KR100326981B1

KR100326981B1 - 결함 허용 2진 동기 마크

Info

Publication number: KR100326981B1
Application number: KR1019990004878A
Authority: KR
Inventors: 블라움마리오; 헤츨러스티븐로버트; 자케트글렌알란; 카벨락윌리엄존
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 2002-03-04
Also published as: JP3280335B2; US5999110A; JPH11317027A; KR19990072594A; TW510085B

Abstract

본 발명은, VFO 패턴과 같이, 고정된 복수 비트의 부호화 패턴을 포함하는 기지의 패턴에 연속된 오류 허용 2진 부호화 동기 마크를 개시한다. 부호화 동기 패턴은 고정된 복수 비트 내의 비트 수에 대하여 연속된 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있다. 오류 허용 동기 마크 또한 역으로 보이는 VFO 패턴에 연속될 수 있고, 동기 패턴도 또한 역으로 보이는 연속된 기지의 VFO 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있다.

Description

결함 허용 2진 동기 마크 {DEFECT TOLERANT BINARY SYNCHRONIZATION MARK}

본 발명은 부호화된 2진 데이터의 기록 또는 전송에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 복호기(decoder)를 부호화 데이터와 부호화 데이터의 코드워드 경계의 시작 위치에 정렬시키기 위하여 부호화된 2진 데이터 사이에 산재한 동기마크(synchronization mark)의 사용에 관한 것이다.

통상적인 기록 매체는 두 개의 반대되는 상태 사이의 전이 형태로 데이터를 기록한다. 자기 테이프와 같은, 자기 기록 매체에서 전이는 정반대되는 자기극성(magnetic polarity) 사이에서 발생한다. 기록 채널로 공급될 데이터는 통상적으로 전이에 따라 기록 매체 상에 기록될 순차적인 비트열(sequential string of bits)이다. 부호화 데이터의 통상적인 예는 실행 길이가 제한된(Run Length Limited: RLL) 부호화 데이터이다. RLL 부호화에서, 전이는 통상적으로 '1' 비트를 나타내고 '0' 비트를 나타내는 거리(space)에 의해 분리된다. 그러므로, 전이 사이의 거리는 '0' 비트 수를 나타내며, 전이 사이의 클록 수를 계산함으로써 검출된다. 클록은 데이터와 함께 기록되지 않고 데이터 자체로부터 결정되어야 한다.

따라서, 데이터 집합은 특정 위치(통상적으로 헤더: header)에 있으며 기지의 소정 전이 주파수를 갖는 VFO(variable frequency oscillator) 패턴을 포함하여, 판독 클록(통상적으로 위상 동기 루프(phase locked loop PLL))을 코드워드 비트 주파수에 동기시킨다. VFO 패턴은, '10' 또는 2T 비트의 시퀀스(sequence)와 같이, 통상적으로 반복하는 코드워드 패턴이지만, 헤더의 위치 때문에 식별이 가능하다. 또한, 기지의 동기 패턴(known sync pattern)은 통상적으로 복호기를 코드워드 경계와 입력 데이터의 시작 위치에 정렬시킬 수 있도록 VFO 패턴과 임의의 부호화 데이터 사이에 제공된다.

PLL이 완전한 위상 동기를 수행하지 못하거나, 또는 복호기가 입력 데이터상의 코드워드 경계에 정렬하지 못하는 경우(이중 어느 경우라도 매체 결함이 있는 경우에 발생할 수 있음), 복호기는 다음 동기 또는 재동기 패턴(resync pattern)이 일반적으로 다음 데이터 집합의 헤더 내에서 또는 코드워드 그룹(group)을 그룹핑(grouping)하기 위한 헤더 내에서 발견될 때까지 입력 부호화 데이터를 성공적으로 복호할 수 없을 것이다. 동기 패턴이 검출되지 않거나(검출 실패: missed) 또는 잘못된 위치(wrong position)에서 잘못 검출되는 경우(예를 들어, 결함에 기인하여), 정확한 비트 위치와 코드워드 경계에 대한 정렬을 알 수가 없다. 따라서, 복호기는, 다음 동기 또는 재동기와 같이, 소정의 추후 동기 필드가 발견되지 않는 한 또는 발견될 때까지 부호화 데이터를 성공적으로 복호할 수 없을 것이다. 이러한 현상을 무한 오류 전파(infinite error propagation)라고 하는데, 이러한 것은 치명적인 문제를 일으킬 수 있다.

VFO 패턴과 동기 패턴의 위치를 알더라도, 동기 패턴에서 하나 또는 그 이상의 비트를 잘못 검출함으로써 동기 패턴을 인식할 수 없게 되는 문제가 있다. 동기 패턴을 적절하게 인식하지 못하면, 데이터 검출기는 기록된 데이터에 동기되지 않을 것이고 기록된 데이터를 인식할 수 없을 것이다.

통상적으로, 데이터 오류는 널리 알려진 오류 정정 부호(error correcting code)에 의해 처리된다. 오류 정정 부호는 많은 데이터 기록 오류를 검출하고 정정할 수 있다. 그러나, VFO 또는 동기 패턴 오류가 있으면 동기 패턴을 검출하지 못하거나 잘못된 장소에서 동기 패턴을 검출하게 된다. 그러면, 데이터가 실제로 시작되기 전 또는 후에 데이터를 판독하기 시작할 수 있다. 동기 마크의 검출에의해 데이터의 시작 위치가 결정되지 않으면, 동기 마크와 성공적으로 검출된 다음 동기 마크 사이의 모든 데이터가 분실될 것이다. 이것은 데이터를 보호하기 위한 오류 정정 부호를 쓸모없게 만드는 치명적인 결과를 가져올 수 있다.

본 발명의 목적은 패턴 검출시 오류가 발생하더라도 인식이 가능한 동기 패턴을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 테이프 드라이브 데이터 저장 장치와 관련 테이프 카트리지의 사시도이고,

도 2는 도 1의 테이프 드라이브와 본 발명의 실시예에 따른 데이터 처리 회로의 블록도이고,

도 3은 본 발명의 동기 패턴을 사용하는 부호화 데이터 집합의 기록 또는 채널 포맷을 도시한 도면이고,

도 4는 연속 VFO 패턴에 관하여 본 발명의 동기 패턴의 해밍(Hamming) 특성을 나타낸 테이블이고,

도 5는 연속 VFO 패턴에 관하여, 두 비트 시프트된 본 발명의 동기 패턴의 해밍 특성을 나타낸 테이블이다.

본 발명에서는, VFO 패턴과 같은 기지의 패턴에 연속되고 고정된 복수 비트의 부호화 패턴을 포함하는 오류 허용 2진 부호화된 (기록된 또는 전송된) 동기 마크를 제공하는데, 부호화 동기 마크는 고정된 복수 비트 내의 비트 수에 대하여 연속된 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리(maximum Hamming distance)에 있다.

오류 허용 기록 동기 마크 또한 기지의 (VFO) 패턴의 역 패턴(위상 시프트된 버전(phase shifted version))에 연속될 수 있고, 동기 패턴은 연속된 역 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있다.

데이터가 (1,7) 부호이며 2:3 비율인 부호화 비율 (a):(b)을 가진 RLL (d,k)로 부호화되고, 고정된 복수 비트가 24 비트가 되도록 고정된 복수 비트가 부호화 이전에 2 바이트이고, 사용된 VFO 필드가 연속된 '...1010...' 패턴이면, 부호화 패턴은 다음과 같은 패턴 중 하나이다:

000010010001001010001010

000010001000100010100010

001001001000010000101010

001001001001010010101010

001001010010000010001010.

본 발명에서는 또한 데이터 기록 매체, 데이터 기록 부호기(data recording encoder), 및 기록 방법이 개시된다.

본 발명을 더욱 완전하게 이해하기 위해 첨부된 도면과 함께 이하의 본 발명에 대한 상세한 설명을 참조하여야 한다.

도 1 및 도 2에는, 본 발명의 실시예에 따라 오류 허용 2진 부호화 기록 동기 마크로 산재된 데이터를 부호화하고 기록하는 데이터 기록 시스템(10)이 예시되어 있다.

도 1에서, 시스템(10)은 테이프 데이터 카트리지(tape data cartridge, 14)를 받아들이고 케이블(18)에 의해 호스트 프로세서(host processor, 16)에 연결된 테이프 드라이브(tape drive, 12)를 포함한다. 테이프 카트리지(14)는 소정 길이의 자기 테이프(magnetic tape, 20)를 포함하는 하우징(housing, 19)으로 이루어진다. 테이프 드라이브(12)는 카트리지(14)가 삽입되는 수납 슬롯(receiving slot, 22)을 포함한다. 호스트 프로세서(16)는 적당한 프로세서, 예를 들어, IBM사의 'Aptiva'와 같은 개인용 컴퓨터를 포함할 수 있거나, IBM사의 'RS6000'과 같은 워크스테이션(workstation)일 수 있거나, IBM사의 'AS400'과 같은 시스템 컴퓨터일 수 있다. 테이프 드라이브(12)는 관련 호스트 프로세서와 호환될 수 있는 것이 바람직하며, 여러 가지 카트리지 또는 카세트 리니어 포맷(cassette linear format)중 어느 하나로 가정할 수 있다. 이러한 테이프 드라이브의 예로 IBM사의 '3490' 테이프 드라이브 유닛, 또는 '디지털 리니어 테이프' 또는 'Travan' 호환 테이프 드라이브 등이 있다.

도 2를 참조하면, 이러한 테이프 드라이브는 통상적으로 테이프(20)가 헤드 어셈블리(head assembly, 24)를 가로질러 이동하도록 카트리지(14)의 릴(reel)을 회전시키는 구동 모터(drive motor, 도시되지 않음)를 포함한다. 헤드 어셈블리는 하나의 데이터 트랙 또는 병렬 데이터 트랙에 데이터를 기록하고, 하나 이상의 데이터 트랙에 기록된 데이터를 판독하는 데이터 헤드를 포함한다.

부호화되고 기록될 데이터는 호스트(16)에서 시작될 수 있는 소스(30)로부터 수신되어, 실행 길이가 제한된 부호기를 포함할 수 있는 데이터 부호기(31)에 의해 전송 및 기록을 위하여 부호화되고, 부호화된 데이터는 채널 입력(32)으로 입력된다. 채널은 전송 매체를 포함할 수 있거나, 자기 테이프 드라이브(12) 또는 다른 데이터 저장 장치(data storage device)와 같은 데이터 저장 드라이브를 포함할 수 있다. 부호화 데이터는 채널로부터 수신되거나 데이터 저장 장치(12)로부터 판독되어 판독 채널(read channel, 38)에서 수신된 후, 복호기(40)에 의해 복호되어, 2진 데이터로 출력 상에 출력된다. 이 때, 부호화와 복호화가 정확하게 행해져 오류가 없는 경우에는, 이 2진 출력 데이터(41)는 소스(30)로부터 입력되는 2진 입력 데이터와 동일하게 된다.

두 개의 2진 상태 간의 전이 사이의 길이에 제한을 두는 소위 실행 길이가 제한된(RLL) 2진 부호라 불리우는 부호화 방식이 제한되지 않은 2진 데이터 집합을제한된 코드워드 집합으로 부호화하기 위한 데이터 전송 및 데이터 기록 기술 분야에서 널리 사용된다. 이러한 부호는 '1'과 '1' 사이의 '0'의 최소 거리(d)(또는 기록 전이)와 '1'과 '1' 사이의 '0'의 최대 거리(k)를 갖는 것으로 기술될 수 있다.

다양한 형태의 RLL (d, k) 부호가 특히 유용한 것으로 알려져 있으며, 이 부호는 가변 길이 코드워드 또는 고정 길이 코드워드를 포함할 수 있다. 입력 채널 (32)과 출력 채널(38)은 통상적으로 비동기적이며, 데이터 저장 장치(12)가 자기 테이프 드라이브와 같은 아카이브 장치(archive device)로 사용되는 경우에는, 1차 저장 장치(primary storage device)를 복구할 필요성이 있는 때에, 1년 이상 데이터를 공급하지 않을 수 있다. 그러므로, 판독 채널로의 데이터 스트림은 판독 채널(38)이 저장된 데이터의 전이를 해석하고 데이터를 판독하도록 하는데 필요한 클로킹(clocking)을 제공하여 복호기(40)가 채널 출력 데이터를 복호할 수 있도록 한다. 그러나, RLL 부호는 PLL이 부호화된 임의 데이터에 대한 위상 동기(phase-lock)를 얻는 것을 일반적으로 허용하지 않는다. 따라서, 클로킹 필드는 통상적으로 부호화 데이터 필드에 들어가기 전에 PLL로 하여금 PLL의 클록이 성공적으로 판독되는 것을 요구하는 위상 동기를 수행할 수 있도록 부호화 데이터 필드에 추가된다.

통상적으로, 필요한 클로킹 정보는 물론 필요한 다른 정보를 가지고 있는 헤더는 기록 포매터(write formatter, 45)에 의해 각 데이터 집합 등에 추가된다. 예를 들어, 기록 포매터(45)는 RLL 부호기(31), 동기 발생기(sync generator, 46)및 다중화기(multiplexer, 47)를 동작시켜 부호화 데이터, 동기 신호 등을 원하는 포맷으로 배열한다. 또한, 출력 또는 판독 채널(38)은 이 클로킹 정보를 사용하여 부호화 데이터의 각 전이의 위치를 확인하고, 이 정보를 부호화 데이터를 복호하는 복호기(40)로 공급한다. 판독 채널(38)로부터의 출력 신호 패턴은 또한 출력 신호로부터 동기 패턴을 검출하는 동기 검출기(sync detector, 48)로 공급된다. 판독 포매터(read formatter, 49)는 동기 검출을 사용하여 RLL 복호기 출력 중 어느 것이 데이터인지를 결정한다.

자기 테이프에 대한, 부호화 데이터의 통상적인 포맷예가 도 3에 도시되어 있다. 각 데이터 집합은 데이터 집합 분리기(data set separator) 또는 갭(gap, 50)에 의해 분리된다. 데이터가 자기 테이프 드라이브에 의해 기록될 때, 이 갭은 통상적으로 'IBG' 또는 블록간 갭(interblock gap)이라고 불린다. 갭 다음에는 때때로 'VFO' 영역(52)이 뒤따르는데, 이 영역(52)은 출력 채널 PLL에 의해 사용되어 이 동작 주파수를 VFO 영역의 동작 주파수로 한다. ('VFO'는 가변 주파수 발진기를 나타낸다. 일부 최신 시스템에서는 더 이상 아날로그 가변 주파수 발진기가 사용되지 않지만, 용어는 계속해서 사용되고 있다.) 데이터 기록시, 데이터 저장 드라이브가 다양한 속도로 동작하거나, 또는 멈출 수 있고 재시작할 수 있거나 방향을 반대로 할 수 있으므로 데이터 주파수가 변화되는데, 이러한 변화는 VFO 영역 주파수를 검출함으로써 PLL에 의해 결정되어야 한다.

또한, VFO 영역(52) 다음에는 부호화 데이터(53 내지 55)와, (자기 테이프와 같이 앞뒤로 이동할 수 있는 데이터 저장 드라이브의 경우에는) 뒤쪽의 VFO영역(57)이 이어진다.

코드워드 그룹의 통상적인 그룹핑 또는 코드워드 쿼드(codeword quad, 54)를 좀더 상세하게 설명하기 위해 확장하여 나타내었다. 통상적인 코드워드 쿼드는 선행 VFO 패턴(60)과 '동기' 패턴(61)을 가진 헤더, 재동기 패턴(65)에 의해 분리되는 복수의 코드워드 그룹(62, 63) 쿼드의 끝에서 다음 VFO 패턴에 인접한 자기 테이프에 대한 '역 동기(reverse sync)' 패턴(68)을 포함한다. 각 코드워드 그룹(62, 63)은, 예를 들어 총 490 바이트에 대하여 480 바이트 길이의 코드워드 데이터와 10 바이트의 코드워드 헤더(70)와 같이, 임의의 적절한 길이일 수 있다.

VFO 패턴(60)은 통상적으로 반복하는 고주파수 코드워드 패턴이지만 헤더 내에서의 위치 때문에 식별이 가능하고, 클록이나 PLL이 그 동작 주파수를 VFO 영역(52)의 동작 주파수로 조정(위상 동기)할 수 있도록 하는 짧은 패턴을 제공한다. 그러나, VFO 패턴은 16 바이트 테이터 집합 패턴과 첫 번째 코드워드 쿼드를 결합하여 총 30 바이트가 될 수 있는 데이터 집합 VFO에 비해 주파수가 검출되어 동기될 수 있을 정도로 충분히 긴, 예를 들어 14 바이트 길이를 가져야 한다.

동기 패턴(61)은 RLL 복호기가 RLL 부호화 데이터의 시작 위치를 결정하여, RLL 복호기를 RLL 코드워드 경계에 정렬시킨다. 동기 패턴은 항상 VFO 패턴에 인접하기 때문에 (이와는 반대로 VFO 패턴에 인접하지 않음), VFO 패턴으로부터 확실하게 검출되어야 한다. 이것은 동기 패턴이 반드시 RLL을 위배(violation)해야 한다는 것을 의미하지는 않는다(재동기 패턴은 RLL을 위배할 수 있음). 동기 패턴의 위치는 동기 패턴이 부호화 데이터 내에서 발견될 것이라는 임의의 가능성을 충분히 제거한다.

PLL이 위상 동기를 완수하지 못하는 경우, 또는 복호기가 입력 데이터 상의 코드워드 경계에 정렬되지 못하는 경우, 이미 설명한 바와 같은 임의의 데이터 코드워드를 복호할 수 없게 될 것이다.

자기 기록을 위해 사용된 데이터 부호화의 예로 RLL (d,k) (1,7) 부호가 있다. 부호화시, RLL (d,k) (1,7) 부호는 모든 연속 전이 쌍 또는 '1'들이 적어도 하나의 '0' 및 많아야 7개의 '0'에 의해서 분리되어야 한다는 것을 의미한다. 클록 주기 'T'의 관점에서 볼 때, 전이 쌍은 전이 사이에 적어도 '2T' 및 많아야 '8T' 길이에 의해 분리된다. 데이터를 판독하기 위하여, RLL (d,k) (1,7) 부호는 VFO와 동기화 패턴(61)에 의해 동기되어야 한다. 동기화 패턴은 도 2의 기록 판독 채널(38)에 의한 검출이 용이하도록 데이터와 동일한 제한을 가지는 것이 바람직하다. 그러므로, 동기화 패턴(61)도 또한 RLL (1,7) 제한에 종속되는 것이 바람직하다. 또한, VFO 패턴(60)은 동기 패턴(61)과 이 동기 패턴(61)에 연속된 것들 이전에 발견되어 RLL 복호기가 동기 마크에 정렬되기 전에 주파수가 조정되는 것이 바람직하다. 일부 자기 테이프 기록 시스템은 테이프가 앞 뒤 방향 양쪽으로 판독될 수 있다는 특성을 가진다. 그러므로, 뒤쪽 방향으로 판독하는 경우 VFO 패턴 다음에 동기 마크가 첫 번째로 발견되기 위해서는 역 동기 패턴(68)이 VFO 패턴의 반대쪽 상에 역순으로 기록되고, 후행 VFO 패턴(trailing VFO pattern)이 이어진다. 따라서, 역 동기(68), VFO(60) 및 다음 동기(61)가 연속적인 스트링 형태로 연속될 수 있다.

통상적인 동기 패턴(61 또는 68)은 2바이트 데이터이다. 그러므로, 데이터가 2:3의 비율로 부호화되는 경우, 이는 두 비트 입력이 세 비트의 출력(또는 채널)로 부호화되는 것을 의미하기 때문에, 한 바이트의 입력 데이터는 12비트의 출력 데이터로 부호화된다. 따라서, 통상적인 동기 패턴은 24 채널 비트의 길이를 갖는다.

데이터 필드는 PLL을 주파수 동기시키는 VFO 필드(60)로부터 시작되기 때문에 이 데이터 필드의 시작 위치는 동기 패턴의 위치에 의해 발견된다.

그러나, 시스템은 오류가 발생하기 쉬우며, 상기한 바와 같이 데이터의 오류는 오류 정정 기술을 사용함으로써 처리된다. VFO 및/또는 동기화 패턴에서 오류가 발생하면 동기화 패턴이 잘못된 장소에서 발견되고, 그 결과 기록 판독 채널은 데이터가 실제로 시작되기 전 또는 후에 '데이터'를 공급하기 시작한다. 따라서, RLL 복호기는 동기를 완전히 벗어날 것이고, 그 결과로 공급된 모든 '데이터'가 복호될 수 없는 경우가 생길 수도 있다. 데이터 기록 시스템에서 발생되는 통상적인 오류 형태는 '비트 시프트(bit shift)' 형태이다. 특히 자기 테이프 상에 기록된 자기 전이(magnetic transition)에서의 문제는 고주파수 신호의 심볼간 간섭(intersymbol interference)이 임의의 전이 검출을 인접한 전이에서 멀어지도록 시프트시키고 또한 전이가 없는 긴 스트링 (전이 사이의 많은 '0'들)을 향하여 시프트시키기는 경향이 있다는 점이다. 그러므로, 검출 회로는 '2T' 길이보다 더 긴 패턴과 같이 보다 긴 거리의 전이를 서로 더 가까워지도록 시프트시켜, 이들이 짧은 패턴으로 잘못 검출되도록 하는 경향이 있다.

다른 공통적인 오류 형태는 하나의 전이가 너무 느리게 발생하여 판독할 때 강한 신호를 형성하므로, 피크 검출기(peak detector)의 최소 검출 임계값(minimun detection threshold)을 충족시키지 못하는 경우이다. 따라서, 전이를 완전히 놓치게 된다.

또 다른 공통적인 오류는 데이터가 기록된 소정 길이의 트랙에 대하여 신호 크기의 치명적인 손실과 전송 기능의 변화가 발생하는 매체에서의 결함에 기인한다.

그러므로, 본 발명에 따른 오류 허용 2진 부호화 동기 마크는 고정 길이 패턴의 비트 수에 대하여 연속된 기지의 VFO 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있는 고정 길이 부호화 패턴이다. 또한, 데이터가 역방향으로 판독될 수 있기 때문에, 동기 마크도 또한 부호화 데이터 이후에 역방향으로 기록되고 또한 역방향으로 연속된 기지의 VFO 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있어야 한다.

그 결과, 동기 패턴의 어느 부분도 VFO 패턴과 혼동되지 않을 것이고, 동기 패턴은 실제로 완전한 패턴이 발견될 때까지 인식되지 않을 것이다. 그러므로, 부호화 데이터가 발견되기 전에 유효한 동기 패턴이 발견되면, 동기 패턴은 정확한 위치에서 인식될 것이다.

2:3 비율의 RLL (1,7) 부호, 및 '10' 또는 '2T'가 반복되는 시퀀스인 VFO 패턴의 예에서, 5 (1,7)-제한 패턴은 연속 VFO 패턴(...1010)과 그 제한 패턴 사이 및 연속 역 VFO 패턴(...0101)과 그 제한 패턴 사이에 적어도 9인 최대 해밍 거리에 존재한다. 5 (1,7)-제한 패턴은 다음과 같다:

000010010001001010001010

000010010100100010100010

001001001000010000101010

001001001001010010101010

001001010010000010001010.

도 2를 참조하면, VFO 패턴과 선택된 동기 패턴은 데이터 포매터(45)에 의해 사용되고 부호화 데이터 스트림에 삽입되어 데이터 저장 매체(20) 상에 기록하기 위한 기록 채널(32)로 입력된다.

도 4의 테이블은 VFO 패턴에 연속된 동기 패턴 중 하나를 예시하고 일치(match)가 발생할 때까지 동기 패턴과 각 24 비트 위치에 있는 연속 패턴과의 비교를 예시하고 있다. 수신된 연속 VFO와 동기 패턴은

10101010101010101010101010000010010001001010001010

이다.

해밍 거리 'd'는 일치(match)를 나타내는 '0'의 해밍 거리와 함께 각 비트 위치를 나타낸다. 예시된 바와 같이, 동기 패턴이 검출되기 전에는 어떠한 해밍 거리도 '9'보다 더 작아지지 않는다. 순방향 및 역방향 (1,7) VFO 패턴에 대하여 구별하여야 하는 24비트 동기 패턴의 제한이 주어지면, 10 이상의 해밍 거리에 있는 패턴이 없으므로, 5개의 패턴이 최적의 오류 허용 범위(optimal error tolerance)를 갖는다.

이미 알려진 바와 같이, 해밍 거리는 확실한 오류 검출과 정정 능력을 제공한다. 특히, 해밍 거리가 d이고 2s+t≤d-1이면, s개까지의 오류를 허용할 수 있고 s+t개까지의 오류를 검출할 수 있다. d=9인 예에서, 이것은 4개까지의 오류를 허용할 수 있다는 것을 의미한다. 사실상, 검출된 패턴에 대하여 검출 템플릿(detection template)을 미끄러지듯이 이동시키는 경우, 도 4에 예시되어 있는 바와 같이, 동기를 수행하기 위하여 원(original) 동기 패턴을 정확하게 발견할 필요는 없다. 사실상, 원 동기 패턴으로부터 4까지의 해밍 거리에서 벡터를 발견하는 것으로 충분하다. 벡터가 4 이하의 해밍 거리에서 발견되면, 동기가 완수된 것으로 결정된다.

두 비트 시프트가 입력된 시퀀스에서 발생되어 4개의 오류를 일으키는 것을 가정하는 상황이 도 5에 예시되어 있다. 따라서, 연속 VFO와 동기 패턴의 수신 시퀀스는

10101010101010101010101010000100010001001010010010

일 수 있다.

해밍 거리 'd'는 검출 템플릿이 수신된 패턴에 대하여 미끄러지듯이 이동될 때 각 비트의 위치에 대하여 예시된다. 이 경우, 해밍 거리가 4일 때 동기가 완수되었다고 선언된다. 따라서, 4개의 에러를 발생하는 2비트 시프트가 있음에도 불구하고 데이터가 정확하게 동기된다.

상기 공식에 따라서, 정정 검출을 교환할 수 있다. d=9인 상기 예에서, 예를 들어, 2개 이상의 오류가 발생되는 경우 2개의 오류를 허용할 수 있고 6개까지의 오류를 검출할 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 5개의 오류가 발생되는 경우4개까지의 오류를 허용하는 첫 번째 예에 비해 바람직할 수 있다. 다음, 첫 번째의 예에서는, 잘못된 장소에서 동기화 패턴이 발견될 수 있다. 따라서, 단지 2개의 오류까지만 허용하도록 선택한 경우에는 6개의 오류는 허용되지 못하지만(이러한 오류가 있을 때 동기 검출을 가능하게 함) 적어도 6개의 오류는 검출될 것이다. 또한, 시스템은 비록 동기시킬 수 없더라도 오류 허용 범위 임계값이 초과된 것을 알 것이고 다른 정정 활동을 시도할 수 있다. 보다 중요한 것은, 잘못된 장소에 동기시키려는 시도는 없을 것이고 치명적인 결과가 발생되는 것을 피할 수 있을 것이다. 정정과 검출 사이의 정확한 트레이드오프(tradeoff)는 오류의 통계와 시스템의 제한에 따라 본 기술의 당업자에 의해 결정될 수 있다.

도 2에서, 기록 판독 채널(38)에 대한 동기 검출기의 예로 최소 구성 요소를 갖는 선형 시프트 레지스터(linear shift register)를 포함하는 검출기가 T. Yasuda, M.Blaum과 D. D. Tang의 'Viterbi Detector Error Probability Analysis and Byte Synchronization Method Using ECC for PR4 Channel'(Proceedings 7th MMM-Intermag Conference, San Francisco California, January 7, 1999)에 개시되어 있다. 또한, 다른 적당한 검출기를 사용하여 입력 비트를 배타적 논리합(exclusive OR) 연산 및 시프트시켜 적절한 검출 특성을 제공할 수 있다.

마찬가지로, 다른 동기 패턴이 '10' 또는 역 '01' 동기 패턴과는 다른 연속된 기지의 패턴을 구별하기 위하여 다른 RLL 부호에 사용될 수 있고, 그리고 다른 패턴 길이에 대하여 사용될 수 있다.

본 발명이 자기 테이프 상에 데이터를 기록하는데 사용되는 경우에 특히 효과적이지만, 본 발명은 채널을 통한 데이터 전송의 다른 형태, 또는 자기 디스크 드라이브 또는 광 디스크와 같은 다른 형태의 데이터 저장 장치에 대하여도 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 예시되었지만, 이들 실시예에 대한 변경 및 개변이 첨부되는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 오류 허용 2진 부호화 동기 마크는 동기 패턴의 어느 부분도 VFO 패턴과 혼동되지 않게 함으로써 동기 패턴이 정확한 위치에서 인식되어 복호기가 부호화 데이터와 부호화 데이터의 코드워드 경계의 시작 위치에 정확하게 정렬될 수 있도록 한다.

Claims

기지의 패턴에 연속된 오류 허용 2진 부호화 기록 동기 마크(error tolerant binary encoded recorded synchronization mark)에 있어서,

고정된 복수 비트의 부호화 패턴을 포함하고,

상기 부호화 패턴은 상기 고정된 복수의 비트 내의 비트 수에 대하여 상기 연속된 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리(maximum Hamming distance)에 있는

결함 허용 기록 동기 마크.
제1항에 있어서,

상기 연속된 기지의 패턴이 VFO(Variable Frequency Oscillator) 패턴인 결함 허용 기록 동기 마크.
제1항에 있어서,

상기 마크는 상기 기지의 패턴의 역 패턴(reverse pattern)에 추가로 연속되고,

상기 부호화 패턴은 또한 상기 연속된 역 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있는

결함 허용 기록 동기 마크.
제1항에 있어서,

상기 마크는 실행 길이가 제한된(Run Length Limited: RLL) (d,k) 제한을 충족시키는 데이터와 함께 기록된 데이터 동기 마크를 포함하고,

상기 부호화 패턴은 상기 RLL (d,k) 제한을 추가로 충족시키는

결함 허용 기록 동기 마크.
제4항에 있어서,

상기 부호화 패턴이 상기 연속된 기지의 패턴의 가장 가까운 비트를 포함하는 상기 RLL (d,k) 제한을 추가로 충족시키는 결함 허용 기록 동기 마크.
제5항에 있어서,

상기 RLL 데이터는 (a):(b)의 비율로 부호화되고,

상기 부호화 패턴의 고정된 복수 비트는 2바이트의 상기 (a) 입력 비트에 대응하는 (b) 비트의 수를 포함하는

결함 허용 기록 동기 마크.
제6항에 있어서,

상기 RLL (d,k) 부호는 (1,7) 부호이고,

상기 (a):(b)의 부호화 비율은 상기 고정된 복수의 비트가 24비트가 되도록 해주는 (2):(3)인

결함 허용 기록 동기 마크.
제7항에 있어서,

상기 연속된 기지의 패턴이 '10' 또는 2T 비트의 시퀀스(sequence)를 포함하는 데이터 VFO 패턴인 결함 허용 기록 동기 마크.
제8항에 있어서,

상기 마크는 '01' 또는 2T 비트의 시퀀스를 포함하는 상기 기지의 데이터 VFO 패턴의 역 패턴에 추가로 연속되고,

상기 부호화된 (1,7)-제한 패턴은 추가로 상기 연속된 역 기지의 데이터 VFO 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있는

결함 허용 기록 동기 마크.
제9항에 있어서,

상기 부호화된 (1,7)-제한 패턴은

000010010001001010001010;

000010010100100010100010;

001001001000010000101010;

001001001001010010101010; 및

001001010010000010001010

패턴 중 하나인 결함 허용 기록 동기 마크.
부호화 데이터를 기록하는 데이터 기록 매체에 있어서,

a) 기록 매체; 및

b) 적어도 하나의 2진 부호화 기록 데이터 동기 마크의 고정된 복수 비트의 부호화 패턴―여기서 마크 부호화 패턴은 상기 부호화 데이터 사이에 산재한 상기 데이터 기록 매체 상에 기록되고, 기지의 패턴에 연속되며, 상기 고정된 복수 비트 내의 비트 수에 대하여 상기 연속된 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있음―

을 포함하는 데이터 기록 매체.
제11항에 있어서,

상기 마크 부호화 패턴이 상기 기지의 패턴의 역 패턴에 연속되도록 추가로 배열되고, 또한 상기 연속된 역 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있는 데이터 기록 매체.
제11항에 있어서,

상기 부호화 데이터는 실행 길이가 제한된(Run Length Limited: RLL) (d,k) 제한을 충족시키고,

상기 마크 부호화 패턴은 상기 RLL (d,k) 제한을 추가로 충족시키는

데이터 기록 매체.
제13항에 있어서,

상기 마크 부호화 패턴이 상기 연속된 기지의 패턴의 가장 가까운 비트를 포함하는 상기 RLL (d,k) 제한을 추가로 충족시키는 데이터 기록 매체.
제14항에 있어서,

상기 RLL 데이터는 (a):(b)의 비율로 부호화되고,

상기 마크 부호화 패턴의 고정된 복수 비트는 2바이트의 상기 (a) 입력 비트에 대응하는 (b) 비트의 수를 포함하는

데이터 기록 매체.
제15항에 있어서,

상기 RLL (d,k) 부호는 (1,7) 부호이고,

상기 (a):(b)의 부호화 비율은 상기 고정된 복수의 비트가 24비트가 되도록 해주는 (2):(3)인

데이터 기록 매체.
제16항에 있어서,

상기 연속된 기지의 패턴이 '10' 또는 2T 비트의 시퀀스를 포함하는 데이터 VFO 패턴인 데이터 기록 매체.
제17항에 있어서,

상기 마크 부호화 패턴은 '01' 또는 2T 비트의 시퀀스를 포함하는 상기 기지의 데이터 VFO 패턴의 역 패턴에 연속되도록 추가로 배열되고,

상기 마크 부호화된 (1,7)-제한 패턴은 또한 상기 연속된 역 기지의 데이터 VFO 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있는

데이터 기록 매체.
제18항에 있어서,

상기 마크 부호화된 (1,7)-제한 패턴은

000010010001001010001010;

000010010100100010100010;

001001001000010000101010;

001001001001010010101010; 및

001001010010000010001010

패턴 중 하나인 데이터 기록 매체.
제19항에 있어서,

상기 데이터 기록 매체가 자기 테이프인 데이터 기록 매체.
실행 길이가 제한된(Run Length Limited: RLL) 부호화 2진 비트 신호에 산재하고 기지의 패턴에 연속된 적어도 하나의 2진 부호화 데이터 동기 마크의 채널 비트 스트림(channel bit stream)을 생성하되, 상기 RLL 부호는 인접한 '1' 비트 사이에 최소 (d)개와 최대 (k)개의 '0'을 가지는 부호기에 있어서,

a) 상기 채널 비트 스트림 내에 상기 RLL (d,k) 부호화 2진 비트 신호를 공급하는 RLL 부호기; 및

b) 적어도 하나의 2진 부호화 기록 데이터 동기 마크의 고정된 복수 비트의 부호화 패턴을 생성하는 데이터 동기 마크 발생기―여기서 데이터 동기 마크 발생기는 상기 채널 비트 스트림 내에 상기 부호화 데이터에 산재한 상기 부호화 패턴을 공급하고, 상기 마크 부호화 패턴은 상기 기지의 패턴에 연속되며, 상기 마크 부호화 패턴은 상기 고정된 복수 비트 내의 비트 수에 대하여 상기 연속된 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있음―

를 포함하는 채널 비트 스트림 생성 부호기.
제21항에 있어서,

상기 연속된 기지의 패턴이 데이터 VFO 패턴인 채널 비트 스트림 생성 부호기.
제21항에 있어서,

상기 데이터 동기 마크는 상기 기지의 패턴의 역 패턴에 연속되도록 추가로배열되고,

상기 데이터 동기 마크 발생기는 상기 연속된 역 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있는 상기 부호화 패턴을 추가로 생성하는

채널 비트 스트림 생성 부호기.
제21항에 있어서,

상기 데이터 동기 마크 발생기가 상기 RLL (d,k) 제한을 충족시키는 상기 부호화 패턴을 추가로 생성하는 채널 비트 스트림 생성 부호기.
제24항에 있어서,

상기 마크 발생기가 상기 연속된 기지의 패턴의 가장 가까운 비트를 포함하는 상기 RLL (d,k) 제한을 충족시키는 상기 부호화 패턴을 추가로 생성하는 채널 비트 스트림 생성 부호기.
제25항에 있어서,

상기 RLL 부호기는 (a):(b)의 비율로 부호화된 상기 채널 비트 스트림을 공급하고,

상기 데이터 동기 마크 발생기는 2바이트의 상기 (a) 비트에 대응하는 (b) 비트의 수를 포함하는 상기 고정된 복수 비트를 가진 상기 부호화 패턴을 생성하는

채널 비트 스트림 생성 부호기.
제26항에 있어서,

상기 RLL 부호기 (d,k) 부호는 (1,7) 부호이고,

상기 (a):(b)의 부호화 비율은 (2):(3)이며,

상기 데이터 동기 마크 발생기에 의해 생성된 상기 부호화 패턴의 고정된 복수 (a) 비트는 24비트인

채널 비트 스트림 생성 부호기.
제27항에 있어서,

상기 연속된 기지의 패턴이 '10' 또는 2T 비트의 시퀀스를 포함하는 데이터 VFO 패턴인 채널 비트 스트림 생성 부호기.
제28항에 있어서,

상기 데이터 동기 마크 부호화 패턴은 '01' 또는 2T 비트의 시퀀스를 포함하는 상기 기지의 데이터 VFO 패턴의 역 패턴에 연속되도록 추가로 배열되고,

상기 데이터 동기 마크 발생기는 상기 연속된 역 기지의 데이터 VFO 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있는 상기 부호화된 (1,7)-제한 패턴을 추가로 생성하는

채널 비트 스트림 생성 부호기.
제29항에 있어서,

상기 마크 발생기가

000010010001001010001010;

000010010100100010100010;

001001001000010000101010;

001001001001010010101010; 및

001001010010000010001010

인 부호화된 (1,7)-제한 패턴 중 하나를 생성하는 채널 비트 스트림 생성 부호기.
인접한 '1' 비트 사이에 최소 (d)개와 최대 (k)개의 '0'을 가진 실행 길이가 제한된(Run Length Limited:RLL) (d,k) 비트 신호의 비트 스트림, 상기 2진 비트 신호에 산재한 기지의 패턴, 및 상기 기지의 패턴에 연속된 데이터 동기 마크를 기록하는 데이터 기록 부호기에 있어서,

a) 상기 채널 비트 스트림 내에 상기 RLL (d,k) 부호화 2진 비트 신호를 공급하는 RLL 부호기;

b) 적어도 하나의 2진 부호화 기록 데이터 동기 마크의 고정된 복수 비트의 부호화 패턴을 생성하고, 재동기 패턴(resync pattern)을 생성하며, 상기 RLL (k) 제한을 초과하는 '0'으로 이루어진 적어도 하나의 스트링을 상기 채널 비트 스트림 내로 포함시키는 데이터 동기 마크 발생기―여기서 마크 발생기는 상기 채널 비트 스트림 내에 상기 부호화 데이터에 산재한 상기 부호화 패턴을 공급하고, 상기 마크 부호화 패턴은 상기 기지의 패턴에 연속되고, 상기 마크 부호화 패턴은 상기 고정된 복수 비트 내의 비트 수에 대하여 상기 연속된 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있음―; 및

c) 상기 비트 스트림을 기록하기 위하여 상기 RLL 부호기와 상기 데이터 동기 마크 발생기에 연결된 데이터 기록기

를 포함하는 데이터 기록 부호기.
제31항에 있어서,

상기 데이터 기록기가 양방향 자기 테이프 기록 장치인 데이터 기록 부호기.
실행 길이가 제한된(Run Length Limited:RLL)―여기서 RLL 부호는 인접한 '1' 비트 사이에 최소 (d)개와 최대 (k)개의 '0'을 가짐― 부호화 2진 비트 신호에 산재하고 기지의 패턴에 연속된 적어도 하나의 2진 부호화 데이터 동기 마크의 채널 비트 스트림(channel bit stream)을 생성하는 방법에 있어서,

a) 상기 채널 비트 스트림 내에 RLL (d,k) 부호화 2진 비트 신호를 공급하는 단계;

b) 고정된 복수 비트로 이루어진, 적어도 하나의 2진 부호화 기록 데이터 동기 마크 부호화 패턴―여기서 마크 부호화 패턴은 상기 고정된 복수 비트 내의 비트 수에 대하여 상기 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 있음―을 생성하는 단계; 및

c) 상기 채널 비트 스트림 내에 상기 부호화 데이터에 산재하며, 상기 기지의 패턴에 연속되는 상기 부호화 패턴을 공급하는 단계

를 포함하는 채널 비트 스트림 생성 방법.
제33항에 있어서,

상기 산재 공급 단계는 상기 동기 마크를 제2 패턴―여기서 제2 패턴은 상기 연속된 기지의 패턴의 역 패턴이 되도록 상기 동기 마크에 관하여 배열된 상기 기지의 패턴을 포함함―에 추가로 연속시키고,

상기 마크 부호화 패턴 생성 단계는 상기 연속된 역 기지의 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 상기 부호화 패턴을 추가로 생성하는

채널 비트 스트림 생성 방법.
제34항에 있어서,

상기 마크 부호화 패턴 생성 단계가 상기 연속된 기지의 패턴의 가장 가까운 비트를 포함하고, 상기 연속된 역 기지의 패턴의 가장 가까운 비트를 포함하는 상기 RLL (d,k) 제한을 충족시키는, 상기 부호화 패턴을 추가로 생성하는 채널 비트 스트림 생성 방법.
제35항에 있어서,

상기 RLL 공급 단계는 (a):(b)의 비율로 부호화된 상기 채널 비트 스트림을 공급하고,

상기 마크 부호화 패턴 생성 단계는 2바이트의 상기 (a) 비트에 대응하는 (b) 비트의 수를 포함하는 상기 고정된 복수 비트를 가진 상기 부호화 패턴을 생성하는

채널 비트 스트림 생성 방법.
제36항에 있어서,

상기 RLL 공급 단계의 (d,k) 부호는 (1,7) 부호이고, 상기 (a):(b)의 부호화 비율은 (2):(3)이며,

상기 마크 생성 단계에서 생성된 상기 부호화 패턴의 고정된 복수 (a) 비트는 24비트인

채널 비트 스트림 생성 방법.
제37항에 있어서,

상기 연속된 기지의 패턴은 '10' 또는 2T 비트의 시퀀스를 포함하는 데이터 VFO 패턴이고,

상기 산재 공급 단계는 상기 동기 마크를 제2 패턴―여기서 제2 패턴은 '01' 또는 2T 비트의 시퀀스를 포함하는 상기 연속된 데이터 VFO 패턴의 역 패턴이 되도록 상기 동기 마크에 관하여 배열된 상기 데이터 VFO 패턴을 포함함―에 추가로 연속시키고,

상기 마크 부호화 패턴 생성 단계는 상기 연속된 역 기지의 데이터 VFO 패턴으로부터 최대 해밍 거리에 상기 부호화된 (1,7)-제한 패턴을 추가로 생성하는

채널 비트 스트림 생성 방법.