KR20050118316A - 정보 코딩을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코딩 장치와 방법에 관한 것으로서, m-비트 정보 워드들은 m/n코딩율이 2/3보다 크도록 n-비트 코드 워드들로 변환된다. n-비트 코드 워드들은, 제1 유형(type) 및 제2 유형과, 제1 및 제2 종류(kind)의 코딩 상태들(states)로 나뉘어지고, 상기 m-비트 정보 워드들은, 이전의 m-비트 정보 워드가 제 1유형의 n-비트 코드 워드로 변환되었다면 제 1 또는 제 2종류의 n-비트 코드 워드로 변환되고, 이전의 m-비트 정보 워드가 제 2유형의 n-비트 코드 워드로 변환되었다면 제 1종류의 n-비트 코드 워드로 변환된다. 제1실시예에 있어서, 제1유형(type)의 n-비트 코드 워드들은 "0"에서 끝나고, 상기 제2유형의 n-비트 코드 워드들은 "1"에서 끝나고, 상기 제1종류의 n-비트 코드 워드들은 "0"으로 시작하며, 상기 제2종류의 n-비트 코드 워드들은 "0" 또는 "1"로 시작한다.

Description

정보 코딩을 위한 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CODING INFORMATION}

본 발명은 정보 코딩(coding)에 관한 것으로서, 특히 향상된 정보 밀도를 갖는 정보 코딩을 위한 장치와 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 데이터가 전송로를 통해 전송될 때 또는 자기 디스크, 광 디스크, 또는 광자기 디스크와 같은 기록 매체에 기록될 때, 데이터는 전송 또는 기록전에 전송로 또는 기록 매체에 정합되는 코드로 변조된다.

일반적으로 (d,k) 코드로 표시되는 런 랭스 제한 코드는, 현대의 자기(Magnetic) 및 광학 기록시스템에 광범위하고 성공적으로 적용되고 있는 것으로, 상기 코드들과, 상기 코드들을 구현하기 위한 수단들은, "codes for Mass Data Storage Systems" (ISBN 90-74249-23-X, 1999)라는 제목의 책에서 K.A. Schouhamer Immink에 의해 상세히 설명되고 있다.

상기 런랭스 제한 코드는, 초기의 NRZ(non return to zero) 코드의 연장으로서, 이진(binary)으로 기록된 0(Zeros)들은 기록 매체에서 어떠한 (자속) 변화도 없음을 나타내는 것인 반면, 이진의 1(Ones)들은 기록 매체에서 자속이 어느 한 방향에서 반대 방향으로 천이(transitions)되었음을 나타내는 것이다.

상기 런랭스 제한 코드(run length limited codes)는, 초기의 NRZ(non return to zero) 코드의 연장으로서, 이진으로 기록된 0(Zeros)들은 기록 매체에서 어떠한 (자속) 변화도 없음을 나타내는 것인 반면, 이진의 1(Ones)들은 기록 매체에서 자속이 어느 한 방향에서 반대 방향으로 천이되었음을 나타내는 것이다.

상기 (d,k) 코드에서는, 상기의 기록 규정 외에, 연속된 데이터 '1' 사이에 적어도 '0'이 d 개 만큼 부가된 상태를 유지해야 하고, 연속된 데이터 '1' 사이에 '0'이 적어도 d개가 존재해야 하고 k 개는 초과하지 않아야 하는 추가적인 조건을 갖는다. 첫 번째 조건은, 일련의 '1'이 연속적으로 기록되는 경우, 재생되는 펄스 군에 의해 발생되는 심볼간의 간섭을 제거하기 위한 것이고, 두 번째 조건은, PLL을 재생신호의 천이에 로킹시킴으로써 재생데이터로부터 클럭을 회복시키기 위한 것이다.

만일, '1'이 간섭되지 않은 연속되는 '0'의 스트링이 너무 길면, 상기 클럭 재현 PLL의 동기가 틀어지게 된다. 예를 들어, (1,7) 코드는, 기록된 '1'들 사이에 적어도 2 개의 '0'이 존재하고, 기록된 '1'들 사이에 연속적인 '0'이 7 개를 초과하지 않아야 한다.

일련의 엔코딩된 비트열은, 모듈로 2 적분 동작(modulo-2 intergration)을 통해, 하이 또는 로우 신호 값을 갖는 비트 셀(Bit Cell)로 구성된 변조 신호로 변환되는데, 상기 변환된 변조 신호에서, 비트 '1'은 하이(High)에서 로우(Low), 또는 그 반대의 변화를 나타내며, 비트 '0'은, 변조 신호의 변화가 없음을 나타낸다.

상기와 같은 코드의 정보전달 효율은 정보 워드(information word)의 비트수(m)의 코드 워드(code word)의 비트수(n)에 대한 비율, 즉 m/n으로 나타난다. d와 k의 값이 주어졌을 때, 이론적인 최대 코드율을 샤논 용량(Shannon capacity)라고 한다. 도 1은 d=1일 때, k값에 따른 샤논 용량 C(d,k)를 도표화한 것이다. (1,7)코드 세트에 대해, 도 1에서 보는 바와 같이, 샤논 용량 C(1,7)은 0.67929의 값을 갖는다. 이 값의 의미는 (1,7)코드세트는 0.67929보다 큰 코드율을 얻을 수 없다는 것이다.

실제적으로 코드의 구현에서는 코드율이 유리수인 분수로 나타나게 된다. 지금까지는, (1,7) 코드는 2/3의 코드율을 갖는다. 2/3의 코드율은 0. 67929인 샤논 용량보다 극히 작을 뿐이며, 따라서 (1,7)코드는 상당히 효율적인 코드이다. 2/3의 코드율을 달성하기 위해서는, 2비트의 비부합 데이터를 3비트의 조건부합 비트로 변환된다.

코드율 2/3인 (1,7)코드와 이와 관련된 엔코더와 디코더를 구현하기 위한 수단이, "코드율 2/3인 (1,7)채널의 무잡음 슬라이딩 블록 코드"라는 제목의 미국특허 제 4,413,251호에 알려져 있다. 이 특허는 "Adler"를 발명자로 하여 특허되었으며, 5개의 내부 상태(internal states)로 이루어진 제한상태 finite-state 기기인 엔코더를 게시하고 있다. 미국특허 제 4,488,142호에 "비부합 데이터를 코드율 2/3인 (1,7)포맷으로 엔코딩하는 기기"가 Franaszek"를 발명자로 하여 특허되었으며, 8개의 내부 상태로 이루어진 엔코더를 제시하고 있다.

하지만, 훨씬 더 효율적인 코드, 즉 기록 매체에 기록되는 또는 전송로를 통해 전송되는 정보의 밀도가 향상될 수 있는 코드에 대한 요구는 존재하고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 m-비트의 정보 워드가 2/3보다 높은 비율로 n-비트의 코드 워드로 변환된다. 결과적으로, 같은 양의 정보가 보다 더 작은 공간에 기록될 수 있게 되고, 정보 밀도를 향상시키기는 정보 코딩을 위한 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 변환 방법은 m-비트정보 워드들을 수신하는 단계와; 상기 m-비트 정보 워드들을 n-비트코드 워드들로 변환하는 단계를 포함하여 이루어지며, 여기서, 상기m은 정수이고, 상기 n은 상기 m보다 큰 정수이고, 상기 n-비트 코드 워드들은 제1종류 및 제2종류의 코딩 상태들로 나누어지고, 상기 제1종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0으로 시작하고, 제2종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0 또는 1로 시작하며, 상기 n-비트 코드워드 내의 연속된 "1" 사이에 있는 최소 "0"의 수는 1인 것을 특징으로 한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 코딩 장치는 m-비트 정보워드들을 수신하며, 상기 m-비트 정보워드들은 n-비트 코드워드들로 변환하는 변환기를 포함하여 구성되며, 여기에서 상기 m은 정수이고 상기 n은 상기 m보다 큰 정수이고, 상기 n-비트 코드워드들은 제1 및 제2 종류(kind)의 코딩 상태들(states)로 나누어지고, 상기 제1종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0으로 시작하고 제2종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0 또는 1로 시작하며, 상기 n-비트 코드워드 내의 연속된 "1" 사이에 있는 최소 "0"의 수는 1인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, n-비트 코드 워드는 제 1 유형과 제 2 유형으로 나뉘어지며, 이전의 m-비트 정보 워드가 제 1 유형의 n-비트 코드 워드로 변환되었다면 m-비트 정보 워드는 제 1 유형 또는 제 2 유형의 n-비트 코드 워드로 변환되고, 이전의 m-비트 정보 워드가 제 2 유형의 n-비트 코드 워드로 변환되었다면 제 1 유형의 n-비트 코드 워드로 변환되는 제 1, 2 종류의 코딩 상태로 나뉘어진다. 일 실시예에서 제 1유형의 n-비트 코드 워드는 0으로 끝나고, 제 2유형의 n-비트 코드 워드는 1으로 끝나고, 제 1유형의 n-비트 코드 워드는 0으로 시작되며, 제 2유형의 n-비트 코드 워드는 0 또는1으로 시작된다. 더욱이, 본 발명에 따른 실시예에서, n-비트 코드 워드는 최소한 한 개 최대한 k개의 0이 연속된 1들 사이에 와야 한다는 (1,k)의 dk-조건을 만족시킨다.

본 발명의 다른 실시예에서, 본발명에 따른 코딩 장치와 방법은 기록 매체에 정보를 기록하고 본 발명에 따른 기록 매체를 제조하기 위해 채용되었다.

또 다른 본 발명의 실시예에서, 본 발명의 코딩 장치와 방법은 나아가 정보를 전송하는 목적으로 채용되었다.

본 발명에 따른 디코딩 방법과 장치에서, 코딩 방법 및 장치에 따라 만들어진 n-비트 코드 워드는 m-비트 정보 워드로 디코딩 된다. 디코딩은 다음의 n-비트 코드 워드의 상태를 결정하는 것을 수반하며, 상태 결정에 근거하여, 현재의 n-비트 코드 워드는 m-비트 정보 워드로 변환된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 디코딩 장치와 방법은 기록 매체로부터 정보를 재생하기 위해 채용된다.

또 다른 본 발명의 실시예에서, 본 발명에 따른 디코딩 장치와 방법은 매체를 통해 전송되는 정보를 수신하기 위해 채택된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 일반적인 코딩 방법은 코딩 방법의 특정한 제 1 실시예에 따라 설명될 것이다. 다음, 본 발명에 따른 일반적인 코딩 방법은 상기 제 1 실시예의 문맥에서 설명될 것이다. 본 발명에 따른 다양한 장치들은 그 후에 기술될 것이다. 특히, 본 발명에 따른 코딩 장치, 기록 장치, 전송 장치, 디코딩 장치, 재생 장치 그리고 수신 장치가 설명될 것이다. 다음, 본 발명에 따른 추가적인 코딩 실시예들이 설명될 것이다.

코딩방법

본 발명에 따라, m-비트 정보 워드는, 코드율 m/n이 2/3보다 크도록 n-비트 코드 워드로 변환된다. 상기 코드 워드는, "0"으로 끝나는 코드 워드를 포함하는 제 1유형(type)과 "1"로 끝나는 코드 워드를 포함하는 제 2유형(type)으로 나뉘어진다. 따라서, 상기 제 1유형의 코드 워드들은 두개의 서브그룹 E00, E10으로 구분되고, 상기 제 2유형의 코드 워드는 두개의 서브그룹 E01, E11로 구분된다.

상기 코드 워드 서브그룹 E00은 "0"으로 시작하고 "0"으로 끝나는 코드 워드를 포함하고, 상기 코드 워드 서브그룹 E01은 "0"으로 시작하고, "1"로 끝나는 코드 워드를 포함하고, 코드 워드 서브그룹 E10은 "1"로 시작하고, "0"으로 끝나는 코드 워드를 포함하고, 코드 워드 서브그룹 E11은 "1"로 시작하고, "1"로 끝나는 코드 워드를 포함한다.

또한, 상기 코드 워드들은 적어도 하나의 제 1종류(kind)의 상태(state)와, 적어도 하나의 제 2종류의 상태로 나뉘어진다. 제 1종류의 상태는 단지 "0"으로 시작하는 코드 워드들을 포함하고, 상기 제 2종류의 상태는 "0" 이나 "1" 중 어느 하나로 시작하는 코드 워드들을 포함한다.

제 1실시예에 따른 코딩방법

본 발명에 따른 바람직한 제 1실시예에 있어서, 9-비트 정보 워드는 13-비트의 코드 워드로 변환된다. 상기 코드 워드는 (1,k)의 조건을 만족하며, 제 1종류(kind)의 3개의 상태와, 제 2종류의 2개의 상태로 나뉘어진다. 그래서 전체는 5개의 상태를 갖게 된다. k-제한조건(constraint; 구속)을 완화하기 위해서, 세개의 코드 워드 즉, "0000000000000", "0000000000001" 및 "0000000000010"와 같은 코드 워드는 엔코딩표들(encoding tables)로부터 금지된다.

엔코딩을 수행하기 위해, 각 상태에 있는 각 13-비트 코드 워드는 코딩 상태 방향과 관련된다. 상기 상태 방향은 엔코딩 과정 중 코드 워드가 선택되는 다음 상태를 나타낸다. 상기 상태 방향은, "0"으로 끝나는 코드 워드 (즉, 서브그룹 E10, E00내의 코드 워드)가 r=5개의 상태 중 임의의 하나를 가리키는 상태 방향과 관련되도록 하고, 반면에 "1"로 끝나는 코드 워드 (즉, 서브그룹 E01, E11내의 코드 워드)가 제 1종류의 상태들 중에서 하나만을 가리키는 상태 방향과 관련되도록 하는 방식으로 코드 워드에 할당된다. 이는 d=1 제한조건을 만족시키기 위함이다. 즉, 1로 끝나는 코드 워드 다음, 다음에 오는 코드 워드는 0으로 시작할 것이다.

또한, 이하에서 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 동일한 코드 워드는 동일 상태 내에서는 다른 정보 워드에 할당될 수 있지만, 다른 상태들은 동일한 코드 워드를 포함할 수 없다. 특히, 서브그룹 E10, E00 내의 코드 워드들은 하나의 상태 내에서 다른 정보 워드에 5번 할당될 수 있고, 반면에 서브그룹 E11, E01 내의 코드 워드들은 하나의 상태 내에서 다른 정보 워드에 3번 할당될 수 있다.

제1유형의 코드 워드에 대해서는, 서브그룹 E00 내에 231개의 코드 워드, 서브그룹 E10 내에 144개의 코드 워드가 있으므로, 1875 (5*(231+144))개의 "코드 워드-상태 방향"의 조합(combination)이 생긴다. 제 2유형의 코드 워드에 대해서는, 서브그룹 E01 내에 143개의 코드 워드, 서브그룹 E11 내에 89개의 코드 워드가 있으므로, 696 (3*(143+89))개의 "코드 워드-상태 방향"의 조합이 생긴다. 따라서, 전체적으로 1875+696=2571 개의 "코드 워드-상태 방향"의 조합이 존재하게 된다.

m-비트 정보 워드에 대해서, 2^m개의 정보 워드가 존재한다. 따라서, 9-비트의 정보 워드에 대해서, 512(=2⁹)개의 정보 워드가 존재한다. 상기엔코딩(encoding) 실시예에서 5개의 상태가 있으므로, 2561(512x5)개의 "코드 워드-상태 방향"의 조합이 필요하다. 따라서, 2571 - 2561 = 10 개의 나머지 조합을 남겨둔다.

다양한 서브그룹내의 이용 가능한 코드 워드들은, 전술한 제한조건들에 부합되게 제 1, 제 2 종류(kind)의 상태로 분배된다. 도 2는 다양한 서브그룹(subgroup)의 코드 워드가 어떻게 다양한 상태로 할당되는 지를 보여주는 예이다. 도 2에 제시된 바와 같이, 도2의 실시예에서는, 상태 1, 2 및 3은 제 1종류(kind)에 속하는 상태이고, 상태 4와 5는 제 2종류에 속하는 상태이다.

사이즈 230인 서브그룹 E00을 예로 들면, 서브그룹 E00 은 각각 상태 1, 2, 3에서 76개의 코드 워드를 포함하며, 상태 4 와 5에서 코드 워드 한 개씩을 더 갖는다. 그리고, 상태 1을 예로 들면, 상태 1에서, "코드 워드-상태 방향"의 조합의 수는 5x76+3x44 = 5129 개가 되는 데, 이는 9-비트의 정보 워드가 할당될 수 있음을 의미한다.

제 1유형(type)의 각 코드 워드는 상태 방향으로서 5개의 다른 상태 중 어떤 상태로도 할당될 수 있으므로, 하나의 상태 내에서 5번 사용될 수 있는 반면에, 상기 제 2유형의 각 코드 워드는, d=1인 제한조건으로 인해, 상태 방향으로서 제 1종류의 3개 상태들 중에서 하나로만 할당될 수 있으므로, 하나의 상태 내에서 3번 사용될 수 있다.

도 2에 도시된 r=5개의 코딩 상태 중, 어떤 것도, 9-비트의 정보 워드를 수용할 수 있는 적어도 512개의 정보 워드에 할당할 수 있는 코드 워드를 가지는 것을 입증할 수 있다. 앞서 설명한 방식대로, 임의의 일련의 9-비트 정보 워드들은 유일하게 일련의 코드 워드로 변환될 수 있다.

도 4a-4h는, 9-비트 정보 워드를 13-비트 코드 워드로 변환하기 위한 실시예에 따른 완전한 변환 표(complete translation table)를 나타내는 도이다. 도 4a-4h의 변환 표에는 각 코드 워드에 할당된 상태 방향이 표기되어 있다. 특히, 도 4a-4h에서, 제1 열(column)은 제2열의 정보 워드의 10진법(decimal notation)를 나타낸다. 제 3, 5, 7, 9, 11 열들은 각각 상태 1, 2, 3, 4, 5 상태에서 정보 워드들에 할당된 코드 워드(당해 기술분야에서는 "채널비트" 라고도 한다)를 나타낸다. 제 4, 6, 8, 10, 12열들은 각각 1, 2, 3, 4, 5의 각 숫자에 의해, 제 3, 5, 7, 9, 11열의 코드 워드에 관련된 상태 방향을 나타내고 있다.

일련의 정보 워드의 일련의 코드 워드로의 변환에 대해 도 5를 참조하여 좀 더 설명한다. 도 5의 제 1열은 위에서 아래로, 일련의 연속적인 9-비트 정보 워드를 나타낸 것이고, 제 2열은 이러한 정보 워드들의 십진수 값을 괄호 안에 나타낸 것이다. 상기 제 3열 "state" 은 정보 워드의 변환을 위해 사용될 코딩 상태를 나타낸 것이다. 상기 상태(state)는 이전의 코딩워드가 전달되었을 때 (예를 들면, 이전의 코드 워드의 상태 방향) 내려간다(laid down). 제 4열 "code words"는 도 4a-4h의 변환 표에 따른 정보 워드에 할당된 코드 워드를 포함한다. 제 5열 "next state"은 제 4열의 코드 워드와 관련된 상태 방향을 나타내며, 또한 도 4a-4h의 변환 표에 의해 결정된다.

도 5의 제1열에 보여진 일련의 정보 워드들로부터의 첫번째 워드는 십진법에서 1의 워드 값(word value)을 갖는다. 일련의 정보 워드에 대한 변환이 초기화되었을 때의 코딩 상태는 상태1(S1)이라고 가정한다. 그러면, 첫번째 워드는, 변환 표의 상태1의 코드 워드에 따라 코드 워드 "0000000000100"로 변환된다. 동시에, 상태 1의 십진수 값1을 표현하는 코드 워드 "0000000000100"에 할당된 상태 방향이 상태2이기 때문에 다음 상태(next state)는 상태2(S2)가 된다. 이는 다음 정보 워드 (십진수 3)가 상태2의 코드 워드를 사용하여 변환될 것임을 의미한다. 결과적으로, 십진수 값3을 가진 다음 정보 워드는 코드 워드 "0001010001010"으로 변환된다. 이와 같은 방법으로, 십진수 값 5, 12, 19을 가진 정보 워드들은 변환된다.

디코딩 방법

이하에서는, 기록 매체로부터 수신된 n-비트 코드 워드(이 실시예에서는, 13-비트 워드)를 디코딩하는 방법을 도 4a-4h를 참조하여 상세히 설명한다.

이를 설명하기 위해, 예를 들면, 기록 매체로부터 수신되는 일련의 연속되는 코드 워드의 워드 값들이 "0000000000100", "0001010001010", "0101001001001"이라고 가정한다. 도 4a-4h의 변환 표로부터, 첫번째 코드 워드 "0000000000100"는 정보 워드 0, 1, 2, 3, 4에 할당되며, 상태 방향 1, 2, 3, 4, 5에 각각 할당된다. 다음 코드 워드 값은 "0001010001010" 이고, 이 값은 상태 2의 코드 워드 세트(set)에 속한다. 이는 첫번째 코드 워드 "0000000000100" 가 상태 방향 2임을 의미한다.

상태 방향 2를 갖는 첫 번째 코드 워드 "0000000000100"는 십진수 값 "1"을 갖는 정보 워드를 나타낸다. 따라서, 첫 번째 코드 워드 "000000001"는 십진수 값 "1"을 갖는 정보 워드를 표현하는 것으로 결정된다.

또한, 세 번째 코드 워드 "0101001001001"는 상태 4의 요소이다. 따라서, 두 번째 코드 워드 "0001010001010"은 십진수 값 "3"을 갖는 정보 워드를 표현한다는 상기와 동일한 방식에 의해 결정된다. 이와 같은 방식에 의해 다른 코드 워드들이 디코딩될 수 있다. 현재의 코드 워드를 유일한 정보 워드로 디코딩하기 위해서는 현재의 코드 워드와 다음의 코드 워드가 확인되어야 함에 주목할 필요가 있다.

코딩 장치

도 3은 본 발명에 따른 코딩 장치(124)에 대한 실시예를 나타낸 도이다. 상기 코딩 장치(124)는 m-비트 정보 워드를 n-비트 코드 워드로 변환한다. 여기서, 서로 다른 코딩 상태 r의 개수는 s-비트로 표현된다. 예를 들면, 코딩 상태 r의 수가 5개인 경우에, s는 3이 된다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 코딩 장치(124)는 (m+s)의 이진 입력신호를 (n+s)의 이진(binary) 출력신호로 변환하기 위한 변환기(50)를 포함한다. 바람직한 실시예에서는, 상기 변환기(50)는, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 변환 표를 저장하는 롬(ROM; read only memory)과, m+s 이진 입력신호에 근거하여 상기 변환 표를 어드레싱하는 어드레스(address) 회로를 포함한다. 한편, 롬(ROM)대신에, 상기 변환기(50)는, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 상기 변환 표에서와 동일한 결과를 얻을 수 있게 하는 조합 논리회로(combinatorial logic circuit)를 포함할 수 있다.

상기 변환기(50)의 입력단으로부터, m 입력단은 m비트 정보 워드를 수신하기 위하여 제1버스(51)에 연결된다. 상기 변환기(50)의 출력단으로부터, n 출력단은 n비트 코드 워드를 전달하기 위하여 제 2버스(52)에 연결된다. 또한, s 입력단은 순시 코딩 상태(instantaneous coding state)를 가리키는 상태워드를 수신하기 위하여 s-비트 제 3버스(53)에 연결된다. 상기 상태워드는, 예를 들어 s개의 플립플롭을 포함하는 버퍼 메모리(54)로부터 전달된다. 상기 버퍼 메모리(54)는, 상태워드로서 자신으로 로드(load)될 상태 방향을 수신하기 위하여 제4버스(55)에 연결된 s 개의 입력단을 갖는다. 상기 버퍼 메모리(54)로 로드될 상태 방향을 전달하기 위해, 상기 변환기(50)의 s 출력단이 사용된다.

상기 제2버스(52)는 병렬-직렬 변환기(56)의 병렬 입력단으로 연결된다. 상기 병렬-직렬 변환기(56)는 상기 제2버스(52)를 통해 수신한 코드 워드를 직렬 비트 스트링(string)으로 변환한다. 신호선(57)은 상기 직렬 비트 스트링을 변조 회로(58)에 인가한다. 상기 변조회로(58)는 상기 비트 스트링을 변조 신호로 변환한다. 이후, 상기 변조된 신호는 신호선(60)을 통해 전달된다. 상기 변조회로(58)는 모듈라(modula)-2 적분기와 같이 이진 데이터를 변조 신호로 변환하는 널리 공지된 회로이다.

상기 코딩 장치의 동작을 동기화시키기 위한 목적으로, 상기 코딩 장치는, 예를 들어, 상기 병렬-직렬 변환기(58)의 타이밍을 제어하고, 상기 버퍼 메모리(54)의 로딩의 타이밍을 제어하기 위한 클럭신호를 발생하기 위한 통상적인 유형의 클럭 발생 회로(도시하지 않음)를 포함한다.

상기 변환기(50)는 m-비트의 정보 워드와 s-비트의 상태워드를 상기 제1버스(51)와 제3버스(53)으로부터 각각 수신한다. 상기 s-비트 상태워드는 m-비트 정보 워드를 변환할 때 사용하는 변환 표에서의 상태를 가리킨다. 따라서, m-비트 정보 워드의 값에 근거하여, 상기 n-비트 코드 워드는 s-비트 상태워드에 의해 확인된 상태 내의 코드 워드로부터 결정된다. 또한, n-비트 코드 워드와 관련된 상태 방향이 결정된다. 상기 상태 방향, 즉 그 값은 s-비트 이진 워드로 변환되거나, 상기 상태 방향이 s-비트 이진워드로 변환 표에 저장된다. 상기 변환기(50)는 n-비트 코드 워드를 제2버스(52)로 출력하고, s-비트 상태 방향을 제 4버스(55)로 각각 출력한다. 상기 버퍼 메모리(54)는 상기 s-비트 상태 방향을 상태 워드로 저장하고, 상기 s-비트 상태워드를 제3버스(53)를 통해 상기 변환기(50)의 다음 m-비트 정보 워드의 수신시점에 동기화시켜 상기 변환기(50)에 인가한다. 이러한 동기화는 상기 설명한 바와 같이 클럭신호에 근거하여 이루어지게 된다.

상기 제 2버스(52)상의 n-비트 코드 워드는 상기 병렬-직렬 변환기(56)에 의해 직렬 데이터로 변환되고, 그 변환된 직렬 데이터는 상기 변조기(58)에 의해 변조 신호로 변환된다. 상기 변조 신호는 기록 또는 전송을 위해 추가 처리과정을 겪게 된다.

기록 장치

도 6은 도3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 코딩 장치(124)를 포함하는 정보를 기록하기 위한 기록장치를 도시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, m-비트 정보는 상기 코딩 장치(124)를 통해 변조 신호로 변환된다. 상기 코딩 장치(124)에 의해 생성된 변조 신호는 제어 회로(123)로 전달된다. 상기 제어 회로(123)는 변조 신호에 상응하는 마크(mark) 패턴이 기록 매체(110)에 기록되도록 상기 제어 회로(123)에 인가된 변조 신호에 따라 광픽업 또는 레이저 다이오드(122)를 제어하기 위한 일반적인 제어 회로가 될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 기록 매체(110)를 예로써 도시한 것이다. 도시된 상기 기록 매체(110)는 롬(ROM) 타입의 광디스크이다. 반면, 본 발명에 따른 기록 매체(110)는 롬 타입의 광 디스크에 한정되지 않고, WORM(write-once read-many; WORM)광 디스크, RAM(random accessible memory; RAM) 광디스크와 같은 형태의 광디스크가 될 수 있다. 또한, 상기 기록 매체(110)는 광디스크에 제한되지 않고, 자기디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 자기 테이프 등과 같은 형태의 기록 매체가 될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 기록 매체(110)는 트랙(111)에 정렬된 정보 패턴들을 포함한다. 특히, 도 7은 상기 트랙(111)의 일방향(114)을 따라 확대된 트랙(111)을 나타낸다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 트랙(111)은 피트(pit) 영역(112)과 비피트(non-pit) 영역(113)을 포함하고 있다. 일반적으로, 피트와 비피트 영역(112,113)은 변조 신호(115)의 상수 신호 구간(constant signal regions)(코드 워드에서 "0"을 나타내고, 피트와 비피트 영역 사이의 천이(transitions)는 변조 신호(115)에서의 논리 상태 천이(코드 워드에서 1들)를 나타낸다.

상기 설명한 바와 같이, 상기 기록 매체(110)는 먼저 변조 신호를 생성하고, 그 다음 변조 신호를 상기 기록 매체(110)에 기록함으로써 얻어질 수 있다. 대안적으로, 기록 매체가 광디스크이면, 상기 기록 매체(110)는 공지된 마스터링(mastering)과 복제 기술(replica techniques)로써 얻어질 수 있다.

전송 장치

도 8은 도3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 코딩 장치(124)를 포함하는 정보를 전송하기 위한 전송 장치를 나타낸 도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, m-비트 정보 워드는 상기 코딩 장치(124)에 의해 변조 신호로 변환된다. 이후, 전송기(150)는 상기 변조 신호를, 자신이 속하는 통신시스템에 좌우되는 전송을 위한 형태로 변환하기 위해 추가 처리과정을 수행하게 되고, 공기(또는 공간), 광섬유, 케이블, 도체 등과 같은 통신매체를 통해 상기 변환된 변조 신호를 전송한다.

디코딩 장치

도 9는 본 발명에 따른 디코더(decoder)를 나타낸 도이다. 상기 디코더는 도 3의 변환기의 역과정(reverse process)을 수행하며, 본 발명에 따른 n-비트 코드 워드를 m-비트 정보 워드로 변환한다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 디코더(100)는 제1참조표(Look-up Table; LUT)(102)와 제 2참조표(104)를 포함한다. 상기 제 1및 2 참조표(102,104)는 디코딩되는 n-비트 코드 워드를 생성하기 위해 사용된 변환 표를 저장한다. 여기서, K는 시간을 나타내며, 상기 제1참조표(102)는 (K+1)번째 n-비트 코드 워드를 수신하고, 상기 제2 참조표(104)는 상기 제1참조표(102)의 출력과 K번째 n-비트 코드 워드를 수신한다. 따라서, 상기 디코더(100)는 슬라이딩 블록(sliding block) 디코더와 같이 동작한다. 매 블록 시간 순간에, 상기 디코더(100)는 하나의 n-비트 코드 워드를 하나의 m-비트 정보 워드로 디코딩하고, 직렬 데이터에서 다음 n-비트 코드 워드( "채널 비트 스트림"으로도 불리어진다)로 진행한다.

상기 제1참조표(102)는 상기 저장된 변환 표로부터 (K+1)번째 코드 워드의 상태를 결정하고, 그 결정된 상태를 상기 제2참조표(104)로 출력한다. 상기 제1참조표(102)의 출력은 1부터 r (여기서, r은 변환 표에 있는 상태의 수를 표기한 것이다)까지의 범위 내의 이진수(binary number)이다. 상기 제2 참조표(104)는 상기 저장된 변환 표를 사용하는 K번째 코드 워드로부터 K번째 코드 워드와 관련된 가능한 m-비트 정보 워드를 결정한 후, 상기 제1참조표(102)와 상기 저장된 변환 표로부터 상태 정보를 사용하여 n-비트 코드 워드에 의해 표현되는 가능한 m-비트 정보 워드들 중에서 특정한 하나를 결정한다.

단지 설명의 보충만을 위해, n-비트 코드 워드는 도 4a-4h의 변환 표를 사용하여 만들어진 13-비트 코드 워드라고 가정한다. 도 5를 참조하여, (K+1)번째 13-비트 코드 워드가 "0001010001010"이면, 상기 제1참조표(102)는 그 코드 워드의 상태를 상태2로 결정한다. 또한, K번째 13-비트 코드 워드가 "0000000000100" 이면, 상기 제2참조표(104)는 K번째 13-비트 코드 워드가 십진수 0, 1, 2, 3 또는 4의 값을 갖는 9-비트 정보 워드들 중에서 하나를 나타내는 것이라고 결정한다. 그리고, 다음 상태 또는 상태 2의 상태 방향이 상기 제1 참조표(102)에 의해 제공되기 때문에, 상기 제2참조표(104)는, 상태 방향 2와 관련된 13-비트 코드 워드 "0000000000100"가 십진수 1의 값을 가진 9-비트 정보 워드를 표현하고 있으므로, K번째 13-비트 코드 워드는 십진수 1의 값을 가진 9-비트 정보 워드를 표현하는 것으로 결정한다.

재생장치

도 10은 도9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 디코더(100)를 포함하는 재생장치를 도시한 것이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 재생 장치는, 본 발명에 따라 기록 매체(110)를 읽어내는 공지된 형태의 광픽업(optical pick-up)(122)을 포함하고 있다. 상기 기록 매체(110)는 이전에 설명한 바와 같은 형태의 기록 매체가 될 수 있다. 상기 광픽업(122)은 기록 매체(110)상의 정보 패턴에 따라 변조된 아날로그 독출 신호(read signal)를 만들어낸다. 검출회로(125)는 상기 독출 신호를 통상의 방법에 따라 상기 디코더(100)가 수신할 수 있는 형태의 이진 신호로 변환한다. 상기 디코더(100)는 m-비트 정보 워드를 얻기 위해 상기 이진 신호를 디코딩한다.

수신 장치

도 11은 도9에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 디코더(100)를 포함하고 있는 수신장치를 도시한 것이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 수신장치는 공기(또는 공간), 광섬유, 케이블, 도체 등과 같은 매체를 통해 전송된 신호를 수신하는 수신기(160)를 포함한다. 상기 수신기(160)는 수신 신호를 상기 디코더(100)가 수용할 수 있는 형태의 이진 신호로 변환한다. 상기 디코더(100)는 m-비트 정보 워드를 얻기 위해 상기 이진 신호를 디코딩한다.

제 2실시예에 따른 코딩방법

도 12, 13a-13c는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예에 따르면, 9-비트의 정보 워드를 13-비트의 코드 워드로 변환함으로써 2/3보다 높은 코딩율이 달성된다. 여기서, 코딩 상태 r은 13이다. 코딩 상태의 8개는 제1종류(kind)의 코딩 상태고, 코딩 상태의 5개는 제2종류의 코딩 상태다. 또한, 코드 워드는 (1,k)의 제한조건을 만족한다. 도 12는 제1실시예의 도 2에 상응하는 것이며, 제2실시예에서 각 상태에의 코드 워드의 분할을 예시한 것이다.

상기 설명한 바와 같이, "0"으로 끝나는 코드 워드, 즉 서브그룹 E00, E10내의 코드 워드는 r=13 상태들 중 어떤 상태로도 진입하는 것이 허용된다. 반면에, "1"로 끝나는 코드 워드, 즉 서브그룹 E01, E11내의 코드 워드는 제1종류(kind)(상태1부터 상태 8)의 상태로만 진입할 수 있다.

따라서, 서브그룹 E00, E10내의 코드 워드는 다른 정보 워드에 13번 할당될 수 있는 반면에, 서브그룹 E01, E11내의 코드 워드는 다른 정보 워드에 8번 할당될 수 있다.

도 12를 참조하면, 서브그룹 E00은 상태1에 24개의 코드 워드를 가지며, 서브그룹 E01은 상태 1에 25개의 코드 워드를 가진다. 따라서, "코드 워드-상태 방향"의 조합의 수는 (13x24)+(8x25)=512개가 된다. 이는 9-비트의 정보 워드가 할당될 수 있음을 의미한다. 이는 r=13개의 코딩 상태 중 어떤 것으로부터 9-비트의 정보 워드를 수용하기에 충분한 정보 워드에 할당할 수 있는 적어도 512개의 정보 워드가 있음을 입증할 수 있다.

도 13a-13c는 제1실시예에 대한 변환 표를 설명하는 도 4a-4h와 같은 방식으로 제2실시예에 대한 변환 표의 처음, 중간, 끝 부분을 나타낸 도이다.

제 3실시예에 따른 코딩방법

도 14 및 15a-15c는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에 따르면, 11-비트의 정보 워드를 16-비트의 코드 워드로 변환함으로써 2/3보다 높은 코딩율이 달성된다. 여기서, 코딩 상태 r수는 13이고, 코딩 상태의 8개는 제1종류(kind)의 코딩 상태고, 5개는 제2종류의 코딩 상태다. 또한, 코드 워드는 (1,k)의 제한조건을 만족한다. 도 14는 제1실시예의 도 2에 상응하는 것이며, 제3실시예에서 각 상태에의 코드 워드의 분할을 예시한 도이다. r=13개의 코딩 상태 중 어떠한 코딩 상태로부터 11-비트의 정보 워드를 충분히 수용할 수 있는 적어도 2048개의 정보 워드가 코드 워드에 할당될 수 있음을 입증할 수 있다.

도 15a-15c는 제1실시예에 대한 변환 표를 설명하는 도 4a-4h와 같은 방식으로 제3실시예에 대한 변환 표의 처음, 중간, 끝 부분을 나타낸 도이다.

제 4실시예에 따른 코딩방법

도16과 17a-17c는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도이다.

본 실시예에 따르면, 13-비트 정보 워드를 19-비트 코드 워드로 변환함으로써, 2/3보다 높은 코딩율이 달성된다. 여기서, 코딩 상태 r은 5이며, 코딩 상태의 3개는 제1종류(kind)의 코딩 상태고, 코딩 상태의 2개는 제2종류의 코딩 상태다. 또한, 코드 워드는 (1,k)의 제한조건을 만족한다. 도 16은 제1실시예의 도 2에 상응하는 것이며, 제4실시예에서 각 상태에의 코드 워드의 분할을 예시한 것이다. r=5개의 코딩 상태 중 어떠한 코딩 상태로부터 13-비트의 정보 워드를 충분히 수용할 수 있고, 코드 워드에 할당될 수 있는 적어도 8192개의 정보 워드가 있음을 입증할 수 있다.

도 17a-17c는 제1실시예에 대한 변환 표를 설명하는 도 4a-4h와 같은 방식으로 제4실시예에 대한 변환 표의 처음, 중간, 끝 부분을 나타낸 도이다.

이상에서 설명한 바와 같이, m-비트 정보 워드는 2/3보다 높은 코드율에서 n-비트 코드 워드로 변환된다. 결과적으로, 동일한 정보의 양이 적은 공간에 기록될 수 있고, 정보 밀도가 증가된다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위 내에서 효과를 가져오는 변형 및 수정될 수 있다.

도 1은 k 값에 따른 d=1과 k에 대한 샤논(Shannon) 용량 C(d, k)를 도표화한 것이고;

도 2는, 제 1실시예에서 다양한 서브그룹(subgroup)의 코드 워드가 어떻게 다양한 상태로 할당되는 지를 보여주는 예이고,

도 3은 본 발명에 따른 코딩 장치의 일 실시예를 보여주는 것이며;

도 4a-4h는 9-비트의 정보 워드를 13-비트의 코드 워드로 변환하는 제 1 실시예에 따른 완전한 변환 표(complete translation table)를 보여주는 것이며;

도 5는 도 4a-4h의 변환 표를 이용하여 일련의 정보 워드가 일련의 코드 워드로 변환하는 것을 예시한 것이고;

도 6은 본 발명에 따른 기록 장치의 일 실시예를 도시한 것이고;

도 7은 본 발명에 따른 기록 매체와 변조된 신호를 예시한 것이고;

도 8은 본 발명에 따른 전송 장치를 예시한 것이고;

도 9는 본 발명에 따른 디코딩 장치를 나타낸 것이고;

도 10은 본 발명에 따른 재생 장치를 나타낸 것이고;

도 11은 본 발명에 따른 수신 장치를 나타낸 것이고;

도 12는 제 2실시예에서 다양한 서브그룹(subgroup)의 코드 워드가 어떻게 다양한 상태로 할당되는 지를 보여주는 예이고;

도 13a 내지 13c는 9-비트의 정보 워드를 13-비트의 코드 워드로 변환하는 제 2 실시예에 따라 변환 표의 처음, 중간, 끝 부분을 보여주는 것이고;

도 14는 제 3실시예에서 다양한 서브그룹(subgroup)의 코드 워드가 어떻게 다양한 상태로 할당되는 지를 보여주는 예이고;

도 15a 내지 15c는11-비트의 정보 워드를 16-비트의 코드 워드로 변환하는 제 3 실시예에 따른 변환 표의 처음, 중간, 끝 부분을 보여주는 것이고;

도 16은 제 4 실시예에서 다양한 서브그룹의 코드 워드가 어떻게 다양한 상태로 할당되는지를 보여주는 예이고;

도 17a 내지 17c는 13-비트의 정보 워드를 19-비트의 코드 워드로 변환하는 제 4 실시예에 따른 변환 표의 처음, 중간, 끝 부분을 보여주는 예이다.

Claims (6)

1. m-비트정보 워드들을 수신하는 단계와;

   상기 m-비트 정보 워드들을 n-비트코드 워드들로 변환하는 단계를 포함하여 이루어지며, 여기서, 상기m은 정수이고, 상기 n은 상기 m보다 큰 정수이고, 상기 n-비트 코드 워드들은 제1종류 및 제2종류의 코딩 상태들로 나누어지고, 상기 제1종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0으로 시작하고, 제2종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0 또는 1로 시작하며, 상기 n-비트 코드워드 내의 연속된 "1" 사이에 있는 최소 "0"의 수는 1인 것을 특징으로 하는 변환 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 n-비트 코드워드들은 상기 제1종류의 p개의 코딩 상태와, 상기 제2종류의 q개의 코딩 상태로 나누어지며, 여기서 상기 p 및 q는 1보다 같거나 큰 정수인 것을 특징으로 하는 변환 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 p 및 q개의 코딩 상태 각각은 다른 p 및 q개의 코딩 상태에 있는 n-비트 코드워드 와는 상이한 n-비트 코드워드를 갖는 것을 특징으로 하는 변환 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 m-비트 정보워드를 n-비트 코드워드로 변환하는 단계에서 이전의 n-비트 코드워드가 1로 끝날 경우, m-비트 정보워드를 제1종류의 코딩상태에 속한 n-비트 코드워드로 변환하는 것을 특징으로 하는 변환 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 m-비트 정보워드를 n-비트 코드워드로 변환하는 단계에서 이전의 n-비트 코드워드가 0으로 끝날 경우, m-비트 정보워드를 제2종류의 코딩상태에 속한 n-비트 코드워드로 변환하는 것을 특징으로 하는 변환 방법.
6. m-비트 정보워드들을 수신하며, 상기 m-비트 정보워드들은 n-비트 코드워드들로 변환하는 변환기를 포함하여 구성되며, 여기에서 상기 m은 정수이고 상기 n은 상기 m보다 큰 정수이고, 상기 n-비트 코드워드들은 제1 및 제2 종류(kind)의 코딩 상태들(states)로 나누어지고, 상기 제1종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0으로 시작하고 제2종류의 코딩 상태에 속한 코드워드는 0 또는 1로 시작하며, 상기 n-비트 코드워드 내의 연속된 "1" 사이에 있는 최소 "0"의 수는 1인 것을 특징으로 하는 코딩 장치.