KR100370223B1 - 데이터 기록/재생 장치 및 그 방법과 데이터 부호화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 기록/재생 장치 및 그 방법과 데이터 부호화 방법으로서, 디지털 변환된 데이터를 기록매체상에 기록하기 위한 데이터 변환 장치는, 디지털 변환된 데이터가 입력되면 런 길이(run length)를 소정 길이만큼 확장하는 제1코드 변환을 수행하여 출력하는 스페이스 확장용 인코더; 스페이스 확장용 인코더에서 출력된 데이터와 소정의 제2코드 변환된 데이터를 다중화하는 다중화기; 및 다중화기에서 출력된 데이터를 기록매체상에 기록하기 적합한 소정 데이터 포맷으로 변환하는 변환기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 데이터 기록/재생 장치에 의해, 채널 왜곡에 따른 기록매체상의 데이터를 보다 안정되게 재생할 수 있고, 또한 왜곡에 강하면서 기록매체의 기록밀도까지 향상시킨 기록이 행해질 수 있다.

Description

데이터 기록/재생 장치 및 그 방법과 데이터 부호화 방법{Data recording/reproducing apparatus and method thereof, and data encoding method}
본 발명은 기록매체상의 데이터 기록 및 재생 장치와 그 방법, 그리고 기록매체상의 데이터 변조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 채널 왜곡에 강하도록 데이터를 변조하여 기록 및 재생하는 데이터 기록 및 재생 장치와 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 기록매체의 기록밀도가 올라가면서 현재의 DVD(DigitalVersatile Disc)-램 이나 DVD-R/RW 에서보다 트랙간격이 좁아져 인접 트랙으로부터 유입되는 크로스토크 및 노이즈와, 인접피트로부터 유입되는 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference;ISI)량이 증가하고 있다. 이들 외란은 특히 물리 어드레스를 피트형태로 만든 기록매체를 억세스할 때 RF 신호의 지터가 커지는 주요 원인이 되어 어드레스 검출에러가 많아지게 된다.
통상적으로 기록 매체에서 채용되고 있는 데이터 변조 코드는 최소, 최대 구속장이 제한을 갖는 RLL(Run Length Limited) 코드이다. 여기서 최소 구속장을 결정하는 패러미터(d)는 광 디스크상의 피트(또는 랜드)를 인식할 수 있는 검출성능의 정확도와 코드의 기록밀도를 좌우한다. 또, 최대 구속장을 결정하는 패러미터(k)는 코드의 효율 및 싱크(sync) 전략에 영향을 준다. 일반적인 RLL 코드는 d와 k 사이에 구속장이 연속적으로 존재한다. 예를 들면 DVD 계열에서 사용하고 있는 EFM+(Eight to Fourteen Modulation plus) 코드는 d=2, k=10 이므로 싱크를 제외하면 최소 피트(또는 랜드) 3T(T는 1 재생 클럭)와 최대 피트(또는 랜드) 11T 사이에 4T, 5T,..., 10T의 코드가 모두 존재한다. 도 1은 상기 EFM+ 변조 코드의 런 길이(run length) 분포 히스토그램을 도시한 것이다. 그러나 이와 같이 스페이스가 1T인 코드들을 사용할 경우 채널상에 발생할 수 있는 왜곡으로 인해 재생되는 RF 신호에 지터가 발생할 때 ±0.5T를 벗어나면 에러가 발생할 가능성이 높게 된다.
도 2는 일반적인 DVD-RAM 헤더 영역에서의 물리 어드레스 구조를 표로 나타낸 것이다. 일반적인 DVD-RAM의 경우 물리 어드레스의 검출 성능을 높이기 위해헤더에 동일한 어드레스를 2회 반복하여 구성한다. 즉, PLL(Phase Locked Loop)을 걸기 위한 가변 주파수 발진기 VFO1 정보, AM(Address Mark) 정보, ID 에러 검출을 위한 IED1(ID Error Detection) 정보 및 IED1을 복조하기 위해 필요한 PA1(PostAmble) 정보와, 이와 동일한 기능으로 동일한 어드레스를 기록하기 위한 VFO2, AM, PID2, IED2 및 PA2 정보를 포함한다. 이와 같이 RLL 변조 코드를 이용한 물리 어드레스의 기록은 검출 성능을 높이기 위한 기록의 리던던시가 수반되어야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외란에 강한 데이터 변조가 이뤄지는 데이터 기록장치 및 그 재생장치와 그 각각의 방법들을 제공하고, 또한 왜곡에 강하면서 기록매체의 기록밀도를 향상시키기 위한 데이터 변조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 EFM+ 변조 코드의 런 길이(run length) 분포 히스토그램을 도시한 것이다.
도 2는 일반적인 DVD-RAM 헤더 영역에서의 물리 어드레스 구조를 표로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 기록매체상의 데이터 기록 장치의 실시예이다.
도 4는 도 3의 기록 장치를 통해 기록된 기록매체상의 데이터를 재생하기 위한 본 발명의 재생 장치의 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 데이터 기록/재생 장치의 상세 블록도이다.
도 6의 (a)~(e)는 도 5의 각 데이터들의 파형도를 도시한 것이다.
도 7은 도 5에서 알파벳으로 나타낸 각 구성 요소들의 출력 신호의 예이다.
도 8은 본 발명의 데이터 기록 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 데이터 재생 방법의 흐름도이다.
도 10은 기록 가능한 광 디스크 기록/재생 매체에서 헤더 구조의 일례를 보인 것이다.
도 11a, 11b는 본 발명의 스페이스 확장형 코드를 사용한 헤더 구조를 표로나타낸 것이다.
도 12는 종래의 헤더와 도 11a의 헤더로부터 어드레스를 독출하는 경우, (a)신호 대 잡음 비(SNR)의 변화에 대한 독출 에러율과, (b) 틸트 변화에 따른 독출 에러율을 각각 비교한 그래프이다.
도 13은 종래의 헤더와 도 11b의 헤더로부터 어드레스를 독출하는 경우, (a)신호 대 잡음 비(SNR)의 변화에 대한 독출 에러율과, (b) 틸트 변화에 따른 독출 에러율을 각각 비교한 그래프이다.
도 14(a)는 본 발명에서 헤더 구간의 신호를 이치화한 직후의 각 T 별 발생빈도를 도시한 것이고, (b)는 에러 정정이 이뤄진 이후의 각 T별 발생 빈도를 도시한 히스토그램이다.
도 15는 상술한 헤더 구간 신호의 T별 발생 빈도를 도시한 히스토그램이다.
도 16은 상술한 8/9변조기의 변조 코드 테이블의 예이다.
상기 과제를 해결하기 위한, 디지털 변환된 데이터를 기록매체상에 기록하기 위한 데이터 변환 장치는, 상기 디지털 변환된 데이터가 입력되면 런 길이(run length)를 소정 길이만큼 확장하는 제1코드 변환을 수행하여 출력하는 스페이스 확장용 인코더; 상기 스페이스 확장용 인코더에서 출력된 데이터와 소정의 제2코드 변환된 데이터를 다중화하는 다중화기; 및 상기 다중화기에서 출력된 데이터를 기록매체상에 기록하기 적합한 소정 데이터 포맷으로 변환하는 변환기를 포함함을 특징으로 한다.
제1코드 변환은, 데이터 비트 "1"은 "010"으로 변환하고, 데이터 비트 "0"은 "000"으로 변환하는 것임이 바람직하다.
헤더 영역에 속하는 데이터에 대해 상기 제1코드 변환함이 바람직하다.
상기 헤더 영역에 속하는 데이터는, 어드레스의 시작을 알리는 어드레스 마크; 동기 신호인 VFO 신호; 및 어드레스 신호를 포함함이 바람직하다.
상기 어드레스 신호는 상기 스페이스 확장용 인코더 입력전에 8/9변조 방식으로 변조됨이 바람직하다.
상기 제2코드 변환은 사용자 데이터(User data)를 EFM+(Eight to Fourteen Modulation +) 변환하는 것임이 바람직하다.
상기 변환기에서의 포맷변환은 NRZ(None Return Zero) 형태의 데이터를 NRZI(None Return Zero Inversion) 형태로 변환하는 것임이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한, 데이터의 런길이가 소정 길이 만큼 확장된 형태로 변조되어 기록되어 있는 기록매체로부터 데이터를 복조하기 위한 데이터 복조 장치는, 기록매체상의 데이터를 검출하는 검출부; 검출된 데이터의 에러를 정정하는 에러 정정부; 및 에러 정정된 데이터의 상기 소정 길이 만큼 확장된 런 길이를 축소하여 원래의 비트 신호를 복구해내는 디코더를 포함함을 특징으로 한다.
한 비트에 대해 상기 소정 길이 만큼 확장된 형태의 데이터와 다른 비트에 대한 데이터를 구분하는 동기 검출기를 더 포함함이 바람직하다.
상기 기록매체상에 기록된 데이터의 변조형태가, "1"에 대해 "010", "0"에 대해 "000"의 형태로 확장되어 변조된 형태일때, 상기 에러 정정부는, "1xx","x1x", "xx1" 형태의 데이터를 모두 "010"으로 정정하는 것임이 바람직하다.
상기 디코더는, "010"의 데이터를 "1"로, "000"의 데이터를 "0"으로 복호하는 것임이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한, 기록매체상에 헤더와 사용자 데이터로 구성된 데이터를 기록하기 위한 기록장치는, 상기 헤더를 이루는 데이터에 대해 런 길이를 확장하는 제1코드 변환을 수행하는 제1변환 인코더; 상기 사용자 데이터에 대해 제2코드 변환을 수행하는 제2변환 인코더; 상기 제1변환 인코더 및 제2변환 인코더로부터 변환된 데이터를 다중화하는 다중화기; 상기 다중화기에서 다중화된 데이터를 상기 기록매체에 기록하기 적합한 포맷으로 변환하는 변환기; 및 상기 변환기에서 출력된 데이터를 파형정형하여 기록매체상에 기록하는 파형 성형기를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제1변환은, 입력되는 비트"1"에 대해 "010"으로, "0"에 대해 "000"으로 변환하는 것임이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한, 헤더 데이터와 사용자 데이터가 각각 제1변환과 제2변환으로 변환되어 기록된 기록매체상의 데이터를 복조하는 복조 장치는, 기록매체에 기록된 데이터를 검출하여 이치화하는 검출수단; 상기 이치화된 데이터로부터 상기 헤더 데이터의 동기를 검출하는 동기 검출수단; 상기 이치화된 데이터 중 헤더 데이터에 대해, 상기 동기 검출 수단에서 검출된 동기에 맞춰 에러를 정정하는 제1에러 정정 수단; 상기 에러 정정된 데이터를 제1복호 방법으로 복호하는 제1디코더; 상기 이치화된 데이터 중 사용자 데이터에 대해 제2복호 방법으로 복호하는 제2디코더; 상기 제1디코더로부터 복호화된 헤더 데이터로부터 어드레스를 복호하는 어드레스 디코더; 및 상기 제2디코더로부터 복호된 사용자 데이터의 에러를 정정하는 제2에러 정정 수단을 포함함을 특징으로 한다.
상기 헤더 데이터가 비트 "1"에 대해 "010"으로 변환되고, "0"에 대해 "000"으로 변환되어 기록되어 있을 때, 상기 제1에러 정정 수단은 상기 동기 검출 수단에 맞추어 "1xx", "x1x" 또는 "xx1"로 들어오는 데이터에 대해 "010"으로 정정하고 "000"으로 입력되는 데이터는 "000"으로 정정함이 바람직하다.
상기 제1디코더는, 상기 제1에러 정정 수단에서 출력된 "010"을 "1"로, "000"을 "0"으로 변환함이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한, 기록매체에 데이터를 기록하는 방법은, 헤더 데이터인지 사용자 데이터인지를 구분하는 단계; 소정 런 길이 제한(RLL) 코드로 된 헤더 데이터에 대해 런 길이를 확장하는 제1코드 변환을 수행하는 단계; 사용자 데이터에 대해 소정 제2코드 변환을 수행하는 단계; 상기 제1코드 변환된 헤더 데이터와 제2코드 변환된 사용자 데이터를 다중화하는 단계; 상기 다중화된 데이터의 포맷을 상기 기록매체에 적합한 소정 포맷으로 변환하는 단계; 및 상기 포맷 변환된 데이터를 기록매체에 기록하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제1코드 변환은 데이터를 이루는 비트 "1"을 "010"으로 변환하고 비트 "0"을 "000"으로 변환하는 것임이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한, 데이터가 기록된 기록매체로부터 데이터를 복구하는 데이터 재생 방법은, 기록매체에 기록된 데이터를 검출하여 이치화하는 단계;이치화된 데이터를 소정의 복조용 포맷으로 변환하는 단계; 상기 복조용 포맷으로 변환된 데이터로부터 헤더 데이터와 사용자 데이터를 구분하는 단계; 상기 헤더 데이터에 대해 에러를 정정하는 단계; 에러 정정된 헤더 데이터를 제1코드 복호 방법에 따라 복호하는 단계; 상기 복호된 헤더 데이터로부터 어드레스 데이터를 복구하는 단계; 상기 사용자 데이터에 대해 제2코드 복호 방법에 따라 복호화하는 단계; 상기 사용자 데이터에 대해 에러 정정하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 헤더 데이터의 에러를 정정하는 단계는, 기록매체상에 기록된 데이터가 비트 "1"이 "010"으로, 비트 "0"이 "000"으로 변환된 것일 때, 에러로 인해 기록매체로부터 읽어들인 데이터가 "1xx", "x1x", 또는 "xx1"로 검출되었을 때 이를 모두 "010"으로 정정하는 것임이 바람직하다.
상기 에러 정정된 헤더 데이터를 제1코드 복호화 하는 단계는, "010"을 "1"로, "000"을 "0"으로 복호하는 단계임이 바람직하다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한, 최소 런 길이(d), 최대 런 길이(k), 변조 전 데이터 비트 길이(m), 변조 후 코드워드의 비트 수(n), 런 길이 사이의 스페이스(s)를 사용하여 RLL(d,k,m,n,s)로 나타내는, 기록 매체에 기록될 데이터의 RLL(Run Length Limited) 변조 방법은, 상기 기록 매체의 소정 피트 이하인 짧은 길이의 피트나 랜드에 대해서는 s=2 이상인 RLL(d,k,m,n,s) 변조 코드를 사용하고, 그 이외의 피트나 랜드에 대해서는 s=1인 RLL(d,k,m,n,s) 변조 코드를 사용함을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 기록매체상의 데이터 기록 장치의 실시예를 도시한 것으로서, 데이터 기록 장치는 스페이스 확장용 인코더(300), 다중화기(310), 파형 변환기(320) 및 파형 성형 제어기(330)를 포함한다. 스페이스 확장용 인코더(300)는 기록매체에 기록할, 디지털 변환된 데이터가 입력되면 런 길이(run length)를 소정 길이만큼 확장하는 제1코드 변환을 수행한다. 이는 기록매체상의 데이터 재생시 그 검출에러를 줄이기 위한 것으로, T를 재생시의 기본 클록이라고 했을 때, 기록매체에 형성하는 피트 사이의 간격이 2T 이상 띄어진 형태가 되도록 데이터를 변조하는 것이다. 피트 사이의 간격(스페이스)을 2T나 3T로 띄운 코드를 사용하면 동일한 지터에 대해 스페이스가 1T인 코드에 비해 훨씬 개선된 검출성능을 얻을 수 있다. 물론 스페이스를 2T나 3T로 띄우면 코드의 길이가 길어져 기록밀도 측면에서는 불리할 수 있으나, 디스크상의 물리 어드레스와 같은 중요한 정보는 지터등으로 인한 검출에러를 줄이는 것이 보다 중요한 것이기 때문에 개선된 검출성능을 보장하기 위해 바람직한 것일 수 있다. 본 발명의 스페이스 확장 인코더(300)는 상술한 개념의 스페이스 확장을 위해, 입력되는 데이터에서 "1"인 비트는 "010"으로, "0"인 비트는 "000"으로 변조한다. 여기서 스페이스 확장 인코더(300)로 입력되는 데이터는 검출 에러에 민감한 물리영역상에 기록될 데이터들로서, 이하에서는 헤더 데이터라 칭한다. 헤더 데이터는 어드레스 마크(AM;Address Mark), 가변 주파수 발진기 VFO와 어드레스 데이터가 포함된다. 여기서 VFO나 AM 신호는 일정한 신호 패턴을 가지며, 어드레스 데이터는 스페이스 확장 인코더(300)로 입력되기 전에 8/9 변조 코드화된 형태의 데이터일 수 있다. VFO는 PLL 동기를 위한 신호이고,AM은 어드레스의 시작을 알려주기 위한 신호이다. 사용자 데이터에 대해서는 가령, EFM+ 등의 제2코드 변환을 수행한다. 다중화기(310)는 스페이스 확장 인코더(300)를 통해 코드 변환된 헤더 데이터와 제2코드 변환된 사용자 데이터를 다중화하여 출력한다. 다중화기(310)에서 이들 신호들의 입력은 외부에서 주어지는 선택 신호 SEL1, SEL2의 조합에 따라 이뤄진다. 다중화기(310)를 통해, VFO, AM, 어드레스 데이터 스트림 및 유저 데이터 스트림이 차례로 다중화되어 출력된다. 파형 변환기(320)는 다중화기(310)를 통해 출력된 데이터 스트림의 형태를 기록매체상에 기록하기 적합한 포맷으로 변환한다. 가령, 다중화기(310)를 통해 출력된 데이터 스트림의 포맷이 NRZ(None Return Zero)일 때, NRZI(None Return Zero Invesion) 형태로 변환하는 것을 말한다. 파형 성형 제어기(330)는 레이저 파워 조정(Laser Power Control;LPC) 수단 등과 같은 것으로, 파형 변환기(320)에서 출력된 데이터 스트림을 기록매체에 기록한다. 기록 가능한 기록매체의 경우에는 사용자 데이터 공간을 비운 상태(blank)에서 헤더 데이터만이 기록된다.
도 4는 도 3의 기록 장치를 통해 기록된 기록매체상의 데이터를 재생하기 위한 본 발명의 재생 장치를 도시한 것으로서, 검출부(400), 에러 정정부(420) 및 디코더(440)를 포함한다. 검출부(400)는 기록매체로부터 데이터를 읽어 이치화시키는 수단을 말한다. 에러 정정부(420)는 검출부(400)에서 이치화된 데이터에 들어 있는, 지터등의 왜곡으로 인해 발생된 에러를 정정한다. 도 3에서 기록매체상에 기록된 데이터의 변조형태가 "1"에 대해 "010", "0"에 대해 "000"의 형태로 확장되어 변조된 형태였으므로, 에러 정정부(420)는, "1xx", "x1x", "xx1" 형태의 데이터를 모두 "010"으로 정정한다. 검출부(400)와 에러 정정부(420) 사이에는, 기록시 가령 NRZI 형태로 바뀐 데이터 포맷을 가령 NRZ와 같은 원래의 포맷으로 바꾸는 제2파형 변환기(410)가 더 포함될 수 있다. 디코더(440)는 에러 정정부(420)에서 에러 정정된 데이터를 복호화한다. 도 3에서, 스페이스 확장 인코딩 방식으로 부호화된 데이터는 디코더(440)에서 에러 정정된 데이터의 상기 소정 길이 만큼 확장된 런 길이를 축소하여 원래의 비트 신호를 복구해낸다. 즉, "010"을 "1"로, "000"을 "0"으로 복호한다. 연속되는 데이터 스트림으로부터 디코딩할 데이터를 정확히 구분할 수 있도록, 즉 하나의 확장된 형태의 데이터와 다른 확장 형태의 데이터를 구분할 수 있기 위해 동기 검출기(460)가 사용된다. 동기 검출기(460)는 일정한 패턴으로 입력되는 VFO 신호와 어드레스 마크(AM) 등의 신호를 검출한 후 그 이후에 들어 오는 데이터들을 구분하기 위한 동기 펄스를 발생한다. 즉, VFO 신호와 어드레스 마크 신호 검출 후 이후에 들어오는 어드레스 데이터 스트림이 "000100000010001000..."이라면, "000" "100" "000" "001" "000"으로 구분하여 구분된 각 데이터의 두번째 비트에 맞춰 비트 1이 발생하도록 동기 신호가 발생된다. 이 동기 신호(또는 동기 펄스)에 따라 에러 정정부(420)는 상기 데이터를 "000" "010" "000" "010" "000"으로 에러 정정을 수행한다.
도 5는 본 발명의 데이터 기록/재생 장치의 상세 블록도이다. 기록을 수행하는 부분은, 어드레스 생성기(500), 어드레스 마크 입력기(502), VFO 입력기(504), 제1인코더(506), 사용자 데이터 입력기(508), 제2인코더(510), 다중화기(512), 파형 변환기(514) 및 광 파형 성형기(516)를 포함한다. 헤더 데이터와사용자 데이터는 각각 다른 코딩 방식으로 인코딩되며, 헤더 데이터를 구성하는 VFO 신호와 어드레스 마크(AM) 신호는 각각 VFO 입력기(504)와 어드레스 마크 입력기(502)를 통해 제1인코더(506)에 입력되며, 어드레스 데이터는 어드레스 생성기(500)를 통해 생성되어 8/9변조기(501)를 통해 인코딩된 후 제1인코더(506)에 입력된다. 사용자 데이터는 사용자 데이터 입력기(508)를 통해 입력되어 EFM+등의 인코딩 방식을 채용하는 제2인코더(510)로 입력된다. 제1인코더(506)는 헤더 데를 구성하는 데이터에 대해 런 길이를 확장하는 스페이스 확장 인코딩을 수행한다. 가령, 입력되는 각각의 데이터 비트가 "1"이면 "010"으로 변환하고 "0"이면 "000"으로 변환하는 식의 런 길이 확장 인코딩을 수행한다. 다중화기(512)는 제1인코더(506)와 제2인코더(510)를 통해 부호화된 헤더 데이터와 사용자 데이터를 다중화한다. 파형 변환기(514)는 기록매체상에 기록하기 적합한 패턴으로 데이터 패턴을 변화하는 것으로, 다중화기(512)로부터 출력된 NRZ 형태의 데이터 스트림을 NRZI 형태로 변환한다. 파형 성형기(516)는 파형 변환기(514)에서 출력된 데이터를 파형정형하여 기록매체상에 기록한다. 8/9변조기(501), 제1인코더(506), 제2인코더(510), 파형 변환기(514) 및 파형 성형기(516)의 동작을 일으키기 위해 기록 클록(WCLK)의 1/3배의 클록 발생기(515)가 포함된다.
도 5의 데이터 기록/재생 장치에서 재생을 위한 구성 부분은, 이치화 검출수단(520), 파형 재생기(522), 동기 검출 수단(524), 에러 정정부(526), 제1디코더(528), 제2디코더(530), 8/9복조기(532) 및 제2에러 정정부(534)를 포함한다. 이치화 검출 수단(520)은 기록매체로부터 데이터를 독출하여 이치화한다.파형 재생기(522)는 이치화된 데이터의 데이터 패턴을 원래의 패턴으로 회복하기 위해 NRZI 형태의 데이터 스트림을 NRZ 형태로 변환한다. 동기 검출 수단(524)는 파형 재생기(522)로부터 나오는 신호에서, 미리 알고 있는 일정한 패턴의 VFO 신호와 AM 신호의 패턴을 검출하고, 그 이후에 들어 오는 데이터 스트림으로부터 복조하기 위한 어드레스 데이터들을 각각 분류하여 그 각각의 분류된 데이터마다 동기 펄스를 하나씩 발생한다. 즉, VFO 신호와 어드레스 마크 신호 검출 후 이후에 들어오는 어드레스 데이터 스트림이 "000100000010001000..."이라면, "000" "100" "000" "001" "000"으로 구분하여 구분된 각 데이터의 두번째 비트에 맞춰 비트 1이 발생하도록 동기 신호가 발생된다. 이 동기 신호(또는 동기 펄스)에 따라 에러 정정부(524)는 상기 데이터를 "000" "010" "000" "010" "000"으로 에러 정정을 수행한다. 에러 정정부(524)는 동기 검출 수단(522)에서 발생된 파형에 맞추어 "1xx", "x1x" 또는 "xx1"로 들어오는 데이터에 대해 "010"으로 정정하고 "000"으로 입력되는 데이터는 "000"으로 정정하는 기능을 갖는다. 제1디코더(526)는 에러 정정된 데이터에 대해, 확장된 런길이를 축소시켜 원래의 데이터로 복구하는 동작을 수행한다. 즉, "000" "010" "000" "010" "000"를 차례로, "0" "1" "0" "1" "0"으로 복호한다. 제2디코더(528)는 사용자 데이터에 대해 디코딩을 수행하는 것으로, EFM+ 변조된 사용자 데이터는 제2디코더(528)에서 EFM+ 복조되어 출력된다. 제1디코더(526)에서 복조된 헤더 데이터에서 어드레스 데이터는 8/9 복조기(530)를 원래의 어드레스 데이터로 복원된다. 재생 부분을 이루는 각 구성소자들의 동작을 위해 재생 클럭을 발생하는 PLL회로부(521)와 PLL회로부(521)로부터 나오는 클럭을1/3배한 1/3클록기(523)가 사용된다.
도 6의 (a)~(e)는 도 5의 각 데이터들의 파형도를 보인 것으로, (a)는 VFO 신호 구간, (b)는 어드레스 마크 신호 구간, (c)는 어드레스 데이터 구간, (d)는 헤더 데이터의 전체 구간, (e)는 도 5의 다중화기(510)에서 입력되는 신호들을 선택하기 위한 신호 구간이다. 사용자 데이터는 도 6에 도시되지 않았으나, (d)의 헤더 데이터 구간이 로우(0)인 구간에 있게 된다. (e)의 다중화기(510)의 선택 신호는 (a)~(d)의 파형을 이용하여 만들어진다. 선택 신호의 파형에서 아라비아 숫자 0의 구간은 사용자 데이터를 선택하는 구간이고, 1은 VFO 신호를 선택하는 구간, 2는 어드레스 마크 신호를 선택하는 구간, 3은 어드레스 데이터를 선택하는 구간이 되며, 그 아라비아 숫자들은 각각 다중화기(510)의 두 비트의 선택 신호의 값들을 의미한다.
도 7은 도 5에서 알파벳으로 나타낸 각 구성 요소들의 출력 신호들의 예를 도시한 것으로서, 도 7의 (a)는 헤더를 이루는 VFO, AM, 어드레스 데이터 신호들(A', B', C')이다. (a)의 신호는 제1디코더(506)를 거쳐 런 길이가 확장된 (b)와 같은 신호로 부호화된다(E). (c)는 파형 변환기(512)를 거쳐 NRZI 패턴으로 변환된 데이터 형태를 보인다(F). (d)는 파형 정형되어 기록매체에 기록된 신호를 독출하여 이치화 검출 수단(520)으로부터 이치화시킨 신호이다. 이때 지터등의 외란에 의해 기록되었던 상태와는 달리 독출된 데이터에 에러가 발생되었음(빗금친 부분)을 알 수 있다. (e)는 기록시 NRZI였던 데이터 패턴을 NRZ 패턴으로 다시 회복시킨 데이터 형태이다. (f)는 (e)의 신호가 에러 정정부(524)를 통해 에러 정정된 결과를 보인다. VFO 신호와 어드레스 마크(AM) 신호는 일정한 런 길이의 신호로 이뤄지도록 기록 전에 미리 정해 놓으므로, 재생시 독출된 일정한 패턴의 신호를 검출하면 그것이 VFO 와 어드레스 마크 신호임을 알 수 있다. VFO 컨벌루션은 데이터 스트림의 데이터 패턴을 알 수 있도록 하기 위한 것으로, 가장 많이 발생되는 런 길이의 신호를 검출하는 것이다. 본 발명에서 VFO 신호는 6T 신호의 패턴을 사용하여 기록하며, 재생시 그 패턴이 부호화한 형태의 패턴을 검출함으로써 VFO 신호임을 알 수 있다. 어드레스 마크 신호는 소정 로직 게이트를 이용하여 특정 기록시 이용된 특정 패턴을 검출함으로써 어드레스 마크 신호임을 구별할 수 있다. 본 발명에서 어드레스 마크 신호는 15T 신호 패턴을 사용하여 기록하며, 재생시 그 패턴이 부호화한 이후의 해당 패턴을 검출함으로써 어드레스 마크 신호임이 구별된다. 어드레스 마크 신호와 VFO 마크 신호가 구별되었으면, 도 6에서와 같은 다중화기의 기록 순서들로 보아 이후의 데이터가 어드레스 데이터임을 알 수 있다. 어드레스 마크 신호 검출 이후 들어오는 데이터 스트림에 대해 각각 부호화된 단위별로 디코딩할 유효비트와 동기된 동기 펄스가 발생되며, 이로써 부호화된 데이터가 정확하게 구분되고 디코딩될 유효비트가 정확하게 찾아진 상태에서 디코딩이 이뤄질 수 있다.
도 8은 본 발명의 데이터 기록 방법의 흐름도로서, 먼저 기록할 데이터가 헤더 데이터인지 사용자 데이터인지를 구분한다(800단계). 헤더 데이터인 경우, 소정 런 길이 제한(RLL) 코드로 된 헤더 데이터에 대해 런 길이를 확장하는 제1코드 변환을 수행한다(810단계). 여기서 제1코드 변환이란 상술한 스페이스 확장 코드변환이 해당될 수 있다. 즉, 데이터를 이루는 비트 "1"을 "010"으로 변환하고 비트 "0"을 "000"으로 변환하는 방식으로 런 길이를 확장하는 변환이 스페이스 확장 코드 변환이라고 할 수 있다. 사용자 데이터에 대해 EFM+ 변환과 같은 제2코드 변환을 수행한다(820단계). 제1코드 변환된 헤더 데이터와 제2코드 변환된 사용자 데이터를 다중화하여 하나의 데이터 스트림을 형성한다(830단계). 다중화된 데이터의 포맷을 상기 기록매체에 적합한 소정 포맷으로 변환한다(840단계). 여기서 소정 포맷의 예로서 NRZI 포맷을 들 수 있다. 포맷 변환된 데이터를 기록매체에 기록한다(860단계).
도 9는 도 8과 같이 기록매체상에 기록된 데이터를 재생하는 방법의 흐름도로서, 기록매체로부터 데이터를 독출하여 이치화한다(900단계). 이치화된 데이터가 기록시 소정의 기록용 패턴으로 변환된 것일 때, 그 패턴을 원래의 패턴으로 복구하는 변환을 수행한다(910단계). 원래의 데이터 패턴으로 변환된 데이터 스트림으로부터 헤더 데이터와 사용자 데이터를 구분한다(920단계). 헤더 데이터의 에러를 정정한다(930). 헤더 데이터가 기록시 비트 "1"에 대해 "010"으로, "0"에 대해 "000"으로 부호화되어 기록되었다면, 기록매체로부터 독출된 데이터는 특히 "010"의 데이터가 "1xx", "x1x" 또는 "xx1"로 왜곡된 상태일 수 있다. 이렇게 왜곡된 데이터를 모두 "010"으로 정정하는 것이 본 발명의 에러 정정 단계이다. 에러 정정된 헤더 데이터는 제1코드 복호 방법에 따라 복호화되어 어드레스 데이터가 복구된다(940단계). 에러 정정된 데이터에 대해, 가령, 기록시 확장된 런길이를 축소시켜 원래의 데이터로 복구하는 디코딩을 수행하며, 이것은 "000"을 "0"으로,"010"을 "1"로 복구하는 것을 말한다. 사용자 데이터에 대해 인코딩된 방법에 상응하는 디코딩 방법인 제2코드 복호 방법에 따라 복호화한다(950단계). 복호화된 사용자 데이터로부터 에러를 정정한다(960단계).
도 10은 기록 가능한 광 디스크 기록/재생 매체에서 헤더 구조의 일례를 보인 것이다. 종래에는 도 10의 하단부의 위쪽 그림과 같이 일반적인 RLL 코드에 따라 형성된 헤더 구조로서, 3T에서 1T 간격의 각 패턴을 가진 데이터 패턴으로 이뤄짐을 알 수 있다. 본 발명에서는 도 10의 하단부의 아래쪽 그림에서와 같이 스페이스 확장형 RLL 코드를 사용함으로써 3T, 6T, 9T, 12T의 신호 패턴만으로 헤더가 구성됨을 알 수 있다.
도 11a와 도 11b는 본 발명의 스페이스 확장형 코드를 사용한 헤더 구조를 표로 나타낸 것으로서, (a)는 어드레스 데이터와 관련 데이터들을 1회 씩만 기록한 경우의 예이고, (b)는 어드레스 데이터와 관련 데이터들을 2회 씩 기록한 경우의 예이다.
도 12는 도 2와 같은 종래의 헤더와 도 11a와 같은 헤더로부터 어드레스를 독출하는 경우, (a)신호 대 잡음 비(SNR)의 변화에 대한 독출 에러율과, (b) 틸트 변화에 따른 독출 에러율을 각각 비교한 그래프이다.
도 13은 도 2와 같은 종래의 헤더와 도 11b와 같은 헤더로부터 어드레스를 독출하는 경우, (a)신호 대 잡음 비(SNR)의 변화에 대한 독출 에러율과, (b) 틸트 변화에 따른 독출 에러율을 각각 비교한 그래프이다.
도 12와 도 13으로부터 잡음과 디스크 틸트등의 외란에 대해 스페이스 확장형 코드를 사용한 본 발명의 경우가 종래의 경우보다 어드레스 검출률에 있어 보다 나은 효과를 보임을 알 수 있다.
도 14(a)는 본 발명에서 헤더 구간의 신호를 이치화한 직후의 각 T 별 발생빈도를 도시한 것이고, (b)는 에러 정정이 이뤄진 이후의 각 T별 발생 빈도를 도시한 히스토그램으로서, 에러 정정후, 사용되지 않은 패턴의 신호인 2T, 4T, 5T, 7T, 8T, 10T, 11T의 신호가 완벽하게 사라졌음을 알 수 있다.
상술한 헤더 데이터의 변조 방법으로부터, 최소 런 길이(d), 최대 런 길이(k), 변조 전 데이터 비트 길이(m), 변조 후 코드워드의 비트 수(n), 런 길이 사이의 스페이스(s)를 사용하여 RLL(d,k,m,n,s)로 나타내는, 기록 매체에 기록될 데이터의 RLL(Run Length Limited) 변조 방법은, 상기 기록 매체의 소정 피트 이하인 짧은 길이의 피트나 랜드에 대해서는 s=2 이상인 RLL(d,k,m,n,s) 변조 코드를 사용하고, 그 이외의 피트나 랜드에 대해서는 s=1인 RLL(d,k,m,n,s) 변조 코드를 사용할 수 있다. 도 14(a)에서 알 수 있듯이 이치화 직후 발생하는 에러의 빈도수는 짧은 피트에서 높게 나타난다. 이런 점에 착안하여 데이터의 성형 형상을(예를 들어, 광 디스크에 있어서 피트 또는 랜드의 크기 간격을) 일정하게 스페이스 확장하는 것이 아니라 지터 등으로 인해 에러가 많이 발생할 가능성이 높은 짧은 피트 또는 랜드는 가능한 간격(스페이스)을 넓게 하여 보호하고 에러 발생 확률이 적은 긴 피트 또는 랜드에 대해서는 간격을 그대로 두거나 좁힘으로써 기록밀도를 높일 수 있도록 한 것이다. 예를 들어 3T를 최소 피트라 할 때 3T와 6T 사이에 4T와 5T를 비워두고 6T 이상 부터는 최대 피트 또는 랜드까지 1T 간격으로 데이터 피트 크기가 존재하도록 할 수 있다. 도 15는 상술한 헤더 구간 신호의 T별 발생 빈도를 도시한 히스토그램이다.
도 16은 상술한 8/9변조기의 변조 코드 테이블의 예이다.
본 발명에 의한 데이터 기록/재생 장치에 의해, 채널 왜곡에 따른 기록매체상의 데이터를 보다 안정되게 재생할 수 있고, 또한 왜곡에 강하면서 기록매체의 기록밀도까지 향상시킨 기록이 행해질 수 있다.

Claims (29)

  1. 디지털 변환된 데이터를 기록매체상에 기록하기 위한 데이터 변환 장치에 있어서,
    상기 디지털 변환된 데이터가 입력되면 런 길이(run length)를 소정 길이만큼 확장하는 제1코드 변환을 수행하여 출력하는 스페이스 확장용 인코더;
    상기 스페이스 확장용 인코더에서 출력된 데이터와 소정의 제2코드 변환된 데이터를 다중화하는 다중화기; 및
    상기 다중화기에서 출력된 데이터를 기록매체상에 기록하기 적합한 소정 데이터 포맷으로 변환하는 파형 변환기를 포함함을 특징으로 하는 데이터 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1코드 변환은,
    데이터 비트 "1"은 "010"으로 변환하고, 데이터 비트 "0"은 "000"으로 변환하는 것임을 특징으로 하는 데이터 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    헤더 영역에 속하는 데이터에 대해 상기 제1코드 변환함을 특징으로 하는 데이터 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 헤더 영역에 속하는 데이터는,
    어드레스의 시작을 알리는 어드레스 마크;
    동기 신호인 VFO 신호; 및
    어드레스 신호를 포함함을 특징으로 하는 데이터 변환 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 어드레스 신호는 상기 스페이스 확장용 인코더 입력전에 8/9변조 방식으로 변조됨을 특징으로 하는 데이터 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2코드 변환은
    사용자 데이터(User data)를 EFM+(Eight to Fourteen Modulation +) 변환하는 것임을 특징으로 하는 데이터 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 파형 변환기에서의 포맷변환은 NRZ(None Return Zero)형태의 데이터를 NRZI(None Return Zero Inversion) 형태로 변환하는 것임을 특징으로 하는 데이터 변환 장치.
  8. 데이터의 런길이가 소정 길이 만큼 확장된 형태로 변조되어 기록되어 있는 기록매체로부터 데이터를 복조하기 위한 데이터 복조 장치에 있어서,
    기록매체상의 데이터를 검출하는 검출부;
    검출된 데이터의 에러를 정정하는 에러 정정부; 및
    에러 정정된 데이터의 상기 소정 길이 만큼 확장된 런 길이를 축소하여 원래의 비트 신호를 복구해내는 디코더를 포함함을 특징으로 하는 데이터 복조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    한 비트에 대해 상기 소정 길이 만큼 확장된 형태의 데이터와 다른 비트에 대한 데이터를 구분하는 동기 검출기를 더 포함함을 특징으로하는 데이터 복조 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 기록매체상에 기록된 데이터의 변조형태가, "1"에 대해 "010", "0"에 대해 "000"의 형태로 확장되어 변조된 형태일때, 상기 에러 정정부는, "1xx", "x1x", "xx1" 형태의 데이터를 모두 "010"으로 정정하는 것임을 특징으로 하는 데이터 복조 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 디코더는,
    "010"의 데이터를 "1"로, "000"의 데이터를 "0"으로 복호하는 것임을 특징으로 하는 데이터 복조 장치.
  12. 기록매체상에 헤더와 사용자 데이터로 구성된 데이터를 기록하기 위한 기록장치에 있어서,
    상기 헤더를 이루는 데이터에 대해 런 길이를 확장하는 제1코드 변환을 수행하는 제1변환 인코더;
    상기 사용자 데이터에 대해 제2코드 변환을 수행하는 제2변환 인코더;
    상기 제1변환 인코더 및 제2변환 인코더로부터 변환된 데이터를 다중화하는 다중화기;
    상기 다중화기에서 다중화된 데이터를 상기 기록매체에 기록하기 적합한 포맷으로 변환하는 파형 변환기; 및
    상기 파형 변환기에서 출력된 데이터를 파형정형하여 기록매체상에 기록하는 파형 성형기를 포함함을 특징으로 하는 데이터 기록장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1변환은, 입력되는 비트"1"에 대해 "010"으로, "0"에 대해 "000"으로 변환하는 것임을 특징으로 하는 데이터 기록장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2변환은 EFM+ 변환임을 특징으로 하는 데이터 기록장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 파형 변환기는 상기 다중화기에서 출력된 데이터를 NRZI 포맷으로 변환함을 특징으로 하는 데이터 기록장치.
  16. 헤더 데이터와 사용자 데이터가 각각 제1변환과 제2변환으로 변환되어 기록된 기록매체상의 데이터를 복조하는 복조 장치에 있어서,
    기록매체에 기록된 데이터를 검출하여 이치화하는 검출수단;
    상기 이치화된 데이터로부터 상기 헤더 데이터의 동기를 검출하는 동기 검출수단;
    상기 이치화된 데이터 중 헤더 데이터에 대해, 상기 동기 검출 수단에서 검출된 동기에 맞춰 에러를 정정하는 제1에러 정정 수단;
    상기 에러 정정된 데이터를 제1복호 방법으로 복호하는 제1디코더;
    상기 이치화된 데이터 중 사용자 데이터에 대해 제2복호 방법으로 복호하는 제2디코더;
    상기 제1디코더로부터 복호화된 헤더 데이터로부터 어드레스를 복호하는 어드레스 디코더; 및
    상기 제2디코더로부터 복호된 사용자 데이터의 에러를 정정하는 제2에러 정정 수단을 포함함을 특징으로 하는 데이터 복조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 헤더 데이터가 비트 "1"에 대해 "010"으로 변환되고, "0"에 대해 "000"으로 변환되어 기록되어 있을 때, 상기 제1에러 정정 수단은 상기 동기 검출 수단에 맞추어 "1xx", "x1x" 또는 "xx1"로 들어오는 데이터에 대해 "010"으로 정정하고 "000"으로 입력되는 데이터는 "000"으로 정정함을 특징으로 하는 데이터 복조 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1디코더는,
    상기 제1에러 정정 수단에서 출력된 "010"을 "1"로, "000"을 "0"으로 변환함을 특징으로 하는 데이터 복조 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제2디코더는,
    EFM+ 복조를 수행함을 특징으로 하는 데이터 복조 장치.
  20. 기록매체에 데이터를 기록하는 방법에 있어서,
    헤더 데이터인지 사용자 데이터인지를 구분하는 단계;
    소정 런 길이 제한(RLL) 코드로 된 헤더 데이터에 대해 런 길이를 확장하는 제1코드 변환을 수행하는 단계;
    사용자 데이터에 대해 소정 제2코드 변환을 수행하는 단계;
    상기 제1코드 변환된 헤더 데이터와 제2코드 변환된 사용자 데이터를 다중화하는 단계;
    상기 다중화된 데이터의 포맷을 상기 기록매체에 적합한 소정 포맷으로 변환하는 단계; 및
    상기 포맷 변환된 데이터를 기록매체에 기록하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 데이터 기록 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1코드 변환은 데이터를 이루는 비트 "1"을 "010"으로 변환하고 비트 "0"을 "000"으로 변환하는 것임을 특징으로 하는 데이터 기록 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제2코드 변환은 EFM+ 변환임을 특징으로 하는 데이터 기록 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 포맷 변환 단계는,
    NRZI 포맷으로 변환하는 것임을 특징으로 하는 데이터 기록 방법.
  24. 데이터가 기록된 기록매체로부터 데이터를 복구하는 데이터 재생 방법에 있어서,
    기록매체에 기록된 데이터를 검출하여 이치화하는 단계;
    이치화된 데이터를 소정의 복조용 포맷으로 변환하는 단계;
    상기 복조용 포맷으로 변환된 데이터로부터 헤더 데이터와 사용자 데이터를 구분하는 단계;
    상기 헤더 데이터에 대해 에러를 정정하는 단계;
    에러 정정된 헤더 데이터를 제1코드 복호 방법에 따라 복호하는 단계;
    상기 복호된 헤더 데이터로부터 어드레스 데이터를 복구하는 단계;
    상기 사용자 데이터에 대해 제2코드 복호 방법에 따라 복호화하는 단계;
    상기 사용자 데이터에 대해 에러 정정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 이치화된 데이터를 변환하는 단계는,
    NRZ 포맷으로 변환하는 것임을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 헤더 데이터의 에러를 정정하는 단계는,
    기록매체상에 기록된 데이터가 비트 "1"이 "010"으로, 비트 "0"이 "000"으로 변환된 것일 때, 에러로 인해 기록매체로부터 읽어들인 데이터가 "1xx", "x1x", 또는 "xx1"로 검출되었을 때 이를 모두 "010"으로 정정하는 것임을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  27. 제26항에 있을 때, 상기 에러 정정된 헤더 데이터를 제1코드 복호화 하는 단계는,
    "010"을 "1"로, "000"을 "0"으로 복호하는 단계임을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  28. 제24항에 있어서, 상기 사용자 데이터를 제2코드 복호화하는 단계는,
    EFM+ 복호화 단계임을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  29. 최소 런 길이(d), 최대 런 길이(k), 변조 전 데이터 비트 길이(m), 변조 후 코드워드의 비트 수(n), 런 길이 사이의 스페이스(s)를 사용하여 RLL(d,k,m,n,s)로 나타내는, 기록 매체에 기록될 데이터의 RLL(Run Length Limited) 변조 방법에 있어서,
    상기 기록 매체의 소정 피트 이하인 짧은 길이의 피트나 랜드에 대해서는 s=2 이상인 RLL(d,k,m,n,s) 변조 코드를 사용하고, 그 이외의 피트나 랜드에 대해서는 s=1인 RLL(d,k,m,n,s) 변조 코드를 사용함을 특징으로 하는 기록매체상의 데이터 변조 방법.
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