）
１００−０００−００１ （６）
このうち２つのパターン（４），（６）は、表４、表５に示したように、最小ラン、最大ランとも守ることが出来る。それ以外のパターン（１），（２），（３），（５）は、最大ランを守らないが、変換される符号語として選んでもよく、この時でも元どおりに復調することが可能である。
【００６１】
このほかに、表６および表７のように、固定長RLL（１−７）符号である表２に、RMLコードを付加したテーブルにおいても、最小ランの連続を制限することができる。このときの最小ランの連続は最大でも５回までにすることができる。表６、表７のいずれにおいても、最小ランおよび最大ランは守られる。
【００６２】
上記変換テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。また、not００とは、０１、１０、１１のどれかのデータ語を意味する。
【００６３】
上記変換テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。また、not００とは、０１、１０、１１のどれかのデータ語を意味する。
【００６４】
以上のような、表４、表５、表６、および表７で述べたRML変換符号は、復調の際に他と識別できなければならない。以下に復調についての説明を行う。
【００６５】
表８は、F-RML（１−７）符号の表４の復調テーブルである。
【００６６】
上記テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。not ｘ００とは、ｘ１１、ｘ１０、ｘ０１のどれかの符号語を意味する。not ｘ１０とは、ｘ１１、ｘ０１、ｘ００のどれかの符号語を意味する。not ００ｘとは、１１ｘ、１０ｘ、０１ｘのどれかの符号語を意味する。
【００６７】
図４は、復調テーブルとしての表８を用いて復調処理を行う復調装置の具体的な構成例を示している。この構成例においては、シフトレジスタ４１が、３ビットずつデータを読み出し、遅延素子４２−１乃至４２−３を介して復調処理部４３に供給している。復調処理部４３にはまた、遅延素子４２−１乃至４２−３の入力段からも符号が供給されている。従って、復調処理部４３には、結局、連続する４ブロック（１２ビット）の符号が供給されている。復調処理部４３は、入力された符号をブロック単位で復調し、２ビット単位のデータを出力するようになされている。
【００６８】
また、クロック発生回路４４は、クロックを発生し、タイミング管理部４５に出力している。タイミング管理部４５は、入力されたクロックに同期してタイミング信号を生成し、各部に出力している。
【００６９】
図４において、シフトレジスタ４１は、データを、遅延素子４２−１乃至４２−３を介して３ビットずつシフトさせながら、復調処理部４３へと出力する。従って、復調処理部４３には現在のブロックのデータの他に、直前のブロックのデータ、および次の２ブロック分のデータが入力される。
【００７０】
復調処理部４３は、表８に示すような変換規則に従って符号語をデータ語に変換する。すなわち、今の符号語と次に続く符号語、および、遅延素子４２−３を介して入力された直前の符号語を参照し、データ語に変換する。なお直前の符号語は、少なくとも後ろ２ビットがあれば良い。
【００７１】
ここで特に、復調処理部４３のRML復調部では、今の符号語が”１００”であった場合、さらに後の６符号ビット（チャネルビット）まで参照して、”１００”の後が、”０００−００１”であったとき、符号語”０１−１１−０１”を出力する。このとき３ブロック分が一度に決定されたのであるから、復調処理部４３の出力部において、２ビットずつ出力されるようにタイミング管理が行われる。
【００７２】
そして、RML変換ではないその他の復調時には、３符号語単位である１ブロックずつ処理が進められ、２データ語が出力されていく。例えば、直前の符号語の後ろ２ビットが”１０”の場合、今の符号語が”０００”であるとき、次の符号語に拘わらずに、今の符号語のデータ語への復調は”１１”と決定され、”１１”が出力される。また後の処理のために、符号語の後ろ２ビットの”００”が、遅延素子４２−３を介して、復調処理部４３に再入力される。
【００７３】
復調処理部４３に入力される直前の符号語は、今の符号語の、３符号語あるいは、９符号語から、後ろ２ビットの符号語を持ってくればよい。例えばRML変換された場合、出力は、”０１−１１−０１”で、そのときの変換される符号語”１００−０００−００１”のうち、以降の復調処理に必要とされる、復調処理部４３で用いられる直前の２ビット”０１”は、遅延素子４２−３によって与えられる。
【００７４】
図５は、図４に示した復調装置の変形例を示している。この図５の復調装置においては、前のチャネルビットの情報を復調処理部４３に戻すために遅延素子４２−４が設けられており、図４における遅延素子４２−３が省略されている。この場合、復調処理部４３において復調が決定された後、決定された符号語の最後の３ビット（あるいは最低で２ビットあればよい）が、本来のデータ語とは別に出力され、次のクロックのタイミングで、遅延素子４２−４を介して、再度、直前符号語情報として入力される。
【００７５】
またさらに、比較のために、従来の固定長RLL（１−７）符号である表３のテーブルを利用して復調処理を行う復調装置の構成例を図６に示す。図６の場合は、前の符号と、今の符号と、そして次に続く符号語は２ビットまで参照すればよいので、結局、遅延素子５２−１，５２−２は２段まででよい。また復調処理部５３は、次に示す表９にあるような変換規則に従ってデータ語を符号語に変換する。このとき決定されるデータ語は常に２ビット置きである。図４の構成と比較すると、遅延素子が３つから２つに減っている。
【００７６】
図４の構成を図５の構成に変形したのと同様に、図６の構成を変形すると、図７に示すようになる。この場合も、復調処理部５３において復調が決定された後、決定された符号語の最後３ビット（あるいは最低で２ビットあればよい）が別に出力され、次のクロックのタイミングで遅延素子５２−３を介して再度、直前符号語情報として復調処理部５３に入力される。この場合においても、図５と比較すると、遅延素子の数が１個少ない。
【００７７】
固定長RLL符号である表２の復調処理を行う場合の構成も、図６または図７に示すようになる。
【００７８】
上記テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。not ｘ００とは、ｘ１１、ｘ１０、ｘ０１のどれかの符号語を意味する。not ｘ１０とは、ｘ１１、ｘ０１、ｘ００のどれかの符号語を意味する。not ００ｘとは、１１ｘ、１０ｘ、０１ｘのどれかの符号語を意味する。
【００７９】
図８は、固定長RML（１−７）符号である表８を利用する図４の復調装置の他の構成例で、図４における復調処理部４３を、従来のRLL処理である図６と同じ変調処理部５３と、RML処理を行うRML処理部６１に分離した構成とされている。このように、図４および図８のような構成によって、最小ランの連続を５回までに制限するコードを持つ、表４または表５のF-RML（１−７）符号の復調を行うことが出来る。
【００８０】
また、同様な例として、次の表１０のように、最小ランの連続を制限するコードとして、変換される符号語を”０１０−０００−００１”としても良い。このときの復調装置の構成は、図４あるいは図８と同様である。
【００８１】
上記テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。not ｘ００とは、ｘ１１、ｘ１０、ｘ０１のどれかの符号語を意味する。not ｘ１０とは、ｘ１１、ｘ０１、ｘ００のどれかの符号語を意味する。not ００ｘとは、１１ｘ、１０ｘ、０１ｘのどれかの符号語を意味する。
【００８２】
表１１および表１２は、ベースを表２としたときの復調のテーブルを示す。
【００８３】
上記テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。not ｘ００とは、ｘ１１、ｘ１０、ｘ０１のどれかの符号語を意味する。not ｘ１０とは、ｘ１１、ｘ０１、ｘ００のどれかの符号語を意味する。not ００ｘとは、１１ｘ、１０ｘ、０１ｘのどれかの符号語を意味する。
【００８４】
上記テーブル中の”ｘ”は、０、１どちらでも良いことを示す。not ｘ００とは、ｘ１１、ｘ１０、ｘ０１のどれかの符号語を意味する。not ｘ１０とは、ｘ１１、ｘ０１、ｘ００のどれかの符号語を意味する。not ００ｘとは、１１ｘ、１０ｘ、０１ｘのどれかの符号語を意味する。
【００８５】
次に、Ｔminの連続を制限するコードによる変調結果について以下にまとめて説明する。任意に作成したランダムデータ１３１０７２００ビットを、変調コードテーブルによって変調した際の、各Ｔの分布および、Ｔminの連続の分布のシミュレーション結果を以下に示す。
【００８６】
まず、表３のＦ−RLL（１，７；２，３；２）を変調した結果を示す。すなわちＴminの連続の制限をつけない場合の結果を示す。変調データの大きさは１９６６０７９４チャネルビットデータで、Ｔminが２Ｔであり、Ｔmaxが８Ｔであるのを確認した。
【００８７】
Ｔの分布は、
となった。
【００８８】
また２Ｔの連続は、
となり、最大で１５回連続する場合があった。
【００８９】
次に、表４に示す F-RML（１，７；２，３；１）を利用して変調した結果は以下の通り。変調データの大きさは１９６６０７９４チャネルビットデータで、Ｔminが２Ｔであり、Ｔmaxが８Ｔであるのを確認した。また、表４による１対１の復調が行われることを確認した。
【００９０】
Ｔの分布は、
となった。表３による結果と較べて、２Ｔの発生数が減少した。また８Ｔの発生数が増加した。これらは、置き換えコードのパターンによるものである。
【００９１】
また２Ｔの連続は、
となり、最大で５回までであった。このことより、表４によるＴminの連続を制限するコードが有効に働いているのが確認できた。
【００９２】
さらに、もうひとつのF-RML（１−７）符号である表５による変調の結果を示す。変調データの大きさは１９６６０７９４チャネルビットデータで、Ｔminが２Ｔであり、Ｔmaxが８Ｔであるのを確認した。また、表５による１対１の復調が行われることを確認した。
【００９３】
Ｔの分布は、
となった。表４では、RML変換コ−ドが８Ｔを含むため、８Ｔが増加したが、表５では、RML変換コードが７Ｔを含むので、７Ｔが増加している。
【００９４】
さらに２Ｔの連続は、
となり、最大で５回までであった。表４と表５との違いは少ない。このことより、表５によるＴminの連続を制限するコードが有効に働いているのが確認できた。
【００９５】
またＴの分布数から、２Ｔの発生頻度が減少しており、その結果エラーの発生しやすい２Ｔが減少しているのが確認できた。
【００９６】
次に、Ｔminの連続を制限するコードである表４による復調結果のうち、エッジビットのビットシフトが発生した時の復調後のエラー伝搬についてのシミュレーション結果を示す。
【００９７】
データは、任意に作成したランダムデータを、RML(1,7)変調コードテーブル表４および表５によって変調し、符号列の約101チャネルビット置きに、エッジの'1'を後方あるいは前方にビットシフトさせたものを復調した。特に、テーブルに存在しないで取り除かれるエラーに対しては、１データ列当たり'0'を挿入した。そして、そのエラーを含んだ復調データ列と、正しい符号列で復調したデータ列とを比較することで、どのくらいエラーが伝搬したかを調べた。
【００９８】
表４にある Ｆ−RML(1,7; 2,3; 1)に基づき変調し、ビットシフトエラーを発生させた後、表８を用いて復調した結果は次の通りである。前方にビットシフトエラーをしたときのエラー伝搬が８ビットまでになっている。なおデータ列の大きさは10,922,664データである。
【００９９】
すなわち表４のテーブルによる、ビットシフトエラー時の最悪エラー伝搬は、８データビット（２シンボルデータビット）となった。
【０１００】
さらに、もうひとつのＦ−RML（１−７）符号である表５にある Ｆ−RML(1,7; 2,3; 1)に基づき変調し、ビットシフトエラーを発生させた後、表１０を利用して復調した結果を示す。
【０１０１】
すなわちその違いはビットシフトエラー時のエラー伝搬にあり、表５のテーブルによる、最悪エラー伝搬は１０ビット（３シンボルデータビット）までになっている。
【０１０２】
なお、同様の方法によって、最小ランの繰り返しの制限を行っていない、従来のＦ−RLL（１，７）方式である表３に基づいて変調し、さらに表９を利用して復調した場合には、ビットシフト時の最悪エラー伝搬は５ビット（２シンボルデータビット）までになっている。これは、表１１と表１２、並びに表８と表１０が、テーブルが大きくなった分、ビットシフトエラーによるエラー伝搬が異なることを示している。しかし、８ビット単位であるシンボル表記をすれば、表３のテーブルと表４のテーブルは、ビットシフト時の最悪エラー伝搬は、どちらも２シンボルデータビットまでとなる。
【０１０３】
以上のように、本発明によれば、最小ラン長の繰り返し回数を制限することが可能になるために、以下のような効果が得られる。
【０１０４】
（１）従来と比較して、信号レベルが小さい部分が減少し、ＡＧＣやＰＬＬ等の波形処理の精度が向上し、総合特性を高めることができる。
【０１０５】
（２）従来と比較して、ビタビ復号等の際のパスメモリ長が短く設計でき、回路規模を小さくすることができる。
【０１０６】
また、本発明によれば、変調された結果のＴの分布から、エラー発生箇所の多い最小ランである２Ｔが減少するので、エラーレートが向上する。
【０１０７】
なお、上記したような処理を行うプログラムをユーザに伝送する伝送媒体としては、磁気ディスク、CD-ROM、固体メモリなどの記録媒体の他、ネットワーク、衛星などの通信媒体を利用することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の変調装置および変調方法によれば、最小ランｄが所定回数連続するとき、その連続する回数を制限する制限コードを割り当てるようにしたので、データ検出の総合特性を高めることができる。
【０１０９】
また、本発明の復調装置および復調方法によれば、最小ランｄが所定回数繰り返すのを制限するコードを、所定のデータ列に変換するようにしたので、クロックの再生の面から設計を容易にし、復調装置の構成を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変調装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の実施の形態と比較するための従来の変調装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図４】本発明の復調装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図６】図４の実施の形態と比較するための従来の復調装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】図５の実施の形態と比較するための従来の復調装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の復調装置の実施の形態の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ シフトレジスタ， １２−１乃至１２−４ 遅延素子， １３ 変調処理部， １４ クロック発生回路， １５ タイミング管理部， ２４ 変調処理部， ３１ RML変換部， ４１ シフトレジスタ， ４２−１乃至４２−４遅延素子， ４３ 復調処理部， ４４ クロック発生回路， ４５ タイミング管理部， ５３ 復調処理部， ６１ RML処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調装置および変調方法、復調装置および復調方法、並びに記録媒体に関し、特にデータ伝送や記録媒体への記録に適するようにデータを変調し、そしてこの変調により得られる変調符号を復調し、データを再生する、変調装置および変調方法、復調装置および復調方法、並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データを所定の伝送路に伝送したり、または例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記録媒体に記録する際、伝送や記録に適するようにデータの変調が行われる。このような変調方法の１つとして、ブロック符号が知られている。このブロック符号は、データ列をｍ×ｉビットからなる単位（以下データ語という）にブロック化し、このデータ語を適当な符号則に従ってｎ×ｉビットからなる符号語に変換するものである。そしてこの符号は、ｉ＝１のときには固定長符号となり（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ；１）と表される。またｉが複数個選べるとき、すなわち１乃至ｉmax（最大のｉ）の範囲の所定のｉを選択して変換したときには可変長符号となる。このブロック符号化された符号は可変長符号（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ；ｒ）と表される。
【０００３】
ここでｉは拘束長と称され、ｉmaxはｒ（最大拘束長）となる。また最小ランｄは、符号系列内の連続する”１”の間に入る”０”の最小連続個数を示し、最大ランｋは、符号系列内の連続する”１”の間に入る”０”の最大連続個数を示している。
【０００４】
コンパクトディスクやミニディスク（商標）等においては、上述のようにして得られた可変長符号に対して、さらに、”１”で反転、”０”で無反転とするNRZI（Non Return to Zero Inverted）変調を行い、NRZI変調された可変長符号（以下記録波形列という）を記録するようにしている。
【０００５】
記録波形列の最小反転間隔をＴmin（＝ｄ＋１）とし、最大反転間隔をＴmax（＝ｋ＋１）とするとき、線速方向に高密度の記録を行うためには、最小反転間隔Ｔminは長い方が、すなわち最小ランｄは大きい方が良く、またクロックの再生の面からは最大反転間隔Ｔmaxは短いほうが、すなわち最大ランｋは小さい方が望ましく、種々の変調方法が提案されている。
【０００６】
具体的には、例えば磁気ディスクまたは光磁気ディスク等で用いられる変調方式としてRLL（１−７）がある。この変調方式のパラメータは（１，７；２，３；２）であり、最小反転間隔Ｔminは２（＝１＋１）Ｔ（＝（２／３）×２ Ｔdata＝１．３３Ｔdata）となる。また最大反転間隔Ｔmaxは８（＝７＋１）Ｔ（＝（２／３）×８Ｔdata＝５．３３Ｔdata）となる。さらに検出窓幅Ｔw（＝（ｍ／ｎ）×Ｔ）は、０．６７（＝２／３）Ｔdataとなる。
【０００７】
RLL（１−７）符号の可変長の変換テーブルは例えば以下の通りである。
【０００８】
【０００９】
ところでRLL（１−７）符号は、固定長符号によっても作成することができる。固定長符号にすることによって、変復調の構成が容易になることが期待できる。例えば、データ語は常に２ビットずつ、そして符号語は常に３ビットずつ、固定ビット数で出力されるので、構成が簡単になる。
【００１０】
RLL（１−７）符号の固定長の変換テーブルは例えば以下の通りである。ここで、上記可変長と区別するために、固定長のテーブルを、RLL-F（１−７）と表すことにする。RLL-F（１−７）のパラメータは（１，７；２，３；１）であり、記録波形列のビット間隔をＴとすると、最小反転間隔 Ｔminは２（＝１＋１）Ｔとなる。データ列のビット間隔を Ｔdataとすると、最小反転間隔 Ｔminは１．３３（＝（２／３）×２）Ｔdataとなる。また最大反転間隔Ｔmaxは８Ｔ（５．３３Ｔdata）である。さらに検出窓幅Ｔwは（ｍ／ｎ）×Ｔで表され、その値は０．６７（＝２／３）Ｔとなる。表２にRLL-F（１−７）のテーブルを示す。このテーブルは、ＩＳＯ規格のテーブルである。
【００１１】
またさらに、このRLL-F（１−７）（１，７；２，３；１）は、表３のように変換するデータ語を入れ替えることでも実現する。このときも、上記表２と同様に復調は１対１で行うことが出来る。
【００１２】
【００１３】
ところで上記（１−７）符号による変調を行ったチャネルビット列のＴの分布を考えると、発生頻度はＴminである２Ｔが一番多く、以下３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ、…、７Ｔと続き、８Ｔの発生頻度が最も少ない。一般に、２Ｔや３Ｔのように、エッジ情報が早い周期で多く発生するのは、クロック再生に有利となる。しかし一方では、２Ｔが連続し続ける時、その出力波形の振幅は、例えば５Ｔや６Ｔといった大きいＴと比較すると、小さい。なぜならばレンズの光学特性によって、再生時の出力は、高域になるほど小さくなるからである。RLL（１−７）符号では、２Ｔが最も高域寄りの出力である。高線密度に、最小マークを連続して記録すると、その再生出力が小さいので、Ｓ／Ｎの悪いパターンが多くなる。これは信号検出の安定性を欠く原因となる。その上、例えば、デフォーカスや接線方向の傾斜によって高域の再生特性が落ちた場合には、クロック再生等はさらに不安定となることが予想される。
【００１４】
またRLL（１−７）は、しばしばPRML（Partial Response Maximum Likelihood）と組み合わされ、高線密度記録の再生時のＳ／Ｎ改善を行っている。この方式は、ＲＦ再生波形をメディアの特性に合わせて、例えばＰＲ（１，１）やＰＲ（１，２，１）に等化したものをビタビ復号するものである。例えばＰＲ（１，１）に等化する場合の望ましい再生出力は、次のようになる。
【００１５】
【００１６】
ところで、最小ランｄ＝１であるとき、高線密度化した結果、適した波形等化がＰＲ（１，１，１，１）となったとき、Ｔminである２Ｔが連続したときを考えると、そのときの再生信号は、
【００１７】
このような、Ｔminが繰り返されるチャネルビットデータ列となるのは、例えば、表１のRLL（１，７；２，３；２）では、変調前のデータ列が、「１０−０１−１０−０１−１０−...」となる場合である。
【００１８】
また、同様に、表２のRLL-F（１，７；２，３；１）では、変調前のデータ列が、「１０−００−１０−００−１０−...」となる場合である。
【００１９】
またさらに、表３のRLL-F（１，７；２，３；１）その２ では、変調前のデータ列が、「０１−１１−０１−１１−０１−...」となる場合である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、磁気ディスクや光磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体を高密度化していった場合に、変調符号としてRLL（１−７）あるいはRLL-F（１−７）などの符号を選択したとき、最小反転間隔Ｔminが複数回連続し過ぎると、Ｓ／Ｎの悪いパターンが連続するので、信号検出の安定性を欠くことになり、クロックの再生に対し不利になるという課題がある。
【００２１】
また、同様に高線密度化していった場合に、ｄ＝１の符号でＰＲ（１，１，１，１）等化を行うときには、最小反転間隔Ｔminが何回も連続したときは、再生信号がずっとゼロをたどることになり、ビタビ復号はマージせず、またクロック再生に対し不利になるという課題がある。
【００２２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、固定長ブロック符号である、従来の例えばRLL-F（１−７）に較べて、同様の変調テーブルに、さらに最小反転間隔Ｔminが長く連続する回数を制限するコードを新たに付加し、クロック再生等が安定して行えるようにするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の変調装置は、最小ランｄを１以上とし、基本データ長がｍビットのデータ列を、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換するとともに、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するデータ列を、その連続する回数を制限する制限コードに変換する変換手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の変調方法は、最小ランｄを１以上とし、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが連続する回数を制限する制限コードを割り当てることを特徴とする。
【００２５】
本発明の記録媒体は、基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換する変調方法であって、最小ランｄを１以上とし、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが連続する回数を制限する制限コードを割り当てることを特徴とする変調方法によって変換されたデータ列が記録されている。
【００２６】
本発明の復調装置は、最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータ列に変換するとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードを、所定のデータ列に変換する変換手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明の復調方法は、最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータ列に変換するとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードを、所定のデータ列に変換することを特徴とする。
【００２９】
本発明の変調装置および変調方法においては、最小ランｄを１以上とし、基本データ長がｍビットのデータ列が、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換されるとともに、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するデータ列が、その連続する回数を制限する制限コードに変換される。
【００３０】
本発明の復調装置および復調方法においては、最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号が、基本データ長がｍビットのデータ列に変換されるとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードが、所定のデータ列に変換される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る変調装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、基本データ長がｍビットであるデータを、固定長符号（ｄ，k；ｍ，ｎ；１）に変換する変調装置の一例であり、図１は、その具体的な回路構成を示している。この実施の形態では、基本データ長が２ビットであるデータを、RLL（１−７）符号のチャネルビット列の、最小ランｄが所定回数続くのを制限するコードを含む変換テーブルで、固定長符号（１，７；２，３；１）に変換する。
【００３６】
シフトレジスタ１１は、入力されたデータを、２ビットずつに区分し、それを変調処理部１３と遅延素子１２−１に出力するようになされている。遅延素子１２−１より出力された２ビットのデータは、遅延素子１２−２と遅延素子１２−３を介して、さらに遅延され、変調処理部１３に供給されるようになされている。変調処理部１３には、遅延素子１２−１の出力と遅延素子１２−２の出力も供給されており、結局、変調処理部１３には、現在の２ビットのデータと、その直前の６ビットのデータの合計８ビットのデータが供給されるようになされている。また、変調処理部１３の出力は、遅延素子１２−４を介して、再び変調処理部１３に供給されるようになされている。
【００３７】
クロック発生回路１４は、所定のチャネルクロックを発生し、タイミング管理部１５に出力している。タイミング管理部１５は、入力されたチャネルクロックに同期したタイミング信号を生成し、各部に出力している。
【００３８】
固定長符号（ｄ，k；ｍ，ｎ；１）を、例えば固定長符号（１，７；２，３；１）であるとするとき、すなわち０の最小ランであるｄを１ビット、０の最大ランであるｋを７ビット、基本データ長であるｍを２ビット、基本符号長であるｎを３ビット、最大拘束長であるｒを１とするとき、変換テーブルは、例えば次の表４に示すような変換テーブルとされている。この表４に示されているとおり、最小ランｄの連続を制限するコードは独立にあたえられており、この部分を含めた場合、最大拘束長は３と表してもよい。次の表４は、表３の固定長RLL（１−７）に、最小ランの連続を制限するコードを付加したものである。
【００３９】
【００４０】
なお、区別のために、表４のような、最小ランの連続を制限するコードを付加したテーブルを、RML（Repeated Minimumrun-length Limited）と呼ぶ。
【００４１】
ところで変換される符号語は、最小ランｄを必ず守らなければならない。また詳細は後述するが、最大ランｋについても、基本的には守られるべきであるが、場合によっては必ずしもその限りではない。
【００４２】
表４において、最小ランｄの繰り返しの制限を与えるデータ語列として、”０１−１１−０１−１ｘ”を選んだが、これは表４のテーブルが正しく動作するパターンおよび最小限必要なデータ語列である。
【００４３】
たとえばこの他に、表４の「次に続くデータ語」が、”０１−１１−０ｘ”や、”０１−１１−０１”である場合にも、上記９ビットの符号語（１００−０００−００１）への変換を行うものとすると、表４により発生した符号語には、最小ラン２Ｔ（＝ｄ）を守れないパターンが現れるため、この変換は用いることはできない。
【００４４】
またさらに、直前の符号語が”１”で、次に続くデータ語が”１１−０１−１１−０ｘ”である場合、あるいは、直前の符号語が”１”で、次に続くデータ語が”１１−０１−１ｘ”である場合にも、上記９ビットの符号語への変換を行うようにすると、表４により発生した符号語には、最小ラン２Ｔを守れないパターンが現れるため、この変換も用いることはできない。
【００４５】
シフトレジスタ１１より出力されたデータは、遅延素子１２−１乃至１２−３により、２ビットずつシフトされながら、変調処理部１３へと入力される。またデータは、遅延素子１２−１乃至１２−３の入力段からも変調処理部１３に供給されており、結局、変調処理部１３へは、現在のブロックのデータの他に、次の３ブロック分のデータが（合計、連続する８ビットが）入力される。
【００４６】
変調処理部１３は、表４に示すテーブルを有し、その変換規則に従って入力データを符号語に変換する。すなわち、今のデータ語と次に続くデータ語および、出力信号から遅延素子１２−４を介して再入力された直前の符号語を参照し、符号語に変換する。
【００４７】
ここで特に、変調処理部１３のRML変換部では、今のデータ語が”０１”であった場合、さらに５データビットまで参照して、”０１”の後が、”１１−０１−１ｘ”であったとき、符号語”１００−０００−００１”を出力する。このとき３ブロック分（６（＝２×３）ビットの入力データ）に対応する符号が一度に決定されたのであるから、変調処理部１３の出力部において３ビットずつ出力されるようにタイミング管理が行われる。
【００４８】
そして、RML変換ではないその他の変換時には、２データ語単位である１ブロックずつ処理が進められ、出力されていく。例えば、直前の符号語１ビットが”０”のとき、今のデータ語が”００”で、かつ次に続くデータ語が”１１”であるとき、今のデータ語の変換は”０１０”と決定され、”０１０”が出力される。また後の処理のために、最後の”０”が、遅延素子１２−４を介して、変調処理部１３に再入力される。
【００４９】
変調処理部１３に入力される直前の符号語は、出力された３符号語あるいは、９符号語から、一番最後の符号語を持ってくればよい。例えばRML変換された場合、出力は、”１００−０００−００１”であるが、このとき、遅延素子１２−４を介して変調処理部１３に再入力され、以降の変調処理に用いられるのは、その一番最後の”１”である。
【００５０】
またさらに、比較のために、従来の固定長RLL（１−７）符号である表２のテーブルを用いてデータを変調する場合の変調装置の構成を示すと、図２に示すようになる。この図２の構成例においては、シフトレジスタ１１より出力されたデータが、２ビットずつ変調処理部２３と遅延素子２２−１に供給されている。遅延素子２２−１は、入力された２ビットのデータを遅延した後、変調処理部２３に出力する。変調処理部２３より出力されたデータのうち、最後の１ビットは、遅延素子２２−２を介して、変調処理部２３に再入力される。
【００５１】
図２の構成例の場合は、次に続くデータ語は２ビットまで参照すればよいので、遅延素子は１段まででよい。また、変調処理部２３は、表２に示すような変換規則に従ってデータを符号語に変換する。このとき決定される符号語は常に３ビットであり、タイミング管理されて３ビット置きに出力される。
【００５２】
固定長RLL（１−７）符号の表３に基づく変調を行う変調装置も、図２に示す場合と同様に構成される。
【００５３】
図３は、固定長RML（１−７）符号である表４に従って変調処理を行う他の変調装置の他の構成例で、図１の変調処理部１３を、従来のRLL処理である図２と同じ変調処理部２３と、RML変換を行うRML変換部３１とに分離した構成とされている。このとき、変調処理部２３から出力される３ビットの符号は、RML変換部３１へ入力され、RML変換が行われない時、そのまま３ビットが符号語として出力され、またRML変換が行われる時は、”１００−０００−００１”に置き換えてから、符号語として出力される。
【００５４】
このように、図１および図３のような構成によって、最小ランの連続を５回までに制限するコードを持つ、表４のF-RML（１−７）符号の変調を行うことが出来る。
【００５５】
また、同様な例として、次の表５のように、最小ランｄの連続を制限するコードとして、変換される符号語を”０１０−０００−００１”としても良い。この表を用いた変調装置の構成例は図１あるいは図３と同様である。表５も、固定長RLL（１−７）符号である表３に、RMLコードを付加したものである。
【００５６】
【００５７】
表５のように、変換される符号語が”０１０−０００−００１”であるとき、変換される符号語は、最小ランｄ＝１、最大ランｋ＝７を守る。もちろん表４においても変換される符号語は最小ランｄ＝１、最大ランｋ＝７を守る。
【００５８】
ここで、最大ランｋを必ずしも守らなくても良い場合を考える。すなわち、符号列において、最小ランは、その性質が記録再生に深く関わるので必ず守らなくてはいけないが、最大ランはその限りではなく、フォーマットによっては、あえて最大ランを超える大きなＴで構成している場合もある。
【００５９】
このことを上記RML変換に適用すると、RML変換が行われるときの変換される符号語は、例えば表３による変換後の符号語列において、最小ランｄ＝１を守りながら、かつ存在しないパターンを選択すればよいことになる。このようにしたとき、選ぶことの出来るパターンは以下の６パターンになる。
【００６０】
０００−０００−０００ （１）
０００−０００−００１ （２）
０１０−０００−０００ （３）
０１０−０００−００１ （４）
１００−０００−０００ （５）
１００−０００−００１ （６）
このうち２つのパターン（４），（６）は、表４、表５に示したように、最小ラン、最大ランとも守ることが出来る。それ以外のパターン（１），（２），（３），（５）は、最大ランを守らないが、変換される符号語として選んでもよく、この時でも元どおりに復調することが可能である。
【００６１】
このほかに、表６および表７のように、固定長RLL（１−７）符号である表２に、RMLコードを付加したテーブルにおいても、最小ランの連続を制限することができる。このときの最小ランの連続は最大でも５回までにすることができる。表６、表７のいずれにおいても、最小ランおよび最大ランは守られる。
【００６２】
【００６３】
【００６４】
以上のような、表４、表５、表６、および表７で述べたRML変換符号は、復調の際に他と識別できなければならない。以下に復調についての説明を行う。
【００６５】
表８は、F-RML（１−７）符号の表４の復調テーブルである。
【００６６】
【００６７】
図４は、復調テーブルとしての表８を用いて復調処理を行う復調装置の具体的な構成例を示している。この構成例においては、シフトレジスタ４１が、３ビットずつデータを読み出し、遅延素子４２−１乃至４２−３を介して復調処理部４３に供給している。復調処理部４３にはまた、遅延素子４２−１乃至４２−３の入力段からも符号が供給されている。従って、復調処理部４３には、結局、連続する４ブロック（１２ビット）の符号が供給されている。復調処理部４３は、入力された符号をブロック単位で復調し、２ビット単位のデータを出力するようになされている。
【００６８】
また、クロック発生回路４４は、クロックを発生し、タイミング管理部４５に出力している。タイミング管理部４５は、入力されたクロックに同期してタイミング信号を生成し、各部に出力している。
【００６９】
図４において、シフトレジスタ４１は、データを、遅延素子４２−１乃至４２−３を介して３ビットずつシフトさせながら、復調処理部４３へと出力する。従って、復調処理部４３には現在のブロックのデータの他に、直前のブロックのデータ、および次の２ブロック分のデータが入力される。
【００７０】
復調処理部４３は、表８に示すような変換規則に従って符号語をデータ語に変換する。すなわち、今の符号語と次に続く符号語、および、遅延素子４２−３を介して入力された直前の符号語を参照し、データ語に変換する。なお直前の符号語は、少なくとも後ろ２ビットがあれば良い。
【００７１】
ここで特に、復調処理部４３のRML復調部では、今の符号語が”１００”であった場合、さらに後の６符号ビット（チャネルビット）まで参照して、”１００”の後が、”０００−００１”であったとき、符号語”０１−１１−０１”を出力する。このとき３ブロック分が一度に決定されたのであるから、復調処理部４３の出力部において、２ビットずつ出力されるようにタイミング管理が行われる。
【００７２】
そして、RML変換ではないその他の復調時には、３符号語単位である１ブロックずつ処理が進められ、２データ語が出力されていく。例えば、直前の符号語の後ろ２ビットが”１０”の場合、今の符号語が”０００”であるとき、次の符号語に拘わらずに、今の符号語のデータ語への復調は”１１”と決定され、”１１”が出力される。また後の処理のために、符号語の後ろ２ビットの”００”が、遅延素子４２−３を介して、復調処理部４３に再入力される。
【００７３】
復調処理部４３に入力される直前の符号語は、今の符号語の、３符号語あるいは、９符号語から、後ろ２ビットの符号語を持ってくればよい。例えばRML変換された場合、出力は、”０１−１１−０１”で、そのときの変換される符号語”１００−０００−００１”のうち、以降の復調処理に必要とされる、復調処理部４３で用いられる直前の２ビット”０１”は、遅延素子４２−３によって与えられる。
【００７４】
図５は、図４に示した復調装置の変形例を示している。この図５の復調装置においては、前のチャネルビットの情報を復調処理部４３に戻すために遅延素子４２−４が設けられており、図４における遅延素子４２−３が省略されている。この場合、復調処理部４３において復調が決定された後、決定された符号語の最後の３ビット（あるいは最低で２ビットあればよい）が、本来のデータ語とは別に出力され、次のクロックのタイミングで、遅延素子４２−４を介して、再度、直前符号語情報として入力される。
【００７５】
またさらに、比較のために、従来の固定長RLL（１−７）符号である表３のテーブルを利用して復調処理を行う復調装置の構成例を図６に示す。図６の場合は、前の符号と、今の符号と、そして次に続く符号語は２ビットまで参照すればよいので、結局、遅延素子５２−１，５２−２は２段まででよい。また復調処理部５３は、次に示す表９にあるような変換規則に従ってデータ語を符号語に変換する。このとき決定されるデータ語は常に２ビット置きである。図４の構成と比較すると、遅延素子が３つから２つに減っている。
【００７６】
図４の構成を図５の構成に変形したのと同様に、図６の構成を変形すると、図７に示すようになる。この場合も、復調処理部５３において復調が決定された後、決定された符号語の最後３ビット（あるいは最低で２ビットあればよい）が別に出力され、次のクロックのタイミングで遅延素子５２−３を介して再度、直前符号語情報として復調処理部５３に入力される。この場合においても、図５と比較すると、遅延素子の数が１個少ない。
【００７７】
固定長RLL符号である表２の復調処理を行う場合の構成も、図６または図７に示すようになる。
【００７８】
【００７９】
図８は、固定長RML（１−７）符号である表８を利用する図４の復調装置の他の構成例で、図４における復調処理部４３を、従来のRLL処理である図６と同じ変調処理部５３と、RML処理を行うRML処理部６１に分離した構成とされている。このように、図４および図８のような構成によって、最小ランの連続を５回までに制限するコードを持つ、表４または表５のF-RML（１−７）符号の復調を行うことが出来る。
【００８０】
また、同様な例として、次の表１０のように、最小ランの連続を制限するコードとして、変換される符号語を”０１０−０００−００１”としても良い。このときの復調装置の構成は、図４あるいは図８と同様である。
【００８１】
【００８２】
表１１および表１２は、ベースを表２としたときの復調のテーブルを示す。
【００８３】
【００８４】
【００８５】
次に、Ｔminの連続を制限するコードによる変調結果について以下にまとめて説明する。任意に作成したランダムデータ１３１０７２００ビットを、変調コードテーブルによって変調した際の、各Ｔの分布および、Ｔminの連続の分布のシミュレーション結果を以下に示す。
【００８６】
まず、表３のＦ−RLL（１，７；２，３；２）を変調した結果を示す。すなわちＴminの連続の制限をつけない場合の結果を示す。変調データの大きさは１９６６０７９４チャネルビットデータで、Ｔminが２Ｔであり、Ｔmaxが８Ｔであるのを確認した。
【００８７】
Ｔの分布は、
【００８８】
また２Ｔの連続は、
【００８９】
次に、表４に示す F-RML（１，７；２，３；１）を利用して変調した結果は以下の通り。変調データの大きさは１９６６０７９４チャネルビットデータで、Ｔminが２Ｔであり、Ｔmaxが８Ｔであるのを確認した。また、表４による１対１の復調が行われることを確認した。
【００９０】
Ｔの分布は、
【００９１】
また２Ｔの連続は、
【００９２】
さらに、もうひとつのF-RML（１−７）符号である表５による変調の結果を示す。変調データの大きさは１９６６０７９４チャネルビットデータで、Ｔminが２Ｔであり、Ｔmaxが８Ｔであるのを確認した。また、表５による１対１の復調が行われることを確認した。
【００９３】
Ｔの分布は、
【００９４】
さらに２Ｔの連続は、
【００９５】
またＴの分布数から、２Ｔの発生頻度が減少しており、その結果エラーの発生しやすい２Ｔが減少しているのが確認できた。
【００９６】
次に、Ｔminの連続を制限するコードである表４による復調結果のうち、エッジビットのビットシフトが発生した時の復調後のエラー伝搬についてのシミュレーション結果を示す。
【００９７】
データは、任意に作成したランダムデータを、RML(1,7)変調コードテーブル表４および表５によって変調し、符号列の約101チャネルビット置きに、エッジの'1'を後方あるいは前方にビットシフトさせたものを復調した。特に、テーブルに存在しないで取り除かれるエラーに対しては、１データ列当たり'0'を挿入した。そして、そのエラーを含んだ復調データ列と、正しい符号列で復調したデータ列とを比較することで、どのくらいエラーが伝搬したかを調べた。
【００９８】
表４にある Ｆ−RML(1,7; 2,3; 1)に基づき変調し、ビットシフトエラーを発生させた後、表８を用いて復調した結果は次の通りである。前方にビットシフトエラーをしたときのエラー伝搬が８ビットまでになっている。なおデータ列の大きさは10,922,664データである。
【００９９】
【０１００】
さらに、もうひとつのＦ−RML（１−７）符号である表５にある Ｆ−RML(1,7; 2,3; 1)に基づき変調し、ビットシフトエラーを発生させた後、表１０を利用して復調した結果を示す。
【０１０１】
【０１０２】
なお、同様の方法によって、最小ランの繰り返しの制限を行っていない、従来のＦ−RLL（１，７）方式である表３に基づいて変調し、さらに表９を利用して復調した場合には、ビットシフト時の最悪エラー伝搬は５ビット（２シンボルデータビット）までになっている。これは、表１１と表１２、並びに表８と表１０が、テーブルが大きくなった分、ビットシフトエラーによるエラー伝搬が異なることを示している。しかし、８ビット単位であるシンボル表記をすれば、表３のテーブルと表４のテーブルは、ビットシフト時の最悪エラー伝搬は、どちらも２シンボルデータビットまでとなる。
【０１０３】
以上のように、本発明によれば、最小ラン長の繰り返し回数を制限することが可能になるために、以下のような効果が得られる。
【０１０４】
（１）従来と比較して、信号レベルが小さい部分が減少し、ＡＧＣやＰＬＬ等の波形処理の精度が向上し、総合特性を高めることができる。
【０１０５】
（２）従来と比較して、ビタビ復号等の際のパスメモリ長が短く設計でき、回路規模を小さくすることができる。
【０１０６】
また、本発明によれば、変調された結果のＴの分布から、エラー発生箇所の多い最小ランである２Ｔが減少するので、エラーレートが向上する。
【０１０７】
なお、上記したような処理を行うプログラムをユーザに伝送する伝送媒体としては、磁気ディスク、CD-ROM、固体メモリなどの記録媒体の他、ネットワーク、衛星などの通信媒体を利用することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の変調装置および変調方法によれば、最小ランｄが所定回数連続するとき、その連続する回数を制限する制限コードを割り当てるようにしたので、データ検出の総合特性を高めることができる。
【０１０９】
また、本発明の復調装置および復調方法によれば、最小ランｄが所定回数繰り返すのを制限するコードを、所定のデータ列に変換するようにしたので、クロックの再生の面から設計を容易にし、復調装置の構成を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変調装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の実施の形態と比較するための従来の変調装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図４】本発明の復調装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図６】図４の実施の形態と比較するための従来の復調装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】図５の実施の形態と比較するための従来の復調装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の復調装置の実施の形態の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ シフトレジスタ， １２−１乃至１２−４ 遅延素子， １３ 変調処理部， １４ クロック発生回路， １５ タイミング管理部， ２４ 変調処理部， ３１ RML変換部， ４１ シフトレジスタ， ４２−１乃至４２−４遅延素子， ４３ 復調処理部， ４４ クロック発生回路， ４５ タイミング管理部， ５３ 復調処理部， ６１ RML処理部
Claims (31)
- 基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換する変調装置において、
最小ランｄを１以上とし、基本データ長がｍビットのデータ列を、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換するとともに、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するデータ列を、その連続する回数を制限する制限コードに変換する変換手段と
を備えることを特徴とする変調装置。 - 前記変換手段は、
最小ランｄを１以上とし、基本データ長がｍビットのデータ列を、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換する第１の変換手段と、
前記第１の変換手段にも入力された基本データ長がｍビットの前記データ列、および前記第１の変換手段の変換結果である基本符号長がｎビットの前記固定長符号を入力とし、入力された基本データ長がｍビットの前記データ列中から固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続する所定のデータ列を検出した場合、前記制限コードを出力し、前記データ列中から前記所定のデータ列を検出しない場合、前記第１の変換手段の変換結果である基本符号長がｎビットの前記固定長符号を出力する第２の変換手段とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。 - 前記制限コードは、固定長である拘束長を増加することによって割り当てられている
ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。 - 前記制限コードは、復調の際に他と識別できるコードであり、かつ最小ランｄを守れるように選ばれる
ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。 - 前記制限コードは、前記最大ランｋを破るコードである
ことを特徴とする請求項４に記載の変調装置。 - 前記制限コードが利用されない場合においても、前記符号語は、固定長符号の最小ランｄおよび最大ランｋの規則を守る
ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。 - 前記最小ランｄは１である
ことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。 - 最大ランｋは７であり、前記最小ランｄの連続する最高回数は、少なくとも５回である
ことを特徴とする請求項７に記載の変調装置。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードの最大拘束長は３以上である
ことを特徴とする請求項７に記載の変調装置。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードの決定に必要なデータのビット数は、少なくとも７ビットである
ことを特徴とする請求項７に記載の変調装置。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードは、少なくとも９ビットである
ことを特徴とする請求項７に記載の変調装置。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードを含む符号列が、最小ランｄおよび最大ランｋの規則を守る
ことを特徴とする請求項７に記載の変調装置。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードを含む符号列が、最小ランｄのみを守り、最大ランｋについては守らない
ことを特徴とする請求項７に記載の変調装置。 - 基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換する変調方法において、
最小ランｄを１以上とし、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが連続する回数を制限する制限コードを割り当てる
ことを特徴とする変調方法。 - 基本データ長がｍビットのデータを、基本符号長がｎビットの固定長符号に変換する変調方法であって、
最小ランｄを１以上とし、固定長符号変換後のチャネルビット列における最小ランｄが連続する回数を制限する制限コードを割り当てる
ことを特徴とする変調方法によって変換されたデータ列が記録されている記録媒体。 - 前記制限コードは、固定長である拘束長を増加することによって割り当てられている
ことを特徴とする請求項１５に記載の記録媒体。 - 前記制限コードは、復調の際に他と識別できるコードであり、かつ最小ランｄを守れるように選ばれる
ことを特徴とする請求項１５に記載の記録媒体。 - 前記制限コードは、前記最大ランｋを破るコードである
ことを特徴とする請求項１７に記載の記録媒体。 - 前記制限コードが利用されない場合においても、前記符号語は、固定長符号の最小ランｄおよび最大ランｋの規則を守る
ことを特徴とする請求項１５に記載の記録媒体。 - 前記最小ランｄは１である
ことを特徴とする請求項１５に記載の記録媒体。 - 最大ランｋは７であり、前記最小ランｄの連続する最高回数は、少なくとも５回である
ことを特徴とする請求項２０に記載の記録媒体。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードの最大拘束長は３以上である
ことを特徴とする請求項２０に記載の記録媒体。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードの決定に必要なデータのビット数は、少なくとも７ビットである
ことを特徴とする請求項２０に記載の記録媒体。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードは、少なくとも９ビットである
ことを特徴とする請求項２０に記載の記録媒体。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードを含む符号列が、最小ランｄおよび最大ランｋの規則を守る
ことを特徴とする請求項２０に記載の記録媒体。 - 最大ランｋは７であり、前記制限コードを含む符号列が、最小ランｄのみを守り、最大ランｋについては守らない
ことを特徴とする請求項２０に記載の記録媒体。 - 基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータに変換する復調装置において、
最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータ列に変換するとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードを、所定のデータ列に変換する変換手段と
を備えることを特徴とする復調装置。 - 前記変換手段は、
最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータに変換する第１の変換手段と、
前記第１の変換手段にも入力された基本符号長がｎビットの前記固定長符号、および前記第１の変換手段の変換結果である基本データ長がｍビットの前記データを入力とし、入力された基本符号長がｎビットの前記固定長符号列中から前記制限コードを検出した場合、前記所定のデータ列を出力し、前記固定長符号列中から前記制限コードを検出しない場合、前記第１の変換手段の変換結果である基本データ長がｍビットの前記データを出力する第２の変換手段とを備える
ことを特徴とする請求項２７に記載の復調装置。 - 前記最小ランｄが１で、最大ランｋが７であり、前記制限コードの決定に必要な符号語のビット数は、少なくとも９ビットである
ことを特徴とする請求項２７に記載の復調装置。 - 前記最小ランｄが１で、最大ランｋが７であり、前記制限コードから変換されるデータのビット数は、少なくとも６ビットである
ことを特徴とする請求項２７に記載の復調装置。 - 基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータに変換する復調方法において、
最小ランｄを１以上とし、基本符号長がｎビットの固定長符号を、基本データ長がｍビットのデータ列に変換するとともに、固定長符号のチャネルビット列における最小ランｄが所定回数連続するのを制限する制限コードを、所定のデータ列に変換する
ことを特徴とする復調方法。
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