JP4027774B2 - 情報記録装置及び情報再生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録再生装置に関し、さらに詳しくは、多値データの変調及び復調方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から情報の記録密度を高めるために2値データではなく3値レベル以上の多値レベルのデータを記録する方法がある。光ディスクにおいては、各種光ディスク間の反射率の違いや、1つの光ディスク内の内周側や外周側での再生周波数特性の違いなどにより、再生信号には種々の要因によりレベル変動や振幅変動が発生するため、多値化の閾値が固定の場合、再生信号を誤った値で検出してしまう問題がある。そこで、その問題を解決する従来技術として、特開2002−135121公報には、高密度記録/再生を要求する光記録/再生装置で用いるためのRLL(Run Length Limited)コードでコードワードストリームのDC成分を効果的に抑圧する変復調方法について開示されている。それによると、データ変調用変換コードグループとは別に、DC抑圧制御用コードグループを利用して入力データを変調する。しかし、DC抑圧制御用コードグループは、変換コードグループのコードワードの特性、すなわち、コードワード内のDC値を示すパラメータであるDSVの符号と、次のコードワードのDSV遷移方向を予測するパラメータであるINVを付加して変調する必要がある。このINVの特徴を最大に利用しながらも、データ変調用変換コードグループとは、重複コードワード生成条件や使用可能なコードワードの条件を緩和して、そのコードワードの数を増やしてDC抑圧制御の効果を高めることが可能であるとしている。
また、多値データの変調方式として、同一出願人から独自の変調方式(LLM)と組合わせたDC補正方式が特願2002−306263にて提案されている。これによると、冗長度は上がるが、高い補正能力を持つDC補正が行えるとしている。
【特許文献1】
特開2002−135121公報
【特許文献2】
特願2002−306263
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
変調後の信号にサーボ帯域の周波数に信号があると、データがサーボに影響を与えてしまう。そこで、従来は変調方式を工夫してサーボ帯域に信号が出ないようにしていた。しかし、従来は変調方式では、符号の効率を下げる原因の1つでもあった。とくに、多値記録を行なう際、2値記録に比べレベル数が多いため、低域の信号の制御を行なうためには多くの付加情報が必要であった。
また、特許文献1は、DC抑圧制御が高まることに反して、冗長情報が増加するため、媒体の記録容量が低下するデメリットがある。
本発明は、かかる課題に鑑み、多値記録に適した変調方式により発生するDC成分の補正を、冗長情報が増加することなく行うことができる情報の記録及び再生方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、情報が多値化されたデータを記録媒体に記録する情報記録装置であって、変調前の2値データ列を多値化された複数のデータブロックに変調する変調器と、前記変調器から出力されるデータブロッの最上位ビットの2値データを反転させる反転器と、前記変調器から出力されるデータブロックに含まれるDCレベルを算出する第1のDCレベル算出器と、前記反転器から出力されるデータブロックに含まれるDCレベルを算出する第2のDCレベル算出器と、前記第1及び第2のDCレベル算出器からのDCレベル値を、当該変調の前に選択し得られた累積のDCレベル値に累積するDCレベル累積器と、前記第1及び第2のDCレベル算出器からのDCレベル値を判定するレベル判定器と、を備え、前記レベル判定器は、前記第1及び第2のDCレベル算出器の夫々の出力と前記DCレベル累積器の出力を加算した結果を判定し、該結果により前記変調器及び反転器の何れか一方の出力を選択して出力すると共に、前記第1及び第2のDCレベル算出器の夫々の出力と前記DCレベル累積器の出力を加算した結果の何れか一方の出力を選択して前記DCレベル累積器に新たなDCレベルを出力することを特徴とする。
まず、変調前の多値データを所定のビット数を1つの単位として変調する。そのとき変調前の多値データをそのまま変調するルートと、多値データの上位ビットを反転するルートに分け、夫々のデータに含まれるDCレベルを算出する。この算出されたDCレベルは判定器でレベルが小さい方が選択されてDCレベル累積器の累積値と加算されて累積器に累積される。このとき同時に判定器の結果で変調器と反転器からのデータもDCレベルが小さい方が選択されて出力される。
かかる発明によれば、DC変動に対し最も寄与率のたかいMSBを反転させることでDCレベル判定器によりDCレベルが低い方が選択されるので、DC変動を押さえることができる。
【0005】
請求項2は、前記レベル判定器は、前記第1及び第2のDCレベル算出器の夫々の出力と前記DCレベル累積器の出力を加算した結果に基づいて、前記DCレベルの低い方を選択的に出力することを特徴とする。
変調器或いは反転器からのデータは上位ビットと下位ビットの複数のビットから構成されている。従って、それらのビットのDCレベルが低い方を順次累積してDCレベル累積器に累積されるので、その累積結果と夫々のDCレベルとを加算する必要がある。
かかる発明によれば、DCレベル累積器の結果とDCレベルを加算して判定するので、DCレベルが0に近いデータを正確に判定することができる。
請求項3は、前記レベル判定器の判定に基づいて前記変調器若しくは反転器の出力が選択された場合、前記データブロックの最上位ビットが反転されたか否かを前記最上位ビット以外のビットにより判断することを特徴とする。
信号を再生する場合、最上位ビットが反転されているか否かを判断するビットが1ビット必要である。しかし、そのビットを最上位ビットに配置すると、そのビットを反転することができなくなり、その分補正量が減少してしまう。そこで本発明では、判断するビットを最上位ビット以外のビットに配置する。
かかる発明によれば、最上位ビットを反転するか否かを判断するビットを最上位ビット以外に配置するので、反転できる最上位ビットを最大限使用することができ、補正量の減少を防ぐことができる。
請求項4は、前記第2のDCレベル算出器は、反転前のDCレベルと最上位ビットの値を参照して算出することを特徴とする。
反転器により反転されたデータは、最上位以外のビットは変調前のデータをそのまま使用する。そして、最下位ビットは変調前のデータの下位のビットから算出される。
かかる発明によれば、反転した際のDCレベルを改めて算出することなく、もとのDCレベルと最上位ビットから求めることができる。
【0006】
請求項5は、前記多値化されたデータをデータブロックに変調する場合、奇数のデータブロック列に分割することを特徴とする。
データブロックに変調して最上位ビットが偶数の場合、「0」と「1」の数が同じであると、補正した結果が「0」になり補正することができない。そこで本発明では、最上位ビットの数が奇数になるように分割する。
かかる発明によれば、最上位ビットの数が奇数になるように分割するので、「0」と「1」の数が同じになることがなくなり、補正の効果を高めることができる。
請求項6は、前記多値化されたデータをデータブロックに変調する際、該データブロック列を偶数で構成する場合、前記データブロック列の最上位ビットの何れか1ビットを固定することを特徴とする。
フォーマット上偶数個である必要がある場合がある。そのような場合は、最上位ビットの1つを固定し奇数個の最上位ビットを反転させることで補正を行なうことが可能となる。
かかる発明によれば、最上位ビットの1つを固定し奇数個の最上位ビットを反転させるので、偶数このフォーマットに対しても対応することができる。
【0007】
請求項7は、前記変調器は、前記多値化されたデータの所定ビット数を単位として、上位ビットに変調前の前記多値化されたデータの所定ビットを設定し、最下位ビットは前記上位ビットに設定されたビット以外のビットに基づいて算出することを特徴とする。
変調器によりデータを変調する場合、所定のビット数を1つの単位として考え、複数のビットで構成される複数の列の集合をセットと呼び、そのセットの上位ビットに多値化されたデータをそのまま設定する。最下位ビットは残りのビットから生成規則に基づいて算出して配置する。
かかる発明によれば、多値記録に適した変調方式により、冗長度を抑えた記録を行うことができる。
請求項8は、請求項1乃至7の何れか一項に記載の情報記録装置により記録された変調データを再生する場合、前記データブロックの最上位ビットが反転されたか否かを示すビットが反転を指示した場合、前記多値化されたデータの最上位ビットを反転して再生すると共に、それ以外のビットをそのまま出力することを特徴とする。
変調データが記録された記録媒体から情報を再生する場合、重要なことは変調されたデータがDCレベルを最小にするために変調データの最上位ビットを反転しているか否かを判断しなければならない。そこで、指示するビットを読み反転を指示している場合は、再生した最上位ビットを反転する。また、反転を指示していなければ、再生データそのままを読み込む。
かかる発明によれば、信号を再生する場合に、指示ビットにより最上位ビットを反転するか否かを判断するので、記録時に最小のDCレベルで記録することができ、しかも、再生時には簡単な判断により正確にもとのデータを復調することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は、多値記録の再生波形を示す図である。(a)は再生波形の理想値であり、(b)は理想の再生クロックであり、(c)は実際の再生波形を示す。再生クロックの立ち下がりで再生波形をサンプリングする場合、例えば、(a)の場合は再生クロックT5の立下りでレベル1をP点で検出できるが、(c)の実際の再生波形の場合は、再生クロックT5の立下りでQ点のレベルを検出する場合、再生クロックT5に対して実際の再生波形が矢印の方向にズレタ場合、Q点のレベルは大幅に変化して正しいレベルを検出できなくなる。
図2は本発明の光ディスク装置の構成例を示す図である。なお本説明では、記録媒体として光ディスクを例に説明するが、媒体の記録方式によらず光磁気、追記型の媒体、リライタブルな媒体でも同じ効果が得られる。また、図2は説明に必要な最低限の構成を示したものである。この光ディスク装置は本発明に関係する部分を中心に図示している。この光ディスク装置は、多値データを記録する光ディスク1と、光ディスク1を所定の速度で回転させるスピンドルモータ2と、光ディスク1の反射光を受光してフォーカスエラー信号や、トラッキングエラー信号を発生するピックアップ3と、ピックアップ上のLDを発光させるように電流を制御するアナログ回路4と、スピンドルモータ2とピックアップ3を制御するサーボ回路5と、外部機器或いは外部機器へのデータを一旦蓄積するバッファメモリ6と、同期検出、復調、誤り訂正などを行うデジタル回路7と、コマンドの授受を制御するインターフェースコントローラ9と、装置全体を制御するコントローラ8と、を備えて構成される。
【0009】
次に図2の概略動作について説明する。図示しない外部機器(例えばパソコン)から光ディスク装置にコマンドを送ると、インターフェースコントローラ9がコマンドを受け取り、コントローラ8へコマンドを受け取った旨を報告する。コントローラ8はこのコマンドを解釈し、光ディスク装置をコマンドが要求する動作を行わせ、レポートをインターフェースコントローラ9を通して外部機器に送る。また、情報を記録する際は、外部機器からインターフェースコントローラ9を通してデジタル回路7を経由して一旦バッファメモリ6に記憶する。このデータに対しデジタル回路7では、誤り訂正符号を付けたり、同期信号を付加したり、多値レベルへの変調符号に変換するなどの動作を行う。また、書きこむアドレスは、媒体上に予め書かれているアドレスを読んで指示されたアドレスに情報を記録する。次にアナログ回路4では光ディスク装置に記録するために、ピックアップ3上のLDを発光させる電流を制御し多値レベルに記録する。またピックアップ3はLDの出射光が光ディスク1にあたり、その反射光をPDでうけてアナログ回路4で処理し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号などを生成してサーボ回路5に入力する。サーボ回路5では、ピックアップの位置やレンズの位置を制御する。このとき、光ディスク1は通常スパイラルの溝もしくはデータ配列を持っている。そのため、時間の経過と共に(例えば、外周から内周でも良い)内周から外周に移動し、トラッキング制御できる範囲を超えてしまう。そこで、トラッキングサーボ信号からピックアップ3全体を移動させ、常にレンズの位置が中立に近い形で保てる様にキャリトラと呼ばれる制御を行なっている。
次に、再生の場合は、ピックアップ3の出力をアナログ回路4で量子化及びPLL等を用いてクロック抽出を行い、デジタル回路7で同期検出、復調、誤り訂正などを行い、バッファメモリ6に蓄える。その後、インターフェースコントローラ9を通して外部機器に情報を転送している。このように、サーボ信号と再生信号は同じピックアップ3から信号を生成しているため、再生信号にサーボ帯域の信号があると、サーボ信号にノイズとしてまわりこみ、サーボが安定にかからない恐れがある。そこで、データを変調する際にサーボ帯域の信号が出ないようにする必要がある。
【0010】
図3は、本発明の変調方式(LLM)について説明するための図である。変調前のデータを、例えば、11ビットのデータ(D1〜D11)を変調する場合について説明する。この11ビットの情報から3ビットの多値データ4つで1つのセットを構成する。その構成の方法は、各多値情報11の上位ビット(この場合は、2ビット目、3ビット目)に変調前のデータ(D1〜D8)12をそのまま設定し、多値データの各最下位ビットP1〜P4は、データ(D9〜D11)13の3ビットより構成する。この変調後の値を図中の楕円で囲んだ単位でそれぞれ媒体に記録していく。また再生は、この4つの多値データから最下位の4つビットの生成規則から最適な値を算出する。
【0011】
次に、DC補正を行なうに当り、DCレベルの検出法を説明する。図1に示す様に、多値データが8レベルある場合は0から7のレベルを持っている。そこで、中心が3.5のレベルに成るように制御する。ここでは、3.5の制御が簡単になるように、各レベルの評価値DSV(Digital Sum Value)を表1の様に決定する。
【表1】
評価値DSV
各多値データ毎にこのDSVを加算し、0になるように制御する。つまり、データを記録するとこのDSVが変動する。そこで、最も寄与率の高いMSBを反転させることでDSVを0にするように制御する。
【0012】
図4は本発明の実施形態の変調方式(LLM)について説明するための図である。変調前のデータ19を、例えば10ビットのデータ(D1〜D10)を変調する場合について説明する。この10ビットの情報から3ビットの多値データ4つで1つのセット20を構成する。その構成の方法は、各多値情報の上位ビット(この場合は、2ビット目、3ビット目)17に変調前のデータ(D1〜D7)14をそのまま設定し、多値データの各最下位ビット(P1〜P4)18はデータ(D8〜D10)15の3ビットより構成する。そしてα16は最上位のビットを反転するか否かを示す情報に用いる。(例えばα=1なら最上位ビットはすべて反転)そこで、このαが1の場合と0の場合の2種類のパターンを発生させ、それぞれのDSVを計算し、それまでのDSVの累積値に足した結果が0に近い方のデータを採用する。(詳細は後述する。)また、このときにαが最上位ビットにあると、このビットを反転することができないため補正量が減ってしまう。そこで、αの位置は最上位ビット以外に置くようにする。
再生は、従来と同様にこの4つの多値データから最下位の4つビットの生成規則から最適な値を算出した後、αとM1〜M4を下記の演算を行い、D1〜D4を復元する。
D1=M1 EXOR α
D2=M2 EXOR α
D3=M3 EXOR α
D4=M4 EXOR α
さらに、DSVを算出するに当り、反転のDSVは表2に示す様に最上位ビット(M1〜M4)のうちのビットが1の場合に+4し、最上位ビットのうちのビットが0の場合は−4すればよい。
【表2】
評価値DSV
そこでD1からD4のビットを調べ、1の数が0の場合は−4×4=−16となり、反転DSVはDSVに−16を加えれば良い。この加算値を表3に示す。
【表3】
表3に示す様にセットの数が偶数個だと最上位ビットの1と0の数が同数の場合は補正することができない(表3で最上位ビットの1の数が2の場合、加算値が0となる)。そこで、セットの数を奇数個とすれば良い。しかし、フォーマット上偶数個である必要がある場合は、最上位ビットの1つを固定し奇数個の最上位ビット反転させることで補正を行なうことが可能となる。例えば図4中のD1〜D3のみ反転させる。
【0013】
図5は、本発明の実施形態に係る符号化装置の構成を示す図である。この符号化装置は、多値化された変調前データ40を複数のデータブロックに変調する変調器30と、この変調器30により変調されたデータブロックの最上位ビットを反転させる反転器31と、前記変調器30から出力されるデータブロックに含まれるDCレベルを算出する第1のDCレベル算出器33と、前記反転器31から出力されるデータブロックに含まれるDCレベルを算出する第2のDCレベル算出器34と、前記第1及び第2のDCレベル算出器33、34からのDCレベルを累積するDCレベル累積器37と、前記第1及び第2のDCレベル算出器33、34からのDCレベル値を判定するレベル判定器39と、このレベル判定器39の出力により変調器30若しくは反転器31のデータの何れかを選択するセレクタ32と、前記第1及び第2のDCレベル算出器33、34の出力とDCレベル累積器37のデータを加算する加算器35、36と、レベル判定器39の出力により加算器35若しくは36のデータの何れかを選択するセレクタ38から構成されている。
次にこの符号化装置の動作について説明する。まず、変調前データ40を変長器30に入力し、α43が0の変調データ41を得る。これを反転器31に入力し、最上位ビット(D1〜D4)を反転させα44を1にセットする。この2種類のデータに対しそれぞれDSVをDCレベル算出器33、34により算出し、DCレベル累積器37の出力に加算器35、36によりそれぞれ加える。その加算されたデータを判定器39により、よりDCが押さえた方(この説明では0に近いほう)を選び、セレクタ32で変調データを選択し、セレクタ38でDSVの累積値を選択し、変調データは次段に出力し、累積値はDCレベル累積器37に出力して新しい累積結果とする。
【0014】
図6は、本発明の実施形態に係る復号化装置の構成を示す図である。この復号化装置は、変調された信号をもとの信号に復調する復調器50と、最上位ビットと反転ビットα52を論理演算するEXOR回路51により構成されている。光ディスクから再生された再生信号56から復調器50に入力されると、下位ビットD5〜D10はそのまま復調されて信号線54から出力され、最上位ビットM1〜M4と、反転ビットα52はEXOR回路51に入力されてお互いに論理演算されて信号線55から最上位ビットD1〜D4が復調される。
【0015】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項1の発明によれば、DC変動に対し最も寄与率のたかいMSBを反転させることでDCレベル判定器によりDCレベルが低い方が選択されるので、DC変動を押さえることができる。
また請求項2では、DCレベル累積器の結果とDCレベルを加算して判定するので、DCレベルが0に近いデータを正確に判定することができる。
また請求項3では、最上位ビットを反転するか否かを判断するビットを最上位ビット以外に配置するので、反転できる最上位ビットを最大限使用することができ、補正量の減少を防ぐことができる。
また請求項4では、反転した際のDCレベルを改めて算出することなく、もとのDCレベルと最上位ビットから求めることができる。
また請求項5では、最上位ビットの数が奇数になるように分割するので、「0」と「1」の数が同じになることがなくなり、補正の効果を高めることができる。
また請求項6では、最上位ビットの1つを固定し奇数個の最上位ビットを反転させるので、偶数このフォーマットに対しても対応することができる。
また請求項7では、多値記録に適した変調方式により、冗長度を抑えた記録を行うことができる。
また請求項8では、信号を再生する場合に、指示ビットにより最上位ビットを反転するか否かを判断するので、記録時に最小のDCレベルで記録することができ、しかも、再生時には簡単な判断により正確にもとのデータを復調することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多値記録の再生波形を示す図である。
【図2】本発明の光ディスク装置の構成例を示す図である。
【図3】本発明の変調方式(LLM)について説明するための図である。
【図4】本発明の実施形態の変調方式(LLM)について説明するための図である。
【図5】本発明の実施形態に係る符号化装置の構成を示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係る復号化装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
30 変調器、31 反転器、32、38 セレクタ、33 第1のDCレベル算出器、34 第2のDCレベル算出器、35、36 加算器、37 DCレベル累積器、39 レベル判定器
Claims (8)
- 情報が多値化されたデータを記録媒体に記録する情報記録装置であって、
変調前の2値データ列を多値化された複数のデータブロックに変調する変調器と、前記変調器から出力されるデータブロッの最上位ビットの2値データを反転させる反転器と、前記変調器から出力されるデータブロックに含まれるDCレベルを算出する第1のDCレベル算出器と、前記反転器から出力されるデータブロックに含まれるDCレベルを算出する第2のDCレベル算出器と、前記第1及び第2のDCレベル算出器からのDCレベル値を、当該変調の前に選択し得られた累積のDCレベル値に累積するDCレベル累積器と、前記第1及び第2のDCレベル算出器からのDCレベル値を判定するレベル判定器と、を備え、
前記レベル判定器は、前記第1及び第2のDCレベル算出器の夫々の出力と前記DCレベル累積器の出力を加算した結果を判定し、該結果により前記変調器及び反転器の何れか一方の出力を選択して出力すると共に、前記第1及び第2のDCレベル算出器の夫々の出力と前記DCレベル累積器の出力を加算した結果の何れか一方の出力を選択して前記DCレベル累積器に新たなDCレベルを出力することを特徴とする情報記録装置。 - 前記レベル判定器は、前記第1及び第2のDCレベル算出器の夫々の出力と前記DCレベル累積器の出力を加算した結果に基づいて、前記DCレベルの低い方を選択的に出力することを特徴とする請求項1に記載の情報記録装置。
- 前記レベル判定器の判定に基づいて前記変調器若しくは反転器の出力が選択された場合、前記データブロックの最上位ビットが反転されたか否かを前記最上位ビット以外のビットにより判断することを特徴とする請求項1又は2に記載の情報記録装置。
- 前記第2のDCレベル算出器は、反転前のDCレベルと最上位ビットの値を参照して算出することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の情報記録装置。
- 前記多値化されたデータをデータブロックに変調する場合、奇数のデータブロック列に分割することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の情報記録装置。
- 前記多値化されたデータをデータブロックに変調する際、該データブロック列を偶数で構成する場合、前記データブロック列の最上位ビットの何れか1ビットを固定することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の情報記録装置。
- 前記変調器は、前記多値化されたデータの所定ビット数を単位として、上位ビットに変調前の前記多値化されたデータの所定ビットを設定し、最下位ビットは前記上位ビットに設定されたビット以外のビットに基づいて算出することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の情報記録装置。
- 請求項1乃至7の何れか一項に記載の情報記録装置により記録された変調データを再生する場合、前記データブロックの最上位ビットが反転されたか否かを示すビットが反転を指示した場合、前記多値化されたデータの最上位ビットを反転して再生すると共に、それ以外のビットをそのまま出力することを特徴とする情報再生装置。
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