JP4095440B2

JP4095440B2 - Apparatus and method for encoding information, apparatus and method for decoding the encoded information, modulation signal, and recording medium manufacturing method

Info

Publication number: JP4095440B2
Application number: JP2002543791A
Authority: JP
Inventors: イミンク，キーズ・エーショウハンマー
Original assignee: エルジーエレクトロニクスインコーポレーテッド
Priority date: 2000-11-11
Filing date: 2000-11-11
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: EP1332561A4; AU2001211783A1; CN1423860A; EP1332561A1; WO2002041500A1; JP2004514367A; CN100474782C

Description

【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、情報の符号化に係るもので、詳しくは、向上した情報密度で情報を符号化するための装置及びその方法に関するものである。本発明は、符号化された情報から変調された信号を生成すること、記録媒体に符号化された情報を与えること及び、その記録媒体自体に関するものである。本発明は、変調された信号及び／または記録媒体から符号化された情報を復号する方法及びその装置にも関する。
【０００２】
（従来の技術）
データが伝送路を介して伝送される時、または、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスクのような記録媒体に記録される時、データは、伝送または記録される前に伝送路または記録媒体に整合するコードに変調される。
【０００３】
一般に、（ｄ、ｋ）コードで表示されるラン・レングス制限コード（run length limited code)は、現代の磁気及び光学記録システムに幅広く成功的に適用されているもので、そのコードと、コードを具現するための各手段は、“ＣｏｄｅｓｆｏｒＭａｓｓＤａｔａＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍｓ”（ＩＳＢＮ９０−７４２４９−２３−Ｘ、１９９９）という題名の本で、Ｋ．Ａ．ＳｃｈｏｕｈａｍｅｒＩｍｍｉｎｋにより詳細に説明されている。
【０００４】
ラン・レングス制限コードは、初期の非ゼロ復帰（ｎｏｎｒｅｔｕｒｎｔｏｚｅｒｏ、以下、ＮＲＺと略称す）コードの延長であって、２進で記録された０は、記録媒体で如何なる（磁束）変化もないことを示し、２進の１は、記録媒体で磁束が何れか一方向から反対方向に遷移されたことを示している。
【０００５】
前記（ｄ、ｋ）コードでは、上述した記録規定の他に、連続するデータ“１”の間に少なくとも“０”がｄ個だけ存在し、及びｋ個を超過してはならないという追加的な条件を有する。最初の条件は、一連の“１”が連続的に記録される場合に、再生されるパルス群により発生するシンボル間の干渉を除去するためのもので、２番目の条件は、ＰＬＬを再生信号の遷移にロッキングさせることで再生データからクロックを回復させるためのものである。
【０００６】
もし、“１”で中断されずに連続する“０”のストリングが長すぎると、クロック再現ＰＬＬの同期が外れるようになる。例えば、（１、７）コードは、記録された“１”間に少なくとも２個の“０”が存在すべきで、記録された“１”間に連続的な“０”が７個を超過してはならない。
【０００７】
一連の復号化されたビット列は、モジュロ−２積分動作により、ハイまたはロー信号値を有するビットセルからなる変調信号に変換される。このように変換された変調信号において、ビット“１”は、ハイからロー、または、その反対の変化を示し、ビット“０”は、変調信号の変化がないことをそれぞれ示す。
【０００８】
このようなコードの情報伝達効率は、コードワード（code word）のビット数（ｎ）に対する情報ワード（information word）のビット数（ｍ）の比率、即ちｍ／ｎで表示される。ｄ及びｋの値が与えられた時、理論的な最大コード率をシャノン容量（Shannon capacity）という。図１は、ｄ＝１である時、ｋ値によるシャノン容量Ｃ（ｄ、ｋ）を示したものである。（１、７）コードセットに対し、図１に示したように、シャノン容量Ｃ（１、７）は０．６７９２９の値を有する。この値の意味は、（１、７）コードセットは、０．６７９２９よりも大きいコード率を得ることができないということである。
【０００９】
実際的なコードの実現においては、コード率が有理数の分数に表示される。現在まで、（１、７）コードは２／３のコード率を有する。２／３のコード率は、０．６７９２９のシャノン容量よりもやや小さいだけで、よって（１、７）コードはかなり効率的なコードである。２／３のコード率を達成するためには、２ビットの非符合データを３ビットの条件符号化ビットに変換させる。
【００１０】
コード率２／３の（１、７）コード及びそれに関連するエンコーダ及びデコーダを具現するための手段が、“コード率２／３の（１、７）チャネルの無雑音スライディングブロックコード”という題の米国特許第４、４１３、２５１号に開示されている。この特許は‘Ａｄｌｅｒ’を発明者として特許され、５個の内部状態からなる制限状態機器のエンコーダを提示している。また、米国特許第４、４８８、１４２号は、“非符合データをコード率２／３の（１、７）フォーマットに復号化する機器”が“Ｆｒａｎａｓｚｅｋ”を発明者として特許され、８個の内部状態からなるエンコーダを提示している。
【００１１】
然し、より一層効率的なコード、即ち、記録媒体に記録される、または、伝送路を介して伝送される情報の密度を向上し得るコードに対する要求が存在している。
【００１２】
（発明の技術的な要旨）
本発明に係る変換方法及び装置においては、ｍ−ビットの情報ワードが２／３よりも高い割合でｎ−ビットのコードワードに変換される。結果的に、同じ量の情報がより一層小さい空間に記録され、情報密度が向上する。
【００１３】
本発明において、ｎ−ビットのコードワードは第１類型と第２類型とに区分され、以前のｍ−ビットの情報ワードが第１類型のｎ−ビットのコードワードに変換されたとすると、ｍ−ビットのコードワードは第１の種類または第２の種類のｎ−ビットのコードワードに変換され、また、以前のｍ−ビットの情報ワードが第２類型のｎ−ビットのコードワードに変換されたとすると、第１の種類のｎ−ビットのコードワードに変換されるように第１の種類と第２の種類のコード化状態に区分される。一実施態様において、第１類型のｎ−ビットのコードワードは０で終了し、第２類型のｎ−ビットのコードワードは１で終了し、第１の種類のｎ−ビットのコードワードは０から開始し、第２の種類のｎ−ビットのコードワードは０または１から開始する。更に、本発明に係る実施態様において、ｎ−ビットのコードワードは、連続する１に最小１個、最大限ｋ個の０が入るという（１、ｋ）のｄｋ−条件を満足する。
【００１４】
本発明の他の実施態様において、本発明に係る符号化装置及び方法は、記録媒体に情報を記録し、本発明に係る記録媒体を製造するために採用された。
本発明のその他の実施態様において、本発明の符号化装置及び方法は、情報を伝送するための目的として採用された。
本発明に係る復号化方法及び装置において、符号化方法及び装置により生成されたｎ−ビットのコードワードは、ｍ−ビットの情報ワードに復号化される。復号化は、次のｎ−ビットのコードワードの状態を決定することが付加され、その決定された状態に基づいて、現在のｎ−ビットのコードワードはｍ−ビットの情報ワードに変換される。
本発明の他の実施態様において、本発明に係る復号化装置及び方法は、記録媒体から情報を再生するために採用される。
本発明のその他の実施態様において、本発明に係る復号化装置及び方法は、媒体を介して伝送される情報を受信するために採択される。
【００１５】
本発明の理解度を高めるために明細書の一部として構成されて挿入された図面は、本文と共に本発明の実施例を示し、本文と共に本発明の原理を説明する。
【００１６】
（発明の詳細な説明）
本発明に係る一般的な符号化方法は、符号化方法の特定の第１実施形態によって説明される。また、本発明に係る一般的な符号化方法は、その第１実施形態の文脈で説明される。本発明に係る多様な装置は後述される。特に、本発明に係る符号化装置、記録装置、伝送装置、復号化装置、再生装置及び受信装置が説明される。更に、本発明に係る追加的な符号化実施形態が説明される。
【００１７】
符号化方法
本発明により、ｍ−ビットの情報ワードは、コード率ｍ／ｎが２／３よりも大きくなるようにｎ−ビットのコードワードに変換される。コードワードは、“０”で終了するコードワードを含む第１類型（ｔｙｐｅ）と、“１”で終了するコードワードを含む第２類型とに区分される。従って、第１類型のコードワードは、二つのサブグループＥ００、Ｅ１０に区分され、第２類型のコードワードは、二つのサブグループＥ０１、Ｅ１１に区分される。
【００１８】
コードワードサブグループＥ００は、“０”から開始して“０”で終了するコードワードを含み、コードワードサブグループＥ０１は、“０”から開始して“１”で終了するコードワードを含み、コードワードサブグループＥ１０は、“１”から開始して“０”で終了するコードワードを含み、コードワードサブグループＥ１１は、“１”から開始して“１”で終了するコードワードを含む。
【００１９】
また、各コードワードは、少なくとも一つの第１の種類（ｋｉｎｄ）の状態（ｓｔａｔｅ）と、少なくとも一つの第２の種類の状態とに区分される。第１の種類の状態は、単に“０”から開始するコードワードを含み、前記第２の種類の状態は、“０”及び“１”中何れか一つから開始するコードワードを含む。
【００２０】
第１実施形態に係る符号化方法
本発明に係る第１実施形態において、９−ビットの情報ワードは１３−ビットのコードワードに変換される。このコードワードは（１、ｋ）の条件を満足し、第１の種類の３個の状態と、第２の種類の２個の状態とに区分される。その結果、全体的には５個の状態を有する。ｋ−制限条件を緩和するために、三つのコードワード、即ち、“０００００００００００００”、“００００００００００００１”及び“０００００００００００１０”のようなコードワードは、各復号化表から禁止される。
【００２１】
符号化を行うために、各状態にある各１３−ビットのコードワードは、符号化状態方向と関連させられる。状態方向は、符号化過程中である情報ワードに対応するコードワードが選択された後の情報ワードを変調させるためのコードワードの状態を示す。状態方向は、“０”で終了するコードワード（即ち、サブグループＥ１０、Ｅ００内のコードワード）をｒ＝５個の状態中の任意の一つを示す状態方向と関連させ、一方、“１”で終了するコードワード（即ち、サブグループＥ０１、Ｅ１１内のコードワード）を第１の種類の状態中一つだけを示す状態方向と関連させるという方式で、コードワードに割当てられる。
【００２２】
それはｄ＝１の制限条件を満足させるためである。即ち、１で終了するコードワードの後のコードワードは０から開始する。
【００２３】
また、以下で詳細に説明されているように、同一状態内では同一コードワードを他の情報ワードに割当てることができるが、異なる状態は同一コードワードを含むことができない。特に、サブグループＥ１０、Ｅ００内の各コードワードは、一つの状態内で他の情報ワードに５回割当てることができるが、一方、サブグループＥ１１、Ｅ０１内の各コードワードは、一つの状態内で他の情報ワードに３回割当てることができる。
【００２４】
第１類型のコードワードに対しては、サブグループＥ００内に２３０個のコードワード、サブグループＥ１０内に１４３個のコードワードがあるので、１８７５（５×（２３０＋１４３））個の‘コードワード−状態方向’の組合せが生成される。第２類型のコードワードに対しては、サブグループＥ０１内に１４３個のコードワード、サブグループＥ１１内に８９個のコードワードがあるので、６９６（３×（１４３＋８９））個の‘コードワード−状態方向’の組合せが生成される。従って、全体的に１８７５＋６９６＝２５７１個の‘コードワード−状態方向’の組合せが存在することになる。
【００２５】
ｍ−ビットの情報ワードに対して、２^ｍ個の情報ワードが存在する。したがって、９−ビットの情報ワードに対して、５１２（＝２^９）個の情報ワードが存在する。復号化の実施形態には５個の状態があるので、２５６１（５１２×５）個の‘コードワード−状態方向’の組合せが必要となる。したがって、２５７１−２５６１＝１０個の組合せを残して置く。
【００２６】
多様なサブグループ内の利用可能な各コードワードは、前述した各制限条件に符合するように第１、第２の種類の状態に分配される。図２は、多様なサブグループのコードワードがどのように多様な状態に割当てられるかを示した例で、図示されたように、状態１、状態２、状態３は第１の種類に属する状態で、状態４、状態５は第２の種類に属する状態である。
【００２７】
サイズ２３０のサブグループＥ００を例に挙げると、サブグループＥ００は、夫々状態１、２、３で７６個のコードワードを含み、状態４及び５で１個ずつのコードワードを更に有する。そして、状態１を例に挙げると、状態１で、‘コードワード−状態方向’の組合せの数は５×７６＋３×４４＝５１２９個になり、それは９−ビットの情報ワードを割当てることができることを意味する。
【００２８】
第１類型の各コードワードは、状態方向として５個の異なる状態中如何なる状態にも割当てることができるので、一つの状態内で５回使用することができるが、第２類型の各コードワードは、ｄ＝１の制限条件により、状態方向として第１の種類の３個の状態中の一つにのみ割当てられるので、一つの状態内で３回使用することができる。
【００２９】
図２に示されたｒ＝５個の符号化状態中、何れも、９−ビットの情報ワードを受け入れることができる少なくとも５１２個の情報ワードに割当て可能なコードワードを有することを立証することができる。上述したような方式通り、任意の一連の９−ビットの情報ワードは、唯一に一連のコードワードに変換することができる。
【００３０】
図４（Ａ）〜（Ｈ）は、９−ビットの情報ワードを１３−ビットのコードワードに変換するための実施形態に係る完全な変換表を示した図で、それらの変換表には各コードワードに割当てられた状態方向が表記されている。特に、図４（Ａ）〜（Ｈ）において、第１列は、第２列の情報ワード(Data bits）の１０進の数字を示す。第３、５、７、９、１１列は、夫々１、２、３、４、５状態（State 1-State 5)における各情報ワードに割当てられたコードワード（当該技術分野では“チャネルビット(Channel bits)”とも言う）を示している。第４、６、８、１０、１２列は、夫々１、２、３、４、５の各数字により、第３、５、７、９、１１列のコードワードに関連する状態方向(state)を示している。
【００３１】
一連の情報ワードの一連のコードワードへの変換に対し、図５を参照してより詳しく説明する。図５において、第１列は上から下に、一連の連続的な９−ビットの情報ワードを示したもので、第２列はこのような各情報ワードの１０進数値を括弧中に示したものである。第３列の“ｓｔａｔｅ”は、情報ワードの変換のために使われる符号化状態を示したものである。このｓｔａｔｅは、以前の符号化ワードが伝送された時（例えば、以前のコードワードの状態方向）おかれる。第４列の“ｃｏｄｅｗｏｒｄｓ”は、図４（Ａ）〜（Ｈ）の変換表に係る情報ワードに割当てられたコードワードを含む。第５列の“ｎｅｘｔｓｔａｔｅ”は、第４列のコードワードと関連する状態方向を示し、図４（Ａ）〜（Ｈ）の変換表により決定される。
【００３２】
図５の第１列に示された一連の情報ワードからの一番目のワードは、１０進法で１のワード値を有する。一連の情報ワードに対する変換が初期化された時の符号化状態は、状態１（Ｓ１）と仮定する。すると、最初のワードは、変換表の状態１のコードワードによってコードワード“００００００００００１００”に変換される。同時に、状態１の１０進数値１を表現するコードワード“００００００００００１００”に割当てられた状態方向が状態２であるため、次の状態（ｎｅｘｔｓｔａｔｅ）は状態２（Ｓ２）となる。これは次の情報ワード（１０進数３）が状態２のコードワードを使用して変換されることを意味する。結果的に、１０進数値３を有する後の情報ワードは、コードワード“０００１０１０００１０１０”に変換される。このような方法により、１０進数値５、１２、１９を有する情報ワードが変換される。
【００３３】
復号化方法
以下からは、記録媒体から受信されたｎ−ビットのコードワード（この実施形態では、１３−ビットワード）を復号する方法に対し、図４（Ａ）〜（Ｈ）を参照して詳しく説明する。
【００３４】
これを説明するために、例えば、記録媒体から受信される一連の連続するコードワードのワード値が“００００００００００１００”、“０００１０１０００１０１０”及び“０１０１００１００１００１”であると仮定する。図４（Ａ）〜（Ｈ）の変換表から、最初のコードワード“００００００００００１００”は、情報ワード０、１、２、３、４に割当てられ、状態方向１、２、３、４、５に夫々割当てられる。次のコードワード値は“０００１０１０００１０１０”で、この値は状態２のコードワードセットに属する。これは最初のコードワード“００００００００００１００”が状態方向２であることを意味する。
【００３５】
状態方向２を有する最初のコードワード“００００００００００１００”は、１０進数値“１”を有する情報ワードを示す。従って、最初のコードワード“００００００００１００”は、１０進数値“１”を有する情報ワードを表現するものと決定される。
【００３６】
また、３番目のコードワード“０１０１００１００１００１”は、状態４の要素である。従って、２番目のコードワード“０００１０１０００１０１０”は、１０進数値“３”を有する情報ワードを表現するという前記と同じ方式により決定される。このような方式により他のコードワードを復号することができる。現在のコードワードを唯一の情報ワードとして復号するためには、現在のコードワード及び次のコードワードを確認すべきであることに注目する必要がある。
【００３７】
符号化装置
図３は、本発明実施形態に係る符号化装置１２４に対する実施形態を示した図である。
符号化装置１２４は、ｍ−ビットの情報ワードをｎ−ビットのコードワードに変換する。ここで、相互に異なる符号化状態ｒの個数は、ｓ−ビットで表現される。例えば、符号化状態ｒの数が５個である場合に、ｓは３になる。図示されたように、符号化装置１２４は、ｍ＋ｓの２進入力信号をｎ＋ｓの２進出力信号に変換するための変換器５０を含む。望ましい実施形態における変換器５０は、本発明の少なくとも一つの実施形態に係る変換表を格納するロム（ＲＯＭ）と、ｍ＋ｓの２進入力信号に基づいて変換表をアドレッシングするアドレス回路とを含む。ロム（ＲＯＭ）の代りに、変換器５０は、本発明の少なくとも一つの実施形態に係る変換表と同一結果が得られる組合せ論理回路を含むことができる。
【００３８】
ｍ入力端は、ｍビットの情報ワードを受信するために変換器５０の入力端から第１バス５１に連結される。ｎ出力端は、ｎビットのコードワードを伝達するために変換器５０の出力端から第２バス５２に連結される。また、ｓ入力端は、瞬時符号化状態（instantaneous coding state）を示す状態ワードを受信するためにｓ−ビットの第３バス５３に連結される。状態ワードは、例えばｓ個のフリップフロップを含むバッファメモリ５４から伝達される。バッファメモリ５４は、状態ワードから自分にロードされる状態方向を受信するために、第４バス５５に連結されたｓ個の入力端を有する。バッファメモリ５４にロードされる状態方向を伝達するために、変換器５０のｓ出力端が使用される。
【００３９】
第２バス５２は、並列−直列変換器５６の並列入力端に連結される。並列−直列変換器５６は、第２バス５２を介して受信されたコードワードを直列ビットストリングに変換する。信号線５７は、直列ビットストリングを変調回路５８に印加する。変調回路５８は、ビットストリングを変調信号に変換する。その後、変調された信号は、信号線６０を介して伝達される。変調回路５８は、モジュラ−２積分器のように２進データを変調信号に変換する公知された回路である。
【００４０】
符号化装置の動作を同期化させるための目的で、符号化装置は、例えば、並列−直列変換器５８のタイミングを制御し、バッファメモリ５４のローディングタイミングを制御するためのクロック信号を発生するための通常のクロック発生回路（図示せず）を含む。
【００４１】
変換器５０は、ｍ−ビットの情報ワード及びｓ−ビットの状態ワードを第１バス５１及び第３バス５３から夫々受信する。ｓ−ビットの状態ワードは、ｍ−ビットの情報ワードを変換する時に使用する変換表における状態を示す。従って、ｍ−ビットの情報ワードの値に基づいて、ｎ−ビットのコードワードは、ｓ−ビットの状態ワードにより確認された状態内のコードワードから決定される。また、ｎ−ビットのコードワードと関連された状態方向が決定される。状態方向、即ち、その値は、ｓ−ビットの２進ワードに変換されるか、状態方向がｓ−ビットの２進ワードとして変換表に格納される。変換器５０は、ｎ−ビットのコードワードを第２バス５２に、また、ｓ−ビットの状態方向を第４バス５５に、夫々出力する。バッファメモリ５４は、ｓ−ビットの状態方向を状態ワードとして格納し、ｓ−ビットの状態ワードを第３バス５３を介して変換器５０の次のｍ−ビットの情報ワードの受信時点に同期化させて変換器５０に印加する。このような同期化は上述したようにクロック信号に基づいて行われる。
【００４２】
第２バス５２上のｎ−ビットのコードワードは、並列−直列変換器５６により直列データに変換され、その変換された直列データは変調器５８により変調信号に変換される。変調信号は、記録または伝送を行うための追加処理過程を経由することになる。
【００４３】
記録装置
図６は、図３に示したような本発明に係る符号化装置１２４を含む、情報を記録するための記録装置を示したものである。
【００４４】
図６に示したように、ｍ−ビットの情報は、符号化装置１２４により変調信号に変換される。符号化装置１２４により生成された変調信号は、制御回路１２３に伝送される。制御回路１２３としては、変調信号に対応したマークパターンが記録媒体１１０に記録されるように、制御回路１２３に印加された変調信号に応じて光ピックアップまたはレーザーダイオード１２２を制御するための一般の制御回路が用いられる。
【００４５】
図７は、本発明に係る記録媒体１１０を例に挙げて示したものである。図示された記録媒体１１０は、ロム（ＲＯＭ）タイプの光ディスクである。一方、本発明に係る記録媒体１１０は、ロムタイプの光ディスクに限定されず、ＷＯＲＭ（write-once read-many）光ディスク、ＲＡＭ光ディスクのような形態の光ディスクを用いることができる。また、記録媒体１１０は光ディスクに制限されず、磁気ディスク、光磁気ディスク、メモリカード及び磁気テープのような形態の記録媒体を用いることができる。
【００４６】
図７に示したように、本発明の一実施形態に係る記録媒体１１０は、トラック１１１に整列された情報パターンを含む。特に、図７は、トラック１１１の一方向１１４を沿って拡大されたトラック１１１をも示す。図示されたように、トラック１１１には、ピット領域１１２と非ピット領域１１３がある。一般に、ピット及び非ピット領域１１２、１１３は、変調信号１１５の常数信号区間（constant signal regions）（コードワードで“０”）を示し、ピット領域と非ピット領域間の遷移は、変調信号１１５における論理状態遷移（コードワードの１）を示す。
【００４７】
上述したように、記録された記録媒体１１０は、まず変調信号を生成した後、その変調信号を記録媒体１１０に記録して得られる。代案的に、記録媒体が光ディスクであれば、記録された記録媒体１１０は公知のマスターリング（mastering）と複製技術（replica techniques）により得ることができる。
【００４８】
伝送装置
図８は、図３に示したような本発明に係る符号化装置１２４を含む情報を伝送するための伝送装置を示した図である。図８に示したように、ｍ−ビットの情報ワードは符号化装置１２４により変調信号に変換される。その後、伝送器１５０は、その変調信号を、自分が属する通信システムにより左右される伝送を行うための形態に変換するための追加処理過程を行い、空気（または空間）、光繊維、ケーブル、導体のような通信媒体を利用して変換された変調信号を伝送する。
【００４９】
復号化装置
図９は、本発明に係るデコーダを示した図である。デコーダは、図３に示した変換器の逆過程を行って、本発明に係るｎ−ビットのコードワードをｍ−ビットの情報ワードに変換させる。図示されたように、デコーダ１００は、第１参照表（ＬＵＴ）１０２及び第２参照表１０４を含む。第１及び第２参照表１０２、１０４は、復号化されるｎ−ビットのコードワードを生成するために使用された変換表を格納する。ここで、Ｋは時間を示し、第１参照表１０２は、Ｋ＋最初のｎ−ビットのコードワードを受信し、第２参照表１０４は、第１参照表１０２の出力及びＫ番目のｎ−ビットのコードワードを受信する。従って、デコーダ１００は、スライディングブロックデコーダと同様に動作する。毎ブロック時間瞬間に、デコーダ１００は、一つのｎ−ビットのコードワードを一つのｍ−ビットの情報ワードに復号化し、直列データから次のｎ−ビットのコードワード（“チャネルビットストリーム”とも呼ばれる）に進行する。
【００５０】
第１参照表１０２は、格納された変換表からＫ＋最初のコードワードの状態を決定し、その決定された状態を第２参照表１０４に出力する。第１参照表１０２の出力は１からｒ（ここで、ｒは変換表にある状態の数を表記したものである）までの範囲内の２進数である。第２参照表１０４は、格納された変換表を使用するＫ番目のコードワードからＫ番目のコードワードと関連する可能なｍ−ビットの情報ワードを決定した後、第１参照表１０２及び格納された変換表から状態情報を使用して、ｎ−ビットのコードワードにより表現される可能なｍ−ビットの情報ワード中から特定の一つを決定する。
【００５１】
単なる説明の補充のために、ｎ−ビットのコードワードは、図４（Ａ）〜（Ｈ）の変換表を使用して形成された１３−ビットのコードワードであると仮定する。図５を参照する。Ｋ＋最初の１３−ビットのコードワードが“０００１０１０００１０１０”であると、第１参照表１０２は、そのコードワードの状態を状態２と決定する。また、Ｋ番目の１３−ビットのコードワードが“００００００００００１００”であると、第２参照表１０４は、Ｋ番目の１３−ビットのコードワードが１０進数０、１、２、３または４の値を有する９−ビットの情報ワード中一つを示すと決定する。そして、次の状態または状態２の状態方向が第１参照表１０２により提供されるため、第２参照表１０４は、状態方向２と関連される１３−ビットのコードワード“００００００００００１００”が１０進数１の値を有する９−ビットの情報ワードを表現しているので、Ｋ番目の１３−ビットのコードワードは、１０進数１の値を有する９−ビットの情報ワードを表現するものであると決定する。
【００５２】
再生装置
図１０は、図９に示したような本発明に係るデコーダ１００を含む再生装置を示したものである。図示されたように、本再生装置は、本発明に従って記録媒体１１０を読み出す公知の形態の光ピックアップ１２２を含む。記録媒体１１０は、上述したような形態の記録媒体を用いることができる。光ピックアップ１２２は、記録媒体１１０上の情報パターンに応じて変調されたアナログ読み取り信号を形成する。検出回路１２５は、読み取り信号を通常の方法によりデコーダ１００が受信可能な形態の２進信号に変換する。デコーダ１００は、ｍ−ビットの情報ワードを得るために２進信号を復号する。
【００５３】
受信装置
図１１は、図９に示したような本発明に係るデコーダ１００が包含された受信装置を示したものである。図示されたように、前記受信装置は、空気（または空間）、光繊維、ケーブル、導体などのような媒体を介して伝送された信号を受信する受信機１６０を含む。前記受信機１６０は、受信信号を前記デコーダ１００が受信可能な形態の２進信号に変換する。前記デコーダ１００は、ｍ−ビットの情報ワードを得るために前記２進信号を復号する。
【００５４】
第２実施形態に係る符号化方法
図１２及び１３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態を示したものである。この実施形態によると、９−ビットの情報ワードを１３−ビットのコードワードに変換することによって２／３よりも高い符号化率が達成される。ここで、符号化状態ｒは１３である。符号化状態の８個は第１の種類の符号化状態で、符号化状態の５個は第２の種類の符号化状態である。また、コードワードは（１、ｋ）の制限条件を満足する。図１２は、第１実施形態の図２に対応するもので、第２実施形態における各状態へのコードワードの分割を例示したものである。
【００５５】
上述したように、“０”で終了するコードワード、即ち、サブグループＥ００、Ｅ１０内のコードワードは、ｒ＝１３の状態中何れの状態にも進入することが許される。一方、“１”で終了するコードワード、即ち、サブグループＥ０１、Ｅ１１内のコードワードは、第１の種類（状態１から状態８）の状態にだけ進入することができる。
【００５６】
したがって、サブグループＥ００、Ｅ１０内のコードワードは他の情報ワードに１３回割当てられ、サブグループＥ０１、Ｅ１１内のコードワードは他の情報ワードに８回割当てられる。
【００５７】
図１２を参照すると、サブグループＥ００は状態１に２４個のコードワードを有し、サブグループＥ０１は状態１に２５個のコードワードを有する。従って、‘コードワード−状態方向’の組合せの数は、（１３×２４）＋（８×２５）＝５１２個となる。これは、９−ビットの情報ワードが割当てられることを意味する。これはｒ＝１３個の符号化状態中の何れからも９−ビットの情報ワードを充分に受け入れ可能な情報ワードに割当てられる、少なくとも５１２個の情報ワードがあることを立証することができる。
【００５８】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態に対する変換表を説明する図４（Ａ）〜（Ｈ）と同様の方式により、第２実施形態に対する変換表の最初、中間、最後部分を示した図である。
【００５９】
第３実施形態に係る符号化方法
図１４及び１５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第３実施形態を示したものである。この実施形態によると、１１−ビットの情報ワードを１６−ビットのコードワードに変換することで、２／３よりも高い符号化率を達成することができる。ここで、符号化状態ｒの数は１３で、符号化状態の８個は第１の種類の符号化状態で、５個は第２の種類の符号化状態である。また、コードワードは（１、ｋ）の制限条件を満足する。図１４は、第１実施形態の図２に相応するものであって、第３実施形態における各状態へのコードワードの分割を例示した図である。ｒ＝１３個の符号化状態中の何れかの符号化状態から１１−ビットの情報ワードを充分に受け入れ可能な、少なくとも２０４８個の情報ワードがコードワードに割当てられることを立証することができる。
【００６０】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態に対する変換表を説明する図４（Ａ）〜（Ｈ）と同様の方式により、第３実施形態に対する変換表の最初、中間、最後部分を示した図である。
【００６１】
第４実施形態に係る符号化方法
図１６及び１７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第４実施形態を示したものである。この実施形態によると、１３−ビットの情報ワードを１９−ビットのコードワードに変換することで、２／３よりも高い符号化率を達成することができる。ここで、符号化状態ｒの数は５で、符号化状態の３個は第１の種類の符号化状態で、符号化状態の２個は第２の種類の符号化状態である。また、コードワードは（１、ｋ）の制限条件を満足する。図１６は、第１実施形態の図２に相応するものであって、第４実施形態における各状態へのコードワードの分割を例示した図である。ｒ＝５個の符号化状態中の何れかの符号化状態から１３−ビットの情報ワードを充分に受け入れることが可能で、コードワードに割当てられる少なくとも８１９２個の情報ワードがあることを立証することができる。
【００６２】
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態に対する変換表を説明する図４（Ａ）〜（Ｈ）と同様の方式により、第４実施形態に対する変換表の最初、中間、最後部分を示した図である。
【００６３】
（産業上の利用可能性）
以上説明したように、ｍ−ビットの情報ワードは２／３よりも高いコード率でｎ−ビットのコードワードに変換される。結果的に、同量の情報を小さい空間内に記録することが可能で、情報密度が増加する。
本発明は、好ましい実施形態に基づいて詳しく説明されたが、本発明の思想及び範囲内で効果を奏する変形及び修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ｋ値によるｄ＝１及び、ｋに対するシャノン容量Ｃ（ｄ、ｋ）を図表化したものである。
【図２】第１実施形態において、多様なサブグループのコードワードがどのように多様な状態に割当てられるかを示した例である。
【図３】本発明に係る符号化装置の一実施形態を示した図である。
【図４Ａ】〜
【図４Ｈ】は、９−ビットの情報ワードを１３−ビットのコードワードに変換させる、第１実施形態に係る完全な変換表を示した図である。
【図５】図４（Ａ）〜（Ｈ）の変換表を利用して一連の情報ワードが一連のコードワードに変換されることを例示した図である。
【図６】本発明に係る記録装置の一実施形態を示した図である。
【図７】本発明に係る記録媒体及び変調された信号を示した図である。
【図８】本発明に係る伝送装置を示した図である。
【図９】本発明に係る復号化装置を示した図である。
【図１０】本発明に係る再生装置を示した図である。
【図１１】本発明に係る受信装置を示した図である。
【図１２】第２実施形態において、多様なサブグループのコードワードがどのように多様な状態に割当てられるかを示した例である。
【図１３Ａ】〜
【図１３Ｃ】９−ビットの情報ワードを１３−ビットのコードワードに変換させる第２実施形態に係る変換表の最初、中間、最後部分を示した図である。
【図１４】第３実施形態において、多様なサブグループのコードワードがどのように多様な状態に割当てられるかを示した図である。
【図１５Ａ】〜
【図１５Ｃ】１１−ビットの情報ワードを１６−ビットのコードワードに変換させる第３実施形態に係る変換表の最初、中間、最後部分を示した図である。
【図１６】第４実施形態において、多様なサブグループのコードワードがどのように多様な状態に割当てられるかを示した図である。
【図１７Ａ】〜
【図１７Ｃ】１３−ビットの情報ワードを１９−ビットのコードワードに変換させる第４実施形態に係る変換表の最初、中間、最後部分を示した図である。[0001]
(Technical field of the invention)
The present invention relates to information encoding, and more particularly, to an apparatus and method for encoding information with improved information density. The present invention relates to generating a modulated signal from encoded information, providing encoded information to a recording medium, and the recording medium itself. The invention also relates to a method and apparatus for decoding information encoded from a modulated signal and / or recording medium.
[0002]
(Conventional technology)
When data is transmitted through a transmission path or recorded on a recording medium such as a magnetic disk, optical disk, or magneto-optical disk, the data is transmitted to the transmission path or recording medium before being transmitted or recorded. Modulated to a matching code.
[0003]
In general, run length limited codes represented by (d, k) codes are widely and successfully applied to modern magnetic and optical recording systems. Each means for implementation is a book entitled “Codes for Mass Data Storage Systems” (ISBN 90-74249-23-X, 1999). A. It is described in detail by Schuhammer Imink.
[0004]
The run length limit code is an extension of the initial non-return to zero (hereinafter abbreviated as NRZ) code, and 0 recorded in binary indicates any change (flux) in the recording medium. The binary 1 indicates that the magnetic flux is changed from one direction to the opposite direction on the recording medium.
[0005]
In the (d, k) code, in addition to the recording rule described above, there is an additional that at least “0” exists between consecutive data “1” and must not exceed k. I have conditions. The first condition is to remove interference between symbols generated by a group of pulses to be reproduced when a series of “1” is continuously recorded, and the second condition is to reproduce a PLL signal. The clock is recovered from the reproduced data by locking to the transition.
[0006]
If the continuous string of “0” without being interrupted by “1” is too long, the clock reproduction PLL is out of synchronization. For example, a (1,7) code should have at least two “0” s between recorded “1” s, and more than seven consecutive “0” s between recorded “1” s should not be done.
[0007]
A series of decoded bit strings is converted into a modulated signal composed of bit cells having a high or low signal value by a modulo-2 integration operation. In the modulation signal thus converted, bit “1” indicates a change from high to low or vice versa, and bit “0” indicates that there is no change in the modulation signal.
[0008]
The information transmission efficiency of such a code is represented by the ratio of the number of bits (m) of the information word to the number of bits (n) of the code word, that is, m / n. Given the values of d and k, the theoretical maximum code rate is called Shannon capacity. FIG. 1 shows the Shannon capacitance C (d, k) according to the k value when d = 1. For the (1,7) code set, as shown in FIG. 1, the Shannon capacity C (1,7) has a value of 0.67929. The meaning of this value is that the (1,7) code set cannot obtain a code rate greater than 0.67929.
[0009]
In practical code implementation, the code rate is displayed as a fraction of a rational number. To date, the (1,7) code has a code rate of 2/3. The 2/3 code rate is only slightly less than the Shannon capacity of 0.67929, so the (1,7) code is a fairly efficient code. In order to achieve a code rate of 2/3, 2-bit unsigned data is converted into 3-bit conditional coded bits.
[0010]
Means for implementing a code rate 2/3 (1,7) code and its associated encoders and decoders are entitled “Noiseless sliding block code of (1,7) channel with code rate 2/3”. U.S. Pat. No. 4,413,251. This patent is patented with ‘Adler’ as the inventor and presents an encoder for a limited state machine consisting of five internal states. In addition, US Pat. No. 4,488,142 is patented with “Franasezek” as an inventor for “equipment for decoding unsigned data into (1,7) format with a code rate of 2/3”. An encoder consisting of internal states is presented.
[0011]
However, there is a need for a more efficient code, that is, a code that can improve the density of information recorded on a recording medium or transmitted over a transmission line.
[0012]
(Technical summary of the invention)
In the conversion method and apparatus according to the present invention, m-bit information words are converted to n-bit code words at a rate higher than 2/3. As a result, the same amount of information is recorded in a smaller space, and the information density is improved.
[0013]
In the present invention, an n-bit code word is classified into a first type and a second type, and if a previous m-bit information word is converted into an n-bit code word of the first type, m- A bit codeword is converted to an n-bit codeword of the first type or a second type, and a previous m-bit information word is converted to an n-bit codeword of the second type. Then, it is divided into a first type and a second type of coding state so as to be converted into an n-bit code word of the first type. In one embodiment, the first type of n-bit codeword ends with 0, the second type of n-bit codeword ends with 1, and the first type of n-bit codeword ends with 0. The second type of n-bit codeword starts from 0 or 1. Furthermore, in an embodiment according to the present invention, an n-bit codeword satisfies the (1, k) dk-condition that a minimum of one and a maximum of k zeros are included in consecutive ones.
[0014]
In another embodiment of the present invention, an encoding apparatus and method according to the present invention are employed for recording information on a recording medium and manufacturing the recording medium according to the present invention.
In another embodiment of the present invention, the encoding apparatus and method of the present invention was adopted as an object for transmitting information.
In the decoding method and apparatus according to the present invention, an n-bit code word generated by the encoding method and apparatus is decoded into an m-bit information word. Decoding is added to determine the state of the next n-bit codeword, and based on the determined state, the current n-bit codeword is converted to an m-bit information word. .
In another embodiment of the present invention, the decoding apparatus and method according to the present invention are employed for reproducing information from a recording medium.
In another embodiment of the present invention, the decoding apparatus and method according to the present invention is adopted for receiving information transmitted over a medium.
[0015]
The drawings, constructed and inserted as part of the specification to enhance the understanding of the present invention, illustrate embodiments of the present invention together with the text, and together with the text explain the principles of the invention.
[0016]
(Detailed description of the invention)
The general encoding method according to the present invention is described by a specific first embodiment of the encoding method. Also, the general coding method according to the present invention is described in the context of the first embodiment. Various devices according to the present invention are described below. In particular, an encoding device, a recording device, a transmission device, a decoding device, a reproducing device, and a receiving device according to the present invention will be described. Furthermore, additional coding embodiments according to the invention are described.
[0017]
Encoding method
According to the present invention, an m-bit information word is converted into an n-bit code word such that the code rate m / n is greater than 2/3. The code words are classified into a first type (type) including a code word ending with “0” and a second type including a code word ending with “1”. Accordingly, the first type codeword is divided into two subgroups E00 and E10, and the second type codeword is divided into two subgroups E01 and E11.
[0018]
The codeword subgroup E00 includes codewords starting from “0” and ending with “0”, and the codeword subgroup E01 includes codewords starting from “0” and ending with “1”. The codeword subgroup E10 includes codewords starting from “1” and ending with “0”, and the codeword subgroup E11 includes codewords starting from “1” and ending with “1”.
[0019]
Each codeword is classified into at least one first type (kind) state and at least one second type state. The first type of state simply includes a code word starting from “0”, and the second type of state includes a code word starting from any one of “0” and “1”.
[0020]
Encoding method according to the first embodiment
In the first embodiment according to the present invention, a 9-bit information word is converted into a 13-bit code word. This code word satisfies the condition (1, k), and is divided into three states of the first type and two states of the second type. As a result, there are five states overall. In order to relax the k-restriction condition, three codewords, ie codewords such as “0000000000000”, “0000000000001” and “00000000000010” are prohibited from each decoding table.
[0021]
  MarkTo encode, each 13-bit codeword in each state is associated with a coding state direction. The state direction isMarkIn the process of encodingCorresponds to an information wordAfter the codeword is selectedOf the code word to modulate the information wordIndicates the state. The state direction associates codewords ending with “0” (ie, codewords in subgroups E10, E00) with a state direction indicating any one of r = 5 states, while “1” Are assigned to codewords in such a way that codewords ending in "" (ie codewords in subgroups E01, E11) are associated with a state direction that indicates only one of the first type states.
[0022]
  This is to satisfy the limit condition of d = 1. That is, codewords ending with 1AfterCodewords start at 0.
[0023]
Also, as described in detail below, the same codeword can be assigned to other information words within the same state, but different states cannot include the same codeword. In particular, each codeword in subgroups E10 and E00 can be assigned five times to another information word in one state, while each codeword in subgroups E11 and E01 is in one state. Can be assigned three times to other information words.
[0024]
  For the first type codeword, 23 in subgroup E00.0Codewords, 14 in subgroup E103Since there are 1 codewords, 1875 (5 × (230+143)) Number of 'codeword-state direction' combinations are generated. For the second type codeword, there are 143 codewords in subgroup E01 and 89 codewords in subgroup E11, so 696 (3 × (143 + 89)) 'codewords− A combination of 'state directions' is generated. Therefore, there are 1875 + 696 = 2571 'codeword-state direction' combinations overall.
[0025]
2 for an m-bit information word^mThere are information words. Thus, for 9-bit information words, 512 (= 2⁹) Information words. Since there are five states in the decoding embodiment, 2561 (512 × 5) 'codeword-state direction' combinations are required. Therefore, 2571-2561 = 10 combinations are left behind.
[0026]
Each available codeword in the various subgroups is distributed to the first and second types of states so as to meet the above-mentioned restriction conditions. FIG. 2 shows an example of how code words of various subgroups are assigned to various states. As illustrated, states 1, 2, and 3 belong to the first type. Thus, state 4 and state 5 are states belonging to the second type.
[0027]
Taking subgroup E00 of size 230 as an example, subgroup E00 includes 76 codewords in states 1, 2, and 3, respectively, and further includes one codeword in states 4 and 5. Taking state 1 as an example, in state 1, the number of 'codeword-state direction' combinations is 5 × 76 + 3 × 44 = 5129, which means that a 9-bit information word can be allocated. means.
[0028]
Each code word of the first type can be assigned to any state among five different states as the state direction, so it can be used five times in one state, but each code word of the second type is , D = 1 is assigned to only one of the three states of the first type as the state direction, so that it can be used three times within one state.
[0029]
Of the r = 5 encoding states shown in FIG. 2, it is proved that all have codewords that can be assigned to at least 512 information words that can accept 9-bit information words. it can. As described above, any series of 9-bit information words can only be converted to a series of codewords.
[0030]
FIGS. 4A to 4H are diagrams showing complete conversion tables according to an embodiment for converting a 9-bit information word into a 13-bit code word. The state direction assigned to the codeword is shown. In particular, in FIGS. 4A to 4H, the first column indicates the decimal number of the information word (Data bits) in the second column. The third, fifth, seventh, ninth, and eleventh columns are codewords assigned to each information word in the 1, 2, 3, 4, and 5 states (State 1 to State 5) (in the art, “channel bits ( Channel bits) ”). The fourth, sixth, eighth, tenth, and twelfth columns are the state directions associated with the third, fifth, seventh, ninth, and eleventh columns of codewords by numbers 1, 2, 3, 4, and 5, respectively. Is shown.
[0031]
The conversion of a series of information words into a series of code words will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 5, the first column shows a series of continuous 9-bit information words from top to bottom, and the second column shows the decimal value of each such information word in parentheses. Is. The “state” in the third column indicates the encoding state used for information word conversion. This state is set when the previous encoded word is transmitted (for example, the state direction of the previous code word). “Code words” in the fourth column includes codewords assigned to the information words according to the conversion tables of FIGS. The “next state” in the fifth column indicates the state direction associated with the code word in the fourth column, and is determined by the conversion tables of FIGS.
[0032]
The first word from the series of information words shown in the first column of FIG. 5 has a word value of 1 in decimal. It is assumed that the coding state when the conversion for a series of information words is initialized is state 1 (S1). Then, the first word is converted into the code word “0000000000000” by the code word in state 1 of the conversion table. At the same time, since the state direction assigned to the code word “0000000000000100” representing the decimal value 1 of state 1 is state 2, the next state (state state) becomes state 2 (S2). This means that the next information word (decimal number 3) is converted using the state 2 codeword. As a result, the subsequent information word having the decimal value 3 is converted to the code word “0001010001010”. In this way, an information word having decimal values 5, 12, 19 is converted.
[0033]
Decryption method
Hereinafter, a method of decoding an n-bit code word (13-bit word in this embodiment) received from a recording medium will be described in detail with reference to FIGS. .
[0034]
To illustrate this, for example, assume that the word values of a series of consecutive code words received from the recording medium are “0000000000100”, “0001010001010”, and “0101001001001”. 4A to 4H, the first code word “0000000000000” is assigned to the information words 0, 1, 2, 3, 4 in the state directions 1, 2, 3, 4, 5 Each is assigned. The next codeword value is “0001010001010” and this value belongs to the codeword set in state 2. This means that the first codeword “0000000000000” is in state direction 2.
[0035]
The first code word “0000000000100” with state direction 2 indicates an information word with a decimal value “1”. Accordingly, the first code word “000000100100” is determined to represent an information word having the decimal value “1”.
[0036]
The third code word “0101001001001” is an element of state 4. Accordingly, the second code word “0001010001010” is determined by the same method as described above to represent the information word having the decimal value “3”. Other code words can be decoded by such a method. It should be noted that in order to decode the current codeword as the only information word, the current codeword and the next codeword should be verified.
[0037]
Encoder
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the encoding device 124 according to the embodiment of the present invention.
The encoding device 124 converts the m-bit information word into an n-bit code word. Here, the number of different encoding states r is represented by s-bits. For example, when the number of encoding states r is 5, s is 3. As shown, the encoder 124 includes a converter 50 for converting an m + s binary input signal into an n + s binary output signal. The converter 50 in the preferred embodiment includes a ROM (ROM) that stores a conversion table according to at least one embodiment of the present invention, and an address circuit that addresses the conversion table based on an m + s binary input signal. Instead of ROM (ROM), the converter 50 may include a combinational logic circuit that can achieve the same result as the conversion table according to at least one embodiment of the present invention.
[0038]
The m input is connected to the first bus 51 from the input of the converter 50 to receive an m-bit information word. The n output terminal is connected to the second bus 52 from the output terminal of the converter 50 for transmitting an n-bit code word. The s input is also connected to the s-bit third bus 53 for receiving a state word indicating an instantaneous coding state. The status word is transmitted from the buffer memory 54 including, for example, s flip-flops. The buffer memory 54 has s inputs connected to the fourth bus 55 for receiving the state direction loaded into it from the state word. The s output of the converter 50 is used to communicate the state direction loaded into the buffer memory 54.
[0039]
The second bus 52 is connected to the parallel input terminal of the parallel-serial converter 56. The parallel-serial converter 56 converts the code word received via the second bus 52 into a serial bit string. The signal line 57 applies a serial bit string to the modulation circuit 58. The modulation circuit 58 converts the bit string into a modulation signal. Thereafter, the modulated signal is transmitted via the signal line 60. The modulation circuit 58 is a known circuit that converts binary data into a modulation signal, such as a modular-2 integrator.
[0040]
For the purpose of synchronizing the operation of the encoding device, the encoding device, for example, controls the timing of the parallel-serial converter 58 and generates a clock signal for controlling the loading timing of the buffer memory 54. The conventional clock generation circuit (not shown).
[0041]
The converter 50 receives an m-bit information word and an s-bit status word from the first bus 51 and the third bus 53, respectively. The s-bit status word indicates the status in the conversion table used when converting the m-bit information word. Thus, based on the value of the m-bit information word, the n-bit code word is determined from the code word in the state identified by the s-bit status word. Also, the state direction associated with the n-bit codeword is determined. The state direction, ie its value, is converted into an s-bit binary word or stored in the conversion table as an s-bit binary word. The converter 50 outputs the n-bit code word to the second bus 52 and the s-bit state direction to the fourth bus 55, respectively. The buffer memory 54 stores the state direction of the s-bit as a state word, and synchronizes the s-bit state word with the time of receiving the next m-bit information word of the converter 50 via the third bus 53. And applied to the converter 50. Such synchronization is performed based on the clock signal as described above.
[0042]
The n-bit code word on the second bus 52 is converted into serial data by the parallel-serial converter 56, and the converted serial data is converted into a modulation signal by the modulator 58. The modulated signal goes through an additional process for recording or transmission.
[0043]
Recording device
FIG. 6 shows a recording apparatus for recording information, including the encoding apparatus 124 according to the present invention as shown in FIG.
[0044]
As shown in FIG. 6, m-bit information is converted into a modulation signal by the encoding device 124. The modulated signal generated by the encoding device 124 is transmitted to the control circuit 123. As the control circuit 123, general control for controlling the optical pickup or the laser diode 122 according to the modulation signal applied to the control circuit 123 so that a mark pattern corresponding to the modulation signal is recorded on the recording medium 110. A circuit is used.
[0045]
FIG. 7 shows an example of the recording medium 110 according to the present invention. The illustrated recording medium 110 is a ROM (ROM) type optical disc. On the other hand, the recording medium 110 according to the present invention is not limited to a ROM type optical disk, and an optical disk having a form such as a WORM (write-once read-many) optical disk or a RAM optical disk can be used. The recording medium 110 is not limited to an optical disk, and a recording medium such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, a memory card, and a magnetic tape can be used.
[0046]
As shown in FIG. 7, the recording medium 110 according to an embodiment of the present invention includes an information pattern aligned with a track 111. In particular, FIG. 7 also shows the track 111 enlarged along one direction 114 of the track 111. As shown, the track 111 has a pit area 112 and a non-pit area 113. In general, the pit and non-pit areas 112 and 113 indicate constant signal regions (“0” in the code word) of the modulation signal 115, and the transition between the pit area and the non-pit area is in the modulation signal 115. Indicates a logic state transition (codeword 1).
[0047]
As described above, the recorded recording medium 110 is obtained by first generating a modulation signal and then recording the modulation signal on the recording medium 110. Alternatively, if the recording medium is an optical disk, the recorded recording medium 110 can be obtained by known mastering and replica techniques.
[0048]
Transmission equipment
FIG. 8 is a diagram illustrating a transmission apparatus for transmitting information including the encoding apparatus 124 according to the present invention as illustrated in FIG. As shown in FIG. 8, the m-bit information word is converted into a modulated signal by the encoding device 124. Thereafter, the transmitter 150 performs an additional process for converting the modulated signal into a form for performing transmission that depends on the communication system to which the transmitter 150 belongs, and performs air (or space), optical fiber, cable, conductor The converted modulated signal is transmitted using a communication medium such as
[0049]
Decryption device
FIG. 9 shows a decoder according to the present invention. The decoder performs the reverse process of the converter shown in FIG. 3 to convert the n-bit code word according to the present invention into an m-bit information word. As shown, the decoder 100 includes a first lookup table (LUT) 102 and a second lookup table 104. The first and second look-up tables 102, 104 store the conversion tables used to generate the n-bit codeword to be decoded. Here, K indicates time, the first lookup table 102 receives the K + first n-bit codeword, and the second lookup table 104 is the output of the first lookup table 102 and the Kth n-bit. Receive the codeword. Accordingly, the decoder 100 operates in the same manner as the sliding block decoder. At every block time instant, the decoder 100 decodes one n-bit code word into one m-bit information word and from the serial data the next n-bit code word (also called “channel bitstream”). ).
[0050]
The first lookup table 102 determines the state of the K + first code word from the stored conversion table, and outputs the determined state to the second lookup table 104. The output of the first lookup table 102 is a binary number in the range from 1 to r (where r is the number of states in the conversion table). The second lookup table 104 is stored in the first lookup table 102 and stored after determining possible m-bit information words associated with the Kth codeword from the Kth codeword using the stored conversion table. Using the state information from the conversion table, a specific one is determined from the possible m-bit information words represented by n-bit code words.
[0051]
For the sake of mere replenishment, assume that the n-bit codeword is a 13-bit codeword formed using the conversion tables of FIGS. 4 (A)-(H). Please refer to FIG. If the K + first 13-bit code word is “0001010001010”, the first lookup table 102 determines the state of the code word as state 2. If the Kth 13-bit codeword is “0000000000000”, the second reference table 104 indicates that the Kth 13-bit codeword has a decimal value of 0, 1, 2, 3, or 4. It is determined to indicate one of the 9-bit information words. And since the state state of the next state or state 2 is provided by the first look-up table 102, the second look-up table 104 shows that the 13-bit code word “0000000000000100” associated with the state direction 2 is decimal 1 Since a 9-bit information word having a value of is expressed, the K th 13-bit code word is determined to represent a 9-bit information word having a decimal value of 1. .
[0052]
Playback device
FIG. 10 shows a reproducing apparatus including the decoder 100 according to the present invention as shown in FIG. As shown in the figure, the reproducing apparatus includes a known form of an optical pickup 122 that reads the recording medium 110 according to the present invention. As the recording medium 110, the recording medium having the above-described form can be used. The optical pickup 122 forms an analog read signal modulated according to the information pattern on the recording medium 110. The detection circuit 125 converts the read signal into a binary signal that can be received by the decoder 100 by a normal method. The decoder 100 decodes the binary signal to obtain an m-bit information word.
[0053]
Receiver
FIG. 11 shows a receiving apparatus including the decoder 100 according to the present invention as shown in FIG. As shown, the receiving device includes a receiver 160 that receives signals transmitted over a medium such as air (or space), optical fiber, cable, conductor, and the like. The receiver 160 converts the received signal into a binary signal that can be received by the decoder 100. The decoder 100 decodes the binary signal to obtain an m-bit information word.
[0054]
Encoding method according to second embodiment
12 and 13 (A) to (C) show a second embodiment of the present invention. According to this embodiment, a coding rate higher than 2/3 is achieved by converting a 9-bit information word into a 13-bit code word. Here, the encoding state r is 13. Eight of the coding states are the first type of coding state, and five of the coding states are the second type of coding state. The code word satisfies the restriction condition (1, k). FIG. 12 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment, and illustrates the division of codewords into the respective states in the second embodiment.
[0055]
As described above, codewords ending with “0”, that is, codewords in subgroups E00 and E10, are allowed to enter any state during the r = 13 state. On the other hand, codewords ending with “1”, that is, codewords in the subgroups E01 and E11, can only enter the state of the first type (state 1 to state 8).
[0056]
Therefore, codewords in subgroups E00 and E10 are assigned to other information words 13 times, and codewords in subgroups E01 and E11 are assigned to other information words 8 times.
[0057]
Referring to FIG. 12, subgroup E00 has 24 codewords in state 1 and subgroup E01 has 25 codewords in state 1. Therefore, the number of combinations of 'codeword-state direction' is (13 × 24) + (8 × 25) = 512. This means that a 9-bit information word is allocated. This can prove that there are at least 512 information words assigned to a sufficiently acceptable information word from any of the r = 13 encoding states.
[0058]
FIGS. 13A to 13C show the first, middle and last parts of the conversion table for the second embodiment in the same manner as FIGS. 4A to 4H for explaining the conversion table for the first embodiment. FIG.
[0059]
Encoding method according to the third embodiment
14 and 15 (A) to (C) show a third embodiment of the present invention. According to this embodiment, an encoding rate higher than 2/3 can be achieved by converting an 11-bit information word into a 16-bit code word. Here, the number of coding states r is 13, eight of the coding states are the first type of coding states, and five are the second type of coding states. The code word satisfies the restriction condition (1, k). FIG. 14 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment, and illustrates the division of codewords into the respective states in the third embodiment. It can be demonstrated that at least 2048 information words are allocated to codewords, which are well-acceptable for 11-bit information words from any of the r = 13 encoding states.
[0060]
15A to 15C show the first, middle, and last parts of the conversion table for the third embodiment in the same manner as FIGS. 4A to 4H for explaining the conversion table for the first embodiment. FIG.
[0061]
Coding method according to the fourth embodiment
16 and 17 (A) to (C) show a fourth embodiment of the present invention. According to this embodiment, an encoding rate higher than 2/3 can be achieved by converting a 13-bit information word into a 19-bit code word. Here, the number of encoding states r is 5, three of the encoding states are the first type of encoding state, and two of the encoding states are the second type of encoding state. The code word satisfies the restriction condition (1, k). FIG. 16 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment, and illustrates the division of codewords into the respective states in the fourth embodiment. Demonstrate that there are at least 8192 information words assigned to a code word that can fully accept 13-bit information words from any of the encoding states among r = 5 encoding states. Can do.
[0062]
FIGS. 17A to 17C show the first, middle, and last parts of the conversion table for the fourth embodiment in the same manner as FIGS. 4A to 4H for explaining the conversion table for the first embodiment. FIG.
[0063]
(Industrial applicability)
As described above, an m-bit information word is converted into an n-bit code word with a code rate higher than 2/3. As a result, the same amount of information can be recorded in a small space, and the information density increases.
Although the present invention has been described in detail based on the preferred embodiments, it is possible to make modifications and corrections that have effects within the spirit and scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph illustrating Shannon capacity C (d, k) with respect to d = 1 by k value and k.
FIG. 2 is an example showing how code words of various subgroups are assigned to various states in the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an encoding apparatus according to the present invention.
[FIG. 4A]
FIG. 4H is a diagram illustrating a complete conversion table according to the first embodiment for converting a 9-bit information word into a 13-bit code word.
FIG. 5 is a diagram exemplifying that a series of information words are converted into a series of code words using the conversion tables of FIGS. 4 (A) to (H).
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of a recording apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a recording medium and a modulated signal according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a transmission apparatus according to the present invention.
FIG. 9 shows a decoding apparatus according to the present invention.
FIG. 10 shows a playback apparatus according to the present invention.
FIG. 11 shows a receiving apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is an example showing how code words of various subgroups are assigned to various states in the second embodiment.
FIG. 13A to
FIG. 13C is a diagram showing first, middle, and last parts of a conversion table according to the second embodiment for converting a 9-bit information word into a 13-bit code word.
FIG. 14 is a diagram illustrating how code words of various subgroups are assigned to various states in the third embodiment.
FIG. 15A to
FIG. 15C is a diagram showing first, middle and last parts of a conversion table according to the third embodiment for converting an 11-bit information word into a 16-bit code word.
FIG. 16 is a diagram illustrating how code words of various subgroups are assigned to various states in the fourth embodiment.
FIG. 17A to
FIG. 17C is a diagram showing first, middle, and last parts of a conversion table according to the fourth embodiment for converting a 13-bit information word into a 19-bit code word.

Claims

receiving an m-bit information word;
The information words of the m- bits using the translation table comprising the steps of converting the n- bit code word, the m is an integer, wherein n is an integer greater than the m, in the conversion table The n-bit codeword is divided into a first type ending with 0 and a second type ending with 1, and is also divided into a plurality of encoding states, and the plurality of encoding states start from 0. It is classified into a first type and a coding state of the second kind of starting from 0 or 1 or Ru, information words of the m- bit immediately preceding m- bit information word of the first type n- When converted to a codeword bit, is converted into the first or second type of n- bit code word, the conversion information word immediately preceding m- bit codeword of n- bits of the second type The first type of n-bit codeword A code conversion method comprising the step of converting into a code .

Wherein the step of converting the
The m-bit information word is converted into an n-bit code word satisfying a dk-restriction condition, where d is a minimum between consecutive “1” s in the n-bit code word. The code conversion method according to claim 1, wherein the number k is a number of "0" and the k is a number of maximum "0" between consecutive "1" in the n-bit codeword.

The m / n is
3. The code conversion method according to claim 2, wherein d is larger than 2/3 and d = 1.

The code conversion method according to claim 2, wherein d = 1.

The first type n-bit codeword ends with "0" and the second type n-bit codeword ends with "1". Code conversion method.

Wherein the step of converting the
2. The code conversion method according to claim 1, wherein conversion is performed to an m / n coding rate larger than 2/3.

The code conversion method according to claim 6, wherein n is one of 13, 16 and 19.

The code conversion method according to claim 1, wherein the m is any one of 9, 11, and 13.

receiving the m- bit information words, a converter for converting the m- bit information words into n- bit code word using a conversion table, wherein m is an integer, the n is the m And the n-bit codeword in the conversion table is divided into a first type ending with 0 and a second type ending with 1, and is also divided into a plurality of encoding states, said plurality of coding states are classified from 0 to coding states of the first type and zero or second types starting from 1 Ru beginning or, in the m- bit information words, immediately preceding m- When the bit information words are converted to code words of n- bits of the first type, the first or is converted into a second type of n- bit code word, immediately preceding the m- bit information words Converted into an n-bit codeword of the second type That the encoding device characterized by having a transducer that is converted to the first type of n- bit code word.

The converter is
9. for receiving the coding state with each m- bit information words, and converting the information words of the m- bit based on the coding state code words of the n- bit The encoding device described.

A buffer for supplying the encoding state to the converter, wherein the converter determines an encoding state for a next m-bit information word as part of the conversion process; The encoding apparatus according to claim 10 , wherein the encoded state is stored in the buffer.

Using a transformation table m--bit information words comprising the steps of converting the n- bit code word, the m is an integer, wherein n is an integer greater than the m, before SL during conversion table The n-bit codeword is divided into a first type ending with 0 and a second type ending with 1, and is also divided into a plurality of coding states, and the plurality of coding states start from 0. It is classified into a first type and a coding state of the second kind of starting from 0 or 1 or Ru, information words of the m- bit immediately preceding m- bit information word of the first type n- When converted to a codeword bit, the first or is converted into a second type of n- bit code word, immediately preceding m- bit information words of the second type n- bit code word To the first type of n-bits The method is converted into Dowado,
Generating a modulation signal from the n-bit codeword;
Recording method of the recording medium, characterized in that it is configured to encompass the step of recording the modulated signal on a recording medium.

A recording medium having a modulation signal recorded in a track, wherein the modulation signal includes a signal portion indicating an n-bit code word converted from an m-bit information word using a conversion table, and the n is an integer, wherein m is an integer smaller than said n, code words of the n- bit in the conversion table, while being classified into the second type ending in the first type and 1 ending in 0, a plurality of are divided into coding state, said plurality of coding states are classified into coding states of the first type and zero or second types starting from 1 Ru start or 0, the m- bit information words, when information word immediately preceding m- bits are represented in the code words of n- bits of the first type is represented in the first or second type of n- bit code words, the immediately preceding m- bit information words Expressed in the code word of n- bits of the second type, the recording medium characterized in that it is represented in the first type of n- bit code word.