KR20080097917A - 채널 코딩 및 디코딩을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

dk-인코더 단(101)과 사전 코딩 단(103)을 포함하는 채널 인코더에서, RMTR 제약(r)의 준수가 달성되는데, 이는 dk-인코더(101)와 사전 코더(103) 사이에서, 금지된 패턴(fp)의 발생을 금지된 패턴(fp)과 동일한 길이를 가지는 현재 대체 패턴으로 대체하는 RMTR 인코더(102)를 통해 데이터가 전달되기 때문이다. 2개의 상이한 대체 패턴(rp1, rp2)의 사전 한정된 세트로부터 현재 대체 패턴을 적절히 선택함으로써, DC-제어가 인코더 출력에 대해 달성될 수 있다. 또한 패턴 대체를 이용하는 대응하는 디코더가 설명된다.

Description

채널 코딩 및 디코딩을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHANNEL CODING AND DECODING}

본 발명은 때때로 변조 및 복조라고도 하는 채널 코딩 및 디코딩에 관한 것으로, 특히 반복 최소 천이 런렝스(RMTR: Repeated Minimum Transition Runlength) 제한된 코딩에 관한 것이다.

시간상으로 신호의 변환으로서의 저장이 대역 제한된 채널로서 모델링될 수 있고, 특히 디지털 신호 판독에 있어서, 비트 클록이 흔히 판독 신호로부터 다시 발생된다. 이 두 가지 사실 모두 런렝스 제한(RLL: Run-Length Limited) 채널 코드가 디지털 저장 매체에서 사용되는 이유이다. (d,k) 코드로 알려진 것처럼, 이들은 임의의 페이로드 워드의 임의의 시퀀스를 적어도 d개 및 많아야 k개인 "0"들을 연속하는 "1"들 사이에 가지는 채널 워드의 시퀀스로 전환한다. 다음에 나오는 트랜스코딩(transcoding) 또는 사전 코딩(precoding) 단에서, 격리된 "1"들을 포함하는 시퀀스는 그 시퀀스에서의 각각의 "1"들이 출력 신호에서의 상태 변경을 야기하는 출력 신호로 전환된다. 디지털 광학 저장에서, 그러한 상태 변경은 "피트(pit)"로부터 "공간(space)" 또는 그 반대로 행해지고, 자기 기록(magnetical recording)에 서는 상태 변경이 "플러스(plus)"로부터 "마이너스(minus)"로의 자기 지향성이거나 또는 그 반대이다. 이러한 트랜스코딩은 NRZI(non return to zero inverted) 코딩으로 알려져 있고, 수학적으로 다루기 쉽게 하기 위해, 때때로 개념상으로 진폭을 출력 값 x∈{-1,+1}으로 맵핑하는 것이 뒤에 이어진다. 저장 장치의 물리적인 기반에 관계없이, 시퀀스에서의 "1"들의 거리에 대한 제한은, 상한과 하한을 가지는 길이를 지닌 저장 트랙(track)에서의 상태 변경 사이에 물리적으로 균질한 구역으로 해석한다.

도 3은 dk-인코더(301)와 사전 코더(302)를 가지는 종래 기술의 RLL-인코더의 블록도를 보여준다. dk-인코더(301)는 사전에 한정된 개수의 2진 요소로 이루어지는 제약되지 않은(unconstrained) 데이터 투플(tuple)(u)을 {"0","1"}로부터 2진 요소의 제약된(constrained) 투플(v)로 맵핑한다. 이 경우 본 명세서에서 설명된 것처럼, "제약되지 않은"은 요소 값의 임의의 조합이 투플에서 일어날 수 있음을 의미하고, 유사하게, "제약된"은 금지되는 값의 일정한 조합을 의미한다. 이러한 제약의 결과, 제약된 투플(v)의 길이 또는 차원은 데이터 투플(u)의 차원보다 큰 점이 불가피하다. 한 가지 전형적인 예로서, 길이가 2인 데이터 투플은 길이가 3인 제약된 투플로 dk-인코딩된다. 제약된 투플(v)의 시퀀스는 최소 런렝스 제약(d)과 최대 런렝스 제약(k)을 충족시키거나 준수한다. d-제약은 연속하는 "1"들 사이에 적어도 d개의 "0(zero)"을 요구하고, k-제약은 임의의 2개의 연속하는 "1"들 사이에 많아야 k개의 "0"을 요구한다. 제약된 투플(v)은 사전 코더(302)에서 NRZI 접근법으로 저장될 사전 코딩된 투플(x)로 사전 코딩된다.

도 4는 대응하는 종래 기술의 RLL-디코더의 블록도를 보여준다. 판독 투플(x')은 사전 코더(402)에서 dk-디코딩 가능한 투플(v')로 사전 코딩되고, 후속적으로 이 dk-디코딩 가능한 투플(v')은 dk-디코더(401)에서 RLL 디코딩된 투플(u')로 dk-디코딩된다. 다음 내용들에서 "dk-인코더", "dk-디코더"와 같은 용어가 변화없이 런렝스 제한된 코딩의 원리를 나타내는 일반적인 방식으로서 사용되는 반면, "(d,k)"와 같은 형태가 각각 낮은 런렝스 제한과 높은 런렝스 제한에 관한 특정 변수를 사용하여 이용된다.

최근의 고밀도 저장 장치에서는, 코드가 추가로 또다른 제약을 준수하는 것이 치명적인(vital) 것으로 발견되었다. 최소 허용된 길이(d)의 너무 많은 런(run)이 바로 연속적인 것은 금지된다. 이는 RMTR(Repeated Minimum Transition Runlength) 제약으로 알려져 있고, 그것이 한 채널에 대해 요구된다면, 그 채널용으로 사용될 임의의 채널 인코딩 방법 또는 장치는 이러한 추가 제약이 충족되도록 하여야 한다.

RMTR 제약된 RLL 채널 코드는 블루 레이저 디스크(blue laser disk)와 같은 최근의 고밀도 광학 저장 매체에서 사용된다. 종래 기술의 채널 코딩에서, RMTR 제약을 충족하는 것은 종종 직접적으로 및 경험적으로 채널 코더 또는 코드 생성 규칙으로 "내장된다(built into)".

US4,413,251은 제약되지 않은 2진값 시퀀스를 반전 가능한 방식으로 제약된 2진값 시퀀스로 전환하기 위해 유한 상태 기계(FSM: finite state machine)와 그것과 사용될 유한 룩어헤드(lookahead) 상태-독립(state-independent) 디코더를 설명 한다. 이에 기초하여, WO 00/03392는 저장 및 통신시 높은 듀티 사이클의 제약되지 않은 2진 신호 시퀀스를 감소시키기 위한 방법 및 수단을 설명한다. 주어진 RLL 코드를 관심을 높이도록 수정함으로써, 2진 시퀀스의 높은 듀티 사이클의 RLL-코드 시퀀스로의 통상적인 맵핑은 무한정 반복되거나 배제되는 것이 억제된다. WO 00/03392에서 설명된 방법과 수단은 더 복잡한 실현예를 나타낸 것인 확장된 유한 상태 기계(FSM)를 이용한다는 단점을 가지는 것으로 보일 수 있다. 또한 그 조사 결과가 일반화될 수 있는지 또는 그 일반화 방법에 대해서는 아무것도 개시되어 있지 않다.

US 6,369,724는 RMTR 제약이 최소 런이 반복되는 코딩된 데이터 코드 시퀀스에서 검출하고, 그 다음에 이 코딩된 데이터 코드 시퀀스를 사전에 결정된 비트 시퀀스로 전환함으로써 구현되는 변조 및 복조 장치와 방법을 설명한다. 사전에 결정된 코드 시퀀스에 있어서는, 상이한 대안책이 설명되고, 선택 규칙이 주어지지만, 어느 실시예에서든 1개의 그러한 사전에 결정된 코드 시퀀스가 항상 사용된다.

본 발명은 US 6,369,724에 개시된 것과 같은 코드 대체 방식으로는, 단일 사전 결정된 코드 시퀀스가 항상 사용된다는 결점을 가지는 것으로 보여질 수 있다는 점을 알아내었다. 몇몇 그러한 패턴의 세트 중 하나의 대체 패턴을 선택하고 적용하는 것을 허용하는 대체 방식은, 예컨대 비트스트림의 실행 디지털 합과 같은 결과 비트스트림의 특징이 선택에 의해 영향을 받을 수 있다는 장점을 제공하게 된다.

종래 기술에서와 동일하게, RMTR 제약을 충족시키는 것은, RLL 코딩 또는 코드 설계로부터 개념상 분리되고, 별도의 사후 인코딩(postencoding)/사전 코딩 단계에 의해 이루어진다. 특히, 이후 외부적으로 원하는 최대 런렝스(k)보다 작은 내부 최대 런렝스(k1)를 가지는 종래의 (d, k1) RLL 제한된 코드는, 금지된 RMTR을 제거하는 후속적인 사후 인코딩 단계와 결합된다. 그 결과는 RMTL 제한을 추가로 준수하는 (d, k) RLL 제약된 코딩이다. 따라서, 연관된 디코더는 사후 인코딩 단계의 역 연산을 수행하는 사전 디코딩 단계와 함께 후속 (d,k-1)-디코더를 가진다.

달리 말해, 본 발명은 채널 인코딩 방법 및 장치를 제안하고, 이 경우 종래의 (d,k1)-인코더 또는 인코딩이 RMTR 제약을 준수하는 것을 달성하는 별도의 사후처리(postprocessing) 단계와 결합된다. 이 사후처리는 RMTR 제약을 위반하게 되는, 금지된 패턴이라고도 하는 이들 비트 시퀀스를, 내부 최대 런렝스 한계(k1) 외 부에 있지만 한계인 k>k1 내에 있는 대체 패턴이라고 하는 다른 비트 시퀀스로 대체함으로써 행해진다. 본 발명은 또다른 대체 패턴을 제공하는 사후 인코딩 단계가 RMTR 위반 비트 패턴을 대체하기 위해 사용되는 것을 가능하게 한다. 또다른 대체 패턴 사이에서 적절히 선택함으로써, 실행 디지털 합(RDS: running digital sum)에 의해 설명된 것과 같은 출력 비트스트림의 저주파수 콘텐츠와 같은 결과 비트스트림의 특징과 특성이 유리하게 영향을 받을 수 있다.

유리하게, 본 발명에 따른 코드는 금지된 런렝스의 추가 특징을 가지도록 설계될 수 있고, 이 경우 k1보다 크고 k보다 작은 일정한 런렝스가 출력 비트스트림 내에서는 발생하지 않게 된다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 금지된 런렝스가 k개의 제약을 깨지않고 동기 패턴을 삽입하는데 사용된다. 달리 말해, 본 발명은 동기화 패턴의 새로운 개념을 가능하게 한다. 종래 기술에서는 규칙적인 간격으로 (d,k) 런렝스 코딩된 데이터 스트림으로, 그 사이에 있는 데이터 덩어리(chunk)의 (d,k) 런렝스 제약을 고의로 위반하는 동기 패턴을 삽입하는 것이 알려져 있다. 특히, RLL 코드의 최대 허용 가능한 런렝스보다 큰 런렝스를 포함하는 동기 패턴이 사용된다. 하지만, 본 발명에 의해 생성된 코드는 그 코드가 가지는 금지된 런렝스 특징을 이용함으로써, 동기화 목적을 위해 (d,k) 범위 내로부터 하나 이상의 런렝스의 사전 결정된 세트를 예약한다.

따라서, 본 발명에 따른 방법은 데이터 투플의 입력 시퀀스에 포함된 2진 데이터의 채널 인코딩을 수행한다. 낮은 런렝스 제한, 제 2의 높은 런렝스 제한, 및 RMTR 제약을 준수하는 것은, 낮은 런렝스 제한과, 제 2의 높은 런렝스 제한보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한을 가지는 RLL 인코더를 사용하여 제약된 투플의 시퀀스로 입력 시퀀스를 인코딩하고, 금지된 패턴과 동일한 길이를 가지고 2개의 대체 패턴 중 사전 한정된 세트로부터 선택되는 현재의 대체 패턴으로 사전에 한정된 금지된 패턴의 발생을 대체함으로써, RMTR 제약을 준수하는 출력 투플의 시퀀스를 제약된 투플의 시퀀스로부터 발생시키며, NRZI 변조로 채널에 사용될 사전 코딩된 투플의 시퀀스로 출력 투플의 시퀀스를 사후 인코딩함으로써 달성된다.

유리하게, 본 발명에 따른 방법에서, 금지된 패턴(fp)은 [0]^(d+1)[1][[0]^(d)[1]]^(r+1)로 이루어지며, 대체 패턴의 사전에 한정된 세트는 [0]^(d+1)[1][0]^(k)[1][0]^(t)[0]^(d)[1]로 이루어지는 제 1 대체 패턴(rp1)과 [0]^(d+1)[1][0]^(d)[1][0]^(k)[1][0]^(t)로 이루어지는 제 2 대체 패턴(rp2)으로 이루어진다. 이러한 그리고 모든 본 애플리케이션 설명에서, "0"과 "1"은 각각 2진 데이터의 제 1의 2진 값과 제 2의 2진 값을 나타내고, [x]^(y)는 2진 값의 y-번(fold) 연속 반복 또는 2진 값의 스트링(string)(x)을 표시하며, t는

0≤2t≤(d+1)·r-1-kl

을 준수하는 사전에 한정된 파라미터이고, r은 최대 허용 가능한 최소 런렝스 반복 회수, 즉 RMTR 제한이다.

이들 패턴을 사용하는 것은, 대체 패턴이 NRZI 변조된 신호의 실행 디지털 합에 반대 극성 기여를 제공한다고 하는 장점을 가진다.

유리하게, 본 발명에 따른 방법에서, 실행 디지털 합은 예컨대 사전 코딩된 비트 시퀀스 또는 RMTR 코딩된 시퀀스로부터 계산되고, 대체 패턴의 세트로부터 현재 대체 패턴을 선택하는 것은, 실행 디지털 합이 가능한 제로(0)에 가깝게 있도록 행해진다.

본 발명에 따른 또다른 방법에서는, 채널이 낮은 런렝스 제한, 제 2의 높은 런렝스 제한, 및 RMTR 제약을 준수하는 2진 데이터를 디코딩한다. 제약되지 않은 페이로드 데이터 투플의 재구성으로의 전환은, 채널로부터 판독한 판독 투플의 시퀀스로부터 NRZI 복조로 사전 디코딩함으로써 사전 디코딩된 투플의 시퀀스를 생성하고, 사전 디코딩된 투플의 시퀀스로부터 RMTR-디코더에서 트리거 패턴과 동일한 길이를 가지는 디코딩된 패턴으로 트리거 패턴의 임의의 발생을 대체함으로써 dk 디코딩 가능한 투플의 시퀀스를 생성하며, 낮은 런렝스 제한과 제 2의 높은 런렝스 제한보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한을 가지는 dk-디코더를 사용하여 RLL 디코딩된 투플의 시퀀스로 dk-디코딩 가능한 투플의 시퀀스를 dk-디코딩함으로써 달성된다.

유리하게, 이 방법에서, 트리거 패턴은 [1][0]^(k)[1][0]^(t)로 이루어지며, 디코딩된 패턴은 [1][[0]^(d)[1]]^(r+1)로 이루어진다. 이는 대체 패턴 중 어떤 것이 인코더 측에서 사용되었는지에 관계없이, 단일 트리거 패턴이 역 대체(inverse replacement)를 수행하는 것을 허용한다는 장점을 가진다.

본 발명에 따른 2진 데이터의 채널 인코딩을 위한 장치는, 낮은 런렝스 제한을 구비한 dk-인코더와 NRZI 변조를 수행하는 사전 코더를 가진다. 낮은 런렝스 제한, 제 2의 높은 런렝스 제한, 및 RMTR 제약을 준수하는 것을 달성하기 위해, 장치 내 dk-인코더는 제 2의 높은 런렝스 제한보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한을 가지고, dk-인코더와 사전 코더 사이에서, 금지된 패턴과 동일한 길이를 가지는 2개의 대체 패턴 중 하나로 금지된 패턴의 대체를 수행하는 RMTR 인코더를 통해 데이터가 전달된다.

낮은 런렝스 제한, 제 2의 높은 런렝스 제한, 및 RMTR 제약을 준수하는 2진 데이터의 채널 디코딩을 위한 본 발명에 따른 장치는, NRZI 복조를 위한 사전 디코더와, 낮은 런렝스 제한이 있는 dk-디코더를 가진다. 제약되지 않은 페이로드(payload) 데이터 투플의 재구성으로의 전환을 위해, 사전 디코더와 dk-디코더 사이에서, 트리거 패턴과 동일한 길이를 가지는 디코딩된 패턴으로 임의의 트리거 패턴의 발생을 대체하는 RMTR 디코더를 통해 데이터가 전달된다. 장치의 dk-디코더는 제 2의 높은 런렝스 제한보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한을 가진다.

본 발명의 전형적인 실시예는 도면에 예시되어 있고, 다음 설명에서 더 상세히 설명된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 채널 코딩 및 디코딩, 특히 RMTR 제약된 코딩에 사용될 수 있다.

도 3에 도시된 종래 기술의 RLL-인코더에서, dk-인코더(301)는 임의의 RMTR 한계를 다루지 않아, 반복된 최소 런렝스의 개수(ρ)(1≤ρ≤

)를 가지는

[0]^(d+1)[1][[0]^(d)[1]]^(ρ)[0]^(d+1)

의 형태를 가진 임의의 반복 패턴이 제약된 투플의 시퀀스(v)에서 나타날 수 있다. 이들 패턴 중, ρ> r을 가지는 패턴이 제거되어야 할 RMTR 위반 패턴이다. 위에서 한정된 바와 같은 표시 "[x]^(y)"는 반복적으로 사용되고, [x]⁽⁰⁾의 특별한 경우가 x의 값에 무관하게 빈 스트링 또는 비트스트림으로서 해석되는 것으로 한정함으로써 일반화된다.

도 1은 본 발명에 따른 RMTR을 준수하는 RLL-인코더의 블록도를 보여준다. 이 인코더는 (d, k1)의 런렝스 제한을 준수하는 종래의 dk-인코더(101)와, NRZI 변조 및 맵핑을 위한 종래의 사전 코더(precoder)(103)를 가진다. 본 발명에 따르면, RMTR-인코더(102)가 dk-인코더(101)와 사전 코더(103) 사이에 놓인다. dk-인코더(101)는 dk-인코딩함으로써, 데이터 투플(u)의 시퀀스로부터 제약된 투플의 시퀀스(v)를 발생시킨다. 제약된 투플의 시퀀스(v)로부터, 그리고 k=(d+1)·r-t-1>k1이 되도록 적절히 선택된 설계 파라미터(t≥0)를 가지고, RMTR-인코더(102)는 임의의 금지된 패턴, 즉 ρ> r이고 제약된 투플의 시퀀스(v) 내에 있는

fp = [0]^(d+1)[1][[0]^(d)[1]]^(r+1)

을 제 1 대체 패턴인

rp1=[0]^(d+1)[1][0]^(k)[1][0]^(t)[0]^(d)[1]

또는 제 2 대체 패턴인

rp2=[0]^(d+1)[1][0]^(d)[1][0]^(k)[1][0]^(t)

로 대체함으로써 RMTR 인코딩된 투플의 시퀀스(w)를 생성한다.

v 내의 임의의 다른 패턴은 w로 바이패스(bypass)된다.

수학식 2, 수학식 2a, 및 수학식 2b를 면밀히 조사해보면,

- 대체 행위는 k1으로부터 k>k1까지 최대 런렝스를 증가시킨다.

- 금지된 패턴(fp)의 전체 길이인 L_fp=(d+2) + (d+1) ·(r+1)이 2개의 대체 패턴(rp1, rp2)의 각각의 길이와 같다는 사실을 보여준다. 그러므로, 대체 행위는 시퀀스 길이를 변경하지 않는데, 다시 말해 RMTR 인코딩은 임의의 리던던시(redundancy)를 추가하지 않고 달성된다.

- 금지된 패턴(fp)의 선행(leading) 서브 스트링인 [0]^(d+1)[1]은 실제로 자기 자신으로 대체되고, 이는 전혀 대체되지 않는 것과 동등하다. 금지된 패턴에만 이러한 선행 서브 스트링을 포함시키는 것은 금지된 최소 전이 런(run)의 시작을 표 시 또는 특징화하기 위한 표시기의 역할을 하고, 이러한 금지된 최소 전이 런의 시작은 부분이 아니다.

- 가운데 또는 끝에 있는 대체 패턴 모두는, 일 예로 각각 최소 런인 [0]^(d)[1]를 포함한다. 따라서, 상기 수학식이 처음에 제안할 수 있는 것 외에, 실제로 "대체되는(replaced away)" 것은 최소 런의 (r+1)-번(fold) 반복이 아니고, 단지 r-번 반복이다.

- 금지된 패턴(fp)에서의 "1(ones)"의 개수는 r+2인데, 대체 패턴(rp1, rp2)에서는 그 개수가 3으로 일정하다. 그러므로, 결과 코드가 패리티(parity)를 보존하는 것으로 간주될 수 있는지 여부는 r에 의존한다. 어느 경우든, 대체 패턴 중에서 선택하는 것은 패리티를 변경하지 않는다.

- 다음 NRZI 변조를 유념하고, 일반성의 손실 없이 대체 패턴의 선행 서브 스트링인 [0]^(d+1)[1] 다음에, "피트" 또는 "플러스"의 패리티가 취해진다고 가정하면, RDS는 제 1 대체 패턴이 사용될 때, 기여인 c1=-(k+1)+(t+d+1)에 의해 변하게 되고, 반면에 제 2 대체 패턴의 사용은 RDS 기여인 c2=-(d+1)+(k+1)-t를 초래하게 되고, 이는 정확히 c1의 반대이다.

대체시 고려되어야 할 특별한 단서가 존재하는데, 즉 제약된 투플의 시퀀스(v)가 매우 많은 최소 길이 런의 반복을 포함할 때, 즉 ρ>> r일 때, 실제로 2개 이상의 바로 연속적인 대체가 RMTR 제약을 이행하는 것이 필요하게 되는 경우이다. 위 수학식 2, 수학식 2a, 및 수학식 2b에 의해 한정된 대체는 그러한 대체가 다음 의 경우를 포함할 때만 이 경우를 커버한다. 즉,

- t=0인 경우, 대체가 수행된 후, 다음 [0]^(d+1)[1] 패턴에 대한 검색은 항 [0]^(k)[1]의 (d+1) 마지막 0들에서 시작해야 하는데, 이는 검색이 어느 대체 패턴이 사용되었는지에 관계없이, 대체의 출력에서 일어나기 때문이다.

- t>0인 경우, 대체가 수행된 후, 다음 [0]^(d+1)[1] 패턴에 대한 검색은 항 [0]^(t)의 마지막 0에서 시작해야 하는데, 이는 검색이 어느 대체 패턴이 사용되었는지에 관계없이, 대체의 출력에서 일어나기 때문이다. 주목할 중요한 내용은 대체를 수행한 후, 다음 금지된 패턴에 대한 검색은 막 출력된 비트 스트링 내의 위치에서 실제로 시작해야 한다는 사실이다.

위 수학식 2, 수학식 2a, 및 수학식 2b에 의해 한정된 대체는 RMTR 인코딩된 투플의 시퀀스(w)에서 일어나는 "0"의 런렝스에 관해, 또다른 유리한 특성을 가진다. 즉,

·대체 패턴 내에서 내부적으로, 제 1 대체 패턴(rp1)은 길이(k, t+d)의 런을 포함하고, 제 2 대체 패턴(rp2)은 길이(d, k)의 런을 포함한다. 접두부인 [0]^(d+1)[1]은 이들 고려 대상에 있어서 무시될 수 있는데, 이는 대체에 의해 변하지 않은 채로 있기 때문이다.

·대체 패턴의 시작과 끝에서, 즉 대체 패턴이 이전 비트스트림 부분과 다음 비트스트림 부분을 접하게 하는 경우, 제 1 대체 패턴(rp1)의 경우에 어떠한 새로 운 런렝스도 생성되지 않는다. 특히, 이 대체 패턴의 끝에 있는 "1"로 인해, 비트스트림에 있는 다음 0-런은 변경되지 않은 채로 있게 된다.

·이와는 대조적으로, 제 2 대체 패턴(rp2)은 [0]^(t)에서 끝나는데, 즉 길이(t)의 0-런이다. 하지만 이 런은 "1"로 끝나지 않아, 대체 패턴과 다음 비트스트림이 연결되어 있는 것을 보지 않는 한, 이 런의 유효 길이는 한정되지 않은 채로 남아 있게 된다.

·다음 비트스트림은, 금지된 패턴(fp) 후의 dk-인코딩된 스트림으로부터의 유래로 인해, 항상 "1"이 그 다음에 오는 d≤s≤kl을 준수하는 길이(s)의 0-런으로 시작하게 된다. d=0인 경우, 이 0-런은 실제로 존재하지 않을 수 있다. 어느 경우든, 길이(s)의 0-런이 그 다음에 오는 길이(t)의 0-런은 길이(t+s)의 결과 0-런에 결합된다. 특히, s가 전술한 바와 같이 경계가 정해지기 때문에, 결과 런렝스는 실제로 t+d≤t+s ≤t+kl에 의해 경계가 정해지게 된다.

·요약하면, 대체의 결과로서, 새로운 0-런이 d의 길이를 가지고 생성되고, d+t와 kl+t를 포함하여, 이들 d+t와 kl+t 사이에 있는 임의의 길이를 가지게 된다. 비트스트림에서 변경되지 않은 채 유지되는 0-런과 함께, RMTR 코딩된 비트스트림은 잠재적으로 구간[d,kl+t]으로부터의 모든 런렝스 및 단일 런렝스인 k를 가지게 된다.

·명료하게, 역으로, 이들 즉 kl+t+1과 k-1을 포함하여 kl+t+1과 k-1 사이에 있는 길이를 가지는 런은 생성되지 않게 된다. 물론, 이러한 특성을 구현하기 위해 서는 kl+t+1≤k-1이 유지되어야 한다.

구간 [d, k] 내로부터 특정 런 렝스는 생성되지 않는데 반해, 더 길고 더 짧은 런은 생성되는 전술한 코드 구성예에서, 이들 발생하지 않는 런렝스는 임의의 종류의 시그널링(signalling) 목적을 위해, 특히 동기화 정보를 운반하기 위해 사용될 수 있다. d,k-인코딩에서 대역 제한된 채널이 RLL 코딩된 비트스트림으로 규칙적인 간격으로 RLL 코드의 상한(k)을 고의로 어기는 0-런을 포함하는 동기화 패턴을 이어 맞춤으로써 동기화 정보를 제공하는 것이 알려져 있다. 본 발명에 따른 인코딩 방법으로, 발생되지 않은 런렝스 중 하나, 즉 구간 [d, k]의 콤팩트 서브세트(compact subset) 내로부터의 런렝스를 포함하는 동기화 패턴이 대신 이어 맞추어질 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 RMTR-준수 RLL-디코더의 블록도를 도시하고, 이는 도 1에 도시된 RMTR-준수 RLL-인코더의 상대물(counterpart)이다. 이 디코더는 역 맵핑(inverse mapping)과 NRZI 복조를 위한 종래의 사전 디코더(203)와, (d, k1)의 런렝스 제한을 준수하는 종래의 dk-디코더(201)를 가진다. 본 발명에 따르면, 아래에 더 상세히 설명된 RMTR-디코더(202)는 사전 디코더(203)와 dk-디코더(201) 사이에 놓인다.

도 5는 본 발명에 따른 전술한 RMTR-인코더(102)의 일 구현예의 블록도를 도시한다. dk-인코더(101)로부터의 제약된 투플의 시퀀스(v)는 아래에 설명될 DC-제어기(501), 금지된 패턴 검출기(502), 및 선입선출(FIFO: first in first out) 메모리(505)에 입력된다. 금지된 패턴 검출기(502)가 금지된 패턴(fp)의 임의의 사례 를 검출하지 않는 한, FIFO(505)를 경유하여 지연된 제약된 투플(v)은 RMTR 인코딩된 투플의 시퀀스(w)로 다중화된다(507). 금지된 패턴 검출기(502)가 금지된 패턴(fp)의 사례를 검출하게 되면, 제 1 대체 패턴 발생기(503)로부터 수학식 2a에 따른 제 1 대체 패턴(rp1)이나 제 2 대체 패턴 발생기(504)로부터 수학식 2b를 따른 제 2 대체 패턴(rp2)이 RMTR 인코딩된 투플의 시퀀스(w)로 다중화된다(507).

저장 판독 측에 있는 신호 재생성부에 관련된 다양한 이유로 인해, 매체에 기록되는 출력 신호(w)는 "DC가 없다(DC free)"는 것, 즉 적어도 평균적으로 이 신호는 "공간"과 같은 양의 "피트" 또는 자기 상자에서의 "마이너스"와 같은 양의 "플러스"를 포함하게 된다. 이러한 바람직한 특성을 측정하기 위한 기준으로서, RDS(running digital sum)가 사용된다. 대칭적으로 값이 정해진 출력 값의 영역인 w∈{-1,+1}에서, RDS는 일부 시작 시각으로부터 현재 시각까지 취해진 시간 적분(time integral)에 대응한다. 하지만, RDS는 또한 NRZI 사전 코더 전에, 즉 dk-인코딩된 제약된 투플(v)의 영역에서 유도될 수 있다. 그것은 업-다운-카운터(up-down-counter)에서 상하로 번갈아가며 카운트하기 위해 고립된 "1"들 사이에 "0"들의 런을 순차적으로 사용하는 것에 해당한다. RDS 자체 외에, 그것(RDS)의 변화는 또한 코드가 DC가 없는 것(DC-free)인지의 기준으로서 사용된다. 이 변화는 종종 DSV(digital sum variation)으로 지정되고 DSV=max(RDS)-min(RDS)+1로서 한정된다.

제 1 대체 패턴(rp1) 또는 제 2 대체 패턴(rp2)을 선택함으로써, DC-제어 또는 RDS 제어가, DC제어기(501)에 의해 제어된 것처럼 선택적으로 수행될 수 있다. DC 제어를 위한 한 가지 접근법은, 사전 코딩된 투플의 RDS를 평가하는 것이다.

RMTR 인코더(102)로부터 RMTR 인코딩된 투플의 시퀀스(w)는 RMTR 제약(r) 뿐만 아니라 런렝스 제한(d,k)을 준수한다. 전술한 것처럼, 본 발명에 따른 방법에서는 RMTR 인코딩된 투플의 시퀀스(w) 내에 유효한 최대 런렝스(k)가 dk-인코더(101)의 내부 최대 런렝스(k1)보다 커야 한다는 사실이 내재하여 있다. 파라미터(t)는 수학식 1에서 설명된 것처럼, 런렝스 제한(d, k1, k)과 RMTR 제약(r)에 의해서만 제한된 인코더 설계의 자유도를 구성한다.

도 6은 RMTR 디코더(202)의 일 구현예의 블록도를 도시하고, 이는 dk 디코딩 가능한 투플의 시퀀스(v')를 발생시킨다. 유리하게, 인코딩이 수학식 2a에 따른 제 1 대체 패턴(rp1) 또는 수학식 2b에 따른 제 1 대체 패턴(rp2)을 사용하였는지에 관계없이, RMTR 디코딩은 사전 코딩된 투플의 시퀀스(w') 내에 있는 사전 결정된 트리거(trigger) 패턴인

tp=[1][0]^(k)[1][0]^(t)

의 임의의 발생을 미리 결정된 디코딩된 패턴인

dp=[1][[0]^(d)[1]]^(r+1)

로 대체함으로써 수행된다.

w' 내의 임의의 다른 패턴은 변경되지 않은 채로 v'으로 바이패스된다(bypassed).

도 7은 본 발명에 따른 제약된 투플의 시퀀스(v)를 블록렝스(blocklength)(Lb)로 RMTR 인코딩하는 것을 블록 단위로 예시하고 있다. 이 경우 특별한 사전 주의가 이루어져야 하는데, 이는 전체 길이(L_fp)가 (d+2) + (d+1) ·(r+1)인 수학식 2에 따른 금지된 패턴(fp)이 효율적으로 블록 경계를 넘어가는 모든 위치를 포함하는 비트스트림 내의 어디에서나 일반적으로 나타날 수 있기 때문이다. 그러므로 아무런 패턴도 빠지지 않도록 주의가 기울여져야 한다. 이 문제는 연속 블록 사이의 각 접합부에서 길이가 Lo인 가변 오버랩(overlap)을 사용함으로써 해결될 수 있다. 이는 마지막 Lo 비트가 현재 블록 내에서 인코딩되지 않고 다음 블록 내에서 인코딩된다는 것을 의미한다. 오버랩 길이(Lo)가 임의의 블록에서 취하게 되는 개별 값은, 부분적인 금지 패턴이 블록의 끝에서 발견되는지 여부와 정확히 어디서 발견되는지에 의존한다. 하지만, Lo는 최대값인 L_{o , max}=L_fp-1까지로 제한되고, 이는 금지된 패턴(fp)의 비트 중 하나를 제외한 모든 비트가 블록의 끝에 포함되어, 가장 마지막 비트가 시퀀스 블록에서 발견되는 경우에 대응한다. 다시 말해, 블록의 마지막 L_{o , max} 비트를 테스트하기 위해, 금지된 패턴 검출기(502)는 연속 위치에서 시작하는 블록 말미(tail)들, 즉 선형적으로 감소하는 길이를 가지는 비트스트림과 그에 따라 금지된 패턴(fp)의 시작으로부터 짧아진 서브스트링과 반복적으로 비교한다. 이러한 비교가 이루어질 때마다, 블록의 끝이 내부적으로 기억되고, 다음 블록의 비트스트림으로의 자리올림(carry-over)으로서 앞에 붙여진다(prepend).

표는 상이한 RLL 코드에 대한 본 발명에 따른 RMTR 패턴 인코딩의 예들을 열거한다. 표에서 "a" 내지 "i"로 지정된 각 예에서, 코드 파라미터 값이 도시되어 있고, 그 다음에 제약된 투플의 시퀀스(v)로부터 취해지고, RMTR 제약(r)을 위반하는 짧은 런들의 시퀀스의 사례를 보여주는 것으로 가정된 비트스트림 예가 나온다. 그 바로 아래에 "1) w"로 지정된 것은 RMTR 인코딩된 투플의 시퀀스(w)로부터 취해진다고 가정되기 때문에, 금지된 패턴(fp)이 제 1 대체 패턴(rp1)으로 대체된 비트 스트링이 도시되어 있다. 유사하게, "2) w"로 지정된 표의 행은 금지된 패턴(fp)이 제 2 대체 패턴(rp2)으로 대체된 비트스트림을 도시한다.

"a" 내지 "c"의 예는 최소 런렝스 제약(d=0)을 가정하고, 따라서 가장 중대한 상황은 "1"들이 바로 연속적이 되어, NRZI 변조된 신호가 바로 서로 번갈아가며 나타나는 비트스트림이다.

유사하게, "d"와 "e"의 예는 d=1을 가지고, "f" 내지 "i"의 예는 d=2를 가진다.

본 발명에 따른 RMTR-인코더/디코더는 RMTR-제약(r)을 자체적으로 RMTR 제한을 다루지 않는 임의의 기존 RLL 코드에 추가한다. 임의의 리던던시를 코드에 도입하지 않고도 그렇게 한다. 그러므로 기초가 되는 RLL 코드는 더 간단하게 유지되고 설계하기 쉽게 될 수 있다. DC-제어는 선택적(optional) 인코딩을 통해 실행될 수 있다. 이는 최대 RMTR 길이(r)를 1만큼 증가시킨다.

본 발명의 핵심은 kl-제약된 RLL 코딩된 시퀀스 내의 r회의 RMTR의 k>kl인 연속 0들의 런으로의 인코딩이다. r과 k가 적절히 선택되면, 제어 가능한 방식으로 DC 또는 RDS에서 인코딩이 행해질 수 있다. 본 발명은 사후 인코딩(postencoding)/사전 디코딩 단계로서, 임의의 RLL 코드에 적용될 수 있다.

다시 말해, dk-인코더 단(101)과 사전 코딩 단(103)을 포함하는 채널 인코더에서, RMTR 제약(r)을 준수하는 것이 달성되는데, 이는 dk-인코더(101)와 사전 코더(103) 사이에서, 금지된 패턴(fp)의 발생을 금지된 패턴(fp)과 동일한 길이를 가지는 현재 대체 패턴으로 대체하는 RMTR 인코더(102)를 통해 데이터가 전달되기 때문이다. 2개의 상이한 대체 패턴(rp1, rp2)의 사전 한정된 세트로부터 각각의 현재 대체 패턴을 적절히 선택함으로써, DC-제어가 인코더 출력에 대해 달성된다. 또한 패턴 대체를 이용하는 대응하는 디코더가 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 채널 인코더의 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 채널 디코더의 블록도.

도 3은 알려진 RLL 채널 인코더의 블록도.

도 4는 알려진 RLL 채널 디코더의 블록도.

도 5는 본 발명에 따른 RMTR 인코더를 도시하는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 RMTR 디코더를 도시하는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 RMTR 인코딩을 블록 단위로 예시하는 도면.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

101: dk-인코더 102: RMTR-인코더

103: 사전 코더 201: dk-디코더

202: RMTR-디코더 203: 사전 디코더

301: dk-인코더 302: 사전 코더

401: dk-디코더 402: 사전 코더

501: DC-제어기 502: 금지된 패턴 검출기

503: 제 1 대체 패턴 발생기 504: 제 2 대체 패턴 발생기

505: FIFO 메모리

Claims (8)

1. 낮은 런렝스 제한(RLL: run length limit)(d), 제 2의 높은 런렝스 제한(k), 및 반복 최소 천이 런렝스(RMTR: repeated minimum transition runlength) 제약(constraint)(r)을 준수하기 위한, 데이터 투플(tuple)의 입력 시퀀스(u)에 포함된 2진 데이터의 채널 인코딩 방법으로서,

   - RLL 인코더를 사용하여 상기 입력 시퀀스를 제약된 투플의 시퀀스(v)로 인코딩하는 단계,

   - 제약된 투플의 상기 시퀀스(v)에서 발생하는 사전에 정해진 금지된 패턴(fp)의 임의의 발생을 상기 금지된 패턴(fp)과 동일한 길이를 가지는 현재의 대체 패턴으로 대체함으로써, 제약된 투플의 상기 시퀀스(v)로부터 상기 RMTR 제약을 준수하는 출력 투플의 시퀀스(w)를 생성하는 단계, 및

   - NRZI 변조를 이용하여, 출력 투플의 시퀀스(w)를 상기 채널에 사용될 사전에 코딩된 투플의 시퀀스(x)로 사후 인코딩(postencoding)하는 단계를 포함하며,

   - 인코딩은 낮은 런렝스 제한(d)과, 상기 제 2의 높은 런렝스 제한(k)보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한(k1)을 가지는 RLL 인코더로 행해지고,

   - 상기 생성 단계에서, 현재의 대체 패턴은 2개의 대체 패턴(rp1, rp2)의 사전에 한정된 세트로부터 선택되는,

   2진 데이터의 채널 인코딩 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 2진 신호의 값 범위는 제 1의 2진 값("0")과 제 2의 2진 값("1")을 포함하고, 상기 금지된 패턴(fp)은 [0]^(d+1)[1][[0]^(d)[1]]^(r+1)로 이루어지며, 대체 패턴의 사전에 한정된 세트는 [0]^(d+1)[1][0]^(k)[1][0]^(t)[0]^(d)[1]로 이루어지는 제 1 대체 패턴(rp1)과 [0]^(d+1)[1][0]^(d)[1][0]^(k)[1][0]^(t)로 이루어지는 제 2 대체 패턴(rp2)으로 이루어지고, [x]^(y)는 2진 값의 y-번(fold) 연속(serial) 반복 또는 2진 값의 스트링(string)(x)을 표시하며, t는 0≤2t≤(d+1)·r-1-kl을 준수하는 사전에 한정된 파라미터인, 2진 데이터의 채널 인코딩 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 부가적으로

   - 실행 디지털 합(RDS: running digital sum)이 계산되고,

   - 대체 패턴(rp1, rp2)의 세트로부터 현재 대체 패턴을 선택하는 것은 상기 실행 디지털 합(RDS)이 가능한 0에 가깝게 머무르도록 행해지는,

   2진 데이터의 채널 인코딩 방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제 2의 높은 런렝스 제한(k), 제 1의 높은 런렝스 제한(k1), 및 사전에 한정된 파라미터(t)는, 제 1의 높은 런렝스 제한(k1)과 사전에 한정된 파라미터(t)의 합이 제 2의 높은 런렝스 제한(k)-2 이하가 되도록 선택되고, 상기 제 1의 높은 런렝스 제한, 상기 사전에 한정된 파라미터 및 1을 더한 것(k1+t+1)으로부터 제 2의 높은 런렝스 제한에서 1을 뺀(k-1) 비트까지의 크기를 가지는 동기 패턴이 사전에 코딩된 투플의 시퀀스(x)에 삽입되는, 2진 데이터의 채널 인코딩 방법.
5. 낮은 런렝스 제한(d), 제 2의 높은 런렝스 제한(k), 및 RMTR 제약(r)을 준수하는 2진 데이터의 채널 디코딩 방법으로서,

   - 채널로부터 판독한 판독 투플의 시퀀스(x')로부터, NRZI(non return to zero inverted) 복조를 이용하는 사전 디코딩(203)에 의해 사전에 디코딩된 투플의 시퀀스(w')를 생성하는 단계,

   - 트리거(trigger) 패턴(tp)과 동일한 길이를 가지는 디코딩된 패턴으로 상기 트리거 패턴(tp)의 임의의 발생을 대체함으로써, dk-디코딩 가능한 투플의 시퀀스(v')로 사전에 디코딩된 투플의 시퀀스(w')를 RMTR 디코딩하는 단계,

   - dk-디코딩 가능한 투플의 시퀀스(v')를 RLL 디코딩된 투플의 시퀀스(u')로 dk-디코딩하는 단계를 포함하는 2진 채널 디코딩 방법에 있어서,

   - dk-디코딩은, 낮은 런렝스 제한(d)과, 제 2의 높은 런렝스 제한(k)보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한(k1)을 가지는 dk-디코더(201)로 행해지는 것을 특징으로 하는, 2진 데이터의 채널 디코딩 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 2진 신호의 값 범위는 제 1의 2진 값("0")과 제 2의 2진 값("1")을 포함하고, 상기 트리거 패턴(tp)은 [1][0]^(k)[1][0]^(t)로 이루어지며, 디코딩된 패턴은 [1][[0]^(d)[1]]^(r+1)로 이루어지고, [x]^(y)는 2진 값의 y-번 연속 반복 또는 2진 값의 스트링(x)을 표시하며, t는 0≤2t≤(d+1)·r-1-kl을 준수하는 사전에 한정된 파라미터인, 2진 데이터의 채널 디코딩 방법.
7. 낮은 런렝스 제한(d), 제 2의 높은 런렝스 제한(k), 및 RMTR 제약(r)을 준수하는 2진 데이터의 채널 인코딩 장치로서, 상기 장치는 낮은 런렝스 제한(d)을 구비한 dk-인코더(101)와 NRZI 복조를 수행하는 사전 코더(103)를 가지고,

   상기 dk-인코더(101)와 사전 코더(103) 사이에서, 금지된 패턴(fp)과 동일한 길이를 가지는 현재의 대체 패턴으로 금지된 패턴(fp)의 대체를 수행하는 RMTR 인코더(102)를 통해 데이터가 전달되는, 2진 데이터의 채널 인코딩 장치에 있어서,

   - 상기 dk-인코더(101)는 제 2의 높은 런렝스 제한(k)보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한(k1)을 가지고,

   - 현재의 대체 패턴은 2개의 사전에 한정된 대체 패턴(rp1, rp2)의 세트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 2진 데이터의 채널 인코딩 장치.
8. 낮은 런렝스 제한(d), 제 2의 높은 런렝스 제한(k), 및 RMTR 제약(r)을 준수하는 2진 데이터의 채널 디코딩 장치로서, 상기 채널 디코딩 장치는 트리거 패턴(tp)과 동일한 길이를 가지는 디코딩된 패턴(dp)으로 상기 트리거 패턴(tp)의 대 체를 수행하는 RMTR 디코더(202)에 연결된, NRZI 복조를 위한 사전 디코더(203)를 가지고, 상기 RMTR 디코더(202)는 낮은 런렝스 제한(d)이 있는 dk-디코더(201)와 연결되는 채널 디코딩 장치에 있어서,

   상기 dk-디코더(201)는 제 2의 높은 런렝스 제한(k)보다 작은 제 1의 높은 런렝스 제한(k1)을 가지는 것을 특징으로 하는, 2진 데이터의 채널 디코딩 장치.

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