JP3950579B2 - 符号化方法およびこれを用いた記録再生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録再生装置にデータを符号化して記録し、再生と復号を行う装置に関し、特にデータの符号化と復号の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
発明の理解のために従来技術について簡単に述べる。これらは、ビタビアルゴリズムとトレリス表現、パーシャルレスポンスチャネル、および誤り訂正に関する説明を含む。
【0003】
ビタビアルゴリズムは、図1に示すようなトレリス線図のブランチに沿って最も確からしいパスを決定する。
【0004】
図1のトレリス線図は、ak-3ak-2ak-1akがチャネルの状態を表し、縦方向に並べられたノードは各々状態に対応する。横方向は時刻を表し、時刻kの状態と時刻k+1の状態はブランチで接続されている。この2つのノード間のブランチは起こり得る状態遷移に対応し、各状態に対しデータakが入力されると次の状態に遷移する。トレリスの各ブランチは入力信号値に対しそれぞれ重み付けが行われ、ビタビアルゴリズムはこれらの累積値をもとに最大尤度となるパスを決定する。
【0005】
図2はビタビアルゴリズムを実現するビタビ復号回路100の構成を示す。ビタビ復号回路は図2に示すようにブランチメトリック回路110、ACS(Add Compare Select)回路120、およびパスメモリ回路190の3つの基本回路に分けることができる。まずデータはブランチメトリック回路110に入力され、各時間ステップ毎に入力信号値に対しそれぞれ重み付けされたブランチメトリック値が計算される。
【0006】
ACS回路120は、図3に示すようにトレリス線図と同じ状態数分のACSユニット125とラッチ回路150〜165により構成され、また、ACSユニット125は図4で示す2つの加算回路126、127、比較回路128、および選択回路129により構成される。加算回路126および127はブランチメトリック回路110から出力されるブランチメトリック値とラッチを介した1時刻前のパスメトリック値を加算しパスメトリック値を更新し、比較回路128は2つの加算結果である尤度を比較、比較結果をパスメモリに出力する。選択回路129は比較回路の比較結果により選択されたパスメトリック値を出力する。このように、ACS回路は再帰的にブランチメトリック値を総和しパスメトリック値を求めると共に、選択したパスの情報をパスメモリ回路に与える。パスメモリ回路190はACS回路120で得られた情報を処理し、少なくとも待ち時間Tの後、最も確からしいと考えられるパスを出力する。
【0007】
このビタビアルゴリズムにパーシャルレスポンス(PR)チャネルを組み合わせるいわゆるPRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式は、磁気記録再生装置等に広く用いられる。パーシャルレスポンスクラス4(PR4)で知られるチャネルのシステム多項式はDを遅延演算子とするとG(D)=(1−D)(1+D)で示される。さらに、高密度記録に対してはより高次のG(D)=(1−D)(1+D)2 で表される拡張パーシャルレスポンスクラス4(EPR4)やG(D)=(1−D)(1+D)3の拡張EPR4、 G(D)=(1−D)2(5+4D+2D2)のMEEPR4(Modified Extended EPR4)などが適することが知られている。
【0008】
また、このような誤りの発生を抑制するシステムと同時に発生した誤りに対し局所的な訂正を行うことで復号性能を向上する方法として、Thomas Conwayによる論文 IEEE Transactions on Magnetics,vol. 34, No.4, July 1998 "A New Target Response with Parity Coding for High Density Magnetic Recording Channels"に記されているように、記録時にパリティを付加し、読み出しの際に誤り検出/訂正を行うことが考えられている。例えば拡張EPR4MLにおける最小距離復号誤りは3ビット連続誤りであり、このような奇数ビットの誤りは1ビットのパリティを付加により再生時に検出が可能となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記のEEPR4およびMEEPR4チャネルとビタビ復号回路を組み合わせたEEPR4ML、およびMEEPR4MLにおいて正しい情報系列と誤った情報系列との間のユークリッド距離とその時の誤りイベントは、EEEPR4ML:
(1)距離6の誤りイベント
±(+−+)
(2)距離8の誤りイベント
±(+−+−…)(長さ4以上)
±(+−+00+−+)
(3)距離10の誤りイベント
±(+)
(4)距離12の誤りイベント
±(+−)
MEEPR4ML:
(1)距離48の誤りイベント
±(+−+)
(2)距離68の誤りイベント
±(+−+−…)(長さ4以上)
(3)距離70の誤りイベント
±(+)
(4)距離76の誤りイベント
±(+−+000+−+)
で表される。いずれも最小距離復号誤りは3ビット誤りであり、奇数ビットの誤りを検出可能なパリティコードを用いることでその検出は可能である。しかし、これに続く距離の小さいイベント誤りである4ビット以上の連続誤りに関しては、その内の偶数ビット連続誤りは検出不能であり、また検出可能な奇数誤りに関しても訂正時にそのビット長を特定するために必要な回路が複雑になるという問題がある。
【0010】
したがって本発明の目的は、従来の構成に比べ誤り訂正時に検出不能となる誤りイベントの発生を低減することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の符号化方法は、再生時に誤り検出を可能とするパリティビットを生成し、かつ前記パリティビットの付加された符号語列中に特定のパターンが存在することのない符号化を実行する。同時に、ビタビアルゴリズムによる最尤パス探索の際、前記符号化により排除した特定パターンに対応する遷移パスを探索過程で選択することのない構成にする。これにより、例えば前記特定パターンが1111であるなら復号誤りにおける4ビット以上の連続誤りの発生を回避することができ、これに誤り検出/訂正を組み合わせることで復号特性が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0013】
図5は本発明の適用対象の一つである磁気記録再生装置内部の信号処理回路の構成図である。信号処理回路420は、データの記録時にはハードディスクコントローラ410から出力されたデータを符号化器210により符号化した後、プリコーダ220を介し記録媒体への書込みを行うリード/ライトアンプ430に出力する。またデータの再生時は、リード/ライトアンプ430により記録媒体から読み出された信号の高周波ノイズをフィルタ240により除去する。フィルタの出力である再生アナログ信号は、ADC(アナログ-デジタル変換器)250によりデジタル信号に変換された後、等化回路260で波形等化され、ビタビ復号回路270により識別再生される。この再生信号は、誤り訂正回路290により特定の誤りが訂正された後、ポストコーダ300を介して復号器310により元のデータに変換され、ハードディスクコントローラ410に出力される。また、ADC、等化回路、最尤復号器はタイミング抽出回路280により抽出されたクロック信号CLKにより、動作タイミングが定められる。
【0014】
また符号化器210は図6に示すように、16/17QMTR(Quasi-Maximum Transition Run)符号化器211、パリティ生成回路212、第1のビット置換回路213で構成される。16/17QMTR符号化器211は、入力される16ビットのデータを1ブロックとして、これを17ビットの符号語に変換する。
【0015】
この変換は変換後の符号語系列に対し、
a)符号化された符号語のビット列における1の連続数は3以下 、
b)符号化された符号語のビット列における0の連続数はLビット以下、
c)符号化された符号語のビット列におけるカタストロフィ系列 "…11001100…"の連続数はMビット以下、の制約を与えることを特徴とする。
【0016】
例えば、L=11、M=32とする16/17QMTR符号化器211の構成方法は、特願平10-043186に記載されている。これは図7に示すように、16/17符号化器214、および第2のビット置換回路215で構成され、16/17符号化器214による符号化された17ビットの符号語に対する符号制約と、第2のビット置換器215による連続する17ビットの符号語間の接続部に対する符号制約により上記特徴を実現する。
【0017】
パリティ生成回路212は、ある有限長のビタビ復号回路270の出力データ中に生じる特定の誤りを誤り訂正回路290で検出するためにパリティを生成、データに付加する。例えば、Lビットのデータに対しパリティ1ビットを付加する構成において、プリコーダ220を介した前記(L+1)ビットの記録データの総和が必ず偶数になるようパリティビットを生成する。誤りの生じない系ではこの記録データに対応する再生時のビタビ復号回路出力の総和は同様に偶数となることから、奇数ビットの誤りが生じた場合はこれを検出できる。
【0018】
プリコーダ220が 1/(1+D)に従いプリコードを行うものし、符号化器210の出力系列を{xn}、プリコーダ220の出力系列を{yn}とすると、有限期間(L+1)ビットにおけるプリコーダの出力系列{yn}およびその総和は
【0019】
【数1】
で与えられる。したがって、上記した様に偶数パリティとするならば、(1)式左辺のmodulo2を0とするために付加するパリティビットXLは
【0020】
【数2】
により算出できる。
【0021】
上記の通り、16/17QMTR符号化器211の出力は、1の連続長を3以下に制限する。しかし、パリティ生成回路212で生成されたパリティが前記符号語に付加されることで1の連続長が増加する場合が生じる。同様なことは、0連続長、およびカタストロフィ系列の連続長に関してもいえる。
【0022】
第1のビット置換回路213は、このようなパリティを付加することにより生じる符号制限違反を回避するよう処理を行う。パリティ、およびその前後数ビットを見ることで符号制限違反が生じているかどうかを判断し、もし符号制限違反があれば符号制限を守るようビット列を置換する。また、この置換するビット列は、置換があったかどうかを再生時に検出可能でなければならない。
【0023】
図7で示される16/17QMTR符号化器を用いる場合の符号化器210の動作シーケンスを説明する。
【0024】
まず17ビットの符号語毎に1ビットのパリティを付加する場合を考える。この場合、第2のビット置換回路215での処理は必要なく、16/17符号化器214により符号化された17ビットの符号語はそのままパリティ生成回路212に入力される。そこでパリティビットが生成され、符号語に付加される。第1のビット置換回路213は、パリティビットとその前後の符号語からビット置換を行うかどうかを判断する。図8、図9、図10はこの第1のビット置換回路213の変換規則を示すものであり、ここでprev_LSBはパリティビットの直前の符号語の下位ビット、curr_MSBは直後の符号語の上位ビットを表す。パリティビットにより1の連続長が4以上になる図8のケースでは、パリティビットを含むその前後9ビットの値がこれら20個のどれかにあてはまれば、その右側に示されるビット列に置換され出力される。同様に、図9、および図10のビット置換を行うことで、各々0の連続、およびカタストロフィ系列の連続長を制限できる。
【0025】
この置換処理における変換規則は、置換後のビット列が復号時に逆変換を行えるように、置換を行ったかどうかの判断が可能であるようにする必要がある。そのため図8、図9、図10のいずれも置換後のprev_LSB、およびcurr_MSBの4ビットはprev_LSB=0111、もしくはcurr_MSB=1110と符号端に1を3つ連続させ、上記b)で符号制約を受けるビット置換の生じないケースと区別化する。また、ビット置換による1の連続長の増加を禁止するとともに、0、およびカタストロフィ系列の連続長に関しても増加を最小限に抑えるようにする。これらを守る範囲で、上記変換規則は図8、9、および10に記す例に限られるものではない。
【0026】
複数の17ビットの符号語に対し1ビットのパリティビットを付加する場合、16/17符号化器214で符号化された連続する2つの17ビットの符号語間にパリティビットが挿入されるタイミングであるかどうかで制御は異なる。パリティビットを符号語間に挿入するタイミングであるなら、上記の17ビットの符号語に1ビットのパリティを付加する場合と同様な処理を行う。すなわち、16/17符号化器214の出力は第2のビット置換回路215では処理されることなくパリティ生成回路212に入力され、生成されたパリティを付加したデータ列は、第1の置換回路213で符号制約を施される。一方、パリティビットを符号語間に挿入しない場合、16/17QMTR符号化器211で符号化された符号語はパリティ生成回路212、第1のビット置換回路213でデータを加工することなくそのまま符号化器210の出力となる。これらの処理は、図示しない制御信号により制御される。
【0027】
以上の処理を行うことで、符号化器210はその出力における1の連続長を3以下、かつ0の連続長、およびカタストロフィ系列の連続長を一定数以下に制限できる。また、ビット置換部で誤りが発生し誤った逆置換を行う場合を除き、パリティコードであることからブロック内に奇数ビットの誤りが発生した場合、これを検出できる。
【0028】
次に、ビタビ復号器270について説明する。符号化器により符号語の1の連続長を3以下に制限したことを復号性能に反映させるため、ビタビ復号回路270は最尤パスを探索する過程で符号語 "1111" に対応する遷移パスをとり得ない構成にする。例えば拡張EPR4チャネルにおいては、図11のようにトレリス線図において状態遷移0101->1010、および状態遷移1010->0101に対応するブランチを削除する。16/17GCR符号での最小距離復号誤りは、符号上で(0111<->1110)、および(1111<->0110)とビットが誤って生じるが、この内の後者のケースは上記符号、および遷移パスを制限することにより生じなくなる。
【0029】
また、前者のケースにおいて符号を6ビットまで拡張して考えると、その誤りパターンは(001110<->011100)、(001111<->011101)、(101110<->111100)、(101111<->111101)の4つになるが、この内最初に挙げたパターン以外は符号、および遷移パス制限により生じることはなくなる。したがって、符号上で1の連続長を3以下に制限し、かつ遷移パスも制限することにより最小距離復号誤りはその発生確率が1/8になり、また4ビット以上の連続誤りに関してはすべて除外することができる。
【0030】
ビタビ復号回路270の構成を図12、および図13を用いて説明する。図12はビタビ復号回路270を示すもので、図2で示される従来のビタビ復号回路100に比べACS回路320の構成が異なる。図13はACS回路320の構成を示すものであり、図11のトレリス線図における状態遷移0101->1010、および状態遷移1010->0101に対応するブランチが削除されたことを受け、従来構成においてACSユニット125により実行されていた演算をブランチメトリック値とパスメトリック値の加算の機能のみ有する加算器321、および322に置き換える。この時、パスメモリ回路に出力される選択信号は、唯一のブランチが選択された状態を保つように各々1、および0の固定値にする。
【0031】
次に、誤り訂正回路290の構成を図14、図15、および図16を用いて説明する。図14に示す誤り訂正回路290は誤り検出ブロック291と誤り訂正ブロック292の2つから構成され、誤り検出ブロック291により誤りが検出された場合に、誤り訂正ブロック292において特定された位置に対し訂正を行う。誤り検出回路290は、符号器によるパリティ生成、付加と逆の操作を行うことで実行できる。まず、符号生成時に17ビットに符号化された符号間でビット置換が行われたがどうかを図15に示すビット逆置換回路293により検出する。これは、ビット置換後の符号語間の結合部がビット置換の行われない場合にはとり得ない(0111、0***)もしくは(***0、1110)の値(*はdon't care)であるかどうかで検出できる。結合部のビットがこのビット列にあてはまらない場合は記録時にビット置換が行われていないと判断し、逆置換は行わない。また、あてはまった場合、図8、9、10を元に行ったビット置換とは反対の操作を行うことで逆置換を実現する。
【0032】
ビット逆置換回路293の出力は、パリティチェック回路294に入力され、パリティのチェックが行われる。パリティ付加時、(2)式により特定の(L+1)ビットのデータブロックの総和のmodulo2を0にしてあるので、パリティチェックはそれに対応する(L+1)ビットのデータブロックの総和を求め、そのmodulo2が1となるかを検出する。1となった場合、ブロック内に奇数ビットの誤りが存在すると判断し、誤り訂正ブロック292はブロック内の誤り位置を探索、誤りの訂正を行う。
【0033】
図16に示す誤り訂正ブロック292は、第1の遅延回路295、第2の遅延回路296、チャネル再構成回路297、尤度演算回路298、および誤り訂正ユニット299から構成される。図5に示したビタビ復号回路270からの出力である再生信号は第1の遅延回路295、チャネル再構成回路297、および尤度演算回路298に入力される。第1の遅延回路295は誤り訂正を行う際の誤り位置、および誤りパターンの演算に必要な時間、ビタビ復号回路270の出力を遅延させる。一方チャネル再構成回路297では、入力されるビタビ復号回路の出力にチャネルレスポンスを畳み込み、チャネル再構成信号akを生成する。第2の遅延回路296には図5に示した等化回路260の出力を入力し、ビタビ復号回路での演算時間分を遅延させた遅延信号ykを生成する。ここで遅延信号ykは雑音などによる損失が全くなければチャネル再構成信号akに等しい。尤度演算回路298ではまず以下の演算を実行する。
【0034】
【数3】
Rk=Σ[{yk−(ak+Δak)}2−(yk−ak)2] …(3)
訂正の対象とする誤りパターンを例えば1ビット{±(+)}、および3ビット{±(+−+)}誤りとし、(3)式のΔakはこれらの誤りにチャネルレスポンスを畳み込んだ値とする。この時、(3)式右辺の(yk−ak)2はビタビ復号回路で選択された最尤復号系列に対する尤度を示し、また{yk−(ak+Δak)}2は最尤復号系列に上記誤りが加わった系列の尤度を示す。最尤復号系列がより確からしければこのRkで表される尤度差の値は大きくなり、また、誤りが発生している場合は逆に尤度差は小さくなる確度が高くなる。したがって、前記1ビット誤りに対応するΔakを用いて演算される尤度差Rkと3ビット誤りに対応するRkとを各々の誤りが起こり得る全ての位置に対して求め、その内の最小の値をとる誤りパターン、および位置を求めることで訂正対象を推定できる。
【0035】
このように尤度演算回路298により算出された訂正パターン、および訂正位置は誤り訂正ユニット299に入力され、誤り検出ブロック291により誤りが検出された時に第1の遅延回路295により遅延されたビタビ復号回路の出力に対し訂正を行う。この誤り訂正の行われた再生信号は、図5に示すポストコーダ300を介し復号器310により復号された後、コントローラ200に出力される。この誤り訂正回路290はポストコーダ300の後に備えても良い。復号器310は、誤り訂正の施された再生信号をポストコーダ300を介した後、復号する。これは符号化器210で行う処理のまったく逆の操作である、符号語間の接続部におけるビット逆置換と、パリティの除去と、16/17復号により実現できる。
【0036】
次に、図17を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【0037】
図17は図5と同様に磁気記録再生装置内部の信号処理回路の構成図である。図17は第1の実施例と基本的な構成は同様であるが、記録データの符号化方法、再生データの最尤復号方法、および復号方法において相違する。以下に、相違点を中心に説明する。
【0038】
図18は図17の信号処理回路に用いられる符号化器350の構成を表している。符号化器350は24/25QMTR符号化器351、パリティ生成回路212、および第1のビット置換回路353により構成される。また、24/25QMTR符号化器351は図19に示すように、24/25符号化器314、および第2のビット置換回路315で構成され、24/25符号化器314による符号化された25ビットの符号語に対する符号制約と、第2のビット置換器315による連続する25ビットの符号語間の接続部に対する符号制約を実現する。
【0039】
この24/25符号化器314による符号化は、変換後の符号語に対し、
a)符号化された25ビットの符号語のビット列における1の連続数は4以下、
b)符号化された25ビットの符号語の最上位、および最下位の1の連続数は2以下、
c)符号化された25ビットの符号語のビット列における0の連続数は数L以下、
d)符号化された25ビットの符号語は長さMのカタストロフィ系列 "…11001100…"を含まない、
の4つの制約を備えることを特徴とする。
【0040】
a)、およびb)の符号制約は、符号化後の1の連続数を4以下に保つものである。c)はタイミング抽出回路180の動作を保証するための0長制限であり、d)はビタビ復号回路においてパスのマージを一定期間内に納めるために必要となる。
【0041】
例えば、上記の0の連続長Lを10とし、かつ符号語端における0の連続長を5ビット以下、またカタストロフィ系列 "…11001100…"の連続長Mを25とする。ここで後者の符号制限は、符号語から "00110011…0110"、"01100110…1100"、"11001100…1001"、"10011001…0011"の4つの符号語を除くことに等しい。
【0042】
これらの符号制約に反しない符号語の数は17888646個であり、24ビットの符号化に必要な1677216個よりも多く、実現可能である。
【0043】
第2のビット置換器315は、上記符号制約においてカタストロフィ系列が符号語間にまたがって連続するようなケースにおいてそれを断ち切る処理を行う。すなわち、連続した符号語の接続部の前後数ビットを見ることでカタストロフィ系列が符号語間にまたがって存在しているかどうかを判断し、そのようなケースでは例えば図20に示す変換規則にのっとりビット列を置換を行う。この置換処理における変換規則は、置換後のビット列が復号時に逆置換を行えるように、置換を行ったかどうかの判断が可能であるようにする必要がある。そのため図20によるビット置換では、置換された符号語端のどちらかに1が3つ連続させ、上記b)で符号制約を受けるビット置換の生じないケースと区別化する。また、ビット置換により1の連続長の増加を禁止し、かつ0の連続長に関しても増加を最小限に抑えるようにする。これらを守る範囲で、上記変換規則は図20に記す例に限られるものではない。
【0044】
また、24/25符号化器314の出力に生じる最長のカタストロフィ系列に対してビタビ復号回路360でパスのマージが可能となるパスメモリ長を用意できるこであれば、第2のビット置換器は必要ない。
【0045】
図18に示すパリティ生成回路212は、図6に示す符号化器210で用いたものを使用できる。第1の実施例でも述べたとおり、このパリティ生成回路212で生成されたパリティが前記符号語に付加されることで1の連続長が増加する場合が生じる。同様なことは、0連続長、およびカタストロフィ系列の連続長に関してもいえる。
【0046】
第1のビット置換回路353は、このようなパリティを付加することにより生じる符号制限違反を回避するよう処理を行う。パリティ、およびその前後数ビットを見ることで符号制限違反が生じているかどうかを判断し、もし符号制限違反があれば符号制限を守るようビット列を置換する。また、この置換するビット列は、置換があったかどうかを再生時に検出可能でなければならない。
【0047】
図19で示される24/25QMTR符号化器を用いる場合の符号化器350の動作シーケンスを説明する。
【0048】
まず25ビットの符号語毎に1ビットのパリティを付加する場合を考える。この場合、第2のビット置換回路315での処理は必要なく、24/25符号化器314により符号化された25ビットの符号語はそのままパリティ生成回路212に入力される。そこでパリティビットが生成され、符号語に付加される。第1のビット置換回路353は、パリティビットとその前後の符号語からビット置換を行うかどうかを判断する。図21、および図22はこの第1のビット置換回路353の変換規則を示すものである。パリティビットにより1の連続長が5以上になる図21のケースでは、パリティビットを含むその前後9ビットの値がこれら4つのケースのどれかにあてはまれば、その右側に示されるビット列に置換され出力される。同様に、図22のビット置換を行うことで、カタストロフィ系列の連続長を制限できる。これらビット置換処理における変換規則も上記したように、置換後のビット列が再生時に逆置換を行えるように置換を行ったかどうかの判断が可能であり、ビット置換により1の連続長の増加の禁止、かつ0、およびカタストロフィ系列の連続長に関して増加を最小限に抑える仕様である限り、図21、および図22に記す例に限られるものではない。
【0049】
複数の25ビットの符号語に対し1ビットのパリティビットを付加する場合、24/25符号化器314で符号化された連続する2つの25ビットの符号語間にパリティビットが挿入されるタイミングであるかどうかで制御は異なる。パリティビットを符号語間に挿入するタイミングであるなら、上記の25ビットの符号語に1ビットのパリティを付加する場合と同様な処理を行う。すなわち、24/25符号化器314の出力は第2のビット置換回路315では処理されることなくパリティ生成回路212に入力され、生成されたパリティを付加したデータ列は、第1の置換回路353で符号制約を施される。一方、パリティビットを符号語間に挿入しない場合、24/25QMTR符号化器311で符号化された符号語はパリティ生成回路212、第1のビット置換回路353でデータを加工することなくそのまま符号化器350の出力となる。これらの処理は、図示しない制御信号により制御される。
【0050】
以上の処理を行うことで、符号化器350はその出力における1の連続長を4以下、かつ0の連続長、およびカタストロフィ系列の連続長を一定数以下に制限できる。また、ビット置換部で誤りが発生し誤った逆置換を行う場合を除き、パリティコードであることからブロック内に奇数ビットの誤りが発生した場合、これを検出できる。
【0051】
次に、ビタビ復号器360について説明する。
【0052】
符号化器350により符号語の1の連続長を4以下に制限したことを復号性能に反映させるため、ビタビ復号回路360は最尤パスを探索する過程で符号語 "11111" に対応する遷移パスをとり得ない構成にする。例えば拡張EPR4チャネルにおいて、トレリス線図上で状態遷移01010->10101、および状態遷移10101->01010に対応するブランチを削除することを考える。図23は拡張EPR4のトレリス線図を時間方向に拡張して記述したもので、図中の破線で示される(a)->(c)、および(d)->(f)の状態遷移は前記の2つの状態遷移を表している。このように削除する状態遷移が複数の時間ステップにまたがっているため、ノード(c)、および(f)における遷移パスの選択は各々その1時刻前のノード(b)、および(e)での遷移状態を参照して行う。すなわち、ノード(b)においてノード(a)からの遷移を選択した場合、ノード(c)では(b)からの遷移を行わない。同様なことがノード(f)でもいえる。
【0053】
ビタビ復号回路360の構成を図24、および図25を用いて説明する。
【0054】
図24はビタビ復号回路360を示すもので、図2で示される従来のビタビ復号回路100に比べACS回路380の構成が異なる。図25はACS回路380の構成を示すものであり、上記したノード(c)および(f)に相当する状態でパスの選択にあたる図示しないACSユニット381、および382は各々ラッチ167、および166を介して1時刻前の選択結果を入力し、パスの選択に反映させる。24/25GCR符号での最小距離復号誤りは3ビットの復号誤りであるが、これは誤り訂正回路290により検出/訂正が可能である。また、4ビットの復号誤りに関しては、符号上で(01111<->11110)、および(11111<->01110)とビットが誤って生じるが、この内の後者のケースは上記符号、および遷移パスを制限することにより生じなくなる。
【0055】
また、前者のケースにおいて符号を7ビットまで拡張して考えると、その誤りパターンは(0011110<->0111100)、(0011111<->0111101)、(1011110<->1111100)、(1011111<->1111101)の4つになるが、この内最初に挙げたパターン以外は符号、および遷移パス制限により生じることはなくなる。したがって、符号上で1の連続長を4以下に制限し、かつ遷移パスも制限することによりその発生確率が1/8になり、また5ビット以上の連続誤りに関してはすべて除外することができる。
【0056】
このように本実施例で述べられた構成においては誤り訂正回路290では訂正不能な4ビットの復号誤りはその全てを防ぐことはできないが、符号化レートが第1の実施例に比べ高くなる。特に、2つの符号語に対し1ビットのパリティを付加する場合、そのレートは(24*2)/(25*2+1)=16/17と第1の実施例においてパリティを付加することで生じるレートロスを抑えることができる。
【0057】
復号器370は、誤り訂正の施された再生信号をポストコーダ300を介した後、復号する。これは符号化器350で行う処理のまったく逆の操作である、符号語間の接続部におけるビット逆置換と、パリティの除去と、24/25復号により実現できる。
【0058】
また、上記から明らかなように、4ビットの復号誤りをすべてなくすためには(0011110<->0111100)の誤りパターンを起こさなければよい。これには、符号語に001111、もしくは111100のビット列を含まない符号化を行う符号化器、それを復号する復号器、および上記ビット列に対応した状態遷移を排除したビタビ復号器を用いれば良い。これらの構成は、今まで述べてきた第1、および第2の実施例から容易に類推可能である。
【0059】
図26に本発明を信号処理回路を用いた磁気ディスク装置の構成の一例を示す。
【0060】
磁気ディスク装置は外部との接続を行うインターフェイス回路400、データの受け渡しやフォーマット等の制御を行うハードディスクコントローラ410、記録および再生信号の処理を行う信号処理回路420、再生信号を増幅するリードライトアンプ430、データが記録される磁気ディスク円盤440、磁気ディスク円盤440への記録、および再生を行うヘッド450、ヘッド450を支えるアーム460、ヘッド450を移動させるボイスコイルモータ470、ボイスコイルモータを制御するモータドライバ480、およびハードディスクコントローラ410、モータドライバ480を制御するマイクロプロセッサ490から構成される。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、効率的な誤り訂正を行うことのできる符号化方法を提供でき、記録再生装置の復号性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による拡張EPR4のトレリス線図。
【図2】従来技術によるビタビ復号回路の構成を示す図。
【図3】従来技術によるACS回路の構成を示す図。
【図4】従来技術によるACSユニットの構成を示す図。
【図5】本発明による信号処理回路の構成を示す図。
【図6】本発明による符号化器の構成を示す図。
【図7】図6の16/17QMTR符号化器の構成を示す図。
【図8】図6の第1のビット置換回路の変換規則を示す図。
【図9】図6の第1のビット置換回路の変換規則を示す図。
【図10】図6の第1のビット置換回路の変換規則を示す図。
【図11】本発明による拡張EPR4のトレリス線図。
【図12】本発明によるビタビ復号回路の構成を示す図。
【図13】本発明によるACS回路の構成を示す図。
【図14】図5の誤り訂正回路の構成を示す図。
【図15】図14の誤り検出ブロックの構成を示す図。
【図16】図14の誤り訂正ブロックの構成を示す図。
【図17】本発明による信号処理回路の構成を示す図。
【図18】本発明による符号化器の構成を示す図。
【図19】図18の24/25QMTR符号化器の構成を示す図。
【図20】図19の第2のビット置換回路の変換規則を示す図。
【図21】図18の第1のビット置換回路の変換規則を示す図。
【図22】図18の第1のビット置換回路の変換規則を示す図。
【図23】本発明による拡張EPR4のトレリス線図。
【図24】本発明によるビタビ復号回路の構成を示す図。
【図25】本発明によるACS回路の構成を示す図。
【図26】本発明による磁気ディスク装置の構成を示す図。
【符号の説明】
100…ビタビ復号器、110…ブランチメトリック回路、120…ACS回路、125…ACSユニット、126、127…加算回路、128…比較回路、129…選択回路、150〜167…ラッチ、190…パスメモリ回路、210…符号化器、211…16/17QMTR符号化器、212…パリティ生成回路、213…第1のビット置換回路、214…16/17符号化器、215…第2のビット置換回路、220…プリコーダ、240…フィルタ、250…アナログ/デジタル変換器、260…等化回路、270…ビタビ復号回路、280…タイミング抽出回路、290…誤り訂正回路、291…誤り検出ブロック、292…誤り訂正ブロック、293…ビット逆置換回路、294…パリティチェック回路、295…第1の遅延回路、296…第2の遅延回路、297…チャネル再構成回路、298…尤度演算回路、299…誤り訂正ユニット、300…ポストコーダ、310…復号器、314…24/25符号化器、315…第2のビット置換回路、320…ACS回路、321、322…加算器、350…符号化器、351…24/25QMTR符号化器、353…第1のビット置換回路、360…ビタビ復号器、370…復号器、380…ACS回路、381、382…ACSユニット、400…インターフェイス回路、410…ハードディスクコントローラ、420…信号処理回路、430…リードライトアンプ、440…磁気ディスク円盤、450…ヘッド、460…アーム、470…ボイスコイルモータ、480…モータドライバ、490…マイクロプロセッサ。
Claims (10)
- 情報系列を符号化して記憶し、再生時に誤り訂正を含む処理を施した後に復号化を行う信号処理方法において、
情報系列に対して、 1 の連続数をrビット以下(但し、rは2以上の自然数)に制限した符号ビット列に変換する内部符号化を用い、
前記内部符号化で変換された前記符号ビット列を入力し、該符号ビット列の一定長のブロックに対して再生時に誤り検出を可能とするパリティビットを生成し、該ブロックに該パリティビットを付加してパリティ付き符号ビット列とし、
前記パリティ付き符号ビット列における付加された前記パリティビットと前記パリティビットの直前の符号ビット列の所定のビット数のビット列と前記パリティビットの直後の符号ビット列の所定のビット数のビット列とを、所定の変換規則によりビット置換し、ビット置換されたパリティ付き符号ビット列が、1の連続数を常にrビット以下に制限されていることを特徴とする信号処理方法。 - 情報系列の記録時にNビット(但し、Nは自然数)のデータを(N+1)ビットの符号語に内部符号化し、
前記(N+1)ビットの符号語、もしくは複数の前記(N+1)ビットの符号語を1ブロックとし、該ブロックに対し誤り検出用のパリティビットを生成、付加し、パリティ付き符号語を生成する符号化方法と、
再生時に再生信号に生じた誤りの検出および訂正処理を行う誤り訂正方法と、誤り訂正処理の後、(N+1)ビットのデータをNビットのデータに復調する復号方法を有する信号処理方法において、
前記 ( N+1 ) ビットの符号語内では、 1 の連続数が、rビット以下(rは自然数)に制限され、且つ、符号語端部では、 1 の連続数が、2ビット以下に制限されるように内部符号化され、
前記パリティ付き符号語で、付加されたパリティビットと前記パリティビットの直前の符号語の所定のビット数のビット列と前記パリティビットの直後の符号語の所定のビット数のビット列とを所定の変換規則によりビット置換し、 1 の連続数をrビット以下に制限する第 1 のビット置換を行い、
前記パリティビットの生成において、複数の(N+1)ビットの符号語を1ブロックとしてパリティビットを生成する場合には、前記N/(N+1)符号化の出力で(N+1)ビットの符号語間の 1 の連続数をrビット以下に制限する第2のビット置換を行うことを特徴とする信号処理方法。 - 前記信号処理方法における前記内部符号化では、16ビットのデータを17ビットの符号語に内部符号化し、前記17ビットの符号語、もしくは複数の17ビットの符号語を1つのブロックとしたものに対して、誤り検出用のパリティビットを生成、付加するものであって、パリティビットを含めた前記ビット置換されたパリティ付き符号語で、1の連続数を3ビット以下に制限することを特徴とする請求項2記載の信号処理方法。
- 前記信号処理方法における前記内部符号化では、24ビットのデータを25ビットの符号語に内部符号化し、前記25ビットの符号語、もしくは複数の25ビットの符号語を1つのブロックとしたものに対して、誤り検出用のパリティビットを生成、付加するものであって、パリティビットを含めた前記ビット置換されたパリティ付き符号語で、1の連続数を4ビット以下に制限することを特徴とする請求項2記載の信号処理方法。
- 前記ビット置換されたパリティ付き符号語で "111100"、もしくは"001111"のパターンを含まないようにすることを特徴とする請求項4記載の信号処理方法。
- 前記符号化方法を用いて記録されたデータを最尤復号する最尤復号方法において、最尤パスを探索する過程で符号語列 "1111"に対応する遷移パスを探索候補から排除することを特徴とする請求項3記載の信号処理方法。
- 前記符号化方法を用いて記録されたデータを最尤復号する最尤復号方法において、最尤パスを探索する過程で符号語列 "11111"に対応する遷移パスを探索候補から排除することを特徴とする請求項4記載の信号処理方法。
- 前記符号化方法を用いて記録されたデータを復号する最尤復号方法において、最尤パスを探索する過程で符号語列 "11111"、"111100"もしくは"11111"、"001111"に対応する遷移パスを探索候補から排除することを特徴とする請求項4または5記載の信号処理方法。
- 前記符号化方法を用いて記録されたデータに対し再生時に誤り訂正を行う誤り訂正方法において、訂正する対象を1ビット、および3ビットの復号誤りに限定することを特徴とする請求項3から5までのいずれかに記載の信号処理方法。
- 情報系列を記録し、記録された信号を再生して元の信号に復号を行う記録再生装置において、前記請求項1から9に記載の信号処理方法における符号化方法、最尤復号方法、および誤り訂正方法を用いてデータの記録再生処理を行うことを特徴とする記録再生装置。
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