(57)【要約】データ信号処理装置は、符号化後の符号語ビット列を復号化する際の誤り訂正能力が、符号語ビット毎に差がある誤り訂正符号化方式で、データを符号化して前記符号語ビット列を生成する符号化手段（１１０）と、記録・再生する場所、順序及び方向のうち少なくとも一つに応じて、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生手段（１４０、１５０）とを備える。記録・再生手段は、誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが所定の対応関係を持つように、生成された符号語ビット列を記録・再生する。これにより、効率的な誤り訂正が行えるようにデータを記録・再生することが可能となる。
2008093423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化後の符号語ビット列を復号化する際の誤り訂正能力が、符号語ビット毎に差がある誤り訂正符号化方式で、データを符号化して前記符号語ビット列を生成する符号化手段と、
記録・再生する場所、順序及び方向のうち少なくとも一つに応じて、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生手段と
を備え、
前記記録・再生手段は、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが所定の対応関係を持つように、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する
ことを特徴とするデータ信号処理装置。
【請求項２】
前記誤り訂正能力の大小に基づいて、前記生成された符号語ビット列をソートするソート手段を更に備え、
前記記録・再生手段は、前記ソートされた符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小と前記エラー発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の対応関係を持つように記録・再生する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項３】
前記誤り訂正能力の大小に基づいて、前記生成された符号語ビット列をソートするソート手段と、
前記ソートされた符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループ分けし、前記記録・再生する場所、順序及び方向のうち少なくとも一つに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループ分けするグループ分手段と
を更に備え、
前記記録・再生手段は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて記録する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項４】
前記符号化手段は、行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化し、
前記記録・再生手段は、前記符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応する前記パリティ検査行列の列の重みを用いて記録する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項５】
前記符号化手段は、疎なパリティ検査行列により定義されるＬＤＰＣ符号を用いてデータを符号化し、
前記記録・再生手段は、前記符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いて記録する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項６】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が大きい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項７】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が小さい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項８】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、ホログラム記録媒体に二次元画像として記録・再生することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項９】
符号化後のデータ配列を復号化する際における誤り訂正能力が、符号語ビット毎に差がある誤り訂正符号化方式で、データを符号化して前記符号語ビット列を生成する符号化工程と、
記録・再生する場所、順序及び方向のうち少なくとも一つに応じて、記録・再生する際における誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生工程と
を備え、
前記記録・再生工程は、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが所定の対応関係を持つように、前記生成された符号語ビット列を記録する
ことを特徴とするデータ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば情報をホログラムとして記録・再生するホログラム記録・再生装置等のデータ信号処理装置、及びデータ信号処理方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の信号処理装置は、記録したデータを復号化する際に、誤り訂正が可能となるように、例えばパリティビットを用いるなど、冗長性を持たせて情報を符号化した上で、記録する。例えば、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化し、誤り訂正能力を付与する。ＬＤＰＣ符号とは要素“０”の数に対して要素“１”の数が非常に少ないような疎な検査行列によって定義される誤り訂正符号であり、検査行列の各列中の要素“１”の数（即ち、列重み）によって符号化後の符号語ビット毎に誤り訂正能力に差があるという性質を持っている。そのため、検査行列の各列の重みを勘案してデータ処理を行う技術として、例えば、データ通信における通信路の誤り耐性とＬＤＰＣ符号の符号語ビット毎に差がある誤り耐性とが相互に弱め合わないようにデータをマッピングする技術（特許文献１参照）や、誤り耐性が小さいＬＤＰＣ符号語ビットに対応するデータを送信する際に送信電力を高める技術（特許文献２参照）が提案されている。【０００３】
一方、記録すべきデータを二次元画像としてホログラム記録媒体に記録するホログラム記録・再生技術が知られている。具体的には、例えばレーザ光を空間光変調器（Spatial Light Modulator：ＳＬＭ）に通すことで二次元画像に変換し、記録媒体上で参照光と干渉させ媒体の屈折率変化により干渉縞を生成することによってデータを記録する。再生時は参照光を媒体の干渉縞に当てることで二次元画像が再生される。例えば、このホログラム記録・再生に上述したＬＤＰＣ符号による符号化を利用する技術が提案されている（特許文献３参照）。【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７７７８４号公報
【特許文献２】特開２００５−  ３９５８５号公報
【特許文献３】特開２００５−  ３１５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したホログラム記録・再生技術は、光学系の精度の問題で記録・再生した二次元画像の場所に応じてエラー発生率に差がある。具体的には二次元画像の中心部分から周辺部分に向かうにつれて像の歪みが大きくなり誤り発生確率が高くなる又は信号対雑音比が低下する。即ち、二次元画像の中心部分に記録した符号化・変調後のデータよりも周辺部分に記録した符号化・変調後のデータの方が、誤り発生率が高くなる又は信号対雑音比が小さくなる。【０００６】
一方、ＬＤＰＣ符号は後述のように検査行列の列重みに応じて符号語ビット毎に誤り訂正能力に差がある。従って、ホログラム記録・再生技術の如く符号化・変調後のデータの誤り発生確率又は信号対雑音比が一定でないような記録・再生システムに、ＬＤＰＣ符号のような符号語ビット毎に訂正能力に差がある符号を、符号語ビット毎の訂正能力の差と誤り発生確率又は信号対雑音比の差との対応付けを考慮せずに適用すると、必ずしも効率的に訂正能力を発揮することができないという技術的問題点がある。【０００７】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、効率的な誤り訂正が行えるようにデータを記録・再生することを可能ならしめるデータ信号処理装置及びデータ信号処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のデータ信号処理装置は上記課題を解決するために、符号化後の符号語ビット列を復号化する際の誤り訂正能力が、符号語ビット毎に差がある誤り訂正符号化方式で、データを符号化して前記符号語ビット列を生成する符号化手段と、記録・再生する場所、順序及び方向のうち少なくとも一つに応じて、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生手段とを備え、前記記録・再生手段は、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが所定の対応関係を持つように、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する。【０００９】
本発明に係るデータ信号処理装置によれば、先ず入力された元データは、誤り訂正符号化手段によって符号化され、符号語ビット列が生成される。次に、記録媒体やシステムの特性に応じた変調処理が必要に応じてなされ、その後、記録・再生手段によって記録・再生される。ここに本発明で「記録・再生する」とは、記録及び再生のうち少なくとも一方を行うという意味であり、本発明に係る「記録・再生手段」とは、記録及び再生のうち少なくとも一方の機能を備えた手段（即ち、記録手段、再生手段、及び記録再生手段のいずれか）を意味する。ここで特に、符号語ビット毎に差がある誤り訂正能力の大小と、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが所定の対応関係を持つように記録するため、発生した誤りを効率的に訂正することができる。【００１０】
より詳細には、誤り訂正符号化手段において特定の符号化方式により生成される符号語ビット列は、その符号語ビット毎に誤り訂正能力に差がある。例えば、ＬＤＰＣ符号を用いる符号化方式においては、符号を定義する検査行列の列の重み等により、符号語ビット毎のエラー訂正能力には差が生じる。尚、本発明において「符号語ビット毎に誤り訂正能力に差がある」とは、複数の符号語ビットの全てについて相互に誤り訂正能力に差があること又は複数の符号語ビットについて相互に誤り訂正能力に常に若しくは必ず差があることまでは意味しない。或いは、相互に誤り訂正能力に差がない符号語ビット部分が、結果的に存在する場合を除外しないとも言える。このような意味において、「符号語ビット毎に差がある」とは、「符号語ビット列の少なくとも一部において、符号語ビット毎に差がある」或いは「誤り訂正能力に差があり得る」と言い換えることも可能である。【００１１】
他方で、記録・再生手段において記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比は、例えば記録媒体における外周部及び中心部といった位置的な条件の違いや、記録・再生処理の開始時及び終了時といった時間的な条件の違い等によって変化する。【００１２】
ここで上述した誤り訂正能力及び誤り発生確率又は信号対雑音比の変化は、その条件によって実験的に或いは理論的に予測することが可能である。よって、予め誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とを設定しておくことで、それらに所定の対応関係を持たせて記録することが可能となる。【００１３】
以上の結果、誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とに所定の対応関係を持たせて記録・再生することで、対応関係を持たせない場合に比べ、符号の誤り訂正能力を効率的に発揮し、同じ符号化率でも復号後誤り率をより低減したり、別の誤り訂正符号と組み合わせて、全体としての復号後誤り率をより低減することができる。【００１４】
本発明のデータ信号処理装置の一態様では、前記誤り訂正能力の大小に基づいて、前記生成された符号語ビット列をソートするソート手段を更に備え、前記記録・再生手段は、前記ソートされた符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小と前記エラー発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の対応関係を持つように記録・再生する。【００１５】
この態様によれば、符号語ビット列が誤り訂正能力の大小に基づいてソートされるため、ソートされた符号語ビット列を記録する際に、誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とに所定の対応関係を持たせることが容易である。【００１６】
仮に、符号語ビット列が誤り訂正能力の大小に基づいてソートされていないとすると、記録する際、誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とに所定の対応関係を持たせる処理が複雑化してしまうおそれがある。【００１７】
しかるに本発明では特に、符号語ビット列が誤り訂正能力の大小に基づいてソートされているため、例えばソートしてある順に記録することで誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とを対応させることが可能となる。よって、記録する際の誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小との対応付けの作業が簡略化され、処理時間の短縮等の有益な効果が得られる。【００１８】
本発明のデータ信号処理装置の他の態様では、前記誤り訂正能力の大小に基づいて、前記生成された符号語ビット列をソートするソート手段と、前記ソートされた符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループ分けし、前記記録・再生する場所、順序及び方向のうち少なくとも一つに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループ分けするグループ分手段とを更に備え、前記記録・再生手段は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて記録する。【００１９】
この態様によれば、ソートされた符号語ビット列は、符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループ分けされる。一方、記録・再生処理は、誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループ分けされる。グループ分けされた符号語ビット列及び記録・再生処理は、誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが所定の関係を持つように対応付けられ記録される。【００２０】
グループ分けは、細かいグループに分けた方が誤り訂正能力と誤り発生確率又は信号対雑音比との対応精度が向上するが、比較的大まかなグループ分けでも効果を得ることができ、この態様ならば誤り訂正能力と誤り発生確率又は信号対雑音比との対応付けの操作を簡略化することができる。【００２１】
尚、符号語ビット列及び記録・再生処理の夫々のグループにおいて、グループ数及びグループの大きさの比率が互いに同じになるように、グループ分けすることで、より簡単に誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とを対応付けることができる。【００２２】
本発明のデータ信号処理装置の他の態様では、前記符号化手段は、行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ符号を用いてデータを符号化し、前記記録・再生手段は、前記符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応する前記パリティ検査行列の列の重みを用いて記録する。【００２３】
この態様によれば、データの符号化にイレギュラーＬＤＰＣ符号を用いられる。そのため、符号語ビット毎に異なる誤り訂正能力の大小を決めるのに、ＬＤＰＣ符号を定義する検査行列の列の重みを用いることが可能となる。【００２４】
ＬＤＰＣ符号とは、誤り訂正符号の一つであり、要素“０”に比べて要素“１”の数が非常に少ないような疎な検査行列によって定義される。また、検査行列における列の重みとは、その検査行列における各列中の要素“１”の総数をいい、列の重みが大きいほど、その列に対応する符号語ビットの誤り訂正能力は高くなる。尚、ＬＤＰＣ符号には、イレギュラーＬＤＰＣ符号と呼ばれる、各列の重みが一定でない検査行列によって定義されているものを用いることで、符号化された符号語ビット列は夫々相異なるエラー訂正能力をもつ。【００２５】
ＬＤＰＣ符号により符号化された符号語ビット列は、検査行列の列重みによって符号語ビット毎に誤り訂正能力が異なるため、符号語ビット毎のエラー訂正能力の大小を予測することが容易である。よって、記録する際の誤り訂正能力の大小と誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とを対応させることが容易である。【００２６】
本発明のデータ信号処理装置の他の態様では、前記符号化手段は、疎なパリティ検査行列により定義されるＬＤＰＣ符号を用いてデータを符号化し、前記記録・再生手段は、前記符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いて記録する。【００２７】
この態様によれば、データの符号化にＬＤＰＣ符号を用いることで、誤り訂正能力の大小を定めるのに、各符号語ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いることが可能となる。【００２８】
符号化された符号語ビットの各ビットの二元消失通信路における誤り訂正能力は、各ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさに依存している。ここで訂正能力と表現しているのは、厳密にはそのビットが消失した場合に正しく復元できなくなる可能性への寄与の度合いであるが、ある種の誤り訂正能力ととらえることもできるので訂正能力と表現している。ストッピングセットとは、検査行列から任意に複数の列を取り出し、それらを繋げて行列を作ったときに、行重みが１である行が存在しないという条件を満たす列に対応するタナーグラフ中の変数ノードの集合である。そして、ストッピングセットの大きさとは、そのストッピングセットに属する変数ノードの数をいう。【００２９】
ストッピングセットは、二元消失通信路において一のストッピングセットに属する全ての変数ノードに対応する符号語ビットが同時に消失すると、反復型復号により消失したビットを復元することができないが、全てが同時に消失さえしなければ（即ち、一つでも消失しないものがあれば）反復型復号により正しく復元できるという特徴を持っている。従って、ストッピングセットの大きさ（即ち、変数ノードの数であり検査行列における列数）が大きい程、対応する符号語ビットが全て同時に消失する確率は低くなり、ある符号後ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさが小さいほど、その符号後ビットが消失した場合に正しく復元できなくなる可能性が高くなる。言い換えれば、ある符号語ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさは、そのビットが消失した場合に正しく復元できなくなる可能性への寄与の度合いを表しており、これはそのビットのある種の消失誤り訂正能力を表しているともいえる。よって、前記符号語ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを、エラー訂正能力の大小を決める値として用いることが可能である。【００３０】
符号語ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを、誤り訂正能力の大小を決める値として用いることで、二元消失通信路における符号語ビット毎のエラー訂正能力を予測することが容易となる。よって、記録する際誤り訂正能力と誤り発生確率（この場合、消失確率）の値とを対応させることが容易となる。【００３１】
本発明のデータ信号処理装置の一態様では、前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が大きい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生する。【００３２】
この態様によれば、符号化された符号語ビット列を、誤り訂正能力が高いビットから順に、誤り発生確率のより高い記録・再生処理又は信号対雑音比のより低い記録・再生処理に対応させて記録を行うため、効率的にエラー訂正を行うことができる。【００３３】
この態様は特に、全体的に記録・再生する際の誤り発生確率が低い又は信号対雑音比が高い場合に効果的である。【００３４】
本発明のデータ信号処理装置の他の態様では、前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が小さい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生する。【００３５】
この態様によれば、符号化された符号語ビット列を、誤り訂正能力が高いビットから順に、誤り発生確率のより低い又は信号対雑音比のより高い記録・再生処理に対応させて記録を行うため、効率的に誤り訂正を行うことができる。【００３６】
符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決めるのに検査行列の列重みを用いる場合、訂正能力の高い符号語ビットは、対応するタナーグラフ中の変数ノードが多くの辺でチェックノードと繋がっている。この変数ノードは、外部からの情報を多く利用することができると同時に、外部へ与える情報も多くなるといえる。従って、この変数ノードに対応する符号語ビットの誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が低い場合には、外部に悪影響を多く与えることになってしまう。この態様においては、外部に多くの影響を与える変数ノードに対応する符号語ビットが、誤り発生確率の低い又は信号対雑音比の高い記録・再生処理に対応付けされるので、外部に与える悪影響を少なくする効果がある。【００３７】
全体的な誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が低いと、ＬＤＰＣ符号による誤り訂正能力のみでは、全ての誤りを訂正することができない。しかしながら、この態様によれば誤り発生確率が低い又は信号対雑音比が高い処理に対して、誤り訂正能力が高いビットが割り当てられるので、誤り発生確率が低い処理に関しては、ほとんど或いは全ての誤りをＬＤＰＣ符号により訂正することができる。即ち、部分的に確実に誤りを訂正することができる。一方、ＬＤＰＣ符号により訂正しきれなかった誤りは、他の誤り訂正符号（例えば、リードソロモン符号等）を外符号として連接して用いることで訂正が行える。【００３８】
以上の理由からこの態様は特に、全体的に記録・再生処理に関する誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が低い場合に効果的である。【００３９】
本発明のデータ信号処理装置の他の態様では、前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、ホログラム記録媒体に二次元画像として記録・再生する。【００４０】
この態様によれば、符号化された符号語ビット列は、例えば複数の画素を有するＳＬＭによって二次元画像に変換（即ち、空間変調）され、ホログラム記録媒体に記録される。即ち、データ信号処理装置は、ホログラム記録装置として動作する。具体的には、例えばレーザ光を参照光と信号光との２つに分割し、参照光はそのまま、信号光は符号語ビット列に対して空間変調を行うＳＬＭを通過させた後にホログラム記録媒体に照射する。この結果、参照光と信号光とが干渉して形成された干渉縞がホログラム媒体に記録される。再生時には干渉縞が記録されたホログラム媒体に参照光のみを当てることで信号光が再生される。【００４１】
上述したようなホログラム記録・再生を行う際、参照光と信号光とはレンズを用いて集光される。レンズの加工精度の問題により、二次元画像には歪みが生じ、二次元画像の中心付近に記録・再生される信号に比べ、外周付近に記録・再生される信号は品質が低下してしまう。即ち、ホログラム記録・再生を行う際には、空間変調を行った二次元画像上の位置によって誤り発生確率又は信号対雑音比が異なる。このため、例えば二次元画像の画素を画像の中心からの距離によって予め複数の領域に分割することで、記録・再生する際のエラー発生確率又は信号対雑音比の大小に基づいたグループ分けが行える。一方、符号語ビット列も誤り訂正能力に応じてグループ分けしておけば、符号語ビット列の誤り訂正能力の大小と、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とをグループ単位で対応させて記録・再生することが可能である。従って、二次元画像として記録された符号語ビット列を復号化する際に、効率的な誤り訂正を行うことができる。【００４２】
尚、１枚の二次元画像には、必ずしも１つの符号語が変調されて記録されていなくともよく、複数の符号語が１枚の二次元画像に記録されても、１つの符号後が複数枚の二次元画像にまたがって記録されてもよい。【００４３】
本発明のデータ信号処理方法は上記課題を解決するために、符号化後のデータ配列を復号化する際における誤り訂正能力が、符号語ビット毎に差がある誤り訂正符号化方式で、データを符号化して前記符号語ビット列を生成する符号化工程と、記録・再生する場所、順序及び方向のうち少なくとも一つに応じて、記録・再生する際における誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生工程とを備え、前記記録・再生工程は、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが所定の対応関係を持つように、前記生成された符号語ビット列を記録する。【００４４】
本発明に係るデータ信号処理方法によれば、符号化されたデータ配列を記録・再生する際に、復号化する際の誤り訂正能力の大小と、記録・再生する際の誤り発生確率の大小とを対応させて記録することが可能である。よって、対応付けを行わない場合に比べて符号の誤り訂正能力を効率よく発揮する、又は符号語ビット列を部分的に確実に復号することが可能である。従って、同じ符号化率でも復号後の誤り率を下げることができる、又は所定の復号後誤り率を達成するための誤り訂正符号化の符号化率を上げることができるという実践上有益な効果を奏する。【００４５】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態に係るデータ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】記録部の構成を示す側面図である。
【図３】第１実施形態に係るデータ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】検査行列Ｈの一例を示す行列である。
【図５】生成行列Ｇの一例を示す行列である。
【図６】検査行列の列重みを示す概念図である。
【図７】符号語ビット列のソートを示す変遷図である。
【図８】検査行列と、それに対応する二部グラフであるタナーグラフの対応を示す図である。
【図９】復号時に行われるタナーグラフ上でのメッセ―ジのやり取りを示す概念図である。
【図１０】ＳＬＭにおけるデータの二次元画像への変換方式の一例を示す概念図である。
【図１１】ＳＬＭにおける画素のグループ分けの一例を示す平面図である。
【図１２】符号語ビット列側のグループと記録再生処理側のグループとの対応付けの一例を示す概念図（その１）である。
【図１３】符号語ビット列側のグループと記録再生処理側のグループとの対応付けの一例を示す概念図（その２）である。
【図１４】符号語ビット列側のグループと記録再生処理側のグループとの対応付けの一例を示す概念図（その３）である。
【図１５】第２実施形態に係るデータ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】ＬＤＰＣ符号におけるストッピングセットを示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  データ信号処理装置
１０１  記録処理系
１０２  再生処理系
１１０  符号化部
１２０  ソート部
１３０  グループ分部
１４０  記録部
１５０  信号再生部
１６０  復調部
１７０  逆ソート部
１８０  復号部
２１０  光源
２２０、２２１、２２２  レンズ
２３０  ハーフミラー
２４０  ＳＬＭ
２５０  反射ミラー
２６０  受光素子
３００  二次元画像
５００  ホログラム記録媒体
Ｈ  ＬＤＰＣ行列
Ｇ  生成行列
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明のデータ信号処理装置の一例であるホログラム記録再生装置を例にとる。【００４９】
先ず、本発明の第１実施形態に係るデータ信号処理装置全体の構成について図１を参照して説明する。ここに図１は、第１実施形態に係るデータ信号処理装置の構成を示すブロック図である。【００５０】
図１に示すように、第１実施形態に係るデータ信号処理装置１００は、記録処理系１０１と再生処理系１０２とに大きく分けられる。記録処理系１０１は、符号化部１１０と、ソート部１２０と、グループ分部１３０と、記録部１４０とを備えて構成されている。再生処理系１０２は、信号再生部１５０と、復調部１６０と、逆ソート部１７０と、復号部１８０とを備えて構成されている。【００５１】
符号化部１１０、ソート部１２０、グループ分部１３０、復調部１６０、逆ソート部１７０及び復号部１８０は、例えば演算回路及びメモリ等を含んで構成されており、入力されたデータに所定の演算処理を施して出力する。【００５２】
また、一般的な記録再生装置においてデータを記録媒体に記録する際、記録媒体の特性を考慮した変調処理をデータに対して行うが、この変調処理部は以下に詳述する記録部１４０に含まれているとする。【００５３】
次に、第１実施形態に係るデータ信号処理装置の記録部１４０の構成について、図２を参照して詳細に説明する。ここに図２は、記録部の構成を示す側面図である。【００５４】
記録部１４０は、光源２１０と、レンズ２２０、２２１、２２２と、ハーフミラー２３０と、ＳＬＭ２４０と、ＳＬＭ駆動回路２４５と、反射ミラー２５０とを備えて構成されている。【００５５】
光源２１０は、例えばレーザ素子を含んでおり、レーザ光をレンズ２２０に照射する。【００５６】
レンズ２２０は、照射されたレーザ光を集光することで拡散を抑制し、レーザ光の強度及び利用効率を高める。【００５７】
ハーフミラー２３０は、入射したレーザ光を参照光（即ち、図２における下方向への光）と信号光（即ち、図２における右方向への光）との２つに分割する。【００５８】
ＳＬＭ２４０は、複数の画素を有しており、ＳＬＭ駆動回路２４５を通して入力されるデータを所定の空間変調方式（例えば後述する２：４変調方式）に基づいて二次元画像に変換する。変換されたデータは、ＳＬＭ２４０を透過する信号光によって伝達される。【００５９】
反射ミラー２５０は、例えば金属膜によりコーティングされており、高い反射率で、レーザ光を記録媒体の方向へ反射する。【００６０】
レンズ２２１及び２２２は、参照光及び信号光の夫々を集光し、ホログラム記録媒体５００に照射する。この結果、参照光と信号光とが干渉して形成された干渉縞がホログラム媒体に記録される。【００６１】
また、記録部１４０は、記録媒体５００に記録したデータを再生する際には、信号再生部１５０として機能する。再生時には、記録媒体５００の干渉縞に対し、参照光のみを当てることで、記録した際の二次元画像の再生像が得られる。その再生像を受光素子２６０により検出した後に、復調処理や復号処理等を行うことで、データが復元される。【００６２】
次に、第１実施形態に係るデータ信号処理装置の動作について図１に加え、図３を参照して説明する。ここに図３は、第１実施形態に係るデータ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。【００６３】
図３に示すように、本実施形態のデータ信号処理装置では、先ず符号化部１１０において、イレギュラーＬＤＰＣ符号による符号化を行い、データ配列に誤り訂正能力を付与する（ステップＳ１）。次にソート部１２０において、符号語ビット列を、対応する検査行列の列の重み（即ち、符号語ビット毎の誤り訂正能力の目安となる値）に応じてソートする（ステップＳ２）。【００６４】
更にソートされた符号語ビット列は、グループ分部１３０において、記録再生する際の誤り訂正能力に段階的に対応する形でグループ分けされる（ステップＳ３−１）。また、このグループ分けは、上述したステップＳ２における、列重みによるソートを行っているため、比較的簡単な方法で行うことができる。【００６５】
一方、記録再生処理も、グループ分部１３０において、記録再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループ分けされる（ステップＳ３−２）。尚、本実施形態における記録再生処理とは、記録媒体５００上で信号光と参照光を干渉させて二次元画像を記録又は記録媒体５００に参照光を当てて二次元画像を再生し受光素子で取り込む処理のことをいうものとする。【００６６】
尚、符号語ビットと記録再生処理との夫々のグループの数及びグループの大きさは、互いに同じであるほうがよい。グループの数及びグループの大きさを同じにすることにより、以下で説明する、記録する際のグループ単位の対応付けがより簡単に、効果的に行える。【００６７】
次に記録部１４０において、符号語ビットの誤り訂正能力の大小と、記録再生処理の誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とをグループ単位で対応させて、記録媒体５００への記録が行われる（ステップＳ４）。尚、上述したようなグループ毎の対応付けの処理は、例えばＳＬＭ駆動回路２４５（図２参照）に、その機能を持たせることによって行われる。【００６８】
次に、上述した各ステップについて、図３に加え、図４から図１４を参照して詳細に説明する。尚、本実施形態に用いられるＬＤＰＣ符号の検査行列は、０と１によって構成される行列であり、０の数に対して１の数が非常に少ない（例えば、１列あたり数百或いは数千の０に対して、１が数個しかない）行列であるが、以降では説明の便宜上、１の割合が多い行列を用いて説明する。【００６９】
先ずステップＳ１における符号化について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。ここに図４は、検査行列Ｈの一例を示す行列であり、図５は、生成行列Ｇの一例を示す行列である。尚、ここに示す検査行列Ｈ、及び生成行列Ｇはあくまで一例であり、状況に応じて適宜生成して使用することができる。【００７０】
先ず、記録したいＫビット（但し、Ｋは自然数）のデータ配列ｍ＝（ｍ１，ｍ２，Λ，ｍＫ−１，ｍＫ）に、生成行列Ｇ（図４参照）を乗ずることにより、Ｎビット（但し、Ｎは自然数）の符号語ビット列ｃ＝（ｃ１，ｃ２，Λ，ｃＮ−１，ｃＮ）に変換する（即ち、ｃ＝ｍＧ）。ここで生成行列Ｇとは、ＬＤＰＣ符号を定義するＭ行Ｎ列の検査行列Ｈの転置行列ＨＴとＧＨＴ＝０なる関係をもつ、Ｋ行Ｎ列の行列である（図５参照）。符号化の際、Ｋビットのデータ配列ｍは、検査行列の行数と等しいＭビット（但し、Ｍは自然数）の冗長ビットが付加されて、検査行列の列数と等しいＮビットの符号語ビット列ｃになる（即ち、Ｋ＋Ｍ＝Ｎ）。Ｎ個の符号語ビットは検査行列のＮ個の列に対応する。尚、データ配列ｍから符号語ビット列ｃへの変換は、データ配列ｍに生成行列Ｇを乗ずる以外に、検査行列Ｈの構造にある条件を課すことで生成行列Ｇを用いずに検査行列Ｈを用いて変換することも可能である。【００７１】
次に、ステップＳ２における符号語ビット列のソートについて図６及び図７を参照して詳細に説明する。ここに図６は検査行列の列重みを示す概念図であり、図７は符号語ビット列のソートを示す変遷図である。【００７２】
検査行列の列重みは、各列の要素“１”の個数であるので、図６に示すように検査行列Ｈ２の各列の列重みは１列目から順に３、２、３、４、２、３、２、３である。【００７３】
本実施形態では図７に示すように、符号語ビット列ｃは、検査行列Ｈ２の列重みに応じてソートされる。即ち、符号語ビット列ｃは、検査行列Ｈ２において列重みが一番大きい（重み４）４列目に対応する符号語ビットｃ４が先頭に来て、その次に列重み３の列に対応する符号語ビット群ｃ１、ｃ３、ｃ６、ｃ８、更にその次に列重み２の列に対応する符号語ビット群ｃ２、ｃ５、ｃ７が来るようにソートされる。尚、ここでは列重みの降順でソートしているが、昇順でソートしてもよい。【００７４】
後で詳しく説明するが、検査行列の列重みが大きいほど、その列に対応する符号語ビットの誤り訂正能力は大きくなる。即ち、検査行列の対応する列の重み順にソートされた符号語ビット列ｃ、誤り訂正能力の大小の順に並ぶ。尚、仮に検査行列Ｈの列重みが最初から降順或いは昇順に並んでいる、或いは意図的にそのような検査行列を生成して使用する場合は、ステップＳ２における符号語ビット列ｃのソート作業は省略可能である。【００７５】
次に、検査行列の列重みと符号語ビット毎の誤り訂正能力との関係について図８及び図９を用いて詳細に説明する。ここに図８は検査行列と、それに対応する二部グラフであるタナーグラフの対応を示す図であり、図９は復号時に行われるタナーグラフ上でのメッセ―ジのやり取りを示す概念図である。【００７６】
図８（a）に示す検査行列Ｈ３をタナーグラフに変換すると、図８（ｂ）に示すようになる。ここに図８（ｂ）に示すタナーグラフは、検査行列Ｈ３における列が変数ノードｖに、行がチェックノードｃｈに対応する。符号語ビットが検査行列の列に対応し、検査行列の列が変数ノードに対応するので、符号語ビットは変数ノードに対応することになる。検査行列Ｈ３の要素が“１”の場合のみ、その要素の行及び列に対応する変数ノードｖとチェックノードｃｈとが辺によって接続される。即ち、例えば検査行列Ｈ３における１行１列目は１であるので、夫々に対応するチェックノードｃｈ１と変数ノードｖ１とが接続される。また、１行２列目は０であるので、チェックノードｃｈ１と変数ノードｖ２とは接続されない。【００７７】
図９に示すように、検査行列Ｈ３によって符号化したデータを、例えばsum-product復号法に代表されるメッセージパッシング型の復号方法によって復号する場合、変数ノードｖとチェックノードｃｈとの間で、メッセージと呼ばれる情報のやり取りが繰り返し行われることにより、データの復号が行われる。この際、メッセージのやり取りは、辺で繋がっているノード間で行われる。そのため、多くの辺で接続されている変数ノードの方が、他のノードから多くの情報を得ることができる。言い換えれば、その変数ノードに対応する符号語ビットの誤り訂正能力が高くなる。上述したように、各ノード間の辺の数は、そのノードに対応する行又は列の１の数（即ち、重み）であるので、列重みが大きい列に対応する符号語ビットの方が、誤り訂正能力が高くなる。同時に、多くの辺で接続されている変数ノードは他の多くのノードに情報を送ることになるため、多くの辺で接続されている変数ノードに対応する符号語ビットはその誤り確率が高い（信号対雑音比が低い）と他の変数ノードに多くの悪影響を与えることになる。【００７８】
次に、ステップＳ３における符号語ビット列と記録再生処理のグループ分けについて図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。ここに図１０は、ＳＬＭにおけるデータの二次元画像への変換（空間変調）方式の一例を示す概念図であり、図１１は、ＳＬＭにおける画素のグループ分けの一例を示す平面図である。【００７９】
本実施形態におけるステップＳ３の符号語ビット列のグループ分けは、各符号語ビットに対応する検査行列の列の重みに応じて行われる。ステップＳ２においてソートされた結果、例えば列重み４の列に対応する符号語ビットが５０個、次に列重み３の列に対応する符号語ビットが３０個、最後に列重み２の列に対応する符号語ビットが１０個並んでいるような場合、先頭から５０個の符号語ビットを第１のグループ、それに続く３０個の符号語ビットを第２のグループ、最後の１０個を第３のグループに分けることができる。この場合、各グループ内の符号語ビットに対応する検査行列の列の重みは同じになっているが、例えば先頭から４０個の符号語ビットを第１のグループ、それに続く３０個の符号語ビットを第２のグループ、最後の２０個を第３のグループとしても良い。即ち、符号語ビットのグループ分けと、次に説明する記録再生処理側のグループ分けとで、グループの数及び各グループの大きさの比率が同じになるように分ける方がよい
本実施形態におけるステップＳ３の記録再生処理のグループ分けは、ホログラム記録媒体に記録される二次元画像を、位置に基づいて複数の領域に分割することで行われる。【００８０】
図１０に示すように、例えば符号語ビット列ｃのうち２ビット（即ち、図中の“００”，“０１”，“１０”，“１１”）を４画素で表す２：４変調方式により二次元画像に変換された場合を説明する。【００８１】
図１１（ａ）に示すように、２：４変調によって変調されたデータは、複数画素からなる１枚の二次元画像３００として表すことができる。この二次元画像３００は、例えばレーザ光等を用いてホログラム記録媒体５００の記録領域へ記録されるが、その際に集光のため例えばレンズ２２２等の光学系を用いる（図２参照）。このため、二次元画像３００の外周部分は中心部分と比較して歪みが発生しやすく、中心部分から離れる程エラー発生確率が高くなる又は信号対雑音比が低くなるという特性を持つ。そこで、例えば図１１（ｂ）に示すように、中心からの距離に基づいて二次元画像３００を３００ａ、３００ｂ、３００ｃの３つの領域に分割することで、二次元画像は誤り発生確率又は信号対雑音比に基づきグループ分けされる。【００８２】
尚、このグループ分けの方法は、誤り発生確率又は信号対雑音比に基づく分割であれば状況に応じて適宜選択可能であり、例えば更に多くの領域に分割したり、中心からの距離を重視して、円形に分割することで、より精度の高いグループ分けが可能である。また、分割する領域の大きさ（即ち、含まれる画素数）等も限定はされないが、符号語ビット列側のグループ分けと、グループの数及び各グループの大きさの比率を同じにした方がよい。即ち、上述の符号語ビット列側のグループ分けの例で説明すると、第１のグループには（列重み４の列に対応する）５０個の符号語ビットが、第２のグループには（列重み３の列に対応する）３０個の符号語ビットが、第３のグループには（列重み２の列に対応する）１０個の符号語ビットが含まれているので、分割領域３００ａの画素数：分割領域３００ｂの画素数：分割領域３００ｃの画素数＝５０：３０：１０にした方がよい。【００８３】
尚、グループ分けの際のグループ数と各グループの大きさは、符号語ビット側の検査行列の列重み分布に応じて決めてから記録再生処理側のグループ分けをそれに合わせてもよいし、逆に記録再生処理側の誤り発生確率又は信号対雑音比に応じて決めてから符号語ビット側をそれに合わせてもよい。【００８４】
記録再生処理側のグループ分け方法は、上で説明したような位置的グループ分け以外にも、例えば記録（再生）開始時と記録（再生）終了時とで誤り発生確率が異なる場合等に、記録（再生）処理を時間的に分割することによって誤り発生確率に基づくグループ分けが行える。例えば記録（再生）処理に１５分かかる符号語ビット列を、記録（再生）開始から５分以内に記録（再生）されるデータ、５分から１０分の間に記録（再生）されるデータ、１０分から１５分の間に記録（再生）されるデータの３つに分割することにより、誤り発生確率に基づいたグループ分けが行える。このように、記録（再生）する際の誤り発生確率に基づくグループ分けは、特定の条件において、記録（再生）する際の誤り発生確率が変化する場合であれば、様々な方法で実行することができる。尚、本段落における「記録（再生）」なる記載は、本段落の文章において「記録」を「再生」に置き換えても、同様の手法が採り得、同様の作用及び効果が得られる意味である。【００８５】
次に、ステップＳ４におけるグループ同士を対応付けてのデータの記録について図１２及び図１３を参照して説明する。ここに図１２及び図１３は夫々、ステップＳ３においてグループ分けした符号語ビット列側のグループと記録再生処理側（二次元画像上の領域）のグループとの対応付けの一例を示す概念図である。尚、図１２及び図１３の説明において用いられる、ステップＳ３まででソート及びグループ分けされた符号語ビット列は、列重みが２、３及び４である複数の列からなる検査行列Ｈによって符号化されたデータであるとする。【００８６】
図１２に示すように、グループ分けされた二次元画像を記録再生する際には、例えば誤り発生確率の高い又は信号対雑音比の低い外周部分３００ａに、検査行列Ｈにおける列重みの最も大きい（即ち、誤り訂正能力の最も高い）列重み４の列に対応する符号語ビットのグループを、誤り発生確率が中程度の中間部分３００ｂには、列重みの中間値（即ち、誤り訂正能力は中程度）である列重み３の列に対応する符号語ビットのグループを、誤り発生確率が低い中心部分３００ｃには、列重みが最も小さい（即ち、誤り訂正能力が最も低い）列重み２の列に対応する符号語ビットのグループを夫々割り当てて記録する。このように記録することで、記録する際の誤り発生確率の高さに応じて、訂正能力の高いデータが割り当てられるため、誤りが発生した際に、効率的な誤り訂正が行える。【００８７】
図１３に示すように、上述した記録方法とは異なる方法として、例えば誤り発生確率の高い外周部分３００ａに、検査行列Ｈにおける列重みの最も小さい（即ち、誤り訂正能力の最も低い）列重み２の列に対応する符号語ビットのグループを、誤り発生確率が中程度の中間部分３００ｂには、列重みの中間値（即ち、誤り訂正能力は中程度）である列重み３の列に対応する符号語ビットのグループを、誤り発生確率が低い中心部分３００ｃには、列重みが最も大きい（即ち、誤り訂正能力が最も高い）列重み４の列に対応する符号語ビットのグループを夫々割り当てて記録再生する方法がある。【００８８】
この記録再生方法は、全体的に記録再生処理に関する誤り発生確率が高い（信号対雑音比が低い）場合に効果的である。全体的な誤り発生確率の値が高い（信号対雑音比が低い）と、ＬＤＰＣ符号による誤り訂正能力のみでは、全ての誤りを訂正することができない。しかしながら、誤り発生確率の値が低い（信号対雑音比が高い）処理に対して、誤り訂正能力の値が高い符号語ビットを割り当てれば、誤り発生確率の値が低い（信号対雑音比が高い）処理（即ち、図１３における３００ｃへの記録処理）に関しては、ほとんど或いは全ての誤りをＬＤＰＣ符号による誤り訂正能力で訂正することができる。即ち、対応付けを行わない場合に比べ、部分的にではあるが、より確実に誤りを訂正することができる。【００８９】
また、符号化部１１０の前段に別の誤り訂正符号化処理１８０（例えばリードソロモン符号）を外符号として連接するような構成にすれば、ＬＤＰＣ符号による訂正で訂正可能な部分を確実に訂正し、訂正できなかった部分を別の誤り訂正符号により訂正することができる（この場合、再生処理系１０２には図示しない外符号の復号部が追加される）。更に、この方法は次のような効果もある。訂正能力が高いとしている、列重みが大きい列に対応する符号語ビットは上述したようにタナーグラフ上でのメッセージのやりとり時に外部に多くの情報を与えることになる（図８及び９参照）。従って、この方法では外部に多くの情報を与える符号語ビットに誤り発生確率が低い又は信号対雑音比が高い領域が割り当てられることになり、全体の誤り訂正能力が向上する。【００９０】
図１４に示すように、例えば、外周部から中心部へ向かって渦巻状に（即ち、図１４における矢印に沿うように）ソートされた符号語ビット列を記録するという方法をとれば、二次元画像３００及びステップＳ２でソートされた符号語ビット列がグループ分けされていない場合（但し、外周部は中心部よりも誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が低いと予測可能であるとする。）であっても、誤り訂正能力の大小と誤り発生確率（信号対雑音比）の大小とを対応させて記録することは可能である。記録される符号語ビット列は、検査行列における列重みによってソートされているため、外周部から、誤り訂正能力が最も高い或いは最も低いデータから順に割り当てられて記録される。よって、上述のようにグループ分けして記録を行う場合と同様に、誤り訂正能力の大小と誤り発生確率（信号対雑音比）の大小とが対応して記録され、効率的な誤り訂正が行える。【００９１】
次に本発明の第２実施形態に係るデータ信号処理装置について図１５及び図１６を参照して説明する。尚、第２実施形態は、第１実施形態と比較して、符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、符号語ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いる点が異なり、他の構成については第１実施形態とほぼ同じである。そのため、ここでは主にストッピングセットについて説明し、その他の説明については適宜省略する。【００９２】
先ず、本発明の第２実施形態に係るデータ信号処理装置の動作について図１５を参照して説明する。ここに図１５は、第２実施形態に係るデータ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。尚、第２実施形態に係るデータ信号処理装置の構成は、第１実施形態の構成と同様であるとする（図１参照）。【００９３】
図１５に示すように、第２実施形態のデータ信号処理装置では、先ず符号化部１１０において、ＬＤＰＣ符号による誤り訂正符号化を行う（ステップＳ５）。この際用いられるＬＤＰＣ符号は、第１実施形態とは異なり、レギュラーＬＤＰＣ符号でも構わない。次にソート部１２０において、符号語ビット列の各ビットを、それに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさによってソートする（ステップＳ６）。更にソートされた符号語ビット列は、グループ分部１３０において、対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさによってグループ分けされる（ステップＳ７−１）。一方、記録再生処理は、誤り発生確率又は信号対雑音比によってグループ分けされる（ステップＳ７）。この際、変数ノード側と記録再生処理側とでグループ数と各グループの大きさの比率が同じになるようにした方がよい。最後に記録部１４０において、グループ分けされた符号語ビットと記録再生処理を対応させて記録媒体への記録が行われる（ステップＳ８）。【００９４】
次に、ストッピングセットについて図１６を参照して説明する。（ここに図１６はＬＤＰＣ符号におけるストッピングセットを示す概念図である。）
ストッピングセットとは検査行列から任意に複数の列を取り出し、それらを繋げて新たに行列を作ったときに、行重みが１である行が存在しないという条件を満たす列に対応する変数ノードの集合である。例えば図１６（ａ）に示すような検査行列Ｈ４にから１、３、４、５、６列目を取り出し、それらを繋げて新たに行列を作ると、図１６（ｂ）のような行列Ｈ４ａとなる。行列Ｈ４ａは、５、６行目が行重み１である。このため、変数ノードｖ１、ｖ３、ｖ４、ｖ５、ｖ６の集合はストッピングセットではない。また、行列Ｈ４から１、５、７、８列目を取り出し、それらを繋げて新たに行列を作ると、図１６（ｃ）のような行列Ｈ４ｂとなる。行列Ｈ４ｂは、行重み１の行が存在しない。このため、変数ノードｖ１、ｖ５、ｖ７、ｖ８の集合はストッピングセットである。更に、ストッピングセットに属する変数ノードの個数を、そのストッピングセットの大きさと呼ぶ。上述のストッピングセットの大きさは４である。また、一つの検査行列に対してストッピングセットは多数存在し、夫々の変数ノードは複数のストッピングセットに属する。【００９５】
ストッピングセットは、二元消失通信路において一のストッピングセットに属する全ての変数ノードに対応する符号語ビットが同時に消失すると、反復型復号によってそれら消失したビットを復元することができないという特徴を持つ。言い換えれば、一のストッピングセットに属する全ての変数ノードに対応する符号語ビットが同時に消失しない限り、反復型復号で消失したビットを全て復元できる。よって、ある符号語ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさが小さい程、そのビットが消失した場合に復元できなくなる可能性が高くなる。【００９６】
例えば、変数ノードｖ１が属する最小のストッピングセットの大きさが５で、変数ノードｖ２が属する最小のストッピングセットの大きさが３である場合を考える。変数ノードｖ１に対応する符号語ビットｃ１が消失しても、大きさ５のストッピングセットに属するあと４つの変数ノードに対応する符号語ビットが同時に消失しない限り復元することができる。一方、変数ノードｖ２に対応する符号語ビットｃ２が消失した場合は大きさ３のストッピングセットに属するあと２つの変数ノードに対応する符号語ビットが同時に消失するだけで復元することができなくなってしまう。言い換えればある符号語ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさは、その符号語ビットが消失した場合に正しく復号できなくなる可能性への寄与の度合いを表し、そのビットのある種の誤り訂正能力を表しているともとらえることができる。【００９７】
よって、符号語ビット列ｃの各ビットを、該各ビットに対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさの順にソートすることで符号語ビット毎のエラー訂正能力と、記録再生する際の誤り（この場合は消失）発生確率とを対応させて記録することができる。（本発明の第２実施形態においては、エラー訂正能力の高い符号語ビットを誤り（消失）発生確率の高い記録再生処理に対応付けするが、その逆にエラー訂正能力の低い符号語ビットをエラー発生確率の高い記録再生処理に対応付けすることは行わない。）
以上説明したように、対応する変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさの順にソートした符号語ビットを記録再生する際のエラー（消失）発生確率と対応させて記録することで、消失した場合に復元できなくなる可能性への寄与の度合いが大きい（訂正能力が低い）符号語ビットを消失させにくくすることが可能となり、その結果復号後の誤り率が低下する。【００９８】
また本発明は、上述の実施形態で説明したホログラム記録装置以外にも、記録・再生処理に関する誤り発生確率又は信号対雑音比が条件により異なるものであれば、例えばＣＤ及びＤＶＤ等の光ディスク記録装置、強誘電体を用いた記録装置等、様々な記録装置において適用可能である。また、データ配列としては、二次元配列或いは二次元行列に限らず、任意の複数次元のデータ配列或いは行列であっても、エラーの発生確率又は信号対雑音比が配列上の位置等に応じて変化する限り、本実施形態を適用可能である。更に、一次元の配列であってもエラーの発生確率が配列上の位置等に応じて変化する、例えば時間軸上で変動するようなデータ配列であれば、本実施形態をやはり適用可能である。【００９９】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うデータ信号処理装置、及びデータ信号処理方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明に係るデータ信号処理装置及び方法は、例えば情報をホログラムとして記録・再生するホログラム記録・再生装置等のデータ信号処理装置等に利用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月26日(2008.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化後の符号語ビット列を復号化する際の誤り訂正能力が、符号語ビット毎に差がある誤り訂正符号化方式で、データを符号化して前記符号語ビット列を生成する符号化手段と、
記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生手段と、
符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けし、前記記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けするグループ分手段と
を備え、
前記記録・再生手段は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて記録・再生する
ことを特徴とするデータ信号処理装置。
【請求項２】
前記誤り訂正能力の大小に基づいて、前記生成された符号語ビット列をソートするソート手段を更に備え、
前記記録・再生手段は、前記ソートされた符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小と前記エラー発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の対応関係を持つように記録・再生する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記符号化手段は、行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化し、
前記記録・再生手段は、前記符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応する前記パリティ検査行列の列の重みを用いて記録する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項５】
前記符号化手段は、疎なパリティ検査行列により定義されるＬＤＰＣ符号を用いてデータを符号化し、
前記記録・再生手段は、前記符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いて記録する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項６】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が大きい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項７】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が小さい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項８】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、ホログラム記録媒体に二次元画像として記録・再生することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ信号処理装置。
【請求項９】
符号化後のデータ配列を復号化する際における誤り訂正能力が、符号語ビット毎に差がある誤り訂正符号化方式で、データを符号化して前記符号語ビット列を生成する符号化工程と、
記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際における誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生工程と、
符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けし、前記記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けするグループ分工程と
を備え、
前記記録・再生工程は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて記録する
ことを特徴とするデータ信号処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化して符号語ビット列を生成する符号化手段と、
記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生手段と、
符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けし、前記記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けするグループ分手段と
を備え、
前記記録・再生手段は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて、且つ前記誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いて記録・再生する
ことを特徴とするデータ信号処理装置。
【請求項２】
前記誤り訂正能力の大小に基づいて、前記生成された符号語ビット列をソートするソート手段を更に備え、
前記記録・再生手段は、前記ソートされた符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小と前記エラー発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の対応関係を持つように記録・再生する
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ信号処理装置。
【請求項３】
前記符号化手段は、行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化し、
前記記録・再生手段は、前記符号語ビット毎の誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応する前記パリティ検査行列の列の重みを用いて記録する
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ信号処理装置。
【請求項４】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が大きい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生することを特徴とする請求項1に記載のデータ信号処理装置。
【請求項５】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、前記誤り訂正能力の大小が小さい方から順に、前記誤り発生確率が高い又は信号対雑音比が小さい記録・再生処理に対応させて記録・再生することを特徴とする請求項１に記載のデータ信号処理装置。
【請求項６】
前記記録・再生手段は、前記生成された符号語ビット列を、ホログラム記録媒体に二次元画像として記録・再生することを特徴とする請求項１に記載のデータ信号処理装置。
【請求項７】
行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化して符号語ビット列を生成する符号化工程と、
記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際における誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生工程と、
符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けし、前記記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けするグループ分工程と
を備え、
前記記録・再生工程は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて、且つ前記誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いて記録する
ことを特徴とするデータ信号処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のデータ信号処理装置は上記課題を解決するために、行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化して符号語ビット列を生成する符号化手段と、記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生手段と、符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けし、前記記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けするグループ分手段とを備え、前記記録・再生手段は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて、且つ前記誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いて記録・再生する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本発明のデータ信号処理方法は上記課題を解決するために、行及び列重みが一定でない疎なパリティ検査行列により定義されるイレギュラーＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号を用いてデータを符号化して符号語ビット列を生成する符号化工程と、記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際における誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生方式で、前記生成された符号語ビット列を記録・再生する記録・再生工程と、符号語ビット列を前記符号語ビット毎の訂正能力の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けし、前記記録・再生する位置的な条件の違い又は時間的な条件の違いに応じて、記録・再生する際の前記誤り発生確率又は信号対雑音比が変化することとなる記録・再生処理を、前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小に応じてグループの数及び大きさを決めてグループ分けするグループ分工程とを備え、前記記録・再生工程は、前記グループ分けされた前記符号語ビット列と、前記記録・再生処理とを、前記誤り訂正能力の大小と前記誤り発生確率又は信号対雑音比の大小とが前記所定の関係を持つように対応させて、且つ前記誤り訂正能力の大小を決める値として、前記生成された符号語ビット列の各ビットに対応するタナーグラフ中の変数ノードが属する最小のストッピングセットの大きさを用いて記録する。
【国際調査報告】
2008093423.tif 000019
2008093423.tif 000020