KR100408532B1

KR100408532B1 - 데이타저장기기의prml코드생성방법

Info

Publication number: KR100408532B1
Application number: KR1019960051854A
Authority: KR
Inventors: 김진숙
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 2004-01-24
Also published as: JPH10322217A; KR19980031982A; US5933103A

Abstract

데이터 저장기기의 PRML 코드 생성방법이 개시된다. 16/17 (0,k/k1) PRML 코드를 생성하는 방법은, a) 16 비트 데이터 시퀀스를 입력하는 단계; b) 17 비트 코드워드 시퀀스를 생성하는 단계; c) 상기 b) 단계에 의해 생성되는 상기 17 비트 코드워드 시퀀스에서 k 이하의 연속되는 제로들을 갖는 코드워드들을 선택하고, 이들 중 각각 k1 이하의 연속되는 제로들을 갖는 기수비트 서브시퀀스와 우수비트 서브시퀀스로 구성되는 코드워드들을 최종 선택하는 단계; d) 상기 c) 단계에서 최종 선택된 17 비트 코드워드들 중에서 중간비트가 '1'인 17 비트 코드워드 시퀀스를 앞쪽의 8비트와 뒤쪽의 8비트로 된 비트패턴과 동일한 비트패턴을 갖는 16 비트 데이터 시퀀스와 매핑시키는 단계; 및 e) 중간비트가 '0'인 17 비트 코드워드 시퀀스에 대하여 앞쪽 8비트가 동일한 비트패턴을 갖는 코드워드들을 그룹을 지워 정렬시키고 연속하는 제로의 수가 k가 되는 패턴을 갖는 일부의 코드워드들을 제거한 다음, 상기 d) 단계에서 매핑되지 않은 16 비트 데이터 시퀀스와 매핑시키는 단계로 이루어진다. 따라서 기존의 레이트 8/9(0,4/4) 부호화방법보다 높은 기록밀도와 함께 높은 레이트로 신호전송을 가능케한다.

Description

데이터 저장기기의 ＰＲＭＬ 코드 생성방법{PRML code generation method in data storage device}

본 발명은 디스크 메모리장치의 디지탈 데이터 자기기록에 사용하기 위한 PRML(Partical Response Maximum Likelyhood) 부호화 방법에 관한 것으로서, 특히 기존의 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법보다 월등히 높은 기록밀도를 제공하는 데이터 저장기기의 PRML 코드 생성방법에 관한 것이다.

급격히 발달하는 정보화 사회에서 방대한 정보를 보다 효율적으로 이용하려는 연구와 개발이 진행되어 왔고, 그 결과로 여러 분야에서 현격한 발전이 이루어지고 있다. 또한, 정보를 이용하고자 하는 수요와 정보경쟁 사회에 따라, 많은 정보량을 전달하고 정보처리 시간을 줄이려는 노력은 저장기기 분야에서도 가장 큰 연구의 목적이 되고 있다. 즉, 주어진 크기의 저장기기에 기록하는 데이타 양(기록 밀도)을 높이면서 고속으로 신뢰할 수 있는 정보를 전달하려는 것이다. 이러한데이타 저장기기의 고속 대용량화를 위한 노력으로는 저장기기인 디스크의 물리적 특성을 개선하거나 저장기기의 정밀도를 향상시키는 등의 물성적인 측면을 고려한 방법들이 있다. 또한, 효율적인 부호화를 통하여 저장기기의 기록밀도를 높이거나 재생신호 검출을 용이하게 하는 방법, 신호처리 기술을 이용하여 데이타 검출 오차를 줄이는 등의 신호처리 측면을 고려한 방법들이 있다.

일반적으로 저장기기에 기록되는 데이타는 RLL(Run Length Limited;RLL) 코드로 인코딩된다. RLL 코드는 데이타 샘플링 클럭의 타이밍 조절과 적절한 신호검출을 위해 기록되는 특정 비트 패턴이 연속적으로 이어지는 것을 제한한다. 예를 들어 RLL (d,k) 코드는 1과 1 사이의 연속되는 0의 갯수를 최소 d개, 최대 k개로 제한한다. d 는 신호검출을 용이하게 하기 위한 것이며, k 는 재생 신호를 복원함에 있어서 PRML(Partical Response Maximum Likelyhood) 채널에 고밀도로 기록, 재생하기 위한 것이다.

RLL 코드를 이용한 부호화방법 중 최근 사용되는 부호화 방법으로는 레이트 1/2(2,7) 부호화 방법, 레이트 2/3(1,7) 부호화 방법, 레이트 8/9(0,3) 부호화 방법, 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법 등을 들 수 있다. 레이트 1/2(2,7) 변조부호와 레이트 2/3(1,7) 변조부호는 'd'값이 각각 '1'과 '2'이므로 신호사이의 간섭을 줄일 수 있이는 반면에, 낮은 코드 레이트에 기인하여 리던던시가 크고, 레이트 8/9(0,3) 변조부호와 레이트 8/9(0,4/4) 변조부호에 비해 'k'의 값이 '7'로 크기 때문에 PLL(Phase Locked Loop)이 동작하는데 도움을 주는 타이밍 정보가 많이 포함되어 있지 않다.

한편, 레이트 8/9(0,3) 부호화 방법과 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법은 작은 리던던시를 가지므로 높은 기록밀도를 제공할 수 있으며, 'k'의 값이 작아 타이밍정보가 많이 포함되어 있다. 반면에 'd'의 값이 '0'이므로 상호간의 간섭이 증가한다. PRML(Partical Response Maximum Likelyhood) 방식은 입력신호를 프리코딩하여 현재의 데이터와 이전의 데이터와의 사이에 제어된 ISI(Inter-Symbol Interference)를 갖도록 한 후, 목표응답 d_k=a_k+ a_k-1(또는 d_k=a_k- a_k-2)로 변형하여 비터비 디코더로 데이타를 검출한다. 채널특성이 n=1 정도인 신호간섭을 갖는 기록밀도에서 PRML 방법은 매우 우수한 검출성능을 보인다.

PRML 채널에 있어 '0'보다 큰 d 조건값을 갖는 RLL 부호화 방법은 필요하지 않다. 왜냐하면, ISI에 대한 보상이 ML 검출기에서 상속(inherent)되기 때문에, d 조건값을 갖는 코딩에 의해 간섭을 줄일 필요가 없다. 그러므로, 이러한 신호간의 간섭을 이용하는 PRML 방식에 레이트 8/9(0,3) 부호화 방법과 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법을 도입하여 높은 기록밀도와 타이밍 정보를 유지하면서 성능을 향상시킨다. 또한, 레이트 8/9(0,3) 부호화 방법과 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법은 코드 레이트가 높기 때문에 레이트 1/2(2,7)부호화 방법 또는 레이트 2/3(1,7)의 부호화 방법에 비해 주어진 부분응답 클래스(Partial Response class)에 대하여 이퀄라이저에 좋은 영향을 미친다. 만일 입력신호의 데이타 시퀀스가 우수비트 서브시퀀스와 기수비트 서브시퀀스로 나누어 진다면 ML 검출은 각각의 서브시퀀스에 독립적으로 적용된다. 또한, 각 서브시퀀스에 실질적으로 연속되는 제로(zero) 샘플들의 수는 검출지연과 하드웨어의 사이즈를 제한한다. 각 서브시퀀스들에 요구되는 '1'과 '1'사이의 연속되는 '0'의 최대값을 k1이라 하면, 각 서브시퀀스에 요구되는 조건 k1에 의해 ML 검출기에 필요한 패스 메모리(path memory)의 크기를 줄일 수 있다. 이러한 특성을 만족하는 RLL(0,k/k1) 변조부호가 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법으로서, 레이트 8/9(0,4/4)은 PRML 채널에 적합한 부호화 방법으로 사용되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 기존의 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법보다 월등히 높은 기록밀도를 제공하는 데이터 저장기기의 PRML 코드 생성방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 데이터 저장기기의 16/17 (0,k/k1) PRML 코드 생성방법은 a) 16 비트 데이터 시퀀스를 입력하는 단계; b) 17 비트 코드워드 시퀀스를 생성하는 단계; c) 상기 b) 단계에 의해 생성되는 상기 17 비트 코드워드 시퀀스에서 k 이하의 연속되는 제로들을 갖는 코드워드들을 선택하고, 이들 중 각각 k1 이하의 연속되는 제로들을 갖는 기수비트 서브시퀀스와 우수비트 서브시퀀스로 구성되는 코드워드들을 최종 선택하는 단계; d) 상기 c) 단계에서 최종 선택된 17 비트 코드워드들 중에서 중간비트가 '1'인 17 비트 코드워드 시퀀스를 앞쪽의 8비트와 뒤쪽의 8비트로 된 비트패턴과 동일한 비트패턴을 갖는 16 비트 데이터 시퀀스와 매핑시키는 단계; 및 e) 중간비트가 '0'인 17 비트 코드워드시퀀스에 대하여 앞쪽 8비트가 동일한 비트패턴을 갖는 코드워드들을 그룹을 지워 정렬시키고 연속하는 제로의 수가 k가 되는 패턴을 갖는 일부의 코드워드들을 제거한 다음, 상기 d) 단계에서 매핑되지 않은 16 비트 데이터 시퀀스와 매핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 PRML 코드 생성방법을 실현하기 위한 블럭도.

도 2는 16/17(0,5/5) 부호어를 이용하는 시스템의 블럭도.

도 3은 16/17(0,5/5) 부호화 방법의 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 PRML 코드 생성방법을 적용한 데이터 저장기기의 구성을 나타낸 블럭도로서, 저장기기에 고밀도로 신호간에 간섭이 없이 데이타를 기록하고 재생하기 위해서 압축부호화기(1), 에러정정부호화기(2), RLL 변조부호화기(3), 신호발생기(4), 기록등화기(5), 재생등화기(6), 검출기(7), RLL 변조복호화기(8), 에러정정복호화기(9), 압축복호화기(10)로 이루어진다.

도 1에 있어서, 사용자 데이터는 압축부호화기(1) 및 에러정정부호화기(2)를 거쳐 잡음이나 그 밖의 여러가지 신호왜곡을 일으키는 요인에 대한 면역성을 갖도록 하고, 그 후 저장기기의 채널특성에 적합한 RLL 변조부호화기(3)에 의해 부호화되고 신호발생기(4) 및 기록등화기(5)를 통해 기록된다. 재생시에는 재생등화기(6) 및 검출기(7)를 통하여 에러 발생확률이 최소화되도록 신호를 검출하고 RLL 변조부호화기(3), 에러정정부호화기(2), 압축부호화기(1)에 대응하는 RLL 변조복호화기(8), 에러정정복호화기(9), 압축복호화기(10)를 거쳐 사용자 데이터가 복원된다.

도 2는 도 1에 있어서 RLL 16/17(0,5/5) 변조 부호어를 이용한 부호화/복호화시스템을 상세히 설명한 블럭도이다. 도 2에 있어서, 입력데이터는 RLL 16/17(0,5/5) 부호화기(20)를 통해 부호화되고, 프리코더(21)를 통해 저장기기에 기록되고, 신호검출을 용이하게 하기 위해 등화기(22)로 처리된 후 우수비트 서브시퀀스와 기수비트 서브시퀀스가 각각 비터비 검출기(23,24) 및 RLL 16/17(0,5/5) 부호화기(20)에 대응하는 RLL 16/17(0,5/5) 복호화기(25)에 의해 재생된다.

이와 같은 시스템은 주어진 밴드폭에서 풀 응답(full response) 신호보다 더높은 레이트로 전송하는 것이 가능하고, 타이밍 복구를 수행하는 PLL(phase locked loop)에 많은 타이밍 정보를 제공하며, 간단한 구조의 비터비 검출기(23,24)로 신뢰적으로 검출할 수 있게 한다. 본 발명에 의한 변조코드는 (d,k/k1)에 사용된 세개의 d,k,k1 파라메타에 의해 표현된다. d,k 파라메타는 각각 출력된 비트시퀀스에 포함된 제로들의 최소 런 길이와 최대 런 길이를 나타내며, 파라메타 k1은 모두 우수비트 또는 기수비트 서브시퀀스에 포함된 제로들(zeros)의 최대 런 길이를 나타낸다. 제로들의 최소 런 길이가 PRML 채널에 불필요하기 때문에 본 발명의 변조코드는 d 구속장(constraint)이 '0'이다. 작은 값의 k는 타이밍과 이득 제어의 정확성을 위해 요구되며, 작은 값의 k1은 비터비 검출기에서 ML 검출에 필요한 패쓰 메모리의 크기를 줄여준다. 본 발명에 의한 k,k1 파라메타의 값은 레이트 16/17 (0,k/k1) 블럭에 대해 각각 5이다. 본 발명은 이러한 파라메타를 갖는 레이트 16/17 블럭코드의 부호화/복호화에 대한 룩업테이블을 제공한다.

도 3은 본 발명에 의한 16/17(0,5/5) 변조부호어의 생성방법을 나타낸 흐름도이다. 그 동작원리를 설명하면 다음과 같다. 파라메타 k,k1이 (0,5/5) 구속장을 갖는 레이트 16/17 RLL 블록 코드는 16 비트 데이터로 부터 17 비트 코드워드로 일대일 대응할 수 있는 코드워드 72750개를 제공한다. 그러므로, 16비트의 모든 데이타 조합을 17비트의 코드워드로 엔코딩하는 것이 가능하고, 또한 디코딩할 수 있다.

본 발명에서는 2 바이트의 분할(partition)을 위하여 17 비트 코드워드가 16비트 데이타와 유사한 구조를 가지도록 한다. 2 바이트의 분할은 16 비트 데이타와 17 비트 코드워드와의 전체적인 일대일 대응을 간단하게 하기 위한 것이다. Y가 레이트 16/17 (0,k/k1) RLL 블록 코드에서 17 비트 코드워드라고 하면 Y는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

도 3에 있어서, 제100단계에서 파라메타 k=5의 구속장을 만족하는 코드워드그룹은 전체 코딩된 비트시퀀스에서 코드워드의 한쪽 왼쪽 끝에 연속되는 제로의 수가 3 이상이고 다른쪽 즉, 오른쪽에 연속된 제로의 수가 2 이상인 코드워드와, 17비트 코드워드 내에 5 이상의 런 길이를 갖는 17 비트시퀀스들을 제거함으로써 생성될 수 있다. 그러한 구속장은 다음 수학식 2의 부울 관계식으로 나타낼 수 있다.

이와 유사하게 k1 구속장을 만족시키는 코드워드 그룹은 k 구속장을 만족시키는 17 비트 코드워드 시퀀스 중 기수비트 서브시퀀스와 우수비트 서브시퀀스에 대하여 왼쪽 끝에 연속되는 제로의 수가 3 이상이고 오른쪽 끝에 연속한 제로의 수가 2 이상이거나, 17 비트 코드워드 시퀀스 내에 5 이상의 런 길이를 갖는 코드워드들을 제거함으로써 얻을 수 있다, 이와 같은 구속장은 다음 수학식 3과 4에 의해 표현될 수 있다.

72750개의 17 비트 코드워드 시퀀스는 상기 수학식 2, 3, 4를 만족시킨다. 그러므로, 7214(72750-65536)개의 나머지 코드워드는 원하지 않는 코드워드를 제거하기 위한 수단이나 다른 특별한 목적으로 사용 가능하다.

제200단계에서는 17 비트 코드워드와 16 비트 데이터간에 규칙성을 주기 위한 방법으로 분할이라는 방법을 쓴다. 먼저 16 비트 데이터의 시퀀스와 제100단계에서 선정된 17비트 코드워드 시퀀스 중 동일한 비트패턴을 갖는 것이 매핑된다. 즉, 상기 수학식 2, 3, 4를 충족시키는 17 비트 코드워드의 시퀀스 중 코드워드의 중간비트가 '1'인 시퀀스는 앞쪽의 8비트와 뒤쪽의 8비트로 된 비트패턴과 동일한 비트패턴을 갖는 16비트 데이터의 시퀀스로 매핑된다. 이러한 분할에 의해 매핑되는 16비트 데이타 시퀀스와 17비트 코드워드 시퀀스의 쌍은 37849개이다. 그러나, 코딩된 시퀀스가 모두 '1' 값을 갖는 것을 피하기 위해 모두 '1'의 값을 갖는코드워드 시퀀스의 중간 비트는 '0' 값을 갖도록 한다.

제300단계에서는 제200단계에서 제외된 나머지 16비트 데이터 시퀀스를 17비트 코드워드 시퀀스와 매핑시키는 과정이다. 즉, (72750-37849) 개의 17비트 코드워드 시퀀스를 (2¹⁶-37849)개의 16비트 데이터 시퀀스와 매칭시킨다. 27687개의 17비트 코드워드가 배치되고, 부호화기/복호화기의 복잡도를 줄이고 PLL과 ML 검출기에 더 좋은 17비트 코드워드들로 매핑시키기 위해서 17 비트 코드워드 시퀀스의 중간비트가 '0'인 17비트 코드워드들 중에서 보다 적은 제로를 갖는 코드워드가 적절하게 선택된다. 즉, 중간비트가 '0'인 17 비트 코드워드 시퀀스들 중 앞쪽 8비트 {Y₁,Y₂,Y₃,Y₄,Y₅,Y₆,Y₇,Y₈}가 동일한 코드워드들을 그룹을 지워 정렬한 후, PLL이나 ML 검출에 나쁜 연속하는 제로의 수가 5가 되는 패턴 '00000'을 갖는 일부의 코드워드들을 제거하여 타이밍 정보를 유지하고 ML 검출기에 미치는 나쁜 영향을 줄인다음, 16비트 데이터 시퀀스를 이와 유사한 17비트 코드워드 시퀀스와 매핑시킨다. 보통 k1 을 증가시킨다든지 레이트를 감소시키거나 블록 길이를 증가시키지 않고 k를 감소시킬수 없다. 또한, k를 증가시키거나 레이트를 감소시키거나 블록 길이를 증가시키지 않고 k1을 감소시킬 수 없다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 데이터 저장기기의 PRML 코드 생성방법에 따르면, (1-D)(1+D)ⁿ(n=1,2,...)으로 표현되는 ML 검출을 하는 PR 채널에 적합한 변조코드를 제공하며, 이러한 변조코드는 빈번한 넌-제로 샘플들을 제공하여 채널의 타이밍과 이득 제어회로의 성능을 향상시킨다. 또한, 비터비 디코더의 패쓰를 강제로 머지시켜 패스 메모리를 감소시키며 ML 검출기의 복잡도를 제한한다. 또한, 주어진 크기의 저장 디스크에 고밀도로 기록하기 위해 더욱 작은 리던던시를 주었으며 신호의 셀프 클러킹을 유지하면서 신호검출을 용이하게 하고, ML 검출기에 필요한 패스 메모리의 크기를 줄여 검출 지연과 하드웨어의 복잡도를 제한할 수 있다.

또한, 본 발명은 레이트 16/17 (0,5/5) 블럭코드의 부호화와 복호화에 대한 최적화된 입력과 출력의 룩업테이블 및 간단화시킨 입력과 출력의 관계식을 제공한다. 특히, 기존의 레이트 8/9(0,4/4) 부호화 방법보다 높은 레이트로 신호전송을 하여 이퀄라이저에 도움을 주며, 월등히 높은 기록밀도를 제공한다.

Claims

16/17 (0,k/k1) PRML 코드를 생성하기 위하여

a) 16 비트 데이터 시퀀스를 입력하는 단계;

b) 17 비트 코드워드 시퀀스를 생성하는 단계;

c) 상기 b) 단계에 의해 생성되는 상기 17 비트 코드워드 시퀀스에서 k 이하의 연속되는 제로들을 갖는 코드워드들을 선택하고, 이들 중 각각 k1 이하의 연속되는 제로들을 갖는 기수비트 서브시퀀스와 우수비트 서브시퀀스로 구성되는 코드워드들을 최종 선택하는 단계;

d) 상기 c) 단계에서 최종 선택된 17 비트 코드워드들 중에서 중간비트가 '1'인 17 비트 코드워드 시퀀스를 앞쪽의 8비트와 뒤쪽의 8비트로 된 비트패턴과 동일한 비트패턴을 갖는 16 비트 데이터 시퀀스와 매핑시키는 단계; 및

e) 중간비트가 '0'인 17 비트 코드워드 시퀀스에 대하여 앞쪽 8비트가 동일한 비트패턴을 갖는 코드워드들을 그룹을 지워 정렬시키고 연속하는 제로의 수가 k가 되는 패턴을 갖는 일부의 코드워드들을 제거한 다음, 상기 d) 단계에서 매핑되지 않은 16 비트 데이터 시퀀스를 유사한 17 비트 코드워드 시퀀스와 매핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장기기의 PRML 코드 생성방법.

제 1 항에 있어서, 상기 d) 단계에서 매핑된 코드워드 시퀀스가 모두 '1' 값을 갖는 경우, 해당 코드워드 시퀀스의 중간 비트를 '0' 으로 대체하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장기기의 PRML 코드 생성방법.