JPH0652620B2 - コード変換器、記録媒体、及びデータ変換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明はデータの符号化に関し、特に、記録装置で用い
られるデータの符号化に関するものである。

Ｂ．従来技術 磁気ディスク、磁気テープ、光学式記録媒体など各種の
記録媒体に記録されるデータの有効密度を高めるため、
様々な装置、方法が提案されてきた。ＲＬＬ（ラン・レ
ングス限定）符号化法はそのような方式として受け入れ
られている。この方式では、符号化ビット列の中の２進
数の１（最初の信号または記録状態を表す）を、次に現
れる２進数１と分ける必要がある。そのため限定個数の
０を間に入れる。その個数は、ｄと呼ばれる最小数と等
しく、０の最大数ｋを超えることはない。数量ｄは信号
間の干渉を制限するものであり、数量ｋは、記録された
信号または送り出された信号からリードバック（readba
ck）クロックを引き出すためのものである。この一般的
な形式を用いた記録媒体用符号および通信用符号は、
（ｄ、ｋ）ラン・レングス限定符号（run-length-limit
ed code）と呼ばれる。このような符号は、拘束されて
いないデータ（unconstrained data）を、（ｄ、ｋ
の）一組の拘束チャネル信号に変換する。一般に、この
ような符号はｍ個の非拘束ビットから符号化される。ｍ
個の非拘束ビットはｎ個の拘束ビットに写像される。こ
こでｍはｎより小さい。ｍ／ｎは符号化率と呼ばれる。
言うまでもなく、この符号化率を最大にすることが望ま
しい。情報密度は（ｍ／ｎ）（ｄ＋１）と定義される。

符号化率を上げると、先読みが犠牲になり、チャネルの
符号化ビットまたはグループ内で誤り伝播（error pro
pagation）が増す結果となる。たとえば、符号化された
チャネル符号ストリームの１ビットに誤りが生じると、
後に続く所定数のビット（非拘束ビット）にも誤りが生
じうる。これは符号化アルゴリズムによってチャネル符
号ビットの自己訂正が可能になる前に起こる。

フラナスツェク（Franaszek）は、米国特許第３６８９
８９９号で、１、８と２、７の２つのｄ、ｋ符号を挙げ
ている。これらの符号は、符号化率が一定で、状態に依
存しない可変長ブロック符号である。１、８符号の符号
化率は２／３にセットされており、符号のディクショナ
リは１６個の符号語（code word）である、符号語の長
さは、３チャネル・ビットの倍数である３ないし９チャ
ネル・ビットである。フラナスツェクの２、７符号で
は、符号化率が１／２で、ディクショナルは７個のチャ
ネル語、語長は２チャネル・ビットの倍数である２チャ
ネル・ビットないし８チャネル・ビットである。同じフ
ラナスツェクによる別の文献、“ディジタル磁気記録用
の高能率符号”（Efficient Code for Digital Mag
netic Recording）、ＩＢＭ ＴＤＢ（Technical Dis
closure Bulletin）、１９８１年２月号、Ｖｏｌ．２
３、ＮＯ．９１、ｐ．４３７５では、１、７符号が取り
上げられている。この文献は限定遅延符号（bounded d
elay code）を教えている。磁気学に関するＩＥＥＥ会
報（IEEE Traansactions on Magnetics）、１９７６
年１１月号、Ｖｏｌ．ＭＥＧ−１２、ＮＯ．６、ｐ．７
４０に記載されたホリグチ他による記事、“ディジタル
記録における変調符号の最適化”（An Optimization
of Modulation Codes in Digital Recording）で
は、別のｄ、ｋ符号が取り上げられている。

エッゲンバーガー（Eggenberger）他による米国特許第
４１１５７６８号は、フラナスツェクの符号に必要なグ
ループ化を避けている。この特許が示す２、７方式の
ｄ、ｋ符号は、フレーミング要件を避けている。１、７
と２、７のｄ、ｋ符号の情報密度はそれぞれ１．３と
１．５である。３、７符号を採用すれば、情報密度は
１．６になり、４、２０符号では２．０の情報密度とな
る。

Ｃ．発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、情報密度を高めながらも、従来のｄ、
ｋ符号よりも誤り伝播を少なくするよう改良したｄ、ｋ
符号機構（記載媒体を加えるのが望ましい）を提供する
ことにある。

Ｄ．問題点を解決するための手段 本発明によりｄ、ｋ符号が変更され、符号化されたチャ
ネル信号の単独の（singleton）２進数１のそれぞれ
が、ｊ個（ｊは２以上）の２進数１の列となる。単独の
２進数１の直前と直後の２進数０は反転され、２進数１
となる。この変化は最小値ｄを無効にするが、それでも
ｄ、ｋ符号内で単独の１が現れる。この置き換えによっ
て誤り伝播が制限される。ｄ、ｋ符号の他の所定特性は
維持できる。

Ｅ．実施例 各図で類似の数字は、類似の部分および構造上の特徴を
示している。第１図の実施例では、非拘束データはライ
ン１０を通して受信される。一度に受信される非拘束デ
ータは２ビットである。ｍ／ｎエンコーダ（符号器）１
１は、２つの非拘束データ・ビットを５つのチャネル・
ビットに符号化し、２：５の割合（符号化率）が与えら
れる。エンコーダ１１の一部は、モディファイドｄ、ｋ
エンコーダ（図参照）であり、ｄ、ｋが３、７または
４、２０のチャネル符号形式に符号化するものである。
３、７方式の普通のｄ、ｋエンコーダでは、ディクショ
ナリは、それぞれ５ビットの６つのチャネル符号グルー
プとなるが、ｄ、ｋエンコーダに変更を加えると、この
ディクショナリは、１０のチャネル符号グループに拡張
される。エンコーダ１１の出力信号はチャネル１２を通
る。同チャネルには記録媒体を加えることができる。チ
ャネル１２は、媒体からの読み取り（readback）中か、
または通信チャネルから、モディファイドｄ、ｋデコー
ダ（復合器）へ信号を出力する。このデコーダには、ｎ
からｍへの復合変換機能（デコーダ１３による）が含ま
れる。デコーダ１３は、一度に２ビットの非拘束データ
をライン１４に出力する。

エンコーダ１１とデコーダ１３は、ｍからｎへの符号化
および復号の論理を、モディファイドｄ、ｋの符号化お
よび復号と組み合わせる。エンコーダ１１は第２図でも
っともよく把握できる。一対のライン１０から２つの入
力データ・ビットＸ１とＸ２が受信される。第２図のエ
ンコーダは順次状態機械（suquential state machin
e）として構成されている。エンコーダの要素Ｄ１ない
しＤ５は、この機械の状態を符号化する（後述）。符号
化された機械状態は次にレジスタＡＲＥＧ２０に記憶さ
れる。ＡＲＥＧ ２０は、現在の機械状態をエンコーダ
Ｄ１ないしＤ５の全部に出力し、後続の機械状態を発生
させる。順次状態機械の各サイクルは、入力データＸ
１、Ｘ２と、ＡＲＥＧ ２０に記憶される現在の機械状
態とを組み合わせる。エンコーダＹ１ないしＹ５では、
５ビットのチャネル・バイト（チャネル・グループ）が
作られる。拘束されていない２つの入力データビットＸ
１、Ｘ２は、エンコーダＹ１ないしＹ５の全部に加えら
れ、その中でＡＲＥＧ ２０の出力と混合されて、２つ
の非拘束データ・ビットＸ１、Ｘ２のそれぞれについ
て、チャネル・ビットのスライディング・ブロックが作
られ出力される。以下の表１は、３、７方式のモディフ
ァイドｄ、ｋ符号が符号化されるときのエンコーダ（第
２図）の状態遷移を示す。

現在状態（ＣＳ）は、ＡＲＥＧ ２０の内容を数値で表
したものである。４つのカラムのそれぞれに示した次の
状態（ＮＳ）は、後の符号化サイクルにおいて使用され
るよう、エンコーダＤ１ないしＤ５によってＡＲＥＧ
２０に供給される次の状態の信号を表わしたものであ
る。４つのカラムのそれぞれで、出力チャネル・バイト
は２進数で表している。この機械の動作は、各カラムの
上に００、０１、１０、１１と示した、２ビットの非拘
束データ入力によって変化する。たとえば、データ入力
が０１で、現在状態が１のとき、次の状態は５であり、
出力バイトＹ１ないしＹ５は１００１１となる。３、７
のｄ、ｋ符号の変化は、この状態遷移表１からすぐに確
かめられる。ある行に０が２つあれば、２つの０はそれ
ぞれ常に２進法の１の隣にある。このような２進数１の
一つは、単独の２進数１ではなく２連（doublet）の２
進数１を得るため２進数の０と置き換えられたものであ
る。たとえば、現在状態が１のとき、先頭の２進数０
（最左端の０）は、このように付加された２進数１の一
つである。つまり、他のどの状態からでも、状態１への
遷移では常に後端すなわち最右端は２進数の１である。
たとえば、状態６でデータ入力が１１のとき、次の状態
は１である。ここで、状態６からの出力バイトの内容は
００００１であり、これは通常、単独の１の３、７符号
化となる。状態１では、可能な出力ビットはみな最左端
が２進数の１であり、この１は、このような符号グルー
プで通常は再発する２進数の０と置き換えられた２進数
１である。３、７符号の状態遷移表を調べれば、ほかに
も本発明に応じて単独の２進数１が２個の２進数１に変
換された通常の３、７形式ｄ、ｋ符号への変更例を見い
だせよう。

表１と第２図の関係を見ると、現在状態ＣＳは、ＡＲＥ
Ｇ ２０の内容を数値で表したものである。状態遷移表
の値ＮＳは、エンコーダＤ１ないしＤ５の出力信号に対
応し、この出力信号によって、次に続くＡＲＥＧ ２０
の数値内容が生成される。２進数で示した出力値は、第
２図の５ビットのチャネル・ビットを表す。機械状態を
表す１０進数は、ある実施例では２進数に符号化され
る。状態１ないし２０で２進数に符号化した数は、一つ
の実施例では１０進表記より一つ少なかった。すなわ
ち、２進数０の５ビットは機械状態の１で表される。状
態２は、２進数１とこれに続く４個の０で表される。以
下、同様である。

第２図に示したエンコーダは、集積回路チップ、プログ
ラマブル・ロジック・アレイ、マイクロコードなどディ
ジタル信号の処理に適した技術で用いられる固体論理回
路に実施できる。電子回路または光学系は、３、７符号
の状態遷移表１に示した数値に合わせて構成される。２
連の２進数１を作るため代入される余分な１は、常に上
記の表１の単独の２進数１の右側になる。この２進数の
１は一つ前の位置にも挿入できる。３、７符号の変更
は、０１０ないし０１１のチャネル符号の組み合わせを
写像して行われる。図示した３、７符号のディクショナ
リを作る５ビットの符号グループは、１００１１、１０
００１、１００００、０００１１、０００００、００１
１０、０１１００、１１００１、１１０００、および０
０００１である。

符号化チャネル・ビットのデコーダは第３図に示した。
ライン３１ないし３５はそれぞれ、第２図のエンコーダ
Ｙ１ないしＹ５から出力されるチャネル・ビットを運
ぶ。ここで４ビットのシフト・レジスタ３７ないし４１
はそれぞれライン３１ないし３５の信号を受け取る。復
号の各サイクル中、シフト・レジスタ３７ないし４１の
それぞれのビットは一度左へシフトされる。シフト・レ
ジスタの４つのグループは、４５と示したラインの組を
介して論理デコーダ４６に接続される。デコーダ４６
は、出力信号Ｘ１、Ｘ２を２重ライン１４にのせる。論
理デコーダ４６の構成は表２に示した。チャネル符号グ
ループのビット・パターンは１０進数で表している。空
いているカラムは「任意の」値を示す。復号グループ
で、カラムＳは接尾部を、カラムＰは後置部をそれぞれ
示す。

拘束符号化における非拘束データは第６図のように表さ
れる。グループ５０は、非拘束の入力データ・ビットが
ライン１０を介して受信されたときのエンコーダＹ１な
いしＹ５の出力を表す。このチャネル・グループ（ビッ
ト）の解釈は、その直前のビット・グループ５１によっ
ていくらか影響を受ける。この実施例では、先頭のチャ
ネル・グループ５１の最後の２ビット（５２と示した）
は、非拘束データ・ビットの表現に使われる。このほか
の２つのチャネル・グループ（ビット）は、グループ５
０の復号に使われる。これらのグループはそれぞれ接尾
部（５３）、後置部（５４）と呼ばれる。接尾部５３は
グループ５０に続くチャネル・ビットであり、後置部５
４は接尾部５３の直後に続く。

表２で、グループ５０（第６図）などの復号は別表とし
て示した。出力データは左側のカラムに２進数で示して
いる。グループ５０の数値内容は表２の副題（グループ
１９、グループ１７など）である。カラムＳは、データ
の復号に使われる接尾部５３の内容を１０進数で表した
ものである。カラムＰは、後置部５４の内容を１０進数
で表したものである。たとえば、グループ１９でＳ＝
６、Ｐ＝６の行は、値が１９のグループ５０ではデータ
１１を復号したものとなる。残りの復号はすべて同じで
あるが、例外は最後に示した接頭部の復号である。ここ
での復号は接頭部の値に準じており、この中の数字Ｘは
任意の値を示す。たとえば、グループの一つの復号Ｘ１
では、グループ５１の最右端のビットだけが接頭部とし
て使われる。カラムＧはグループ５０の値、カラムＳは
接尾部５３の値、カラムＰは後置部５４の値をそれぞれ
１０進数で示したものである。さらに、復号Ｘ１０で
は、接頭部は１０であり、Ｘは、グループ５１の３つの
最左端ビットすなわち先頭ビットが任意の値であること
を示す。

第４図は、ＡＲＥＧ ２０の次の状態Ａ１をセットする
ためにエンコーダＤ１で使われる論理回路を示す。この
図の左側の入力は、データ入力Ｘ１とＸ２を伴うＡＲＥ
Ｇの５段すなわちビット位置Ａ１ないしＡ５の値に対応
する。英数字の上のバーは否定を、バーのない英数字は
「書き込まれたまま」を示す。この論理回路については
他に説明を要しない。Ｄ１以外のエンコーダＤ２ないし
Ｄ５も、状態遷移表の情報によって同様に構成される。
もちろん論理回路を簡略にすることもできる。第５図
は、第４図と同じ表記法でエンコーダＹ１の動作を示し
たものである。エンコーダＹ２ないしＹ５も同様に構成
される。また、論理回路の動作が上記の復号表から得ら
れるエンコーダに対して、復号論理回路をビットを基に
分割したデコーダも示した。第３図と符号化表１の関連
を見ると、論理デコーダ４６は、全部のシフト・レジス
タ内の全ビット位置からの入力を受ける。４つのチャネ
ル・ビット・グループは、復号のための所定時間ごとに
シフト・レジスタにある。＿表２が示す復号グループで
は、最左端の３つの位置にあるあるビットは復号に使わ
れ、４番目の位置の数値内容は無視される。たとえば、
ビット１ないし５は、最初に受信されたチャネル・バイ
トに対応する。６ないし１０、１１ないし１５、＿１６
ないし２０はそれぞれ２番目、３番目、４番目に受信さ
れたチャネル・バイトに対応する。これらのチャネル・
バイトは、シフト・レジスト内で順次シフトされる。表
２の復号グループ１９では、数値１９はビット位置１な
いし５に、接尾部Ｓはビット位置６ないし１０に、後置
部Ｐはビット位置１１ないし１５にある。この関係は、
復号グループの全部に共通である。接頭部の復号では、
接頭部はビット５またはビット４、５の両方のいずれか
にあり、接頭部のビットが１個か２個かによる。このと
きグループ・バイトはビット６ないし１０に、接尾部Ｓ
はビット１１ないし１５にあり、後置部Ｐはビット１６
ないし２０にある。表２に示したように、ビット位置全
部の復号によって、接頭部が複合されているか、グルー
プが複合されているかが決定される。デコーダ４６の論
理回路は表２に対応している。

本発明は、３、７方式以外のｄ、ｋ符号に適用できる。
情報密度の高いｄ、ｋ符号は４、２０方式の記録符号で
ある。表３に、本発明によって構成したモディファイド
４、２０符号化ディクショナリを示す。

表４に４、２０方式モディファイドｄ、ｋ符号の符号化
状態遷移表を１０進数で示す。

表４の構成は表１と同じである。表５に１０進表記の復
号を示す。２進データの出力は左側のカラムに示し、復
号グループは表の各部の表題とした。カラムＳは接尾部
のカラム、カラムＰは後置部のカラムである。

４、２０符号の論理デコーダ４６は、表５の値を使って
構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を採用したデータ転送装置の概要を示
すブロック図である。 第２図は、本発明を実施したエンコーダのブロック図で
ある。 第３図は、本発明を実施したデコーダのブロック図であ
る。 第４図と第５図は、第２図のエンコーダで使用できる論
理回路の概略図である。 第６図は非拘束データを拘束符号化したものを示す図で
ある。 １１……エンコーダ、１２……チャネル、１３……デコ
ーダ、２０……レジスタ、３７〜４１……シフト・レジ
スタ、４６……論理デコーダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１コードが非拘束コードであり、第２コ
   ードがｄ，ｋ型の拘束コードであるとき（但し、ｄ及び
   ｋは夫々、連続する０の最小数及び最大数を表わ
   す。）、前記第１コードと第２コードとの間でコード変
   換を行うためのコード変換器であり、 ｍビット・グループ毎に前記第１コードに作用する第１
   手段及びｎビット・グループ毎に前記第２コードに作用
   する第２手段を有する順次状態機械と、 前記第１手段及び第２手段に接続され、前記グループに
   作用してｍビットの１個の１をスライディング・ブロッ
   ク方法により少数のｎビット・グループ内にエンコード
   して連続する１の個数の最小値が２であるようにするコ
   ード変換手段と、 前記コード変換手段中の誤り停止手段であり、連続する
   １の最小個数をｄからｊ（ｊは２より少なくない整数）
   に変更し、拘束コードの誤り伝播特性を減らすために、
   隣接する０についてのｄ，ｋコード中に見られない１を
   単独の１に置換してｄ，ｋコードを変更することの他は
   前記ｄ，ｋコードの特性を維持する、誤り停止手段と、 を含むコード変換器。
2. 【請求項２】第１の状態が０で表わされ、第２の状態が
   １で表わされるような一連の信号のデータを記録するた
   めのトラックを有する記録媒体において、 ｄ及びｋを整数として、単独の１と最小でｄ個、最大で
   ｋ個の連続する０を有するようなｄ，ｋコード化された
   ０と１との配列の記録されたセットを有し、 前記記録されたセットは、ｊを２以上の整数として、連
   続する１の個数の制限がｊより少ない個数として現われ
   ることがないように変更して直接連続するゼロについて
   ｄ値が（ｄ−ｊ）だけ減じられるように、ｄ，ｋコード
   が変更されている、記録媒体。
3. 【請求項３】非拘束コードと拘束コードとの間のデータ
   変換を行う方法であって、 ｍを２以上の整数としたときに、前記非拘束コード全て
   をｍビットのグループに分けるステップと、 ｎをｍより大きな整数としたときに、前記拘束コードの
   全てをｎビットのグループに分けるステップと、 連続して取扱うｍコード・グループの相関関係が連続す
   るｎビット・グループ中にｄ，ｋコードの一連のビット
   として表わされるようにして、 前記ｍビット・グループの各々をスライディング・ブロ
   ック方法により複数の前記ｎビット・グループ中に表わ
   し、その際、 ｄ，ｋコード・ルールを０１０の各３ビット・パターン
   について変更して３ビット・パターン中に隣接する２つ
   の１が含まれ且つ連続する０の数をｄ個から少なくとも
   （ｄ−１）個に減らす、ステップと、 ｎビット・グループ中の連続する０の最小値を表わすｄ
   値とｎビット・グループのビット列中の連続する０の最
   大値を表わすｋ値を選択するステップと、 を含むデータ変換方法。