JP3851795B2 - 復号方法および記録媒体再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、情報データに誤り訂正符号化及びランレングス制限(Run Length Limited：以下ＲＬＬと言う)変調等の変調を施してチャネルデータを作成し、そのチャネルデータを記録媒体に記録し、記録媒体から再生されたチャネルデータにＲＬＬ復調等の復調及び誤り訂正復号を施して情報データを復元する際における復号方法および記録媒体再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誤り訂正方式のうち、ターボ符号方式が、誤り無しに送信可能な伝送速度の理論上の限界(すなわちシャノン限界)に迫る程の高性能を有するために、主に通信分野において注目を浴びている。また、上記通信分野だけではなく、記録媒体分野にターボ符号方式を応用する研究も盛んに発表されている。
【０００３】
このターボ符号を用いた記録再生システムを簡単に説明する。図１３は、ターボ符号の符号化処理および復号処理を行う記録再生装置の概略図である。畳み込み符号化器１は、入力された情報データｕiに畳み込み符号化を施して符号データｃiを出力する。インターリーバ２は、入力された符号データｃiに疑似ランダム置換を施してチャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、パーシャルレスポンス(Partial Response：以下、ＰＲと略称する)チャネル通信路３に送信される。このＰＲチャネル通信路３は、隣接するチャネルデータａi間で干渉し合う特性を有する。そのために、ＰＲチャネル通信路３から再生された再生信号ｙ'iには符号間干渉が生じている。また、チャネルデータａiは、ＰＲチャネル通信路３を通過する際にノイズ付加,帯域制限,クロストーク等の変形を受ける。したがって、ＰＲチャネル通信路３から再生された再生信号ｙ'iには誤りが付加されているのである。
【０００４】
対数尤度演算回路４は、上記再生信号ｙ'iを入力して対数尤度を計算し、再生信号ｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i|yi)を出力する。ここで、ｙiは、ＰＲチャネル通信路３が理想的な場合の再生信号である。理想的であるとは、ノイズ等による変形がなく、ＰＲチャネル通信路３の伝達特性がＰＲ伝達特性と同一の場合である。対数尤度Ｌ(y'i|yi)は、ＰＲチャネルの事後確率(A Posteriori Probability：以下、ＡＰＰと略称する)復号器５の符号入力端子c;Iに入力される。ここで、ダッシュ「'」のある記号は、再生後に復元されたデータであることを表し(つまり、ＰＲチャネル通信路３によって誤りが付加されていることを表し)、ダッシュ「'」の無い記号は、記録前のデータであることを表す。
【０００５】
一般に、ＡＰＰ復号器は２入力２出力の端子を有している。すなわち、情報データの尤度が入力される情報入力端子u;Iと、符号データの尤度が入力される符号入力端子c;Iと、情報データの尤度を出力する情報出力端子u;Oと、符号データの尤度を出力する符号出力端子c;Oである。そして、ＡＰＰ復号器は、情報データの尤度と符号データの尤度とが入力されて、符号に関する拘束条件に基づいて各尤度を更新するのである。尚、情報入力端子u;Iに入力される尤度は、事前情報(A Prior Information)と呼ばれる。そして、情報出力端子u;Oからは、更新された情報データの尤度が出力される。また、符号出力端子c;Oからは、更新された符号データの尤度が出力されるのである。ここで、上記情報データとは、ＡＰＰ復号器に対応する符号化器に入力されるデータを意味し、符号データは、上記符号化器から出力されるデータを意味する。
【０００６】
すなわち、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５では、符号入力端子c;Iには再生信号ｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i|yi)が入力され、情報入力端子u;Iにはインターリーバ１１の出力Ｌ(a'i;I)が入力される。また、情報出力端子u;Oからはチャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;O)が出力されるのである。尚、ＰＲチャネルデータｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i;O)が出力される符号出力端子c;Oは、何れとも未接続である。
【０００７】
減算器６は、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５からのチャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;O)からインターリーバ１１の出力Ｌ(a'i;I)を減算し、その減算結果をＬext(a'i)として出力する。すなわち、減算器６は、ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５によって更新されたチャネルデータａ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。
【０００８】
デインターリーバ７は、上記減算器６から入力されたＬext(a'i)に上述の疑似ランダム置換の逆置換を施して、符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;I)を出力する。畳み込み符号のＡＰＰ復号器８は、符号入力端子c;Iにデインターリーバ７からの対数尤度比Ｌ(c'i;I)が入力される一方、情報入力端子u;Iにはゼロが入力される。そして、情報出力端子u;Oから情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(u'i;O)を出力する一方、符号出力端子c;Oから符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O)を出力する。こうして、畳み込み符号のＡＰＰ復号器８の情報出力端子u;Oから出力された情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(u'i;O)は、コンパレータ９によって二値化され、復元された情報データｕ'iとして出力される。
【０００９】
減算器１０には、上記畳み込み符号のＡＰＰ復号器８の符号出力端子c;Oから出力された符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O)と、デインターリーバ７からの符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;I)とが入力される。そして、上記対数尤度比Ｌ(c'i;O)から対数尤度比Ｌ(c'i;I)が減算され、その減算結果がＬext(c'i)として出力される。すなわち、減算器１０は、畳み込み符号のＡＰＰ復号器８によって更新された符号データｃ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。
【００１０】
インターリーバ１１は、上記減算器１０から入力されたＬext(c'i)に上述した疑似ランダム置換を施して、チャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;I)を出力する。こうして、インターリーバ１１から出力されたチャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;I)は、上述したように、ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５の情報入力端子u;Iに入力されるのである。
【００１１】
上述のように、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５と畳み込み符号のＡＰＰ復号器８との２つのＡＰＰ復号器の間で対数尤度比を繰り返し受け渡して、反復復号を行うことをターボ復号と言う。このターボ復号によれば、上記復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができるのである。ここで、初回の復号動作時の場合には、ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５の情報入力端子u;Iに入力するＬ(a'i;I)はゼロとする。
【００１２】
尚、上記ターボ復号の動作原理は、例えば、文献１「“Iterative Correction of Intersymbol Interference:Turbo-Equalization”, European Transactions on Telecommunications, Vol.6, No.5, pp.507-511, Sep.-Oct. 1995」や、文献２「“Concatenated Codes and Iterative (Turbo) Decoding for PRML Optical Recording Channels”， Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage 1999, SPIE Vol.3864, pp.342-344, July 1999」に詳しく述べられている。
【００１３】
その場合、上述したように、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５における符号入力端子c;Iに入力される情報は、対数尤度Ｌ(y'i|yi)のごとく軟情報である必要がある。さらに、上記２つのＡＰＰ復号器５,８の間で受け渡しされる各情報も、Ｌ(a'i;O),Ｌext(c'i),Ｌ(a'i;I),Ｌ(c'i;O),Ｌext(a'i)およびＬ(c'i;I)のごとく軟情報である必要がある。
【００１４】
上記ＰＲチャネル通信路３が記録媒体である場合、すなわち磁気記録,光磁気記録,光記録等の媒体に記録および再生を行うシステムの場合には、ＰＲチャネル通信路３の帯域制限,符号間干渉,クロック同期等の制約条件が存在する。そのために、変調方式には、通常ＲＬＬが用いられている。ＲＬＬは、一般にＲＬＬ(ｄ,k)と表記される。ここで、「ｄ」および「ｋ」は、非ゼロ復帰逆転(ＮＲＺI)則に基づくチャネルデータ列において「０」の最小および最大のラン長を表す。
【００１５】
さらに、上記ＲＬＬを詳しく説明すると、記録波形列の極性反転間隔が、最小極性反転間隔Ｔminと最大極性反転間隔Ｔmaxとに制限されることである。すなわち、記録波形列の各反転間隔Ｔは、Ｔmin≦Ｔ≦Ｔmaxの範囲内にあるのである。一般に、最小極性反転間隔Ｔminは(ｄ＋１)×Ｔwと表される。また、最大極性反転間隔Ｔmaxは(ｋ＋１)×Ｔwと表される。ここで、「Ｔw」は再生信号の検出窓幅であり、各極性反転間隔の最大公約数に等しくＴw＝η×Ｔbである。尚、Ｔbは変調前のデータ間隔である。また、ηは符号化率と呼ばれ、ｍ/ｎに等しい。つまり、変調前のｍビットが変調後のｎビットへ変換されることになる。
【００１６】
このＲＬＬ変調およびＲＬＬ復調は、一般に論理演算回路により行われる。または、論理演算結果を予めＲＯＭ(リード・オンリ・メモリ)に記憶させておき、このＲＯＭをテーブルとして参照することにより行われる。したがって、上記ＲＬＬ復調の入力データは硬情報であり、ＲＬＬ復調の出力データも硬情報となる。
【００１７】
図１４は、ＰＲチャネル通信路に対する情報の送信・再生にＲＬＬ変調方式を適用した従来の記録再生装置の概略図である。誤り訂正符号化器１５は、入力された情報データｕiに誤り訂正符号化を施して符号データｃiを出力する。ＲＬＬ変調器１６は、入力された符号データｃiにＲＬＬ変調を施してチャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、ＰＲチャネル通信路１７に送信される。
【００１８】
上述したように、上記ＰＲチャネル通信路１７から再生された再生信号ｙ'iには誤りが付加されている。最尤(Maximum Likelihood：以下、ＭＬと略称する)復号器１８は、入力された上記再生信号ｙ'iから、ＰＲチャネル通信路１７の特性によって生じる符号間干渉とＲＬＬ条件とに基づいてチャネルデータａ'iを推定し、出力する。ここで、上記ＲＬＬ条件とは、記録波形列の各反転間隔Ｔが、上記Ｔmin≦Ｔ≦Ｔmaxの範囲内にあることをいう。ＭＬ復号は、一般にビタビ・アルゴリズムに基づいて計算されるため、ビタビ復号と呼ばれることもある。尚、上記ＭＬ復号器１８は、原理的に、推定した結果を硬情報として出力する。すなわち、上記推定されたチャネルデータａ'iは二値データなのである。
【００１９】
ＲＬＬ復調器１９は、復元されたチャネルデータａ'iに復調を施して、復元された符号データｃ'iを出力する。誤り訂正復号器２０は、入力された符号データｃ'iにおけるＰＲチャネル通信路１７で付加された誤りを訂正し、復元された情報データｕ'iを出力する。
【００２０】
このように、上記ＰＲチャネル通信路１７から再生されたデータをＭＬ復号する方式は、ＰＲＭＬ(Partial Response Maximum Likelihood)方式と呼ばれ、記録媒体再生装置に広く利用されている。
【００２１】
ターボ符号を用いた通信(または記録再生)システムを簡単に説明する。図１５は、ターボ符号の符号化処理及び復号処理を行う記録再生装置の概略図である。ターボ符号化器２１は、入力された情報データｕiに誤り訂正符号化を施して符号データｃiを出力する。変調器２２は、入力された符号データｃiに変調を施してチャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、通信路２３に送信(あるいは記録)される。ここで、上記通信路２３とは、無線通信路,有線通信路あるいは記録媒体等である。
【００２２】
上記チャネルデータａiは、各通信路２３の特性に応じて、ノイズ付加,フェージング,マルチパス,帯域制限,符号間干渉,クロストーク等の変形を受ける。したがって、通信路２３から受信(あるいは再生)したチャネルデータａ'iには誤りが付加されている。復調器２４は、入力された復調前のデータａ'iに復調を施し、復元された符号データｃ'iを出力する。ターボ復号器２５は、入力された符号データｃ'iにおける通信路２３で付加された誤りを訂正し、復元された情報データｕ'iを出力する。
【００２３】
一般に、上記ターボ復号器２５が誤り訂正処理を行うためには、復元された符号データｃ'iが軟情報である必要がある。したがって、復調器２４は、上記符号データｃ'iを軟情報として出力する必要がある。また、上述したように、通信路２３が記録媒体である場合、すなわち磁気記録,光磁気記録,光記録等の媒体に記録および再生を行うシステムの場合には、通常変調方式としてＲＬＬ変調が用いられている。その場合には、変調器２２はＲＬＬ変調器となり、復調器２４はＲＬＬ復調器となる。
【００２４】
図１６は、従来のＲＬＬ復調器(図１４におけるＲＬＬ復調器１９あるいは図１５における通信路２３が記録媒体である場合の復調器２４)の構成を示すブロック図である。図１４に示すＭＬ復号器１８から出力された復元されたチャネルデータａ'i、あるいは、図１５に示す通信路２３から出力された復元されたチャネルデータａ'iは、ｐ段シフトレジスタ２６に入力される。このシフトレジスタの段数ｐは、一般にｎ以上となる。上記ｐ段シフトレジスタ２６は、データを間隔Ｔw毎にシフトしてパラレルデータ(a'1,a'2,…,a'k,…,a'p)を出力する。論理演算回路２７は、パラレルデータ(a'1,a'2,…,a'k,…,a'p)が入力されて上述の論理演算を行って、復調後のパラレルデータ(c'1,c'2,…,c'j,…,c'm)を出力する。パラレルロード機能付きｍ段シフトレジスタ２８は、復調後のパラレルデータ(c'1,c'2,…,c'j,…,c'm)をパラレルロードし、間隔Ｔb毎にシフトして復調後のシリアルデータｃ'iを出力する。上記論理演算およびパラレルロードは、間隔(ｍ×Ｔb)毎に同期して行われる。
【００２５】
このように、上記ＲＬＬ復調器１９は、硬情報(すなわち二値化された)チャネルデータａ'iを入力して復調を施し、硬情報(すなわち二値化された)復調後の符号データｃ'iを出力するのである。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の記録再生装置には以下のような問題がある。すなわち、上述のごとく、ＲＬＬ変調方式を用いる場合には、ＲＬＬ復調器１９あるいは復調器２４は、符号データｃ'iを硬情報として出力する。一方において、ＲＬＬ復調器１９あるいは復調器２４に入力されるチャネルデータａ'iは、硬情報である必要がある。これに対して、図１３に示すようなＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５と畳み込み符号のＡＰＰ復号器８との２つのＡＰＰ復号器を用いるターボ復号方式には、復元された符号データｃ'iを軟情報として入力する必要がある。また、図１５に示すようなターボ復号器２５には、復元された符号データｃ'iを軟情報として入力する必要がある。
【００２７】
したがって、上記通信路２３を記録媒体とする記録再生装置を構築する場合には、ＲＬＬ復調器を用いる関係上ターボ復号器を使用することができず、図１４に示すようなＰＲＭＬを用いなければならない。そのため、ターボ復号器を使用した場合に比して、上記記録媒体への記録密度が低下すると言う問題がある。
【００２８】
そこで、この発明の目的は、ＲＬＬ復調方法を適用したターボ復号による復号方法、この復号方法を用いた記録媒体再生装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明は、情報データに誤り訂正符号化を施して符号データを生成し,この符号データに変調を施して生成されたチャネルデータが通信路を通過して再生された再生データに基づいて,上記情報データを復号する復号方法であって、確率演算手段によって上記再生データのビット毎の確率を演算すると共に、上記再生データのビット毎の確率と符号データの事前情報とを入力として,上記変調に関する拘束条件に基づいて,第１のＡＰＰ復号手段によって上記符号データの事後確率を生成して出力する第１のＡＰＰ復号処理と、上記符号データの事後確率を入力として,上記誤り訂正符号の拘束条件に基づいて,第２のＡＰＰ復号手段によって,上記情報データの事後確率と符号データの事前情報とを生成して出力する第２のＡＰＰ復号処理の各処理を、反復繰り返し行って、反復復号を行うことを特徴としている。
【００３０】
上記構成によれば、第２のＡＰＰ復号処理と共に反復復号を行う第１のＡＰＰ復号処理によって、再生データのビット毎の確率と符号データの事前情報とを入力として、記録時に情報データに施された変調に関する拘束条件に基づいて、符号データの事後確率が生成されて出力される。そして、上記第２のＡＰＰ復号処理によって、符号データの事後確率で成る軟情報を入力として、記録時に情報データに施された誤り訂正符号の拘束条件に基づいて、上記情報データの事後確率と符号データの事前情報とが生成されて出力される。こうして、軟情報を扱い得る復調が適用された反復復号方法、すなわち記録媒体の再生に適した反復復号方法が実現される。
【００３１】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記誤り訂正符号化はターボ符号化であり、上記第２のＡＰＰ復号処理は上記ターボ符号化に対応したターボ復号処理である。
【００３２】
上記構成によれば、軟情報を扱い得る復調を前段とするターボ復号方法あるいは軟情報を扱い得る復調が適用されたターボ復号方法、すなわち記録媒体の再生に適したターボ復号方法が実現される。
【００３３】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記変調はＲＬＬ変調であり、上記通信路はナイキストの第１基準を満足するように等化されており、上記第１のＡＰＰ復号処理時に用いる上記変調に関する拘束条件は,ＲＬＬ変調に関する拘束条件である。
【００３４】
この実施例によれば、ナイキストの第１基準を満足するように等化された通信路、すなわち符号間干渉のない通信路である記録媒体に適合したＲＬＬ変調と上記第１のＡＰＰ復号処理とが実現される。
【００３５】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記第１のＡＰＰ復号処理は、上記変調に関する拘束条件を表すと共に、メモリに格納されているトレリス線図情報に基づいて行われる。
【００３６】
この実施例によれば、上記第１のＡＰＰ復号処理が、メモリに格納されたトレリス線図情報を参照することによって簡単な処理で行われる。
【００３７】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記誤り訂正符号化は畳み込み符号化である。
【００３８】
この実施例によれば、ターボ復号化に適した誤り訂正符号化が実現される。
【００３９】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記確率および事後確率として対数尤度比を用いると共に、上記事前情報として対数尤度比の値を用いる。
【００４０】
この実施例によれば、上記確率演算手段 , 第１のＡＰＰ復号手段および第２のＡＰＰ復号手段によって、上記演算および生成等を行う際の演算量が削減される。
【００４１】
また、第２の発明の記録媒体再生装置は、情報データに誤り訂正符号化を施して符号データを生成し,この符号データにＲＬＬ変調を施したチャネルデータが記録された記録媒体から,記録されているチャネルデータを再生して再生データを出力する再生手段と、上記第１の発明の復号方法によって上記再生データから上記情報データの事後確率を得,この情報データの事後確率に基づいて上記情報データを復元する復号手段を備えたことを特徴としている。
【００４２】
上記構成によれば、復号手段による第１のＡＰＰ復号処理に用いる変調に関する拘束条件としてＲＬＬ変調に関する拘束条件を適用する一方、上記復号手段による第２のＡＰＰ復号処理としてターボ復号処理を適用することによって、ＲＬＬ復調とターボ復号とが適用された復号方法によって記録媒体の再生および復号を行うことが可能になる。したがって、上記記録媒体の記録密度が高められる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１参考例）
図１は、本第１参考例における記録媒体再生装置のブロック図である。また、図２は、図１に示す記録媒体再生装置によって再生されるチャネルデータａiを記録媒体に記録する記録媒体記録装置のブロック図である。先ず、記録媒体記録装置について説明する。
【００４４】
図２に示す記録媒体記録装置において、畳み込み符号化器３１は、入力された情報データｕiに畳み込み符号化を施して符号データｅiを出力する。インターリーバ３２は、入力された符号データｅiに疑似ランダム置換を施して、インターリーブ後の符号データｃiを出力する。ＲＬＬ変調器３３は、入力されたインターリーブ後の符号データｃiにＲＬＬ変調を施して、チャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、記録回路３４によって記録媒体３５に記録される。ここで、記録回路３４は、磁気記録,光磁気記録,光記録等による記録を行う。このように、本記録媒体記録装置においては、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方を行うのである。
【００４５】
次に、図１に示す記録媒体再生装置について説明する。再生回路４１は、記録媒体３５に記録されたチャネルデータを再生し、再生信号ｙ'iを出力する。記録回路３４,記録媒体３５および再生回路４１は通信路を構成している。尚、再生回路４１は、ナイキスト(Nyquist)の第１基準を満足するように再生信号ｙ'iを等化しているものとする。そのために、再生信号ｙ'iには符号間干渉は無い。また、再生信号ｙ'iは、上記通信路を通過する際にノイズ付加,帯域制限,クロストーク等の変形を受ける。したがって、再生信号ｙ'iには誤りが付加されているのである。
【００４６】
上記確率演算手段としての対数尤度比演算回路４２は、入力された上記再生信号ｙ'iに基づいて対数尤度を演算し、再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を出力する。そして、この対数尤度比Ｌ(y'i)は、第１ＡＰＰ復号器４３の符号入力端子c;Iに入力される。さらに、第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;Iには上記置換手段としてのインターリーバ４９の出力Ｌ(c'i;I)が入力される。この出力Ｌ(c'i;I)は、後に述べる第２ＡＰＰ復号器４６によって更新された符号データｅ'iの外部情報をインターリーブしたものであり、これを符号データｃ'iの事前情報として第１ＡＰＰ復号器４３に入力するのである。
【００４７】
上記第１ＡＰＰ復号器４３は、変調に関する拘束条件に従って事後確率復号を行う。尚、第１ＡＰＰ復号器４３の詳細については後述する。そして、第１ＡＰＰ復号器４３は、情報出力端子u;Oから符号データｃ'iの事後確率Ｌ(c'i;O)を出力する。また、ＰＲチャネルデータｙ'iの事後確率Ｌ(y'i;O)が出力される符号出力端子c;Oは、何れとも未接続である。すなわち、第１ＡＰＰ復号器４３は、変調に関する拘束条件に基づいて各尤度を更新するのである。
【００４８】
尚、確率値を表すために対数尤度比を用いている。例えば、符号データｃiに関する対数尤度比は、次式で定義される。
ここで、Ｐ(c'i|ci＝１)は、送信した符号データｃiが１である際に、復元した符号データがc'iである条件付確率である。同様に、Ｐ(c'i|ci＝０)は、送信した符号データｃiが０である際に、復元した符号データがc'iである条件付確率である。尚、lnは自然対数関数を表す。
【００４９】
上記第１演算手段としての第１減算器４４は、上記第１ＡＰＰ復号器４３から符号データｃ'iの事後確率Ｌ(c'i;O)が出力された直後に動作して、上記事後確率Ｌ(c'i;O)から後述するインターリーバ４９の出力Ｌ(c'i;I)を減算し、その減算結果をＬext(c'i)として出力する。すなわち、第１減算器４４は、第１ＡＰＰ復号器４３によって更新された符号データｃ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。この差分は、外部情報(Extrinsic Information)と呼ばれる。上記逆置換手段としてのデインターリーバ４５は、第１減算器４４から入力された外部情報Ｌext(c'i)に、上述した疑似ランダム置換の逆置換を施して、デインターリーブ後(つまり、インターリーブ前)の符号データe'iの対数尤度比Ｌ(e'i;I)を出力する。
【００５０】
第２ＡＰＰ復号器４６は、符号入力端子c;Iにデインターリーバ４５からの対数尤度比Ｌ(e'i;I)が入力される一方、情報入力端子u;Iにはゼロが入力される。この対数尤度比Ｌ(e'i;I)は、第１ＡＰＰ復号器４３によって更新された符号データｃ'iの外部情報をデインターリーブしたものであり、これを符号データｅ'iの事前情報として第２ＡＰＰ復号器４６に入力するのである。
【００５１】
上記第２ＡＰＰ復号器４６は、上記畳み込み符号に関する拘束条件に基づいて事後確率復号を行う。そして、第２ＡＰＰ復号器４６は、情報出力端子u;Oから情報データｕ'iの事後確率Ｌ(u'i;O)を出力する一方、符号出力端子c;Oからは符号データｅ'iの事後確率Ｌ(e'i;O)を出力する。すなわち、第２ＡＰＰ復号器４６は、畳み込み符号に関する拘束条件に基づいて各尤度を更新するのである。こうして、上記第２ＡＰＰ復号器４６の情報出力端子u;Oから出力された情報データｕ'iの事後確率Ｌ(u'i;O)は、コンパレータ４７によって二値化されて、復元された情報データｕ'iとして出力されるのである。
【００５２】
上記第２演算手段としての第２減算器４８は、上記第２ＡＰＰ復号器４６から符号データｅ'iの事後確率Ｌ(e'i;O)が出力された直後に動作する。そして、デインターリーバ４５からの符号データｅ'iの対数尤度比Ｌ(e'i;I)と上記事後確率Ｌ(e'i;O)とが入力されて、事後確率Ｌ(e'i;O)から対数尤度比Ｌ(e'i;I)を減算して減算結果Ｌext(e'i)を出力する。すなわち、第２減算器４８は、第２ＡＰＰ復号器４６によって更新された符号データｅ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。尚、この差分も、外部情報と呼ばれる。
【００５３】
上記インターリーバ４９は、上記第２減算器４８からの外部情報Ｌext(e'i)に上述した疑似ランダム置換を施し、符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;I)を出力する。こうして出力された対数尤度比Ｌ(c'i;I)は、上述したように、第１減算器４４と第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;Iとに入力されるのである。
【００５４】
こうして、上記第１ＡＰＰ復号器４３と第２ＡＰＰ復号器４６との間で符号データの対数尤度比を繰り返し受け渡してターボ復号が行われ、復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができる。尚、初回の復号動作時には、第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;IにゼロのＬ(c'i;I)を入力する。
【００５５】
次に、上記第１ＡＰＰ復号器４３の動作について具体的に説明する。図３は、「スタンダーダイジング・インフォメーション・アンド・コミュニケーション・システム：Standardizing Information and Communication Systems」のスタンダードＥＣＭＡ‐１９５によって規格化されているＲＬＬ(１,７)の変調表である。この場合は、変調後の符号データのビット数ｍ＝２、変調前のチャネルデータのビット数ｎ＝３である。但し、図３に示す変調表において、チャネルビットの「１」は、再生信号の極性反転を表している。また、チャネルビットの「０」は、先行する直前のビットと同極性にすること(つまり、前極性保持)を表している。このような信号をＮＲＺＩ則に基づく信号と称することにする。ＲＬＬ変調器３３は、この変調表を参照することによって、変調前の符号データ４ビットと直前に変調されたチャネルデータ１ビットとを参照して、変調後のチャネルデータ３ビットを計算することができる。
【００５６】
尚、上記ＮＲＺＩ則に基づくチャネルデータｚiは、ＲＬＬ変調器３３によって、ＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換(以下、ＮＲＺ変換と言う)されて記録媒体３５に記録される。図４は、その変換を行うための変換表である。図２における記録回路３４が記録媒体３５に記録する極性は、ＮＲＺ則に従ったチャネルデータａiに基づいているのである。
【００５７】
上記ＲＬＬ変調器３３は、変調前の符号データｃi２ビットを順に入力し、それに応じて変調後のチャネルデータａi３ビットを順に出力することができる。その際に、出力されるチャネルデータａi３ビットの値は、入力された符号データｃi２ビットだけでなく、その直前に入力された２ビットの符号データｃiと直前に出力された１ビットのチャネルデータａiとに関係している。換言すれば、出力データ３ビットは、入力データ２ビットだけでなく、過去の入力データ２ビットおよび出力データ１ビットに拘束されている。従って、ＲＬＬ(１,７)変調される符号はトレリス符号であると見なすことができるのである。
【００５８】
図５は、上記ＲＬＬ(１,７)変調される符号をトレリス符号と見なした場合のトレリス線図である。このトレリス線図において、内部状態はＳ0からＳ11までの１２種類である。ここで、時点ｋは、変調前の符号データｃi２ビット毎の時刻を表す。すなわち、時点ｋが１つ進む毎ごとに、符号データｃi２ビットが変調され、チャネルデータａi３ビットが出力される。
【００５９】
また、図５に示すトレリス線図に基づく現状態,入力値(変調前データｃi),出力値(変調後データａi)および次状態の対応表を図６に示す。この対応表の入力値は、図３に示す変調表における「後に続く入力ビット」に相当する。また、出力値は、図３に示す変調表における「チャネルビットＲＬＬ(１,７)」から上記ＮＲＺ変換されたＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに相当する。例えば、時点ｋにおいて内部状態がＳ11である場合に、２ビットの入力値が(１,１)であるならば３ビットの出力値は(０,０,０)となり、次時点(k+1)における内部状態はＳ10になる。このように、上記トレリス線図は、ＲＬＬ変調に関する拘束条件に相当する。そして、このトレリス線図に基づく図６に示す対応表は、ＲＬＬ変調に関する拘束条件に相当するのである。
【００６０】
以上のように、図２に示す記録媒体記録装置では、上記ＲＬＬ変調器３３によって符号データｃiにＲＬＬ変調を施し、ＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換されて記録媒体３５に記録される。そして、記録回路３４,記録媒体３５および再生回路４１は、ナイキストの第１水準を満たすように等化されている。その場合には、図１に示す記録媒体再生装置の再生回路４１によって再生された再生信号ｙiは、符号データｃiを図６に示す対応表に従ってＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換した信号の再生信号であると言える。
【００６１】
そこで、本記録媒体再生装置においては、上記トレリス線図に基づく図６に示す対応表を、上記トレリス線図情報としてＲＯＭ等に格納しておく。そして、第１ＡＰＰ復号器４３は、上記対応表に従ってＡＰＰ復号を行うのである。
【００６２】
次に、上記対数尤度比演算回路４２による演算内容について詳細に説明する。一般に、この演算は、上記通信路を単純なノイズ加算源と考えて行う。つまり、復調前の再生信号ｙ'iを、式(２)で定義する。
ｙ'i＝ｙi＋ｎi …(２)
ｙi：通信路の影響を受けない理想的な再生信号
ｎi：ノイズ
ここで、理想的とは、記録媒体３５である上記通信路を通過する際に、ノイズ,帯域制限,クロストーク,ジッター等の変形を全く受けないことである。したがって、理想的な再生信号ｙiは、ノイズを付加する通信路へ送信された信号系列と見なすことができる。尚、ｎiは、理想的な再生信号ｙiに付加された誤り成分を表す。
【００６３】
また、ｙiは「＋１」または「−１」の何れかの値になるように正規化されているとする。すなわち、
ｙi＝２ａi−１ …(３)
である。上述のごとく、ｙiは「＋１」または「−１」の何れかの値であるので、復調前の再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)は、式(１)と同様に、次式で定義される。
【００６４】
ここで、上記通信路は白色ガウス通信路であると仮定すると、ｙiを送信した場合にｙ'iを受信する条件付き確率密度は、
と表される。ここで、式(５)において、σnはこのノイズの実効振幅(標準偏差)である。また、expは指数関数である。そして、式(４)および式(５)より、受信信号ｙ'iの対数尤度比は、次式(６)によって計算できるのである。
Ｌ(y'i)＝Ｌc・ｙ'i …(６)
Ｌc：ノイズｎiの電力で定まる定数
上記ノイズｎiの電力はσnの二乗である。したがって、定数Ｌcは式(７)によって表わされる。
Ｌc＝２/σn 2 …(７)
すなわち、上記対数尤度演算回路４２は、入力された復調前の再生信号ｙ'iに定数Ｌcを乗算して、再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を得ることができる。このように、対数尤度演算回路４２は、一つの受信値ｙ'iにつき一つの値Ｌ(y'i)を出力するのである。
【００６５】
また、式(３)および式(４)より、次式(８)が得られる。
る。
すなわち、チャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i)と再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)とは等しくなる。したがって、第１ＡＰＰ復号器４３は、符号入力端子c;Iに入力される対数尤度比Ｌ(y'i)を、そのまま符号データａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i)と見なして復号することができるのである。
【００６６】
以上のように、本第１参考例の記録媒体再生装置においては、ターボ復調を行う２つのＡＰＰ復号器のうちの第１ＡＰＰ復号器４３の前段には、復調前の再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を生成して出力する対数尤度比演算回路４２を設けている。また、第１ＡＰＰ復号器４３には、再生信号ｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i)と符号データｃ'iの事前情報とを入力として、上記ＲＯＭに格納されたＲＬＬ変調に関する拘束条件を表わすトレリス線図情報(例えば、図６に示す変換表)に従って、符号データｃ'iを更新して事後確率を出力するＡＰＰ復号機能を持たせている。
【００６７】
したがって、軟情報に基づくＲＬＬ復調を可能にし、ＲＬＬ復調にターボ復号を適用することができる。したがって、図２に示す記録媒体記録装置のごとく、情報データｕiに畳込み符号化およびＲＬＬ変調を施したチャネルデータａiを記録した記録媒体から、高い誤り訂正能力によって情報データを復元することができる。すなわち、本第１参考例によれば、上記記録媒体への記録密度を高めることができるのである。
【００６８】
また、本第１参考例においては、上記第１減算器４４をデインターリーバ４５の入力側に配置している。しかしながら、第１減算器４４は、デインターリーバ４５の出力側に配置しても差し支えない(以下、この構成を第２の構成と言う)。すなわち、上記第１ＡＰＰ復号器４３の情報出力端子u;Oから出力された符号データｃ'iの事後確率Ｌ(c'i;O)を、デインターリーバ４５に直接入力する。そして、デインターリーバ４５の出力(すなわち、上記疑似ランダム置換の逆置換された符号データｅ'iの対数尤度比Ｌ(e'i;O２))を、第１減算器４４に入力するのである。そうすると、第１減算器４４は、上記疑似ランダム置換の逆置換された符号データｅ'iの対数尤度比Ｌ(e'i;O２)から、第２演算器４８の出力である符号データｅ'iの外部情報Ｌext(e'i)を減算する。そして、第１減算器４４の出力を、第２ＡＰＰ復号器４６の符号入力端子c;Iに入力するのである。
【００６９】
尚、図１に示す第１の構成の場合には、上記第１減算器４４は、擬似ランダム置換後(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換前)の符号データ間の減算を行っている。これに対して、上記第２の構成の場合には、上記擬似ランダム置換前(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換後)の符号データ間の減算を行っている。したがって、上記第１の構成と第２の構成とによる演算結果は、全く同一になるのである。
【００７０】
同様に、上記第２減算器４８は、インターリーバ４９による擬似ランダム置換の後(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換の前)に配置しても差し支えない(以下、この構成を第３の構成と言う)。すなわち、第２ＡＰＰ復号器４６の符号出力端子c;Oから出力された符号データｅ'iの事後確率Ｌ(e'i;O)をインターリーバ４９に直接入力する。そして、インターリーバ４９の出力(すなわち、上記擬似ランダム置換された符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O２))を、第２減算器４８に入力するのである。そうすると、第２減算器４８は、上記疑似ランダム置換された符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O２)から、第１演算器４４の出力である符号データｃ'iの外部情報Ｌext(c'i)を減算する。そして、第２減算器４８の出力を、第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;Iに入力するのである。
【００７１】
尚、この第３の構成の場合には、上記擬似ランダム置換後(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換前)の符号データ間の減算を行っているのである。したがって、上記第１の構成と第３の構成とによる演算結果は、全く同一になるのである。
【００７２】
このように、本第１参考例においては、各減算器４４,４８を、擬似ランダム置換前(換言すれば、擬似ランダム置換の逆置換後)に配置してもよいし、擬似ランダム置換後(換言すれば、擬似ランダム置換の逆置換前)に配置してもよい。すなわち、演算結果が全く同一となるように適切に配置すればよいのである。
【００７３】
（第２参考例）
図７は、本第２参考例における記録媒体再生装置のブロック図である。また、図８は、図７に示す記録媒体再生装置によって再生されるチャネルデータａiを記録媒体に記録する記録媒体記録装置のブロック図である。先ず、記録媒体記録装置について説明する。
【００７４】
図８に示す記録媒体記録装置において、ターボ符号化器５１は、入力された情報データｕiにターボ符号化を施して符号データｆiを出力する。尚、ターボ符号化器５１の詳細については後述する。ＲＬＬ変調器５２は、入力された符号データｆiにＲＬＬ変調を施して、チャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、記録回路５３によって記録媒体５４に記録される。ここで、記録回路５４は、磁気記録,光磁気記録,光記録等による記録を行う。このように、本記録媒体記録装置においては、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方を行うのである。
【００７５】
次に、図７に示す記録媒体再生装置について説明する。再生回路６１および対数尤度比演算回路６２は、上記第１参考例において図１に示す記録媒体再生装置の再生回路４１および対数尤度比演算回路４２と同一であり、詳細な説明は省略する。上記確率演算手段としての対数尤度比演算回路６２から出力された対数尤度比Ｌ(y'i)は、ＡＰＰ復号器６３の符号入力端子c;Iに入力される。更に、ＡＰＰ復号器６３の情報入力端子u;Iには常にゼロが入力される。すなわち、ＡＰＰ復号器６３は、事前情報Ｌa(ｆ'i)が無い条件で事後確率復号を行うのである。そして、ＡＰＰ復号器６３は、情報出力端子u;Oから符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)を出力する。
【００７６】
尚、本記録媒体再生装置においても、上記トレリス線図に基づく図６に示す対応表をＲＯＭ等に格納しておく。そして、ＡＰＰ復号器６３は、上記対応表に基づいてＲＬＬ変調に関する拘束条件に従ってＡＰＰ復号を行うのである。その結果、軟情報を入力とし軟情報を出力とするＲＬＬ復調が可能となり、後段のターボ復号器６４との併用が可能になるのである。
【００７７】
ターボ復号器６４には、上記ＡＰＰ復号器６３から符号データｆ'iの対数尤度比Ｌ(ｆ'i)が入力されて、情報データの事後確率復号結果Ｌout(ｕ'i)を出力する。ここで、上記ターボ復号器６４は、図８に示す記録媒体記録装置におけるターボ符号化器５１が施した符号化に対応した復号を行うのである。尚、ターボ復号器６４の詳細については後述する。コンパレータ６５は、ターボ復号器６４から入力された事後確率復号結果Ｌout(ｕ'i)を二値化して、復元された情報データｕ'iを出力する。
【００７８】
図９は、図８におけるターボ符号化器５１の詳細を示すブロック図である。図９における第１畳み込み符号化器７１及び第２畳み込み符号化器７３は、入力データがそのまま含まれた出力データを生成する。このような符号化は組織符号化と呼ばれ、出力データのうち入力データ以外のデータ(すなわち符号化による冗長分)はパリティビットと呼ばれる。すなわち、第１畳み込み符号化器７１は、入力された情報データｕiに畳み込み符号化を施してパリティビットｐiを出力するのである。インターリーバ７２は、入力された情報データｕiに擬似ランダム置換を施して、インターリーブ後の情報データｕ2iを出力する。また、第２畳み込み符号化器７３は、入力されたインターリーブ後の情報データｕ2iに畳み込み符号化を施して、パリティビットｐ2iを出力する。
【００７９】
パンクチャおよびマルチプレクサ７４には、情報データｕiと第１畳み込み符号化器７１からのパリティビットｐiと第２畳み込み符号化器７３からのパリティビットｐ2iが入力される。そして、入力されたパリティビットｐiおよびパリティビットｐ2iは、所定の符号化率となるように一部分が削除(パンクチャ)される。さらに、削除されなかった残りのパリティビットｐiおよびパリティビットｐ2iと、情報データｕi,とが、マルチプレクサ機能によってまとめられてシリアルデータとなり、符号データｆiとして出力される。
【００８０】
図９に示すターボ符号化器５１は、２つの畳み込み符号化器から構成される並列型連接畳み込み符号(Parallel Concatenated Convolutional Codes：以下ＰＣＣＣと略称する)と呼ばれる形式のターボ符号である。
【００８１】
図１０は、図７におけるターボ復号器６４の詳細を示すブロック図である。ここで、図１０に示すターボ復号器６４は、図８に示すターボ符号化器５１が施した符号化に対応した復号を行っている。
【００８２】
図１０において、デマルチプレクサおよびデパンクチャ８１は、上記ＡＰＰ復号器６３から入力された符号データｆ'iの対数尤度比Ｌ(ｆ'i)をデマルチプレクサ機能によって分解して、情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(ｕ'i)とパリティｐ'iの対数尤度比Ｌ(ｐ'i)とパリティｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)とに分配する。それと同時に、符号化時に削除されたパリティビットの対数尤度比をゼロの値として補う(デパンクチャ)。そして、情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(ｕ'i)は、加算器８２に入力される。また、パリティデータｐ'iの対数尤度比Ｌ(ｐ'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３のパリティ入力端子p;Iに入力される。また、パリティデータｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)は、第２ＡＰＰ復号器８６のパリティ入力端子p;Iに入力される。
【００８３】
加算器８２は、上記情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(ｕ'i)と、後述する第２減算器８８から出力される情報データｕ'iの外部情報ＬextB(ｕ'i)とを加算して、対数尤度比Ｌ(ｕ'i;I)を出力する。すなわち、
Ｌ(u'i;I)＝ＬextB(u'i)＋Ｌ(u'i) …(９)
である。ここで、ＬextB(ｕ'i)は、後述するように、第２ＡＰＰ復号器８６が生成する外部情報である。
【００８４】
上記第１ＡＰＰ復号器８３は、情報入力端子u;Iに加算器８２の出力Ｌ(u'i;I)が入力される一方、パリティビット入力端子p;Iにデマルチプレクサおよびデパンクチャ８１の出力Ｌ(ｐ'i)が入力されて、図９における第１畳み込み符号化器７１が施した符号化に対応した復号を行う。尚、上記第１ＡＰＰ復号器８３は、式(９)に示すＬ(u'i;I)のうちの外部情報ＬextB(ｕ'i)を事前情報として利用する。改めて式で表せば、式(１０)のようになる。
Ｌ(u'i;I)＝ＬaA(u'i)＋Ｌ(u'i) …(１０)
ここで、ＬaA(u'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３に入力されて、復号に利用される事前情報である。このように、第１ＡＰＰ復号器８３は、情報データｕiとパリティビットｐiとに基づく拘束条件に従って事後確率復号を行うのである。そして、情報出力端子u;Oから、情報データｕ'iの事後確率Ｌ(ｕ'i;O)を出力する。ここで、第１ＡＰＰ復号器８３によって更新された情報データｕ'iの対数尤度比の差分(すなわち、Ｌ(ｕ'i;O)からＬ(ｕ'i;I)を差し引いた差分)は、第１ＡＰＰ復号器８３が生成した外部情報ＬextA(ｕ'i)である。したがって、式(９)および式(１０)を用いれば、次式(１１)の関係が成り立つのである。
Ｌ(u'i;O)＝ＬextA(u'i)＋Ｌ(u'i;I)
＝ＬextA(u'i)＋ＬextB(u'i)＋Ｌ(u'i)
＝ＬextA(u'i)＋ＬaA(u'i)＋Ｌ(u'i) …(１１)
尚、パリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ'i;O)が出力されるパリティ出力端子p;Oは、何れとも未接続である。
【００８５】
第１減算器８４とインターリーバ８５とは、上記第１ＡＰＰ復号器８３から情報データｕ'iの事後確率Ｌ(ｕ'i;O)が出力された直後に動作する。そして、第１減算器８４は、第１ＡＰＰ復号器８３から入力される事後確率Ｌ(ｕ'i;O)から、後述する第２減算器８８から入力される情報データｕiの外部情報ＬextB(ｕ'i)を減算することによって、ＬextA(ｕ'i)＋Ｌ(ｕ'i)を出力する。また、インターリーバ８５は、第１減算器８４から入力されたＬext(ｕ'i)＋Ｌ(ｕ'i)に上述した疑似ランダム置換を施し、インターリーブ後における情報データの対数尤度比Ｌ(ｕ2'i;I)を出力する。すなわち、
Ｌ(u2'i;I)＝ＬextA(u2'i)＋Ｌ(u2'i) …(１２)
である。ここで、ｕ2を、インターリーブ後の情報データと定義する。つまり、情報データｕをインターリーブすれば情報データｕ2となり、情報データｕ2をデインターリーブすれば情報データｕとなるのである。
【００８６】
式(１２)における対数尤度比ＬextA(ｕ2'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３によって更新された情報データｕ'iの外部情報ＬextA(ｕ'i)をインターリーブしたものであり、これを情報データｕ2'iの事前情報として第２ＡＰＰ復号器８６に入力するのである。改めて式で表せば、式(１３)のようになる。
Ｌ(u2'i;I)＝ＬaB(u2'i)＋Ｌ(u2'i) …(１３)
ここで、ＬaB(u2'i)は、第２ＡＰＰ復号器８６に入力されて、復号に利用される事前情報である。
【００８７】
上記第２ＡＰＰ復号器８６は、情報入力端子u;Iにインターリーバ８５からの情報データｕ2'iの対数尤度比Ｌ(ｕ2'i;I)が入力される一方、パリティ入力端子p;Iにデマルチプレクサおよびデパンクチャ８１からのパリティデータｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)が入力される。そして、上記第２ＡＰＰ復号器８６は、図９における第２畳み込み符号化器７３が施した符号化に対応した復号を行う。すなわち、情報データｕ2iとパリティビットｐ2iとに基づく拘束条件に従って事後確率復号を行うのである。そして、第２ＡＰＰ復号器８６は、情報出力端子u;Oから情報データｕ2'iの事後確率Ｌ(ｕ2'i;O)を出力する。こうして、上記第２ＡＰＰ復号器８６によって更新された情報データｕ2'iの対数尤度比の差分(つまり、Ｌ(ｕ2'i;O)からＬ(ｕ2'i;I)を差し引いた差分)は、第２ＡＰＰ復号器８６が生成した外部情報ＬextB(ｕ2'i)である。したがって、式(１２)および式（１３）を用いれば、次式(１４)の関係が成り立つのである。
Ｌ(u2'i;O)＝ＬextB(u2'i)＋Ｌ(u2'i;I)
＝ＬextB(u2'i)＋ＬextA(u2'i)＋Ｌ(u2'i)
＝ＬextB(u2'i)＋ＬaB(u2'i)＋Ｌ(u2'i) …(１４)
尚、パリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ'i;O)が出力されるパリティ出力端子p;Oは、何れとも未接続である。
【００８８】
デインターリーバ８７と第２減算器８８とは、上記第２ＡＰＰ復号器８６から情報データｕ2'iの事後確率Ｌ(ｕ2'i;O)が出力された直後に動作する。そして、デインターリーバ８７は、入力された事後確率Ｌ(ｕ2'i;O)に、上述した疑似ランダム置換の逆置換を施して、デインターリーブ後(つまり、インターリーブ前)における情報データｕ'iの対数尤度比Ｌout(ｕ'i)を出力する。すなわち、上記式(１４)より、
Ｌout(u'i)＝ＬextB(u'i)＋ＬextA(u'i)＋Ｌ(u'i) …(１５)
となる。ここで、ＬextB(ｕ'i)は、第２ＡＰＰ復号器８６によって更新された外部情報ＬextB(ｕ2'i)をデインターリーブしたものである。また、ＬextA(ｕ'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３によって更新された外部情報である。そして、デインターリーバ８７から出力された情報データｕ'iの対数尤度比Ｌout(ｕ'i)は、このターボ復号器６４の復号結果として出力されるのである。
【００８９】
上記第２減算器８８は、上記デインターリーバ８７から入力される対数尤度比Ｌout(ｕ'i)から、第１減算器８４から入力されるＬextA(ｕ'i)＋Ｌ(ｕ'i)を減算してＬextB(ｕ'i)を出力する。この情報データｕ'iの対数尤度比ＬextB(ｕ'i)は、上述したように加算器８２に入力される。
【００９０】
こうして、上記第１ＡＰＰ復号器８３と第２ＡＰＰ復号器８６との間で情報データの対数尤度比を繰り返し受け渡してターボ復号が行われ、復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができる。尚、初回の復号動作時には、加算器８２に第２減算器８８から入力される外部情報ＬextB(ｕ'i)(すなわち、事前情報ＬaA(ｕ'i))はゼロとする。
【００９１】
以上のように、本第２参考例においては、記録媒体記録装置にターボ符号化器５１とＲＬＬ変調器５２とを搭載して、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方が行われたチャネルデータａiを記録媒体５４に記録する。一方、記録媒体再生装置にはターボ復号器６４を搭載して、ターボ復号を行うようにしている。したがって、上記第１参考例に比較して、高い誤り訂正能力によって情報データを復元することができ、上記記録媒体への記録密度を高めることができるのである。
【００９２】
その際に、上記記録媒体再生装置における上記ターボ復号器６４の前段には、上記第１参考例における図１に示す対数尤度比演算回路４２および第１ＡＰＰ復号器４３と同じ機能を有する対数尤度比演算回路６２およびＡＰＰ復号器６３を設けている。したがって、ＡＰＰ復号器６３は、対数尤度比演算回路６２からの再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を入力として、上記ＲＯＭに格納されたＲＬＬ変調に関する拘束条件を満たすトレリス線図情報(例えば、図６に示す変換表)に従って、符号データｆ'iを更新して事後確率を出力するＡＰＰ復号機能を有している。こうして、軟情報に基づくＲＬＬ復調を可能にし、ＲＬＬ復調にターボ復号を適用することができるのである。
【００９３】
尚、上述のごとく、本第２参考例においては、図７における上記ＡＰＰ復号器６３によって、上記第１の事後確率復号手段を構成している。また、図１０における第１ＡＰＰ復号器８３と第２ＡＰＰ復号器８６とによって、上記第２の事後確率復号手段を構成しているのである。
【００９４】
＜実施の形態＞
図１１は、本実施の形態における記録媒体再生装置のブロック図である。この記録媒体再生装置は、図８に示す記録媒体記録装置によってチャネルデータａiが記録された記録媒体５４を再生するものである。
【００９５】
再生回路９１及び対数尤度比演算回路９２は、上記第１参考例において図１に示す記録媒体再生装置の再生回路４１及び対数尤度比演算回路４２と同一であり、コンパレータ９５は、上記第２参考例において図７に示す記録媒体再生装置のコンパレータ６５と同一であり、詳細な説明は省略する。上記確率演算手段としての対数尤度比演算回路９２から出力された対数尤度比Ｌ(y'i)は、ＡＰＰ復号器９３の符号入力端子c;Iに入力される。さらに、ＡＰＰ復号器９３の情報入力端子u;Iには、ターボ復号器９４から出力された符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)が入力される。すなわち、ＡＰＰ復号器９３は、符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)および再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)に基づいて事後確率復号を行い、情報出力端子u;Oから符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)を出力するのである。
【００９６】
尚、本記録媒体再生装置においても、上記トレリス線図に基づく図６に示す対応表をＲＯＭ等に格納しておく。そして、ＡＰＰ復号器９３は、上記対応表に基づいてＲＬＬ変調に関する拘束条件に従ってＡＰＰ復号を行うのである。その結果、軟情報を入力とし軟情報を出力とするＲＬＬ復調が可能となり、後段のターボ復号器９４との併用が可能になるのである。
【００９７】
ターボ復号器９４は、上記ＡＰＰ復号器９３からの符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)が入力されて復号を施し、情報データの事後確率復号結果Ｌout(ｕ'i)と符号データの事前情報Ｌa(ｆ'i)とを出力する。ここで、上記ターボ復号器９４は、図９に示す記録媒体記録装置におけるターボ符号化器５１が施した符号化に対応した復号を行うのである。尚、ターボ復号器９４の詳細については後述する。
【００９８】
上述のように、上記ＡＰＰ復号器９３とターボ復号器９４との間で符号データｆ'iの対数尤度比を繰り返し受け渡して反復復号が行われ、復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができる。尚、初回の復号動作時には、ＡＰＰ復号器９３の情報入力端子u;Iに入力される事前情報Ｌa(ｆ'i)はゼロとする。
【００９９】
図１２は、図１１におけるターボ復号器９４の詳細を示すブロック図である。ここで、デマルチプレクサおよびデパンクチャ１０１,加算器１０２,第１ＡＰＰ復号器１０３,第１減算器１０４,インターリーバ１０５,第２ＡＰＰ復号器１０６,デインターリーバ１０７及び第２減算器１０８は、上記第２参考例において図１０に示すターボ復号器６４のデマルチプレクサおよびデパンクチャ８１,加算器８２,第１ＡＰＰ復号器８３,第１減算器８４,インターリーバ８５,第２ＡＰＰ復号器８６,デインターリーバ８７および第２減算器８８と同一である。
【０１００】
第３減算器１０９は、上記第１ＡＰＰ復号器１０３のパリティ出力端子p;Oから出力されたパリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ'i;O)から、デマルチプレクサおよびデパンクチャ１０１から出力されたパリティｐ'iの対数尤度比Ｌ(ｐ'i)を減算して、パリティｐiに関する外部情報Ｌext(ｐ'i)を出力する。
【０１０１】
第４減算器１１０は、上記第２ＡＰＰ復号器１０６のパリティ出力端子p;Oから出力されたパリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ2'i;O)から、デマルチプレクサおよびデパンクチャ１０１から出力されたパリティｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)を減算して、パリティｐ2iに関する外部情報Ｌext(ｐ2'i)を出力する。
【０１０２】
パンクチャおよびマルチプレクサ１１１には、第２減算器１０８から出力された情報データｕ'iの外部情報ＬextB(ｕ'i)と、第３減算器１０９から出力されたパリティｐiに関する外部情報Ｌext(ｐ'i)と、第４減算器１１０から出力されたパリティｐ2iに関する外部情報Ｌext(ｐ2'i)とが入力される。そして、入力された外部情報Ｌext(ｐ'i)およびＬext(ｐ2'i)は、所定の符号化率になるように一部分が削除(パンクチャ)される。そして、マルチプレクサ機能によって、入力された外部情報ＬextB(ｕ'i)と削除されていない残りの外部情報Ｌext(ｐ'i)およびＬext(ｐ2'i)とがまとめられてシリアルデータとなり、符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)として出力される。このように、パンクチャおよびマルチプレクサ１１１は、パンクチャおよびマルチプレクサ７４と同様の処理を行う。但し、パンクチャおよびマルチプレクサ７４は硬情報を処理するのに対し、パンクチャおよびマルチプレクサ１１１は軟情報を処理するのである。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態においては、記録媒体記録装置にターボ符号化器５１とＲＬＬ変調器５２とを搭載して、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方が行われたチャネルデータａiを記録媒体５４に記録する。一方、記録媒体再生装置にはＡＰＰ復号器９３およびターボ復号器９４を搭載して、ＡＰＰ復号器９３,第１ＡＰＰ復号器１０３および第２ＡＰＰ復号器１０６の３つのＡＰＰ復号器の間で符号データｆ'iまたは情報データｕ'iの対数尤度比を繰り返し受け渡してターボ復号を行うようにしている。したがって、上記第２参考例に比較して、復元された情報データｕ'iの誤りを更に減少させることができる。尚、復号する際には、ＡＰＰ復号器９３,第１ＡＰＰ復号器１０３および第２ＡＰＰ復号器１０６の順で復号処理が繰り返し行われる。
【０１０４】
その際に、上記ＡＰＰ復号器９３の前段に設けられた対数尤度比演算回路９２およびＡＰＰ復号器９３は、上記第１参考例における図１に示す対数尤度比演算回路４２及び第１ＡＰＰ復号器４３と同じ機能を有している。したがって、ＡＰＰ復号器９３は、対数尤度比演算回路９２からの再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)と符号データの事前情報とを入力として、上記ＲＯＭに格納されたＲＬＬ変調に関する拘束条件を満たすトレリス線図情報(例えば、図６に示す変換表)に従って、符号データｆ'iを更新して事後確率を出力するＡＰＰ復号機能を有している。こうして、軟情報に基づくＲＬＬ復調を可能にし、ＲＬＬ復調にターボ復号を適用することができるのである。
【０１０５】
尚、上述のごとく、本実施の形態においては、図１１における上記ＡＰＰ復号器９３によって、上記第１の事後確率復号手段を構成している。また、図１２における第１ＡＰＰ復号器１０３と第２ＡＰＰ復号器１０６とによって、上記第２の事後確率復号手段を構成しているのである。
【０１０６】
ところで、上記第２参考例の図８に示す記録媒体記録装置において、ターボ符号化器５１とＲＬＬ変調器５２との間に、置換を施すインターリーバを設置しても構わない。その場合には、図７に示す記録媒体再生装置において、ＡＰＰ復号器６３とターボ復号器６４との間にデインターリーバを設置する。また、上記実施の形態の図１１においても同様に、ＡＰＰ復号器９３からターボ復号器９４へ出力される符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)に逆置換を施すデインターリーバを設置する一方、ターボ復号器９４からＡＰＰ復号器９３へ出力される符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)に置換を施すインターリーバを設置するのである。このように、記録媒体記録装置におけるターボ符号化器とＲＬＬ変調器との間及び記録媒体再生装置におけるＡＰＰ復号器とターボ復号器との間に、インターリーバ及びデインターリーバを設置することによって、再生信号ｙ'iに含まれるバーストエラーをランダムエラーに分解することができる。その結果、復元された情報データｕ'iに含まれる誤りを更に低減することができるのである。
【０１０７】
また、上記実施の形態においては、誤り訂正符号として、ターボ符号方式に適した畳み込み符号を用いている。しかしながら、この発明における誤り訂正符号は畳み込み符号に限定されるものではなく、軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号であればよい。その場合には、ＡＰＰ復号器を、上記軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号に関する拘束条件に基づいて事後確率復号を行うＡＰＰ復号器とすればよい。
【０１０８】
更に、図８に示す記録媒体記録装置におけるターボ符号化器５１は、２つの畳み込み符号化器から構成されるＰＣＣＣ形式のターボ符号化器の場合を例に挙げて説明した。しかしながら、この発明はこれに限定される必要は無く、３つ以上の畳み込み符号から構成されるＰＣＣＣ形式のターボ符号化器や、直列型連接畳み込み符号(Serially Concatenated Convolutional Codes)形式のターボ符号化器等を用いても良い。その場合における記録媒体再生装置のターボ復号器６４,９４としては、用いられたターボ符号化形式に対応した復号化を行うターボ復号化器を用いればよい。すなわち、ターボ符号化形式は、軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号化であればよい。したがって、ターボ符号化器５１を軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号化器とし、ターボ復号器６４,９４を当該誤り訂正符号の軟情報入力軟情報出力復号器とすればよいのである。
【０１０９】
尚、上記実施の形態における上記対数尤度比は実数であるが、浮動小数点精度もしくは固定小数点精度で量子化された数であってもよい。さらに、整数精度の数であってもよい。一般に、浮動小数点精度,固定小数点精度,整数精度の順に演算精度が劣る。
【０１１０】
また、上記実施の形態においては、各ブロックが入力あるいは出力する尤度として対数尤度比を用いたが、これは対数尤度比を用いると演算量を削減することができるからである。しかしながら、この発明は、対数尤度比に限定するものではなく、例えば各ブロックは確率値をそのまま入力あるいは出力するようにしてもよい。その場合には、上記各減算器を除算器とし、加算器を乗算器とすればよい。
【０１１１】
また、更に誤り率を低減するために、上記第１参考例においては、畳み込み符号化器３１を内符号とし、別途外符号として誤り訂正符号化器を設けてもよい。また、外符号である誤り訂正符号化器と内符号である畳み込み符号化器３１との間に、別途インターリーバを設けることによって、更に誤り率を低減することができる。その場合、これに対応する記録媒体再生装置においては、第２ＡＰＰ復号器４６の情報出力端子u;Oには、デインターリーバおよび誤り訂正符号の復号器を順次接続すればよい。同様に、上記第２参考例および実施の形態においては、ターボ符号化器５１を内符号とし、別途外符号として誤り訂正符号化器を設けてもよい。また、外符号である誤り訂正符号化器と内符号であるターボ符号化器５１との間に、別途インターリーバを設けることによって、更に誤り率を低減することができる。その場合、これに対応する記録媒体再生装置においては、ターボ復号器６４,９４の出力Ｌout(ｆ'i)に、デインターリーバおよび誤り訂正符号の復号器を順次接続すればよい。
【０１１２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、第１の発明の復号方法は、再生データのビット毎の確率を演算すると共に、記録時に情報データに施された変調に関する拘束条件に基づいて符号データの事後確率を生成する第１のＡＰＰ復号処理と、誤り訂正符号の拘束条件に基づいて上記情報データの事後確率と符号データの事前情報とを生成する第２のＡＰＰ復号処理の各処理を、反復繰り返し行って、反復復号を行うので、軟情報を扱い得る復調が適用された反復復号方法を実現できる。すなわち、この発明によれば、記録媒体の再生に適した反復復号方法を実現できるのである。
【０１１３】
また、１実施例の復号方法は、上記誤り訂正符号化をターボ符号化とし、上記第２のＡＰＰ復号処理をターボ符号化に対応したターボ復号処理としたので、軟情報を扱い得る復調を前段とするターボ復号方法、あるいは、軟情報を扱い得る復調が適用されたターボ復号方法を実現できる。すなわち、この発明によれば、記録媒体の再生に適したターボ復号方法を実現できるのである。
【０１１４】
また、１実施例の復号方法は、上記変調をＲＬＬ変調とし、上記通信路をナイキストの第１基準を満足するように等化し、上記第１のＡＰＰ復号処理時に用いる変調に関する拘束条件を、ＲＬＬ変調に関する拘束条件を満たす拘束条件としたので、ナイキストの第１基準を満足するように等化された通信路、すなわち符号間干渉のない通信路である記録媒体に適合したＲＬＬ変調と上記第１のＡＰＰ復号処理とを実現することができる。
【０１１５】
また、１実施例の復号方法は、上記第１のＡＰＰ復号処理を、上記変調に関する拘束条件を表すと共に、メモリに格納されたトレリス線図情報に基づいて行うようにしたので、上記メモリに格納されたトレリス線図情報を参照することによって、上記第１のＡＰＰ復号処理を簡単な処理で行うことができる。
【０１１６】
また、１実施例の復号方法は、符号化時に上記情報データに施される誤り訂正符号化を畳み込み符号化としたので、ターボ復号化に適した誤り訂正符号化を実現できる。
【０１１７】
また、１実施例の復号方法は、上記確率および事後確率として対数尤度比を用いると共に、上記事前情報として対数尤度比の値を用いるので、上記確率演算手段 , 第１のＡＰＰ復号手段および第２のＡＰＰ復号手段における演算量を削減できる。
【０１１８】
また、第２の発明の記録媒体再生装置は、情報データに誤り訂正符号化およびＲＬＬ変調を順次施したチャネルデータが記録された記録媒体から再生手段によって再生データを得、復号手段によって、上記第１の発明の復号方法によって上記再生データから得た情報データの事後確率に基づいて、上記情報データを復元するので、上記復号手段による第１のＡＰＰ復号処理に用いる拘束条件としてＲＬＬ変調に関する拘束条件を適用する一方、上記第２のＡＰＰ復号処理としてターボ復号処理を適用することによって、上記記録媒体の再生および復号を、ＲＬＬ復調とターボ復号とによって行うことが可能になる。したがって、記録媒体再生装置の誤り訂正能力を高めることができ、上記記録媒体の記録密度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１参考例としての記録媒体再生装置のブロック図である。
【図２】 図１に示す記録媒体再生装置によって再生されるデータを記録する記録媒体記録装置のブロック図である。
【図３】 スタンダードＥＣＭＡ‐１９５によって規格化されているＲＬＬ(１,７)の変調表を示す図である。
【図４】 ＮＲＺＩ則に基づくチャネルデータｚiをＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換を行うための変換表を示す図である。
【図５】 図３に示すＲＬＬ(１,７)変調表に対応するトレリス線図の一例を示すである。
【図６】 図５に示すトレリス線図に基づく現状態,入力値,出力値および次状態の対応表を示す図である。
【図７】 この発明の第２参考例としての記録媒体再生装置のブロック図である。
【図８】 図７に示す記録媒体再生装置によって再生されるデータを記録する記録媒体記録装置のブロック図である。
【図９】 図８におけるターボ符号化器のブロック図である。
【図１０】 図７におけるターボ復号器のブロック図である。
【図１１】 この発明の記録媒体再生装置のブロック図である。
【図１２】 図１１におけるターボ復号器のブロック図である。
【図１３】 ターボ符号の符号化処理および復号処理を行う従来の記録再生装置のブロック図である。
【図１４】 ＲＬＬ変調方式を適用した従来の記録再生装置のブロック図である。
【図１５】 図１３とは異なるターボ符号の符号化処理および復号処理を行う従来の記録再生装置のブロック図である。
【図１６】 従来のＲＬＬ復調器のブロック図である。
【符号の説明】
３１…畳み込み符号化器、
３２,４９,７２,８５,１０５…インターリーバ、
３３,５２…ＲＬＬ変調器、
３４,５３…記録回路、
３５,５４…記録媒体、
４１,６１,９１…再生回路、
４２,６２,９２…対数尤度比演算回路、
４３,８３,１０３…第１ＡＰＰ復号器、
４４,８４,１０４…第１減算器、
４５,８７,１０７…デインターリーバ、
４６,８６,１０６…第２ＡＰＰ復号器、
４７,６５,９５…コンパレータ、
４８,８８,１０８…第２減算器、
５１…ターボ符号化器、
６３,９３…ＡＰＰ復号器、
６４,９４…ターボ復号器、
７１…第１畳み込み符号化器、
７３…第２畳み込み符号化器、
７４,１１１…パンクチャおよびマルチプレクサ、
８１,１０１…デマルチプレクサおよびデパンクチャ、
８２,１０２…加算器、
１０９…第３減算器、
１１０…第４減算器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、情報データに誤り訂正符号化及びランレングス制限(Run Length Limited：以下ＲＬＬと言う)変調等の変調を施してチャネルデータを作成し、そのチャネルデータを記録媒体に記録し、記録媒体から再生されたチャネルデータにＲＬＬ復調等の復調及び誤り訂正復号を施して情報データを復元する際における復号方法および記録媒体再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誤り訂正方式のうち、ターボ符号方式が、誤り無しに送信可能な伝送速度の理論上の限界(すなわちシャノン限界)に迫る程の高性能を有するために、主に通信分野において注目を浴びている。また、上記通信分野だけではなく、記録媒体分野にターボ符号方式を応用する研究も盛んに発表されている。
【０００３】
このターボ符号を用いた記録再生システムを簡単に説明する。図１３は、ターボ符号の符号化処理および復号処理を行う記録再生装置の概略図である。畳み込み符号化器１は、入力された情報データｕiに畳み込み符号化を施して符号データｃiを出力する。インターリーバ２は、入力された符号データｃiに疑似ランダム置換を施してチャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、パーシャルレスポンス(Partial Response：以下、ＰＲと略称する)チャネル通信路３に送信される。このＰＲチャネル通信路３は、隣接するチャネルデータａi間で干渉し合う特性を有する。そのために、ＰＲチャネル通信路３から再生された再生信号ｙ'iには符号間干渉が生じている。また、チャネルデータａiは、ＰＲチャネル通信路３を通過する際にノイズ付加,帯域制限,クロストーク等の変形を受ける。したがって、ＰＲチャネル通信路３から再生された再生信号ｙ'iには誤りが付加されているのである。
【０００４】
対数尤度演算回路４は、上記再生信号ｙ'iを入力して対数尤度を計算し、再生信号ｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i|yi)を出力する。ここで、ｙiは、ＰＲチャネル通信路３が理想的な場合の再生信号である。理想的であるとは、ノイズ等による変形がなく、ＰＲチャネル通信路３の伝達特性がＰＲ伝達特性と同一の場合である。対数尤度Ｌ(y'i|yi)は、ＰＲチャネルの事後確率(A Posteriori Probability：以下、ＡＰＰと略称する)復号器５の符号入力端子c;Iに入力される。ここで、ダッシュ「'」のある記号は、再生後に復元されたデータであることを表し(つまり、ＰＲチャネル通信路３によって誤りが付加されていることを表し)、ダッシュ「'」の無い記号は、記録前のデータであることを表す。
【０００５】
一般に、ＡＰＰ復号器は２入力２出力の端子を有している。すなわち、情報データの尤度が入力される情報入力端子u;Iと、符号データの尤度が入力される符号入力端子c;Iと、情報データの尤度を出力する情報出力端子u;Oと、符号データの尤度を出力する符号出力端子c;Oである。そして、ＡＰＰ復号器は、情報データの尤度と符号データの尤度とが入力されて、符号に関する拘束条件に基づいて各尤度を更新するのである。尚、情報入力端子u;Iに入力される尤度は、事前情報(A Prior Information)と呼ばれる。そして、情報出力端子u;Oからは、更新された情報データの尤度が出力される。また、符号出力端子c;Oからは、更新された符号データの尤度が出力されるのである。ここで、上記情報データとは、ＡＰＰ復号器に対応する符号化器に入力されるデータを意味し、符号データは、上記符号化器から出力されるデータを意味する。
【０００６】
すなわち、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５では、符号入力端子c;Iには再生信号ｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i|yi)が入力され、情報入力端子u;Iにはインターリーバ１１の出力Ｌ(a'i;I)が入力される。また、情報出力端子u;Oからはチャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;O)が出力されるのである。尚、ＰＲチャネルデータｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i;O)が出力される符号出力端子c;Oは、何れとも未接続である。
【０００７】
減算器６は、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５からのチャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;O)からインターリーバ１１の出力Ｌ(a'i;I)を減算し、その減算結果をＬext(a'i)として出力する。すなわち、減算器６は、ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５によって更新されたチャネルデータａ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。
【０００８】
デインターリーバ７は、上記減算器６から入力されたＬext(a'i)に上述の疑似ランダム置換の逆置換を施して、符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;I)を出力する。畳み込み符号のＡＰＰ復号器８は、符号入力端子c;Iにデインターリーバ７からの対数尤度比Ｌ(c'i;I)が入力される一方、情報入力端子u;Iにはゼロが入力される。そして、情報出力端子u;Oから情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(u'i;O)を出力する一方、符号出力端子c;Oから符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O)を出力する。こうして、畳み込み符号のＡＰＰ復号器８の情報出力端子u;Oから出力された情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(u'i;O)は、コンパレータ９によって二値化され、復元された情報データｕ'iとして出力される。
【０００９】
減算器１０には、上記畳み込み符号のＡＰＰ復号器８の符号出力端子c;Oから出力された符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O)と、デインターリーバ７からの符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;I)とが入力される。そして、上記対数尤度比Ｌ(c'i;O)から対数尤度比Ｌ(c'i;I)が減算され、その減算結果がＬext(c'i)として出力される。すなわち、減算器１０は、畳み込み符号のＡＰＰ復号器８によって更新された符号データｃ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。
【００１０】
インターリーバ１１は、上記減算器１０から入力されたＬext(c'i)に上述した疑似ランダム置換を施して、チャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;I)を出力する。こうして、インターリーバ１１から出力されたチャネルデータａ'iの対数尤度比Ｌ(a'i;I)は、上述したように、ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５の情報入力端子u;Iに入力されるのである。
【００１１】
上述のように、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５と畳み込み符号のＡＰＰ復号器８との２つのＡＰＰ復号器の間で対数尤度比を繰り返し受け渡して、反復復号を行うことをターボ復号と言う。このターボ復号によれば、上記復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができるのである。ここで、初回の復号動作時の場合には、ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５の情報入力端子u;Iに入力するＬ(a'i;I)はゼロとする。
【００１２】
尚、上記ターボ復号の動作原理は、例えば、文献１「“Iterative Correction of Intersymbol Interference:Turbo-Equalization”, European Transactions on Telecommunications, Vol.6, No.5, pp.507-511, Sep.-Oct. 1995」や、文献２「“Concatenated Codes and Iterative (Turbo) Decoding for PRML Optical Recording Channels”， Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage 1999, SPIE Vol.3864, pp.342-344, July 1999」に詳しく述べられている。
【００１３】
その場合、上述したように、上記ＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５における符号入力端子c;Iに入力される情報は、対数尤度Ｌ(y'i|yi)のごとく軟情報である必要がある。さらに、上記２つのＡＰＰ復号器５,８の間で受け渡しされる各情報も、Ｌ(a'i;O),Ｌext(c'i),Ｌ(a'i;I),Ｌ(c'i;O),Ｌext(a'i)およびＬ(c'i;I)のごとく軟情報である必要がある。
【００１４】
上記ＰＲチャネル通信路３が記録媒体である場合、すなわち磁気記録,光磁気記録,光記録等の媒体に記録および再生を行うシステムの場合には、ＰＲチャネル通信路３の帯域制限,符号間干渉,クロック同期等の制約条件が存在する。そのために、変調方式には、通常ＲＬＬが用いられている。ＲＬＬは、一般にＲＬＬ(ｄ,k)と表記される。ここで、「ｄ」および「ｋ」は、非ゼロ復帰逆転(ＮＲＺI)則に基づくチャネルデータ列において「０」の最小および最大のラン長を表す。
【００１５】
さらに、上記ＲＬＬを詳しく説明すると、記録波形列の極性反転間隔が、最小極性反転間隔Ｔminと最大極性反転間隔Ｔmaxとに制限されることである。すなわち、記録波形列の各反転間隔Ｔは、Ｔmin≦Ｔ≦Ｔmaxの範囲内にあるのである。一般に、最小極性反転間隔Ｔminは(ｄ＋１)×Ｔwと表される。また、最大極性反転間隔Ｔmaxは(ｋ＋１)×Ｔwと表される。ここで、「Ｔw」は再生信号の検出窓幅であり、各極性反転間隔の最大公約数に等しくＴw＝η×Ｔbである。尚、Ｔbは変調前のデータ間隔である。また、ηは符号化率と呼ばれ、ｍ/ｎに等しい。つまり、変調前のｍビットが変調後のｎビットへ変換されることになる。
【００１６】
このＲＬＬ変調およびＲＬＬ復調は、一般に論理演算回路により行われる。または、論理演算結果を予めＲＯＭ(リード・オンリ・メモリ)に記憶させておき、このＲＯＭをテーブルとして参照することにより行われる。したがって、上記ＲＬＬ復調の入力データは硬情報であり、ＲＬＬ復調の出力データも硬情報となる。
【００１７】
図１４は、ＰＲチャネル通信路に対する情報の送信・再生にＲＬＬ変調方式を適用した従来の記録再生装置の概略図である。誤り訂正符号化器１５は、入力された情報データｕiに誤り訂正符号化を施して符号データｃiを出力する。ＲＬＬ変調器１６は、入力された符号データｃiにＲＬＬ変調を施してチャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、ＰＲチャネル通信路１７に送信される。
【００１８】
上述したように、上記ＰＲチャネル通信路１７から再生された再生信号ｙ'iには誤りが付加されている。最尤(Maximum Likelihood：以下、ＭＬと略称する)復号器１８は、入力された上記再生信号ｙ'iから、ＰＲチャネル通信路１７の特性によって生じる符号間干渉とＲＬＬ条件とに基づいてチャネルデータａ'iを推定し、出力する。ここで、上記ＲＬＬ条件とは、記録波形列の各反転間隔Ｔが、上記Ｔmin≦Ｔ≦Ｔmaxの範囲内にあることをいう。ＭＬ復号は、一般にビタビ・アルゴリズムに基づいて計算されるため、ビタビ復号と呼ばれることもある。尚、上記ＭＬ復号器１８は、原理的に、推定した結果を硬情報として出力する。すなわち、上記推定されたチャネルデータａ'iは二値データなのである。
【００１９】
ＲＬＬ復調器１９は、復元されたチャネルデータａ'iに復調を施して、復元された符号データｃ'iを出力する。誤り訂正復号器２０は、入力された符号データｃ'iにおけるＰＲチャネル通信路１７で付加された誤りを訂正し、復元された情報データｕ'iを出力する。
【００２０】
このように、上記ＰＲチャネル通信路１７から再生されたデータをＭＬ復号する方式は、ＰＲＭＬ(Partial Response Maximum Likelihood)方式と呼ばれ、記録媒体再生装置に広く利用されている。
【００２１】
ターボ符号を用いた通信(または記録再生)システムを簡単に説明する。図１５は、ターボ符号の符号化処理及び復号処理を行う記録再生装置の概略図である。ターボ符号化器２１は、入力された情報データｕiに誤り訂正符号化を施して符号データｃiを出力する。変調器２２は、入力された符号データｃiに変調を施してチャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、通信路２３に送信(あるいは記録)される。ここで、上記通信路２３とは、無線通信路,有線通信路あるいは記録媒体等である。
【００２２】
上記チャネルデータａiは、各通信路２３の特性に応じて、ノイズ付加,フェージング,マルチパス,帯域制限,符号間干渉,クロストーク等の変形を受ける。したがって、通信路２３から受信(あるいは再生)したチャネルデータａ'iには誤りが付加されている。復調器２４は、入力された復調前のデータａ'iに復調を施し、復元された符号データｃ'iを出力する。ターボ復号器２５は、入力された符号データｃ'iにおける通信路２３で付加された誤りを訂正し、復元された情報データｕ'iを出力する。
【００２３】
一般に、上記ターボ復号器２５が誤り訂正処理を行うためには、復元された符号データｃ'iが軟情報である必要がある。したがって、復調器２４は、上記符号データｃ'iを軟情報として出力する必要がある。また、上述したように、通信路２３が記録媒体である場合、すなわち磁気記録,光磁気記録,光記録等の媒体に記録および再生を行うシステムの場合には、通常変調方式としてＲＬＬ変調が用いられている。その場合には、変調器２２はＲＬＬ変調器となり、復調器２４はＲＬＬ復調器となる。
【００２４】
図１６は、従来のＲＬＬ復調器(図１４におけるＲＬＬ復調器１９あるいは図１５における通信路２３が記録媒体である場合の復調器２４)の構成を示すブロック図である。図１４に示すＭＬ復号器１８から出力された復元されたチャネルデータａ'i、あるいは、図１５に示す通信路２３から出力された復元されたチャネルデータａ'iは、ｐ段シフトレジスタ２６に入力される。このシフトレジスタの段数ｐは、一般にｎ以上となる。上記ｐ段シフトレジスタ２６は、データを間隔Ｔw毎にシフトしてパラレルデータ(a'1,a'2,…,a'k,…,a'p)を出力する。論理演算回路２７は、パラレルデータ(a'1,a'2,…,a'k,…,a'p)が入力されて上述の論理演算を行って、復調後のパラレルデータ(c'1,c'2,…,c'j,…,c'm)を出力する。パラレルロード機能付きｍ段シフトレジスタ２８は、復調後のパラレルデータ(c'1,c'2,…,c'j,…,c'm)をパラレルロードし、間隔Ｔb毎にシフトして復調後のシリアルデータｃ'iを出力する。上記論理演算およびパラレルロードは、間隔(ｍ×Ｔb)毎に同期して行われる。
【００２５】
このように、上記ＲＬＬ復調器１９は、硬情報(すなわち二値化された)チャネルデータａ'iを入力して復調を施し、硬情報(すなわち二値化された)復調後の符号データｃ'iを出力するのである。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の記録再生装置には以下のような問題がある。すなわち、上述のごとく、ＲＬＬ変調方式を用いる場合には、ＲＬＬ復調器１９あるいは復調器２４は、符号データｃ'iを硬情報として出力する。一方において、ＲＬＬ復調器１９あるいは復調器２４に入力されるチャネルデータａ'iは、硬情報である必要がある。これに対して、図１３に示すようなＰＲチャネルのＡＰＰ復号器５と畳み込み符号のＡＰＰ復号器８との２つのＡＰＰ復号器を用いるターボ復号方式には、復元された符号データｃ'iを軟情報として入力する必要がある。また、図１５に示すようなターボ復号器２５には、復元された符号データｃ'iを軟情報として入力する必要がある。
【００２７】
したがって、上記通信路２３を記録媒体とする記録再生装置を構築する場合には、ＲＬＬ復調器を用いる関係上ターボ復号器を使用することができず、図１４に示すようなＰＲＭＬを用いなければならない。そのため、ターボ復号器を使用した場合に比して、上記記録媒体への記録密度が低下すると言う問題がある。
【００２８】
そこで、この発明の目的は、ＲＬＬ復調方法を適用したターボ復号による復号方法、この復号方法を用いた記録媒体再生装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明は、情報データに誤り訂正符号化を施して符号データを生成し,この符号データに変調を施して生成されたチャネルデータが通信路を通過して再生された再生データに基づいて,上記情報データを復号する復号方法であって、確率演算手段によって上記再生データのビット毎の確率を演算すると共に、上記再生データのビット毎の確率と符号データの事前情報とを入力として,上記変調に関する拘束条件に基づいて,第１のＡＰＰ復号手段によって上記符号データの事後確率を生成して出力する第１のＡＰＰ復号処理と、上記符号データの事後確率を入力として,上記誤り訂正符号の拘束条件に基づいて,第２のＡＰＰ復号手段によって,上記情報データの事後確率と符号データの事前情報とを生成して出力する第２のＡＰＰ復号処理の各処理を、反復繰り返し行って、反復復号を行うことを特徴としている。
【００３０】
上記構成によれば、第２のＡＰＰ復号処理と共に反復復号を行う第１のＡＰＰ復号処理によって、再生データのビット毎の確率と符号データの事前情報とを入力として、記録時に情報データに施された変調に関する拘束条件に基づいて、符号データの事後確率が生成されて出力される。そして、上記第２のＡＰＰ復号処理によって、符号データの事後確率で成る軟情報を入力として、記録時に情報データに施された誤り訂正符号の拘束条件に基づいて、上記情報データの事後確率と符号データの事前情報とが生成されて出力される。こうして、軟情報を扱い得る復調が適用された反復復号方法、すなわち記録媒体の再生に適した反復復号方法が実現される。
【００３１】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記誤り訂正符号化はターボ符号化であり、上記第２のＡＰＰ復号処理は上記ターボ符号化に対応したターボ復号処理である。
【００３２】
上記構成によれば、軟情報を扱い得る復調を前段とするターボ復号方法あるいは軟情報を扱い得る復調が適用されたターボ復号方法、すなわち記録媒体の再生に適したターボ復号方法が実現される。
【００３３】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記変調はＲＬＬ変調であり、上記通信路はナイキストの第１基準を満足するように等化されており、上記第１のＡＰＰ復号処理時に用いる上記変調に関する拘束条件は,ＲＬＬ変調に関する拘束条件である。
【００３４】
この実施例によれば、ナイキストの第１基準を満足するように等化された通信路、すなわち符号間干渉のない通信路である記録媒体に適合したＲＬＬ変調と上記第１のＡＰＰ復号処理とが実現される。
【００３５】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記第１のＡＰＰ復号処理は、上記変調に関する拘束条件を表すと共に、メモリに格納されているトレリス線図情報に基づいて行われる。
【００３６】
この実施例によれば、上記第１のＡＰＰ復号処理が、メモリに格納されたトレリス線図情報を参照することによって簡単な処理で行われる。
【００３７】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記誤り訂正符号化は畳み込み符号化である。
【００３８】
この実施例によれば、ターボ復号化に適した誤り訂正符号化が実現される。
【００３９】
また、１実施例では、上記第１の発明の復号方法において、上記確率および事後確率として対数尤度比を用いると共に、上記事前情報として対数尤度比の値を用いる。
【００４０】
この実施例によれば、上記確率演算手段 , 第１のＡＰＰ復号手段および第２のＡＰＰ復号手段によって、上記演算および生成等を行う際の演算量が削減される。
【００４１】
また、第２の発明の記録媒体再生装置は、情報データに誤り訂正符号化を施して符号データを生成し,この符号データにＲＬＬ変調を施したチャネルデータが記録された記録媒体から,記録されているチャネルデータを再生して再生データを出力する再生手段と、上記第１の発明の復号方法によって上記再生データから上記情報データの事後確率を得,この情報データの事後確率に基づいて上記情報データを復元する復号手段を備えたことを特徴としている。
【００４２】
上記構成によれば、復号手段による第１のＡＰＰ復号処理に用いる変調に関する拘束条件としてＲＬＬ変調に関する拘束条件を適用する一方、上記復号手段による第２のＡＰＰ復号処理としてターボ復号処理を適用することによって、ＲＬＬ復調とターボ復号とが適用された復号方法によって記録媒体の再生および復号を行うことが可能になる。したがって、上記記録媒体の記録密度が高められる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１参考例）
図１は、本第１参考例における記録媒体再生装置のブロック図である。また、図２は、図１に示す記録媒体再生装置によって再生されるチャネルデータａiを記録媒体に記録する記録媒体記録装置のブロック図である。先ず、記録媒体記録装置について説明する。
【００４４】
図２に示す記録媒体記録装置において、畳み込み符号化器３１は、入力された情報データｕiに畳み込み符号化を施して符号データｅiを出力する。インターリーバ３２は、入力された符号データｅiに疑似ランダム置換を施して、インターリーブ後の符号データｃiを出力する。ＲＬＬ変調器３３は、入力されたインターリーブ後の符号データｃiにＲＬＬ変調を施して、チャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、記録回路３４によって記録媒体３５に記録される。ここで、記録回路３４は、磁気記録,光磁気記録,光記録等による記録を行う。このように、本記録媒体記録装置においては、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方を行うのである。
【００４５】
次に、図１に示す記録媒体再生装置について説明する。再生回路４１は、記録媒体３５に記録されたチャネルデータを再生し、再生信号ｙ'iを出力する。記録回路３４,記録媒体３５および再生回路４１は通信路を構成している。尚、再生回路４１は、ナイキスト(Nyquist)の第１基準を満足するように再生信号ｙ'iを等化しているものとする。そのために、再生信号ｙ'iには符号間干渉は無い。また、再生信号ｙ'iは、上記通信路を通過する際にノイズ付加,帯域制限,クロストーク等の変形を受ける。したがって、再生信号ｙ'iには誤りが付加されているのである。
【００４６】
上記確率演算手段としての対数尤度比演算回路４２は、入力された上記再生信号ｙ'iに基づいて対数尤度を演算し、再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を出力する。そして、この対数尤度比Ｌ(y'i)は、第１ＡＰＰ復号器４３の符号入力端子c;Iに入力される。さらに、第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;Iには上記置換手段としてのインターリーバ４９の出力Ｌ(c'i;I)が入力される。この出力Ｌ(c'i;I)は、後に述べる第２ＡＰＰ復号器４６によって更新された符号データｅ'iの外部情報をインターリーブしたものであり、これを符号データｃ'iの事前情報として第１ＡＰＰ復号器４３に入力するのである。
【００４７】
上記第１ＡＰＰ復号器４３は、変調に関する拘束条件に従って事後確率復号を行う。尚、第１ＡＰＰ復号器４３の詳細については後述する。そして、第１ＡＰＰ復号器４３は、情報出力端子u;Oから符号データｃ'iの事後確率Ｌ(c'i;O)を出力する。また、ＰＲチャネルデータｙ'iの事後確率Ｌ(y'i;O)が出力される符号出力端子c;Oは、何れとも未接続である。すなわち、第１ＡＰＰ復号器４３は、変調に関する拘束条件に基づいて各尤度を更新するのである。
【００４８】
尚、確率値を表すために対数尤度比を用いている。例えば、符号データｃiに関する対数尤度比は、次式で定義される。
【００４９】
上記第１演算手段としての第１減算器４４は、上記第１ＡＰＰ復号器４３から符号データｃ'iの事後確率Ｌ(c'i;O)が出力された直後に動作して、上記事後確率Ｌ(c'i;O)から後述するインターリーバ４９の出力Ｌ(c'i;I)を減算し、その減算結果をＬext(c'i)として出力する。すなわち、第１減算器４４は、第１ＡＰＰ復号器４３によって更新された符号データｃ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。この差分は、外部情報(Extrinsic Information)と呼ばれる。上記逆置換手段としてのデインターリーバ４５は、第１減算器４４から入力された外部情報Ｌext(c'i)に、上述した疑似ランダム置換の逆置換を施して、デインターリーブ後(つまり、インターリーブ前)の符号データe'iの対数尤度比Ｌ(e'i;I)を出力する。
【００５０】
第２ＡＰＰ復号器４６は、符号入力端子c;Iにデインターリーバ４５からの対数尤度比Ｌ(e'i;I)が入力される一方、情報入力端子u;Iにはゼロが入力される。この対数尤度比Ｌ(e'i;I)は、第１ＡＰＰ復号器４３によって更新された符号データｃ'iの外部情報をデインターリーブしたものであり、これを符号データｅ'iの事前情報として第２ＡＰＰ復号器４６に入力するのである。
【００５１】
上記第２ＡＰＰ復号器４６は、上記畳み込み符号に関する拘束条件に基づいて事後確率復号を行う。そして、第２ＡＰＰ復号器４６は、情報出力端子u;Oから情報データｕ'iの事後確率Ｌ(u'i;O)を出力する一方、符号出力端子c;Oからは符号データｅ'iの事後確率Ｌ(e'i;O)を出力する。すなわち、第２ＡＰＰ復号器４６は、畳み込み符号に関する拘束条件に基づいて各尤度を更新するのである。こうして、上記第２ＡＰＰ復号器４６の情報出力端子u;Oから出力された情報データｕ'iの事後確率Ｌ(u'i;O)は、コンパレータ４７によって二値化されて、復元された情報データｕ'iとして出力されるのである。
【００５２】
上記第２演算手段としての第２減算器４８は、上記第２ＡＰＰ復号器４６から符号データｅ'iの事後確率Ｌ(e'i;O)が出力された直後に動作する。そして、デインターリーバ４５からの符号データｅ'iの対数尤度比Ｌ(e'i;I)と上記事後確率Ｌ(e'i;O)とが入力されて、事後確率Ｌ(e'i;O)から対数尤度比Ｌ(e'i;I)を減算して減算結果Ｌext(e'i)を出力する。すなわち、第２減算器４８は、第２ＡＰＰ復号器４６によって更新された符号データｅ'iの対数尤度比の差分を計算するのである。尚、この差分も、外部情報と呼ばれる。
【００５３】
上記インターリーバ４９は、上記第２減算器４８からの外部情報Ｌext(e'i)に上述した疑似ランダム置換を施し、符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;I)を出力する。こうして出力された対数尤度比Ｌ(c'i;I)は、上述したように、第１減算器４４と第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;Iとに入力されるのである。
【００５４】
こうして、上記第１ＡＰＰ復号器４３と第２ＡＰＰ復号器４６との間で符号データの対数尤度比を繰り返し受け渡してターボ復号が行われ、復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができる。尚、初回の復号動作時には、第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;IにゼロのＬ(c'i;I)を入力する。
【００５５】
次に、上記第１ＡＰＰ復号器４３の動作について具体的に説明する。図３は、「スタンダーダイジング・インフォメーション・アンド・コミュニケーション・システム：Standardizing Information and Communication Systems」のスタンダードＥＣＭＡ‐１９５によって規格化されているＲＬＬ(１,７)の変調表である。この場合は、変調後の符号データのビット数ｍ＝２、変調前のチャネルデータのビット数ｎ＝３である。但し、図３に示す変調表において、チャネルビットの「１」は、再生信号の極性反転を表している。また、チャネルビットの「０」は、先行する直前のビットと同極性にすること(つまり、前極性保持)を表している。このような信号をＮＲＺＩ則に基づく信号と称することにする。ＲＬＬ変調器３３は、この変調表を参照することによって、変調前の符号データ４ビットと直前に変調されたチャネルデータ１ビットとを参照して、変調後のチャネルデータ３ビットを計算することができる。
【００５６】
尚、上記ＮＲＺＩ則に基づくチャネルデータｚiは、ＲＬＬ変調器３３によって、ＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換(以下、ＮＲＺ変換と言う)されて記録媒体３５に記録される。図４は、その変換を行うための変換表である。図２における記録回路３４が記録媒体３５に記録する極性は、ＮＲＺ則に従ったチャネルデータａiに基づいているのである。
【００５７】
上記ＲＬＬ変調器３３は、変調前の符号データｃi２ビットを順に入力し、それに応じて変調後のチャネルデータａi３ビットを順に出力することができる。その際に、出力されるチャネルデータａi３ビットの値は、入力された符号データｃi２ビットだけでなく、その直前に入力された２ビットの符号データｃiと直前に出力された１ビットのチャネルデータａiとに関係している。換言すれば、出力データ３ビットは、入力データ２ビットだけでなく、過去の入力データ２ビットおよび出力データ１ビットに拘束されている。従って、ＲＬＬ(１,７)変調される符号はトレリス符号であると見なすことができるのである。
【００５８】
図５は、上記ＲＬＬ(１,７)変調される符号をトレリス符号と見なした場合のトレリス線図である。このトレリス線図において、内部状態はＳ0からＳ11までの１２種類である。ここで、時点ｋは、変調前の符号データｃi２ビット毎の時刻を表す。すなわち、時点ｋが１つ進む毎ごとに、符号データｃi２ビットが変調され、チャネルデータａi３ビットが出力される。
【００５９】
また、図５に示すトレリス線図に基づく現状態,入力値(変調前データｃi),出力値(変調後データａi)および次状態の対応表を図６に示す。この対応表の入力値は、図３に示す変調表における「後に続く入力ビット」に相当する。また、出力値は、図３に示す変調表における「チャネルビットＲＬＬ(１,７)」から上記ＮＲＺ変換されたＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに相当する。例えば、時点ｋにおいて内部状態がＳ11である場合に、２ビットの入力値が(１,１)であるならば３ビットの出力値は(０,０,０)となり、次時点(k+1)における内部状態はＳ10になる。このように、上記トレリス線図は、ＲＬＬ変調に関する拘束条件に相当する。そして、このトレリス線図に基づく図６に示す対応表は、ＲＬＬ変調に関する拘束条件に相当するのである。
【００６０】
以上のように、図２に示す記録媒体記録装置では、上記ＲＬＬ変調器３３によって符号データｃiにＲＬＬ変調を施し、ＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換されて記録媒体３５に記録される。そして、記録回路３４,記録媒体３５および再生回路４１は、ナイキストの第１水準を満たすように等化されている。その場合には、図１に示す記録媒体再生装置の再生回路４１によって再生された再生信号ｙiは、符号データｃiを図６に示す対応表に従ってＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換した信号の再生信号であると言える。
【００６１】
そこで、本記録媒体再生装置においては、上記トレリス線図に基づく図６に示す対応表を、上記トレリス線図情報としてＲＯＭ等に格納しておく。そして、第１ＡＰＰ復号器４３は、上記対応表に従ってＡＰＰ復号を行うのである。
【００６２】
次に、上記対数尤度比演算回路４２による演算内容について詳細に説明する。一般に、この演算は、上記通信路を単純なノイズ加算源と考えて行う。つまり、復調前の再生信号ｙ'iを、式(２)で定義する。
ｙ'i＝ｙi＋ｎi …(２)
ｙi：通信路の影響を受けない理想的な再生信号
ｎi：ノイズ
ここで、理想的とは、記録媒体３５である上記通信路を通過する際に、ノイズ,帯域制限,クロストーク,ジッター等の変形を全く受けないことである。したがって、理想的な再生信号ｙiは、ノイズを付加する通信路へ送信された信号系列と見なすことができる。尚、ｎiは、理想的な再生信号ｙiに付加された誤り成分を表す。
【００６３】
また、ｙiは「＋１」または「−１」の何れかの値になるように正規化されているとする。すなわち、
ｙi＝２ａi−１ …(３)
である。上述のごとく、ｙiは「＋１」または「−１」の何れかの値であるので、復調前の再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)は、式(１)と同様に、次式で定義される。
ここで、上記通信路は白色ガウス通信路であると仮定すると、ｙiを送信した場合にｙ'iを受信する条件付き確率密度は、
Ｌ(y'i)＝Ｌc・ｙ'i …(６)
Ｌc：ノイズｎiの電力で定まる定数
上記ノイズｎiの電力はσnの二乗である。したがって、定数Ｌcは式(７)によって表わされる。
Ｌc＝２/σn 2 …(７)
すなわち、上記対数尤度演算回路４２は、入力された復調前の再生信号ｙ'iに定数Ｌcを乗算して、再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を得ることができる。このように、対数尤度演算回路４２は、一つの受信値ｙ'iにつき一つの値Ｌ(y'i)を出力するのである。
【００６５】
また、式(３)および式(４)より、次式(８)が得られる。
る。
【００６６】
以上のように、本第１参考例の記録媒体再生装置においては、ターボ復調を行う２つのＡＰＰ復号器のうちの第１ＡＰＰ復号器４３の前段には、復調前の再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を生成して出力する対数尤度比演算回路４２を設けている。また、第１ＡＰＰ復号器４３には、再生信号ｙ'iの対数尤度Ｌ(y'i)と符号データｃ'iの事前情報とを入力として、上記ＲＯＭに格納されたＲＬＬ変調に関する拘束条件を表わすトレリス線図情報(例えば、図６に示す変換表)に従って、符号データｃ'iを更新して事後確率を出力するＡＰＰ復号機能を持たせている。
【００６７】
したがって、軟情報に基づくＲＬＬ復調を可能にし、ＲＬＬ復調にターボ復号を適用することができる。したがって、図２に示す記録媒体記録装置のごとく、情報データｕiに畳込み符号化およびＲＬＬ変調を施したチャネルデータａiを記録した記録媒体から、高い誤り訂正能力によって情報データを復元することができる。すなわち、本第１参考例によれば、上記記録媒体への記録密度を高めることができるのである。
【００６８】
また、本第１参考例においては、上記第１減算器４４をデインターリーバ４５の入力側に配置している。しかしながら、第１減算器４４は、デインターリーバ４５の出力側に配置しても差し支えない(以下、この構成を第２の構成と言う)。すなわち、上記第１ＡＰＰ復号器４３の情報出力端子u;Oから出力された符号データｃ'iの事後確率Ｌ(c'i;O)を、デインターリーバ４５に直接入力する。そして、デインターリーバ４５の出力(すなわち、上記疑似ランダム置換の逆置換された符号データｅ'iの対数尤度比Ｌ(e'i;O２))を、第１減算器４４に入力するのである。そうすると、第１減算器４４は、上記疑似ランダム置換の逆置換された符号データｅ'iの対数尤度比Ｌ(e'i;O２)から、第２演算器４８の出力である符号データｅ'iの外部情報Ｌext(e'i)を減算する。そして、第１減算器４４の出力を、第２ＡＰＰ復号器４６の符号入力端子c;Iに入力するのである。
【００６９】
尚、図１に示す第１の構成の場合には、上記第１減算器４４は、擬似ランダム置換後(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換前)の符号データ間の減算を行っている。これに対して、上記第２の構成の場合には、上記擬似ランダム置換前(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換後)の符号データ間の減算を行っている。したがって、上記第１の構成と第２の構成とによる演算結果は、全く同一になるのである。
【００７０】
同様に、上記第２減算器４８は、インターリーバ４９による擬似ランダム置換の後(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換の前)に配置しても差し支えない(以下、この構成を第３の構成と言う)。すなわち、第２ＡＰＰ復号器４６の符号出力端子c;Oから出力された符号データｅ'iの事後確率Ｌ(e'i;O)をインターリーバ４９に直接入力する。そして、インターリーバ４９の出力(すなわち、上記擬似ランダム置換された符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O２))を、第２減算器４８に入力するのである。そうすると、第２減算器４８は、上記疑似ランダム置換された符号データｃ'iの対数尤度比Ｌ(c'i;O２)から、第１演算器４４の出力である符号データｃ'iの外部情報Ｌext(c'i)を減算する。そして、第２減算器４８の出力を、第１ＡＰＰ復号器４３の情報入力端子u;Iに入力するのである。
【００７１】
尚、この第３の構成の場合には、上記擬似ランダム置換後(換言すれば、上記擬似ランダム置換の逆置換前)の符号データ間の減算を行っているのである。したがって、上記第１の構成と第３の構成とによる演算結果は、全く同一になるのである。
【００７２】
このように、本第１参考例においては、各減算器４４,４８を、擬似ランダム置換前(換言すれば、擬似ランダム置換の逆置換後)に配置してもよいし、擬似ランダム置換後(換言すれば、擬似ランダム置換の逆置換前)に配置してもよい。すなわち、演算結果が全く同一となるように適切に配置すればよいのである。
【００７３】
（第２参考例）
図７は、本第２参考例における記録媒体再生装置のブロック図である。また、図８は、図７に示す記録媒体再生装置によって再生されるチャネルデータａiを記録媒体に記録する記録媒体記録装置のブロック図である。先ず、記録媒体記録装置について説明する。
【００７４】
図８に示す記録媒体記録装置において、ターボ符号化器５１は、入力された情報データｕiにターボ符号化を施して符号データｆiを出力する。尚、ターボ符号化器５１の詳細については後述する。ＲＬＬ変調器５２は、入力された符号データｆiにＲＬＬ変調を施して、チャネルデータａiを出力する。こうして出力されたチャネルデータａiは、記録回路５３によって記録媒体５４に記録される。ここで、記録回路５４は、磁気記録,光磁気記録,光記録等による記録を行う。このように、本記録媒体記録装置においては、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方を行うのである。
【００７５】
次に、図７に示す記録媒体再生装置について説明する。再生回路６１および対数尤度比演算回路６２は、上記第１参考例において図１に示す記録媒体再生装置の再生回路４１および対数尤度比演算回路４２と同一であり、詳細な説明は省略する。上記確率演算手段としての対数尤度比演算回路６２から出力された対数尤度比Ｌ(y'i)は、ＡＰＰ復号器６３の符号入力端子c;Iに入力される。更に、ＡＰＰ復号器６３の情報入力端子u;Iには常にゼロが入力される。すなわち、ＡＰＰ復号器６３は、事前情報Ｌa(ｆ'i)が無い条件で事後確率復号を行うのである。そして、ＡＰＰ復号器６３は、情報出力端子u;Oから符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)を出力する。
【００７６】
尚、本記録媒体再生装置においても、上記トレリス線図に基づく図６に示す対応表をＲＯＭ等に格納しておく。そして、ＡＰＰ復号器６３は、上記対応表に基づいてＲＬＬ変調に関する拘束条件に従ってＡＰＰ復号を行うのである。その結果、軟情報を入力とし軟情報を出力とするＲＬＬ復調が可能となり、後段のターボ復号器６４との併用が可能になるのである。
【００７７】
ターボ復号器６４には、上記ＡＰＰ復号器６３から符号データｆ'iの対数尤度比Ｌ(ｆ'i)が入力されて、情報データの事後確率復号結果Ｌout(ｕ'i)を出力する。ここで、上記ターボ復号器６４は、図８に示す記録媒体記録装置におけるターボ符号化器５１が施した符号化に対応した復号を行うのである。尚、ターボ復号器６４の詳細については後述する。コンパレータ６５は、ターボ復号器６４から入力された事後確率復号結果Ｌout(ｕ'i)を二値化して、復元された情報データｕ'iを出力する。
【００７８】
図９は、図８におけるターボ符号化器５１の詳細を示すブロック図である。図９における第１畳み込み符号化器７１及び第２畳み込み符号化器７３は、入力データがそのまま含まれた出力データを生成する。このような符号化は組織符号化と呼ばれ、出力データのうち入力データ以外のデータ(すなわち符号化による冗長分)はパリティビットと呼ばれる。すなわち、第１畳み込み符号化器７１は、入力された情報データｕiに畳み込み符号化を施してパリティビットｐiを出力するのである。インターリーバ７２は、入力された情報データｕiに擬似ランダム置換を施して、インターリーブ後の情報データｕ2iを出力する。また、第２畳み込み符号化器７３は、入力されたインターリーブ後の情報データｕ2iに畳み込み符号化を施して、パリティビットｐ2iを出力する。
【００７９】
パンクチャおよびマルチプレクサ７４には、情報データｕiと第１畳み込み符号化器７１からのパリティビットｐiと第２畳み込み符号化器７３からのパリティビットｐ2iが入力される。そして、入力されたパリティビットｐiおよびパリティビットｐ2iは、所定の符号化率となるように一部分が削除(パンクチャ)される。さらに、削除されなかった残りのパリティビットｐiおよびパリティビットｐ2iと、情報データｕi,とが、マルチプレクサ機能によってまとめられてシリアルデータとなり、符号データｆiとして出力される。
【００８０】
図９に示すターボ符号化器５１は、２つの畳み込み符号化器から構成される並列型連接畳み込み符号(Parallel Concatenated Convolutional Codes：以下ＰＣＣＣと略称する)と呼ばれる形式のターボ符号である。
【００８１】
図１０は、図７におけるターボ復号器６４の詳細を示すブロック図である。ここで、図１０に示すターボ復号器６４は、図８に示すターボ符号化器５１が施した符号化に対応した復号を行っている。
【００８２】
図１０において、デマルチプレクサおよびデパンクチャ８１は、上記ＡＰＰ復号器６３から入力された符号データｆ'iの対数尤度比Ｌ(ｆ'i)をデマルチプレクサ機能によって分解して、情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(ｕ'i)とパリティｐ'iの対数尤度比Ｌ(ｐ'i)とパリティｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)とに分配する。それと同時に、符号化時に削除されたパリティビットの対数尤度比をゼロの値として補う(デパンクチャ)。そして、情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(ｕ'i)は、加算器８２に入力される。また、パリティデータｐ'iの対数尤度比Ｌ(ｐ'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３のパリティ入力端子p;Iに入力される。また、パリティデータｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)は、第２ＡＰＰ復号器８６のパリティ入力端子p;Iに入力される。
【００８３】
加算器８２は、上記情報データｕ'iの対数尤度比Ｌ(ｕ'i)と、後述する第２減算器８８から出力される情報データｕ'iの外部情報ＬextB(ｕ'i)とを加算して、対数尤度比Ｌ(ｕ'i;I)を出力する。すなわち、
Ｌ(u'i;I)＝ＬextB(u'i)＋Ｌ(u'i) …(９)
である。ここで、ＬextB(ｕ'i)は、後述するように、第２ＡＰＰ復号器８６が生成する外部情報である。
【００８４】
上記第１ＡＰＰ復号器８３は、情報入力端子u;Iに加算器８２の出力Ｌ(u'i;I)が入力される一方、パリティビット入力端子p;Iにデマルチプレクサおよびデパンクチャ８１の出力Ｌ(ｐ'i)が入力されて、図９における第１畳み込み符号化器７１が施した符号化に対応した復号を行う。尚、上記第１ＡＰＰ復号器８３は、式(９)に示すＬ(u'i;I)のうちの外部情報ＬextB(ｕ'i)を事前情報として利用する。改めて式で表せば、式(１０)のようになる。
Ｌ(u'i;I)＝ＬaA(u'i)＋Ｌ(u'i) …(１０)
ここで、ＬaA(u'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３に入力されて、復号に利用される事前情報である。このように、第１ＡＰＰ復号器８３は、情報データｕiとパリティビットｐiとに基づく拘束条件に従って事後確率復号を行うのである。そして、情報出力端子u;Oから、情報データｕ'iの事後確率Ｌ(ｕ'i;O)を出力する。ここで、第１ＡＰＰ復号器８３によって更新された情報データｕ'iの対数尤度比の差分(すなわち、Ｌ(ｕ'i;O)からＬ(ｕ'i;I)を差し引いた差分)は、第１ＡＰＰ復号器８３が生成した外部情報ＬextA(ｕ'i)である。したがって、式(９)および式(１０)を用いれば、次式(１１)の関係が成り立つのである。
Ｌ(u'i;O)＝ＬextA(u'i)＋Ｌ(u'i;I)
＝ＬextA(u'i)＋ＬextB(u'i)＋Ｌ(u'i)
＝ＬextA(u'i)＋ＬaA(u'i)＋Ｌ(u'i) …(１１)
尚、パリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ'i;O)が出力されるパリティ出力端子p;Oは、何れとも未接続である。
【００８５】
第１減算器８４とインターリーバ８５とは、上記第１ＡＰＰ復号器８３から情報データｕ'iの事後確率Ｌ(ｕ'i;O)が出力された直後に動作する。そして、第１減算器８４は、第１ＡＰＰ復号器８３から入力される事後確率Ｌ(ｕ'i;O)から、後述する第２減算器８８から入力される情報データｕiの外部情報ＬextB(ｕ'i)を減算することによって、ＬextA(ｕ'i)＋Ｌ(ｕ'i)を出力する。また、インターリーバ８５は、第１減算器８４から入力されたＬext(ｕ'i)＋Ｌ(ｕ'i)に上述した疑似ランダム置換を施し、インターリーブ後における情報データの対数尤度比Ｌ(ｕ2'i;I)を出力する。すなわち、
Ｌ(u2'i;I)＝ＬextA(u2'i)＋Ｌ(u2'i) …(１２)
である。ここで、ｕ2を、インターリーブ後の情報データと定義する。つまり、情報データｕをインターリーブすれば情報データｕ2となり、情報データｕ2をデインターリーブすれば情報データｕとなるのである。
【００８６】
式(１２)における対数尤度比ＬextA(ｕ2'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３によって更新された情報データｕ'iの外部情報ＬextA(ｕ'i)をインターリーブしたものであり、これを情報データｕ2'iの事前情報として第２ＡＰＰ復号器８６に入力するのである。改めて式で表せば、式(１３)のようになる。
Ｌ(u2'i;I)＝ＬaB(u2'i)＋Ｌ(u2'i) …(１３)
ここで、ＬaB(u2'i)は、第２ＡＰＰ復号器８６に入力されて、復号に利用される事前情報である。
【００８７】
上記第２ＡＰＰ復号器８６は、情報入力端子u;Iにインターリーバ８５からの情報データｕ2'iの対数尤度比Ｌ(ｕ2'i;I)が入力される一方、パリティ入力端子p;Iにデマルチプレクサおよびデパンクチャ８１からのパリティデータｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)が入力される。そして、上記第２ＡＰＰ復号器８６は、図９における第２畳み込み符号化器７３が施した符号化に対応した復号を行う。すなわち、情報データｕ2iとパリティビットｐ2iとに基づく拘束条件に従って事後確率復号を行うのである。そして、第２ＡＰＰ復号器８６は、情報出力端子u;Oから情報データｕ2'iの事後確率Ｌ(ｕ2'i;O)を出力する。こうして、上記第２ＡＰＰ復号器８６によって更新された情報データｕ2'iの対数尤度比の差分(つまり、Ｌ(ｕ2'i;O)からＬ(ｕ2'i;I)を差し引いた差分)は、第２ＡＰＰ復号器８６が生成した外部情報ＬextB(ｕ2'i)である。したがって、式(１２)および式（１３）を用いれば、次式(１４)の関係が成り立つのである。
Ｌ(u2'i;O)＝ＬextB(u2'i)＋Ｌ(u2'i;I)
＝ＬextB(u2'i)＋ＬextA(u2'i)＋Ｌ(u2'i)
＝ＬextB(u2'i)＋ＬaB(u2'i)＋Ｌ(u2'i) …(１４)
尚、パリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ'i;O)が出力されるパリティ出力端子p;Oは、何れとも未接続である。
【００８８】
デインターリーバ８７と第２減算器８８とは、上記第２ＡＰＰ復号器８６から情報データｕ2'iの事後確率Ｌ(ｕ2'i;O)が出力された直後に動作する。そして、デインターリーバ８７は、入力された事後確率Ｌ(ｕ2'i;O)に、上述した疑似ランダム置換の逆置換を施して、デインターリーブ後(つまり、インターリーブ前)における情報データｕ'iの対数尤度比Ｌout(ｕ'i)を出力する。すなわち、上記式(１４)より、
Ｌout(u'i)＝ＬextB(u'i)＋ＬextA(u'i)＋Ｌ(u'i) …(１５)
となる。ここで、ＬextB(ｕ'i)は、第２ＡＰＰ復号器８６によって更新された外部情報ＬextB(ｕ2'i)をデインターリーブしたものである。また、ＬextA(ｕ'i)は、第１ＡＰＰ復号器８３によって更新された外部情報である。そして、デインターリーバ８７から出力された情報データｕ'iの対数尤度比Ｌout(ｕ'i)は、このターボ復号器６４の復号結果として出力されるのである。
【００８９】
上記第２減算器８８は、上記デインターリーバ８７から入力される対数尤度比Ｌout(ｕ'i)から、第１減算器８４から入力されるＬextA(ｕ'i)＋Ｌ(ｕ'i)を減算してＬextB(ｕ'i)を出力する。この情報データｕ'iの対数尤度比ＬextB(ｕ'i)は、上述したように加算器８２に入力される。
【００９０】
こうして、上記第１ＡＰＰ復号器８３と第２ＡＰＰ復号器８６との間で情報データの対数尤度比を繰り返し受け渡してターボ復号が行われ、復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができる。尚、初回の復号動作時には、加算器８２に第２減算器８８から入力される外部情報ＬextB(ｕ'i)(すなわち、事前情報ＬaA(ｕ'i))はゼロとする。
【００９１】
以上のように、本第２参考例においては、記録媒体記録装置にターボ符号化器５１とＲＬＬ変調器５２とを搭載して、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方が行われたチャネルデータａiを記録媒体５４に記録する。一方、記録媒体再生装置にはターボ復号器６４を搭載して、ターボ復号を行うようにしている。したがって、上記第１参考例に比較して、高い誤り訂正能力によって情報データを復元することができ、上記記録媒体への記録密度を高めることができるのである。
【００９２】
その際に、上記記録媒体再生装置における上記ターボ復号器６４の前段には、上記第１参考例における図１に示す対数尤度比演算回路４２および第１ＡＰＰ復号器４３と同じ機能を有する対数尤度比演算回路６２およびＡＰＰ復号器６３を設けている。したがって、ＡＰＰ復号器６３は、対数尤度比演算回路６２からの再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)を入力として、上記ＲＯＭに格納されたＲＬＬ変調に関する拘束条件を満たすトレリス線図情報(例えば、図６に示す変換表)に従って、符号データｆ'iを更新して事後確率を出力するＡＰＰ復号機能を有している。こうして、軟情報に基づくＲＬＬ復調を可能にし、ＲＬＬ復調にターボ復号を適用することができるのである。
【００９３】
尚、上述のごとく、本第２参考例においては、図７における上記ＡＰＰ復号器６３によって、上記第１の事後確率復号手段を構成している。また、図１０における第１ＡＰＰ復号器８３と第２ＡＰＰ復号器８６とによって、上記第２の事後確率復号手段を構成しているのである。
【００９４】
＜実施の形態＞
図１１は、本実施の形態における記録媒体再生装置のブロック図である。この記録媒体再生装置は、図８に示す記録媒体記録装置によってチャネルデータａiが記録された記録媒体５４を再生するものである。
【００９５】
再生回路９１及び対数尤度比演算回路９２は、上記第１参考例において図１に示す記録媒体再生装置の再生回路４１及び対数尤度比演算回路４２と同一であり、コンパレータ９５は、上記第２参考例において図７に示す記録媒体再生装置のコンパレータ６５と同一であり、詳細な説明は省略する。上記確率演算手段としての対数尤度比演算回路９２から出力された対数尤度比Ｌ(y'i)は、ＡＰＰ復号器９３の符号入力端子c;Iに入力される。さらに、ＡＰＰ復号器９３の情報入力端子u;Iには、ターボ復号器９４から出力された符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)が入力される。すなわち、ＡＰＰ復号器９３は、符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)および再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)に基づいて事後確率復号を行い、情報出力端子u;Oから符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)を出力するのである。
【００９６】
尚、本記録媒体再生装置においても、上記トレリス線図に基づく図６に示す対応表をＲＯＭ等に格納しておく。そして、ＡＰＰ復号器９３は、上記対応表に基づいてＲＬＬ変調に関する拘束条件に従ってＡＰＰ復号を行うのである。その結果、軟情報を入力とし軟情報を出力とするＲＬＬ復調が可能となり、後段のターボ復号器９４との併用が可能になるのである。
【００９７】
ターボ復号器９４は、上記ＡＰＰ復号器９３からの符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)が入力されて復号を施し、情報データの事後確率復号結果Ｌout(ｕ'i)と符号データの事前情報Ｌa(ｆ'i)とを出力する。ここで、上記ターボ復号器９４は、図９に示す記録媒体記録装置におけるターボ符号化器５１が施した符号化に対応した復号を行うのである。尚、ターボ復号器９４の詳細については後述する。
【００９８】
上述のように、上記ＡＰＰ復号器９３とターボ復号器９４との間で符号データｆ'iの対数尤度比を繰り返し受け渡して反復復号が行われ、復元された情報データｕ'iの誤りを減少させることができる。尚、初回の復号動作時には、ＡＰＰ復号器９３の情報入力端子u;Iに入力される事前情報Ｌa(ｆ'i)はゼロとする。
【００９９】
図１２は、図１１におけるターボ復号器９４の詳細を示すブロック図である。ここで、デマルチプレクサおよびデパンクチャ１０１,加算器１０２,第１ＡＰＰ復号器１０３,第１減算器１０４,インターリーバ１０５,第２ＡＰＰ復号器１０６,デインターリーバ１０７及び第２減算器１０８は、上記第２参考例において図１０に示すターボ復号器６４のデマルチプレクサおよびデパンクチャ８１,加算器８２,第１ＡＰＰ復号器８３,第１減算器８４,インターリーバ８５,第２ＡＰＰ復号器８６,デインターリーバ８７および第２減算器８８と同一である。
【０１００】
第３減算器１０９は、上記第１ＡＰＰ復号器１０３のパリティ出力端子p;Oから出力されたパリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ'i;O)から、デマルチプレクサおよびデパンクチャ１０１から出力されたパリティｐ'iの対数尤度比Ｌ(ｐ'i)を減算して、パリティｐiに関する外部情報Ｌext(ｐ'i)を出力する。
【０１０１】
第４減算器１１０は、上記第２ＡＰＰ復号器１０６のパリティ出力端子p;Oから出力されたパリティデータｐ'の事後確率Ｌ(ｐ2'i;O)から、デマルチプレクサおよびデパンクチャ１０１から出力されたパリティｐ2'iの対数尤度比Ｌ(ｐ2'i)を減算して、パリティｐ2iに関する外部情報Ｌext(ｐ2'i)を出力する。
【０１０２】
パンクチャおよびマルチプレクサ１１１には、第２減算器１０８から出力された情報データｕ'iの外部情報ＬextB(ｕ'i)と、第３減算器１０９から出力されたパリティｐiに関する外部情報Ｌext(ｐ'i)と、第４減算器１１０から出力されたパリティｐ2iに関する外部情報Ｌext(ｐ2'i)とが入力される。そして、入力された外部情報Ｌext(ｐ'i)およびＬext(ｐ2'i)は、所定の符号化率になるように一部分が削除(パンクチャ)される。そして、マルチプレクサ機能によって、入力された外部情報ＬextB(ｕ'i)と削除されていない残りの外部情報Ｌext(ｐ'i)およびＬext(ｐ2'i)とがまとめられてシリアルデータとなり、符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)として出力される。このように、パンクチャおよびマルチプレクサ１１１は、パンクチャおよびマルチプレクサ７４と同様の処理を行う。但し、パンクチャおよびマルチプレクサ７４は硬情報を処理するのに対し、パンクチャおよびマルチプレクサ１１１は軟情報を処理するのである。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態においては、記録媒体記録装置にターボ符号化器５１とＲＬＬ変調器５２とを搭載して、ターボ符号化とＲＬＬ変調との両方が行われたチャネルデータａiを記録媒体５４に記録する。一方、記録媒体再生装置にはＡＰＰ復号器９３およびターボ復号器９４を搭載して、ＡＰＰ復号器９３,第１ＡＰＰ復号器１０３および第２ＡＰＰ復号器１０６の３つのＡＰＰ復号器の間で符号データｆ'iまたは情報データｕ'iの対数尤度比を繰り返し受け渡してターボ復号を行うようにしている。したがって、上記第２参考例に比較して、復元された情報データｕ'iの誤りを更に減少させることができる。尚、復号する際には、ＡＰＰ復号器９３,第１ＡＰＰ復号器１０３および第２ＡＰＰ復号器１０６の順で復号処理が繰り返し行われる。
【０１０４】
その際に、上記ＡＰＰ復号器９３の前段に設けられた対数尤度比演算回路９２およびＡＰＰ復号器９３は、上記第１参考例における図１に示す対数尤度比演算回路４２及び第１ＡＰＰ復号器４３と同じ機能を有している。したがって、ＡＰＰ復号器９３は、対数尤度比演算回路９２からの再生信号ｙ'iの対数尤度比Ｌ(y'i)と符号データの事前情報とを入力として、上記ＲＯＭに格納されたＲＬＬ変調に関する拘束条件を満たすトレリス線図情報(例えば、図６に示す変換表)に従って、符号データｆ'iを更新して事後確率を出力するＡＰＰ復号機能を有している。こうして、軟情報に基づくＲＬＬ復調を可能にし、ＲＬＬ復調にターボ復号を適用することができるのである。
【０１０５】
尚、上述のごとく、本実施の形態においては、図１１における上記ＡＰＰ復号器９３によって、上記第１の事後確率復号手段を構成している。また、図１２における第１ＡＰＰ復号器１０３と第２ＡＰＰ復号器１０６とによって、上記第２の事後確率復号手段を構成しているのである。
【０１０６】
ところで、上記第２参考例の図８に示す記録媒体記録装置において、ターボ符号化器５１とＲＬＬ変調器５２との間に、置換を施すインターリーバを設置しても構わない。その場合には、図７に示す記録媒体再生装置において、ＡＰＰ復号器６３とターボ復号器６４との間にデインターリーバを設置する。また、上記実施の形態の図１１においても同様に、ＡＰＰ復号器９３からターボ復号器９４へ出力される符号データｆ'iの事後確率Ｌ(ｆ'i)に逆置換を施すデインターリーバを設置する一方、ターボ復号器９４からＡＰＰ復号器９３へ出力される符号データｆ'iの事前情報Ｌa(ｆ'i)に置換を施すインターリーバを設置するのである。このように、記録媒体記録装置におけるターボ符号化器とＲＬＬ変調器との間及び記録媒体再生装置におけるＡＰＰ復号器とターボ復号器との間に、インターリーバ及びデインターリーバを設置することによって、再生信号ｙ'iに含まれるバーストエラーをランダムエラーに分解することができる。その結果、復元された情報データｕ'iに含まれる誤りを更に低減することができるのである。
【０１０７】
また、上記実施の形態においては、誤り訂正符号として、ターボ符号方式に適した畳み込み符号を用いている。しかしながら、この発明における誤り訂正符号は畳み込み符号に限定されるものではなく、軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号であればよい。その場合には、ＡＰＰ復号器を、上記軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号に関する拘束条件に基づいて事後確率復号を行うＡＰＰ復号器とすればよい。
【０１０８】
更に、図８に示す記録媒体記録装置におけるターボ符号化器５１は、２つの畳み込み符号化器から構成されるＰＣＣＣ形式のターボ符号化器の場合を例に挙げて説明した。しかしながら、この発明はこれに限定される必要は無く、３つ以上の畳み込み符号から構成されるＰＣＣＣ形式のターボ符号化器や、直列型連接畳み込み符号(Serially Concatenated Convolutional Codes)形式のターボ符号化器等を用いても良い。その場合における記録媒体再生装置のターボ復号器６４,９４としては、用いられたターボ符号化形式に対応した復号化を行うターボ復号化器を用いればよい。すなわち、ターボ符号化形式は、軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号化であればよい。したがって、ターボ符号化器５１を軟情報入力軟情報出力の復号処理が可能な誤り訂正符号化器とし、ターボ復号器６４,９４を当該誤り訂正符号の軟情報入力軟情報出力復号器とすればよいのである。
【０１０９】
尚、上記実施の形態における上記対数尤度比は実数であるが、浮動小数点精度もしくは固定小数点精度で量子化された数であってもよい。さらに、整数精度の数であってもよい。一般に、浮動小数点精度,固定小数点精度,整数精度の順に演算精度が劣る。
【０１１０】
また、上記実施の形態においては、各ブロックが入力あるいは出力する尤度として対数尤度比を用いたが、これは対数尤度比を用いると演算量を削減することができるからである。しかしながら、この発明は、対数尤度比に限定するものではなく、例えば各ブロックは確率値をそのまま入力あるいは出力するようにしてもよい。その場合には、上記各減算器を除算器とし、加算器を乗算器とすればよい。
【０１１１】
また、更に誤り率を低減するために、上記第１参考例においては、畳み込み符号化器３１を内符号とし、別途外符号として誤り訂正符号化器を設けてもよい。また、外符号である誤り訂正符号化器と内符号である畳み込み符号化器３１との間に、別途インターリーバを設けることによって、更に誤り率を低減することができる。その場合、これに対応する記録媒体再生装置においては、第２ＡＰＰ復号器４６の情報出力端子u;Oには、デインターリーバおよび誤り訂正符号の復号器を順次接続すればよい。同様に、上記第２参考例および実施の形態においては、ターボ符号化器５１を内符号とし、別途外符号として誤り訂正符号化器を設けてもよい。また、外符号である誤り訂正符号化器と内符号であるターボ符号化器５１との間に、別途インターリーバを設けることによって、更に誤り率を低減することができる。その場合、これに対応する記録媒体再生装置においては、ターボ復号器６４,９４の出力Ｌout(ｆ'i)に、デインターリーバおよび誤り訂正符号の復号器を順次接続すればよい。
【０１１２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、第１の発明の復号方法は、再生データのビット毎の確率を演算すると共に、記録時に情報データに施された変調に関する拘束条件に基づいて符号データの事後確率を生成する第１のＡＰＰ復号処理と、誤り訂正符号の拘束条件に基づいて上記情報データの事後確率と符号データの事前情報とを生成する第２のＡＰＰ復号処理の各処理を、反復繰り返し行って、反復復号を行うので、軟情報を扱い得る復調が適用された反復復号方法を実現できる。すなわち、この発明によれば、記録媒体の再生に適した反復復号方法を実現できるのである。
【０１１３】
また、１実施例の復号方法は、上記誤り訂正符号化をターボ符号化とし、上記第２のＡＰＰ復号処理をターボ符号化に対応したターボ復号処理としたので、軟情報を扱い得る復調を前段とするターボ復号方法、あるいは、軟情報を扱い得る復調が適用されたターボ復号方法を実現できる。すなわち、この発明によれば、記録媒体の再生に適したターボ復号方法を実現できるのである。
【０１１４】
また、１実施例の復号方法は、上記変調をＲＬＬ変調とし、上記通信路をナイキストの第１基準を満足するように等化し、上記第１のＡＰＰ復号処理時に用いる変調に関する拘束条件を、ＲＬＬ変調に関する拘束条件を満たす拘束条件としたので、ナイキストの第１基準を満足するように等化された通信路、すなわち符号間干渉のない通信路である記録媒体に適合したＲＬＬ変調と上記第１のＡＰＰ復号処理とを実現することができる。
【０１１５】
また、１実施例の復号方法は、上記第１のＡＰＰ復号処理を、上記変調に関する拘束条件を表すと共に、メモリに格納されたトレリス線図情報に基づいて行うようにしたので、上記メモリに格納されたトレリス線図情報を参照することによって、上記第１のＡＰＰ復号処理を簡単な処理で行うことができる。
【０１１６】
また、１実施例の復号方法は、符号化時に上記情報データに施される誤り訂正符号化を畳み込み符号化としたので、ターボ復号化に適した誤り訂正符号化を実現できる。
【０１１７】
また、１実施例の復号方法は、上記確率および事後確率として対数尤度比を用いると共に、上記事前情報として対数尤度比の値を用いるので、上記確率演算手段 , 第１のＡＰＰ復号手段および第２のＡＰＰ復号手段における演算量を削減できる。
【０１１８】
また、第２の発明の記録媒体再生装置は、情報データに誤り訂正符号化およびＲＬＬ変調を順次施したチャネルデータが記録された記録媒体から再生手段によって再生データを得、復号手段によって、上記第１の発明の復号方法によって上記再生データから得た情報データの事後確率に基づいて、上記情報データを復元するので、上記復号手段による第１のＡＰＰ復号処理に用いる拘束条件としてＲＬＬ変調に関する拘束条件を適用する一方、上記第２のＡＰＰ復号処理としてターボ復号処理を適用することによって、上記記録媒体の再生および復号を、ＲＬＬ復調とターボ復号とによって行うことが可能になる。したがって、記録媒体再生装置の誤り訂正能力を高めることができ、上記記録媒体の記録密度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１参考例としての記録媒体再生装置のブロック図である。
【図２】 図１に示す記録媒体再生装置によって再生されるデータを記録する記録媒体記録装置のブロック図である。
【図３】 スタンダードＥＣＭＡ‐１９５によって規格化されているＲＬＬ(１,７)の変調表を示す図である。
【図４】 ＮＲＺＩ則に基づくチャネルデータｚiをＮＲＺ則に基づくチャネルデータａiに変換を行うための変換表を示す図である。
【図５】 図３に示すＲＬＬ(１,７)変調表に対応するトレリス線図の一例を示すである。
【図６】 図５に示すトレリス線図に基づく現状態,入力値,出力値および次状態の対応表を示す図である。
【図７】 この発明の第２参考例としての記録媒体再生装置のブロック図である。
【図８】 図７に示す記録媒体再生装置によって再生されるデータを記録する記録媒体記録装置のブロック図である。
【図９】 図８におけるターボ符号化器のブロック図である。
【図１０】 図７におけるターボ復号器のブロック図である。
【図１１】 この発明の記録媒体再生装置のブロック図である。
【図１２】 図１１におけるターボ復号器のブロック図である。
【図１３】 ターボ符号の符号化処理および復号処理を行う従来の記録再生装置のブロック図である。
【図１４】 ＲＬＬ変調方式を適用した従来の記録再生装置のブロック図である。
【図１５】 図１３とは異なるターボ符号の符号化処理および復号処理を行う従来の記録再生装置のブロック図である。
【図１６】 従来のＲＬＬ復調器のブロック図である。
【符号の説明】
３１…畳み込み符号化器、
３２,４９,７２,８５,１０５…インターリーバ、
３３,５２…ＲＬＬ変調器、
３４,５３…記録回路、
３５,５４…記録媒体、
４１,６１,９１…再生回路、
４２,６２,９２…対数尤度比演算回路、
４３,８３,１０３…第１ＡＰＰ復号器、
４４,８４,１０４…第１減算器、
４５,８７,１０７…デインターリーバ、
４６,８６,１０６…第２ＡＰＰ復号器、
４７,６５,９５…コンパレータ、
４８,８８,１０８…第２減算器、
５１…ターボ符号化器、
６３,９３…ＡＰＰ復号器、
６４,９４…ターボ復号器、
７１…第１畳み込み符号化器、
７３…第２畳み込み符号化器、
７４,１１１…パンクチャおよびマルチプレクサ、
８１,１０１…デマルチプレクサおよびデパンクチャ、
８２,１０２…加算器、
１０９…第３減算器、
１１０…第４減算器。
Claims (7)
- 情報データに誤り訂正符号化を施して符号データを生成し、この符号データに変調を施して生成されたチャネルデータが通信路を通過して再生された再生データに基づいて、上記情報データを復号する復号方法であって、
確率演算手段によって、上記再生データのビット毎の確率を演算すると共に、
上記再生データのビット毎の確率と符号データの事前情報とを入力として、上記変調に関する拘束条件に基づいて、第１の事後確率復号手段によって上記符号データの事後確率を生成して出力する第１の事後確率復号処理と、
上記符号データの事後確率を入力として、上記誤り訂正符号の拘束条件に基づいて、第２の事後確率復号手段によって、上記情報データの事後確率と符号データの事前情報とを生成して出力する第２の事後確率復号処理
の各処理を、反復繰り返し行って、反復復号を行う
ことを特徴とする復号方法。 - 請求項１に記載の復号方法において、
上記誤り訂正符号化は、ターボ符号化であり、
上記第２の事後確率復号処理は、上記ターボ符号化に対応したターボ復号処理である
ことを特徴とする復号方法。 - 請求項１に記載の復号方法において、
上記変調は、ランレングス制限変調であり、
上記通信路は、ナイキストの第１基準を満足するように等化されており、
上記第１の事後確率復号処理時に用いる上記変調に関する拘束条件は、ランレングス制限変調に関する拘束条件である
ことを特徴とする復号方法。 - 請求項１に記載の復号方法において、
上記第１の事後確率復号処理は、上記変調に関する拘束条件を表すと共に、メモリに格納されたトレリス線図情報に基づいて行われる
ことを特徴とする復号方法。 - 請求項１に記載の復号方法において、
上記誤り訂正符号化は、畳み込み符号化である
ことを特徴とする復号方法。 - 請求項１に記載の復号方法において、
上記確率および事後確率として対数尤度比を用いると共に、上記事前情報として対数尤度比の値を用いる
ことを特徴とする復号方法。 - 情報データに誤り訂正符号化を施すことによって符号データを生成し、この符号データにランレングス制限変調を施したチャネルデータが記録された記録媒体から、記録されているチャネルデータを再生して再生データを出力する再生手段と、
請求項１に記載の復号方法によって上記再生データから上記情報データの事後確率を得、この情報データの事後確率に基づいて上記情報データを復元する復号手段
を備えたことを特徴とする記録媒体再生装置。
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