KR100644611B1 - 데이터 변조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 데이터 변조 방법과 장치 및 코드 배치 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 m비트의 소스데이터를 최소 구속장 d와 최대 구속장 k로 제한하면서 n비트(n≥m)의 코드워드로 변환하는 데이터 변조장치에 있어서, 다중화 정보를 이용하여 일정 길이로 분할된 입력 데이터를 다중화하여 다중화된 데이터열을 제공하는 다중화 수단, 상기 다중화된 데이터열에 대해 별도의 부가 비트가 부가된 DC 제어 변환표를 사용하지 않는 weak DC-free RLL(Run Length Limited) 변조를 수행하는 엔코딩수단, 및 상기 다중화되고 RLL 변조된 코드열중에서 가장 DC성분이 작은 코드열을 선택하는 선택 수단을 포함한다. 따라서, 본 발명은 불충분한 DC 억압 변조 코드에 대해 멀티모드 코딩 방식을 결합하여 DC 억압 능력을 향상시킨 고효율의 변조 코드를 제공함으로서 기록밀도 측면에서 높은 효율성을 제공한다.

Description

데이터 변조 장치{Data modulation apparatus}
도 1은 종래 코드들의 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 곡선을 보인 도면,
도 2는 본 발명에 의한 데이터 변조 장치의 일 실시 예에 따른 블록도,
도 3은 주 변환 코드 그룹들의 코드워드 특성을 정리한 표,
도 4는 DC 제어용 보조 변환 코드 그룹들의 코드워드 특성을 정리한 표,
도 5는 엔드 제로수(EZ)에 따라 결정되는 다음 코드 그룹(ncg)을 정리한 표,
도 6은 코드워드 a와 b가 연결될 때 구속장의 조건을 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 6을 통해 구속장의 조건을 만족하지 못하는 경우 코드 변환 전과 후에 따른 파라미터 INV의 변화를 보인 표,
도 8은 DC 제어가능한 코드워드 b1, b2로 인한 코드열의 분기 예,
도 9는 도 2에 도시된 동기 및 다중화 ID 삽입기에서 다중화 정보가 다중화 ID로의 변환의 예를 보인 변환표,
도 10a 내지 도 10e는 상술한 사항들을 고려하여 생성 및 배치한 주 변환 코드표,
도 11은 상술한 사항들을 고려하여 생성 및 배치한 DC 제어용 보조 변환 코드표,
도 12는 본 발명의 RLL(1,7) 코드의 PSD 곡선을 보인 도면,
도 13은 본 발명의 RLL(1,7) 코드와 기존의 코드와의 기록 밀도와 기록 효율을 비교한 표,
도 14는 본 발명의 RLL(2,10) 코드의 PSD 곡선을 보인 도면,
도 15는 본 발명의 RLL(2,10) 코드와 기존의 EFMP 코드와의 기록 밀도와 기록 효율을 비교한 표이다.
본 발명은 n비트의 소스 코드를 m비트의 채널 코드로 변조하는 방법과 장치 및 코드 배치 방법에 관한 것으로, 특히 높은 코드 효율과 DC 억압 능력이 뛰어난 변조 코드를 제공하는 변조 방법과 장치 및 코드 배치 방법에 관한 것이다.
DC 억압 능력이 없는 변조 코드에 DC 억압 능력을 부여하기 위한 방법 중 멀티모드(multimode) 코딩 방식이 있다. 이는 입력 데이터열에 a비트의 부가 정보를 삽입하고, 이 부가 정보에 따라 2a가지의 다른 랜덤 데이터열을 만들고 그 2a가지의 랜덤 데이터열에 DC 억압 능력이 없는 변조를 수행하더라도 그 중에서 가장 DC 성분이 적은 변조된 데이터열을 선택함으로서 DC 억압 능력을 갖도록 하는 방법이다.
종래에는 미합중국 특허번호 6,225,921호의 "Device for encoding/decoding n-bit source words into corresponding m-bit channel words, and vice versa"에서 예시한 d=1, k=7, m=2, n=3인 코드의 코드율(R)은 약 2%의 리던던시가 포함되면 R=49/75=0.6533이며, 코드효율(Code Efficiency: R/C(d,k))은 R/C(d,k)= 0.6533/0.6793=96.2%이다. 미합중국 특허번호 6,225,921호에서 사용된 변조 코드를 설명의 편의상 이하 "A-Code"라고 지칭한다.
미합중국 특허번호 6,281,815 호의 "Method of allocating RLL code having enhanced DC suppression capability, modulation method, demodulation method, and demodulation apparatus therefor"에서 예시한 d=1, k=8, m=8, n=12인 코드의 코드율(R)은 약 2%의 리던던시가 포함되면 R=32/49=0.6531이며 코드효율(R/C(d,k))은 R/C(d,k)=0.6531/0.6853=95.3%이다. 미합중국 특허번호 6,281,815호에서 사용된 변조 코드를 설명의 편의상 이하 "B-Code"라고 지칭한다. C는 코드의 d와 k에 따른 Capacity를 의미한다.
또한, Kees A. Schouhamer Immink, "Codes for Mass Data Storage Systems," Shannon Foundation Publishers, 1999의 13장에 설명한 Guided Scrambling 방법을 사용하여 데이터 25바이트마다 리던던시 4비트를 삽입하고 d=1, k=7변조를 수행하는 경우 코드율(R)은 R=200/306=0.6536이며, 코드효율(R/C(d,k))은 R/C(d,k)=0.6536/0.6793=96.2%이다. 위 문헌에서 사용된 변조코드를 설명의 편의상 이하 "C-Code"라고 한다.
상기의 종래 기술 3가지의 변조 방법에 따른 코드 효율이 95.3%~96.2%로 유사하고 이들 코드의 DC 억압 능력을 나타내는 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 곡선은 도 1에 도시된 바와 같다.
그러나, 상술한 문헌에서 예시한 멀티모드 코딩 방식도 충분한 DC 억압 능력 을 가지려면 데이터열을 랜덤 데이터로 만들기 위한 부가 정보의 빈도수를 그만큼 높여야 한다. 또한, 높은 코드 효율을 갖는 변조 기법을 개발하더라도 DC 억압 능력이 충분하지 않은 경우도 있다. 그 예로, 상술한 미합중국 특허번호 6,281,815호에 개시된 B-Code도 리던던시가 없으면 DC 억압은 가능하나 별도의 부가 비트 없이는 만족할 만한 DC 억압 성능을 갖지 못하고 있다. 이하, 리던던시가 없으면 DC 억압은 가능하나 별도의 부가 비트가 없어 억압 성능은 떨어지는 코드를 불충분한 DC 억압 변조 코드(week dc-free modulation code)라고 지칭한다.
따라서, 본 발명의 목적은 DC 억압 성능은 3가지의 종래 기술과 같이 유지하면서 불충분한 DC 억압 변조 코드와 멀티모드 코딩 방식을 결합하여 고효율(high-efficient)이면서도 DC 억압 능력이 뛰어난 변조 코드를 제공하는 데이터 변조 방법과 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 불충분한 DC 억압 변조 코드를 배치함에 있어서, 구속장 제한을 가진 코드워드를 생성하고 코드열 배치시 경계 규칙에 따라 코드워드가 대체되는 경우에도 최초의 코드열 특성을 그대로 유지하도록 코드워드를 배치하는 코드 배치 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 m비트의 소스데이터를 최소 구속장 d와 최대 구속장 k로 제한하면서 n비트(n≥m)의 코드워드로 변환하는 데이터 변조 방법에 있어서: (a) 입력 데이터열을 일정 길이로 분할하고, 상기 분할된 입력 데이터열을 다중화 정보를 이용하여 소정의 다중화 방식에 의해 다중화해서 다중화된 데이터열을 제공하는 단계; 및 (b) 상기 다중화된 데이터열에 대해 별도의 부가 비트가 부가된 DC 제어 변환표를 사용하지 않는 weak DC-free RLL(Run Length Limited) 변조를 수행하고, 다중화되고 RLL 변조된 코드열 중에서 가장 DC 성분이 작은 코드열을 제공하는 단계를 포함하는 데이터 변조 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 목적은 m비트의 소스데이터를 최소 구속장 d와 최대 구속장 k로 제한하면서 n비트(n≥m)의 코드워드로 변환하는 변조장치에 있어서: 다중화 정보를 이용하여 일정 길이로 분할된 입력 데이터를 다중화하여 다중화된 데이터열을 제공하는 다중화 수단; 상기 다중화된 데이터열에 대해 별도의 부가 비트가 부가된 DC 제어 변환표를 사용하지 않는 weak DC-free RLL(Run Length Limited) 변조를 수행하는 엔코딩 수단; 및 상기 다중화되고 RLL 변조된 코드열중에서 가장 DC성분이 작은 코드열을 선택하는 선택 수단을 포함하는 데이터 변조 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 상기 목적은 m비트의 소스데이터를 최소 구속장 d=1, 최대 구속장 k=7로 제한하면서 n비트(n≥m)의 코드워드들을 배열하는 코드 배치 방법에 있어서: 코드워드 a와 코드워드 b가 연결되고 코드워드 a가 선행하는 코드워드이며 코드워드 b는 코드워드 b1과 코드워드 b2중 선택이 가능하고 코드워드 a와 코드워드 b1이 연결되는 코드열을 코드열 X1, 코드워드 a와 코드워드 b2가 연결되는 코드열을 코드열 X2라 할 때 코드워드 b1과 b2는 코드워드내의 비트 "1"의 수가 홀수 인지 또는 짝수인지에 따라 다음 코드워드의 천이를 예측하는 INV 파라미터가 반대값을 갖도록 배치하는 단계; 및 코드워드 a와 코드워드 b1 또는 b2가 연결될 때 경계 규칙에 의해 코드워드 a 또는 코드워드 b1,b2가 다른 코드워드로 변환된다고 하더라도 코드열 X1과 X2는 그대로 INV 파라미터 값이 반대로 유지되도록 배치하는 단계를 포함하는 코드 배치 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 분야에 따르면 상기 목적은, 데이터 변조 장치에 있어서, 소스 데이터를 최소 구속장 d와 최대 구속장 k로 제한하면서 코드워드로 변조하는 엔코더를 포함하며, 상기 엔코더는, 선행하는 코드워드 a의 LSB로부터 MSB 방향으로 연속하는 "0"의 수를 나타내는 코드워드 a의 엔드제로와 상기 코드워드 a에 연결되는 코드워드 b의 MSB로부터 LSB 방향으로 연속하는 "0"의 수를 나타내는 코드워드 b의 리드제로를 더한 값이 상기 최소 구속장 d보다 작거나 상기 최대 구속장 k보다 큰 경우, 상기 코드워드 a의 엔드제로와 상기 코드워드 b의 리드제로를 더한 값이 상기 최소 구속장 d 이상이 되거나 상기 최대 구속장 k 이하가 되도록 상기 코드워드 a를 변경하는 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치를 제공하는데 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 데이터 변조 장치의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 2를 참조하면, 입력 데이터열은 수학식 1에 도시된 바와 같이 x=(x0, x1, ..., xk-1)로 표시할 수 있고, vXu 분할기(10)에서 입력 데이터열을 수학식 2에 도시된 바와 같이 vXu(=k)로 나누는 데, 즉 v바이트 단위의 입력 데이터열에 대해 u 바이트 길이로 나눈다.
Figure 112004012867259-pat00001
Figure 112004012867259-pat00002
여기서, xi,j = xixu+j 이다.
다중화기(20)는 분할기(10)에 의해 분할된 vXu의 각각의 데이터열에 a비트의 부가 정보를 붙여서 L=2a개의 데이터열로 다중화한 후 부가된 다중화 정보 s에 따라 데이터열을 랜덤 데이터로 변환한다. 랜덤 데이터로의 변환이 끝나면 수학식 3 및 수학식 4와 같이 하나의 데이터열 yi에 대해 2a개로 다중화된 서로 다른 내용의 데이터가 만들어진다.
Figure 112004012867259-pat00003
Figure 112004012867259-pat00004
여기서, 함수 f(
Figure 112004012867259-pat00005
/s)는 다중화 정보 s를 이용하여
Figure 112004012867259-pat00006
에 대해 랜덤 데이터로 만든 결과를 의미한다.
동기 및 다중화 ID 삽입기(30)는 부가된 다중화 정보에 따른 복수(여기서는 L=2a) 채널로 구성될 수 있으며, 2a개로 다중화된 랜덤 데이터열에 대해 즉, 다중화 정보가 부가된 다중화된 데이터열에 동기 패턴을 삽입하고, 다중화 정보를 다중화 식별자(ID)로 변환한다.
엔코더(40)는 부가된 다중화 정보에 따른 복수(여기서는 L=2a) 채널로 구성될 수 있으며, 불충분한 DC 억압 코드에 대한 RLL(Run Length Limited) 변조를 수행한다. 본 발명의 엔코더(30)는 부가 비트가 부가된 별도의 DC 억압용 코드 변환표를 가지지 않아 리던던시가 없으면 DC 억압은 가능하나 억압 성능은 떨어지는 코드를 사용하는 데, 일 실시 예로서, 엔코더(40)의 최소 구속장(d)=1, 최대 구속장(k)=7로 하여 그 예로 RLL(1,7,8,12) 코드를 사용할 수 있다. 동기 및 다중화 ID 삽입기(30)에서 다중화 정보를 다중화 ID로의 변환은 최소 구속장(d)=2, 최대 구속장(k)=7로 하여 최소 구속장을 키움으로서 최소 마크(또는 피트)의 크기를 키워 신호의 간섭 잡음을 줄일 수 있다. 다른 실시 예로서 엔코더(40)의 최소 구속장(d)=2, 최대 구속장(k)=10이 될 수 있으며, 그 예로 RLL(2,10,8,15) 코드를 들 수 있다.
비교 및 선택기(50)는 RLL 변조된 2a개의 변조 스트림에 대해 DC 성분이 가 장 적은 변조 스트림 하나를 선택한다.
다음은 본 발명에서 제안하고 있는 weak dc-free RLL 변환 코드에 대해 설명한다.
(d,k,m,n)으로 표현되는 RLL 코드에서 코드의 성능을 표현하는 요인 중에서 크게 기록 밀도의 측면과 DC 성분을 억압하는 능력을 보고, 그 코드의 우수함을 평가한다. 여기서, m은 데이터 비트수(일명 소스 데이터의 비트수, 정보 워드 비트수라고도 함), n은 변조 후의 코드워드 비트수(일명 채널 비트수라고도 함), d는 코드워드 내에서 1과 1 사이에 존재할 수 있는 연속되는 0의 최소수(최소 구속장(Minimum Run Length Limit)이라고 함), k는 코드워드내에서 1과 1사이에 존재할 수 있는 연속되는 0의 최대수(최대 구속장(Maximum Run Length Limit)이라고 함)이다. 코드워드내 비트 간격은 T(기록 또는 재생시 클럭 주기에 해당)로서 나타낸다.
변조 방법에서 기록 밀도를 향상시킬 수 있는 방법은 d와 m은 주어진 조건으로 둔채 코드워드의 비트수 n을 줄이는 것이다. 그러나, RLL 코드는 코드워드내에서 최소 구속장 d와 최대 구속장 k를 만족해야 한다. 이 (d,k) 조건을 만족하면서 데이터 비트수가 m이라고 할 때 RLL(d,k)를 만족하는 코드워드의 수는 2m개 이상이면 된다. 그러나, 실제 이러한 코드를 사용하기 위해서는 코드워드와 코드워드가 연결되는 부분에서도 런길이 제한 조건, 즉 RLL(d,k) 조건을 만족해야 하며, 광디스크 기록/재생장치와 같이 코드의 DC 성분이 시스템 성능에 영향을 주는 경우에는 사용하고자 하는 코드가 DC 억압 능력을 가져야 한다.
본 발명에서는 소스코드에 대해 변환될 코드워드의 코드표는 크게 2가지 즉, 1) 주 변환표, 2) DC 제어용 보조 변환표로서 생성된다.
각각의 변환표내의 코드워드 생성방식은 아래와 같으며, 최소 구속장이 1이고 최대 구속장이 7인 (1,7) 코드를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3은 주코드 변환표의 여러 코드워드 그룹과 해당 코드그룹의 코드워드 특성을 표로 나타낸 것이다.
코드의 최소 구속장을 d, 최대 구속장을 k, 소스데이터의 비트수를 m, 변조후의 코드워드의 비트수를 n이라 하고 코드워드의 LSB(Least Significant Bit)로부터 MSB(Most Significant Bit)방향으로 연속하는 0의 수를 EZ(End Zero), MSB로부터 LSB방향으로 연속하는 0의 수를 LZ(Lead Zero)라 할 때 d=1, k=7, m=8, n=12, 0≤EZ≤5인 코드워드를 LZ의 조건에 따라 분류하면 다음과 같다.
(1) 1≤LZ≤7를 만족하는 코드워드의 수 : 210개
(2) 0≤LZ≤4를 만족하는 코드워드의 수 : 316개
(3) 0≤LZ≤2를 만족하는 코드워드의 수 : 264개
m=8인 소스데이터의 변조를 위해서는 코드워드의 수가 최소 256개 이상이어야 하지만, 위에서 (1)의 경우 코드워드의 수가 256개에 미치지 못하므로 다른 LZ 조건을 만족하는 코드워드 중에서 일부를 가져와 필요한 코드워드의 수를 만족시키도록 할 수 있다. 이 경우 상기 (2)에서 LZ=0인 코드워드중에서 1010xxxxxxxx인 51개를 빼서 상기 (1)의 그룹에 추가하면 상기 (1) 그룹에 속하는 코드워드의 수는 261개가 되며 상기 (2)의 그룹에 속하는 코드워드의 수는 316-51=265개, 상기 (3)의 그룹에 속하는 코드워드의 수는 264개로 (1)~(3) 그룹 모두 256개 이상의 코드워드를 보유하게 되어 각 조건에 해당하는 그룹의 코드워드의 수가 8비트의 소스 데이터에 대해 256개라는 변조 코드워드의 최소 개수를 만족시킬 수 있다. 이 중 각각 256개의 코드워드만을 골라 3개의 주코드 변환표(MCG1~MCG3)를 만든다. 도 3의 표에서 MCG(Main Code Group)1은 상기 (1)의 조건에 해당하는 코드워드들과 (2)를 만족하는 그룹으로부터 가져온 일부(51개)의 코드워드들을 포함하는 그룹의 명칭이고, MCG2와 MCG3는 각각 차례로 상기 (2),(3)의 조건에 해당하는 코드워드들을 포함하는 그룹의 명칭이며, 이들 주코드 그룹들(MCG1-MCG3) 각각으로부터 256개의 코드워드들만이 소스코드에 대한 변환 코드들로서 사용될 수 있다.
도 4는 DC 제어용 보조 변환표의 여러 코드워드 그룹과 해당 코드그룹의 코드워드 특성을 표로 나타낸 것이다.
DC 제어용 보조 변환표내의 코드워드는 d=1, k=7, m=8, n=12인 코드워드중 6≤EZ≤7를 만족하는 코드워드와 주코드 그룹(Main Code Group)에서 남는 코드워드들과 LZ=5, 6 또는 LZ=3인 코드워드를 합쳐 DC 제어용 보조 코드그룹(ACG)의 코드워드로서 사용한다. 이 코드워드의 생성 조건을 구체적으로 설명하면 다음과 같으며, 각 항목은 차례로 도 4의 표에서 DC 제어용 보조 변환표의 이름은 ACG1,ACG2,ACG3로서 나타내어지고 있다.
ACG1: 6≤EZ≤7이고 LZ≠0을 만족하는 코드워드 8개 + MCG1에서 남는 코드워드 5개 + 6≤EZ≤7이고 LZ=0이면서 1010xxxxxxxx인 코드워드 2개 = 15개
ACG2: 6≤EZ≤7이고 0≤LZ≤6을 만족하는 코드워드 12개 + 0≤EZ≤5이고 5≤LZ≤6을 만족하는 코드워드 21개 + MCG2에서 남는 코드워드 9개 - 6≤EZ≤7이고 LZ=0이면서 1010xxxxxxxx인 코드워드 2개 = 40개
ACG3: 6≤EZ≤7이고 0≤LZ≤3을 만족하는 코드워드 10개 + 0≤EZ≤5이고 LZ=3을 만족하는 코드워드 33개 + MCG3에서 남는 코드워드 8개 = 51개
도 5는 도 3에서 설명한 주 변환표와 도 4에 도시된 DC 제어용 보조 변환표에서 이전 코드워드 a의 엔드 제로(EZ_a)에 따라 결정되는 다음 코드 그룹(M=ncgdet) 즉, 이전 코드워드 a의 다음 코드 그룹을 나타내는 파라미터 ncg를 정리한 표이다. 코드워드 b는 이전 코드워드 a의 엔드 제로수(EZ_a)에 따라 그 코드워드 b가 속해있는 코드그룹이 정해지게 되는 데, EZ_a가 0이면 다음 코드워드 b가 속해있는 코드그룹은 1(=MCG1)이고, EZ_a가 1이상이고 3이하이면 다음 코드워드 b가 속해있는 코드그룹은 2(=MCG2)이고, EZ_a가 4이상이고 7이하이면 코드워드 b가 속해있는 코드그룹은 3(=MCG3)이다.
한편, 코드워드 a와 코드워드 b가 연결되는 지점에서도 구속장 (d, k)조건을 만족해야한다. 도 6은 코드워드 a와 b가 연결될 때 구속장의 조건을 위해 고려해야 할 것을 보인 것이다. 도 6에서 코드워드 a의 엔드 제로(EZ_a)와 코드워드 b의 리드 제로(LZ_b)를 더한 값이 최소 런 길이 d 이상이고 최대 런 길이 k 이하여야 한다는 것이 구속장의 조건을 만족하는 것이라 할 수 있다.
도 7은 도 6을 통해 설명한 구속장의 조건을 만족하지 못하는 경우가 발생하는 경우, 코드 변환 전과 후에 따른 파라미터 INV의 변화를 보이고 있다. 파라미터 INV는 다음 코드워드의 천이를 알 수 있는 파라미터로서, 코드워드내에서 비트 "1"의 수가 짝수개이면 INV값은 "0"이고, 코드워드내에서 비트 "1"의 수가 홀수개이면 INV의 값은 "1"이다. 부가적으로, DSV(Digital Sum Value)는 코드워드 스트림에서 디지털 합 값으로서, DSV의 절대치가 작으면 직류 성분 또는 저주파 성분이 적음을 의미한다. CSV는 코드워드내에서 디지털 합 값으로서 CSV가 작으면 코드워드의 직류 성분 또는 저주파 성분이 적음이 의미하며, 코드 변환중에 직류 성분이나 저주파 성분의 평가에는 CSV가 이용된다. 코드워드 스트림에서 현 코드워드까지 누적된 INV의 값이 "0"이면 다음 코드워드의 CSV값을 그 코드워드 이전까지의 누적된 DSV값에 그대로 더하여 DSV값을 갱신하고, 누적된 INV값이 "1"이면 다음 코드워드의 CSV값의 부호를 반전시켜 그 코드워드 이전까지의 누적된 DSV값에 더하여 DSV값을 갱신한다.
도 7을 참조하면, 코드워드 b는 이전 코드워드 a의 EZ에 따라 그 코드워드 b가 속해 있는 코드그룹이 정해지게 되는데, 주 변환표와 DC 제어용 보조 변환표에서 코드워드 수가 부족하여 다른 코드 변환표에서 코드워드를 빌려온 코드그룹이 지정되는 경우에 (d,k) 조건을 만족하지 못하는 경우가 발생한다. 도 7에서는 d ≤ EZ_a+LZ_b ≤ k를 위반하는 경우를 예시하였으며 이 경우에는 코드워드 a의 EZ가 바뀌게 되는데 이렇게 구속장 조건을 만족하지 않아 코드워드 변화가 일어나게 되는 것을 경계 규칙이라 한다. 코드워드 스트림내의 비트 "1"의 수가 짝수인지 홀수인지를 나타내는 파라미터 INV는 경계 규칙에 의해 코드 변화 전의 상태로부터 변할 가능성이 있다. 이런 특징때문에 코드워드를 배치할 때 특히 DC 제어가 가능한 코드 변환표끼리는 주의가 필요하다.
도 8은 DC 제어 가능한 코드워드 b1, b2로 인한 코드열의 분기 예를 도시한 것이다. 본 발명의 코드 변환에 있어 가장 큰 특징중 하나는 DC 제어를 하기 위해 선택가능한 두개의 코드 변환표내의 코드워드들은 INV(코드워드 스트림내의 비트 "1"의 수가 짝수 또는 홀수를 나타냄) 특징을 반대로 유지하도록 되어 있다. 이렇게 하면 두 개의 코드변환표내의 코드워드들은 INV가 반대이므로 두 코드워드 중 하나는 DC 제어가 최적인 방향으로 진행될 수 있기 때문이다. 그러나 앞서 경계 규칙에서 설명했듯이 INV에 변화가 발생하는 경우가 있는데 이 경우는 DC 제어가 가능한 시점에서의 선택가능한 두개의 코드 변환표에 모두 같은 현상 즉, INV가 두개의 선택가능한 코드 변환표에서 똑같이 변화되면 아무런 문제가 없다. 이를 위해 본 발명에서는 다음과 같은 사항을 고려해서 코드 변환표를 설계하였다.
먼저, 도 8의 A, 즉, 코드워드 a와 코드워드 b가 연결되는 지점에서 코드워드 b로서 선택가능한 b1과 b2인 경우, EZ_a가 "xxxxxxxxx101"일 때, LZ_b1(코드워드 b1의 리드 제로수)가 "101xxxxxxxxx"이면, 그때 LZ_b2(코드워드 b2의 리드 제로 수)가 각각 "101xxxxxxxxx"가 된다. 즉, 리드 제로수가 "101xxxxxxxxx"인 코드워드들은 MCG1과 ACG1내의 같은 위치에 배치하고, EZ가 "xxxxxxxxx101"인 모든 코드들은 각각 MCG1과 ACG1, MCG2와 ACG2, MCG3와 ACG3내의 같은 위치에 배치하여 코드워드 a의 엔드 제로수가 "xxxxxxxxx101"인 경우 경계 규칙에 의해 코드워드 b1이 속해있는 코드열이나 코드워드 b2가 속해있는 코드열 모두 코드워드 a의 INV가 바뀌거나 또는 모두 바뀌지 않아 결국 두 코드열의 INV는 반대로 유지하도록 한다.
다음으로, 도 8의 B 즉, 코드워드 b와 코드워드 c가 연결되는 점에서 코드워드 b1과 b2가 각각 코드워드 c와 연결될 때 경계 규칙에 의해 코드워드 b1,b2 또는 코드워드 c가 다른 코드워드로 변환된다고 하더라도 코드워드 b1과 코드워드 c가 연결되는 코드열과 코드워드 b2와 코드워드 c가 연결되는 코드열은 그대로 파라미터 INV값이 반대로 유지된다.
동기 패턴 및 다중화 ID에 대해 설명한다.
비트 1과 1사이의 0의 최대수 k=7로 제한된 변조 방식에서 동기 패턴으로 k=7의 제한을 위반하는 "010000000010000000010"을 사용하기로 한다.
Sync Pattern : 010000000010000000010
다중화 ID는 데이터열의 다중화를 위해 4비트의 다중화 정보를 이용해서 도 9에 도시된 바와 같이 6비트로 변환되고, 이 경우 하나의 데이터열은 L=24=16종류의 랜덤 데이터열로 변환된다.
도 10a 내지 도 10e는 상술한 사항들을 고려하여 생성 및 배치한 주 변환 코드표이다.
도 11은 상술한 사항들을 고려하여 생성 및 배치한 보조 DC 제어용 코드 변환표이다. DC 제어용 보조 변환표내의 코드워드를 사용할 때에는 이전 코드워드(도 8의 코드워드 a)와 뒤에 따라오는 코드워드(도 8의 코드워드 c)와의 런 길이 위반 여부를 검사한 뒤 위반하지 않는 경우에만 사용하여야 한다.
도 12는 본 발명에서 제안한 방식대로 RLL(1,7) 변조를 수행한 후 코드열에 대한 PSD 곡선을 보인 도면이다.
도 13은 본 발명에서 제안한 RLL(1,7) 코드와 종래의 코드들(A-Code, B-Code, C-Code)과 비교하여 얻어진 코드율과 코드효율을 정리한 표이다. 본 발명의 RLL(1,7) 코드는 종래의 코드열과 비교하여 유사한 DC 억압능력을 가지면서 코드의 효율이 높고 기록밀도를 약 2% 올릴 수 있는 장점이 있다.
도 14는 RLL(2,10,8,15) 코드를 본 발명에 적용하였을 경우 종래의 DVD에서 사용되고 있는 EFMP(Eight to Fourteen Modulation Plus) 코드와 DC 억압 능력을 비교한 PSD 곡선을 보이고 있다. 여기서, EFMP 코드는 주 변환 코드표와는 별도의 DC 제어용 코드 변환표를 사용해서 DC 억압을 행하는 코드이다. RLL(2,10,8,15) 코드의 일 예는 동일 출원인에 의해 출원된 국내 출원 번호 P2001-0021360호에 개시되어 있으며, 본 발명에서는 부가 비트를 사용한 DC 억압용 코드 변환표를 사용하지 않고 주 변환표와 DC 제어용 보조 변환표를 사용하는 불충분한 DC 억압 RLL 변조를 수행하고 있다.
도 15는 종래의 EFMP 코드와 본 발명이 적용된 RLL(2,10,8,15) 코드를 비교하여 코드율과 코드 효율을 정리한 표이다. 본 발명에서 제안한 방식의 RLL(2,10,8,15) 코드가 EFMP와 비교해서도 유사한 DC 억압 능력을 가지면서 높은 코드효율을 갖고 기록밀도도 약 5.4% 향상된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 불충분한 DC 억압 변조 코드에 대해 멀티모드 코딩 방식을 결합하여 DC 억압 능력을 향상시킨 고효율의 변조 코드를 제공함으로서 기록밀도 측면에서 높은 효율성을 제공한다.
또한, 본 발명은 불충분한 DC 억압 RLL 변조시 코드워드들 사이에 구속장 조건을 만족하지 않아 코드워드를 다른 코드워드로 대체하는 경우에도 코드열의 DC 억압 능력을 유지하도록 코드워드를 배치함으로써 코드열의 보다 나은 DC 억압 능력을 제공한다.

Claims (14)

  1. m비트의 소스데이터를 최소 구속장 d와 최대 구속장 k로 제한하면서 n비트(n≥m)의 코드워드로 변환하는 데이터 변조장치에 있어서,
    다중화 정보를 이용하여 일정 길이로 분할된 입력 데이터를 다중화하여 다중화된 데이터열을 제공하는 다중화 수단;
    상기 다중화된 데이터열에 대해 별도의 부가 비트가 부가된 DC 제어 변환표를 사용하지 않는 weak DC-free RLL(Run Length Limited) 변조를 수행하는 엔코딩수단; 및
    상기 다중화되고 RLL 변조된 코드열중에서 가장 DC성분이 작은 코드열을 선택하는 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    입력 데이터열을 일정 길이로 분할하는 분할 수단; 및
    상기 다중화 정보가 부가된 다중화된 데이터열에 동기 패턴을 삽입하고 상기 다중화 정보를 다중화 식별자정보(ID)로 변환하는 동기 및 다중화 ID 삽입 수단을 더 포함하는 데이터 변조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다중화 수단은 분할된 입력 데이터를 스크램블 방식을 이용하여 랜덤 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다중화 수단은 분할된 입력 데이터를 인터리브 방식을 이용하여 랜덤 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엔코딩 수단은 DC 제어를 위해 선택 가능한 두 종류의 코드그룹 즉, 주 변환 코드그룹과 DC 제어용 보조 변환 코드그룹내의 동일 데이터에 대한 코드워드가 서로 반대의 INV값을 갖는 특징을 가지고, INV는 코드워드 스트림내에서 비트 "1"의 수가 홀수인지 짝수인지에 따라 다음 코드워드의 천이 방향을 예측하는 파라미터인 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔코딩 수단은 최소 구속장(d)=1, 최대 구속장(k)=7인 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소스워드의 비트 길이가 8일 때, 상기 변조 코드워드의 길이는 12비트인 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 동기 및 다중화 ID 삽입 수단은 최소 구속장(d)=1, 최대 구속장(k)=7인 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 엔코딩 수단은 최소 구속장(d)=1, 최대 구속장(k)=7이고, 상기 동기 및 다중화 ID 삽입 수단은 최소 구속장(d)=2, 최대 구속장(k)=7로서 최소 구속장을 키움으로서 최소 마크(또는 피트)의 크기를 키우는 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 엔코딩 수단은 최소 구속장(d)=2, 최대 구속장(k)=10인 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소스워드의 비트 길이가 8일 때, 상기 변조 코드워드의 길이는 15비트인 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 동기 및 다중화 ID 삽입 수단은 최소 구속장(d)=2, 최대 구속장(k)=10인 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  13. 데이터 변조 장치에 있어서,
    소스 데이터를 최소 구속장 d와 최대 구속장 k로 제한하면서 코드워드로 변조하는 엔코더를 포함하며, 상기 엔코더는,
    선행하는 코드워드 a의 LSB로부터 MSB 방향으로 연속하는 "0"의 수를 나타내는 코드워드 a의 엔드제로와 상기 코드워드 a에 연결되는 코드워드 b의 MSB로부터 LSB 방향으로 연속하는 "0"의 수를 나타내는 코드워드 b의 리드제로를 더한 값이 상기 최소 구속장 d보다 작거나 상기 최대 구속장 k보다 큰 경우, 상기 코드워드 a의 엔드제로와 상기 코드워드 b의 리드제로를 더한 값이 상기 최소 구속장 d 이상이 되거나 상기 최대 구속장 k 이하가 되도록 상기 코드워드 a를 변경하는 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 엔코더는,
    상기 최소 구속장 d가 1이고, 상기 최대 구속장 k가 7인 경우에, 상기 코드워드 a의 엔드제로가 0이고, 상기 코드워드 b의 리드제로가 0이면, 상기 코드워드 a를 LSB가 "0"인 코드워드로 변경하는 것을 특징으로 하는 데이터 변조 장치.
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