JPH02265330A - 符号変換装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデジタル信号の伝送または記録などに際し、デ
ジタルビット列からなるデータ列を符号化する符号変換
装置に関するものである。

［従来の技術］ デジタル信号を光ディスク、磁気ディスク等に記録する
際に用いられる符号変換方法は、記録の高密度化あるい
はＰＬＬ等の周辺技術の進歩に伴ない種々の方法が開発
されてきている。このような符号化は、記録すべき２進
データを、記録媒体を含む記録再生系の特性に適した２
進行号語バタニンに変換するものである。この符号に要
求される性質としては、特に以下の３点を挙げることが
できる。

（１）最少磁化反転間隔Ｔ　ａ＋　Ｉ　ｎこのＴ□。は
、記録再生系の帯域制限の影響を受けにくくするため、
できるだけ大きいことが望ましい。

（２）最大磁化反転間隔Ｔ□８ このＴ□８は、セルフクロック機能を得るために、再生
データからクロック情報が抽出できるように、小さい値
であることが望ましい。

（３）検出窓幅Ｔｗ 再生信号のジッタや波形干渉によるピークシフト等の時
間軸変動に対する余裕度を表わすもので、大きな値であ
ることが望ましい。

なお、（１）（３）より、Ｔ□。ｘ　Ｔ　ｗの値が大き
いほど望ましいとする評価の仕方もある。

また、７１ｍ１１３１　／　Ｔ　＋＋ｍｌｎは、信号波
形の帯域の広がりを示すパラメータであり、この値は小
さいほうが望ましい。

ｍビットのデータ語をｎビットの符号語に変換するとき
、符号語中の“１”と“１”の間の“Ｏ”のラン数の最
小値をｄ、最大値をｋとすると、このｋの値が有限であ
る符号語を特に、ランレングス・リミテッド（ＲＬＬ）
符号と呼ぶ、また、ｒ”ｍビットのデータ語をｒ’ｎビ
ットの符号語に変換する可変長符号語では、ｒの最大値
をｒ□□として（ｄ　、　ｋ　：　ｍ、　ｎ　：　ｒ’
　ｒｍａｘ　）符号と呼ぶ、ここで、ｍを基本データ語
長、ｎを基本符号語長とよぶことにし、固定長符号の場
合には、表記上ｒ、□は省略して示す。

これらｄ、ｋを用いて、Ｔ　ｍａｒ　＋　Ｔｗｉｎ　Ｔ
ｗは次のように表される。

Ｔｏ、、＝（ｄ＋１）Ｔｗ Ｔ　ｗ−−ｘ　＝　（ｋ＋　１　）　Ｔ　ＶＴ、＝　（
ｍ／ｎ）Ｔ ここで、Ｔはデータ語の１ビット長を示す。

つまり、Ｔ１□を大きくするためにはｄ（符号語におけ
る”０”のラン数の最小値）を大きくし、Ｔ□工を小さ
くするためにはｋ（符号語における”０”のラン数の最
大値）を小さくし、検出窓幅Ｔ、を大きくするためには
符号語長（ｎ）を小さくすればよいことが分る。

また一般に、可変符号長ではビットエラーが後続のブロ
ックに伝播してワード同期が外れることがあるため、こ
の同期ずれより速やかに復帰させることができるように
、ワード境界が見つけ易いことも符号語における重要な
ポイントである。

従来、上記観点から種々の符号変換方法が提案されてお
り、その代表的なものとしてＭＦＭ、（２，７）ＲＬＬ
などが挙げられる。これらは次のような特徴をもつ符号
変換方法である。なお、これ以降は、便宜上、Ｔで規格
化して表すことにし、また（データ語）と（符号語）の
対応を第２図に示す。第２図（Ａ）はデータ語とランレ
ングス・リミテッド（ＲＬＬ）符号語との対応を示し、
第２図（Ｂ）はデータ語とＭＦＭ符号語との対応を示し
ている。但し、Ｘは先行ビットの補数を示している。

（ａ）　ＭＦＭ　　（ｄ＃１．に−３）Ｔ、ｌｎ＝１．
ＯＴ、、、＝２．０ Ｔ、　＝　０　、５　　　　Ｔ−＋。ＸＴｗ＝０．５”
ｒ□ｘ／Ｔ、、、＝２．０ （ｂ）　　（２，７）ＲＬＬ　　（ｄ＝ｚ、に雪７）Ｔ
、。＝１．５　　　Ｔ、、、＝４．０Ｔ、＝０．５　　
　　Ｔ−ｒｎｘＴｗ　＝０．７５７、、、　／Ｔ、＋ｎ
＝　２　、６７ ［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、記録の高密度化及びデータ転送の高速化
が進み、最小磁化反転間隔Ｔ　ｍ　ｌ　ｎあるいはＴ、
、、ｘＴ＝がより大きく、かつエラー伝播をより小さく
するためにワード境界の見つけ易い符号変換方法が必要
になってきた。

また、低い誤り率でデータを検出するためには検出思Ｔ
Ｗが大きく、かつまた安定したクロックを得るためにＴ
　ｓａｗの小さい符号変換方法が必要になってきた。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、高密度デ
ジタル記録や高速伝送などにおいて、時間軸変動を抑え
ることができる符号化装置を提供することを目的とする
。

また、本発明は高密度デジタル記録や高速伝送などにお
いて、波形干渉を少なくでき、また、ワードの同期ずれ
より復帰し易い符号化を実現できる符号化装置を提供す
ることを目的どする。

［課題を解決するための手段及び作用］上記目的を達成
するために本発明の符号変換装置は以下の様な構成から
なる。即ち、 基本データ語長をｍビット、基本符号語長をｎビットと
するとき、所定数ｒに対してｍ×ｒビットのデータ語を
ｎ×ｒビット（ｍ＜ｎ）の符号語に変換する符号変換装
置であって、符号語に変換された符号語同士を接続する
とき、符号語中における２進行号ビット列の“１”と“
１”の間の”Ｏ”のラン数が所定の範囲内にあるように
符号化している。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

まず、可変長符号において、符号語として使用できるた
めの条件は、 （１）１つの符号語内で（ｄ、ｋ）制限を満たしている
こと。

（２）符号語同士を接続しても（ｄ、ｋ）制限を満足し
ていること。

（３）符号語の境界を正確に判断でき、−意に復号可能
である。

よって、本実施例の符号化装置は上述した条件を満足す
る符号化を実施するものとする。

［符号化回路の説明　（第１図、第２図）］第１図は本
発明の一実施例を実現するための符号化回路の一例を示
す図である。

入力データピット列１０は８ビットのシフトレジスタ１
１に取り込まれて、８ビット単位でラッチ回路１２に送
られる。更に、この８とットデータは符号変換回路１３
に送られる。符号変換回路では、８ビットのうち先頭か
ら２ｒ（１≦ｒ≦４）ビットが、第３図の２ｒビットの
データ語のいずれかに等しいときに、対応する符号語を
シフトレジスタ１４（並直変換回路）へ送る。但し、こ
のとき符号変換回路１３では、データ語長の長いものか
ら優先してマツチングを取る。つまり、最初に最長ビッ
ト数である８ビットのデータ語かどうかを調べ、次に６
ビットのデータ語かどうかを調べ、最後に２ビットのデ
ータ語かどうかを調べる。こうしてデータ語のマツチン
グが取られると、例えば第３図に従って対応する符号語
が決定され、符号語への変換が行なわれる。

こうして符号変換された符号語は、シフトレジスタ１４
によりシリアル変換された後、ＮＲＺ。■変調回路に送
られ、ＮＲＺ　Ｉ変調される。以下、同様にして、マツ
チしたデータ語のビット列のビット数だけ、さらにシフ
トレジスタ１１に入力データ列１０を取り込み、上述し
た動作を繰返し実行する。なお、上述した符号化回路１
３はルックアップテーブルなどにより簡単に構成できる
。

第２図は第１図に示された符号化回路によって符号化さ
れた信号を復号するための復号化回路の一例を示したも
のである。

入力符号語ビット列２０は、２０ビット（ｒ＝４）のシ
フトレジスタ２１に取り込まれた後、ラッチ回路２２に
送られる。そして、この２０ビットは符号逆変換回路２
３に送られる。符号逆変換（復号化）回路２０では２０
ビットのうち、先頭から５ｒ（１≦ｒ≦４）ビットが第
３図の５ｒビットの符号語のいずれかに等しいときに、
対応するデータ語をシフトレジスタ２４に送る。但し、
このときは符号語長の長いものから優先してマツチング
をとっていく、つまり、最初に２０ビットの符号語かど
うかを調べ、次に１５ビットの符号語かどうかを調べ、
次に１０ビット、そして最後に５ビットの符号語かどう
かを調べる。

こうして、第３図の符号語のいずれかに等しければ、対
応するデータ語をシフトレジスタ２４に送り、データ語
を並列データから直列データに変換する。入力符号ビッ
ト列２０は、マツチした符号語のビット数だけ更にシフ
トレジスタ２１に取り込まれ、前述したようにして復号
され、上記動作が繰返される。

また、特に図示していないが同期検知回路を設け、ここ
では１０ビット、１５ビットおよび２０ビットの符号語
の最後の５ビットが全て“０”である（第３図参照）こ
とを利用し、ワード同期が外れた場合はこの５ビットの
“０“列を探すことにより、速やかに符号語の最終端を
検知して、ワード同期を復帰させることができる。

以下、実施例の符号化装置における符号化方法について
詳しく説明する。

まず、上述した条件を満たす基本データ語長ｍ＝２ビッ
ト、基本符号語長ｎ＝５ビット、符号語長数ｒｍａｘ＝
４、ｄ＝４．に＝１９なる可変長符号の構成法について
述べる。但し、説明の都合上、条件（１）を満たす符号
語を（ｄ、ｋ）制限符号語、条件（１）と（２）を満た
す符号語を有効符号語、条件（１）〜（３）の全てを満
たす符号語なユニークな符号語と呼ぶことにする。

第５図はｄ＝４．に＝１９を満たす５ビットの基本符号
語を６個示している。また、１０ビットの（ｄ、ｋ）制
限符号語は基本符号語を２つ（ｄ、ｋ）制限を満たすよ
うに、即ち、第６図に示されるＯ印の組合わせで接続し
て得られる。また、１５ビットの（ｄ、ｋ）制限符号語
は３つの基本符号語を組合わせて得られ、２０ビットの
（ｄ、ｋ）制限符号語は４つの基本符号語を組合わせて
得られる。

これらの（ｄ、ｋ）制限符号語が条件（２）を満たすた
めには、符号語において連続する′Ｏ″の数が４個以下
にならないように、先行する符号語の最後の５ビットに
対して、後続の符号語の最初の５ビットが第６図の組合
わせを満足するものであればよい。即ち、先行符号語に
よって後続の符号語を変更する必要がある。また、全て
のビットが“０”のパターンはに制限から符号語として
使用できない。

次に、ユニークな符号語の選択則について説明する。

第７図に示すように２ｎビットの符号語Ａと、ｎビット
の符号語ＢとＣとを接続したものが等しい場合、−意に
復号できなくなる。従って、このような符号語Ａはユニ
ークな符号語ではなく、符号語パターンとして採用でき
ない。一般に、ｒ・ｎビットのユニークな符号語は、ｒ
”ｎビットの有効符号語からｒ”ｎビットより小さいユ
ニークな符号語の接続によって得られるｒ’ｎビットの
有効符号語を除くことによって得られる。

説明の都合上、２ビットのデータ語パターンを第８図の
ようにＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄとする。但し、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの
それぞれとＯＯ″　′Ｏ１”“１０”１１”のそれぞれ
との対応のさせがたは任意である。また、基本符号語パ
ターンも第５図の通りａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆとおく。

ｒ＝１の場合、データ語は２ビットであるから、必要と
する５ビットのユニークな符号語数（以後、必要語数と
呼ぶ）の種類は４種類（個）である、これに５ビットの
（基本）符号語を第５図のように割り当てる。

［実施例の符号化の説明（第３図、６図、８図）］ここ
では、データ語Ａ−Ｄ（第８図）のそれぞれには基本符
号語ａ”−ｄ（第５図）のそれぞれを割当てている。

第６図から分るように、後続の符号語の先頭５ビットと
していずれの基本符号語のパターンも取ることができる
のはａのみである（では全て０のコードが除外されるた
め除かれる）。従って、データＡと符号語ａとの組み合
わせは独立して使用Ｔき６が（デー’ｙ語ＡＡ、ＡＢ、
ＡＣ，ＡＤ。

ＡＡＡ、ＡＢＣ・・・等）、これら以外の他の基本符号
語の場合は、先行するデータによって異なる符号語を対
応させることになる。

つまり、例えば４ビットのデータ語ＢＡの場合では、第
６図ぶり基本符号語すの後の接続できない基本符号語は
ａであるから、ｒ＝２として１０ビットの符号語ａｆを
対応させる。同様に、基本符号語Ｃには基本符号語ａと
ｂとが接続できないため、データ語ＣＡ及びＣＢにはそ
れぞれｂｆとｃｆを対応させる。さらに、基本符号語ｄ
には基本符号語ａとｂとＣが接続できないため、データ
語ＤＡとＤＢとＤＣにはそれぞれ１０ビットの符号語を
対応させなければならないが、ここではＤＡにｄｆを、
ＤＢにｅｆを対応させる。

一方、データ語ＤＣの場合は、後に２ビットを追加した
計６ビットのデータ語（ＤＣＡ、ＤＣＢ、ＤＣＣ，ＤＣ
Ｄ）とし、それぞれにｒ＝３として１５ビットの符号語
を対応させる。

また、符号語ａｆ（データ語ＢＡ）は基本符号語す、ｃ
、ｄのいずれにも接続できないため、対応するデータ語
ＤＢＡ、ＣＢＡ、ＢＢＡにも１５ビットの符号語を割当
てなければならないが、データ語ＣＢ、ＤＢは既に１０
ビットの符号語が割当てられているため、データ語ＢＢ
Ａだけ１５ビットの符号語ａｆｆを割当てる。以下、同
様にして各データ語に基本符号語を割当てていく。

最後のｒ＝４の符号語は、次に基本符号語ｅがきてもに
＝１９の条件が満足されるような組合わせにしである。

また、ｒ＝２のデータ語ＤＡとＤＢ、ｒ＝３のＤＣＢと
ＤＣＣとＤＣＤは符号語との対応を入れ替えることがで
きる。ｒ＝４の３個のデータ語と符号語の対応は任意で
ある。

更に、例えばｒ＝２において、データ語ＤＡにｄｆ％Ｄ
Ｃにｅｆを対応させれば、第３図において、ｒ＝３のデ
ータ語の先頭４ビットをＤＣからＤＢに、即ち、ＤＣＡ
　ＮＤＣＤ−ＤＢＡ−ＤＢＤに変更でき、また、ｒ＝４
のデータ語ＤＤＣＡをデータ語ＤＤＣＢに変えた対応表
（第３図の変形例）が得られるが、これらは全て本実施
例の符号語パターンを用いる同一の符号として規定され
る。

以上説明したように本実施例によれば、先行する符号語
に対応して後続の符号語を変更することによって、“１
”と“１”と“１”のラン数を制限し、かつ−意に符号
化が可能な符号語が選択できる。こうして得られた符号
語は、従来の（２，７）ＲＬＬ符号に比べてＴ　＋ｓ　
ｌ　ｎが約３３％大きく、Ｔｗａｉｎ　ｘＴ、が約６．
７％大きくなっている。

また、符号語の最終の５ビットが全て“Ｏ”である符号
語を選択することによって、ワード同期はずれより復帰
し易くなる。このため、高密度デジタル記録あるいは高
速伝送等において、波形干渉を減少させることができ、
その実用効果は極めて高い。

［他の実施例の説明　（第９図〜第１３図）］次に、他
の実施例として、基本データ語長ｍ＝３ビット、基本符
号語長ｎ＝５ビット、符号語長数ｒｅｓｔ　＝２．ｄ＝
１．に＝５なる可変長符号の形成法について説明する。

但し、説明の都合上、上述した条件（１）を満たす符号
語を（ｄ、ｋ）制限符号語、条件（１）と（２）を満足
する符号語を有効符号語、条件（１）〜（３）の全てを
満たす符号語をユニークな符号語と呼ぶ。

ここで、３ビットのデータ語のパターンを、例えば第１
０図のＡ−Ｈの如くとする。但し、記号Ａ−Ｈと３ビッ
トのビットパターンとの対応は任意である。

第１１図は、ｄ＝１．に＝５を満たす５ビットからなる
１３個のパターン例を示している。これら１３個のパタ
ーンから、８個のパターンを選んでデータ語に対応させ
る。ここで、最後のビットが“０“の符号語が８個ある
ため、これに対応させると第１２図に示すようになる０
次に、ｋ制限を“５”とするために、データ語Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｈには、後続の符号語の先頭１ビットによって変化
する符号語を割当てる。こうして作成された符号を第１
３図に示す、ここで、Ｘは後続の符号語の先頭の１ビッ
トの補数を表している。このままではｄ＝１であるため
、第１３図において、接続することによってｄ＝１とな
るデータ語の組合わせに対しては連続する３ビットのデ
ータ語を６ビットのデータ語と考え、これにＩＯビット
の符号語を対応させる。このようにして、第９図にしめ
ず符号化コードが得られる。

この場合での、第１図の符号化回路の動作を説明すると
、前述と同様にして入力データピット列１０は、シフト
レジスタ１１に入力される。ただし、ここではシフトレ
ジスタ１１は６ビットである。このシフトレジスタ！■
によってシリアルからパラレルレールに変換されたデー
タは、ラッチ回路１２を通して符号化回路１３に送られ
る。この符号化回路１２では、６ビットのうちの先頭か
ら３ｒ（１≦ｒ≦２）ビットが、第９図の３ｒビットの
データ語のいずれかに等しいとき、対応する符号語に変
換してシフトレジスタ１４に出力する。ここでは、前述
の実施例の場合と同様に、データ語長の長いものから優
先して比較していく。

この場合、後続の符号語によって出力する符号語を変更
することは、予めそれらの組合わせをＲＯＭなどにルッ
クアップテーブルとして記憶しておいても良く、また出
力した後で、ｄ制限が破られるパターンを検出して変更
するようにしてもよい、こうして符号化され、シフトレ
ジスタ１４によってシリアルデータに変換された符号語
は、ＮＲＺＩ変調されて出力される。

更に、第２図の復号化回路２３では、符号化された１０
ビットデータを入力し、先頭から３ｒ（１≦ｒ≦２）ビ
ットが、第９図の３ｒビットの符号語のいずれかに等し
いとき、対応するデータ語をシフトレジスタ２４に出力
する。このときも前述の場合と同様に、符号語長の長い
ものから順に比較を行っていく、つまり、最初に１０ビ
ットの符号語長かを調べ、１０ビットで一致しなければ
次に５ビットで比較するようにしている。

以上説明したように本実施例によれば、“０“のラン数
を１以上で５以下とすることにより、データ語に対応す
る符号語を後続の符号語によって変更したり、変換する
ビット長を変更することにより、従来の（２，７）ＲＬ
Ｌ符号に比べてＴ、が約２０％も大きく、Ｔ、□が約り
０％小さい符号が得られた。なお、Ｔ、ｌｎ＝１．２０
゜Ｔ、、、＝３．６０．Ｔ、＝０．６０．Ｔ、、、／Ｔ
、、、ｌ＝０．３０なっている。これにより、高密度デ
ジタル記録あるいは高速伝送などにおいて、時間軸変動
の影響を少なくできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、高密度デジタル記
録や高速伝送などにおいて、時間軸変動を抑えることが
できる効果がある。

また、本発明によれば、高密度デジタル記録や高速伝送
などにおいて、波形干渉を少なくでき、また、ワードの
同期ずれより復帰し易い符号化を実現できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の符号化回路のブロック図の一例を示す
図、 第２図は実施例の復号化回路のブロック図の一例を示す
図、 第３図は本実施例のデータ語と符号語との対応を示す図
、 第４図（Ａ）は（２，７）ＲＬＬのデータ語と符号語と
の対応を示す図、 第４図（Ｂ）はＭＦＭのデータ語と符号語との対応を示
す図、 第５図は基本符号語のビットパターンと本文での説明に
用いた記号との対応を示す図、第６図は基本符号語の接
続可能な組合わせを表した図、 第７図はユニークでない符号語の組合わせを説明した図
、 第８図は基本データ語のビットパターンと本文での説明
で用いた記号との対応を示す図、第９図は他の実施例の
データ語と符号語との対応を示す図、 第１０図は他の実施例のデータ語のビットパターンと本
文の説明で用いた記号との対応を示す図、 第１１図は他の実施例のｄ＝１．に＝５を満足する５ビ
ットパタ一ン例を示す図、 第１２図は第１１図から最後が“Ｏ”の符号語を抽出し
た例を示す図、そして 第１３図は第１２図の符号語より接続する符号語を考慮
した符号語例を示す図である。 図中、１ｏ・・・入力データピット列、１１，１４．２
１．２４−・・シフトレジスタ、１２．２２・・・ラッ
チ回路、１３・・・符号変換回路、１５・・・ＮＲＺＩ
変調回路、２０・・・入力符号ビット列、２３・・・符
号逆変換回路である。 特許出願人　　キャノン株式会社 デーク需 符号語 第３図 第２図 テ“−７官吾 Ｗ１語 ｆ−タ官吾 府号話 第４図（Ａ） 第５図 データＬ吾 符５ｆ謁 ×は侵漣介つ１ビ、ットＯ不冷゛歓 〒１７Ｌ吾 第１０図 府千語 第１２図 府号語 冴号詔 Ｘ１ｔｆ灸別Ｌｒ）ｌビットの褌憂χ 第１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基本データ語長をｍビット、基本符号語長をｎビ
   ットとするとき、所定数ｒに対してｍ×ｒビットのデー
   タ語をｎ×ｒビット（ｍ＜ｎ）の符号語に変換する符号
   変換装置であつて、 符号語に変換された符号語同士を接続するとき、前記符
   号語中における２進符号ビット列の“１”と“１”の間
   の“０”のラン数が所定の範囲内にあるように符号化さ
   れることを特徴とする符号変換装置。
2. （２）前記符号化手段は基本データ語長ｍを２ビット、
   基本符号語長ｎを５ビットとし、所定数にを１≦ｒ≦４
   とし２ｒビットのデータ語を５ｒビットの符号語に変換
   するようにし、“０”のラン数が４以上１９以下になる
   ように先行する符号語に後続の符号語を接続するように
   したことを特徴とする請求項第１項に記載の符号変換装
   置。
3. （３）前記符号化手段は基本データ語長ｍを３ビット、
   基本符号語長ｎを５ビットとし、所定数にを１≦ｒ≦２
   とし３ｒビットのデータ語を５ビットの符号語に変換す
   るようにし、“０”のラン数が１以上５以下になるよう
   に先行する符号語に後続の符号語を接続するようにした
   ことを特徴とする請求項第１項に記載の符号変換装置。