KR19980024069A - 데이터 인코딩 장치 및 방법과 디코딩 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 1차원 데이터 스트림을 홀로그래픽 저장 장치와 같은 2차원 기록 장치에 기록하기 위해 고주파수 성분이 감소된 2차원 데이터 어레이로 인코딩한다. 2차원 기록 장치로부터 판독된 2차원 데이터 어레이는 본래의 1차원 데이터 스트림으로 디코딩된다. 인코딩을 위해, 1차원 데이터 스트림은 다수의 데이터 청크로 분할된다. 각각의 데이터 청크는 다수의 비트 그룹으로 분할된다. 각 비트 그룹은 사전정의된 제한에 따라 2차원 데이터 어레이로 인코딩된다. 다수의 2차원 데이터 어레이는 데이터 스트립으로 연관된다. 그리고 나서, 다수의 데이터 스트립은 완전한 2차원 데이터 블럭으로 조립된다. 디코딩을 위해, 2차원 데이터 블럭은 다수의 소형 2차원 어레이로 분할된다. 각각의 어레이는 다중 비트 그룹으로 디코딩된다. 일실시예에서, 이러한 디코딩은 다른 인접하는 그룹의 함수이다. 다중비트 그룹은 조립되어 긴 청크를 형성한다. 긴 청크는 조립되어 1차원 데이터 스트림을 형성한다.
Description
본 발명은 디지털 데이터의 인코딩에 관한 것으로, 특히, 2차원 어레이의 기록을 위해 데이터를 저역 통과 필터링시키도록 디지털 데이터를 인코딩하는 것에 관한 것이다.
컴퓨터 기술에 있어 대량 데이터 저장 장치는 필수이다. 디스크 드라이브는 한가지 친숙한 대량 저장 장치이다. 디스크의 표면은 2차원적이지만, 데이터는 디스크상에서 1차원의 트랙을 따라 저장된다. 이로 인해 1차원의 데이터 스트림, 또는 도 1a에 도시된 바와 같은 비트 스트림이 형성된다. n-2, n-1, n, n+1, n+2, 등으로 인덱스된 데이터 비트는 트랙상의 연속적인 위치에 배열된다. 이것이 1차원 어레이이며, 도 1a(직각 좌표)에 도시된 바와 같이 직선형으로 표시될 수도 있고, 또는 원형 트랙(극좌표)의 경계를 따라 배열된 것으로서 이해될 수도 있다. 어느 경우든, 비트는 1차원적으로 배열된다.(도 1a에서 n 차원이라 함은 n개의 상이한 차원을 의미하는 것이 아니라, 단일 차원에 대해 앞서 언급된 바와 같이 인덱스되는 복수의 비트가 전개되는 길이를 의미한다.
데이터 스트림내의 각 비트는 1차원내에서 포지티브 및 네가티브 방향으로 바로 이웃하는 단지 두 개의 비트에 인접한다. 기록 밀도가 증가함에 따라 기록된 신호내에 고 주파수 성분이 증가한다. 대역폭 제한으로 인해 이들 증가된 고주파수 성분은 신뢰성 있게 재생될 수 없다. 이것은 데이터 비트의 손상(smearing)을 초래한다. 이러한 손상은 데이터 스트림내의 인접하는 비트들간에 상호작용 및 왜곡으로서 그 모습을 나타낸다. 1차원 데이터 스트림내에서 이러한 상호작용 및 왜곡은 단지 1차원으로만 발생할 수 있다.
또한, 홀로그래픽 저장장치와 같은 2차원 기록 기술을 이용하는 대량 저장 장치가 있다. 이러한 장치에서는 데이터가 1차원의 트랙에 저장되지 않고 도 1b에 도시된 바와 같이 2차원 어레이 형태로 저장된다. 각각의 비트는, 대각선방향으로 인접하는 비트를 포함하여 2차원의 x 및 y에서 포지티브 및 네가티브 방향의 8개의 조합으로 바로 이웃하는 8개나 되는 다른 비트에 인접한다. 2차원의 모든 인접하는 비트간에 상호작용 및 왜곡이 발생할 수 있다.
데이터 상호작용 및 왜곡을 다루기 위한 한가지 접근법은 고주파수 성분을 감소시키도록 재생되어야 하는 기록된 데이터를 인코딩하는 것이다. 본질적으로, 데이터 인코딩은 데이터를 기록하기 전에 저역 통과 필터링한다. 저역 통과 필터링에 의한 인코딩 기법은 1차원 데이터 스트림을 위해 개발되었지만, 이들 기법은 2차원 기록에는 일반적으로 적용할 수 없다. 2차원 기록시에는 고주파수 성분이 2차원적으로 감소되어야 한다.
본 발명은 1차원 데이터 스트림을 고주파수 성분이 감소된 2차원 데이터 어레이로 인코딩하고, 이 2차원 데이터 어레이를 최초의 1차원 데이터 스트림으로 디코딩하는 방법 및 시스템을 제공한다. 2차원 데이터 어레이는, 예를 들면, 홀로그래픽 기록 시스템과 같은 저장 장치에 대한 입력으로서 유용하다. 본 발명에 따른 인코딩은 2차원 데이터 어레이에 고주파수 성분을 감소시켰음을 보장한다. 이것은 데이터 비트의 상호작용 및 왜곡을 감소시키고, 비용을 감소시킴은 물론 저장 장치의 개선된 에러율 및 기록 밀도 성능을 제공한다.
본 발명은 위상 마스크(a phase mask)를 이용하는 홀로그래픽 저장 시스템에 대해서는 물론, 입력 장치와 출력 장치간에 일-대-일 화소 맵 방식을 이용하는 홀로그래픽 저장 시스템에 특히 유용하다.
도 1a는 1차원 데이터 기록을 도시하는 블럭도.
도 1b는 2차원 데이터 기록을 도시하는 블럭도.
도 2a는 본 발명에 따른 인코딩 프로세스(200)의 흐름도.
도 2b는 본 발명에 따른 디코딩 프로세스(250)의 흐름도.
도 3a는 본 발명에 따른 인코더(300)의 블럭도.
도 3b는 본 발명에 따른 디코더(350)의 블럭도.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 인코딩 제한의 개략도.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인코딩 제한의 개략도.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인코딩 제한의 개략도.
도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인코딩 제한의 개략도.
도 4e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인코딩 제한의 개략도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
300 : 데이터 인코딩 장치308 : 수신기
310 : 데이터 스트림 분할 장치311 : 청크 분할 장치
312 : 인코더314 : 어레이/스트립 연관 장치
315 : 스트립/데이터블럭 조립 장치318 : 2차원 기록 장치
358 : 수신기360 : 분할 장치
362 : 디코더364 : 청크 조립 장치
366 : 데이터 스트림 조립 장치
본 발명의 인코딩 측면에 따르면, 1차원 데이터 스트림이 다수의 데이터 청크(a plurality of chunks of data)로 분할된다. 각 데이터 청크는 다수의 비트 그룹으로 분할된다. 각각의 비트 그룹은 사전정의된 제한에 따라 2차원 데이터 어레이로 인코딩된다. 일실시예에서, 이러한 인코딩은 다른 인접하는 그룹의 함수이다. 다수의 2차원 데이터 어레이는 데이터 스트립으로 연관된다. 그리고 나서, 다수의 데이터 스트립은 완전한 2차원 데이터 블럭으로 조립되며, 이 때에도 주어진 제한을 만족시킨다.
본 발명의 디코딩 측면에 따르면, 2차원 데이터 스트림은 다수의 소형 2차원 어레이로 분할된다. 각 어레이는 다중비트 그룹(a multi-bit group)으로 디코딩된다. 일실시예에서, 이러한 디코딩은 다른 인접하는 그룹의 함수이다. 다수의 다중비트 그룹은 조립되어 긴 청크를 형성한다. 다수의 청크는 조립되어 1차원 데이터 스트림을 형성한다.
본 발명의 구성 및 그의 동작에 관한 세부사항은 첨부된 도면을 참조한 이후의 설명으로부터 가장 잘 이해될 수 있으며, 도면중에 유사한 참조부호 및 표시는 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 발명은 2차원 어레이 형태로 입력을 수신하는 저장 장치상에 데이터를 기록하기 위해 1차원 데이터 스트림을 2차원 데이터 어레이로 인코딩한다. 또한, 각각의 1차원 데이터 그룹은 2차원 데이터 어레이에 매핑된다. 이것은 1차원 데이터가 가상의 2차원 공간내에 정의된 점들의 형태로 하나 이상의 점들에 매핑되는 인코딩 기법과 상이하다. 이러한 가상의 2차원 공간의 차원은 통상 인코딩된 신호의 전기적 파라미터, 예를 들면, 진폭 및 위상을 표시한다.
본 발명에 따라 데이터를 인코딩하는데 있어서의 주요 단계가 도 2a에서 인코딩 프로세스(200)의 흐름도로 도시된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 데이터 스트림(202)은 2차원 데이터 블럭(222)을 생성하도록 처리된다. 도 2a에 도시된 실시예에서, 입력 데이터 스트림은 1101010000010110이다. 단계(204)는 제 1 분할 단계로서, 데이터 스트림(202)은 다수의 긴 청크(206)로 분할된다. 각각의 청크(206)는 데이터 스트림(202)의 고유한 부분을 포함하는 1차원 데이터 스트림이다. 예를 들어, 데이터 스트림 1101010000010110은 간단히 그의 중간을 나눔으로써 두 개의 청크 11010100 및 10110가 된다.
단계(208)는 제 2 분할 단계로서, 각각의 청크(206)는 동일한 길이의 다수의 다중비트 그룹(210)으로 분할된다. 각각의 다중비트 그룹(210)은 청크(206)의 고유한 부분을 포함하는 1차원 데이터 스트림이다. 실시예에서, 청크 11010100은 11, 10, 10 및 0의 다중비트 그룹으로 분할되고, 청크 10110은 0, 10, 10 및 1의 다중비트 그룹으로 분할된다. 본 실시예의 다중비트 그룹의 비트 순서가 청크에 나타난 비트의 순서로부터 역전되었지만, 이러한 역전은 필수적인 것은 아니다.
단계(212)에서, 각 다중비트 그룹(210)은 소형의 2차원 데이터 어레이(214)를 형성하도록 인코딩된다. 단계(210)에서의 인코딩은 하나 이상의 제한에 따라 수행되며 이후 상세히 설명된다. 본 예에서, 다중비트 그룹은 제한 5(Constraint 5)로 명명된 인코딩에 따라 인코딩되며 이후 설명된다. 이러한 인코딩은 2비트 입력 그룹을 2X3 출력 어레이로 변환한다. 입력 2비트 그룹의 특정 인코딩은 주위의 2비트 그룹에 의존하여 변화한다. 따라서, 동일한 2비트 그룹이 주위의 2비트 그룹에 따라 상이한 2X3 비트 어레이로 인코딩될 수 있다. 본 예에서, 인코딩은 다음 표와 같이 이루어진다.
[표 1]
| 00 → | 000000 | 11 → | 001001 | ||
| 10 → | 110110 | 10 → | 011011 | ||
| 10 → | 100100 | 10 → | 110110 | ||
| 01 → | 111111 | 00 → | 111111 |
단계(216)에서, 다수의 데이터 어레이(214)는 긴 2차원 수평 스트립(218)을 형성하도록 연관된다. 본 실시예에서, 데이터 어레이는 다음 표들과 같이 연관된다.
[표 2]
| 111111 | + | 100100 | + | 110110 | + | 000000 | → | 111100110000111100110000 |
및
[표 3]
| 111111 | + | 110110 | + | 011011 | + | 001001 | → | 111110011001111110011001 |
단계(220)에서, 다수의 스트립(218)은 수직으로 스택(stack)되어 완전한 2차원 데이터 블럭(222)을 형성한다. 본 실시예에서, 수평 스트립은 다음 표와 같이 조립된다.
[표 4]
| 111100110000111100110000 | ||
| + | → | 111100110000111100110000111110011001111110011001 |
| 111110011001111110011001 |
단계(224)에서, 블럭(222)은 2차원 형태로 기록하기 위해 기록 장치로 송신된다.
본 발명에 따라 데이터를 디코딩하는데 있어서의 주요 단계가 도 2b에 디코딩 프로세스(250)의 흐름도로 도시된다. 단계(252)에서, 2차원 데이터 블럭(254)이 2차원 기록 장치로부터 판독된다. 도 2b에 도시된 실시예에서, 데이터 블럭은 다음 표와 같다.
[표 5]
| 111100110000111100110000111110011001111110011001 |
단계(256)에서, 데이터 블럭(254)은 다수의 2차원 데이터 어레이(258)를 형성하도록 분할된다. 본 실시예에서는 다음 표와 같이 분할된다.
[표 6]
| 111100110000 | 111111 | 100100 | 110110 | 000000 | ||||
| 111100110000111110011001 | → | |||||||
| 111110011001 | 111111 | 110110 | 011011 | 001001 |
단계(260)에서, 각각의 데이터 어레이(258)가 디코딩되어 다중비트 그룹(262)으로 복구된다. 본 실시예에서, 데이터 어레이는 다음 표와 같이 디코딩된다.
[표 7]
| 000000 | → | 00 | 001001 | → | 11 | |
| 110110 | → | 10 | 011011 | → | 10 | |
| 100100 | → | 10 | 110110 | → | 10 | |
| 111111 | → | 01 | 111111 | → | 00 |
단계(264)에서, 다중비트 그룹(262)은 긴 데이터 청크(266)를 형성하도록 조립된다. 본 실시예에서, 다중비트 그룹 11, 10, 10 및 0은 조립되어 청크 11101000를 형성하고, 다중비트 그룹 0, 10, 10 및 1은 조립되어 청크 101001을 형성한다. 단계(268)에서 긴 청크(266)는 연관되어 1차원 데이터 스트림(270)을 형성한다. 따라서, 도 2b에 도시된 실시예에서, 청크 11101000 및 101001은 연관되어 1차원 데이터 스트림 1110100000101001을 형성한다.
도 2a의 인코딩 프로세스(200)를 수행하는 데이터 인코딩 장치(300)의 블럭도가 도 3a에 도시된다. 인코딩 장치(300)는 각각의 타임 슬롯에서 동작하여 각각의 다중비트 그룹을 2차원 데이터 어레이로 인코딩한다.
인코딩 장치(300)는 입력단(302)으로부터 인코딩될 데이터 비트 스트림을 수신하는 수신기(308)를 포함한다. 데이터 스트림 분할 장치(310)는 수신기(308)로부터 비트 스트림을 수신하여 이 비트 스트림을 먼저 긴 청크로 분할한다. 청크 분할 장치(311)는 데이터 스트림 분할 장치(310)로부터 긴 청크를 수신하여 각각의 청크를 다중비트 그룹으로 분할한다. 인코더(312)는 다중비트 그룹을 수신하여 이들을 2차원 데이터 어레이로 인코딩하며, 그리고 나서, 이들 2차원 데이터 어레이는 출력단(304)으로 출력된다. 어레이/스트립 연관 장치(314)는 2차원 데이터 어레이를 수신하며, 이들을 긴 수평 스트립으로 연관시킨다. 스트립/데이터블럭 조립 장치(315)는 이 긴 수평 스트립을 수신하여 이들을 2차원 기록 장치(318)에 의해 요구되는 사이즈 및 형태의 2차원 데이터 블럭으로 조립한다. 데이터 세트는 데이터 경로(316)를 통해 저장 장치(318)로 전송된다.
인코더(312)는 피드백 경로(306)를 또한 포함하는 유한 상태 머신(a finite state machine)으로 구현되는 것이 바람직하며, 피드백 경로를 통해 유한 상태 머신의 현재 상태가 유한 상태 머신으로의 입력단으로 피드백된다. 인코더는 동시에 몇 개의 청크로부터의 다중 비트 데이터 그룹에 대해 병렬 동작하는 것이 바람직하다. 인코딩 장치(300) 또는 그의 일부는 또한 프로그램된 컴퓨터 시스템, 마이크로컴퓨터 또는 그와 등가의 장치를 사용하여 구현될 수도 있다. 그러나 높은 데이터 처리량을 갖는 응용의 경우에는, 유한 상태 머신과 같은 개별적 구현장치가 사실상 성능상의 장점을 갖는다.
인코더는 지정된 초기 상태에서 동작개시한다. 인코딩된 출력 어레이 및 새로운 상태는 현재 상태와 현재 입력 비트의 함수이다. 인코더는 인코딩된 2차원 어레이를 연속적으로 연관시킴으로써, 데이터 비트의 긴 청크로부터 겹치지 않는 그룹으로 분할된 긴 수평 스트립을 발생한다. 대형 데이터 블럭은 긴 데이터 비트 시퀀스로부터 이 시퀀스를 다수의 청크로 분할함으로써 조립된다.
도 2b의 디코딩 프로세스(250)를 수행하는 데이터 디코딩 장치(350)의 블럭도가 도 3b에 도시된다. 디코딩 장치(350)는 2차원 기록 장치(318)로부터 입력단(352)을 통해 디코딩될 데이터 블럭을 수신하는 수신기(358)를 포함한다. 분할 장치(360)는 수신기(358)로부터 데이터 세트를 수신하여 이것을 2차원 데이터 어레이로 분할한다. 디코더(362)는 입력단(354)으로 데이터 어레이를 수신하며, 디코딩된 다중비트 그룹을 출력단(358)으로 출력한다. 청크 조립 장치(364)는 디코딩된 다중비트 그룹을 수신하며 이들을 긴 청크로 조립한다. 데이터 스트림 조립 장치(366)는 긴 청크를 수신하여 이들을 출력 데이터 스트림으로 조립한다.
수행되는 특정의 디코딩에 따라 디코더(362)는 유한 상태 머신으로서 또는, RAM, ROM, PAL 또는 다른 등가의 논리 장치와 같은 논리 장치를 사용하는 룩업 테이블로서 구현되는 것이 바람직하다. 디코딩 장치(350) 또는 그의 일부는 또한 프로그램된 컴퓨터 시스템, 마이크로컴퓨터 또는 그와 등가의 장치를 사용하여 구현될 수 있다. 그러나 높은 데이터 처리량을 갖는 응용의 경우 논리 장치를 이용한 룩업 테이블과 같은 개별적인 구현장치가 사실상 성능상의 장점을 갖는다.
저역 통과 필터링을 위한 코딩시에 각각의 입력 데이터 그룹은 상이한 출력 데이터 그룹으로 변환된다. 이를 위한 아주 간단한 접근법은 간단히 데이터를 오버샘플링(oversample)하는 것이다. 예를 들면, 0은 0들의 2X2 스퀘어로 표시될 수 있고, 1은 1들의 2X2 스퀘어로 표시될 수 있다. 따라서, 시퀀스 100은 2X8 스트립에 의해 다음 표와 같이 표시된다.
[표 8]
| 0011000000110000 |
시퀀스 0100110110110110은 4개의 청크로 나뉘어질 수 있으며, 각각의 청크는 2X8 스트립으로 표시된다. 그리고 나서, 이들 스트립은 수직으로 스택되어 다음과 같은 8X8 블럭을 형성한다.
[표 9]
| 0011000000110000111100111111001111001111110011110011110000111100 |
직관적으로, 오버샘플링은 데이터의 형태를 부풀리는(fatter) 효과가 있음을 알 수 있다. 이것은 데이터에 한정된 량의 손상을 존속시킨다. 이러한 변환을 수행하는 인코더는 각각의 데이터 입력 비트에 대해 4개의 데이터 비트를 출력한다. 이러한 인코더를 1:4의 인코더 비율을 갖는다고 한다. 홀로그래픽 기록 응용시에 이것은 단일의 정보 비트를 표시하기 위해 4개의 데이터 비트가 필요함을 의미하며, 따라서, 데이터 밀도를 ¼로 감소시킨다.
주어진 에러 율에서 간단한 오버샘플링의 데이터 밀도는 보다 복잡한 인코딩 기법에 의해 개선될 수 있다. 본 발명에서, 임의 데이터의 긴 청크는 인코딩되어 제한된 데이터의 긴 스트립을 형성한 후 수직으로 스택되어 완전한 데이터 블럭을 형성한다. 완전한 데이터 블럭은 저역 통과 필터링 효과를 실시하는 제한을 만족시키도록 보장되며, 동시에 데이터 밀도를 개선한다.
본 발명은 다수의 특정 인코딩 기법을 포함하며, 이들은 인코딩 단계동안 이용되는 제한에 의해 구별된다. 실시예들은 저역 통과 필터링 효과를 실시하는 제한들의 측면에서 설명된다. 각각의 제한은 금지 패턴 목록(a list of forbidden pattern)으로 정의된다. 이것은 완전한 2차원 데이터 블럭이 어떤 금지 패턴도 포함하고 있지 않을 때만 제한을 만족시킴을 의미한다.
제한 1에 따른 일실시예는 완전히 1로 둘러싸인 0과 완전히 0으로 둘러싸인 1이 존재할 수 없다는 제한을 이용한다. 이러한 제한하에 금지되는 인코딩(401)이 도 4a에 도시된다.
제한 2에 따른 다른 실시예는 0에 가장 인접한 4개의 비트가 모두 1이어서는 안되고, 1에 가장 인접한 4개의 비트가 모두 0이어서는 안된다는 제한을 이용한다. 이러한 제한하에 금지되는 인코딩(402)이 도 4b에 도시된다.
제한 3에 따른 다른 실시예는 0에 가장 인접한 4개의 비트중 3개가 모두 1이어서는 안되고, 1에 가장 인접한 4개의 비트중 3개가 모두 0이어서는 안된다는 제한을 이용한다. 이러한 제한하에 금지되는 인코딩(403)이 도4c에 도시된다.
제한 4에 따른 다른 실시예는 어떤 0 또는 1도 수평 또는 수직으로 고립되어서는 안된다는 제한을 이용한다. 이러한 제한하에 금지되는 인코딩(404)이 도 4d에 도시된다.
제한 5에 따른 다른 실시예는 모든 0은 0의 2X2 스퀘어에 속하고 모든 1은 1의 2X2 스퀘어에 속한다는 제한을 이용한다. 이러한 제한하에 금지되는 인코딩(405)이 도 4e에 도시된다.
특정의 인코딩 및 어느 제한이 이용되어야 할지를 선택할 때 고려해야 할 몇가지 사항이 있다. 이들 중에는 저역 통과 필터링이 성취되는 정도, 인코딩된 어레이의 사이즈 및 형태, 인코더의 비율, 인코더의 복잡도 및 비트 에러가 전파되는 거리가 있다. 2X2 비트의 인코딩된 어레이 사이즈에 대해 제한 2는 이들 고려사항의 양호한 조합을 제공한다. 본 실시예가 바람직하게 되는 것은 이러한 이유 때문이다. 2X3 비트의 인코딩된 어레이 사이즈에 대해 제한 5는 또한 이들 고려사항의 허용가능한 조합을 제공한다.
표 10은 제한 5에 따른 인코더의 동작을 설명하며, 그에 대해 금지되는 인코딩이 도 4e에 도시되고, 인코딩된 어레이 사이즈는 2X3 비트이다. 이 인코더는 1:3의 비율을 갖는다. 열은 2비트의 데이터 입력으로 인덱스되며, 행은 상태({1, 2, 3, 4})에 의해 인덱스된다. 각각의 상태에 대해 출력 및 다음 상태는 2비트 데이터 입력으로 결정된다.
[표 10]
| 상 태 | 입력 | |||||||
| 0 | 1 | 10 | 11 | |||||
| 출력 | 다음 상태 | 출력 | 다음 상태 | 출력 | 다음 상태 | 출력 | 다음 상태 | |
| 1 | 111 | 3 | 111 | 4 | 110 | 2 | 001 | 4 |
| 111 | 111 | 110 | 001 | |||||
| 2 | 000 | 1 | 000 | 2 | 011 | 3 | 011 | 4 |
| 000 | 000 | 011 | 011 | |||||
| 3 | 000 | 1 | 000 | 2 | 110 | 2 | 001 | 4 |
| 000 | 000 | 110 | 001 | |||||
| 4 | 111 | 3 | 111 | 4 | 100 | 1 | 100 | 2 |
| 111 | 111 | 100 | 100 |
데이터 비트의 긴 청크는 높이 2의 긴 수평 스트립으로 인코딩된다. 각각의 시퀀스는 사전선택된 상태에서 시작된다. 상태의 선택은 임의이지만, 몇몇 초기 상태가 선택되어야 한다. 인코더를 구현하는 회로 또는 소프트웨어는 초기 상태를 자동으로 선택하도록 설계되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 데이터 시퀀스 0110100000101011은 두 개의 청크 1101000과 101011으로 분할된다. 제 1 청크는 다음과 같은 상태 시퀀스를 통해 인코더를 구동한다.
[표 11]
| 1 | 10 | 10 | 0 | |||||
| 1 | → | 4 | → | 1 | → | 2 | → | 1 |
그로부터 출력되는 스트립은 다음과 같다.
[표 12]
| 111100110000111100110000 |
제 2 청크는 상태 시퀀스를 통해 인코더를 구동한다.
[표 13]
| 0 | 10 | 10 | 11 | |||||
| 1 | → | 3 | → | 2 | → | 3 | → | 4 |
그로부터 출력되는 스트립은 다음과 같다.
[표 14]
| 111110011001111110011001 |
그리고 나서, 이들 두 스트립은 스택되어 다음과 같은 완전한 2차원 데이터 블럭을 형성한다.
[표 15]
| 111100110000111100110000111110011001111110011001 |
표 16은 표 10의 인코딩에 대한 디코더의 동작을 설명한다. 발생할 수 없는 상태는 x로 표시된다.
[표 16]
| 디코드된 어레이 | 다음 어레이 | |||||
| 000 | 001 | 110 | 111 | 100 | 011 | |
| 000 | 01 | 00 | 00 | 00 | x | 01 |
| 000 | ||||||
| 001 | x | x | x | 11 | 11 | x |
| 001 | ||||||
| 110 | 10 | x | x | x | x | 10 |
| 110 | ||||||
| 111 | 00 | 00 | 00 | 01 | 01 | x |
| 111 | ||||||
| 100 | 11 | 10 | 10 | 10 | x | 11 |
| 100 | ||||||
| 011 | 10 | 10 | 10 | 11 | 11 | x |
| 011 |
표 17은 제한 2에 따른 인코더의 동작을 설명하며, 그에 대해 금지되는 인코딩이 도 4b에 도시되고, 인코딩된 어레이 사이즈는 2X2 비트이다. 이 인코더는 3:4 비율을 갖는다. 열은 3비트의 데이터 입력으로 인덱스되고 행은 상태({1, 2, 3, 4})에 의해 인덱스된다. 각각의 상태에 대해 출력(O)과 다음 상태(N)는 3비트 데이터 입력에 의해 결정된다.
[표 17]
| 상태 | 입 력 | |||||||||||||||
| 0 | 1 | 10 | 11 | 100 | 101 | 110 | 111 | |||||||||
| O | N | O | N | O | N | O | N | O | N | O | N | O | N | O | N | |
| 1 | 0 | 1 | 10 | 1 | 1 | 2 | 11 | 2 | 11 | 2 | 1 | 2 | 0 | 3 | 11 | 4 |
| 0 | 10 | 1 | 11 | 1 | 11 | 11 | 0 | |||||||||
| 2 | 0 | 1 | 10 | 1 | 1 | 2 | 11 | 2 | 0 | 1 | 10 | 1 | 0 | 3 | 11 | 4 |
| 0 | 10 | 1 | 11 | 10 | 0 | 11 | 0 | |||||||||
| 3 | 0 | 1 | 10 | 1 | 1 | 2 | 11 | 2 | 0 | 1 | 1 | 2 | 0 | 3 | 0 | 4 |
| 0 | 10 | 1 | 11 | 10 | 11 | 11 | 0 | |||||||||
| 4 | 0 | 1 | 10 | 1 | 1 | 2 | 11 | 2 | 11 | 2 | 10 | 1 | 0 | 3 | 11 | 4 |
| 0 | 10 | 1 | 11 | 1 | 11 | 11 | 0 |
데이터 비트의 긴 시퀀스는 높이 2의 긴 수평 어레이로 인코딩된다. 각 시퀀스는 사전선택된 상태에서 시작된다. 상태의 선택은 임의이지만, 얼마의 초기 상태가 선택되어야 한다. 인코더를 구현하는 회로 또는 소프트웨어는 초기 상태를 자동으로 선택하도록 설계되는 것이 바람직하다.
[표 18]
| 110 | 101 | 0 | 111 | 100 | ||||||
| 1 | → | 3 | → | 2 | → | 1 | → | 4 | → | 2 |
예를 들면, 데이터 시퀀스 1101010001111100은 상태 시퀀스를 통해 인코더를 구동한다.
그로부터 출력되는 어레이는 다음과 같다.
[표 19]
| 00010011111111000001 |
표 20은 표 17의 인코딩에 대한 디코더의 동작을 설명한다.
[표 20]
| 디코드된 어레이 | |||||||||
| 00 | 10 | 01 | 11 | 00 | 11 | 10 | 01 | 00 | 11 |
| 00 | 10 | 01 | 11 | 10 | 01 | 00 | 11 | 11 | 00 |
| 000 | 001 | 010 | 001 | 100 | 100 | 101 | 101 | 110 | 111 |
앞서 설명된 실시예중 어느 것에 따른 인코딩도 2차원 데이터 어레이에 고 주파수 성분을 감소시켰음을 보장하며, 이것은 데이터 비트의 상호작용 및 왜곡을 감소시킨다. 본 발명은 비용을 감소시킴은 물론, 저장 장치의 개선된 에러 비율 및 기록 밀도 성능을 제공한다.
이상 본 발명의 다수의 실시예가 설명되었다. 그러나, 당분야에 숙련된 자라면, 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 상술된 것 이외의 제한이 데이터 그룹을 인코딩하는데 이용될 수도 있다. 마찬가지로, 데이터 스트림은 구현장치의 고려사항에 따라 상이하게 분할될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 예시된 특정 실시예에 의해 제한되지 않으며, 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 제한되는 것으로 이해해야 한다.
본 발명에 의하면, 1차원 데이터 스트림을 고주파수 성분이 감소된 2차원 데이터 어레이로 인코딩하고, 이 2차원 데이터 어레이를 최초의 1차원 데이터 스트림으로 디코딩하는 방법 및 시스템을 제공한다. 2차원 데이터 어레이는, 예를 들면, 홀로그래픽 기록 시스템과 같은 저장 장치에 대한 입력으로서 유용하다. 본 발명에 따른 인코딩은 2차원 데이터 어레이에 고주파수 성분을 감소시켰음을 보장한다. 이것은 데이터 비트의 상호작용 및 왜곡을 감소시키고, 비용을 감소시킴은 물론 저장 장치의 개선된 에러율 및 기록 밀도 성능을 제공한다.
본 발명은 위상 마스크(a phase mask)를 이용하는 홀로그래픽 저장 시스템에 대해서는 물론, 입력 장치와 출력 장치간에 일-대-일 화소 맵 방식을 이용하는 홀로그래픽 저장 시스템에 특히 유용하다.
Claims (52)
1차원 데이터 스트림을 2차원 기록 장치상에 기록하기 위해 2차원 데이터 블럭으로 인코딩하는 장치에 있어서,
① 데이터 스트림을 수신하는 수신기와,
② 상기 수신기에 결합되어, 수신된 데이터 스트림을 다수의 비트 그룹으로 분할하는 분할 장치와,
③ 상기 분할 장치에 결합되어, 상기 각 비트 그룹을 사전정의된 제한에 따라 2차원 데이터 어레이로 인코딩하는 인코더와,
④ 상기 인코더에 결합되어, 다수의 2차원 데이터 어레이를 2차원 데이터 블럭으로 조립하는 데이터 블럭 조립 장치
를 포함하는 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 2차원 기록 장치는 홀로그래픽 저장 장치인 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 분할 장치는
상기 수신기에 결합되어, 수신된 데이터 스트림을 다수의 데이터 청크로 분할하는 제 1 분할 유닛과,
상기 제 1 분할 유닛에 결합되어, 상기 각 데이터 청크를 다수의 비트 그룹으로 분할하는 제 2 분할 유닛
을 구비하는 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 블럭 조립 장치는
상기 인코더에 결합되어, 다수의 2차원 데이터 어레이를 데이터 스트립으로 연관시키는 연관 장치와,
상기 연관 장치에 결합되어, 다수의 데이터 스트립을 2차원 데이터 블럭으로 조립하는 조립 장치
를 구비하는 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 분할 장치는
상기 수신기에 결합되어, 수신된 데이터 스트림을 다수의 데이터 청크로 분할하는 제 1 분할 유닛과,
상기 제 1 분할 유닛에 결합되어, 상기 각 데이터 청크를 다수의 비트 그룹으로 분할하는 제 2 분할 유닛을 구비하며,
상기 데이터 블럭 조립 장치는
상기 인코더에 결합되어, 다수의 2차원 데이터 어레이를 데이터 스트립으로 연관시키는 연관 장치와,
상기 연관 장치에 결합되어, 다수의 데이터 스트립을 2차원 데이터 블럭으로 조립하는 조립 장치를 구비하는
인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 완전히 1로 둘러싸인 0 및 완전히 0으로 둘러싸인 1이 존재할 수 없다는 것인 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접하는 비트중 4개 미만이 1이고 1에 가장 인접하는 비트중 4개 미만이 0이라는 것인 인코딩 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 길이가 3비트인 인코딩 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 2비트 길이인 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접하는 4개의 비트중 3개 미만이 모두 1이고 1에 가장 인접하는 4개의 비트중 3개 미만이 모두 0이라는 것인 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 어떤 0 또는 1도 수평 또는 수직으로 고립되지 않아야 한다는 것인 인코딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 모든 0은 0의 2x2 스퀘어에 속하고 모든 1은 1의 2x2 스퀘어에 속한다는 것인 인코딩 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 길이가 2비트인 인코딩 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 3비트 길이인 인코딩 장치.
1차원 데이터 스트림을 2차원 기록 장치에 기록하기 위한 2차원 데이터 블럭으로 인코딩하는 방법에 있어서,
① 데이터 스트림을 수신하는 단계와,
② 상기 수신된 데이터 스트림을 다수의 비트 그룹으로 분할하는 단계와,
③ 상기 각 비트 그룹을 사전정의된 제한에 따라 2차원 데이터 어레이로 인코딩하는 단계와,
④ 다수의 2차원 데이터 어레이를 2차원 데이터 블럭으로 조립하는 단계
를 포함하는 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 2차원 기록 장치는 홀로그래픽 저장 장치인 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 분할하는 단계는
상기 수신된 데이터 스트림을 다수의 데이터 청크로 분할하는 단계와,
상기 각 데이터 청크를 다수의 비트 그룹으로 분할하는 단계를 포함하는 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 다수의 2차원 데이터 어레이를 데이터 스트립으로 연관시키는 단계와, 상기 다수의 데이터 스트립을 2차원 데이터 블럭으로 조립하는 단계를 포함하는 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 분할하는 단계는, 상기 수신된 데이터 스트림을 다수의 데이터 청크로 분할하는 단계와 상기 각 데이터 청크를 다수의 비트 그룹으로 분할하는 단계를 포함하고,
상기 조립하는 단계는, 다수의 2차원 데이터 어레이를 데이터 스트립으로 연관시키는 단계와 다수의 데이터 스트립을 2차원 데이터 블럭으로 조립하는 단계를 포함하는
인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 완전히 1로 둘러싸인 0 및 완전히 0으로 둘러싸인 1이 존재할 수 없다는 것인 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접하는 비트중 4개 미만이 1이고 1에 가장 인접하는 비트중 4개 미만이 0이라는 것인 인코딩 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 길이가 3비트인 인코딩 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 2비트 길이인 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접한 4개 비트중 3개 미만이 1이고 1에 가장 인접한 4개 비트중 3개 미만이 0이라는 것인 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 어떤 0 또는 1도 수평 또는 수직으로 고립되지 않아야 한다는 것인 인코딩 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 모든 0은 0의 2x2 스퀘어에 속하고 모든 1은 1의 2x2 스퀘어에 속한다는 것인 인코딩 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 2비트 길이인 인코딩 방법.
제 27 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 3비트 길이인 인코딩 방법.
2차원 기록 장치상에 기록된 2차원 데이터 블럭을 1차원 데이터 스트림으로 디코딩하는 장치에 있어서,
① 사전정의된 제한에 따라 제각기 인코딩된 다수의 데이터 어레이를 포함하는 2차원 데이터 블럭을 수신하는 수신기와,
② 상기 수신기에 결합되어, 상기 수신된 2차원 데이터 블럭을 다수의 데이터 어레이로 분할하는 분할 장치와,
③ 상기 분할 장치에 결합되어, 상기 각 데이터 어레이를 다수의 비트 그룹으로 디코딩하는 디코더와,
④ 상기 디코더에 결합되어, 다수의 비트 그룹을 1차원 데이터 스트림으로 조립하는 데이터 블럭 조립 장치
를 포함하는 디코딩 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 2차원 기록 장치는 홀로그래픽 저장 장치인 디코딩 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 데이터 블럭 조립 장치는
상기 수신기에 결합되어, 다수의 비트 그룹을 데이터 청크로 조립하는 제 1 조립 장치와,
상기 제 1 조립 장치에 결합되어, 다수의 데이터 청크를 1차원 데이터 스트림으로 조립하는 제 2 조립 장치를 구비하는
디코딩 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 완전히 1로 둘러싸인 0 및 완전히 0으로 둘러싸인 1이 존재할 수 없다는 것인 디코딩 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접한 비트중 4개 미만이 1이고 1에 가장 인접하는 비트중 4개 미만이 0이라는 것인 디코딩 장치.
제 33 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 3비트 길이인 디코딩 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 2비트 길이인 디코딩 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접한 4개 비트중 3개 미만이 모두 1이고 1에 가장 인접한 4개 비트중 3개 미만이 모두 0이라는 것인 디코딩 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 어떤 0 또는 1도 수평 또는 수직으로 고립되지 않아야 한다는 것인 디코딩 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 모든 0은 0의 2X2 스퀘어에 속하고 모든 1은 1의 2X2 스퀘어에 속한다는 것인 디코딩 장치.
제 38 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 2비트 길이인 디코딩 장치.
제 39 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 3비트 길이인 디코딩 장치.
2차원 기록 장치에 기록된 2차원 데이터 블럭을 1차원 데이터 스트림으로 디코딩하는 방법에 있어서,
① 사전정의된 제한에 따라 제각기 인코딩된 다수의 데이터 어레이를 포함하는 2차원 데이터 블럭을 수신하는 단계와,
② 상기 수신된 2차원 데이터 블럭을 다수의 데이터 어레이로 분할하는 단계와,
③ 상기 각 데이터 어레이를 다수의 비트 그룹으로 디코딩하는 단계와,
④ 다수의 비트 그룹을 1차원 데이터 스트림으로 조립하는 단계
를 포함하는 디코딩 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 2차원 기록 장치는 홀로그래픽 저장 장치인 디코딩 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 데이터 블럭을 조립하는 단계는
다수의 비트 그룹을 데이터 청크로 조립하는 단계와,
다수의 데이터 청크를 1차원 데이터 스트림으로 조립하는 단계를 포함하는
디코딩 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 완전히 1로 둘러싸인 0 및 완전히 0으로 둘러싸인 1이 존재할 수 없다는 것인 디코딩 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접한 비트중 4개 미만이 1이고 1에 가장 인접한 비트중 4개 미만이 0이라는 것인 디코딩 방법.
제 45 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 3비트 길이인 디코딩 방법.
제 46 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 2비트 길이인 디코딩 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 0에 가장 인접한 4개 비트중 3개 미만이 모두 1이고 1에 가장 인접한 4개 비트중 3개 미만이 모두 0이라는 것인 디코딩 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 어떤 0 또는 1도 수평 또는 수직으로 고립되지 않아야 한다는 것인 디코딩 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 사전정의된 제한은 모든 0이 0의 2X2 스퀘어에 속하고 모든 1이 1의 2X2 스퀘어에 속한다는 것인 디코딩 방법.
제 50 항에 있어서,
상기 비트 그룹은 2비트 길이인 디코딩 방법.
제 51 항에 있어서,
상기 2차원 어레이는 2비트 높이 및 3비트 길이인 디코딩 방법.
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