JP4149477B2 - 光学式記憶システムのデコード方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光学式記憶システムのデコード方法に関するもので、チャンネルビットのエラー率を下げ、デコード機能を向上させるものである。
コードはデジタルシステムであり、その中でもデジタル通信、データ記憶システムは特に重要なものである。一般的にエンコードは大きく分けて三つに分けられ、ソースコード(source coding) 、エラー制御コード（error control coding）、そしてチャンネルコード(channel coding)である。ソースコードの目的は、情報(information) にあり、そのソースは人もしくはコンピュータがデジタルデータリスト、特に二進数ビットリストを転換し、その情報コンテンツを圧縮する。エラー制御コードは、デジタルデータリストを新しいビットリストにエンコードする。このビットリストにはエラー情報をシーク(seek)、校正する保護機能がある。チャンネルエンコードの目的は、ビットリストを通信チャンネルもしくは記憶媒介により効率的に変更し、データの伝送もしくは記憶をより便利にする。
ランレングス限定符号化方式コード(Run-Length Limited,RLL)は、ディスク型記憶装置、例としてハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ， ＤＶＤ−ＲＯＭのチャンネルコード技術として幅広く使用されている。このランレングス限定符号化方式コードは、常にＲＬＬ（ｍ、ｎ）で表示され、それをエンコードした後のデータを代表する。もし非ゼロ復帰(Non-Return-to-Zero,NRZ)の法則によってエンコードし、二つの“１”の間に少なくともｍ個、多くともｎ個の“０”を含むものとする。例として、ＲＬＬ（１，７）をエンコードした後のビットコードワード(codeword)は、二個の“１”の間に連続して最多７個、最少１個の“０”を含む。
光学式記憶システム内に於いて、データ採取の流れは以下のとおりである。読取、書込みヘッドが固定波長の光レーザをディスクに発射する。反射した光レーザを受けて、パーシャル・レスポンス最大推定法(Partial Response Maximum Likehood,PRML)シーク技術でチャンネルビットのラジオ周波数（ＲＦ）値を取得する。最大推定法によってシーク、デコードし( 例としてウエイト演算法) 、記録したチャンネルビットデータを還元する。最後にチャンネルビッドデータをエラー制御コードでデコードし、必要なデータビット( インフォメーション) を取得する。ノイズ、干渉の影響により、シークしたチャンネルビットのＲＦ値は通常理想的な無線周波数（ＲＦ）値レベルから遠く、誤差が大きすぎる場合には、後方のチャンネルビットのデコード結果にも影響を及ぼしてしまう。
解決しようとする問題点は、ディスクによる記憶密度が高まっている今日、エラー制御/ 校正エンコードだけでは光ディスクシステム全体のデータ正確率が向上できない点である。
本発明の目的の一つは、光学式記憶システムのチャンネルビットのデコード方法を提供することで、受信した光信号ＲＦ値を調整することによって、チャンネルビットの正確性を高めることにある。
本発明の別の目的は、光学式記憶システムを応用したデコード方法を提供することで、チャンネルビットのエラー率を下げることによって、光学式記憶システム全体のデコードエラー率を下げることにある。
上述の目的を達成するため、本発明は、光学式記憶システムのデータデコード方法を提供し、パーシャル・レスポンスの最大推定法を応用してシークし、ディスク上のチャンネルビットリストをデコードする。このステップは、下述を含む。先ず、第一ＲＦリストを取得する。次にＲＦリストに特定条件の信号構成を含むかどうか判断する。第一ＲＦリスト内の複数個のＲＦを特定の理想ＲＦに調整し、第二ＲＦリストを形成する。その後デコードで得た第二ＲＦリストを得る。
更に本発明では、光学式記憶システムのデコード方法を提供し、パーシャル・レスポンスの最大推定法を応用してシークし、ディスク上のチャンネルビットリストをデコードする。そのうち、パーシャル・レスポンスのチャンネルをＰＲ（１、２、２、２、１）とし、且つディスク上のチャンネルビットリストは、ＲＬＬ( ｌ、ｎ) コード規則に符合する（ｎは１より大きい）。更に理想シークのＲＦ信号、０、±２、±４、±６、±８の９個の信号レベルを基準とする。
このデコード方法は、ＲＦリストを取得することを含む。そのうち、リスト（ａ、ｂ、ｃ）を含む。このリスト（ａ、ｂ、ｃ）に値を（２，４，２）もしくは（- ２、- ４、-２）とする特定リストに属するかどうか判断する。そのリスト（ａ、ｂ、ｃ）を（２，４，２）もしくは（- ２、- ４、- ２）に調整後、ＲＦリストをデコードする。
請求項１の発明は、パーシャル・レスポンス最大推定法を応用してディスク上に記憶したチャンネルビットリストをデコードすることによってシーク(seek)する光学式記憶システムのデコード方法であって、そのうち、
パーシャル・レスポンス通信路はＰＲ（１，２，２，２，１）で、且つこのディスク上のチャンネルビットはＲＬＬ（ｌ，ｎ）エンコード原則に符合し、ｎは１より大きい正整数で、理想シークのＲＦは、０，±２，±４，±６，±８の九個の信号レベルを含み、その光学式記憶システムのデコード方法は、
ＲＦリストを取得し、そのうちリスト（ａ，ｂ，ｃ）を含み、
該リスト（ａ，ｂ，ｃ）の数値が、値が（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）の特定リストに属するかどうか比較し、
そのリスト値ａ，ｂ，ｃがリスト（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）に符合すれば、該リスト（ａ，ｂ，ｃ）を（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）のＲＦリストに調整し、
そのＲＦリストをデコードすることを含むことを特徴とする光学式記憶システムのデコード方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の光学式記憶システムのデコード方法において、リスト（ａ，ｂ，ｃ）は、値が（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）の特定リストに属するかどうかを判断し、そのステップは、
ｂが（ｍ１，ｍ２）区間にあり、且つａとｃどちらもｂより小さい時、このリスト（ａ，ｂ，ｃ）は（２，４，２）の特定リストに属し、そのうち、２＜ｍ１＜４＜ｍ２＜６であり、
ｂが（ｎ１，ｎ２）区間にあり、且つａとｃどちらもｂより大きい時、このリスト（ａ，ｂ，ｃ）は、（−２，−４，−２）の特定リストに属し、そのうち、−２＜ｎ１＜−４＜ｎ２＜−６であることを含むことを特徴とする光学式記憶システムのデコード方法としている。
本発明の光学式記憶システムのデコード方法は、チャンネルビットのエラー率を下げ、デコード機能を向上させるという利点がある。
光ディスク上に於いて、一般に窪み(pit) 、陸地(land)変換の箇所はチャンネルビットの“１”を表し、平坦な窪み、陸地の箇所は“０”を表す。公知の技術において、ＲＬＬ（ｍ、ｎ）が二個連続する“１”の間に、少なくともｍ個、多くともｎ個の“０”を必ず含むと限定すると説明している。言い換えれば、光ディスク上の窪み、陸地に対応し、ＲＬＬエンコードの特性が、各段の窪み、陸地の長さを制限するのである。本発明の実施例に於いて、チャンネルビットの表示方法は、窪みを“−１”と表示し、陸地を“１”と表示する。例として、データリスト（−１、−１，１，１、−１）を一般のＲＬＬコードで表示すると、( ０，１，１、０) と表示される。またデータリスト（１、−１、−１，１，１）は、（１，０，１，０）と表示される。ディスク上でＲＬＬエンコード規則のチャンネルビットリストが符合し、ｍ値は少なくとも１で、それが窪みもしくは陸地の長さは少なくとも２であると限定するため、−１、１、−１もしくは１、−１、１は表れない。この種は連続窪み、陸地が転換するリストを代表する（一般方式では( １、１) のリストを表示する）。
ＰＲＭＬのシークは、すでに分かった符合間干渉(Inter-Symbol Interference,ISI) 、即ちパーシャル・レスポンス通信路ＰＲが、読取、書込みヘッド/ ディスク間のチャンネルレスポンスをマッチさせ、最大推定法により、チャンネルビットをシーク／決定する。これにより、ＰＲＭＬシークによってディスク上に記録したチャンネルビットは、ノイズの影響を受けることなく、その値はチャンネルビットに相当し、パーシャル・レスポンス通信路を経由して出力する。数学的表示では、即ちチャンネルビットとパーシャル・レスポンス通信路モデルの畳み込み積分(convolution) の結果である。例を挙げると、もしもチャンネルビットが（１、−１、−１、−１、１）のリストである場合、パーシャル・レスポンス通信路モデルＰＲ（１、２、１）シークのチャンネルビットＲＦ値がリスト（１、−１、−１、１）とリスト( １、２、１) の畳み込み積分結果を経て、( −２、−４、−２) となる。
ＲＬＬエンコード規則に符合した二元データリストは、ＰＲ（１，２，１）、ＰＲ( １、２、２、１) もしくはＰＲ（１、２、２、２、１）を経由し、この種では、光ディスクシステムのパーシャル・レスポンス通信路モデルで出力し、それには一定のモデルを具える。つまり、ＲＬＬコードの二元データリストと上述のパーシャルレスポンス通信路モデルを畳み込み積分した後、明らかな特性を具える。これらの特性を応用し、ディスクのチャンネルビットをデコードすると、チャンネルビットのデコードエラーの率を下げることができる。
ＰＲ（１、２、２、２、１）を例に取ると、ＲＬＬ( ｌ、ｎ) コード規則に符合する二元データリスト（ｎは１より大きい）の畳み込み積分結果は、それぞれ０、±２、±４、±６、±８レベル上に位置する。ディスクのチャンネルに対応したデコードは、ノイズやその他干渉のない状況となり、ＲＦ値は、±２、±４、±６、±８だけが可能となる。ＲＦ値のリストは、ウエイト演算法と反対に進み、ディスク上に記録したチャンネルビットをデコードする。
シークしたＲＦ値は、特定のレベル上にあり、この他、４に位置する理想ＲＦ値は、必ずデータリスト( −１、１、１、１、−１) とＰＲ（１、２、２、２、１）の畳み込み積分した結果であり、−４位置の理想的ＲＦ値は、必ずデータリスト（１、−１、１、−１、１）とＰＲ（１，２，２，２、１）の畳み込み積分したの結果である。角度を変えて、唯一のデータリスト（−１、１, １, １、−１）が理想的なＲＦ値４を出力するか、もしくは唯一のデータリスト（１、−１、−１、−１、１）が理想的なＲＦ値−４を出力する。ＲＬＬ（ｍ、ｎ）コードのｍは１より同じかそれより大きいと言う制限に基づき、データリスト（−１、１、１、１、−１）前後の二個のビットは必ず−１で、データリスト（１、−１、−１、−１、１）前後の二個のビットは必ず１である（別の角度から見ると、データリスト（−１、１、１、１、−１）がもし元の一般エンコードによってＶ＝（１，０，０，１）と表示するなら、ＲＬＬコードの制限条件、―即ち二個の“１”の間に少なくとも一個の“０”を具えるーを満足させるには、リストＶ１の前後は必ず“０”であり、即ち（０、Ｖ１、０）＝（０、１、０、０、１、０）である。更に実施例で使用する表記方式は、（−１、−１、１、１、１、−１、−１）リストである。同じ道理でデータリスト（１、−１、−１、１）でも良い）。これにより、理想的ＲＦ値４の前後二個のＲＦ値は必ず２である（データリスト（１，１、−１−１−１）とＰＲ（１，２，２，２，１）、及びデータリスト（−１、−１、−１、１、１）とＰＲ（１、２、２、１）の畳み込み積分の結果は２である。）また理想的ＲＦ値が−４の前後二個のＲＦ値は必ず−２である（データリスト（１、１、１、−１、−１）とＰＲ（１、２、２、２、１）及びデータリスト（１、１、１、−１、−１）とＰＲ（１、２、２、２、１）の畳み込み積分は２である）。
上述の特性が、ディスクチャンネルビットのデコードをサポートする。ノイズの影響によって、実際にはシークしたＲＦ値は、０、±２、±４、±６、±８のレベルにはならず、いくらか偏りがある。仮に現在ＲＦリスト（０、２、２、３、３、８、１、８、−０．１）までシークした場合、元の理想的ＲＦ値は（０、２、４、２、０）である。公知の技術が図１であるが、ＲＦリストＲ１を直接ウエイト演算法とソフト・デジション(Soft Decision) に基づき、デコードしてチャンネルビットを復元させる。本発明は、レベル４のＲＦ値の前後のＲＦ値は必ず２であることが分かったなら、先ずＲＦリストＲ１で理想的ＲＦ値の４の点を先行して４に調整でき、その前後を２に調整した後、ウエイト・デコードする。本実施例の図２に示すとおり、３，８を４に調整し、２，３と１，８を２に調整し、ＲＦリストＲ２＝（０．２、２、４、２、−０．１）を得た後、再びウエイト演算法でデコードする。ＲＦリストＲ２は、ノイズの影響が消去され（中間の三個のＲＦ値が修正された）、ＲＦリストＲ１に対して直接ウエイト・デコードするより正確性が高くなる。
同様の特性は、ＲＦ値が−４のレベルにも発生する。前述のとおり、ＲＦ値が−４の前後二個のＲＦ値は必ず−２である。仮に現在ＲＦリストＲ３＝（０．２、−１、８、−４、２、−２、４、−０．１）までシークする場合、その元の理想的ＲＦ値は（０、−２、−４、−２、０）である。公知技術はＲＦリストＲ３で直接デコードする( 図３参照) 。図４に示すとおり、本発明は、先ずＲＦ値−１，８、−４．２、−２．４をそれぞれ−２、−４、−２に調整した後（ＲＦリストＲ４＝（０．２、−２、−４、−２、−０．１））、エンコードする。
上述方法実施の重要点は、先ずＲＦリスト内が４( もしくは−４) の点であることを判断しなければならない。その後その前後の点のＲＦ値が小さいか（もしくは大きいか）観察する。唯一以上の両条件が符合した時、この点とその前後二点は２，４，２( もしくは、−２、−４、−２) に調整できる。４もしくは−４の点ー簡単な条件は各々設定するーの上下限を判断し、シークしたＲＦ値が上下制限区域にある時、この点を４もしくは−４と推定する。例では設定レベルの上下限は各々４．３と３．７で、レベル−４の上下限は各々−３．７と−４．３である。続いてその前後の二点が小さいか( もしくは大きいか)を確認する場合、上述の例では、ＲＦリストＲ３内の２．３、１．８が３．８より小さく、またＲＦリストＲ４内の−１．８、−２．４が−４．２より大きい時に、上述の方法で調整する。
実施例に基づく方法で行うと、リスト（０．３、２．６、３．４、３．６、２．１）は調整ができない（３．４もしくは３．６が区間内に存在しないため）。また、リスト（０．３、２．６、２．８、３．９、３．４）は（０．３、２．６、２，４，２）に調整できる（３．９が区間内にあり、且つ２．８、３．４がどちらも３．９より小さいため）。故にレベル４の判断は下述の判断式である。
ＩＦ ＲＦ（ｉ）＜ｎ１ 更に ＲＦ( ｉ) ＞ｎ２、
ＩＦ （ＲＦ（ｉ＋１) ＆＆ ＲＦ（ｉ−１））＜ＲＦ( ｉ) 、
ＲＦ（ｉ）＝４；
ＲＦ( ｉ＋１) ＝２；
ＲＦ（ｉ−１）＝２；
ＥＮＤ
ＥＮＤ
そのうち、ＲＦ（ｉ）はｉ個のＲＦリストの値を表し、ｎ１とｎ２はレベル４の上下限値、ｎ１＞ｎ２（各々４．３と３．７とする）を表す。
同じ様に、レベル−４の判断式は下述のとおりである。
ＩＦ ＲＦ（ｉ）＜ｎ３ 更に ＲＦ（ｉ）＞ｎ４、
ＩＦ （ＲＦ（ｉ＋１） ＆＆ ＲＦ（ｉ−１）＞ＲＦ( ｉ) 、
ＲＦ（ｉ）＝−４
ＲＦ（ｉ＋１）＝−２；
ＲＦ（ｉ−１）＝−２；
ＥＮＤ
ＥＮＤ
そのうち、ｎ３とｎ４はレベル−４の上下限を表し、ｎ３＞ｎ４（例としてｎ３は−３．７、ｎ４は−４．３とする）を表す。
全体的なエンコード方法は、光ディスクシステムのフローチャートである図５に示す。先ず、ディスク反射の光レーザをシークし、ＲＦリスト( ステップ３００) を取得する。続いてＲＦリスト内でレベル４もしくは−４にある区間の点を含むかどうか、リサーチする（ステップ３０２）。そのうち、レベル４の区間を例として３．７、４．３とする。またレベル−４の区間は例として−３．７から−４．３とする。もしもＲＦリスト内で符合する点がない時、直接ステップ３０４へ進み、この点の前後二点はこの点の値より小さいかどうか判断する。もし、ＲＦリストを調整した時、この点とその前後の二点を順に２，４，２にする( ステップ３０６) 。もしも異なる時には３１２へ進む。もし、ステップ３０２の結果がレベル−４の区間にある時には、ステップ３０８へ進み、この点の前後二点がこの点の値より大きいかどうか判断する。もし、ＲＦリストを調整する時にはこの点とその前後二点を順に−２、−４、−２とする( ステップ３１０) 。もしも異なる時にはステップ３１２へ進む。
本発明は、ＲＬＬエンコードとパーシャルレスポンス通信路が、ＰＲ（１、２、２、２、１）通信路で、畳み込み積分後に出力するという特性があり、これらの特定条件のＲＦ値と符合するよう調整し、チャンネルビットデコードのエラー率を下げる。特にＰＲ（１、２、２、２、１）モデルにとって、ＲＦレベルが４( もしくは−４) の点はその特徴が明らかで、その前後二点が理想的な２( もしくは−２) になる。故に条件に符合するＲＦリストの点をウエイト・デコードの段階前に、上述実施例の方法で先行して調整することにより、調整後のＲＦリストデコードに基づき、チャンネルビットのエラー率が下がる。
更に本発明は、その他の実施例にも広く応用でき、上述のＰＲ（１、２、２、２、１）もしくはＲＦレベル４もしくは−４に限定されない。例としてＰＲ（１、２、２、１）通信路とＲＬＬ（ １，３）コードのエンコード規則のデータリストにとって、ＲＦ値レベルが６の前後二点は必ず４になる（理想上ではリスト( １、１、１、１) がレベル６のＲＦ値を形成するから）。更にＲＬＬ（１，３）コードのエンコード規則制限は、リスト(１、１、１、１) 前後が必ず−１になり、レベル６前後二点のＲＦ値は必ず４になる。前述の方法のように、もしもＲＦリスト内にＲＦ値レベルが６の点が含まれ、且つその前後がどちらもこの点より小さい場合、類似の方法によって、調整する（例としてリスト（０．３、２．５、４．４、５．８、５．１、３．４）を（０．３、２．５、４，６、４、３．４）に調整する）。
このように、「ＲＦシーク段階に於いて、可能な理想的ＲＦ値は何か」と言う条件を満足させるだけで、一部のシークしたＲＦ値を理想的ＲＦ値に調整することにより、新しいＲＦリストが形成され、この新しいＲＦリストをデコードするによって、チャンネルビットのデコードエラー率が下がり、ディスクデータ読取のデコード正解率が増える。この他、本発明で得た光学式記憶システムのデコード方法は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−/ ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−/ ＋ＲＷ等各種ディスク型光学式記憶システムで広く応用できる。
公知のＲＦリストＲ１指示図である。 本発明の如何にして元ＲＦリストＲ１を調整し、別のＲＦリストＲ２になるかを示す図である。 公知のＲＦリストＲ３を示す図である。 本発明の如何にして元ＲＦリストＲ３を調整し、別のＲＦリストＲ４になるかを示す図である。 本発明のデコード方法のフローチャートである。
符号の説明
３００ ＲＦリストを取得
３０２ レベル４もしくは−４にある点を含む
３０４ 前後の二点はこの点より小さいか？
３０６ 順にこの点とその前後の二点を２，４，２に調整する
３０８ 前後の二点はこの点より大きいか？
３１０ 順にこの点とその前後の二点を−２，−４，−２に調整する
３１２ ウエイト演算法でデコードする

Claims (2)

  1. パーシャル・レスポンス最大推定法を応用してディスク上に記憶したチャンネルビットリストをデコードすることによってシーク(seek)する光学式記憶システムのデコード方法であって、そのうち、
    パーシャル・レスポンス通信路はＰＲ（１，２，２，２，１）で、且つこのディスク上のチャンネルビットはＲＬＬ（ｌ，ｎ）エンコード原則に符合し、ｎは１より大きい正整数で、理想シークのＲＦは、０，±２，±４，±６，±８の九個の信号レベルを含み、その光学式記憶システムのデコード方法は、
    ＲＦリストを取得し、そのうちリスト（ａ，ｂ，ｃ）を含み、
    該リスト（ａ，ｂ，ｃ）の数値が、値が（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）の特定リストに属するかどうか比較し、
    そのリスト値ａ，ｂ，ｃがリスト（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）に符合すれば、該リスト（ａ，ｂ，ｃ）を（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）のＲＦリストに調整し、
    そのＲＦリストをデコードすることを含むことを特徴とする光学式記憶システムのデコード方法。
  2. 請求項１記載の光学式記憶システムのデコード方法において、リスト（ａ，ｂ，ｃ）は、値が（２，４，２）もしくは（−２，−４，−２）の特定リストに属するかどうかを判断し、そのステップは、
    ｂが（ｍ１，ｍ２）区間にあり、且つａとｃどちらもｂより小さい時、このリスト（ａ，ｂ，ｃ）は（２，４，２）の特定リストに属し、そのうち、２＜ｍ１＜４＜ｍ２＜６であり、
    ｂが（ｎ１，ｎ２）区間にあり、且つａとｃどちらもｂより大きい時、このリスト（ａ，ｂ，ｃ）は、（−２，−４，−２）の特定リストに属し、そのうち、−２＜ｎ１＜−４＜ｎ２＜−６であることを含むことを特徴とする光学式記憶システムのデコード方法。
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