(57)【要約】【課題】内復号器と外復号器を有する反復型のリードチャネル復号器において、回路規模を大きくすることなく、エラー訂正能力を高めること。【解決手段】誤訂正補正部１１０、１２０および１３０がそれぞれＤＡＥ部４３、４５および４７の誤訂正を補正し、正規化部１４１〜１４４がそれぞれＬＤＰＣ部１５１〜１５４の性能が最善となるようにＬＤＰＣ部１５１〜１５４の入力情報を正規化し、ＬＤＰＣ部１５１〜１５４の復号アルゴリズムをチャネル情報が十分活用されるよう変更する。【選択図】　　　図１
2004145972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号器による復号と外復号器による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号器であって、
前記内復号器の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号器への入力情報を生成する補正手段
を備えたことを特徴とするリードチャネル復号器。
【請求項２】
前記内復号器の出力情報の分布に応じて前記外復号器への入力情報を正規化する正規化手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のリードチャネル復号器。
【請求項３】
前記外復号器は、低密度パリティ符号を用いて復号をおこない、前記データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に該外復号器の入力情報を該反復計算毎に使用することを特徴とする請求項１または２に記載のリードチャネル復号器。
【請求項４】
前記補正手段は、前記内復号器の入力情報および出力情報に基づいて該内復号器の誤訂正を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された誤訂正に基づいて内復号器の出力情報を補正し、前記外復号器への入力情報を生成する訂正手段と、を備えたことを特徴とする請求項１、２または３に記載のリードチャネル復号器。
【請求項５】
前記検出手段は、前記内復号器の入力情報と出力情報を比較することにより該内復号器の誤訂正を検出することを特徴とする請求項４に記載のリードチャネル復号器。
【請求項６】
前記訂正手段は、前記検出手段により誤訂正が検出された場合に、内復号器の出力情報を不定として補正することを特徴とする請求項４に記載のリードチャネル復号器。
【請求項７】
前記訂正手段は、前記検出手段により誤訂正が検出された場合に、内復号器の出力情報の符号を反転することにより該出力情報を補正することを特徴とする請求項４に記載のリードチャネル復号器。
【請求項８】
記録媒体に符号化されて記録されたデータを復号するリードチャネル復号器であって、
前記記録媒体から読み込んだ信号系列に基づき前記データの復号の信頼度に関する情報を外部情報として生成する内復号手段と、
低密度パリティ符号を用いた復号をおこない、前記データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に前記内復号手段により生成された外部情報を該反復計算毎に使用する外復号手段と、
を備えたことを特徴とするリードチャネル復号器。
【請求項９】
記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号工程による復号と外復号工程による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号方法であって、
前記内復号工程の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号工程への入力情報を生成する補正工程
を含んだことを特徴とするリードチャネル復号方法。
【請求項１０】
記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号手順による復号と外復号手順による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号プログラムであって、
前記内復号手順の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号手順への入力情報を生成する補正手順
をコンピュータで実行することを特徴とするリードチャネル復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号器による復号と外復号器による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号器、リードチャネル復号方法およびリードチャネル復号プログラムに関し、特に、内復号器の簡略化に起因する性能劣化を防ぎ、エラー訂正能力を高めることができるリードチャネル復号器、リードチャネル復号方法およびリードチャネル復号プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録再生装置には、記録した信号を誤りなく再生するため、強力なエラー訂正機能が搭載されている。このエラー訂正によって初めて、ノイズが含まれた不安定な信号の中から記録信号を確実に復元することが可能となる。
【０００３】
近年、記録再生装置のエラー訂正は、主としてＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）、ＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ　Ｃｏｄｅ）と呼ぶ２つの手法の組合せによって実現されてきた。ＰＲＭＬは、記録チャネルを符号間干渉のあるパーシャルレスポンスチャネル（ＰＲチャネル）とみなし、一般にビタビ検出器を用いた最尤復号（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を行う方式である。一方、ＥＣＣは、ビタビ検出器で訂正できなかったエラーを訂正するものであり、一般にリードソロモン符号が用いられている。ビタビ検出器やリードソロモン符号に関する一般的な解説は、多数の文献に示されており、例えば、非特許文献１に示されている。
【０００４】
図４は、記録再生装置の代表例である磁気ディスク装置の記録再生系の主要構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、磁気ディスク装置の記録再生系は、大きく分けて、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１、リードチャネル（ＲＤＣ）２およびプリアンプ３からなる。
【０００５】
データを磁気ディスクに記録する場合、まずＨＤＣ１内で、ＣＲＣ符号器４とＥＣＣ符号器５によって記録データにパリティが付加される。ここで、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｈｅｃｋ）符号は、ＥＣＣの誤訂正を検出するために用いられるものである。
【０００６】
次に、ＲＤＣ２では、符号器６、記録補償器７、ドライバ８を経由し、プリアンプ３に記録データが送出される。ここで、符号器６では、ＰＬＬによるクロック再生を安定化するためのＲＬＬ符号等が用いられる。また、記録補償器７は、磁化反転が隣接する個所で反転間隔を多少広げる補償処理を行う。最後に、プリアンプ３は、ドライバ９によって記録ヘッドへのライト電流を発生させる。
【０００７】
一方、磁気ディスクに記録されたデータを再生する場合は、再生ヘッドからのアナログ電圧がまずアンプ１０によって増幅された後、ＲＤＣ２に送られる。ＲＤＣ２は、ＴＡ検出部１１でのサーマルアスペリティ検出処理の後、可変利得アンプ（ＶＧＡ）１２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１４を経由してデジタル信号への変換を行う。そして、ＦＩＲフィルタ１５によって波形等化を行った後、復号器１６でビタビ復号を行う。
【０００８】
なお、ＲＤＣ２内には、信号をサンプリングするタイミングを制御するＰＬＬ１７、および可変利得アンプ１２の利得を制御する自動利得制御器（ＡＧＣ）１８も搭載されている。
【０００９】
そして、ＲＤＣ２による復号結果はＨＤＣ１に戻され、ＨＤＣ１内のＥＣＣ復号器１９によってエラー訂正が行われた後、ＣＲＣ検査部２０を経て、再生データとなる。
【００１０】
また、ＰＲＭＬ方式に変わる新しい符号・復号方式として、ターボ符号・低密度パリティ符号（ＬＤＰＣ：Ｌｏｗ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｐａｒｉｔｙ　Ｃｈｅｃｋ　ｃｏｄｅｓ）等が提案されている。これらの符号・復号方式は、反復計算で復号を行うことから、ここでは反復型方式（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄ）と総称する。反復型方式としては、特許文献１に開示されているターボ符号が代表的である。
【００１１】
ターボ符号は、２つの再帰的組織畳み込み符号（ＲＳＣ：　Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ　ｃｏｄｅ）を、ランダムインターリーバを介して接続した並列連接（ｐａｒａｌｌｅｌ　ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）符号であり、復号は２つの復号器を用いた反復計算によって行う。
【００１２】
ターボ符号は通信の分野で考案されたが、これを記録再生系のＰＲチャネルに適用した複数の方式が、非特許文献２に開示されている。図５は、ターボ符号を記録再生系のＰＲチャネルに適用する場合の符号器および復号器の構成を示す機能ブロック図である。
【００１３】
同図（ａ）に示すように、ターボ符号を記録再生系のＰＲチャネルに適用する場合、符号器は、２つの要素符号器（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ　ｅｎｃｏｄｅｒ）２１、２３をランダムインターリーバ２２（図５ではπと表示）を介して縦列連接（ｓｅｒｉａｌ　ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）した構成を取る。この時、チャネルに近い符号器を内符号器（ｉｎｎｅｒ　ｅｎｃｏｄｅｒ）、もう一方を外符号器（ｏｕｔｅｒ　ｅｎｃｏｄｅｒ）と呼ぶ。
【００１４】
実は、ＰＲチャネルでは、チャネル自体を畳み込み符号器とみなすことができるので、内符号器２３は明に設ける必要がない。ただし、再帰的組織畳み込み符号にするためにプリコーダと呼ばれる補完的な符号器を用いる場合もある。
【００１５】
また、外符号器２１としては、２つのＲＳＣを用いるものや１つのＲＳＣを用いるものなどが各種提案されている。また、非特許文献３に開示されるＬＤＰＣを用いる場合や、非特許文献４に示される積符号（ＴＰＣ：　Ｔｕｒｂｏ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｃｏｄｅ）を用いる場合もある。
【００１６】
一方、反復型方式の復号器は、図５（ｂ）に示すように、内復号器２４および外復号器２６と呼ばれる２つの要素復号器（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ　ｄｅｃｏｄｅｒ）で構成される。内復号器２４は内符号器２３に対応した復号を、外復号器２６は外符号器２１に対応した復号を行う。また、内復号器２４をチャネル復号器と呼ぶこともある。
【００１７】
反復型方式で特徴的な点は、最大事後確率（ＭＡＰ：　Ｍａｘｉｍｕｍ　ａ　ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ　Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）復号を行うという点であり、そのため２つの要素復号器はいずれも軟入力・軟出力（ＳＩＳＯ：　Ｓｏｆｔ−Ｉｎ／Ｓｏｆｔ−Ｏｕｔ）復号器となる。ここで、ＳＩＳＯ復号器とは、単なる０または１といった硬判定結果を出力するのではなく、０．４や０．９といった信頼度情報を出力する復号器である。
【００１８】
例えば、内復号器は、チャネルからのリード信号系列ｙｋ（ｋ＝１〜Ｎ）が与えられた条件下で、符号化前の情報シンボルｘｋの事後確率を計算するものであり、事後確率は、ｘｋが１である確率と０である確率の対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ−ＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＲａｔｉｏ）である全確率情報
【数１】
2004145972.tif 000003
で表現される。ただし、
【数２】
2004145972.tif 000004
である。
【００１９】
また、内復号器には、復号に先立って得られている事前情報Λａ（ｘｋ）がやはり対数尤度比の形で入力される。内復号器はこの事前情報Λａ（ｘｋ）とリード信号系列ｙｋから、（１）式の全確率情報Λ（ｘｋ）を算出する。また、全確率情報Λ（ｘｋ）から事前情報Λａ（ｘｋ）を差し引いた外部情報（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）
【００２０】
Λｅ（ｘｋ）＝Λ（ｘｋ）−Λａ（ｘｋ）
を出力し、この外部情報Λｅ（ｘｋ）がもう一方の復号器に伝えられる。
【００２１】
ここで、復号の手順を改めて図５（ｂ）で説明する。リード信号系列ｙｋは、まず内復号器２４に入る。内復号器２４は、リード信号系列ｙｋと、外復号器２６から出力される事前情報Λａ（ｘｋ）とから、外部情報Λｅ（ｘｋ）を算出して出力する。出力された外部情報Λｅ（ｘｋ）は、逆インターリーバ２５（図５ではと表示）を経由して外復号器のチャネル情報Λａ（ｘ’ｋ）となる。
【００２２】
また、外復号器２６は、チャネル情報Λａ（ｘ’ｋ）から情報系列の全情報確率Λ（ｕｋ）と外部情報Λｅ（ｘ’ｋ）を出力する。この外部情報Λｅ（ｘ’ｋ）は、再度インターリーバ２７（図５ではπと表示）を経由して内復号器２４の事前情報Λａ（ｘｋ）として用いられる。
【００２３】
そして、これらの内復号器２４および外復号器２６の処理を所定の回数反復した後、外復号器２６が出力する全確率情報Λ（ｕｋ）を判定部２８がしきい値処理することで復号が達成される。
【００２４】
ここで、畳み込み符号等の状態遷移で定義される符号に対するＳＩＳＯ復号の具体的計算法としては、ＢＣＪＲアルゴリズムがあり、非特許文献５に詳しく説明されている。一般には、内符号器・外符号器ともＢＣＪＲアルゴリズムを用いるが、外符号器としてＬＤＰＣ符号を使う場合は、非特許文献６に紹介されているｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ法が用いられる。また、反復型方式全般に渡る解説が非特許文献６で述べられている。これらの反復型方式は、ＰＲＭＬ方式を上回る高いエラー訂正能力を有しており、次世代符号化方式として有望視されている。
【００２５】
しかし、反復型方式は、反復回数に比例して回路規模が大きくなるという欠点を有している。これは、データ転送速度が速い場合は同じ回路を繰返し使用することが困難なため、反復回数分の回路を実装することに起因している。
【００２６】
図６は、反復型のリードチャネル復号器の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは、インターリーバおよび逆インターリーバは外復号器に含まれるものとしている。
【００２７】
同図に示すように、このリードチャネル復号器３０では、反復回数を４回としたため、３１〜３８の内・外復号器が必要となり、内復号器にＢＣＪＲアルゴリズムによる復号器を使用した場合、回路規模が非常に大きくなってしまう。
【００２８】
この対策として、内復号器として簡略化されたＤＡＥ（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｉｄｅｄ　Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）を使う方式が非特許文献６に紹介されている。図７は、ＤＡＥを用いたリードチャネル復号器の構成を示す図である。同図に示すように、このリードチャネル復号器４０は、ＢＣＪＲ部４１と、ＤＡＥ部４３、４５および４７と、ＬＤＰＣ部４２〜４８と、判定部４９とを有する。
【００２９】
ＢＣＪＲ部４１は、ＢＣＪＲアルゴリズムを用いた内復号器であり、リード信号系列ｙｋから外部情報Λｅ（ｘｋ）を算出して出力する。このリードチャネル復号器４０のように、簡略化内復号器としてＤＡＥ法を用いた場合、入力の事前情報に正確さが要求されるため、反復の初回にはＢＣＪＲアルゴリズムなどを利用した内復号器が使用される。
【００３０】
ＤＡＥ部４３、４５および４７は、ＤＡＥ法を用いた内復号器であり、リード信号系列ｙｋおよび事前情報Λａ（ｘｋ）から外部情報Λｅ（ｘｋ）を算出して出力する。この外部情報Λｅ（ｘｋ）は、ＬＤＰＣ部４２〜４８が入力する事前情報となる。
【００３１】
ＬＤＰＣ部４２〜４８は、外符号にＬＤＰＣを用いた外復号器であり、ＤＡＥ部４３、４５および４７の出力する外部情報Λｅ（ｘｋ）を事前情報として外部情報を算出する。この外部情報は、次の内復号器の事前情報Λａ（ｘｋ）となる。
【００３２】
判定部４９は、全確率情報Λ（ｕｋ）をしきいち処理する処理部であり、具体的には、全確率情報Λ（ｕｋ）が負の場合には０を、全確率情報Λ（ｕｋ）が正の場合には１を出力する。
【００３３】
このように、このリードチャネル復号器４０では、内復号器にＤＡＥ法を使用した復号器を用いることによって、反復型方式の欠点である回路規模の増大を防いでいる。
【００３４】
また、外符号にＬＤＰＣを用いた場合、外復号器には非特許文献６に紹介されるｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ法を用いた復号器が用いられる。このｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ法を用いた復号器では、検査行列Ｍをｊ×ｉ、ｂｉｔからｃｈｅｃｋへの対数尤度比をＬＬＲ（ｑｊｉ）、　ｃｈｅｃｋからｂｉｔ　への対数尤度比をＬＬＲ（ｒｊｉ）、全確率情報をΛ（ｘｉ）とすると、図８に示す復号アルゴリズムを用いて入力事前情報Λａ（ｘｋ）および出力外部情報Λｅ（ｘｋ）を繰返し算出している。
【００３５】
図８は、ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ法を用いた復号器の復号アルゴリズム、すなわち図７に示したＬＤＰＣ部４２〜４８の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、ＬＤＰＣ部４２〜４８は、まず、ｂｉｔからｃｈｅｃｋへの対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）をチャネル情報である入力事前情報Λａ（ｘｋ）で初期化を行う。すなわち、ＬＬＲ（ｑｊｉ）＝　Λａ（ｘｉ）とする（ステップＳ８０１）。
【００３６】
そして、ｂｉｔからｃｈｅｃｋへの対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）を用いてｃｈｅｃｋからｂｉｔ　への対数尤度比ＬＬＲ（ｒｊｉ）を（２）式のように更新する（ステップＳ８０２）。
【数３】
2004145972.tif 000005
ここで、
【数４】
2004145972.tif 000006
である。
【００３７】
そして、ｃｈｅｃｋからｂｉｔ　への対数尤度比ＬＬＲ（ｒｊｉ）と入力事前情報Λａ（ｘｉ）を用いて全確率情報Λ（ｘｉ）を（３）式のように求める（ステップＳ８０３）。
【数５】
2004145972.tif 000007
【００３８】
そして、次反復のために出力外部情報Λｅ（ｘｉ）と、ｂｉｔからｃｈｅｃｋへの対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）を（４）式および（５）式のように更新する（ステップＳ８０４）。
【数６】
2004145972.tif 000008
【００３９】
そして、上述した処理を所定の回数実行したか否かを調べ（ステップＳ８０５）、所定の回数実行していない場合には、ステップＳ８０２に戻って、上述した処理を繰り返す。一方、上述した処理を所定の回数実行した場合には、復号処理を終了する。
【００４０】
【特許文献１】
米国特許第５４４６７４７号明細書（第１０頁、第１図）
【非特許文献１】
エス・リン、ディー・ジェー・コステロ・ジュニア（Ｓ．　Ｌｉｎ　ａｎｄ　Ｄ．　Ｊ．　Ｃｏｓｔｅｌｏ，　Ｊｒ．）著、「エラー・コントロール・コーディング・ファンダメンタルズ・アンド・アプリケーションズ（Ｅｒｒｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　　ｃｏｄｉｎｇ：　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」、プレンティス・ホール（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ）、１９８３年
【非特許文献２】
ティー・ソウビグニア他（Ｔ．Ｓｏｕｖｉｇｎｉｅｒ　ｅｔ　ａｌ．）著、　「ターボ・デコーディング・フォー・ピーアールフォー：パラレル・バーザス・シリアル・コンカティネーション（Ｔｕｒｂｏ　Ｄｅｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　ＰＲ４：　ＰａｒａｌｌｅｌＶｅｒｓｕｓ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）」、プロシーディング・アイトリプルイー・インターナショナル・コンフェレンス・オン・コミュニケーションズ（Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔ．　Ｃｏｎｆ．　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、１９９９年、ｐ．１６３８−１６４２
【非特許文献３】
アール・ジー・ガラガー（Ｒ．　Ｇ．　Ｇａｌｌａｇｅｒ）著、「ロー・デンシティ・パリティ・チェック・コード（Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ　Ｃｏｄｅｓ）」、ケンブリッジ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ）、マサチューセッツ（ＭＡ）：エムアイティー・プレス（ＭＩＴ　Ｐｒｅｓｓ）１９６３年、ｐ．４７−６９
【非特許文献４】
アール・エム・ピンディア（Ｒ．　Ｍ．　Ｐｙｎｄｉａｈ）著、「ニア・オプティマム・デコーディング・オブ・プロダクト・コード：ブロック・ターボ・コード（Ｎｅａｒ−ｏｐｔｉｍｕｍ　ｄｅｃｏｄｉｎｇ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｃｏｄｅｓ：　ｂｌｏｃｋ　ｔｕｒｂｏ　ｃｏｄｅｓ）」、アイトリプルイー・トランズアクションズ・オン・コミュニケーションズ（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、１９９８年、第４６巻、第８号、ｐ．１００３−１０１０
【非特許文献５】
エル・アール・バール他（Ｌ．　Ｒ．　Ｂａｈｌ　ｅｔ　ａｌ．）著、「オプティマル・デコーディング・オブ・リニア・コード・フォー・ミニマイジング・シンボル・エラー・レイト（Ｏｐｔｉｍａｌ　ｄｅｃｏｄｉｎｇ　ｏｆ　ｌｉｎｅａｒ　ｃｏｄｅｓ　ｆｏｒ　ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ　ｓｙｍｂｏｌ　ｅｒｒｏｒ　ｒａｔｅ）」、アイトリプルイー・トランズアクションズ・インフォーメーション・セオリ（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　　　Ｉｎｆｏｒｍ．　Ｔｈｅｏｒｙ）、１９７４年、第２０巻、ｐ．２４８−８７
【非特許文献６】
ゼット・ウー（Ｚ．　Ｗｕ）著、「コーディング・アンド・イタラティブ・ディテクション・フォー・マグネティック・レコーディング・チャネルズ（Ｃｏｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ｃｈａｎｎｅｌｓ）」、クルウェア・アカデミック・パブリッシャーズ（　　Ｋｌｕｗｅｒ　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）、２０００年、ｐ．７１−８７
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リードチャネル復号器４０のように、内復号器の復号アルゴリズムとしてＢＣＪＲのかわりにＤＡＥを用いて簡略化すると、内復号器の性能劣化が発生するという問題がある。
【００４２】
また、外復号器に用いるＬＤＰＣでは、チャネル情報である入力事前情報Λａ（ｘｉ）はＬＬＲ（ｑｊｉ）の初期化のみにしか利用されないため、反復２回目以降の内復号器への出力である出力外部情報Λｅ（ｘｉ）へチャネル情報が活用されていないという問題がある。
【００４３】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、内復号器の簡略化に起因する性能劣化を防ぎ、エラー訂正能力を高めることができるリードチャネル復号器、リードチャネル復号方法およびリードチャネル復号プログラムを提供することを目的とする。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号器による復号と外復号器による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号器であって、前記内復号器の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号器への入力情報を生成する補正手段を備えたことを特徴とする。
【００４５】
また、本発明は、記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号工程による復号と外復号工程による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号方法であって、前記内復号工程の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号工程への入力情報を生成する補正工程を含んだことを特徴とする。
【００４６】
また、本発明は、記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号手順による復号と外復号手順による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号プログラムであって、前記内復号手順の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号手順への入力情報を生成する補正手順をコンピュータで実行することを特徴とする。
【００４７】
かかる発明によれば、内復号器の入力情報および出力情報に基づいて出力情報を補正して外復号器への入力情報を生成することとしたので、内復号器の簡略化に起因する性能劣化を防ぎ、エラー訂正能力を高めることができる。
【００４８】
また、本発明は、記録媒体に符号化されて記録されたデータを復号するリードチャネル復号器であって、前記記録媒体から読み込んだ信号系列に基づき前記データの復号の信頼度に関する情報を外部情報として生成する内復号手段と、低密度パリティ符号を用いた復号をおこない、前記データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に前記内復号手段により生成された外部情報を該反復計算毎に使用する外復号手段と、を備えたことを特徴とする。
【００４９】
この発明によれば、記録媒体から読み込んだ信号系列に基づきデータの復号の信頼度に関する情報を外部情報として生成し、低密度パリティ符号を用いた復号をおこない、データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に生成した外部情報を反復計算毎に使用することとしたので、エラー訂正能力を高めることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るリードチャネル復号器、リードチャネル復号方法およびリードチャネル復号プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００５１】
まず、本実施の形態に係るリードチャネル復号器の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るリードチャネル復号器の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図７に示したリードチャネル復号器４０の各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【００５２】
同図に示すように、このリードチャネル復号器１００は、ＢＣＪＲ部４１と、３つのＤＡＥ部４３、４５および４７と、３つの誤訂正補正部１１０、１２０および１３０と、４つの正規化部１４１〜１４４と、４つのＬＤＰＣ部１５１〜１５４と、判定部４９とを有する。
【００５３】
誤訂正補正部１１０、１２０および１３０は、それぞれＤＡＥ部４３、４５および４７の出力外部情報Λｅ（ｘｋ）を補正する処理部であり、ＤＡＥ部４３、４５および４７の入力事前情報Λａ（ｘｋ）と出力外部情報Λｅ（ｘｋ）に基づいて補正を行う。なお、これらの誤訂正補正部１１０、１２０および１３０はいずれも同様の構成を有するので、以下の説明では誤訂正補正部１１０を例にとって説明する。
【００５４】
ＤＡＥ法は、対象となるリード信号系列に対して符号間干渉の応答範囲であるμに対してリード信号系列：ｙｉ：ｉ＝ｋ＋１￣ｋ＋μ及び事前情報Λａ（ｘｉ：ｉ＝ｋ−μ￣ｋ＋μ，ｉ≠ｋ）を用いて外部情報Λｅ（ｘｋ）を算出して出力する。ここで、入力事前情報Λａ（ｘｋ）に対して出力外部情報Λｅ（ｘｋ）の符号が反転すればＤＡＥにより訂正が行われたことになる。
【００５５】
そこで、誤訂正補正部１１０は、この訂正が正しいか否かを検出し、誤訂正であった場合に補正処理を行う。図２は、図１に示した誤訂正補正部１１０の構成を示す機能ブロック図である。
【００５６】
同図（ａ）に示すように、この誤訂正補正部１１０は、ＤＥＬＡＹ１１１と、検出部１１２と、訂正部１１３とを有する。ＤＥＬＡＹ１１１は、入力事前情報Λａ（ｘｋ）をＤＡＥの処理時間分遅延する処理部であり、検出部１１２は、ＤＥＬＡＹ１１１により遅延された入力事前情報Λａ（ｘｋ）とＤＡＥ部４３により生成された出力外部情報Λｅ（ｘｋ）を用いて誤訂正を検出する処理部である。また、訂正部１１３は、検出部１１２が誤訂正を検出した場合に、ＤＡＥ部４３の生成した出力外部情報Λｅ（ｘｋ）を訂正する処理部である。
【００５７】
同図（ｂ）は、検出部１１２の詳細を示す図である。同図（ｂ）に示すように、この検出部１１２は、Λａ（ｘｋ）、Λｅ（ｘｋ）の符号の排他的論理和（ＥＯＲ）によって訂正を検出する。また、出力外部情報Λｅ（ｘｋ）の絶対値が入力事前情報Λａ（ｘｋ）の絶対値より小さい場合には誤訂正と判断されるので、比較器により｜Λａ（ｘｋ）｜＞｜Λｅ（ｘｋ）｜を検出し、訂正検出の結果と論理積（ＡＮＤ）により検出結果とする。
【００５８】
同図（ｃ）は、訂正部１１３の構成の一例を示す図である。同図（ｃ）に示すように、この訂正部１１３は、検出結果に基づき、誤訂正でない場合には出力外部情報Λｅ（ｘｋ）をそのまま出力し、誤訂正の場合には不定値（０）を出力する。また、同図（ｄ）は、訂正部１１３の他の構成例を示す図であり、検出結果に基づき、誤訂正でない場合には出力外部情報Λｅ（ｘｋ）をそのまま出力し、誤訂正の場合には出力外部情報Λｅ（ｘｋ）の符号を反転して出力する。
【００５９】
このように、この誤訂正補正部１１０がＤＡＥ部４３の生成する出力外部情報Λｅ（ｘｋ）に誤訂正があったか否かを検出し、誤訂正を検出した場合には、出力外部情報Λｅ（ｘｋ）の値を補正することとしたので、リードチャネル復号器１００のエラー訂正能力を高めることができる。
【００６０】
正規化部１４１〜１４４は、ＢＣＪＲ部４１、ＤＡＥ部４３、４５および４７の出力分布に応じた正規化処理を行う処理部である。一般に、外復号器には性能が最善となる入力分布があり、内復号器の出力分布に応じた正規化処理を行うことで外復号器の性能を改善することができる。
【００６１】
そこで、内復号器の出力絶対値の最大値Ｍと正規化値ＡによりΛｅ（ｘｋ）＝Λｅ（ｘｋ）×Ａ／Ｍとして正規化処理を行う。ここで、Ａは、内復号器に用いるアルゴリズムにより求めるか、実装した実回路から事前に実験により求めることができる。また、正規化部１４１は、ＢＣＪＲ部４１の出力を正規化するため、ＡおよびＭの値として正規化部１４２〜１４４とは異なる値を用いる。
【００６２】
このように、正規化部１４１〜１４４がＢＣＪＲ部４１、ＤＡＥ部４３、４５および４７の出力分布に応じた正規化処理をおこなうこととしたので、外復号器の性能を改善し、リードチャネル復号器１００のエラー訂正能力を高めることができる。
【００６３】
ＬＤＰＣ部１５１〜１５４は、外符号にＬＤＰＣを用いた外復号器である。ただし、これらのＬＤＰＣ部１５１〜１５４は、以下に示すように、ＬＤＰＣ部４２〜４８と異なる復号アルゴリズムを用いて復号を行う。
【００６４】
図３は、ＬＤＰＣ部１５１〜１５４の復号処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、これらのＬＤＰＣ部１５１〜１５４は、まず、ｂｉｔからｃｈｅｃｋへの対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）を０で初期化する。すなわち、ＬＬＲ（ｑｊｉ）＝０とする（ステップＳ３０１）。
【００６５】
そして、ｂｉｔからｃｈｅｃｋへの対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）を、チャネル情報である入力事前情報Λａ（ｘｉ）を加えることによって更新し（ステップＳ３０２）、この更新した対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）を用いてｃｈｅｃｋからｂｉｔ　への対数尤度比ＬＬＲ（ｒｊｉ）を（６）式のように更新する（ステップＳ３０３）。
【数７】
2004145972.tif 000009
ここで、
【数８】
2004145972.tif 000010
である。
【００６６】
そして、ｃｈｅｃｋからｂｉｔ　への対数尤度比ＬＬＲ（ｒｊｉ）と入力事前情報Λａ（ｘｉ）を用いて全確率情報Λ（ｘｉ）を（７）式のように求める（ステップＳ３０４）。
【数９】
2004145972.tif 000011
【００６７】
そして、次反復のために出力外部情報Λｅ（ｘｉ）と、ｂｉｔからｃｈｅｃｋへの対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）を（８）式および（９）式のように更新する（ステップＳ３０５）。
【数１０】
2004145972.tif 000012
【００６８】
そして、上述した処理を所定の回数実行したか否かを調べ（ステップＳ３０６）、所定の回数実行していない場合には、ステップＳ３０２に戻って、上述した処理を繰り返す。一方、上述した処理を所定の回数実行した場合には、復号処理を終了する。
【００６９】
このように、ＬＤＰＣ部１５１〜１５４が対数尤度比ＬＬＲ（ｑｊｉ）を更新する際に常にチャネル情報である入力事前情報Λａ（ｘｉ）を加えることとしたので、外部情報を算出する場合にチャネル情報が活用され、リードチャネル復号器１００のエラー訂正能力を高めることができる。また、（７）式を（８）式および（９）式に代入することにより入力事前情報Λａ（ｘｉ）の演算処理は相殺されるため、従来アルゴリズムと計算量は等価となる。
【００７０】
上述してきたように、本実施の形態では、誤訂正補正部１１０、１２０および１３０がそれぞれＤＡＥ部４３、４５および４７の誤訂正を補正し、正規化部１４１〜１４４がそれぞれＬＤＰＣ部１５１〜１５４の性能が最善となるようにＬＤＰＣ部１５１〜１５４の入力情報を正規化し、ＬＤＰＣ部１５１〜１５４の復号アルゴリズムをチャネル情報が十分活用されるよう変更することとしたので、内復号器にＤＡＥを用いることに起因する性能劣化を防ぎ、リードチャネル復号器１００のエラー訂正能力を高めることができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、誤訂正補正部１１０〜１３０、正規化部１４１〜１４４およびＬＤＰＣ部１５１〜１５４を有するリードチャネル復号器１００について説明したが、これらの機能部を全て使用する必要はなく、これらの機能部の一部を使用することもできる。
【００７２】
例えば、誤訂正補正部１１０〜１３０だけを使用し、ＬＤＰＣ部では従来の復号アルゴリズムを使用することが可能であり、正規化部１４１〜１４４だけを使用し、ＬＤＰＣ部では従来の復号アルゴリズムを使用することが可能である。また、ＬＤＰＣ部１５１〜１５４を使用し、誤訂正補正部１１０〜１３０および正規化部１４１〜１４４は使用しないことも可能である。さらに、誤訂正補正部１１０だけを使用して誤訂正補正部１２０および１３０は使用しないなど、特定の反復部分のみに本発明を実施することも可能である。
【００７３】
また、本実施の形態では、リードチャネル復号器について説明したが、このリードチャネル復号器が有する構成をソフトウェアによって実現することで、同様の機能を有するリードチャネル復号プログラムを得ることができる。そこで、これらのリードチャネル復号プログラムを実行するコンピュータシステムについて説明する。
【００７４】
図９は、リードチャネル復号プログラムを実行するコンピュータシステム９００の一例を示す図である。同図に示すように、このコンピュータシステム９００は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）９０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０３と、入出力部９０４と、ＰＣインタフェース９０５とを有する。
【００７５】
ＭＰＵ９０１は、プログラムを実行する演算装置であり、ここでは、ＲＯＭ９０２に記憶されたリードチャネル復号プログラムを実行する。ＲＯＭ９０２は、読み出し専用のプログラムおよびデータを記憶したメモリであり、プログラムの実行に先立って、リードチャネル復号プログラムを記憶する。
【００７６】
ＲＡＭ９０３は、データの書き込みが可能なメモリであり、ＭＰＵ９０１がプログラムの実行にともなって作成する一時的なデータ等を記憶する。入出力部９０４は、外部とのデータ授受を行う処理部である。
【００７７】
ＰＣインタフェース９０５は、プログラムの開発等に使用するパーソナルコンピュータとのインタフェースであり、パーソナルコンピュータで開発したプログラムのローディングや、パーソナルコンピュータとのデバッグ情報の授受などに使用される。
【００７８】
（付記１）記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号器による復号と外復号器による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号器であって、
前記内復号器の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号器への入力情報を生成する補正手段
を備えたことを特徴とするリードチャネル復号器。
【００７９】
（付記２）前記内復号器の出力情報の分布に応じて前記外復号器への入力情報を正規化する正規化手段をさらに備えたことを特徴とする付記１に記載のリードチャネル復号器。
【００８０】
（付記３）前記外復号器は、低密度パリティ符号を用いて復号をおこない、前記データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に該外復号器の入力情報を該反復計算毎に使用することを特徴とする付記１または２に記載のリードチャネル復号器。
【００８１】
（付記４）前記補正手段は、前記内復号器の入力情報および出力情報に基づいて該内復号器の誤訂正を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された誤訂正に基づいて内復号器の出力情報を補正し、前記外復号器への入力情報を生成する訂正手段と、を備えたことを特徴とする付記１、２または３に記載のリードチャネル復号器。
【００８２】
（付記５）前記検出手段は、前記内復号器の入力情報と出力情報を比較することにより該内復号器の誤訂正を検出することを特徴とする付記４に記載のリードチャネル復号器。
【００８３】
（付記６）前記訂正手段は、前記検出手段により誤訂正が検出された場合に、内復号器の出力情報を不定として補正することを特徴とする付記４に記載のリードチャネル復号器。
【００８４】
（付記７）前記訂正手段は、前記検出手段により誤訂正が検出された場合に、内復号器の出力情報の符号を反転することにより該出力情報を補正することを特徴とする付記４に記載のリードチャネル復号器。
【００８５】
（付記８）記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号器による復号と外復号器による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号器であって、
前記内復号器の出力情報の分布に応じて前記外復号器への入力情報を正規化する正規化手段を
備えたことを特徴とするリードチャネル復号器。
【００８６】
（付記９）記録媒体に符号化されて記録されたデータを復号するリードチャネル復号器であって、
前記記録媒体から読み込んだ信号系列に基づき前記データの復号の信頼度に関する情報を外部情報として生成する内復号手段と、
低密度パリティ符号を用いた復号をおこない、前記データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に前記内復号手段により生成された外部情報を該反復計算毎に使用する外復号手段と、
を備えたことを特徴とするリードチャネル復号器。
【００８７】
（付記１０）内復号器による復号と外復号器による復号を反復することによりデータを復号する反復型復号器であって、
前記内復号器の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号器への入力情報を生成する補正手段
を備えたことを特徴とする反復型復号器。
【００８８】
（付記１１）記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号工程による復号と外復号工程による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号方法であって、
前記内復号工程の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号工程への入力情報を生成する補正工程
を含んだことを特徴とするリードチャネル復号方法。
【００８９】
（付記１２）前記内復号工程の出力情報の分布に応じて前記外復号工程への入力情報を正規化する正規化工程をさらに含んだことを特徴とする付記１１に記載のリードチャネル復号方法。
【００９０】
（付記１３）前記外復号工程は、低密度パリティ符号を用いて復号をおこない、前記データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に該外復号工程の入力情報を該反復計算毎に使用することを特徴とする付記１１または１２に記載のリードチャネル復号方法。
【００９１】
（付記１４）前記補正工程は、前記内復号工程の入力情報および出力情報に基づいて該内復号工程の誤訂正を検出する検出工程と、前記検出工程により検出された誤訂正に基づいて内復号工程の出力情報を補正し、前記外復号工程への入力情報を生成する訂正工程と、を含んだことを特徴とする付記１１、１２または１３に記載のリードチャネル復号方法。
【００９２】
（付記１５）前記検出工程は、前記内復号工程の入力情報と出力情報を比較することにより該内復号工程の誤訂正を検出することを特徴とする付記１４に記載のリードチャネル復号方法。
【００９３】
（付記１６）記録媒体に符号化されて記録されたデータを、内復号手順による復号と外復号手順による復号を反復することにより復号するリードチャネル復号プログラムであって、
前記内復号手順の入力情報および出力情報に基づいて該出力情報を補正して前記外復号手順への入力情報を生成する補正手順
をコンピュータで実行することを特徴とするリードチャネル復号プログラム。
【００９４】
（付記１７）前記内復号手順の出力情報の分布に応じて前記外復号手順への入力情報を正規化する正規化手順をさらにコンピュータで実行することを特徴とする付記１６に記載のリードチャネル復号プログラム。
【００９５】
（付記１８）前記外復号手順は、低密度パリティ符号を用いて復号をおこない、前記データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に該外復号手順の入力情報を該反復計算毎に使用することを特徴とする付記１６または１７に記載のリードチャネル復号プログラム。
【００９６】
（付記１９）前記補正手順は、前記内復号手順の入力情報および出力情報に基づいて該内復号手順の誤訂正を検出する検出手順と、前記検出手順により検出された誤訂正に基づいて内復号手順の出力情報を補正し、前記外復号手順への入力情報を生成する訂正手順と、をコンピュータで実行することを特徴とする付記１６、１７または１８に記載のリードチャネル復号プログラム。
【００９７】
（付記２０）前記検出手順は、前記内復号手順の入力情報と出力情報を比較することにより該内復号手順の誤訂正を検出することを特徴とする付記１９に記載のリードチャネル復号プログラム。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内復号器の入力情報および出力情報に基づいて出力情報を補正して外復号器への入力情報を生成するよう構成したので、内復号器の簡略化に起因する性能劣化を防ぎ、エラー訂正能力を高めることができるという効果を奏する。
【００９９】
また、本発明によれば、記録媒体から読み込んだ信号系列に基づきデータの復号の信頼度に関する情報を外部情報として生成し、低密度パリティ符号を用いた復号をおこない、データの復号の信頼度に関する情報を反復計算により算出する際に生成した外部情報を反復計算毎に使用するよう構成したので、エラー訂正能力を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るリードチャネル復号器の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示した誤訂正補正部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＬＤＰＣ部の復号処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】磁気ディスク装置の記録再生系の主要構成を示す機能ブロック図である。
【図５】ターボ符号を記録再生系のＰＲチャネルに適用する場合の符号器および復号器の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】反復型のリードチャネル復号器の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】ＤＡＥを用いたリードチャネル復号器の構成を示す図である。
【図８】図７に示したＬＤＰＣ部の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本実施の形態に係るコンピュータシステムを示す図である。
【符号の説明】
１　ＨＤＣ
２　ＲＤＣ
３　プリアンプ
４　ＣＲＣ符号器
５　ＥＣＣ符号器
６　符号器
７　記録補償部
８，９　ドライバ
１０　アンプ
１１　ＴＡ検出部
１２　ＶＧＡ
１３　ＬＰＦ
１４　ＡＤＣ
１５　ＦＩＲ
１６　復号器
１７　ＰＬＬ
１８　ＡＧＣ
１９　ＥＣＣ復号器
２０　ＣＲＣ検査部
２１　外符号器
２２，２７　ランダムインターリーバ
２３　内符号器
２４，３１，３３，３５，３７　内復号器
２５　逆インターリーバ
２６，３２，３４，３６，３８　外復号器
２８，３９，４９　判定部
３０，４０，１００　リードチャネル復号器
４１　ＢＣＪＲ部
４２，４４，４６，４８，１５１，１５２，１５３，１５４　ＬＤＰＣ部
４３，４５，４７　ＤＡＥ部
１１０，１２０，１３０　誤訂正補正部
１１１　ＤＥＬＡＹ
１１２　検出部
１１３　訂正部
１４１，１４２，１４３，１４４　正規化部
９００　コンピュータシステム
９０１　ＭＰＵ
９０２　ＲＯＭ
９０３　ＲＡＭ
９０４　入出力部
９０５　ＰＣインタフェース
【図１】
2004145972.tif 000013
【図２】
2004145972.tif 000014
【図３】
2004145972.tif 000015
【図４】
2004145972.tif 000016
【図５】
2004145972.tif 000017
【図６】
2004145972.tif 000018
【図７】
2004145972.tif 000019
【図８】
2004145972.tif 000020
【図９】
2004145972.tif 000021