JP4219092B2 - 多重ワード情報を符号化する方法、デバイスおよび担体 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、請求項1のプリアンブルに記載されている方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
Berlekamp外の米国特許第4,559,625号およびBlaum外の米国特許第5,299,208号は、最初のワードで見出されたエラーパターンが、ワードの同じグループの別のワード内のエラーを特定する手がかり（clue）を与える、インターリーブおよびエラー保護された情報の復号化を開示している。ポイントされるエラー同士は、手がかりを生成するそのワードの他のシンボルよりも、相対的により近い関係または隣接している関係に有る。これらの米国特許は、標準化されたフォーマットと、種々のワードに対してマルチシンボルエラーバーストを有する障害モデルとを使用する。あるワード内でエラーが発生することは、次の1つまたは複数のワード内でポイントされるシンボル内でエラーが発生する可能性が非常に高いことを示す。この手順を使用することにより、しばしば、このメカニズムに障害が発生する前に訂正することが可能となるエラーの数を増大させることが出来るであろう。
【０００３】
本発明者は、この方法について次のような問題点を認識した。つまり、手がかりが得られる時期は、その手がかり発生元の情報が復調されかつ完全に訂正された、プロセスの相対的に遅い時期である。これは、それ以後のディスク回転時のデータの再トライ読み取りのような、よりレベルの高い手段の使用を複雑にするであろう。また、本発明者は、冗長性の量においてより小さな投資で、手がかりの一部またはすべてを得ることができることを認識した。
【０００４】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、特に、少なくとも手がかりの一部をより早期に生成させることができる、よりオーバヘッドの少ない符号化フォーマットを提供することである。従って、その観点の1つによると、本発明は、請求項1の特徴記載部分を特徴とする。
本発明は、そのような情報を復号化する方法と、そのような情報を符号化および／または復号化するデバイスと、そのような情報が設けられている担体にも関する。本発明のこれ以外のすぐれた観点は、従属項に記載されている。
【０００５】
【発明を実施するための最良の形態】
以下に、本発明の上記および上記以外の観点と利点を、望ましい実施例を参照し、かつ、特に、添付図面を参照して、より詳細に説明する。
【０００６】
1つの手がかりまたは手がかりの組み合わせを見出すと、これによって1つ以上の信頼できないシンボルを識別することが可能になる。消失シンボルの定義のような識別により、エラー訂正は、より強力に行われるであろう。エラー位置が判明していない場合、多くの符号は、最大t個のエラーを訂正するであろう。しかし1つ以上の消失位置が与えられると、しばしば、より多くの数e > tの消失が訂正可能となる。消失シンボルとして特徴づける方法以外の識別方法も可能である。また、バーストエラーとランダムエラーの組み合わせに対する保護も向上させることができる。さらに、消失位置を提供することは、特定の障害パターンに対して、使用する必要のあるシンドロームシンボルの数をより少なくし、その結果計算を単純化させる。本発明は、ストレージ環境または送信環境で使用することができる。
【０００７】
図１は、同期ビットグループから導かれる手がかりと、エラー保護された手がかりワードから導かれる手がかりという2種類の手がかりを提供するように構成された、本発明のシステムを示す。この実施例は、音声信号または映像信号から、またはデータから導かれる多重ビットシンボルのシーケンスを符号化、格納、そして最後に復号化するために使用される。端子20は、本例では8ビットを有するこのようなシンボルを連続的に受信する。分割器22は、手がかりワード用のシンボルを周期的に符号器24に転送し、それ以外のシンボルをすべて符号器26に転送する。符号器24において、手がかりワードが、データシンボルを第1マルチシンボルエラー訂正符号の符号ワードに符号化することにより形成される。この訂正符号は、リードソロモン符号、または積符号、インターリーブ符号、またはこれらの組み合わせである。符号器26において、ターゲットワードが、第2マルチシンボルエラー訂正符号を符号ワードに符号化することにより形成される。この実施例の場合、符号ワードの長さはすべて同じであるが、必ずしも同じでなくてもよい。両方の符号を、最初の符号が2番目の符号のサブコードであるリードソロモン符号としてもよい。図４に示されるように、手がかりワードは、エラー保護の程度がより高い。
【０００８】
ブロック28では、後述するメディア上の分散が均一になるように、符号ワードが、1つまたは複数の出力（図に示されている出力数は一例にすぎない）に転送される。メディアへの実際の書き込みの前に、符号シンボルは、すべてチャネルビットに変調される。周知の変調規則は、連続する信号遷移の間の最小距離と最大距離を制限する(d,k)=(1,7)制約に従う。この変調により、チャネルビットのシーケンスは、符号器-メディア-復号器という信号経路の送信能力またはストレージ能力に、より良く適合化される。
【０００９】
この観点の場合、第2A図は、ピット有り／ピットなし二分法のような方法により、ディスク上に格納されている典型的な同期パターンを示す。図示されているパターンは、9個のピットポジションのパターンがすぐそのあとに続く9個のピットなしポジションのシーケンスから構成されている。このようなパターンは、kが、9個のピット有り／ピットなしポジションに満たないシーケンス長さに一致する場合、標準の変調制約に従わない。図を簡潔にするため、このようなシーケンスの走査時に取得される検出信号は無視されている。パターン全体を、ビットごとに反転させてもよい。パターンの最初と最後のビットポジションは、直接隣接するビットポジションで遷移を発生させないという条件下で、他の目的に使用することができる。
【００１０】
図１で、ブロック30は、符号化されたデータを受信する、テープやディスクなどの単一メディア自体を表す。これは、「書き込みメカニズム ＋ メディア」という組み合わせで直接書き込みが行われることを意味する。これに代えて、スタンプなどによりマスター符号化されたメディアをコピーすることによりメディアを実現させることもできる。ブロック32において、チャネルビットは、メディアから再び読み取られ、すぐそのあと復調される。これにより、認識された同期パターンと、さらに復号化されなければならない符号シンボルとが生成される。一般に、同期パターンは、再生デバイスが予期するポジションに発生し、これにより同期が正しく取れていると判断される。しかし、正しい同期パターンが、予期しないポジションに見い出されることがある。このことは、同期が失われていることを示し、その場合、受信されたさまざまな連続する同期パターンに基づく長いプロセスで、同期を回復する必要がある。一般に、同期は、フライホイール手順（flywheel procedure）により維持されるか、または複数の連続する同期パターン間での多数決決定に基づいて維持される。これに代えて、正しい同期パターンを、同期パターン用以外のポジション上のデータ内の1つ以上のチャネルビットエラーにより、見い出すこともできる。一般に、このような同期パターンは、孤立しているので、再同期をもたらすことはないであろう。これに対して、復調器が、予期されたポジションに同期パターンを見出すことが出来ない場合がある。このエラーは、しばしば、同期パターンに固有な冗長性により再現することが可能なランダムビットであろう。これにより、正しい同期パターンが得られ、他のチャネルビットの再現された同期パターンをさらに考慮することなく標準方式で先に進むことが可能となる。これに代えて、バーストに遭遇したという結論に至るほど、エラーが、重大である場合がある。この場合、このようなバーストは、手がかりワードに関して以下に説明する方法と同様な方法で、そのバーストの物理的な近傍における他のシンボルにエラーが存在する可能性を示す手がかりを提供することができる。原理的には、同期パターンから導かれる手がかりは、十分、標準のエラー保護特性を向上させることが出来る。この目的のために、同期パターンは、互いに離れすぎないように位置すべきである。手がかりが同期パターンと手がかりワードから導かれるなら、その同期パターンを、手がかりワードの復号化を開始する前に手がかりを生成する別個のメカニズムとして使用することができる。これにより、同期パターンからと手がかりワードからの2種類の手がかりメカニズムを、並行して使用することが可能となる。これに代えて、同期パターンからの手がかりと手がかりワードからの手がかりを、組み合わせることもできる。上述したいくつかのメカニズムからの選択は、静的または動的な方法に基づいて行うことができる。手がかりワードの復号化により見出される手がかりと組み合わせることは、しばしば、ターゲットワードのより良いまたはより強力な復号化に使用することが出来る。
【００１１】
復調の後、手がかりワードは、復号器34に送られ、それぞれの固有の冗長性に基づいて復号化される。以下の図３についての後述する説明から明らかになるように、この復号化により、これらの手がかりワード以外におけるエラーの位置についての手がかりを得ることができる。ボックス35は、これらの手がかりを（場合によっては、矢印33を介してその他の標識も）受信し、そして1つまたは複数の異なる方式を使用して手がかりを消失位置に変換する格納済みプログラムに基づいて、または信頼できないシンボルを識別するその他の標識に基づいて動作する。ライン33上の入力は、同期ビットグループの復調によって生成される手がかり、または場合によっては、受信信号の（周波数スペクトラムから導かれるような）全体的な品質によって生成されるその他の標識を表す。ターゲットワードは、復号器36で復号化される。消失位置またはその他の標識の使用により、ターゲットワードのエラー保護特性は、より高いレベルに向上する。最後に、復号化されたワードは、すべてエレメント38によって、オリジナルフォーマットに従って出力端40に多重化される。図を簡潔にするため、各サブシステム間の機械的なインタフェースは無視されている。
【００１２】
図２Bと図２Cは、情報ストリーム内に分散している典型的な同期パターンの配置を示す。個々の各同期パターンは、図２Aのようになる。1つの方法として、これらの同期パターンを、手がかり情報の唯一の情報源とすることができる。この場合、これらの同期パターンは、情報ストリーム内で一定間隔の位置にあることが望ましい。これに代わる方法として、手がかりを、同期パターンと手がかりワードの両方から導くことができる。図２Bと図２Cは、後者の場合を示す。この場合、手がかりワードシンボルのポジションは、×印によって示されている。同期ビットグループのポジションは、黒丸によって示されている。図２Bと図２ Cにおいて、手がかりワードシンボル間の距離は、図に示されている同期ビットグループの位置において、他の位置の場合よりもより大きいので、それらは、局所的にまばらになっている。図２ Bでは、手がかりワードシンボル間の距離は、他の位置の距離の2倍より小さい。図２ Cでは、距離は他の位置の距離の2倍に等しい。これ以外の分布状態も可能である。
【００１３】
図３は、同期ビットグループの貢献が無い単純な符号フォーマットを示す。512個のシンボルの符号化された情報は、概念的に、16行、32列のブロックに配列されている。メディア上で、格納は、左上から1列ごとに連続的に開始される。斜線部分は、チェックシンボルを含み、そして手がかりワード0、4、8、12は、それぞれ8つのチェックシンボルを含む。ターゲットワードは、それぞれ4つのチェックシンボルを含む。ブロック全体には、432個の情報シンボルと80個のチェックシンボルが含まれる。チェックシンボルは、各ワード上でより分散させて配置させてもよい。情報シンボルの一部は、ダミーシンボルでもよい。リードソロモン符号の場合、各手がかりワードに対し最大4つまでのシンボルエラーを訂正できる。この図では、現在のシンボルエラーが、×印で示されている。この場合、どの手がかりワードも4つのエラーを超えていないため、すべての手がかりワードが、正しく復号化される。しかし、ワード2と3を、それら自身の冗長シンボルのみに基づいて復号化することはできない。また第3図で、62、66、68以外のすべてのエラーは、エラーストリングを表しているが、ストリング52と58のみが、少なくとも3つの連続する手がかりワードを横切っている。これらは、エラーバーストと考えられ、かつ消失フラグが、すべての中間シンボル位置に生成される原因となる。方式によっては、バーストの最初の手がかりワードエラーの前の1つ以上のターゲットワードと、バーストの最後の手がかりシンボルのすぐあとの1つ以上のターゲットワードも、消失フラグを得ることができる。ストリング54は、バーストと考えるには短すぎる。
【００１４】
従って、ワード4内の2つのエラーが、それぞれ対応する列内に消失フラグを生成する。これにより、ワード2と3が、訂正可能になり、それぞれが、1つのエラーシンボルと2つの消失シンボルをもつ。しかし、ランダムエラー62、68と、ストリング54は、いずれも1つしか手がかりワードを含まないため、ワード5、6、7の手がかりにはならない。8ビットシンボルにおける1つのエラーは、1/256の確率で正しいシンボルになるので、ときどき、消失が、ゼロのエラーパターンとなることがある。同様に、特定の手がかりワードを横切るバーストが、そこに正しいシンボルを生成することがある。1つのバーストの前後の手がかりシンボルを橋渡しすることにより、この正しいシンボルをバーストに組み込むことができ、そしてエラーのある手がかりシンボルの場合と同様に、それを適切なターゲットシンボルのための消失に変換することができる。
【００１５】
【実際のフォーマットの説明】
本発明の実施は、デジタル光ストレージ用の新しい方法に適用される。現在、入射光により読み取りが行われる基板は、100ミクロンの薄い透過層をもつことがある。チャネルビットは、約0.14ミクロンというサイズであるので、2/3のチャネルレートにおけるデータバイトの長さは、わずか1.7ミクロンとなるであろう。最上面で、ビームの直径は、125ミクロンである。いわゆるキャディ内にディスクを包むと、大きなバーストの確率は小さくなる。しかし、50ミクロン未満の不良粒子は、短い障害の原因となりうる。開発者は、このような障害がエラー伝搬により200ミクロンのバースト（約120バイトに相当）と言う結果になる障害モデルを使用して来た。このモデルは、1バイトあたりの発生確率2.6*10^-5でランダムに開始する（つまり、平均して32Kバイトのブロックあたり1バーストの）120バイトの固定サイズバーストを提案している。本発明者は、光ディスク上のシーリアルストレージについて本発明を説明しているが、マルチトラックテープなどのシステム構成や、磁気あるいは磁気光などの他の技術についても、本発明による改良された方法は有益であろう。
【００１６】
図４は、ピケット符号とバースト標識サブコードを示す。ピケット符号は、2つのサブコードA、Bから構成される。バースト標識サブコードは、手がかりワードを含む。これは、複数のバーストエラーのポジションを位置特定することを可能とする、深くインターリーブされた長い距離の符号としてフォーマットされる。このようにして見出されたエラーパターンは、実施例においては積サブコード（Product Subcode）として構成されているターゲットワードの消失情報を得るために処理される。この積サブコードは、バースト標識サブコードから得られる消失フラグを使用することにより、複数のバーストとランダムエラーの組み合わせを訂正するであろう。同期ビットグループによって提供される標識は、単独で、または手がかりワードからの標識と組み合わせて使用することができる。一般に、デューワード（due word）がまったく提供されない場合、同期ビットグループの数は増大する。この場合の手がかりを得る手順は、手がかりワードの場合について図３を参照して概略を説明した手順に似たものとなるであろう。
【００１７】
次のフォーマットが提案される。
・ 32KBのブロックは、16個のDVD互換セクタを含む。
・ この各セクタは、2048 + 16 = 2064バイトのデータを含む。
・ ECC符号化後の各セクタは、2368バイトを含む。
・ このため、符号化率は0.872である。
・ このブロックでは、256個の同期ブロックが次のようにフォーマットされる。
・ 各セクタは、16個の同期ブロックを含む。
・ 各同期ブロックは、37バイトの4つのグループから構成される。
・ 37バイトの各グループは、深くインターリーブされたバースト標識サブコード1バイトと積サブコード36バイトとを含む。
【００１８】
図４において、行は、各先頭の同期パターンから各行の読み取りを開始して、順次読み取られる。各行は、連続する番号が付けられた3バイトのBIS（灰色で示された部分）を含み、各BISの間には36個の他のバイトが存在する。16行が1セクタを形成し、256行が1同期ブロックを形成する。斜線部分は、全体の冗長性の部分を示す。同期バイトを、メイン符号ファシリティの外側においてその冗長性により手がかりを得るために使用することができる。第1図のハードウェア構成は、予備動作ステップにおけるデータバイト以外のフォーマットのワードを構成する同期ビットグループの処理を実行することができる。さらに、ディスクから得られた信号の品質からの情報、または復調エラーからの情報により、信頼性の低いワードまたはシンボルを示すこともできる。第4図において、左側の1列は、バースト標識サブコードBISの手がかりワード用としてもはや必要ない。図示されているように、この列は、ターゲットワードにより満たされている。これに代え、この列を、完全に除去しても良い。いずれの場合にも、ユーザデータの次のストレージ密度は高まる。
【００１９】
同期ビットグループは、バーストの影響をもっとも受けているパターンからのその本来的に大きいハミング距離（Hamming distance）により、バーストを検出するすぐれた手段である。同期ビットグループ間の代表的な間隔は、約1000チャネルビットとすることが出来る。これとは別のフォーマットの場合、24ビットの同期ビットパターンは、それぞれが1回のみ変調規則に従わない、12ビットに2分割されている。この場合、同期ビットグループ間の間隔は、半分の約500ビットになるので、オーバーヘッドは同じである。同期ビットグループからのあらかじめ決められたビット部分を、バースト検出のみに使用することが可能である。図３において、同期ビットグループが、最初の手がかりワードポジションより上の横方向の行を占めることになる点に留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】符号器、担体、復号器を有するシステムを示す。
【図２】典型的な同期パターンの配置を示す。
【図３】符号フォーマットの原理を示す。
【図４】ピケット符号とバースト標識サブコードを示す。
【符号の説明】
22 分割器
24 符号器
26 符号器
34 復号器
36 復号器
52 ストリング
58 ストリング

Claims (20)

1. 媒体への記録のため、多数のシンボルを、同期ビットグループと複数のワードとを含む形式に符号化する方法であって、
   前記複数のワードに対するインターリービングおよび前記複数のワードに対するエラー保護符号機能を与え、
   さらに前記複数のワード内のエラー位置を示す手がかりを与え、
   前記手がかりの少なくとも一部が、前記同期ビットグループから導かれることを特徴とする方法。
2. 前記手がかりが、前記同期ビットグループに加えて、前記媒体に記録される情報ストリーム中に分散させられるさらなる手がかり発生元からも導かれ、
   前記さらなる手がかり発生元の前記情報ストリーム中における分布が、前記同期ビットグループの周辺位置において、他の位置よりもまばらにされる、請求項1に記載の方法。
3. 前記複数のワードが、低い保護特性のターゲットワードと、高い保護特性の手がかりワードとを含み、
   前記さらなる手がかり発生元が、前記手がかりワードを構成する手がかりワードシンボルであり、前記ターゲットワード内のエラー位置を示す手がかりを与える、請求項2に記載の方法。
4. 前記同期ビットグループが、他のチャネルビットグループに適用されるチャネル変調規則に従わない、請求項1 から 3 いずれか 1 項に記載の方法。
5. 媒体に記録された、同期ビットグループと複数のワードとを含む形式に符号化された多数のシンボルを、復号化する方法であって、
   前記複数のワードに対する逆インターリービングを実行し、かつ
   前記複数のワード内のエラー位置を示す手がかりを導き、
   前記手がかりの少なくとも一部を、前記同期ビットグループから導くことを特徴とする方法。
6. 前記手がかりを、前記同期ビットグループに加えて、前記媒体に記録された情報ストリーム中に分散させられているさらなる手がかり発生元からも導き、
   前記さらなる手がかり発生元の前記情報ストリーム中における分布が、前記同期ビットグループの周辺位置において、他の位置よりもまばらにされている、請求項5に記載の方法。
7. 前記手がかりを、前記同期ビットグループに加えて、前記複数のワード内に含まれるさらなる手がかり発生元からも導き、
   前記同期ビットグループから導いた手がかりと、前記さらなる手がかり発生元から導いた手がかりとを、協力的に使用する、請求項5に記載の方法。
8. 前記手がかりを、前記同期ビットグループに加えて、前記複数のワード内に含まれるさらなる手がかり発生元からも導き、
   前記複数のワードが、低い保護特性のターゲットワードと、高い保護特性の手がかりワードとを含み、
   前記さらなる手がかり発生元が、前記手がかりワードを構成する手がかりワードシンボルであり、前記ターゲットワード内のエラー位置を示す手がかりを与える、請求項5に記載の方法。
9. 媒体への記録のため、多数のシンボルを、同期ビットグループと複数のワードとを含む形式に符号化するデバイスであって、
   前記複数のワードに対するインターリービング手段と、
   前記複数のワードに対するエラー保護符号化手段とを有し、
   前記複数のワード内のエラー位置を示す手がかりを生成させ、
   前記手がかりの少なくとも一部が、前記同期ビットグループから導かれることを特徴とするデバイス。
10. 前記手がかりが、前記同期ビットグループに加えて、前記媒体に記録される情報ストリーム中に分散させられるさらなる手がかり発生元からも導かれ、
    前記インターリービング手段および前記エラー保護符号化手段は、前記さらなる手がかり発生元の前記情報ストリーム中における分布が、前記同期ビットグループの周辺位置において、他の位置よりもまばらになるように、前記さらなる手がかり発生元を分散させる請求項9に記載のデバイス。
11. 前記複数のワードが、低い保護特性のターゲットワードと、高い保護特性の手がかりワードとを含み、
    前記さらなる手がかり発生元が、前記手がかりワードを構成する手がかりワードシンボルであり、前記ターゲットワード内のエラー位置を示す手がかりを与える、請求項10に記載のデバイス。
12. 前記同期ビットグループが、他のチャネルビットグループに適用されるチャネル変調規則に従わない、請求項9 から 11 いずれか 1 項に記載のデバイス。
13. 媒体に記録された、同期ビットグループと複数のワードとを含む形式に符号化された多数のシンボルを、復号化するデバイスであって、
    前記複数のワードに対する逆インターリービング手段と、
    前記複数のワードに対する復号化手段と、
    前記複数のワード内のエラー位置を示す手がかりを導くための位置特定手段とを有し、
    前記位置特定手段が、前記手がかりの少なくとも一部を、前記同期ビットグループから導くことを特徴とするデバイス。
14. 前記位置特定手段が、前記手がかりを、前記同期ビットグループに加えて、前記媒体に記録された情報ストリーム中に分散させられているさらなる手がかり発生元からも導き、
    前記さらなる手がかり発生元の前記情報ストリーム中における分布が、前記同期ビットグループの周辺位置において、他の位置よりもまばらにされている、請求項13に記載のデバイス。
15. 前記位置特定手段が、前記手がかりを、前記同期ビットグループに加えて、前記複数のワード内に含まれるさらなる手がかり発生元からも導き、前記同期ビットグループから導いた手がかりと、前記さらなる手がかり発生元から導いた手がかりとを、協力的に使用するように構成されている、請求項13に記載のデバイス。
16. 前記位置特定手段が、前記手がかりを、前記同期ビットグループに加えて、前記複数のワード内に含まれるさらなる手がかり発生元からも導き、
    前記複数のワードが、低い保護特性のターゲットワードと、高い保護特性の手がかりワードとを含み、
    前記さらなる手がかり発生元が、前記手がかりワードを構成する手がかりワードシンボルであり、前記ターゲットワード内のエラー位置を示す手がかりを与える、請求項13に記載のデバイス。
17. 多数のシンボルが、同期ビットグループと複数のワードとを含む形式に符号化された情報を有する担体であって、
    前記複数のワードは、インターリービングされ、かつエラー保護符号機能を与えられており、
    前記情報は、前記複数のワード内のエラー位置を示す手がかりを含んでおり、
    前記手がかりの少なくとも一部が、前記同期ビットグループから導かれることを特徴とする担体。
18. 前記同期ビットグループに加えて、前記手がかりを発生させるさらなる手がかり発生元が、当該担体に記録された情報ストリーム中に分散させられており、
    前記さらなる手がかり発生元の前記情報ストリーム中における分布が、前記同期ビットグループの周辺位置において、他の位置よりもまばらにされている、請求項17に記載の担体。
19. 前記複数のワードが、低い保護特性のターゲットワードと、高い保護特性の手がかりワードとを含み、
    前記さらなる手がかり発生元が、前記手がかりワードを構成する手がかりワードシンボルであり、前記ターゲットワード内のエラー位置を示す手がかりを与える、請求項18に記載の担体。
20. 前記同期ビットグループが、他のチャネルビットグループに適用されるチャネル変調規則に従わない、請求項17 から 19 いずれか 1 項に記載の担体。

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