KR20020095009A

KR20020095009A - 기록 재생 장치, 신호 복호 회로, 에러 정정 방법, 및반복형 복호기

Info

Publication number: KR20020095009A
Application number: KR1020010081073A
Authority: KR
Inventors: 모리타도시히코; 사토유이치; 스가와라다카오
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2002-12-20
Also published as: EP1267346A1; DE60132313D1; US20030043487A1; CN1299292C; US7237173B2; JP2003068024A; JP4198904B2; US20030066020A1; KR100544089B1; DE60132313T2; CN1391221A; EP1267346B1

Abstract

반복형 복호법의 복호기 내에서 소실 데이터를 정정함으로써 ECC가 필요하지 않게 된다.

ECC가 없는 에러 정정 기능을 구비한 기록 재생 장치는 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 소실 검출기(80)와, 내측 복호기(84)와 외측 복호기(86)의 2개의 연입력 연출력（SISO）의 복호기를 가지고, 소거 플래그 ek를 내측 복호기(84)에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기(66)를 구비한다. 내측 복호기(84)에서의 소실 보상으로서는 소거 플래그가 온인 기간에 걸쳐 채널 정보를 마스크 한다. 미디어 디펙트에 의한 데이터 소실은 반복형 복호기(66)의 내부에서 검출하고 제 2 소거 플래그를 내측 복호기(84)에 입력하여 소실 보상을 행한다.　　

Description

기록 재생 장치, 신호 복호 회로, 에러 정정 방법, 및 반복형 복호기{RECORDING AND REPRODUCING APPARATUS, SIGNAL DECODING CIRCUIT, ERROR CORRECTION METHOD AND ITERATIVE DECODER}

본 발명은 자기 디스크, 광디스크, 광자기 디스크 등으로부터의 신호 재생이나 통신 기기에서의 신호 복호를 위한 기록 재생 장치, 신호 복호 회로, 에러 정정 방법 및 반복형 복호기에 관한 것으로, 특히, 반복형 복호법에 의한 에러 정정 기능을 구비한 기록 재생 장치, 신호 복호 회로, 에러 정정 방법 및 반복형 복호기에 관한 것이다.　

종래의 기록 재생 장치에는 기록한 신호를 오류 없이 재생하기 위해서 강력한 에러 정정 기능이 탑재되어 있다. 이 에러 정정에 의해서 처음으로 노이즈가 포함된 불안정한 신호 중에서 기록 신호를 확실히 복원하는 것이 가능해지게 된다.　

근년, 기록 재생 장치의 에러 정정은 주로 PRML（Partial Response MaximumLikelihood）및 ECC（Error Correcting Code）라고 부르는 2개의 수법의 조합에 의해서 실현되고 있다.　

PRML은 기록 채널을 부호간 간섭이 있는 부분 응답 채널（PR채널）로 간주하고, 일반적으로 비터비 검출기를 이용한 최우복호(最尤復號)（Maximum Likelihood Detection）를 행하는 방식이다.　

한편, ECC（Error Correcting Code）는 비터비 검출기에서 정정할 수 없었던 에러를 정정하는 것이고, 일반적으로 리드 솔로몬 부호가 이용되고 있다. 비터비 검출기나 리드 솔로몬 부호에 관한 일반적인 해설은 다수의 문헌에 나타나 있지만, 예를 들면 문헌「S. Lin and D. J. Costello, Jr., "Error control coding : fundamentals and applications," Prentice-Hall, 1983」이 있다. 기록 재생 장치의 대표예인 자기 디스크 장치에 관해서 기록 재생계의 주요 구성을 도 12에 나타낸다. 자기 디스크 장치의 기록 재생계는 크게 나누어 하드 디스크 콘트롤러(HDC)(200), 리드 채널（RDC）(202), 그리고 헤드 IC(204)로 이루어진다.

기록 데이터에는 우선 HDC(200) 내에 CRC 부호기(206)와 ECC 부호기(208)에 의해 패리티가 부가된다. CRC（Cyclic Redundancy Check)부호는 ECC의 오류 정정을 검출하기 위해서 이용되는 것이다. 다음에, RDC(202)에서는 부호기(210), 기록 보상기(212), 드라이버(214)를 경유하여 헤드 IC(204)의 드라이버(216)에 기록 데이터를 송출한다.　

부호기(210)에서는 PLL에 의한 클록 재생을 안정화하기 위해서 RLL 부호등이 이용된다. 그리고 기록 보상기(212)는 자화 반전이 인접하는 개소에서 반전 간격을다소 넓히는 보상 처리를 행한다. 최후에 헤드 IC(204)에서는 드라이버 (216)에 의해서 기록 헤드로의 라이트 전류를 발생 시킨다.　

한편, 재생시에는 재생 헤드로부터의 아날로그 전압을 우선 헤드 IC(204)의 프리 앰프(218)에 의해서 증폭한 뒤, RDC(202)로 보낸다. RDC(202)에서는 후술할 서멀 액스페리티 검출부(220)에 의한 검출 처리의 후, 가변 이득 앰프（VGA)(222), 로우패스 필터（LPF）(224), AD 컨버터（ADC）(226)를 경유하여 디지털 신호로의 변환을 행한다.

계속해서 FIR 필터(228)에 의해서 파형등화를 행한 후에 복호기(230)로 비터비 복호를 행한다. 또, RDC(202) 내에는 신호를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 PLL(232), 및 가변 이득 앰프(222)의 이득을 제어하는 자동 이득 제어기（AGC）(234)도 탑재되어 있다. RDC(202)에 의한 복호결과는 HDC(200)로 돌려져서 ECC 복호기(236)에 의한 에러 정정을 행한 후에 CRC 복호기(238)의 검사 처리를 경유하여 재생 데이터가 된다.　

근년의 자기 디스크 장치는 재생용 헤드로서 MR(Magnetoresi-stive）헤드를 이용하고 있다. MR헤드는 디스크 매체 표면으로부터 30 ~ 50nm 밖에 부상하여 있지 않기 때문에 헤드가 디스크 표면의 돌기 등에 접촉 · 충돌할 수 있다.

접촉·충돌이 일어나면 헤드 온도의 상승에 수반하여 저항값이 상승하기 때문에 도 13의 (A)에 나타낸 바와 같이, 재생 신호(E1)의 직류 레벨이 크게 변동한다. 이 현상을 서멀 애스페리티(TA: Thermal Asperity）현상이라 칭한다. TA가 발생하면 큰 진폭의 신호가 입력되고 지금까지 안정 동작하고 있던 AGC 회로나 PLL회로에 악영향이 발생한다.　

그런데, 일반적으로 고정 임계값 ± Th로 TA를 검지하고, 도 13의 (B)에 나타낸 바와 같이, 신호(E1)가 임계값을 넘어은 범위만 온이 되는 검지 신호(E2)를 소거 플래그로서 발생 시킨다. 그리고, 소거 플래그가 온인 동안에는 PLL(232) 이나 AGC(234)의 동작이 고정된다. 그 결과 리드 신호는 도 13의 (C)에 나타낸 바와 같이, 임계값 ±Th에 삽입한 신호(E3)가 된다.　

또한, TA의 영향을 최소한으로 억제하기 위해서 TA검출 회로(220)내에 고역 통과 필터（HPF）의 특성을 가지게 하는 방법이 제안되고 있다（미국 특허 제 5233482호 명세서 도면, 미국 특허 제 6226136호 명세서 도면）. 이 경우에 도 14에 나타낸 바와 같이 헤드 출력을 보다 빨리 원래의 레벨로 복귀시킬 수 있다.　 TA발생 중에, 즉, 소거 펄스가 온인 동안에는 본래의 리드 신호를 관측 할 수 없기 때문에 입력 데이터가 소실한 상태로 간주할 수 있다. 비터비 복호기에서는 긴 소실을 복원할 수 없다. 종래에는 이러한 소실 정정은 오로지 ECC에 의지하고 있다.

ECC는 어느 정도의 소실 데이터를 정정할 수 있고 게다가 도 12에 나타낸 바와 같이, TA검출기(220)로부터 출력하는 소거 플래그를 참조하여 데이터 소실의 위치를 알아냄으로써 소실 정정 능력을 높일 수 있다.　

그러나, 디스크 스핀들 모터의 회전 속도의 증가에 수반하여 TA 길이도 점차 증가하고 있고 HPF를 이용한 경우에도 수십 바이트에 이르고 있다. 이에 따라서 ECC의 패리티 길이도 증대되지 않을 수 없어 기록 용량의 저하를 초래하고 있다.　

더욱이, 소거 플래그를 ECC에 입력하여 소실 정정하는 방법은 미국 특허 제5701314호 명세서 도면, 미국 제 5875199호 명세서 도면 등에 개시되어 있다. 그리고, ECC에서의 소실 정정의 여러가지 개량안이 예를 들면 미국 특허 제 5715262호 명세서 도면, 미국 제 4852099호 명세서 도면 등에 나타나 있다.　

TA 같은 데이터 소실 현상은 자기 디스크만에서 발생하는 것이 아니다. 예를 들면, 광자기 디스크에 있어서도 매체 결함이나 상처 · 먼지 등에 의해서 자기 디스크와 동일한 소실 현상이 발생한다. 그런데, 임계값 처리로 데이터 소실을 검지하고, AGC나 PLL의 동작을 고정하는 처리도 마찬가지로 행해지고, 에러 정정을 ECC로 행하는 점도 동일하다.　

이러한 TA에 의한 데이터 소실 이외에 리드 신호가 소실하는 요인으로서 미디어 디펙트(결함）가 있다. 미디어 디펙트는 기록 매체상의 결함등에 의해서 재생 신호의 출력이 약해지는 현상이다.　

도 16에 신호 감쇠율 50％의 디펙트가 발생한 경우의 재생 신호의 예를 나타낸다. 화살표로 나타낸 구간은 디펙트 구간(260)이기 때문에 신호가 약해지고 있는 모습을 알 수 있다. 디펙트 구간에서는 감쇠한 신호에 노이즈가 더해지기 때문에 단순한 임계값 처리로 디펙트를 검지하는 것이 곤란하다.　

일반적으로, 소정 길이 이상의 디펙트에 대해서는 사전 검사로 추출을 행한 후에 결함 부분을 정상적인 섹터로 대체한다. 그렇지만, 소정 길이 이하의 짧은 디펙트가 대체되지 않는 이상 경년 변화에 의해 디펙트가 새롭게 발생하는 경우가 있다. 따라서, 디펙트가 있어도 복호성능이 큰폭으로 열화되지 않는 복호법이 필요하다.　

근년, PRML 방식으로 변환하는 새로운 부호·복호방식으로서 터보 부호나 저밀도 패리티 검사 부호（LDPC: Low Density Parity Check Code）등이 제안되어 있다. 이들은 반복 계산으로 복호를 행하기 때문에 여기에서는 반복형 복호법（iterative method）이라 총칭한다.　

반복형 복호법으로서는 미국 특허 제 5446747호 명세서 도면에 개시되어 있는 터보 부호가 대표적이다. 터보 부호는 2개의 재귀적조직(再歸的組織)컨볼루션부호(RSC: Recursive systematic convolutional code)를 랜덤 인터리버를 통하여 접속한 병렬 연접(parallel concatenation)부호이고, 복호는 2개의 연입 출력 복호기를 이용한 반복 계산에 의해서 행한다.　

터보 부호는 통신의 분야에서 고안되었지만, 이를 기록 재생계의 PR채널에 적용하는 복수의 방식은 문헌「T. Souvignier et al., "Turbo Decoding for PR4: Parallel Versus Serial Concatenation," Proc. IEEE Int. Conf. on Communications, pp. 1638-1642, 1999.」에 개시되어 있다.　

PR채널에 적용하는 경우 도 15a에 나타낸 바와 같이, 2개의 요소 부호기(constituent encoder）(240, 244)를 π로 표시한 랜덤 인터리버(242)를 통하여 종렬 연접(縱列連接)(serial concatenation）한 구성을 취한다. 이 때 채널에 근접한 요소 부호기 (244)를 내측 부호기（inner encoder）, 또 하나의 요소 부호기(240)를 외측 부호기（outer encoder）라고 부른다. 사실 PR채널에서는 채널 자체를 컨볼루션 부호기로 볼 수 있기 때문에 내측 부호기(244)는 명백히 설치할 필요가 없다. 다만, 재귀적 조직 컨볼루션 부호로 하기 위해서 프리 코더라고 부르는 보완적인 부호기를 사용하는 경우도 있다.　

한편, 외측 부호기(240)로서는 2개의 재귀적 조직 컨볼루션 부호（RSC）를 사용하는 것이나 1개의 재귀적 조직 컨볼루션 부호（RSC）를 사용하는 것 등이 각종 제안되어 있다.

또한, 문헌「R. G. Gallager, "Low-Density Parity-Check Codes," Cambridge, MA: MIT Press, 1963」에 개시되는 저밀도 패리티 검사 부호（LDPC: Low density parity check codes）를 사용하는 경우나, 문헌「R. M. Pyndiah, "Near-optimum decoding of product codes: block turbo codes," IEEE Trans. on Communications, 46-8, pp. 1003-1010, 1998」에 나타나는 적부호(積符號)（TPC: Turbo product code）를 사용하는 경우가 있다.

반복형 방식의 복호기는 도 15b와 같이 내측 복호기(246)와 외측 복호기(250)라고 부르는 2개의 요소 복호기(constituent decoder）로 구성된다. 내측 복호기(246)는 도 15a의 내측 부호기(244)에 대응한 복호를 행하고 외측 복호기(250)는 도 15a의 외측 부호기(240)에 대응한 복호를 행한다. 내측 복호기를 채널 복호기라 부르기도 한다.　

반복형 복호법에서 특징적인 점은 최대 사후 확률（MAP: Maximum a posteriori Probability）복호를 행하는 점이고, 이를 위한 2개의 요소 복호기는 모두 연입력(軟入力)·연출력(軟出力)（SISO: Soft-In/Soft-Out）복호기가 된다. SISO 복호기는 단순히 0 또는 1이라고 하는 경판정 결과를 출력하는 것은 아니고 0.4나 0.9라고 하는 신뢰도 정보를 출력한다.　

예를 들면 내측 복호기(246)는 채널로부터의 리드 신호 계열 y_k（k＝1~N）이 주어진 조건하에서 부호화전의 정보 심볼 x_k의 사후(事後) 확률을 계산하는 것이고고, 사후 확률은 x_k가 1인 확률과 0인 확률의 대수우도비(對數尤度比)（Log-Likelihood Ratio）

(수학식 1)

(1)

으로 표현된다. 다만, y₁ ^N＝｛y₁,y₂,…y_N｝이다.　

한편, 내측 복호기(246)에는 복호에 앞서 얻을 수 있는 사전 정보Λa（x_k）가 역시 대수우도비의 형식으로 입력된다. 내측 복호기(246)는 이 사전 정보Λa（x_k）와 리드 신호 계열 y_k로부터 (1) 식의 사후 확률을 산출한다. 또한, 사후 확률로부터 사전 정보를 공제한 외부 정보(Extrinsic Information）

(수학식 2)

(2)

를 출력하고, 이 외부 정보Λe（x_k）가 이미 한 쪽의 복호기에게 전달된다. 복호의 순서를 변경하여 도 15b에서 설명한다. 리드 신호 계열 y_k는 우선 내측 복호기(246)로 입력된다. 내측 복호기(246)에서는 리드 신호 계열 y_k와 외측 복호기(250)로부터 출력되는 사전 정보Λa（x_k）로부터 외부 정보Λe（x_k）를 산출하여 출력한다.　

외부 정보Λe（x_k）는 π^－1로 표시된 역 인터리버(248)를 경유하여 외측 복호기 (250)의 채널 정보Λa（x'_k）가 된다. 외측 복호기(250)에서는 채널 정보 Λa（x'_k）로부터 정보 계열의 사후 확률Λ（u_k）과 외부 정보Λe（x'_k）를 출력하고, 외부 정보Λe（x'_k）는 재차 π로 표시된 인터리버(252)를 경유하여 내측 복호기(246)의 사전 정보Λa（x_k）로서 이용된다. 이를 소정회 반복한 후에 외측 복호기 (250)가 출력하는 사후 확률Λ（u_k）을 비교기(254)에서 임계값 처리함으로써 복호가 달성된다.

컨볼루션 부호등의 상태 천이로 정의되는 부호에 대한 연입력 연출력（SISO）복호의 구체적 계산법으로서 BCJR 알고리즘이 있다. 일반적으로는 내측 부호기·외측 부호기도 BCJR 알고리즘을 사용하지만, 외측 부호기로서 LDPC 부호를 사용하는 경우는 외측 부호기는 신뢰도 전파법（Belief Propagation Algorithm）에 근거한다. BCJR 알고리즘은 문헌「L. R. Bahl et al., "Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 20, pp. 248-87, 1974.」에 상세히 설명되어 있다. 또한, 반복형 방식 전반에 걸친 해설이 문헌「Z. Wu, "Coding and iterative detection for magnetic recording channels," Kluwer Academic Publishers, 2000」에 진술되어 있다.

이상에서 나타낸 반복형 복호법은 PRML 복호법을 상회하는 높은 에러 정정 능력을 갖고 있고 차세대 부호화 방법으로서 유망시되고 있다.　　　

그러나, 이러한 반복형 복호법은 종래의 PRML 복호법에 비해 극히 높은 에러 정정 능력을 가지고 있는 반편 ECC의 효과는 낮다고 하는 문제를 가지고 있다. 이것은 반복 복호에 의해서 대부분의 에러가 정정되어 버리기 때문에 ECC에서 정정해야 하는 에러가 거의 남아 있지 않게 된다.　

실제, 반복형 복호법에서는 ECC를 부가함으로써 SN 개선은 불과 0.5dB 이하이다. 그 때문에 ECC 전방에서 보면 반복형 복호법은 PRML 복호법보다 4~5dB의 높은 SN 개선을 나타내는데 비해서 ECC 후방에서는 거의 차가 나타나지 않는다.　

이와 같이 ECC의 효과가 낮은 것이라면, ECC를 제거해도 에러 정정 능력에 문제는 없고, 오히려 ECC를 제거함으로써 ECC의 부가로 생기고 있던 로스가 없어지고, 그 없어진 분만큼, 소요 S／N가 개선되는 이점이 있다.　

그러나, ECC를 제거하면 반복형 복호법만으로는 TA등에 의해 발생하는 데이터 소실을 정정할 수 없는 문제가 있다. 그 결과, 예를 들면 통상시의 S／N의 개선이 작아도 TA등에 의해 발생하는 데이터 소실을 정정하기 위해서 ECC와 조합하여 사용할 필요가 있게 된다.　

본 발명은 반복형 복호법의 복호기 내에서 소실 데이터를 정정함으로써 ECC가 필요없는 기록 재생 장치, 신호 복호 회로, 에러 정정 방법 및 반복형 복호기를 제공하는 것을 목적으로 한다.　　　

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 원리를 나타낸 설명도.

도 2는 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이버의 블록도.

도 3은 ECC를 필요로 하지 않는 도 2의 기록 재생계의 블록도.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 반복형 복호에 적용하는 본 발명의 부호기와 복호기의 기본 구성의 블록도.

도 5는 도 3b의 복호기에서의 BCJR 복호법의 플로차트.

도 6은 본 발명에 따른 패스 매트릭 계산법의 플로차트.

도 7은 본 발명에 따른 패스 매트릭 계산 회로의 블록도.

도 8a 및 도 8b는 LDPC 부호를 이용한 본 발명에 의한 부호기와 복호기의 구체적 실시예의 블록도.

도 9는 미디어 디펙트에 의한 데이터 소실도 보장하는 본 발명에 의한 반복형 복호기의 기본 구성의 블록도.

도 10은 도 9의 반복형 복호기 내에서의 소실(消失) 검출 처리의 플로차트.

도 11a 및 도 11b는 도 9의 기본 구성에 따른 본 발명에 의한 반복형 부호기의 구체적인 실시예를 부호기와 함께 나타낸 블록도.

도 12는 PRML을 적용한 종래의 기록 재생계의 블록도.

도 13은 TA발생시의 헤드 출력 신호, TA검출에 의한 소거 플래그, 및 임계값을 처리하는 앰프 출력 신호의 타이밍 차트.

도 14는 TA발생시에 하이 패스 필터로 변동을 억제했을 때의 헤드 출력 신호, TA 검출에 의한 소거 플래그, 및 임계값을 처리하는 앰프 출력 신호의 타이밍 차트.

도 15a 및 도 15b는 ECC를 필요로 하는 반복형 복호법에서 사용하고 있는 종래의 부호기와 복호기의 기본 구성의 블록도.

도 16은 자기 디스크 장치에 있어서의 디펙트 발생시의 재생 파형의 설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

10：SISC 콘트롤러

12：드라이버 콘트롤

14：인클로저

16：메인 콘트롤 유니트 (MCU）

18：메모리

20：프로그램 메모리

22：하드 디스크 콘트롤러（HDC）

24：데이터 버퍼

26：드라이버 인터페이스 로직

28：DSP

30：리드 채널（RDC）

32：서보 드라이버

34：헤드 IC

36－1 ~ 36－6：복호 헤드

38－1 ~ 38－3：자기 디스크

40：스핀들 모터（SPM）

42：보이스 코일 모터（VCM）

44：CRC 부호기

46：부호기

48：기록 보상기

50 , 52：드라이버

54：프리 앰프

56：TA검출기

58：가변 이득 앰프（VGA）

60：로우 패스 필터（LPF）

62：AD 컨버터

64：FIR 필터

66：복호기（반복형 복호기）

68：PLL

70：AGC

72：CRC 복호기

74：외측 부호기

76：랜덤 인터리버

78：내측 부호기（PR 채널）

80：소실 검출기

84：내측 복호기

86：외측 복호기

88：비교기

90：MTR 부호기

92：변환기

94 , 102：인터리버

96：LDPC 부호기

98 , 110：가이드 삽입기

100：채널 복호기（Max－LogMAP）

104：가이드 비트 삭제기

106：외측 복호기

110：역 인터리버

112：비교기

114：변환기

116：MTR 복호기

118：감산기

120：룩업 테이블（LUT）

122 , 124：선택기

126：가산기

128：제 2 소실 검출기

130：OR회로

132：정규화 처리부

도 1a 및 도 2b는 본 발명의 원리를 설명명한 도면이다. 본 발명은 ECC가 없는 에러 정정 기능을 구비한 기록 재생 장치로서, 도 1a와 같이, 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 소실 검출기(80)와, 내측 복호기(84)와 외측 복호기(86)의 2개의 연입력 연출력（SISO）의 복호기를 가지고, 소거 플래그 ek를 내측 복호기 (84)에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기(82)를 구비한 것을 특징으로 한다. 여기서, 내측 복호기(84)에서의 소실 보상으로서는 소거 플래그가 온 기간에 걸쳐서 채널 정보를 마스크 한다.　

이와 같이 본 발명에서는 ECC가 없어서 ECC의 패리티의 분만큼 기록 용량을 높이거나, 또는 반복형 복호법으로 부가하는 패리티의 수를 늘리고, 에러 정정 능력을 한층 높게 한다.　 소실 검출기(80)는 서멀 애스페리티(TA）를 검출하여 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생시킨다.

내측 복호기는 BCJR（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기로서, 도 1b와 같이, 소거 플래그 ek가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보Λc(yk)를 0으로 마스크 한다.　

또 내측 복호기는 BCJR（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기로서, 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보의 지수값을 1로 마스크 해도 좋다.　

내측 복호기는 대수 최대 사후 확률 복호법（LogMAP 복호법）에 근거한 연입력 연출력의 복호기로서, 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 한다.　

내측 복호기는 근사형 대수 최대 사후 확률 복호법（MaxLogMAP 복호법）에 근거한 연입력 연출력의 복호기로서 소거 플래그는 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 해도 좋다.　

내측 복호기는 연출력 비터비 복호법（SOVA 복호법）에 근거한 연입력 연출력의 복호기로서 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 한다.　

소실 검출부는 소거 플래그의 전방 에지를 소정의 비트수만큼 전방으로 확장한다. 또 소실 검출부는 소거 플래그의 후방 에지를 소정의 비트수만큼 후방으로 확장한다. 이에 의해 소거 플래그의 상승 에지나 하강 에지에서의 리드 신호에서의 직류 성분의 변동에 의한 영향을 경감한다.　

본 발명은 반복형 복호기에 있어서, 미디어 디펙트에 기인하는 리드 신호의 소실을 보상한다. 이를 위한 본 발명의 기록 재생 장치로서, 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생 시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 소실 검출기에 의해 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 한다.　

여기서 제 2 소실 검출부는 RLL 구속의 위반을 조사함으로써 소거 플래그를발생 시킨다. 또 제 2 소실 검출부는 더욱 RLL 구속의 위반 회수가 소정수 이상인 경우에만 소거 플래그를 발생 시킨다.　

이와 같은 본 발명은 반복형 복호기 내에 제 2 소실 검출기를 설치하고, 디펙트를 검지하여 소거 플래그를 생성하도록 구성함으로써, 소실 보상 처리를 디펙트에 대해서도 적용하는 것이 가능하고 모든 소실 요인에 대응한 ECC가 없는 기록 재생 장치를 실현 할 수 있다.　

본 발명은 신호 복호 회로를 제공하는 것이며, 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 소실 검출부와, 내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 가지고, 소거 플래그를 내측 복호기로 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 신호 복호 회로의 자세한 것은 기록 재생 장치의 경우와 동일하다.

본 발명은 리드 신호를 내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 구비한 반복형 복호기에서 복호하는 ECC가 없는 에러 정정 방법으로서, 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생시키고, 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 것을 특징으로 한다. 이 에러 정정 방법의 자세한 것은 장치 구성의 경우와 동일하다.

또한, 본 발명은 ECC가 없는 에러 정정 기능을 구비한 리드 채널로서, 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 소실 검출기와, 내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 가지고, 소거 플래그를 내측 복호기로 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기를 구비하는 것을 특징으로 한다.　

더욱이, 본 발명은 반복형 복호기를 제공하는 것으로서, 내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 가지고, 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 것을 특징으로 한다. 이 리드 채널 및 복호형 복호기의 자세한 것은 기록 재생 장치의 경우와 동일하다.　　　

실시예

도 2는 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이버의 블록도이다. 도 2에 있어서, 하드 디스크 드라이버는 SCSI 콘트롤러(10), 드라이버 콘트롤(12) 및 디스크 인클로저(14)로 구성된다. 물론, 호스트와의 인터페이스는 SCSI 콘트롤러에 한정되지 않고, 적당한 인터페이스 콘트롤러를 포함한다.　

SCSI 콘트롤러(10)에는 MCU（메인 콘트롤 유니트）(16), 제어 기억으로서 사용되는 DRAM 또는 SRAM을 이용한 메모리(18), 제어 프로그램을 저장하는 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리를 사용한 프로그램 메모리(20), 하드 디스크 콘트롤러（HDC）(22), 및 데이터 버퍼(24)가 설치된다.

SCSI 콘트롤러(10)의 하드 디스크 콘트롤러(22)에는 통상은 포매터 및 ECC 처리부가 설치되어 있지만, 본 발명에 따르면 ECC가 필요 없기 때문에 ECC가 없는 하드 디스크 콘트롤러로 하고 있다.

도 3은 도 2의 하드 디스크 드라이버에서의 본 발명에 의한 기록 재생계의주요부의 구성이다. 자기 디스크 장치의 기록 재생계는 크게 나누어 하드 디스크 콘트롤러（HDC）(22), 리드 채널（RDC） (30) 및 헤드 IC(34)로 이루어진다.　

기록 데이터에는 우선 HDC(22)내에서 CRC 부호기(208)에 의한 패리티가 부가된다. 본 발명에서는 ECC는 필요 없기 때문에 ECC 부호기는 구비되어 있지 않다. 다음으로, RDC(30)에서는 반복형 방법의 부호기(46), 기록 보상기(48), 드라이버(50)를 경유하여 헤드 IC(34)의 드라이버(52)에 기록 데이터를 송출한다.

부호기(46)에서는 PLL에 의한 클록 재생을 안정화하기 위한 RLL 부호등이 이용된다. 또 기록 보상기(48)는 자화 반전이 인접하는 개소에서 반전 간격을 다소 넓히는 보상 처리를 행한다. 최후에 헤드 IC(34)에서는 드라이버(52)에 의해서 기록 헤드로의 라이트 전류를 발생시켜 자기 디스크에 기록한다.　

한편, 재생 시에는 MR헤드로부터의 아날로그 전압을 우선 헤드 IC(34)의 프리 앰프(54)에 의해서 증폭한 후, RDC(30)로 보낸다. RDC(30)에서는 서멀 애스페리티 검출부(56)에 의한 검출 처리 후, 가변 이득 앰프（VGA)(58), 로우 패스 필터（LPF）(60), AD컨버터（ADC）(62)를 경유하여 디지털 신호로의 변환을 행한다.

계속해서 FIR 필터(64)에 의해서 파형등화를 행한 후, 반복형 복호법의 복호기(66)에서 반복형의 복호를 행한다. 그리고 RDC(30) 내에는 신호를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 PLL(68), 및 가변 이득 앰프(58)의 이득을 제어하는 자동 이득 제어기（AGC）(70)도 설치될 수 있다. RDC(30)에 의한 복호 결과는 HDC(22)로 되돌려지고, CRC 복호기(72)의 검사 처리를 통해서 재생 데이터가 된다. 또한 본 발명은 ECC가 필요하지 않기 때문에 HDC(22)에 ECC 복호기가 설치되어 있지 않다.

더욱 본 발명에는 TA검출기(56)로부터 출력하는 소거 플래그를 복호기(66)에 입력하고, 복호기(66)내에서 소실 데이터의 정정을 행한다. 이 때문에 ECC가 필요 없어 지고, 기록 데이터는 CRC 부호기(44)만을 경유하여 RDC(30)의 부호기(46)로 송출하고, 또, 복호기(66)의 출력을 직접 CRC 검사기(72)로 보내고 있다.　

도 4a에 본 발명에 의한 부호기의 기본 구성을 나타내고 도 4b에 복호기의 기본 구성을 나타낸다.

도 4a에 있어서, 부호기(46)는 외측 부호기(74)와 내측 부호기(78)를 종렬 연접한 구성을 취한다. 여기서 PR채널에서는 채널 자체를 컨볼루션 부호기로 간주할 수 있기 때문에, 내측 부호기(78)가 설치될 필요가 없다. 이 부호기(46)는 기록 데이터 중에 ECC를 포함하고 있지 않은 점을 제외하고, 기본적으로는 도 15a의 부호기와 동일하다.

도 4b의 본 발명에 의한 복호기(66)는 소실 검출기(80)와 반복형 복호기(82)로 구성된다. 소실 검출기(80)는 TA 등에 의한 데이터의 소실을 검출하고, 소실한 비트의 위치를 나타내는 소거 플래그 신호를 출력 한다. 반복형 복호기(82)는 내측 복호기(84)와 외측 복호기(86)의 2개의 연입력·연출력（SISO）의 복호기로 이루어진다.　

내측 복호기(84)는 소거 플래그 신호(E10)를 받아서 소실된 비트에 대응하는 채널 정보를 마스크 하면서 복호계산을 행한다. 2개의 부호기를 구성하는 내측 복호기(84)와 외측 복호기(86) 사이에 소정회의 반복형 복호를 행한 후 비교기(88)의 임계값 처리에 의해서 복호 데이터를 생성 출력한다.　

여기에서, 소실 검출기(80)를 반복형 복호기(82)의 외부에 배치하고 있지만, 중간에 배치해도 좋다. 또, 비교기(88)에 의한 임계값 처리를 행하지 않는 경우도 있다. 더욱이 도 5의 반복형 복호기(82)의 구성은 주요 부분만을 기재한 것이고, 실제로는 기재한 이외의 모듈이 구성 요소 사이에 부가된다. 예를 들면, 내측 복호기(84)와 외측 복호기(86) 사이에 랜덤 인터리버를 삽입한 것이 있다.　

본 발명의 내측 복호기(84)에 있어서 소실 데이터를 정정하기 위한 채널 정보를 마스크 하는 구체적인 처리를 설명한다. 우선, 내측 복호기(84)에서 실시되는 BCJR 복호 순서를 상세하게 설명한다. 이미 도 15b에 나타낸 것과 마찬가지로, 내측 복호기(84)는 채널로부터의 리드 신호(y_k)와 외측 복호기(86)로부터의 사전 정보 Λa（x_k）를 이용하여 외부 정보 Λe（x_k）를 계산한 것이다.　

여기서 부호의 상태 천이를 표현하는 트렐리스(trellis)를 고려하여 가능성 있는 상태 천이 마다에 리드 신호 yk와 그 상태 천이에 관련지을 수 있는 이상 신호 m_k로부터 채널 정보Λc（y_k）를 다음 식에 의해서 구한다.

(수학식 3)

(3)

다만, σ²는 노이즈의 분산값이다.　

다음으로 상태 천이 s_k－1→ s_k에 대한 패스 매트릭 γ를

(수학식 4)

(4)

로 구한다. 그리고, 순방향의 재귀 계산에 의해,

(수학식 5)

(5)

을 역방향의 재귀 계산에 의해

(수학식 6)

(6)

을 구한다. 다만, 초기 상태와 종료 상태를 상태 0으로 가정하면, 종단 조건은 이하와 같다.

(수학식 7)

(7)

α,β,γ로부터 사후 확률 Λ（x_k）을 다음 식으로 산출한다.

(수학식 8)

(8)

다만, S1은 x_k= 7 에 관련지을 수 있는 모든 상태 천이를, S0는 x_k＝0에 관련지어진 모든 상태 천이를 의미한다. 최후에, 사전 정보 Λa（x_k）를 공제하여 외부 정보 Λe（x_k）를 얻는다.

(수학식 9)

(9)

도 5는 도 4b의 내측 복호기(84)에서의 계산의 순서를 모은 플로차트이다. 우선 스텝 S1에서 (3) 식과 (4) 식에 근거하여 γ_k（s_k－1, s_k）을 산출한다. 다음으로, 스텝 2에서 (5) 식에 근거하여 α_k（s_k）를 구하고, 또 스텝 S3에서 (6) 식에 근거하여 β_k（s_k）를 구한다. 마지막으로 스텝 S4에서 (8) 식 및 (9) 식에 근거하여 Λ（x_k）, Λe（x_k）를 얻는다.　

한편, 내측 복호기(84)에 있어서의 계산양을 줄이기 위해서, BCJR 알고리즘을 log 도메인에서 계산하는 LogMAP 복호법도 제안되어 있다. LogMAP 복호법에서는, (4) 식 ~ (8) 식이 이하의 (10) 식 ~ (14) 식으로 치환되지만, 계산의 순서는 동일하다.

(수학식 10)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

다만,

(수학식 11)

(15)

이다. 또한, (15) 식을

(수학식 12)

(16)

로 근사시키고, 계산양을 한층 더 삭감하는 Max-LogMAP 복호법도 제안되어 있다.　

또한, 종래의 비터비 복호의 과정에서 사후 확률을 계산하는 SOVA(SoftOutput Viterbi Algorithm）도 문헌「J. Hagenauer and P. Hoeher, "A viterbi algorithm with soft-decision outputs and its applications", IEEE GlobeCom, pp. 1680-86, 1989.」이거나 문헌「M.C. Valent." Iterative detection and decoding for wireless communications." Ph.D. Dissertation. Virginia Tech,.July 1999 」등에 개시되어 있다. 본 발명에 의한 소실 데이터를 정정하는 복호법은 BCJR 복호법에서의（3）식의 연산을 다음 식으로 치환한 것이다.

(수학식 13)

(17)

다만, e_k는 소거 플래그다.　

즉, 소거 플래그 e_k가 ON인 경우, 채널 정보 Λc（y_k）를 0으로 세트하고, 소거 플래그 e_k가 OFF인 경우 채널 정보 Λc（y_k）를 종래대로 계산하도록 구성한다.

도 6은 소실 데이터를 정정하기 위한 본 발명에 근거하는 BCJR 복호법에 의한 패스 매트릭γ_k（s_k－1, s_k）의 계산 순서의 플로차트이다. 스텝 S1에서 소거 플래그 e_k를 조사하여, ON이면 스텝 S2에서 채널 정보Λc（y_k）＝ 0으로 하고, OFF이면 스텝 S3에서 채널 정보 Λc（y_k）를 산출한다. 그리고, 스텝 S4에서 패스 매트릭 γk（s_k－1,s_k）을 얻는다.

또한, 채널 정보 Λc（y_k）＝0 인 때에 exp{Λc（y_k）｝＝1 이기 때문에（4）식의 제 2항을 직접

(수학식 14)

(18)

로 해도 좋다.　

이와 같이 소거 플래그 e_k를 조사하여, ON 이면 채널 정보 Λc（y_k）＝0으로 하고, 데이터 소실 중에는（4）식의 패스 매트릭 γk（s_k－1, s_k）을 사전 정보 Λa（x_k）만을 이용하여 계산하는 것을 의미한다.　

LogMAP 복호법, Max-LogMap 복호법에 있어서도,（17）식을 공통으로 적용 할 수 있다. 또한, SOVA（Soft Output Viterbi Algorithm）에 있어서도 마찬가지이다. SOVA는 비터비 복호법을 연출력을 행하도록 확장한 것이고, 원리적으로는 BCJR 복호법과 같은 연입력 연출력의 SISO 복호법이다.　

BCRJ 복호법과 SOVA 복호법의 차이는 BCRJ 복호법이 모든 가능한 패스(상태 천이의 계열)를 고려하여 사후 확률을 구하는데 대하여, SOVA 복호법은 일부의 패스만으로부터 사후 확률을 구하는 점에 있다. 그 때문에, SOVA 복호법은 BCJR 복호법보다 성능은 떨어지지만, 계산량은 적다.　

또한, 패스의 선택 방식은 다르지만, 원리적으로 동일한 SISO 복호법이기 때문에, 각 상태 천이에 대한 패스 매트릭의 계산은 BCJR 복호법과 동일한 (3),(4) 또는 (10) 식에 근거하고 있다. 따라서, 본 발명에 의한 (17) 식을 그대로 적용 할 수 있다.

이상과 같이 구성함으로써, 소실된 비트에 대해서는 강제로 리드 신호를 참조하지 않도록 할 수 있어, 반복형 복호법이 높은 에러 정정 능력을 활성화시키고, 소실이 없는 다른 비트로부터 소실된 비트를 정확하게 복원할 수 있다.

도 7은 도 4b의 내측 복호기(84)에 있어서의 패스 매트릭 계산 회로의 예이다. 감산기(118)는 신호 계열 y_k와 이상 신호 m_k와의 차를 구하는 것이다. 룩 업 테이블(LUT)(120)은 y_k－m_k로부터, (3) 식에 근거하여 채널 정보Λc(x_k)를 구하기 위한 테이블이다.　

선택기(122)는 소거 플레그(e_k)에 따라서 룩 업 테이블(120)의 출력과 0 중의 어느 한쪽을 선택한다. 선택기(124)는 x_k에 따라서 사전 정보Λa(x_k)나 0 중의 어느 한쪽을 선택한다. 가산기(126)에서는 선택기(122)의 출력과 선택기(124)의 출력을 가산하고 나서 패스 매트릭(γ_k)을 출력한다.　

또, 도 7에서는 소거 플래그를 그대로 참조했지만, 도 13, 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 소거 플래그가 OFF에서 ON으로 변경하기 직전, 및 ON에서 OFF로 변경한 직후에는 리드 신호의 직류 성분이 적지 않게 변동하고 있다. 따라서, 소거 플래그의 상승 에지를 앞당기거나, 하강 에지를 일정 시간 유지하여, 직류 성분의 변동에 의한 영향을 경감하는 것도 가능하다. 상승 에지의 앞당김은 리드 신호를 버퍼링하여 상대적으로 지연시킴으로써 실현할 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 외측 부호로서 LDPC 부호를 이용한 경우의 부호기와 복호기의 구체적인 예이다. 도 8a는 도 3의 부호기(46)의 구체예로서, MTR 부호기(90)와 LDPC 부호기(96)로 구성한다. 기록 데이터는 우선 MTR 부호기(90)에 의해 부호화되어, 변환기(92)에 의해 1/(1＋D) 변환된다.　

다음에, 랜덤 인터리버(94)를 경유한 후, LDPC 부호기(96)에 의해 패리티열을 생성한다. 패리티열에 대해서는 MTR(Maximum Transition Run) 구속이 만족되지 않으므로, 가이드 삽입기(98)에 의해 정기적으로 0을 삽입한다. 여기서, 0을 삽입하는 대신에 1을 삽입하고, RLL 구속만을 만족시키도록 해도 좋다. 가이드 삽입 결과는 변환기(92)의 출력에 부가되고 나서 PR 채널에 기록된다. 내측 부호기는 PR 채널을 이용하는 것에 의해 특별히 설치되지 않으며, 도 8a 전체가 외측 부호기로서 기능한다.　

또한, 도 4a에서는 외측 부호기(74)의 뒤에 랜덤 인터리버(76)를 결합하고 있지만, 이 실시예에서는 외측 부호기 중에 랜덤 인터리버(94)를 탑재하고 있다. 이와 같이 구성하더라도 인터리버의 효과는 동일할 뿐만 아니라, MTR 구속이 인터리버에 의해 파괴되지 않는다는 효과를 갖는다. 또, LDPC 부호기(90)에서 이용하는 패리티 검사 행렬 자체가 일시성(랜덤성)을 갖고 있기 때문에, 랜덤 인터리버를 생략하는 경우도 있다.

도 8b의 복호기(66)는 Max-LogMAP에 근거한 채널복호기(내측 복호기)(100)와LDPC 복호를 위한 신뢰도 전파법에 근거한 외측 복호기(106)를 주요부로 한다. 채널복호기(100)에는 소거 플래그(e_k)가 입력되어, 본 발명에 근거한 소실 정정을 행하고 있다.　

채널복호기(100)의 출력 중, 정보 심볼 부분은 π로 표시된 랜덤 인터리버(102)를 경유하고, 패리티부는 G-1로 표기된 가이드 비트 삭제기(104)를 경유하여 외측 복호기(106)에 입력된다.　

한편, 외측 복호기(106)의 외부 정보 출력은 정보 심볼 부분이 π-1로 표기된 역인터리버(108)를, 패리티 부분은 G로 표기된 가이드 삽입기(110)를 경유하여 채널복호기(100)로 되돌려 보내진다.

소정 회수의 반복이 종료하면, 외측 복호기(106)가 출력하는 사후 확률을 비교기(112)에 의한 임계값 처리에 의해 0이나 1의 신호로 변환하고, 변환기(114)에 의해 1＋D 변환 후, MTR 복호기(116)를 경유하여 재생 데이터로서 출력된다.　

또, 부호기(46)의 랜덤 인터리버(94)를 생략한 경우에는 복호기(66)의 랜덤 인터리버(102)와 역랜덤 인터리버(108)도 생략한다.　

도 9에 TA 및 디펙트에 의한 데이터 소실을 보상하는 본 발명에 의한 반복형 복호기의 기본 구성을 나타낸다.　

도 9의 반복형 복호기(82)는 입력단에 도 4a 및 도 4b와 동일한 TA에 의한 데이터 소실을 검출하는 제 1 소실 검출기(80)를 설치하고, 새로이 반복형 복호기(82) 내에 제 2 소실 검출기(128)를 설치한다. 반복형 복호기(82)에는 또도 4a 및 도 4b와 마찬가지로 외측 복호기(86)와 비교기(88)가 설치된다.

제 2 소실 검출기(128)는 내측 복호기(84)의 출력을 보고, RLL 구속을 만족시키고 있는지, 즉 자화 반전이 없는 구간이 소정 길이 이내인지를 조사한다. 그리고, RLL 구속에 위반되는 개소, 즉 자화 반전이 없는 구간이 소정 길이 이상인 개소를 디펙트라고 판정하고, 대응하는 소거 플래그를 온하로 세트하고, 그것을 제 2 소거 플래그(e_k2)로서 출력한다.　

제 2 소실 검출기(128)가 출력하는 제 2 소거 플래그(e_k2)와 제 1 소실 검출기(80)가 출력하는 제 1 소거 플래그(e_k1)는 OR회로(130)에서 논리합(OR)을 취하여 내측 복호기(84)에 입력된다.　

제 2 소실 검출기(128)에 의해 위반인지의 여부를 조사하는 RLL 구속에 대해서 설명한다. 기록 재생 장치에서는 PLL에 의한 클록 재생을 안정화하기 위해, 자화 반전이 없는 구간이 소정 길이 이상으로 되지 않는 기록을 실행한다. 소정 길이 구간에 걸쳐 자화 반전이 없으면 리드 한 신호에 있어서 0이 연속되는 결과로 되어, PLL이 정상적으로 동작하지 않는다.　

그래서, 예를 들면 16비트에 반드시 1회는 자화 반전이 있도록 기록하여, PLL의 정상 동작을 보증한다. 실제로는 유저 데이터는 임의이므로, RLL(Run Length Limited) 부호라고 부르는 부호화를 행하고, 구속을 만족시키도록 데이터를 변환하고 나서 매체에 기록한다.　

따라서, 복호 결과에 있어서도 통상은 자화 반전이 없는 구간의 길이는 일정값 이하로 유지된다. 그러나, 디펙트가 발생하면, 신호가 감쇠되기 때문에, 자화 반전이 없는 계열로 잘못 복호될 가능성이 매우 높아진다.　

그래서, 반대로 RLL 구속을 만족시키지 않는 복호 결과가 얻어진 경우, 이것을 디펙트로 간주하면, 매우 높은 확률로 디펙트을 검지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 제 2 소실 검출기(128)에 있어서, RLL 구속의 위반을 조사하는 것에 의해 디펙트를 검지하도록 구성한다.　

제 2 소실 검출기(128)가 출력하는 제 2 소거 플래그(e_k2)는 제 1 소실 검출기(80)가 출력하는 제 1 소거 플래그(e_k1)와의 논리합을 OR회로(130)에 의해 취한 후, 내측 복호기(84)에 입력된다. 이 때, 제 2 소거 플래그(e_k2)는 내측 복호기(84)에 있어서의 1회째의 복호가 종료할 때까지 확정하지 않는다. 즉, 반복 1회째는 제 1 소거 플래그(e_k1)만이 유효하고, 제 2 소거 플래그(e_k2)는 반복 2회째 이후 비로소 유효로 된다.

또한, 제 2 소실 검출기(128)는 1회째의 반복시에만 동작시킨다. 즉, 1회째의 내측 복호기(84)에서의 복호를 실행한 후에만 제 2 소실 검출기(128)에 있어서 검출 처리를 행하고, 2회째 이후의 내측 복호기(84)에서의 복호를 행한 후에는 제 2 소실 검출기(118)에 있어서의 검출 처리를 행하지 않고, 1회째에 생성한 소거 플래그를 그대로 유지하도록 구성한다.

이와 같이 구성하는 이유는 1회 외측 복호기(86)에 의한 복호를 행하면, 부분적이지만 외측 복호에 의한 정확한 복호가 행해져, 디펙트에 기인하는 RLL 구속위반을 검출하기 어렵게 되기 때문이다.　

도 10은 제 2 소실 검출기(128)에서의 디펙트 검지 처리의 순서를 구체적으로 나타낸 흐름도이다. 여기서, 신호 계열의 길이를 N으로 한다(k=0～N-1). 또한, 내측 복호기의 출력을 Λe(x_k)로 한다. c를 자화 반전이 없는 비트의 연속수(NRZI로 표현했을 때의 "0"의 연속수)로 하고, n을 RLL 구속에 위반된 회수로 한다.　

우선, 스텝 S1에서 위반수 n과 카운터 c를 0으로 초기화한다. 다음에, 스텝 S2에 있어서 k=1로 한다. 그리고, Λe(x₀)를 임계값 처리하는 것에 의해 0비트째의 가판정을 행한다.

(수학식 15)　

(19)

이하, 스텝 S3~S10에 있어서 비트 k마다에 처리를 반복한다. 우선, 스텝 S3에서 비트 k의 가판정을

(수학식 16)

(20)

로 한 후에, 스텝 S4의 mod2 계산에 의해서 NRZ 데이터를 NRZI 데이터로 변환한다.

t'_k＝t_k＋t_k-1(mod2) (21)

단, t'_k＝0은 자화 반전이 없는 것을 나타낸다. 따라서, 스텝 S5에 있어서 t'_k＝0이면 카운터 c를 1증가시키고, 그 이외이면 c=0로 한다.

(수학식 17)　

(22)

스텝 S6에서 카운터 c가 RLL 구속 길이를 초과하는 경우, 비트 k를 구속 위반으로 간주한다. 이 때, 스텝 S7에서 위반수 n을 1 증가시킨 후, 스텝 S8에서 비트 k를 중심으로 하는 ±p비트의 범위(p는 미리 정하는 정수)에 대해서, 소거 플래그를 1로 세트한다. 이상의 처리를 스텝 S7에서 비트 k를 1개 증가시키면서, 스텝 S10에서 k＜N인 동안 반복함으로써 원하는 디펙트 검출 처리가 달성된다.

또, 마지막으로 스텝 S11에서 위반수 n이 임계값 Td보다 작은 경우, 스텝 S12에서 소거 플래그를 0으로 클리어하는 처리를 마련해도 좋다. 위반수가 적은 경우, 오검지의 우려가 있어, 임계값 처리에 의해서 오검지를 억제할 수 있기 때문이다.　

또한, 이 때, 제 1 소거 플래그의 온의 구간에 대해서는 (4) 식에서 항상 c＝0으로 하고, 소실 검출을 행하지 않도록 해도 좋다. 제 2 소실 검출기(128)는 TA에 의한 소실도 검지하므로, TA 발생시에는 위반수가 쉽게 임계값 Td를 초과하여, TA 이외의 부분에서 오류 검출이 발생하기 쉽다. 또한, p값을 크게 선택한 경우, TA의 범위를 필요 이상으로 ±p비트 넓게 해 버리는 경우가 있다. 제 1 소거 플래그가 온인 구간에서 소실 검출을 행하지 않도록 하면, 이러한 것들을 회피할 수 있다.

이상 같이, 제 2 소실 검출기(128)에 의하면, 미디어 디펙트에 의해서 발생하는 리드 데이터의 소실을 검지할 수 있고, 더 나아가서는 디펙트이 있어도 정확하게 기록 신호를 재생하는 것이 가능해진다.　

도 11a 및 도 11b는 도 9의 기본 구성을 적용한 본 발명의 반복형 복호기의 실시예를 나타낸다. 도 11a의 부호기(46)는 앞서 설명한 도 8a 및 도 8b의 실시예의 부호기(46)와 동일하며, MTR 부호기(90)가 자화 반전이 없는 구간의 길이를 제한하는 RLL 부합화를 행한다.　

한편, 도 11b의 복호기(66)는 도 8a 및 도 8b의 복호기(66)에 제 2 소실 검출기(128)를 부가한 것으로서, 제 2 소실 검출기(128)로부터 출력되는 제 2 소거 플래그(e_k2)와, 복호기(66)의 밖으로부터 입력되는 제 1 소거 플래그(e_k1)의 논리합이 OR회로(130)에 의해 취해지고, 채널 복호기(100)에 입력된다. 이와 같이 구성하면, 디펙트가 있더라도 정확하게 기록 신호를 재생할 수 있게 된다.

또, 이 실시예서는 채널 복호기(100)의 직후에 정규화 처리부(132)를 부가하고 있다. 이것은 채널 복호기(100)의 출력Λ(x_k)의 절대값의 최대값을 이하와 같이 구하고, 그것을 소정의 범위A 내에 수용되도록 하는 처리이다.

(수학식 18)

(23)

(24)

Λ(x_k)는 SN가 높을수록 또는 복호기(66)의 반복이 진행될수록 큰 값을 취하지만, Λ(x_k)가 지나치게 크면 외측 복호기(106)에서의 계산에 의해 오버플로가 발생하여 정상적으로 복호할 수 없는 경우가 있다. 이 현상은 디펙트시에 현저하며, 이것을 보충하기 위해 정규화 처리부(132)를 설치하고 있다.　

정규화 처리부(132)를 설치하여 정규화를 행하는 경우에도 제 2 소실 검출기 (128)에 의한 디펙트 검지 처리의 동작은 정규화가 없는 경우와 마찬가지이다.

(부기)　

(부기 1)

기록 재생 장치로서,

리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생시키는 소실 검출부와,

내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력(SISO: Soft-In/Soft-Out)의 복호기를 갖고, 상기 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기

를 구비한 것을 특징으로 하는 기록 재생장치.(1)　

(부기 2)　

부기 1에 있어서, 상기 내측 복호기에서의 소실 보상으로서 상기 소거 플래그가 온기간에 걸쳐 채널 정보를 마스크하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.(2)

(부기 3)　

부기 1에 있어서, 상기 소실 검출부는 서멀 애스페리티를 검출하여 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생시키는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.(3)

(부기 4)

부기 1에 있어서, 상기 내측 복호기는 BCJR(Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv) 복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.(4)

(부기 5)

부기 1에 있어서, 상기 내측 복호기는 BCJR(Bahi-Cocke-Jeinek-Raviv) 복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보의 지수값을 1로 마스크하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.(5)

(부기 6)　

부기 1에 있어서, 상기 내측 복호기는 대수 최대 사후 확률 복호법(LogMAP 복호법)에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크하는 것을 특징으로 하는 기록 재생장치.(6)

(부기 7)　

부기 1에 있어서, 상기 내측 복호기는 근사형 대수 최대 사후 확률 복호법(MaxLogMAP 복호법)에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.(7)

(부기 8)　

부기 1에 있어서, 상기 내측 복호기는 연출력 비터비 복호법(SOVA 복호법)에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.　

(부기 9)　

부기 1 내지 8 중의 어느 하나에 있어서, 상기 소실 검출부는 소거 플래그의 전방 에지를 소정의 비트수만큼 전방으로 확장시키는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.

(부기 10)　

부기 1 내지 8 중의 어느 하나에 있어서, 상기 소실 검출부는 소거 플래그의 후방 에지를 소정의 비트수만큼 후방으로 확장시키는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.

(부기 11)　

부기 1에 있어서, 상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제2 소거 플래그를 발생시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.(8)

(부기 12)　

부기 11에 있어서, 상기 제 2 소실 검출부는 RLL 구속의 위반을 조사함으로써 소거 플래그를 발생시키는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.

(부기 13)

부기 12에 있어서, 상기 제 2 소실 검출부는 또 RLL 구속의 위반 회수가 소정수 이상인 경우에만 소거 플래그를 발생시키는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.

(부기 14)　

신호 복호 회로로서,

내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 갖고, 상기 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기를 구비한 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.(9)

(부기 15)

부기 14에 있어서, 상기 내측 복호기에서의 소실 보상으로서 상기 소거 플래그가 온 기간에 걸쳐 채널 정보를 마스크하는 것을 특징으로 하는 신호 복호회로.(10)

(부기 16)　

부기 14에 있어서, 상기 소실 검출부는 서멀 애스페리티를 검출하여 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생시키는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.(11)

(부기 17)　

부기 14에 있어서, 상기 내측 복호기는 BCJR(Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv) 복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.(12)

(부기 18)　

부기 14에 있어서, 상기 내측 복호기는 BCJR(Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv) 복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보의 지수값을 1로 마스크하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.(13)

(부기 19)　

부기 14에 있어서, 상기 내측 복호기는 대수 최대 사후 확률 복호법(LogMAP 복호법)에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.(14)

(부기 20)　

부기 14에 있어서, 상기 내측 복호기는 근사형 대수 최대 사후 확률 복호법(MaxLogMAP 복호법)에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.(15)

(부기 21)　

부기 14에 있어서, 상기 내측 복호기는 연출력 비터비 복호법(SOVA 복호법)에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.

(부기 22)　

부기 14 내지 21 중의 어느 하나에 있어서, 상기 소실 검출부는 소거 플래그의 전방 에지를 소정의 비트수만큼 전방으로 확장시키는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.

(부기 23)　

부기 14 내지 21 중의 어느 하나에 있어서, 상기 소실 검출부는 소거 플래그의 후방 에지를 소정의 비트수만큼 후방으로 확장시키는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.

(부기 24)　

부기 14에 있어서, 상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.(16)

(부기 25)　

부기 24에 있어서, 상기 제 2 소실 검출부는 RLL 구속의 위반을 조사함으로써 소거 플래그를 발생시키는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.

(부기 26)　

부기 25에 있어서, 상기 제 2 소실 검출부는 또 RLL 구속의 위반 회수가 소정수 이상인 경우에만 소거 플래그를 발생시키는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.

(부기 27)　

리드 신호를 내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 구비한 반복형 복호기에 의해 복호하는 에러 정정 방법으로서,　

상기 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생시키고,　

상기 소거 플래그를 상기 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 것을 특징으로 하는 에러 정정 방법.(17)

(부기 28)　

부기 27에 있어서, 상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 에러 정정 방법.(18)

(부기 29)　

내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 갖고, 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 것을 특징으로 하는 반복형 복호기.(19)

(부기 30)　

부기 29에 있어서, 상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 반복형 복호기.(20)

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반복형 복호기 내에서 TA 등에 의해 소실된 데이터의 정정이 가능해지고, 그 때문에 ECC가 불필요하게 되어, ECC의 패리티를 제거한 분만큼 유저 데이터를 여분으로 기록할 수 있고, 더 나아가서는 기록 용량을 높일 수 있다.　

또한, ECC의 패리티를 제거하는 대신에 반복형 부호의 패리티를 증강시킴으로써 에러 정정 능력을 높일 수 있게 된다.

또, TA나 미디어 디펙트에 의해서 발생하는 리드 데이터의 소실을 반복형 복호기 내에서 정확하게 복호할 수 있게 된다.

Claims

기록 재생 장치로서,

리드 신호의 소실(消失)을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 소실 검출부와,

내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력(SISO: Soft-In/Soft-Out)의 복호기를 가지고, 상기 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기

를 구비하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 내측 복호기에서의 소실 보상으로서, 상기 소거 플래그가 온 기간에 걸쳐 채널 정보를 마스크 하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 소실 검출부는 서멀 애스페리티(Thermal Asperity)를 검출하여 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.　　　
제 1 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 BCJR（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온인 때에 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.　　　
제 1 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 BCJR（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보의 지수값을 1로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.　　　
제 1 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 대수 최대 사후 확률 복호법（LogMAP 복호법）에 근거하는 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.　
제 1 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 근사형 대수 최대 사후 확률 복호법（MaxLogMAP 복호법）에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때, 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생 시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
신호 복호 회로로서,

리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 소실 검출부와,

내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 가지고, 상기 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 반복형 복호기

를 구비한 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.　
제 9 항에 있어서,

상기 내측 복호기에서의 소실 보상으로서, 상기 소거 플래그가 온 기간에 걸쳐 채널 정보를 마스크 하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.　　
제 9 항에 있어서,

상기 소실 검출부는 서멀 애스페리티를 검출하여 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.　　　
제 9 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 BCJR（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.　　　
제 9 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 BCJR（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）복호법에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보의 지수값을 1로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.　　　
제 9 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 대수 최대 사후 확률 복호법（LogMAP 복호법）에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.　　
제 9 항에 있어서,

상기 내측 복호기는 근사형 대수 최대 사후 확률 복호법（MaxLogMAP 복호법）에 근거한 연입력 연출력의 복호기이며, 상기 소거 플래그가 온일 때 내측 복호기 내에서 채널 정보를 0으로 마스크 하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.
제 9 항에 있어서,

상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생 시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 신호 복호 회로.　　　
리드 신호를 내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 구비한 반복형 복호기에서 복호하는 에러 정정 방법으로서,　

상기 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 발생 시키고,　

상기 소거 플래그를 상기 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 것을 특징으로 하는 에러 정정 방법.　　　
제 17 항에 있어서,

상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생 시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 에러 정정 방법.　　　
내측 복호기와 외측 복호기의 2개의 연입력 연출력의 복호기를 가지고, 리드 신호의 소실을 나타내는 소거 플래그를 내측 복호기에 입력하여 내측 복호기 내에서 소실 보상을 행함으로써 소실을 정정하는 것을 특징으로 하는 반복형 복호기.　
제 19 항에 있어서,

상기 반복형 복호기 내에 리드 신호의 소실을 나타내는 제 2 소거 플래그를 발생 시키는 제 2 소실 검출부를 설치하고, 상기 소실 검출기에 의한 제 1 소거 플래그와 제 2 소거 플래그의 논리합을 내측 복호기에 입력하는 것을 특징으로 하는 반복형 복호기.