JPH0349076A - ディジタル信号の可変長記録符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、例えば光ディスクや光磁気ディスク等の光学
的記録媒体に、ディジタルデータを記録する際に適用さ
れる、ディジタル信号の可変長記録符号化方式に関する
。

［従来の技術］ データの書き換えが可能な光ディスクの一つとして、光
磁気ディスクがある。光磁気ディスクは、磁化の向きに
よりデータを記録する、つまり記録媒体として、磁化が
ディスク面に垂直に配向する磁化膜を用いる。この磁化
膜は常温では保持力があり、磁化の方向は変らないが、
キュリー温度を越えると保持力が減少する。従って１強
い磁界を外部から加えて磁化しておき、レーザービーム
を照射して、その部分の温度を急激に上昇させることに
より、キュリー温度を越えると、磁化が反転し、これに
より、データの書込みがなされる。データの読み出しは
、ディスクに、書込み時より弱いレーザービームを照射
し、その反射光の偏向面の角度を検出することによりな
される。

この様な光磁気ディスクのトラッキングサーボ方式とし
て、サンプルサーボ方式が提案されている。これは、書
込まれているデータとは独立に、クロック情報が、ディ
スク上に＝定間隔でプリフォーマットされている。この
ため、データを記録する際に用いられる記録符号には、
セルフクロック特性が要求されないという特徴がある−
この様な符号として、従来４／１５符号（４ｏｕｔｏｆ
１５）、４／１１符号（４ｏｕｔ　ｏｆ　１１）がある
。

４／１５符号は８゛ビットの原データを１５ビットのビ
ットパターン中の４ビットに“１”を立てることで表現
したものである。４／１５符号では、“１”を立てるビ
ットを、それぞれ、奇数ビットから２つ、偶数ビットか
ら２つ選んで定めている。そして、１つの符号語中では
、１”が連続しない場合には、１″と“１″の間に０″
が最低２個人るように定められている。即ち、ビットパ
ターン中に“１０１”が生じないようになっている。ま
た、１５ビット目は“０″′としている。

第１１図ａ　”−’　ｅは、この４７１５符号の変換テ
ーブルである。これらの変換テーブルにおいて、８ビッ
トのデータを１６進表示したとき、上位４ビット（ＭＳ
Ｎ（Ｍｏｓｔ　５１ｇｎ１ｆｉｃａｎｔ　Ｎ１ｂｂｌｅ
））、下位４ビット（ＬＳＮ（Ｌｅａｓｔ　５１ｇｎ１
ｆｉｃａｎｔ　Ｎ１ｂｂｌｅ））に共にＦｌｌ□のデー
タが含まれていなければ、第１１図ａ、ｂのテーブルに
よって、４／１５符号に変換され、ＭＳＮ或いはＬＳＮ
にｐＨ＠Ｉが含まれていれば、第１１図ｃ、ｄの変換テ
ーブルで変換される。

また、第１１図ｅに示される３０個の符号語も４／１５
符号の変換則を満足しており、これらは同期用などの特
殊用途に用いられる。

４／１１符号は、同様に８ビットの原データを、１１ビ
ット中４ビットが“１”であるようなビットパターンで
表現したものである。その変換テーブルの一例の一部を
第１２図に示す。

Ｃ発明が解決しようとしている課題〕 前述した記録符号に要求される特性を以下に挙げる。

（１）最小ビット間隔Ｔ、１゜ 記録再生系の帯域制限の影響を受けにくくし、波形干渉
を少なくするためには、Ｔ　ｐｍｌｌｌは大であること
が望ましい、また、同じだけの波形干渉を許すのであれ
ば、Ｔ　Ｐｓｌｌｆｉの大きな符号の方が高密度記録が
可能である。

（２）最大ビット間隔Ｔ　ｐｍｍｘ セルフクロック機能を得るためには、クロック情報を抽
出するために、Ｔ　ｐｓａｘは小であることが望ましい
。

（３）検出窓幅Ｔｗ 再生信号のジッタや、波形干渉によるピークシフト等の
時間軸変動に対する余裕度を表わし、大であることが望
ましい。

また上記各特性は、ｍビットのデータをｎビットの符号
語に変換するとき、符号語中の連続しない“１”と“ｌ
゛の間の“０”の個数であるラン数の最小値をｄ、最大
値をｋとすると Ｔｐｓａ＋ａ＝　（ｄ＋　１　）　　・Ｔ。

Ｔ　ｖｍ−ｍ＝　（ｋ　＋　ｉ　）　　・Ｔ。

Ｔｗ　　＝　　（ｍ／ｎ）　　・Ｔ （Ｔ：データ語の１ビット長） と表される。

サンプルサーボ方式に於いては、クロック情報はデータ
と独立に得られ、記録符号にセルフクロック特性は要求
されないため、高密度化の限界は再生時の波形干渉によ
って決まると考えられる。

前述した従来の４／１５符号、或いは４／１１符号では
、変換後の符号語を接続して考えると、いずれも１と１
の間の０の個数の最小値ｄはｄ＝１であり、前記の最小
ビット間隔Ｔ　ｊｌｌｌｌｆｉは、４／１５符号では、 Ｔ　ｅ−＋−＝　１．０７　’ ４／１１符号では、 Ｔ、□、＝１．４５ となる。

しかしながら、記録の高密度化が進み、最小ビット間隔
Ｔ、１．の、より大きな符号が必要となってきた。

また、４／１５符号、４／１１符号は、変換単位が大き
いため、いずれも、変換回路、逆変換回路に於いて、用
いるＲＯＭ容量が太き（なるという欠点を持っている。

［課題を解決するための手段および作用］本発明は、最
小ビット間隔Ｔ、□、を大きくするために、基本データ
語長ｍをｍ＝２ビット、基本符号語長ｎをｎ＝５ビット
とし、ｒを整数とした時、２×ｒビットのデータ語を５
×ｒビットの符号語に変換するにあたって、１≦ｒ≦３
とし、かつ変換後の符号語を接続した２進符号語列のｌ
”と“１”の間の“０″′のラン数の最小値ｄをｄ＝４
とした可変長記録符号化方式を実現したものである。

本発明によれば、最小ビット間隔Ｔ　、、、、＝　２．
０と、前述した従来の４／１１符号に比べても２゜０／
１．４５＝　１．３８倍の高密度記録が可能である。

また、変換単位が小さいことから、変換回路、逆変換回
路に於いて、ＲＯＭを用いる必要がなく、ゲート回路で
構成可能である。

また、全ての符号語は、終りの２ビットが“０”となっ
ており、これを利用して復号化、或いはエラー発生によ
りワード同期が外れた場合からの速やかな復帰が可能と
なる。

［実施例］ （実施例１） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

ｋＩＩＪＩｓｆｆ（ｘと１の間のＯの個数の最大値にの
制限）のない可変長符号において、符号語として使用で
きるための条件は、 （１）一つの符号語内でｄ制限を満たすこと。

（２）符号語同士を接続してもｄ制限を満たすこと。

（３）符号語の境界を正しく判別でき、−意に復号可能
であること。

の３つである。

次にこれらの条件を満たす基本データ語長ｍ＝２ビット
、基本符号語長ｎ＝５ビット、符号語長数ｒ□８＝３．
０のラン数の最小値ｄ＝４なる可変長符号の構成法につ
いて述べる。

但し、説明の都合上、条件（１）を満たす符号語をｄ制
限符号語、条件（１）と（２）を満たす符号語を有効符
号語、条件（１）　、　（２）　、　（３）の全てを満
たす符号語をユニークな符号語と呼ぶことにする。

ｄ＝４、つまり１と１の間に少なくともＯが４個ある条
件を満たす５ビットの基本符号語は、第３図にしめずａ
〜ｆの６個である。また、１０ビットのｄ制限（ｄ＝４
）符号語は第３図の基本符号語ａｘｆを２つ、ｄ制限を
満たすように、すなわち第４図に示される０印の組合せ
で接続して得られ、同様に１５ビットのｄ制限符号語は
基本符号ｌａ〜ｆを３つ接続して得られる。これらのｄ
制限符号語が条件（２）を満たすためには、先行する符
号語の最後の５ビットに対して、接続の符号語の最初の
５ビットが、第４図の組合せを満たせばよい、即ち、先
行符号語によって後続の符号語を変更する必要がある。

次に前述のユニークな符号語の選択剤について説明する
。第５図に示すように、２・ｎビットの符号語αと、ｎ
ビットの符号語βとγの２つを接続したものとが等しい
パターンとなる場合、両者を区別することができず、す
なわち−意に復号出来なくなる。従って、このような符
号語αはユニークな符号語ではなく、符号語パターンと
しては採用できない。

一般にｒ”ｎビットのユニークな符号語は、ｒ”ｎビッ
トの有効符号語から、ｒ”ｎビットより小なるユニーク
な符号語の接続によって得られるｒ”ｎビットの有効符
号語を除くことによって得られる。

説明の都合上、２ビットのデータ語パターンを第６図の
様にＡ＝“００”、Ｂ＝“０１”Ｃ＝′″１１″、Ｄ＝
　′１０″′とおく、但し、Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄと“ｏｏ”、　　“０１″、ｌＯ″１１”の
対応のさせがたは任意である。また、基本符号語パター
ンも第３図のとおりａ、ｂ。

ｃ、ｄ、ｅ、ｆとおく。

ｒ’＝１の場合、データ語Ａ〜Ｄは２ビットであるから
、４種類のパターンが考えられ、必要とする５ビットの
ユニークな符号語数（以後、必要語数と呼ぶ）も４個と
なる。そこで、データ語Ａ〜Ｄの変換後の符号語として
、第３図の（基本）符号語ａ　％　ｆを第１図のように
割当てる。

サンプルサーボ方式ではセルフクロック特性が不要なた
め、単独の符号語として第３図のｆのような全て“０”
のパターンも使用できる。第４図からも分るように、後
続の符号語の先頭５ビットとして、いずれの基本符号語
パターンも取ることが出来るのはａとｆである。従って
、データＡと符号語ａ、及びデータＤと符号語での組合
せは独立で使えるが、他は先行するデータによって異な
る符号語を対応させる必要がある。

第４図より基本符号語すの後に接続できない基本符号語
はａであるから、データ語ＢＡに対して、符号語す、ａ
を用いることはできない、そこで、このときはｒ＝２と
し、４ビットのデータ語ＢＡには１０ビットの符号語ｄ
ｆを対応させる。

同様に基本符号語Ｃにはａとｂが接続できないため、例
えば、データ語ＣＡには符号語Ｃａの代わりにｅｆを対
応させる。

ｄｆ、ｅｆ以外の１０ビットの符号語は、全て５ビット
の符号語の接続で表せるため、−意に復号可能という条
件（３）を守るためには、使用できない、従って、デー
タ語ＣＢはｒ＝３とし、６ビットのデータ語ＣＢＡ、Ｃ
ＢＢ、ＣＢＣ，ＣＢＤに符号語を割当てる。ここで、Ｃ
ＢＡについては、前述の様に既に符号語Ｃとｄｆが接続
可能であるため、あらためて割当てる必要はない、ユニ
ークな１５ビットの符号語は、ちょうど３個あり、これ
を割当てられる。ｒ＝３においては、データ語と符号語
の割当ては任意である。第１図はデータ語と符号語の変
換表であるが、上記説明からも分る通り、語長の長いも
のから優先して変換される。

次にこの記録符号化、及び復号化の回路の一例について
説明する。第７図は第１図に示すデータ語と符号語の対
応表に基づいた、符号化／復号化ツリーである。この図
について簡単に説明する。

図中の円内の数字は符号化器、或いは復号化器の状態を
示すものとする。最初に状態Ｏとする。

データ語Ａ、Ｄについては夫々符号語ａ、ｆに変換し、
状態■に移る。データ語Ｂは後続のデータ語がＡのとき
符号語ｄ、それ以外のときは符号語すに変換し、夫々状
態■、■に移る。データ語Ｃは後続のデータ語を４ビッ
ト見る必要がある。つまり、後続のデータ語がＢＢ、Ｂ
Ｃの時符号語ｄに、Ａ、ＢＤのとき符号語ｅに変換し、
夫々状態■、■に移る。また、状態■にいる時はデータ
語ＢＢのとき符号語ｄを、データ語ＢＣの時符号語ｅを
Ｂに対して出力し、状態■に移る。その他の状態につい
ても同様である。

第９図はこの動作を実現する符号化回路の一例を示す図
である。同図において、入力データピット列は６ビット
のシフトレジスタ（直並変換回路）１１に取り込まれ、
２ビット毎にラッチされる。さらに、この６ビットは符
号変換回路１４に送られる。符号変換回路１４では、こ
の６ビットの入力と、状態レジスタ１５からの２ビット
の入力から５ビットの符号語をシフトレジスタ（並直変
換回路）１３へ、また遷移後の状態２ビットを状態レジ
スタへ出力する。シリアル変換された符号語は、１３の
シフトレジスタから不図示のＮＲＺＩ変調回路に送られ
、ＮＲＺＩ変調される。

復号も第７しの符号化／復号化Ｔ　ｒｅｅに基づいて行
なえる。但し、特に光ディスクは検出時にエラーが多い
ため、エラー伝播の小さい復号方式を取ることが重要と
なる。第１０図の符号逆変換回路２４は例えば、入力符
号語ピット列をＸ１〜Ｘ　、、、逆変換された出力デー
タピット列をＹ、〜Ｙ、とすれば、以下に示す論理式で
構成できる。

Ｙ＋　”　Ｘ＋ａ＋Ｌ＜ｌＸ＋ｓ＋Ｘ１ｏ）＋　Ｌ・Ｌ
ｏ・Ｘ＋ｓ＋　Ｌ・Ｌｏ・Ｘｉｔ’Ｌ１Ｘ＋１Ｘ＋４　
”（Ｌ＋Ｘ２０）＋Ｘ９・Ｘ１０・Ｌｏ□ＬｓＹｔ　＝
Ｌ＊＋Ｌｉ＋Ｌ４＋Ｌｉ＋ＬｉＸ１Ｌ４＋Ｌｏ）・Ｘ＋
ｓＸはビットの反転値を示す。

但し、データ語Ｙ、、Ｙ、のパターンの割当ては、Ａ→
００ −０１ −１１ −１０ である。

また、第１図に示された全ての符号語は終りの２ビット
が′″０”となっており、これを利用して復号化、或い
はエラー発生によりワード同期が外れた場合からの速や
かな復帰が可能となる。

出力された２ビットのデータ語は、シリアル変換されて
送り出される。

（実施例２） 先の実施例では、ｒ＝２において、データ語ＢＡに符号
語ｄｆを、ＣＡにｅｆを対応させたが、ＢＡにｅｆを、
ＣＡｌ１：ｄｆを対応させても同じ特徴を持つ記録符号
を構成できる。ｒ＝３の場合も同様に割当てられる。変
換表を第２図に示す。符号化／復号化ツリーは第８図と
なる。符号化回路及び復号化回路のブロック図も先の実
施例と同じである。但し、復号化回路の論理式は例えば
次のように構成できる。

データ語パターンの割当てを Ａ→１０ Ｂ→１１ −０１ Ｄ→００ とすると、 とすることができる。

Ｘ、Ｙに関しては、前述した実施例１と同様である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の可変長符号変換方式は、
基本データ語長２ビット、基本符号語長５ビットとじ、
２×ｒビットのデータ語を５×ｒビットの符号語に変換
し、変換後の符号語２進ビットパターン中の“ｌ”と“
１”の間の“０”のラン数の最小値を４とし、かつ符号
飴長数ｒ、、８＝３とコンパクトにすることにより、従
来の４／１１符号と比較して、同じだけの波形干渉を許
した上で、１．３８倍の高密度記録が可能であり、また
符号化回路及び復号化回路を、ゲート回路で簡単に構成
することが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の実施例１及び実施例２の
データ語と符号語の対応を表す図。 第３図は基本符号語のビットパターンと、本文での説明
に用いた記号との対応を表す図。 第４図は基本符号語間の接続可能な組合せを表す図。 第５図はユニークでない符号語を説明する図。 第６図は基本データ語と本文の説明で用いた記号を示す
図。 第７図及び第８図は実施例１及び実施例２の符号化／復
号化ツリー 第９図は符号化回路の一例を示すブロック図。 第１０図は復号化回路の一例を示すブロック図。 第１１図は４／１５符号の変換表。 第１２図は４／１１符号の変換表の一例。 １．２１−・・直並変換回路 ２．２２・・・ラッチ回路 ３．２３・・・並直変換回路 ４・・・符号変換回路 ５・・・状態レジスタ ４・・・符号逆変換回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディジタル信号の基本データ語長を２ビット、基
   本符号語長を５ビットとし、ｒを整数とした時、２×ｒ
   ビットのデータ語を５×ｒビットの符号語に変換するデ
   ィジタル信号の可変長記録符号化方式において、 変換後の前記符号語同志の接続によって得られる、２進
   符号語パターンの“１”と“１”の間の“０”のラン数
   が４以上であり、かつ前記ｒが１≦ｒ≦３であることを
   特徴とするディジタル信号の可変長記録符号化方式。
2. （２）前記全ての符号語の下位２ビットが“０”である
   ことを特徴とする請求項１に記載のディジタル信号の可
   変長記録符号化方式。
3. （３）前記データ語から前記符号語に変換する符号変換
   回路が、 前記データ語ビット列を入力する６ビットのシフトレジ
   スタと、 前記ビット列を２ビットシフトする毎にラッチするラッ
   チ回路と、 変換時の遷移状態を示す状態レジスタと、 該状態レジスタから入力される２ビットの状態情報と、
   前記入力データ語ビットとから５ビットの符号語を出力
   し、前記状態レジスタを更新する符号変換回路と、 該符号変換回路から出力される符号語をシリアル変換す
   るシフトレジスタとを有することを特徴とする請求項１
   に記載のディジタル信号の可変長記録符号化方式。
4. （４）前記符号語から前記データ語に逆変換する符号逆
   変換回路が、入力符号語ビット列をＸ＿１〜Ｘ＿２＿０
   、逆変換された出力データ語ビット列をＹ＿１〜Ｙ＿２
   、＠Ｘ＠はビットの反転値を示すとすれば、以下に示す
   論理式 Ｙ＿１＝Ｘ＿１＿３＋Ｘ＿１＿４・（Ｘ＿１＿９＋Ｘ＿
   ２＿０）＋＠Ｘ＿９＠・＠Ｘ＿１＿０＠・Ｘ＿１＿５＋
   ＠Ｘ＿９＠・＠Ｘ＿１＿０＠・＠Ｘ＿１＿１＠・＠Ｘ＿
   １＿２＠・＠Ｘ＿１＿３＠・＠Ｘ＿１＿４＠＋（Ｘ＿４
   ＋Ｘ＿５）・Ｘ＿１＿０・＠Ｘ＿１＿５＠Ｙ＿２＝Ｘ＿
   １＿２＋Ｘ＿１＿３＋Ｘ＿１＿４＋Ｘ＿１＿５＋Ｘ＿４
   ・（Ｘ＿９・＠Ｘ＿１＿４＠＋Ｘ＿１＿０）・＠Ｘ＿１
   ＿５＠で構成されることを特徴とする請求項１に記載の
   ディジタル信号の可変長記録符号化方式。
5. （５）前記符号語から前記データ語に逆変換する符号逆
   変換回路が、入力符号語ビット列をＸ＿１〜Ｘ＿２＿０
   、逆変換された出力データ語ビット列をＹ＿１〜Ｙ＿２
   、＠Ｘ＠はビットの反転値を示すとすれば、以下に示す
   論理式 Ｙ＿１＝Ｘ＿１＿１＋Ｘ＿１＿２＋Ｘ＿１＿５・＠Ｘ＿
   ２＿０＠＋Ｘ＿９・＠Ｘ＿１＿６＠＋＠Ｘ＿４＠・＠Ｘ
   ＿５＠・Ｘ＿１＿０・＠Ｘ＿１＿６＠Ｙ＿２＝Ｘ＿１＿
   ２＋Ｘ＿１＿３＋Ｘ＿１＿４＋Ｘ＿１＿５＋Ｘ＿４・（
   Ｘ＿９・＠Ｘ＿１＿４＠＋Ｘ＿１＿０）・＠Ｘ＿１＿５
   ＠で構成されることを特徴とする請求項１に記載のディ
   ジタル信号の可変長記録符号化方式。