JPH0754914B2 - 2進データの符号化方式 - Google Patents

2進データの符号化方式

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JPH0754914B2
JPH0754914B2 JP4251284A JP4251284A JPH0754914B2 JP H0754914 B2 JPH0754914 B2 JP H0754914B2 JP 4251284 A JP4251284 A JP 4251284A JP 4251284 A JP4251284 A JP 4251284A JP H0754914 B2 JPH0754914 B2 JP H0754914B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、2進データを磁気テープ又は、磁気デイス
クのような、記録媒体に記録し、又は記録媒体から再生
するに際し、元2進データ列を、記録に適した2進デー
タ符号列に変換する2進データの符号化方式の改良に関
する。
〔従来技術〕
従来から、磁気テープ又は磁気デイスクのような、記録
媒体に、2進データを記録するに際し、記録密度を向上
させる為に種々の符号化方式が提案され、実用化されて
いる。
一般に、磁気記録媒体へ高密度でデータを記録再生する
場合、ヘツド、媒体の電磁変換能力が同じであれば、使
用する符号化方式により、再生データの品質が左右され
る。このため、より高密度可能な能力をもつ符号化方式
が開発されている。一方、現実の装置においては、未だ
低位の能力をもつ符号化方式も使用されており、その理
由の一つは、ハードウエアー量が少なく構成できるとこ
ろにある。望むべき符号化方式は、かような、高密度記
録可能な能力と、少ないハードウエアー量にて構成可能
であることが重要である。
符号化方式における記録密度に影響を与えるパラメータ
について考察する。まず、主要パラメータの意味につい
て説明する。
今、ある符号化方式において、mビツトの2進データ系
列がn(n>m)ビツトの2進符号列に変換され、変換
後の符号列のなかから、任意に選択された符号「1」
と、つぎに現われる符号の「1」の間の符号「0」の数
の最小値をd,最大値をkとすると、 Tmin(最小磁化反転間隔)=m/n(d+1)T0 ……(1) Tmax(最大磁化反転間隔)=m/n(k+1)T0 ……(2) CLK(復調用クロツク周期)=m/n・T0 ……(3) Tw(復調位相余裕)=m/n・T0 ……(4) で与えられる。但しT0は元データ周期である。
次に、これらパラメータによる高密度記録への物理的影
響を以下に示す。
イ) 最小磁化反転間隔(Tmin)が短かくなると、再生
時、前後の磁化遷移の干渉を受け、再生信号が歪む、又
電磁変換系の高域低下特性により、再生信号レベルが低
下し、S/N劣化を生じる。このため、Tminが大きいこと
が必要である。
ロ) 最大磁化反転間隔(Tmax)とTminの比が大きい
と、再生信号の波形干渉が大きくなり、復号誤りを生じ
やすくなる。又、Tmax/Tmin比が3以上であると、再生
データ検出において、再生レベル変動に強くかつ、検出
能力が大きく、回路構成が簡単である微分検出方式が使
用できなくなる。この理由は、Tmaxの信号が微分検出に
て、そのピークが検出されるには、その3次高調波を減
衰させておかなくては、このTmax信号の中心付近で疑似
パルスが発生する。3次高調波を減衰させても、再生信
号に影響を与えない条件は、Tminの信号周波数がこの3
次高周波の周波数より低いことが絶対的条件である。こ
れらの理由により、Tmax/Tmin比が3未満であることが
望ましい。
ハ) 記録波長に対しての再生時の復調位相余裕(TW)
が小さい場合も、復号時誤りを生じやすくなる。
ニ) 再生信号より作成される復調用クロツク信号の周
期に比して、記録波長が大きいと、同上クロツクが正確
に再生信号より作成出来なくなり、復号時誤りを生じや
すくなる。
ホ) 伝送路において、変調データが、ランダム、ある
いはバーストエラーを生じた時、一般に復調データは、
確率的な分布を伴うエラー伝播を生じる。このため、エ
ラー伝播長は短かいことが必要である。現実の装置にお
いては、通常復調誤りを訂正する目的で、誤り訂正符号
がデータ中に付加され、記録再生がおこなわれる。この
誤り訂正符号は、一般にランダムエラー(1ビツトエラ
ー)とバーストエラーの復号能力をもち、特にバースト
エラーの復号能力は、バーストエラー長に強く依存して
いる。このため、符号化方式においては、誤りが発生し
た場合、復調時のエラー伝播長が短かいことが非常に重
要になる。
以上の説明より、符号化方式に要求されるパラメータに
ついて理解された。一方これらの符号化方式を構成する
ハードウエアー量に関しては、最近、テープあるいはデ
イスク使用装置においては、これら装置に入力されるデ
ータ量及びデータ転送速度が大きくなつてきている。一
例としてPCM(パルスコードモジユレーシヨン)オーデ
イオを、通常の6mm巾テープのオーデイオカセツトに入
れて、記録再生をおこなう装置を考えた場合、毎秒の発
生するデータ量は、1.5Mビツト以上になり、通常の4.75
cm/Sのテープ速度を想定すると、20トラツク相当のマル
チトラツクでの記録再生が必要になり、符号化方式の回
路部は、トラツク分必要になり、そのハードウエアー量
は膨大になる可能性がある。これらのハードウエアー量
を低減させる事は、符号化方式を採用する上で重要な要
因になる。
本発明の説明の前に、従来提案されている同種の符号化
方式に関して説明をおこない、本発明の符号化方式との
パラメータの比較、ハードウエアー量の比較をおこな
い、本発明方式の利点について述べる。比較をおこな
う、同種の符号化方式に、Tmin及びTwが、それぞれ本発
明の符号化方式と同じく、1.5T0,0.5T0の値をもつ以下
の符号化方式を考える。
第1図は、従来の符号化方式の1例の説明図で、第1図
(a)は、元の2進データ系列のビツトパターンの1例
を示し、数字0,1は1ビツトの論理「0」,「1」を表
し、T0は、ビツト間隔を示す。同図(b)及び(c)
は、従来の符号化方式の一例で、同図(b)は1/2M方式
と言われている。
(参考文献.伊藤他3名“デイジタルオーデイオテープ
レコーダの磁気記録変調方式”信学会技術研究報告MA83
−40,1983)又、同図(c)は、CON1.5T方式と言われて
いる。
(参考資料.SCHOUHAMER IMMINK.K.A:“RUNLENGTH−LIMI
TED CODE WITH SMALL ERROR PROPAGATION“ELECTRONIC
LETTERS28th April,1983.vol19,No.9) 各方式のアルゴリズムは、1/2Mでは、表1に示す如くで
あり、CON1.5Tでは、表2に示す如くである。なお、各
符号化方式にて変換された符号化系列は、「1」のビツ
トで磁化反転を起こし、「0」のビツトでは、磁化反転
を起こさない信号になる様に記録電流が作成され、前記
記録媒体に記録される。
但し ・Dnは変換しようとする元データ(D0)のn番目後の元
データであることを示す。
・DAはD0の1ビツト前、DBは2ビツト前のデータを示
す。
・MA,MB,MC,MDは変換されたコード(M0,M1)の前1,2,3,
4ビツトのデータを示す。
各符号化方式のパラメータを前記1/2M方式、CON1.5T方
式及び、この発明に係る符号化方式について、表3に示
した。
なお1/2M方式の変調回路を第2図(a)に示し、同、復
調回路を同(b)に示す。またCON1.5Tの変調回路を第
3図(a)に示し、同復調回路を、同(b)に示す。表
3に示したハードウエアー量は、第2図及び第3図より
構成回路をゲート数に変換し表示した。
表3より、1/2M方式は、Tmaxが4.0T0と本発明の方式と
同じであるが、エラー伝播長が大きく、かつハードウエ
アー量が大きい欠点がある。またCON1.5Tにおいては、
エラー伝播長及び、回路規模の点で優れているが、Tmax
が大きく、高密度記録時、前記説明の如き、再生信号の
波形干渉による誤りの増加、及び、再生信号検出回路に
微分検出が利用できないため、検出誤りが生ずるという
欠点がある。
〔発明の概要〕
この発明は、表3に表した如く、エラー伝播長、及び回
路規模において1/2Mよりも小さく、Tmaxにおいて、CON
1.5Tより小さい性質をもつており、小さな回路規模にお
いて、Tmax/Tminが小さく、かつエラー伝播長の小さい
2進データの符号化及び復号化方式を提供するものであ
る。また本発明は、より高記録密度に適したパラメータ
を持ち、かつ、復号時の誤り伝播の少ない、かつ、ハー
ドウエアー量の少ない符号化方式を提供することにあ
る。
この発明の技術的特徴は、1/2M方式において、優れた符
号パラメータであるTmin,Tmax,Tmax/Tminを持ち、か
つ、1/2M方式の欠点であるエラー伝播長及びハードウエ
アー量を小さくし、現実の装置に採用可能とする方式を
提供することにある。そのため、1チヤンネルビツトエ
ラーが生ずる復号エラー伝播長は、符号化及び復号化時
における、データの拘束長に依存する事実に注目し、符
号化及び復号化時のデータ拘束長を1/2M方式に比して、
符号化時8ビツトより5ビツトデータ長に、復号化時、
13ビツトより10ビツトに減少させた新規な符号化方式を
見つけ出したことにある。又、この結果、ハードウエア
ー量は、表3のごとく、1/2M方式に比べ、大巾に減少す
ることになる。
以下本発明の符号化方式について説明する。
〔発明の実施例〕
表4は新符号化方式の変換アルゴリズムであり、D0なる
2進データをその前2ビツトDA,DB及びその後2ビツトD
1,D2、及び変換された符号化データの8ビツトMA,MB,MC
より、2ビツトの符号化データM0,M1に変換するもので
ある。
以上の変換アルゴリズムより変換されたコード列を観察
すると、パラメータm/n=1/2であり、Tw=0.5T0であ
る。
但し、 ・D1,D2は変換しようとする元データD1の後1,2ビツト目
のデータを示す。
・DA,DBはD0の前1,2ビツト目のデータを示す。
・MA,MB,MCは変換されたコード(M0,M1)の前1,2,3ビツ
トのデータを示す。
表4のアルゴリズムより、変換される元データ(以後
D0)が「1」の状態においては、その直前の元データ
(DA)が「0」なら「10」もしくは「01」に変換され
る。この場合元データにおいて、「1」が以後のパター
ンにおいて連続すると、変換コードは、元データ「0」
の直後の「1」なる元データが「10」と変換され、以後
の「1」においては、変換しようとするコード(M0,
M1)の直前に変換されたコード(MB,MA)が「10」なら
「00」に変換され、さらに「00」なら「10」に変換され
る。さらに「1」の連続する元データ列が奇数の場合、
最後の「1」は「01」に変換される。一方、直前の元デ
ータ(DA)が「0」であり、D0が「1」において「01」
のコードに変換されるのは、直後の元データ(D1)が
「0」の場合である。
D0が「0」の場合、その直前の元データ(DA)が「1」
の場合は「00」に変換される。さらに直後(D1)に
「1」が存在する場合もやはり「00」に変換される。D0
が「0」において「10」のコードに変換されるのは変換
しようとするコード(M0,M1)の直前に変換されたコー
ド(MA,MB)が「00」であり、D0を含め「0」が3ケ以
上連続する場合(D1=「0」,D2=「0」)である。さ
らに前データがDA=「0」,DB=「1」であり、後デー
タがD1=「1」,D2=「0」であり、かつ変換されたコ
ードMCが「0」の場合においてもD0=「0」は「10」に
変換される。D0=「0」において「01」のコードに変換
されるのは、元データにおいて「0」が3個以上続く場
合であり、D0の直前のデータDAが「0」であり、その変
換されたコード(MB,MA)が「10」であり、かつ直後の
データD1が「0」の場合である。その他の状態において
D0=「0」なる元データはいずれも「0,0」に変換され
るものである。
以上の変換コードの組み合わせによりこの発明は、Tmin
が1.5Tであり、Tmaxが4.0Tなる符号化を実現することが
可能となる。
第4図は以上のこの発明を実現する為の回路構成図であ
り、同図(a)は符号化(変調)回路を示し、同図
(b)は、復号化(復調)回路を示す。同図(a)にお
いて、4−1は第1のシフトレジスタであり、シリアル
状態にてより入力された元データを5ビツトのパラレ
ルデータに変換する為のものであり、これより、符号化
する為のデータDB〜D2を符号器4−2に与えるものであ
る。なおこのシフトレジスタのデータ伝送クロツクはf0
でありf0=1/T0にて求める事が出来、求データ周期毎に
1ビツトづつ図中にて左方向に入力データはシフトして
行く。4−2の符号器には、これら5ビツトの元データ
とすでに変換されたコード列の前3ビツト(MA,MB,MC
が入力されており、以下に示すゲート構成にて、D0なる
元データをM0,M1のコードに変換する。
M0・(D0・D1・(+DB
・D1)) M1・(・MB+D0・(
MB)) このようにして変換されたコードは、4−3の第2のシ
フトレジスタに入力されシリアルデータとして出力され
る。この場合、変換されたコードの伝送クロツクは2f0
であり、入力のロードは、元データ伝送周期毎であり、
元データの伝送直後に行なわれる。このようにして4−
3より出力された変換コード列は、前記、4−2の符号
器にデータ(MA,MB,MC)を帰還する為に4−4の3ビツ
トのシリアル/パラレル変換する第3のシフトレジスタ
に入力される。このシフトレジスタの伝送クロツクもや
はり、2f0である。
以上の操作により、4−4のQ2より本発明の変換コード
に基づく変換コード列がシリアル状態にて出力される。
以上の動作のタイミング図を第5図に示す。図中(m)
および(d)〜(g)は第4図(a)中のmおよびd〜
gの個所を示している。
以上のようにして出力される符号化された2進データ列
はデータ記録時に「1」のビツトで磁化反転を起こし、
「0」のビツトでは磁化反転を起こさない信号になる様
に記録電流が作成され、記録媒体に記録される。
以上のようにして記録された符号化2進データ列を元の
2進データ列にもどす復号方法を以下に示す。
再生データは再生アンプ、及び、データ検出回路により
2進データ列に変換される、さらにその2進データ列よ
り復号を行なう為に必要なクロツクを生成する為にPLL
回路が設けられており、再生された2進データに同期し
た。2f0、及びf0なる再生クロツクが生成される。この
2進データは、再生クロツクにて同期を取られた後、状
態変化毎(「0」→「1」もしくは「1」→「0」)に
1/2T0の巾をもつた「1」が立つように処理される。こ
の処理されたデータよりフレーム同期信号が検出され、
元データを復号する為のデータブロツクが識別される。
このような状態において、符号化された2進データ列
は、以下の方法により、元の2進データに復号される。
状態変化毎に「1」が立つように処理された再生データ
列は、第4図(b)の4−5よりシリアル/パラレル
変換する第4のシフトレジスタに入力され、10ビツトの
パラレルデータに変換される。このシフトレジスタの伝
送クロツクは2f0である。この時、復号されたD0とシフ
トレジスタのパラレルデータの関係は、第4図(c)に
示す如くである。この状態にて、10ビツトのパラレルデ
ータは、4−6の復号器に入力され、下記ゲート構成に
より符号化データM0,M1をデータのD0にもどされる。
D0=MB・(・M1) +・M1+M0 復合されたD0は、4−7のフリツプフロツプにて同期が
取られ、復号データとして出力される。なお、同期を取
るクロツクは、再生クロツクのf0である。
以上の操作により符号化されたデータは元の2進データ
に復号される。復号におけるタイミングチヤートを第6
図に示し、同図(i)〜(l)は第4図の(i)〜
(l)に相当する個所のタイミングである。また第6図
(l)においては、タイミングをわかりやすく説明する
為に1ビツト左にシフトした図になつている。
なお、上記実施例では、符号化方式において、D0なる元
データをM0,M1に変換する方法として、元データビツト
列5ビツトと変換データ列3ビツトより変換していた
が、元データビツトを7ビツトにし、変換データを2ビ
ツトにしても同様の結果が得られる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、D0をM0,M1に変換する
に際し、すでに符号に変換されたデータパターンの前3
ビットを検知して符号化の経緯を示す情報として用いる
ようにしているため、短かい元データ拘束長にて実現し
ているので、エラー伝播長は短かくなり、また、回路規
模も小さくなる。また、Tmin=1.5T Tmax=4.0Tを実現
しているので符号化方式として、すぐれた記録効率が得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の符号化方式による変換データ内容の一例
を示す波形図。第2図(a)は従来の符号(変調)の回
路図、第2図(b)は従来の復号(復調)回路図、第3
図(a)は従来のCON1.5T変調回路図、第3図(b)は
従来のCON1.5Tの復調回路図、第4図(a)はこの発明
の一実施例の符号化(変調)回路図であり、第4図
(b)は復号化(復調)回路図であり、第4図(c)は
第4図(b)の回路図でのデータ復号状態を示すブロツ
ク図、第5図は、第4図(a)の変調回路のタイミング
図、第6図は第4図(b)の復調回路のタイミング図で
ある。図において、4−1は第1のシフトレジスタ、4
−2は符号器、4−3は第2のシフトレジスタ、4−4
は第3のシフトレジスタ、4−5は第4のシフトレジス
タ、4−6は復号器、4−7はフリツプフロツプ、図
中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2進データ列を1ビッ毎に分離し、該分離
    された1ビットのデータパターンを2ビットで構成され
    る符号に変換するに際し、該1ビットパターンを検知す
    る手段と、すでに符号に変換されたデータパターンの前
    3ビット以内を検知する手段と、前記1ビットのデータ
    の直前及び直後2ビット以内のデータパターンを検知す
    る手段とを備え、前記各手段によって検知されるデータ
    パターンをもとにしてS1変換表のアルゴリズムに従って
    2ビット符号に変換することを特徴とする2進データの
    符号化方式。 但しA,B;1ビットのもつ2種(「0」もしくは
    「1」)のパターンをA,Bで表わす。 D1,D2;変換しようとする元データ(D0)の後1ビット
    目(D1)及び2ビット目(D2)を示す。 DA,DB;D0の前1ビット目(DA)及び2ビット目(DB)を
    示す。 MA,MB,MC;変換された符号化データの前1ビット目
    (MA),2ビット目(MB)及び3ビット目(MC)を示す。
JP4251284A 1984-03-05 1984-03-05 2進データの符号化方式 Expired - Lifetime JPH0754914B2 (ja)

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電子通信学会技術研究報告EA83−40(1983/9/28)p.47−54

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