JPH09251725A

JPH09251725A - ディジタル記録再生方法および信号処理装置

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Publication number: JPH09251725A
Application number: JP8058754A
Authority: JP
Inventors: Kuzunesofu Arekusandaa; アレクサンダー・クズネソフ; Masuo Umemoto; 益雄梅本; Naoya Kobayashi; 直哉小林; Hideki Sawaguchi; 秀樹澤口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JP3679853B2; US5881071A

Abstract

(57)【要約】【課題】コ−ドレ−トが高く、高密度記録に適したディ
ジタル記録再生方式を提供する。【解決手段】記録符号器３が、入力データブロックをｎ
（ｎは２以上)系列のビット列に分け、並列的に出力す
るビット分配回路３−１と、分配された各データ系列毎
に所定の符号化を行う第１の符号化回路３−２〜３−５
と、第１の符号化回路の出力ビット系列Ｄ１〜Ｄ３を直
前の記録符号情報を参照してｎビットの記録符号に変換
する第２の符号化回路３−６とを有し、上記第２の符号
化回路によって、３ビット以上の符号間干渉を考慮する
パ−シャルレスポンス等化出力におけるユークリッド距
離の大きい組合せを対とした符号化を行う。【効果】３ビット以上の符号間干渉を伴うパ−シャルレ
スポンスに適合した記録符号系列が得られるため、高密
度磁気記録が可能となり、ハミング距離を含めたユ−ク
リッド距離の大きな符号系列を適用することにより、信
頼性の高い復号が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディジタル記録再生
方法および装置に関し、更に詳しくは、ディジタルデ−
タを高密度に記録する磁気ディスク装置に適したディジ
タル信号の記録／再生方法、信号処理方法およびこれを
適用した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に3.5インチ以下の小型の磁気
記録媒体への記録密度の高度化、高速化の要求が高まっ
ている。その理由の１つは、大容量ストレージ装置の中
心が、ＲＡＩＤ(Redundant Arrays of In- expensive D
isk）システムに移行し、ハイエンド小型磁気ディスク
の性能がシステム性能に直接的な影響を及ぼすためであ
る。また、小型磁気ディスクの主要な用途であるパーソ
ナルコンピュータでは、ＧＵＩ(Graphical User Interf
ace）等、ヒューマンインターフェースを考慮した大規
模なソフトウェアが必然的となり、例えば１９９５年の
ディスク容量の目標は、２.５インチディスク装置の場
合でも１ギガバイト程度と言われている。このような要
求を満たすためには、現在の製品レベルの最高記録密度
(８００Mbit/平方インチ)では、２.５インチディスクが
２〜３枚(４〜６面記録)必要となる。これをディスク１
枚（２面)で記録するためには、約１.５Gbit/平方イン
チの高密度記録が必要となる。また、パーソナルコンピ
ュータの演算速度も、１９９５年で３００ＭＩＰＳ（Mi
llion computer Instructions Per Second)に達する勢
いであり、小型磁気ディスクの高速化が要求されてい
る。現状のハイエンド磁気ディスクにおいて、ディスク
内の記録再生速度は８０Mbit/sec〜１２０Mbit/secであ
る。

【０００３】このような磁気ディスクの進展を支えるた
めに、記録再生系の信号処理技術も高密度記録、高速記
録への対応を図ってきた。例えば、記録符号では、高速
化のためにコードレートに注目して、コードレートが２
／３のランレングス制限符号からコードレート８／９の
記録符号が主流となってきた。一方、高密度記録のた
め、正確には記録ビットの間隔が狭くなったため、ビッ
ト毎の信号間の干渉が大きくなり、従来のピーク検出方
式では、元の記録信号を再生識別するために必要な信号
対雑音比の仕様値が高くなるため、符号間干渉を考慮に
入れたパーシャルレスポンス等化を用い、さらに、雑音
の影響を前提として、再生信号から最も確からしい信号
列を検出できる最尤復号を採用するＰＲ４ＭＬ(Partial
Responseclass 4 with Maximum Likelihood decoding)
方式が検討され、既にそのＬＳＩが開発され、製品に実
装されつつある。更に大きな符号間干渉を前提とした記
録再生系では、パーシャルレスポンスの等化方法をＰＲ
４からＥＰＲ４(Extended PR4)に変更する必要がある。
また、これに対応して、ＭＬ(Maximum Likelihood deco
ding；最尤復号）回路を２状態から８状態へと複雑化す
る必要がある。この場合、状態の数は、最も確からしい
信号にを見つけ出すための候補の数と考えてよい。ＥＰ
Ｒ４ＭＬ回路の磁気ディスクへの適用は、例えば、特公
平７−２４９９９８において言及されている。

【０００４】一方、トラック密度を大きくした高密度記
録では、記録再生系の信号対雑音比が低下するため、そ
の救済が大きな課題となっているが、この課題に対する
解決策の１つにトレリス符号の利用がある。ＭＬ回路で
はディジタル処理を行っているため、ＬＳＩ化が比較的
容易である。従って、複雑なＭＬ処理の使用を前提とし
て、例えば、記録符号そのものにＭＬ処理に適した特性
を持たせることによって、低い信号対雑音比に対処でき
る。ＭＬ処理は、符号の遷移状態、すなわちトレリス線
図に注目するので、ＭＬ処理を前提とした記録符号は、
トレリス符号と呼ばれる。この検討は、８０年代中頃か
ら通信理論の研究者によって開始され、実用的な記録符
号化技術とするために、再生等化方式との整合性、同一
符号の連続数を制限すること、エラー伝幡の対策、ＤＣ
成分の除去などの検討が進められた。

【０００５】例えば、１９９１年には電気電子技術者協
会の情報理論に関する雑誌（IEEEtransactions on info
rmation theory）の第３７巻、第３号、Ｐ８１８−８５
５には、ＤＣフリーを特徴とするＭＳＮ（Matched Spec
tral Null）符号と呼ばれるトレリス符号の理論的検討
が報告されており、そこにはコードレートが１／２でｂ
ｉ−ｐｈａｓｅのＭＳＮ符号がＥＰＲ４等化の適用でき
ることが示されている。ｂｉ−ｐｈａｓｅ符号とは、例
えば図２１に示すように、データビット(Ｄ）の「１」
に対して記録符号(Ｃ）として「１０」、又は「０１」
を対応させ、データビット「０」に対して「１１」ある
い「００」を対応させて記録信号（Ｃ'）を形成する方
式である。また、１９９５年に発行された電気電子技術
者協会の磁気に関する雑誌（IEEEtransactions on magn
etics）の第３１巻、第２号、Ｐ１２０８−１２１３に
はＰＲ４等化を前提としてコードレートが８／１０であ
るＭＳＮ符号のＬＳＩ試作に関する報告がなされてい
る。

【０００６】ＭＬ復号によって信号対雑音比の大きな救
済を実現するためには、記録符号の等化出力符号系列に
おけるユークリッド距離を広げる必要がある。ユークリ
ッド距離の２乗「ｄＥ²」は、実数値をとる長さが、ｎ
の２つの符号系列「ｕ＝ｕ₁、ｕ₂、………、ｕｎ」と
「ｖ＝ｖ₁、ｖ₂、………、ｖｎ」の間で次式で定義され
るものである。

【０００７】

【数１】

【０００８】受信値は、本来の正しい復号値に雑音が加
わったものであり。雑音のない本来の等化出力系列にお
いてｄＥが大きい記録符号群を選択すると、受信値への
雑音の影響が少なくなり、最も確からしい符号が復号し
やすい。

【０００９】ｄＥを確保するための１つの方法が、「セ
ットパーティション」と呼ばれる方式であり、等化出力
系列においてｄＥが確保された複数組の記録符号が使用
される。図２２にその１例を示す。ここでは、入力デー
タビットＤが２ビット毎に区切られるものとし、「０
０」から「１１」までの４種類のビットパターンに対し
て、それぞれ記録符号Ｃを割り当てる。各記録符号は、
磁気ヘッドを介して磁気ディスクに磁気記録され、再生
時には、ＰＲ（１、−１）等化を受ける。この等化によ
る予想出力を図２２にＥで示す。この例では、データＤ
を第２番目ビットが異なる２つのビットパターンを組に
して示してある。例えば、「００」と「０１」の組に対
し、記録符号「００」、「１０」が割当てられている。
記録符号「００」、「１０」を再生した時、ＰＲ（１，
−１）等化出力は「０、０」と「２、−２」で与えら
れ、そのユークリッド距離ｄＥ²は「２²＋（−２）²＝
８」となる。

【００１０】図２３は、当該記録符号が「１０」、その
直前の記録符号の状態が「＊０」（ここで、記号＊は、
０または１のどちらでも良いことを意味している）で、
状態Ｓ０として表される場合に、ＰＲ（１、−１）等化
出力が「２、−２」となる様子を示している。ＰＲ
（１、−１）等化では、記録符号「１」に対して、符号
間干渉を考慮した「１、−１」で表される応答が得られ
るように等化する。すなわち、当該ビット出力以外に１
ビットの符号間干渉を仮定している。このように、磁気
記録に合致した符号間干渉を考慮した応答方式を採用す
ることによって、雑音強調の少ない磁気記録に適した等
化方式が得られる。記録符号が「０」の場合は、「１」
の反転出力で、「−１、１」応答となる。各記録符号の
ＰＲ（１、−１）等化出力を加算したものが、等化出力
として得られる。当該記録符号の出力は、図２３に示す
ように「２、−２」となる。その他の記録符号について
も、上記と同様に予想出力を計算でき、２つの記録符号
の予想等化出力の違いから、ユークリッド距離が求めら
れる。このように、ＰＲ（１、−１）等化によるセット
パーティションの組合せを考慮すると、そのユークリッ
ド距離ｄＥ²は「８」である。

【００１１】同様に、もし、前述したＥＰＲ４に適合す
る大きなユークリッド距離を持つセットパーティション
を形成でき、その記録符号群を用いてトレリス符号を構
成できれば、従来方式以上に雑音に強い記録符号が構成
できる。しかしながら、ＥＰＲ４は、記録符号に３ビッ
トの符号間干渉を考慮する方式であるため、記録符号の
選択は、入力データビットＤだけでなく、その直前の記
録符号Ｃにも依存している。これらの点を考慮したＥＰ
Ｒ４用のセットパーティションの構成についての提案は
未だなされていない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ＥＰＲ４等化に適合す
る従来のトレリス符号は、ｂｉ−ｐｈａｓｅ符号などを
基本としているためにコードレートが低く、一方、コー
ドレートが高いトレリス符号は、ＥＰＲ４等化に適合し
た方式になっていない。本発明の第１の目的は、コード
レートが高く、ＥＰＲ４に適合したユ−クリッド距離の
大きいトレリス符号を生成できるディジタル記録方法お
よび装置を提供することにある。本発明の第２の目的
は、例えば３．５”以下の小型磁気ディスクにように、
高密度記録に適したディジタル記録／再生方法、ディジ
タル記録用の信号処理方法および回路装置を提供するこ
とにある。本発明の第３の目的は、ＬＳＩ設計が比較的
容易なディジタルによる信号処理部の占める割合を大き
く、例えば、ＣＭＯＳまたはＢｉ−ＣＭＯＳプロセスで
容易にＬＳＩ化できるディジタル記録用の信号処理回路
を提供することである。

【００１３】本発明の第４の目的は、ＥＰＲ４による等
化を採用とする高密度記録に適した磁気記録装置を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のディジタル記録では、入力ディジタルデー
タに対して、ハミング距離を増加させるための第１の符
号化と、ＥＰＲ４に適合したユークリッド距離の大きな
記録符号の組合せをもつ第２の符号化を施すことを特徴
とする。更に詳述すると、本発明では、第１の符号化に
おいて、記録すべきディジタルデータをそれぞれ固有の
ビット長をもつｎ（ｎは２以上)個のデータ系列を形成
するように順次に分配し、ビット長の短い少なくとも１
つのデータ系に対しては符号化ビットを追加することに
よって上記各データ系列を同一ビット長とし、上記ｎ個
のデータ系列からそれぞれ１ビットずつ出力してｎビッ
トの並列データを順次に生成し、第２の符号化におい
て、上記第１の符号化で得られるｎビット単位の入力デ
ータ毎に、該入力データのビットパターンと既に変換済
の複数ビット分の記録符号の状態とによって決まるｎビ
ットの記録符号に変換する。

【００１５】上記第２の符号化における変換則は、上記
ｎビット入力データがとり得るビットパターンに対し
て、所定のハミング距離にある２つのビットパターンの
組毎に、３ビット以上の符号間干渉を考慮した各記録符
号のパ−シャルレスポンス等化出力が充分に大きなユー
クリッド距離をもつように、記録符号を対応付ける。具
体的に言うと、本発明では、符号化ビットを伴わないデ
ータ系列に該当するビット位置、または符号化ビット長
の最も短いデータ系に該当するビット位置で所定のハミ
ング距離にある２つのビットパターンの組毎に、上記パ
−シャルレスポンス等化出力が、例えば、１６以上のユ
ークリッド距離をもつように記録符号を対応付ける。

【００１６】また、上記第１の符号化では、例えば、第
１のデータ系列に第１のビット長の第１の符号化情報を
付加したものと、第２のデータ系列に第２のビット長を
もつ第２の符号化情報を付加したものとがそれぞれ第３
のデータ系列と同一ビット長となるようにディジタルデ
ータを３系列に分配し、上記第１、第２のデータ系列に
対して符号化ビットを追加する。この場合、第１の符号
化情報として、例えば、第１のデータ系列に分配された
ディジタルデータと対応するハミング符号を用い、第２
の符号化情報として、第２のデータ系列に分配されたデ
ィジタルデータと対応するパリティビットを適用でき
る。変形例として、第１の符号化情報に、第１、第２の
データ系列に分配されたディジタルデータと対応するリ
ードソロモン（ＲＳ）誤り訂正符号を適用してもよい。
また、第１の符号化情報として、第１、第２のデータ系
列に分配されたディジタルデータと対応するリードソロ
モン誤り訂正符号の一部を適用し、第２の符号化情報と
して、第２のデータ系列に分配されたディジタルデータ
と対応するパリティビットと上記リードソロモン誤り訂
正符号の残部を適用するようにしてもよい。本発明の他
の特徴、再生回路系の特徴については、以下に述べる実
施例から容易に理解できるであろう。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して詳細に説明する。図１は、本発明によるディジタ
ル記録装置の記録回路系を示す。上位装置である計算機
１から出力されたデータは、インタフェース回路２に入
力され、記録符号器３に適合した形式をもつデータＡと
して記録符号器３に入力される。記録符号器３は、上記
入力データＡを記録符号化列Ｃに変換し、記録増幅回路
４に出力する。記録増幅回路４の出力信号は、磁気ヘッ
ド、磁気ディスクを含む記録／再生系５に入力され、デ
ィスク上に高密度記録される。

【００１８】上記記録符号器３では、以下に述べる２段
階の記録符号化処理を行なう。第１段階の符号化処理で
は、少なくともハミング距離を増加させる符号化を行
い、ｎビット単位の並列データを順次に生成する。第２
段階の符号化処理では、ＥＰＲ４に適合させたセットパ
ーティションによるユークリッド距離の大きな記録符号
の組み合わせを用いた独特の変換則に従って、上記第１
段階で生成したｎビットデータを記録符号に変換する。
このように２段階に分けた符号化は、一般に「連接符号
化」と呼ばれ、通常の１段階からなる符号化と区別され
ている。本発明の特徴の１つは、連接符号化にＥＰＲ４
に適合したセットパーティションを適用したことにあ
る。

【００１９】なお、ここで言う「ハミング距離」とは、
２つの符号における互いに対応した位置にある複数の信
号（ビット）対のうちで、互いに異なった値をもつ対の
個数によって表される。例えば、２つの符号「１１０
０」と「１００１」を例にとると、第２番目のビット値
と第４番目のビット値で互いに相違しているため、この
場合のハミング距離は「２」となる。符号間の最小ハミ
ング距離が大きければ大きいほど、符号間の区別が容易
になるため、上述した第１の符号化処理でハミング距離
を増加させるておくことにより、誤り訂正や誤り検出に
適した記録符号を得ることができる。

【００２０】図１の記録符号器３において、第１段階の
符号化処理は、データビット分配回路３−１と、ハミン
グ符号演算回路３−２と、パリティビット演算回路３−
４と、２つの挿入回路３−３、３−５からなる回路部分
で行われる。データビット分配器３−１は、インターフ
ェイス２から供給される入力データＡを、所定サイズの
記録ブロック毎に、それぞれ固有のビット長をもつ３つ
のデータ系列Ｄ１'、Ｄ２'、Ｄ３'に分割し、これらの
データ系列を並列的に出力する。本実施例では、上記各
データ系列に分配するビット数は、図２の（ａ）に示す
ように、データ系列Ｄ１'には４ビット、Ｄ２'には７ビ
ット、Ｄ３'には８ビットとし、合計１９ビットの入力
データを１つのブロック（記録ブロック）として、デー
タ系列Ｄ１'、Ｄ２'、Ｄ３’を生成する。なお、インタ
ーフェース回路２は、計算機１から与えられたデータを
１９ビット単位の複数の記録ブロックに分割し、図３に
示すように、所定個数の記録ブロック２−２を１つの群
として各群の先頭に同期信号２−１を挿入した形で、デ
ータＡを記録符号器３に供給する。尚、データの信頼度
をさらに上げるために、記録符号器３が行うデータＡに
ついての記録符号化とは別に、インターフェース回路２
が独自の誤り訂正符号化処理を行い、再生時に、上記誤
り訂正符号を利用して、インターフェイス回路による誤
り訂正や再読み取り（リトライ）の指令制御行うように
してもよい。図３において、２−３は、上述したインタ
ーフェース回路独自の誤り訂正符号化によって各記録ブ
ロック群の後尾に付加された誤り訂正符号を示す。

【００２１】データビット分配回路３−１は、データＡ
を所定の順序で振り分け、ビット長の異なる３つのデー
タ系列を形成する。これらのデータ系列のうち、４ビッ
ト長からなるＤ１’は、ハミング符号演算回路３−２と
挿入回路３−３に入力される。ハミング符号演算回路３
−２では、データ系列Ｄ１’の４ビットデータの内容に
応じて、誤り訂正符号の１つである４ビットのハミング
符号を生成する。上記ハミング符号は、挿入回路３−３
によって、図２の（ａ）に示すようにデータ系列Ｄ１'
の後に付加され、これによって、データ系列Ｄ１は、ハ
ミング距離「４」を持つ８ビットの符号系列Ｄ１に変換
されたことになる。データ系列Ｄ２'は７ビットデータ
からなり、パリティビット演算回路３−４と挿入回路３
−５に入力され、生成された１ビットのパリティが、図
２の（ａ）に示すように、データ系列Ｄ２'の後に付加
される。これによって、データ系列Ｄ２'は、ハミング
距離「２」を持つ８ビットの符号系列Ｄ２となる。デー
タ系列Ｄ３'は８ビットデータからなり、そのまま第２
段階の符号化処理に供される。

【００２２】上記３つのデータ系列Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３
は、各系列から１ビットずつ、合計３ビット単位の並列
データとなって、途中で、短いデータ系列Ｄ１、Ｄ２で
の不足ビットが符号化ビットで補充されながら、後段の
符号割当て回路３−６に順次に供給される。第１の符号
化によって形成される各符号化データブロックは、この
例では、全２４ビットのうち１９ビットが入力データビ
ットで、残りの５ビットが符号化ビットとなっているた
め、コードレートは、１９／２４＝０．７９となってい
る。この値は、従来のＥＰＲ４対応のトレリス符号にお
けるコードレート１／２に比較して高い値となってい
る。

【００２３】第２段階の符号化処理は、記録符号割り当
て（セットパーティション）回路３−６によって行われ
る。記録符号割り当て回路３−６は、３つのデータ系列
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３をＥＰＲ４に適合した記録符号に変換
する。この符号変換では、既に変換済の直前数ビットの
記録符号の状態Ｓ’を考慮する。図４は、記録符号割り
当て回路３−６が符号化に使用する変換テーブル３−６
−１の１例を示す。図において、Ｄは、３つのデータ系
列Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３から１ビットずつ、全体で３ビット
の並列データとして順次に供給される入力データのビッ
トパターンを示す。ここでは、３ビットデータＤの左側
ビットから順に、データ系列Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の各ビッ
トが配列されている。符号化ビットを含まないデータ系
列Ｄ１からのビットを入力ビットパターンＤの最下位ビ
ットとして、入力ビットパターンを上記最下位ビット位
置でのハミング距離が「１」となる４つの組（「000」
と「001」、「010」と「011」、「100」と「101」、「1
10」と「111」）に分け、直前の記録符号の状態Ｓ０〜
Ｓ７に対応して用意した８個の個別変換テーブルによっ
て、各組毎に変換後の記録符号のＥＰＲ４等化出力に大
きなユークリッド距離が得られるように、記録符号Ｃが
割り当ててある。なお、図４において、状態Ｓ０は記録
符号「０００」に、Ｓ１は「００１」に対応し、以下同
様にして、状態Ｓ７が「１１１」に対応しており、例え
ば、「Ｓ０／Ｃ」は、直前の状態が「０００」の場合の
変換後の符号Ｃ（＝Ｃ１〜Ｃ３）を示している。また、
記号Ｓ'は、記録符号の新たな状態を示し、これが次の
符号化における直前の状態となる。図４において、記号
Ｅの欄には、記録符号Ｃを記録媒体に記録した後に再生
系でＥＰＲ４等化を受けた場合に予想される出力信号値
が参考のために示してある。

【００２４】入力データ系列Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の３ビッ
トと直前の記録符号の状態Ｓ'が与えられると、変換用
メモリ素子（図示せず）で構成される記録符号割り当て
回路３−６から、記録符号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が出力され
る。この時、次の符号変換動作のために、記録符号の状
態Ｓ'も出力される。このように直前の状態に依存して
順次に記録符号が生成され、トレリス符号を構成する。
記録符号割り当て回路３−６から出力されたこれらの記
録符号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、パラレルシリアル変換回路
３−７によって、図２の（ｂ）に矢印で示す順序で、順
次にシリアル信号系列Ｃに変換され、記録増幅回路４に
供給される。

【００２５】図５は、上述した記録符号化に適した再生
復号回路の１実施例を示す。記録再生系５からの再生信
号は、プリアンプ６によって増幅された後、可変増幅器
７によって記録再生系の出力変動が補正され、所定の大
きさの信号出力Ｐとなる。この出力信号Ｐは、低域フィ
ルタ８によって、雑音成分となる不要な信号帯域が除去
された後、Ａ／Ｄ変換器９によって離散的なディジタル
データに変換される。Ａ／Ｄ変換器９の出力は、ディジ
タルフィルタ１０によって、所定の前処理（通常はＰＲ
４等化処理）を行った後、後処理の等化処理が加えられ
て、ＥＰＲ４等化出力Ｅ'となって復号回路１２に供給
される。なお、ディジタルフィルタ１０からは、再生信
号のクロック成分が抽出され、出力信号ＣＬとして再生
クロック発生回路１１に入力され、上記再生クロック発
生回路１１で生成したサンプリングクロックに同期して
上記Ａ／Ｄ変換器９が動作する。

【００２６】復号回路１２は、以下に述べる復号処理に
よって、ＥＰＲ４等化出力Ｅ'を復号出力Ａ’に変換す
る。復号出力Ａ’は、インターフェース回路２を介し
て、計算機１に入力される。この時、インターフェース
回路２は、記録時に挿入した誤り訂正符号化を利用して
誤り訂正を行い、訂正不能な誤りが発生した場合は、再
読み取り（リトライ）の指令を出す。ディジタルフィル
タ１０から出力された等化出力Ｅ'は、復号回路１２に
おいて、ＥＰＲ４用ＭＬ（最尤復号）回路１２−１とビ
ット分配回路１２−４に供給される。ＥＰＲ４用ＭＬ回
路１２−１は、記録再生系において雑音が重畳された状
態にある等化出力Ｅ'について最尤復号処理を行い、上
述した第２の符号化処理に対応した復号出力を得るため
のものである。上記ＭＬ回路１２−１からの出力信号
は、同期検出回路１２ー２と選択回路１２−３に入力さ
れ、同期検出回路１２ー２によって、記録ブロック群の
先頭にある同期信号２−１が検出される。選択回路１２
−３は、上記同期検出回路１２ー２で検出した同期信号
を基準にして、記録符号のビット列Ｃ３に対応する復号
出力Ｄ３”を選択し、これをデータビット統合回路１２
−７に供給する。

【００２７】ビット分配回路１２−４は、上記同期信号
を基準にして、等化出力Ｅ'から記録符号Ｃ１に対応す
る等化出力Ｅ１'と、記録符号Ｃ２に対応する等化出力
Ｅ２'とを分離して出力する。等化出力Ｅ１'系列には、
ハミング距離「４」をもつハミング符号が挿入されてい
るため、最尤復号回路１２−５によって、上記ハミング
距離を考慮に入れて、実際の等化出力と予想される出力
との差から最も尤度の高い復号出力Ｄ１”を演算する。
この場合、Ｃ１系列では１つの記録ブロックが８ビット
で構成されているため、２⁸＝６４状態のトレリス遷移
を演算する。同様に、Ｅ２'系列ではパリティビットが
挿入されているため、最尤復号回路１２−６によって、
上記パリティビットを考慮に入れて、すなわち、ハミン
グ距離「２」を考慮して最尤復号を行い、復号結果Ｄ
２”を得る。復号結果Ｄ１"、Ｄ２"は、Ｄ３"と同様、
データビット統合回路１２−７に供給され、記録時にデ
ータビット分配回路３−１で行ったビット列への分割操
作とは逆の手順で、ビットデータをデータ形式Ａ’に統
合し、インタフェース回路２に出力する。

【００２８】図４を参照して分かるように、本実施例に
よれば、３ビットずつ並列的に供給されるデータＤ（デ
ータ系列Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）のうち、ハミング距離を増
加させていない第３データ系列のビット値（Ｄ３）だけ
が異なるビットパターンの４つ組（対）において、再生
時のＥＰＲ４等化出力Ｅにおけるユークリッド距離ｄＥ
²が、何れの場合も「１６」以上を満足するように、記
録符号Ｃの割り当てがなされていることが分かる。さら
に、２番目のビット（Ｄ２）の値に違いがある組合せ、
例えば「０００」と「０１０」を例にとると、例えば、
直前の記録符号の状態がＳ０の個別変換テーブルでＥＰ
Ｒ４等化出力Ｅの値「０００」と「０２２」とを比較し
て明らかなように、ユークリッド距離ｄＥ²は「０²＋２
²＋２²＝８」となっている。他の組合せについても、同
様に計算すると、その最小ユークリッド距離ｄＥ²は
「８」となっていることが分かる。なお、Ｄ２符号系列
にはパリティビットが挿入されているため、このパリテ
ィビットを考慮した復号、すなわち、ハミング距離
「２」を考慮した最尤復号が可能であり、このような最
尤復号を行えば、Ｄ２符号系列については、ユークリッ
ド距離とハミング距離の乗算である１６の距離が得られ
ていると言える。

【００２９】同様に、第１番目のビット値が異なる場合
は、最小ユークリッド距離ｄＥ²は「４」となってい
る。例えば、Ｓ０状態において、Ｄ＝「０００」と「１
００」の変換結果を比較すると、変換後の記録符号はそ
れぞれ「０００」と「００１」となり、等化出力Ｅがそ
れぞれ「０００」と「００２」となるため、最小ユーク
リッド距離ｄＥ²は「０²＋０²＋２²＝４」となる。ただ
し、Ｄ１符号系列で、ハミング距離が「４」のハミング
符号が挿入されているため、このハミング距離を考慮し
て最尤復号すると、Ｄ１符号系列のユークリッド距離と
ハミング距離の乗算である「１６」の距離が得られるこ
とになる。このように、本発明によれば、等価的に距離
「１６」の下で復号演算がなされるため、雑音の影響を
受けにくい、信頼性の高い記録再生信号処理が可能であ
り、且つ、コードレートが約「０．８」と高い値となっ
ているため、高速、高密度の記録が可能となる。

【００３０】以下、本発明の他の実施例について説明す
る。上述した記録符号器３の回路構成を簡単化するため
には、分配回路３−１から並列的に出力するデ−タ系列
Ｄを２系列としてもよい。図６は、分配回路３−１から
並列出力するデ−タ系列Ｄを２系列とした場合に第２段
階の符号化を行う記録符号割当て回路３−６が使用する
変換テ−ブルの１例を示す。上述したように、ＥＰＲ４
等化では、復号対象となるビット以外の他の３ビットに
符号間干渉があることを前提としているため、デ−タ系
列Ｄを２系列にして、２ビット単位で第２段階の符号化
を行う場合にも、図４と同様に、直前の状態Ｓｎ（ｎ＝
０〜７）を８状態に分ける。図６におけるＤ以外の他の
記号は、図４と同様の意味をもつ。

【００３１】図７は、２ビット単位で記録符号を指定し
た図６と対応するＥＰＲ４等化出力の１例を示す。ここ
では、直前の記録符号が「０１」、それ以前の記録符号
の後半ビットが「０」で、直前の連続３ビットの状態が
「００１」（Ｓ１状態）の状況下で、当該デ−タビット
が「０１」の場合を示している。図６の変換テ−ブルか
ら、当該記録符号として「１０」が選択され、当該のＥ
ＰＲ４等化出力は「４、０」となる。図６から分かるよ
うに、第２段階の符号化処理を２ビット単位で行う場合
は、等化出力における記録符号間のユ−クリッド距離
が、３ビット単位で行う場合に比較して小さくなる。こ
の場合、データ系列の構成を、図８に示すように、デー
タ系列列Ｄ２'に対してパリティビットを、データ系列
Ｄ１'に対してハミング符号を付加したデータブロック
構成にすることによって、図２の場合と等価な距離「１
６」を確保できる。尚、図８から分かるように、コ−ド
レ−トは「（４＋７）／１６＝０．６８７５」となるた
め、図２の場合に比べて低下する。

【００３２】図９は、図２に示した３つのデータ系列か
らなる符号化データブロックにおいて、距離を更に大き
くした場合のブロック構成を示す。この例では、デ−タ
系列Ｄ３'にパリティビットを挿入し、デ−タ系列Ｄ２'
をハミング符号化し、デ−タ系列Ｄ１'をリ−ドマラ−
符号化することによって、等価的な距離を「３２」にし
ている。この場合のコ−ドレ−トは「（１６＋２６＋３
１）／（３２×３）＝０．７６」となる。図１０は、上
述した符号化データブロックの変形例として、データ系
列Ｄ１'に付加する誤り訂正符号として畳み込み符号を
利用した場合を示す。畳み込み符号は、符号化率が１／
２であるため、連接符号化のコ−ドレ−トは「（８＋１
５＋１６）／（１６×３）＝０．８１２５」と高くな
る。

【００３３】以上、ＥＰＲ４対応のセットパ−ティショ
ン記録符号と種々の誤り訂正符号との組合せによる連接
符号化について説明した。これらの連接符号化を適用し
た場合、再生回路の主要な回路要素は、図５に示したよ
うに、等化出力のビット系列から誤り訂正符号のハミン
グ距離を考慮した復号処理を行う最尤復号回路１２−５
と１２−６である。１つの記録ブロックのデ−タ量が大
きくなればなるほど、これらの最尤復号回路１２−５、
１２−６に要求される状態数が多くなるため、図５に示
した回路構成は、各記録ブロックのサイズが小さい場合
に特に有効となる。

【００３４】図１１は、図２に示した構成の符号化デー
タブロックに対して有効で、図５の復号回路１２に比べ
て、復号性能が僅かに低下する反面、回路構成を簡単化
できる復号回路１３の実施例を示す。図５の復号回路と
同一の要素については同一の番号を付し、機能的に変わ
らない回路部分の説明は省略する。ＥＰＲ４ＭＬ回路１
２−１で得られる仮の復号結果のうち、図２の実施例で
はデータ系列Ｄ３'だけを利用したが、この例では、デ
ータ系列Ｄ１'、Ｄ２'についても利用する。ビット分配
回路１２−４は、同期検出回路１２−２から出力される
同期信号に基づいて、ＭＬ回路１２−１の出力から仮復
号結果Ｄ１"、Ｄ２"を選択する。仮復号結果Ｄ１"は、
ハミング符号による誤り検出回路１３−１と、訂正処理
回路１３−３に入力され、仮復号結果Ｄ２"は、パリテ
ィビットによる誤り検出回路１３−２に入力される。仮
復号結果Ｄ１"、Ｄ２"は２値信号であり、その演算も２
値論理式で実行できるため、上記誤り検出回路１３−
１、１３−２の回路規模は小さくて済む。誤り訂正処理
回路１３−３は、上記誤り検出回路１３−１、１３−２
で検出された誤り情報Ｅｍ、Ｅｐの値に応じて、仮復号
結果Ｄ１"に誤り訂正を含む演算処理を施し、ハミング
符号を除く、訂正されたデータ列Ｄ１＊をデータビット
統合回路１３−４に出力する。一方、誤り検出回路１３
−２は、パリティビットを除去したデータ系列Ｄ２"'を
データビット統合回路１３−４に出力する。

【００３５】図１２は、上記訂正処理回路１３−３の詳
細を示す。訂正処理回路１３−３における誤り処理の基
本的な考え方は、誤りが少なければ訂正し、誤りが多い
場合は、この記録ブロックにエラ−があることを示すエ
ラ−フラグＥｒを発生することにある。記録ブロックの
復号デ−タＤ１＊とエラ−フラグＥｒは、デ−タビット
統合回路１３−４を介して、インタ−フェ−ス回路２に
与えられ、インタ−フェ−ス回路２において、上記エラ
−フラグＥｒを用いて、複数の記録ブロックにわたる誤
り訂正処理などの演算処理を行う。エラ−フラグＥｒが
あれば、エラ−フラグがない場合のランダム誤り訂正処
理に比べて、効率的な符号誤り訂正が可能となる。訂正
処理回路１３ー３では、仮復号データＤ１"について、
エラー訂正回路１３−３−２でハミング符号による誤り
訂正処理を行う。誤り訂正処理の間、仮復号データＤ
１"は遅延回路１３−３−３によって遅延され、エラ−
訂正結果と同じタイミングで選択回路１３−３−４に入
力される。選択回路１３−３−４は、ハミング符号によ
る誤り検出結果Ｅｍの個数に応じて、上記エラ−訂正結
果と遅延回路出力の何れか一方を選択し、復号データＤ
１＊として出力する。なお、選択回路１３−３−４の出
力信号Ｄ１＊は、訂正処理が加わっている可能性がある
ため、Ｄ１"と区別して標記している。選択回路１３−
３−５は、エラ−が１個の場合はエラ−訂正出力を選択
し、それ以外の場合は遅延回路出力を選択する。エラ−
フラグ発生回路１３−３−１は、ハミング符号による誤
り検出結果Ｅｍに応じて、当該記録ブロックに誤りがあ
ることを示すエラ−フラグを発生する。デ−タ系列Ｄ
２”では、パリティビットによって誤りの有無を検出で
きるため、パリティエラーがあった場合にもエラ−フラ
グを通知する。このため、加算回路１３−３−５によっ
てエラ−フラグ発生回路１３−３−１の出力とＥｐを加
算し、加算結果をエラーフラグＥｒとして出力する。

【００３６】図１３は、図１１と図５の復号能力の中間
的な機能を備える復号回路１４の実施例を示す。ここで
の基本的な考え方は、ＥＰＲ４の最尤復号回路１４−１
で仮復号出力を得ると共に、復号出力毎に、本来予想さ
れる等化出力と実際に得られた等化出力の差、すなわ
ち、仮復号出力に対するデ−タ信頼度を示す情報も求め
ることにある上記デ−タ信頼度情報を利用することによ
って、Ｄ１系列の誤り訂正を効率的に行うことができ
る。なお、図１３において、図５、図１１と同一の要素
には同一の符号を付し、同一機能の部分についての説明
は省略する。ビット分配回路１４−２は、同期信号に基
づいて、ＭＬ回路１４−１の出力から仮復号結果Ｄ１"
とＤ２"を抽出すると共に、ＥＰＲ４ＭＬ回路１４−１
からＤ１"に対する信頼度情報Ｒ１を得る。信頼度情報
Ｒ１と仮復号結果Ｄ１”は処理回路１４−３に供給さ
れ、処理回路１４−３によって、仮復号結果Ｄ１”に対
する信頼度情報Ｒ１を用いた誤り訂正処理が施される。

【００３７】図１４は、上記処理回路１４−３の詳細な
回路構成を示す。信頼度情報Ｒ１は、比較器１４−３−
２によって、基準値レジスタ１４−３−１に設定されて
いる基準値と比較され、基準値よりも信頼度の低い復号
結果の個数がカウンタ１４−３−３によって計数され
る。一方、仮復号結果Ｄ１"は、ランダム訂正回路１４
−３−５回路に入力され、ハミング符号による誤り訂正
の演算が行われる。これと平行して、上記仮復号結果Ｄ
１"は、イレ−ジャ訂正回路１４−３−６と遅延回路１
４−３−４にも入力される。イレ−ジャ訂正回路１４−
３−６は、比較器１４−３−２の出力から信頼度の低い
復号結果の位置を検知し、この位置情報に基づいて、仮
復号結果Ｄ１"に対するハミング符号の誤り訂正演算処
理を行う。

【００３８】上記ランダム訂正回路１４−３−５と、イ
レ−ジャ訂正回路１４−３−６と、これらの訂正回路で
の演算遅延時間に相当する遅延時間を持つ遅延回路１４
−３−４の出力は、選択回路１４−３−７に入力され、
カウンタ１４−３−３から出力される低信頼度復号結果
の個数に応じて適応的に選択された復号結果が、出力Ｄ
１＊となる。例えば、カウンタ１４−３−３から出力さ
れるカウント値が「１」以下の場合は、ランダム訂正回
路１４−３−５の出力を選択し、「２〜３」の場合は、
イレ−ジャ訂正回路１４−３−６の出力を選択し、それ
以上の場合は遅延回路１４−３−４の出力を選択する。
上記カウンタ１４−３−３の出力ＥＲは、図１３に示す
エラ−フラグの発生回路１４−４に入力され、当該記録
ブロックにエラ−があればフラグを発生する。エラーフ
ラグ発生回路１４−４の出力と、パリティビットによる
誤り検出回路１３−２の出力は、加算回路１４−５で加
算され、誤りがＤ１とＤ２の何れの系列で発生した場合
ても、エラーフラグＥｒが出力されるようになってい
る。

【００３９】以上の実施例は、何れも、図２に示した連
接符号を基本として、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の３つのビット
系列に対して、誤り訂正符号化など、互いに独立した符
号化演算を行っていた。これら誤り訂正符号として、も
し、回路規模を犠牲にして、より効率的なものを採用し
たい場合には、以下に示すように、複数のデ−タ系列に
対して誤り訂正符号化を演算することが可能である。図
１５の(a)、(b)に示す符号化データブロックにおいて、
データ系列Ｄ３'、Ｄ２'は図２の場合と同様であり、デ
−タ系列Ｄ１'に付加される誤り訂正符号が、デ−タ系
列Ｄ１'とＤ２'の情報ビットから演算されたリードソロ
モン誤り訂正符号（以下、ＲＳ符号という)となってい
る点に特徴がある。図１５の(a)に示した例では、１つ
の符号化データブロック（記録ブロック）が３×１４ビ
ットの場合であり、図１５の(b)に示した例では、１つ
の記録ブロックが３×３０の場合である。当然、図１５
の(b)に示した構成の方がコ−ドレ−トが高く、「０．
９」となっている。図１６は、図１５の（b）のブロッ
ク構成で、ＲＳ符号の挿入位置を変えた例を示す。

【００４０】図１７は、図１５と図１６の符号化データ
ブロックに対応する信号処理系回路の１例を示してい
る。図１と同一要素には同一符号を付し説明を省略す
る。インターフェイス２からの入力デ−タＡは、デ−タ
ビット分配回路３−１によって所定のビット数のデータ
系列Ｄ１'、Ｄ２'、Ｄ３'に分けられる。リ−ドソロモ
ン符号（ＲＳ符号）は、複数ビットまとめて１シンボル
を構成する。図１５の例では、３ビットで１シンボルと
する。また、図１６の例では、４ビットで１シンボルと
する。ＲＳ符号用シンボル構成回路１５−１は、デ−タ
系列Ｄ１'、Ｄ２'から上記各シンボルを構成する。ＲＳ
符号用シンボル構成回路１５−１の出力信号は、演算回
路１５−２によってＲＳ符号化演算され、得られた検査
符号が、挿入回路３−３によって、デ−タ系列Ｄ１'に
付加され、デ−タ系列Ｄ１となる。図１７のその他の回
路動作は、図１と同様であり、パラレルシリアル変換回
路３−７から、記録符号Ｃが得られる。

【００４１】図１８は、図１５の(a)、(b)、あるいは図
１６の符号化データブロックに対応する復号回路の１実
施例を示す。ここに示した復号回路の基本的な考え方は
図１３の場合と同じであり、信頼度情報に基づいて効率
的な誤り訂正を行えるようにしている。ビット分配回路
１５−１と処理回路１５−２が、図１５、１６の符号構
成に対応して構成される。その他の要素は、図１３と同
様であり、説明は省略する。

【００４２】処理回路１５ー２の回路動作を図１９に示
した詳細な回路構成図を参照して説明する。基本的な動
作は、図１４と同様である。信頼度情報Ｒ１は、比較器
１４−３−２によって基準値と比較され、比較器出力が
信頼度の低い復号デ−タの位置を示す。上記比較器の出
力をカウンタ１４−３−３によってカウントし、低信頼
度の個所の個数が得られる。

【００４３】仮復号デ−タＤ１"とＤ２"から、記録時と
同様に、シンボル構成回路１６−２−１によってＲＳ符
号用シンボルを構成する。カウンタ１４−３−３から出
力されるカウント値が「１」以下のとき、すなわち、ビ
ット誤り（信頼度情報Ｒ１はビット単位で得られるの
で、ビット誤りがありそうな個数と言い換えることがで
きる）が１個以下の場合は、挿入したＲＳ符号によって
１シンボルの誤り訂正が可能となるため、ランダム誤り
訂正を行って正しい復号系列を得る。一方、上記カウン
ト値が「２」の場合は、ビット誤りが２個所に散らばっ
ていることも予想されるため、比較器１４−３−２の出
力が示す誤り予想位置情報を利用してイレ−ジャ訂正を
行う。カウント値が「３」以上のときは、このＲＳ符号
では訂正誤りを招く可能性があるため、ＲＳ符号による
誤り訂正を断念して、遅延回路１６−２−４の出力を採
用する。

【００４４】選択回路１６−２−５は、これら３つの出
力のうちの１つをカウンタ値に応じて選択する。選択回
路１６−２−５の出力は、Ｄ１及びＤ２系列分離回路１
６−２−６に供給され、デ−タ系列Ｄ１とＤ２に対応す
る復号出力Ｄ１＊、Ｄ２＊が分離して出力される。ここ
で、仮復号出力Ｄ１＊、Ｄ２＊は、Ｄ１"、Ｄ２"に訂正
処理が加わったものとなっているため、別表記としてあ
る。上記図１９の構成から分かるように、復号回路１６
では、訂正処理の加わった復号出力Ｄ１＊、Ｄ２＊が得
られる。これらの出力は、信頼性の高い復号結果となっ
ているので、これを確定した復号結果として、再度、Ｅ
ＰＲ４の最尤復号回路を動作させると、データ系列Ｄ３
についても、信頼性の高い復号出力が得られる。この考
え方を実現した回路構成が図２０の復号回路である。

【００４５】図２０において、復号過程の前半は、図１
８、図１９と同様である。ただし、ビット分配回路１７
−１が、信頼度情報Ｒ１、仮復号結果Ｄ１"、Ｄ２"を出
力する以外に、Ｄ３”も分離して出力する点で図１８と
異なる。遅延回路１７−２から得られた等化出力Ｅ'
は、第２のＥＰＲ４ＭＬ回路１７−３に入力される。上
記第２のＭＬ回路１７−３は、データ系列Ｄ１とＤ２の
復号結果として、訂正処理を受けた復号結果Ｄ１＊、Ｄ
２＊を採用できるように変更されている。すなわち、通
常のＭＬ回路は、パスメトリックの極小値を持った復号
出力を選ぶように設計されるが、上記ＭＬ回路１７−３
では、確定復号が与えられているパスを強制的に選択
し、その復号出力につながるパスのみを生き残りパスと
し、それ以外のパスは強制的に捨てる。この機能は、例
えば、Ｄ１あるいはＤ２、又はその両方の系列に加わっ
た雑音によって、データ系列Ｄ３のＭＬ復号が第１段階
のＭＬ回路１４−１で誤って処理されていた場合に有効
に働き、正しいデータ系列Ｄ３をＭＬ復号することが可
能になる。ただし、データ系列Ｄ１、Ｄ２にもともと誤
りが多い場合は、第２のＭＬ回路１７−３でも誤った処
理が行われる可能性が高いため、遅延回路１７−４から
出力される元のデ−タ系列Ｄ３"を採用する。選択回路
１７−５は、処理回路１６−２のエラ−情報ＥＲに応じ
て、ＭＬ回路１７−３と遅延回路１７−４から出力され
る２つの復号結果のうちの一方を選択し、復号結果Ｄ３
＊としてデータビット統合回路１３−４に供給する。デ
ータ系列Ｄ１＊、Ｄ２*については、遅延回路１７−６
を通過させることによって、データ系列Ｄ３＊の出力と
の時間調整を行った後、デ−タビット統合回路１３−４
に入力する。エラ−フラグＥｒに関しては図１３、頭１
８と同様である。

【００４６】以上、本発明の幾つかの実施例について説
明し、本発明が種々の変形例を含むことを示した。ここ
では、代表的な誤り訂正符号について示したに過ぎず、
本発明の連接符号による符号化には、ここで示したもの
以外の誤り訂正符号でも適用可能である。また、記録ブ
ロックの大きさについても、記録装置に応じた実施例以
外の値を選択できる。さらに、実施例では、ＥＰＲ４等
化を基本としたが、本発明には、ＥＰＲ４以外のその他
のパ−シャルレスポンス方式を適用してもかまわない。
例えば、記録パルス「１」に対して、「１、１、０、−
１、−１」応答を対応させるパ−シャルレスポンスがそ
の代表例である。上述した本発明の連接符号による記録
再生方式は、高密度記録が要求される３.５インチ以下
の小型磁気ディスク装置に特に有効となるが、本発明の
有効性がディスクサイズによって限定されるわけではな
い。また、本発明による記録符号の符号化と復号化は、
ディジタル信号処理が基本となっているため、実施例で
示した符号器３、１５、復号器１２〜１４、１６、１７
の設計が容易であり、例えば、消費電力、集積度の点で
有利なＢｉ−ＣＭＯＳやＣＭＯＳプロセスを適用して容
易にＬＳＩ化できる。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、３ビット以上の符号間干渉を伴うパ−シャル
レスポンスに適合した記録符号系列を生成したことによ
って、高密度ディジタル磁気記録が可能になる。また、
ハミング距離を含めたユ−クリッド距離の大きな符号系
列を生成したことにより、信頼性の高い復号が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディジタル信号記録系の信号処理
回路の１実施例を示す構成図。

【図２】本発明において第１の符号化によって得られる
連接符号のブロック構成の１例（ａ）、および第２の符
号化によって得られたデータ系列の並直列変換順序
（ｂ）を示す図。

【図３】図１で、インターフェイス２から記録符号器３
に入力されるデータブロックの形式の１例を示す図。

【図４】第２の符号化を行う記録符号割当て回路３−６
が備えるＥＰＲ４に適合した記録符号変換テ−ブルの１
例を示す図。

【図５】本発明によるディジタル信号記録系の再生復号
回路の１実施例を示す構成図。

【図６】第２の符号化を行う記録符号割当て回路３−６
が備える記録符号変換テ−ブルの他の実施例示す図。

【図７】図６の実施例における記録符号の等化出力の１
例を説明するための図。

【図８】第１の符号化によって得られる連接符号のブロ
ック構成の他の実施例を示す図。

【図９】第１の符号化によって得られる連接符号のブロ
ック構成の更に他の実施例を示す図。

【図１０】第１の符号化によって得られる連接符号のブ
ロック構成の更に他の実施例を示す図。

【図１１】再生復号回路の他の実施例を示す図。

【図１２】図１１における訂正処理回路の詳細を示す
図。

【図１３】再生復号回路の更に他の実施例を示す図。

【図１４】図１３における訂正処理回路の詳細を示す
図。

【図１５】第１の符号化によって得られる連接符号のブ
ロック構成の更に他の実施例を示す図。

【図１６】第１の符号化によって得られる連接符号のブ
ロック構成の更に他の実施例を示す図。

【図１７】図１５、図１６の連接符号に適した記録符号
器の１実施例を示す図。

【図１８】図１７に対応する再生復号回路の１実施例を
示す図。

【図１９】図１８における訂正処理回路１６−２の詳細
を示す図。

【図２０】図１７に対応する再生復号回路の他の実施例
を示す図。

【図２１】従来のディジタル記録におけるデ−タビット
と記録符号の関係を説明するための図。

【図２２】本発明における第２の符号化に関係する記録
符号化変換テ−ブルの１部分を示す図。

【図２３】記録符号と再生等化出力との関係を説明する
ための図。

【符号の説明】

１…計算機、２…インタフェ−ス回路、３…記録符号
器、４…記録増幅器、５、１５…記録再生系、、６…プ
リアンプ、７…可変増幅器、８…低域フィルタ、９…Ａ
／Ｄ変換器、１０…ディジタルフィルタ、１１…再生ク
ロック発生回路、１２、１３、１４、１６、１７…復号
回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者澤口秀樹東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録すべきディジタルデータをそれぞれ固
有のビット長をもつｎ（ｎは２以上)個のデータ系列を
形成するように順次に分配し、ビット長の短い少なくと
も１つのデータ系に対しては符号化ビットを追加するこ
とによって上記各データ系列を同一ビット長とし、上記
ｎ個のデータ系列からそれぞれ１ビットずつ出力してｎ
ビットの並列データを順次に生成する第１の符号化ステ
ップと、上記第１の符号化ステップで得られるｎビット単位の入
力データ毎に、該入力データのビットパターンと既に変
換済の複数ビット分の記録符号の状態とによって決まる
ｎビットの記録符号に変換する第２の符号化ステップと
を有し、上記第２の符号化ステップにおける変換則が、上記ｎビ
ット入力データがとり得るビットパターンに対して、符
号化ビットを伴わないデータ系列に該当するビット位
置、または符号化ビット長の最も短いデータ系に該当す
るビット位置で所定のハミング距離にある２つのビット
パターンの組毎に、３ビット以上の符号間干渉を考慮し
た各記録符号のパ−シャルレスポンス等化出力が１６以
上のユークリッド距離をもつように、記録符号を対応付
けていることを特徴とするディジタル記録方法。
【請求項２】前記第２の符号化ステップで得られたｎビ
ットの記録符号を所定のビット順序でシリアルデータに
変換した後、記録媒体への書き込手段に供給することを
特徴とする請求項１に記載のディジタル記録方法。
【請求項３】前記第１の符号化ステップにおいて、前記
ｎ個のデータ系列のうちの１つに、ハミング距離が４以
上の誤り訂正符号を付加することを特徴とする請求項１
または請求項２に記載のディジタル記録方法。
【請求項４】前記第１の符号化ステップにおいて、第１
のデータ系列に第１のビット長の第１の符号化情報を付
加したものと、第２のデータ系列に第２のビット長をも
つ第２の符号化情報を付加したものとがそれぞれ第３の
データ系列と同一ビット長となるように、前記ディジタ
ルデータを３系列に分配し、上記第１、第２のデータ系
列に対して符号化ビットを追加することを特徴とする請
求項１または請求項２に記載のディジタル記録方法。
【請求項５】前記第１の符号化情報が、前記第１のデー
タ系列に分配されたディジタルデータと対応するハミン
グ符号であり、前記第２の符号化情報が、前記第２のデ
ータ系列に分配されたディジタルデータと対応するパリ
ティビットであることを特徴とする請求項４に記載のデ
ィジタル記録方法。
【請求項６】前記第１の符号化情報が、前記第１、第２
のデータ系列に分配されたディジタルデータと対応する
リードソロモン誤り訂正符号であり、前記第２の符号化
情報が前記第２のデータ系列に分配されたディジタルデ
ータと対応するパリティビットであることを特徴とする
請求項４に記載のディジタル記録方法。
【請求項７】前記第１の符号化情報が、前記第１、第２
のデータ系列に分配されたディジタルデータと対応する
リードソロモン誤り訂正符号の一部であり、前記第２の
符号化情報が、前記第２のデータ系列に分配されたディ
ジタルデータと対応するパリティビットと上記リードソ
ロモン誤り訂正符号の残部であることを特徴とする請求
項４に記載のディジタル記録方法。
【請求項８】前記第１の符号化ステップにおいて、第１
のデータ系列に該第１のデータ系列のディジタルデータ
と対応した第１のビット長の第１の符号化情報を付加し
たものと、第２のデータ系列に該第２のデータ系列のデ
ィジタルデータと対応する第２のビット長の第２の符号
化情報を付加したものとが互いに同一ビット長となるよ
うに、前記ディジタルデータを２系列に分配し、上記第
１、第２のデータ系列に符号化ビットを追加することを
特徴とする請求項１または請求項２に記載のディジタル
記録方法。
【請求項９】前記第１の符号化情報がハミング符号であ
り、前記第２の符号化情報がパリティビットであること
を特徴とする請求項８に記載のディジタル記録方法。
【請求項１０】前記第１の符号化ステップにおいて、第
１のデータ系列に該第１のデータ系列のディジタルデー
タと対応する第１ビット長の第１の符号化情報を付加し
たものと、第２のデータ系列に該第２のデータ系列のデ
ィジタルデータと対応する第２ビット長の第２の符号化
情報を付加したものと、第３のデータ系列に該第３のデ
ータ系列のディジタルデータと対応する第３ビット長の
第３の符号化情報を付加したものとが互いに同一ビット
長となるように、前記ディジタルデータを３系列に分配
し、各データ系列に符号化ビットを付加することを特徴
とする請求項１または請求項２に記載のディジタル記録
方法。
【請求項１１】前記第１、第２、第３の符号化情報の内
の１つがリードマラー符号であることを特徴とする請求
項１０に記載のディジタル記録方法。
【請求項１２】前記第１、第２、第３の符号化情報の内
の１つが畳み込み符号であることを特徴とする請求項１
０に記載のディジタル記録方法。
【請求項１３】前記第１、第２、第３の符号化情報の内
の１つがハミング符号であることを特徴とする請求項１
０〜請求項１２の何れかに記載のディジタル記録方法。
【請求項１４】前記第１、第２、第３の符号化情報の内
の他の１つがパリティビットであることを特徴とする請
求項１０〜請求項１３の何れかに記載のディジタル記録
方法。
【請求項１５】記録すべき前記ディジタルデータが、所
定のデータ長毎に同期情報を挿入した形式で与えられ、
前記第１の符号化ステップで、同期情報が時系列的に混
在するディジタルデータを入力順序に従って前記ｎ個の
データ系列に分配することを特徴とする請求項１〜請求
項１４の何れかに記載のディジタル記録方法。
【請求項１６】記録すべき前記ディジタルデータが、所
定のデータ長毎に誤り訂正符号と同期情報とを挿入した
形式で与えられ、前記第１の符号化ステップで、上記誤
り訂正符号と同期情報とが時系列的に混在するディジタ
ルデータを入力順序に従って前記ｎ個のデータ系列に分
配することを特徴とする請求項１〜請求項１４の何れか
に記載のディジタル記録方法。
【請求項１７】ディジタルデータの磁気記録媒体への記
録再生方法において、記録時の信号処理過程に、記録すべきディジタルデータをそれぞれ固有のビット長
をもつｎ（ｎは２以上)個のデータ系列を形成するよう
に分配し、ビット長の短い少なくとも１つのデータ系に
対して符号化ビットを付加することによって上記データ
系列を同一ビット長とし、上記ｎ個のデータ系列からそ
れぞれ１ビットずつ出力ｎビットの並列データを順次に
生成する第１の符号化ステップと、上記第１の符号化ステップで得られるｎビット単位の入
力データ毎に、該入力データのビットパターンと既に変
換済の複数ビット分の記録符号の状態とによって決まる
ｎビットの記録符号に変換する第２の符号化ステップと
を有し、上記第２の符号化ステップにおける変換則が、上記入力
データがとり得るビットパターンに対して、符号化ビッ
トを伴わないデータ系列に該当するビットまたは符号化
ビット長の最も短いデータ系列に該当するビットの位置
で所定のハミング距離にある２つのビットパターンの組
合せ毎に、３ビット以上の符号間干渉を考慮した各記録
符号のパ−シャルレスポンス等化出力が１６以上のユー
クリッド距離をもつように、記録符号を対応付けてお
り、再生時の信号処理過程に、記録媒体からの再生信号についてパーシャルレスポンス
等化する等化ステップと、上記等化された信号を最尤判定によってビット列に変換
する前記第２の符号化の逆変換に相当する復号ステップ
と、上記復号されたビット列を前記第１の符号化結果に相当
する複数のデータ系列に分離するステップと、上記分離されたデータ系列のうち、記録時に前記第１の
符号化によって符号化ビットが付加されたデータ系列に
ついて、符号化ビットを除去すると共に、誤り訂正可能
なビット系列については上記符号化ビットを利用した誤
り訂正処理を施す符号化ビット処理ステップと、上記処理ステップで符号化ビットが除去されたデータ系
列と、記録時に符号化ビットが付加されていないデータ
系列については上記分離ステップで分離されたデータ系
列とを１つのディジタルデータ列に統合するステップと
を有することを特徴とするディジタル記録再生方法。
【請求項１８】前記誤り訂正ステップにおいて、訂正不
能な誤りがあった場合は、エラー表示信号を発生するこ
とを特徴とする請求項１７に記載のディジタル記録再生
方法。
【請求項１９】前記分離ステップが、前記復号ステップ
で復号されたビット列から抽出された同期信号に基づい
て行われることを特徴とする請求項１７または請求項１
８に記載のディジタル記録再生方法。
【請求項２０】ディジタルデータの磁気記録媒体への記
録再生方法において、記録時の信号処理過程に、記録すべきディジタルデータをそれぞれ固有のビット長
をもつｎ（ｎは２以上)個のデータ系列を形成するよう
に分配し、ビット長の短い少なくとも１つのデータ系に
対して符号化ビットを付加することによって上記データ
系列を同一ビット長とし、上記ｎ個のデータ系列からそ
れぞれ１ビットずつ出力ｎビットの並列データを順次に
生成する第１の符号化ステップと、上記第１の符号化ステップで得られるｎビット単位の入
力データ毎に、該入力データのビットパターンと既に変
換済の複数ビット分の記録符号の状態とによって決まる
ｎビットの記録符号に変換する第２の符号化ステップと
を有し、上記第２の符号化ステップにおける変換則が、上記入力
データがとり得るビットパターンに対して、符号化ビッ
トを伴わないデータ系列に該当するビットまたは符号化
ビット長の最も短いデータ系列に該当するビットの位置
で所定のハミング距離にある２つのビットパターンの組
合せ毎に、３ビット以上の符号間干渉を考慮した各記録
符号のパ−シャルレスポンス等化出力が１６以上のユー
クリッド距離をもつように、記録符号を対応付けてお
り、再生時の信号処理過程に、記録媒体からの再生信号についてパーシャルレスポンス
等化する等化ステップと、上記等化された信号を最尤判定することによって、記録
時に符号化ビットが付加されていないデータ系列を再現
する第１の復号ステップと、上記等化された信号を符号化ビットを利用して最尤判定
することによって、前記第１の符号化で符号化ビットが
付加されたデータ系列を再現する第２の復号ステップ
と、上記第１、第２の復号ステップで得られたデータ系列を
統合するステップとを有することを特徴とするディジタ
ル記録再生方法。
【請求項２１】前記第１の復号ステップで、前記等化さ
れた信号を最尤判定することによってビット列に変換し
た後、得られたビット列から前記符号化ビットが付加さ
れていないデータ系列を選択的に抽出し、前記第２の復号ステップで、前記等化された信号から前
記符号化ビットが付加された信号部分を分離した後、該
分離された信号部分を最尤判定することによってビット
列に変換することを特徴とする請求項２０に記載のディ
ジタル記録再生方法。
【請求項２２】記録すべきディジタルデータをそれぞれ
固有のビット長をもつｎ（ｎは２以上)個のデータ系列
を形成するように順次に分配し、ビット長の短い少なく
とも１つのデータ系に対して符号化ビットを追加するこ
とによって上記データ系列を同一ビット長とし、上記ｎ
個のデータ系列をそれぞれ１ビットずつ出力してｎビッ
トの並列データを順次に生成する第１の符号化手段と、上記第１の符号化手段から与えられるｎビット単位の入
力データ毎に、該入力データのビットパターンと既に変
換済の複数ビット分の記録符号の状態とによって決まる
ｎビットの記録符号に変換する第２の符号化手段とを有
し、上記第２の符号化手段が、上記ｎビット入力データがと
り得るビットパターンに対して、所定のハミング距離に
ある２つのビットパターンの組合せ毎に、３ビット以上
の符号間干渉を考慮したそれぞれの記録符号のパ−シャ
ルレスポンス等化出力が４以上のユークリッド距離をも
つように、変換後の記録符号を割り当てることを特徴と
するディジタル記録用信号処理装置。
【請求項２３】前記第２の符号化手段から並列的に出力
されるｎビットの記録符号を所定順序の直列データに変
換する変換手段を有し、上記直列データを記録媒体への
書き込手段に供給するようにしたことを特徴とする請求
項２２に記載のディジタル記録用信号処理装置。
【請求項２４】前記第１の符号化手段が、記録すべきデ
ィジタルデータをそれぞれが固有のビット長となるよう
に第１、第２、第３のデータ系列に分配する手段と、上
記データ系列のうちの少なくとも１つから第１のビット
長をもつ第１の符号化情報を生成し、第１のデータ系列
の後に挿入する第１の符号演算手段と、上記データ系列
のうちの少なくとも１つから第２のビット長をもつ第２
の符号化情報を生成し、該第２のデータ系列の後に挿入
する第２の符号演算手段とを有し、上記第３のデータ系列の最終ビットと上記第１、第２の
符号化情報の最終ビットとが並列的に出力されるよう
に、上記各データ系列のビット長と符号化情報のビット
長とが関係付けられていることを特徴とする請求項２２
または請求項２３に記載のディジタル記録用信号処理装
置。
【請求項２５】前記第１の符号演算手段が、前記第１の
データ系列のデータ内容と対応したハミング符号を生成
し、前記第２の符号演算手段が、前記第２のデータ系列
のデータ内容と対応したパリティビットを生成すること
を特徴とする請求項２４に記載のディジタル記録用信号
処理装置。
【請求項２６】前記第１の符号演算手段が、前記第１、
第２のデータ系列のデータ内容と対応したリードソロモ
ン誤り訂正符号を生成し、前記第２の符号演算手段が前
記第２のデータ系列のデータ内容と対応したパリティビ
ットを生成することを特徴とする請求項２４に記載のデ
ィジタル記録信号処理装置。
【請求項２７】前記第１の符号化手段が、前記ディジタ
ルデータをそれぞれが固有のビット長となるように第
１、第２のデータ系列に分配する手段と、上記第１のデ
ータ系列から第１のビット長をもつ第１の符号化情報を
生成し、該第１のデータ系列の後に挿入する第１の符号
演算手段と、上記第２のデータ系列から第２のビット長
をもつ第２の符号化情報を生成し、該第２のデータ系列
の後に挿入する第２の符号演算手段とを有し、上記第１、第２の符号化情報の最終ビットとが並列的に
出力されるように、上記各データ系列のビット長と符号
化情報のビット長とが関係付けられていることを特徴と
する請求項２２または請求項２３に記載のディジタル記
録用信号処理装置。
【請求項２８】前記第１の符号演算手段がハミング符号
を生成し、前記第２の符号演算手段がパリティビットを
生成することを特徴とする請求項２７に記載のディジタ
ル記録用信号処理装置。
【請求項２９】前記第１の符号化手段が、記録すべきデ
ィジタルデータをそれぞれが固有のビット長をもつよう
に第１、第２、第３のデータ系列に分配する手段と、上
記第１のデータ系列から第１のビット長をもつ第１の符
号化情報を生成し、該第１のデータ系列の後に挿入する
第１の符号演算手段と、上記第２のデータ系列から第２
のビット長をもつ第２の符号化情報を生成し、該第２の
データ系列の後に挿入する第２の符号演算手段と、上記
第３のデータ系列から第３のビット長をもつ第３の符号
化情報を生成し、該第３のデータ系列の後に挿入する第
３の符号演算手段とを有し、上記第１、第２、第３の符号化情報の最終ビットが並列
的に出力されるように上記各データ系列のビット長と符
号化情報のビット長とが関係付けられていることを特徴
とする請求項２２または請求項２３に記載のディジタル
記録用信号処理装置。
【請求項３０】前記第１、第２、第３の符号演算手段の
内の１つがリードマラー符号を生成することを特徴とす
る請求項２９に記載のディジタル記録用信号処理装置。
【請求項３１】前記第１、第２、第３の符号演算手段の
内の１つが畳み込み符号を生成することを特徴とする請
求項２９に記載のディジタル記録用信号処理装置。
【請求項３２】前記第１、第２、第３の符号演算手段の
内の１つがハミング符号を生成することを特徴とする請
求項２９に記載のディジタル記録用信号処理装置。
【請求項３３】前記第１、第２、第３の符号演算手段の
内の１つがパリティ符号を生成すことを特徴とする請求
項２９に記載のディジタル記録用信号処理装置。
【請求項３４】磁気記録媒体に記録すべきディジタル信
号を処理する記録用信号処理回路と、上記磁気記録媒体
から再生された信号を処理する再生信号処理回路とを備
えた磁気記録再生装置において、上記記録用信号処理回路が、記録すべきディジタルデータをそれぞれ固有のビット長
をもつｎ（ｎは２以上)個のデータ系列を形成するよう
に分配し、ビット長の短い少なくとも１つのデータ系に
対して符号化ビットを付加することによって上記データ
系列を同一ビット長とし、上記ｎ個のデータ系列からそ
れぞれ１ビットずつ出力してｎビットの並列データを順
次に生成する第１の符号化手段と、上記第１の符号化手段から与えられるｎビット単位の入
力データを該入力データのビットパターンと既に変換済
の複数ビット分の記録符号の状態とによって決まるｎビ
ットの記録符号へ変換する第２の符号化手段とを有し、上記第２の符号化手段が、上記ｎビット入力データがと
り得るビットパターンに対して、所定ビット位置で所定
のハミング距離にある２つのビットパターンの組毎に、
３ビット以上の符号間干渉を考慮した各記録符号のパ−
シャルレスポンス等化出力が１６以上のユークリッド距
離をもつように記録符号を割り当て、上記再生信号処理回路が、記録媒体からの再生信号をパーシャルレスポンス等化す
る等化回路と、上記等化回路の出力信号を最尤判定によってビット列に
変換する最尤復号手段と、上記復号されたビット列を前記第１の符号化結果に対応
する複数のデータ系列に分離する手段と、上記分離されたデータ系列のうち、記録時に前記第１の
符号化によって符号化ビットが付加されたデータ系列に
ついて、符号化ビットを除去すると共に、誤り訂正可能
なビット系列については上記符号化ビットを利用した誤
り訂正処理を施す符号化ビット処理手段と、上記処理手段から得られる符号化ビットを除去したデー
タ系列と、記録時に符号化ビットが付加されていないデ
ータ系列については上記分離手段で分離したデータ系列
とを１つのディジタルデータ列に統合するデータビット
統合手段とを有する磁気記録再生装置。
【請求項３５】前記符号化ビット処理手段が、前記符号
化ビットに基づいてデータ系列の誤り訂正処理を行い、
訂正不能な誤りがあった場合は、エラー表示信号を発生
することを特徴とする請求項３４に記載の磁気記録再生
装置。
【請求項３６】前記最尤復号手段が、復号結果に関する
信頼度を示す情報を発生し、前記符号化ビット処理手段が、上記信頼度情報に応じ
て、データ系列の誤り訂正処理を行うことを特徴とする
請求項３４または請求項３５項に記載の磁気記録再生装
置。
【請求項３７】前記再生信号処理回路が、前記最尤復号
手段から出力されるビット列を入力としてに同期信号を
生成する同期信号生成手段を有し、前記分離手段が、上
記同期信号に基づいて、前記復号結果から複数のデータ
系列を分離することを特徴とする請求項３４〜請求項３
６項の何れかに記載の磁気記録再生装置。
【請求項３８】外部から供給されたディジタルデータを
所定の順次で分配し、それぞれ固有のビット長をもつｎ
（ｎは２以上)個のデータ系列を形成し、各データ系列
からそれぞれ１ビットずつ出力してｎビットの並列デー
タを順次に生成するための手段と、少なくとも１つのデ
ータ系列の内容から符号化ビットを生成し、ビット長の
短い少なくとも１つのデータ系でデータ不足となってい
るビット位置に上記符号化ビットを挿入するための手段
とからなる第１の符号化手段と、上記第１の符号化手段からｎビット単位で供給される入
力データを既に変換済の複数ビット分の記録符号の状態
によって異なるｎビットの記録符号に変換する第２の符
号化手段と、上記第２の符号化手段によって生成されるｎビットの記
録符号をシリアルな記録符号列に変換して出力するため
の変換手段を有し、上記第２の符号化手段が、上記ｎビット入力データがと
り得るビットパターンに対して、符号化ビットを伴わな
いデータ系列に該当するビットまたは符号化ビット長の
最も短いデータ系に該当するビットの位置で最小ハミン
グ距離にある２つのビットパターンの組毎に、３ビット
以上の符号間干渉を考慮した各記録符号のパ−シャルレ
スポンス等化出力が１６以上のユークリッド距離をもつ
ように、記録符号を割り当てることを特徴とするディジ
タル記録用信号処理装置。
【請求項３９】前記第１、第２段階の符号化手段が半導
体集積回路化されたことを特徴とする請求項３９に記載
の信号処理装置。
【請求項４０】記録すべきディジタルデータに対して、
ハミング距離を増加させるための符号化を行い、ｎ（ｎ
は２以上)ビットの並列データを順次に生成する第１の
符号化手段と、上記第１の符号化手段から受け取ったｎビットの入力デ
ータ毎に、該入力データのビットパターンと既に変換済
の複数ビット分の記録符号の状態とによって決まるｎビ
ットの記録符号に変換する第２の符号化手段と、上記第２の符号化手段から出力されるｎビットの記録符
号をシリアルな記録符号列に変換するための変換手段と
を有し、上記第２の符号化手段が、上記ｎビット入力データがと
り得るビットパターンに対して、符号化ビットを伴わな
いデータ系列に該当するビット位置、または符号化ビッ
ト長の最も短いデータ系に該当するビット位置で所定の
ハミング距離にある２つのビットパターンの組毎に、３
ビット以上の符号間干渉を考慮した各記録符号のパ−シ
ャルレスポンス等化出力が１６以上のユークリッド距離
をもつように、記録符号を対応付けることを特徴とする
ディジタル記録用信号処理装置。
【請求項４１】請求項４０または請求項４１に記載のデ
ィジタル信号処理装置と、該ディジタル信号処理装置か
ら出力されるシリアルな記録符号列を磁気記録媒体に記
録するための磁気記録手段とを備えたことを特徴とする
磁気ディスク装置。