KR19990063229A - Dvd ecc의 버퍼 대역폭 절약형 회로 - Google Patents

Abstract

데이터 디스크램블 회로가 개시된다. 데이터가 디스크램블되는 동안, 디스크램블된 데이터는 저장 회로 및 디코더 회로로 동시에 전송된다.

Description

ＤＶＤ ＥＣＣ의 버퍼 대역폭 절약형 회로

본 발명은 디지털 비디오 데이터, 오디오 데이터 및 서브픽처(subpictured) 데이터를 포함하는 멀티 미디어 데이터를 저장하는 멀티 미디어 광 디스크와 이 디스크에 이용하기 위한 재생 장치에 관한 것이다.

최근, 광 디스크가 널리 이용되고 있다. 이것은 비디오, 오디오 및 이와 같은 데이터로 구성된 멀티 미디어를 기록하기 위한 레이저 디스크, 비디오 CD 및 광 기억 매체의 이용에서 보여진다.

이들 중에서. 비디오 CD는, 본래 디지털 오디오에 사용되었던 매체에 대하여 600 Mb(megabytes)의 저장 용량을 갖게 되었는데, 비디오 데이터의 저장은 MPEG(Moving Pictures Expert Group)로 불리우는 고압축 비디오 데이터 압축법에 의해 달성되었다.

이와 같은 방식으로, 레이저 디스크 상에 이전에 저장되었던 영화 제목들이 비디오 CD 상에 현 시점에서 저장될 수 있다.

최근의 연구 및 개발의 성과로, 저장 용량를 획기적으로 증가시킨 DVD(Digital Video Disk)가 개발되었다. 이와 같은 DVD는 비디오 CD의 화질보다 매우 뛰어난 화질을 갖도록 대략 4.7 Gb(gigabytes)의 저장 용량을 갖는다. DVD에서, 재생 시간 동안 유닛당 사용된 데이터 증가양이 저장될 수 있고, 최대 재생 시간은 긴 제목을 기록할 수 있도록 증가될 수 있다. 더 구체적으로, 비디오 CD 에서 현재 가능한 74분의 재생 시간은 DVD에 대하여는 2 시간 이상으로 증가될 수 있다. 이와 같은 이유로, DVD는 긴 재생 시간으로 인하여 비디오 CD 상에 기록될 수 없는 영화의 저장을 가능하게 한다. 긴 재생 시간 및 고화질을 갖기 때문에, DVD는 이들 영화들을 저장하기에 이상적이다.

이와 같은 형태의 저장 매체는 광 디스크를 이용하는 광 시스템을 사용한다. 광 디스크는 직렬 비트-스트림 형태의 데이터가 디스크 내에서 반사면 내의 연속된 피트들로서 암호화된 투과(transparent) 디스크나 기판으로 만들어 진다. 피트들(pits)은 나선형(sprial)이나 원형인 트랙을 따라 배치된다. 데이터는 저전력 레이저 빔을 디스크 상의 트랙 내로 조사(focusing)하고, 디스크의 표면으로부터 반사된 빛을 검출함으로써 판독된다. 광 디스크를 회전시킴으로써, 디스크의 표면으로부터 반사된 빛은 조사된 레이저 필드 내외로 회전하는 피트 패턴으로 변조된다. 광학 및 이미징 시스템은 이와 같이 변조되고 반사된 빛을 검출하여, 광 디스크 상에 저장된 디지털 데이터를 복원하도록 해독될 수 있는 전기적인 신호를 생성한다. 오류 정정 코드들 및 부가적인 부코드화 정보를 포함할 수 있는 복원된 디지털 데이터는 오디오 신호나 비디오 신호로 변환된 다음, 판독되는 광 디스크의 형태에 의존하여 데이터 내에서 실행 가능한 프로그램들로서 사용될 수 있는 저장된 데이터를 복원하기 위하여 처리된다.

광 디스크의 전 지점으로부터 데이터를 복원할 수 있도록, 광학 및 이미징 시스템은 임의의 디스크 트랙으로부터 데이터를 판독하도록 위치될 수 있는 촬상 장치 어셈블리를 포함한다. 서보 메카니즘은 광 시스템을 포커스하기 위하여 제공되는데, 디스크 워페이지(warpages)나 이심률(eccentricity)에 불구하고 트랙 위에 광 촬상 어셈블리 위치를 유지하기 위하여 제공된다.

오디오 CD 기술에 의존하는 CD ROM 이 오류 정정력을 갖기는 어렵다.

오디오 데이터가 오디오 CD에서 재생될 때, 결코 정정될 수 없는 오류들도 플레이백되는 오디오 정보의 높은 상호관계에 기초한 보간법(interpolation)을 사용함으로써 숨겨질 수 있다. 그러나, 컴퓨터 애플리케이션에서는, 이와 같은 데이터의 낮은 상관관계 때문에 오류를 숨기는 데, 보간법이 자주 사용될 수는 없다. 그러므로, 기록된 데이터는 암호화되어야 하며, 큰 오류 정정력을 나타내는 형태로 변조되어야 한다. 그러나, 이와 같은 오류 정정은 데이터가 해독되는 데 상당한 양의 시간을 필요로하며, 오류 정정을 수행하도록 데이터를 일시적으로 저장하는 데 필요한 수많은 판독 및 기록에 의해 복잡하게 된다. 이와 같이, 종래 기술은 빈번한 저장 및 그에 따른 판독에 필요한 비정상적인 긴 시간의 결과로 이와 같은 기억 장치가 요구하는 메모리에 손상을 주게 된다. 그러므로, 오류 정정이 포함된 저장 동작 회수를 축소하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 오류 정정과 관련된 상술한 난점들 및 단점들을 극복하는 향상된 광 디스크용 재생 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 더 빠른 오류 정정 속도를 보이는 광 디스크 재생 시스템을 제공하여 디스크 상에 기록된 더 많은 데이터를 처리하기 위한 더 많은 시간을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 더 큰 천이율을 갖는 향상된 광 디스크 재생 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명은 ECC 디코딩용 버퍼 액세스 대역폭 요구를 감소시킨다.

본 발명은 데이터가 EDC 디코더로 전송되기 전에 데이터를 저장할 필요가 없도록 하여, 디스크램블된 데이터를 EDC 디코더 및 저장 영역에서 동시에 저장한다.

도 1은 광 디스크 상에 기록된 정보를 재생하는 장치를 도시하는 도면.

도 2는 기록 섹터를 형성하기 위한 절차를 도시하는 도면.

도 3은 오류 검색 코드를 갖는 디스크 상에 데이터를 저장하기 위해 DVD 시스템에 사용될 수 있는 데이터 섹터의 구성을 도시하는 도면.

도 4는 208×182 비트일 수 있는 ECC 블록 구성을 도시하는 도면.

도 5는 전체 ECC 블록을 처리하는 요약도.

도 6은 도 5의 줌-인(zoom-in) 부분의 도면.

도 7은 EDC 디코더와 EDC 디코더 및 링 버퍼의 디스크램블러부의 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 광 디스크

110 : 픽업

115 : 디스크 드라이브

120 : 이퀄라이저

130 : PLL 클락 재생 회로

140 : 복조기

150 : 시스템 컨트롤러

160 : 사용자 인터페이스

170 : 섹터 헤더 검색 회로

180 : 링 버퍼

도 1은 광 디스크(100) 상에 기록된 정보를 재생하는 장치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 예를 들어 공간 주파수가 γ/2na 인 레이저 빔을 투영하는 픽업(110)에 의해 디스크가 광학적으로 판독된다. 이와 같은 빔이 디스크로부터 반사되어 픽업(110) 내에 위치된 픽업 디텍터에 의해 검출된다. 픽업 디텍터는 상기 반사된 광 빔을 픽업(110)으로부터 전기 신호를 등화하는 이퀄라이저(120)로 공급되는 대응 전기 신호로 변환하여, 페이즈 락 루프(PLL) 클락 재생 회로(13)로 공급된다. PLL 클락 재생 회로(130)의 출력은 전기 신호로부터 클락 신호를 수신하는 복조기(140)로 전송되는 동시에 데이터를 저장하는 링 버퍼(180, ring buffer)로 직접 전송된다. 복조기(140)의 출력은 링 버퍼(180)로 입력되고, 섹터 헤더 검색 회로(170)로 입력된다.

섹터 헤더 검색 회로(170)는 데이터의 헤더에서 오류를 검색하고, 필요에 따라 헤더를 정정한다. 헤더는 섹터 헤더 검색 회로(170)로부터 출력되고, 시스템 컨트롤러(150)로 입력된다.

복원된 전기 신호에서의 천이는 PLL을 동기화하는 데 사용되어 디스크 상에 데이터를 기록하는 데 사용된 클락 신호를 추출한다. 추출된 클락 신호는 런 랭스 리미티드(RLL: Run Length Limited) 복조를 실행하는 복조기(140)로 입력된다.

시스템 컨트롤러는 사용자 인터페이스(160)를 통하여 사용자로부터의 요구에 응답하여 디스크 드라이브(115)를 제어하기 위하여 특정 구역을 액세스하는 데, 구체적으로, 사용자는 복원될 수 있는 액세스 구역에서 데이터를 표시하는 정보를 요구할 수 있으며, 이 데이터로의 신속한 액세스가 달성될 수 있도록 섹터 헤더 디텍터(170)에 의해 시스템 컨트롤러(150)로 공급된다.

EDC 디코더와 EDC 디코더(190) 및 링 버퍼(180)의 디스크램블러부가 도 7에 도시된다.

다음으로, DVD 디텍터의 암호화 단계의 설명이 ECC 블록을 형성하도록 제공된다.

디지털 비디오 디스크(DVD)에 사용된 데이터는 사용자의 데이터가 손상되거나 잘못되지 않도록 포괄적인 오류 정정 코드들(ECC)을 사용한다.

도시된 바와 같이, 도 2는 기록 섹터를 형성하기 위한 절차를 도시한다. 우선, 섹터의 4 비트 ID(210)가 특정 섹터를 식별하는 데 사용된다. 이들 ID(210)는 임의의 수자로부터 증가된 시작과 끝이다. 다음으로, 2 비트 ID ECC (IEC, 220)가 섹터 ID 이후에 추가된다. 6 비트의 리저브 데이터(reserve data, 230)가 IEC 데이터(220) 이후에 추가된다. 다음으로, 사용자로부터의 데이터(사용자 데이터, 240)가 리저브 데이터(230) 이후에 추가된다. 사용자 데이터 이후에는, 오류 검색 코드(EDC)가 그 데이터에 추가되어 사용자 데이터 및 (ID+IEC+리저브) 데이터에 오류가 있었는지의 여부를 검색한다. 다음으로, 2048 비트의 사용자 데이터가 스크램블된다. 이와 같이 함으로써, 완전, 스크램블된, 그리고 EDC 보호 데이터 섹터를 만든다.

도 3은 오류 검색 코드를 갖는 디스크 상에 데이터를 저장하기 위해 DVD 시스템에 사용될 수 있는 데이터 섹터의 구성을 도시한다. 다음으로, 예를 들어 16개의 추가 데이터 섹터들이 동일한 방식으로 발생될 수 있다. 도 4에서의 영역 400은 함께 연결된 16개의 섹터들을 도시한다. 이들 16 섹터들은 192(16×12)개의 데이터 로우들을 포함한다. 다음으로, 프로덕트 리드 솔로몬 코드(Product Reed Solomon Code)가 172 칼럼들을 모두 암호화함으로써 형성된다. 이것이 8 비트 오류 정정 능력을 갖는 PO 코드로 불리운다. 상기 오류 정정 능력을 제공하는 PO 패러티 코드는 참조 번호 410으로 도시된다. PO 코드는 패러티에 대한 블록으로 16개의 로우를 포함한다. 이들은 PO 코드 패러티 비트로서 알려져 있다. 다음으로, PI 코드(420)가 추가 10 칼럼을 추가함으로써 형성된다.

도 4는 208×182 비트일 수 있는 ECC 블록 구성을 도시한다. 전형적으로, ECC 블록은 후속 시간에 재생용 디스크 상에 기록된다.

사용자가 이 데이터를 요구하면, ECC 블록은 해독되는 디스크로부터 판독된다. DVD ECC 블록의 해독과 관련된 신호들이 도 6에 도시되는 데, SCR END 신호는 디스크램블러가 도 6j에 도시된 바와 같이 앞선 섹터를 디스크램블하는 것을 종결하였음을 표시한다. 도 6l에서, ECC 리포트 신호는 섹터의 끝까지 도달했음을 표시한다. 기록 신호는 EDC 디코더 LFR 회로(730)에 의해 출력되고 스테이트 머신 회로(740)로 입력된다. 데이터가 오류없이 성공적으로 해독되거나 오류가 정정되었다면, EDC 양호 신호 및 EDC 리포트 신호는 전송되어 도 6l과 6m에 도시된 바와 같은 데이터가 양호하다는 것을 표시하며 출력된다. EDC 개시 신호는 후속 섹터를 시작하는 표시를 제공한다. 도 6l에 도시된 바와 같은 SCR START 신호는 디스크램블러가 디스크램블링을 시작할 것임을 표시한다. 신호 610 및 620은 ECC 블록 내의 ID 신호를 도시한다. 신호 630은 ECC 블록 내의 IEC 신호를 도시한다. 신호 640은 리저브된 데이터를 표시하고, 신호 650은 사용자 데이터를 표시한다. SCR START 신호는 데이터의 실제 디스크램블링을 시작하는 배타적 논리합 회로(exclusive OR circuit, 750)를 턴온하는 것을 표시한다. BM_WR_ 돈 신호(done signal)는 버퍼(180)를 스위치 온하는 것을 표시하며, 대응 데이터가 버퍼(180) 내로 기록되는 것을 표시한다. EDC 디코더 LFR 회로(730)는 신호를 출력하는 데, 본 실시예에서 이 리포트 신호는 데이터의 양부(good or bad)를 표시한다. EDC 디코더 회로는 디코딩이 성공적이었는지를 표시한다. 이것은 EDC 양호 신호를 통해서 이루어진다.

전형적으로, 본 발명은 디스크램블러의 출력을 EDC 디코더 및 기억장치로 동시에 입력함으로써, 종래 기술에 비해 대략 20 % 정도의 시간 절감 효과를 갖는다. 오류 정정 회로(735)는 그들이 형성된 순서와 역순으로 PO 및 PI의 오류 정정 코드들을 이용함으로써 데이터를 해독한다. 스테이트 머신(740)은 디스크램블러 LFSR 회로(720)로 SCR START 신호를 출력함으로써 디스크램블링 절차의 시작을 표시한다. 우선, 신호 610, 신호 620, 신호 630 및 신호 640이 링 버퍼 DRAM(180)의 외부에서 판독된다. 이들 신호들이 디스크램블됨이 없이 EDC 디코더(730) 내로 판독된다. 스테이트 머신 신호(740)로부터 출력된 SCR START 신호는 예를 들어 배타적 논리합 회로(750)를 포함하는 디스크램블러 LFSR 회로의 코드가 도 6e에 도시된 바와 같이 DESCR 패턴 신호를 출력하도록 하고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 버퍼(180)로부터의 출력으로서 DESCR 패턴과 BMD 출력 신호 사이에서 배타적 논리합 회로(750)가 배타적 논리합 연산을 실행하도록 한다. BM WR DONE 신호는 디스크램블되는 데이터의 각 비트를 표시한다. 배타적 논리합 회로(750)로부터의 출력은 EDC 디코더 LFSR 회로(730) 및 링 버퍼 DRAM(180)으로 동시에 입력된다. 따라서, EDC 디코더 회로(730)가 모든 데이터의 복원을 마친후에 DRAM 회로(180)가 DRAM 회로(180)로 데이터를 기록하는 것은 필요하지 않다. 모든 데이터가 전송된 후, SCR END 신호는 한 섹터에 대한 디스크램블링 처리 기간의 종료를 표시한다. EDC 디코더 회로(730)는 정정될 수 없는 데이터 내의 오류가 있었는지의 여부를 판단한다. 데이터가 성공적으로 해독되었고, 그 데이터가 양호한 것으로 판단된다면, EDC 리포트 신호는 스테이트 머신(740)으로 전송된다. 이것은 도 4의 영역 400에서의 모든 데이터에 대하여 계속된다. 따라서, 데이터는 사용자 데이터의 후속 처리를 위하여 호스트 컴퓨터로 전송된다.

오류가 데이터에서 검색되었고, 그것이 정정될 수 없다면, 디스크로부터 데이터를 재판독하기 위한 시도가 행해진다.

도 5는 전체 ECC 블록을 처리하는 요약도이다. 신호들의 의미는 하기와 같다:

pi_going_on : 버퍼로부터 데이터의 208개의 로우를 페치하는 것을 포함하는 PI ECC 기간을 표시한다.

po_going_on : 버퍼로부터 데이터의 182개의 칼럼을 페치하는 것을 포함하는 PI ECC 기간을 표시한다. PO가 PI보다 더 긴 이유는 연속된 데이터 비트들이 182 비트만큼 떨어져 있기 때문이다. 이것 때문에 DRAM 페이지가 더 자주 변경되어 각 DRAM 버스트 액세스에 대하여 더 많은 오버헤드를 준다. 더 큰 페이지 크기를 갖는 DRAM을 사용함으로써 PO ECC에 필요한 시간을 절약할 더 절감할 수 있다.

edc_going_on : 디스크램블 및 EDC 코드가 실행되는 기간을 한정한다.

bm_dout : 버퍼 DRAM으로부터 칩에 이르는 데이터 버스.

bm_dray : 펄스가 파동 형태일 때, bm_dout 상에 나타나는 유효 데이터를 표시한다.

descr_pattern : 디스크램블링 기간 동안 bm_out와 함께 XOR되는 버스.

scr_out : 디스크램블링 기간 동안 버퍼로 재기록되어 EDC 디코더 내로 가는 디스크램블된 패턴.

bm_wr_done : scr_out의 한 단어를 표시하는 펄스들이 버퍼에 기록된 펄스들.

scr_start : 섹터에 대한 이 펄스 후의 디스크램블 처리의 시작을 표시한다.

scr_end : 섹터에 대한 디스크램블 처리의 종료를 표시한다.

edc_start : EDC 디코딩 처리의 시작을 표시한다. 리저브된 비트들 후에 디스크램블링이 시작되는 동안 EDC는 섹터의 개시점부터 시작하기 때문에, EDC는 디스크램블링 처리 이전에 시작한다. EDC가 섹터의 말단으로 계속되는 동안 사용자 데이터의 2048 비트에서 디스크램블링은 종료한다. 도 2를 참조하라.

edc_report : EDC 디코딩의 종료를 표시한다.

edc_good : edc_report 펄스가 실행될 때 유효하다. edc_report 신호와 함께 이 신호는 섹터 내에 오류 유무를 구별하기 위하여 상황 비트를 설정한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 ECC 블록에는 16개의 scr_start 및 edc_start 펄스들이 있다. 도 6은 도 5의 줌-인(zoom-in) 부분이다. 사용자 데이터는 scr_out 버스 상에 보여 질 수 있는 본 시뮬레이션 개시 00, 01, 02, ... 에서의 시퀀셜 패턴이다.

버퍼 대역폭은 EDC 디코더 LFSR(730) 및 링 버퍼(180)에 동시 기록에 의해 절감된다. ECC 블록을 처리하는 총 라인은 po_going_on, pi_going_on, 및 edc_going_on 신호들에 의해 커버된 6250 us 이다. 중간(way) PI 및 EDC 액세스는 동일한 데, 이것은 시퀀셜 액세스이다. 그러므로, PI가 1300 us를 처리한다면, EDC 디코더 LFSC(730) 및 링 버퍼(180)로의 데이터 전송에 필요한 시간을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 향상된 광 디스크용 재생 시스템은 더 빠른 오류 정정 속도를 보이므로, 디스크 상에 기록된 더 많은 데이터를 처리하기 위하여 더 많은 시간을 제공할 수 있으며, 더 큰 천이율을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 향상된 광 디스크용 재생 시스템은 데이터가 EDC 디코더로 전송되기 전에 데이터를 저장할 필요가 없도록 하여 EDC 디코더 및 저장 영역에서 디스크램블된 데이터를 동시에 저장한다

본 발명의 양호한 실시예들이 설명되었지만, 본 분야의 숙련된 기술자들이 본 발명으로부터 벗어남이 없는 다양한 변형과 수정들을 할 수 있다는 것은 자명하며, 본 발명의 진정한 사상과 범위 내에 그러한 변형 및 수정들이 포함되도록 첨부된 청구항들은 의도되었다.

Claims (4)

1. 데이터를 디스크램블(descrambling)하기 위한 회로에 있어서:

   디스크램블될 데이터를 저장하기 위한 저장 회로;

   상기 데이터를 디스크램블하는 코드를 출력하는 회로;

   상기 데이터를 디스크램블하는 코드를 사용함으로써 상기 데이터를 디스크램블하는 디스크램블링 회로; 및

   상기 데이터를 해독하는 디코더 회로

   를 포함하되, 상기 디스크램블링 회로는 상기 디스크램블된 데이터를 상기 저장 회로 및 상기 디코더 회로로 동시에 신호 출력하는 데이터 디스크램블 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 디스크램블링 회로는 상기 저장 회로 및 상기 디코더 회로에 직접 접속된 XOR 회로를 포함하는 데이터 디스크램블 회로.
3. 데이터를 디스크램블하기 위한 방법에 있어서:

   디스크램블될 데이터를 저장 회로에 저장하는 단계;

   상기 데이터를 디스크램블하는 코드를 출력하는 단계;

   상기 데이터를 디스크램블하는 코드를 사용하여 상기 데이터를 디스크램블하는 단계; 및

   디코더 회로에 의해 상기 데이터를 해독하는 단계

   를 포함하되, 상기 디스크램블된 데이터를 상기 저장 회로 및 상기 디코더 회로에 동시에 입력하는 데이터 디스크램블 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 디스크램블된 데이터는 상기 저장 회로 및 상기 디코더 회로로 직접 입력되는 데이터 디스크램블 방법.