KR20050085111A

KR20050085111A - 고-밀도 저장 매체 애플리케이션들을 위한 다-차원 코딩

Info

Publication number: KR20050085111A
Application number: KR1020057009236A
Authority: KR
Inventors: 찬드라 모한; 제임스 치밍 창
Original assignee: 톰슨 라이센싱 에스.에이.
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-08-29
Also published as: CN1714391A; EP1570465A4; JP2006506773A; WO2004047085A1; BR0316429A; AU2003295544A1; US7359303B2; MXPA05005214A; EP1570465A1; US20060050427A1; CN1714391B

Abstract

저장 매체상에 저장하기 위해 랜덤 비트 스트림을 이차원으로 부호화하는 방법이 제공된다. 랜덤 비트 스트림은 미리 특정된 세트의 전이폭들에 포함되는 전이폭들만을 사용하여 분리된 복수의 펄스들에 의해 랜덤 비트 스트림을 나타내는, 일정 진폭, 가변 펄스-폭, VAC 부호화를 발생시키도록 가변 애퍼쳐 코딩(VAC)을 사용하여 부호화한다.

Description

고-밀도 저장 매체 애플리케이션들을 위한 다-차원 코딩{Multi-dimensional coding for high-density storage media applications}

본 발명은 일반적으로 신호 코딩에 관한 것이고, 특히 고-밀도 저장 매체 애플리케이션들을 위한 다-차원 코딩에 관한 것이다.

이미 수십억 달러 산업이지만, 디지털 레코딩 산업은 더 많은 저장에 대한 지칠줄 모르는 욕구가 계속 증가하기 때문에 미래에 더 확장될 것으로 기대된다. 이 증가는 예를 들면 오디오 산업에서 디지털 콤팩트 디스크(CD)에 의한 아날로그 롱 플레이(LP) 디스크의 교체가 일어남에 따라, 디지털 시스템들로의 끊임없는 이동에 의해 부분적으로 보급된다. 디지털 디스크 레코딩 시스템들은 자기 및 광학 레코딩을 포함하며, 후자는 주로 판독 전용 애플리케이션들을 위한 것이다. 광학이든 또는 자기이든, 진행중인 연구의 주 목표들 중 하나는 단위 면적 당 비트 영역 밀도를 증가시키는 것이다.

대부분의 레코딩 시스템들을 위한 변조 코드들(modulation codes)은 심볼간 간섭(ISI;Inter-Symbol Interference)의 감소를 통해 선형 밀도(linear density)를 증가시키는데 중점을 둔다. 또한 저장 밀도에서 증가들은 트랙폭을 감소시키고 트랙 밀도를 증가시킴에 의해 잠재적으로 이용가능하다. 그러나, 이는 원하지 않는 트랙간 간섭(ITI;Inter-Tracks Interference) 및 신호-대-노이즈 비율(SNR;signal-to-noise ratio)의 감소로 된다. 따라서, 일반적인 자기 레코딩 시스템들은 단지 25 대 1의 선형-대-트랙 밀도비들을 갖는다. 판독 헤드와 인접 트랙 데이터 사이에서 발생한 헤드 부정합(misalignment) 또는 사이드 리딩(누화(cross talk))은 ITI를 일으킨다. 이는 다중-트랙 헤드로 몇 개의 인접 트랙들을 동시에 판독하는 복잡한 신호 처리 기술들을 사용함으로써 감소될 수 있는 중요한 노이즈 소스로서 잘 알려졌다. 다중 트랙들을 동시에 판독하는 것의 부가적인 이점은 (d, k) 변조 코드들로 제한된 이차원의 런-렝스(run-length)를 사용함으로써 얻어질 수 있다. 이들은 트랙들에 따라 타이밍 제약, k를 완화함으로써 저장 용량을 증가시키는 방법으로서 현재에 많은 주목을 끌어왔다. 이 후 타이밍 복구(timing recovery)는 다수의 트랙들을 거쳐서 취해진 정보로부터 결합 방식으로 달성된다.

일반적으로, 예를 들면 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 광학 드라이버와 같은 매체의 저장 용량은 헤드, 매체 및 기록 기술의 기술의 상태에 의해 제한된다. 연속 매체는 최선의 가격 메트릭들(metrics)을 사용하여 저장 공간을 증가시키기 위한 가장 좋은 기회를 제공한다. 매체 스토리지에서 곤란한 문제들 중 하나는 결과들에 겹쳐쓰기 문제점 때문에 500-800 Kbpi를 초과하여 전이 플럭스 변화들(transition flux changes)을 조정하기 위한 자기 매체의 불능이다.

코딩 및 다른 방법들 및 장치는 이 전이들의 수를 감소시키기 위해 제안되었다. 그러나, 모든 현존하는 접근법들은 하나 이상의 문제들을 가진다. 예를 들면, 전이 검출은 아날로그-디지털 변환기들(ADCs)을 사용하는 피크 검출 방법들에 의해 수행되며, 그 때문에 마이크로드라이브 및 다른 휴대용 매체 애플리케이션들에 이상적이지 않은 전력 소비를 증가시킨다. 또한, 전이당 1.3 비트의 전류 용량들로 개선을 위한 상당한 공간이 있다.

새로운 수직 기록 기술들(perpendicular recording techniques)과 함께 다중 헤드(multi-head) 및 다중 트랙 조합들이 저장 매체의 용량을 증가시키기 위해 사용되어 왔다. 이들 접근법들은 고비용이고 일반적으로 수직 기록 시스템에 사용되는 새로운 매체의 특성들 뿐만 아니라 증가된 헤드들의 수 때문에 신뢰도 문제가 생길 것이다.

따라서, 종래 기술의 상기 문제들을 극복하는 고-밀도 저장 매체 애플리케이션들을 위한 코딩 방법 및 장치를 구비하는 것이 바람직하고 아주 이로울 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가변 애퍼쳐 코딩을 위한 검출기/복호기 회로(100)를 도시하는 블록도.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 1의 저역 통과 필터(100;low pass filter)의 특성(200)을 도시하는 도면.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하드 드라이브 디스크(HDD) 채널로부터 획득된 3-6-9 데이터 파형(300) 및 대응하는 스펙트럼(350)을 각각 도시하는 도면들.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 필터링 후의 도 3의 획득된 3-6-9 데이터 파형(300)의 필터링된 버전(400) 및 대응하는 스펙트럼(450)을 각각 도시하는 도면들.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 4a의 필터링된 신호(400)의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(500) 및 피크 검출 신호의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(550)을 각각 도시하는 도면들.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피크-검출 신호의 펄스 정형 버전(600) 및 복호화된 신호의 펄스 정형 버전(650)을 각각 도시하는 도면들.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 획득된 4-6-8 데이터 파형(700) 및 대응하는 스펙트럼(750)을 각각 도시하는 도면.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 7a의 획득된 4-6-8 데이터 파형(700)의 필터링된 버전(800) 및 대응하는 스펙트럼(850)을 각각 도시하는 도면들.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 8a의 필터링된 신호(800)의 지터-소거 및 하드-제한된 버전(900) 및 피크 검출 신호의 지터-소거 및 하드-제한된 버전(950)을 각각 도시하는 도면들.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피크-검출 신호의 펄스 정형 버전(1000) 및 복호된 신호의 펄스 정형 버전(1050)을 각각 도시하는 도면들.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 획득된 5-6-7 데이터 파형(1100) 및 대응하는 스펙트럼(1150)을 각각 도시하는 도면.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 11a의 획득된 데이터 파형(1100)의 필터링된 버전(1200) 및 대응하는 스펙트럼(1250)을 각각 도시하는 도면들.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 필터링된 신호(1200)의 지터-소거 및 하드-제한된 버전(1300) 및 피크 검출 신호의 지터-소거 및 하드-제한된 버전(1350)을 각각 도시하는 도면들.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피크-검출 신호의 펄스 정형 버전(1400) 및 복호된 신호의 펄스 정형 버전(1450)을 각각 도시하는 도면들.

도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 복호된 파형(3100)의 플롯을 도시하는 도면.

도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 파형(3210)에 대한 여러가지 부호화 조합들(3200)을 도시하는 도면.

도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 저장 매체상에 랜덤 비트-스트림을 저장하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.

종래 기술의 다른 관련된 문제들 뿐만 아니라 상기한 문제들은 고-밀도 저장 매체 애플리케이션들을 위한 다-차원 코딩 방법 및 장치에 대해 개시하는 본 발명에 의해 해결된다.

본 발명의 양태에 따라서, 저장 매체상에 저장하기 위해 랜덤 비트 스트림을 이차원들로 부호화하는 방법이 제공된다. 랜덤 비트 스트림은 전이폭들의 미리 특정된 세트에 포함되는 전이폭들만을 사용하여 분리되는 복수의 펄스들에 의해 랜덤 비트 스트림을 표현하는, 일정 진폭, 가변 펄스-폭, VAC 부호화를 발생시키도록 가변 애퍼쳐 코딩(VAC;Variable Aperture Coding)을 사용하여 부호화된다.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 랜덤 비트-스트림을 저장 매체상에 저장하기 위한 방법이 제공된다. 랜덤 비트 스트림은 미리 특정된 세트에 포함되는 전이폭들만을 사용하여 분리되는 복수의 펄스들을 가진, 일정 진폭, 가변 펄스-폭, 전이폭의 VAC 부호화에 의해 나타낸다. VAC 부호화는 저장 매체상에 저장하기 위해 데이터 채널을 따라 전송된다.

본 발명의 이들 및 다른 양태들, 특징들 및 이점들은 첨부하는 도면들과 관련하여 기술된 바람직한 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 고-밀도 저장 매체 애플리케이션들을 위한 다-차원 코딩 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 플럭스 전이들의 수를 줄이기 위해 다차원들(폭들)을 이용하는 코딩을 위한 방법 및 장치를 제공한다. 가변 애퍼쳐 코딩(VAC) 기반 채널은 VAC 부호화가 가변 T 간격들로 2-8 선별 전이 점들을 표현하기 위해 수행되고, 그것에 의해 심볼간 간섭(ISI;Inter-Symbol Interference)과 관련된 문제를 피하는 점에서 현존하는 부분 응답 최대 가능성(PRML;partial response maximum likelihood) 채널들과 다르다. 전이당 1.3 비트의 현재의 용량들은 전이당 4 비트로 점진적으로 개선될 수 있어, 저장 밀도의 엄청난 개선을 허용한다. 또한, 검출이 아날로그-대-디지털 변환기들(ADCs)없이 피크 검출 방법에 의해 수행될 때, VAC 기반 하드 디스크 드라이브들(HDD)은 낮은 전력 소비를 가질 것이고 그들을 마이크로 드라이브 및 다른 휴대용 매체 애플리케이션들에 이상적으로 만들 것이다.

본 발명은 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 전용 처리기들, 또는 그들의 조합물들로 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 바람직하게는 본 발명은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 실행된다. 또한, 소프트웨어는 바람직하게는 프로그램 저장 디바이스에 명백히 구현되는 응용 프로그램으로서 수행된다. 응용 프로그램은 어느 적절한 아키텍쳐를 포함하는 기계에 업로드되고 그에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게는, 기계는 하나 이상의 중앙 처리 유닛들(CPUs), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 입력/출력(I/O) 인터페이스(들)과 같은 하드웨어를 가진 컴퓨터 플랫폼상에 실행된다. 컴퓨터 플랫폼은 또한 운영 체제 및 마이크로 명령어 코드를 포함한다. 여기에 설명된 다양한 처리들 및 기능들은 마이크로 명령어 코드의 부분 또는 운영 체제를 통해 실행되는 응용 프로그램의 부분 중 하나일 수 있다. 또한, 다양한 다른 수직 디바이스들은 부가적인 데이터 저장 디바이스 및 프린팅 디바이스와 같은 컴퓨터 플랫폼들에 접속될 수 있다.

첨부하는 도면들에 도시된 몇 개의 구성 시스템 구성 요소들 및 방법 단계들은 바람직하게는 소프트웨어로 수행되기 때문에, 시스템 구성 요소들 사이의 실제 접속들은 본 발명이 프로그래밍되는 방법에 의존하여 다를 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 여기에 주어진 지침들로, 당업자는 이들 및 본 발명의 유사한 실행들 또는 구성들을 고려하는 것이 가능할 것이다.

가변 애퍼쳐 코딩은 어느 랜덤 디지털 비트 스트림에 대하여 대역폭 효율성(비트/초/헤르쯔)을 크게 줄일 수 있는 디지털 바이-페이즈 코딩(Digital Bi-Phase coding)의 새로운 클래스이다. "R"이 정보 신호의 비율(rate)이라면, VAC 코딩 방법은 직교 주파수 분할 다중(OFDM;Orthogonal Frequency Division Multiplexing), 직교 진폭 변조(L-QAM;Quadrature Amplitude Modulation) 또는 다중 위상 편이 방식(MPSK;Multiple Phase-Shift Keying)과 같은 대부분의 고차 변조 방식들의 경우이기 때문에 전이 밀도를 감소시키지 않고 R/9 비트 레이트당 시간의 대역폭내에 고도로 집중되도록 전력 스펙트럼 밀도(power spectral density)를 압축한다. 비 VAC 부호화 방법은 성공적으로 신호를 복호하기 위해 적어도 대역폭 "R" 이 요구될 수 있다. VAC 신호의 좁은 점유 대역폭 때문에, 스토리지의 용량 증가는 용량을 두배로 증가시키는 쌍비트(di-bit) 부호화된 VAC의 도입 및/또는 전이들 사이의 간격에 도입된 직교 VAC 비트 스트림을 가짐으로써 가능하다. 인치당 트랙들을 증가시키기 위해, 교호 트랙들이 직교 VAC 스트림들로 구동될 수 있다. 인접 쓰기 도메인들에 더 적은 누설(leakage)을 일으키는 좁은 전력 스펙트럼 밀도(PSD) 풋 프린트 때문만이 아니라 인접한 트랙들에 신호 직교성을 벗어나 유도된 감소된 트랙간 간섭(ITI) 때문에 트랙간 거리들을 감소시킬 가능성이 또한 있다. 수직 기록(Longitudinal Recording)/광학 기록이 이차원 임베딩 처리이고 스핀들 속도들(spindle speed)이 일정하다고 가정하기 때문에, 공간 또는 시간에서 신호에 추가적인 차원들을 부가하지 않고 용량을 증가시키는 것이 가능하지 않다. 수직 기록은 공간에 추가적인 차원을 제공함으로써 용량을 증가시키고 그러나 VAC은 시간 도메인을 변경함으로써 추가된 차원들을 제공한다. 따라서, VAC 심볼들은 그 폭이 변할 것이며, 그 폭은 원래의 데이터 스트림에서 다양한 신호 전이들을 또한 나타낸다.

효과적인 부호화 및 변조 방법을 사용하는 것은 면적의 밀도, 선도 연구 그룹들에 중 어느 것에 의해서도 광범위하게 연구되지 않은 영역을 개선하는 또 다른 접근법이다. 비록 확장된 부분 응답 최대 가능성(EPRML;Extended Partial Response Maximum Likelihood) 및 그것의 파생물들이 표준으로서 HDD 산업에 의해 채택되었지만, 기능적으로는 EPRML은 단지 가장 작은 반복가능 풋프린트(repeatable footprint)로 자기 재료에 전이의 각인(imprinting)을 가능하게 하고, 게다가 자기 매체에 전이들의 수를 감소시킨다. 그러나, PRML을 사용하여, 가장 가까운 전이는 1T의 거리에 또한 발생할 수 있고 이는 ISI 및 ITI 관련 문제들에 관하여 제한들을 내포한다. VAC과 결합된 PRML은 전이 밀도를 감소시키고, 반면에 순수한 PRML 부호화된 채널에 대해 전이당 비트의 수를 증가시킨다. 주어진 기술 매체의 현 상태 및 헤드 기술들로, 모든 전이에 대하여 "다중 비트 가중(multi bit weightage)"를 할당함으로써 용량을 증가시키는 것이 가능하다.

VAC은 원래 디지털 통신 애플리케이션들에서 전이 대역폭을 최소화하기 위해 설계되었다. 본 발명은 HDD와 다른 스토리지 산업에서 저장 용량을 증가시키는 것을 돕기 위해 VAC의 사용에 관한 것이다.

하나의 전이에서 다음으로의 전이로 원래의 데이터의 지속 기간을 표시하기 위해 디스크 상에 저장되는 웨이(way) 1들 및 0들은 디스크상에 전이 펄스를 기록하기 위한 것이다. 전이들 사이의 (디스크가 일정한 속도로 돌고 있다고 가정할 때 지속 기간으로 번역될 수 있는) 거리는 유입하는 신호의 비트들의 지속 기간이다. 이는 디스크상에 기륵 하기를 위한 정말 간단하고 직접적인 방법이다. 그러나, 연속하는 전이들의 지속 기간 차이들이 너무 많이 (또한 랜덤한 방식) 변해서 그들은 판독 처리가 신뢰할 수 없게 되도록 심볼간 간섭을 생성한다. 또한, 기록 밀도(packing density)가 증가함에 따라, 이 심볼간 간섭은 중요한 문제로 된다. 따라서, 몇 가지 부호화 방식들이 심볼간 간섭으로 인한 판독 에러 및 판독 동작 동안 데이터의 복구와 관련된 다른 문제들을 정정하기 위해 사용되었다. 이들 코딩 방식들은 1들 및 0들의 어떤 조합이 심볼간 간섭의 최소화를 도울 것이라는 기본적인 개념을 가진다. 처리는 몇몇 수학식에 기초하므로, 많은 비트들에 대해 연속하는 1들 및 0들의 최대수는 미리 특정된 패턴을 충족해야 한다. 대부분의 경우에는, 부가적인 0들이 이 코딩 요구 조건을 충족시키기 위해 입력 시퀀스에 추가될 것이다. 예를 들면, 유입하는 신호의 1000 1들 및 0들은 디스크상에 쓰기될 것이다. 오버헤드에서 이 40% 증가는 신뢰할 수 없는 판독 동작을 극복하기 위해 중복 트랙(redundant track)을 생성하는 것 만큼 실제로 나쁘지는 않다.

PRML은 저장 용량 및 판독 신뢰도를 증가시키는 다른 개선이다. 그러나, 채널 코딩 방식에 여전히 의존하며, 반면에 PRML의 판독 신뢰도는 피크 검출 방법 보다 더 좋아지며, 오버헤드(overhead)는 여전히 있다.

이하, 본 발명에 대응하는 그리고 본 발명을 설명하는 주어진 실험들에 대해 설명한다. 본 발명들은 전이 노이즈(transition noise)의 충격을 가진 HDD 채널상에서 VAC 신호 검출의 가능성을 검증하기 위해 수행되었다. 피크 검출은 전이들을 검출하기 위해 사용된다. 물론, 다른 방법들은 또한 본 발명의 정신 및 범위를 유지하면서 사용될 수 있다. 본 실험들은 50Mbps 심볼 레이트(symbol rate)(2T)에서 수행된다. 본 발명들은 또한 VAC 신호의 검출시 애퍼쳐 크기의 임팩트를 조사하기 위해 수행된다. 더 넓은 애퍼쳐들을 가진 VAC 신호가 더 쉽게 검출될 수 있는 것이 기대된다. 또한, 본 발명은 VAC의 피크 검출이 판독 채널에서 아날로그-디지털 변환기(ADC)없이 수행되도록 수행된다.

시험은 두 개의 주 단계들로 행해진다. 첫째, HDD 채널로부터 취해진 실험 데이터가 사용된다. 데이터 패턴들은 VAC 코딩의 애퍼쳐 변경을 반영하는 "3-6-9", "4-6-8" 및 "5-6-7" 이 된다. 심볼 레이트는 50 Mbps일 수 있다. 두 번째로, 실험 데이터는 검출기/복호기에 대한 입력으로서 사용되고, VAC 신호 검출의 가능성(feasibility)을 보이기 위해 사용된다.

실험 데이터는 다음의 패턴들을 따른다:(1) 6T의 80회 반복들이 전송된다;(2) 원하는 데이터 패턴의 200회 반복들(예, 3-6-9, 또는 4-6-8 등)이 전송된다; 그리고 (3) 6T는 300MHz 클록, 2 Gs/s 획득률, 27 kb의 크기로 절단된 데이터를 가진다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 가변 애퍼쳐 코딩(VAC)을 위한 검출기/복호 회로(100)를 도시하는 블록도이다. 검출기/복호 회로(100)는 저역 통과 필터(110), 비-선형 모듈(120), 피크 검출기(130), 지터 제거기(140;jitter eliminator), 하드-제한기(150), 및 펄스-셰이퍼(160)를 포함한다.

저역 통과 필터(110)는 신호 재구성을 위한 필요 정보(예, 데이터 파일(199))를 보유하고, 노이즈, 특히 데이터 획득으로부터의 디지털 노이즈를 필터링하여 제거한다. 비-선형 모듈(120)은 비-선형성을 저역 통과 필터의 출력에 적용한다. 적용된 비-선형성의 총량은 시뮬레이션 결과들에 의해 결정된다. 적절한 양의 비선형은 필터링된 펄스들을 좁게 하는데 적용되었다. 피크 검출기(130)는 미리 처리된 신호들의 피크들을 검출한다. 지터 제거기(140)는 오차를 줄이기 위해 원하는 펄스들 사이의 지터들을 제거한다. 하드-제한기(150)는 검출된 신호를 "0-1" 값 펄스 열(pulse train)로 변환한다. 펄스 셰이퍼(160)는 펄스 열을 가변 폭들을 갖는 원 VAC 직사각형 파형으로 다시 변환한다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 1의 저역 통과 필터(110)의 특성(200)을 도시한 도면이다. 혼란을 피하기 위해, 모든 주파수들은 -π와 π 사이의 디지털 주파수들로 변환된다는 것에 주목할 가치가 있다. 그들을 다시 아날로그 주파수들로 변환하기 위해, 실험 처리시 초래될 수 있는 데이터 레이트, 클록 속도, 표본 추출 비율 및 임의의 다른 주파수 변환율들을 알 필요가 있다.

저역 통과 필터(110)가 입력 신호 패턴에 기초하여 조정된다는 것이 또한 주의된다. 이는 다른 데이터 패턴들은 신호들에 다른 고 주파수들을 도입하기 때문이다. 저역 통과 필터(110)는 주파수 변화들에 적응하도록 조절되어야 한다.

이하, 상기한 실험들에 대응하는 주어진 시험 결과들에 대해 설명한다.

지금까지, "3-6-9" 데이터 패턴, "4-6-8" 패턴 및 "5-6-7" 패턴은 성공적으로 복호되었다. 시뮬레이션은 다음과 같은 결과들을 검증했다:(1) VAC 신호는 상기 조건들하에서 검출가능하다; 그리고 (2) 더 넓은 애퍼쳐을 가진 VAC 신호는 검출하기 더 쉽다.

이하, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 3-6-9 코딩 패턴의 검출에 대해 설명한다. 3-6-9 코딩 패턴의 검출의 결과들은 도 3 내지 도 6에 관하여 도시되고 설명된다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 하드 드라이브 디스크(HDD) 채널로부터 획득된 3-6-9 데이터 파형(300) 및 대응하는 스펙트럼(350)을 각각 도시하는 도면들이다. 도 3a의 파형의 제 1 부분은 6T들의 반복을 도시하고, 파형의 마지막 부분은 "3-6-9" 패턴을 도시한다. 신호가 파형 및 스펙트럼 모두로부터 어떤 필터링도 없이 신호를 검출하기 어렵게 하는 다수의 디지털 노이즈를 포함하는 신호가 관측될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 필터링 후의 도 3a의 획득된 3-6-9 데이터 파형의 필터링된 버전(400) 및 대응하는 스펙트럼(450)을 각각 도시하는 도면들이다. 필터링된 신호(400)는 보다 "더 깨끗"하고 피크 검출에 더 적합하다는 것을 보일 수 있다. 도 4a에 도시된 파형(400)은 도 1의 저역 통과 필터(110) 및 비-선형 모듈(120)에 의해 처리한 후 신호(300)이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도 4a의 필터링된 신호(400)의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(500) 및 피크 검출된 신호의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(550)을 각각 도시하는 도면들이다. 도 5b에서 도시된 신호(550)는 원래의 신호의 피크들을 정확하게 나타낸다는 것을 알 수 있다. 펄스들 사이의 폭들이 다르지만, 그 거리들은 "3-6-9" 펄스 거리들과 일치히는 것을 또한 알 수 있다. 신호들(500, 550)은 도 1의 지터 제거기(140) 및 하드-제한기(150) 둘 모두에 의해 처리된다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 피크-검출된 신호의 펄스 정형 버전(600) 및 복호된 신호의 펄스 정형 버전(650)을 각각 도시하는 도면들이다. 재구성된(복호된) 신호는 VAC 신호의 전이들이 검출된 펄스들에 대응하는 장방형 VAC 신호이다. 세 개의 구별 폭들은 재구성된 신호에서 관측될 수 있다.

검출을 위한 표본 추출 비율에 의존하여, 검출 윈도우는 정확한 위치들에 대해 전이들을 "풀(pull)" 하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 만약 표본 추출 비율이 5 샘플/비트이면, 이 때 다음의 검출 윈도우가 사용될 수 있다:

(1) 두 개의 펄스들 사이의 카운트들의 수가 25 표본들보다 적다면 - "3T" 가 결정된다(3T는 15 개의 샘플들이며, 10 개의 샘플들의 마진(margin)은 성능을 개선하기 위해 주어진다는 것을 주의하라).;

(2) 두 개의 펄스들 사이의 카운트들의 수가 35 표본들보다 많다면- "9T" 가 결정된다(9T는 45 개의 샘플들이며, 10 개의 샘플들의 마진(margin)은 성능을 개선하기 위해 주어진다는 것을 주의하라).;

(3) 카운트들의 수가 26과 34 샘플들 사이에 있다면- "6T" 가 결정된다(6T는 그 안에 30 개의 샘플들을 가진다는 것을 주목하라).

에러 성능(error performance)은 상기한 개념에 기초하여 행해졌다. 검출된 신호에서는 에러가 발견되지 않았다.(주의: 맨 처음 비트와 시퀀스의 마지막 몇 비트들에서 생긴 에러들). 그러나, 이들 에러들은 검출 방법에 의해서가 아닌 데이터 획득 처리 및 필터링 처리시 발생되었다.

이하, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 4-6-8 코딩 패턴의 검출에 대해 설명한다. 4-6-8 코딩 패턴의 검출의 결과들은 도 7 내지 도 10에 관련하여 도시되고 설명된다. 검출 처리는 3-6-9 코딩 패턴에 대한 것과 동일하다. 그 차이는 사용된 필터가 (도 8b로부터 알 수 있는, 신호의 필터링된 스펙트럼) 더 좁은 대역폭을 가진다는 것이다. 이는 3-6-9 코딩 패턴에서 보다 이 패턴에서의 고주파수가 더 낮기 때문에 가능하다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 도시적인 실시예에 따른, 획득된 4-6-8 데이터 파형(700) 및 대응하는 스펙트럼(750)을 각각 도시하는 도면들이다. 이 4-6-8 코딩 패턴에서, 우리는 복호된 신호에서 세 개의 에러들을 발견했다. 심볼 에러 비율은 다음과 같이 정의된다:

(SER) = (에러에서의 심볼들의 수)/(심볼들의 총 수)

여기서 하나의 심볼은 주어진 패턴에서 하나의 전이를 나타낸다. 이것은 다음과 같은 SER에 대응한다.

(SER) = 3(에러들)/650(비교 심볼들) = 4.6 * 10^-3

에러 플로어(error floor)는 1 * 10^-3인 것을 주의하라. 또한 하나의 심볼 에러가 현재의 비트 및 인접 비트로 하여금 에러에 존재하도록 함을 주의하라. 그러므로, 하나의 비트 에러는 적어도 두 개의 비트 에러들로 변환된다. 따라서, 상기 SER은 다음과 같은 비트 에러 비율(BER;Bit Error Rate)로 변환될 수 있다:

BER = [3(심볼들)*2(에러 비트/심볼)]/(650 * 6 비트) = 1.5 * 10^-3

모든 테스트 패턴들에서 사용된 심볼들의 총 수는 680 심볼들임을 주의하라. 이들은 '6T의 80회 반복들' 및 어떤 패턴 3-6-9, 4-6-8, 또는 5-6-7의 200회 반복들을 포함한다. 데이터 획득 에러 및 필터링 에러(필터의 엣지) 때문에, 심볼 에러들을 계산할 때 단지 650 심볼들이 비교를 위해 사용된다. 평균 심볼 에러가 6 비트/심볼이기 때문에, 테스트 패턴에서 사용된 비트들의 총 수는 680*6 = 4080 비트이다. 또한, 비트 에러를 계산하기 위해 사용된 비트의 수는 650*6 = 3900 비트이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 도시적인 실시예에 따른, 도 7a의 획득된 4-6-8 데이터 파형(700)의 필터링된 버전(800) 및 대응하는 스펙트럼(850)을 각각 도시하는 도면들이다. 도 8a에 도시된 파형(800)은 도 1의 저역 통과 필터(110) 및 비-선형 모듈(120)에 의한 처리 후의 신호(700)이다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 도시적인 실시예에 따른, 도 8a의 필터링된 신호(800)의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(900) 및 피크 검출된 신호의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(950)을 각각 도시하는 도면들이다. 신호들(900, 950)은 도 1의 지터 제거기(140) 및 하드-제거기(150) 모두에 의해 처리된다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 피크-검출된 신호의 펄스 정형 버전(1000) 및 복호된 신호의 펄스 정형 버전(1050)을 각각 도시하는 도면들이다.

이하, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 5-6-7 코딩 패턴의 검출에 대해 설명한다. 5-6-7 코딩 패턴 검출의 결과들은 도 11 내지 도 14에 관련하여 도시되고 설명된다. 5-6-7 코딩 패턴의 검출 처리는 다른 패턴들에 관하여 위에 기술한 것과 같다.

(SER) = 7(심볼 에러들)/(650 심볼들) = 1.08 * 10^-2.

BER = 14(에러 비트)/3900(비트) = 3.6 * 10^-3.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 5-6-7 데이터 파형(1100) 및 대응하는 스펙트럼(1150)을 각각 도시하는 도면들이다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 11a의 획득된 데이터 파형의 필터링된 버전(1200) 및 대응하는 스펙트럼(1250)을 각각 도시하는 도면들이다. 도 12a에 도시된 파형은 도 1의 저역 통과 필터(110) 및 비-선형 모듈(120)에 의한 처리 후의 신호(1100)이다.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 12a의 필터링된 신호(1200)의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(1300) 및 피크 검출된 신호의 지터-제거 및 하드-제한된 버전(1350)을 각각 도시하는 도면들이다. 신호들(1300, 1350)은 도 1의 지터 제거기(140) 및 하드-제거기(150) 모두에 의해 처리된다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 피크-검출된 신호의 펄스 정형 버전(1400) 및 복호된 신호의 펄스 정형 버전(1450)을 각각 도시하는 도면들이다.

상기 테스트들은 VAC 코딩을 사용하여 HDD상에 50 Mega 심볼 레이트로 세 개의 구별폭(distinctive width) 심볼들을 검출하기 위한 능력이 확립되었다. 행해진 테스트들에서, 낮은 전이에서 높은 전이가 "3T" 의 폭으로 주어졌고, 높은 전이에서 낮은 전이는 "9T" 의 폭으로 주어졌고, 변화하지 않는 것은 "6T" 폭이 할당된다. 데이터는 초당 50 메가 심볼(50 Mbps) 레이트를 실현하기 위해서 300 MHz에서 클록킹되었다. 수행할 때, 100 Mbps 이상까지 데이터 비율을 증가시키기 위해 취해질 수 있는 세 개의 접근법들이 있다.

제 1 접근법에서, 클로킹 레이트는 300 MHz로 유지되지만, 새로운 부호화 규칙들은 다음과 같이 채용된다. 로 데이터(raw data)를 2 비트 바이트로 분류한다. 여기에는 네 개의 가능한 조합들, 즉, 00, 01, 10, 및 11이 있다. 후속하는 폭들을 원래의 로 데이터 스트림으로부터 각각의 2 비트 바이트로 할당한다.

01------"3T"

10------"9T"

"3T" 이후의 "6T"는 "11"를 지시하고 "3T" 이후의 "5T" 는 로 데이터 스트림에서 "00" 를 지시한다. "9T" 이후의 "6T"는 "00" 을 지시하고 "9T" 이후 "5T" 는 로 데이터 스트림에서 "11"를 지시한다. 그것은 우리의 심볼 레이트는 300 MHz의 클록 속도로, 50 메가심볼/초(MegaSymbols/sec)가 될 것이다. 그러나, 검출된 모든 폭들에 대하여, 2 비트의 로 데이터가 복호된다. 따라서, 총 로 데이터 레이트는 여기서 50 메가심볼 ×2 비트 =100 Mbps이다.

전이 밀도에 의하여, 500 kbpi의 전류 한계가 초과되지 않는다.

시간 지속 기간(time duration)에 의하여, 후속 비교가 행해질 수 있다. 3-5/6-9 방식을 가진 VAC의 경우에는 평균 심볼폭 "T" 는 (3T+9T)/2 = 6T이다. 300 MHz 클로킹 레이트에서, T = 3.3 nsec이다. 따라서 디스크상의 전이들 사이의 평균 시간 지속 기간은 6 ×3.333 nsec = 19.99 nsec이다. 각 심볼은 2 비트의 로 데이터를 표현하기 때문에, 각 비트의 로 데이터가 10 nsec을 차지하는 경우, 19.99 nsecs의 100 Mbps에서 PRML 시스템에 매우 근접한 평균 간격에서, 2 비트의 로 데이터를 출력한다.

데이터 비율을 100 Mbps 및 그 이상까지 증가시키기 위한 제 2 접근법에서, 클로킹 레이트는 300 MHz로 유지되지만, 새로운 부호화 규칙들은 다음과 같이 적용된다. 2/3(1, α) 코드로 입력 로 데이터 스트림을 부호화한다. 여기서 부호화 처리에서 가능한 세 개의 2-비트 워드들 및 4-비트 워드들이 있을 것이다. 가능한 워드 조합들 및 폭들은 표 1에 도시된다.

데이터 A	폭
00	3T
01	6T
10	9T
1100	4T
1101	5T
1110	7T
1111	8T

300 MHz의 클록 속도에서, 심볼 레이트는 여전히 50 MegaSymbols/sec이 된다. 그러나 검출된 모든 폭들에 대하여, 2-4 비트들의 로 데이터가 복호된다. 전이 밀도에 대하여, 500 kbpi에서의 전류 제한은 50 MSymbols에 대응하는, VAC의 경우의 "T" 의 평균 심볼 폭이 (3T+9T)/2 = 6T이기 때문에 초과되지 않는다.

시간 지속 기간(time duration) 디스크 상의 거리에 대하여, 후속 비교가 행해질 수 있다. 300 MHz 클로킹 레이트일 때, T = 3.33 nsec이다. 우리가 열 A에서 모든 22 비트의 데이터를 전송하기를 원한다고 가정하자. 대응하는 폭들 총 42T, 및 총 시간 지속 기간은 42 ×3.3 nsec = 140 nsec이다. 100 Mbps에서 PRML 기반 시스템은 동일한 22 비트의 정보를 전송하기 위해 22 ×10 nsec = 220 nsec의 시간이 필요하다. VAC 기반 시스템은 100 Mbps에서의 PRML 시스템상에 비해 220/140 = 1.57의 향상을 제공한다.

데이터 레이트를 100 Mbps 및 그 이상까지 증가시키기 위한 제 3 접근법에서, 클로킹 레이트는 600 MHz까지 증가되지만, 새로운 부호화 규칙들이 다음과 같이 채용된다. 원 데이터를 4 비트 바이트로 분류한다. 16 개의 가능한 조합들, 즉, 여덟 개의 고유 패턴들(unique patterns) 및 여덟 개의 상보 패턴들(complementary patterns)이 있다. 다음의 폭들은 표 2에 도시된 바와 같은 원래의 로 데이터 스트림으로부터 각각의 4 비트 바이트로 할당된다.

고유 시퀀스A	폭	상보성 시퀀스 B	폭
0000	8T	1111	-8T
0001	9T	1110	-9T
0010	10T	1101	-10T
0011	11T	1100	-11T
0100	13T	1011	-13T
0101	14T	1010	-14T
0110	15T	1001	-15T
0111	16T	1000	-16T

열 A 또는 B에서 어떤 시퀀스 이후 "12T"는 이전 4-비트 블록의 반복 패턴을 표시한다. 시퀀스들은 열 A 또는 열 B 중 어느 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나, 만약 두 개 이상의 4 비트 워드들이 동일한 열 A로부터 왔다면, "1"은 동일한 열에서 모든 두 번째, 네 번째, 여섯 번째, 여덟 번째 선택 이후 바로 앞에서 추가될 필요가 있고 그 결과 얻어진 4 비트 워드가 어떤 폭으로 할당될 필요가 있다. "1"의 추가는 심볼들이 음의 극성을 가지는 경우 열 A부터 열 B까지 4 비트 워드를 이동한다. 이것은 인접한 심볼들 사이의 교호하는 극성을 보증하기 위해 행해지고 심볼들에 대한 적당한 극성을 보증하기 위해 행해진다. 유사한 방식으로, 만약 우리가 열 B에서 연속 시퀀스들을 선택할 필요가 있다면, 그 때 대안적으로 "0"이 동일한 열에서 두 번째, 네 번째, 여섯 번째, 및 여덟 번째 선택들에 추가되어야 한다. "0"의 추가는 심볼들은 양의 극성을 가지는 경우, 워드를 열 A에 놓는다. 데이터 전송의 종료시, 추가적인 "1"들 및 "0"들의 삽입점들을 표시하는 정의표가 전송되며, 그것은 순서대로 비트들을 정렬하기 위해 복호기에 의해 사용될 것이다.

전이 밀도에 의하여, 심볼 레이트는 500 kbpi에서 현재 플럭스 반전 한계(current flux reversal limit) 이내에서 관측될 수 있다. 시간 지속 기간(디스크 상 거리)에 대해, 후속 비교가 행해질 수 있다. VAC의 경우에 평균 심볼폭 "T" 는 (8T+16T) / 2 = 12T이다. 600 MHz 클로킹 레이트에서, T = 1.6666 nsec이다. 따라서, 디스크상의 전이들 사이의 평균 시간 지속 기간은 12 ×1.6666 nsec = 19.999 nsec이다. 각 심볼은 4 비트의 로 데이터를 나타내기 때문에, 우리는 19.99 nsecs의 평균 간격에서 4 비트의 로 데이터를 출력하며, 그것은 100 Mbps에서 PRML 시스템의 레이트의 2X배이다. 상기 아키텍쳐를 가진 VAC는 200 Mbps(50 Msymbols/sec ×4 비트)의 데이터 레이트를 지원할 수 있다.

시퀀스들 3-6-9, 5-6-7, 및 4-6-8의 성공적인 검출은 VAC이 HDD상에서 작동할 수 있는 세 개의 다른 방법들을 확립한다. 3-6-9 검출은 가장 좋은 BER 성능을 가졌다. 5-6-7 시퀀스의 검출은 검출시에 해로운 효과들 없이, 우리가 펄스들이 패킹될 수 있는 가장 가까운 간격(spacing)을 결정할 수 있게 허용한다. VAC 신호들의 후 처리는 아날로그-디지털 변환기들(ADCs)을 가지지 않는 아키텍쳐들로 수행되고, 전력 효율 검출 방식을 유효하게 한다.

도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 복호된 파형(3100)의 플롯을 도시하는 도면이다. 플롯에서, X-축은 경과된 시간을 나타내고 Y-축은 검출된 파형의 진폭을 나타낸다. 플롯이 대응하는 시뮬레이션에서, 3-6-9 파형이 사용된다. "D"로 표시된 부분은 모든 "6" 파형들로 구성된다. 3-6-9 파형을 도입하기 전에, 모든 "6" 의 약 500 비트의 DC 오프셋들을 안정화시키기 위해 전송된다. 3-6-9 파형은 진폭 변화를 명확하게 도시하고 이는 ISI의 부정적인 영향 때문이다.

VAC 복조된 신호들의 검출에서, 검출된 신호들은 전파 정류(full wave rectification)가 행해지고, 그에 의해 음의 피크들은 중첩된다. 및 A 사이(9 에서 3의 전이)의 폭 W1은 W1의 폭을 나타낸다. ISI 효과들은 피크 A에 대해 명백하지 않고 따라서 A1이라 명명된 진폭을 가진다. 다음의 진폭 W2는 A와 B 사이(3에서 6의 전이)의 피크 분리이다. B의 ISI 효과들은 그것의 진폭을 A1보다 더 작게 한다. B의 진폭은 A2로 표시된다. 유사하게는, B와 C 사이의 전이는 폭 W3을 생성한다. C의 진폭은 B보다 작고 A3로 표시된다.

PRML 형식의 검출기를 사용함에 의해 정확한 결정을 내리기 위한 세 개의 진폭들 및 세 개의 폭들의 조합들을 가진다는 것이 쉽게 추측될 수 있다. 에러 정정은 진폭은 매우 작아서, 할당된 슬롯에서 C를 검출해야 하지 않을 때, 쉽다. 만약 진폭들이 감지되지 않는다면, 자동적으로 "C"로 결정될 수 있다.

처리는 심볼을 바르게 복호하기 위해 진폭과 폭의 조합을 사용한다. 또한 진폭만을 볼 수 있고 예측된 폭을 복호할 수 있다. VAC의 복조 처리에서, 심볼폭들은 복호된 데이터를 결정할 때 중요하기 때문에, 진폭 정보는 복조된 VAC 데이터 스트림을 주기 위해 직접적으로 맵핑될 수 있다.

전송기에서 부호화된 데이터 스트림의 조작에 의해 수신기에서 가변 진폭들을 합성하기 위한 능력은 특별한 중요성이 있다. 광학 기록 매체에 적용될 때, 폭들 W1, W2, 및 W3은 레이징 디바이스(lasing device)의 강도를 변화시킴으로써 여러가지 피트 깊이들을 가지도록 할 수 있다. 피트 깊이들을 D1, D2, 및 D3로 표시한다. 여기서 아홉 개의 조합들을 가질 수 있다:즉, D1, D2, 및 D3를 가진 W1; D1, D2, 및 D3를 가진 W2; D1, D2, 및 D3를 가진 W3을 가질 수 있다. 이들 조합들은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 파형(3210)에 대하여 여러가지 부호화 조합들(3200)을 도시하는 도면인 도 16에 도시된다. 그러므로, W 및 D의 조합을 선택함으로서, 3 비트/심볼로 유입하는 데이터 스트림을 부호화할 수 있다. 이 결과를 외삽법에 의해 추정하면, 청색 레이저로 갈 필요없이, 통상적으로 4.7 Gb만을 유지할 수 있는 것보다 표준 DVD 디스크상에 15 Gb 정보를 저장하기 위해 이 방법을 사용할 수 있다. 보다 큰 폭들 및 깊이들을 포함함으로써, 더 높은 레벨의 대역폭 효율이 가능하다.

HDTV의 저장 용량 요구 조건을 만족시키기 위해, 몇 가지가 광학 디스크의 양 면들에 이중층 스토리지(dual-layer storage)가 제시되었다. 그러나 이 전략은 제조 비용을 상당히 증가시키며, 반면에 데이터 전송률들을 보강하지 않는다.

본 발명은 적색-레이저 기술(red-laser technology)을 사용할 경우, 디스크의 한 면에만 단층 기록을 사용하는 HDTV를 지원하는 여기에 피트-깊이 변조로 참조된 새로운 광학 부호화 기술을 제공한다. 또한, 전송률들은 저장 용량에 직접 비례하고, 상당하게 새로운 부호화 기술은 존재하는 CD/DVD 제품 라인들로 쉽게 통합될 수 있다.

미래의 DVD 시스템들에 대한 많은 제의들은 고밀도에 대한 기술을 가능하게 함으로써 청색 레이저(blue laser)에 대해 주시한다. 그러나, 120-mm DVD 디스크들에 대한 제조 허용 오차들(manufactureing tolerance)은 이미 극도로 치밀하다. 청색 레이저들은 성분들을 반드시 혼합할 것이며, 허용가능한 품질 표준들(acceptable quality standards)을 맞추기 위해 새로운 마스터링(mastering) 및 복제 장비(duplication equipment)를 필요로 할 수 있다. 이 새로운 자본 투자는 HDTV 성능 및 용량 요구들을 맞추기 위해 충분하지 않을 수 있다.

DVD 드라이브의 용량은 레이저 스폿 사이즈의 감소에 비례하는 팩터에 의하여 증가한다. 그러므로, 그것의 짧은 450 nm로 청색 광선이 긴-조사 후, 635 nm 파장 적색 레이저들(635 nm/410 nm)을 사용하는 유사한 DVD 드라이브들에 비해 2.4 배만큼 저장 용량을 증가시키는 것을 보증하는데, 이것은 내부에 청색 레이저를 가진 DVD 드라이브는 (적어도 단일-면들, 단일 계층 디스크를 가지지 않는) HDTV의 저장 요구들을 만족할 수 없다는 것을 의미한다. 청색 레이저들이 현재 이용가능하다고 가정하면, 현재의 DVD 스펙들에 기초하여, HDTV 요구 조건들을 만족시키기 위해 두 개의 층들을 취할 것이고; 또한, 일반적인 적색 레이저의 사용, 양면, 4 층 디스크가 요구된다. 이들 해결책들 모두는 최종-사용자들 및 제조업자들에 대해 결점들을 가진다. 양면 디스크들은 피쳐 필름(feature film)을 조정하기 위해 뒤집어져야 한다. 이중-층 부호화는 제조 주기 시간에 상당히 추가하는, 추가적인 처리 단계를 요구한다.

현재 판독-전용 광학 시스템들의 한계는 데이터의 스트림들이 가변의 길이들 및 고정된 깊이들의 "피트들(pits)"로 프레싱되는 피트-길이 부호화 방법의 결과이다. 데이터는 "피트(pit)" 또는 "랜드(land)" 영역 중 하나의 이진 출력(binary output)을 검출하는 광전지(photoelectric cell)들을 사용하여 판독된다. 반대로, 피트-깊이 변조(pit-depth modulation)는 필수적으로 데이터-스트림 기록에 대한 삼차원 접근법이다: 데이터 피트의 깊이는 변화하고, 반면에 길이는 고정된다. 광전지는 가변 피트-깊이들을 검출하고 이진 출력보다는 그레이드 출력(graded output)을 생성한다. 피트-깊이 변조를 사용하는 광학 드라이브는 HDTV에 대하여 그랜드 얼라이언스 제안서에서 정의된 것과 같이 19 Mbit/sec의 데이터 전송 요구 조건들을 맞추면서, 고-해상도 비디오의 2 플러스 시간들 또는 적어도 15 Gb의 데이터를 지원할 수 있다.

또한, 이 명세서는 적색 레이저(635 nm/650 nm) 다이오드들을 사용하여 충족될 수 있다. 물론, 더 짧은 파장 레이저들은 추가적인 이익들을 제공하지만 그들은 이 부호화 기술을 사용하여 HDTV-가능 드라이브(HDTV-ready drive)의 생산을 위한 필요 조건이 아니다. 특히 DVD 생산 장비에 투자하는 제조업자들에게 중요한 점은 새로운 부호화 기술이 마스터링 벤치들(benches)에 단지 각각의 작은 변화들을 요구하는 것이다. 또한, 현존하는 복제 기어(replication gear)는 허용된 싸이클 시간들 내에서 새로운 매체들을 생성하기 위해 사용될 수 있다.

현재의 DVD 드라이브들 및 고정된-길이를 사용하는 광학 드라이브들의 레이저와 트랙-피치(track-pitch) 명세서들에 기초하여, 가변-깊이 피트들(variable-depth pits)은 HDTV 요구 조건들을 쉽게 충족시킬 수 있다. 데이터 용량 및 전송 속도는 피트 깊이들을 더 미세하게 변조함에 의해 그리고 개별적인 피트들의 길이를 단축함에 의해 더 강화될 수 있다. 전자는 마스터링 처리를 개선함으로써 달성될 수 있다.

종래의 광학 시스템들에서, 데이터의 스트림들은 가변-길이, 고정-깊이 피트들(상부)로 디스크들상에 프레싱된다. 본 발명에 따른 방법에서, 피트 깊이는 고정된 피트 길이 내에서 변화한다.

현재의 CD 및 DVD 플레이어들은 판독기 응답이 사실상 사인 곡선이기 때문에, 1/4-파장보다 더 깊은 피트들을 구별할 수 없고; 피트 깊이가 제로로부터 1/4-파장까지 증가할 때, 디스크로부터 반사된 광은 최대에서 최소까지 감소된다. 그러므로, 대안적인 판독 방법이 요구되며, 즉 피트 깊이들이 1/4-파장을 초과할 때 최저가 되지 않는 것이 요구된다.

피트들은 일반적으로 성능을 개선하기 위해 축소된다. 그러나, 만약 피트들이 너무 짧다면, 이웃하는 피트들로부터 신호들은 서로 간섭할 것이다. 이 심볼간 간섭은 피트 깊이의 약간의 조정들을 통해 마스터링 처리에서 미리-보상될 수 있다. 심볼간 간섭은 레이저 판독 스폿보다 더 작은 피트들로부터 유래한다: 레이저 스폿이 피트상에 집중될 때, 굴절된 광이 관심 대상 피트에 의해서 뿐만 아니라, 인접한 이웃들에 의해 영향을 받는다. 그것의 정상 깊이로부터 각 피트를 위 또는 아래로 약간 조정함으로써(총량 및 방향은 이웃하는 피트들에 의존적이다), 판독기는 그 이웃하는 것들과 독립한 특정한 깊이 피트에 대해 동일한 전기적인 응답을 생성할 수 있다. 실제로, 각 판독기 헤드 설계는 그것의 레이저 스폿의 특성에서 근소하게 변하고, 그래서 심볼간 간섭에 대한 보상이 마스터링 및 판독 스테이지 모두에서 이루어질 필요가 있을 것이다(즉, 전 및 후-보상). 전-보상은 가변 피트 깊이들로부터 심볼간 간섭의 인식에 기초하여 데이터 신호를 적절히 필터링하거나 등화하기 위해 디지털 신호 처리 기술들을 사용하여 디스크 판독기에서 수행될 수 있다.

도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 저장 매체상에 랜덤 비트-스트림을 저장하는 방법을 도시하는 순서도이다.

전이폭들의 미리-특정된 세트의 포함시키기 위하여, 전이폭들은 저장 매체로부터 VAC 부호화의 판독 동작중 심볼간 간섭(ISI) 및/또는 트랙간 간섭을 감소시키기며, 저장 매체상의 주어진 저장 영역에서 전이당 비트수를 증가시키고 그리고/또는 VAC 부호화에 대해 수행되는 피크 검출 동작중 VAC 부호화의 비트 에러율(BER)을 감소시키기 위한 능력에 기초하여 선택된다(단계 3305).

랜덤 비트 스트림은 미리-특정된 세트의 전이폭들에 포함되는 전이폭들만을 사용하여 분리되는 복수의 펄스들을 가지는, 일정 진폭, 가변 펄스-폭, VAC 부호화한다(단계 3310).

VAC 부호화는 저장 매체에 저장하기 위해 데이터 채널을 따라 전송된다(단계 3320). 단계 3320은 저장 매체에 저장하기 위해 VAC 부호화의 펄스 내 간격 이내에 데이터 채널을 따라 다른 VAC 부호화들을 전송하는 단계를 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다(단계 3325).

비록 예시적인 실시예들은 첨부하는 도면들에 관련되어 여기에 설명되었지만, 본 발명이 그들의 중요한 실시예들에 대해 제한되지 않고, 다양한 다른 변화들 및 변경들은 본 발명의 범위 또는 정신으로부터 벗어남이 없이 당업자들에 의해 그 내에 작용될 수 있다. 모든 이 변화들 및 변경들은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 범위 내에 포함될 것이 의도된다.

Claims

저장 매체에 저장하기 위해 이차원으로 랜덤 비트 스트림(random bit stream)을 부호화하는 방법에 있어서,

미리-특정된 세트의 전이폭들에 포함되는 전이폭들만을 사용하여 분리되는 복수의 펄스들에 의해 상기 랜덤 비트 스트림을 표현하는, 일정 진폭, 가변 펄스-폭, VAC 부호화를 발생시키도록 가변 애퍼쳐 코딩(VAC;Variable Aperture Coding)을 사용하여 상기 랜덤 비트 스트림을 부호화하는 단계(3310)를 포함하는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 미리 특정된 세트에서 각각의 상기 전이폭들은 인접한 것들 사이에 상이한 수의 제로들을 특정하는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
제 2 항에 있어서, 미리-특정된 세트내의 상기 전이폭들은 전이폭들의 제 1 그룹, 제 2 그룹, 및 제 3 그룹 중 하나로 구성되며, 상기 제 1 그룹은 세 개의 제로들, 여섯 개의 제로들, 및 아홉 개의 제로들로 구성되고, 상기 제 2 그룹은 다섯 개의 제로들, 여섯 개의 제로들, 및 일곱 개의 제로들로 구성되고, 상기 제 3 그룹은 네 개의 제로들, 여섯 개의 제로들, 및 여덟 개의 제로들로 구성되는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 저장 매체에 저장하기 위해 데이터 채널에 따라 상기 VAC 부호화를 전송하는 단계(3320); 및

상기 저장 매체에 저장하기 위해 상기 VAC 부호화의 펄스 내 간격(intra-pulse interval) 내에서, 상기 데이터 채널을 따라 다른 VAC 부호화들을 전송하는 단계(3325)를 더 포함하는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 VAC 부호화 및 상기 다른 VAC 부호화들은 서로에 대하여 직교하는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 저장 매체로부터 상기 VAC 부호화의 판독 동작중, 심볼간 간섭(ISI) 및 트랙간 간섭(ITI) 중 적어도 하나를 감소시키기 위한 능력(capability)에 기초하여 전이폭들의 상기 미리-특정된 세트에 포함되는 상기 전이폭들을 선택하는 단계(3305)를 더 포함하는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 저장 매체상의 주어진 저장 영역에서 전이당 비트들의 수를 증가시키도록 상기 미리-특정된 세트의 전이폭들에 포함되는 상기 전이폭들을 선택하는 단계(3305)를 더 포함하는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 VAC 부호화에 대해 수행되는 피크 검출 동작중 상기 VAC 부호화의 비트 에러율(BER;Bit Error Rate)이 감소되도록 상기 미리-특정된 세트의 전이들에 포함되는 상기 전이폭들을 선택하는 단계를 더 포함하는, 랜덤 비트 스트림 부호화 방법.
저장 매체에 랜덤 비트-스트림을 저장하기 위한 방법에 있어서,

미리-특정된 세트의 전이폭들에 포함되는 전이폭들만을 사용하여 분리되는 복수의 펄스들을 가지는, 일정 진폭, 가변 펄스-폭, VAC 부호화에 의해 상기 랜덤 비트 스트림을 표현하는 단계(3310); 및

상기 저장 매체에 저장하기 위해 데이터 채널을 따라 상기 VAC 부호화를 전송하는 단계(3320)를 포함하는, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 미리 특정된 세트에서 각각의 상기 전이폭들은 인접한 것들 사이에 상이한 수의 제로들을 특정하는, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 미리-특정된 세트에서 상기 전이폭들은 상기 전이폭들의 제 1 그룹, 제 2 그룹, 및 제 3 그룹으로 구성되며, 상기 제 1 그룹은 세 개의 제로들, 여섯 개의 제로들, 및 아홉 개의 제로들로 구성되고, 상기 제 2 그룹은 다섯 개의 제로들, 여섯 개의 제로들, 및 일곱 개의 제로들로 구성되고, 상기 제 3 그룹은 네 개의 젤들, 여섯 개의 제로들, 및 여덟 개의 제로들로 구성되는, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 저장 매체에 저장하기 위하여 상기 VAC 부호화의 펄스 내 간격 내에서 다른 VAC 부호화들을 상기 데이터 채널을 따라서 전송하는 단계(3325)를 더 포함하는, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 VAC 부호화 및 상기 다른 VAC 부호화들은 서로에 대하여 직교인, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 저장 매체로부터 상기 VAC 부호화의 판독 동작중 심볼간 간섭(ISI) 또는 트랙간 간섭(ITI) 중 적어도 하나를 감소시키기 위한 능력에 기초하여 전이폭들의 상기 미리-특정된 세트에 포함되는 상기 전이폭들을 선택하는 단계(3305)를 더 포함하는, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 저장 매체상의 주어진 저장 영역에서 전이당 다수의비트들을 증가시키도록 상기 미리-특정된 세트의 전이폭들에 포함되는 상기 전이폭들을 선택하는 단계(3305)를 더 포함하는, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 VAC 부호화에 대해 수행되는 피크 검출 동작중 상기 VAC 부호화의 비트 에러율(BER)을 감소시키도록 상기 미리-특정된 세트의 전이들에 포함되는 상기 전이폭들을 선택하는 단계(3305)를 더 포함하는, 랜덤 비트-스트림 저장 방법.