JPH0432579B2

JPH0432579B2 -

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Publication number: JPH0432579B2
Application number: JP14590682A
Authority: JP
Priority date: 1982-08-21
Filing date: 1982-08-21
Publication date: 1992-05-29
Also published as: JPS5934750A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、２進データを、磁器テープもしく
は磁器デイスクのような記録媒体に記録し、又
は、記録媒体から再生する際に、元の２進データ
列を記録に適した２進符号列に変換する２進デー
タの符号化方法（以下符号化方式と称す）、及び
変換した２進符号列を復号変換する復合化方法
（以下復号化方式と称す）に関するものである。従来から磁器テープもしくは磁器デイスクのよ
うな記録媒体に、２進データを記録する際に種々
の符号化方式が提案され、かつ実用化されてい
る。第１図は、従来及び本発明の符号化方式の一例
の説明図で、図において、Ａは、元の２進データ
列のビツトパターンの一例であり、Ｂは、FM
（又はBIPHASE MARK1）方式での符号化例を
示している。またＣは、FM方式のNRZI信号波
形であり、通常この信号が、磁気ヘツドでの記録
電流波形となる。同様にＤは、MFM（Modified
FM方式）の符号化例であり、Ｅは、同様MFM
信号のNRZI波形である。Ｆは、後で説明する本
発明の符号化方式による符号化例であり、Ｇは、
同様に本発明の符号化方式によるNRZI波形であ
る。さて、各方式において、元データＡのビツト間
隔をT₀としたとき、上記方式の最大磁化反転間
隔（以下Tmaxと称する）、最小磁化反転間隔
（以下Tminと称する）、上記方式のウインドウマ
ージン、即ち復号時の復号位相余裕（以下T_wと
称する）、及び磁化反転間隔のパターン数を第２
図に示す。これらのパラメータは、磁気記録にお
ける能力の一部を示している。すなわち、Tminが小さいと、必要な周波数帯
域が増大し、再生Ｓ／Ｎ比が悪くなる。又、Tw
が小さいと、復調時の位相余裕が小さくなる。
又、Tmax／Tmix比が大きいと、必要な記録及
び再生の帯域が増加し、又、再生信号より作成す
る復調用クロツクの作成能力が低下し、又、再生
波形の波形干渉が増加する等の悪影響が生じる。この発明は上記のような従来のものの問題点に
鑑みてなされたもので、Tmax／Tmin比が1.5と
小さく、前記デイジタル磁気記録系では従来使用
できなかつた１＜ｇ／λ＜２の帯域が使用でき、
又、復号位相余裕が0.4T₀と理論限界にほぼ等し
く、発生するパターン長も２種類であり、再生ク
ロツクの抽出も容易であり、波形干渉も少く、か
つハードウエアも非常に簡単に構成できる２進デ
ータの符号化方法および復合化方法を提供するこ
とを目的としている。以下、この発明の一実施例による符号化方式お
よび復合化方式を図について説明する。先ず、本発明の符号化方式のアルゴリズム、及
びそのハードウエアの一構成例を第４図、第５図
で説明する。本発明の符号化方式において、元データを２ビ
ツト毎に分離し、５ビツトの符号に変換するその
符号化のアルゴリズムは下記のS1変換表に従う。

【表】但し、Ａ〜Ｄは２ビツトデータで構成される４
種類のパターンで、例えばＡ＝「00」，Ｂ＝「10」，
Ｃ＝「11」，Ｄ＝「01」である。またＸは変換された符号列中の該符号ビツトＸ
の直前のビツトの補数論理で、

【表】である。ハードウエアの構成は第４図において、元デー
タの入力（端子２、信号ａ）及びクロツク（端子
１、信号ｂ）が、シフトレジスタ３によりパラレ
ル信号に変換され、PLA（Programmable Logic
Array）４により次のアルゴリズムで５ビツト符
号に変換される。 O₁＝（₃＋I₃×₄×₅×I₆）×₇ O₂＝I₃×I₄＋I₃×₄×（I₅＋₅×₆） O₃＝₃×₄＋I₃×₄×₅×I₆＋I₁×₂×₃
×I₄ O₄＝I₃×I₄＋₃×I₄×（₁×₂＋I₂） O₅＝（I₅＋₅×₆）×（₄＋I₁×₂×₃×I₄）変換されたPLA出力O₁〜O₅はシフトレジスタ
５のパラレル入力となり、シフトロード端子
SF／Ｌに入力される、元クロツクｂの1/2倍のク
ロツクｄにより、そのタイミングでデータが取り
込まれ、元クロツクの5/2倍のクロツクｃにより
符号化データｅが得られる。なお７，８は各クロ
ツク入力端子、９は符号化データの出力端子であ
る。次にこの符号化されたデータの復号化方法につ
いて、その一具体例の構成を第６図に、波形のタ
イミング図を第７図に示す。第６図において、１０は符号化データｇの入力
端子であり、１１はクロツクｆ入力端子である。
復号は５ビツト毎に行なわれる必要があり、１３
はそのための同期用1/5分周回路（出力波形ｈ）
である。データｇはEXORゲート１２ａを通り、
シフトレジスタ２０によりパラレル信号となる。
１４は符号化データより特定のパターンX₁〜X₇
を抽出し５ビツトの同期回路１３の位相を符号デ
ータ列より一意的に決定する回路であり、この抽
出する特定のパターンとしては、元データのある
個数のデータ（ブロツク）毎に、特別の同期符号
パターンを挿入すればよい。例えば、「01000，
10001，00010」なるパターンを挿入した場合、論
理回路１４は、 O₁＝₁×₂×₃×₅×₆×７を出力するものとして得られる。又、元データの
ブロツク毎に特定の固定パターンを挿入し、本符
号化方式（2/5Ｍ方式と仮称する）で符号化した
パターンの抽出を行なつても良い。この特定パタ
ーンを抽出する動作をより詳しく説明すると、デ
ータの符号化の際に元データ２ビツトを、５ビツ
トコードに変換しているため、復号は、まず、変
換された５ビツトコードの区切り（同期）を決定
する（見つける）必要がある。この方法として、
元データの所定の個数（ブロツク）毎に、変換コ
ード列では発生せず、かつ、この変換の特徴
（“１”の間に“０”が１個もしくは２個入る）を
守る特定の同期パターンを入れる方法が考えられ
る。これで、第８図に示すように1/5分周回路をリ
セツトする構成にすれば、求める同期が正常に得
られる。この同期用パターンとして、元データで
６ビツト長を考えると、その変換コードは15ビツ
トコードになる。このコードを「01000，10001，
00010」とすると、“000”パターンは、本変換で
は禁止しているので、特異パターンとなる。この検出は、なるパターンを検出すれば良い。ここで、単に
“000”を検出しないのは、仮に“000”のみを検
出するのであれば、通常の変換コード列で、
「001」または「100」の“１”が“０”に誤るこ
とにより、容易にこの同期用リセツト回路が誤動
作することになり、これを防ぐために、“000”が
２回連続するパターンを検出するようにしてい
る。また、上記コード 010001000100010 では第９図に示すように、「0001000」のパターンに対応して同期検出パ
ルスが２回現れるが、これは、仮“１”が“０”
になつたり、“０”が“１”になつても、同期検
出パルスが少なくとも１回は出るようにして検出
能力を高めるためである。参考までに、この種の同期パターンは、データ系列のエラーでは発生しにくいかつ同期パターンの検出能力が高いという性質が必要である。一方、１５は、５ビツ
ト同期信号ｈでクリアされ、クロツクｆを1/2分
周した復号用クロツクｍの作成回路、１８は復号
データの出力端子、１９は復号クロツクの出力端
子である。本復号化回路では、「10，01」なる元データが
「X0100，1010Y」（但しＹは１または０）に符号
化された場合を除くと、入力されるデータｇは

【表】に符号化されており、本復号化回路は５ビツトデ
ータの第２ビツト及び第４ビツトがそれぞれ元デ
ータを示していること、および符号化コード中
“０”が３個、“１”が２個連続して現われること
はありえないことの２点に着目して復号を行なう
ものである。即ち、前記５ビツトデータ列が
「X0100，1010Y」の場合にはその特徴、即ち５
ビツト周期に対して上記パターンは「10，01」の
元パターン以外のパターンでは発生しないことを
利用し、シフトレジスタ２０の出力X₁，X₃，X₆
と５ビツト同期信号ｈがすべて正論理、即ちシフ
トレジスタ２０に収容された５ビツトデータ列の
パターンにより、該シフトレジスタ２０の出力
X₁，X₃，X₆がすべて“１”となり、かつ、符号
化データ以外のデータが入力され、論理回路１４
の入力X₁〜X₃，X₅〜X₇がすべて“０”となるか
１／５分周回路１３ａ出力Ｑが“１”となる場合、
４入力アンドゲート１６ａの出力“１”をORゲ
ート１２ｂによりシフトレジスタ２０の出力X₇
に加算しかつEXORゲート１２ａにより入力デ
ータｇつまり上記５ビツトデータ列「X0100，
1010Y」の下位第２ビツトに加算することによ
り、上記５ビツトのデータ列を「X1100，
1011Y」に変え、1/2分周回路１５によりトリガ
ーされるＤフリツプフロツプ１７により上記５ビ
ツトデータ列の第２、および第４ビツトを復号デ
ータｎとしている。また上記５ビツトデータ列が
「X0100，1010Y」以外の場合はEXORゲート１
２ａ及びORゲート１２ｂでの加算は行なわれ
ず、Ｄフリツプフロツプ１７により５ビツトデー
タ毎にその第２ビツトと第４ビツトが復号データ
ｎとしてとり出される訳である。ここで、以上の
復号動作をより詳しく説明する。元データが「10，01」以外の場合には、第11頁
の表

【表】に従つてデータが変換される。一方、元データが「10，01」のときには、S1
変換表より、「X0100，1010Y」と変換する（特別ルール）。この変換パターン10ビツトをながめたとき、ま
ず、前半の５ビツトは X0100 となる。これが、通常の変換で発生していたパターンな
らば、上述の表

【表】より、元のデータ「00」「01」に対し、その変換パターンは X0100，10010 となり、仮に、これ以外ならば、必ず“X0101”
になり、このビツトは“１”になつている。ここで、上記２種類のパターンを見くらべる
と、後の５ビツトで、差があることに気づく。すなわち特別ルール「10，01」→X0100，1010Y 通常ルール「00，01」→X0100，10010 ０００１という差があり、５ビツトコードの第２ビツトと
第４ビツトを復号データとする通常ルールでは、
コード X0100，10010は、正常に「00，01」と
復号されている。この時、特別ルールに基づくコ
ード X0100，1010Yを通常ルールに基づいて復
号すると、 X0100，1010Y→「00，00」となるため、これ
を正規の復号データに直すことが必要になる。こ
の方法として、この特別ルールでの変換がなされ
たことを検出し、この時、“１”を加える
（EXOR）することにより第９図に示すように
「10，01」を得る。次に、この特別ルールを知る
方法として、通常ルール X0100，10010 特別ルール X0100，1010Y ↑ ↑↑ X₆ X₃X₁ 上記パターンが入力されたシフトスタのX₁，
X₃，X₆が全て“１”でれば、特別ルールでの変
換であることが検知できる。５ビツト同期も共に
「１」の意味は、このシフトレジスタのX₁，X₃，
X₆の位置が５ビツト同期に対して一意的である
という条件がつくからである。ここで、第２図を用いて本発明方式の特徴につ
いて考察すると、復号時の復号位相余裕Twは、
他の方式（Tw＝0.5T₀）に対して、0.8倍（Tw＝
0.4T₀）と低下しているが、Tmaxは、FM方式
の1.2倍（1.2T₀）、Tminは同様FM方式の1.6倍で
あり、必要な帯域巾（∝１／Tmax−Tmin）はFM 方式の0.8倍、MFM方式の0.4倍と非常に小さく
なつている。又、Tmax／Tmin比は1.5と、他の
２方式に比べ非常に小さい。さて、この必要帯域巾及びTmax／Tmin比が
２以下で1.5であるということが磁気記録に対し
てどの様な影響を与えるかについて、磁気記録に
おけるヘツドギヤツプｇと、記録波長λの関係よ
り第３図で説明する。第３図は、デイジタル磁気記録における記録波
長λと、再生ヘツドギヤツプｇの影響による再生
出力特性を示している。再生出力は、一般に公知
な関係式 sin（πg／λ）／（πg／λ） ……(1) で示され、その出力は、ｇ／λ＝ｎ（ｎは正の整
数）の点で再生出力の極小値をもつ。図におい
て、０＜ｇ／λ＜１のカーブを（Ｈ−１）とし、
１＜ｇ／λ＜２を（Ｈ−２）、２＜ｇ／λ＜３を
（Ｈ−３）とすると、再生出力特性（Ｈ−１），
（Ｈ−２），（Ｈ−３）は図に示した形状のカーブ
となつている。さて、従来の磁気記録再生系にお
いては、常に（Ｈ−１）の特性の範囲でしか使用
できなかつた。その原因の一つとして、前記
Tmax／Tmin比が２以上であり、そのため、カ
ーブ（Ｈ−２）上の特性を使用すると、必要帯域
内に、出力レベルが極小の点を持つためであつ
た。又、従来は再生出力特性（Ｈ−２）の出力の
極大値（ｇ／λ≒1.5付近）は、ｇ／λが大きい
ため、各種の再生ヘツドと磁気媒体との再生出力
の低下原因、例えば再生ヘツドと磁気テープ間の
スペーシングロス等が影響し、再生出力特性（Ｈ
−２）の出力の極大値自身が低く、Ｓ／Ｎ的に問
題になることが多かつた。しかし、最近、垂直磁
気記録方式等の新規な、記録再生ヘツドおよび媒
体が開発されるにつけ、帯域（Ｈ−２）あるいは
（Ｈ−３）における再生出力が増大し、この帯域
の有効な使用が、高密度磁気記録を行なう上で必
要になつて来ている。しかし、もし帯域（Ｈ−
２）を使用するとなると、その周波数帯域は、１
＜ｇ／λ＜２より、最高周波数fmax＜2v／ｇ、最低周波数fmin＞ｖ／ｇ（但し、ｆ＝ｖ／λであり、ｖ；ヘツドとテープ間の相対速度）となり、その
比率は２以下でなければならない。このことは上
記各符号化方式において、fmax ∝１／Tmin，
fmin ∝１／Tmaxより、Tmax／Tmin比は２
以下でなければならない。以上の説明より本符号化方式のTmax／Tmin
比（＝1.5）は上記（Ｈ−２）帯域での使用可能
な条件を満たしており、現在まで使用不可であつ
たデイジタル磁気記録での第２図の（Ｈ−２）帯
域が使用できるという非常に大きなメリツトがあ
り、このため、記録できる情報量が大巾に向上す
ることになる。又、磁化反転の発生パターン数も
２種類であり、パターン間の相互干渉も少ないと
いう利点を持つている。さて、次に、別の情報理論的な観点より本方式
が非常に有効な方式であることを考察する。文献「Block Code for ａ Class of
Constrained Noiseless Channel」by D.T.Tang
（Information and Control，17.436〜461
（1970））によると、本方式のごとく、ｄ＝１，ｋ
＝２（但し、ｄ，ｋは符号化された「１」のビツ
ト間の「０」のビツト数の最小値と最大値）を満
たす符号化方式における符号位相余裕Twの理論
的限界は0.4057T₀（T₀は元データのビツト間隔）
である。本符号化方式のTwは0.4T₀であり、理
論値限界の0.99倍の値をとつており、情報理論的
にはほぼ限界に近い符号化方式となつている点で
ある。以上の説明のごとく、本発明の符号化方式は、
Tmax／Tmin比が1.5であり、前記デイジタル磁
気記録系では従来使用できなかつた１＜ｇ／λ＜
２の帯域が使用でき、又、復号位相余裕が0.4T₀
と理論限界にほぼ等しく、発生するパターン長も
２種類であり、再生クロツクの抽出も容易であ
り、かつ波形干渉の少ない符号化方式である。
又、ハードウエア構成も非常に簡単であり、その
有効性は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来および本発明の符号化方式の符号
化例を示す図、第２図は従来および本発明の符号
化方式の能力を示すパラメータ図、第３図はデイ
ジタル磁気記録における再生ギヤツプ長ｇと記録
波長λの影響による再生出力特性図、第４図は本
発明方式の符号化回路の一具体例を示す回路図、
第５図は第４図の説明用波形のタイムチヤート
図、第６図は本発明方式の復号化回路の一具体例
を示す回路図、第７図は第６図の説明用波形のタ
イムチヤート図、第８図、第９図、第１０図は本
発明の復号化方式をより具体的に説明するための
図である。１，２，７，８……信号入力端子、９……信号
出力端子、３，５……シフトレジスタ、４……
PLA（Programmable Logic Array）、６……Ｄ
フリツプフロツプ、１０，１１……信号入力端
子、１８，１９……信号出力端子、１２……復号
化回路、２０……シフトレジスタ、１７，２１…
…Ｄフリツプフロツプ、１５，１３……分周回
路、１６……４入力AND回路、１４……同期検
出用論理回路、ａ……入力信号（２ビツトデー
タ）、ｅ……符号化データ（５ビツトデータ）、ｇ
……符号化データ（５ビツトデータ）、ｎ……復
号データ（２ビツトデータ）。

Claims

【特許請求の範囲】１２進データ列を２ビツト毎に区分し、該区分
した２ビツトデータをそれぞれ５ビツトデータに
変換する符号化方法であつて、符号化すべき当該２ビツトデータの前後の２ビ
ツト以内のデータを参照し、変換により得られる５ビツトデータ列内の１つ
のビツト“１”と該５ビツトデータ列内の次のビ
ツト“１”との間にビツト“０”が必ず１個また
は２個存在するように下記のS1変換表を用いて
変換を行なうことを特徴とする２進データの符号
化方法。【表】【表】但しＡ〜Ｄは２ビツトで構成される４種類の相
異なるビツトパターンＸは変換された符号列中の該符号ビツトＸの直
前のビツトの補数論理で、【表】である。２下記のS1符号表を用いて符号化された５ビ
ツトデータ列から２ビツトデータからなる２進デ
ータ列を復合化する復合化方法であつて、５ビツトデータ列を５ビツト毎に区分し、該５
ビツトデータが“X0100”，“1010Y”（但しＸは
該符号Ｘの直前のビツトの反転論理、Ｙは１また
は０）と連続する場合は「10，01」を復合化し、
上記のように連続する場合以外は該５ビツトデー
タ中２ビツト目と４ビツト目のデータとを２ビツ
トデータとすることを特徴とする２進データの復
合化方法。【表】但しＡ〜ＤはＡ＝「00」，Ｂ＝「10」，Ｃ＝「11」，
Ｄ＝「01」なる２ビツトで構成される４種類の相
異なるビツトパターンＸは変換された符号列中の該符号ビツトＸの直
前のビツトの補数論理で、【表】である。