KR100565039B1

KR100565039B1 - 광디스크 ｒｌｌ 변복조방법

Info

Publication number: KR100565039B1
Application number: KR1019990027452A
Authority: KR
Inventors: 원용광; 심재성; 이경근
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2006-03-30
Also published as: KR20010009189A

Abstract

고밀도 기록 및/또는 재생을 요구하는 광디스크 기록 및/또는 재생 장치를 위한 RLL(Run Length Limited) 변복조 방법이 개시된다. 본 발명은 광디스크 기록 및/또는 재생 장치에 입력되는 데이터를 최소 런 길이(d), 최대 런 길이(k), 데이터 비트 길이(m), 코드워드 길이(n)를 나타내는(d, k, m, n)으로 표현되는 RLL(Run Length Limited)코드로 변조하는 방법에 있어서, 상기 런 길이를 소정 단위의 불연속 간격으로 제한하고, 그 제한된 런길이 간격(s)을 추가하여 (d, k, m, n, s)로 나타내는 과정을 포함한다.

Description

광 디스크 ＲＬＬ 변복조 방법{RLL modulator/demodulator of optical disc}

도 1은 실제 EFMPlus 변조 코드의 런 길이 분포 히스토그램을 도시한것이다.

도 2는 일반적인 DVD-RAM의 섹터 포맷을 도시한 것이다.

도 3은 도 2의 헤더 영역(Header Field)의 상세도이다.

도 4는 본 발명에 따라 일실시예로 (2, 11, 8, 27, 2)의 변조 코드표를 도시한것이다.

도 5는 본 발명에 따른 광 디스크 재생 시스템을 보이는 블럭도이다.

도 6은 (d, k)=(2, 8), 3T 런 길이 간격을 갖고 광 디스크 채널을 통과한 후의 런 길이 분포를 도시한 것이다.

도 7은 도 5의 전처리기(562)에서 전처리되는 개념도를 도시한 것이다.

도 8은 본 발명에 따라 런-길이가 (3T, 6T, 9T)인 지터-로버스트 변조 코드를 복조시 전처리 알고리듬을 보이는 흐름도이다.

도 9는 상기 도 8의 전처리 과정을 거친 코드의 런 길이 분포를 도시한 것이다.

도 10은 전처리 전과 후의 검출 성능을 도시한 그래프이다.

도 11은 본 발명의 RLL 변조 코드 일실시예인 (2, 11, 8, 27, 2)코드의 전처리 후의 성능을 비교한 그래프이다.

도 12는 본 발명에 따른 RLL 변조 코드인 (2, 11, 8, 27, 2) 코드를 적용한 DVD-RAM의 헤더 영역을 도시한 것이다.

본 발명은 m 비트의 정보 워드를 변조 신호로 변환하고 다시 복원하는 분야에 관한 것으로서, 특히 고밀도 기록 및/또는 재생을 요구하는 광디스크 기록 및/또는 재생 장치를 위한 RLL(Run Length Limited) 변복조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 광디스크나 하드디스크(HDD)와 같은 저장기기는 기록 매체의 특성상 기록 밀도를 높이기 위해 RLL변조를 행한다. RLL변조는 m비트의 데이터를 n비트의 부호어로 변환하는 데 (d, k)조건을 만족하도록 부호화한다. 여기서 d 와 k는 각각 두 연속된 "1" 사이의 "0"의 최소 길이 및 최대 길이이다. RLL변조 부호기는 (d, k, m, n)으로 특정 지울수 있다. RLL변조 특성을 갖는 대표적인 예로서, 하드 디스크는 (1, 7)변조 코드를 사용하며, CD(Compact Disc)나 CD-ROM은 EFM(Eight to Fourteen Modulation)변조 코드를 사용하며, DVD(Digital Versatile Disc)-ROM, DVD-RAM은 EFMPlus변조 코드를 사용한다. 여기서 (1, 7)코드의 (d, k, m, n)은 (1, 7, 2, 3)이며, EFM코드의 (d, k, m, n)은 (2, 10, 8, 17)이며, EFMPlus변조 코드의 (d, k, m, n)은 (2, 10, 8, 16)이다. 그러나 다양한 RLL변조 코드가 존재함에도 불구하고 그 공통적인 특징은 d와 k사이에 런 길이가 연속적이다. (1, 7)코드의 경우 2T(d=1)에서 7T(d=6)까지 렌 길이가 연속적으로 존재하고, EFMPlus 코드의 경우 3T(d=2)에서 11T(d=10)까지 렌 길이가 연속적으로 존재한다.

도 1은 통상적인 DVD-RAM의 섹터 포맷을 도시한 것이며, 헤더영역(Header Field), 미러영역(Mirror Field), 데이터 기록 영역(Recording Field)으로 구성된다.

도 2는 도 1의 헤더 영역(Header Field)의 상세도이며, PLL을 위한 VFO(Variable Frequency Oscillator), PID동기화를 위한 AM(Address Mark:3바이트), ID 정보인 PID(4바이트) 및 IED(2바이트), PID와 IED의 정확한 복조를 위한 PA(1바이트)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 어드레스 정보로 동기를 위한 AM 3바이트 및 PID+IED 6바이트 및 PA 1바이트를 포함하여 총 160비트를 포함한다.

도 3은 실제 EFMPlus 변조 코드의 런 길이 분포 히스토그램을 도시한것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 EFMPlus 변조 코드에서는 런 길이가 3T에서 11T까지 연속적으로 존재한다.

고밀도가 요구되는 DVD-RAM이나 HD(High Density)-DVD-RAM과 같은 광디스크 기록 재생 장치의 헤더 및 시스템 정보 영역에 기존의 (1, 7)코드나 EFMPlus 코드와 같은 변조 코드를 적용하기에는 다음과 같은 문제가 발생한다.

즉, 도 1 및 도 2와 같은 구조를 가진 DVD-RAM과 같은 광디스크 기록 재생기기의 경우 서로 다른 매체 특성상 어드레스 정보를 기록하는 헤더 영역과 유저 데이터를 기록하는 데이터 기록 영역에서 요구되는 코드 특성이 다를 수 있으며, 또한 헤더 영역과 데이터 기록 영역에서 요구되는 코드의 특성이 다를수 있다. 이때 데이터 기록 영역에서는 기록 밀도나 DSV(Digital Sum Value) 성능을 높이는 것이 중요하나 헤더 영역이나 시스템 정보 영역에서는 기록 밀도 및 DSV(Digital Sum Value) 성능보다는 검출 신뢰성 확보가 더 중요하다.

따라서 헤더 영역이나 시스템 정보 영역의 데이터 검출 신뢰도를 높이려면 기록 밀도는 적게하는 대신 최소 마크 길이(T)를 크게한다. 그러나 이 경우 코드율 (m/n)이 달라지기 때문에 헤더 영역과 데이터 기록 영역의 각 마크길이를 복구하기 위한 채널 클럭이 달라진다. 여기서 최소 마크 길이 변경으로 인해 채널 클럭이 달라지면 PLL(Phase Loop Locked)이 헤더 영역과 데이터 기록 영역에서 각각 독립적으로 수행해야하기 때문에 동기를 맞추기가 어렵다. 또한 헤더 영역의 길이가 데이터 기록 영역의 길이보다 훨씬 짧기 때문에 헤더 영역내에서 주파수 동기와 위상 동기를 동시에 맞추기는 사실상 불가능하다. 따라서 헤더 영역내에서 정확히 클럭 동기를 맞추기 위해서 헤더 영역의 크기를 증가시키거나 클럭 동기를 위한 별도의 영역을 설정할 경우 이로 인한 부가 정보의 증가로 효율 저하를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 런 길이를 소정 단위의 불연속 간격으로 제한함으로써 지터 마진을 향상시켜 검출 신뢰성을 높이는 RLL 변조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 RLL 변조 코드워드중에서 에러가 발생된 런 길이를 할당된 런길이로 대치함으로써 에러율을 감소시키는 RLL 복조 방법을 제공하는 데있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 광디스크 기록 및/또는 재생 장치에 입력되는 데이터를 최소 런 길이(d), 최대 런 길이(k), 데이터 비트 길이(m), 코드워드 길이(n)를 나타내는(d, k, m, n)으로 표현되는 RLL(Run Length Limited)코드로 변조하는 방법에 있어서,

상기 런 길이를 소정 단위의 불연속 간격으로 제한하고,

그 제한된 런길이 간격(s)을 추가하여 (d, k, m, n, s)로 나타내는 과정을 포함하는 것을 RLL 변조 방법이다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 런 길이를 소정 단위의 불연속적으로 제한하여 그 제한된 런 길이간의 간격(s)을 설정하여, (d, k, m, n, s)로 변조하는 RLL 코드를 사용하는 광디스크 기록 및/또는 재생 장치에서 입력되는 코드 워드를 원래의 비트 데이터로 복조하는 복조 방법에 있어서,

상기 과정에서 입력되는 RLL 변조 코드워드중에서 런 길이 구하고, 그 두 런길이를 페어(Pair)로 하여 에러가 발생된 런 길이를 할당된 런길이로 대치하여 보상하는 전처리 과정;

상기 전처리 과정에서 보상된 코드워드를 상기 변조 코드를 포함하고 있는 룩-엎 테이블을 참조하여 원래의 비트로 복조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 방법이다.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명은 지터 마진을 확보하기 위해 종래의 RLL 변조 코드와는 달리 d에서 k까지 런 길이를 불연속적으로 할당한다. 예를 들면 (d, k)가 (2, 11)인 경우 2T에서 12T까지 3T, 6T, 12T 처럼 불연속적으로 런 길이를 할당한다. 따라서 RLL변조 코드는 최소 런 길이(d), 최대 런 길이(k), 데이터 비트 길이(m), 코드워드 길이(n)를 나타내는(d, k, m, n)에서 런 길이간의 간격을 할당하여 (d, k, m, n, s)로 특징 지울 수있다.

(d, k, m, n, s) 변조 코드의 예를 들면, 3T, 6T, 9T, 12T, 15T ...., 또는 4T, 6T, 8T, 10T, 12T, 14T.......나타낼 수있다.

도 4는 본 발명에 따라 일실시예로 (2, 11, 8, 27, 2)의 변조 코드표를 도시한것이며, 8비트(256개)에 대한 변조 코드를 나태내었다. .

도 4에 도시된 RLL 변조 코드는 변조 테이블의 코드 상태(code state)를 상태1 (state1)만으로 구성하며, 각 코드의 MSB와 LSB에 비트"0"를 둠으로써 임의의 코드와 머지(merge)시에도 경계조건을 만족한다. 그리고 (2, 11, 8, 27, 2)를 만족하는 293개의 코드중에서 최장T인 12T를 갖는 코드중에서 37개를 제거하여 12T 발생 확률을 1/2로 줄였다. 또한 각 코드의 MSB와 LSB에 비트"0"를 둠으로써 지터에 의해 두 코드가 오검출될 확률을 최소화하였다.

도 5을 참조하여 광 디스크(510)에서 픽엎(520)으로 리드된 RF 신호는 재생 앰프기(530)에서 증폭되며, 등화기(540) 및 검출기(550)를 거쳐 펄스신호 형태로 검출된다. 검출기(550)에서 검출된 펄스 신호는 변조코드복조기(560)에서 원래의 신호로 복조되고, ECC(Error Correction Code)디코더(570)에 의해 에러정정된 신호로 발생된다. 이때 변조코드복조기(560)는 전처리기(562) 및 복조기(564)로 구성된다. 전처리기(562)는 복조전에 지터에 의해 발생한 신호를 복조기(564)가 정확히 검출하도록 전처리한다. 복조기(564)는 전처리기(562)에서 보상된 코드워드를 변조 코드를 포함하고 있는 룩-엎 테이블을 참조하여 원래의 비트로 복조한다.

도 6은 (d, k)=(2, 8), 3T 런 길이 간격을 갖고 광 디스크 채널을 통과한 후의 런 길이 분포를 도시한 것이며, 3T, 6T, 9T만 존재하는 RLL 변조 코드의 광 디스크 채널 통과 후 런 렝스의 히스토그램(histogram)이다.

도 6에 도시된 바와 같이 재생시 지터의 영향으로 코드내에 존재하지 않는 2T, 4T, 5T, 7T등 오류 검출을 유발할 수있는 코드가 존재한다. 따라서 재생시에 지터에 의해 나타나는 오류 런 길이들은 복조전에 전처리에 의해 보상한다.

도 7을 참조하면, 3T 간격을 갖는 변조 코드(3T, 6T, 9T, 12T)를 광 디스크에 기록하고 읽어냈을 경우 각종 지터의 영향으로 기록시에 존재하지 않았던 2T, 4T, 5T, 7T등의 신호가 존재한다. 따라서 2T, 4T의 신호는 3T의 신호로, 5T, 7T의 신호는 6T의 신호로 복조전에 보상을 한다. 예를 들면 다음과 같다.

3T 6T 3T 9T 6T

기록: 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1.....

재생: 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0....

4T 5T 2T 10T 5T

전처리후:1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1.....

3T 6T 3T 9T 6T

먼저, 810과정에서 런페어갯수를 위한 레지스터(idx)를 초기화한다.

820과정에서 입력되는 RLL 변조 코드 신호의 런 길이(Run-length)를 구한다. 이때 런 길이를 구하는 일실시예는 다음과 같다.

즉, 재생신호: 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0

런 길이: 4T 5T 2T 10T 5T

830과정에서 820과정에서 구한 런 길이를 두개씩 짝을 지어 런페어(RunPair:idx+1)를 구한다. 즉, (4T 5T), (2T 10T)로 구할 수있다. 이것은 재생시 지터에 의해 검출 오류가 발생할 경우 두 런 길이에 동시에 오류를 유발 시키기 때문이다.

840과정에서 런 길이가 (3T, 6T, 9T)인 변조코드를 참조하여 런 페어(RunPair)값이 3T 혹은 6T 혹은 9T인가를 비교하여 런페어내의 런길이가 할당된 런길이와 같으면 "1"을 그렇지 않으면 "0"를 산출하여 그 값을 레지스터(NRunPair)에 저장한다. 예를 들면

런페어(RunPair) 런페어갯수(NRunPair)

(3, 9) (1, 1)

(2, 5) (0, 0)

(2, 6) (0, 1)

즉, 레지스터(NRunPair)에는 각각 (1, 1), (0, 0), (0, 1)의 값이 저장된다.

850과정에서 레지스터(NRunPair)에 저장된 런페어값을 판단한다.

860과정에서 레지스터(NRunPair)에 저장된 런페어값의 합이 "0(예를 들면(0, 0))"이면 에러가 발생한 경우 이므로 에러가 발생한 현재 런 길이를 가장 근접해 있는 할당 런 길이로 보상한다. 즉, 도 8의 전처리 개념도를 참조하여 설명하면, 런페어값이 "0"에 해당하는 런길이는 (2, 5)이므로 그 중에서 런 길이"2"는 할당된 런 길이중에서 가장 근접한 3T로 대치하여 주고, 런 길이 "5"는 할당된 런 길이중에서 가장 근접한 6T로 대치하여 준다.

870과정에서 레지스터(NRunPair)에 저장된 런페어값의 합이 "1(예를 들면 (0, 1))"이면 두개중의 어느하나가 에러이므로 런페어 "1"을 현재의 런페어레지스터(CRUN)로 입력하여 페어를 위해 다음으로 넘어간다.

880과정에서 레지스터(NRunPair)에 저장된 런페어값의 합이 "2(예를 들면 (1, 1))"이면 에러가 발생하지 않았으므로 현재 런페어로 레지스터(CRUN)저장하고 다음으로 넘어간다.

890과정에서 런 길이에 대한 보상이 모두 완료할 경우 종료하고 그렇지 않으면 720과정으로 복귀한다.

도 9는 상기 도 8의 전처리 과정을 거친 코드의 런 길이 분포를 도시한 것이며, x축은 런 길이이며, y축은 히스트그램(%)이다.

도 9를 참조하면, 도 6과 비교하면 지터에 의해 오검출을 유발시키는 3T, 6T, 9T이외의 코드가 전처리 과정에 의해 나타나지 않게 되고 원래 그대로 3T, 6T, 9T로 복원된다.

도 10은 전처리 전과 후의 검출 성능을 도시한 그래프이며, x축은 입력 SNR(Signal to Noise Ratio)이며, y축은 BER(Bit Error Rate)이다.

도 10을 참조하면 본 발명에 따른 RLL변조 코드는 SNR의 마진을 기존의 코드 대비 3 - 4dB 정도 확보함으로써 지터에 강한 성능을 보인다.

도 11은 본 발명의 RLL 변조 코드 일실시예인 (2, 11, 8, 27, 2)코드의 전처리 후의 성능을 비교한 그래프이며, x축은 입력 SNR(Signal to Noise Ratio)이며, y축은 BER(Bit Error Rate)이다. 도 11을 참조하면 기존의 코드에 비해 SNR이 3dB정도의 성능을 향상시킨다.

도 12의 헤더 영역은 런 길이를 만족하도록 파워 스펙트럼 밀도가 가장 높은 6T 패턴을 VFO 패턴으로 15T패턴을 AM 마크로 설정한다.

도 12와 같이 헤더 영역(header field)이 데이터 기록 영역(recording field)과 변조 방식이 다르게 적용하기 때문에 데이터 영역의 동기(SYNC) 코드와 구분하기 위한 AM 마크를 48비트로 할당할 필요가 없으며, 또한 룩-어헤드(look- ahead)코드가 갖는 PA가 필요없다. 따라서 도 12의 헤더 영역에는 AM을 27비트로 할당하고 PID 6바이트만 필요하기 때문에 총 189비트면 가능하다. 결국 본 발명에 따른 RLL 변조 코드를 도 12의 헤더 영역에 적용했을 경우 기존 코드 대비 부가율은 18.125%가되며, 이에 따라 헤더 영역과 데이터 기록 영역에서는 동일 클럭으로 동작하여 주파수 동기와 위상 동기가 일치하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, DVD-RAM, HD-DVD-RAM과 같은 광디스크 기록 재생 장치에서 헤더 영역과 데이터 영역에서 각 영역의 특성에 맞는 RLL 변조 코드를 적용함으로써 헤더 영역에서는 검출신뢰도를 향상시키고, 데이터 기록 영역에서는 기록 밀도와 DC억압성능을 향상시킬 수있다. ,

Claims

광디스크 기록 및/또는 재생 장치에 입력되는 데이터를 최소 런 길이(d), 최대 런 길이(k), 데이터 비트 길이(m), 코드워드 길이(n)를 나타내는(d, k, m, n)으로 표현되는 RLL(Run Length Limited)코드로 변조하는 방법에 있어서,

상기 런 길이를 소정 단위의 불연속 간격으로 제한하고,

그 제한된 런길이 간격(s)을 추가하여 (d, k, m, n, s)로 나타내는 과정을 포함하는 것을 RLL 변조 방법.
제1항에 있어서, 상기 변조 코드 (d, k, m, n, s)는 변조 테이블의 코드 상태를 한개의 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 RLL 변조 방법.
제1항에 있어서, 상기 (d, k, m, n, s)로 나타내어지는 코드들중 최장T를 갖는 코드중에서 소정개수 제거하는 것임을 특징으로 하는 RLL 변조 방법.
제1에 있어서, 상기 (d, k, m, n, s)로 나타내어지는 코드들중 각 코드의 최상위비트(MSB)와 최하위비트(LSB)에 비트"0"를 부가하는 것을 특징으로 하는 RLL 변조 방법.
제1항에 있어서, 상기 (d, k, m, n, s)는 (2, 11, 8, 27, 2)인것임을 특징으로 하는 RLL 변조 방법.
제1항에 있어서, 상기 (d, k, m, n, s)코드는 상기 광디스크의 헤더 영역에 적용하는 것임을 특징으로 하는 RLL 변조 방법.
런 길이를 소정 단위의 불연속적으로 제한하여 그 제한된 런 길이간의 간격(s)을 설정하여, (d, k, m, n, s)로 변조하는 RLL 코드를 사용하는 광디스크 기록 및/또는 재생 장치에서 입력되는 코드 워드를 원래의 비트 데이터로 복조하는 복조 방법에 있어서,

상기 과정에서 입력되는 RLL 변조 코드워드중에서 런 길이 구하고, 그 두 런길이를 페어(Pair)로 하여 에러가 발생된 런 길이를 할당된 런길이로 대치하여 보상하는 전처리 과정;

상기 전처리 과정에서 보상된 코드워드를 상기 변조 코드를 포함하고 있는 룩-엎 테이블을 참조하여 원래의 비트로 복조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 방법.
제7항에 있어서, 상기 전처리 과정은

입력되는 RLL변조코드로 부터 런 길이를 구하는 과정;

상기 과정에서 구해진 런길이를 두개씩 페어로 구성하는 과정;

상기 과정에서 구성된 런길이 페어 값이 할당된 런길이값에 포함되는 않으면 그 런페어 값 각각을 상기 할당된 런길이중에서 가장 근접하게 위치한 런길이로 대치하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 방법.