JPH01171326A - 情報記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、所定の特性を持つデータ記録コード、特にデ
ータの光学式記録及び関連サーボシステムへの干渉を最
小にするためのランレングス（実行長）制限（ｄ、ｋ）
コードに関するものである。

Ｂ、従来技術 ２進情報を元の形態で記録するのは問題がある。

その原因は、通信チャネルに類似しており且つ記憶され
たデータを記録し検索するための回路を含む記録チャネ
ルの性質にある。チャネルは、帯域幅、ノイズ、並びに
その他のチャネルパラメータに依存するチャネル容量と
呼ばれる割合でデータを送信し受信する（記録し検索す
る）ことができる。

以下でチャネルと呼ぶ記録チャネルは、通信チャネルと
同じ種類の特性を持つ。例えば、磁気記録装置は、磁気
媒体を用いて電流信号を記録したり再生したりすること
がで、きないため、低周波限界を持つ、これに対し、光
学式記録装置は直流信号を読み書きする能力を持ってい
るが、しかし、信号を増幅するために交流結合増幅器を
使うのが普通である。何故ならば、交流結合増幅器は直
流結合増幅器よりも単純な電気回路構成でもって、より
大きな利得をもたらすためである。かくて、増幅器にお
ける交流結合のために、光学式文字読取装置も低周波限
界を持つ。

大抵のデータ記録においてタイミング信号はデータと同
じチャネルから得られ、フィルター、特別な論理回路そ
の他によって抽出される。光学式記録において、レンズ
機構をＲ適な焦点に保ち且つヘッドを希望するデータト
ラック上に適切に置くために用いられるサーボ信号は低
周波信号である。

低周波数スペクトルパワーを含むデータはサーボ信号と
干渉する。

チャネルの伝達特性にマツチするスペクトル密度を持つ
データを記録することはよく知られている。これは時々
、一定の特性を持つデータ列について平均より高いエラ
ー率をもたらすことがあるが、しかしチャネルがより高
い容量で機能することを可能にする。データ記録のため
のいくつかのコード体系は次の文献に説明されている。

１、　　Ｋ、Ａ、イミンク著、「光学式読出しを持つデ
ィジタル・オーディオ・ディスクのための変調システム
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒ　　Ｄ
ｉｇｉｔａｌ　　Ａｕｄｉｏ　Ｄｉｓｋｓ　ｗｉｔｈ　
　０ｐｔｉｃａｌ伽（アトランタ、１９８１年）、５８
７−５８９頁。

２、　　Ａ、Ｍ、ベーテル著、「磁気記録のためのゼロ
変調符号づけ（Ｚｅｒｏ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｅｎ
ｃｏｄ−ｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｃｏ
ｒｄｉｎｇ）　Ｊ、ＩＢＭ　Ｊ。

Ｒｅｓ、　ａｎｄ　Ｄｅｖ、、第１９巻第４号（１９７
５年７月）、３６６−３７８頁。

３、　　　Ｊ、Ｃ，マリンノン、Ｊ、Ｗ、ミラー著、「
ディジタル磁気記録のための最適のコード（Ｏｐｔｉｍ
ａｌ　Ｃｏｄｅｓ　ｆｏｒ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇ）　Ｊ　、Ｔｈｅ　Ｒａｄ
ｉｏ　ａｎｄ　ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｒ＋Ｂｉｎｅｅ
ｒ、第４７巻第４号（１９７７年４月）、１７２−１７
６頁。

４、　　Ｇ、Ｌ、ビーロポン著、「ゼロ周波数にいける
ゼロスペクトル密度のためのコード（Ｃｏｄｅｓ　ｆｏ
ｒ　Ｚｅｒｏ　５ｐｅｃｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　ａ
ｔ′　　還＋、、ＩＴ３０巻第２号（１９８４年３月）
、４３５−４３９頁。

５、　　Ｒ，アドラー、Ｄ、カッパースミス、Ｍ。

ハスナー著、［ブロックコードをスライドするためのア
ルゴリズム（Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｆｏｒＳｌｉｄｉ
ｎｇ　Ｂｌｏｃｋ　Ｃｏｄｅｓ　）　Ｊ、ＩＥＥＥ　Ｔ
ｒａｎｓ。

Ｉｎｆｏ、　Ｔｈ、、ＩＴ−２９巻第１号（１９８３年
１月）、５−２２頁。

上記文献は、先駆ビットと異なる各被記録ビットについ
て媒体上にビットを遷移、即ち電圧準位の変化によって
記録するノン・リターン・ツー・ゼロ（ＮＲＺ）コード
の如き記録技術を説明している。文献（３）において、
上記の如き記録技術はＮｒｔＺ　（ＬＥＶＥＬ　）又は
ＮＲＺ（Ｌ）として説明されている。一方、ＮＲＺ（Ｍ
ＡＲＫ　）又はＮＲＺ（Ｍ）は、２進数の１がデータ間
隔（ビットセル）の中央の遷移として記録され、２進数
のＯが無視される記録技術がある。（ビットセル即ちデ
ータ間隔は、各ビットに割り当てられたチャネルあるい
は媒体上の距離あるいは時間間隔である。ビットセルの
大きさはチャネルの帯域幅によって制御される。） 同様に文献の中で説明されているのは、被記録データビ
ッツ列の望ましくないスペクトル特質を、チャネルの伝
達特性に一層密接に調和するスペクトル特性を持つ被コ
ード化ビット列に取り替えることによって除去すること
ができるように、ある２進語を別の２進語の代わりに使
う符号づけ技術である。

１つの好ましい特性は直流スペクトル成分を持たないこ
と、即ち大きな間隔に亘る信号のフーリエ変換が定値を
持たないことである。物理的には、２進数の１が＋Ｖに
よって、また２進数の０が−Ｖによって表される場合、
基底線の上の面積及び基底線の下の面積が、フーリエ変
換定数０によって表される直流スペクトル成分の欠如に
対応し、所与の間隔に渡って等しくなる。例えば、１ビ
ツト及び０ビツトが交番しても、２つのビットセルの倍
数である間隔に亘り直流スペクトル成分を持たない。

任意の人力データは２進数の１と２進数の０の長い列、
無限の数のデータビットのために倫理的には無限に長い
列を持つ可能性があるので、コード化されたビットがデ
ータビットに等しければ直流スペクトル成分が存在する
ことになる。コード化されたビットは、連続して生じつ
る２進数の１と２進数のＯの数が制限されるように選択
される。

ｙ個のビットでコード化された語において、列において
生じることを許されるＯの最小数はｄによって示され、
最大数はｋによって示される。上記の如きコードはラン
レングス制限（ＲＬＬ　）コードと呼ばれ、（ｄ、ｋ）
によって示される。コード（２，７）は、コード化され
た２進数の１が少なくとも２つの２進数の０によって且
つ７個以下の２進数のＯによって離されなければならな
いということを意味する。

上記文献は、郡符号あるいはブロック符号ともいう、直
流スペクトル成分が平均して０になるように（ｄ、ｋ）
基準に従って選択することができる上記の如きコードを
説明している。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 磁気媒体と共に用いるのに適した上述の先行技術は、チ
ャネル特性が異なるために、ビット・パー・トランジシ
ョン（ＰＰＴ）技術を用いる光学式記録に満足の行く形
では応用されない。本発明は、ＰＰＴ光学式記録技術の
ための符号づけに特に適する方法に向けられている。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明に従い、記録すべきコード化された語は、記録さ
れた０の数に対する記録された１の数の平均の割合が２
分の１未満の所定の分数に実質的に等しくなるようにと
いう追加の用件と共に（ｄ。

ｋ）基準に基づいて選択される。例えば、（２゜７）と
いう（ｄ、ｋ）値について、ＰＰＴ光学式記録あるいは
リターン・ツー・ゼロ磁気記録の如き記録技術における
ほぼ最適に結果について所定の分数は、３分の１である
。

本発明の基づく方法は、直流成分の近くの低周波ノツチ
の変動を最少にし安定させるスペクトル特性を持つコー
ド化された（チャネル）語を発生させる。これは、光デ
イスク装置と共に用いられるサーボ機構の干渉を減らし
、交流結合から生じる好ましくない歪みを軽減するのを
助ける。

Ｅ、実施例 以下の説明において、データビットという言葉は記録す
べき初めのデータを表す２進デイジツトをいう。コード
化されたビットという言葉は、媒体に実際に記録された
２進デイジツトをいう。データビットは、Ｘ個のデータ
ビットがコード化されたｙ個のビットにコード化される
ように転換される。

以下の説明及び特許請求の範囲の中では、（２進数の）
１と０という語は交換することができる。

より短い遷移によって記録される２進数値は約束によっ
てのみ（２進数の）１と呼ぶ。

Ｘとｙの比率、即ちデータの個数と対応する被コード化
ビットの個数の比率は、データ率という。

データ率は通常、２分の１から１の範囲である。

２分の１より大きい場合、許容できるデータ率を維持す
るために高周波刻時装置及び検出回路が必要となる。

ビット・パー・トランジション（ＰＰＴ）光学式記録に
おいで、２進数の１と０のデータストリームがコード化
されたビットの各遷移における一連のビット（小穴）あ
るいはマークとして光ディスクに記録される。

第１図の波形ＩＡは、２進数の１については高い値、２
進数の０については低い値を持つバイト（８ビツトのデ
ータ語）が示されている。各ビットは、データ（ビット
）セル、即ち各２進数に割り当てられた時間間隔を占め
る。示されたバイトは１６進法ではＢ１．２進法では１
０１１０００１と示される。より良いスペクトル特性を
持つコードを提供するために、実例となるバイトは１３
ビツトの２進語、例えば０１０００１０００００１０に
コード化され（第１図の波形ＩＢ）、この２進語はｄ＝
２及びに＝３という（ｄ、ｋ）特性を持つ語を表すこと
ができる。

波形ＩＣは、２進数の１を含むビットセルの中央に生じ
る遷移によって波形ＩＢにおいて示された１３ビツトの
２進語を記録するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を
表す。コード化された語は、低部を−ｖ１高部を＋■と
みなし基底線と信号の間の全累積面積が所与の間隔に亘
り実質的に０となるように選択される。これは、ゼロ周
波数での遷移スペクトル成分以外の全ての直流成分を無
視できる程に除去する。

第１図のＩＤは、光ディスクへの記録を示し、斜線をひ
いた部分はディスクの表面の円形経路（トラック）にそ
って刻まれたビット（小穴）を示す。刻まれたビットは
反射性であり、刻まれない部分（ランド）は光デイスク
上で光線を通さない。等しい面積、あるいは（ビットの
幅が一定であるために）等しい長さに記録された光ディ
スクは、ビットが白でランドが黒とみなす場合には、五
分五分、即ち白と黒の中間の灰色のトーンであるように
みえる。

第１図のＩＥはＰＰＴ技術を用いて記録されたパルス幅
変調（ＰＷＭ）を図解している。ビットの直径はＴｐと
示され、ビットの端からビットの端までのスペースはＴ
ｓと示される。（ＴｓのＴｐに対する比率は第１図にお
いては図解の目的上誇張された形になっており、図解さ
れた信号の時間基準は必ずしも等しくはない。）Ｔｐは
Ｔｓに比較すると小さいので、５０％の灰色の基準に帰
結することになるＰＰ前記録のためのコードを選択する
ために先行技術を利用することは殆ど不可能である。最
も望ましい（２，７）コードはゼロ直流スペクトルパワ
ーを作り出すやり方でＰＰ前記録のために利用すること
はできない。ピット間の距離をビットの直径にまで縮め
ることはできないからである。

本発明に基づく方法は５０％より少ないが低周波数で所
定の低周波数ノツチを持つ灰色の基準、少なくともビッ
トの長さのランドの長さに対する比率を選択することに
よって最適コードを得る。

Ｔ　ｐ　／　Ｔ　ａ　ｖ　ｇがある定数に等しいという
特徴を持つコードが選択される。但し、ＴａｖｇはＴＳ
の最低値と最高値の和の半分に等しい値である。

（２，７）ＲＬＬコードにおいては、あるビットが２進
数の１である確率は約０．２２であり、あるビットが２
進数の０である確率は約０．８８であり、従って２進数
の０と１の確率をイコール、即ち双方とも０．５に等し
くさせるコードを生じさせることを試みることは、コー
ド容ｆＩｋ（データビッツの数に比較して極端に大きな
数のコード化されたビット、即ち低い比率のデータ率）
の見地から費用が掛かりすぎる。ｒ＝Ｔｐ／Ｔｓである
場合には、ｒの値を２分の１にさせることと同等である
。

本発明に基づき、ｒの値は０より大きく且つ２分の１よ
り小さいように選択される。選択された値は、低周波数
ノツチの深さ、ビットの直径等の如き幾つかの要素に依
存する。（２，７）ＲＬＬコードについてのｒの適当な
値は約３分の１である。他の値は、本発明の教示を受け
た当業者によって確認することができる。本発明に基づ
く適当なＰＰＴコードの生成は、２ｙの可能なｙビット
の語から、ｋｍ語の部分集合を選択することによって達
成される。但しｍはコード化すべきデータ語の数であり
、ｋはＯより大きい整数である。

コード化された語のビットの数ｙはデータ率を不必要に
小さくしないように出来るだけ小さくすべきであるので
、ｙの最少値はｙにｌ　ｏ　ｇ２ｍ（あるいはＸ）に近
い整数値プラス（２，７）コードを可能にすることにな
る整数を割り当てることによって経験的に決めることが
できる。（２，７）コードについてのｙの最少値は９で
ある。例えば、バイト、即ち８ビツトのデータ語につい
て、１０というｙの値は満足の行く最初の値である。

選択されたｙの最初の値から始まり、選択された（ｄ、
ｋ）特徴に対応するｙビットの語が選択される。当該選
択は、隣接要件を考慮する。例えば、（２，７）コード
について、隣接した２進数の１を持つｙビットの語は除
去される。残るｙビットの語の内で、孤立した単独の２
進数の０あるいは連続８以上の２進数の０を持つ語は除
かれる。

当該コードがコード化された隣接語に亘り一定であるこ
とを保証するために、１又は２の先頭ゼロ及び１又は２
の最終ゼロを持つ残りのｙビットの語が選択される。（
他の隣接規準を用いることができる。）選択されたｙビ
ットの語の数がｋｍより少ない場合、ｙは１だけ倍増さ
れ、説明された選択プロセスが繰り返される。

１つのｋの値を用いて今まで説明したプロセスは、先行
技術において（ｄ、ｋ）コード上詰を選択するのに利用
されてきた。本発明に基づき以下に説明される追加のス
テップは、適当なＰＰＴ符号づけをもたらすのに利用さ
れる。

選択されたｙビットのコード上詰から、選択されたｒと
いう値に等しい２進数字の１の合計数の２進数字の０の
合計数に対する割合を持つ語のみ、１というｋの値につ
いて保持される。選択されたコード語の数がｍより小さ
い場合、ｙは増分され、またｙビットの語の新たな部分
集合は上で説明された規準に基づき選択される。

コード化された語の組に亘りｒという平均の数値に帰結
するコード化されたｙビットの語を選択する別の方法は
、ｋが２に等しい場合、各データ語について２つのコー
ド上詰を選択することである。２つの語は、コード化さ
れた語の組に亘り２進数の１と０の平均がｒであるよう
に選択される。

即ち、ｙが１２である場合、コード化された語の各組の
最初のコード上詰は５つの２進数の１を持つように選択
され、また２番目のコード上詰は３つの２進数の１を持
つように選択される。従って、２つのコード化された語
（２４ビツト）に亘り、２進数の１の数は、ｒの平均値
が２４分の８、即ち３分の１であるように８となる。同
様に、各組の２進数の１の数はそれぞれ６と２でありう
る。

コード化された語を記録する場合、連続するデータの交
互の１番目と２番目の語は比率ｒを３分の１に保つよう
に選択される。

データ語をコード化する別の方法はｋｙビットのコード
化された語を選択することによるもので、当該客語は実
質的に同一であるｒ値を持つｙビットの語から成る。い
くつかの語の間隔に亘り上記の語の要素をコード化する
ことによって、ｒの値は維持される。

３というに値について、３つのコード上詰（合計３６ビ
ツト）が２進数の１の合計を１２であるように各データ
語に割り当てることができる。従って、３つのコード上
詰に亘り、比率ｒは３分の１のままである。これは、ｋ
語に亘り２進数の１の合計がｒｋｙであるように各デー
タ語についてにコード上詰を選択することに一般化する
ことができる。

説明された特徴は、直流成分に隣接するノツチがＰＰ前
記録と共に用いられる時、変動範囲が制限され、且つ他
の方法によって選択されたコードよりも良く安定させら
れるようになる。

データ語に対するコード化された語の割当は、先行技術
の範囲内の他の方法で行うことができる。

例えば、データ語の統計が分かっていれば、個々の語に
おける１のＯに対する比率が３分の１の値の前後で変動
するとしても、所定の列が３分の１の分数に平均してな
る場合、１デ一タ語当たり１コ一ド化語のみを割り当て
ることができる。

説明されたプロセスは、ＰＰＴ光学式記録と共に用いる
のに適したデータ語をコード化する方法を教える。当該
プロセスは、磁気媒体あるいは類似の媒体へのリターン
・ツー・ゼロ（ＲＺ）記録のためにデータをコード化す
るのにも役立つ。

Ｆ１発明の効果 本発明のコード化方式は、光デイスク装置への記録に用
いると、サーボ機構の干渉を減らし、交流結合増幅器が
生じる歪みを軽減する。

【図面の簡単な説明】

本発明は、本発明の特定の実施例に関する図を参照する
ことによって詳細に説明されている。 第１図は、本発明を説明するために用いる信号の波形図
である。 Ｔｐ：ビットの直径、Ｔｓ：ビット間の間隔。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｙ個のビットで構成できる２＾ｙ個のコード語の中から
   、隣接ビット間の条件を含む予定の特性に従う特定コー
   ド語を選択し、 上記選択された特定コード語の中から、２進数１を表わ
   すビットと２進数０を表わすビットの使用比率、又は２
   進数０を表わすビットと２進数１を表わすビットの使用
   比率が、０より大きく且つ０．５よりも小さいコード語
   を選ぶことにより、ｙ個のビットで構成されるデータ記
   録コードを発生する方法。