JPH0254700B2

JPH0254700B2 -

Info

Publication number: JPH0254700B2
Application number: JP2072683A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Shinho
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-02-10
Filing date: 1983-02-10
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPS59146414A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、特にデータビツト４ビツトを符号語
８ビツトに変換する４−８変換方式のデイジタル
変調方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点一般に、デイジタル磁気記録は多量の情報を経
済的に記録でき、それを長期的にかつ安定に保存
できるなどの特徴をもつている。そのための情報
信号の変調方式としてはRZ（Return to Zero）、
RB（Return to Bias）、NRZ（Non−Return to
Zero）、NRZI（Non−Return to ZeroI）、FM
（Frequeucy Modulatiern）、PE（Phase
Encoding），MFM（Modified Frequeucy
Modulotion）、M²FM（Modified MFM）などの
方式が各種提案されてきた。しかし、最近ではこ
れら以外の新しい変調方式も各種提案されてい
る。例えば、4/5MNRZI、３PM（3Positiou
Modulotiern）、ZM（Zero Modulotion）などで
ある。デイジタル磁気記録においては、検出窓幅
Twが大きく、最小磁化反転間隔Tminが大きく、
最大磁化反転間隔Tmaxが小さく、線ビツト窓度
の最高磁化反転窓度に対する比DR（Density
Ratio）が大きく、又、磁化反転間隔Tminと検
出窓幅Twの積が大きくセルフクロツキング可能
な変調方式が望ましいとされている。最近、よく
用いられている変調方式としては、MFMや３
PMがある。第１図は各種変調方式の比較であ
る。

第１図において、 CODE RATE＝ｍ／ｎＴ，MIN＝ｍ／ｎ（ｄ＋１）・ＴＴ，Max＝ｍ／ｎ（ｋ＋１）・Ｔ DR＝data density／max tronsition density ＝Tmin／Ｔ＝ｍ／ｎ（ｄ＋１） TW＝ｍ／ｎ・Ｔ CLOCK PATE＝１／KW ｄ：ビツト“１”とビツト“１”との間のビツ
ト“０”の最小個数ｋ：ビツト“１”とビツト“１”との間のビツ
ト“０”の最大個数第１図からも明らかな如くデータ周期をＴとす
ると、MFMはTminがＴ、Tmaxが2T、DRが
１、Twが0.5、Tmin×Tw＝0.5T²と全体的にバ
ランスのとれた変調方式であることが判る。しか
し、さらに高密度化を実現する場合はTminが大
きい変調方式が望まれる。そこで提案されたもの
が３PMである。この方式は第１図からも判る如
く、Tw＝0.5T、DR＝1.5、Tmin×Tw＝0.75T²
とMFMより改善され、特にTminはMFMのＴか
ら1.5Tと大きくなつていることから高密度化指
向していることが判る。しかし、TmaxがMFM
の2Tに対し、6Tと大きく後退した方である。こ
れは記録信号を再生した場合、波形の中心線、即
ち、ベースライン変動が大きく表われるので、再
生波形をコンパレータでパルス化する場合、特別
の工夫が必要となる。これを行なわないと再生余
裕度が小さくなり、復調エラーが発生する。再生
波形を等化後積分する方式では、バルク型ヘツド
が微分特性を示すため、その直流成分が失われ、
それを積分しても直流を再生することは不可能で
ある。したがつて、再生波形の上下のエンベロー
プから再生波形の中心線を検出し、それを直流と
して利用する、いわゆるDC再生法なる方法がよ
く用いられる。この積分方式では、積分型のた
め、低域通過一高域減衰特性により高周波雑音に
は強い反面、前述の如く、DC再生を必要とする
ことから、低域の雑音、例えばハムなどに大変弱
くなる欠点がある。又、再生波形を微分し、その
ピーク値を検出し、パルス化する微分方式では、
最大磁化反転間隔Tmaxが大きすぎると、微分特
性のため、6Tの間隔の途中で雑音による疑似ピ
ークが発生してしまう欠点がある。そこで、疑似
ピークを防止するため、6Tでの間隔の途中での
疑似ピークをマスキングし、本来のピーク値のみ
を検出するためのマスキングゲート発生回路が用
いられる。これは微分をする前の再生波形の振幅
の適当なレベルで波形をパルス化する方法が採ら
れる。しかし、この方法は再生波形の振幅に依存
するため、再生波形のレベルが一定である必要が
ある。そのため、AGC、即ち、再生波形のレベ
ルを常に一定にする手法が不可欠である。又、最
大磁化反転間隔Tmaxが大きいとジツタに対し余
裕度が小さくなる。この様に、最大磁化反転間隔
Tmaxが大きいと種々の欠点が現われてくる。
又、３PM方式は３ビツトのデータビツトを６ビ
ツトの符号語に変換する方式のため、種々の変復
調ロツクを作るために若干難かしい1/3分周器を
必要とすることや、又、市販の汎用ロジツクで回
路を構成する場合は４ビツト単位の構成のものが
多いこと、又、デイジタルオーデイオなどでは１
つのサンプリングデータが16ビツト即３の整数倍
でなく、４の整数倍で構成されることが多いこ
と、又、このことから変調信号を復調した場合、
ドロツプアウトやピークシフトによる復調エラー
が発生するが、その場合のエラー伝搬が４ビツト
単位の方が１データの区切内で抑えられるなどの
点で４ビツト単位の変換方式の方が有利である。

これらの理由から、本発明者は別の変調方式と
して、３PM相当の性能を有するFEM−１
（Fouv to Eight Modulotion−１）、最大磁化反
転間隔Tmaxを6Tから5.5Tと改善したFEM−
２、さらにTmaxを5Tと改善したFEM−３、さ
らにTmaxを4.5Tと改善したFEM−４を既に提
案した。

まず、本発明の変調方法を説明する前に３PM
とFEM−４について説明しておく。

第２図は３PM方式の変換テーブルであり、３
ビツトのデータを６ビツトの符号語に変換して、
その符号語の系列をNRZIで変調するものであ
る。符号語は、ビツト“１”と次のビツト“１”
との間に少なくとも２つのビツト“０”が入るの
が特徴であるが、時系列的に古い符号語の５ビツ
ト目P₅が“１”で、さらに、これに続く符号語
の１ビツト目がP₁が“１”であるような符号語
の系列が生じた場合、ビツト“１”と次のビツト
“１”との間に入るビツト“０”の最小連続個数
を２とする条件が破られてしまうため、この場合
は、時系列的に古い符号語の５ビツト目P₅とこ
れに続く符号語の１ビツト目P₁とをビツト“０”
に反転し、時系列的に古い符号語の６ビツト目
P₆をビツト“１”に反転する特別規則を設けて
いる。さらに言うならば、ある符号語の５ビツト
目P₅が“１”で次の符号語の１ビツト目P₁が
“１”の場合は最小磁化反転間隔がＴとなつてし
まうので、この場合は上記５ビツト目P₅、１ビ
ツト目P₁を共に“０”に反転し、常に“０”で
ある６ビツト目P₆を“１”に反転して、反転間
隔を1.5Tに保つようにしている。さらにこの３
PM方式では符号語の系列のビツト“１”とビツ
ト“１”との間に入る最大のビツト“０”の個数
を11に制限している。従つて最大反転間隔を6T
となるように符号語が選択されている。

次に、最大磁化反転間隔を6Tから4.5Tと改善
し、それ以外は３PMの性能を維持したFEM−
４について説明する。第３図はFEM−４の変換
テーブルである。この方法は４ビツトのデータを
８ビツトの符号語に変換して、その符号語の系列
をNRZIで変調するものである。符号語はビツト
“１”と次のビツト“１”との間に少なくとも２
つ以上のビツト“０”が入り、多くとも８個以下
となるように制限が加えられているのが特徴であ
る。FEM−４の第１の変調規則は第３図の４ビ
ツトのバイナリデータの次の２つの連続する組合
せの場合は時系列的に古い符号語の８ビツト目
P₈をビツト“１”に反転し、さらに、これに続
く符号語の３ビツト目P₃をビツト“１”に反転
させるものである。この連続する組合せバイナリ
データとしては、 “２”（No.３） →“０”（No.１） “３”（No.４） →“０”（No.１） “４”（No.５） →“０”（No.１） “８”（No.９） →“０”（No.１） “９”（No.10） →“０”（No.１） “15”（No.16） →“０”（No.１） “２”（No.３） →“１”（No.２） “３”（No.４） →“１”（No.２） “４”（No.５） →“１”（No.２） “９”（No.10） →“１”（No.２）である。

FEM−４の第２の変調規則は第３図の４ビツ
トのバイナリデータの次の２つの連続する組合せ
の場合は、時系列的に古いデータには第２の符号
語 P₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆，P₇，P₈ 01001001 を対応させるものである。この連続する組合せバ
イナリデータとしては “４”（No.５） →“２”（No.３） “４”（No.５） →“５”（No.６）である。

FEM−４の第３の変調規則は第３図の４ビツ
トのバイナリデータの次の３つの連続する組合せ
の場合は時系列的に真中の第２のデータ“０”
（No.１）に第２の符号語 P₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆，P₇，P₈ 00001000 を対応させるものである。この連続するバイナリ
データとしては “１”（No.２）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “７”（No.８）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “13”（No.14）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “14”（No.15）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16）である。

FEM−４の第４の変調規則は第３図の符号語
と符号語の連結部における符号語系列パターンの
時系列的に古い符号語の７ビツト目P₇と８ビツ
ト目P₈及びこれに続く符号語の１ビツト目P₁が
“101”となる場合は前記８ビツト目P₈をビツト
“１”に反転し、７ビツト目P₇と１ビツト目P₁を
ビツト“０”に反転させるものある。例えば第３
図のバイナリデータ“５”（No.６）に“６”（No.
７）が連続する場合等であ。これら、変調規則以
外のデータは第３図の第１の符号語に対応させ
る。これらFEM−４の第１〜第４の変調規則の
適用例における符号語の変化は第４図に示された
通りである。

FEM−４の最大磁化反転間隔Tmaxは第３図
の次のバイナリデータが連続した場合に発生す
る。

“１”（No.２） →“０”（No.１） “３”（No.４） →“２”（No.３） “４”（No.５） →“３”（No.４） “７”（No.８） →“０”（No.１） “13”（No.14） →“０”（No.１） “14”（No.15） →“０”（No.１） “15”（No.16） →“１”（No.２） “８”（No.９） →“１”（No.２）ただしこれはFEM−４の第１〜４の変調規則
がこの順番に時系列的に適用された場合に限られ
る。上記、最大磁化反転間隔Tmax＝4.5Tが発生
する場合の一例が第５図に示されている。

この他にも磁化反転間隔を1.5T〜4.5Tとする
４−８変換アルゴリズム、変換表は考えられる
が、このような場合は復調した場合、元のバイナ
リデータを再生することができなかつたり、２つ
のバイナリデータに対応したりしてしまう。

それでは現在考えられているFEM−４の復調
アルゴリズムを簡単に述べておく。まず、第１の
変調規則の適用された符号語の復調を行なう。こ
れは、なんらかの手段、例えばデイジタルオーデ
イオ等で用いられる同期信号を復調前の変調デー
タ符号語系列から直接パターンマツチングで検出
し、これにより連続する符号語列の中から、８ビ
ツトの符号語の境界を検出し、各々符号語を８ビ
ツト単位に区切り、連続する符号語系列の時系列
的に古い符号語の８ビツト目P₈と次の符号語の
３ビツト目P₃が共にビツト“１”ならば前記時
系列的に古い符号語の８ビツト目P₈と次の符号
語の３ビツト目P₃を共にビツト“０”に反転す
る。

次にFEM−４の第２の変調規則で適用された
符号語の復調を行なう。これは連続する変調され
た符号語系列の中から、パターンマツチングによ
り、第３図のNo.５の第２の符号語を検出し、さら
にこれに続く符号語が第３図のNo.３あるいはNo.６
の場合には前記No.５の第２の符号語に対しては、
第３図のNo.５のバイナリデータ“４”（0100）を
対応させ復調する。又同じく、第３図のNo.５の第
２の符号語の後に次の８ビツトの符号語 P₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆，P₇，P₈ 00010001 が続く場合もNo.５の第２の符号語に対しては第３
図のNo.５のバイナリデータ“４”（0100）を対応
せせ復調する。これは第３図のNo.５のバイナリデ
ータの後にNo.７やNo.10、No.11、No.15、No.16のバイ
ナリデータが続くとFEM−４の第４の変調規則
によりNo.６の符号語の７ビツト目P₇がビツト
“０”に、又、８ビツト目P₈がビツト“１”に反
転するからである。

次に、FEM−４の第３の変調規則を適用され
た符号語の復調を行なう。これは単に連続する符
号語系列の中からパターンマツチングにより、第
３図のNo.１の第２の符号語を検出し、これに対応
して第３図のNo.１のバイナリデータ“０”（0000）
を復調する。

次に、FFM−４の第４の変調規則を適用され
た符号語の復調を行なう。これは連続する符号語
系列の中から、符号語の８ビツト目P₈がビツト
“１”の符号語を検出し、この符号語の７ビツト
目P₇とこれに続く符号語の１ビツト目P₁をビツ
ト“１”に反転し、さらに前記時系列的に古い符
号語の８ビツト目P₈をビツト“０”に反転する。
この結果得られた符号語は第３図の第１の符号語
のいずれかに対応する。したがつてそれぞれの第
１の符号語に対応してバイナリデータを復調す
る。このFEM−４の第３と第４の変調規則の復
調の順番はいずれが先でもよい。最後に、上記第
１〜第４の変調規則の適用が行なわれなかつた符
号語の復調を第３図の第１の符号語に対応して行
なう。

発明の目的本発明は、３PMの性能を維持しつつFEM−
４のTmaxを改善することができるデイジタル変
調方法を提供することを目的とする。

発明の構成本発明のデイジタル変調方法は、セルフクロツ
キングが可能で、しかもTminは1.5T、Twは
0.5T、Tmin×Tw＝0.75T²と３PMの性能を維持
しながら前述した３PMの欠点であるTmax＝6T
を4Tと大巾に改善することで、より高密度化を
実現したものである。つまり、この発明は前述し
たFEM−４のTmaxを4Tと改善したものであつ
て、FEM−５と呼ばれる。

実施例の説明第６図は本発明の変調方法（FEM−５）の変
換テーブルである。この方式も４ビツトのデータ
を８ビツトの符号語に変換して、その符号語の系
列をNRZIで変調するものである。符号語はビツ
ト“１”と次のビツト“１”との間に少なくとも
２つ以上のビツト“０”が入り、多くとも７個以
下となるように制限が加えられているのが特徴で
ある。

FEM−５の第１の変調規則はFEM−４の第１
の変調規則と同じである。この場合の４ビツトバ
イナリデータの組合せは “２”（No.３） →“０”（No.１） “３”（No.４） →“０”（No.１） “４”（No.５） →“０”（No.１） “９”（No.10） →“０”（No.１） “15”（No.16） →“０”（No.１） “２”（No.３） →“１”（No.２） “３”（No.４） →“１”（No.２） “４”（No.５） →“１”（No.２） “９”（No.10） →“１”（No.２） “15”（No.16） →“１”（No.２）であり、FEM−４の組合せ中次の組合せが除か
れている。

“８”（No.９） →“０”（No.１） FEM−５の第２の変調規則もFEM−４と同じ
である。この場合の組合せバイナリデータとして
は “４”（No.５） →“２”（No.３） “４”（No.５） →“５”（No.６） “４”（No.５） →“７”（No.８） “４”（No.５） →“11”（No.12） “８”（No.９） →“０”（No.１） “８”（No.９） →“１”（No.２）であり、FEM−４より４組多くなつている。又、
第６図の４ビツトのバイナリデータの次の３つの
連続する組合せに対しても第２の変調規則と同じ
符号語を対応させるものである。この組合せとし
ては、 “４”（No.５）→“３”（No.４）→“２”（No.３）
以外のデータである。

次に、FEM−５の第３の変調規則はFEM−４
の第３の変調規則に対応するものであり、以下の
連続する符号語の組合せの場合には、バイナリデ
ータ“０”（0000）に対し第３図の第２の符号語 P₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆，P₇，P₈ 00001000 を対応させる。この場合の組合せとしては “１”（No.２）→“０”（No.１）→“０”（No.１
）以外のデータ “７”（No.８）→“０”（No.１）→“０”（No.１
）以外のデータ “13”（No.14）→“０”（No.１）→“０”（No.１
）以外のデータ “14”（No.15）→“０”（No.１）→“０”（No.１
）以外のデータ “０”（No.１）→“０”（No.１）
→“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “５”（No.６）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “６”（No.７）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “10”（No.11）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “11”（No.12）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16） “12”（No.13）→“０”（No.１） →“６”（No.７） →“９”（No.10） →“10”（No.11） →“14”（No.15） →“15”（No.16）である。この場合もFEM−４の場合と大きく組
合せが異なつている。

次に、FEM−５の第４の変調規則は次の符号
語の組合せに対しては第２番目のバイナリデータ
“０”（0000）に対して、第６図の第３の符号語 P₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆，P₇，P₈ 00001001 を対応させる。この場合の組合せとしては、 “１”（No.２）→“０”（No.１）→“０”（No.１） “１”（No.２）→“０”（No.１）→“１”（No.２） “７”（No.８）→“０”（No.１）→“０”（No.１） “７”（No.８）→“０”（No.１）→“１”（No.２） “13”（No.14）→“０”（No.１）→“０”（No.１） “13”（No.14）→“０”（No.１）→“１”（No.２） “14”（No.15）→“０”（No.１）→“０”（No.１） “14”（No.15）→“０”（No.１）→“１”（No.２）である。これはFEM−４には存在しない変調規
則である。

次に、FEM−５の第５の変調規則は以下のバ
イナリデータの組合せに対しては、No.４のバイナ
リデータ（0011）に対して第６図の第２の符号語 P₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆，P₇，P₈ 100001001 を対応させる。この場合の組合せとしては、 “３”（No.４）→“２”（No.３） “３”（No.４）→“５”（No.６）である。これもFEM−４には存在しない変調規
則である。

次に、FEM−５の第６の変調規則はFEM−４
の第４の変調規則と同じである。

それ以外のデータは第６図の第１の変換アルゴ
タズムに対応して変換される。

このようにして変調された８ビツト単位の符号
語データは上記第１〜第６の変調規則ごとに復調
され、元の４ビツト単位のバイナリデータに１対
１に対応させられる。これらの変調規則の適用例
における符号語の変化は第７図に示す通りであ
る。

以上、説明したFEM−５とその他の各種変調
方式の比較は第１図に示されているが、この第１
図からも判る如く、本FEM−５は、最大磁化反
転間隔Tmax以外は３PM方式の性能を維持し、
記録波形を復調する場合、前述した如く最も悪影
響を及ぼし易い、最大磁化反転間隔Tmaxを３
PMの6Tから4Tまで大巾に改善した画期的変調
方式である。ハードウエア構成も、Field
Programable Logic Arrayやマイクロプログラ
ム手法を組合せると３PMよりは簡単に実現可能
である。

第８図には各種変調方式の記録電流波形を示し
ている。

発明の効果以上、詳述したように本発明によれば、セルフ
クロツキング可能でしかもTminは1.5T、Twは
0.5T、Tmin×Tw＝0.75T²という３PMの性能を
維持し、記録波形を復調する場合に最も悪影響を
及ばしやすい最大磁化反転間隔Tmaxを4Tまで
大巾に改善することができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種変調方式の比較図、第２図は従来
変調の１例である３PM方式の変換テーブル図、
第３図はFEM−４の変換テーブル図、第４図は
FEM−４の各変調規則の適用例を示す図、第５
図はFEM−４における最大磁化反転間隔Tmax
の発生例を示す図、第６図は本発明であるFEM
−５の変換テーブル図、第７図は同FEM−５の
各変調規則の適用例を示す図、第８図は各種変調
方式の記録電流波形の比較図である。

Claims

【特許請求の範囲】１データビツトを４ビツト単位に分割し、この
４ビツト単位のデータビツトの16通りの組合せに
対し、次の〜通りの８ビツトの符号語（P₁，
P₂，P₃，P₄P₅，P₆，P₇，P₈） 00000010 00000100 00010000 00100000 01000000 00010010 10010010 00100100 01001000 10010000 10000010 00100010 01000010 01000100 10000100 10001000 を対応させ、符号語，，，，のいずれ
かに符号語が後続する場合、あるいは符号語
，，，，のいずれかに符号語が後続
する場合、時系列的に古い符号語の８ビツト目
P₈をビツト“１”に反転し、さらに時系列的に
新しい符号語の３ビツト目P₃をビツト“１”に
反転させ、符号語に符号語，，，のい
ずれかが後続する場合、または符号語に符号語
，のいずれかが後続する場合、あるいは符号
語に符号語が後続しさらに符号語以外の符
号語が後続する場合、符号語の代わりに符号語 01001001 を割り当て、符号語，，，のいずれかに
符号語が後続しさらに符号語以外の符号語が
後続する場合、または符号語に符号語が後続
しさらに符号語，，，，のいずれかが
後続する場合、または符号語に符号語が後続
しさらに符号語，，，，のいずれかが
後続する場合、また符号語に符号語が接続し
さらに符号語，，，，のいずれかが後
続する場合、または符号語に符号語が後続し
さらに符号語，，，，のいずれかが後
続する場合、または符号語に符号語が後続し
さらに符号語，，，，のいずれかが後
続する場合、または符号語に符号語が後続し
さらに符号語，，，，のいずれかが後
続する場合、符号語の代わりに符号語 00001000 を割り当て、符号語に符号語が後続しさらに
符号語，のいずれかが後続する場合、または
符号語に符号語が後続しさらに符号語，
のいずれかが後続する場合、または符号語に符
号語が接続しさらに符号語，のいずれかが
後続する場合、または符号語に符号語がが後
続しさらに符号語，のいずれかが後続する場
合、第２番目の符号語の代わりに符号語 00001001 を割り当て、符号語に付号語，のいずれか
が後続する場合、符号語の代わりに符号語 10001001 を割り当て、符号語と符号語の連結部における符
号語系列パターンの時系列的に古い符号語の７ビ
ツト目P₇と８ビツト目P₈及びこれに続く符号語
の１ビツト目P₁が“101”となる場合は前記８ビ
ツト目P₈をビツト“１”に反転し、前記７ビツ
ト目P₇と１ビツト目P₁をビツト“０”に反転し、
その後NRZIで変調することを特徴とするデイジ
タル変調方法。２符号系列のビツト“１”とビツト“１”との
間にビツト“０”を少なくとも２個以上含み、多
くとも７個以下となるように変調することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のデイジタル変
調方法。