JP4519776B2 - Viterbi decoding apparatus, playback system, Viterbi decoding method, Viterbi decoding program, and recording medium - Google Patents

Viterbi decoding apparatus, playback system, Viterbi decoding method, Viterbi decoding program, and recording medium Download PDF

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本発明は、ホログラムメモリなどディジタル情報を2次元的に記録再生する光メモリシステムに好適に適用できるビタビ復号に関するものである。   The present invention relates to Viterbi decoding that can be suitably applied to an optical memory system that two-dimensionally records and reproduces digital information such as a hologram memory.

近年、ホログラフィを用いて情報を2次元的に、すなわちページデータとして記録し再生するホログラムメモリが、次世代の高密度記録再生システムとして脚光を浴びつつある。   In recent years, a hologram memory that records and reproduces information two-dimensionally, that is, as page data using holography, is attracting attention as a next-generation high-density recording / reproducing system.

図9に示すように、このシステムでは、情報データを記録する場合には、複数の画素よりなる空間光変調器20(例えば液晶パネルなど)を用いて、記録すべき情報データに基づいて記録信号光を空間光変調し、レンズ21を通した記録信号光とコヒーレントな記録参照光とを干渉させることにより干渉縞を生成し、この干渉縞により形成される像を2次元情報としてホログラム媒体22に記録する。   As shown in FIG. 9, in this system, when information data is recorded, a recording signal is recorded based on information data to be recorded using a spatial light modulator 20 (for example, a liquid crystal panel) composed of a plurality of pixels. The light is spatially modulated and interference fringes are generated by causing the recording signal light passing through the lens 21 and the coherent recording reference light to interfere with each other, and an image formed by the interference fringes is generated on the hologram medium 22 as two-dimensional information. Record.

ホログラム媒体22としては、ニオブ酸リチウムに代表される無機系のフォトリフラクティブ結晶を用いた書き換え型媒体や、有機高分子材料であるフォトポリマーを用いた追記型媒体がある。   The hologram medium 22 includes a rewritable medium using an inorganic photorefractive crystal typified by lithium niobate and a write-once medium using a photopolymer that is an organic polymer material.

一方、記録された干渉縞をホログラム媒体22から読み出すことにより情報データを再生する場合には、ホログラム媒体22に対して記録参照光と同じ入射角度にて再生参照光を照射することにより生成される反射光あるいは透過光を、レンズ23を通して複数の画素を有する受光素子24(例えばCCDなど)によって受光して再生信号を生成し、生成された再生信号を用いて元の情報データを再生する。   On the other hand, when information data is reproduced by reading the recorded interference fringes from the hologram medium 22, it is generated by irradiating the hologram medium 22 with the reproduction reference light at the same incident angle as the recording reference light. The reflected light or transmitted light is received by the light receiving element 24 (for example, CCD) having a plurality of pixels through the lens 23 to generate a reproduction signal, and the original information data is reproduced using the generated reproduction signal.

なお、上記のようにして得られた2次元的な再生信号は、信号の2次元波形を示していると捉えることもでき、また、上記2次元的な再生信号のうちある方向に沿って配列された再生信号は、信号の1次元波形を示していると捉えることもできる。このように、再生信号を波形と捉えて「再生波形信号」と称することもある。   Note that the two-dimensional reproduction signal obtained as described above can be regarded as indicating a two-dimensional waveform of the signal, and is arranged along a certain direction in the two-dimensional reproduction signal. It can also be understood that the reproduced signal indicates a one-dimensional waveform of the signal. As described above, the reproduction signal is regarded as a waveform and may be referred to as a “reproduction waveform signal”.

このように上記システムでは、2次元のページデータ単位で再生が行われるため、1次元で再生を行う従来の光ディスクよりも大幅に再生速度を向上することが可能となる。   As described above, since reproduction is performed in units of two-dimensional page data in the above system, it is possible to significantly improve the reproduction speed as compared with a conventional optical disk that performs reproduction in one dimension.

ここで、ホログラムメモリシステムにおいては、その記録過程及び再生過程において種々の雑音が混入する(特に、記録媒体の不均質性に起因して雑音が発生する場合が多い)ことがあり、この雑音の影響によってSN比が低下する。また、隣接する画素からの再生信号の影響、すなわち画素間干渉の発生もあり、正確に元の信号を再生できない場合もある。   Here, in the hologram memory system, various noises may be mixed in the recording process and the reproducing process (in particular, noises are often generated due to the inhomogeneity of the recording medium). The S / N ratio decreases due to the influence. In addition, there is an influence of a reproduction signal from an adjacent pixel, that is, an inter-pixel interference, and the original signal may not be reproduced accurately.

そこで従来、雑音および画素間干渉の影響を低減して正確に情報データを再生する手法として、受光素子から出力される再生信号に対してビタビ復号処理を行う手法が研究されており、その一手法として、判定帰還ビタビ復号法(Decision Feedback Viterbi Algorithm)が開発されている(特許文献1参照)。   Therefore, as a technique for accurately reproducing information data while reducing the influence of noise and inter-pixel interference, a technique for performing Viterbi decoding processing on a reproduction signal output from a light receiving element has been studied. As a result, a Decision Feedback Viterbi Algorithm has been developed (see Patent Document 1).

上記判定帰還ビタビ復号法は、ページデータの横方向(行方向)に沿ってビタビ復号を行うことにより1行ずつ復号ビットを決定する処理を1行ずつ下(列方向)にずらしながら行い、その際、直前の復号結果(フィードバック行)を次行のビタビ復号に利用する判定帰還を行う点が特徴である。   The determination feedback Viterbi decoding method performs the process of determining the decoded bits row by row by performing Viterbi decoding along the horizontal direction (row direction) of the page data while shifting the row downward (column direction). At this time, it is characterized in that decision feedback is performed using the previous decoding result (feedback row) for Viterbi decoding of the next row.

従来の判定帰還ビタビ復号法について図10及び図11を用いてその概要を説明する。画素間干渉を図10のような3行3列の行列で表される2次元インパルス応答h’として想定すると、トレリス状態は2行2列の行列として定義され、トレリス線図は図11のように表現される。なお、「2次元インパルス応答」とは、単位インパルス信号(1ビットのみの信号レベルが1であり、それ以外のビットの信号レベルが全て0であるような2次元ビット行列)を線形システムに入力したときの出力信号を意味する。図10の2次元インパルス応答h’では、中心の画素だけでなく周辺の隣接画素においても信号レベルが生じており、画素間干渉の発生が想定されていることが分かる。   The outline of the conventional decision feedback Viterbi decoding method will be described with reference to FIGS. Assuming that inter-pixel interference is a two-dimensional impulse response h ′ represented by a 3 × 3 matrix as shown in FIG. 10, the trellis state is defined as a 2 × 2 matrix, and the trellis diagram is as shown in FIG. It is expressed in Note that “two-dimensional impulse response” means inputting a unit impulse signal (a two-dimensional bit matrix in which the signal level of only one bit is 1 and the signal levels of all other bits are all 0) to a linear system. Means the output signal. In the two-dimensional impulse response h ′ in FIG. 10, it can be seen that the signal level is generated not only in the central pixel but also in the neighboring adjacent pixels, and the occurrence of inter-pixel interference is assumed.

トレリス状態を[k,l;m,n]([k,l;m,n]は、行ベクトル[k,l]及び[m,n]を列方向に並べた行列を意味する。以下においてもこの表記に準じて行列を表記する。)で表記すると、k、l、m、nはいずれも0又は1なので、2の4乗=16種類のトレリス状態が存在する。   The trellis state [k, l; m, n] ([k, l; m, n]) means a matrix in which row vectors [k, l] and [m, n] are arranged in the column direction. In this case, k, l, m, and n are all 0 or 1, and there are 2 4 = 16 types of trellis states.

各トレリス状態から次のトレリス状態へのブランチは4本ずつあり、各トレリス状態へ入力するブランチも4本ずつある。各ブランチが想定する想定値(「想定波形レベル」ともいう。)は、ブランチに繋がる2つのトレリス状態を結合した2行3列の行列に、その1つ上のフィードバック行(フィードバック行の詳細は後述)を結合させた3行3列の行列によって決定される。   There are four branches from each trellis state to the next trellis state, and there are also four branches input to each trellis state. An assumed value (also referred to as an “assumed waveform level”) assumed by each branch is a 2-by-3 matrix obtained by combining two trellis states connected to the branch, and a feedback row above that (the details of the feedback row are as follows). Determined by a matrix of 3 rows and 3 columns, which will be described later.

例えば[0,0;0,1]→[0,1;1,0]のブランチが想定するレベルは、その1つ上のフィードバック行が[1,1,0]であったとすると、行列[1,1,0;0,0,1;0,1,0]によって決定される。具体的には、インパルス応答h’と行列[1,1,0;0,0,1;0,1,0]との2次元畳み込み演算によって求まる0.31がこのブランチの想定値となる。   For example, the level assumed by the branch of [0, 0; 0, 1] → [0, 1; 1, 0] is assumed to be a matrix [ 1, 1, 0; 0, 0, 1; 0, 1, 0]. Specifically, 0.31 obtained by a two-dimensional convolution operation between the impulse response h ′ and the matrix [1, 1, 0; 0, 0, 1; 0, 1, 0] is the assumed value of this branch.

ビタビ復号処理は、左から右へ行方向に行われる。再生信号を行方向に走査することによって得られる再生波形信号と各ブランチの想定波形レベルとの2乗誤差をブランチメトリック、各トレリス状態に至るパスの累積ブランチメトリックをパスメトリックとし、各トレリス状態に入力する4本のパスのうちパスメトリックが最小のものを生き残りパスとして残す。   The Viterbi decoding process is performed in the row direction from left to right. The square error between the reproduced waveform signal obtained by scanning the reproduced signal in the row direction and the assumed waveform level of each branch is defined as the branch metric, and the cumulative branch metric of the path leading to each trellis state is defined as the path metric. Of the four paths to be input, the path with the smallest path metric is left as a surviving path.

これを行方向に繰り返すと、所定時間だけ前(左方向)に遡れば生き残りパスが1本に収束しているので、これを正解パスとして決定していく(この「所定時間」はパスメモリ長と呼ばれる)。この過程は従来の1次元ビタビ復号と原理的に同じなので詳細な説明は省略するが、1次元ビタビ復号と異なるのは、1次元だと正解パスがビット系列そのものに対応するのに対し、2次元では正解パスが行列になるので複数のビット行(上記例では2行)に対応する点である。   If this is repeated in the row direction, the surviving path converges to one if it is traced back by a predetermined time (leftward), so this is determined as the correct path (this “predetermined time” is the path memory length) Called). Since this process is in principle the same as the conventional one-dimensional Viterbi decoding, detailed description is omitted. However, the difference from the one-dimensional Viterbi decoding is that the one-dimensional correct path corresponds to the bit sequence itself. In the dimension, since the correct path is a matrix, it corresponds to a plurality of bit rows (2 rows in the above example).

この2行のビット行のうち、2行目は3行目以降のビット行からの影響を考慮していない、すなわち画素間干渉の影響を部分的にしか考慮しておらず信頼性に乏しいため、上下左右からの波形干渉が全て考慮に入れられてビタビ復号される1行目のみが復号ビットとして出力される。   Of these two bit lines, the second line does not consider the influence from the third and subsequent bit lines, that is, only partially considers the influence of inter-pixel interference, and is not reliable. Only the first line that is Viterbi-decoded with all the waveform interference from the top, bottom, left and right taken into account is output as decoded bits.

上記のような行方向のビタビ復号によって得られるのは1行分のビット行なので、ページデータ全体を復号するためには、この処理を1行ずつ列方向(下方向)にずらしながら繰り返す。   Since one bit line is obtained by Viterbi decoding in the row direction as described above, this process is repeated while shifting in the column direction (downward) one row at a time in order to decode the entire page data.

ここで判定帰還の考え方が導入される。判定帰還は、1つ上の行の復号結果をフィードバック行として次の行のビタビ復号に反映させる手法であり、具体的には上記で説明したように、次の行のブランチの想定波形レベルを決める処理に用いることによって反映している。   Here, the concept of decision feedback is introduced. Judgment feedback is a technique of reflecting the decoding result of the next row as a feedback row in the Viterbi decoding of the next row. Specifically, as described above, the expected waveform level of the branch of the next row is set as follows. It is reflected by using it for the processing to decide.

判定帰還の手順をもう少し詳しく説明する。受光素子24の最上端の行で受光した再生波形信号に基づいて再生するときは、当該最上端の行のさらに上の行における受光量が0であると見なせるので、最上行からの再生波形信号に基づいて再生するときには、フィードバック行を全て0とする。   The procedure for decision feedback will be explained in a little more detail. When the reproduction is performed based on the reproduction waveform signal received in the uppermost row of the light receiving element 24, the amount of light received in the upper row of the uppermost row can be regarded as 0, so that the reproduction waveform signal from the uppermost row is obtained. When reproducing based on the above, all feedback lines are set to zero.

次に、上から2行目からの再生波形信号に基づいて再生するときは、1行目(最上端の行)では正確にビット行が復号されたと仮定し、これをフィードバック行として2行目の復号に用いる。   Next, when reproducing based on the reproduction waveform signal from the second line from the top, it is assumed that the bit line is correctly decoded in the first line (the uppermost line), and this is used as the feedback line. Used for decoding.

更に、上から3行目の行からの再生波形信号に基づいて再生するときは、2行目の行では正確にビット行が復号されたと仮定し、これをフィードバック行として3行目の復号に用いる。   Furthermore, when reproducing based on the reproduction waveform signal from the third row from the top, it is assumed that the bit row is correctly decoded in the second row, and this is used as a feedback row to decode the third row. Use.

このように、現在の復号対象行の1つ上の行では正確に復号処理がなされたと仮定して、1つ上の行の影響を考慮に入れつつ(すなわち列方向の判定帰還を行い)現在の行からの再生波形信号についてビタビ復号を行っているので、列方向の画素間干渉の影響をより考慮に入れたビタビ復号処理が実行されており、行方向のみの再生波形の変化を用いた従来の1次元ビタビ復号処理に比べて、より正確な復号処理ができる。
米国特許第5,740,184号(1998年発行) 谷田貝豊彦著「現代人の物理5 光とフーリエ変換」朝倉書店、1992年5月15日、p.12-15
As described above, it is assumed that the decoding process has been accurately performed on the line immediately above the current decoding target line, taking into consideration the influence of the upper line (that is, performing decision feedback in the column direction) Since Viterbi decoding is performed on the playback waveform signal from the row, Viterbi decoding processing that takes into account the influence of inter-pixel interference in the column direction has been performed, and the change in the playback waveform only in the row direction was used. Compared with conventional one-dimensional Viterbi decoding processing, more accurate decoding processing can be performed.
US Pat. No. 5,740,184 (issued in 1998) Toyohiko Yadagai, “Physics of Modern People 5: Light and Fourier Transform”, Asakura Shoten, May 15, 1992, p.12-15

上記背景技術においては、画素間干渉は2次元インパルス応答h’として表現され、各ブランチが想定する想定波形レベルは、ブランチに繋がる2つのトレリス状態とフィードバック行とから定まるビット行列と、h’との2次元畳み込み演算によって決定されている。   In the above background art, inter-pixel interference is expressed as a two-dimensional impulse response h ′, and an assumed waveform level assumed by each branch is a bit matrix determined by two trellis states and a feedback row connected to the branch, h ′ Is determined by the two-dimensional convolution operation.

ここで、CCDの各画素に受光されて出力される信号は、光の強度(パワー)に相当する。一方、2次元畳み込み演算の光学的な意味は、複数の光源からの光波を重ね合わせることであるが、ホログラムメモリシステムにおいては、空間光変調器20の各画素からの光波が複数の光源に相当するため、これらの光源はコヒーレントである。従って、光学理論の見地に基づいて考えると、光波の重ね合わせ、すなわち2次元畳み込み演算は、光の振幅に基づいて行うのが適切である(非特許文献1参照)。   Here, the signal received and output by each pixel of the CCD corresponds to the intensity (power) of light. On the other hand, the optical meaning of the two-dimensional convolution operation is to superimpose light waves from a plurality of light sources, but in the hologram memory system, the light waves from each pixel of the spatial light modulator 20 correspond to a plurality of light sources. Therefore, these light sources are coherent. Therefore, from the viewpoint of optical theory, it is appropriate to perform the superposition of light waves, that is, the two-dimensional convolution operation, based on the amplitude of light (see Non-Patent Document 1).

しかるに上記背景技術においてはこのことが全く考慮されていなかったため、各ブランチの想定波形レベルの設定の精度が十分ではなく、高性能なビタビ復号が実現できないという問題があった。   However, since the above background art has not taken this into consideration, there is a problem in that the accuracy of setting the assumed waveform level of each branch is not sufficient and high-performance Viterbi decoding cannot be realized.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ページデータの2次元再生信号のビタビ復号において、復号結果のエラーレートを低減することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce an error rate of a decoding result in Viterbi decoding of a two-dimensional reproduction signal of page data.

本発明に係るビタビ復号装置は、ページデータを光学的に再生することにより得られ、光の強度に応じた信号値を示す2次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、上記課題を解決するために、前記2次元再生信号に対応するトレリス状態の遷移と、前記2次元再生信号とに基づいて、前記遷移のブランチメトリックを求めるブランチメトリック演算手段と、前記ブランチメトリックに基づいてビタビ復号を行うビタビ復号手段とを備え、光の振幅に基づいて想定される前記トレリス状態の遷移の想定値を想定振幅値とすると、前記ブランチメトリック演算手段は、前記想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を用いてブランチメトリックを求めることを特徴としている。   A Viterbi decoding device according to the present invention is a Viterbi decoding device that Viterbi-decodes a two-dimensional reproduction signal obtained by optically reproducing page data and indicating a signal value corresponding to the intensity of light. In order to solve the problem, a transition of a trellis state corresponding to the two-dimensional reproduction signal and a branch metric calculation means for obtaining a branch metric of the transition based on the two-dimensional reproduction signal, and Viterbi decoding based on the branch metric And a Viterbi decoding means for performing the above operation, and assuming that the assumed value of the transition of the trellis state assumed based on the amplitude of light is an assumed amplitude value, the branch metric calculating means responds to the square value of the assumed amplitude value. The branch metric is obtained using the assumed signal value.

また、本発明に係るビタビ復号方法は、ページデータを光学的に再生することにより得られ、光の強度に応じた信号値を示す2次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、上記課題を解決するために、前記2次元再生信号に対応するトレリス状態の遷移と、前記2次元再生信号とに基づいて、前記遷移のブランチメトリックを求めるブランチメトリック演算処理と、前記ブランチメトリックに基づいてビタビ復号を行うビタビ復号処理とを備え、光の振幅に基づいて想定される前記トレリス状態の遷移の想定値を想定振幅値とすると、前記ブランチメトリック演算処理では、前記想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を用いてブランチメトリックを求めることを特徴としている。   A Viterbi decoding method according to the present invention is a Viterbi decoding method for Viterbi decoding a two-dimensional reproduction signal obtained by optically reproducing page data and indicating a signal value corresponding to the intensity of light. In order to solve the problem, a branch metric calculation process for obtaining a branch metric of the transition based on the transition of the trellis state corresponding to the two-dimensional reproduction signal and the two-dimensional reproduction signal, and on the basis of the branch metric A Viterbi decoding process for performing Viterbi decoding, and assuming that the assumed value of the transition of the trellis state assumed based on the amplitude of light is an assumed amplitude value, the branch metric calculation process uses the square value of the assumed amplitude value. It is characterized in that a branch metric is obtained by using an assumed signal value corresponding to.

ここで、「光学的に再生」とは、典型的には、ページデータの記録された媒体に対して光を照射することにより生成される反射光や透過光を、CCDやCMOSセンサなどの受光素子によって受光することにより再生することに相当するが、これらに限らず、光の強度に応じた値を示す2次元再生信号を得ることができる再生であればよい。   Here, “optical reproduction” typically means that reflected light or transmitted light generated by irradiating light onto a medium on which page data is recorded is received by a CCD or CMOS sensor or the like. This corresponds to reproduction by receiving light by the element, but is not limited thereto, and any reproduction is possible as long as a two-dimensional reproduction signal indicating a value corresponding to the intensity of light can be obtained.

また、「光の強度に応じた値」とは、光の強度と線形的な関係のある値を意味する(ただし、当然のことながらノイズなどの非本質的要因によって線形性が崩れている場合を除外するものではない)。したがって、「光の強度に応じた値」には、光の強度値そのもの以外に、光の強度値に対して増幅やシフトが施された値も含むが、光の強度値の平方根など非線形的に変換された値は含まない。   In addition, “value corresponding to the light intensity” means a value that has a linear relationship with the light intensity (however, if the linearity is lost due to non-essential factors such as noise) Is not excluded). Therefore, the “value according to the light intensity” includes not only the light intensity value itself but also a value obtained by amplifying or shifting the light intensity value, but it is nonlinear such as the square root of the light intensity value. The value converted to is not included.

また、「2乗値に応じた想定信号値」とは、2乗値と線形的な関係のある値を意味する(ただし、当然のことながらノイズなどの非本質的要因によって線形性が崩れている場合を除外するものではない)。したがって、「2乗値に応じた想定信号値」には、2乗値そのもの以外に、2乗値に対して増幅やシフトが施された値も含むが、2乗値の平方根など非線形的に変換された値は含まない。   In addition, the “assumed signal value according to the square value” means a value that is linearly related to the square value (however, the linearity is lost due to non-essential factors such as noise. Is not excluded). Therefore, “the assumed signal value corresponding to the square value” includes not only the square value itself but also a value obtained by amplifying or shifting the square value, but nonlinearly such as the square root of the square value. Does not include converted values.

上記構成又は方法では、ページデータを光学的に再生することにより得られ、光の強度に応じた信号値を示す2次元再生信号をビタビ復号するにあたり、想定振幅値(つまり、光の振幅に基づいて想定されるトレリス状態の遷移の想定値)をそのまま用いてブランチメトリックを求めるのではなく、この想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を用いて上記ブランチメトリックを求める。これにより、上記想定振幅値をそのまま想定信号値とする場合と比較して、ビタビ復号により適した想定信号値を設定することが可能となる。なぜなら、上記2次元再生信号は光の強度に応じた信号値を示す信号であり、光の振幅と強度との間には振幅の絶対値の2乗が強度であるという関係があるからである。   In the above configuration or method, when Viterbi decoding a two-dimensional reproduction signal obtained by optically reproducing page data and indicating a signal value corresponding to the intensity of light, an assumed amplitude value (that is, based on the amplitude of light). The branch metric is calculated using the assumed signal value corresponding to the square value of the assumed amplitude value instead of using the assumed trellis state transition value) as it is. This makes it possible to set an assumed signal value that is more suitable for Viterbi decoding than in the case where the assumed amplitude value is directly used as the assumed signal value. This is because the two-dimensional reproduction signal is a signal indicating a signal value corresponding to the intensity of light, and there is a relationship between the amplitude of the light and the intensity that the square of the absolute value of the amplitude is the intensity. .

このように、ビタビ復号により適した想定信号値を設定することができる結果、高性能なビタビ復号を実現することができ、エラーレートの低い再生が可能となる。   As described above, the assumed signal value more suitable for Viterbi decoding can be set. As a result, high-performance Viterbi decoding can be realized, and reproduction with a low error rate is possible.

本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号装置において、前記ビタビ復号手段は、前記ページデータにおける復号対象行を含む複数行に対するビタビ復号を行うものであり、前記ビタビ復号手段により行われたビタビ復号の結果生き残ったパスのうち、復号対象行に対応する復号ビット行を復号結果として出力する復号ビット出力手段と、直前の復号対象行に関して前記復号ビット出力手段が出力した復号ビット行を記憶する復号ビット記憶手段と、トレリス状態の遷移と前記復号ビット記憶手段から出力された復号ビット行とから定まるビット行列と、前記再生において光の振幅として想定される2次元インパルス応答行列との2次元畳み込み演算により前記想定振幅値を算出して前記想定信号値を求める想定信号値演算手段とをさらに備える構成とすることができる。   In the Viterbi decoding device according to the present invention, in the Viterbi decoding device, the Viterbi decoding unit performs Viterbi decoding on a plurality of rows including a decoding target row in the page data, and the Viterbi decoding unit performs the Viterbi decoding unit. Of the paths surviving as a result of decoding, a decoding bit output means for outputting a decoding bit line corresponding to the decoding target line as a decoding result and a decoding bit line output by the decoding bit output means for the immediately preceding decoding target line are stored. Two-dimensional convolution of a decoded bit storage means, a bit matrix determined from a trellis state transition and a decoded bit row output from the decoded bit storage means, and a two-dimensional impulse response matrix assumed as light amplitude in the reproduction An assumed signal value calculating means for calculating the assumed amplitude value by calculation to obtain the assumed signal value; It can be configured to include a.

ここで、「2次元インパルス応答」とは、単位インパルス信号(1ビットのみの信号レベルが1であり、それ以外のビットの信号レベルが全て0であるような2次元ビット行列)を線形システムに入力したときの出力信号を意味し、「2次元インパルス応答行列」とは、この出力信号からなる行列を意味する。   Here, “two-dimensional impulse response” means a unit impulse signal (a two-dimensional bit matrix in which the signal level of only one bit is 1 and the signal levels of other bits are all 0) in a linear system. This means an output signal when input, and “two-dimensional impulse response matrix” means a matrix composed of the output signals.

上記構成では、前記2次元再生信号について想定されるトレリス状態の遷移と、上記2次元再生信号とに基づいて遷移のブランチメトリックを求めるとともに、上記再生において光の振幅として想定される2次元インパルス応答行列と、上記遷移に対応するビット行列との2次元畳み込みを行って上記遷移の想定振幅値を得る。   In the above configuration, the branch metric of the transition is obtained based on the trellis state transition assumed for the two-dimensional reproduction signal and the two-dimensional reproduction signal, and the two-dimensional impulse response assumed as the amplitude of light in the reproduction. Two-dimensional convolution of the matrix and the bit matrix corresponding to the transition is performed to obtain an assumed amplitude value of the transition.

これにより、前述した光学理論の見地に基づいた演算、つまり、光の振幅に応じた2次元畳み込み演算を行うことになるので、光学理論的に適切な演算を行うことができる。   As a result, the calculation based on the viewpoint of the optical theory described above, that is, the two-dimensional convolution calculation corresponding to the amplitude of the light is performed, so that an appropriate calculation in optical theory can be performed.

本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号装置において、単位インパルス信号に相当するビット行列を再生することにより得られた2次元再生信号の平方根を求めて前記2次元インパルス応答行列を生成する応答行列演算手段をさらに備えていてもよい。   In the Viterbi decoding device according to the present invention, in the Viterbi decoding device, a response for generating the two-dimensional impulse response matrix by obtaining a square root of a two-dimensional reproduction signal obtained by reproducing a bit matrix corresponding to a unit impulse signal Matrix operation means may be further provided.

ここで、「単位インパルス信号」とは、上述のように、1ビットのみの信号レベルが1であり、それ以外のビットの信号レベルが全て0であるような2次元ビット行列を意味する。   Here, “unit impulse signal” means a two-dimensional bit matrix in which the signal level of only 1 bit is 1 and the signal levels of other bits are all 0 as described above.

上記構成では、ページデータを記録する個々の記録媒体や再生環境ごとに、それらに適した2次元インパルス応答行列を生成し、これを用いてブランチメトリックを求めることができる。その結果、さらに高性能なビタビ復号を実現することができ、さらにエラーレートの低い再生が可能となる。   With the above configuration, a two-dimensional impulse response matrix suitable for each recording medium and reproduction environment for recording page data can be generated, and a branch metric can be obtained using this. As a result, higher-performance Viterbi decoding can be realized, and reproduction with a lower error rate is possible.

本発明に係る再生システムは、上記何れかのビタビ復号装置と、ページデータを光学的に再生することにより前記2次元再生信号を得る再生装置とを備えることにより構成することができる。   The reproduction system according to the present invention can be configured by including any one of the above Viterbi decoding apparatuses and a reproduction apparatus that obtains the two-dimensional reproduction signal by optically reproducing page data.

本発明に係るビタビ復号プログラムは、上記ビタビ復号装置としてコンピュータを動作させるために、コンピュータを前記各手段として機能させるためのプログラムである。また、本発明に係る記録媒体は、上記ビタビ復号プログラムを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。   The Viterbi decoding program according to the present invention is a program for causing a computer to function as each means in order to operate the computer as the Viterbi decoding device. A recording medium according to the present invention is a computer-readable recording medium in which the Viterbi decoding program is described.

上記プログラム又は記録媒体を用いることにより、コンピュータを上記ビタビ復号装置の各手段として機能させることによって上記ビタビ復号装置を実現することができる。   By using the program or the recording medium, the Viterbi decoding apparatus can be realized by causing a computer to function as each unit of the Viterbi decoding apparatus.

本発明に係るビタビ復号装置は、以上のように、光の振幅に基づいて想定されるトレリス状態の遷移の想定値を想定振幅値とすると、ブランチメトリック演算手段は、想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を用いてブランチメトリックを求める構成である。   As described above, the Viterbi decoding apparatus according to the present invention, assuming that the assumed value of the trellis state transition assumed based on the amplitude of the light is the assumed amplitude value, the branch metric calculation means calculates the square value of the assumed amplitude value. The branch metric is obtained using the assumed signal value according to the above.

また、本発明に係るビタビ復号方法は、以上のように、ブランチメトリック演算処理では、想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を用いてブランチメトリックを求める方法である。   Further, as described above, the Viterbi decoding method according to the present invention is a method for obtaining a branch metric using an assumed signal value corresponding to a square value of an assumed amplitude value in the branch metric calculation process.

これにより、上記想定振幅値をそのまま想定信号値とする場合と比較して、ビタビ復号により適した想定信号値を設定することが可能となる。なぜなら、上記2次元再生信号は光の強度に応じた信号値を示す信号であり、光の振幅と強度との間には振幅の絶対値の2乗が強度であるという関係があるからである。   This makes it possible to set an assumed signal value that is more suitable for Viterbi decoding than in the case where the assumed amplitude value is directly used as the assumed signal value. This is because the two-dimensional reproduction signal is a signal indicating a signal value corresponding to the intensity of light, and there is a relationship between the amplitude of the light and the intensity that the square of the absolute value of the amplitude is the intensity. .

このように、ビタビ復号により適した想定信号値を設定することができる結果、高性能なビタビ復号を実現することができ、エラーレートの低い再生が可能となるという効果を奏する。   As described above, it is possible to set an assumed signal value more suitable for Viterbi decoding. As a result, high-performance Viterbi decoding can be realized, and reproduction with a low error rate can be achieved.

〔実施形態1〕
本発明の第1の実施形態について図1から図5に基づいて説明する。
[Embodiment 1]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明のビタビ復号装置及びビタビ復号方法を適用した本実施形態のホログラムメモリ再生システム(再生システム)10の構成を示すブロック図である。ホログラムメモリ再生システム10は、ホログラムメモリ再生装置(再生装置)1、バッファメモリ2、2次元波形等化回路3、2次元ビタビ復号回路4、復号ビット行出力回路5、復号ビットレジスタ6、想定波形レベル設定回路7、及びブランチメトリック演算回路8を備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hologram memory reproduction system (reproduction system) 10 according to this embodiment to which the Viterbi decoding apparatus and the Viterbi decoding method of the present invention are applied. A hologram memory reproduction system 10 includes a hologram memory reproduction device (reproduction device) 1, a buffer memory 2, a two-dimensional waveform equalization circuit 3, a two-dimensional Viterbi decoding circuit 4, a decoded bit row output circuit 5, a decoded bit register 6, and an assumed waveform. A level setting circuit 7 and a branch metric calculation circuit 8 are provided.

ホログラムメモリ再生装置1は、背景技術欄において図9に基づいて説明したシステムのうち再生側の構成に相当しており、干渉縞として情報が記録されたホログラム媒体に対して再生参照光を照射することにより生成される反射光あるいは透過光(コヒーレント光)を、レンズを通して複数の画素を有する受光素子(例えばCCDやCMOSセンサなど)によって受光して再生信号を生成する装置である。   The hologram memory reproducing apparatus 1 corresponds to the structure on the reproducing side in the system described with reference to FIG. 9 in the background art column, and irradiates reproduction reference light to a hologram medium on which information is recorded as interference fringes. In this device, reflected light or transmitted light (coherent light) generated by the light is received by a light receiving element (for example, a CCD or CMOS sensor) having a plurality of pixels through a lens to generate a reproduction signal.

なお、背景技術欄において述べたとおり、再生信号を波形と捉えて「再生波形信号」と称することもある。   Note that, as described in the Background Art section, a reproduction signal may be regarded as a waveform and referred to as a “reproduction waveform signal”.

バッファメモリ2は、ホログラムメモリ再生装置1によって生成された再生信号をページデータ単位で記憶する記憶装置である。なお、バッファメモリ2に記憶されるページデータ単位の再生信号は、背景技術欄において説明したとおり画素間干渉の影響を受けた2次元再生信号となっている。   The buffer memory 2 is a storage device that stores the reproduction signal generated by the hologram memory reproduction device 1 in units of page data. Note that the reproduction signal in units of page data stored in the buffer memory 2 is a two-dimensional reproduction signal affected by the inter-pixel interference as described in the background art section.

2次元波形等化回路3は、ホログラムメモリ再生装置1によって生成された再生波形信号(より正確にはバッファメモリ2に記憶された再生波形信号)に対して2次元的な波形等化を施すことにより、再生波形信号を、想定波形レベル設定回路7において想定する信号により適した信号に変換する回路である。なお、2次元波形等化回路3の構成や波形等価の処理内容は周知であるので、これらに関する詳細な説明は省略する。   The two-dimensional waveform equalization circuit 3 performs two-dimensional waveform equalization on the reproduced waveform signal generated by the hologram memory reproducing device 1 (more precisely, the reproduced waveform signal stored in the buffer memory 2). Thus, the reproduced waveform signal is converted into a signal more suitable for the signal assumed in the assumed waveform level setting circuit 7. Since the configuration of the two-dimensional waveform equalization circuit 3 and the processing content equivalent to the waveform are well known, a detailed description thereof will be omitted.

2次元ビタビ復号回路4は、ブランチメトリック演算回路8によって求められたブランチメトリックを累積したパスメトリックに基づいて、各トレリス状態毎に生き残りパスを決定する処理を繰り返して、2次元ビタビ復号を行う回路である。   The two-dimensional Viterbi decoding circuit 4 is a circuit that performs two-dimensional Viterbi decoding by repeating the process of determining the surviving path for each trellis state based on the path metric obtained by accumulating the branch metrics obtained by the branch metric calculation circuit 8. It is.

復号ビット行出力回路5は、2次元ビタビ復号回路4における復号によって生き残ったパスに含まれる復号ビット列のうち、復号結果として適切なもの(復号対象行に対応する復号ビット行)を抽出して出力する回路である。   The decoded bit row output circuit 5 extracts and outputs an appropriate decoding result (decoded bit row corresponding to the decoding target row) from among the decoded bit sequences included in the path that survived the decoding in the two-dimensional Viterbi decoding circuit 4. It is a circuit to do.

復号ビットレジスタ6は、復号ビット行出力回路5から出力された復号ビット列を保持するレジスタである。   The decoded bit register 6 is a register that holds the decoded bit string output from the decoded bit row output circuit 5.

想定波形レベル設定回路7は、復号ビットレジスタ6に保持された復号ビット列を用いて、ブランチメトリック演算回路8において使用する想定波形レベル(想定信号値)wを算出し、ブランチメトリック演算回路8に送る回路である。   The assumed waveform level setting circuit 7 uses the decoded bit string held in the decoded bit register 6 to calculate an assumed waveform level (assumed signal value) w used in the branch metric calculation circuit 8 and sends it to the branch metric calculation circuit 8. Circuit.

ブランチメトリック演算回路8は、2次元波形等化回路3によって波形等化された信号xに対する各ブランチ毎のブランチメトリックを、想定波形レベル設定回路7によって求められた想定波形レベルwとの2乗誤差(x−w)として求める回路である。 The branch metric calculation circuit 8 calculates a branch metric for each branch of the signal x waveform-equalized by the two-dimensional waveform equalization circuit 3 with a square error from the assumed waveform level w obtained by the assumed waveform level setting circuit 7. (X−w) 2 is a circuit to be obtained.

なお、ホログラムメモリ再生システム10のうち、2次元波形等化回路3、2次元ビタビ復号回路4、復号ビット行出力回路5、復号ビットレジスタ6、想定波形レベル設定回路7、及びブランチメトリック演算回路8は、ビタビ復号装置12を構成している。   In the hologram memory reproduction system 10, the two-dimensional waveform equalization circuit 3, the two-dimensional Viterbi decoding circuit 4, the decoded bit row output circuit 5, the decoded bit register 6, the assumed waveform level setting circuit 7, and the branch metric calculation circuit 8. Constitutes the Viterbi decoding device 12.

また、2次元ビタビ復号回路4はビタビ復号手段、復号ビット行出力回路5は復号ビット出力手段、復号ビットレジスタ6は復号ビット記憶手段、想定波形レベル設定回路7は想定信号値演算手段、ブランチメトリック演算回路8はブランチメトリック演算手段にそれぞれ対応している。   The two-dimensional Viterbi decoding circuit 4 is Viterbi decoding means, the decoded bit row output circuit 5 is decoded bit output means, the decoded bit register 6 is decoded bit storage means, the assumed waveform level setting circuit 7 is assumed signal value calculation means, and branch metrics. The arithmetic circuits 8 correspond to branch metric arithmetic means, respectively.

図2はホログラムメモリ再生装置1における所定の応答行列hを示している。2次元ビタビ復号回路4の動作は、この応答行列hを想定したものである。そこで、この応答行列hを想定応答行列hと称する。   FIG. 2 shows a predetermined response matrix h in the hologram memory reproducing apparatus 1. The operation of the two-dimensional Viterbi decoding circuit 4 assumes this response matrix h. Therefore, this response matrix h is referred to as an assumed response matrix h.

また、この想定応答行列hは、ホログラムメモリ再生装置1における再生において、受光素子の受光する光の強度ではなく、当該光の振幅に基づいて想定される2次元インパルス応答行列である。なお、「2次元インパルス応答」とは、単位インパルス信号(1ビットのみの信号レベルが1であり、それ以外のビットの信号レベルが全て0であるような2次元ビット行列)を線形システムに入力したときの出力信号を意味し、「2次元インパルス応答行列」とは、この出力信号からなる行列を意味する。   The assumed response matrix h is a two-dimensional impulse response matrix assumed based on the amplitude of the light received by the light receiving element, not the intensity of the light received by the light receiving element during reproduction in the hologram memory reproducing apparatus 1. Note that “two-dimensional impulse response” means inputting a unit impulse signal (a two-dimensional bit matrix in which the signal level of only one bit is 1 and the signal levels of all other bits are all 0) to a linear system. The “two-dimensional impulse response matrix” means a matrix composed of the output signals.

説明の簡略化のため、想定応答行列hは画素間干渉のビット幅が3の場合で説明するが、これに限るものではなく、想定応答行列としてはホログラムメモリ再生装置1の応答特性に近いものを想定すればよい。   For simplification of explanation, the assumed response matrix h will be described in the case where the bit width of inter-pixel interference is 3. However, the assumed response matrix is not limited to this, and the assumed response matrix is close to the response characteristics of the hologram memory reproducing device 1. Should be assumed.

2次元ビタビ復号回路4の動作を表現するトレリス線図は図11で示した背景技術のものと同様である。想定応答行列hの画素間干渉のビット幅が3であり、判定帰還ビタビ復号法を適用しているため、2行2列の行列としてトレリス状態が定義されている(復号対象行の1つ上の行はフィードバック行を用いることができるため、行の幅が3−1=2となる)。2行2列(計4ビット)なのでトレリス状態数は2の4乗=16通りであり、各トレリス状態に入力するブランチ及び出力するブランチはいずれも4本である。   The trellis diagram expressing the operation of the two-dimensional Viterbi decoding circuit 4 is the same as that of the background art shown in FIG. Since the bit width of inter-pixel interference of the assumed response matrix h is 3 and the decision feedback Viterbi decoding method is applied, the trellis state is defined as a matrix of 2 rows and 2 columns (one higher than the decoding target row). Since a feedback row can be used for the row of, the row width is 3-1 = 2). Since there are 2 rows and 2 columns (4 bits in total), the number of trellis states is 2 to the fourth power = 16, and there are four branches to be input and outputs to each trellis state.

図3に、ブランチの想定波形レベル(トレリス状態の遷移に対して想定される想定信号値)の一例として、トレリス状態[1,0;0,1]に入力する4本のブランチについての想定波形レベルを示す。図3の想定波形レベルは、ブランチに対応するフィードバック行が[1,0,1]であった場合について求めたものである。想定波形レベルは以下のようにして求められる。   FIG. 3 shows an assumed waveform level of four branches input to the trellis state [1, 0; 0, 1] as an example of the assumed waveform level of the branch (assumed signal value assumed for the transition of the trellis state). Indicates the level. The assumed waveform level in FIG. 3 is obtained when the feedback row corresponding to the branch is [1, 0, 1]. The assumed waveform level is obtained as follows.

トレリス状態[0,1;0,0]→[1,0;0,1]のブランチが定めるビット行列は、フィードバック行[1,0,1]と合わせると[1,0,1;0,1,0;0,0,1]となる。   The bit matrix defined by the branch of the trellis state [0, 1; 0, 0] → [1, 0; 0, 1], when combined with the feedback row [1, 0, 1], [1, 0, 1; 1, 0; 0, 0, 1].

図4のように、まず最初にこのビット行列と想定応答行列hとの2次元畳み込み演算を行うと、その結果の行列の中心の値0.5がこのトレリス状態の遷移において想定される光の振幅に対応する想定値として得られる。なぜなら、上記2次元畳み込み演算において用いた想定応答行列hは、上述のとおり、光の強度ではなく、当該光の振幅に基づいて想定される2次元インパルス応答行列であるからである。   As shown in FIG. 4, when a two-dimensional convolution operation is first performed between this bit matrix and the assumed response matrix h, a value 0.5 at the center of the resulting matrix is assumed to be the light assumed in the transition of the trellis state. It is obtained as an assumed value corresponding to the amplitude. This is because the assumed response matrix h used in the two-dimensional convolution calculation is a two-dimensional impulse response matrix assumed based on the amplitude of the light, not the intensity of the light, as described above.

一方、CCDにて検出される信号は光の強度に対応した信号なので、光の振幅と強度の間には振幅の絶対値の2乗が強度であるという関係があることを考慮すると、光の振幅として得られた0.5を2乗した値0.25が光の強度に対応する。従って、この値0.25を想定波形レベルとして用いれば、より正確な想定波形レベルを設定することが可能となる。   On the other hand, since the signal detected by the CCD is a signal corresponding to the intensity of light, considering that there is a relationship between the amplitude of the light and the intensity, the square of the absolute value of the amplitude is the intensity. A value 0.25 obtained by squaring 0.5 obtained as the amplitude corresponds to the light intensity. Therefore, if this value 0.25 is used as the assumed waveform level, a more accurate assumed waveform level can be set.

全てのブランチの想定波形レベルも同様に求めることができ、フィードバック行が[f1,f2,f3]であるとき、トレリス状態の遷移[p,q;s,t]→[q,r;t,u]に対応するブランチの想定波形レベルwは、[f1,f2,f3;p,q,r;s,t,u]とhの2次元畳み込み行列の中心の値の2乗値として計算される。このような想定波形レベルwの決定方法が、本発明の特徴である。   The assumed waveform levels of all branches can be obtained in the same manner. When the feedback row is [f1, f2, f3], the trellis state transition [p, q; s, t] → [q, r; t, The assumed waveform level w of the branch corresponding to u] is calculated as the square value of the center value of the two-dimensional convolution matrix of [f1, f2, f3; p, q, r; s, t, u] and h. The Such a method of determining the assumed waveform level w is a feature of the present invention.

従来技術のように、トレリス状態の遷移に対応するビット行列と想定応答行列hとの2次元畳み込み演算結果を2乗せずにそのまま想定波形レベルとして用いたとすると、図4のようなビット行列(この行列の外側が全て0であるとした場合)の想定波形レベルは、図4の2次元畳み込み演算結果そのものが用いられることになる。   As in the prior art, if the two-dimensional convolution operation result of the bit matrix corresponding to the trellis state transition and the assumed response matrix h is used as it is as the assumed waveform level without being squared, a bit matrix ( For the assumed waveform level (assuming that the outside of the matrix is all 0), the result of the two-dimensional convolution operation of FIG. 4 itself is used.

一方、このビット行列をCCDで検出することにより得られる再生信号は、この2次元畳み込み演算結果の要素を全て2乗したものに近い信号であるため、例えば3行目の再生波形信号のレベルは、0.0009、0.0576、0.25、0.1296、0.0036、に近い信号(実際の再生波形信号にはこれらにノイズが含まれる)となる。   On the other hand, the reproduction signal obtained by detecting this bit matrix with the CCD is a signal close to the square of all the elements of the result of the two-dimensional convolution operation. For example, the level of the reproduction waveform signal in the third row is , 0.0009, 0.0576, 0.25, 0.1296, and 0.0036 (the actual reproduction waveform signal includes noise).

このような再生波形信号と、0.03、0.24、0.5、0.36、0.06、なる想定波形信号とはレベル比が対応しない。再生波形信号を増幅器などを用いて比例倍したとしても、2乗した値と一致させることはできない(例えば、上記5ビット分の再生波形信号の真ん中の0.25を想定波形レベルに合わせるために一律2倍に増幅しても、増幅後の再生波形信号0.0018、0.1152、0.5、0.2592、0.0072、は真ん中のビットのレベルが想定波形レベルと一致するだけで、それ以外のビットとは一致しない)。   Such a reproduced waveform signal does not correspond to the assumed waveform signal of 0.03, 0.24, 0.5, 0.36, 0.06 in level ratio. Even if the reproduced waveform signal is proportionally multiplied using an amplifier or the like, it cannot be matched with the squared value (for example, in order to match 0.25 in the middle of the reproduced waveform signal for 5 bits to the assumed waveform level). Even if the signal is amplified twice, the reproduced waveform signals 0.0018, 0.1152, 0.5, 0.2592, and 0.0072 after amplification only have the level of the middle bit equal to the assumed waveform level. Does not match the other bits).

従って、従来技術のような想定波形レベルを用いた場合、ビタビ復号の性能が十分に得られないことになる。   Therefore, when the assumed waveform level as in the prior art is used, the Viterbi decoding performance cannot be sufficiently obtained.

上記の説明から分かるように、ブランチの想定波形レベルはフィードバック行によって変化する。従って想定波形レベル設定回路7は、フィードバック行[f1,f2,f3]に基づいて各ブランチの想定波形レベルwを計算し、ブランチメトリック演算回路8にてブランチメトリック計算に用いる想定波形レベルwを可変設定する。   As can be seen from the above description, the assumed waveform level of the branch varies depending on the feedback line. Therefore, the assumed waveform level setting circuit 7 calculates the assumed waveform level w of each branch based on the feedback row [f1, f2, f3], and the branch metric calculation circuit 8 varies the assumed waveform level w used for branch metric calculation. Set.

この想定波形レベルwは、復号ビットレジスタ6から入力されたフィードバック行[f1,f2,f3]に応じて上記計算例のような計算を毎回行って設定する構成であってもよいし、予め計算された想定波形レベルをルックアップテーブルなどのメモリに記憶しておき、フィードバック行に応じて対応する値をメモリから読み出して設定する構成であってもよい。   The assumed waveform level w may be set by performing the calculation as in the above calculation example every time according to the feedback row [f1, f2, f3] input from the decoding bit register 6, or may be calculated in advance. The assumed waveform level may be stored in a memory such as a lookup table, and the corresponding value may be read from the memory and set in accordance with the feedback row.

なお、トレリス状態の遷移[p,q;s,t]→[q,r;t,u]に対応するブランチが生き残った場合、復号ビットとして[q;t]の2ビットが決定されるが、上下左右からの波形干渉が全て考慮に入れられてビタビ復号される1行目のビットqのみが、復号ビットとして出力される。   If the branch corresponding to the trellis state transition [p, q; s, t] → [q, r; t, u] survives, two bits [q; t] are determined as decoded bits. Only the bit q in the first row that is Viterbi-decoded with all waveform interference from the top, bottom, left and right taken into account is output as a decoded bit.

次に、図1に示した上記構成のホログラムメモリ再生システム10による再生動作を図5のフローチャートを用いて説明すると以下の通りである。   Next, the reproducing operation by the hologram memory reproducing system 10 having the above-described configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ホログラムメモリ再生装置1において、ホログラム媒体(100行100列のページ情報データが記録されているものとする)に再生参照光が照射され、受光素子(100行100列のCCDアレイ)から2次元の再生波形信号が出力される動作については、背景技術において説明したとおりであるので詳細は省略する。上記出力された2次元の再生波形信号は、バッファメモリ2に記憶される(ステップS1)。   In the hologram memory reproducing apparatus 1, reproduction reference light is irradiated onto a hologram medium (recording information of page information of 100 rows and 100 columns) and two-dimensional from a light receiving element (a CCD array of 100 rows and 100 columns). Since the operation of outputting the reproduction waveform signal is as described in the background art, details are omitted. The output two-dimensional reproduced waveform signal is stored in the buffer memory 2 (step S1).

まず、復号対象行iを1行目とし(ステップS2)、行方向のビタビ復号をj=1列目から開始する(ステップS3)。   First, the decoding target row i is set to the first row (step S2), and Viterbi decoding in the row direction is started from the j = 1st column (step S3).

次に、1行1列目に対応する再生波形信号がバッファメモリ2から読み出されて、2次元波形等化回路3を介してxとしてブランチメトリック演算回路8に入力される(ステップS4)。   Next, the reproduction waveform signal corresponding to the first row and the first column is read from the buffer memory 2 and input to the branch metric calculation circuit 8 as x through the two-dimensional waveform equalization circuit 3 (step S4).

ここで、2次元波形等化回路3は、再生波形信号をブランチメトリック演算回路8において想定する信号により適した信号に変換するものであり、この処理によって再生波形信号をそのままビタビ復号する構成に比べて更にエラーレートの低い復号を実現することが可能となる。したがって、エラーレートの観点からは2次元波形等化回路3を設けておくことが望ましいが、回路規模の観点から2次元波形等化回路3を省いてホログラムメモリ再生システム10を構成することもできる。   Here, the two-dimensional waveform equalization circuit 3 converts the reproduction waveform signal into a signal more suitable for the signal assumed in the branch metric calculation circuit 8, and this process is compared with a configuration in which the reproduction waveform signal is directly subjected to Viterbi decoding. Thus, decoding with a lower error rate can be realized. Therefore, although it is desirable to provide the two-dimensional waveform equalization circuit 3 from the viewpoint of error rate, the hologram memory reproduction system 10 can be configured by omitting the two-dimensional waveform equalization circuit 3 from the viewpoint of circuit scale. .

次に、2次元ビタビ復号回路4及びブランチメトリック演算回路8は、図11のトレリス線図に基づいて行方向にビタビ復号を実行する。すなわち、入力された1行1列目の記録ビットの再生波形信号xと、対応する想定波形レベルwとの2乗誤差(x−w)をブランチメトリックとして求め、更に各トレリス状態に至るまでに累積されたブランチメトリック、すなわちパスメトリックに基づいて生き残りパスの決定を行う(ステップS5)。 Next, the two-dimensional Viterbi decoding circuit 4 and the branch metric calculation circuit 8 execute Viterbi decoding in the row direction based on the trellis diagram of FIG. That is, the square error (x−w) 2 between the input reproduction waveform signal x of the recording bit in the first row and the first column and the corresponding assumed waveform level w is obtained as a branch metric, and further to each trellis state. The surviving path is determined based on the branch metric accumulated in step 1, i.e., the path metric (step S5).

ここで、ビタビ復号において用いられる想定波形レベルwは、ブランチ毎に定まるビット行列と復号ビットレジスタ6に記憶されたフィードバック行[f1,f2,f3]とから想定波形レベル設定回路7により求められた数値であることは前述の通りである。   Here, the assumed waveform level w used in the Viterbi decoding is obtained by the assumed waveform level setting circuit 7 from the bit matrix determined for each branch and the feedback rows [f1, f2, f3] stored in the decoded bit register 6. As described above, it is a numerical value.

次に、2次元ビタビ復号回路4のパスメモリ長をLとすると、現在の第j列が第L列より前か後かを判定し(ステップS6)、第j列が第L列よりも後なら、復号ビット行出力回路5が、生き残りパスの第(j−L)列のトレリス状態のビット2行[q;t]のうち、1行目のビットqだけを取り出して復号ビット行として出力する(ステップS7)。   Next, if the path memory length of the two-dimensional Viterbi decoding circuit 4 is L, it is determined whether the current j-th column is before or after the L-th column (step S6), and the j-th column is after the L-th column. Then, the decoded bit row output circuit 5 extracts only the bit q of the first row from the bit 2 rows [q; t] in the trellis state of the (j−L) th column of the surviving path and outputs it as a decoded bit row. (Step S7).

この復号ビット行は、復号結果そのものであるが、同時に復号ビットレジスタ6にも記憶される(ステップS8)。   This decoded bit row is the decoding result itself, but is also stored in the decoded bit register 6 at the same time (step S8).

以上のS4からS8までの処理を、1列ずつ行方向にずらして進めていき(ステップS9)、パスメモリ長Lの分だけ余分に、すなわち(100+L)列分の復号が終われば(ステップS10)、1行ずつ列方向にずらして(ステップS11)、100行分全ての復号ビット行が得られるまで上記S3からS11の処理を繰り返す(ステップS12)。   The above processing from S4 to S8 is advanced by shifting one column at a time in the row direction (step S9), and when decoding for an extra portion of the path memory length L, that is, (100 + L) columns is completed (step S10). ) Shifting one row at a time in the column direction (step S11), and repeating the processing from S3 to S11 until all 100 decoded bit rows are obtained (step S12).

このとき、1行上の復号ビット行が復号ビットレジスタ6に記憶されているので、これをフィードバック行として次の行のビタビ復号に用いる。   At this time, since the decoded bit row on the first row is stored in the decoded bit register 6, this is used as the feedback row for Viterbi decoding of the next row.

以上の動作により、最終的にページデータとしての復号結果のビットマップが得られる。   With the above operation, a decoding result bit map is finally obtained as page data.

以上説明したとおり、背景技術では各ブランチの想定波形レベルを正しく決めることができず、高性能なビタビ復号を実現できなかったのに対し、本実施形態では、ブランチに繋がる2つのトレリス状態とフィードバック行とから定まるビット行列と応答行列hとの2次元畳み込み演算の2乗値に基づいて想定波形レベルをより正確に求めることができるため、ビタビ復号結果のエラーレートを更に低減する効果を得ることが可能となる。   As described above, in the background art, the assumed waveform level of each branch cannot be determined correctly and high-performance Viterbi decoding cannot be realized. In the present embodiment, two trellis states connected to the branch and feedback Since the assumed waveform level can be obtained more accurately based on the square value of the two-dimensional convolution operation between the bit matrix determined from the row and the response matrix h, the effect of further reducing the error rate of the Viterbi decoding result can be obtained. Is possible.

〔実施形態2〕
本発明の第2の実施形態について図6から図8に基づいて説明する。
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

上記実施形態1においては、ホログラムメモリ再生装置1の応答特性に近いものとして図2のような所定の応答行列hを予め想定して、想定波形レベル設定回路7が想定波形レベルを求める構成としていた。本実施形態では、最初にテスト再生を行うことにより応答行列hを求めた上で、想定波形レベルを求める構成について説明する。   In the first embodiment, it is assumed that a predetermined response matrix h as shown in FIG. 2 is preliminarily assumed to be close to the response characteristics of the hologram memory reproducing device 1, and the assumed waveform level setting circuit 7 obtains the assumed waveform level. . In the present embodiment, a configuration for obtaining an assumed waveform level after obtaining a response matrix h by first performing test reproduction will be described.

図6は、本発明のビタビ復号装置及びビタビ復号方法を適用した本実施形態のホログラムメモリ再生システム11の構成を示すブロック図である。なお、ホログラムメモリ再生システム11の構成要素において、実施形態1におけるホログラムメモリ再生システム10の構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the hologram memory reproducing system 11 of this embodiment to which the Viterbi decoding device and the Viterbi decoding method of the present invention are applied. Note that, in the constituent elements of the hologram memory reproducing system 11, constituent elements having functions equivalent to those of the constituent elements of the hologram memory reproducing system 10 in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

ホログラムメモリ再生システム11がホログラムメモリ再生システム10と異なっている点は、ホログラムメモリ再生システム11では、応答行列演算回路9が備えられている点と、応答行列演算回路9にて求められた応答行列hを用いて、想定波形レベル設定回路7が想定波形レベルwを決定する点である。   The hologram memory reproduction system 11 is different from the hologram memory reproduction system 10 in that the hologram memory reproduction system 11 includes a response matrix calculation circuit 9 and a response matrix obtained by the response matrix calculation circuit 9. The assumed waveform level setting circuit 7 determines the assumed waveform level w using h.

なお、ホログラムメモリ再生システム11のうち、2次元波形等化回路3、2次元ビタビ復号回路4、復号ビット行出力回路5、復号ビットレジスタ6、想定波形レベル設定回路7、ブランチメトリック演算回路8、及び応答行列演算回路9は、ビタビ復号装置13を構成しており、応答行列演算回路9が応答行列演算手段に対応している。   In the hologram memory reproduction system 11, the two-dimensional waveform equalization circuit 3, the two-dimensional Viterbi decoding circuit 4, the decoded bit row output circuit 5, the decoded bit register 6, the assumed waveform level setting circuit 7, the branch metric calculation circuit 8, The response matrix calculation circuit 9 constitutes a Viterbi decoding device 13, and the response matrix calculation circuit 9 corresponds to response matrix calculation means.

図6に示した上記構成のホログラムメモリ再生システム11によるテスト再生動作について、図7のフローチャートを用いて説明すると以下の通りである。   The test reproduction operation by the hologram memory reproduction system 11 having the above-described configuration shown in FIG. 6 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ホログラムメモリ再生装置1に図示しないホログラム媒体が装着されると(ステップS20)、ホログラムメモリ再生装置1はまず最初に、図8のような特定パターンが予め記録された箇所にアクセスして再生参照光を照射し、2次元の再生波形信号を再生する(ステップS21)。   When a hologram medium (not shown) is mounted on the hologram memory reproducing apparatus 1 (step S20), the hologram memory reproducing apparatus 1 first accesses a position where a specific pattern as shown in FIG. To reproduce a two-dimensional reproduction waveform signal (step S21).

図8の特定パターンは、中心ビットが1でそれ以外は全て値が0であるような単位インパルス信号であるので、再生された再生波形信号は2次元インパルス応答に相当するものである。この2次元インパルス応答が応答行列演算回路9に入力されると、各行列要素の平方根が求められて(ステップS22)、応答行列hとして想定波形レベル設定回路7に出力される(ステップS23)。   Since the specific pattern in FIG. 8 is a unit impulse signal having a central bit of 1 and all other values of 0, the reproduced waveform signal reproduced corresponds to a two-dimensional impulse response. When this two-dimensional impulse response is input to the response matrix calculation circuit 9, the square root of each matrix element is obtained (step S22) and is output to the assumed waveform level setting circuit 7 as a response matrix h (step S23).

以降の通常の再生動作は、実施形態1において図5のフローチャートで示した再生動作とほぼ同じであるため詳細な説明は省略するが、図5のステップS5において想定波形レベル設定回路7が、応答行列演算回路9で求められた応答行列hを用いて想定波形レベルを設定し、ブランチメトリックを算出する点が異なっている。   The subsequent normal reproduction operation is almost the same as the reproduction operation shown in the flowchart of FIG. 5 in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted. However, in step S5 of FIG. The difference is that an expected waveform level is set using the response matrix h obtained by the matrix calculation circuit 9 and a branch metric is calculated.

このように、ホログラム媒体が新しく装着される毎に、2次元インパルス応答に相当する再生波形信号をテスト再生し、更にこの平方根を計算することによって応答行列hを求める構成とすることによって、所定の(予め固定された)応答行列を用いる構成に比べて、ホログラム媒体の特性の差異や再生環境の変動に応じてより適切な想定波形レベルに基づいてビタビ復号を行うことができるため、更にエラーレートの低い再生の実現が可能となる。   In this way, every time a hologram medium is newly installed, a reproduction waveform signal corresponding to a two-dimensional impulse response is test-reproduced, and a response matrix h is obtained by calculating the square root, thereby obtaining a predetermined matrix. Compared to a configuration using a response matrix (pre-fixed), Viterbi decoding can be performed based on a more appropriate assumed waveform level in accordance with a difference in the characteristics of the hologram medium and a change in the reproduction environment. Low reproduction can be realized.

但し、テスト再生を行うタイミングは、ホログラム媒体が新しく装着された時だけに限らず、一定の時間間隔で定期的に実行してもよい。それによって、再生環境の短時間の変動にも追従させることができ、信頼性がより向上する。   However, the timing for performing the test reproduction is not limited to when the hologram medium is newly mounted, and may be periodically executed at regular time intervals. As a result, it is possible to follow fluctuations in the reproduction environment for a short time, and the reliability is further improved.

なお、上記実施形態1及び2において説明したホログラムメモリ再生システム10・11では、行方向で2次元ビタビ復号を実行し、これを列方向に繰り返すことによって2次元再生信号全体を復号するビタビ復号方法を用いて説明したが、行および列の定義自体に意味はないので、行と列を入れ替えた構成であっても構わないことはもちろんである。   In the hologram memory reproducing systems 10 and 11 described in the first and second embodiments, a Viterbi decoding method that performs two-dimensional Viterbi decoding in the row direction and repeats this in the column direction to decode the entire two-dimensional reproduction signal. However, since the definition of the row and column itself is meaningless, it is a matter of course that the configuration may be such that the row and the column are interchanged.

また、説明で用いた上下、左右の関係にも意味はなく、上と下、左と右を入れ替えた構成であっても当然構わない。更に言えば、本発明はメトリックの演算に用いる想定波形レベルの決定方法に関するものであるため、メトリック演算を行う限りにおいて、その効果はビタビ復号の方式によらず得られるものである。   Further, the relationship between the upper and lower sides and the left and right used in the description has no meaning, and a configuration in which the upper and lower sides and the left and right sides are interchanged is naturally acceptable. Further, since the present invention relates to a method for determining an assumed waveform level used for metric calculation, as long as metric calculation is performed, the effect can be obtained regardless of the Viterbi decoding method.

また、上記実施形態1及び2では、再生システムの例としてホログラムメモリシステムについて説明したが、再生システムはこれに限らず、2次元信号の再生を行うシステムにおいて等しくその効果を発揮することができる。すなわち、他の再生システムとしてQRコードに代表される2次元バーコード再生システムなどにも本発明を適用することができる。   In the first and second embodiments, the hologram memory system has been described as an example of the reproduction system. However, the reproduction system is not limited to this, and the same effect can be achieved in a system that reproduces a two-dimensional signal. That is, the present invention can be applied to a two-dimensional barcode reproduction system represented by a QR code as another reproduction system.

また、上記実施形態1及び2において説明したホログラムメモリ再生システム10・11の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにコンピュータを用いてソフトウェアによって実現してもよい。   Each block of the hologram memory reproducing systems 10 and 11 described in the first and second embodiments may be configured by hardware logic, or may be realized by software using a computer as follows.

すなわち、復号装置(図1のホログラムメモリ再生システム10、あるいは図6のホログラムメモリ再生システム11のうち、ホログラムメモリ再生装置1及びバッファメモリ2を除いた装置)は、この装置の各機能を実現するビタビ復号プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)、上記プログラムを格納したROM(read only memory)、上記プログラムを展開するRAM(random access memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置などを備えたコンピュータによって実現することもできる。   That is, the decoding apparatus (the apparatus excluding the hologram memory reproducing apparatus 1 and the buffer memory 2 in the hologram memory reproducing system 10 in FIG. 1 or the hologram memory reproducing system 11 in FIG. 6) realizes each function of this apparatus. CPU (central processing unit) that executes Viterbi decoding program instructions, ROM (read only memory) that stores the program, RAM (random access memory) that expands the program, memory that stores the program and various data, etc. It can also be realized by a computer having a storage device or the like.

つまり、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである復号プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、コンピュータに供給し、そのコンピュータが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても達成可能である。   That is, an object of the present invention is to supply a computer with a recording medium in which a program code (execution format program, intermediate code program, source program) of a decoding program, which is software that realizes the above-described functions, is readable by a computer. This can also be achieved by the computer reading and executing the program code recorded on the recording medium.

このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、1つの手段の機能が2つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは2つ以上の手段の機能が1つの物理的手段により実現されてもよい。   Thus, in this specification, the means does not necessarily mean physical means, but includes cases where the functions of the means are realized by software. Further, the function of one means may be realized by two or more physical means, or the functions of two or more means may be realized by one physical means.

本発明の特徴は、次のように表現することもできる。すなわち、本発明に係るビタビ復号装置は、ページデータの2次元再生信号をビタビ復号を用いて再生する装置であって、トレリス状態の遷移について想定される想定信号値に対する再生信号の誤差を求めるメトリック演算手段と、前記誤差に基づいてビタビ復号を行うビタビ復号手段とを備え、前記メトリック演算手段は、トレリス状態の遷移により定まるビット行列と所定の応答行列との2次元畳み込みの2乗値に基づいて求めた前記想定信号値を用いる構成である。   The characteristics of the present invention can also be expressed as follows. That is, the Viterbi decoding apparatus according to the present invention is an apparatus that reproduces a two-dimensional reproduction signal of page data using Viterbi decoding, and is a metric for obtaining an error of the reproduction signal with respect to an assumed signal value assumed for a trellis state transition. And a Viterbi decoding unit that performs Viterbi decoding based on the error, wherein the metric calculation unit is based on a square value of a two-dimensional convolution of a bit matrix determined by trellis state transition and a predetermined response matrix. The assumed signal value obtained in this way is used.

また、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号装置において、前記ビタビ復号の結果生き残ったパスのうち、復号対象行に対応する復号ビット行を復号結果として出力する復号ビット出力手段と、直前の復号対象行に関して前記復号ビット出力手段が出力した復号ビット行を記憶する復号ビット記憶手段と、トレリス状態の遷移と前記復号ビット記憶手段が記憶する復号ビット行とから定まるビット行列と所定の応答行列との2次元畳み込みの2乗値に基づいて前記想定信号値を求める想定信号値演算手段とを備えるように構成することもできる。   Further, the Viterbi decoding device according to the present invention is the Viterbi decoding device, wherein the Viterbi decoding device outputs a decoded bit row corresponding to a decoding target row, as a decoding result, among the paths surviving as a result of the Viterbi decoding; A decoded bit storage means for storing the decoded bit row output by the decoded bit output means with respect to a decoding target row, a bit matrix determined from a trellis state transition and a decoded bit row stored by the decoded bit storage means, and a predetermined response An assumed signal value calculation means for obtaining the assumed signal value based on the square value of the two-dimensional convolution with the matrix may be provided.

また、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号装置において、所定の1ビットのみ値が1で、それ以外のビットは全て値が0であるような単位インパルス信号に相当するビット行列のテスト再生信号を生成するテスト再生手段と、前記テスト再生手段にて生成されたテスト再生信号の平方根を求めて前記所定の応答行列とする応答行列演算手段とをさらに備えていてもよい。   Also, the Viterbi decoding apparatus according to the present invention is a bit matrix test corresponding to a unit impulse signal in which only one predetermined bit has a value of 1 and all other bits have a value of 0 in the Viterbi decoding apparatus. Test reproduction means for generating a reproduction signal, and response matrix calculation means for obtaining the predetermined response matrix by obtaining the square root of the test reproduction signal generated by the test reproduction means may be further provided.

また、本発明に係るビタビ復号方法は、ページデータの2次元再生信号をビタビ復号する方法において、トレリス状態の遷移について想定される想定信号値に対する再生信号の誤差を求めるメトリック演算処理と、前記誤差に基づいてビタビ復号を行うビタビ復号処理とを含み、前記メトリック演算処理は、トレリス状態の遷移により定まるビット行列と所定の応答行列との2次元畳み込みの2乗値に基づいて求めた前記想定信号値を用いる方法である。   Further, the Viterbi decoding method according to the present invention is a method of Viterbi decoding a two-dimensional reproduction signal of page data, a metric calculation process for obtaining an error of a reproduction signal with respect to an assumed signal value assumed for a trellis state transition, and the error Viterbi decoding processing for performing Viterbi decoding based on the metric calculation processing, the metric calculation processing is based on a square value of a two-dimensional convolution of a bit matrix determined by trellis state transition and a predetermined response matrix This is a method using values.

また、本発明に係るビタビ復号方法は、上記ビタビ復号方法において、所定の1ビットのみ値が1で、それ以外のビットは全て値が0であるようなテスト用ビット行列が記録された記録媒体から、単位インパルス信号に相当するテスト再生信号を生成するテスト再生処理と、前記テスト再生処理にて生成されたテスト再生信号の平方根を求めて前記所定の応答行列とする応答行列演算処理とをさらに含んでいてもよい。   In addition, the Viterbi decoding method according to the present invention is a recording medium on which a bit matrix for testing in which only one predetermined bit has a value of 1 and all other bits have a value of 0 in the above Viterbi decoding method is recorded. A test reproduction process for generating a test reproduction signal corresponding to a unit impulse signal, and a response matrix calculation process for obtaining a square root of the test reproduction signal generated in the test reproduction process to obtain the predetermined response matrix. May be included.

本発明に係るビタビ復号装置又はビタビ復号方法によれば、各ブランチの想定波形レベルを正しく設定することができるので、高性能なビタビ復号を実現することができ、エラーレートの低い再生が可能となる。   According to the Viterbi decoding apparatus or Viterbi decoding method of the present invention, the assumed waveform level of each branch can be set correctly, so that high-performance Viterbi decoding can be realized and reproduction with a low error rate is possible. Become.

また、テスト再生信号を用いてインパルス応答に相当する応答行列を決定し、想定波形レベルを求める構成とすることによって、個々のホログラムメモリ媒体および再生環境により適した想定波形レベルを用いることができるため、エラーレートを更に低く改善することが可能となる。   In addition, by determining the response matrix corresponding to the impulse response using the test reproduction signal and obtaining the assumed waveform level, it is possible to use the assumed waveform level that is more suitable for each hologram memory medium and the reproduction environment. The error rate can be further reduced.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

2次元信号に対してエラーレートの低い復号を可能とする本発明は、2次元信号を再生するホログラムメモリ再生装置や、QRコードに代表される2次元バーコード再生装置などに適用できる。   The present invention that enables decoding with a low error rate for a two-dimensional signal can be applied to a hologram memory reproducing device for reproducing a two-dimensional signal, a two-dimensional barcode reproducing device represented by a QR code, and the like.

本発明の第1の実施形態におけるホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hologram memory reproduction system in the 1st Embodiment of this invention. 図1のホログラムメモリ再生システムにおける応答行列の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the response matrix in the hologram memory reproduction | regeneration system of FIG. 図1のホログラムメモリ再生システムでのブランチに対応する想定波形レベルの1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the assumed waveform level corresponding to the branch in the hologram memory reproduction system of FIG. 図3の想定波形レベルを求めるための2次元畳み込み演算の1例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the two-dimensional convolution calculation for calculating | requiring the assumed waveform level of FIG. 図1のホログラムメモリ再生システムの再生動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a reproduction operation of the hologram memory reproduction system of FIG. 1. 本発明の第2の実施形態におけるホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hologram memory reproduction system in the 2nd Embodiment of this invention. 図6のホログラムメモリ再生システムの再生動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the reproduction | regeneration operation | movement of the hologram memory reproduction system of FIG. 図6のホログラムメモリ再生システムのテスト再生に用いる単位インパルス信号を示す図である。It is a figure which shows the unit impulse signal used for test reproduction | regeneration of the hologram memory reproduction | regeneration system of FIG. 従来のホログラムメモリ記録再生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional hologram memory recording / reproducing apparatus. 従来のホログラムメモリ再生システムの想定インパルス応答を示す図である。It is a figure which shows the assumed impulse response of the conventional hologram memory reproduction | regeneration system. 従来の判定帰還ビタビ復号法を表現するトレリス線図である。It is a trellis diagram expressing the conventional decision feedback Viterbi decoding method.

符号の説明Explanation of symbols

1 ホログラムメモリ再生装置(再生装置)
2 バッファメモリ
3 2次元波形等化回路
4 2次元ビタビ復号回路(ビタビ復号手段)
5 復号ビット行出力回路(復号ビット出力手段)
6 復号ビットレジスタ(復号ビット記憶手段)
7 想定波形レベル設定回路(想定信号値設定手段)
8 ブランチメトリック演算回路(ブランチメトリック演算手段)
9 応答行列演算回路(応答行列演算手段)
10 ホログラムメモリ再生システム
11 ホログラムメモリ再生システム
12 ビタビ復号装置
13 ビタビ復号装置
1 Hologram memory playback device (playback device)
2 buffer memory 3 2D waveform equalization circuit 4 2D Viterbi decoding circuit (Viterbi decoding means)
5 Decoded bit row output circuit (decoded bit output means)
6 Decoding bit register (decoding bit storage means)
7 Assumed waveform level setting circuit (assumed signal value setting means)
8 Branch metric calculation circuit (branch metric calculation means)
9 Response matrix calculation circuit (response matrix calculation means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hologram memory reproduction system 11 Hologram memory reproduction system 12 Viterbi decoding apparatus 13 Viterbi decoding apparatus

Claims (7)

ページデータを光学的に再生することにより得られ、光の強度に応じた信号値を示す2次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置において、
光の振幅に基づいて想定される、前記2次元再生信号に対応するトレリス状態の遷移の想定値である想定振幅値を算出し、当該想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を求める想定信号値演算手段と、
前記想定信号値演算手段が算出した想定信号値と、前記2次元再生信号とに基づいて、前記遷移のブランチメトリックを求めるブランチメトリック演算手段と、
前記ブランチメトリックに基づいてビタビ復号を行うビタビ復号手段とを備えることを特徴とするビタビ復号装置。
In a Viterbi decoding device that Viterbi-decodes a two-dimensional reproduction signal obtained by optically reproducing page data and indicating a signal value corresponding to the intensity of light,
An assumed amplitude value, which is an assumed value of trellis state transition corresponding to the two-dimensional reproduction signal, assumed based on the amplitude of light is calculated, and an assumed signal value corresponding to the square value of the assumed amplitude value is obtained. Assumed signal value calculation means;
Branch metric calculation means for obtaining a branch metric of the transition based on the assumed signal value calculated by the assumed signal value calculation means and the two-dimensional reproduction signal;
Viterbi decoding apparatus according to claim Rukoto a Viterbi decoding means for Viterbi decoding is performed on the basis of the branch metric.
ページデータを光学的に再生することにより得られ、光の強度に応じた信号値を示す2次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置において、
前記2次元再生信号に対応するトレリス状態の遷移と、前記2次元再生信号とに基づいて、前記遷移のブランチメトリックを求めるブランチメトリック演算手段と、
前記ブランチメトリックに基づいてビタビ復号を行うビタビ復号手段とを備え、
光の振幅に基づいて想定される前記トレリス状態の遷移の想定値を想定振幅値とすると、
前記ブランチメトリック演算手段は、前記想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を用いてブランチメトリックを求め、
前記ビタビ復号手段は、前記ページデータにおける復号対象行を含む複数行に対するビタビ復号を行うものであり、
前記ビタビ復号手段により行われたビタビ復号の結果生き残ったパスのうち、復号対象行に対応する復号ビット行を復号結果として出力する復号ビット出力手段と、
直前の復号対象行に関して前記復号ビット出力手段が出力した復号ビット行を記憶する復号ビット記憶手段と、
トレリス状態の遷移と前記復号ビット記憶手段から出力された復号ビット行とから定まるビット行列と、前記再生において光の振幅として想定される2次元インパルス応答行列との2次元畳み込み演算により前記想定振幅値を算出して前記想定信号値を求める想定信号値演算手段とをさらに備えることを特徴とするビタビ復号装置。
In a Viterbi decoding device that Viterbi-decodes a two-dimensional reproduction signal obtained by optically reproducing page data and indicating a signal value corresponding to the intensity of light,
Branch metric calculation means for obtaining a branch metric of the transition based on the transition of the trellis state corresponding to the two-dimensional reproduction signal and the two-dimensional reproduction signal;
Viterbi decoding means for performing Viterbi decoding based on the branch metric,
When the assumed value of the transition of the trellis state assumed based on the amplitude of light is an assumed amplitude value,
The branch metric calculation means obtains a branch metric using an assumed signal value corresponding to a square value of the assumed amplitude value,
The Viterbi decoding means performs Viterbi decoding for a plurality of rows including a decoding target row in the page data,
Of the paths surviving as a result of Viterbi decoding performed by the Viterbi decoding means, decoded bit output means for outputting a decoded bit row corresponding to the decoding target row as a decoding result;
Decoded bit storage means for storing the decoded bit row output by the decoded bit output means with respect to the immediately preceding decoding target row;
The assumed amplitude value by a two-dimensional convolution operation of a bit matrix determined from a trellis state transition and a decoded bit row output from the decoded bit storage means and a two-dimensional impulse response matrix assumed as the amplitude of light in the reproduction further comprising an assumed signal value calculating means for obtaining said assumed signal value to calculate the characteristics and to the ruby Tabi decoding apparatus.
単位インパルス信号に相当するビット行列を再生することにより得られた2次元再生信号の平方根を求めて前記2次元インパルス応答行列を生成する応答行列演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のビタビ復号装置。   The response matrix calculation means for generating the two-dimensional impulse response matrix by obtaining a square root of the two-dimensional reproduction signal obtained by reproducing a bit matrix corresponding to a unit impulse signal is provided. The Viterbi decoding device described. 請求項1から3の何れか1項に記載のビタビ復号装置と、
ページデータを光学的に再生することにより前記2次元再生信号を得る再生装置とを備えることを特徴とする再生システム。
A Viterbi decoding device according to any one of claims 1 to 3,
A reproduction system comprising: a reproduction device that obtains the two-dimensional reproduction signal by optically reproducing page data.
ページデータを光学的に再生することにより得られ、光の強度に応じた信号値を示す2次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法において、
光の振幅に基づいて想定される、前記2次元再生信号に対応するトレリス状態の遷移の想定値である想定振幅値を算出し、当該想定振幅値の2乗値に応じた想定信号値を求める想定信号値演算処理と、
前記想定信号値演算処理において算出した想定信号値と、前記2次元再生信号とに基づいて、前記遷移のブランチメトリックを求めるブランチメトリック演算処理と、
前記ブランチメトリックに基づいてビタビ復号を行うビタビ復号処理とを含むことを特徴とするビタビ復号方法。
In a Viterbi decoding method for Viterbi decoding a two-dimensional reproduction signal obtained by optically reproducing page data and indicating a signal value corresponding to light intensity,
An assumed amplitude value, which is an assumed value of trellis state transition corresponding to the two-dimensional reproduction signal, assumed based on the amplitude of light is calculated, and an assumed signal value corresponding to the square value of the assumed amplitude value is obtained. Assumed signal value calculation processing,
A branch metric calculation process for obtaining a branch metric of the transition based on the assumed signal value calculated in the assumed signal value calculation process and the two-dimensional reproduction signal;
And a Viterbi decoding process for performing Viterbi decoding based on the branch metric .
請求項1から3の何れか1項に記載のビタビ復号装置としてコンピュータを動作させるために、コンピュータを前記各手段として機能させるためのビタビ復号プログラム。   A Viterbi decoding program for causing a computer to function as each of the means in order to cause the computer to operate as the Viterbi decoding device according to any one of claims 1 to 3. 請求項6に記載のビタビ復号プログラムを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium in which the Viterbi decoding program according to claim 6 is described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11317084A (en) * 1998-04-30 1999-11-16 Pioneer Electron Corp Viterbi detection device, optical information reproducing device and optical information recording and reproducing device
JP2004139021A (en) * 2002-08-21 2004-05-13 Sony Corp Hologram recording apparatus and hologram recording method
JP2006500714A (en) * 2002-09-26 2006-01-05 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Viterbi bit detection method and apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11317084A (en) * 1998-04-30 1999-11-16 Pioneer Electron Corp Viterbi detection device, optical information reproducing device and optical information recording and reproducing device
JP2004139021A (en) * 2002-08-21 2004-05-13 Sony Corp Hologram recording apparatus and hologram recording method
JP2006500714A (en) * 2002-09-26 2006-01-05 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Viterbi bit detection method and apparatus

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