JPH01286626A

JPH01286626A - データ符号化方式

Info

Publication number: JPH01286626A
Application number: JP63169066A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Uchiyama; 内山　敬雅; Tadahiko Kameyama; 亀山　忠彦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1989-11-17
Also published as: US5175545A

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、ディジタル２進データを別のディジタル２進
符号に変換するデータ符号化方式に係り、特に磁気ディ
スク装置等の磁気記録において、データを高密度記録す
る上で好適なデータ符号化方式に関する。

〔従来の技術〕

ディジタル磁気記録で高密度記録に適した符号化方式と
して、従来、符号化後のデータの隣接する符号“１”と
“１”の間に存在する符号“０”の個数を制限するいわ
ゆるラン長制限符号化方式が提案され、符号“０”の連
続する数（ラン長）が最小で２個、最大で７個の２−７
符号化方式、あるいは符号“０”が最小で１個、最大で
７個の１−７符号化方式が実用されてきた。

これらの具体的符号化方法は、特開昭４８−７６４１号
公報、特開昭５８−１１９２７３号公報に記載されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術である１−７符号化方式又は２−７符号化
方式は、磁気ディスク装置等、広くディジタル磁気記録
に利用されている。２−７符号化方式は、コードレート
が１：２（データ１ビツトを符号語２ビツトに変換）で
あり、その符号辞書はその長さが２の倍数で２から８ま
で変化する７個のワードからなるが、符号語中″１”の
密度が最大となるのは、′１００″パターンを繰り返す
場合（次々のラン長がすべて２の場合）であり、その密
度は１八である。また、“ｌ”の密度が最小となるのは
、”１０００００００”パターンを繰り返す場合（次々
のラン長がすべて７の場合）でｌ”の密度は１八である
。従って、符号″１″の最大密度と最小密度の比は８：
３となる。

又、１−７符号化方式は、コードレートが２：３（デー
タ２ビツトを符号語３ビツトに変換）で変換する方式で
あり、符号化後の符号語には、隣接する符号“１”と“
１”の間に存在する符号“０”の個数が、最小で１個、
最大で７個の７種類の符号パターンがある。

一方、磁気ディスク装置等、磁気記録装置において、符
号化されたデータを位相同期回路を利用して再生する場
合、以下に述べるように、最大磁化反転間隔を減少させ
るよりもむしろ平均磁化反転間隔を減少させた方が、ま
た、平均磁化反転間隔の変動を少なくした方が、ノイズ
マージンを大きくとることができる。

すなわち、上記の変換された後の、ラン長制限符号は、
一方の２進数値゛１″のとき磁化が反転され、他方の２
進数値“０”のとき磁化が反転されることなく記録され
る。この記録されたデータを再生する場合には、前記磁
化反転に対応して得られるパルスに位相同期するクロッ
ク発振器によりクロックパルスを作り、このクロックパ
ルス間隔（データビット間隔に等しい）に基づく弁別窓
を利用して個々の符号を弁別する。この場合、クロック
発振器は、該クロック発振器（ＰＬＬ発振器）中の位相
比較器に入力する前記磁化反転に対応するパルス数（サ
ンプル数）の平均値が多くなればなる程、より低゛いル
ープゲインにおいてもサンプルパルスに確実に引き込ま
れて安定に発振する。従って、再生したデータにノイズ
ジッタがあっても、前記発振器出力のクロックパルスか
ら作成した弁別窓で再生データの弁別をエラーなく確実
に行なうことができるようになる。ある磁化反転間隔（
従ってサンプルパルス間隔）が−瞬長くなることがあっ
ても、複数ブロックに亘る平均的な磁化反転間隔が狭け
れば、又、この平均的な磁化反転間隔の変動が少なけれ
ば、クロック発振器は確実に引込まれて安定に発振する
。従って、データの符号化に当り、磁化反転を生じる符
号“１″の密度が十分に高いこと、及び、“１”の密度
の低い（ＯＮの密度の高い）符号ブロックがいくつも連
続することのないこと、すなわち、たまに磁化反転間隔
の長いものがあっても、複数ブロックを平均した“１″
の密度は十分に高く、この平均密度が大幅に変動しない
（変動率の低い）符号化方式が、ノイズマージンを大き
くとる上で望ましいものである。

しかし、従来の２−７符号化方式は、符号“１”の密度
（平均密度）の変動が８：３と比較的大きいため、ノイ
ズマージンを向上することができないという問題があっ
た。

又、一般に、磁気ディスク装置等、磁気記録装置におい
て、記録媒体に記録された符号化データを再生する場合
は、その電気的読出し信号をある一定のスライスレベル
でスライスし、符号語を再生する手法が用いられている
。

今、その再生時の読出し信号のスライスレベルマージン
を考えると、第６図に示すように、隣接する符号“１”
と“１″の間に存在する符号“０”の個数（ラン長）が
、前後する４つのラン長について、６−１−１−６（０
０００００ｉ　０１０１００００００）、あるいは？−
１−１−７　（０００００００Ｌ　Ｏｉ　ＯＬＯＯＯＯ
ＯＯＯ）となるパターンの信号読出しマージンは、他の
符号パターンに比べ、著しく小さいことがわかった。

これは、第６図（ａ）、　（ｂ）から明らかなように、
上記２つのパターンは、前後するラン長（従って符号“
１”の出現率）が激しく変化するため、読出し信号のピ
ークレベルが大きく変動することによる。

そこで、この読出しマージンの小さいパターン部をいか
に回路技術等によって、正確に再生するかが、装置の信
頼性を向上する上で極めて重要な課題となる。

このように、従来の２−７符号方式又は１−７符号方式
では、符号“１”の平均密度又は局部的な密度（出現率
）の変化が大きいため、読み出しマージンが低下してい
た。

従って、本発明の第１の目的は、上記従来技術の問題点
を克服し、従来の２−７符号変換方式を保ちながら、２
進データを変換した後の符号語中の一方の２進数値“１
”の密度が高くかつ密度の変動の少ないデータ符号化方
式を提供することにある。

更に、本発明の第２の目的は、以上のような従来の１−
７符号化方式において出現する読出しマージンの小さい
特定の符号化パターン、すなわち、隣接する符号“１”
と“１”の間に存在する符号ｕＯ”の個数が、６−１−
１−６、あるいは、７−１−１−７となるパターンが全
く発生しない１−７符号化方式を提供することである。

換言すれば、隣接する符号“１″と“１”の間に存在す
る符号″Ｏｎの個数は最小で１、最大で７という１−７
符号変換方式でありながら、かつ、変換後の符号パター
ンに読出しマージンが小さい上記の特定パターンが発生
しないデータ符号化方式を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の基本思想は、２進数値゛１”の間に他方の２進
数値“０”が連続する数（ラン長）を従来よりも制限し
、一方の２進数値の平均的もしくは局部的な密度の変動
を抑えることにある。

そこで、上記第１の目的を達成するため、本発明のデー
タ符号化方式は、変換後のラン長制限符号として相次ぐ
一方の２進数値“１”の間に他方の２進数値“０”が連
続する数（ラン長）を最小２から最大７までとする２−
７符号形式を維持すると共に、一方の２進数値“１”の
密度の最大／最小比を２：１に抑えるように構成する。

本発明による符号化後のデータを所定長の符号ブロック
に分け、任意の連続する３つの符号ブロックをとると、
それら符号ブロック中に含まれる“１”の数の最大値と
最小値の比が保証される。

上記第２の目的を達成するため、本発明によるデータ符
号化方式は、ラン長制限法により符号化した符号データ
を所定長の符号ブロックに分け、第１の符号ブロック及
び第１の符号ブロックに続く第２．第３の符号ブロック
内の符号パターンを以下のように制限する。即ち、符号
化後の符号語は、隣接する符号“１”と“１”の間の符
号“Ｏ”の個数が、最小で１個、最大で７個という従来
の１−７符号化方式と同じ符号配列規則を実現すると共
に、前後する４つのラン長で構成されるパターン中に、
６−１−１−６（００００００１０１０１００００００
）及び７−１−１−７　（０００００００１０工０工０
００００００）のパターンが出現しないように構成する
。

〔作用〕

上記の構成に基づく作用を説明する。

本願の第１発明のデータ符号化方式において、符号化後
のデータを所定長の符号ブロックに分け、任意の連続す
る３つのブロックをとると、その中に含まれる一方の２
進数値“１”の数の最大値と最小値が保証される。■符
号ブロックを６ビツトとすると、連続する第１．第２．
及び第３ブロツクの３ブロツク内の１８ビツト中に、一
方の２進数値“１”の数が最大でも６ビツト、最小でも
３ビツト存在するように保証される。

これによって、符号化後の一方の２進数値“１”の密度
の変動は、従来の最大／最小比８：３がら、２：１へと
小さく制限することが可能となるので、データ再生時に
一方の２進数値“１”に基づいて作成したクロックによ
りデータ弁別を行なう際に、データ弁別をエラーな（確
実に行なうことができ、ノイズマージンを向上すること
ができる。

又、本願の第２の発明のデータ符号化方式において、符
号化した符号データを所定長の符号ブロックに分け、第
１の符号ブロック及び第１の符号ブロックに続く第２．
第３の符号ブロック内の符号パターンをとると、第１の
符号ブロックから第３の符号ブロック内の１８ビツトの
中に、信号読出しマージンが著しく小さくなるパターン
、即ち、６−１−１−６パターン又は７−１−１−７パ
ターンが、如何なる組合せにおいても発生しない。

これによって、記録媒体に記録された符号化データを再
生する際に、スライスレベルマージンが小さい符号パタ
ーンが存在しないため、データ再生時の装置動作マージ
ンを著しく向上することが可能となる。

〔実施例〕

吹下、本発明の実施例を図面により説明する。

まず、本発明の第１の実施例を第１図〜第４図により説
明する。

第２図（ａ）は、データを記録媒体に記録する際のデー
タ符号化回路のブロック概念図、第２図℃）は符号化さ
れたデータを記録媒体から再生する際のデータ符号化回
路のブロック概念図である。第２図（ａ）で、１１は入
力回路、１２は符号器、１３は記録回路である。第２図
（ｂ）で、２１は再生回路、２２は復号器、２３は出力
回路である。

まず、本発明における第一の特徴である符号器１２は、
記録すべき元データ１４の符号化を行ない、符号語１５
を出力する機能を有し、第３図に示すように、レジスタ
１７及び次状態・出力論理回路１６とからなる。次状態
・出力論理回路１６は、元データ１４（３ビツト構成）
及びレジスタ１７から入力される現在の状態Ｘ（４ビツ
ト構成）１８を入力することにより、入力データを符号
化データ１５（６ビツト構成）及び２次状態Ｘ“１９に
変換して出力する。この変換は、論理回路１６内のＲＯ
Ｍ（リードオンリーメモリ）に、元データ１４及び状態
Ｘをアドレスとし、該アドレスに応じた符号化データ１
５及び２次状態Ｘ”を書き込んでおくことにより行なわ
れる。２次状態Ｘ′は、次回の符号ブロックの変換の際
の現状態信号Ｘとして用いられる。この前記ＲＯＭに書
き込んでおく元データ等の状態遷移表を第１図（ａ）に
示す。

この表は、論理回路１６に入力される元データ１４と状
態信号１８とのあらゆる組合わせを選定し、この組合わ
せに応じた２次状態信号Ｘ°及び符号化データ１５を示
す図である。第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の１つの組
合わせ枠内の２次状態信号Ｘ’（アルファベット大文字
で示す）と符号化データ（アルファベット小文字で示す
）の表示例を示す図である。第１図（ａ）の使用例を述
べれば、今仮に入力データが“００１”であって、状態
信号（現状態）ＸがＡ（“００００”）の場合、次の状
態信号（次状態）Ｘ゛はＢ（“０００１”）であり、符
号化データはａ（“ｏｏｏｏｏｔ”）となることが判る
。

次に前回出力された状態信号Ｘ’　　（Ｂ）を現状態と
して、同様に入力データとを組合わせてやることにより
、順次、状態信号と符号化データが得られることが判る
。

次に、第２図ら）に示した再生回路は、記録媒体から符
号化データ２４（６ビツト）を再生出力し、復号器２２
によって元データ２５に復号する回路である。再生回路
２１内には、ＶＣＯ（電圧制御発振器）及び位相比較器
を含む位相制御型のクロック発振器が内蔵され、該クロ
ック発振器から出力されるクロックに基づく弁別窓を用
いて、データパルスが弁別される。本回路における復号
器２２の詳細を第４図に示す。復号器２２は、先に述べ
た符号器１２で必要であった状態信号処理が不要となり
、再生されレジスタ２７を通った符号化データ２９とそ
の前後の符号化データ３０．２４がそれぞれ同時に復号
器論理回路２６に入力され、前記第２図（ａ）を用いて
説明した符号化と逆の手順でデータを復号する。すなわ
ち、連続する３つの符号化データ２４．２９及び３０を
アドレスとして、その組合わせにより元データ２５を出
力するＲＯＭを内蔵している。該ＲＯＭの状態遷移表は
第１図（ａ）の表から逆に導かれるものである。

本実施例による符号化方式によれば、符号化データ中の
符号″１”の占める数が最大となるのは、符号化データ
ｂ、ｆ、ｊが連続する場合、すなわち“００１”パター
ンを繰り返す場合等で、連続する３つの符号ブロック１
８ビツト中６ビツトの符号“１”が存在し、符号“１”
の密度は１八である。これ以上の密度はいかなる組合わ
せにおいても存在しない。

次に、符号化データ中の符号“１”の占める数が最小と
なるのは、連続する３つの符号ブロック中、すなわち１
８ビツト中、符号“１”が３ビツトしか存在しない場合
で密度は１へである。例えば、符号化データａ、ｅ、ｌ
、ｍが連続する場合、すなわち“０００００１”パター
ンを繰り返す場合等で、いずれも１符号ブロック６ビツ
ト中、最低でも１ビツトの符号“１°°を含む。また、
６ビツトすべて符号“０”の符号化データｎが発生する
場合は、第１図（ａ）から明らかなように、その直前の
符号化データがす、ｃ、ｄ　（いずれも、入力データが
１０１）の３通りに限られ、いずれも２ビツトの符号“
１′を含むので、３ブロツク（１８ビツト）の平均密度
はやはり少なくとも菖へとなる。さらに、符号化動作開
始時は、第３図のレジスタ１７をリセットすることによ
り、最初の状態信号がＮとなることを避け、最初に符号
化データｎ（６ビツトすべて“０”）が発生することを
防ぐ。このように、６ビツトすべて符号“０”の符号化
データが発生する場合は必ず直前の１符号ブロック６ビ
ツト中に２ビツトの符号“１”が存在することになる。

以上のように、連続する３つの符号ブロック１８ビツト
中、最低でも３ビツトの符号“１ｎが存在しその密度は
１／６を確保している。

すなわち、符号変換後の符号“１”の密度の最大／最小
比率は２：１であり、従来の２−７符号化方式における
最大／最小比率８：３に対して、その比率が小さくなっ
ている。

また、部分的にラン長が最小値となるのは、前記す、ｆ
、ｊの続く場合のほか、次のような２つのブロックが続
く場合で、その境界でラン長が最小値２となる。例えば
、ａ−ｂと続く場合（これは、現状態Ａ、！ｉ初の入力
データ００１、次入力０００〜１０１の場合である。）
、ａ−にと続く場合（現状態Ａ、最初の入力データ１Ｏ
Ｏ５次入力０００〜１１１の場合である。）、以下、ｂ
−ｂ、ｂ−に、ｃ−ｂ、ｃ−に、ｄ−ｂ、ｄ−ｋ。

ｅ−ｃ、　　ｅ−ｆ、　　ｅ−１，ｆ−ｃ、　　ｆ−ｆ
、　　ｆ　−１、ｇ−ｃ、　　ｇ−／！、　　ｈ−ｇ、
　　ｈ−ｊ＋　　ｈ　−ｍ。

ｊ−ｄ、　　ｊ−ｇ、　　ｊ−ｍの各場合に、その境界
部で最小ラン長２が生じる。また、最長ラン長が生じる
のは、ｋ−ｅ（現状態がＮ、最初の入力データが０ＯＯ
１次の入力データが０００〜１１１）、ｍ−に、　ｍ−
ｃ、　　ｎ−ｒ、　　ｎ−１の各場合で、ラン長は７で
ある。以上のことから、第１図（ａ）の符号は、２−７
符号形式を維持しているものである。

このようにして、本実施例によれば、従来の２−７符号
形式を維持したままで、符号“１”の密度の最大対最小
比率は２：１となって、従来の２−７符号の８：３より
も小さい比率となっているので、再生時にデータ符号を
弁別するためのクロックパルス作成回路の位相同期回路
として、ノイズジッタに対してマージンの大きい回路構
成を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施例を第５図により説明する。

第５図の読み方は第１図（ａ）と同じ（第１図（ｂ）に
よる）である。又、その符号化及び復号化回路も第２図
及び第３図と同様であるので、説明は省略する。但し、
本実施例では、入力データ（元データ）１４が４ビツト
構成、レジスタ１７から入力される現在の状態（Ｘ）１
８が５ビツト構成、出力の符号化データ１５が６ビツト
構成となっている点で、第１実施例と異なっており、そ
れに対応した変換及び逆変換が行なわれる。

本実施例による符号化方式によれば、符号化データパタ
ーンが、最も６−１−１−６パターン、あるいは、７−
１−１−７のパターンに近くなるのは、状態信号がＡ−
Ｐ−にと変わる人力データがあった場合、その符号化デ
ータがａ−ｐ−にとなる場合で、そのデータは、６−１
−１−５である。状態信号がＷ−Ｌ−Ｆと変わる入力デ
ータの場合、出力データがｗ−１−ｆと変わり、ラン長
は７−１−１−４である。また、状態信号がＷ−Ｇ−Ｂ
と変わる入力データがあった場合、その符号化データは
、ｗ−ｇ−ｂとなり、隣接する符号″１″と１″の間の
符号″０′の個数は、やはり、６−１−１−５までで、
これ以上特定パターンの６−１−１−６、あるいは、７
−１−１−７に近くなる符号化パターンの組み合わせは
、いかなる状態信号の組み合わせを用いても存在しない
。

以上のように、第１図の状態遷移表を用いれば、隣接す
る符号“１”と“１”の間に存在する符号“０”の個数
は最小で１個、最大で７個という１−７符号変換方式で
ありながら、かつ、変換後の符号パターンに、６−１−
１−６、また、７−１−１−７という特定のパターンが
存在しないことがわかる。

本実施例によれば、“１”の出現する密度が局部的に大
きく変化することがないため、再生時のピークレベルが
変動することなく、マージンの劣化が防止できる。

〔発明の効果〕

以上詳しく述べたように、本発明のデータ符号化方式に
よれば、元データを２−７符号に符号化した符号語にお
いて、従来の２−７符号化方式は維持したままで、一方
の２進数値の密度の最大対最小比率を従来の８：３から
２：１に減少したので、符号データにジッタが発生して
も、符号データの弁別を誤りなく確実に行なうことがで
き、ノイズジッタに対する弁別回路のマージンを向上す
ることができる。

また、元データを１−７符号に符号化した符号語におい
ても、従来の１−７符号化方式は維持したままで、デー
タ再生時の信号読出しマージンが小さい符号化データパ
ターン、すなわち、隣接する符号“１”と１″の間の符
号“０”の数が６−１−１−６あるいは７−１−１−７
となるような符号パターンは存在しないので、符号化デ
ータ再生時のスライスレベルマージンを向上させる等、
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例の符号器の
状態遷移を表わす図、第２図（ａ）、（ハ）は本発明に
よるデータ符号化方式を実施するための記録及び再生回
路をそれぞれ示すブロック図、第３図は第２図（ａ）に
おける符号器の一実施例を表わすブロック図、第４図は
第２図（ハ）における復号器の一実施例を表わすブロッ
ク図、第５図は本発明の他の実施例の符号器の状態遷移
を表わす図、第６図は従来の１−７符号化方式において
読み出しマージンが小さい形式の符号パターン図である
。１１−−−−−−−・入力回路、１２−−−−−−−−
一符号器、１３−・−・−・記録回路、１４　、　２５
−・−・元データ、１５．２４・・−・−・符号化デー
タ、１６−・−・−・・次状態出力論理回路、１７　、
　２７　、　２８−−−−−−−・レジスタ、１８・−
・−・−現状態信号Ｘ、１９・−−−−−−一次状態信
号Ｘ’、２１・−・−−−−−・再生回路、２２．−〜
−−−−−復号器、２３−−−−−−一出力回路、２６
−−−−−−−復号器論理回路。第１図（ｂ）第２図！Ｉ４図

Claims

【特許請求の範囲】１、２進ディジタルデータをラン長制限符号に変換する
データ符号化方式であつて、前記変換されたラン長制限
符号は、一方の２進数値と次の一方の２進数値との間に
他方の２進数値が最小２個、最大７個存在すると共に、
前記一方の２進数値の密度が最大／最小比で２：１であ
るように構成されたことを特徴とするデータ符号化方式
。２．２進ディジタルデータをラン長制限符号に変換する
データ符号化方式であつて、前記変換されたラン長制限
符号は、一方の２進数値と次の一方の２進数値との間に
他方の２進数値が最小１個、最大７個存在する１−７ラ
ン長制限符号とされると共に、前後する４つのラン長で
構成されるパターン中に、６−１−１−６及び７−１−
１−７のパターンが出現しないように構成されたことを
特徴とするデータ符号化方式。