JPH0660552A - ディジタル信号の記録符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】符号系列における同一ビットの連続数の最小値
をｄビット以上にしながら、連続数の最大値ｋを小さく
する。 【構成】符号語を先頭部において同一ビットが連続する
部位，最終部において同一ビットが連続する部位，二つ
の部位を除く中間部位の三つの部位に分割し、先頭部，
最終部の同一ビットの連続数をｋ１、ｋ２とし、全符号
語におけるｋ１，ｋ２の最大値をｋ１max，ｋ２maxとし
たとき、ｋ１max＋ｋ２max＝ｋで、符号語のｋ１ビッ
ト，ｋ２ビットの部位を除く符号語中間部の同一ビット
の連続数がｄビット以上ｋビット以下である符号語を使
用し、その際、全符号語のなかに中間部における同一ビ
ットの連続数がｋ／２ビットを越えｋビット以下のもの
を含み、一つのデータ語に対して複数の符号語を割り当
て、現データ語及び直前の符号語及び直後のデータ語に
おける符号語群を参照し、現データ語を符号語に変換す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル信号を磁気
テープ，磁気ディスクなどの記録媒体へ記録するための
記録符号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルＶＴＲ，磁気ディスクなどへ
記録する際に、ディジタル信号を記録システムの特性に
適合するように変換する技術は記録符号化と呼ばれる。
磁気テープ，磁気ヘッドを用いた磁気記録再生系では、
磁化反転間隔が小さくなるとともに指数関数的に記録再
生特性が低下するという性質がある。逆に、磁化反転間
隔が大きくなると再生信号からクロック信号を作るセル
フクロッキングを行う際に、ＰＬＬ(Phase Locked Loo
p）へ送る位相情報が不十分になる。従って、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
い符号化方式が望ましい。

【０００３】Ｔmin を大きくする方法として、Ｔminが
元のビット間隔Ｔ_b に比べて大きくできる記録符号化方
式がある。すなわち、ディジタル信号の伝送，記録にお
いて、データ系列をｍビットのデータ語ごとに、ｎビッ
ト（ｎ≧ｍ）の符号語に写像し、その際、符号系列中の
同一ビットの連続数の最小値ｄを２ビット（ＮＲＺＬ
則）にとり、Ｔmin を大きくすることが可能である。元
のデータ語のビット数をｍ，符号語のビット数をｎビッ
トとし、元のデータ転送周期をＴで表すと、記録符号化
後のＴmin は、

【０００４】

【数１】

【０００５】である。（ｎ／ｍ)＜２であればＴmin＞Ｔ
となり、データビットレートが同じでもこのように記録
符号化を行うことにより、元のデータ転送周期Ｔに比べ
て記録波長を長くすることができる。これは記録符号化
後の符号語内のｄが２ビット以上となる符号語を用いれ
ば比較的、簡単に構成できる。

【０００６】しかし、全ての符号語についてｄが２ビッ
ト以上のものを用いると符号語のビット数ｎを大きくせ
ざるをえず、長波長化の効果としては小さい。そこで、
ｎを小さくするために符号語の先頭ビット，最終ビット
に１ビットの孤立ビットがあるものも符号語として使用
した符号化の例として、特願昭62−95113 号明細書に記
載されたものがある。ここで、符号語の先頭ビットに１
ビットの孤立ビットがあるものとは“０１１…”，“１
００…”のコードのことを示す。また、符号語の最終ビ
ットに１ビットの孤立ビットがあるものとは“…００
１”,“…１１０"のコードのことを示す。また、先頭ビ
ットと最終ビットの双方に１ビットの孤立ビットがある
ものとは“０１１…１１０”，“０１１…００１”，
“１００…１１０”，“１００…００１”のコードを示
す。

【０００７】図６に従来例における符号化則を示す。元
のデータ語のビット数をｍ，符号語のビット数をｎとす
ると、データがｍビットごとｍ₁，ｍ₂，ｍ₃ の順序で入
力されたとき、それぞれのｍビットごとにｎビットの符
号語ｎ₁，ｎ₂，ｎ₃ を適応的に対応させる。今、ｔ＝Ｔ
において符号化を行う場合について考える。符号語の接
続方法は、符号語の性質によりＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類
ある。

【０００８】Ａグループの符号語は、符号語内が必ず同
一ビットが２ビット以上連続している符号語であり、前
後の符号語に関係なくそのまま接続できる。

【０００９】これに対し、Ｂグループは符号語の先頭ビ
ットに１ビットの孤立ビットがあり、先頭ビットの極性
が違うｎ_b2，ｎ′_b2の２種類の符号語をあらかじめ用意
しておき、直前の符号語の最終ビットに応じて、ｄ＝２
を満足する様な符号語を選択し接続する。

【００１０】またＣグループは符号語の最終ビットに１
ビットの孤立ビットがあり、最終ビットの極性が違うｎ
_c2，ｎ′_c2の２種類の符号語をあらかじめ用意してお
き、直後の符号語の先頭ビットに応じて、ｄ＝２を満足
する様な符号語を選択し接続する。この時、ｎ_c2，ｎ′
_c2の先頭ビットｓは同一の極性のものを選んでおく。

【００１１】Ｄグループは符号語の先頭ビットと最終ビ
ットの双方に１ビットの孤立ビットがあり、直前及び直
後の符号語の双方に依存し、先頭ビットと最終ビットの
違う４種類の符号語をあらかじめ用意しておき、直前の
符号語の最終ビットと直後の符号語の先頭ビットに応じ
て、ｄ＝２を満足する様な符号語を選択し接続する。

【００１２】以上の方法により、符号系列におけるｄを
２ビットにしながらｍビットのデータ語を少ないｎビッ
トで表現することが可能である。例えば、データ語が８
ビットの場合、１２ビットでｄ＝２を実現することが可
能である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、符
号系列における同一ビットの連続数の最大値ｋ（最大ラ
ンレングス）の積極的な抑制が行われていない。優れた
記録符号化の条件としてはＴminが大きいことだけでな
くＴmaxを短くする必要がある。元のデータ語のビット
数をｍ，符号語のビット数をｎビットとし、元のデータ
転送周期をＴで表すと、記録符号化後のＴmax は、

【００１４】

【数２】

【００１５】である。ｋが大きい値を持つとＴmax が大
きくなり、ＰＬＬへ送る位相情報が不十分になる。した
がって、ｋは短いことが望ましい。

【００１６】従来技術で、ｍ＝８ビット，ｎ＝１２ビッ
トとし、符号語内の同一ビットの連続数の最大値ｋ_i を
変化させたときの符号語の組み合わせ数を図７に示す。
８ビットを１２ビットに変換する記録符号化では、８ビ
ット＝２５６個の符号語の組み合わせ数が必要である。
単純に、符号語内の同一ビットの連続数を制限し、ｋｉ
が７の符号語を用いた場合、図８に示すようにｔ＝Ｔ−
１の符号語の最終部にｋｉビット、ｔ＝Ｔの符号語の先
頭部にｋｉビットの同一ビットが連続することがあり、
ｋは２ｋｉとなり１４ビットとなる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明では、符号語内の
同一ビットの連続数の最大値ｋ_i を制限するのではな
く、符号語を符号語先頭部において同一ビットが連続す
る部位，符号語最終部において同一ビットが連続する部
位，二つの部位を除く中間部位の三つの部位に分割し、
符号語先頭部の同一ビットの連続数をｋ１，符号語最終
部の同一ビットの連続数をｋ２とし、全符号語における
ｋ１，ｋ２の最大値をｋ１max，ｋ２maxとしたときｋ１
max＋ｋ２max＝ｋで、符号語のｋ１ビット，ｋ２ビット
の部位を除く符号語中間部の同一ビットの連続数がｄビ
ットを越え、ｋビット以下である符号語を使用し、その
際、全符号語のなかに中間部における同一ビットの連続
数がｋ／２ビットを越え、ｋビット以下のものを含み、
一つのデータ語に対して複数の符号語を割り当て、現デ
ータ語及び直前の符号語の最終ビット及び直後のデータ
語における符号語群の先頭ビットを参照し、現データ語
を符号語に変換することにより符号語を増やすことで、
符号系列における同一ビットの連続数ｋを短くする。

【００１８】さらに、ｋ１max＜＝ｋ−１，ｋ２max＜＝
ｋ−１である符号語をも使用し、一つのデータ語に対し
て複数の符号語を割り当て、現データ語及び直前の符号
語の最終の２ビット及び直後のデータ語における符号語
群の先頭の２ビットを参照し、現データ語を符号語に変
換することにより符号語を増やすことで、ｋをより短く
する。

【００１９】

【作用】ｍ＝８ビット程度においてｋが発生する場合
は、符号語の最終部における同一ビットの連続数ｋ２が
大きい符号語に、符号語の先頭部にける同一ビットの連
続数ｋ１の大きい符号語が続いた場合にｋが発生する場
合が多い。従って、符号語内の同一ビットの連続数を制
限するのではなく、ｋ１max＋ｋ２max＝ｋの条件を付
け、符号語を接続した場合についての同一ビットの連続
数を考慮することによりｋを小さい値にする。

【００２０】また、ｋ１max＋ｋ２max＝ｋの条件を満た
せず符号語として使用できなかったものでも、ｋ１＜＝
ｋ−１，ｋ２＜＝ｋ−１の条件を満たすものは組み合わ
せ方法を変えることにより符号語として使用でき、符号
語をさらに増やすことが可能となり、ｋをより小さい値
にできる。

【００２１】

【実施例】図１に符号語の構成を示す。なお、符号語を
接続する際には図１に示す左端から、すなわち、先頭部
から順に接続することを前提とする。図１において、符
号語のビット数をｎとし、ｋ１は符号語の先頭部におけ
る同一ビットの連続数、ｋ２は符号語の最終部における
同一ビットの連続数である。ｋ３は符号語のｋ１ビッ
ト，ｋ２ビットの部位を除く符号語中間部（ｎ−ｋ１−
ｋ２）における同一ビットの連続数の最大値である。本
実施例は、一つのデータ語に対して複数の符号語を割り
当て、現データ語及び直前の符号語及び直後のデータ語
における符号語群を参照し、現データ語を符号語に変換
するディジタル信号の記録符号化において、符号語を先
頭部，中間部，最終部の三つのブロックに分割して同一
ビットの連続数を制限し、中間部における同一ビットの
連続数がｋ／２ビットを越えｋビット以下のものを含み
ながら符号系列における同一ビットの連続数の最大値ｋ
を制限する所に特徴がある。

【００２２】具体的な実施例として、符号系列における
同一ビットの連続数の最大値をｋとし、ｄ＝２ビットで
ｍ＝８ビットをｎ＝１２ビットに変換する場合について
説明する。

【００２３】本記録符号化では、１２ビットで構成でき
る２の１２乗個のビットパターンの中から以下に示す条
件１，条件２を満足するものを符号語とする。

【００２４】（条件１）符号語中間部（ｎ−ｋ１−ｋ
２）における同一ビットの連続数が２ビット以上ｋビッ
ト以下である。

【００２５】（条件２）全符号語の先頭部における同一
ビットの連続数の最大値をｋ１max ，最終部における同
一ビットの連続数をｋ２maxとしたとき数３を満たす。

【００２６】

【数３】 １＜＝ｋ１＜＝ｋ１max １＜＝ｋ２＜＝ｋ２max ｋ１max＋ｋ２max＝ｋ …(数３) 条件１において、従来技術では符号語中間部における連
続数がｋ／２ビットを越えるものは符号語として使用で
きなかったが、本実施例ではｋ／２ビットを越えｋビッ
ト以下であるものも使用可能であることに特徴がある。

【００２７】次に、符号語をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの四つのグ
ループに分類する。

【００２８】Ａグループ：２＜＝ｋ１＜＝ｋ１max，２
＜＝ｋ２＜＝ｋ２max，ｋ３＜＝ｋ Ｂグループ：ｋ１＝１，２＜＝ｋ２＜ｋ２max，ｋ３＜
＝ｋ Ｃグループ：２＜＝ｋ１＜＝ｋ１max，ｋ２＝１，ｋ３
＜＝ｋ Ｄグループ：ｋ１＝１，ｋ２＝１，ｋ３＜＝ｋ Ａグループは符号語内が必ず２ビット以上連続してお
り、前後の符号語に関係なく接続できる。Ｂ，Ｃ，Ｄグ
ループでは、符号語の先頭ビットあるいは最終ビットに
１ビットの孤立ビットがあり、符号語の接続点で不連続
となる１ビットの孤立ビットが生じないように一つのデ
ータ語に複数（最大４符号語）の符号語を割り当て、前
後の符号語に応じて２ビット以上連続するような符号語
を適応的に選択する。Ｂグループは先頭ビットの極性が
異なる２種類の符号語を組み合わせ、直前の符号語の最
終ビットを参照し、直前の符号語の最終ビットの極性と
等しい先頭ビットを持つ符号語を選択する。Ｃグループ
は最終ビットの極性の異なる２種類の符号語を組み合わ
せ、直後のデータ語に属する符号語群のなかの任意の符
号語の先頭ビットを参照し、直後のデータ語に属する符
号語群のなかの任意の符号語の先頭ビットの極性と等し
い最終ビットを持つ符号語を選択する。さらに、Ｃグル
ープにおいては過去に遡って符号語を再変換する処理を
防ぐため先頭ビットの極性が等しいものを組み合わせて
おく。Ｄグループは先頭ビットと最終ビットが異なる４
種類の符号語を組み合わせ、直前の符号語の最終ビッ
ト、直後のデータ語に属する符号語群のなかの任意の符
号語の先頭ビットを参照し、直前の符号語の最終ビット
の極性と等しい先頭ビットを持ち、直後のデータ語に属
する符号語群のなかの任意の符号語の先頭ビットの極性
を持つ符号語を選択する。

【００２９】ｍ＝８ビット，ｎ＝１２ビット，ｄ＝２ビ
ットでｋ１max，ｋ２max，ｋを変化させたときの符号語
の組み合わせ数を図２に示す。図２から符号語の組み合
わせ数が２５６個（２の８乗個）を越えるｋの最小値は
１２ビットである。単に符号語内の同一ビットの連続数
の最大値を制限したときのｋ＝１４ビットを１２ビット
までに短くできる。

【００３０】さらに、条件２を満たさないものでも上述
のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとは違う組み合わせ方法を用いること
により符号語として使用することで、符号語を増すこと
が可能である。上述の条件１，条件２による改善方法は
ｋの値を小さくするに従い符号語数が減少する。そこ
で、条件２を満たせなくても、条件１と次のような条件
３を満たす符号語の候補はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとは違った符
号語の接続方法を用いることにより符号語として使用す
ることが可能となる。

【００３１】（条件３）条件２におけるｋ１max，ｋ２m
axの値をｋ１max′，ｋ２max′としたとき次の数４を満
たす。

【００３２】

【数４】 ｋ１max′＜ｋ１max＜＝ｋ−１ ｋ２max′＜ｋ２max＜＝ｋ−１ …(数４) 次に、条件１と条件３を満たす符号語を次のＡ′，
Ｂ′，Ｃ′の三つのグループに分類する。

【００３３】Ａ′グループ：ｋ１max′＜ｋ１＜＝ｋ−
１，ｋ２＜＝ｋ２max′，ｋ３＜＝ｋor ｋ１＜＝ｋ１m
ax′，ｋ２max′＜ｋ２＜＝ｋ−１，ｋ３＜＝ｋ Ｂ′グループ：ｋ１＝１，ｋ２max′＜ｋ２＜＝ｋ−
１，ｋ３＜＝ｋ Ｃ′グループ：ｋ１max′＜ｋ１＜ｋ−１，ｋ２＝１，
ｋ３＜＝ｋ 図３にｔ＝Ｔにおける符号化を行う場合についてのＡ′
グループの符号語の場合の符号語の組み合わせ方法と接
続方法を示す。ｋ１max′＜ｋ１＜＝ｋ−１ の符号語は
ｋ１における符号の極性の異なる２種類の符号語を組み
合わせ、直前の符号語の最終２ビットを参照しｄ＝２ビ
ットを満足させながらランレングスが大きくならない様
に接続線で示す符号語を選択する。ｋ２max′ ＜ｋ２＜
＝ｋ−１の符号語はｋ２における符号の極性の異なる２
種類の符号語を組み合わせ、直後の符号語の先頭２ビッ
トを参照しｄ＝２ビットを満足させながらランレングス
が大きくならない様に接続線で示す符号語を選択する。

【００３４】図４にｔ＝Ｔにおいて符号化を行う場合に
ついてのＢ′グループとＣ′グループの符号語の候補の
場合の符号語の組み合わせ方法と接続方法を示す。Ｂ′
グループはｋ３における符号の極性の異なる２種類の符
号語の組み合わせを用意する。したがって、一つのデー
タ語に四つの符号語を組み合わせ、直前の符号語の最終
１ビット、直後の符号語の先頭２ビットを参照しｄ＝２
ビットを満足させながらランレングスが大きくならない
様に接続線で示す符号語を選択する。Ｃ′グループはｋ
１における符号の極性の異なる２種類の符号語の組み合
わせを用意する。したがって、一つのデータ語に四つの
符号語を組み合わせ、直前の符号語の最終２ビット、直
後の符号語の先頭２ビットを参照しｄ＝２ビットを満足
させながらランレングスが大きくならない様に接続線で
示す符号語を選択する。

【００３５】図５に、条件１，条件２を満たすものは
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄグループの組み合わせ及び接続方法、条
件１、条件３を満たすものはＡ′，Ｂ′，Ｃ′グループ
の組み合わせ及び接続方法を用い、ｍ＝８ビット，ｎ＝
１２ビット，ｄ＝２ビットでｋ１max，ｋ２max，ｋを変
化させたときの符号語の組み合わせ数を示す。なお、ｋ
１max，ｋ２maxにおける（ ）の値はｋ１max′，ｋ２m
ax′である。図５により、符号語の組み合わせ数２５６
個を満たす最小のｋは１０ビットである。

【００３６】

【発明の効果】一つのデータ語に対して複数の符号語を
割り当て、現データ語及び直前の符号語及び直後のデー
タ語における符号語群を参照し、現データ語を符号語に
変換し、符号系列における同一ビットの連続数をｄビッ
ト以上ｋビット以下にするディジタル信号の記録符号化
において、符号語の先頭部、最終部の同一ビットの連続
数を考慮しながら符号化を行うことにより、ｍ＝８ビッ
ト，ｎ＝１２ビット，ｄ＝２ビットとした場合、符号語
の先頭部，最終部における同一ビットの連続数を考慮し
ないときのｋ＝１４ビットを１２ビットに短くすること
が可能である。

【００３７】本発明による記録符号化方法は、現データ
語及び直前の符号語の最終ビット及び直後の符号語群に
おける先頭ビットの参照により現データ語を符号語へ変
換でき、比較的簡単な回路規模によりハードウェアが実
現できる。さらに、参照する直前の符号語の最終ビット
を最終の２ビット、直後の符号語群の先頭ビットを先頭
の２ビットに増やすことにより、先頭部と最終部におけ
る同一ビットの連続数の条件をｋ１max＋ｋ２max＝ｋか
らｋ１max＜＝ｋ−１，ｋ２max＜＝ｋ−１に緩和でき、
符号語を増やすことでｋを１０ビットまで短くすること
が可能である。

【００３８】なお、ｄ＝２ビット，ｍ＝８ビット，ｎ＝
１２ビットを例として説明したが、他のｄ，ｍ，ｎに対
しても適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】符号語の構成を示す説明図。

【図２】符号語の組み合わせ数を示す説明図。

【図３】符号語の接続方法を示す説明図。

【図４】符号語の接続方法を示す説明図。

【図５】符号語の組み合わせ数を示す説明図。

【図６】従来例における符号化則を示す説明図。

【図７】符号語の組み合わせ数を示す説明図。

【図８】符号語の接続による同一ビット連続数の拡大を
示す説明図。

【符号の説明】

ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｎ…ビットの連続数。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｍビットのデータ語の系列をｎビットの符
   号語の系列に変換し、変換後の前記符号語を順次接続し
   て得る符号系列の同一ビットの連続数の最小値をｄビッ
   ト，最大値をｋビットとするディジタル信号の記録符号
   化方法において、前記符号語を前記符号語の先頭部にお
   いて同一ビットが連続する部位，前記符号語の最終部に
   おいて同一ビットが連続する部位，前記二つの部位を除
   く中間部位の三つの部位に分割し、前記符号語の先頭部
   の同一ビットの連続数をｋ１，符号語最終部の同一ビッ
   トの連続数をｋ２とし、前記全符号語におけるｋ１，ｋ
   ２の最大値をｋ１max，ｋ２maxとしたとき、 ｋ１max＋ｋ２max＝ｋ で、前記符号語のｋ１ビット，ｋ２ビットの部位を除く
   前記符号語の中間部の同一ビットの連続数がｄビット以
   上ｋビット以下である符号語を使用し、その際、前記全
   符号語のなかに中間部における同一ビットの連続数がｋ
   ／２ビットを越え、ｋビット以下のものを含み、一つの
   データ語に対して複数の前記符号語を割り当て、現デー
   タ語及び直前の前記符号語及び直後のデータ語における
   前記符号語群を参照し、現データ語を符号語に変換する
   ことを特徴とするディジタル信号の記録符号化方法。
2. 【請求項２】ｍビットのデータ語の系列をｎビットの符
   号語の系列に変換し、変換後の前記符号語を順次接続し
   て得る符号系列の同一ビットの連続数の最小値をｄビッ
   ト，最大値をｋビットとするディジタル信号の記録符号
   化方法において、前記符号語を前記符号語の先頭部にお
   いて同一ビットが連続する部位、前記符号語の最終部に
   おいて同一ビットが連続する部位、前記二つの部位を除
   く中間部位の三つの部位に分割し、前記符号語の先頭部
   の同一ビットの連続数をｋ１，符号語最終部の同一ビッ
   トの連続数をｋ２とし、前記全符号語におけるｋ１，ｋ
   ２の最大値をｋ１max，ｋ２maxとしたとき、 ｋ１max＜＝ｋ−１，ｋ２max＜＝ｋ−１ で、ｋ１ビット，ｋ２ビットの部位を除く中間部の同一
   ビットの連続数がｄビット以上ｋビット以下である符号
   語を使用し、その際、前記全符号語のなかに中間部にお
   ける同一ビットの連続数がｋ／２ビットを越えｋビット
   以下のものを含み、一つのデータ語に対して複数の前記
   符号語を割り当て、現データ語及び直前の前記符号語及
   び直後のデータ語における前記符号語群を参照し、現デ
   ータ語を符号語に変換することを特徴とするディジタル
   信号の記録符号化方法。