JPS62185279A - Data recording and reproducing device - Google Patents

Data recording and reproducing device

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JPS62185279A
JPS62185279A JP61027496A JP2749686A JPS62185279A JP S62185279 A JPS62185279 A JP S62185279A JP 61027496 A JP61027496 A JP 61027496A JP 2749686 A JP2749686 A JP 2749686A JP S62185279 A JPS62185279 A JP S62185279A
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interleaving
interleave
error
symbol
probability
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JP61027496A
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Minoru Saito
実 齊藤
Ritsu Takeda
立 武田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a recording and reproducing device of binary data that has optimum error-correcting function with shortest interleave by obtaining the interleave constitution of shortest interleave length by means of analytic method using a state-transition probability. CONSTITUTION:By using the state transition probability which is an output from a state transition probability calculating circuit with synthetic Gilbert model 1 inputted to itself, a frame error calculating circuit 2 obtains an Erdm at the time when symbol errors are at complete random. By using the same input, a circuit 3 obtains the occurrence-probability of a frame that includes one symbol error (Eint). In an interleaving efficiency calculating circuit 4, the interleave efficiency eta which is the value of Eint/Erdm is calculated. By using the interleave efficiency eta as an input, an optimum interleave length calculating circuit 5 calculates the smallest value of an interleave distance lopt that makes the eta come to be a prescribed value etamax, and outputs this lopt to an address generating circuit 6. As a result, the interleave can be applied with the shortest interleave length to obtain an optimum error correcting capability. Therefore, a recording and reproducing device excellent in cost-performance can be attained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、2進データの記録再生装置に関するものであ
る。より具体的には、原情報データ列の順序を別の記録
データ列の順序に変換して記録する記録再生装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a binary data recording/reproducing device. More specifically, the present invention relates to a recording and reproducing apparatus that converts the order of an original information data string to the order of another recording data string and records the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、磁気ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気
記録装置あるいはディジタル・オーディオ・ディスク等
の光記録装置において、データ信頼性の向上のため、誤
り訂正符号(以下FCCと略記)が用いられている。こ
のFCCを用いる場合、誤りのバースト性を回避するこ
とにより誤り計重能力を高めることを目的に、メモリを
インクリーブ構成としてアドレッシングを行うことが知
られている。このインタリーブの長所は、本来、ランダ
ム誤りのみを効果的に訂正できる種類のECCを用いて
、長いバースト誤りをも合せて実効的に訂正可能にでき
ることである。
Conventionally, error correction codes (hereinafter abbreviated as FCC) have been used in magnetic recording devices such as magnetic disk devices and magnetic tape devices, or optical recording devices such as digital audio disks, to improve data reliability. . When using this FCC, it is known that addressing is performed with memory in an increment configuration for the purpose of improving error counting ability by avoiding bursty errors. The advantage of this interleaving is that long burst errors can also be effectively corrected by using a type of ECC that can effectively correct only random errors.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、従来のインタリーブ構成は、記録媒体の
ビット誤り特性を必ずしも十分考慮して決定されたもの
ではなく、単に使用FCCの符号語、セクタまたはセク
ション容量等を主な基準として試行錯誤的に決められて
いるものであった。
However, conventional interleaving configurations are not determined with sufficient consideration given to the bit error characteristics of the recording medium, but are simply determined by trial and error based mainly on the code word, sector or section capacity, etc. of the FCC being used. It was something that

したがって、インタリーブ長が過小あるいは過大である
場合がしばしば発生して、所期の特性が得られるまでに
多大な費用と時間を費やすという問題点があった。
Therefore, the interleave length is often too small or too long, resulting in a problem of a large amount of cost and time being spent until the desired characteristics are obtained.

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すべく、予め
解析的に明らかにしたインタリーブ構成により、最短の
インタリーブで最大の誤り訂正能力を有する2進データ
の記録再生装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a binary data recording and reproducing apparatus having the shortest interleaving and maximum error correction capability using an interleaving configuration that has been analytically determined in advance in order to solve the above-mentioned conventional problems. be.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、記
録媒体のビット誤り特性データから、ビット誤り発生過
程を表現するN状態(N22)モデルの各状態間遷移確
率M個(M≧4)を算出する手段と、該状態間遷移確率
から、シンボル誤りが完全ランダム時におけるn個のシ
ンボルからなるフレームが1個以上の誤りシンボルを含
むフレーム率(Erdm)を算出する手段と、該状態間
遷移確率から、シンボル誤りが非ランダム時における距
離Qシンボルのインタリーブを施したフレームが1個の
誤りシンボルを含むフレーム誤り率(Eint)を算出
する手段と、該E rdmとEintの比であるインタ
リーブ効率を算出する手段と、該インタリーブ効率を予
め定めた値以上にする最短のインタリーブ長(Q op
t)を算出する手段を設ける。そして、この算出された
最短のインタリーブ長(Q opt)おきに2進データ
を一時蓄積するランダムアクセスメモリ(RAM)のア
ドレシングを行うことによりインタリーブを施こし、該
アドレシングによりRAMから出力される2進データを
順次記録媒体に記録する。
[Means and operations for solving the problem] The present invention calculates transition probabilities M (M≧4) between each state of an N-state (N22) model that expresses the bit error generation process from bit error characteristic data of a recording medium. ), means for calculating a frame rate (Erdm) in which a frame consisting of n symbols includes one or more error symbols when symbol errors are completely random, from the transition probability between the states; Means for calculating a frame error rate (Eint) in which a frame interleaved with distance Q symbols includes one error symbol from the interleaving probability when symbol errors are non-random, and the ratio of the Erdm and Eint. A means for calculating interleaving efficiency and a shortest interleaving length (Q op
t). Then, interleaving is performed by addressing a random access memory (RAM) that temporarily stores binary data at intervals of the calculated shortest interleaving length (Q opt), and by this addressing, the binary data output from the RAM is Data is sequentially recorded on a recording medium.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例について図面により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

ビット誤り分布の実態 第2図は、光デイスク媒体のビット誤り分布、すなわち
連続ビット長とその個数との関係の実測例である。縦軸
のビット誤り個数は回数表示である。通常、光デイスク
媒体においては、第2図に示すように、短いビット誤り
が比較的多いこと一1非常に長いビット誤りも僅かであ
るが存在することが知られている。第2図に破線で示す
ように、このビット誤り分布は、短いビット誤りの部分
と長いビット誤りの部分とを各々傾きの異なる直線Q、
Rで近似できることがわかる。
Actual state of bit error distribution FIG. 2 is an actual measurement example of the bit error distribution of an optical disk medium, that is, the relationship between the length of consecutive bits and the number thereof. The number of bit errors on the vertical axis is expressed as a number of times. It is generally known that in optical disk media, as shown in FIG. 2, there are relatively many short bit errors, and there are also a small number of very long bit errors. As shown by the broken line in FIG. 2, this bit error distribution has short bit error parts and long bit error parts separated by straight lines Q with different slopes, respectively.
It can be seen that it can be approximated by R.

回路構り文 第1図は1本発明の一実施例のブロック図であり、光デ
イスク媒体のビット誤り分布から最適なインタリーブ長
Q optを算出し、該Q optに基づくインタリー
ブを施すブロック図を示している。第1図において、1
は合成ギルバートモデルの状態間遷移確率算出回路、2
はシンボル誤りが完全ランダム時のフレーム誤り率算出
回路、3はシンボル誤りが非ランダム時にインタリーブ
を施すとき1個のシンボル誤りを含むフレームの発生確
率算出回路、4はインタリーブ効率算出回路、5は最適
インタリーブ長算出回路、5はアドレス発生回路、7は
RAM、8はECC回路、9は記録回路。
Circuit Structure Figure 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, and shows a block diagram for calculating the optimum interleaving length Q opt from the bit error distribution of the optical disk medium and performing interleaving based on the Q opt. It shows. In Figure 1, 1
is a circuit for calculating the transition probability between states of the composite Gilbert model, 2
3 is a circuit for calculating the frame error rate when symbol errors are completely random, 3 is a circuit for calculating the probability of occurrence of a frame containing one symbol error when interleaving is performed when symbol errors are non-random, 4 is a circuit for calculating interleaving efficiency, and 5 is the optimal circuit. 5 is an address generation circuit, 7 is a RAM, 8 is an ECC circuit, and 9 is a recording circuit.

10は光デイスク媒体である。なお、以下の説明では、
状態間遷移確率を状態遷移確率と表記する。
10 is an optical disk medium. In addition, in the following explanation,
The transition probability between states is expressed as state transition probability.

第1図の合成ギルバートモデルの状態遷移確率算出回路
1の入力は、光デイスク媒体のビット誤り分布曲線デー
タ群であり、出力は7個の状態遷移確率値である。該状
態遷移確率算出回路1の内部演算について、以下第3図
、第4図を用いて説明する。
The input of the synthetic Gilbert model state transition probability calculation circuit 1 shown in FIG. 1 is a data group of bit error distribution curves of an optical disk medium, and the output is seven state transition probability values. The internal calculations of the state transition probability calculation circuit 1 will be explained below with reference to FIGS. 3 and 4.

まず、ギルバートモデルについて説明する。第3図に互
いに独立な2個のギルバートモデルの状態遷移図を示す
。ギルバートモデルについては。
First, the Gilbert model will be explained. FIG. 3 shows a state transition diagram of two mutually independent Gilbert models. Regarding the Gilbert model.

例えば1960年発行のBe1l Sys、 Tech
、J*Vo1.39 、 PP、 1253−1266
に詳細に記載されている。第3図(a)は第2図の直線
Q、第3図(b)は第2図の直線Rで示されたビット誤
りの発生過程を表現するギルバートモデルである。
For example, Be1l Sys, Tech, published in 1960.
, J*Vo1.39, PP, 1253-1266
is described in detail. 3(a) is a Gilbert model expressing the bit error generation process shown by the straight line Q in FIG. 2, and FIG. 3(b) by the straight line R in FIG. 2.

なお、状態Bs、BIlではビットの正誤は各々1−h
、hの確率で発生するものとする。任意の時刻しにおい
である状態に存在する確率である定常確率は、各々次の
ように表される。
In addition, in states Bs and BIl, the bit accuracy is 1-h, respectively.
, h. The stationary probability, which is the probability of existing in a certain state at any given time, is expressed as follows.

X > = qz x / (q□2+92□)(1)
Xz=qよ2/ (q12+92□)(2)y□=r1
□/(r□2 + r’zt)           
  (3)’/ z = r□2/(r□2+r2□)
(4)第3図の各モデルにおいて、iビットが連続して
状態BsまたはB、にある確率P q (i) = P
 r(i)は、式(1)、 (3)を用いて次のように
導出される。
X > = qz x / (q□2+92□) (1)
Xz=qyo2/ (q12+92□)(2)y□=r1
□/(r□2 + r'zt)
(3)'/z = r□2/(r□2+r2□)
(4) In each model in Figure 3, the probability that i bits are continuously in state Bs or B is P q (i) = P
r(i) is derived as follows using equations (1) and (3).

Pq (1)”)h ”lxz ” qzx’−” ”
 q2L ” (1h)”      (5)Pr (
i)=yt ’ rtz ’ r22’−” rzt 
” (1−h)’      (6)次に、第3図の2
個のギルバートモデルの線形結合するものを考える。こ
のとき、第3図の各モデルにおいて、1ビツトが連続し
て状態BsまたはB、にある確率Pq (i)、 Pr
(i)を、任意の結合定数k (0≦に≦1)により線
形結合して得られる確率P(i)は以下のようになる。
Pq (1)”)h “lxz” qzx’−””
q2L ” (1h)” (5)Pr (
i)=yt'rtz'r22'-"rzt
” (1-h)' (6) Next, 2 in Figure 3
Consider a linear combination of Gilbert models. At this time, in each model in FIG. 3, the probability that one bit is continuously in state Bs or B is Pq (i), Pr
The probability P(i) obtained by linearly combining (i) with an arbitrary coupling constant k (0≦to≦1) is as follows.

P(、L)=に−Pq (i) + (1k)・■与(
i)qtz+qtz         r12+ r2
1次に、第3図(a)のギルバートモデルを例として、
その状態遷移確率をビット誤り分布等から得る手順を説
明する。(1−h)の値は、記録情報のビット“1″と
ビット“0″の比率である。通常はビット″1”とビッ
ト110 I+の発生確率が等しいと考え、(1−h)
は0.5とする。まず、式(5)を用いてjビット誤り
と(j+1)ビット誤りの発生確率の比から92□が求
まることは明らかである。q21は(1’lz□)に等
しい。次に、q1□は式(2)を変形した次式で与えら
れる。
P(, L) = −Pq (i) + (1k)・■ given (
i) qtz+qtz r12+r2
First, using the Gilbert model in Figure 3(a) as an example,
The procedure for obtaining the state transition probability from the bit error distribution etc. will be explained. The value of (1-h) is the ratio of bit "1" to bit "0" of the recording information. Normally, it is assumed that the probability of occurrence of bit "1" and bit 110 I+ is equal, and (1-h)
is set to 0.5. First, it is clear that 92□ can be found from the ratio of the probability of occurrence of j bit errors and (j+1) bit errors using equation (5). q21 is equal to (1'lz□). Next, q1□ is given by the following equation, which is a modification of equation (2).

q□2=x2・q工z/ (t−(121)     
      (s)イ日、し、x2はビット誤り率を(
1−h)で除した値である。また、q2□は(1−9□
2)に等しい。
q□2=x2・q z/ (t-(121)
(s) iday, x2 is the bit error rate (
1-h). Also, q2□ is (1-9□
2).

このようにして、ビット誤り分布とビット誤り率から、
第3図(a)のギルバートモデルの状態遷移確率を算出
できる。同様にして第3図(b)のギルバートモデルの
状態遷移確率も算出できる。
In this way, from the bit error distribution and bit error rate,
The state transition probability of the Gilbert model shown in FIG. 3(a) can be calculated. Similarly, the state transition probability of the Gilbert model shown in FIG. 3(b) can also be calculated.

次に合成ギルバートモデルについて説明する。Next, the synthetic Gilbert model will be explained.

第4図は公知のギルバートモデル2個を線形結合した数
学モデルの状態遷移図である。こNでは、本モデルを合
成ギルバートモデルと呼ぶことにする。状態Gは、記録
媒体上の欠陥部分に起因する固定的なビット誤りが生起
していない状態とする。
FIG. 4 is a state transition diagram of a mathematical model obtained by linearly combining two known Gilbert models. In this case, this model will be referred to as a composite Gilbert model. State G is a state in which fixed bit errors due to defective portions on the recording medium do not occur.

たゾし、状態Gにおいても、(1−s)の確率で機器ノ
イズ等による間欠的なビット誤りは生起するものとする
。また、状態BSは見掛は上の小欠陥による固定的な短
いビット誤りが生起している状態、状態B、は見掛は上
の大欠陥による固定的な長いピッ1−誤りが生起してい
る状態とする。これら状態BS、B、におけるピッ1〜
誤り発生率を(i−h)とする。
Furthermore, even in state G, it is assumed that intermittent bit errors occur with a probability of (1-s) due to equipment noise or the like. In addition, state BS is a state in which a fixed short bit error appears to have occurred due to the small defect above, and state B is a state in which a fixed long bit error has apparently occurred due to the large defect above. state. Pi 1~ in these states BS, B
Let the error rate be (ih).

状態間の遷移確率の表記として、状態Gから再度状態G
に遷移する確率をp工1.状態Gから状態B5に遷移す
る確率をp1□等とする。これを表記の簡便のためマト
リクス表現する。各状態から他の状態あるシ)は同一の
状態に遷移する確率を、状態Gについてはマトリクスの
1行目、状態B、については2行目、状態B5について
は3行目に各々配置する。その結果、本モデルの状態遷
移確率移行列Pは次式で与えられる。
As a representation of the transition probability between states, from state G to state G again
Let the probability of transition to p 1. Let the probability of transition from state G to state B5 be p1□, etc. This is expressed as a matrix for ease of notation. The probability of transition from each state to the same state is placed in the first row of the matrix for state G, the second row for state B, and the third row for state B5. As a result, the state transition probability transition matrix P of this model is given by the following equation.

このような表記により、式(25)に示すように。With this notation, as shown in equation (25).

任意のにビット後の遷移確率を行列Pのに乗という形で
得られる6該状態遷移確率から、任意の時刻tにおいで
ある状態に存在する確率を表す定常確率は、次のように
表される。
From the state transition probability obtained by multiplying the transition probability after an arbitrary bit by the power of the matrix P, the stationary probability representing the probability of existing in a certain state at an arbitrary time t is expressed as follows. Ru.

t1= P x□p3□/Δ            
  (10)jz=Pt□p31/Δ        
      (11)ti=ptaPat/Δ    
          (12)但し、Δ=P21p3L
+P工ZP3L+P工3P2□この合成ギルバートモデ
ルにおいてiビット連続して状態B3或いはB、になる
確率P (i)は次式%式% :1) 合成ギルバートモデルの状態遷移確率は以下のようにし
て算出する。ニーで、2つの独立なギルバートモデルを
線形結合したモデルと合成ギルバートモデルとが等価と
する。このためには、恒等的に式(7)5式(13)が
成り立つ必要がある。これに伴い、以下の恒等式が導か
れる。
t1= P x□p3□/Δ
(10)jz=Pt□p31/Δ
(11) ti=ptaPat/Δ
(12) However, Δ=P21p3L
+P engineering ZP3L + P engineering 3P2 □In this composite Gilbert model, the probability P that i bits will be in the state B3 or B continuously (i) is the following formula % formula %: 1) The state transition probability of the composite Gilbert model is as follows. calculate. At knee, a model obtained by linearly combining two independent Gilbert models is equivalent to a composite Gilbert model. For this purpose, equations (7) and (13) need to hold true. Accordingly, the following identity is derived.

pllEl  (kXtptzqztrzx+(1k)
3’1rizrzt’TJ/rp1□=l(x1q12
 q21 rzt/ T”           (1
5)Pxz= (1k) 3’t r tz ri1q
zt/ r’         (16)Pz1=’h
t                  (17)p2
□ミP2□                    
(18)P3t=r2m              
    (19)こNで、 I’=qzzrzx  kXt’Ttzrzx  (l
  k) yt’Tztrtz   (21)したがっ
て、実i!+11されたピッl−誤り分布から2つの基
本的なギルバートモデルの各状態遷移確率が分かれば、
式(14)〜式(20)の恒等式を用いることにより2
両者を満足するような合成ギルバ−トモデルの状態遷移
確率を算出できる。
pllEl (kXtptzqztrzx+(1k)
3'1rizrzt'TJ/rp1□=l(x1q12
q21 rzt/T” (1
5) Pxz= (1k) 3't r tz ri1q
zt/r' (16) Pz1='h
t (17) p2
□MiP2□
(18) P3t=r2m
(19) In this N, I'=qzzrzx kXt'Ttzrzx (l
k) yt'Tztrtz (21) Therefore, real i! If we know each state transition probability of the two basic Gilbert models from the +11 error distribution,
By using the identities of equations (14) to (20), 2
It is possible to calculate the state transition probability of a composite Gilbert model that satisfies both conditions.

以上のようにして、第1図における合成ギルバートモデ
ルの状態遷移確率算出回路1の内部演算がなされる。
As described above, the internal calculations of the state transition probability calculation circuit 1 of the composite Gilbert model shown in FIG. 1 are performed.

本モデルが、第2図に示したような光デイスク媒体のビ
ット誤り分布を的確に記述することができる数学モデル
であることは、既に、昭和59年度′市子通信学会総合
全国大会講演論文集分冊7の第1760番で示されてい
る。以下1合成ギルバートモデルの状態遷移確率算出回
路1の算出結果である状態遷移確率を用いて、第1図の
回路2〜5で解析的手法により最適インタリーブ長を算
出する手順を説明する。
The fact that this model is a mathematical model that can accurately describe the bit error distribution of optical disk media as shown in Figure 2 has already been proven in the 1981 Ichiko Communication Society General Conference Lecture Proceedings. It is indicated by number 1760 of separate volume 7. The procedure for calculating the optimum interleave length by an analytical method in circuits 2 to 5 in FIG. 1 will be described below using the state transition probabilities that are the calculation results of the state transition probability calculation circuit 1 of the 1-synthesis Gilbert model.

典型的インタリーブ構成例 第5図は、本発明を適用すべきインタリーブ構成の代表
例を図式的に表したものである。第5図(a)はデータ
の論理的配列を示し、第5図(b)はデータの記録媒体
上での物理的配置を示す。これらは、hビットからなる
シンボルを栄位として描かれている。FCCの付加は、
第5図(a)において行方向に行う。すなわち、原情報
であるにシンボルにFCCの検査語(n−k)シンボル
を加えたnシンボルからFCCの符号語が形成される。
Typical Interleaving Configuration Example FIG. 5 schematically represents a typical example of an interleaving configuration to which the present invention is applied. FIG. 5(a) shows the logical arrangement of data, and FIG. 5(b) shows the physical arrangement of data on the recording medium. These are depicted with symbols consisting of h bits as trophies. The addition of the FCC is
This is done in the row direction in FIG. 5(a). That is, the FCC code word is formed from n symbols obtained by adding the FCC check word (n-k) symbols to the original information symbol.

これをフレームと称する。なお、どのようなFCCを付
加するかは、本発明の対象ではない。
This is called a frame. Note that what kind of FCC to add is not a subject of the present invention.

また、列はnシンボルから構成される。記録媒体への記
録順は、矢印で示したとおり第1列上位シンボルから下
位シンボル、第2列上位シンボルから下位シンボルの順
である。第5図(b)において、第5図(a)で示した
FCCの符号語が、インタリーブにより長さnシンボル
ごと離れて記録媒体上に配置されることが示されている
。この長さ悲の最適値の決定法が本発明の中心であり、
以下に第1図の回路2〜5に従って詳述する。
Further, a column is composed of n symbols. The recording order on the recording medium is as indicated by the arrows, from the first column upper symbols to the lower symbols, and from the second column upper symbols to the lower symbols. In FIG. 5(b), it is shown that the FCC code words shown in FIG. 5(a) are arranged on the recording medium at intervals of n symbols in length due to interleaving. The method of determining the optimal value of this length is the core of the present invention,
The circuits 2 to 5 in FIG. 1 will be described in detail below.

インタリーブ 率の ″ 第2図で示したビット誤り分布の光デイスク媒体を用い
る装置において、第5図のようなインタリーブを施う場
合、該状態遷移確率を用いて、最大の誤り計上能力を得
るための最短インタリーブ長のインタリーブ構成を得る
解析的手法について説明する。
When interleaving as shown in Fig. 5 is performed in a device using an optical disk medium with the bit error distribution shown in Fig. 2, the interleaving rate is calculated using the state transition probability to obtain the maximum error accounting ability. An analytical method for obtaining an interleaving configuration with the shortest interleaving length will be explained.

まず、前提として、インタリーブによるバースト誤りの
訂正効果を1次に定義するインタリーブ効率ηという量
で評価することへする。すなわち、インタリーブ効率η
を、誤りの発生が完全にランダムのときシンボル誤り発
生確率(Erdm)と距離nシンボルのインタリーブを
施すとき1個以上のシンボル誤りを含むフレームの発生
確率(Eint)の比で定義する。この場合、インタリ
ーブ効率ηは次式となる。
First, as a premise, the effect of correcting burst errors by interleaving will be evaluated using a quantity called interleaving efficiency η, which is defined linearly. That is, the interleaving efficiency η
is defined as the ratio of the probability of symbol error occurrence (Erdm) when errors occur completely at random to the probability of occurrence of a frame containing one or more symbol errors (Eint) when interleaving is performed at a distance of n symbols. In this case, the interleaving efficiency η is expressed by the following formula.

すなわち、インタリーブ効率をインタリーブにより見掛
けのシンボル誤りがどの程度ランダマイズされたかを示
す指数で評価しようとするものである。なお、こNで定
義したηは、インタリーブ後の1個のシンボル誤りを含
むフレームに注目した\め、最も厳しい評価指数と言え
る。
That is, the interleaving efficiency is evaluated using an index that indicates how much apparent symbol errors are randomized by interleaving. Note that η defined by N can be said to be the most severe evaluation index since it focuses on a frame containing one symbol error after interleaving.

シンボル誤りが完全ランダム時のフレーム誤り率これは
、合成ギルバートモデルの状態遷移確率算出回路1の出
力である状態遷移確率を入力として、シンボル誤りが完
全ランダム時のフレーケ誤り算出回路2で求める。
Frame error rate when symbol errors are completely random This is determined by the Frake error calculation circuit 2 when symbol errors are completely random, using as input the state transition probability which is the output of the state transition probability calculation circuit 1 of the composite Gilbert model.

誤りの発生が完全にランダムであると見なせるとき、シ
ンボル誤りを含むフレーム、浜り率(E rdm)は、
シンボル誤り率をpl、とすると二項分布を用いて次式
で与えられる。
When the occurrence of errors can be considered completely random, the frame rate containing symbol errors (E rdm) is:
Letting the symbol error rate be pl, it is given by the following equation using the binomial distribution.

i=l  n  i 上式(23)の計算をシンボル誤りが完全ランダム時の
フレーム誤り算出回路2が実行し、その算出結果である
Erdn+をインタリーブ効率算出回路4に送出する。
i=l n i The frame error calculation circuit 2 executes the calculation of the above equation (23) when the symbol error is completely random, and sends the calculation result Erdn+ to the interleaving efficiency calculation circuit 4.

インタリーブ後1個のシンボルへ匹工λtr7Lz−こ
れは、同じく状態遷移確率を入力とし、シンボル誤りが
非ランダム時にインタリーブを施すとき1個のシンボル
誤りを含むフレームの発生確率算出回路3で求める。
The time required to produce one symbol after interleaving λtr7Lz--This is calculated by the occurrence probability calculation circuit 3 of a frame containing one symbol error when interleaving is performed when the symbol error is non-random, using the state transition probability as input.

まず、距離Qシンボルのインタリーブを施すとき1個の
シンボル誤りを含むフレームの発生確率(Eint)は
、フレームの両端のシンボルのいずれかがシンボル誤り
となる確率をPeg、フレームの両端のシンボル以外の
シンボル誤りとなる確率をPmdとすると、 Eint=2Peg+ (n−2) Pmd     
      (24)で表される。上式右辺のPeg 
+ P mdは以下の解析的手法で算出される。即ち、
合成ギルバートモデルにおいて、kビット後の状態遷移
確率行列Pkは次のとおりである。
First, when performing distance Q symbol interleaving, the probability of occurrence of a frame containing one symbol error (Eint) is determined by Peg, which is the probability that one of the symbols at both ends of the frame will be a symbol error, and If the probability of symbol error is Pmd, Eint=2Peg+ (n-2) Pmd
It is expressed as (24). Peg on the right side of the above equation
+P md is calculated by the following analytical method. That is,
In the composite Gilbert model, the state transition probability matrix Pk after k bits is as follows.

状態が任意のにビット後に次のように遷移したときの遷
移確率の表記を以下に示す。
The notation of the transition probability when the state transitions as follows after an arbitrary bit is shown below.

次に、シンボル内の第1ビツトから第bビットへ状態が
次のように遷移し、かつ当該シンボル内にビット誤りが
発生しないという条件付き確率の表記を以下に示す。
Next, the expression of the conditional probability that the state transitions from the first bit to the b-th bit in a symbol as shown below and that no bit error occurs in the symbol is shown below.

これらの条件付き確率は、各々次式で表される。These conditional probabilities are each expressed by the following equations.

+ s ’−P 11 ’−1(26)Ngs= (s
 Pil)’ ” (plz ri/ p1□Pzz)
         (27)Ngl” (S PJ ’
 ” (fha ri/ Put P33)     
    (28)Nsg= (s Pll)” (Pz
t rz/ Pll Pll)         (2
9)Nss=h’p 0’−’           
                         
 (30)N1g= (s Pz、)’ ” (Pzx
 r’i/Ptz P33)         (31
)N11=h”p、、b−’            
     (:32)こ\で、 rt=hPzz/ S Pxx           
           (33)rz=h P33/ 
B fht                    
 (34)r、: (rl−r、b) / (1−r、
)               (35)と定義する
+s'-P11'-1(26)Ngs=(s
Pil)' ” (plz ri/ p1□Pzz)
(27) Ngl” (S PJ'
” (fha ri/Put P33)
(28) Nsg= (s Pll)” (Pz
trz/ Pll Pll) (2
9) Nss=h'p 0'-'

(30) N1g= (s Pz,)' ” (Pzx
r'i/Ptz P33) (31
)N11=h”p,,b-'
(:32) Here, rt=hPzz/ S Pxx
(33) rz=h P33/
B fht
(34) r,: (rl-r, b) / (1-r,
) (35).

以上の状態遷移変数を用いて、フレームの両端のシンボ
ルのいずれかがシンボル誤りとなる確率をPeg、フレ
ームの両端のシンボル以外がシンボル誤りとなる確率を
Pmdと表すと、b −1= x 。
Using the above state transition variables, if the probability that one of the symbols at both ends of the frame becomes a symbol error is expressed as Peg, and the probability that symbols other than the symbols at both ends of the frame become a symbol error is expressed as Pmd, then b −1 = x.

b (Q−1)+l=yとおいて次式のようになる。b (Q-1)+l=y, the following equation is obtained.

Pag= (Tgg −Ngg)”−2−(tt(Tg
g(x)−Ngg)4gg(y)・Ngg+t1(Tg
s(x)−Ngs) ・Tgs(y) ・Ngg+t1
(Tgl(x)−Ngl) ・Tgl(y) ・Ngg
十tz(Tsg(x)−Nsg) ・Tgg(y) ・
Ngg+t2(Tss(x)−Nsg)°Tsg(y)
ONgg+t3(Tlg(X)−N1g) 4gg(y
) ・Ngg十t、(Tll(x)  N1g) ・T
lg(y) ・Ngg )   (36)Pmd= (
ttNgg) ・(Tgg(y))”−’CTgg(y
)(Tgg(x)−Ngg) ・Tgg(y) ・Nf
Cg+Tgg(y)(Tgs(x)  Ngs) ・T
gs(y) 拳Ngg+Tgg(y)(Tgl(x)−
Ngl) ・Tgl(y) ・Ngg+Tgs(y)(
Tsg(x)−Nsg) ・Tgg(y) ・Ngg+
Tsg(y)(Tss(x)−Nsg) ・Tsg(y
) ・Ngg+Tgl(y)(Tlg(x)−’N1g
) ・Tgg(y) ・Ngg+Tgl(y)(Tll
(x)−N1g) ・Tlg(y) ・Ngg )  
(37)式(36) 、式(37)の結果を式(24)
に代入することにより、長さQシンボルのインタリーブ
を施すことき1個のシンボル誤りを含むフレームの発生
確率(Eint)を求めることができる。回路3は、こ
の算出結果であるE intをインタリーブ効率算出回
路4に送出する。
Pag= (Tgg −Ngg)”−2−(tt(Tg
g(x)-Ngg)4gg(y)・Ngg+t1(Tg
s(x)-Ngs) ・Tgs(y) ・Ngg+t1
(Tgl(x)-Ngl) ・Tgl(y) ・Ngg
10tz(Tsg(x)-Nsg) ・Tgg(y) ・
Ngg+t2(Tss(x)-Nsg)°Tsg(y)
ONgg+t3(Tlg(X)-N1g) 4gg(y
) ・Ngg tent, (Tll(x) N1g) ・T
lg(y) ・Ngg ) (36) Pmd= (
ttNgg) ・(Tgg(y))"-'CTgg(y
)(Tgg(x)-Ngg) ・Tgg(y) ・Nf
Cg + Tgg (y) (Tgs (x) Ngs) ・T
gs(y) fistNgg+Tgg(y)(Tgl(x)-
Ngl) ・Tgl(y) ・Ngg+Tgs(y)(
Tsg(x)-Nsg) ・Tgg(y) ・Ngg+
Tsg(y)(Tss(x)-Nsg) ・Tsg(y
) ・Ngg+Tgl(y)(Tlg(x)-'N1g
) ・Tgg(y) ・Ngg+Tgl(y)(Tll
(x)-N1g) ・Tlg(y) ・Ngg)
(37) Equation (36), the result of Equation (37) is expressed as Equation (24)
By substituting , the probability of occurrence of a frame containing one symbol error (Eint) when interleaving of length Q symbols is performed can be obtained. The circuit 3 sends E int, which is the result of this calculation, to the interleaving efficiency calculation circuit 4.

インタリーブ効率ηの算出 インタリーブ効率算出回路4では、上記の如く回路2,
3で算出した誤り発生が完全にランダムのフレーム誤り
率(E rdm)と、長さQシンボルのインタリーブを
施すとき1個のシンボル誤りを単むフレーム発生確率(
Eint)を入力として、その比E int / E 
rdmであるインタリーブ効率ηを算出し、最適インタ
リーブ長算出回路5に送出する。
Calculation of interleaving efficiency η In the interleaving efficiency calculation circuit 4, the circuit 2,
The frame error rate (E rdm) in which the error occurrence is completely random calculated in step 3, and the frame occurrence probability (E rdm) in which only one symbol error occurs when interleaving of length Q symbols is applied.
E int) as input, the ratio E int / E
The interleaving efficiency η, which is rdm, is calculated and sent to the optimum interleaving length calculation circuit 5.

最適インタリーブ距離り、 aptの、−出最適インタ
リーブ長算出回路5では、インタリーブ効率ηを入力と
して、ηが予め定めた値ηmaXとなる最小のインタリ
ーブ距1i1tQoptを算出する。
Optimum interleaving distance, apt, -output optimal interleaving length calculation circuit 5 receives interleaving efficiency η as input and calculates the minimum interleaving distance 1i1tQopt at which η becomes a predetermined value ηmaX.

具体的には数値計算法で公知の、あるQについて算出さ
れたηがηwaxに対して過不足の場合はQを増減させ
、再度Eintをシンボル誤りが非ランダム時にインタ
リーブを施すとき1個のシンボル誤りを含むフレームの
発生確率算出回路3で算出するという方法を繰り返して
Q aptを求める。なお、その演算結果として、イン
タリーブ効率ηとインタリーブ長Qとの関係は第6図の
ように求められる。
Specifically, when η calculated for a certain Q is more or less than ηwax, which is known by numerical calculation method, Q is increased or decreased, and Eint is re-interleaved by one symbol when the symbol error is non-random. Q apt is obtained by repeating the method of calculation by the error-containing frame occurrence probability calculation circuit 3. As a result of the calculation, the relationship between interleaving efficiency η and interleaving length Q is obtained as shown in FIG.

以上のようにして、最適インタリーブ長算出回路5は、
最大の誤り訂正能カを得るために必要なインタリーブ構
成を実現するための値Q optを、解析的な手法と数
値計算手法の組合せで算出し、このQ optをアドレ
ス発生回路6に出方する。
As described above, the optimum interleave length calculation circuit 5
A value Q opt for realizing the interleaving configuration necessary to obtain the maximum error correction ability is calculated by a combination of analytical method and numerical calculation method, and this Q opt is output to the address generation circuit 6. .

QOρtによるインタリーブの実 第1図のRAM7には、FCC回路8で符号化された2
進データが蓄積されている。該RAM7をアドレス発生
回路6によって最適インタリーブ長であるQ optシ
ンボル毎にアドレッシングする。
Actual interleaving by QOρt The RAM 7 in FIG.
The system data is accumulated. The RAM 7 is addressed by the address generation circuit 6 for each Q opt symbol, which is the optimum interleaving length.

そして、その都度、RAM7がら出力される2進データ
を順次記録回路9に出方する。記録回路9セは、入力2
値データを適宜変調処理して光デイスク媒体10に記録
する。なお、RAM7は半導体メモリなどのランダムア
クセスメモリである。
Each time, the binary data outputted from the RAM 7 is sequentially outputted to the recording circuit 9. Recording circuit 9 is input 2
The value data is appropriately modulated and recorded on the optical disk medium 10. Note that the RAM 7 is a random access memory such as a semiconductor memory.

〔他の実施例〕[Other Examples]

上記実施例では、最適インタリーブ長を得るために、数
種の演算を各々別個の回路で時系列的に実行するように
説明したが、すべての演算を実行可能な1個の回路、例
えば所謂マイクロプロセッサ1個で実行し、算出結果Q
 optのみをアドレス発生回路6に送出するのが実用
的な構成であることは言うまでもない。
In the above embodiment, in order to obtain the optimal interleaving length, several types of operations are executed in separate circuits in a time-series manner, but one circuit that can execute all operations, for example, a so-called micro Executed with one processor, calculation result Q
It goes without saying that it is a practical configuration to send only opt to the address generation circuit 6.

また、最適インタリーブ長Q optの利用法としては
、インタリーブ長QをQ opt以上に大きくして、記
録媒体の経時劣化によるビット誤り率の増加、或いは誘
導ノイズ等による間欠的なビット誤り率の増加等に対す
る誤り訂正能力の余裕を取ることも可能である。
In addition, the optimal interleave length Q opt can be used to increase the interleave length Q beyond Q opt to increase the bit error rate due to aging of the recording medium or increase the intermittent bit error rate due to induced noise, etc. It is also possible to have a margin in the error correction capability for etc.

なお、記録媒体のビット誤り特性データの入手手段とし
ては、記録再生装置自体のFCC回路の動作状態等に基
づき装置内部情報として得ることも可能であることは言
うまでもない。
It goes without saying that the bit error characteristic data of the recording medium can also be obtained as device internal information based on the operating state of the FCC circuit of the recording/reproducing device itself.

さらに、キルバートモデルを3個以上線形結合したモデ
ルを用いても、同様の効果を得ることは明らかである。
Furthermore, it is clear that similar effects can be obtained by using a model that is a linear combination of three or more Kilbert models.

以上、実施例では光デイスク装置を対象として説明した
が、他の各種光記録装置ならび磁気ディスク装置、磁気
テープ装置等の磁気記録装置においても、本発明が適用
できることは明らかである。
Although the embodiments have been described above with reference to an optical disk device, it is clear that the present invention can be applied to various other optical recording devices and magnetic recording devices such as magnetic disk devices and magnetic tape devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、最大の誤り訂正
能力を得る最短インタリーブ長のインタリーブを施すこ
とが可能となるので、コストパフォーマンスの良い記録
再生装置が実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to perform interleaving with the shortest interleaving length to obtain the maximum error correction capability, so a recording/reproducing apparatus with good cost performance can be realized.

さらに、加速劣化試験等により、記録媒体の劣化後のビ
ット誤り特性を測定し、得られたビット誤り特性データ
を別手段で蓄えておくことにより、経時劣化後のビット
誤り特性に適したインタリーブ構成の実現も同様に可能
になり、記録媒体の実効的な長寿命化に大いに効果があ
る。
Furthermore, by measuring the bit error characteristics of the recording medium after deterioration through accelerated deterioration tests, etc., and storing the obtained bit error characteristics data in a separate means, we can create an interleave configuration suitable for the bit error characteristics after deterioration over time. It is also possible to realize this, which is highly effective in effectively extending the life of the recording medium.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は光デ
イスク媒体のビット誤り分布を示す図。 第3図は互いに独立な2個のギルバートモデルの状態遷
移図、第4図は合成ギルバートモデルの状態遷移図、第
5図は典型的なインタリーブ構成図、第6図はインタリ
ーブ効率とインタリーブ長の関係図である。 1・・・合成キルバートモデルの状態遷移確率算出回路
、  2・・・シンボル誤りが完全ランダム時のフレー
ム誤り率算出回路、  3・・・シンボル誤りが非ラン
ダム時にインタリーブを施すとき1個のシンボル誤りを
含むフレームの発生率算出回路、 4・・・インタリー
ブ効率算出回路、5・・・最適インタリーブ長算出回路
、6・・・アドレス発生回路、  7・・・RAM。 8・・・FCC回路、 9・・・記録回路、10・・・
光デイスク媒体。 一 代理人弁理士  鈴 木   誠、、°こ)ζ− 第1図 ピー、ト饅り&  (bat) 第  3  図 (b) 第4図 N−11) 第  5  図 (α) Cb) 第  6  図 1 (シシ末・lす
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a bit error distribution of an optical disk medium. Figure 3 is a state transition diagram of two mutually independent Gilbert models, Figure 4 is a state transition diagram of a composite Gilbert model, Figure 5 is a typical interleaving configuration diagram, and Figure 6 is a diagram of interleaving efficiency and interleaving length. It is a relationship diagram. 1... State transition probability calculation circuit for a composite Kilbert model, 2... Frame error rate calculation circuit when symbol errors are completely random, 3... One symbol when interleaving is performed when symbol errors are non-random. Error-containing frame occurrence rate calculation circuit, 4. Interleaving efficiency calculation circuit, 5. Optimum interleaving length calculation circuit, 6. Address generation circuit, 7. RAM. 8...FCC circuit, 9...recording circuit, 10...
Optical disc media. One representative patent attorney: Makoto Suzuki, °ko)ζ- Figure 1 P, To Matsuri& (bat) Figure 3 (b) Figure 4 N-11) Figure 5 (α) Cb) 6 Figure 1 (Shish end, lsu)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2進データを一時蓄積するランダムアクセスメモ
リ(RAM)と、該RAMから読み出され2進データを
順次記録する記録媒体を有する記録再生装置において、
前記記録媒体のビット誤り特性データから、ビット誤り
発生過程を表現するN状態(N≧2)モデルの各状態間
遷移確率(M≧4)を算出する手段と、前記状態間遷移
確率からシンボル誤りが完全ランダム時におけるn個の
シンボルからなるフレームが1個以上の誤りシンボルを
含むフレーム誤り率(Rrdm)を算出する手段と、前
記状態間遷移確率から、シンボル誤りが非ランダム時に
おける距離lシンボルのインタリーブを施したフレーム
が1個の誤りシンボルを含むフレーム誤り率(Eint
)を算出する手段と、前記EedmとEintの比であ
るインタリーブ効率を算出する手段と、前記インタリー
ブ効率を予め定めた値以上にする最短のインタリーブ長
(lopt)を算出する手段とを備え、前記loptお
きに前記RAMのアドレッシングを行うことによりイン
タリーブを施し、該アドレッシングによりRAMから出
力される2進データを順次記録媒体に記録することを特
徴とする2進データの記録再生装置。
(1) In a recording/reproducing device having a random access memory (RAM) that temporarily stores binary data, and a recording medium that sequentially records the binary data read from the RAM,
Means for calculating each inter-state transition probability (M≧4) of an N-state (N≧2) model expressing a bit error generation process from the bit error characteristic data of the recording medium, and a means for calculating a symbol error from the inter-state transition probability. Means for calculating a frame error rate (Rrdm) in which a frame consisting of n symbols includes one or more error symbols when is completely random, and a distance l symbol when symbol errors are non-random from the inter-state transition probability. The frame error rate (Eint
); means for calculating interleaving efficiency, which is the ratio of Eedm and Eint; and means for calculating the shortest interleaving length (lopt) that makes the interleaving efficiency equal to or greater than a predetermined value; 1. A binary data recording/reproducing device characterized in that interleaving is performed by addressing the RAM every 1.0 lopts, and binary data outputted from the RAM by the addressing is sequentially recorded on a recording medium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2368505A (en) * 2000-07-05 2002-05-01 3Com Corp Interleaving system with minimum spacing between consecutive bits

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GB2368505A (en) * 2000-07-05 2002-05-01 3Com Corp Interleaving system with minimum spacing between consecutive bits
US6662332B1 (en) 2000-07-05 2003-12-09 3Com Corporation Interleaver for burst error correction
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