JPH0231219A - 改良されたデータ復調システム - 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） 本発明は一般に信号復調の分野に関し、より詳しくは、
例えばデジタルデータ処理システムでデータを記憶する
のに使われる大容量記憶媒体に記憶され、それで表され
たデジタルデータを識別する信号など、低い信号対ノイ
ズ比を持つ信号の復調に関する。

（従来の技術） 一般に大容量記憶媒体では、２進のデジタルデータが記
憶媒体における遷移のパターンとして記録される。例え
ば、磁気的記憶媒体上のデータは磁気極性の変化によっ
て表され、光学的記憶媒体上のデータは反射率または透
過率の変化によって表される。これらの遷移パターンが
、記録を容易にするようにエンコードされたデジタルデ
ータと対応している。磁気メモリが誘導型読取ヘッドに
よって読み取られるとき、あるいは光学メモリが光スキ
ャナによって読み取られるとき、遷移パターンに対応し
た相対的に正及び負のピークあるいは大及び小の信号を
含むアナログ信号が発生される。システムのノイズやそ
の他の影響で歪んでいたＤ、非線形になっているかもし
れないそれらのアナログ信号が復調され、元の遷移パタ
ーンを出来るだけ忠実に抽出して、一連の２進コード化
ビツトとして翻訳（解釈）する。その後、元のデジタル
データを再生するため、２進コード化ビツトがデコード
されねばならない。

ディスク上に記録されるデータの密度が増大するにつれ
、信号復調はますます困難になってきている。記録密度
が高くなると、遷移信号つまり遷移セルの記録に割り当
てられる媒体つまりディスクのスペースが実質上減少さ
れる。その結果、遷移セルから読み取られるバックグラ
ンドノイズに対する信号は小さくなる傾向があＤ、その
分誤って翻訳され易くなる。

信号が誤って翻訳されるのは、“小さい”遷移セルから
読み取られる信号を歪ませるシステムノイズ、あるいは
同じ遷移セル内でまたは隣の遷移セルにまでも信号ピー
クをシフトさせる、遷移セルを取り巻く周囲からの干渉
が存在するためである。遷移信号の誤った翻訳は２進コ
ード化ビツトにエラーを生じ、その結果デコード後、デ
ジタルデータにもエラーが生じる。

ノイズによる歪みあるいはピークのシフトに伴う信号の
誤った翻訳のため、こうして生じたデジタルデータのエ
ラーの大きさは、ソフトビット誤り率として分類されて
いる。ソフトエラーは、データがデータ処理で使われる
前に、システムのエラー補正処理によって補正されなけ
ればならない。

従って、システムのエラー補正コード（“ＥＣＣ”）が
暗に補正可能な誤り率が、記録密度に関する限界となる
。記録密度を現在の密度を超えて高める場合には、ピー
クシフトを含む信号対システムノイズの比が改善される
か、あるいは記録信号を発生及び回収をするのに使われ
る信号処理が改善されねばならない。このような改善の
一つの方法は、復調処理中に記録信号をもっと忠実に翻
訳することである。

（発明が解決しようとする課題） 忠実な信号翻訳を意図した各種の復調システムが、現在
使われている。一部のそれほど複雑でないシステムは、
一定の範囲内の振幅またはピークを持つ信号の存在を検
出し、それらを２進コード化ビツトとして翻訳する振幅
検出器及びピーク検出器を用いている。その他のもっと
複雑なシステムは、振幅またはピークの検出前にアナロ
グ信号を濾波して向上するためのさまざまな形の信号処
理を用いている。これらの技術は、現在の記録密度に対
して良好に機能している。しかし、記録密度が増大し、
システムノイズ及び隣接セルとの干渉によるピークシフ
トに伴う歪みの可能性が大きくなるにつれ、変調システ
ムも２進コード化ビツトを忠実に翻訳できるようにさら
に高度化されねばならない。

（課題を解決するための手段） 本発明は、例えば磁気的または光学的記憶媒体上の記憶
データを表すアナログ信号を復調するための、信号中の
情報のより忠実な翻訳を可能とする新規で改良された信
号復調器を提供する。つまＤ、本発明の復調器は、より
高い記録密度及び／又はより低い信号対ノイズ比で記録
されたデータを復調して、既存のエラー補正能力と適合
可能な誤り率つまり信号翻訳の品質を保つのを可能とす
る。

要約すれば、本改良復調器では、（ｉ）遷移セル内の信
号の振幅、（ｉｉ　）隣の遷移セル内の信号の振幅、及
び（ｉｉｉ　）記録の非線形性及びシステムノイズがど
のように信号に影響を及ぼすかの分類におけるシステム
経験に基づいていて、遷移セル内に記録されている信号
にデジタル値を割り当てる。ある遷移セル内の信号に対
応した２進値を識別するために、その遷移セル内と該セ
ルに隣接した選定数の遷移セル内の記録されたアナログ
信号が、各遷移セル内で選定回数をそれぞれサンプリン
グされる。そして、各信号サンプルの振幅がｍビットの
デジタル信号記号に変換される。次に、各信号サンプル
からのデジタル信号記号、あるいはデジタル記号の一部
が連結されて、翻訳ワードつまりベクトルを形成する０
次いでその翻訳ワードが、記憶されている探索テーブル
へ入力するのに使われる、すなわち翻訳ワードが遷移セ
ルに関する２進値を含むメモリロケーションへアクセス
するためのアドレスとして使われる。

探索テーブル内のエントリは、システム経験によって決
められる。まず、既知のデータストリングから読み取ら
れた信号に関する翻訳ワードが形成され、各々の翻訳ワ
ードに２進値が対応付けられる。こうして、システムノ
イズまたはピークシフトによって歪んでいるかもしれな
い既知信号に関する翻訳ワードが形成される。その後、
ある特定の翻訳ワードについて最も頻繁に対応した２進
値が探索テーブル内に記憶される、すなわちその翻訳ワ
ードによってアドレスされたメモリロケーションに記憶
される。

そして前記のごとく翻訳ワードが、記憶されている探索
テーブルへ入力するのに使われる、すなわち翻訳ワード
が探索テーブルを含んだメモリロケーションへアドレス
するのに使われる０次いで、そのアドレスに記憶されて
おＤ、同じ翻訳ワードとの最も多い遭遇に基づいて対応
付けられた遷移セルの２進値の良好な推定を表す値が、
遷移セルに割り当てられる。この結果、より高い記録密
度及び／又はより低い信号対ノイズ比での動作を得るた
めに、誤り率が最小に保たれる、すなわち信号翻訳が最
適化される。

本発明の特徴は、特許請求の範囲に厳密に記述されてい
る。発明の上記及びそれ以外の利点は、添付の図面に照
らし以下の説明を参照することによってより明瞭に理解
されよう。

（実施例） 第１図は、本発明に従って構成された復調器の機能ブロ
ック図を示している。第１図を参照すれば、メモリ　（
図示せず）から読み取られた記録信号が、通常の回路（
図示せず）によって処理され、すなわち増幅、濾波など
され、ライン８上に処理読取信号ＰＲＯＣＲＤが得られ
る。処理読取信号ＰＲＯＣＲＤは、限定ピーク検出器１
０とテーブル探索検出器１４の両方に接続される。限定
ピーク検出器１０は通常の設計で、同じく通常の設計で
ある位相ロックループ（ＰＬＬ）１２の入力にパルスを
加える。これらのパルスは、処理読取信号ＰＲＯＣＲＤ
中の１限定”ピーク、すなわち一般に所定の範囲外にあ
るノイズスパイクでなく、所定の範囲内にある信号ピー
ク（正または負）に対応している。これらのパルスに応
答して、位相ロックループ１２はセルクロック信号Ｃｆ
！ＬＬＣＫを発生し、該信号が連続した遷移セルＢ、を
有効に限定する一連のパルスを構成する。次いで、セル
クロック信号にＣＥＬＬ　　ＣＫがテーブル探索検出器
１４にクロック入力される。遷移セルを限定するパルス
の数は、後で論じるように、選ばれたサンプリング方式
（戦略）によって決まる。

第２図を参照して後で詳述するテーブル探索検出器１４
が、各遷移セル毎に少なくとも１回処理読取信号ＰＲＯ
ＣＲＤをサンプリングし、信号サンプルを処理読取信号
ＰＲＯＣＲＤの振幅を表すｍビットのデジタル記号に変
換する。次いで、現遷移セルＢ、とその前後の選定数の
遷移セルに関するデジタル記号が、翻訳ワードを形成す
るのに使われる。この翻訳ワードが、記憶されている探
索テーブルにアクセスし、翻訳ワードに対応した２進値
を現遷移セルＢ、へ割り当てるためのアドレスとして使
われる。翻訳ワードを形成するのに使われる遷移セルの
数は、後述するように選ばれたサンプリング方式に依存
する。

次に、反復処理を用いて、連続する遷移セルに関する翻
訳ワードが形成される。つまＤ、遷移セルＢ、のための
翻訳ワードを形成するのに使われた遷移セルの幾つかの
サンプルが、連続する遷移セルから取られた追加のサン
プルと併せて゛、遷移セルＢ　ｊ＋１のための翻訳ワー
ドを形成するのに使われる。翻訳ワードを形成する反復
処理は、適切な数の前後のセルを含む各遷移セルに２進
値が割り当てられるまで、あるいはデータに関連した信
号を含む各遷移セルに２進値が割り当てられるまで繰り
返される。翻訳ワードが形成されない遷移セル、例えば
データストリームの始めと終わりの遷移セルは、通常の
手段によって翻訳されるか、あるいは翻訳されない。

第２図は、テーブル探索検出器１４の詳細なツブロック
図を示している。第２図を参照すれば、検出器１４は遅
延器１５、アナログ／デジタル（“Ａ／Ｄ”）変換器１
６、シフトレジスタ１８、及び読取専用メモリ　（“Ｒ
ＯＭ”）からなる探索テーブル２０で構成されている。

ＲＯＭ２００は、例えばランダムアクセスメモリなど、
任意のプリロード型メモリで置き換え可能である。処理
読取信号ＰＲＯＣＲＤが、Ａ／Ｄ変換器１６に接続され
、Ａ／Ｄ変換器１６は、位相ロックループ１２（第１図
）からのセルクロック信号ＣＥＬＬＣＫによってエネー
ブルされると、処理読取信号ＰＲＯＣＲＤをサンプリン
グする。Ａ／Ｄ変換器１６が処理読取信号ＰＲＯＣＲＤ
を、サンプリング方式の一部として選ばれた各遷移セル
内の−または複数の位置でサンプリングするように、遅
延器１５がセルクロック信号ＣＥＬＬ　　ＣＫのパルス
を位置決めする。従って、処理読取信号ＰＲＯＣＲＤは
各遷移セル内で１回以上サンプリングされる。但し、取
られるサンプルの数、すなわち一つの遷移セルを構成す
るセルクロツタ信号ＣＥＬＬＣＫのパルス数は、（後述
するように）採用したサンプリングに依存する。以下ま
ず、セル毎に一つのサンプルが取られるものと仮定する
。その後、セル毎に“ｎ”個のサンプルという一般的な
ケースを論じる。

Ａ／Ｄ変換器１６は、各サンプルの振幅に応じて、ｍビ
ットのデジタル記号を発生する。ここで、ｍは例えば８
ビツトで、高位ビットが符号を表し、残りのビットが処
理読取信号ＰＲＯＣＲＤのサンプルの大きさを表す。Ａ
／Ｄ変換器１６は通常の設計で、処理読取信号ＰＲＯＣ
ＲＤ傷信号特性に応じて線形または非線形とし得る。次
いで、セルクロック信号ＣＥＬＬ　　ＣＫのパルスに応
シて、符号ビットと大きさを表す選定数の高位データビ
・７トが各々のデジタル記号からシフトレジスタ１８内
へとシフトされる。

シフトレジスタ１８内に記憶された各ビットが有効に連
結され、ＲＯＭ２０内に記憶されている探索テーブルを
アクセスするのに使われる翻訳ワードつまりベクトルを
形成する、すなわちこの翻訳ワードがＲＯＭ２０内のメ
モリロケーションをアドレスするのに使われる。次いで
、アドレスされたロケーションに記憶されている値が、
シフトレジスタ１８に記憶されたサンプルに対応する遷
移セルに割り当てられる。

尚、シフトレジスタ１８がクロック入力される度に、レ
ジスタの内容がシフトされ、最も最初のサンプルがレジ
スタからシフトアウトされ、次のサンプルに関する新た
なデジタル記号がシフトレジスタ１８内ヘシフトされる
ように、各々の遷移セルに対応したサンプルがシフトさ
れることが理解されよう。

新たなサンプルが取り込まれた後、サンプルシフトレジ
スタ１８の内容が再び連結され、前の遷移セルＢＪのす
ぐ後に続（遷移セル、すなわち遷移セルＢ　ｊ　＋　１
のための翻訳ワードを形成する。新たな翻訳ワードを用
いて探索テーブルが再びアクセスされ、遷移セルＢｊや
、に２進値が割り当てられる。

上記のプロセスは後に続く各遷移セル毎に、翻訳ワード
が形成可能ないずれの遷移セルにも２進値が割り当てら
れるまで、すなわち必要な数の前後の遷移セルについて
サンプルが得られる各遷移セルに２進値が割り当てられ
るまで繰り返される。

尚、読取動作の始めまたは終わりまで、完全な翻訳ワー
ドを形成するのに必要な数の前または後の遷移セルが存
在しないことがある。このような場合、２進値を遷移セ
ルへ割り当てるのに探索テーブルを用いる必要はない。

その代わりに、通常の方法やランダムな割当によっ、て
遷移セルに２進値が割り当てられるか、あるいは２進値
を割り当てなくともよい。記録データストリームの最初
の数ビット及び最後の数ビットは一般に、データでなく
ビット同期及び／又は充填のために使われるので、セル
信号は忠実な復調を必要としない。

前述したように、各遷移セル毎に複数のサンプル、例え
ば“ｎ”個のサンプルを用いてもよい。

この場合、Ａ／Ｄ変換器１６とシフトレジスタ１８は各
々、翻訳ワードが形成される前にｎ回、すなわち各サン
プル毎に１回作動する。シフトレジスタ１８が１回シフ
トした後、シフトレジスタ１８の出力がカウンタ２４（
第２図）からの信号によってエネーブルされると、所定
数のセルからの各々ｎ個のセルサンプルの一部分を用い
て翻訳ワードが形成される。次いで、前述した方法でそ
れぞれの遷移セルに２進値が割り当てられる。

テーブル探索検出器１４の動作を、一つの特定のサンプ
リング方式も同時に示した第３図を参照してさらに説明
する。各遷移セルが１回づつサンプリングされ、５個の
連続した遷移セルからのサンプルが翻訳ワードを形成す
るのに使われる。例えば、セル番号１の翻訳ワードは、
遷移セル−１，０、ｌ、２及び３からのサンプルを用い
る。翻訳ワードを形成するのに使われるセルの数は、用
いるサンプリング方式によって決まＤ、選択されるセル
の数は２進値が割り当てられるべき遷移セル、この例で
は番号１の遷移セルを中心として対称でなくてもよい。

Ａ／Ｄ変換器１６（第２図）が、アナログ信号サンプル
の振幅を表すｍビットのデジタル記号を発生する。次い
で、各ｍビットのデジタル記号のうち選定数、Ｘ、のビ
ットがシフトレジスタ１８（第２図）内に記憶され、翻
訳ワードを形成するのに使われる。翻訳ワードに含めら
れるビットの選定数は、用いるサンプリング方式に依存
する。

一実施例では、各ｍビットのデジタル記号の中から４ビ
ツト、例えば符号ビットと大きさを表す３つの高位デー
タビットが選ばれる。シフトレジスタ１８は、各々のデ
ジタル記号から選ばれた４ビツトを記憶し、これらのビ
ットが番号１の遷移セルに関連した翻訳ワードとして出
力される。従って、ｎ＝５の値を用いれば、翻訳ワード
は２０ビツトを含む。次いで、この２０ビツトの翻訳ワ
ードがＲＯＭ２０　（第２図）内に記憶されている探索
テーブルをアクセスするのに使われる、すなわちＲＯＭ
２０内のメモリロケーションにアドレスして、そのアド
レスロケーションに記憶されている２進値が番号１の遷
移セルに割り当てられる。

次に、Ａ／Ｄ変換器１６が番号４の遷移セル内の信号を
サンプリングし、その信号の大きさを表すｍビットのデ
ジタル記号を発生する。該デジタル記号がシフトレジス
タ１８に与えられ、シフトレジスタはその記号中から選
ばれたＸビットを記憶し、番号−１の遷移セルからのサ
ンプルに対応したビットをシフトアウトする。従って、
シフトレジスタ１８は番号０−４の遷移セルに対応した
各々のデジタル記号から選ばれたＸ個のビットを含み、
これらから番号２の遷移セルに関する翻訳ワードが形成
される。

ついで、この翻訳ワードがＲＯＭ２０をアドレスするの
に使われ、アドレスされたメモリロケーションに記憶さ
れている２進値が番号２の遷移セルに割り当てられる。

上記のプロセスは、以後の遷移セル３〜ｌＯにＲＯＭ２
０からの２進値が割り当てられるまで繰り返される。遷
移セル１０．１１及び１２のための翻訳ワードは、これ
らのセルが必要な数の前または後の遷移セルを持ち合わ
せていないので発生されず、それらセルの２進値を決め
るのには任意割当を含む通常の手法が使え、あるいは割
当を行わなくともよい。

ＲＯＭ２０　（第２図）内に記憶される探索テーブルの
エントリは、システム経験に基づいている。

探索テーブルを作成する一つの方法は、次の通りである
。まず、既知のデータストリングがエンコードされ、メ
モリに書き込まれる。次いで、これら既知のエンコード
されたデータストリングがメモリから読み取られ、（後
述する）選ばれたサンプリング方式に基づいて、エンコ
ードデータに関する翻訳ワードが形成される。次に、既
知の遷移セル値が翻訳ワードに割り当てられる。多数の
エンコードされたデータストリングが読み取られた後、
それぞれ特定の翻訳ワードに最も頻繁に関連した値が、
ＲＯＭ２０内のその翻訳ワードに対応したアドレスに記
憶することによって探索テーブルに入力される。

既知のエンコードされたデータストリングを読み取るこ
とによって可能な全ての翻訳ワードに遭遇したところで
、探索テーブルが満たされる。可能な全ての翻訳ワード
に遭遇しない場合は、残りの翻訳ワードへ２進値を割り
当てるのにアルゴリズムが使われ、これらの２進値が探
索テーブルに入力される、すなわちＲＯＭ２０（第２図
）内の残りの翻訳ワードに対応したアドレスにそれら２
進値が記憶される。

２進値を翻訳ワードへ割り当てるのに使われるアルゴリ
ズムは、例えば、エンコードデータ及び対応する翻訳ワ
ードにおける観測パターンと、システムノイズに関する
基本的な仮定とに基づくものとし得る。一実施例で使わ
れるアルゴリズムは、観測ノイズとデータパターン、及
び処理読取信号ＰＲＯＣＲＤにおける変動は同じ遷移セ
ルの信号値について異なる翻訳ワードをもたらし、また
異なる翻訳ワードは相互にある一定の“距離内に恐らく
入るという仮定に基づく。ここで、“距離”とは２つの
翻訳ワードにおける対応したサンプル間の差の二乗平均
として定義される。但し、各サンプルは選定数のビット
からなる。

つまＤ、翻訳ワードＡがＡ＋　、Ａｚ　、Ａ３、Ａ４・
・・ＡＮを含み、翻訳ワードＢがＢ＋、Ｂｚ、ＢＪ　、
Ｂ、　　・・・Ｂｏを含む場合、ＡとＢ間の距＃ＩＤは
次のように定義される： 距離りの最大値がシステム経験に基づいて選ばれ、既知
の２進値を持つ翻訳ワードのＤ内にある、距離公式を用
いて形成された翻訳ワードに、最も近い翻訳ワードの既
知値が割り当てられる。

ある翻訳ワード！。が異なる既知の２進値を持つ２つの
翻訳ワード■１とＩ２から等しい距離にあるとき、翻訳
ワード！。には■、またはＩ２のどちらかのうち最も頻
繁に関連付けられた値の方が割り当てられる。翻訳ワー
ド１．に対応すべき値の選択は、例えば既知データを復
調する際にＩｌまたはＩ２が関連付けられた相対的頻度
、あるいは■、またはＩ８がそれらに割り当てられた値
と関連付けられた時間比率に依存してなされる。

つまＤ、例えばＩ１が１０回のうち９同値１と関連し、
Ｉ２が１０回のうち８同値０と関連したとすれば、翻訳
ワード１０には値ｌが割り当てられる。■、とＩ２がそ
れぞれ同じ時間比率で特定の値と関連していれば、どち
らの値を■。に割り当ててもよい。

第４図は、最大距離りが２に等しい遷移セルｌ（第３図
）、すなわち−４、−４、Ｏ１４，１に対応した翻訳ワ
ードに関し上記のアルゴリズムを用いた結果を示してい
る。つまＤ、アルゴリズムを用いて形成された各々のワ
ード、例えば−３、−４，０，４，１及び−３、−３，
０，４、ｌに値１が割り当てられ、−４、−４，０，４
、ｌから距離２内の翻訳ワードを用いてアドレスされる
ＲＯＭ２０の全てのロケーションに１が記憶される。一
実施例において、使われる最大距離は７で、３から７の
距離については２進値を翻訳ワードに割り当て、それら
の値をＲＯＭ２０内に記憶するのに同じ手法が辿られる
。アルゴリズムを用いた後でも、可能な翻訳ワードによ
ってアドレスされるＲＯＭ内のいずれかのロケーション
が満たされていない場合、そのようなロケーションには
ランダムに１または０が割り当てられ、可能な全ての翻
訳ワードがそれぞれ対応した２進値を持つようにされる
。

探索テーブルを作成する別の方法では、ノイズを含まな
いデータをエンコードし、できるだけ多くのエントリで
テーブルを満たす０次いで、制御された量のノイズがエ
ンコードデータに加えられて追加のテーブルエントリを
満たし、最後にテーブルエントリを完成するのにアルゴ
リズムが使われる。システムの特性に従ってテーブルを
満たすように、２つのテーブル充填方法の各種組合せを
用いることもできる。

翻訳ワードを発生するのに使われるサンプリング方式は
、システム経験とそのシステムに関する各種の仮定に基
づいている。一実施例において、システムに関する基本
的な仮定は、データ信号のエネルギーがそれ自身の遷移
セルに最も強く集中しているというものである。この仮
定は、サンプリングを少数の隣接する遷移セルに制限す
るという判断に至る。従って、（ｉ）各サンプル毎に同
じサンプリング精度を用いる、すなわちサンプリングさ
れたアナログ信号の大きさを表す各デジタル記号から同
じ数のビットが選ばれる、（ｉｉ）各遷移セルの中心に
おける一つのサンプルを用いる、（ｉｉｉ　）隣接する
５つの遷移セル、すなわちＢｏとそのすぐ前後各２つの
遷移セルをサンプリングする、及び（ｉｖ）各デジタル
記号から４ビツト、すなわち符号ビットと大きさを表す
３つの高位データビットを選択する、という判断を行っ
た。従って、必要な数の隣接する遷移セルを持つ各遷移
セル毎に２０ビツトの翻訳ワードが形成される。

上記の仮定に基づいて設計されたその他多くの方式も、
使用可能である。例えば、２進値を割り当てるべき遷移
セルがセルＢ、である場合、Ｂ−、、Ｂ−４ｓい　・・
・、ＢＯ、Ｂｌ　％　　・・・、ＢＪをサンプリングし
く但しｉ″は“ｊ”に等しくてもまた等しくなくてもよ
い）、各サンプルに対応したデジタル記号から特定のビ
ットを選んで翻訳ワ−ドを形成する任意の方式が使える
。当業者であれば、システムに関する各種の仮定及び判
断において、使用する記録媒体、システムの記録チャネ
ル特性、その他多くのシステムに依存した信号特性、及
びナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サンプリング速度など
既知のサンプリング制限も考慮しなければならないこと
が理解されよう。従って、サンプリング方式はシステム
間で著しく異なることがある。

システムの追加の改善には、翻訳ワードがアドレスとし
て探索テーブルへ加えられる前に、翻訳ワードに関する
論理機能を実行することが含まれる。このような機能は
、既知の信号特性を利用して、探索テーブルに加えられ
るビットの数を減らすことによって、探索テーブルの必
要なサイズを減少させるという利点を持つ。例えば、信
号が０の振幅を中心に対称である場合、ある翻訳ワード
はそれと逆の翻訳ワード、すなわち全てのサンプル値を
逆にして形成された翻訳ワードと、同じ２進値を割り当
てられるべきである。つまりこの場合論理関数は、例え
ば、中心のセル値が負のとき翻訳ワードの全ての値を反
転することによって、翻訳ワードを正の中心サンプル値
に規格化する。

この論理機能は、中心サンプルの符号ビットを冗長とし
、従って探索テーブルのサイズがＡに減少されるという
効果を持つ。上記の例では、翻訳ワードが５つのサンプ
ルの各々から４ビツトを取って、２０ビツトの翻訳ワー
ドを形成するので、２ｇｏ個のアドレス可能なメモリロ
ケーションが存在する。上記の論理機能を使えば、翻訳
ワードは１９ビツトだけを含み、従って探索テーブルは
２１０個のアドレス可能なメモリロケーションを有する
。

別の実施例では、探索テーブル１４（第１図）が各翻訳
ワード毎に、前述したような２進値と、対応した信頼性
評価とを含む。テーブルが一杯になったときに求められ
る信頼性評価が、翻訳ワードに対する２進値の信頼性レ
ベルを識別する。つまＤ、信頼性レベルはシステム経験
に基づいている。

テーブルへの充填処理時、翻訳ワードが既知のデータス
トリングについて形成される。テーブルへの充填処理待
翻訳ワードが現れる度に、翻訳ワードが同じ２進値と対
応付けられる場合、及びその翻訳ワードが比較的頻繁に
遭遇される場合、その翻訳ワードによって表されるセル
は対応した２進値を持つことがかなり確実である。従っ
て、対応した２進値と共に探索テーブルに記憶される信
頼性評価は高となる。しかし一方、特定の翻訳ワードが
ほぼ５０％の時間２進値１と対応付けられる場合、ある
いはその翻訳ワードが比較的頻繁に遭遇しなかった場合
、特定の２進値がその翻訳ワードに対応付けられ確実度
は低く、従って探索テーブルに記憶される信頼性評価は
低となる。

信頼性評価と組み合わせて、“ソフトデコーディングを
行う、すなわち−グループのエンコードデータビットに
関する最良の推定値を定式化し、例えばパリティビット
で推定値がダブルチエツクして、ソフトデコーディング
がコードワードを生じているかどうか、つまり推定値の
パリティが正しいかどうかを判定するのに使える幾つか
の方法も存在する。

パリティビットが使われる場合、エンコードされた２進
ビツトは、例えば９ビツトのグループで記憶され、各グ
ループは８ビツトのエンコードデータと１つのパリティ
ビットとからなる。一般に、グループ内で少なくとも１
つのフラックスの逆転が存在するのを保証するため、奇
数のパリティが使われる。記録データが復調されるとき
、復調器が各遷移セルに、予備の２進値とこれに対応し
た信頼性評価を割り当てる０次いで、予備値の割当がグ
ループ遷移セルの８つ全てに与えられた後、そのグルー
プのパリティピットが正しい値に対してチエツクされる
。パリティビットが正しければ、予備値がそれぞれの遷
移セルに割り当てられ、次いでビットがデコードされて
エンコードデータを再生する。

グループのパリティピットが正しくないと、エンコード
データの“より良い”推定値を形成する一つの方法とし
て、最も信頼性評価が低いビットの２進値を０から１へ
あるいは１から０へ切り換えた後、こうして得られた２
進値をグループ内の遷移セルに割り当てる。最も低い信
頼性評価を持つビットが最も誤っていると見込まれるビ
ットであるため、各遷移セルに正しい２進値を割り当て
られる可能性がそれによって高まる。

エンコードデータグループのより良い推定値を形成する
別の方法は、“最尤”デコーディングとして知られてい
る。データをエンコードするのに使われる（ｎ、ｋ）エ
ラー補正コードは、情報理論に関するＩ　ＥＥＥ会報中
のＪａｃｋ　Ｋ、　Ｗｏｌｆの論文、「格子状図（ｔｒ
ｅｌｌｉｓ）を用いた線形ブロックコードの効率的な最
尤デコーディングＪ　、Ｖｏｌ。

ＩＴ−２４、隘１．１９７８年１月、ＰＰ７６−８８で
記述されているような格子状図によってグラフの形で表
すことができる。第５図が、（７，４）コードのための
格子状図２６を示している。格子状図は２（ｙ＋−ｋ）
つまり２″個のレベルを有し、各レベルは（７，４）コ
ードのパリティチェックマトリクスＨの行に従ってラベ
ル表示される。

（７，４）コードの各コードワードは、格子状図２６内
のノードＡからノードＢまでの経路によって表される。

つまＤ、７ビツトからなるコードワードは、ノードＡか
らノードＢまで格子状図２６を通過する７個の通路区間
を辿ることによって見いだされ、各通路空間がコードワ
ードのビットを表している。実線の水平線がＯを表し、
点線の斜め線が１を表す。

データ１０１０に対応したコードワードに関するコード
ワード経路の例が、第５図中矢印で示しである。ノード
Ａから出発して、第１ビツトは１であＤ、ノードＡから
１０ルベルのノードへと伸びた点線区間を辿る。この区
間が終るレベルは、該区間の前のレベルに関連したラベ
ルと、第１ビツト及びパリティチェックマトリクスＩ（
の第１行の積との排他的ＯＲの結果に対応する：Ｏｏｏ
＋　（１）（１０１）＝１０１ 但し“＋”は排他的ＯＲの演算を表す。

第２ビツトは０で、レベルｌＯ１の第１ノードから同一
レベルの第２ノードへと延びた実線区間によって表され
る。この区間が終るレベルは、前のレベルに関連したラ
ベルと、Ｏビット及びパリティチェックマトリクスＨの
第２行の積との排他的ＯＲの結果に対応する： １０１＋　（０）（１１１）＝１０１ 第３ビットはｌで、レベル１０１の第２ノードから０１
ルベルの第１ノードへと延びた点線区間によって表され
る。この区間が終るレベルは、前のレベルに関連したラ
ベルと、第３ビツト及びパリティチェックマトリクスＨ
の第３行の積との排他的ＯＲの結果に対応する： １０１＋　（１）（１１０）＝０１１ 第４ビットは０で、００１ノードから００ルベルの次の
ノードまでの点線区間によって表される。この区間が終
るレベルは、前のレベルに関連したラベルと、第４ビツ
ト及びパリティチェックマトリクス■（の第４行の積と
の排他的ＯＲの結果に対応する。従って、この区間は前
の区間と同じレベルに終る。コードワード経路の残りの
３区間は、経路の第４区間が終るレベルによって識別さ
れる。つまＤ、残りの３区間はそのレベルに対応したル
ートを辿る。この例では、第４区間が０１ルベルに終っ
ている。従って、コードワードの第５．６及び７ビツト
にそれぞれ対応した経路の第５．６及び７区間は０１１
である。こうして、本例、で得られるコードワードＣは
１０１００１１である。尚、第４のコードワードビット
を表す各ノードは、ノードＢまで至るびりたり１つのル
ートを持つことが理解されよう。

Ｃが（７，４）コードワードであるという事実は、パリ
ティチェックマトリクスＨの各行をＣの対応するビット
と乗算し、それらの全積の排他的ＯＲを取れば、Ｃが（
７，４）コードワードである場合全て０になることによ
って実証できる：（１０１）（１）　＋　（１１１）（
０）÷（１１０）　（１）÷（００１）（０）　＋（１
００）（０）　＋　（０１０）（１）　＋　（００１）
（１）　＝　０００格子状図２６を用いる好ましい方法
では、信頼性評価が格子状図の各区間と関連付けられる
。各経路における区間の信頼性評価が加えられ、最も高
い累積信顧性評価を持つ経路、すなわち“最大に見込ま
れる（最尤）”経路が、グループ遷移セル値の最良の推
定値を表す。

一例として、コードワード内の各ビットが第６図の第１
表に示した信頼性評価を有するものと仮定する（第８図
、ステップ２８）。対応した格子状図２６が第７図に示
されている。第８図は、格子状図２６を用いて遷移セル
グループにコードワードを割り当てるために発展された
アルゴリズムのフローチャートである。第７及び第８図
を参照すれば、格子状図２６のノードＡから出発して、
ビット位置ｌ　（第６図）についての信頼性評価がその
ノードから延びた区間Ｕ及び■の各々に割り当てられる
（ステップ３Ｏ−３２）。第１表によれば、第１ビツト
が１であれば、０．９の関連した信頼性評価を有し、ま
た０であれば、０．１の関連した信頼性評価を有する。

従って０．９の評価が１を表す点線の区間Ｕに割り当て
られ、０．１の評価が０を表す実線の区間■に割り当て
られる。次に、ビット位置２（第６図）に関連した信頼
性評価が区間ＵとＶの終わりのノードから延びた区間に
それぞれ害すリ当てられる（ステップ３４）。すなわち
、実線の区間ＷとＹにビット位置２の０に対応した０、
７の信頼性評価（第１表）が割り当てられ、点線の区間
ＸとＺにビット位置２の１に対応した０、　３の信頼性
評価（第１表）に割り当てられる。

状態図２６の残りの区間にも、信頼性評価が同様に割り
当てられる（ステップ３４−３６）。

状態図の各区間に信頼性評価が割り当てられたところで
、各ノード毎に信頼性評価が求められる。

まず、特定のノードに至る各ルートの信頼性評価が、そ
れぞれのルートにおける各区間の評価を加算することに
よって計算される。そして、最も高いルート評価がその
ノードに与えられる。例えば、ノードＣに至るルートは
２つ存在する。一方のルートは、信頼性評価が０．９の
区間Ｕ、信頼性評価が０．７の区間Ｗ、区間Ｗの終わり
から深さ３のノードへと延び、信頼性評価が０．７の水
平区間、及び上記深さ３のノードから深さ４のノードへ
と延び、信頼性評価が０．５の第４の斜め区間からなる
。

このルートは、２．８の信頼性評価を有する。別のルー
トは、信頼性評価が０．１の区間■、信頼性評価が０．
７の区間Ｙ１深さ２のノードから深さ３のノードへと延
び、信頼性評価が０．３の斜め間、及び上記深さ３のノ
ードから深さ４のノードへと延び、信頼性評価が０．５
の水平区間からなる。このルート信頼性評価は１．６で
ある。つまＤ、このノードには、２．８の信頼性評価が
割り当てられている。

信頼性評価は、各コードワード毎すなわち各経路毎に、
経路の各区間に割り当てられた評価を加算することによ
って求められる（ステップ３８）。

それぞれのコードワード経路の評価が計算されていくに
つれ、経路のノードから導かれる区間が“むしり取られ
ていく”、すなわちノードには達するが、そのノードの
信頼性評価を生み出したルートの一部でない区間は、最
尤コードワードの区間としての考慮対象から取り除かれ
ていく　（ステップ３８）。検討から除かれた区間は、
第７図中“Ｘ″で示しである。ノードＡからノードＢま
で経路が辿られたところで、１つのコードワードだけが
指示される。すなわちそこまで“有効な″区間を持つ残
った経路は１つだけ存在する。その他のコードワード経
路は各々、考慮から取り除かれた１つ以上の区間を含ん
でいる。

残った経路が最も高い累積評価を有し、最良の推定と見
なされる。こうしてデコードされたコードワードが、右
から左に読み取られる（ステップ４Ｏ−４２）、つまＤ
、第１表を用いて構成された格子状図２６から読み取ら
れたコードワードは、第７図中矢印で示したように１０
１００１１となＤ、対応した信頼性評価は４．５である
。

次のグループの７個の遷移セルに信頼性評価が割り当て
られるときには、新たな評価が格子状図２６の各区間さ
らにノードに割り当てられ、次の最尤コードワードがデ
コードされる（ステップ２８−３６）。格子状図２６を
用いて遷移セルの各グループにコードワードを割り当て
るアルゴリズムは、ソフトウェアまたはファームウェア
で実施できる。尚当業者であれば、最も高い信頼性評価
を持つ経路の判定を容易とするため、Ｖｉｔｅｒｂｉ＾
１ｇｏｒｉ　ｔｈａ＋やダイナミックプログラミングと
じて知られる方法を使えることが理解されよう。この種
の方法は、ブロックコード及び渦巻状コードでも使える
。

各グループの遷移セル内に少なくとも１つのフラックス
反転が存在することを保証するため、記録の前に、剰余
類リーダー（ｃｏｓｅｔ　１ｅａｄｅｒ）リーダーすな
わち（ｎ、ｋ）コードの超コードから得たコードワード
を（ｎ、ｋ）コードワードに加えてもよい。剰余類リー
ダーの付加は実質上、（ｎ　＋ｋ）コード全体を剰余類
リーダーに等しい量だけシフトさせる。最尤デコーディ
ングが使われる場合、格子状図は全て０のノードＡから
、ノードＢの代わりの非Ｏの右側ノードまで横切られる
。剰余類リーダーを含まない（７，４）コードを用いる
ときは、格子状図２６（第５図）がフラ・ノクスの反転
を含まない１つのコードワード経路、すなわち全てＯを
含むコードＡからノードＢへの水平経路、経路Ｓを有す
る。剰余類リーダーを含んだ（７，４）コードを表す格
子状図は、異なるコードワード経路を含む。例えば、ｏ
ｏｏｏデータのコードワードがｏｏｏｏｏｏｏでなくな
る。しかし、格子状図を横切るための規則は同じである
。

経路の終わりとして使われるノードは、剰余類リーダー
に依存する。

遷移セルに割り当てられた信頼性評価は、特定の遷移セ
ル信号に対する隣接遷移セルからの信号の影響あるいは
遷移セル信号に対するシステムノイズの影響などシステ
ム経験に基づく、遷移セルに記録されたビットの２進値
に関する良好な推定である。つまＤ、探索テーブルによ
っである特定の遷移セルに割り当てられる値は、以前の
変調方法を用いてその特定の遷移セルだけに基づいた遷
移セルの翻訳よりも、その遷移セルに関する正しい２進
値となる見込みが高い。新たな復調器は信号翻訳の品質
を著しく高め、すなわち記録されたアナログ信号の誤っ
た翻訳によるエラーを減少させ、誤り率の顕著な増加を
伴わずに高い密度での記録を可能とする。

上記した復調システムの使用は、記憶されているデータ
信号へのアクセスによって発生されるアナログ信号から
の２進エンコードデータの再生に限られない。メモリに
記憶可能な任意の種類の情報を、アナログ信号から回収
するのに使用可能である。例えば、本復調器は、音声が
アナログ信号に変換され、遷移シーケンスが音節を表す
ような音声認識でも使える。ある特定音節の前後の音節
を表す信号がその特定音節を表す信号に影響を及ぼすた
め、周囲の信号すなわち周囲の遷移セルシーケンスを考
慮に入れることによって、各音節信号のより忠実な翻訳
を行うことができる。また、用途によっては信号変調の
精度を最適化するため、エネルギー変化の周波数または
速度など、多数の遷移セルからの一部の信号特性を、信
号の振幅と組み合わせて使ってもよい。復調システムは
これらの特性を、信号を復調するための翻訳ワードの一
部として含み得る。

以上の説明は、この発明の特定実施例に制限されている
。しかし、発明の利点の一部または全てを維持しながら
、各種の変形及び変更を発明になし得ることは自明であ
ろう。そのため、特許請求の範囲の記載の目的は、発明
の真の精神及び範囲内に入るそのような全ての変形及び
変更を包含することにある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って、構成された復調器の機能ブロ
ック図；第２図は第１図に示した復調器で使われるテー
ブル探索検出器の機能ブロック図；第３図は第２図に示
した探索テーブルを作成するのに使われるサンプリング
方法を示す遷移セルの図；第４図は第２図に示した探索
テーブルを満たす方法を説明するための図；第５図はデ
ータをエンコードするのに使われるコードのグラフ表示
つまり格子状図；第６図は第２図に示した探索テーブル
から読み取られた遷移セル値及び対応した信頼性評価の
表；第７図は第６図に示したセル値と信頼性評価を用い
て構成された格子状図；及び第８図は該格子状図を使用
する際に含まれるステップを示すフローチャートである
。 ｌＯ・・・検出手段、１４（１６，１８）サンプリング
手段（１６；Ａ／Ｄ変換器）及びテ−プル探索手段（１
８；シフトレジスタ）、２０・テーブル。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）アナログ信号に応じて２進データ値を割り当てる
   データ信号復調装置において： Ａ、各々が２進データ値を記憶する、複数の選択的にア
   ドレス可能な記憶ユニットを含むテーブル； Ｂ、アナログ信号を反復してサンプリングし、該サンプ
   リングに応じてアナログ信号の各サンプルを表すデジタ
   ル記号を発生するサンプリング手段； Ｃ、前記テーブルと前記サンプリング手段に接続され、
   前記デジタル記号に応じて、デジタル記号の一部から翻
   訳ベクトルを反復形成し、該翻訳ベクトルを使って前記
   テーブルにアドレスし、前記サンプリングされたアナロ
   グ信号の２進データ値として割り当てられるデジタル値
   を前記テーブルから得るテーブル探索手段； を備えるデータ信号復調装置。
2. （２）前記データ信号復調装置がさらに： Ａ、前記サンプリング手段を用いて、既知データに対応
   したアナログ信号をサンプリングし；Ｂ、前記サンプル
   から前記翻訳ベクトルを形成し； Ｃ、前記翻訳ベクトルを既知データのサンプリング部分
   の２進データ値と対応付け； Ｄ、特定の翻訳ベクトルと対応付けられた２進データ値
   を、前記翻訳ベクトルによってアドレス可能なテーブル
   記憶ユニット内に所定の方法で記憶する； ことによって、各アドレス可能な記憶ユニットに２進デ
   ータ値を割り当てる手段を備えた請求項（１）記載のデ
   ータ信号復調装置。
3. （３）前記２進データ値を割り当てる手段がさらに：Ａ
   、既知データを用いて形成された翻訳ベクトルによって
   アドレス可能な記憶ユニットから所定の距離内にある各
   テーブル記憶ユニットに同じデジタル値を割り当てるこ
   と；及び Ｂ、前記距離が、２つの異なる翻訳ベクトルにおける前
   記デジタル記号の対応部分間の差の二乗平均であること
   ； を特徴とする請求項（２）記載のデータ信号復調装置。
4. （４）前記各々のテーブル記憶ユニットに記憶される２
   進データ値が、当該記憶ユニットにアドレスした翻訳ベ
   クトルと最も頻繁に対応した値である請求項（２）記載
   のデータ信号復調装置。
5. （５）前記サンプリング手段がさらに： Ａ、遷移パターンを読み取って該遷移パターンを表すア
   ナログ信号を発生する読取手段； Ｂ、前記アナログ信号のうち所定範囲内の大きさを持つ
   部分に応じて、複数の反復セルを限定する遷移セル信号
   を発生する発生手段；及び Ｃ、前記アナログ信号を受け取るように接続され、前記
   発生手段に応答し、前記遷移セル信号に応じてアナログ
   信号をサンプリングし、アナログ信号のサンプルを表す
   デジタル記号を生ずる信号サンプリング手段； を具備した請求項（１）記載のデータ信号復調装置。
6. （６）前記テーブル探索手段がさらに前記翻訳ベクトル
   をエンコードし、該エンコードされた翻訳ベクトルを使
   って前記テーブルをアドレスする請求項（１）記載のデ
   ータ信号復調装置。
7. （７）Ａ、遷移パターンを表すアナログ信号を受け取る
   手段： Ｂ、前記アナログ信号のうち所定範囲内の大きさを持つ
   部分を検出し、該検出に応じて複数の反復セルを限定す
   る遷移セル信号を発生する検出手段； Ｃ、前記アナログ信号を受け取るように接続され、前記
   検出段に応答し、前記遷移セル信号に応じてアナログ信
   号をサンプリングし、アナログ信号のサンプルを表すデ
   ジタル記号を生ずるサンプリング手段；及び Ｄ、前記デジタル記号の一部分を用いて形成された翻訳
   ベクトルに応じて、アナログ信号のサンプリング部分に
   ２進データ値を割り当てるテーブル探索手段； を備えた復調システム。
8. （８）テーブル内の複数のアドレス可能な記憶ユニット
   に２進データ値を割り当てるシステムにおいて： Ａ、既知データに対応したアナログ信号をサンプリング
   する； Ｂ、前記サンプルから翻訳ベクトルを形成する；Ｃ、前
   記翻訳ベクトルを、既知データのサンプリング部分の２
   進データ値と対応する； Ｄ、特定の翻訳ベクトルと対応付けられた２進データ値
   を、該翻訳ベクトルによってアドレス可能なテーブル記
   憶ユニットに所定の方法で記憶する； ことを備えた２進データ値割当システム。
9. （９）前記テーブルがさらに、前記記憶された２進デー
   タ値と対応して記憶された信頼性評価を含み、該信頼性
   評価が、アナログ信号のサンプリング部分に２進データ
   値を割り当てるのに使われた翻訳ベクトルに２進値が対
   応付けられた頻度に比例する請求項（７）記載の２進デ
   ータ値割当システム。
10. （１０）前記テーブル探索手段がさらに： Ａ、所定数の遷移セルに関する２進データ値とそれに対
    応した信頼性評価を記憶する記憶手段で、該所定数のセ
    ルが一グループを形成し、該グループセルの１つがパリ
    テイビットに対応する； Ｂ、前記グループのパリテイを判定するパリテイチェッ
    ク手段；及び Ｃ、前記グループパリテイが正しいとき、前記記憶手段
    内の２進データ値を前記グループに割り当てる手段；ま
    たは Ｄ、前記グループパリテイが正しくないとき、前記記憶
    手段内に記憶されており最も低い信頼性評価を持つ２進
    データ値を反転し、反転して得られた２進データ値を前
    記グループに割り当てる手段 を具備した請求項（９）記載の２進データ値割当システ
    ム。
11. （１１）前記テーブル探索手段がさらに： Ａ、所定数の遷移セルに関する２進データ値とそれに対
    応した信頼性評価を記憶する記憶手段で、該所定数のセ
    ルが一グループを形成する； Ｂ、前記記憶手段に接続され、前記グループの遷移セル
    に２進データ値を割り当てるデコード手段で： ｉ、グループコードワードを求める手段で、該コードワ
    ードが前記グループに関する可 能な２進データ値である； ｉｉ、前記グループコードワードの各々に関する累積信
    頼性評価を計算する計算手段； ｉｉｉ、最も高い累積信頼性評価を持つグループコード
    ワードを選ぶ選択手段；及び ｉｖ、前記選択手段によって選ばれたコードワードを前
    記グループに割り当てる手段； を具備したデコード手段； を具備した請求項（９）記載の２進データ値割当システ
    ム。
12. （１２）前記デコード手段によってグループに割り当て
    られる前記２進データ値が、アナログ信号によって表さ
    れるデータをエンコードするのに使われた（ｎ．ｋ）コ
    ードのコードワードである請求項（１１）記載の２進デ
    ータ値割当システム。
13. （１３）前記テーブル探索手段がさらに前記翻訳ベクト
    ルをエンコードし、該エンコードされた翻訳ベクトルを
    使って前記テーブルをアドレスする請求項（７）記載の
    復調システム。