KR100450782B1 - 고밀도 데이타 저장기기를 위한 피알엠엘 코드의 부호화 및복호화 방법 - Google Patents

고밀도 데이타 저장기기를 위한 피알엠엘 코드의 부호화 및복호화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스크 메모리 디바이스에 고밀도로 신호간에 간섭없이 디지털 데이터를 자기식으로 기록하고 재생하기 위한 고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화/복호화 방법에 관한 것으로, 입력 8비트 사용자 데이타를 보호하기 위해 노이즈나 그밖의 여러 신호왜곡을 일으키는 요인에 대한 면역성을 주도록 압축 및 에러 정정 부호화를 행한 후 저장기기의 채널특성에 적합하게 변조된 9비트 코드워드로 부호화하는 단계와, 상기 변조 부호로 부호화된 입력 8비트 사용자 데이터에 대해 신호를 발생시키는 단계와,상기 발생된 신호에 대해 사전보상을 행한 후 저장기기에 기록하는 단계와, 상기 변조된 9비트 코드워드재생하여 상기 발생된 신호를 검출하기 용이하도록 처리하는 단계와, 에러확률을 최소화하도록 상기 처리된 신호를 검출하는 단계와, 상기 검출된 신호를 채널 특성에 적합하게 복호화한 후 에러 정정 및 압축 복호화를 행하여 상기 입력 8비트 사용자 데이터로 복호화하는 단계를 포함하는,
고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화/복호화 방법에 있어서,
상기 9비트 코드워드로 부호화하는 단계는; 부호화율 8/9와 최대 천이 길이 MTR = 3인 조건을 만족하는 코드워드를 생성하는 단계(S100)와, 최대 연속 제로값 k = 7인 조건을 만족하는 코드워드를 생성하는 단계(S200)와, 상기 단계(S100) 및 단계(S200)를 만족하는 9 비트 코드워드들 중 5번째 비트가 0 인지의 여부를 판정하여, 그 판정결과가 ‘예’이면 단계(S400)로 가고, ‘아니오’이면 단계(S500)로 가는 단계(S300)와, 상기 단계(S300)의 그 판정결과가 ‘예’인 경우에, 상기 입력 8비트 사용자 데이터의 첫번째 4비트와 마지막 4비트들이 상기 코드워드들의 첫번째 4비트와 마지막 4비트들로 그대로 변화없이 매핑되는 상기 단계(S400)와, 상기 단계(S300)의 그 판정결과가 ‘아니오’인 경우에, 상기 9비트 코드워드의 중간비트가 "1"인 9비트 코드워드들 중에서 상기 단계(S300)에서 제외된 상기 입력 8 비트 사용자 데이터와 가장 유사한 9 비트 코드워드를 선택하여 매핑되는 상기 단계(S500)와,
상기 단계(S400)와 단계(S500)의 매핑 결과에 따라 상기 입력 8 비트 사용자 데이터와 9 비트 코드워드사이의 입력 출력 부호책을 작성하고 카르노 맵으로 간단화하는 단계(S600)를 포함하여 이루어지고,
상기 입력 8비트 사용자 데이터로 복호하하는 단계는 상기 9비트 코드워드로 부호화하는 단계의 역과정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

고밀도 데이타 저장기기를 위한 피알엠엘 코드의 부호화 및 복호화 방법
본 발명은 고밀도 데이타 저장기기를 위한 부분 응답 최대 가능성(PRML;Partial Response Maximum Likelihood) 코드의 부호화/복호화(encoding/decoding) 방법에 관한 것으로 특히, 디스크 메모리 디바이스에 고밀도로 신호간에 간섭없이 디지털 데이터를 자기식으로 기록하고 재생하기 위한 고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화/복호화 방법에 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 정보경쟁사회에 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. 이러한 데이타 저장기기의 고속 대용량화를 위한 노력으로는 저장 디스크의 물리적 특성을 개선하거나 기기의 정밀도를 향상시키는 등의 물성적인 측면을 고려한 방법들이 있다.
또한, 신호처리 기술을 이용하여 효율적인 부호화/복호화를 통하여 저장기기의 기록밀도를 높이거나 재생신호 검출을 용이하게 하는 방법과 신호처리 기술을 이용하여 데이타 검출 오차를 줄이는 등의 신호처리 측면을 고려한 방법들이 있다.
저장기기에 데이타를 기록하고 재생하는 과정에서 주어진 저장기기의 용량에 기록하는 데이타 양(기록 밀도)을 높이면서 고속으로 신뢰할 수 있는 정보를 전달하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
저장기기는 고밀도로 기록할수록 주어진 크기의 저장 디스크에 더 많은 정보를 유용하게 기록 및 사용할 수 있으므로 적은 리던던시를 주어 기록밀도를 높이고 신호검출을 용이하게 하는 효과적인 부호화를 할 수 있도록 하는 것이 저장기기 부호화의 목적이다.
주어진 크기의 저장기기에 많은 데이타를 기록하기위해 고밀도기록을 해야한다. 데이타 저장기기에 기록밀도를 높일 수록 심볼간 간섭이 심해진다.
일반적으로 저장기기에 기록되는 데이타는 제한 실행 길이(RLL;Run Length Limited) 코드로 부호화된 데이타이다. 이것은 데이타 샘플링 클럭의 타이밍 조절과 신호검출을 위해 기록되는 데이타 심볼이 연속적으로 이어지는 것을 제한하는 부호화 방법이다.
즉, "1"과 "1"사이의 연속되는 "0"의 갯수를 최소 d개, 최대 k개로 제한하는 실행 길이 (d,k)코드 이다.
전자는 신호 검출을 용이하게 하기 위한 것이며, 후자는 재생 신호를 복원함에 있어서 데이타의 타이밍을 위한 것이다.
저장기기에 데이타를 기록하고 재생하는 과정에서 주어진 저장기기의 용량에 기록하는 데이타 양(기록 밀도)을 높이면서 고속으로 신뢰할 수 있는 정보를 전달하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 데이타 저장기기의 고속 대용량화를 위한 노력으로는 저장 디스크의 물리적 특성을 개선하거나 기기의 정밀도를 향상시키는 등의 물성적인 측면을 고려한 방법들이 있다.
또한, 신호처리 기술을 이용하여 데이타 검출 오차를 줄이는 방법, 효율적인 부호화를 통하여 저장기기의 기록밀도를 높이거나 재생신호 검출을 용이하게 하는 방법등의 신호처리 측면을 고려한 방법들이 있다.
현대의 정보화 전쟁으로 인해 저장기기는 더욱 더 큰 기록밀도를 갖도록 요구되고 있으며, 이러한 흐름에 저장기기에 기록하는 데이타를 부호화하여 기록밀도를 높이면서 재생신호 검출을 용이하게 하려는 움직임이 활발히 진행되고 있다.
저장기기 부호화의 목적은, 저장기기는 고밀도로 기록할수록 주어진 크기의 저장 디스크에 더 많은 정보를 유용하게 기록 및 사용할 수 있으므로 적은 리던던시를 주어 기록밀도를 높이고 신호검출을 용이하게 하기 위한 것이다.
일반적으로 저장기기에 유용한 부호화 방법은 상기 (d,k)조건을 만족하는 제한 실행 길이 (RLL) 방법이 사용되는데, 이 방법은 데이타 신호의 셀프-클록킹 특성을 유지하면서 신호검출을 위해 상호간섭을 줄이는 것을 목적으로 한다.
즉, "1"과 "1"사이의 연속되는 "0"의 갯수를 최소 d개, 최대 k개로 제한하는 실행 길이 (d,k) 부호화 방법이다.
전자는 신호 검출을 용이하게 하기 위한 것이며, 후자는 재생 신호를 복원함에 있어서 데이타의 타이밍을 위한 것이다.
이러한 방식 중 최근 사용되는 부호화 방법으로는 부호화율(rate) 1/2(2,7) 부호화 방법, 부호화율 2/3(1,7) 부호화 방법, 부호화율 8/9(0,3) 부호화 방법, 부호화율 8/9(0,4/4) 부호화 방법등이 있다.
상기 부호화율 1/2(2,7) 부호화 방법과 부호화율 2/3(1,7) 부호화 방법은, 상기 'd'값이 각각 '1'과 '2'이므로 기록하는 신호 '1'과 '1'사이의 '0'의 간격을 'd' 만큼 두어 기록하여 신호사이에 간섭을 줄일 수 있는 부호화 방법이다.
이러한 방법은 신호사이의 간섭을 줄이는 반면에 낮은 코드 부호화율(code rate)로 인해 리던던시가 커서 같은량의 사용자 데이타를 전송하기 위해서 많은 비트를 기록하여야 한다.
따라서, 상기 8/9 RLL(0,3), 8/9 RLL(0,4/4)와 같이 부호화율이 높은 부호화 방법 보다 심볼간 간섭을 더 많이 유발시켜 천이(transition)사이에 최소 한개의 영(zero)을 갖도록 한 잇점을 상실하게 된다. 부호화율이 높은 부호화 방법이 부호화율이 낮은 부호화 방법 보다 리던던시가 작으므로 데이타를 기록,재생하는데 도움을 준다.
코드를 디자인하는데 주요한 요소는 높은 부호화율을 가지게 하는 것이다.
부호화율이 높은 부호화 방법의 장점은 채널 입력 SNR을 높이며, 적은 리던던시를 가지므로 데이타간의 간섭을 줄여주어, 고밀도 기록을 가능하게 하는 것이다.
일반적으로 저장기기에 기록하고 재생하는 과정에서 채널의 모델링을 실제의 채널과 유사하게 모델링하여야 하는데, 이러한 저장기기의 채널 특성을 반영하기 위하여 기록밀도에 따라, (1 + D)n, n = 1,2,... (또는 (1 - D)(1 + D)n, n = 1,2,...)등으로 표현할 수 있다.
상기 PRML 방식은 입력신호를 프리코딩하여 현재 데이타와 이전 데이타간에 서로 제어된 심볼간 간섭(ISI;InterSymbol Interference)을 갖도록 한 후 목표 응답(target response) dk= ak+ ak-1(또는 dk= ak- ak-2)로 변형하여 비터비(Viterbi) 디코더로 데이타를 검출한다.
상기 PRML 방법은 채널 특성이 n=1 정도인 신호간섭을 갖는 기록밀도에서 매우 우수한 검출성능을 보인다.
저장기기는 고밀도로 기록할수록 천이간의 거리가 짧아져, 데이타간에 심볼간 간섭(ISI)이 심해진다. 이처럼 고밀도에서 서로의 간섭을 줄이기 위해서는 천이간의 거리를 늘려 심볼간 간섭을 적게 발생시키는 방법이 있다.
이러한 개념의 부호화 방법이 RLL(1,7)인데, 이 방법은 심볼간에 최소 한개의 영을 갖도록 부호화하는 방법이다.
그러나, 이 RLL(1,7)부호화 방법은 천이를 제한하는 반면에 부호화율이 낮다
따라서, 같은 양의 사용자 데이타를 전송하기 위해서는 부호화율이 높은 8/9 RLL(0,3) 또는 8/9 RLL(0,4/4) 부호화 방법보다 많은 비트를 기록하여야 하므로 기록된 데이타 사이의 간격이 좁아지게 된다.
그러므로, 같은 사용자 데이타를 기록할 경우 데이타간의 간섭이 증가하여 심볼사이에 최소 한개의 영을 갖도록 한 잇점을 상실하게 된다.
즉, 저장기기 채널에서는 부호화율이 높은 부호가 부호화율이 낮은 부호화 방법 보다 데이타를 기록 및 재생하는데 도움을 준다. 코드를 디자인하는데 가장 관심이 되는 요소는 사용자 데이타가 코드워드로 매핑될 때, 높은 부호화율을 가지게 하는 것이다. 이것은 채널 입력 SNR을 높이기 위함이다.
또한, 부호화율이 낮은 부호화 방법 보다 부호화율이 높은 부호화 방법의 장점은 데이타간의 간섭을 줄여 비선형성을 감소시키며, 고밀도 기록을 가능하게 하는 것이다.
상기한 바와 같이 심볼간 간섭을 줄이는 부호화 방법중에는 부호화율을 높이는 방법과 천이사이의 간격을 두는 방법이 있다.
그러나, 이 두가지 방법은 서로 이율배반적인(trade off) 관계에 있다.
즉, 부호화율을 희생하지 않고 천이사이에 간격을 어느정도 이상 둘 수 없으며, 천이사이에 간격을 유지하면서 부호화율을 높일 수 없다.
상기 방법들중 천이 사이의 간격을 두어 심볼간의 간섭을 줄이고자 하는 개념의 부호화 방법이 2/3 RLL(1,7) 부호화 방법이다.
그 후 이런 개념을 벗어나, 다른 시각에서 부호화 방법을 설계하였는데, 8/9 RLL(0,3),8/9 RLL(0,4/4) 부호화 방법이다.
이러한 부호화 방법은 부호화율이 높아 낮은 부호화율을 갖는 부호화 방법보다 높은 채널입력 SNR을 갖는다.
또한, 같은 양의 사용자 데이타를 기록하기 위해서 낮은 부호화율을 갖는 부호화 방법보다 적은 데이타를 기록하여도 되므로, 심볼간의 간섭을 줄여 비선형성을 감소시킬 수 있다.
그러나, 점차적으로 데이타 저장기기의 기록밀도가 증가하는 추세에서 심볼간 간섭의 문제는 더욱 심각해 지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 부호화율이 8/9이고 최대 연속 천이를 3으로 제한하는 블록 코드의 부호화(encoding)와 복호화(decoding)에 대한 최적화된 입력과 출력의 순차검색(look-up) 테이블 및 단순화시킨 코드워드 생성 관계식을 갖는 고밀도 데이타 저장기기를 위한 피알엠엘 코드의 부호화/복호화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 피알엠엘 코드의 부호화/복호화를 위한 고밀도 데이타 저장기기의 블록도.
도 2는 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 인 피알엠엘 코드의 생성방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 인 피알엠엘 코드의 16진수 형태를 나타낸 도.
도 4a는 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 인 피알엠엘 코드의 인코더 맵핑 규칙을 나타낸 도.
도 4b는 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 인 피알엠엘 코드의 디코더 맵핑 규칙을 나타낸 도.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입력 8비트 사용자 데이타를 보호하기 위해 노이즈나 그밖의 여러 신호왜곡을 일으키는 요인에 대한 면역성을 주도록 압축 및 에러 정정 부호화를 행한 후 저장기기의 채널특성에 적합하게 변조된 9비트 코드워드로 부호화하는 단계와, 상기 변조 부호로 부호화된 입력 8비트 사용자 데이터에 대해 신호를 발생시키는 단계와,상기 발생된 신호에 대해 사전보상을 행한 후 저장기기에 기록하는 단계와, 재생하여 상기 발생된 신호를 검출하기 용이하도록 처리하는 단계와, 에러확률을 최소화하도록 상기 처리된 신호를 검출하는 단계와, 상기 검출된 신호를 채널 특성에 적합하게 복호화한 후 에러 정정 및 압축 복호화를 행하여 상기 입력 8비트 사용자 데이터로 복호화하는 단계를 포함하는,
고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화/복호화 방법에 있어서,
상기 9비트 코드워드로 부호화하는 단계는 저장기기 혹은 통신 채널에서 정수 시간 k를 인덱스로 하는 일련의 예정된 8 비트의 이진 데이타 심볼로서 XK= 1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...8 인 상기 8 비트의 이진 데이타 심볼을 입력받아 예정된 9 비트의 코드워드로서 YK= 1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...9 인 상기 9 비트의 코드워드를 생성하는 단계로서,
부호화율 8/9와 최대 천이 길이 MTR = 3인 조건을 만족하는 코드워드를 생성하는 단계(S100)와, 최대 연속 제로값 k = 7인 조건을 만족하는 코드워드를 생성하는 단계(S200)와, 상기 단계(S100) 및 단계(S200)를 만족하는 9 비트 코드워드들 중 5번째 비트가 0 인지의 여부를 판정하여, 그 판정결과가 ‘예’이면 단계(S400)로 가고, ‘아니오’이면 단계(S500)로 가는 단계(S300)와, 상기 단계(S300)의 그 판정결과가 ‘예’인 경우에, 상기 입력 8비트 사용자 데이터의 첫번째 4비트와 마지막 4비트들이 상기 코드워드들의 첫번째 4비트와 마지막 4비트들로 그대로 변화없이 매핑되는 상기 단계(S400)와, 상기 단계(S300)의 그 판정결과가 ‘아니오’인 경우에, 상기 9비트 코드워드의 중간비트가 "1"인 9비트 코드워드들 중에서 상기 단계(S300)에서 제외된 상기 입력 8 비트 사용자 데이터와 가장 유사한 9 비트 코드워드를 선택하여 매핑되는 상기 단계(S500)와,
상기 단계(S400)와 단계(S500)의 매핑 결과에 따라 상기 입력 8 비트 사용자 데이터와 9 비트 코드워드사이의 입력 출력 부호책을 작성하고 카르노 맵으로 간단화하는 단계(S600)를 포함하여 이루어지고,
상기 입력 8비트 사용자 데이터로 복호화하는 단계는, 상기 YK=1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...9 인 9비트의 코드워드를 입력받아, 정해진 8 비트의 2진 데이타 시퀀스로서 상기 XK=1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...8 인 상기 8 비트의 2진 데이타 시퀀스를 생성하여 상기 9 비트의 코드워드를 상기 8 비트의 이진 데이타 심볼로 복호화하는 단계로서 상기 9비트 코드워드로 부호화하는 단계의 역과정을 통해 이루어진다.
최대 천이 (MTR;Maximum Transition Run) 부호화 방법은 데이타 저장기기의 고밀도 기록을 위해서 고안된 부호화 방법이다.
이 부호화 방법은 2/3 RLL(1,7)부호화 방법에서 천이간에 최소 한 샘플 이상의 거리를 두고 기록하는 방법을 약간 허용하여 최대 연속되는 천이의 수를 2로 제한하여 기록하며, 이러한 연속 천이를 허용하는 반면 채널 입력 SNR에 영향을 주는 부호화율을 향상시키자는 개념의 부호화 방법이다.
그러므로, 상기 MTR 부호화 방법은 데이타 저장기기의 고밀도 기록에 적합한 부호화 방법이다.
본 발명은 (1-D)(1+D)n, n = 1,2,... 로 표현되는 최대 가능성(ML;Maximum likelihood) 검출을 행하는 부분 응답(Partial Response)채널에 적합한 변조(modulation) 코드의 부호화에 관한 것이며, 상기 MTR을 3으로 제한한다. 데이타 저장기기에서 실제적으로 심볼간 간섭에 가장 큰 영향을 미치는 것은 연속 2개의 천이 실행(run)이다.
따라서,이것보다 적은 비중의 천이 실행이 3인 것을 허용하는 대신, 기존의 MTR 부호화 방법보다 채널 입력 SNR에 영향을 주는 부호화율을 높임으로써 데이타의 기록 및 재생에 도움을 주고자 하는 것이다.
8/9 최대 연속 천이 3인 부호화 방법은, 높은 부호화율을 가지면서, 2/3 RLL(1,7), MTR=2인 부호화 방법과 같이 비터비 검출기의 경로(path)를 줄여주어 이 검출기의 지연(delay)과 복잡도(complexity)를 감소시킨다.
또한, 타이밍과 이득 제어를 위해 k 제약조건(constraint)이 7을 갖도록 하여 신호의 셀프-클록킹 특성을 유지하면서 신호검출을 용이하게 한다.
부호화율이 8/9이고 최대 연속 천이가 3인 부호화 방법은 바이트 지향(byte-oriented) 부호화 방법이며 최소 리던던시를 가지므로, 고밀도 데이타 저장기기에 적합한 부호화 방법이다.
본 발명은 최대 가능성 검출을 행하는 부분 응답 채널에 적합한 변조 코드 에 관한 것이다. 이러한 변조 코드는 빈번한 비-제로 샘플들을 제공하여 부분 응답 채널의 타이밍과 이득 제어 회로의 성능을 향상시킨다.
또한, 데이타 추정기가 처리하는 과정 중 경로를 감소시켜 최대 가능성 검출기의 복잡도를 제한한다.
본 발명에 의한 변조 코드는 2개의 파라메타에 의해 표현된다.
MTR 파라메타는 채널 출력 코드비트 시퀀스에 최대 연속 천이을 나타내며 심볼간 간섭을 줄여준다. 본 발명에서는 MTR=3 값을 갖는다.
파라메타 k는 부호화된 시퀀스의 영들의 최대 실행 길이(run lengths)를 나타내며, k값은 타이밍과 이득 제어의 정확성을 위해 요구되며, 셀프 클록킹을 위해 필요한 요소이다. 본 발명에서는 k=7 값을 갖는다.
본 발명은 디스크 메모리 디바이스의 디지털 데이터 자기 기록에 사용하기 위한 PRML 코드 제약조건에 관한 것이다.
부호화 및 복호화 데이터를 위한 코드 제약 조건은 최대 가능성 검출을 행하는 부분 응답 신호전달 시스템에 적용 가능하다. 본 발명에 의한 부호화율, MTR, k 파라메타의 값은 부호화율8/9, MTR=3, k=7인 블록 코드가 존재한다.
본 발명은 이러한 파라메타를 갖는 부호화율 8/9이고 최대 연속 천이=3;k=7 인 블록 코드의 최적화된 부호하 및 복호화에 대한 순차 검색 테이블을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 과정으로서 피알엠엘 코드의 부호화/복호화를 위한 고밀도 데이타 저장기기의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 사용자 데이터를 압축하는 압축 인코더(10)와, 압축된 데이터에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 에러 정정 인코더(10)와, RLL 변조 코드로 부호화하는 RLL 변조 인코더(30)와, 신호 발생기(40)와, 기록 등화기(50)와, 채널 헤드/디스크와, 판독 등화기(60)와, 신호 검출을 행하는 검출기(70)와, RLL 변조 코드로 복호화하는 RLL 변조 디코더(80)와, 에러 정정 복호화를 행하는 에러 정정 디코더(90)와, 압축 디코더(10)를 포함하여 이루어 진다.
상기 고밀도 데이타 저장기기에 본 발명이 적용되는 일반적인 과정을 설명하면 다음과 같다.
저장기기에 고밀도로 신호간에 간섭이 없이 데이타를 기록하고 재생하기 위해서 데이타 부호화기와 복호화기, 등화기및 검출기를 이용한다. 사용자 데이터를 압축, 에러정정 부호화한 후에 저장기기의 채널에 적합한 변조 코드로 부호화한다.
이렇게 부호화된 신호를 기록하여 재생한 후 등화기를 거쳐 검출기로 신호 검출을 하고 복호화를 통해 사용자 데이터를 복원한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 설명한다.
도 1의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
저장기기에 기록되는 신호는 이진 데이타를 보호하기 위해 압축 인코더(10)에 의한 압축 및 에러 정정 인코더(20)에 의한 부호화를 거쳐 노이즈나 그밖의 여러 신호왜곡을 일으키는 요인에 대한 면역성을 준다.
그 후에 저장기기의 채널특성에 적합한 RLL변조 부호화기(30)로 부호화하고 신호발생기(40)로 신호를 발생시켜 기록 등화기(50)로 사전보상을 한 후 기록하고 재생하여 신호를 검출하기 용이하게 판독 등화기(60)로 처리한후 검출기(70)를 통해 에러확률을 최소화하도록 신호를 검출한다. 저장기기에 데이타를 기록하는 과정의 역과정을 통해 이진 데이타를 복원한다.
도2 의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 인 피알엠엘 코드의 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
S 는 상기 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 인 피알엠엘 코드 생성 방법의 각 단계를 나타낸다.
파라메타 MTR=3, k=7 을 갖는 부호화율 8/9 인 최대 연속 천이 블록 코드는 8-비트 데이터 바이트로 부터 9-비트 코드워드로 일대일 대응할 수 있는 코드워드 257개를 제공한다.
그러므로, 8 비트의 모든 데이타 조합을 9 비트의 코드워드로 부호화 및 디코딩 할 수 있다.
본 발명에서는 특별한 8 비트 데이타와 9 비트 코드워드로의 대응법을 도입하여 역 판독 균형(read backward symmetry)을 유지하게 하고, 바이트를 분할(partition) 하여 9 비트 코드워드가 8 비트 데이타와 유사한 구조를 가지도록 한다. 바이트의 분할은 8 비트 이진 데이타와 9 비트 코드워드와의 전체적인 일대일 대응을 간단하게 하여 부호화기/복호화기의 복잡도(complexity)를 줄이기 위한 것이다.
Y가 부호화율 8/9 이고, MTR=3;k=7 인 블록 코드에서 9 비트 코드워드라고 하면 Y는 수학식 1과 같다.
Y={Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8,Y9}
단계(S100)에서는, 부호화율 8/9 이고 파라메타 MTR=3 인 제약조건을 만족하는 코드워드의 그룹은 전체 코딩된 시퀀스에서 MTR 제약조건은 코드워드의 한쪽 왼쪽끝에 연속되는 천이가 2이상 이거나 오른쪽에 3이상의 연속 천이 실행(run)을 갖거나 9비트 코드워드 내에 4이상의 연속 천이을 갖는 9비트 시퀀스들을 제거함으로써 생성될 수 있다. 그러한 MTR=3 제약조건은 다음의 부울(boolean) 관계식인 수학식 2로 주어진다.
Figure 1019970041341_B1_M0001
상기 단계(S200)에서는, k 제약 조건은 모든 시퀀스에 대하여 왼쪽끝에 연속되는 영의 갯수가 5이상이고 오른쪽끝에 4이상의 영 실행 길이(zeros run lengths)를 갖거나 9비트 코드워드내에 7이상의 영 실행 길이를 갖는 코드워드들을 제거하며, 다음의 수학식 3에 의해 표현된다.
(Y1 + Y2 + Y3 + Y4 + Y5)(Y6 + Y7 Y8 + Y9) = 1
상기 수학식 2를 만족하는 9 비트의 유효한 이진 시퀀스는 293 코드워드이고, 최종적으로 상기 수학식 2 및 수학식 3을 동시에 만족하는 9비트 코드워드는 257 개다.
그러므로, 1개의 여분 코드워드만이 존재하여 효율(efficiency)이 높다. 이 여분의 코드워드는 원하지 않는 코드워드 패턴을 제거하기 위한 수단이나 에러검출 및 다른 특별한 목적으로 사용 가능하다.
단계(S300)에서는, 상기 수학식 2 및 수학식 3을 만족하는 9비트 코드워드들중에서 이 코드워드의 중간비트가 "0"의 값을 갖는지의 여부를 판정하여 그 판정 결과에 따라 입력 8 비트 사용자 데이터로 부터 9비트 코드워드로의 매핑방법을 달리한다.
단계(S400)는, 상기 단계(S300)에서 상기 9비트 코드워드의 중간비트가 "0"의 값을 갖는 경우에 수행하는 단계로서, 상기 9비트 코드워드와 상기 입력 8 비트 사용자 데이타 시퀀스간에 규칙성을 부여하기 위한 방법으로 분할(partition)이라는 방법을 사용한다.
우선, 상기 8 비트 데이타의 첫번째 4개의 비트들과 마지막의 4개의 비트들이 상기 9 비트 코드워드의 첫번째와 마지막의 4개의 비트들로 그대로 변화없이 매핑된다. 이러한 분할에서 9 비트 코드워드의 중간 비트 즉, 5번째 비트는 항상 0 이다.
즉, 상기 수학식 2 및 수학식 3을 만족하는 9비트 코드워드들중에서 코드워드의 중간비트가 "0"의 값을 갖는 코드워드들은, 이 코드워드들의 앞쪽 4비트와 뒤쪽 4비트가 각각 동일한 8비트 이진 데이타와 매핑시킨다. 이렇게 8 비트 사용자 데이타와 9 비트 부호화된 데이타의 대칭(symmetry)을 이용한 분할에 의해 구분되는 8 비트 데이타 비트와 9 비트 코드워드의 쌍은 143개 이다.
단계(S500)에서는 상기 단계(S400)에서 제외된 나머지 8 비트 시퀀스를 9 비트 코드워드와 매핑시키는 과정이다.
즉, 28-143개의 9비트 코드워드의 중간비트가 "1"인 9비트 코드워드들 중에서 인코더와 디코더의 복잡도를 줄이기 위해 상기 9 비트 코드워드들 중에서 상기 단계(S400)에서 제외된 8 비트 사용자 데이타와 9 비트 부호화된 데이타를 매핑함에 있어서 8 비트 사용자 데이타와 가장 유사한 9 비트 코드워드를 선택한다.
단계(S600)에서는，상기 단계(S400)와 단계(S500)의 매핑 결과에 따라 도출된 상기 입력 8 비트 사용자 데이터와 9 비트 코드워드간에 인코더 및 디코더 매핑 규칙을 작성하고 카르노 맵으로 간단화한다．
도 3은 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 을 만족하는 9 비트 코드워드의 16진수 형태를 나타낸 도이다.
도 4a는 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 을 만족하는 8 비트 사용자 데이타와 9 비트 코드워드의 인코더 회로를 간단화 할 수 있도록 구현된 인코더 매핑 규칙을 나타낸 도이다.
도 4b는 8/9 최대 연속 천이=3; k=7 을 만족하는 8 비트 사용자 데이타와 9 비트 코드워드의 디코더 회로를 간단화 할 수 있도록 구현된 디코더 매핑 규칙을 나타낸 도이다.
상기한　바와　같은　구성의　본　발명에　의해，채널 입력 SNR에 영향을 주는 부호화율을 높임으로써 데이타의 기록　및　재생을　향상시키며，부호화율이 8/9이고 최대 연속 천이를 3으로 제한하는 블록 코드의 부호화와 복호화에 대한 최적화된 입력과 출력의 순차검색　테이블　및　단순화시킨 코드워드 생성관계식을 제공하며，MTR=2인 부호화 방법보다 월등히 높은 기록밀도를 제공한다.

Claims (6)

  1. 입력 8비트 사용자 데이타를 보호하기 위해 노이즈나 그밖의 여러 신호왜곡을 일으키는 요인에 대한 면역성을 주도록 압축 및 에러 정정 부호화를 행한 후 저장기기의 채널특성에 적합하게 변조된 9비트 코드워드로 부호화하는 단계와, 상기 변조 부호로 부호화된 입력 8비트 사용자 데이터에 대해 신호를 발생시키는 단계와,상기 발생된 신호에 대해 사전보상을 행한 후 저장기기에 기록하는 단계를 포함하는 고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화방법에 있어서,
    상기 9비트 코드워드로 부호화하는 단계는,
    저장기기 혹은 통신 채널에서 정수 시간 k를 인덱스로 하는 일련의 예정된 8 비트의 이진 데이타 심볼로서 XK= 1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...8 인 상기 8 비트의 이진 데이타 심볼을 입력받아 예정된 9 비트의 코드워드로서 YK= 1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...9 인 상기 9 비트의 코드워드를 생성하는 단계로서,
    최대 천이 길이 MTR = 3인 조건을 만족하는 코드워드를 생성하는 단계(S100)와,
    상기 단계(S200)에서 생성된 코드워드에 대해 최대 연속 제로값 k = 7인 조건을 만족하는 코드워드를 생성하는 단계(S200)와,
    상기 단계(S100) 및 단계(S200)를 만족하는 9 비트 코드워드들 중 5번째 비트가 0 인지의 여부를 판정하여, 그 판정결과가 ‘예’이면 단계(S400)로 가고, ‘아니오’이면 단계(S500)로 가는 단계(S300)와,
    상기 단계(S300)의 그 판정결과가 ‘예’인 경우에, 상기 입력 8비트 사용자 데이터의 첫번째 4비트와 마지막 4비트들이 상기 코드워드들의 첫번째 4비트와 마지막 4비트들로 그대로 변화없이 매핑되는 상기 단계(S400)와,
    상기 단계(S300)의 그 판정결과가 ‘아니오’인 경우에, 상기 9비트 코드워드의 중간비트가 "1"인 9비트 코드워드들 중에서 상기 단계(S300)에서 제외된 상기 입력 8 비트 사용자 데이터와 가장 유사한 9 비트 코드워드를 선택하여 매핑되는 상기 단계(S500)와,
    상기 단계(S400)와 단계(S500)의 매핑 결과에 따라 도출된 상기 입력 8 비트 사용자 데이터와 9 비트 코드워드간에 인코더 및 디코더 매핑 규칙을 작성하고 카르노 맵으로 간단화하는 단계(S600)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S100)의 최대 천이 길이 MTR = 3 인 제약조건은,
    Y 는 9비트 코드워드이고, 첨자는 상기 9비트 코드워드중 비트 순서를 나타낸다고 할 때,
    Figure 1019970041341_B1_M0002
    Figure 1019970041341_B1_M0003
    Figure 1019970041341_B1_M0004
    Figure 1019970041341_B1_M0005
    Figure 1019970041341_B1_M0007
    Figure 1019970041341_B1_M0008
    Figure 1019970041341_B1_M0009
    = 1
    인 부울 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S200)의 최대 연속 제로값 k = 7인 제약 조건은 ,
    Y 는 9비트 코드워드이고, 첨자는 상기 9비트 코드워드중 비트 순서를 나타낸다고 할 때,
    (Y1 + Y2 + Y3 + Y4 + Y5)(Y6 + Y7 + Y8 + Y9) = 1
    을 만족하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S600)에서 작성된 인코더 매핑 규칙은,
    Figure kpo00000
    인 것을 특징으로 하는,
    고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 부호화 방법.
  5. 저장기기 혹은 통신 채널에서 정수 시간 k를 인덱스로 하는 일련의 예정된 8 비트의 이진 데이타 심볼로서 XK= 1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...8 인 상기 8 비트의 이진 데이타 심볼을 입력받아 생성된 예정된 9 비트의 코드워드로서 YK= 1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...9 인 상기 9 비트의 코드워드를 재생하여 상기 발생된 신호를 검출하기 용이하도록 처리하는 단계와, 에러확률을 최소화하도록 상기 처리된 신호를 검출하는 단계와, 상기 검출된 신호를 채널 특성에 적합하게 복호화한 후 에러 정정 및 압축 복호화를 행하여 상기 입력 8비트 사용자 데이터로 복호화하는 단계를 포함하는 고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 복호화방법에 있어서,
    상기 입력 8비트 사용자 데이터로 복호화하는 단계는
    상기 YK=1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...9 인 9비트의 코드워드를 입력받아, 정해진 8 비트의 2진 데이타 시퀀스로서 상기 XK=1 또는 0 이고, k=1,2,3,4,...8 인 상기 8 비트의 2진 데이타 시퀀스를 생성하여 상기 9 비트의 코드워드를 상기 8 비트의 이진 데이타 심볼로 복호화하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 복호화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    Figure kpo00001
    인 디코더 매핑 규칙을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 데이타 저장기기를 위한 PRML 코드의 복호화 방법.
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