KR100286281B1 - 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치와, 이 기록장치에 의해 기록된 광기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콤팩트 디스크에 디지탈 데이타를 기록 및 재생함에 있어 그 비트 에러율(Bit Error Rate)을 감소시키기 위한 인코딩/디코딩 장치에 관한 것으로 종래에 오디오 데이타를 콤팩트 디스크에 기록하는 CIRC기법을 콤팩트 디스크용 ROM에 적용하여 화상, 문자정보를 정밀하게 기록, 재생(화면표시)하기 위하여는 오디오용 디지탈 신호처리기에 ROM용 디지탈 신호처리기를 추가해야되는 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 디지탈 데이타를 콤팩트 디스크에 기록함에 있어 인코딩 포맷의 지연량을 가변시켜 에러 분산량을 증가시켜주고 디코딩시에는 기존의 포맷과 가변제어된 포맷의 디코딩을 선택적으로 실행시키므로서 문자, 화상데이타의 콤팩트 디스크 기록(재생)에 정밀을 기하고 디지탈 신호처리기의 추가없이 데이타 처리가 가능하도록한 것으로 콤팩트 디스크의 오디오, 화상, 문자 데이타 기록/재생장치에 적용한다.

Description

광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치와, 이 기록장치에 의해 기록된 광기록 매체

본 발명은 콤팩트 디스크에 디지털 데이터를 기록 및 재생함에 있어 그 비트 에러율(Bit Error Rate)을 감소시키기 위한 인코딩/디코딩 장치에 관한 것으로, 특히 데이터 지연과 재배열 작업을 통한 에러의 분산기법을 적용한 CIRC 기법에서 데이터 지연량을 가변 제어하므로써, 고정도를 요하는 화상 데이터, 문자 데이터의 기록시 비트에러를 감소시키는데 적당하도록 한 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 광기록/재생장치와 이러한 광기록/재생장치에 의해 기록된 광디스크와 같은 광 기록 매체에 관한 것이다.

디스크 신호의 에러 대부분이 디스크의 상처, 먼지, 오염에 기인하여 발생하는데 디스크위에 인접한 심볼들이 어떤 신호를 발생시키는 데 있어, 이런 결점은 에러로 읽히게 된다.

이와 같은 경우 영향을 받은 심볼이 같은 프레임에 속해 있다면 상당히 많은 에러 위치가 각 워드안에서 발생하고 정정이 불가능하게 된다.

이런 상황은 같은 코드 워드(cord word)에 속하여 있는 심볼을 그룹으로 레코딩하는 것을 피하고 서로 다른 코드 워드로 부터 주어진 패턴에 산발적으로 레코딩하므로써, 정정을 가능하게 한다.

이러한 과정을 인터 리빙이라 하며, 이러한 인터 리빙 기술을 이용하여 에러 버스트가 발생해도 영향을 받은 심볼이 서로 다른 프레임에 속해 있으므로 정정하는 것이 가능하게 된다.

인터 리빙은 서로 다른 지연 시간(delay time)과 할당된 뚜렷한 심볼을 갖고 있는 지연 라인의 기능에 의해 만들어지는데, 2개의 인코더 사이에서 인터 리빙이 발생되고, 첫번째 인코더가 패리티 심볼을 더한 것이 두번째 인코더에서 더해진 패리티 심볼과 완전히 다른 하나의 프레임을 구성한다.

CIRC 기법은 인터리빙 기술의 하나이며, 각 심볼 마다에 각기 다른 양의 지연을 생기게 하는데, 상기 CIRC의 경우 4프레임이 일정 지연량의 단위로 선택되어 있다.

본 발명에서는 이와 같은 고정된 지연량을 가변시켜 에러 비트율을 감소시키고자 하는 것이다.

종래의 인코딩/디코딩 장치는 오디오 재생 데이터를 기준으로 하여 지연량을 한정시켜주는 CIRC 기법을 적용하는 것으로, 인코딩할 데이터를 지연 및 재배열 처리하여 변조후 기록하고 인코딩 과정과 대칭되는 지연 및 재배열 처리를 반복하여 에러정정을 수행하는 것이다.

즉, 디지털 채널에서 발생하는 산발에러(Random Error) 및 연집 에러(Burst Error)는 데이터 기록의 매체(디스크, 테이프)에 따라 상이하고 전송라인의 종류에 따라 에러 패턴이 나타나는 비율이 상이하므로 이와 같은 제반 변수들에 따라서 에러를 정정하는 코드를 달리하는 바, 에러정정의 코드로서 리드 솔로몬 코드(read solomon code)에 크로스 인터리브(cross interleave)기법을 적용한 CIRC 기법을 적용하고 있다.

CIRC 기법은 앞서도 설명한 바와 같이, 임의의 시간에 일정량의 데이터 내부에 존재하는 에러를 일정한 에러정정 능력을 갖고 다른 시간과 장소에 기록하므로서, 전체적인 오류 정정량이 증가하게 되는 지연과 재배열기법(인터 리빙)을 근본원리로 하는 것으로 이에, 종래 광디스크의 기록/재생장치에 있어서, 비트 에러율을 감소시키기 위한 인코딩/디코딩장치를 제 1도에 나타낸 바, 이를 참조하여 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

인코딩할 입력 데이터를 일정한 지연량과 순서로 지연 및 재배열 처리하는 지연/재배열회로(1)와, 지연 및 재배열되는 데이터에 Q 및 P 패리티를 부가하는 패리티 생성부(2)와, 패리트를 포함하고 지연 및 재배열된 데이터를 EFM 변조하는 변조부(3)와, 변조된 데이터를 기록하는 기록부(4)와, 기록된 데이터에 비트 동기를 맞춰주는 EFM PLL부(5)와, EFM PLL부(5) 출력 데이터를 저장하는 쉬프트 레지스터(6)와, 쉬프트 출력 데이터를 인코딩 과정에서 지연량과 재배열 순서로 에러정정처리를 수행하는 지연/재배열회로(7) 및 에러정정부(8)와, 상기 쉬프트 레지스터(6)에 저장되는 데이터에서 프레임 동기로 동기신호를 검출하는 동기검출부(9)와, 검출된 동기신호를 기준으로 지연 및 재배열 처리 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부(10)로 구성된다.

이에 의한 비트 에러의 정정은 인코딩과 디코딩 과정으로 구분된다.

먼저, 인코딩 과정부터 설명하면 인코딩할 1프레임의 디지털 데이터는 일정한 순서(A)와 지연없는 데이터(B)의 24비트 배열 포맷으로 지연/재배열 회로(1)에 입력되고, 입력된 데이터는 일정한 지연량과 순서로 지연 및 재배열됨과 함께 패리티 생성부(2)에 의하여, Q 및 P 패리티 4개 심볼이 포함된다.

즉, 일정한 프레임 지연량(E)과 재배열 순서(F)로 지연 및 재배열됨과 함께 Q패리티 4심볼과 P패리티 4심볼을 포함하여 1프레임당 32심볼의 데이터로 변조부(3)에서 EFM 변조되고 기록부(4)를 통해 기록된다.

이때 동기신호 제 2도에서와 같은 11T, 24비트의 프레임 동기신호로 하여 기록하므로서 인코딩 과정이 종료된다.

한편, 디코딩 과정에서는 EFM PLL부(5)에서 4.3218㎒로 비트 동기를 맞추고 32비트 시프트 레지스터(6)에 데이터가 저장될때마다 동기검출부(9)에서 제 2도와 같은 프레임 동기신호로 동기신호를 검색하고, 이를 타이밍 제어부(10)를 통해 지연/재배열회로(7)와 에러정정부(8)에 인가하므로서 인코딩 과정에서의 지연/재배열 회로(1)와 대칭되는 지연량과 재배열 순서로 에러정정을 수행하게 된다.

즉, 최종 디코딩 출력은 원래 데이터 심볼의 순서(G)와 배열을 갖고 지연량(H)(-111)의 프레임 단위로 동일한 데이터가 된다.

따라서 이와 같이 디지털 오디오 데이터를 콤팩트 디스크에 기록하는 CIRC 기법을 콤팩트 디스크용 ROM에 적용하여 화상, 문자정보를 정밀하게 기록, 재생(화면표시)하기 위하여는 오디오용 디지털 신호처리기에 ROM용 디지털 신호처리기를 추가해야되는 부담이 있다.

본 발명은 디지털 데이터를 콤팩트 디스크에 기록함에 있어 인코딩 포맷의 지연량을 가변시켜 에러 분산량을 증가시켜 주고 디코딩시에는 기존의 포맷과 가변제어된 포맷의 디코딩을 선택적으로 실행시키므로서 문자, 화상 데이터의 콤팩트 디스크 기록(재생)에 정밀을 기하고 디지털 신호처리기의 추가없이 데이터 처리가 가능하도록 한 콤팩트 디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 광 기록/재생 장치를 제공함을 목적으로 한다.

제1도는 종래의 비트 에러율 감소장치의 인코더/디코더 회로도.

제2도는 종래의 비트 에러율 감소장치의 프레임 동기신호 타이밍도.

제3도는 본 발명의 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치의 인코더/디코더 회로도.

제4도는 본 발명의 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치의 프레임 동기신호 타이밍도.

제5도는 인코딩할 정보의 예.

제6도의 (a)는 제5도의 정보를 종래 장치로 인코딩한 패턴.

(b)는 제5도의 정보를 본 발명 장치로 인코딩한 패턴.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 가변지연/재배열회로 12 : 패리티 생성부

13 : 변조부 14 : 기록부

15 : EFM PLL부 16 : 쉬프트 레지스터

17A : 제1 지연/재배열회로 17B : 제2지연/재배열회로

18 : 에러정정부 19 : 동기검출부

20 : 타이밍 제어부 21 : 인버터

본 발명 장치는 정보를 디지털 처리하여 블록 단위로 기록하고 상기 기록된 데이터를 광 빔을 통해 비접촉 주사하여 재생하기 위한 광 기록/재생장치에 있어서, 입력 디지털 데이터에 대하여 인터리빙시 지연량을 가변적으로 하고 재배열 하므로써, 데이터의 에러 분산량을 증가시켜 인코딩하는 인코딩 수단과, 소정의 클록을 발생하여 상기 인코딩된 데이터를 추출하고 추출된 데이터 포맷에 따라 상기 데이터의 에러를 정정하여 출력하는 디코딩 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성부터 설명하면 다음과 같다.

제 2도에서와 같이, 인코딩할 입력 데이터에 대하여 지연량을 가변적으로 지연 처리함과 함께 재배열 처리하는 가변지연/재배열회로(11)와, 가변적으로 지연 및 재배열된 데이터에 Q 및 P 패리티를 부가하는 패리티 생성부(12)와, 패리티를 포함하고 지연 및 재배열된 데이터를 EFM 변조하는 변조부(13)와, 변조된 데이터를 기록하는 기록부(14)를 포함하는 인코딩 수단과, 기록된 데이터에 비트동기를 맞춰주는 EFM PLL부(15)와, EFM PLL부(15) 출력 데이터를 저장하는 시프트 레지스터(16)와, 시프트 출력 데이터를 인코딩시의 고정적인 지연량 처리에 대하여 역 지연 및 재배열 처리하는 제 1지연/재배열회로(17A)와, 시프트 출력 데이터를 인코딩시의 가변적인 지연량 처리에 대하여 역 지연 및 재배열 처리하는 제 2지연/재배열회로(17B)와, 지연/재배열 처리의 에러정정을 담당하는 에러정정부(18)와, 상기 시프트 레지스터(16)에 저장되는 데이터에서 고정 및 가변지연량에 대응하는 프레임 동기신호를 검출하는 동기검출부(19)와, 검출된 동기신호를 기준으로 지연 및 재배열 처리 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부(20)와, 동기신호를 반전시켜 제 2지연/재배열 회로(17B)에 공급하는 인버터(21)를 포함하는 디코딩 수단으로 구성된다.

이에 의한 디지털 데이터의 에러정정 동작을 인코딩 과정과 디코딩 과정으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 인코딩 과정에서는 일정한 순서(A')와 지연없는 데이터(B')를 입력데이터(1프레임 24비트)로 하여 지연/재배열회로(11)에서 소정의 지연량과 순서로 지연 및 재배열됨과 함께 패리티 생성부(12)에 의하여 Q 및 P 패리티 4개 심볼이 포함된다.

여기서 지연량은 기본적으로 입력되는 심볼단위의 데이터에 대하여 첫번째 심볼부터 32번째 심볼까지 프레임 지연량(d)은,

-3,-(d+2),-(2d+3),-(3d+20,-(4d+3),-(5d+2),.....,-(22d+1),-23d,-(24d+1),-25d,-(26d+1),-27d의 규칙으로 주어지는 바,

d=4(기존의 지연량) 또는 d=6으로 설정해둔다.

d=4인 경우는 -3,-6,-11,-14,-19,....-105,-108,-12,0,-12,0의 지연량을 갖게 되고, d=6인 경우는 -3,-8,-15,-20,....-157,-162,-12,0,-12,0으로 지연된다.

여기서, 설정하게 되는 지연량 d=6은 실험적인 값으로서, 어느 정도 시간적인 지연이 많지 않은 범위안에서 처리속도, 에러율 등 여러 요인들을 감안하여 구한 값이다.

이와 같이 하여 지연 및 재배열 처리된 디지털 데이터는 일정한 지연량(E')과 재배열 순서(F')로 지연 및 재배열 처리되고 Q 패리티 4심볼과 P패리티 4심볼을 포함하여 1프레임당 32심볼의 데이터로 출력되며, 이 데이터는 일정한 범위(시간 지연이 과도하지 않은)에서 d=6의 지연량으로 기존의 d=4보다 지연량을 증가시켜 주므로서 에러 분산량을 증가시켜 주는 결과가 된다.

이어서 변조부(13)에서 각 심볼단위로 EFM 변조하고 기록부(14)에서 기록하게 되며, 이때 제 4도에서와 같이 연속하는 7T성분 3개를 단위로 하는 프레임 동기신호를 동기신호로 하여 인코딩 과정을 마치게 된다.

이와 같이 기록된 신호는 디코딩 과정을 거쳐 재생된다.

즉, EFM PLL부(15)에서 비트동기를 맞추고 32비트 시프트 레지스터(16)에 데이터가 저장될때마다 동기검출부(19)에서 제 4도 또는 제 2도와 같은 프레임 동기신로를 검출하게 된다.

이는 인코딩 수단으로 부터 어떤 지연량(d=4 또는 d=6)으로 설정되어 인코딩되었는 가를 판별하기 위한 것으로, 기존의 지연 및 재배열 처리된 데이터(d=4)에 대하여는 동기검출부(19)의 프레임 동기신호(제 2도 참조) 검출결과에 따라 제 2지연/재배열회로(17B)를 오프시키고, 제 1지연/재배열회로(17A)를 온 시켜 타이밍 제어부(20)의 제어에 의한 에러정정부(18)와의 에러정정과 지연 및 재배열 신호처리가 이루어지게 되고, 제 4도와 같은 가변지연에 대응하는 프레임 동기신호에 대하여는 제 1지연/재배열회로(17A)를 오프시키고, 제 2지연/재배열회로(17B)를 온시켜(인버터(21)의 반전 출력신호 제어에 의함) 이에 적합한 타이밍 제어부(20)의 제어를 받아 에러정정과 지연 및 재배열 신호처리가 이루어지게 되는 것이다.

따라서 이와 같은 지연 및 재배열 인코딩 결과 총 165 프레임이 지연된후 첫번째의 디지털 데이터가 원래 데이터 심볼의 순서(G')와 배열을 갖고 지연량(H')(-165)이 프레임 단위로 동일한 데이터가 된다.

제 5도 및 제 6도의 (a),(b)는 이와 같은 에러 정정의 예를 종래와 비교한 것이다.

즉, 제 5도는 인코딩할 6프레임(24심볼/프레임) 데이터의 예이고, 제 6도의 (a)는 종래의 고정적인 지연량(d=4)을 주었을 경우 데이터의 인코딩 패턴을, (b)는 본 발명의 가변적인 지연량(d=4)(d=6)을 주었을 경우 상기 데이터의 인코딩 패턴을 나타낸다.

이 패턴을 비교해보면 종래에는 6프레임을 인코딩하기 위하여 총 113 프레임이 소요되고 본 발명은 167프레임이 소요되어 종래의 경우가 단시간의 지연 및 작은 공간이 소요되는 장점이 있으나, 본 발명의 에러정정 확률이 더욱 높고 정정이 불가능한 정보 심볼의 수가 적은값임을 알 수 있다.

즉, 이는 예로서 종래와 본 발명 공히 51번째 프레임에서 100번째 프레임까지 버스트(Burst)에러가 발생했다면 종래의 인코딩 패턴에서는 52개의 정보심볼 에러가 발생하고 본 발명에 의한 인코딩 패턴에서는 28개의 정보심볼 에러가 발생하므로(d=6인 경우) 에러정정의 확률이 높고 정정할 수 없는 정보 심볼의 수도 적어지게 되어 전체적인 에러분산 능력이 향상된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 고정된 지연값을 데이터 처리속도, 에러율 등 여러요인들을 고려한 실험적인 값으로 가변적인 지연값을 적용하여 인코딩하도록 하므로써, 에러를 분산시킬 수 있어 정밀도를 높이기 위한 신호처리기의 추가 없이도 정밀도를 요하는 데이터의 기록 및 재생에 있어 비트에러율을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 인코딩 데이터의 동기신호를 검출하여 디코딩시에는 d=4의 고정적인 지연량이 적용된 종래의 인코딩 포맷과 본 발명에 의한 인코딩 포맷을 선별하여 동시처리할 수 있으므로 적용하기도 용이하고 종래의 강점을 최대한 살릴 수 있는 호환성있는 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 정보를 디지털 처리하여 블록 단위로 기록하고 상기 기록된 데이터를 광 빔을 통해 비접촉 주사하여 재생하기 위한 광 기록/재생장치에 있어서, 입력 디지털 데이터에 대하여 인터리빙시 데이터 정밀도에 따라 지연량을 가변적으로 하고 재배열 하여 인코딩하는 인코딩 수단과, 소정의 클록을 발생하여 상기 인코딩된 데이터를 추출하고 추출된 데이터 포맷에 따라 상기 데이터의 에러를 정정하여 출력하는 디코딩 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 인코딩 수단은 인코딩할 입력 데이터에 대하여 지연량을 가변적으로 지연 처리함과 함께 재배열 처리하는 가변 지연/재배열회로와, 가변적으로 지연 및 재배열된 데이터에 Q 및 P 패리티를 부가하는 패리티 생성부와, 패리티를 포함하고 지연 및 재배열된 데이터를 EFM 변조하는 변조부와, 변조된 데이터를 기록하는 기록부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치.
3. 제1항에 있어서, 기록된 데이터에 비트 동기를 맞춰주는 EFM PLL부와, EFM PLL부 출력 데이터를 저장하는 시프트 레지스터와, 시프트 출력 데이터를 인코딩시의 고정적인 지연량 처리에 대하여 역 지연 및 재배열 처리하는 제 1지연/재배열회로와, 시프트 출력 데이터를 인코딩시의 가변적인 지연량 처리에 대하여 역 지연 및 재배열 처리하는 제 2지연/재배열회로와, 지연/재배열 처리의 에러정정을 담당하는 에러정정부와, 상기 시프트 레지스터에 저장되는 데이터에서 고정 및 가변 지연량에 대응하는 프레임 동기신호를 검출하는 동기검출부와, 검출된 동기신호를 기준으로 지연 및 재배열 처리 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부와, 동기신호를 반전시켜 제 2지연/재배열회로에 공급하는 인버터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치.
4. 정보를 디지털 처리하여 블록단위로 기록하고 상기 기록된 데이터를 광 빔을 통해 비접촉 주사하여 재생하기 위한 광 기록 매체 있어서, 입력 디지털 데이터에 대하여 인터리빙시 데이터 정밀도에 따라 지연량을 가변적으로 하고 재배열 하여 인코딩된 것을 특징으로 하는 광기록 매체.
5. 정보를 디지털 처리하여 블록단위로 기록하고 상기 기록된 데이터를 광 빔을 통해 비접촉 주사하여 재생하기 위한 디지털 기록/재생장치에 있어서, 기록된 데이터를 재생하기 위해 비트 동기를 맞추기 위한 PLL부와, 상기 PLL부의 비트 동기에 따라 재생되는 데이터의 포맷이 고정적인 지연처리와 재배열된 데이터인 경우 상기 포맷에 따라 데이터를 복원하기 위한 제 1데이터 복원부와, 상기 재생된 데이터 포맷이 가변적인 지연처리와 재배열된 데이터인 경우 상기 포맷에 따라 데이터를 복원하기 위한 제 2데이터 복원부와, 상기 제 1, 2데이터 복원부로 부터 출력되는 데이터의 에러를 정정하기 위한 에러정정부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제 1데이터 복원부의 지연값은 4인것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제 2데이터 복원부의 지연값은 제 1데이터 복원부의 지연값보다 큰 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 데이터 비트 에러율 감소를 위한 디지털 광기록/재생장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 PLL부로 부터의 비트 동기에 따라 고정 및 가변 지연량에 대응하는 프레임 동기신호를 검출하는 동기검출부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 광기록/재생장치.