JP3822681B2 - ４値記録用符号化及びその復号方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気記録媒体や磁気記録媒体等の記録媒体に４値記録を行う際の符号化及びその復号方法に関し、さらに詳細には、４値情報が記録された記録媒体から情報を再生する際に誤りが少なく且つ誤りを訂正するのに極めて有効な符号化及びその復号方法並びにそれを用いた記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクや光磁気ディスクのような記録媒体の記録密度を向上する手段として、情報を多値符号により記録する多値記録方法が注目されている。例えば、本出願人らは、特願平７−１０９６７９号において、２層の磁性層を有する光磁気記録媒体に、光照射の下で４種類の変調強度の外部磁界を印加することにより４値情報を記録しそれを再生する方法を開示している。
【０００３】
しかしながら、多値記録方法では一般に記録密度が高くなると、高い搬送波対雑音比を得ることが困難になる。特に、光磁気記録媒体では記録媒体の同一位置に多値記録が行われるので、多値符号レベルごとに割り当てられる出力範囲は２値記録における符号レベルごとに割り当てられる出力範囲に比較して狭いため、搬送波対雑音比を向上させることが困難である。従って、かかる多値記録方法で記録された記録媒体からの再生多値信号には誤りが生じ易い。
【０００４】
ところで、光磁気記録媒体に限らず、多値記録を行う上で搬送波対雑音比が比較的小さな場合にもデータの記録及び再生処理を有効に行うために、各種変調方式あるいは符号化方式を開発することが重要となっており、例えば、パーシャルレスポンス方式を用いることが知られている。
【０００５】
例えば、特開平５−６６１９号は、かかるパーシャルレスポンス方式を用いるために、データに含まれる周波数のうち最高周波数と充分低い周波数に対応するリファレンスデータを発生させ、それらを所定のデータブロックの冒頭部に配置して記録媒体に多値記録することを開示している。
【０００６】
また、特開平５−８３３１８号は、入力された多値信号とこの多値信号の遷移との関係が位相・振幅平面上で原点に対称であった場合に、多値信号とこの多値信号の関係が位相・振幅平面上で原点に対称にならないように遷移を制限する信号遷移制限手段と、信号遷移に制限を加えられた信号を多値直交振幅変調する多値直交振幅変調方式を開示している。
【０００７】
さらに、特開平５−３３６１８０号は、差動論理変換の送受信機能を有し、Ｎ≧３を満たす２のＮ乗値の多値ディジタル変復調を行う変復調方式において、データビット及びパリティビットを含む入力ビット系列の所定ビット数をワ−ドとし、該ワ−ドの所定ビット数が表す符号を多値ディジタル変復調の変調レベルに割り当てる符号構成であって、互いに隣接する変調レベルに対応する２つのワ−ド間のハミング距離が１または２であり、かつ２種のハミング距離を有する符号数がそれぞれ変調レベルの値の半数になるように符号を構成し、構成した符号を自然２進符号に符号変換して自然２進符号を差動論理変換することを特徴とする多値変調用符号変換方法を開示している。
【０００８】
しかしながら、特開平５−６６１９号では、パーシャルレスポンス方式を光磁気ディスク等の多値記録に用いるのに好適な記録再生装置は開示されているが、再生多値情報の誤りを訂正するのに有効な特定の符号遷移規則は開示されていない。また、特開平５−８３３１８号は、信号を伝送する通信システムにおける直交振幅変調方式について記載したもので、光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。また、特開平５−３３６１８０号は、Ｎ≧３を満たす２のＮ乗値の多値デジタル変復調を行う変復調方式に関するのに対して、本発明は２の２乗値である４値記録用符号化及びその復号方法である。また、特開平５−３３６１８０号には光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。
【０００９】
出願人らの知る限りでは、４値符号の遷移に本発明のような特定の遷移規則を設けることによって誤り訂正に有効となる符号化及び復号方法を記録媒体に適用した例はこれまで存在しない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、記録媒体の同一位置に４値記録を行う光磁気記録方式や磁気記録方式において、雑音が大きく、高い搬送波対雑音比を得ることが困難な場合でも、データ再生時に誤り訂正が容易な４値記録用符号化及びその復号方法を提供することにある。本発明のより具体的な目的は、再生信号の復号時にビタビ復号を適用することができる４値記録用符号化及びその復号方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の別の目的は、４値信号が記録された記録媒体から、誤りの少ない再生４値符号を得ることができる符号化及びその復号方法を提供することにある。
【００１２】
さらに本発明の別の目的は、再生符号に誤りが少なく且つデータ再生時に誤り訂正が容易な４値記録用符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従えば、記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて４値情報を記録する記録方法に用いられる４値記録用符号化及びその復号方法において、
ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、当該ある時刻における４値符号が、符号化器に入力される２値符号と直前の時刻における４値符号とにより一意に定まり、該２値符号が”０”のときの該ある時刻における４値符号と、該２値符号が”１”のときの該ある時刻における４値符号との差の絶対値が”２”になるような遷移のみが許容されることを特徴とする上記４値記録用符号化及びその復号方法が提供される。本発明の第１の態様は磁界変調記録方式に使用される４値記録用符号化及びその復号方法に関する。
【００１４】
以下、記録媒体の再生出力が大きくなるに従って、４値符号”０”、”１”、”２”、”３”を順次割り当てることとする。上記のように４値符号間の遷移を制限することによって、ある時刻における４値符号は、”０”あるいは”２”の場合か、”１”あるいは”３”の場合のみが許容される。”０”と”２”あるいは”１”と”３”に対応する再生信号出力比は、”０”と”１”、あるいは、”１”と”２”に対応する再生信号出力比に比べて大きくなる。従って、データ再生時に雑音が含まれても、再生符号として”０”と”２”及び”１”と”３”の４値符号の識別を誤る確率は非常に小さくなり、誤りの少ない再生符号を得ることができる。また、本発明の符号化方法は、畳み込み符号化と４値符号系列へのマッピングと解釈することにより、トレリス符号化方式の一種と考えることができ、トレリス線図を描くことが可能であるので、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。そのため、任意の時刻でデータ再生時に雑音が含まれても、誤りを容易に補正することができる。すなわち、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いると雑音に強い４値記録及び再生が可能となる。
【００１５】
本発明の符号化及び復号方法において、印加する外部磁界の最大強度に対応する４値符号と、印加する外部磁界の最小強度に対応する４値符号との間の遷移を禁じることによって、外部磁界の強度を最大から最小に変化させる必要がなくなり、外部磁界を印加する磁気ヘッドあるいはコイルの負荷を軽減することができ、しかもそれらのインダクタンスに起因する遅延から生じる不都合を避けることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に従えば、記録媒体に照射する光強度に応じて４値情報を記録する記録方法に用いられる４値記録用符号化及びその復号方法において、
ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、当該ある時刻における４値符号が、符号器に入力される２値符号と直前の時刻における４値符号とにより一意に定まり、該２値符号が”０”のときの該ある時刻における４値符号と、該２値符号が”１”のときの該ある時刻における４値符号との差の絶対値が”２”になるような遷移のみが許容されることを特徴とする上記４値記録用符号化及びその復号方法が提供される。本発明の第２の態様は光変調記録方式に使用される４値記録用符号化及びその復号方法に関する。
【００１７】
上記本発明の第２の態様の４値記録用符号化及びその復号方法において、ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、照射する光の最大強度に対応する４値符号と、照射する光の最小強度に対応する４値符号との間の遷移を禁じるように遷移規則を定めることができ、かかる規則によって光源の光強度を最大から最小に変化させる必要がなくなり、レーザ装置等の光源の負荷を軽減することができる。
【００１８】
上記本発明の第１及び第２の態様に従う符号化及び復号方法において、２つの遅延素子を備える符号化器を用いて符号化することができ、この場合、該２つの遅延素子の出力値から上記ある時刻における４値符号が一意に定まり得る。
【００１９】
上記本発明の第１及び第２の態様に従う符号化及び復号方法を採用することにより４値記録情報の再生時にビタビ復号方式による復号が可能となる。ビタビ復号は誤り訂正機能備えた復号方式であるので、前記符号化により記録媒体に記録された４値符号を再生する際の復号手段としてビタビ復号を用いるのが好適である。この場合、ビタビ復号に際して、記録時の各４値符号と再生時の４値符号の各時刻におけるユークリッド距離の累積値が最小となるパスを生き残りパスとするのが好ましい。
【００２０】
本発明の第３の態様に従えば、第１の態様または第２の態様に従う上記符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法が提供される。上記本発明の第３の態様に従う記録再生方法において、通常の光磁気記録あるいは磁気記録を用いた記録再生方法が提供可能であるのに加え、パーシャルレスポンス方式との併用も可能である。すなわち、上記本発明の第１あるいは第２の態様に従う符号化によって記録された４値符号を再生する際に、少なくとも２個以上の連続する４値符号を同時に読むことによって、パーシャルレスポンス方式を実現する７値符号として再生信号を検出し、該７値符号を用いて２値符号へと復号することも可能である。つまり、記録媒体上には４値情報が記録され、再生にあたっては７値で検出することも可能となる。この際、記録媒体として光磁気記録媒体を用いるとすれば、併用するパーシャルレスポンス方式としてはＰＲ（１，１）方式であることが好ましい。ＰＲ（１，１）方式の実現手法としては、再生時のビームスポットの開口部が、少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出可能な構成となっていることが望ましく、該ビームスポットの開口部の大きさを制御するために磁気超解像を用いてもよい。また、７値検出するために波形等化を行うことが好ましい。波形等化のためのトランスバーサルフィルタの係数は、ＰＲ（１，１）方式であることと、ビームスポットの開口部が少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出して得られる波形とを考慮して、波形等化された後の波形が適当である係数を設定する。
【００２１】
上記本発明の第１及び第２の態様に従う符号化及びその復号方法並びに記録再生方法において使用される記録媒体としては光磁気記録媒体または磁気記録媒体が好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の符号化及びその復号方法並びに記録再生方法の実施例を図面を参照しながら説明する。最初に本発明に係る４値記録用符号化及び復号方法における４値符号の遷移の規則に関して図１〜図４を用いて説明する。
【００２３】
符号化方法の実施例
実施例１
本発明の４値記録用符号化及びその復号方法を、印加する外部磁界の強度に応じて４値符号を記録する磁界変調記録方式の記録再生に用いることができる。このような記録媒体の詳細は後述するが、この実施例では記録時の外部磁界の強度に対する再生された信号の相対信号出力が図１(a) に示した特性となる記録媒体を用いる。図１(a) に示したように、印加される外部磁界を４つの範囲で区切り、区切られた範囲内の外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 に、それぞれ、”０”、”１”、”２”，”３”の４値符号の記録状態を割り当てることによって信号の４値記録が可能になる。以降の説明では、４値符号と再生信号出力の大きさとの関係は、再生時の出力が小さい順に４値符号”０”，”１”，”２”，”３”を割り当てることとする。
【００２４】
図１(b) に、この実施例における多値符号の遷移規則を矢印を用いて示す。図中、ある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号に遷移する際に、矢印の先の多値符号以外の遷移は許容されないものとする。すなわち、ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみに遷移が許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。この符号遷移の制限によって、遷移が許される４値符号は、任意の時刻で２種類しかなく、かつ該２種類の４値符号同士の差の絶対値は全て２となる。すなわち、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”０”あるいは”２”の場合は差の絶対値が｜２−０｜＝２であり、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”１”あるいは”３”の場合は差の絶対値が｜３−１｜＝２である。この符号遷移の制限を実現するには、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界は、Ｈ0 あるいはＨ2 の場合と、Ｈ1 あるいはＨ3 の場合のみとなる。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ2 の場合には、再生時の４値符号として”１”を挟んでおり、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが十分離れているために、再生符号として”０”と”２”とを分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ1 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”２”を挟んでいるため、”１”と”３”とに対応する再生信号レベルが十分に離れているために、再生符号として”１”あるいは”３”を分離しやすい。従って、かかる遷移規則を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体に記録を行うと再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００２５】
さらに、上記遷移規則において、”０”から”３”への符号遷移及び”３”から”０”への符号遷移を禁じているため、ある時刻にＨ0 で記録した後の次の時刻にＨ3 で記録すること、及びある時刻にＨ0 で記録した後の次の時刻にＨ3 で記録することは許されない。このため、記録時に外部磁界を大きく変化させる必要はなくなり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイル等のインダクタンスに起因する遅延を防止できる。
【００２６】
実施例２
この実施例では、図２(a) に示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。この記録媒体に４値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 及びＨ3 に、それぞれ、４値符号”０”，”２”，”１”及び”３”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に４値符号を記録する際の遷移規則を図２(b) に示す。ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。４値符号の遷移規則は図１(b) と同様であるが、記録媒体の外部磁界強度に対する再生信号出力特性が異なるため、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界は、Ｈ0 あるいはＨ1 の場合と、Ｈ2 あるいはＨ4 の場合のみとなる。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ1 の場合には、再生時の４値符号として”１”を挟んでおり、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが十分離れているために、再生符号として”０”と”２”を分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ2 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”１”を挟んでいるため、同様の理由から”１”と”３”とに対応する再生信号を分離しやすい。従って、かかる遷移規則を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体に記録を行うと再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００２７】
さらに、上記遷移規則において、”０”から”３”への符号遷移及び”３”から”０”への符号遷移を禁じているため、ある時刻に磁界強度Ｈ0 で記録した直後の次の時刻に磁界強度Ｈ3 で記録すること、及びある時刻に磁界強度Ｈ0 で記録した直後の次の時刻に磁界強度Ｈ3 で記録することは許されない。このため、記録時に外部磁界を大きく変化させることが不要となり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイルのインダクタンスに起因する遅延を防止できる。
【００２８】
実施例３
この実施例では、図３(a) で示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。この記録媒体に４値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 及びＨ3 に、それぞれ、４値符号”１”，”０”，”３”及び”２”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に４値符号を記録する際の遷移規則を図３(b) に示す。ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。図３(b) に示した符号遷移の制限によって、遷移が許される４値符号は、任意の時刻で２種類しかなく、かつ該２種類の４値符号同士の差の絶対値は全て２となる。すなわち、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”０”あるいは”２”の場合は差の絶対値が｜２−０｜＝２であり、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”１”あるいは”３”の場合は差の絶対値が｜３−１｜＝２である。この符号遷移の制限を実現するには、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界は、Ｈ1 あるいはＨ3 の場合と、Ｈ0 あるいはＨ2 の場合のみとなる。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ1 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”１”を挟んでいるため、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが離れているために、”０”と”２”を再生符号として分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ2 の場合には、再生時に”２”を挟んでいるため、同様の理由より、”１”あるいは”３”に対応する再生信号を分離しやすい。従って、かかる遷移規則を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体に記録を行うと再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００２９】
実施例４
この実施例では、図４(a) に示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。この記録媒体に４値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 及びＨ3 に、それぞれ、４値符号”２”，”０”，”３”及び”１”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に４値符号を記録する際の遷移規則を図４(b) に示す。すなわち、ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。図４(b) の符号遷移規則は図３(b) 符号遷移規則と等しいが、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ1 の場合には、再生時に”１”を挟んでいるため、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが十分離れているために、再生符号として”０”と”２”とを分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ2 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”２”を挟んでいるため、同様の理由より、”１”あるいは”３”に対応する再生信号を分離しやすい。従って、この遷移規則を用いて４値記録した光磁気記録媒体または磁気記録媒体からの再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００３０】
次に、実施例１〜４に示した４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の代表的な構成例を図５〜図９を用いて説明する。
【００３１】
実施例１及び実施例２の４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図５(a) 及び図５(b) に示した。図５(a) に示したように、符号化器１は、遅延器２Ａ、遅延器２Ｂ及び排他的論理和回路３から構成されている。遅延器２Ａに遅延器２Ｂが直列に接続され、符号化器１への入力信号ａと遅延器２Ｂの出力信号との排他的論理和が排他的論理和回路３において演算された後、遅延器２Ａに入力される。ここで、”０”または”１”の２値符号ａを遅延器２Ａに入力すると、排他的論理和回路３からはＣ(1) が、遅延器２ＢからはＣ(0) が出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0)から、表１で規定される４値符号を得ることができる。なお、以降の説明でＣ(1) とＣ(0) が言及された場合は全て、表１に示した規則によって４値符号が決定されるものとする。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図５(a) に示した４値記録用符号化器１で実現される４値符号の遷移は、図５(b) に示すように一意に定まることになる。図５(b) には、ある時刻と次の時刻の４値符号間の遷移を矢印で示し、各矢印には入力された２値符号ａの値を添えてある。すなわち、ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。
【００３４】
ここで、図６を用いて、図５の符号化器１に入力される２値符号ａの符号列の例（図６(a) ）、この２値符号ａの符号列に基づいて符号化器１から出力される４値符号（図６(b) ）及びこの４値符号に基づいて記録媒体に記録時に印加される外部磁界強度（図６(c) ）との関係を例示して説明する。例えば、ｔ＝１において図５の符号化器１に２値符号”１”が入力された場合、ｔ＝０における４値符号は”０”であり、ｔ＝１においてＣ(1) ＝１、Ｃ(0) ＝０であるので、図５(b) に示した遷移規則によりｔ＝１において符号化器１から”２”の４値符号が出力される。この４値符号”２”を記録媒体に記録するためには図１(a) の外部磁界強度に対する４値符号の関係よりＨ2 の外部磁界が印加されることになる。実施例２の記録媒体では、記録媒体の記録磁界特性が実施例１の記録媒体と異なるので、図６(b) に示したような４値符号に対応する再生信号を得るためには、図６(d) に示したような外部磁界が印加される必要がある。
【００３５】
次に、実施例１及び２の４値符号化における遷移規則を実行するための別の符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図７(a) 及び図７(b) に示した。図７(a) に示したように、符号化器１１は、遅延器１２Ａ，１２Ｂ及び排他的論理和回路３，４から構成されている。遅延器１２Ａに遅延器１２Ｂが直列に接続されており、排他的論理和回路４において遅延器１２Ａの出力と遅延器１２Ｂの出力との排他的論理和が演算され、排他的論理和回路３において符号化器１１への入力信号ａと排他的論理和回路４の出力との排他的論理和が演算された後、遅延器１２Ａに入力される。”０”または”１”の２値符号ａを排他的論理和回路３に入力すると，遅延器１２ＡからはＣ(1) が、遅延器１２ＢからはＣ(0) が出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0) から、表１で規定される４値符号を得ることができる。符号化器１１で実現される４値符号の遷移は、図７(b) に示すように一意に定まり、図５(b) に類似した４値符号の遷移となる。すなわち、図７(a) の４値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は、次の通りである。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。
【００３６】
次に、実施例３及び実施例４の４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図８(a) 及び図８(b) に示した。図８(a) に示したように、符号化器２１は、遅延器２２Ａ，２２Ｂ及び排他的論理和回路３，５から構成されている。排他的論理和回路５は、遅延器２２Ａの出力と”１”との排他的論理和を演算し、遅延器２２Ｂに出力する。排他的論理和回路３は遅延器２２Ｂの出力と符号化器２１への入力２値信号ａとの排他的論理和を演算して遅延器２２Ａに出力する。”０”または”１”の２値符号ａを符号化器２１に入力すると、遅延器２２ＡからはＣ(1) が、遅延器２２ＢからはＣ(0) がそれぞれ出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0) から、表１で規定される４値符号を得ることができる。４値記録用符号化器で実現される４値符号の遷移は、図８(b) に示すように一意に定まる。すなわち、図８の４値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は、次の通りである。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。
【００３７】
次に、実施例３及び実施例４の４値符号化における遷移規則を実行するための別の符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図９(a) 及び図９(b) に示した。図９(a) に示したように、符号化器３１は、遅延器３２Ａ，３２Ｂ及び排他的論理和回路３，４，５から構成されている。排他的論理和回路５は、遅延器３２Ａの出力と”１”との排他的論理和を演算して遅延器３２Ｂに出力する。排他的論理和回路４は、遅延器３２Ａの出力と遅延器３２Ｂの出力との排他的論理和を演算して排他的論理和回路３に出力する。排他的論理和回路３は、符号化器３１への入力信号ａと排他的論理和回路４の出力との排他的論理和を演算して遅延器３２Ａに出力する。”０”または”１”の２値符号ａを符号化器３１に入力すると，遅延器３２ＡからはＣ(1) が、遅延器３２ＢからはＣ(0) が出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0) から、表１で規定される４値符号を得ることができる。４値記録用符号化器で実現される４値符号の遷移は、図９(b) に示すように一意に定まり、図８(b) に類似した４値符号の遷移となる。すなわち、図９の４値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は、次の通りである。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。
【００３８】
復号方法の実施例
次に、実施例１〜４で説明したような４値記録用符号化方法で符号化した４値符号から２値符号へと復号する方法について説明する。基本的には、誤り訂正を考慮し、ビタビ復号を用いる。すなわち、トレリス線図を作って、再生時に得た各時刻の多値符号を用いてパスメトリックを内部状態ごとに計算し、生き残りパスを得ることで、尤度を最大にする復号を行う。ただし、本発明に係る４値記録記録用符号化方法では、符号化の際に、遅延器に内在する値により一意に定まる内部状態が多値符号と一致しているために、ビタビ復号における処理が簡易化できるという効果がある。例えば、図５(a) の４値記録記録用符号化器１で符号化する際のトレリス線図は図１０のようになり、トレリス線図の内部状態の遷移と、出力される多値符号の遷移とは一致する。内部状態が多値符号と一致するのは、図７〜図９の例においても同様である。
【００３９】
図１０を用いて本発明の復号方法について詳細に説明する。図５の４値記録用符号化器１に２値符号が最初に入力される前に、遅延器２Ａ及び遅延器２Ｂに最初に設定されている数値は両方の遅延器とも”０”と設定し、最初の時刻にＣ(1)とＣ(0) の両方から”０”が出力されるとする。すなわち、最初の時刻の４値符号は”０”とする。図１０に示したトレリス線図による復号の前に、記録時に入力された２値符号系列を、図５(a) の４値記録用符号化器１で４値符号系列に符号化し、雑音によって誤り４値符号系列を含む再生４値符号系列が、再生時に得られたものとする。図１０のトレリス線図の下側に、符号器に入力された２値符号系列、符号化された４値符号系列、誤り４値符号系列、及び誤りを含む再生された４値符号系列をそれぞれ示した。なお、図５(a) の符号化器１に、２値符号”０”が入力される場合のパスは実線の矢印で、２値符号”１”が入力される場合のパスは点線の矢印でそれぞれ示した。ビタビ復号は尤度を最大にする４値符号系列を得るためのもので、本発明における尤度としては、記録時にｘ（＝０，１，２または３）なる４値符号を記録した条件の下で、再生時にｙ（＝０，１，２または３）なる４値符号を再生する確率ｐ（ｙ｜ｘ）を用いる。ビタビ復号は、ｐ（ｙ｜ｘ）を最大とする内部状態の遷移を求めることで符号化の際に入力されたデータ列を求めようとするもので、トレリス線図に示されている内部状態の遷移ごとにパスメトリックを計算し、最終的に生き残ったパスからデータ列を復元する。
【００４０】
パスメトリックは各内部状態の遷移ごとのｐ（ｙ｜ｘ）に応じた数値で、従来よく知られている方式では、例えばトレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号（＝０，１，２または３）の２進表示と再生時の４値符号ｙの２進表示とのハミング距離の累積値をパスメトリックとして用い、パスメトリックが小さなパスが生き残るものとしている。これに対して、本発明の復号方式では、パスメトリックに相当する数値として、トレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号ｚと再生時の４値符号ｙとの差の絶対値｜ｚ−ｙ｜を各時刻において計算し、｜ｚ−ｙ｜の累積値が小さなパスが生き残るようにする。すなわち、各時刻におけるユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の累積値が最小となるパスを、生き残りパスとして用いる。例えばｚ＝２，ｙ＝１の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（０１）2 となるので、ハミング距離は２となるが、ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜では｜２−１｜＝１となる。また例えばｚ＝２，ｙ＝３の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（１１）2 であるのでハミング距離は１となり、ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜も｜２−３｜＝１となり一致する。本発明において２進表示におけるハミング距離の代わりにユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜を用いる理由は、外部磁界の強度に応じて記録された記録媒体を用いて再生する際に、記憶媒体の諸特性の経時変化等で４値符号が本来の数値から変化したとしても、例えば本来の数値”２”が”３”に変化する確率と”２”が”１”に変化する確率が同等程度と想定したためである。ただし、記録媒体の特性によっては、ｚの２進表示とｙの２進表示のハミング距離を用いた方が適する場合もあり得る。
【００４１】
図１０においては、｜ｚ−ｙ｜を各パスを示す矢印についている円の中に示してある。但し、同じ内部状態間の遷移において、前の時刻における｜ｚ−ｙ｜を累積させて表示してある。従って、例えば、内部状態０の系列において、ｔ＝２では、ｔ＝２でのユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜にｔ＝１のユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜を加算して表示してある。ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の累積値が小さなパスが生き残るようにして、尤度を最大にする４値符号系列を得ていくのは通常のビタビ復号と同様であり、図中、Δで表示されたパスは、同一の内部状態に到達する際により尤度が小さいために除外されるパスとなる。図１０ではユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の累積値を用いて、生き残りパスを決定しているが、生き残りパス選択ための尤度に対応する値として、ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の自乗の累積値を用いることも可能である。このような手順を繰り返しながら各時刻における生き残りパスを順次定めていけば、各状態の生き残りパスのなかから再生データ系列との距離が最小（尤度が大きい）であるパスを最尤パスとして選択することにより、最尤復号と全く等価な復号が実行できる。従って、最尤パスから誤りが訂正された形で２値符号（入力２値符号）を復号することができる。通常、ビタビ復号におけるトレリス線図に示される内部状態は符号化された４値符号と異なるが、図１０に示したように本発明では内部状態そのものが４値符号を示すことになり、トレリス線図の作成の際に内部状態を４値符号に変換する必要がない。
【００４２】
次に、本発明の多値記録用符号化方式を適用するのに好適な記録媒体について説明する。該記録媒体は、図１〜図４で示した記録磁界特性を満足する記録媒体であれば、光磁気記録媒体であっても磁気記録媒体であってもよい。以降の説明では、図１〜図４の記録磁界特性を満足する光磁気記録媒体を例に挙げて説明する。
【００４３】
実施例１〜４で用いることができる光磁気記録媒体としては、例えば出願人らの特開平８−１２９７８４号において示した光磁気記録媒体を使用することができる。例えば、実施例２で用いた、図２に示した記録磁界特性を満足する光磁気記録媒体、すなわち記録を行う際の外部磁界強度Ｈ0 ＜Ｈ1 ＜Ｈ2 ＜Ｈ3 に対して再生信号出力の強さの順序が”０”→”２”→”１”→”３”と４値符号が変化する４値記録用光磁気記録媒体の一例について図１１を用いて説明する。
【００４４】
図１１の左側に光磁気記録媒体の断面構造を示した。この光磁気記録媒体は、基板上に、第１エンハンス膜、第１記録層、第２エンハンス膜、第２記録層、第３エンハンス膜、反射膜及び保護膜を順次積層した構造を有する。各エンハンス膜にはＳｉＮを、反射膜にはＡｌが用いられている。第１記録層は、室温からキュリー温度にかけて希土類原子の副格子磁気モーメントが遷移金属原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なＴｂＦｅＣｏ（ＲＥリッチＴｂＦｅＣｏ）層である。第１記録層は、図１１の右下に示したような記録磁界特性を有し、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が、１つのピーク（記録状態）を有する。一方、第２記録層は、室温からキュリー温度にかけて希土類原子の副格子磁気モーメントが遷移金属原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なＴｂＦｅＣｏ（ＲＥリッチＴｂＦｅＣｏ）層に、ＰｔＣｏからなる補助磁性層を積層した構造を有する。第２記録層は、図１１の右上に示すような記録磁界特性を示し、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が２つのピーク（記録状態）を有する。ここで、図２(a) に示したような記録磁界特性を満足する光磁気記録媒体を得るためには、第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントが第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントの２倍程度になるようにすればよい。そのためには、図１１の右上に示したように第２記録層の再生信号出力の範囲Ａａを、図１１の左下に示した第１記録層の再生信号出力の範囲Ａｂに比較して大きくなるように各記録層の膜厚あるいは膜組成比を調整することで所望の光磁気記録媒体を得ることができる。下向きの外部磁界を記録方向の外部磁界、上向きの外部磁界を消去方向の外部磁界として信号の記録を行うものとすると、外部磁界Ｈ0 〜Ｈ4 に対する記録される４値符号との関係は以下のようになる。
【００４５】
(i) 第１記録層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ0 （図１１の右上及び右下図において丸付数字１に示す領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１記録層及び第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に記録方向に向けることができる。光磁気記録媒体より信号として検出されるカー回転角の変化の大きさは、第１記録層及び第２記録層の各遷移金属原子の副格子磁気モーメントの合計に比例するので再生信号出力は４値符号の中で最低の”０”に相当する。
【００４６】
(ii)第１記録層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ1 （図１１の右上及び右下図において丸付数字２に示す領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは記録方向に、第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは消去方向に向けることができる。第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントの２倍程度であるので、光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントは、下記の(iii) の光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントの２倍となる。すなわち、光磁気記録媒体からの再生信号出力は４値符号の”２”に相当する。
【００４７】
(iii) 第１記録層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ2 （図１１の右上及び右下図において丸付数字３に示す領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは消去方向に、第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは記録方向に向けることができる。この場合の光磁気記録媒体からの再生信号出力を、４値符号の”１”とする。
【００４８】
(iv)第１記録層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ3 （図１１の右上及び右下図において丸付数字４に示す領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１記録層及び第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に消去方向に向けることができる。光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントは(iii) の光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントの３倍となる。すなわち、光磁気記録媒体からの再生信号出力は４値符号の”３”に相当する。
【００４９】
図１１の右上図及び右下図に示した記録外部磁界に対する再生信号出力特性及び上記(i) 〜(iv)の説明より、図２(a) に示した記録磁界特性及び対応する４値符号の関係が得られることがわかる。なお、図１、３及び４に示した記録磁界特性を有する光磁気記録媒体については、記録外部磁界に対する再生出力信号は図１１の右上及び右下図に示した特性と異なるものの、上記と同様の原理により４値符号が記録外部磁界により記録されることになる。
【００５０】
記録再生方法の実施例
実施例１
上記のような光磁気記録媒体を用いて４値記録を行う方法について説明する。図１２に記録再生系の構成例を示す。記録時には、光磁気記録媒体５０を図示しない駆動系により駆動し、光学ヘッド５１及び磁気ヘッド５２を光磁気記録媒体５０の所定のトラックに位置付ける。データ信号５３を、図５（ａ）に示したような符号化器５４により本発明の４値記録用符号化方法に従って４値符号化した後、外部磁界印加回路５５に入力して磁気ヘッド５２を駆動する。この際、既に述べたように、４値符号の遷移が等しい場合に、記録媒体の記録磁界特性に応じて印加する外部磁界強度が異なることに注意して、磁界強度をＨ０〜Ｈ３の４値に強度変調すると共に、この強度変調された４値の外部磁界を、記録クロック５６に同期して光磁気記録媒体５０に印加する。そして、外部磁界が所定の値に切り替わった後、レーザ駆動回路５７により駆動される光学ヘッド５１から光パルスを照射して、光パルス照射部の各記録層を、外部磁界によって磁化反転できる温度まで加熱する。これによって、各光パルスの照射部に、外部磁界の大きさに応じた記録磁区が形成される。なお、記録時に、パルス光の代わりに、一定強度のレーザビームを連続的に照射してもよい。
【００５１】
再生時には、光ヘッド５１により記録トラックから反射光を検出して、カー回転角に相当する再生信号を得る。再生信号をＩ−Ｖ変換器５８で変換した後、イコライザ５９を通すことにより光学的な符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器６０を通じてＡ／Ｄ変換した。デジタルトランスバーサルフィルタ６１で内外周特性差を吸収した後、４値判定器６２により４値を判定し、その後、ビタビ復号器６３に供給して４値信号を２値化してデータ信号６４を得た。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号からクロック発生器６５によりクロック信号を発生させて４値判定器６２及びビタビ復号器６３に供給した。なお、図１２で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系を用いて本発明の符号化及びその復号方法を実施することは可能である。
【００５２】
実施例２
光磁気記録媒体を用いて、パーシャルレスポンス方式と本発明の符号化を併用した実施例を説明する。上記 記録再生方法の実施例１と同様の記録磁界特性を有する光磁気記録媒体を使用する。パーシャルレスポンス方式としては、光学系の伝達関数を考慮してＰＲ（１，１）方式を用いることとする。すなわち記録時には４値で記録するが、再生時には７値検出を行って尤度の高いパスを選ぶことで２値符号系列へと複合する。図１４に記録再生系の構成例を示す。
【００５３】
記録時には、光磁気記録媒体９０を図示しない駆動系により駆動し、光学ヘッド９１及び磁気ヘッド９２を光磁気記録媒体９０の所定のトラックに位置付ける。データ信号９３を、図５（ａ）に示したような符号化器９４により本発明の４値記録用符号化方法に従って４値符号化した後、外部磁界印加回路９５に入力して磁気ヘッド９２を駆動する。この際、既に述べたように、４値符号の遷移が等しい場合に、記録媒体の記録磁界特性に応じて印加する外部磁界強度が異なることに注意して、磁界強度をＨ０〜Ｈ３の４値に強度変調すると共に、この強度変調された４値の外部磁界を、記録クロック９６に同期して光磁気記録媒体９０に印加する。本実施例の場合、実施例１の倍周期で記録クロック信号を発生させた。外部磁界が所定の値に切り替わった後、レーザ駆動回路９７により駆動される光学ヘッド９１から光パルスを照射して、光パルス照射部の各記録層を、外部磁界によって磁化反転できる温度まで加熱する。これによって、各光パルスの照射部に、外部磁界の大きさに応じた記録磁区が形成される。
【００５４】
再生時には、光ヘッド９１により記録トラックから反射光を検出して、カー回転角に相当する再生信号を得る。ＰＲ（１，１）方式を実現するにあたって、再生時のビームスポットの開口部は、少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出可能な構成となっていることが望ましい。再生時のビームスポットの開口部の大きさを制御するために磁気超解像を用いてもよい。再生時のビームスポットの開口部が、少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出することで得た再生信号から７値符号を得るためには波形等化を行うことが好ましい。再生信号をＩ−Ｖ変換器９８で変換した後、イコライザ９９を通すことによりＰＲ（１，１）方式に適した波形等化を施す。イコライザ９９における波形等化のためのトランスバーサルフィルタの係数は、ＰＲ（１，１）方式であることと、ビームスポットの開口部が少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出して得られる波形とを考慮して、波形等化された後の波形が適当である係数を設定する。波形等化されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１００を通じてＡ／Ｄ変換する。その後、デジタルトランスバーサルフィルタ１０１で内外周特性差を吸収して７値判定器１０２により７値を判定し、ビタビ復号器１０３に供給して７値符号を２値符号に復号してデータ信号１０４を得た。この際、再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号からクロック発生器１０５によりクロック信号を発生させて７値判定器１０２及びビタビ復号器１０３に供給した。
【００５５】
判定された７値符号の例を、図１５に示す。図１５では比較のため、図１５(a)に通常の４値再生を行う場合、図１５(b)にＰＲ（１,１）方式により７値再生を行う場合を示す。図１５(a) の再生信号は記録信号に対して誤りがなかった場合を示している。図１５(a) においては、記録された４値符号がそのまま４値符号として再生されている。図１５(a) の再生された４値符号は、あらかじめ設定したしきい値で再生信号を４値符号に変換していることを示している。これに対し、図１５(b) においては、記録された４値符号を連続して２個ずつ同時に読み出し加算した値が、７値符号として再生されている。例えば、記録された符号列”０２１０２３１”のうちの最初の”０”を再生する場合には、再生される信号は”０”と次の記録信号”２”の和である０＋２＝２となり、次の記録信号”２”を再生する場合には、２＋１=３が再生されることになる。なお、図１５(b)においても再生信号は記録信号に対して誤りなかったものとして表してある。再生時のビームスポットの開口部の大きさが図１５(a)及び(b)で等しいとすると、図１５(b)のＰＲ（１,１）方式による７値再生を用いた方が、記録媒体上の線記録密度を高く設定することができる。
【００５６】
また、誤り伝播を回避するために、記録時にあらかじめ複数個の４値符号が連続した後に特定の４値符号を規則的に挿入するという手法をとってもよい。この場合、挿入される４値符号としては例えば”０”を常に挿入して遅延素子の初期値をリセットした後、再び４値符号に符号化すればよい。このようにすることで、再生時に検出した７値符号から２値符号を復号する際に誤り伝播を回避できる。なお、図１４で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系を用いて本発明の符号化及びその復号方法をパーシャルレスポンス方式と併用することは可能である。
【００５７】
なお、以上説明したＰＲ（１，１）方式以外のパーシャルレスポンス方式としては、ＰＲ（１，２，１）方式やＰＲ（１，３，３，１）方式等が、光学系の伝達関数に適しており、検出及び波形等化等における変更によって、ＰＲ（１，１）方式と同様に本発明の符号化と併用することが可能である。
【００５８】
実施例３
次に、磁気記録媒体を用いて４値記録を行う方法の例について説明する。図１３に、磁気記録媒体７０を用いた４値記録再生系の構成例を示す。磁気記録媒体としては、例えば、垂直磁気記録媒体を用い得る。記録時には、磁気記録媒体７０を、図示しない駆動系により駆動し、磁気ヘッド７１を所定のトラックに位置付ける。データ信号７２を、図５(a) に示したような符号化器７３に入力して、本発明の４値記録用符号化方法を用いて符号化を行う。この際、既に述べたように、４値符号の遷移が等しい場合に、記録媒体の記録磁界特性に応じて印加する外部磁界強度が異なることに注意して、外部磁界印加回路７４を通じて印加磁界強度をＨ0 〜Ｈ3 の４値に強度変調すると共に、この強度変調された４値の外部磁界を記録クロック７５に同期して磁気ヘッド７１により磁気記録媒体７０に印加する。そして、外部磁界を所定の値に切り替えて外部磁界の大きさに応じた記録磁区を形成する。
【００５９】
再生時は、磁気ヘッド７１からの再生信号を得るが、この際記録時の磁気ヘッド７１ではなく、ＭＲ素子あるいはＧＭＲ素子を用いた再生専用ヘッドを用いてもよい。再生信号をＩ／Ｖ変換器７６で変換した後、アナログ波形等化器７７を通すことにより符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器７８でＡ／Ｄ変換した。その後、デジタルトランスバーサルフィルタ７９で内外周特性差を吸収した後、４値判定器８０で４値を判定し、ビタビ復号器８１に供給して２値化して再生信号８２を得る。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号を用いてクロック発生器８３により生成する。なお、図１３で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系も符号化及び復号方法で本発明を用いることは可能である。
【００６０】
上記記録再生方法の実施例１及び２のように光磁気記録媒体を用いる例においては、パルス化したレーザ光を照射しながら、記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて４値情報を記録する光磁界変調記録方式を例に挙げて説明してきたが、本発明は記録媒体に照射する光強度に応じて４値情報を記録する光変調記録方式にも適用することができる。例えば、光磁気記録媒体に光変調方式で４値情報を記録する場合には、前記実施例で用いたのと同様に２層の記録層を有する光磁気記録媒体を用い、一定強度の磁界を印加しながら、信号変調（周波数変調）され且つ４値情報（又は２値情報）に合わせて光強度変調されたパルス光を照射することによって実行することができる。さらに外部磁界強度と光強度の両方を組み合わせて変調させ４値情報を記録する方式に対しても本発明は適用可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の符号化及びその復号方法によると、ある時刻に遷移可能な４値符号が、”０”または”２”の場合か、”１”または”３”の場合に制限したために、データ再生時に雑音が含まれても、”０”と”２”の４値符号の識別を誤る確率と、”１”あるいは”３”の４値符号の識別を誤る確率は非常に小さい。従って、本発明の符号化方法を磁界変調記録または光変調記録に用いることによって再生された符号に誤りが発生しにくい。
【００６２】
また、本発明の符号化及びその復号方法を用いることによって、トレリス線図を描くことが可能であるので、再生信号の復号時に、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。従って、任意の時刻でデータ再生時に雑音が含まれても誤りを補正しやすい。
【００６３】
本発明の符号化及びその復号方法は、２つの遅延器を含む簡単な構造の４値記録用符号化器を用いて符号化を実行することができる。さらに、４値記録用符号化器の２つの遅延器に内在する値は、各時刻における４値符号を一意に定め、同時に内部状態でもあるため、ビタビ復号における処理量を削減できる。
【００６４】
さらに、４値符号の遷移の制限として、印加する外部磁界または照射する光の強度が最大の場合に記録される４値符号と、印加する外部磁界または照射する光の強度が最小の場合に記録される４値符号との間の遷移を禁じたために、外部磁界を印加する磁気ヘッドあるいはコイルまたはレーザ等の光源の負荷を低減し且つそれらのインダクタンス等に起因する遅延を防止することができる。
【００６５】
また、本発明の符号化は、ＰＲ（１，１）方式等のパーシャルレスポンス方式と併用することが可能であり、記録時には４値で記録し、再生時には７値検出し２値へと復号することも可能である。記録媒体の特性によっては再生時に７値検出してもタイミングジッタ及び雑音が比較的少ない場合もあり、本発明の符号化とパーシャルレスポンス方式との併用することで線記録密度を高めることが可能となる。よって本発明の符号化方法は高密度記録媒体の記録再生に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】符号化方法の実施例１で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図１(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図１(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図２】符号化方法の実施例２で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図２(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図２(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図３】符号化方法の実施例３で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図３(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図３(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図４】符号化方法の実施例４で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図４(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図４(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図５】符号化方法の実施例１及び実施例２の４値符号の遷移規則を実行するための４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図５(a) は符号化器の構成図を示し、図５(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図６】図５に示す４値記録用符号化器を用いて図１(a) の記録磁界特性を有する記録媒体に記録する場合において、符号化器に入力する２値符号列（図６(a) ）、符号化器から出力される４値符号（図６(b) ）及び出力された４値符号に基づいて記録媒体に印加される外部磁界強度（図６(c) ）の関係を説明する図であり、図６(d) は図２(a) の記録磁界特性を有する記録媒体に図６(b) の４値符号を記録する際に印加される外部磁界強度を示す。
【図７】符号化方法の実施例１及び実施例２の４値符号の遷移規則を実行するための別の４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図７(a) は符号化器の構成図を示し、図７(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図８】符号化方法の実施例３及び実施例４の４値符号の遷移規則を実行するための４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図８(a) は符号化器の構成図を示し、図８(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図９】符号化方法の実施例３及び実施例４の４値符号の遷移規則を実行するための別の４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図９(a) は符号化器の構成図を示し、図９(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図１０】本発明の４値記録用符号化方法を用いて記録媒体に記録された４値符号を再生する際に用いるビタビ復号を説明するためのトレリス線図である。
【図１１】本発明の４値記録用符号化及び復号方法に用いられる光磁気記録媒体の構造及び記録層毎の記録外部磁界に対する再生出力特性を示す図である。
【図１２】記録再生方法の実施例１に従って、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いて光磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１３】記録再生方法の実施例３に従って、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いて磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１４】記録再生方法の実施例２に従って、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いて光磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１５】記録再生方法の実施例２のＰＲ（１，１）方式による７値検出を説明するための図であり、図１５(a) は通常の４値再生する場合の記録媒体上に記録された４値符号と再生された４値符号の関係を示し、図１５(b) はＰＲ（１，１）方式による７値検出を行う場合の記録媒体上に記録された４値符号と再生された７値符号の関係を示す。
【符号の説明】
１，１１，２１ ４値記録用符号化器
２Ａ，２Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ 遅延器
５０,９０ 光磁気記録媒体
５１,９１ 光ヘッド
５２，７１ 磁気ヘッド
５３,９３ データ信号
５４，７３,９４ 符号器
５６,９６ 記録クロック
５８，７６,９８ Ｉ／Ｖ変換器
６２，８０ ４値判定器
９２ ７値判定器
６０，７８,１００ Ａ／Ｄ変換器
６３，８１,１０３ ビタビ復号器
７０ 磁気記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気記録媒体や磁気記録媒体等の記録媒体に４値記録を行う際の符号化及びその復号方法に関し、さらに詳細には、４値情報が記録された記録媒体から情報を再生する際に誤りが少なく且つ誤りを訂正するのに極めて有効な符号化及びその復号方法並びにそれを用いた記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクや光磁気ディスクのような記録媒体の記録密度を向上する手段として、情報を多値符号により記録する多値記録方法が注目されている。例えば、本出願人らは、特願平７−１０９６７９号において、２層の磁性層を有する光磁気記録媒体に、光照射の下で４種類の変調強度の外部磁界を印加することにより４値情報を記録しそれを再生する方法を開示している。
【０００３】
しかしながら、多値記録方法では一般に記録密度が高くなると、高い搬送波対雑音比を得ることが困難になる。特に、光磁気記録媒体では記録媒体の同一位置に多値記録が行われるので、多値符号レベルごとに割り当てられる出力範囲は２値記録における符号レベルごとに割り当てられる出力範囲に比較して狭いため、搬送波対雑音比を向上させることが困難である。従って、かかる多値記録方法で記録された記録媒体からの再生多値信号には誤りが生じ易い。
【０００４】
ところで、光磁気記録媒体に限らず、多値記録を行う上で搬送波対雑音比が比較的小さな場合にもデータの記録及び再生処理を有効に行うために、各種変調方式あるいは符号化方式を開発することが重要となっており、例えば、パーシャルレスポンス方式を用いることが知られている。
【０００５】
例えば、特開平５−６６１９号は、かかるパーシャルレスポンス方式を用いるために、データに含まれる周波数のうち最高周波数と充分低い周波数に対応するリファレンスデータを発生させ、それらを所定のデータブロックの冒頭部に配置して記録媒体に多値記録することを開示している。
【０００６】
また、特開平５−８３３１８号は、入力された多値信号とこの多値信号の遷移との関係が位相・振幅平面上で原点に対称であった場合に、多値信号とこの多値信号の関係が位相・振幅平面上で原点に対称にならないように遷移を制限する信号遷移制限手段と、信号遷移に制限を加えられた信号を多値直交振幅変調する多値直交振幅変調方式を開示している。
【０００７】
さらに、特開平５−３３６１８０号は、差動論理変換の送受信機能を有し、Ｎ≧３を満たす２のＮ乗値の多値ディジタル変復調を行う変復調方式において、データビット及びパリティビットを含む入力ビット系列の所定ビット数をワ−ドとし、該ワ−ドの所定ビット数が表す符号を多値ディジタル変復調の変調レベルに割り当てる符号構成であって、互いに隣接する変調レベルに対応する２つのワ−ド間のハミング距離が１または２であり、かつ２種のハミング距離を有する符号数がそれぞれ変調レベルの値の半数になるように符号を構成し、構成した符号を自然２進符号に符号変換して自然２進符号を差動論理変換することを特徴とする多値変調用符号変換方法を開示している。
【０００８】
しかしながら、特開平５−６６１９号では、パーシャルレスポンス方式を光磁気ディスク等の多値記録に用いるのに好適な記録再生装置は開示されているが、再生多値情報の誤りを訂正するのに有効な特定の符号遷移規則は開示されていない。また、特開平５−８３３１８号は、信号を伝送する通信システムにおける直交振幅変調方式について記載したもので、光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。また、特開平５−３３６１８０号は、Ｎ≧３を満たす２のＮ乗値の多値デジタル変復調を行う変復調方式に関するのに対して、本発明は２の２乗値である４値記録用符号化及びその復号方法である。また、特開平５−３３６１８０号には光磁気記録媒体や磁気記録媒体への記録に関する記載はない。
【０００９】
出願人らの知る限りでは、４値符号の遷移に本発明のような特定の遷移規則を設けることによって誤り訂正に有効となる符号化及び復号方法を記録媒体に適用した例はこれまで存在しない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、記録媒体の同一位置に４値記録を行う光磁気記録方式や磁気記録方式において、雑音が大きく、高い搬送波対雑音比を得ることが困難な場合でも、データ再生時に誤り訂正が容易な４値記録用符号化及びその復号方法を提供することにある。本発明のより具体的な目的は、再生信号の復号時にビタビ復号を適用することができる４値記録用符号化及びその復号方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の別の目的は、４値信号が記録された記録媒体から、誤りの少ない再生４値符号を得ることができる符号化及びその復号方法を提供することにある。
【００１２】
さらに本発明の別の目的は、再生符号に誤りが少なく且つデータ再生時に誤り訂正が容易な４値記録用符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従えば、記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて４値情報を記録する記録方法に用いられる４値記録用符号化及びその復号方法において、
ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、当該ある時刻における４値符号が、符号化器に入力される２値符号と直前の時刻における４値符号とにより一意に定まり、該２値符号が”０”のときの該ある時刻における４値符号と、該２値符号が”１”のときの該ある時刻における４値符号との差の絶対値が”２”になるような遷移のみが許容されることを特徴とする上記４値記録用符号化及びその復号方法が提供される。本発明の第１の態様は磁界変調記録方式に使用される４値記録用符号化及びその復号方法に関する。
【００１４】
以下、記録媒体の再生出力が大きくなるに従って、４値符号”０”、”１”、”２”、”３”を順次割り当てることとする。上記のように４値符号間の遷移を制限することによって、ある時刻における４値符号は、”０”あるいは”２”の場合か、”１”あるいは”３”の場合のみが許容される。”０”と”２”あるいは”１”と”３”に対応する再生信号出力比は、”０”と”１”、あるいは、”１”と”２”に対応する再生信号出力比に比べて大きくなる。従って、データ再生時に雑音が含まれても、再生符号として”０”と”２”及び”１”と”３”の４値符号の識別を誤る確率は非常に小さくなり、誤りの少ない再生符号を得ることができる。また、本発明の符号化方法は、畳み込み符号化と４値符号系列へのマッピングと解釈することにより、トレリス符号化方式の一種と考えることができ、トレリス線図を描くことが可能であるので、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。そのため、任意の時刻でデータ再生時に雑音が含まれても、誤りを容易に補正することができる。すなわち、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いると雑音に強い４値記録及び再生が可能となる。
【００１５】
本発明の符号化及び復号方法において、印加する外部磁界の最大強度に対応する４値符号と、印加する外部磁界の最小強度に対応する４値符号との間の遷移を禁じることによって、外部磁界の強度を最大から最小に変化させる必要がなくなり、外部磁界を印加する磁気ヘッドあるいはコイルの負荷を軽減することができ、しかもそれらのインダクタンスに起因する遅延から生じる不都合を避けることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に従えば、記録媒体に照射する光強度に応じて４値情報を記録する記録方法に用いられる４値記録用符号化及びその復号方法において、
ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、当該ある時刻における４値符号が、符号器に入力される２値符号と直前の時刻における４値符号とにより一意に定まり、該２値符号が”０”のときの該ある時刻における４値符号と、該２値符号が”１”のときの該ある時刻における４値符号との差の絶対値が”２”になるような遷移のみが許容されることを特徴とする上記４値記録用符号化及びその復号方法が提供される。本発明の第２の態様は光変調記録方式に使用される４値記録用符号化及びその復号方法に関する。
【００１７】
上記本発明の第２の態様の４値記録用符号化及びその復号方法において、ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、照射する光の最大強度に対応する４値符号と、照射する光の最小強度に対応する４値符号との間の遷移を禁じるように遷移規則を定めることができ、かかる規則によって光源の光強度を最大から最小に変化させる必要がなくなり、レーザ装置等の光源の負荷を軽減することができる。
【００１８】
上記本発明の第１及び第２の態様に従う符号化及び復号方法において、２つの遅延素子を備える符号化器を用いて符号化することができ、この場合、該２つの遅延素子の出力値から上記ある時刻における４値符号が一意に定まり得る。
【００１９】
上記本発明の第１及び第２の態様に従う符号化及び復号方法を採用することにより４値記録情報の再生時にビタビ復号方式による復号が可能となる。ビタビ復号は誤り訂正機能備えた復号方式であるので、前記符号化により記録媒体に記録された４値符号を再生する際の復号手段としてビタビ復号を用いるのが好適である。この場合、ビタビ復号に際して、記録時の各４値符号と再生時の４値符号の各時刻におけるユークリッド距離の累積値が最小となるパスを生き残りパスとするのが好ましい。
【００２０】
本発明の第３の態様に従えば、第１の態様または第２の態様に従う上記符号化及びその復号方法を用いた記録媒体の記録再生方法が提供される。上記本発明の第３の態様に従う記録再生方法において、通常の光磁気記録あるいは磁気記録を用いた記録再生方法が提供可能であるのに加え、パーシャルレスポンス方式との併用も可能である。すなわち、上記本発明の第１あるいは第２の態様に従う符号化によって記録された４値符号を再生する際に、少なくとも２個以上の連続する４値符号を同時に読むことによって、パーシャルレスポンス方式を実現する７値符号として再生信号を検出し、該７値符号を用いて２値符号へと復号することも可能である。つまり、記録媒体上には４値情報が記録され、再生にあたっては７値で検出することも可能となる。この際、記録媒体として光磁気記録媒体を用いるとすれば、併用するパーシャルレスポンス方式としてはＰＲ（１，１）方式であることが好ましい。ＰＲ（１，１）方式の実現手法としては、再生時のビームスポットの開口部が、少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出可能な構成となっていることが望ましく、該ビームスポットの開口部の大きさを制御するために磁気超解像を用いてもよい。また、７値検出するために波形等化を行うことが好ましい。波形等化のためのトランスバーサルフィルタの係数は、ＰＲ（１，１）方式であることと、ビームスポットの開口部が少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出して得られる波形とを考慮して、波形等化された後の波形が適当である係数を設定する。
【００２１】
上記本発明の第１及び第２の態様に従う符号化及びその復号方法並びに記録再生方法において使用される記録媒体としては光磁気記録媒体または磁気記録媒体が好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の符号化及びその復号方法並びに記録再生方法の実施例を図面を参照しながら説明する。最初に本発明に係る４値記録用符号化及び復号方法における４値符号の遷移の規則に関して図１〜図４を用いて説明する。
【００２３】
符号化方法の実施例
実施例１
本発明の４値記録用符号化及びその復号方法を、印加する外部磁界の強度に応じて４値符号を記録する磁界変調記録方式の記録再生に用いることができる。このような記録媒体の詳細は後述するが、この実施例では記録時の外部磁界の強度に対する再生された信号の相対信号出力が図１(a) に示した特性となる記録媒体を用いる。図１(a) に示したように、印加される外部磁界を４つの範囲で区切り、区切られた範囲内の外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 に、それぞれ、”０”、”１”、”２”，”３”の４値符号の記録状態を割り当てることによって信号の４値記録が可能になる。以降の説明では、４値符号と再生信号出力の大きさとの関係は、再生時の出力が小さい順に４値符号”０”，”１”，”２”，”３”を割り当てることとする。
【００２４】
図１(b) に、この実施例における多値符号の遷移規則を矢印を用いて示す。図中、ある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号に遷移する際に、矢印の先の多値符号以外の遷移は許容されないものとする。すなわち、ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみに遷移が許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。この符号遷移の制限によって、遷移が許される４値符号は、任意の時刻で２種類しかなく、かつ該２種類の４値符号同士の差の絶対値は全て２となる。すなわち、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”０”あるいは”２”の場合は差の絶対値が｜２−０｜＝２であり、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”１”あるいは”３”の場合は差の絶対値が｜３−１｜＝２である。この符号遷移の制限を実現するには、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界は、Ｈ0 あるいはＨ2 の場合と、Ｈ1 あるいはＨ3 の場合のみとなる。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ2 の場合には、再生時の４値符号として”１”を挟んでおり、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが十分離れているために、再生符号として”０”と”２”とを分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ1 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”２”を挟んでいるため、”１”と”３”とに対応する再生信号レベルが十分に離れているために、再生符号として”１”あるいは”３”を分離しやすい。従って、かかる遷移規則を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体に記録を行うと再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００２５】
さらに、上記遷移規則において、”０”から”３”への符号遷移及び”３”から”０”への符号遷移を禁じているため、ある時刻にＨ0 で記録した後の次の時刻にＨ3 で記録すること、及びある時刻にＨ0 で記録した後の次の時刻にＨ3 で記録することは許されない。このため、記録時に外部磁界を大きく変化させる必要はなくなり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイル等のインダクタンスに起因する遅延を防止できる。
【００２６】
実施例２
この実施例では、図２(a) に示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。この記録媒体に４値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 及びＨ3 に、それぞれ、４値符号”０”，”２”，”１”及び”３”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に４値符号を記録する際の遷移規則を図２(b) に示す。ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。４値符号の遷移規則は図１(b) と同様であるが、記録媒体の外部磁界強度に対する再生信号出力特性が異なるため、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界は、Ｈ0 あるいはＨ1 の場合と、Ｈ2 あるいはＨ4 の場合のみとなる。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ1 の場合には、再生時の４値符号として”１”を挟んでおり、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが十分離れているために、再生符号として”０”と”２”を分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ2 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”１”を挟んでいるため、同様の理由から”１”と”３”とに対応する再生信号を分離しやすい。従って、かかる遷移規則を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体に記録を行うと再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００２７】
さらに、上記遷移規則において、”０”から”３”への符号遷移及び”３”から”０”への符号遷移を禁じているため、ある時刻に磁界強度Ｈ0 で記録した直後の次の時刻に磁界強度Ｈ3 で記録すること、及びある時刻に磁界強度Ｈ0 で記録した直後の次の時刻に磁界強度Ｈ3 で記録することは許されない。このため、記録時に外部磁界を大きく変化させることが不要となり、外部磁界を印加する磁気ヘッドまたはコイルの負荷を軽減し、コイルのインダクタンスに起因する遅延を防止できる。
【００２８】
実施例３
この実施例では、図３(a) で示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。この記録媒体に４値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 及びＨ3 に、それぞれ、４値符号”１”，”０”，”３”及び”２”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に４値符号を記録する際の遷移規則を図３(b) に示す。ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。図３(b) に示した符号遷移の制限によって、遷移が許される４値符号は、任意の時刻で２種類しかなく、かつ該２種類の４値符号同士の差の絶対値は全て２となる。すなわち、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”０”あるいは”２”の場合は差の絶対値が｜２−０｜＝２であり、ある時刻に遷移可能な２種類の４値符号が”１”あるいは”３”の場合は差の絶対値が｜３−１｜＝２である。この符号遷移の制限を実現するには、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界は、Ｈ1 あるいはＨ3 の場合と、Ｈ0 あるいはＨ2 の場合のみとなる。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ1 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”１”を挟んでいるため、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが離れているために、”０”と”２”を再生符号として分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ2 の場合には、再生時に”２”を挟んでいるため、同様の理由より、”１”あるいは”３”に対応する再生信号を分離しやすい。従って、かかる遷移規則を用いて光磁気記録媒体や磁気記録媒体に記録を行うと再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００２９】
実施例４
この実施例では、図４(a) に示したような記録時の外部磁界強度に対する再生時の相対信号出力特性を有する記録媒体を用いる。この記録媒体に４値符号を記録する際に、外部磁界Ｈ0 ，Ｈ1 ，Ｈ2 及びＨ3 に、それぞれ、４値符号”２”，”０”，”３”及び”１”の記録状態を割り当てるものとする。このような記録媒体に４値符号を記録する際の遷移規則を図４(b) に示す。すなわち、ある時刻の４値符号が”０”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”である場合、次の時刻には”１”あるいは”３”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”である場合、次の時刻には”０”あるいは”２”の４値符号のみが遷移を許される。図４(b) の符号遷移規則は図３(b) 符号遷移規則と等しいが、ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ0 あるいはＨ1 の場合には、再生時に”１”を挟んでいるため、”０”と”２”とに対応する再生信号レベルが十分離れているために、再生符号として”０”と”２”とを分離しやすい。ある時刻に記録する際に印加する外部磁界がＨ2 あるいはＨ3 の場合には、再生時に”２”を挟んでいるため、同様の理由より、”１”あるいは”３”に対応する再生信号を分離しやすい。従って、この遷移規則を用いて４値記録した光磁気記録媒体または磁気記録媒体からの再生符号の誤りを少なくすることができる。
【００３０】
次に、実施例１〜４に示した４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の代表的な構成例を図５〜図９を用いて説明する。
【００３１】
実施例１及び実施例２の４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図５(a) 及び図５(b) に示した。図５(a) に示したように、符号化器１は、遅延器２Ａ、遅延器２Ｂ及び排他的論理和回路３から構成されている。遅延器２Ａに遅延器２Ｂが直列に接続され、符号化器１への入力信号ａと遅延器２Ｂの出力信号との排他的論理和が排他的論理和回路３において演算された後、遅延器２Ａに入力される。ここで、”０”または”１”の２値符号ａを遅延器２Ａに入力すると、排他的論理和回路３からはＣ(1) が、遅延器２ＢからはＣ(0) が出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0)から、表１で規定される４値符号を得ることができる。なお、以降の説明でＣ(1) とＣ(0) が言及された場合は全て、表１に示した規則によって４値符号が決定されるものとする。
【００３２】
【表１】
図５(a) に示した４値記録用符号化器１で実現される４値符号の遷移は、図５(b) に示すように一意に定まることになる。図５(b) には、ある時刻と次の時刻の４値符号間の遷移を矢印で示し、各矢印には入力された２値符号ａの値を添えてある。すなわち、ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。
【００３４】
ここで、図６を用いて、図５の符号化器１に入力される２値符号ａの符号列の例（図６(a) ）、この２値符号ａの符号列に基づいて符号化器１から出力される４値符号（図６(b) ）及びこの４値符号に基づいて記録媒体に記録時に印加される外部磁界強度（図６(c) ）との関係を例示して説明する。例えば、ｔ＝１において図５の符号化器１に２値符号”１”が入力された場合、ｔ＝０における４値符号は”０”であり、ｔ＝１においてＣ(1) ＝１、Ｃ(0) ＝０であるので、図５(b) に示した遷移規則によりｔ＝１において符号化器１から”２”の４値符号が出力される。この４値符号”２”を記録媒体に記録するためには図１(a) の外部磁界強度に対する４値符号の関係よりＨ2 の外部磁界が印加されることになる。実施例２の記録媒体では、記録媒体の記録磁界特性が実施例１の記録媒体と異なるので、図６(b) に示したような４値符号に対応する再生信号を得るためには、図６(d) に示したような外部磁界が印加される必要がある。
【００３５】
次に、実施例１及び２の４値符号化における遷移規則を実行するための別の符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図７(a) 及び図７(b) に示した。図７(a) に示したように、符号化器１１は、遅延器１２Ａ，１２Ｂ及び排他的論理和回路３，４から構成されている。遅延器１２Ａに遅延器１２Ｂが直列に接続されており、排他的論理和回路４において遅延器１２Ａの出力と遅延器１２Ｂの出力との排他的論理和が演算され、排他的論理和回路３において符号化器１１への入力信号ａと排他的論理和回路４の出力との排他的論理和が演算された後、遅延器１２Ａに入力される。”０”または”１”の２値符号ａを排他的論理和回路３に入力すると，遅延器１２ＡからはＣ(1) が、遅延器１２ＢからはＣ(0) が出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0) から、表１で規定される４値符号を得ることができる。符号化器１１で実現される４値符号の遷移は、図７(b) に示すように一意に定まり、図５(b) に類似した４値符号の遷移となる。すなわち、図７(a) の４値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は、次の通りである。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。
【００３６】
次に、実施例３及び実施例４の４値符号化における遷移規則を実行するための符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図８(a) 及び図８(b) に示した。図８(a) に示したように、符号化器２１は、遅延器２２Ａ，２２Ｂ及び排他的論理和回路３，５から構成されている。排他的論理和回路５は、遅延器２２Ａの出力と”１”との排他的論理和を演算し、遅延器２２Ｂに出力する。排他的論理和回路３は遅延器２２Ｂの出力と符号化器２１への入力２値信号ａとの排他的論理和を演算して遅延器２２Ａに出力する。”０”または”１”の２値符号ａを符号化器２１に入力すると、遅延器２２ＡからはＣ(1) が、遅延器２２ＢからはＣ(0) がそれぞれ出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0) から、表１で規定される４値符号を得ることができる。４値記録用符号化器で実現される４値符号の遷移は、図８(b) に示すように一意に定まる。すなわち、図８の４値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は、次の通りである。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。
【００３７】
次に、実施例３及び実施例４の４値符号化における遷移規則を実行するための別の符号化器の構成例及びそれにより実現される４値符号遷移をそれぞれ図９(a) 及び図９(b) に示した。図９(a) に示したように、符号化器３１は、遅延器３２Ａ，３２Ｂ及び排他的論理和回路３，４，５から構成されている。排他的論理和回路５は、遅延器３２Ａの出力と”１”との排他的論理和を演算して遅延器３２Ｂに出力する。排他的論理和回路４は、遅延器３２Ａの出力と遅延器３２Ｂの出力との排他的論理和を演算して排他的論理和回路３に出力する。排他的論理和回路３は、符号化器３１への入力信号ａと排他的論理和回路４の出力との排他的論理和を演算して遅延器３２Ａに出力する。”０”または”１”の２値符号ａを符号化器３１に入力すると，遅延器３２ＡからはＣ(1) が、遅延器３２ＢからはＣ(0) が出力される。出力されたＣ(1) とＣ(0) から、表１で規定される４値符号を得ることができる。４値記録用符号化器で実現される４値符号の遷移は、図９(b) に示すように一意に定まり、図８(b) に類似した４値符号の遷移となる。すなわち、図９の４値記録用符号化器を用いた場合の符号遷移は、次の通りである。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”０”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”３”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”１”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”１”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”２”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”０”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”０”のみが遷移を許される。ある時刻の４値符号が”３”であり、かつ２値符号”１”が４値記録用符号化器に入力される場合、次の時刻には４値符号”２”のみが遷移を許される。
【００３８】
復号方法の実施例
次に、実施例１〜４で説明したような４値記録用符号化方法で符号化した４値符号から２値符号へと復号する方法について説明する。基本的には、誤り訂正を考慮し、ビタビ復号を用いる。すなわち、トレリス線図を作って、再生時に得た各時刻の多値符号を用いてパスメトリックを内部状態ごとに計算し、生き残りパスを得ることで、尤度を最大にする復号を行う。ただし、本発明に係る４値記録記録用符号化方法では、符号化の際に、遅延器に内在する値により一意に定まる内部状態が多値符号と一致しているために、ビタビ復号における処理が簡易化できるという効果がある。例えば、図５(a) の４値記録記録用符号化器１で符号化する際のトレリス線図は図１０のようになり、トレリス線図の内部状態の遷移と、出力される多値符号の遷移とは一致する。内部状態が多値符号と一致するのは、図７〜図９の例においても同様である。
【００３９】
図１０を用いて本発明の復号方法について詳細に説明する。図５の４値記録用符号化器１に２値符号が最初に入力される前に、遅延器２Ａ及び遅延器２Ｂに最初に設定されている数値は両方の遅延器とも”０”と設定し、最初の時刻にＣ(1)とＣ(0) の両方から”０”が出力されるとする。すなわち、最初の時刻の４値符号は”０”とする。図１０に示したトレリス線図による復号の前に、記録時に入力された２値符号系列を、図５(a) の４値記録用符号化器１で４値符号系列に符号化し、雑音によって誤り４値符号系列を含む再生４値符号系列が、再生時に得られたものとする。図１０のトレリス線図の下側に、符号器に入力された２値符号系列、符号化された４値符号系列、誤り４値符号系列、及び誤りを含む再生された４値符号系列をそれぞれ示した。なお、図５(a) の符号化器１に、２値符号”０”が入力される場合のパスは実線の矢印で、２値符号”１”が入力される場合のパスは点線の矢印でそれぞれ示した。ビタビ復号は尤度を最大にする４値符号系列を得るためのもので、本発明における尤度としては、記録時にｘ（＝０，１，２または３）なる４値符号を記録した条件の下で、再生時にｙ（＝０，１，２または３）なる４値符号を再生する確率ｐ（ｙ｜ｘ）を用いる。ビタビ復号は、ｐ（ｙ｜ｘ）を最大とする内部状態の遷移を求めることで符号化の際に入力されたデータ列を求めようとするもので、トレリス線図に示されている内部状態の遷移ごとにパスメトリックを計算し、最終的に生き残ったパスからデータ列を復元する。
【００４０】
パスメトリックは各内部状態の遷移ごとのｐ（ｙ｜ｘ）に応じた数値で、従来よく知られている方式では、例えばトレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号（＝０，１，２または３）の２進表示と再生時の４値符号ｙの２進表示とのハミング距離の累積値をパスメトリックとして用い、パスメトリックが小さなパスが生き残るものとしている。これに対して、本発明の復号方式では、パスメトリックに相当する数値として、トレリス線図上の各時刻の各内部状態での４値符号ｚと再生時の４値符号ｙとの差の絶対値｜ｚ−ｙ｜を各時刻において計算し、｜ｚ−ｙ｜の累積値が小さなパスが生き残るようにする。すなわち、各時刻におけるユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の累積値が最小となるパスを、生き残りパスとして用いる。例えばｚ＝２，ｙ＝１の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（０１）2 となるので、ハミング距離は２となるが、ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜では｜２−１｜＝１となる。また例えばｚ＝２，ｙ＝３の場合には、それらの２進表示はｚ＝（１０）2 及びｙ＝（１１）2 であるのでハミング距離は１となり、ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜も｜２−３｜＝１となり一致する。本発明において２進表示におけるハミング距離の代わりにユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜を用いる理由は、外部磁界の強度に応じて記録された記録媒体を用いて再生する際に、記憶媒体の諸特性の経時変化等で４値符号が本来の数値から変化したとしても、例えば本来の数値”２”が”３”に変化する確率と”２”が”１”に変化する確率が同等程度と想定したためである。ただし、記録媒体の特性によっては、ｚの２進表示とｙの２進表示のハミング距離を用いた方が適する場合もあり得る。
【００４１】
図１０においては、｜ｚ−ｙ｜を各パスを示す矢印についている円の中に示してある。但し、同じ内部状態間の遷移において、前の時刻における｜ｚ−ｙ｜を累積させて表示してある。従って、例えば、内部状態０の系列において、ｔ＝２では、ｔ＝２でのユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜にｔ＝１のユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜を加算して表示してある。ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の累積値が小さなパスが生き残るようにして、尤度を最大にする４値符号系列を得ていくのは通常のビタビ復号と同様であり、図中、Δで表示されたパスは、同一の内部状態に到達する際により尤度が小さいために除外されるパスとなる。図１０ではユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の累積値を用いて、生き残りパスを決定しているが、生き残りパス選択ための尤度に対応する値として、ユークリッド距離｜ｚ−ｙ｜の自乗の累積値を用いることも可能である。このような手順を繰り返しながら各時刻における生き残りパスを順次定めていけば、各状態の生き残りパスのなかから再生データ系列との距離が最小（尤度が大きい）であるパスを最尤パスとして選択することにより、最尤復号と全く等価な復号が実行できる。従って、最尤パスから誤りが訂正された形で２値符号（入力２値符号）を復号することができる。通常、ビタビ復号におけるトレリス線図に示される内部状態は符号化された４値符号と異なるが、図１０に示したように本発明では内部状態そのものが４値符号を示すことになり、トレリス線図の作成の際に内部状態を４値符号に変換する必要がない。
【００４２】
次に、本発明の多値記録用符号化方式を適用するのに好適な記録媒体について説明する。該記録媒体は、図１〜図４で示した記録磁界特性を満足する記録媒体であれば、光磁気記録媒体であっても磁気記録媒体であってもよい。以降の説明では、図１〜図４の記録磁界特性を満足する光磁気記録媒体を例に挙げて説明する。
【００４３】
実施例１〜４で用いることができる光磁気記録媒体としては、例えば出願人らの特開平８−１２９７８４号において示した光磁気記録媒体を使用することができる。例えば、実施例２で用いた、図２に示した記録磁界特性を満足する光磁気記録媒体、すなわち記録を行う際の外部磁界強度Ｈ0 ＜Ｈ1 ＜Ｈ2 ＜Ｈ3 に対して再生信号出力の強さの順序が”０”→”２”→”１”→”３”と４値符号が変化する４値記録用光磁気記録媒体の一例について図１１を用いて説明する。
【００４４】
図１１の左側に光磁気記録媒体の断面構造を示した。この光磁気記録媒体は、基板上に、第１エンハンス膜、第１記録層、第２エンハンス膜、第２記録層、第３エンハンス膜、反射膜及び保護膜を順次積層した構造を有する。各エンハンス膜にはＳｉＮを、反射膜にはＡｌが用いられている。第１記録層は、室温からキュリー温度にかけて希土類原子の副格子磁気モーメントが遷移金属原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なＴｂＦｅＣｏ（ＲＥリッチＴｂＦｅＣｏ）層である。第１記録層は、図１１の右下に示したような記録磁界特性を有し、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が、１つのピーク（記録状態）を有する。一方、第２記録層は、室温からキュリー温度にかけて希土類原子の副格子磁気モーメントが遷移金属原子の副格子磁気モーメントよりも優勢なＴｂＦｅＣｏ（ＲＥリッチＴｂＦｅＣｏ）層に、ＰｔＣｏからなる補助磁性層を積層した構造を有する。第２記録層は、図１１の右上に示すような記録磁界特性を示し、外部磁界に対する光変調記録信号の搬送波対雑音比が２つのピーク（記録状態）を有する。ここで、図２(a) に示したような記録磁界特性を満足する光磁気記録媒体を得るためには、第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントが第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントの２倍程度になるようにすればよい。そのためには、図１１の右上に示したように第２記録層の再生信号出力の範囲Ａａを、図１１の左下に示した第１記録層の再生信号出力の範囲Ａｂに比較して大きくなるように各記録層の膜厚あるいは膜組成比を調整することで所望の光磁気記録媒体を得ることができる。下向きの外部磁界を記録方向の外部磁界、上向きの外部磁界を消去方向の外部磁界として信号の記録を行うものとすると、外部磁界Ｈ0 〜Ｈ4 に対する記録される４値符号との関係は以下のようになる。
【００４５】
(i) 第１記録層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ0 （図１１の右上及び右下図において丸付数字１に示す領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１記録層及び第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に記録方向に向けることができる。光磁気記録媒体より信号として検出されるカー回転角の変化の大きさは、第１記録層及び第２記録層の各遷移金属原子の副格子磁気モーメントの合計に比例するので再生信号出力は４値符号の中で最低の”０”に相当する。
【００４６】
(ii)第１記録層の全体の磁化の向きを消去方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ1 （図１１の右上及び右下図において丸付数字２に示す領域の外部磁界）を消去方向に印加することによって、第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは記録方向に、第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは消去方向に向けることができる。第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントの２倍程度であるので、光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントは、下記の(iii) の光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントの２倍となる。すなわち、光磁気記録媒体からの再生信号出力は４値符号の”２”に相当する。
【００４７】
(iii) 第１記録層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ2 （図１１の右上及び右下図において丸付数字３に示す領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは消去方向に、第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントは記録方向に向けることができる。この場合の光磁気記録媒体からの再生信号出力を、４値符号の”１”とする。
【００４８】
(iv)第１記録層の全体の磁化の向きを記録方向に向けられる大きさの外部磁界Ｈ3 （図１１の右上及び右下図において丸付数字４に示す領域の外部磁界）を記録方向に印加することによって、第１記録層及び第２記録層の遷移金属原子の副格子磁気モーメントを共に消去方向に向けることができる。光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントは(iii) の光磁気記録媒体全体で合計した遷移金属原子の副格子磁気モーメントの３倍となる。すなわち、光磁気記録媒体からの再生信号出力は４値符号の”３”に相当する。
【００４９】
図１１の右上図及び右下図に示した記録外部磁界に対する再生信号出力特性及び上記(i) 〜(iv)の説明より、図２(a) に示した記録磁界特性及び対応する４値符号の関係が得られることがわかる。なお、図１、３及び４に示した記録磁界特性を有する光磁気記録媒体については、記録外部磁界に対する再生出力信号は図１１の右上及び右下図に示した特性と異なるものの、上記と同様の原理により４値符号が記録外部磁界により記録されることになる。
【００５０】
記録再生方法の実施例
実施例１
上記のような光磁気記録媒体を用いて４値記録を行う方法について説明する。図１２に記録再生系の構成例を示す。記録時には、光磁気記録媒体５０を図示しない駆動系により駆動し、光学ヘッド５１及び磁気ヘッド５２を光磁気記録媒体５０の所定のトラックに位置付ける。データ信号５３を、図５（ａ）に示したような符号化器５４により本発明の４値記録用符号化方法に従って４値符号化した後、外部磁界印加回路５５に入力して磁気ヘッド５２を駆動する。この際、既に述べたように、４値符号の遷移が等しい場合に、記録媒体の記録磁界特性に応じて印加する外部磁界強度が異なることに注意して、磁界強度をＨ０〜Ｈ３の４値に強度変調すると共に、この強度変調された４値の外部磁界を、記録クロック５６に同期して光磁気記録媒体５０に印加する。そして、外部磁界が所定の値に切り替わった後、レーザ駆動回路５７により駆動される光学ヘッド５１から光パルスを照射して、光パルス照射部の各記録層を、外部磁界によって磁化反転できる温度まで加熱する。これによって、各光パルスの照射部に、外部磁界の大きさに応じた記録磁区が形成される。なお、記録時に、パルス光の代わりに、一定強度のレーザビームを連続的に照射してもよい。
【００５１】
再生時には、光ヘッド５１により記録トラックから反射光を検出して、カー回転角に相当する再生信号を得る。再生信号をＩ−Ｖ変換器５８で変換した後、イコライザ５９を通すことにより光学的な符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器６０を通じてＡ／Ｄ変換した。デジタルトランスバーサルフィルタ６１で内外周特性差を吸収した後、４値判定器６２により４値を判定し、その後、ビタビ復号器６３に供給して４値信号を２値化してデータ信号６４を得た。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号からクロック発生器６５によりクロック信号を発生させて４値判定器６２及びビタビ復号器６３に供給した。なお、図１２で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系を用いて本発明の符号化及びその復号方法を実施することは可能である。
【００５２】
実施例２
光磁気記録媒体を用いて、パーシャルレスポンス方式と本発明の符号化を併用した実施例を説明する。上記 記録再生方法の実施例１と同様の記録磁界特性を有する光磁気記録媒体を使用する。パーシャルレスポンス方式としては、光学系の伝達関数を考慮してＰＲ（１，１）方式を用いることとする。すなわち記録時には４値で記録するが、再生時には７値検出を行って尤度の高いパスを選ぶことで２値符号系列へと複合する。図１４に記録再生系の構成例を示す。
【００５３】
記録時には、光磁気記録媒体９０を図示しない駆動系により駆動し、光学ヘッド９１及び磁気ヘッド９２を光磁気記録媒体９０の所定のトラックに位置付ける。データ信号９３を、図５（ａ）に示したような符号化器９４により本発明の４値記録用符号化方法に従って４値符号化した後、外部磁界印加回路９５に入力して磁気ヘッド９２を駆動する。この際、既に述べたように、４値符号の遷移が等しい場合に、記録媒体の記録磁界特性に応じて印加する外部磁界強度が異なることに注意して、磁界強度をＨ０〜Ｈ３の４値に強度変調すると共に、この強度変調された４値の外部磁界を、記録クロック９６に同期して光磁気記録媒体９０に印加する。本実施例の場合、実施例１の倍周期で記録クロック信号を発生させた。外部磁界が所定の値に切り替わった後、レーザ駆動回路９７により駆動される光学ヘッド９１から光パルスを照射して、光パルス照射部の各記録層を、外部磁界によって磁化反転できる温度まで加熱する。これによって、各光パルスの照射部に、外部磁界の大きさに応じた記録磁区が形成される。
【００５４】
再生時には、光ヘッド９１により記録トラックから反射光を検出して、カー回転角に相当する再生信号を得る。ＰＲ（１，１）方式を実現するにあたって、再生時のビームスポットの開口部は、少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出可能な構成となっていることが望ましい。再生時のビームスポットの開口部の大きさを制御するために磁気超解像を用いてもよい。再生時のビームスポットの開口部が、少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出することで得た再生信号から７値符号を得るためには波形等化を行うことが好ましい。再生信号をＩ−Ｖ変換器９８で変換した後、イコライザ９９を通すことによりＰＲ（１，１）方式に適した波形等化を施す。イコライザ９９における波形等化のためのトランスバーサルフィルタの係数は、ＰＲ（１，１）方式であることと、ビームスポットの開口部が少なくとも２以上の記録磁区を同時に検出して得られる波形とを考慮して、波形等化された後の波形が適当である係数を設定する。波形等化されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１００を通じてＡ／Ｄ変換する。その後、デジタルトランスバーサルフィルタ１０１で内外周特性差を吸収して７値判定器１０２により７値を判定し、ビタビ復号器１０３に供給して７値符号を２値符号に復号してデータ信号１０４を得た。この際、再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号からクロック発生器１０５によりクロック信号を発生させて７値判定器１０２及びビタビ復号器１０３に供給した。
【００５５】
判定された７値符号の例を、図１５に示す。図１５では比較のため、図１５(a)に通常の４値再生を行う場合、図１５(b)にＰＲ（１,１）方式により７値再生を行う場合を示す。図１５(a) の再生信号は記録信号に対して誤りがなかった場合を示している。図１５(a) においては、記録された４値符号がそのまま４値符号として再生されている。図１５(a) の再生された４値符号は、あらかじめ設定したしきい値で再生信号を４値符号に変換していることを示している。これに対し、図１５(b) においては、記録された４値符号を連続して２個ずつ同時に読み出し加算した値が、７値符号として再生されている。例えば、記録された符号列”０２１０２３１”のうちの最初の”０”を再生する場合には、再生される信号は”０”と次の記録信号”２”の和である０＋２＝２となり、次の記録信号”２”を再生する場合には、２＋１=３が再生されることになる。なお、図１５(b)においても再生信号は記録信号に対して誤りなかったものとして表してある。再生時のビームスポットの開口部の大きさが図１５(a)及び(b)で等しいとすると、図１５(b)のＰＲ（１,１）方式による７値再生を用いた方が、記録媒体上の線記録密度を高く設定することができる。
【００５６】
また、誤り伝播を回避するために、記録時にあらかじめ複数個の４値符号が連続した後に特定の４値符号を規則的に挿入するという手法をとってもよい。この場合、挿入される４値符号としては例えば”０”を常に挿入して遅延素子の初期値をリセットした後、再び４値符号に符号化すればよい。このようにすることで、再生時に検出した７値符号から２値符号を復号する際に誤り伝播を回避できる。なお、図１４で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系を用いて本発明の符号化及びその復号方法をパーシャルレスポンス方式と併用することは可能である。
【００５７】
なお、以上説明したＰＲ（１，１）方式以外のパーシャルレスポンス方式としては、ＰＲ（１，２，１）方式やＰＲ（１，３，３，１）方式等が、光学系の伝達関数に適しており、検出及び波形等化等における変更によって、ＰＲ（１，１）方式と同様に本発明の符号化と併用することが可能である。
【００５８】
実施例３
次に、磁気記録媒体を用いて４値記録を行う方法の例について説明する。図１３に、磁気記録媒体７０を用いた４値記録再生系の構成例を示す。磁気記録媒体としては、例えば、垂直磁気記録媒体を用い得る。記録時には、磁気記録媒体７０を、図示しない駆動系により駆動し、磁気ヘッド７１を所定のトラックに位置付ける。データ信号７２を、図５(a) に示したような符号化器７３に入力して、本発明の４値記録用符号化方法を用いて符号化を行う。この際、既に述べたように、４値符号の遷移が等しい場合に、記録媒体の記録磁界特性に応じて印加する外部磁界強度が異なることに注意して、外部磁界印加回路７４を通じて印加磁界強度をＨ0 〜Ｈ3 の４値に強度変調すると共に、この強度変調された４値の外部磁界を記録クロック７５に同期して磁気ヘッド７１により磁気記録媒体７０に印加する。そして、外部磁界を所定の値に切り替えて外部磁界の大きさに応じた記録磁区を形成する。
【００５９】
再生時は、磁気ヘッド７１からの再生信号を得るが、この際記録時の磁気ヘッド７１ではなく、ＭＲ素子あるいはＧＭＲ素子を用いた再生専用ヘッドを用いてもよい。再生信号をＩ／Ｖ変換器７６で変換した後、アナログ波形等化器７７を通すことにより符号間干渉を除去して、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器７８でＡ／Ｄ変換した。その後、デジタルトランスバーサルフィルタ７９で内外周特性差を吸収した後、４値判定器８０で４値を判定し、ビタビ復号器８１に供給して２値化して再生信号８２を得る。再生クロックは、Ａ／Ｄ変換後の信号を用いてクロック発生器８３により生成する。なお、図１３で示した記録再生系の構成例以外にも、同等の機能を有する記録再生系も符号化及び復号方法で本発明を用いることは可能である。
【００６０】
上記記録再生方法の実施例１及び２のように光磁気記録媒体を用いる例においては、パルス化したレーザ光を照射しながら、記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて４値情報を記録する光磁界変調記録方式を例に挙げて説明してきたが、本発明は記録媒体に照射する光強度に応じて４値情報を記録する光変調記録方式にも適用することができる。例えば、光磁気記録媒体に光変調方式で４値情報を記録する場合には、前記実施例で用いたのと同様に２層の記録層を有する光磁気記録媒体を用い、一定強度の磁界を印加しながら、信号変調（周波数変調）され且つ４値情報（又は２値情報）に合わせて光強度変調されたパルス光を照射することによって実行することができる。さらに外部磁界強度と光強度の両方を組み合わせて変調させ４値情報を記録する方式に対しても本発明は適用可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の符号化及びその復号方法によると、ある時刻に遷移可能な４値符号が、”０”または”２”の場合か、”１”または”３”の場合に制限したために、データ再生時に雑音が含まれても、”０”と”２”の４値符号の識別を誤る確率と、”１”あるいは”３”の４値符号の識別を誤る確率は非常に小さい。従って、本発明の符号化方法を磁界変調記録または光変調記録に用いることによって再生された符号に誤りが発生しにくい。
【００６２】
また、本発明の符号化及びその復号方法を用いることによって、トレリス線図を描くことが可能であるので、再生信号の復号時に、尤度を最大化するように復号するビタビ復号を適用することが可能となる。従って、任意の時刻でデータ再生時に雑音が含まれても誤りを補正しやすい。
【００６３】
本発明の符号化及びその復号方法は、２つの遅延器を含む簡単な構造の４値記録用符号化器を用いて符号化を実行することができる。さらに、４値記録用符号化器の２つの遅延器に内在する値は、各時刻における４値符号を一意に定め、同時に内部状態でもあるため、ビタビ復号における処理量を削減できる。
【００６４】
さらに、４値符号の遷移の制限として、印加する外部磁界または照射する光の強度が最大の場合に記録される４値符号と、印加する外部磁界または照射する光の強度が最小の場合に記録される４値符号との間の遷移を禁じたために、外部磁界を印加する磁気ヘッドあるいはコイルまたはレーザ等の光源の負荷を低減し且つそれらのインダクタンス等に起因する遅延を防止することができる。
【００６５】
また、本発明の符号化は、ＰＲ（１，１）方式等のパーシャルレスポンス方式と併用することが可能であり、記録時には４値で記録し、再生時には７値検出し２値へと復号することも可能である。記録媒体の特性によっては再生時に７値検出してもタイミングジッタ及び雑音が比較的少ない場合もあり、本発明の符号化とパーシャルレスポンス方式との併用することで線記録密度を高めることが可能となる。よって本発明の符号化方法は高密度記録媒体の記録再生に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】符号化方法の実施例１で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図１(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図１(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図２】符号化方法の実施例２で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図２(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図２(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図３】符号化方法の実施例３で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図３(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図３(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図４】符号化方法の実施例４で説明した４値記録用符号化及び復号方法における４値符号遷移の規則を示す図であり、図４(a) は記録媒体の記録時の外部磁界強度と再生時の相対信号出力の関係を示し、図４(b) はある時刻の４値符号から次の時刻の４値符号への遷移の制限を示す。
【図５】符号化方法の実施例１及び実施例２の４値符号の遷移規則を実行するための４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図５(a) は符号化器の構成図を示し、図５(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図６】図５に示す４値記録用符号化器を用いて図１(a) の記録磁界特性を有する記録媒体に記録する場合において、符号化器に入力する２値符号列（図６(a) ）、符号化器から出力される４値符号（図６(b) ）及び出力された４値符号に基づいて記録媒体に印加される外部磁界強度（図６(c) ）の関係を説明する図であり、図６(d) は図２(a) の記録磁界特性を有する記録媒体に図６(b) の４値符号を記録する際に印加される外部磁界強度を示す。
【図７】符号化方法の実施例１及び実施例２の４値符号の遷移規則を実行するための別の４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図７(a) は符号化器の構成図を示し、図７(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図８】符号化方法の実施例３及び実施例４の４値符号の遷移規則を実行するための４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図８(a) は符号化器の構成図を示し、図８(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図９】符号化方法の実施例３及び実施例４の４値符号の遷移規則を実行するための別の４値記録用符号化器の構成例及びそれにより実行される遷移を示す図であり、図９(a) は符号化器の構成図を示し、図９(b) は符号化器に入力される２値符号とある時刻における４値符号とにより決定される次の時刻への遷移を示す。
【図１０】本発明の４値記録用符号化方法を用いて記録媒体に記録された４値符号を再生する際に用いるビタビ復号を説明するためのトレリス線図である。
【図１１】本発明の４値記録用符号化及び復号方法に用いられる光磁気記録媒体の構造及び記録層毎の記録外部磁界に対する再生出力特性を示す図である。
【図１２】記録再生方法の実施例１に従って、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いて光磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１３】記録再生方法の実施例３に従って、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いて磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１４】記録再生方法の実施例２に従って、本発明の４値記録用符号化及び復号方法を用いて光磁気記録媒体を記録再生するための記録再生装置の概要図である。
【図１５】記録再生方法の実施例２のＰＲ（１，１）方式による７値検出を説明するための図であり、図１５(a) は通常の４値再生する場合の記録媒体上に記録された４値符号と再生された４値符号の関係を示し、図１５(b) はＰＲ（１，１）方式による７値検出を行う場合の記録媒体上に記録された４値符号と再生された７値符号の関係を示す。
【符号の説明】
１，１１，２１ ４値記録用符号化器
２Ａ，２Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ 遅延器
５０,９０ 光磁気記録媒体
５１,９１ 光ヘッド
５２，７１ 磁気ヘッド
５３,９３ データ信号
５４，７３,９４ 符号器
５６,９６ 記録クロック
５８，７６,９８ Ｉ／Ｖ変換器
６２，８０ ４値判定器
９２ ７値判定器
６０，７８,１００ Ａ／Ｄ変換器
６３，８１,１０３ ビタビ復号器
７０ 磁気記録媒体
Claims (8)
- 記録媒体に印加する外部磁界の強度に応じて４値情報を記録する記録方法に用いられる４値記録用符号化方法において、
ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、当該ある時刻における４値符号が、符号器に入力される２値符号と直前の時刻における４値符号とにより一意に定まり、該２値符号が”０”のときの該ある時刻における４値符号と、該２値符号が”１”のときの該ある時刻における４値符号との差の絶対値が”２”になるような遷移のみが許容されることを特徴とする上記４値記録用符号化方法。 - 前記ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、印加する外部磁界の最大強度に対応する４値符号と、印加する外部磁界の最小強度に対応する４値符号との間の遷移を禁じることを特徴とする請求項１に記載の４値記録用符号化方法。
- 記録媒体に照射する光強度に応じて４値情報を記録する記録方法に用いられる４値記録用符号化方法において、
ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、当該ある時刻における４値符号が、符号器に入力される２値符号と直前の時刻における４値符号とにより一意に定まり、該２値符号が”０”のときの該ある時刻における４値符号と、該２値符号が”１”のときの該ある時刻における４値符号との差の絶対値が”２”になるような遷移のみが許容されることを特徴とする上記４値記録用符号化方法。 - 前記ある時刻における４値符号への直前の時刻における４値符号からの遷移において、照射する光の最大強度に対応する４値符号と、照射する光の最小強度に対応する４値符号との間の遷移を禁じることを特徴とする請求項３に記載の４値記録用符号化方法。
- 前記符号化が、２つの遅延素子を備える符号化器を用いて行われ、該２つの遅延素子の出力値から上記ある時刻における４値符号が一意に定まることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の４値記録用符号化方法。
- 前記記録媒体として光磁気記録媒体を用いることを特徴する請求項１〜５のいずれか一項に記載の４値記録用符号化方法。
- 前記記録媒体として磁気記録媒体を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の４値記録用符号化方法。
- 請求項１または３に記載の符号化方法を用いた記録媒体の記録方法。
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