KR20000035065A - 데이터 변/복조방법과 이를 이용한 변/복조 장치 및 그 기록매체 - Google Patents

데이터 변/복조방법과 이를 이용한 변/복조 장치 및 그 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광 기록매체 등에 데이터를 기록함에 있어서, 기록되는 데이터의 비트열을 신호의 기록 상(相)에 적합한 비트열로 변환시키는 런렝스 제한방식 (RLL: Run Length Limited)의 변/복조방법과, 이를 이용한 변/복조 장치 및 그 기록매체에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 데이터 변조/복조방법은, 마크(Mark)에 대응되는 비트열과 스페이스(Space)에 대응되는 비트열 각각에 대해, RLL의 최소길이와 최대길이를 만족하는 범위 내에서, 소정 크기의 양자화된 값만을 갖도록 선택된 변조 데이터를 선정하여 변조하고, 복조시 상기 양자화 조건에 근거하여 재생 오류를 확인 정정함으로써, 기록매체의 기록밀도를 향상시켜 대용량의 기록매체를 제공할 수 있게 하며, 또한 재생신호의 지터성분에 의한 데이터 비트열의 판별오류 가능성을 감소시킴으로써, 고밀도 기록데이터의 보다 신뢰성 높은 재생을 보장하게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

데이터 변/복조방법과 이를 이용한 변/복조 장치 및 그 기록매체{A method and an apparatus for modulating/demodulating data and a recording medium}
본 발명은, 광 기록매체 등에 기록되는 데이터의 비트열을 신호의 기록 상(相)에 적합한 비트열로 변환시키는 런렝스 제한방식 (RLL: Run Length Limited, 이하 "RLL방식"이라 함)의 변조방법과, 이를 이용한 변복조장치 및 그 기록매체에 관한 것이다.
저장의 필요성이 있는 여러가지 데이터를 기록하기 위한 기록매체는 테이프와 같은 자기매체에서부터 최근의 광 기록매체에 이르기까지 다양한 형태로 발전하고 있으며, CD(Compact Disc)가 보급되면서 일반화되고 있는 광 기록매체는, DVD(Digital Versatile Disc)의 규격이 나오면서 더욱 널리 사용될 것이 기대되고 있는데, 광 기록매체에는 재생 전용의 CD-ROM, DVD-ROM 등 이외에, 1회 기록 가능한 CD-R, DVD-R 등이 있으며, 재기록 가능한 CD-RW, DVD-RAM, 그리고 광자기 디스크 등과 같은 다양한 디스크의 규격이 제안되고 있다.
상기와 같은 기록매체들에 디지털 데이터를 기록하는 경우에는, 신호의 드롭아웃(Drop out)의 영향을 줄이고, 또한 신호자체가 갖는 직류성분을 제거함으로써 기록신호의 재생신뢰성을 확보하기 위해 기록되는 데이터를 변조하게 된다.
상기와 같은 목적을 위해 RLL 변조방식이 디지털 데이터의 기록시에 일반적으로 채용되어 사용되어지고 있으며, 그 중 가장 널리 알려진 방식이 EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) 방식이다.
상기 EFM 방식은 8비트의 피변조 데이터를 14비트의 코드 데이터로 변환하는 변조방식으로서, 변조 데이터의 비트 1과 1사이에는 연속되는 0 이 2개 이상 10개 이하의 범위 내에서만 존재할 수 있도록 제한하였으며, 이와 같은 조건을 RLL(2,10)과 같은 일반적인 수식으로 표현한다.
그런데, EFM 방식은 디지털 합 성분 (DSV: Digital Sum Value)을 조절하기 위해 14비트 이외에 부가적인 비트 (이하, "머지(Merge)비트"라고 함 )로서 3개의 비트를 더 사용하고 있어, 변조시의 엔코딩 비율이 8/17로 낮아서, 기록매체의 용량을 대용량으로 향상시키는 데, 적합하지 않으며 또한 데이터의 복조시에 지터(jitter) 성분에 민감하여 기록밀도가 높은 대용량의 기록매체의 기록신호 변조방법으로는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 8비트의 데이터를 15비트로 변조하되, 그 변조데이터는 RLL(2,12)의 제한을 갖는 NEM(New Efficient Modulation) 방식을 제안된 바 있으며, 현재 이 외에도 많은 변조 방식이 제안되고 있다.
또한, 동일한 기록 밀도 향상 효과가 있는 변조방법 간에도 재생 에러율에는 차이가 있어서, 에러율이 적어서 보다 정확한 재생이 가능한 변조방법의 필요성이 증대하였다.
본 발명 또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 기록매체의 기록밀도를 보다 향상시키고, 지터 성분에 영향을 적게 받는 정확한 재생이 가능하도록 하는 디지털 데이터의 변조방식과 이에 따른 변조/복조장치 및 그 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
도 1은 종래의 변조방식과 본 발명의 제1 실시예에 따른 변조방식에 의한 기록밀도의 차이를 도식적으로 나타낸 것이고,
도 2는 최소 단위 비트열을 동일 점유구간으로 하였을 때의 지터성분에 의한 영향의 정도를 종래의 변조방식과 본 발명의 제1 실시예에 따른 변조방식과 비교하여 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변조방식에 의한 변복조장치의 구성을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 복조방식에 의해 데이터 복조시에 이루어지는 비트열의 트랜지션(Transition) 편이를 보상하는 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변/복조방식에 의한 변/복조 장치의 구성을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변조 데이터 복조시의 오류 에지 발생 경우의 수를 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변조 데이터 복조시, 인접한 스페이스 그룹의 양자화 조건을 감안하여 오류 확인된 마크 그룹의 에지를 정상으로 정정하는 것을 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 복조방식에 의한 데이터 복조시의 에러율을 기존의 DVD 방식에서의 에러율과 비교 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 코드 세트를 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 코드 세트 선택 과정을 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,110 : 등화기 12,120 : 비교기
13,130 : 저역필터 20 : A/D 변환기
31, 34, 41, 44, 500, 510: 직병렬 변환기
32, 42 : 래치(Latch) 33 : 복호기
43 : 롬(ROM) 51,600 : 기록신호 변환기
100 : 제어부 200 : 채널에러 검출정정부
300 : 복조부(Demodulator) 310 : 변조부(Modulator)
400 : ECC에러 검출정정부 410 : ECC 인코더
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변조 방법은, 데이터를 RLL (Run Length Limited) 변조하는 방법에 있어서, 변조 데이터를 2개의 기록 상(相)에 각기 대응되는 2개이상의 비트 그룹으로 구성하여 기록하되, 상기 기록 상중 어느 하나에 기록되는 비트 그룹의 길이는, 한 비트 길이에 대하여 2이상의 정수배씩 변하는 값에서 결정되게 하는 것에 그 특징이 있으며,
또한, 본 발명에 따른 복조 방법은, 상기와 같이 비트 그룹의 길이가 양자화되어 있는 것을 이용하여 재생시에 양자화된 값으로 되지 않는 기록 상에 상응하는 신호를 위상 보상시켜 지터(Jitter)에 의한 편이량을 제거하는 데 그 특징이 있는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 데이터의 변/복조방법과, 이를 이용한 데이터의 변조/복조장치 및 그 기록매체의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 제1 실시예에 대해 설명하면, 하나의 바이트(1Byte=8Bit) 크기의 데이터에 대응하여 변조 기록되는 비트스트림(이하, "코드"라고 함) 내의 비트 그룹은, 기록매체에 두가지의 상(相), 예를들면 피트(Pit)의 생성과 비생성, 기록매질의 상 유지 및 변화, 또는 자화 방향의 유지 및 전환 등으로 대응되는 데, 대응되는 상이, 재생시의 입사광에 대해서 상대적으로 반사율이 낮은 상이 되는 비트 그룹을 "마크(Mark)그룹"이라 하고, 상대적으로 반사율이 높은 상에 대응되는 비트 그룹을 "스페이스(Space)그룹"이라고 할 때, 상기 마크 그룹 또는 스페이스 그룹 중 어느 하나에 대해서는 그 길이가 단위 비트의 2n+1 (N은 정수)에 해당하는 양자화된 수를 갖도록 하며, 나머지 그룹의 비트 길이에 대해서는, 상기와 같은 양자화 조건에 따르지 않고 한 비트 길이씩의 증감에 의해 결정되되, RLL의 최소 길이와 최대 길이를 만족하는 범위내에서 임의의 값을 가질 수 있도록 한다.
그리고, 기록매체에 변조되어 기록되는 코드의 총 비트 수를 결정하기 위해, 마크 그룹에 대해 상기의 양자화 조건과, RLL 변조시의 런랭스 제한을 만족시키면서 바이트(Byte) 단위로 데이터를 변조시키기 위해 필요한 한 바이트(1 Byte) 데이터의 가변치인 256가지의 경우수가 생길 수 있는 전체 비트 수를 찾는다. 전체 비트 수는 일정크기 이상으로는 수많은 값이 있을 수 있으나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변조방법에서는, 그 중 하나의 값으로, RLL변조의 최소길이가 4, 최대길이가 10인 조건하에 21을 전체 비트 수로 결정한다. 그리고, 종래에서와 같은 DC레벨의 감소 및 DSV를 조절하기 위한 머지비트로서 5비트를 더 사용한다.
표 1은 상기의 조건이외에 선택될 수 있는 여러 가지 경우 중에서 선택하여 사용할 수 있는 몇가지의 변조데이터의 세트(Set)를 CD와 DVD 매체에 대비하여 예시적으로 도시하고 있다.
머지비트 수 총비트 수 최소 런렝스 최대 런렝스 코드의경우수
CD 3 14 2 10 267
DVD 0 16 2 10 566
제 1세트 2 13 1 6 262
제 2세트 3 18 2 8 280
제 3세트 4 19 3 9 262
제 4세트 5 23 4 10 257
제 5세트 6 23 5 14 268
제 6세트 7 26 6 17 257
제 7세트 8 27 7 16 258
앞서, 제시한 양자화 조건하에서 상기와 같이 런렝스의 최소길이를 4로, 최대길이를 10으로 하는 경우에는 n은 4〈2n+1≤10+1의 조건에 따라 2,3,4,그리고 5의 값을 가질 수 있게 되며, 이에 따라 변조데이터는, 마크그룹에 대해서 전술한 양자화 조건을 적용시키는 경우에 그 길이가 5, 7, 9, 그리고 11이 되는 값만을 갖는 코드세트가 된다. 한편, 본 실시예에서 런렝스의 최소길이를 4로 하는 이유는, 4 이하로 하는 경우에 코드가 가질 수 있는 경우수가 많아지기는 하지만, 그 만큼 최소길이의 마크그룹에 대한 재생 RF의 레벨이 작아지기 때문에 재생신호의 손실이 발생하여 재생오류의 가능성이 커지기 때문이다.
상기와 같은 방법으로 선정된 변조용 데이터 세트를 기록매체에 기록또는 재생하기 위해서는 장치의 클럭을 종래 EFM방식에 비해서 양자화 간격인 2배만큼 증가시켜 적용하게 되는 데, 이와 같은 방법으로 입력 데이터를 변조하여 기록매체에 기록하게 되면, 기록 점유구간의 폭이 도 1에서와 같이 16비트의 코드를 사용하는 경우에 대비해 3/16, 즉 18.8%정도가 줄어들게 되어 기록매체의 기록밀도를 향상시킬 수가 있게 된다.
또한, 본 실시예에서 전술한 바와 같이, 선택된 조건에 따라 단위 비트열 (마크그룹과 이에 이어지는 스페이스그룹에 포함된 비트열 )의 최소 길이는, 마크그룹에 대해서는 5비트가 되고, 스페이스그룹에 대해서도 런렝스의 최소길이보다 1 이 큰 5비트가 되는 데, 이와 같은 비트 크기의 최소 단위 비트열이 기록매체상에서 점유하는 구간을 종래 DVD의 변조에 의해 기록되는 경우에서와 같은 구간이 되도록, 한 비트에 대응되는 간격 T'을 0.6T (T는 종래 방식에 의한 한 비트의 대응간격)가 되게 하면, 도 2에 도시한 바와 같이 2T'단위로 지정된 마크그룹이 해당 값으로 판별되게 하는 구간의 허용폭 (이하, "윈도우"라 함)이 2T', 즉 1.2T가 되어 약 20% 정도 커지게 된다. 이는 곧 기록신호가 재생시에 지터(Jitter)성분에 의해 레벨 천이되는 에지(Edge)의 시점이 흔들거리는 경우에도 종래 DVD에서 사용되는 변조방식에 비해 지터의 영향을 훨씬 덜 받는 것을 보여줌으로써, 상대적으로 보다 안정된 기록신호의 복조를 수행할 수 있음을 나타낸다. 그리고, 이와 같이 최소 단위 비트열의 점유구간을 종래 DVD에 적용된 방식에서와 동일하게 하는 경우에는 하나의 변조 데이터의 길이가 15.6T (=26T'x 6T/10T)가 되어 약 2.5%의 기록밀도 향상을 가져오게 된다.
전술한 제1 실시예에서는, 마크그룹의 양자화 값을 2n+1로 하였으나, 이 값을 2n으로 설정하여 사용할 수도 있다. 이 경우에는 마크그룹에 대한 최소 단위 비트열의 길이가 6이 되므로, 최소 단위 비트열의 길이는 11비트(=11T')가 되고, 이를 종래 DVD의 경우에서와 그 점유구간을 동일하게 하면, 11T'=6T가 된다. 이 같은 조건하에 데이터를 변조하여 기록하는 경우에는, 지터의 영향에 대해 오차 보정이 가능한 윈도우 구간이 1.09T (=2T'x 6T/11T')가 되어 종래의 T에 비해 약 9% 개선되고, 변조데이터의 점유구간의 크기는 14.18T (=26T'x 6T/11T')가 되므로 기록매체의 기록밀도는 약 11.4%정도 증가하게 된다.
상기 제1 실시예의 조건과는 상이한 조건에서 본 발명에 따라 얻어지는 변조 데이터 세트에 대해서 기록밀도가 향상되는 것을 확인하기 위해 표 1의 각 세트에 대해 기록밀도를 산출해 보면, 다음의 표 2와 같은 결과를 얻게 된다.
지금까지는, 변조데이터의 마크그룹에 대해 양자화 값을 2로 한 경우에 대해 설명하였으나, 전술한 제1 실시예의 원리를 수정없이 적용하여 양자화 값을 2보다 큰 임의의 값(K)으로 설정할 수도 있다. 이 때의 생성되는 변조데이터를 장치에 적용하는 경우에, 장치의 클럭은 종래 DVD의 경우에 대비해 K배 빠른 값을 사용하게 되고 이때의 한 비트 대응간격인 T"은 T/K가 되고, 지터에 대한 허용오차 구간 또한 KT"이 된다. 이와 같이 양자화되는 변조데이터 세트에 대한 조건을 일반화 시키면, RLL(r1,r2)의 조건하에서 마크그룹에 대해서는 그 길이가 r1보다 크고 r2+2보다는 작은 K (2이상의 정수)에 의해 양자화된 값을 가지게 된다. 즉, 마크 그룹의 길이는, 양자화 값 K로 나누었을 때 나머지가 0 이되는 Kn, 또는 K로 나누었을 때 나머지가 0 보다는 크고 K 보다는 작은 값이 되는 Kn+R (1≤R≤K-1)의 크기를 갖게 되는 데, 이 두가지의 경우 모두, 임의의 마크 그룹은 최소 비트수의 마크 그룹과의 길이 차는 모두 K의 정수배가 된다.
그리고, 스페이스그룹에 대해서는 양자화 조건을 적용하지 않고 r1보다 크고 r2+2보다는 작은 임의의 값을 가지게 된다.
또한, 이상에서는 양자화되는 변조데이터내의 비트그룹을 마크그룹으로 지정하였으나, 경우에 따라서는 마크그룹대신 스페이스그룹을 지정하여도 가능하며, 마크그룹과 스페이스그룹에 대해 모두 양자화가 되도록 하는 변조데이터 세트를 구하여 이를 변조방식에 적용할 수도 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 변조 및 복조방식을 사용하는 데이터 변복조 장치의 구성을 도시한 것으로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 변복조장치의 동작에 대해 도 3의 구성을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 3의 구성을 살펴보면, 입력되는 고주파(RF) 신호를 그 크기에 따라 증폭함으로써 고주파신호를 등화시키는 등화기(Equalizer)(11); 상기 등화출력되는 고주파신호를 슬라이스 레벨과 비교하여 펄스신호로 변환출력하는 비교기(12); 상기 변환되는 펄스신호의 평균레벨을 검출하여 상기 슬라이스 레벨로서 출력하는 저역필터(13); 상기 변환출력되는 펄스를 샘플링 주파수(1/T')에 따라 샘플링하여 디지털 비트열로 출력하는 A/D변환기(20); 상기 디지털 비트열을 N+B( N의 코드 길이, B는 머지비트 길이) 비트의 병렬 데이터로 변환하는 제 1직병렬 변환기(31); 상기 병렬 변환된 데이터를 래치하는 제 1래치(32); 상기 래치된 데이터를 변조전 8비트 데이터로 복원하는, PLA (Programmable Logic Array)로 구성된 복호기(33); 상기 복조된 8비트 데이터를 직렬 변환출력하는 제 2직병렬 변환기(34); 입력되는 8비트 직렬데이터를 병렬로 변환하여 래치하는 제 3직병렬 변환기(41); 와 제 2래치(42); 본 발명에 따라 선정된 각 N비트의 변조 데이터를, 그에 대응되는 원래의 데이터의 값에 해당하는 주소(address)에 저장하고 있는 롬(43); 상기 롬(43)에서 액세스되어 출력되는 N비트의 병렬데이터를 직렬로 변환출력하는 제 4직병렬 변환기(44); 상기 제 4직병렬 변환기(44)의 출력비트열에 따른 기록신호를 생성출력하는 기록신호 변환기(51); 및 상기 복호기(33)의 복조 에러시에 변환 데이터를 보상하여 재 복조를 수행시키고, 상기 제 4직병렬 변환기(44)에 N비트 코드에 B비트의 머지비트를 부가시키는 제어부(100)를 포함하여 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 데이터 변복조장치에서는, 먼저 기록용 데이터가 직렬데이터 형태로 입력되면, 상기 제3 직병렬 변환기(41)는 8비트 단위의 병렬 데이터로 변환하여 이를 상기 제2 래치(42)에 임시 홀딩(Holding)시키게 되고, 상기 제2 래치(42)에 홀딩된 데이터는 상기 롬(43)에 어드레스 신호로서 인가된다. 상기 롬(43)으로 어드레스가 인가되고 액세스신호가 액티브(Active)되면 상기 롬(43)은 현재 인가된 어드레스에 저장되어 있는 N비트의 데이터를 출력함으로써, 변조코드를 상기 제4 직병렬 변환기(44)에 송신하게 된다. 이 때, 상기 제어부(100)는 상기 롬(43)으로부터 출력되는 변조코드를 확인하여 이전 출력된 변조코드와의 사이에 삽입될 B비트의 머지비트를 결정하여 이를 상기 제4 직병렬 변환기(44)에 전치(前置)시킨 다음, 상기 제4 직병렬 변환기(44)를 동작 인에이블시켜 전체 N+B비트의 변조데이터가 직렬로 출력되게 한다. 이와 같이 직렬로 출력되는 변조데이터는 상기 기록신호 변환기(51)에 의해 상기 변조데이터에 따른 기록광을 생성하기 위한 기록신호로 변환되어 다음 단의 기록광 구동기(미도시)에 인가시킴으로써 입력 데이터에 상응하는 변조데이터가 기록매체에 기록된다.
전술한 변조장치의 동작에서 각 구성간의 직렬데이터의 이동은, 모두 속도 증가된 장치의 구동클럭(1/T')에 의해 이루어지게 되는 것으로, 상기와 같은 변조방식에 의해 기록매체에 기록된 데이터는 재생시에 고주파형태로 독출 재생되는 데, 이하에서는 재생되는 고주파신호로부터 원래의 데이터로 복조하는 과정을 상세히 설명한다.
먼저, 기록매체에서 재생되는 고주파신호가 상기 등화기(11)에 입력되면, 상기 등화기(11)는 입력되는 신호의 레벨에 따라 증폭율을 달리함으로써, 어느 정도 레벨이 등화되도록 조절하여 진폭이 고르게 조절된 고주파 신호가 출력되게 한다. 이와 같이 등화된 고주파신호는, 상기 비교기(12)에 기준신호로서 인가되어 있는 슬라이스 레벨과 비교되어, 그 상하의 펄스신호서 변환출력되어, 기록신호에 의해 상(相)이 변화된 구간에 대응되는 폭을 갖는 펄스신호 출력된다.
한편, 상기 저역필터(13)는 상기 비교기(12)에서 출력되는 펄스신호의 평균레벨, 즉 DC레벨을 구하게 되고, 이와 같이 구해진 신호는 상기 비교기(12)의 기준신호인 슬라이스 레벨로 출력되는 데, 이와 같이 DC 레벨로 슬라이스레벨을 조절함으로써, 현재 재생되고 있는 기록매체의 기록신호 또는 반사광량에 적합한 슬라이스레벨이 정해지도록 한다. 이와 같은 슬라이스 레벨에 의해 펄스형태로 변환되는 신호는 상기 A/D변환기(20)에 입력되어 1/T'Hz의 샘플링 속도로 디지털 비트스트림으로 출력되고, 이 비트스트림은 N+B비트 단위로 상기 제1 직병렬 변환기(31)에 의해 병렬데이터로 변환된 후, 상기 제1 래치(32)에 임시 저장된다.
이와 같이 상기 제1 래치(32)에 임시 저장된 병렬 데이터는 상기 제어부(100)의 시점 제어하에 상기 복호기(33)에 입력되어 변조데이터의 원래의 데이터 복원과정이 이루어지게 된다. 이를 위해서 상기 복호기(33)는 입력된 병렬 데이터에서 B비트의 머지비트를 제거하고, N비트의 비트열에 대해서는 1비트 지연된 값과 현재 입력 비트의 값을 배타적 논리합(Exclusive OR) 연산하여 레벨천이가 있는 부분에서만 1의 값을 갖게 하는 변조코드로 변환하게 된다. 예를들어 "..00001111110000011..."의 비트열은 상기의 과정에 의해 ..00001000001000010..." 의 비트열로 변환되는 데, 이 비트열은 상기 롬(43)내에 저장되어 있는 변조코드 중 하나가 된다.
상기와 같이 변조코드로 변환된 비트열은 복호회로에 의해 8비트의 원래의 데이터로 변환되는 데, 이 때 복호회로에서 복호에러가 발생하게 되면, 상기 제어부(100)는 상기 제1 래치(32)에 래치되어 있는 N+B비트의 데이터를 독출하여 마크그룹에 해당하는 비트 "1"의 연속 비트열의 길이를 확인하여 그 길이가 현재 사용되고 있는 변조 데이터의 양자화된 값에 위반하는 지를 검출하게 된다. 즉, 현재 사용하고 있는 변조 데이터의 양자조건이 2n+1이면, 앞서 설명한 바와 같이 5, 7, 9 또는 11인지를 확인하게 된다.
만약 확인된 값이 양자화 조건에 위반되는 값이면, 예를들어 그 값이 4이면 연속적인 4개의 "1"의 다음에 위치하는 "0"의 값을 "1"로 갱신하여 연속적인 5개의 "1"을 만들고, 만약 그 값이 6이면, 연속적인 6개의 "1"의 다음에 위치하는 "0"의 값을 "1"로 갱신하여 연속적인 7개의 "1"을 만듦으로써, 연속적인 "1"의 비트열에 대해 비트를 첨가하게 된다. 이와 같이 갱신하는 이유는, 도 4에 도시한 바와 같이 레벨천이의 윈도우가 2이므로 레벨천이 에지(Edge)가 흔들거려 하이레벨 지속시간(TH)이 4T'(=111100...)≤ TH〈6T'(=111111...)인 경우에는, 상기 A/D변환기(20)에 의해 변환된 "1"값의 직렬 비트스트림이 4개 또는 5개가 되고, 이 때는 기록구간이 5T'로 기록된 상태로 보아야 하며, 6T'(=11111100...)≤ TH〈8T'(=11111111...)인 경우에는 모두 7T'로 기록된 상태로 보아야 하기 때문이다.
이와 같이, 상기 제1 래치(32)의 비트 값이 부분적으로 갱신되어 보상되고 나면, 이 값은 다시 상기 복호기(33)에 인가되어 전술한 과정에 따라 정상적인 복호과정이 수행됨으로써, 원래의 8비트 데이터로 복원되고, 이 복원된 데이터는 상기 제2 직병렬 변환기(34)에 의해 직렬 데이터로 변환되어, 기록매체를 재생요청한 장치에 전송되는 것이다.
참고로, 전술한 복조과정에서, 상기 제어부(100)는 상기 복호기(33)에서 복호에러가 발생하는 경우에 상기 제1 래치(32)에 임시저장된 비트열을 확인하여 그 지정된 양자화 조건을 위배한 비트값을 갱신하는 대신, 상기 복호기(33)의 복호동작이 이루어지기 이전에 먼저 상기 제1 래치(32)의 저장 비트열을 확인하여 비트 길이의 양자화 오류를 사전에 검출하여 이를 보상함으로써, 복호과정에서의 오류발생을 사전에 차단할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 제 2실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 본 발명에 따른 제2 실시예에서는, 상기 마크 그룹 또는 스페이스 그룹 중 어느 하나의 그룹에 대해서는, 그 비트 그룹의 길이가 한 비트 길이에 대하여 N의 배수(N≥2, N은 자연수)에 해당하는 양자화 수 만큼씩 변하는 값을 갖도록 하고, 다른 하나의 그룹에 대해서는 그 비트 그룹의 길이가 한 비트 길이에 대하여 M의 배수(M은 자연수, M과 N은 서로 소)에 해당하는 양자화 수만큼씩 변하는 값을 갖도록 하며, 각 비트 그룹의 길이는 주어진 RLL 조건하에서의 최소 길이와 최대 길이를 만족하는 범위내에서 임의의 값을 가질 수 있도록 한다.
상기의 양자화 조건과 RLL 변조시의 런렝스 제한을 만족시키면서, 기록매체에 변조되어 기록되는 단위코드의 비트 수를 결정하기 위해서는, 1 바이트(= 8bit) 단위로 구성된 피변조 데이터의 256가지 경우의 수 각각에 대해 변조 코드를 대응시킬 수 있는 비트 수를 찾아야 하는데, 전술한 바와 같이, 이 경우 상기 조건을 만족시키는 비트 수는 일정 크기 이상으로 수많은 값이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 제2 실시예에서는 그 중 하나의 값으로, RLL 변조시 부호의 최소 길이가 4, 최대 길이가 18인 조건하에서 32를 전체 비트 수로 결정하고, 종래에서와 같이 DC레벨의 감소 및 DSV를 조절하기 위한 머지 비트로서 5비트를 더 사용한다.
따라서, 앞서 제시한 양자화 조건하에서 스페이스 그룹에 대해 N=2, 마크 그룹에 대해 M=3으로 선택하고, 런렝스의 최소길이를 4로, 최대길이를 18로 하는 경우에 있어서, 변조 데이터의 스페이스 그룹의 비트 그룹의 길이 2k는, 4〈2k≤18+1의 조건에 따라 6,8,10,12,14,16 및 18의 값을 갖는 코드 세트가 되며, 변조 데이터 마크 그룹의 비트 그룹의 길이 3ℓ은, 4〈3ℓ≤18+1의 조건에 따라 6,9,12,15 및 18의 값을 갖는 코드 세트가 된다.
본 실시예에서 런렝스의 최소길이를 4로 하는 이유는, 전술한 바와 같이, 4 이하로 하는 경우에 코드가 가질 수 있는 경우의 수가 많아지기는 하지만, 그 만큼 최소 길이의 마크 그룹 또는 스페이스 그룹에 대한 재생 RF의 레벨이 작아지기 때문에, 재생신호의 손실이 발생하여 재생 오류의 가능성이 커지기 때문이다.
상기와 같은 방법으로 선정된 변조용 데이터 세트를 기록매체에 기록 또는 재생하기 위한 장치의 클럭 결정시, 종래 ESM(Eight-to-Sixteen Modulation)방식의 경우 16비트 코드를 사용하고 본 발명의 실시예로서 32비트 코드를 사용한다고 가정할 때, 각각의 코드를 동일한 물리적 길이를 차지하도록 디스크 상에 기록할 경우, 장치의 클럭 주파수(주기 T')는 종래의 기준 클럭 주파수(주기 T)의 32/16(=2)배 이상이 되도록 결정적용하며, 이 때 2배일 경우에는 종래와 동일한 기록밀도를 갖되 재생오류를 줄일 수 있고, 2배 이상일 경우에는 재생오류를 줄이는 것은 물론, 기록 점유구간의 폭이 16비트 코드를 사용하는 경우에 비해 줄어들게 되므로 기록매체의 기록밀도도 향상시킬 수 있게 된다.
지금까지는, 변조 데이터의 스페이스 그룹 및 마크 그룹에 대해 양자화 값을 각각 2 및 3으로 한 경우에 대해 설명하였으나, 전술한 실시예의 원리를 수정없이 적용하여 양자화 값을 임의의 값(X)으로 설정할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 변조 및 복조 방법을 사용하는 데이터 변/복조 장치의 구성을 도시한 것으로서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 변/복조 장치의 동작에 대해 도 5의 구성을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 5의 구성을 살펴보면, 입력되는 고주파(RF) 신호를 그 크기에 따라 증폭함으로써 고주파신호를 등화시키는 등화기(Equalizer)(110); 상기 등화출력되는 고주파신호를 슬라이스 레벨과 비교하여 펄스신호로 변환출력하는 비교기(120); 상기 변환되는 펄스신호의 평균레벨을 검출하여 상기 슬라이스 레벨로서 출력하는 저역필터(130); 상기 비교기(120)에서 출력되는 채널 비트열의 재생 에러 여부를 검출정정하는 채널에러 검출정정부(200); 상기 정정된 변조데이터를 변조전 데이터로 복원하는 복조부(300); 상기 복조 데이터에 대해 ECC 에러 여부룰 검출하여 정정출력하는 ECC 에러 검출정정부(400); 입력되는 기록용 데이터에 대해 일반적인 ECC 처리를 수행하는 ECC 인코더(410); 상기 ECC 처리된 데이터를 본 발명에 따른 변조방법에 의한 해당 변조데이터로 변환하는 변조부(310); 및 상기 변조된 데이터 비트열에 따른 기록신호를 생성출력하는 기록신호 변환기(600)를 포함하여 구성되어 있다.
상기와 구성된 데이터 변/복조 장치에서는, 먼저 기록용 데이터가 입력되면, 상기 ECC 인코더(410)는 입력 데이터에 대해 ECC 블록별로 아우터 패리티(Outer parity) 및 이너 패리티(Inner parity)를 부가하는 ECC 처리를 수행하며, 이어서 상기 변조부(310)는 ECC 처리된 데이터의 단위 8비트에 해당하는 L 비트의 변조 데이터를 외부 롬(미도시)으로부터 독출하여 출력한다. 이 때, 이전 출력된 변조코드와의 사이에 삽입될 B비트의 머지비트를 함께 출력하므로, 전체 L+B 비트의 변조데이터가 직렬로 출력된다.
이와 같이 직렬로 출력되는 변조데이터는 상기 기록신호 변환기(600)에 의해 상기 변조데이터에 따른 기록광을 생성하기 위한 기록신호로 변환되어 다음 단의 기록광 구동기(도면 미도시)에 인가함으로써, 입력 데이터에 상응하는 변조데이터가 기록매체에 기록된다.
전술한 변조장치의 동작에서 각 구성간의 직렬데이터의 이동은, 모두 속도 증가된 장치의 구동클럭(1/T')에 의해 이루어지게 되는 것으로, 상기와 같은 변조방식에 의해 기록매체에 기록된 데이터는 재생시에 고주파형태로 독출 재생되는데, 이하에서는 재생되는 고주파신호로부터 원래의 데이터로 복조하는 과정을 상세히 설명한다.
기록매체에서 재생되는 고주파신호가 상기 등화기(110)에 입력되면, 상기 등화기(110)는 입력되는 신호의 레벨에 따라 증폭율을 달리함으로써, 어느 정도 레벨이 등화되도록 조절하여 진폭이 고르게 조절된 고주파 신호가 출력되게 한다. 이와 같이 등화된 고주파신호는, 상기 비교기(120)에 기준신호로서 인가되어 있는 슬라이스 레벨과 비교되어, 그 상하의 펄스신호서 변환출력되어, 기록신호에 의해 상(相)이 변화된 구간에 대응되는 폭을 갖는 펄스신호로 출력된다.
한편, 상기 저역필터(130)는 상기 비교기(120)에서 출력되는 펄스신호의 평균레벨, 즉 DC레벨을 구하게 되고, 이와 같이 구해진 신호는 상기 비교기(120)의 기준신호인 슬라이스 레벨로 출력되는데, 이와 같이 DC 레벨로 슬라이스레벨을 조절함으로써, 현재 재생되고 있는 기록매체의 기록신호 또는 반사광량에 적합한 슬라이스레벨이 정해지도록 한다.
이와 같은 슬라이스 레벨에 의해 펄스형태로 변환되는 신호는 상기 A/D변환기(200)에 입력되어 1/T'Hz의 샘플링 속도로 디지털 비트 스트림으로 출력되고, 이 비트 스트림은 L+B 비트 단위의 병렬데이터로 변환된 후, 상기 채널에러 검출정정부(200)에 의해 에러 정정 과정을 거치게 된다.
즉, 상기 채널에러 검출정정부(200)는 마크그룹에 해당하는 비트 "1"의 연속 비트열의 길이를 확인하여 그 길이가 현재 사용되고 있는 변조 데이터의 양자화된 값에 위반하는 지를 검출하게 되며, 만약 확인된 값이 양자화 조건에 위반되는 값이면 다음과 같은 과정을 통해 정상 값으로 정정하게 된다.
정상적인 신호의 재생이 있을 경우에는 스페이스 그룹 및 마크 그룹 각각의 구간에 대하여, 기 설정된 양자화 조건 2k 및 3ℓ을 동시에 만족하는 정상 위치에서 에지(Edge)가 발생하여야 하지만, 만일 재생시 지터(Jitter) 성분에 의한 오류로 인하여 레벨 천이되는 에지 시점이 흔들리게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이 하강 에지가 정상 경우에 비하여 소정 시간 전 또는 후에 발생하게 되는바, 이러한 오류 발생 시에 있어서 오류를 확인하고 정정하는 과정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 검출된 에지 발생 시점에서, 스페이스 그룹이 양자화 조건 2k을 만족하지 않는 경우에는 일단 재생 오류라고 판단하되. 이 경우 에지 발생 시점의 변동량으로부터는 단지 해당 스페이스 그룹이 양자화 조건을 만족치 못하는 오류라는 것만 알 수 있을 뿐, 오류가 발생하기 전의 정상적인 에지 발생 시점이 어디인지는 알 수 없다.
예를들어, 오류로 인한 에지 발생 시점이 도 6 ①의 경우라고 할 때, 이 오류 에지는 정상적인 에지 시점 ③에 비해 스페이스 그룹의 길이가 줄어든 경우, 즉 2k-1에 해당하는 것인지, 아니면 정상적인 에지 시점 ⓝ에 비해 스페이스 그룹의 길이가 늘어난 경우, 즉 2k+1에 해당하는 것인지를 알 수 없게 되는 것이다.
따라서, 오류 발생 여부와 더불어 정상적인 경우의 에지 위치를 확인하기 위해서는, 오류로 판단된 스페이스 그룹에 인접하여 입력되는 마크 그룹에 대하여도 양자화 조건 만족 여부를 확인한다.
즉, 상기 스페이스 그룹의 에지 시점이 변동되면 동시에 그에 인접한 마크 그룹의 양자화 조건도 정상적인 3ℓ으로부터 벗어나게 되는바, 상기의 예와 동일한 경우에 있어서, 만일 상기 마크 그룹의 길이가 3ℓ+1인 경우, 양 그룹에 대한 양자화 조건을 동시에 만족시키기 위해서는, 마크 그룹의 길이는 늘어나면서 스페이스 그룹의 길이는 줄어든 경우에 해당하여야 하므로, 정상적인 에지 시점이 ③이라는 것을 알 수 있으며, 만일 상기 마크 그룹의 길이가 3ℓ-1인 경우에는, 마크 그룹의 길이는 줄어들면서 스페이스 그룹의 길이는 늘어난 경우에 해당하므로 정상적인 에지 시점이 ⓝ 이라는 것을 알 수 있게 되는 것이다.
예를들어, 상기 비교기(120)에 의해 최초 출력되는 비트열의 일부분이 "…1000100000001000001…"으로서 1비트 만큼의 오류가 있었다고 할 경우, 상기와 같은 과정을 통해 오류 정정된 비트열은 오류 1비트 만큼 정정된 값, 즉 "…1000100000010000001…"의 비트열로 변환되며, 이 비트열은 별도의 롬(미도시)내에 저장되어 있는 변조코드 중 하나가 된다.
또한, 검출된 에지 발생 시점에서, 스페이스 그룹이 정상적인 양자화 조건 2k을 만족하는 경우에도, 이 에지 또한 정상적인 에지 시점 ⓝ으로부터 스페이스 그룹의 길이가 2만큼 늘어나서 양자화 조건 2k+2=2k'을 만족하게된 오류 에지 ③이거나, 스페이스 그룹의 길이가 2만큼 줄어들어서 양자화 조건 2k-2=2k"을 만족하게 된 오류 에지 ④일 수 있으며, 이 경우에도 역시 그에 인접한 마크 그룹의 길이가 3ℓ-2인가 3ℓ+2인가 아니면 3ℓ인가의 여부에 근거하여(예를들어 오류 에지 ③인 경우 우측 마크 그룹의 길이가 3l-2이라면 우측으로 2만큼 이동할 경우 우측 마크 그룹의 길이가 3l+4로서 양자화 조건을 만족하지 못하므로 좌측으로 이동하여 상기 스페이스 그룹과 마크 그룹의 양자화 조건을 동시에 만족시켜야 함), 검출된 스페이스 그룹의 에지가 정상적인가 오류인가를 판별한 후 정상적인 경우에 있어서의 위치로 정정할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기의 실시예에서는 오류 확인된 스페이스 그룹 직후에 입력되는 마크 그룹과의 관계를 통해 에지의 정상 위치를 확인하는 방법에 대하여 살펴보았으나, 상기 스페이스 그룹 이후에 입력되는 마크 그룹이 정상 양자화 조건을 만족하는 경우에는 직전 입력된 마크 그룹과의 관계를 통해 에지의 정상 위치를 확인하여야 하는 경우가 발생하는 것은 물론, 인접한 두 마크 그룹이 모두 정상 양자화 조건을 만족하는 경우에는 상기 스페이스 그룹으로부터 소정 거리 이격되어 있는 스페이스 그룹 및 마크 그룹과의 관련하에 정상 에지 위치를 확인하여야 하는 경우도 발생하는바, 도 7은 이러한 경우를 가정한 다른 실시예를 도시한 것으로서, 각각의 경우에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 검출된 에지 발생 시점에서, 마크 그룹이 양자화 조건 3ℓ을 만족하지 않고 그 길이가 3ℓ+1인 오류라고 판단된 경우, 오류 판별된 마크 그룹의 우측에 위치한 스페이스 그룹은 정상 양자화 조건을 만족하는 반면, 부가 상기 마크 그룹의 좌측에 위치한 스페이스 그룹은 정상 양자화 조건을 만족하지 못하고 그 길이가 2k-1이라면 상기 마크 그룹의 오류는 도 7 (a)의 ⑤와 같이 좌측 에지를 우측으로 1만큼 이동시킴으로써 정상 상태로 정정될 수 있다.
그러나, 도 7 (b)에 도시된 바와 같이, 상기의 경우와는 반대로 마크 그룹의 우측에 위치한 스페이스 그룹의 길이가 2k-1이라면, 상기 마크 그룹의 오류는 도 7 (b)의 ⑥과 같이 우측 에지를 좌측으로 1만큼 이동시킴으로써 정상 상태로 정정될 수 있을 것이다.
또한, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 만일 오류 판별된 마크 그룹의 좌우 양측에 위치한 스페이스 그룹이 모두 양자화 조건 2k를 만족하는 경우에는 에지의 변동방향에 대해 다음과 같은 여러 가능성을 생각할 수 있게 된다.
첫 번째 경우는 상기 마크 그룹의 좌측 스페이스 그룹이 정상적인 2k' 보다 2만큼 우측으로 늘어남에 따라 마크 그룹의 길이에 오류가 발생한 경우로서, 이 때에는 도 7 (c)의 ⑦과 같이 마크 그룹의 좌측 에지를 좌측 방향으로 2T만큼 이동시켜 주어야, 즉 오류 비트열에 "0" 또는 "1"을 2비트 추가시키거나, 비트열의 "1"을 2비트 쉬프트(shift) 시켜주어야 정상으로 정정된다.
두 번째 경우는 상기와는 반대로 우측 스페이스 그룹이 정상적인 2k' 보다 2만큼 좌측으로 늘어남에 따라 마크 그룹의 길이에 오류가 발생한 경우로서, 이 때에는 도 7 (c)의 ⑧과 같이 마크 그룹의 우측 에지를 우측 방향으로 2T만큼 이동시켜 주어야, 즉 오류 비트열에 "0" 또는 "1"을 2비트 추가시키거나, 비트열의 "1"을 2비트 쉬프트(shift) 시켜주어야 정상으로 정정된다.
마지막 경우는 상기 마크 그룹의 양측 스페이스 그룹이 모두 정상적인 2k'보다 2만큼 줄어듦에 따라 마크 그룹의 길이에 오류가 발생한 경우로서, 이 경우의 3ℓ+1은 3ℓ'+4로 해석하여야 할 것이며, 이 때에는 도 7 (c)의 ⑨와 같이 마크그룹의 좌우측 에지를 각각 우측 및 좌측 방향으로 2T만큼 이동시켜 주어야, 즉 오류 비트열에 "0" 또는 "1"을 2비트 추가시키거나, 비트열의 "1"을 2비트 쉬프트(shift) 시켜주어야 정상 위치로 정정된다.
즉, 오류 정정 위치를 결정하는데 있어서, 상기 도 7 (a) 및 (b)의 경우와 같이 인접한 스페이스 그룹의 양자화 조건만으로 결정할 수 있는 경우도 있는 반면, 상기 도 7 (c)의 경우와 같이 인접한 스페이스 그룹의 양자화 조건만으로는 가능한 다양한 가능성 중에서 어느 하나를 선택할 수 없는 경우도 발생하게 되고, 이 경우에는 다시 상기 양 측 스페이스 그룹에 인접한 마크 그룹의 양자화 조건을 감안하여야만 오류 정정 위치를 결정할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 상기 비교기(120)로부터 출력되는 채널 비트 스트림(Channel bit stream)의 정정이 완료되면, 상기 복조부(300)는 정정된 비트 스트림을 원래의 8비트 데이터로 복원하고, 이 복원된 데이터는 상기 ECC 에러 검출정정부(400)에 의해 ECC 에러 검출정정과정을 거쳐 오류없는 정상 데이터로 출력되어, 기록매체를 재생요청한 장치에 전송되는 것이다.
참고로, 전술한 복조과정에서는 상기 복조부(300)의 복조 동작이 이루어지기 전에 상기 비교기(120)로부터 출력되는 비트열에 대해 그 지정된 양자화 조건을 위배했는 지의 여부를 확인하여 오류를 정정하였으나, 이와는 달리 먼저 복조 동작을 수행한 후 복조된 데이터가 오류인 경우에 한하여 상기 비교기(120) 출력 비트열에 대해 양자화 오류를 검출 정정하는 것도 가능하며, 또한, 상기의 제2 실시예에서는 정상적인 경우에서의 스페이스 그룹 및 마크 그룹의 길이가 각각 N 및 M의 배수이고, 오류가 있을 경우에 이러한 양자화 조건으로부터 벗어나는 경우(N±1, N±2 … 및 M±1, M±2 … 등)에 대하여 설명하였으나, 이와 달리 정상적인 경우에서의 스페이스 그룹 및 마크 그룹의 길이를 각각 (N의 배수)+N1(1≤N1〈N) 및 (M의 배수)+M1(1≤M1〈M)으로 하고 오류가 있을 경우에는 그 길이가 N,N±1 … 및 M, M±1 … 가 되도록 하는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 변/복조방법과 이에 의한 변/복조 장치 및 그 기록매체는, 도 8에 도시된 바와 같이, 일반적인 ESM(Eight-to-Sixteen Modulation) 방식의 DVD에 있어서는 지터(Jitter)의 표준편차가 σ=15%인 경우에, 에지 트리거에 오류가 되는 확률은 P(≥0.5(T))이고 0.5T는 3.3σ에 해당하므로, 에러율(error rate)은 P(≥3.3σ)=0.0009인데 비하여, 본 발명에 따른 데이터 변/복조방법의 클럭 폭을 1/2로 사용한 경우에는 종래와 동일한 지터(Jitter)량에 대해 표준편차 σ는 30%이 되고 이 경우 에지 트리거에서 오류가 되는 에러율은, 도 8에 도시된 바와 같이 P(≥0.5(T')) = 1.65σ'= 0.1로서 매우 높은 값을 갖지만, 전술한 변조 데이터의 양자화 조건을 고려하면 1.5T'(= 5σ') 이상의 에지의 지터량에 대해서도 에러율을 줄일 수 있어서 지터 마진(Margin)을 증대시키며, 또한 실제 에러 정정이 이루어지지 않는 에러율도 0.0009 이하로 떨어지게 된다.
〈이하 추가〉 한편, 본 발명에 따른 제3 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. 먼저 본 발명에 따른 제3 실시예에서는, 마크(Mark) 및 스페이스(Space)에 해당하는 변조데이터 값을 각각 0 및 1로 하는 경우, 마크의 최소 비트 길이는 1과 1사이에 0이 연속적으로 2개 존재하는 3T 길이로 하고, 스페이스의 최소 비트 길이는 0과 0사이에 1이 연속적으로 2개 존재하는 3T 길이로 하며, 상기 마크의 최대 비트 길이를 1과 1사이에 0이 연속적으로 20개 존재하는 21T 길이로 하고, 스페이스의 최대 비트 길이를 0과 0사이에 1이 연속적으로 20개 존재하는 21T 길이로 하여, 상기 마크는 3T 만큼씩 증가시키고, 상기 스페이스는 2T 만큼씩 증가시키되, 상기 마크 또는 스페이스의 비트 길이가 소정 비트 길이, 예를들어 상기 마크의 비트 길이가 15T 길이 이상이 되는 경우에는, 상기 마크를 2T 만큼씩 증가시킨다.
즉, 본 발명에 따른 제2 실시예를 참조로 전술한 바와 같이, 마크와 스페이스의 비트 길이를 각각 M=3,N=2와 같이 서로 소 관계의 조건에 대응되는 3T 및 2T로 각각 증가시키되, 마크의 비트 길이가 소정 비트 길이 이상이 되는 경우, 예를들어 상기와 같이, 지터(Jitter)량이 작게 발생하는 비교적 긴 비트 길이인 15T 길이 이상이 되는 경우에는 상기 M=3에 대응되는 3T 대신 Q=2에 대응되는 2T로 증가시키게 되어, 제한된 코드의 최대 비트 길이내에서 보다 많은 코드 세트를 가질 수 있도록 한다.
한편, 이와 같은 조건은 RLL(dm,ds,(Cm),k)과 같은 수식으로 표현될 수 있는 데, 이때의 표현에 따른 해석은, 제1 실시예에서 전술한 바 있는 RLL(r1,r2)와는 달리 해석된다. 즉, 상기 dm 및 ds는 각각 마크 및 스페이스의 최소 비트 길이에 대응되는 것으로, 상기의 경우에는 마크 및 스페이스의 최소 비트 길이가 각각 3T이므로, 1과 1 사이에 연속되는 0 의 개수 또는 0과 0 사이에 연속되는 1 의 개수가 각각 2 개가 되어, dm, ds는 dm,ds=2가 되며, 또한 Cm은 전술한 바와 같이 3T 만큼씩 증가되던 마크를 2T 만큼씩 가변 증가시키게 되는 소정 비트 길이가 15T이므로, 이를 나타내는 Cm은 Cm=15가 된다.
그리고 상기 k는 마크 및 스페이스의 최대 비트 길이에 대응되는 것으로, 상기의 경우에는 마크 및 스페이스의 최대 비트 길이가 각각 21T이므로, 1과 1 사이에 연속되는 0 의 개수 또는 0과 0 사이에 연속되는 1의 개수가 각각 20개가 되어, k는 k=20이 된다. 따라서, 상기와 같은 조건을 RLL(2,2,(15),20)과 같은 수식으로 표현할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 스페이스는 최소 비트 길이를 3T로 하여 2T 만큼씩 증가시키게 되므로, 3T, 5T, 7T, 9T, 11T, 13T, 15T, 17T, 19, 및 21T의 비트 길이를 갖게되며, 상기 마크는 최소 비트 길이를 3T로 하여 15T 까지는 3T 만큼씩 증가시키게 되므로, 3T, 6T, 9T, 12T 및 15T를 갖게 되고, 15T 이후부터는 2T 만큼씩 증가시키기에 되므로, 17T, 19T 및 21T를 갖게 되어, 결국 상기 마크는, 3T, 6T, 9T, 12T, 15T, 17T, 19T 및 21T의 비트 길이를 갖게 되는 것으로, 상기 양자화 조건과 RLL 변조시의 런렝스 제한 조건 즉, RLL(2,2,(15),20)을 만족시키면서, 기록매체에 변조되어 기록되는 단위코드의 비트 수를 결정하기 위해서는, 전술한 바와 같이, 1 바이트(= 8bit) 단위로 구성된 피변조 데이터의 256가지 경우의 수 각각에 대해 변조 코드를 대응시킬 수 있는 비트 수를 찾아야 하므로, 이 경우 상기 조건을 만족시키는 비트 수는 일정 크기 이상으로 수많은 값이 있을 수 있는 데, 도 9에 도시한 바와 같이, 256 코드로 구성되는 6개의 코드 세트를 구성하고, 상기 6개의 코드 세트를 구성하기 위한 총 비트 수를 최소 24비트로 결정한다.
상기 코드 세트는, 도 9에 도시한 바와 같이, 256 코드가 시작되는 선두 부분인 리딩(Leading)부에 따라 구분 설정되는 것으로, 먼저 제1 세트는 상기 리딩부의 코드가, 연속되는 0이 1개 또는 4개로 시작하는 코드 군으로 설정하고, 제2 세트는 상기 리딩부의 코드가, 연속되는 0이 2개 또는 5개로 시작하는 코드 군으로 설정하며, 제3 세트는 상기 리딩부의 코드가, 연속되는 0이 3개, 6개, 9개, 12개, 15개, 17개, 19개, 및 21개로 시작하는 코드 군으로 설정한다. 또한, 제4 세트는 상기 리딩부의 코드가, 0과 0 사이에 연속되는 1 이 1개, 5개, 7개, 9개, 11개, 13개, 15개 및 19개로 시작하는 코드 군으로 설정하고, 제5 세트는 상기 리딩부의 코드가, 0과 0 사이에 연속되는 1 이 1개 또는 3개로 시작하는 코드 군으로 설정하며, 제6 세트는 상기 리딩부의 코드가, 0과 0 사이에 연속되는 1이 2개, 4개, 6개, 8개, 10개, 12개, 14개, 16개, 18개 및 20개로 시작하는 코드 군으로 설정한다.
상기와 같이 설정된 제1∼6 세트에 연결되는 코드 세트는, 도 10에 도시한 바와 같이, 한 코드의 종단부분인 트레일링(Trailing)부의 코드가, 연속되는 0 이 2개, 5개, 8개, 11개, 14개, 16개 또는 18개인 코드 세트, 상기 트레일링부의 코드가, 연속되는 0 이 1개, 4개, 7개 또는 10개인 코드 세트, 상기 트레일링부의 코드가, 연속되는 0 이 15개, 17개, 19개 또는 21개인 코드 세트, 상기 트레일링부의 코드가, 0 이 3개, 6개, 9개 또는 12개인 코드 세트, 상기 트레일링부의 코드 세트가 연속되는 1 이 1개, 3개, 5개, 7개, 9개, 11개, 13개, 15개, 17개, 19개 또는 21개인 코드 세트, 상기 트레일링부의 코드가 연속되는 1 이 2개, 4개, 6개, 8개, 10개, 12개, 14개, 16개 또는 18개인 코드 세트 중 임의의 한 코드 세트 또는 복수의 코드 세트와 연결되는 것으로, 상기와 같이 연결되는 코드 세트가 복수개인 경우에는 DSV를 최소로 하는 코드 세트를 선택하여 연결시키게 된다.
예를들어, 도 10에 도시한 바와 같이 트레일링부의 코드가, 연속되는 0 이 1개, 4개, 7개 또는 10개인 코드인 경우에는, 제1 코드 세트로 설정된 코드 즉, 연속되는 0 이 1개로 시작하는 코드와 연결시키는 경우, 변조된 전체 코드의 비트 길이 수가 3T,6T,9T,12T,15T,17T 및 19T가 되므로, 전술한 바 있는 마크의 비트 길이 3T,6T,9T,12T,15T,17T,19T 및 21T를 만족시키게 되지만, 제1 코드 세트 중 연속되는 0 이 4개로 시작하는 코드와 연결시키는 경우에는, 변조된 전체 코드의 비트 길이 수가 6T,9T,12T,15T,18T,20T 및 22T가 되므로, 상기 마크의 비트 길이를 일부 만족시키지 못하게 되는 경우(18T,20T,22T)가 발생되므로, 이런 경우에는 상기 트레일링부의 코드 중 연속되는 0 이 14개,16개 및 18개인 코드를, 제3 코드 세트 중 연속되는 0 이 3개로 시작하는 코드와 연결시킴으로써, 변조된 전체 코드의 비트 길이가 17T,19T 및 21T가 되도록 하여, 상기 마크의 비트 길이를 만족시키도록 하게 되는 것이다.
또한, 상기 트레일링부의 코드가, 연속되는 0 이 2개인 코드는, 제1 코드세트의 코드 중 연속되는 0 이 1개로 시작되는 코드, 또는 제3 코드세트의 코드 중 연속되는 0 이 19개로 시작되는 코드와 연결될 수 있는 데, 이 경우에는 전술한 바와 같이 DSV가 최소가 되는 코드 세트 즉, 제1 코드세트 중 연속되는 0 이 1개로 시작하는 코드를 선택하여 연결시키게 된다.
이와 같이 선택 연결되는 코드 세트에 의해 양자화 조건 및 런렝스 제한 조건 즉, RLL(dm,ds,(Cm),k)를 만족시키는 비트 스트림은 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조로 설명한 바와 같이, 지터 마진(Margin)을 증대시키고, 실제 에러 정정이 이루어지지 않는 에러율을 감소시키게 되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 데이터 변/복조방법과 이에 의한 변/복조 장치 및 그 기록매체는 기록밀도를 향상시킴으로써 대용량의 기록매체를 제공할 수 있게 하며, 또한 재생신호의 지터성분에 의한 데이터 비트열의 판별오류 가능성을 감소시킴으로써 고밀도 기록데이터의 보다 신뢰성 높은 재생을 보장하게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (23)

  1. 데이터를 RLL (Run Length Limited) 변조하는 방법에 있어서,
    변조 데이터를 2개의 기록 상(相)에 각기 대응되는 2개이상의 비트 그룹으로 구성하여 기록하되, 상기 기록 상중 어느 하나에 기록되는 비트 그룹의 길이는, 한 비트 길이에 대하여 2이상의 정수배씩 변하는 값에서 결정되게 하는 데이터 변조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기록 상중, 잔여 상에 기록되는 비트 그룹의 길이는, 그 비트 길이가 한 비트 길이씩 변하는 값에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 변조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기록 상중, 어느 하나에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 한 비트 길이에 대하여 N의 배수만큼씩(N은 2이상의 자연수) 변하도록 결정되고, 다른 하나의 기록 상에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 한 비트 길이에 대하여 N과 서로 소인 M의 배수만큼씩 변하도록 결정되게 하는 데이터 변조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 N은 2이고, 상기 M은 3인 것을 특징으로 하는 데이터 변조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기록 상중, 어느 하나에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 한 비트 길이에 대하여 N의 배수만큼씩(N은 2이상의 자연수) 변하도록 결정되고, 다른 하나의 기록 상에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 소정 비트 그룹의 길이까지는 한 비트 길이에 대하여 N과 서로 소인 M의 배수만큼씩 변하고, 상기 소정 비트 그룹의 길이 이상부터는 상기 M보다 작은 Q의 배수만큼씩 변하도록 결정하는 데이터 변조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 Q의 값은, 상기 N의 값과 동일한 것을 특징으로 하는 데이터 변조방법.
  7. 기록신호의 재생방법에 있어서,
    재생되는 RF신호를 기준레벨에 근거하여 펄스변환하는 제 1단계; 및
    상기 펄스 변환되는 정 또는 부 레벨의 펄스구간 중 어느 하나를, 최소 비트열의 길이와의 차가 2이상의 기설정된 값의 정수배의 값이 되는 비트열로 변환하는 제 2단계를 포함하여 이루어지는 데이터의 복조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2단계는, 상기 최소 비트열의 길이와의 차를 기 설정된 값으로 나눈 나머지가 0이 되도록 비트를 첨삭하는 것을 특징으로 하는 데이터 복조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 2단계는,
    상기 변환된 펄스에 대하여 재생오류 여부를 확인 정정하는 하위 1단계; 및
    상기 정정된 펄스의 정/부 레벨의 펄스 구간에 대해, 최소 비트열 길이와의 차가 N의 배수(N은 2이상의 자연수)가 되는 비트열과, 최소 비트열 길이와의 차가, N과 서로 소인 M의 배수가 되는 비트열로 각각 대응 변환하는 하위 2단계를 포함하여 이루어지는 데이터의 복조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 하위 1단계는, 주어진 RLL 조건하에서, 인접하는 각각의 펄스 구간이 기 설정된 양자(量子) 조건을 동시에 만족하는 지의 여부에 근거하여 확인 정정하는 것을 특징으로 하는 데이터 복조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 하위 1단계는,
    입력되는 펄스 구간이 기 설정된 양자 조건을 만족하는 지의 여부에 근거하여 재생오류 여부를 확인하는 단계;
    상기 재생오류 확인시, 상기 펄스 구간에 인접하는 펄스 구간이 기 설정된 양자 조건을 만족하는 지의 여부에 근거하여, 상기 오류 확인된 펄스 구간의 오류 위치 및 방향을 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 위치 및 방향에 근거하여, 상기 오류 확인된 펄스 구간을 정상 재생시의 상태로 정정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 복조방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 2단계는,
    상기 변환된 펄스에 대하여 재생오류 여부를 확인 정정하는 하위 1단계; 및
    상기 정정된 펄스의 정/부 레벨의 펄스 구간에 대해, 최소 비트열 길이와의 차가 N의 배수(N은 2이상의 자연수)가 되는 비트열과, 소정 비트 길이 이하에서는 최소 비트열 길이와의 차가 M의 배수(M과 N은 서로 소 관계)이고, 소정 비트 길이 이상에서는 상기 소정 비트 길이와의 차가 Q의 배수(Q〈M)가 되는 비트열로 각각 대응 변환하는 하위 2단계를 포함하여 이루어지는 데이터의 복조방법.
  13. 기록신호의 재생방법에 있어서,
    기록 상이 변화된 잔여구간의 비트 길이를 확인하는 제 1단계; 및
    상기 확인된 비트 길이와 연속되는 전체 비트 길이가 사전에 설정된 런렝스 조건을 만족시키는 비트열을 선택하는 2단계를 포함하여 이루어지는 데이터의 복조방법.
  14. 데이터의 기록장치에 있어서,
    2개의 기록 상에 각기 대응되는 2개 이상의 비트 그룹으로 구성되되, 상기 기록 상중 어느 하나에 대응되는 비트 그룹의 길이는 한 비트의 길이에 대해 2이상의 정수배씩 변하는 값을 갖는 변조데이터를 저장하고 있는 저장수단; 및
    입력 데이터의 값에 근거하여 상기 저장수단내의 변조데이터 중 하나를 추출하여 출력하는 제어수단을 포함하여 구성되는 데이터 변조장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 저장수단내의 다수의 변조데이터는, 각 변조데이터의 연속출력시의 런렝스(Run Length) 제한을 준수하기 위한 부가 비트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 변조장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 기록 상중 어느 하나에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 한 비트의 길이에 대해 N의 배수만큼씩(N은 2이상의 자연수) 변하는 값을 갖고, 다른 하나의 기록 상에 대응되는 비트 그룹의 길이는 한 비트의 길이에 대해 N과 서로 소인 M의 배수만큼씩 변하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 변조장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 기록 상중 어느 하나에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 한 비트의 길이에 대해 N의 배수만큼씩(N은 2이상의 자연수) 변하는 값을 갖고, 다른 하나의 기록 상에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 소정 비트 그룹의 길이까지는 한 비트 길이에 대하여 N과 서로 소인 M의 배수만큼씩 변하고, 상기 소정 비트 그룹의 길이 이상부터는 상기 M보다 작은 Q의 배수만큼씩 변하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 변조장치.
  18. 기록신호의 재생장치에 있어서,
    재생되는 RF신호를 기준레벨에 근거하여 펄스 변환하는 비교수단;
    상기 펄스 변환되는 정 및 부 레벨의 펄스구간을 비트열로 변환하는 변환수단; 및
    상기 정 또는 부 레벨 중 어느 하나에 대응되는 상기 변환되는 비트열을, 최소 비트열과의 길이 차가 2이상의 기 설정된 값의 정수배의 값이 되는 비트열로 조정하는 제어수단을 포함하여 구성되는 데이터 복조장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 변환된 비트열에 대하여 재생오류 여부를 확인하는 채널오류 확인수단을 더 포함하여 구성되되, 상기 제어수단은, 상기 확인된 비트열에 대해, 최소 비트열과의 길이 차가 N의 배수(N은 2이상의 자연수)가 되는 비트열과, 최소 비트열과의 길이 차가 N과 서로 소인 M의 배수가 되는 비트열로 조정 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 복조장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 채널오류 확인수단은, 상기 변환된 비트열의 각 구간이 기 설정된 비트 수 양자(量子) 조건을 만족하는지의 여부에 근거하여 오류 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 데이터 복조장치.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 변환된 비트열에 대하여 재생오류 여부를 확인하는 채널오류 확인수단을 더 포함하여 구성되되, 상기 제어수단은, 상기 확인된 비트열에 대해, 최소 비트열과의 길이 차가 N의 배수(N은 2이상의 자연수)가 되는 비트열과, 소정 비트 길이 이하에서는 최소 비트열 길이와의 차가 M의 배수(M과 N은 서로 소 관계)이고, 소정 비트 길이 이상에서는 상기 소정 비트 길이와의 차가 Q의 배수(Q〈M)가 되는 비트열로 순차 조정 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 복조장치.
  22. 2개의 기록 상(相)에 각기 대응되는 2개 이상의 비트 그룹으로 구성된 변조데이터가 기록되되, 상기 기록 상중 어느 하나에 대응되는 비트 그룹의 길이는 한 비트의 길이에 대하여 N의 배수만큼씩(N은 2이상의 자연수) 변하는 값을 갖고, 다른 하나의 기록 상에 대응되는 비트 그룹의 길이는 한 비트의 길이에 대하여 N과 서로 소인 M의 배수만큼씩 변하는 값을 갖는 데이터 기록매체.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 다른 하나의 기록 상에 대응되는 비트 그룹의 길이는, 소정 비트 그룹의 길이 이상부터는 상기 M보다 작은 Q의 배수만큼씩 변하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 기록매체.
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