(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置において、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号手段と、
上記ビタビ復号手段によるビタビ復号処理の過程における正解トレリス状態に入力し、かつ、正解パスが有する復号対象行と同一の行であって、該復号対象行と値が異なる復号対象行を有する誤りパスのうち、パスメトリックが最小である１つの誤りパスを選択する誤りパス選択手段と、
上記誤りパス選択手段によって選択された上記誤りパスのパスメトリックから、上記正解パスのパスメトリックを減算することによって、パスメトリック差を算出するパスメトリック差算出手段とを備えていることを特徴とするビタビ復号装置。
【請求項２】
上記パスメトリック差算出手段によって算出されたパスメトリック差に基づいて、上記２次元再生信号の品質を評価する評価手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項３】
上記パスメトリック差算出手段によって算出されたパスメトリック差のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段をさらに備え、
上記評価手段は、上記ヒストグラムの広がりを示す統計値に基づいて、上記２次元再生信号の品質を評価することを特徴とする請求項２に記載のビタビ復号装置。
【請求項４】
上記２次元再生信号は、所定のテストビットを再生した信号であり、
上記誤りパス選択手段は、メモリにあらかじめ記憶されている上記テストビットに基づいて、上記パスメトリックが最小である上記誤りパスを選択することを特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項５】
上記２次元再生信号を復号することによって復号ビットを求めるビット復号手段をさらに備え、
上記誤りパス選択手段は、
上記ビット復号手段によって算出された上記復号ビットに基づいて、上記パスメトリックが最小である誤りパスを選択することを特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項６】
２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法において、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号ステップと、
上記ビタビ復号ステップにおいてビタビ復号処理の過程における正解トレリス状態に入力し、かつ、正解パスが有する復号対象行と同一の行であって、該復号対象行と値が異なる復号対象行を有する誤りパスのうち、パスメトリックが最小である１つの誤りパスを選択する誤りパス選択ステップと、
上記誤りパス選択ステップにおいて選択された上記誤りパスのパスメトリックから、上記正解パスのパスメトリックを減算することによって、パスメトリック差を算出するパスメトリック差算出ステップとを含んでいることを特徴とするビタビ復号方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載のビタビ復号装置を動作させるビタビ復号プログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるためのビタビ復号プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のビタビ復号プログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置、ビタビ復号方法、ビタビ復号プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の高密度な記録再生メモリとして、ホログラムメモリが脚光を浴びつつある。ホログラムメモリは、情報を２次元的に（すなわちページデータとして）記録し、かつ、再生する記録媒体である。情報を２次元的に記録するために、ホログラフィを利用する。
【０００３】
ホログラムメモリを用いるシステムでは、情報の記録過程において種々の雑音が混入する。雑音の発生は、特に記録媒体の不均質性に起因することが多い。どのような原因にせよ、雑音の発生は信号の記録に影響を与える。その影響によって、信号記録のＳＮ比が低下する。以上のことは、情報の再生過程においても同様である。
【０００４】
再生信号は、隣接する画素からも影響を受ける。すなわち情報の再生過程では、いわゆる画素間干渉も発生する。この干渉の度合いによっては、元の信号を正確に再現できないことも起こりうる。
【０００５】
そこで従来、雑音および画素間干渉の影響を低減して、正確に情報を再生する手法が検討されている。なかでも、受光素子から出力される再生信号をビタビ復号する手法が研究されている。
【０００６】
特許文献１には、判定帰還ビタビ復号法が開示されている。この方法はビタビ復号の一手法であり、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｖｉｔｅｒｂｉ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍと呼ばれる。
【０００７】
一方、１次元的な再生信号をビタビ復号するシステムとして、ハードディスクや光ディスクなどがある。このようなシステムでは、再生信号の品質を評価するための評価値として、ＳＡＭ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍａｒｇｉｎ）と呼ばれる値が提案されている。ＳＡＭ値については、特許文献２に詳しく開示されている。
【０００８】
ＳＡＭ値は、再生信号をビタビ復号する過程で求められる。具体的には、トレリス線図において正解トレリス状態に入力する２本のパス（正解パスおよび誤りパス）のパスメトリックの差として定義される。トレリス線図とは、ビタビ復号過程に対応する状態遷移図のことである。パスメトリックとは、パスの理想信号に対する入力信号の誤差のことである。ビタビ復号過程においてエラーを発生させないためには、正解パスのパスメトリックが間違いパスのパスメトリックよりも小さい必要がある。すなわちＳＡＭ値＞０である必要がある。また、ＳＡＭ値が大きいほどエラーが発生しにくい。
【特許文献１】米国特許第５、７４０、１８４号公報（１９９８年４月１４日発行）
【特許文献２】特開２００３−５１１６３号公報（公開日２００３年２月２１日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
`  以上のように、１次元的な再生信号をビタビ復号するシステムにおいては、ＳＡＭ値のような、再生信号の品質を評価するための信頼性の高い値が提案されている。しかし、２次元再生信号をビタビ復号するシステムに適した、信頼性の高い評価値は、これまで提案されていなかった。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２次元再生信号をビタビ復号する際、２次元再生信号の品質を評価できる信頼性の高い評価値を算出するビタビ復号装置、ビタビ復号方法、ビタビ復号プログラム、および記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るビタビ復号装置は、上記の課題を解決するために、
２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置において、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号手段と、
上記ビタビ復号手段によるビタビ復号処理の過程における正解トレリス状態に入力し、かつ、上記正解パスが有する復号対象行と異なる復号対象行を有する誤りパスのうち、パスメトリックが最小である１つの誤りパスを選択する誤りパス選択手段と、
上記誤りパス選択手段によって選択された上記誤りパスのパスメトリックから、上記正解パスのパスメトリックを減算することによって、パスメトリック差を算出するパスメトリック差算出手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、ビタビ復号装置は、２次元再生信号をビタビ復号する。具体的には、まず、２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号する。これにより、トレリス状態ごとに、メトリック（ブランチメトリック）を算出する。
【００１３】
次にビタビ復号装置は、ビタビ復号処理の過程における正解トレリス状態に入力し、かつ、上記正解パスが有する復号対象行と異なる復号対象行を有する誤りパスを特定する。そして、特定した複数の誤りパスのうち、パスメトリックが最小である１つの誤りパスを選択する。
【００１４】
最後にビタビ復号装置は、選択した誤りパスのパスメトリックから、正解パスのパスメトリックを減算する。これにより、パスメトリック差を算出する。
【００１５】
以上のようにして算出されたパスメトリック差は、２次元再生信号におけるエラーレートとの相関が非常に強い。したがって、信号品質の評価値として、有効に利用できる。
【００１６】
なぜなら、まず、パスメトリック差≧０のとき、正解パスのパスメトリックは誤りパスのパスメトリックよりも小さい。これによりビタビ復号過程において、正解パスが生き残る。そのためビタビ復号結果としても正しいビットを復号できる。
【００１７】
ここで、２次元再生信号の品質が悪くなったとすると、パスメトリック差＜０となる。このとき、誤りパスのパスメトリックは、正解パスのパスメトリックよりも小さくなる。これによりビタビ復号過程において、誤りパスが生き残る。この誤りパスの復号対象行は、正解パスの復号対象行とは異なっている。
【００１８】
このときビタビ復号結果として出力される復号対象行は、ビットエラーを含んだものとなる。したがって、パスメトリック差＜０となることは、ビットエラーが発生することに、原理的に一対一に対応している。
【００１９】
以上のことから、パスメトリック差＜０となる確率はビットエラーレートに対応する。そのため、パスメトリック差を信号品質の評価値として利用すれば、これにより記録系や再生系の信頼性を高精度に評価できる。
【００２０】
以上のようにビタビ復号装置は、２次元再生信号の品質を評価できる信頼性の高い評価値を算出できる効果を奏する。
【００２１】
本発明に係るビタビ復号方法は、上記の課題を解決するために、
２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法において、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号ステップと、
上記ビタビ復号手段によるビタビ復号処理の過程における正解トレリス状態に入力し、かつ、上記正解パスが有する復号対象行と異なる復号対象行を有する誤りパスのうち、パスメトリックが最小である１つの誤りパスを選択する誤りパス選択ステップと、
上記誤りパス選択手段によって選択された上記誤りパスのパスメトリックから、上記正解パスのパスメトリックを減算することによって、パスメトリック差を算出するパスメトリック差算出ステップとを含んでいることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、ビタビ復号方法は、本発明のビタビ復号装置と同様の作用効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係るビタビ復号装置は、さらに、
上記パスメトリック差算出手段によって算出されたパスメトリック差に基づいて、上記２次元再生信号の品質を評価する評価手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、ビタビ復号装置は、算出したパスメトリック差に基づいて、２次元再生信号の品質を評価する。上述したようにビタビ復号装置は、２次元ビタビ復号に直接的に関連した評価値を算出する。この評価値は、２次元再生信号のエラーレートとの相関性が非常に高い。そこでこの評価値を用いることによって、ビタビ復号装置は、２次元再生信号の品質を正確に評価できる効果を奏する。たとえば、記録媒体の特性を精度よく確認できる。また、２次元再生信号を際する装置の出荷前あるいは出荷後における、再生動作中のサーボ、光学部品、レーザパワーなどを、各種、高精度に調整できる。
【００２５】
また、本発明に係るビタビ復号装置は、さらに、
上記パスメトリック差算出手段によって算出されたパスメトリック差のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段をさらに備え、
上記評価手段は、上記ヒストグラムの広がりを示す統計値に基づいて、上記２次元再生信号の品質を評価することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、ビタビ復号装置は、パスメトリック差のヒストグラムの広がりを示す統計値に基づいて、２次元再生信号の品質を評価する。ここで、２次元再生信号の品質と、ヒストグラムの広がりとは、相関性が高い。そのため、広がりを示す統計値、たとえば分散や標準偏差を算出し、算出した_統計量に基づいて２次元再生信号の品質を定量的に評価できる。たとえば算出した統計量が、あらかじめ定められた基準値よりも小さいとき、２次元再生信号の品質が良いと判定できる。
【００２７】
以上のようにビタビ復号装置は、２次元再生信号の品質をより客観的に評価できる効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係るビタビ復号装置は、さらに、
上記２次元再生信号は、所定のテストビットを再生した信号であり、
上記誤りパス選択手段は、メモリにあらかじめ記憶されている上記テストビットに基づいて、上記パスメトリックが最小である上記誤りパスを選択することが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、ビタビ復号装置は、既知のテストビットを再生した結果としての２次元再生信号をビタビ復号する。さらに、メモリにあらかじめ記憶されている、同じテストビットに基づき、たとえば正解トレリス状態を特定するなどして、選択すべき誤りパスを特定する。
【００３０】
したがってビタビ復号装置は、選択すべき誤りパスを確実に特定できる。これにより、正確な評価値を算出できる可能性をより高めることができる効果を奏する。
【００３１】
また、本発明に係るビタビ復号装置は、さらに、
上記２次元再生信号を復号することによって復号ビットを求めるビット復号手段をさらに備え、
上記誤りパス選択手段は、
上記ビット復号手段によって算出された復号ビットに基づいて、上記パスメトリックが最小である誤りパスを選択することが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、ビタビ復号装置は、自らがビタビ復号した結果をフィードバックして、誤りパスを選択し、パスメトリック差を算出する。したがって、既知のテストビットをあらかじめメモリに記録しておく必要がない。これにより、２次元再生信号の情報を記録するための記録媒体の利用効率を改善できる。また、実際の情報を再生した結果としての２次元再生信号そのものの品質を、直接的に評価できる。そのため、評価結果がより実践的なものになる。
【００３３】
なお、上記は、コンピュータによって実現してもよい。この場合、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記をコンピュータにおいて実現するビタビ復号プログラム、およびそのビタビ復号プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明に係るビタビ復号装置は、ビタビ復号処理の過程における正解トレリス状態に入力し、かつ、上記正解パスが有する復号対象行と異なる復号対象行を有する誤りパスのうち、パスメトリックが最小である１つの誤りパスを選択する誤りパス選択手段を備えているため、２次元再生信号の品質を評価できる信頼性の高い評価値を算出できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
〔実施形態１〕
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図７に基づいて説明する。図１は、ホログラムメモリ再生システム５の構成を示すブロック図である。この図に示すように、ホログラムメモリ再生システム５は、ビタビ復号装置１およびホログラムメモリ再生装置２を含んでいる。
【００３６】
（ホログラムメモリ再生装置２）
ホログラムメモリ再生装置２について、図２を参照して以下に説明する。図２は、ホログラムメモリ再生装置２の構成を示すブロック図である。この図に示すように、ホログラムメモリ再生装置２は情報をホログラム媒体２２に記録する。このときまず、空間光変調器２０が、記録すべき情報に基づいて信号光を空間光変調する。空間光変調器２０は複数の画素よりなる変調器であればよく、たとえば液晶パネルである。
【００３７】
空間光変調器２０は、信号光をレンズ２１に通す。レンズ２１を通った信号光は、この信号光とコヒーレントな記録参照光に干渉される。これにより信号光は干渉縞を生成し、生成された干渉縞によって一定の像が形成される。こうして形成された像がホログラム媒体２２に記録される。
【００３８】
ホログラム媒体２２は、書き換え型または追記型の媒体である。前者の例には無機系のフォトリフラクティブ結晶を用いたものがある。フォトリフラクティブ結晶としてはニオブ酸リチウムを利用できる。後者の例にはフォトポリマーを用いたものがある。フォトポリマーとしては有機高分子材料を利用できる。
【００３９】
ホログラム媒体２２に記録した情報を再生するときは、ホログラム媒体２２に記録した干渉縞を読み出す。このとき、ホログラム媒体２２に対して、記録参照光を入射したときと同じ角度で再生参照光を照射する。これにより、反射光あるいは透過光を生成する。こうして生成された光は、レンズ２３を通して、受光素子２４によって受光される。受光素子２４は複数の画素を有する素子であればよく、たとえばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。この受光により受光素子２４は、２次元再生信号を生成する。これによりホログラムメモリ再生装置２は、生成した２次元再生信号をビタビ復号装置１に出力する。
【００４０】
図２のホログラムメモリ再生装置２は、情報の再生を、２次元のページデータごとに行う。したがって、再生を１次元のデータごとに行う従来の装置よりも、再生速度が大幅に速い。
【００４１】
（ビタビ復号装置１）
ビタビ復号装置１は、入力された２次元再生信号に対して、判定帰還ビタビ復号を適用する。そこで、ビタビ復号装置１が実行する判定帰還ビタビ復号について、以下に説明する。
【００４２】
この方法では、ページデータの横方向すなわち行方向に沿って、再生信号をビタビ復号する。具体的には、１行ずつ復号ビットを決定する処理を、１行ずつ下すなわち列方向にずらしながら行う。その際、判定帰還を行う。すなわち、直前の復号結果（フィードバック行）を、次行のビタビ復号に利用する。
【００４３】
判定帰還ビタビ復号法の概要を、図３および図４を参照して以下に説明する。図３は、判定帰還ビタビ復号法における想定インパルス応答を示す図である。図４は、判定帰還ビタビ復号法を表現するトレリス線図である。
【００４４】
画素間干渉を、図３に示す３行３列の行列で表される２次元インパルス応答ｈとして想定する。トレリス状態は、２行２列の行列として定義される。トレリス線図は図４に示すように表現される。
【００４５】
なお、「２次元インパルス応答」とは、単位インパルス信号を線形システムに入力したときに当該線形システムが出力する出力信号を意味する。単位インパルス信号とは、（ａ）１ビットのみの信号レベルが１であり、（ｂ）それ以外のビットの信号レベルが全て０であるような２次元ビット行列を意味する。
【００４６】
図３の２次元インパルス応答ｈでは、信号レベルが中心の画素に生じている。それだけでなく、周辺の隣接画素においても生じている。すなわち、画素間干渉の発生が想定されている。
【００４７】
（トレリス状態）
以下では、トレリス状態を［ｋ、ｌ；ｍ、ｎ］として表記する。なお、［ｋ、ｌ；ｍ、ｎ］は、行ベクトル［ｋ、ｌ］および［ｍ、ｎ］を、列方向（上下）に並べた行列を意味する。以下でも、行列の表現はこの表記に準じる。
【００４８】
ｋ、ｌ、ｍ、およびｎは、いずれも１ビットの値を取る。すなわち、いずれも０または１である。このことから、２の４乗＝１６種類のトレリス状態が存在することになる。図４に示すように、トレリス状態から次のトレリス状態へのブランチは、トレリス状態ごとに４本ずつある。同じく図４に示すように、トレリス状態に入力するブランチも、トレリス状態ごとに４本ずつある。
【００４９】
各ブランチが想定する想定波形レベルは、ブランチに繋がる２つのトレリス状態を結合した２行３列の行列に、その一つ上のフィードバック行を結合させた３行３列の行列によって決定される。フィードバック行の詳細については、後述する。
【００５０】
（想定波形レベルの一例）
以下に、［０、０；０、１］から［０、１；１、０］に繋がるブランチについて、一例として説明する。このブランチが想定するレベルは、その一つ上のフィードバック行が［１、１、０］であったとすると、行列［１、１、０；０、０、１；０、１、０］によって決定される。このとき、インパルス応答ｈと、行列［１、１、０；０、０、１；０、１、０］とを２次元畳み込み演算すると、０．３１になる。この値が、このブランチの想定波形レベルである。
【００５１】
判定帰還ビタビ復号処理は、ページデータにおける左から右に向かって、行方向に行われる。再生信号を行方向に走査することによって得られる波形を再生信号波形とすると、再生信号波形のレベルと、各ブランチの想定波形レベルとの二乗誤差は、ブランチメトリックと呼ばれる。すなわちブランチメトリックは、ブランチごとの値となる。また、各トレリス状態に至るパスの累積ブランチメトリックは、パスメトリックと呼ばれる。
【００５２】
判定帰還ビタビ復号法では、トレリス状態に入力する４本のパスのうちパスメトリックが最小のものを、生き残りパスとして残す。この処理をトレリス状態ごとに行い、かつ、行方向に繰り返す。これにより、所定時間だけ前（左方向）に遡れば、生き残りパスが１本に収束している。そこでこの生き残りパスを正解パスとして決定する。以上の処理に要する所定時間は、パスメモリ長と呼ばれる。
【００５３】
以上の過程は、従来の１次元ビタビ復号法と原理的に同じである。そこで、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００５４】
（正解パスの取り扱い）
ただし判定帰還ビタビ復号法は、正解パスの取り扱いが１次元ビタビ復号と異なる。すなわち１次元ビタビ復号だと、正解パスがビット系列そのものに対応する。一方、２次元ビタビ復号では、正解パスが行列になる。したがって、正解パスは複数のビット行に対応する。以上の例では２行である。
【００５５】
これら２行のビット行のうち、２行目は、３行目以降のビット行からの影響が考慮されていない。すなわち画素間干渉の影響が部分的にしか考慮されてない。これにより信頼性に乏しい。一方、１行目については、上下左右からの波形干渉が、全て考慮に入れられてビタビ復号されている。そこで１行目のみを復号ビットとして出力する。
【００５６】
行方向のビタビ復号によって、１行分のビット行が得られる。この処理を１行ずつ列方向（下方向）にずらしながら繰り返す。これにより、２次元再生信号の全体を復号する。
【００５７】
（判定帰還の導入）
ここに、判定帰還の考え方を導入する。判定帰還は、１つ上の行の復号結果をフィードバック行として、次の行のビタビ復号に反映させる手法である。具体的には以上に説明した通りである。すなわち１つ上の行の復号結果を、次の行のブランチの想定波形レベルを決める処理に用いる。これにより、復号結果を反映させる。
【００５８】
判定帰還の手順について、以下に、さらに詳しく説明する。受光素子２４が最上端の行で再生信号を受光するとする。この信号に基づいて情報を再生する。このとき、最上端の行の、さらに上の行における受光量は、「０」だとみなせる。そこで、最上行からの再生信号に基づいて情報を再生するときには、フィードバック行を全て０とする。
【００５９】
次に、上から２行目からの再生信号に基づいて情報を再生する。このとき、１行目（すなわち最上端の行）においてビット行が正確に復号されたと仮定する。そこでこれをフィードバック行として、２行目の復号に用いる。
【００６０】
さらに、上から３行目の行からの再生信号に基づいて再生する。このとき、２行目においてビット行が正確に復号されたと仮定する。そこでこれをフィードバック行として、３行目の復号に用いる。
【００６１】
以上のように、判定帰還ビタビ復号法では、現在の復号対象行の一つ上の行において、復号処理が正確になされたと仮定する。そこで一つ上の行の影響を考慮に入れつつ、列方向の判定帰還を行う。同時に、現在の行からの再生信号をビタビ復号する。すなわち列方向の画素間干渉の影響がより反映されたビタビ復号処理を実行する。
【００６２】
以上の処理によって、従来の１次元ビタビ復号処理、すなわち行方向のみの再生波形の変化を用いる処理をそのまま適用する処理に比べて、ビタビ復号をより正確に実行できる。
【００６３】
（ビタビ復号装置１の構成）
ビタビ復号装置１の構成について、図１を参照して以下に説明する。この図に示すように、ビタビ復号装置１は、２次元ビタビ復号回路１０（ビタビ復号手段）、テストビットメモリ１１（メモリ）、パス選択回路１２（誤りパス選択手段）、および減算器１３（メトリック差算出手段）を備えている。
【００６４】
（テストビットメモリ１１）
テストビットメモリ１１は、一定の情報をあらかじめ記憶している。本実施形態では、ホログラムメモリ再生装置２内のホログラム媒体に記録されているテストビットを、あらかじめ記憶している。
【００６５】
（２次元ビタビ復号回路１０）
２次元ビタビ復号回路１０は、ホログラムメモリ再生装置２によって生成された２次元再生信号を、２次元ビタビ復号する。本実施形態では、２次元再生信号における画素間干渉は、図３に示す３行３列の行列で表される、２次元インパルス応答ｈとして想定されている。また、トレリス状態は、２行２列の行列として定義されている。
【００６６】
２次元ビタビ復号回路１０には、テストビットメモリ１１からテストビットが入力される。２次元ビタビ復号回路１０は、入力されたテストビットに基づき正解トレリス状態を決定する。また、決定した正解トレリス状態に入力する４本のパスのパスメトリックを算出する。こうして、算出した４つのパスメトリックを、パス選択回路１２に出力する。
【００６７】
（パス選択回路１２）
パス選択回路１２は、入力された４つのパスメトリックから、正解パスのパスメトリックを選択する。このとき、テストビットメモリ１１から入力されるテストビットに基づき、選択するパスメトリックを決定する。さらに、選択した正解パスのパスメトリックを、減算器１３に出力する。
【００６８】
パス選択回路１２は、さらに、入力された４つのパスメトリックのうち、正解パスと異なる復号対象行を持つ誤りパスのうち、パスメトリックが最小のものを選択する。このときも、テストビットメモリ１１から入力されるテストビットに基づき、選択する誤りパスを決定する。パス選択回路１２は、このとき選択したパスメトリックを、誤りパスのパスメトリックとして、正解パスのパスメトリックと同様に減算器１３に出力する。
【００６９】
（減算器１３）
減算器１３は、入力された誤りパスのパスメトリックから、入力された正解パスのパスメトリックを減算する。これにより、ＳＡＭ値を算出する。減算器１３は、算出したＳＡＭ値を評価回路１４に出力する。
【００７０】
（評価回路１４）
評価回路１４については、後述する。
【００７１】
（トレリス線図の詳細）
本実施形態では、トレリス線図は、２次元ビタビ復号回路１０の動作を表現する。このトレリス線図は、図４に示すトレリス線図と同様である。たとえば、想定応答行列ｈにおける画素間干渉のビット幅は、３である。また、このトレリス線図には、判定帰還ビタビ復号法が適用されている。これにより、トレリス状態が２行２列の行列として定義されている。
【００７２】
２次元ビタビ復号回路１０は、復号対象行の一つ上の行に、フィードバック行を用いることができる。これにより、行の幅は３−１＝２となる。２行２列は合計で４ビットに相当する。そのためトレリス状態数は、２の４乗＝１６通りある。また、トレリス状態に入力するブランチは、トレリス状態ごとにいずれも４本である。さらに、トレリス状態から出力するブランチも、トレリス状態ごとにいずれも４本である。
【００７３】
（想定波形レベル）
各ブランチには、想定波形レベルがある。このレベルは、トレリス状態の遷移に対して想定される想定信号値である。想定信号値の一例を図５に示す。図５は、トレリス状態［０、１；０、０］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルを示す図である。
【００７４】
図５の想定波形レベルは、ブランチに対応するフィードバック行が［１、０、１］であった場合について求められたものである。想定波形レベルは、以下のようにして求められる。トレリス状態が［０、０；０、０］から［０、１；０、０］に繋がるブランチだとする。このブランチが定めるビット行列に、フィードバック行［１、０、１］を合わせるとする。このときビット行列は、［１、０、１；０、０、１；０、０、０］になる。
【００７５】
このビット行列と、想定応答行列ｈとを畳み込み演算する。畳み込み演算の結果、行列の中心の値として０．２７を得る。この０．２７が、トレリス状態の遷移に対して想定される想定波形レベルとなる。なお、他のブランチの想定波形レベルも全て、同様に求めることができる。
【００７６】
（ホログラムメモリ再生システム５の動作）
ホログラムメモリ再生システム５の動作について、図１〜３を用いて詳細に説明する。まず、ホログラムメモリ再生装置２において、ホログラム媒体に再生参照光が照射される。これにより、受光素子から２次元再生信号が出力される。以上の動作については、すでに説明した通りであるため、詳細な説明を省略する。
【００７７】
ホログラムメモリ再生装置２は、生成した２次元再生信号を２次元ビタビ復号回路１０に出力する。なお、ホログラムメモリ再生装置２においては、ホログラム媒体２２にあらかじめ所定のテストビットが記録されている。ホログラムメモリ再生装置２は、このテストビットを再生する。ホログラム媒体２２に記録されているテストビットとまったく同一のものが、ビタビ復号装置１において、テストビットメモリ１１にもあらかじめ記憶されている。
【００７８】
２次元ビタビ復号回路１０は、図４のトレリス線図に基づいて、２次元再生信号を行方向にビタビ復号する。ここで、入力された記録ビットの２次元再生信号をｘとする。また、２次元再生信号に対応する想定波形レベルをｗとする。このとき２次元ビタビ復号回路１０は、ｘとｗとの二乗誤差（ｘ−ｗ）２を、ブランチメトリックとして算出する。
【００７９】
さらに、トレリス状態ごとに算出したブランチメトリックを、ビタビ復号を始めてから、あるトレリス状態にパスが至る間での期間、累積する。これにより、トレリス状態ごとのブランチメトリックを累積した値である、パスメトリックを算出する。２次元ビタビ復号回路１０は、算出したパスメトリックに基づき生き残りパスを決定する。この復号動作と同時に、正解トレリス状態に入力する４本のパスの、パスメトリックをそれぞれ算出する。また、算出した４つのパスメトリックを、パス選択回路１２に出力する。
【００８０】
（パスメトリック算出の具体例）
以上の具体例を、図６に示すトレリス線図の遷移の一例を用いて説明する。図６は、第ｍ行・第ｎ列の復号ビットが決定されるトレリス状態の遷移を示す図である。
【００８１】
図６において、テストビットメモリ１１から出力されたテストビットが、
ｂ（ｍ、ｎ−２）＝０
ｂ（ｍ、ｎ−１）＝０
ｂ（ｍ、ｎ）＝１
ｂ（ｍ＋１、ｎ−２）＝０
ｂ（ｍ＋１、ｎ−１）＝０
ｂ（ｍ＋１、ｎ）＝０
であったとする。
【００８２】
このとき、第ｍ行・第ｎ列における正解トレリス状態は、［０、１；０、０］となる。したがって２次元ビタビ復号回路１０は、このトレリス状態［０、１；０、０］に入力する４本のパスのパスメトリックを出力する。具体的には、パスメトリックＰ０（ｎ）、Ｐ１（ｎ）、Ｐ２（ｎ）、Ｐ３（ｎ）を、パス選択回路１２に出力する。
【００８３】
パス選択回路１２には、パスメトリックＰ０（ｎ）〜Ｐ３（ｎ）が入力される。同時に、テストビットメモリ１１から、テストビットｂ（ｍ、ｎ−２）、ｂ（ｍ、ｎ−１）、ｂ（ｍ、ｎ）、ｂ（ｍ＋１、ｎ−２）、ｂ（ｍ＋１、ｎ−１）、ｂ（ｍ＋１、ｎ）が入力される。パス選択回路１２は、入力された各テストビットに基づき、正解パスのパスメトリックを選択する。さらに、正解パスと異なる復号対象行を持つ誤りパスの中から、パスメトリックが最小の誤りパスを選択する。
【００８４】
図６の例の場合、正解パスは、トレリス状態［０、０；０、０］から［０、１；０、０］の遷移に対応するパスである。このときパスメトリックはＰ０（ｎ）である。誤りパスとして、
［０、０；１、０］から［０、１；０、０］へのパス
［１、０；０、０］から［０、１；０、０］へのパス
［１、０；１、０］から［０、１；０、０］へのパス
の３つが存在する。
【００８５】
これらのうち、２番目と３番目の誤りパスは、正解パスの復号対象行［０、０、１］と異なる復号対象行［１、０、１］を持っている。そこでパス選択回路１２は、Ｐ２（ｎ）およびＰ３（ｎ）のうち、値が小さい方を誤りパスのパスメトリックとして選択する。たとえばＰ２（ｎ）＜Ｐ３（ｎ）であったとする。この場合、パス選択回路１２は、正解パスのパスメトリックとしてＰ０（ｎ）を選択する。さらに、誤りパスのパスメトリックとしてＰ２（ｎ）を選択する。パス選択回路１２は、選択したＰ０（ｎ）およびＰ２（ｎ）をいずれも減算器１３に出力する。
【００８６】
（ＳＡＭ値の算出）
減算器１３は、入力された誤りパスのパスメトリックから、入力された正解パスのパスメトリックを差し引く。これにより算出した値をＳＡＭ値として評価回路１４に出力する。たとえば、減算器１３にＰ０（ｎ）およびＰ２（ｎ）が入力されたとする。このとき減算器１３は、ＳＡＭ値としてＰ２（ｎ）−Ｐ０（ｎ）を算出し、評価回路１４に出力する。
【００８７】
（ＳＡＭ値の詳細）
以上のようにして求められたＳＡＭ値は、２次元再生信号におけるエラーレートとの相関が非常に強い。したがって評価回路１４は、ＳＡＭ値を信号品質の評価値として、有効に利用できる。その理由を以下に説明する。
【００８８】
図６の例では、ＳＡＭ値はＰ２（ｎ）−Ｐ０（ｎ）である。したがってＳＡＭ値≧０のとき、正解パスのパスメトリックは誤りパスのパスメトリックよりも小さい。これによりビタビ復号過程において、正解パスが生き残る。そのためビタビ復号結果としても正しいビットを復号できる。
【００８９】
ここで、２次元再生信号の品質が悪くなったとすると、ＳＡＭ値＜０となる。このとき、誤りパスのパスメトリックは、正解パスのパスメトリックよりも小さくなる。これによりビタビ復号過程において、誤りパスが生き残る。この誤りパスの復号対象行は、［１、０、１］であり、正解パスの復号対象行［０、０、１］とは異なっている。
【００９０】
このときビタビ復号結果として出力される復号対象行は、ビットエラーを含んだものとなる。ビットエラーとは、最初のビットが０でなく１と誤って復号されることである。したがって、ＳＡＭ値＜０となることは、ビットエラーが発生することに、原理的に一対一に対応している。
【００９１】
以上のことから、ＳＡＭ値＜０となる確率はビットエラーレートに対応する。この確率は、再生した全テストビットから求められたＳＡＭ値の総数に対する、負のＳＡＭ値の個数の比率である。評価部１４は、このようにして求められたＳＡＭ値を、信号品質の評価値として利用する。これにより記録系や再生系の信頼性を高精度に評価できる。
【００９２】
たとえば再生条件（ホログラム媒体のチルトや再生レーザパワーなど）を少しずつ変化させながら良否判定を行い、その結果に基づいて２次元再生信号の品質が最もよくなる条件を決定すればよい。
【００９３】
なお、パス選択回路１２が、ＳＡＭ値の計算に用いる誤りパスとして、正解トレリス状態に入力する正解パス以外のパスの中から、パスメトリックが最小のパスを選択したとする。このとき次に説明する問題が生じる。たとえばＰ１（ｎ）＜Ｐ２（ｎ）＜Ｐ３（ｎ）だとする。このときパス選択回路１２は、誤りパスのパスメトリックとしてＰ１（ｎ）を選択する。するとＳＡＭ値はＰ１（ｎ）−Ｐ０（ｎ）である。
【００９４】
ここで２次元再生信号の品質が悪くなったとする。このときＳＡＭ値＜０となる。しかし、Ｐ１（ｎ）に対応する誤りパスの復号対象行［０、０、１］は、正解パスの復号対象行［０、０、１］と同一である。したがってビタビ復号過程においてビタビ復号エラーが発生しない。すなわちＳＡＭ値＜０となることと、ビットエラーが発生することとが、一対一に対応しない。これにより評価部１４は、ＳＡＭ値を信号品質を評価するための評価値として利用できない。
【００９５】
（ＳＡＭ値の評価）
以上のように求められたＳＡＭ値を、評価部１４は、２次元再生信号の信号品質を評価するための値として用いることができる。たとえば評価部１４は、ホログラムメモリにおいてＳＡＭ値が負となっているテストビット箇所を調べる。あるいはＳＡＭ値が正であったとしても０に近い値となっているテストビット箇所を調べる。いずれにしても評価部１４は、調べた箇所を、ビタビ復号エラーを起こした箇所だと判断できる。あるいは、ビタビ復号エラーを起こす可能性が高い箇所、すなわち信号品質のマージンが小さい箇所だと判断できる。したがって、信号品質の悪化要因をより詳細に解析できる。
【００９６】
また、評価部１４は、ヒストグラムの分布の広がりを示す統計量を算出することもできる。たとえば統計量として、ヒストグラムの分散や標準偏差を算出できる。評価部１４は、算出した統計量に基づいて２次元再生信号の品質を定量的に評価できる。たとえば、算出した統計量が、あらかじめ定められた基準値よりも小さいとき、２次元再生信号の品質が良いと判定できる。
【００９７】
また、ホログラム媒体の出荷前検査で、所定の信号品質よりもよいものだけを合格する判定も可能である。さらに、ホログラム媒体内領域の交換処理の必要性を判断する際にも、上記のＳＡＭ値を利用できる。その際、所定の信号品質よりも悪い領域は、データ記録に使わないようにし、別の領域を代わりにデータ記録のための領域として用いればよい。
【００９８】
（シミュレーション）
本実施形態のビタビ復号装置１を、シミュレーションによって実装した。実装したビタビ復号装置１に、２５６×２５６のテストビットの２次元再生信号からＳＡＭ値を求めさせた。その結果を図７に示す。図７は、ＳＡＭ値と度数の関係を表すヒストグラムを示す図である。図７のヒストグラム７１は、品質の良い２次元再生信号から生成したＳＡＭ値のものである。一方、ヒストグラム７２は、品質の悪い２次元再生信号から生成したＳＡＭ値のものである。図７に示すように、ヒストグラム７１の分布の広がりは、ヒストグラム７２の分布の広がりも小さい。すなわち、２次元再生信号の品質がよいほど、ＳＡＭ値ヒストグラムの分布の広がりは小さくなる。このように、ＳＡＭ値ヒストグラムの分布の広がりによって、信号品質の良否を定性的に判定できることが、図７の結果から示された。
【００９９】
〔実施形態２〕
本発明に係る第２の実施形態について、図８および図９を参照して説明する。
【０１００】
実施形態１では、ホログラム媒体にあらかじめ所定のテストビットが記録されている。そしてホログラムメモリ再生装置２は、このテストビットを再生する。すなわち、ホログラム媒体には事前にテストビットを記録しておく必要がある。そのため次に示す２点の問題が生ずる。第１に、ホログラム媒体の利用効率が低くなる。第２に、実際の情報を記録したり再生したりすることによって生成した信号そのものの品質を、直接的に評価できない。
【０１０１】
本実施形態のホログラムメモリ再生システム５ａは、以上の２点の問題を、自らのビタビ復号結果をフィードバックして用いることによって回避する。
【０１０２】
（ホログラムメモリ再生システム５ａ）
まず、本実施形態のホログラムメモリ再生システム５ａについて、図８を参照して以下に説明する。図８は、ホログラムメモリ再生システム５ａの構成を示すブロック図である。ホログラムメモリ再生システム５ａは、ホログラムメモリ再生装置２およびビタビ復号装置１を含んでいる。また、ビタビ復号装置１は、パス選択回路１２、減算器１３、評価回路１４、２次元ビタビ復号回路１５、パスメトリックレジスタ１６、およびセレクタ１７を備えている。
【０１０３】
ホログラムメモリ再生システム５ａの構成要素において、実施形態１におけるホログラムメモリ再生システム５の構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
ホログラムメモリ再生システム５ａがホログラムメモリ再生システム５と異なるのは、以下の３点である。第１に、２次元ビタビ復号回路１５が、正解トレリス状態に入力する４本のパスのパスメトリックだけでなく、各トレリス状態に入力する４本のパスのパスメトリックを全て算出し、出力する。第２に、ビタビ復号装置１ａが、複数のパスメトリックレジスタ１６を備えている。各パスメトリックレジスタ１６は、各トレリス状態に対応するパスメトリックをそれぞれ保持する。第３に、各トレリス状態に対応する複数の減算器１３から１つを選択するセレクタ８を備えている。なお、ホログラムメモリ再生システム５ａでは、２次元ビタビ復号回路１５は、ビタビ復号手段としての機能に加えて、ビット復号手段としての機能も有している。
【０１０５】
（ホログラムメモリ再生システム５ａの動作）
ホログラムメモリ再生システム５ａの動作について、図８および図９を参照して以下に説明する。実施形態１と同様に、ホログラムメモリ再生装置２は、２次元再生信号を生成して２次元ビタビ復号回路１５に出力する。なお、本実施形態のホログラムメモリ再生装置１は、ホログラム媒体に記録されている任意の未知のビットを再生する。
【０１０６】
２次元ビタビ復号回路１５は、入力された２次元再生信号に対して、まず、行方向のビタビ復号を適用する。この点は実施形態１と同様である。しかし次の点が異なる。すなわちビタビ復号を実行するとき、同時に、第（ｎ＋Ｌ）列における生き残りパスを決定するタイミングごとに、トレリス状態に入力する４本のパスのパスメトリックを算出する。ここでｎは１以上の正の整数であり、Ｌはパスメモリ長である。この算出を全てのトレリス状態について行い、算出した全てのパスメトリックを出力する。
【０１０７】
（パスメトリックの算出）
本実施形態のホログラムメモリ再生システム５ａでは、トレリス状態が１６個ある。したがって２次元ビタビ復号回路１５は、生き残りパスを決定するタイミングごとに、４×１６＝６４本のパスのパスメトリックを算出する。具体的には、トレリス状態［０、０；０、０］に入力する４本のパスメトリックＰ０＿０（ｎ＋Ｌ）、・・・、Ｐ０＿３（ｎ＋Ｌ）から、トレリス状態［１、１；１、１］に入力する４本のパスメトリックＰ１５＿０（ｎ＋Ｌ）、・・・、Ｐ１５＿３（ｎ＋Ｌ）まで、合計で６４個のパスメトリックを算出する。
【０１０８】
また、２次元ビタビ復号回路１５は、６個の復号ビットすなわち
ｂ’（ｍ、ｎ−２）
ｂ’（ｍ、ｎ−１）
ｂ’（ｍ、ｎ）
ｂ’（ｍ＋１、ｎ−２）
ｂ’（ｍ＋１、ｎ−１）
ｂ’（ｍ＋１、ｎ）
を、パス選択回路１２およびセレクタ１７に出力する。
【０１０９】
２次元ビタビ復号回路１５は、トレリス状態ごとに算出した４個のパスメトリックを、各トレリス状態に対応する各パスメトリックレジスタ１６に個別に出力する。パスメトリックレジスタ１６はＦＩＦＯ（先入れ先出し）型のシフトレジスタである。パスメトリックレジスタ１６には、各列における生き残りパスを決定するタイミングごとにパスメトリックが次々に入力される。
【０１１０】
２次元ビタビ復号回路１５が復号ビットを出力するタイミングは、パスメトリックを出力するタイミングに対して、パスメモリ長Ｌだけ遅れる。そこでパスメトリックレジスタ８は、入力されたパスメトリックを、ビタビ復号回路６のパスメモリ長Ｌに対応するＬ列分だけ保持する。これにより、復号ビットの出力タイミングを、パスメトリックの出力タイミングに同期させる。
【０１１１】
パスメトリックレジスタ８に、最新の第（ｎ＋Ｌ）列のパスメトリックＰ０＿０（ｎ＋Ｌ）、・・・、Ｐ１５＿３（ｎ＋Ｌ）が入力されたとする。このときパスメトリックレジスタ８は、Ｌ列前に入力された１６個のＰ０＿０（ｎ）、・・・、Ｐ１５＿３（ｎ）のそれぞれを、対応する１６個のパス選択回路１２に個別に出力する。
【０１１２】
１６個のパス選択回路１２には、別途、ビタビ復号回路６から、復号ビット
ｂ’（ｍ、ｎ−２）
ｂ’（ｍ、ｎ−１）
ｂ’（ｍ、ｎ）
ｂ’（ｍ＋１、ｎ−２）
ｂ’（ｍ＋１、ｎ−１）
ｂ’（ｍ＋１、ｎ）
が入力される。
【０１１３】
（パスメトリックの選択）
これらの復号ビットから定まるトレリス状態［ｂ’（ｍ、ｎ−１）、ｂ’（ｍ、ｎ）；ｂ’（ｍ＋１、ｎ−１）、ｂ’（ｍ＋１、ｎ）］に対応する１つのパス選択回路１２だけが、パスメトリックを選択する。
【０１１４】
たとえば、
ｂ’（ｍ、ｎ−１）＝０
ｂ’（ｍ、ｎ）＝１
ｂ’（ｍ＋１、ｎ−１）＝１
ｂ’（ｍ＋１、ｎ）＝０
だとする。このときトレリス状態［０、１；１、０］に対応するパス選択回路１２だけが動作し、正解パスのパスメトリックと、誤りパスのパスメトリックとを選択する。さらに、選択した２つのパスメトリックを、対応する減算器１３に出力する。
【０１１５】
なおパス選択回路１２が正解パスのパスメトリック選択する際の処理は、実施形態１と同様である。さらに、正解パスと異なる復号対象行を持つ誤りパスのうち、パスメトリックが最小の誤りパスを選択する際の処理も、実施形態１と同様である。したがって、これら２つの処理については詳細な説明を省略する。
【０１１６】
動作したパス選択回路１２に対応する減算器１３が、動作する。減算器１３は、入力された２つのパスメトリックの差を計算して、ＳＡＭ値としてセレクタ１７に出力する。このとき他の減算器１３も、意味のない値を算出し、セレクタ１７に出力している。したがってセレクタ１７には、１６個の値が入力されている。
【０１１７】
２次元ビタビ復号回路１５は、復号ビットをセレクタ１７にも出力する。セレクタ１７は、入力された復号ビットに基づき、正解トレリス状態を特定する。こうして、特定した正解トレリス状態に対応する減算器１３からの出力だけを選択する。そして選択した値を最終的なＳＡＭ値として、評価部１４に出力する。
【０１１８】
評価部１４は、入力したＳＡＭ値を用いて、２次元再生信号の品質を評価する。この処理は実施形態１と同様なので、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
（まとめ）
以上のように、本実施形態のホログラムメモリ再生システム５ａは、自らがビタビ復号した結果をフィードバックして、ＳＡＭ値の算出に用いる。すなわちテストビットメモリ１１にあらかじめテストビットを記録しておく必要がない。これによりホログラムメモリ２の利用効率を改善できる。また、実際の情報を再生した結果としての２次元再生信号そのものの品質を、直接的に評価できる。そのため、評価結果がより実践的なものになる。
【０１２０】
なおホログラムメモリ再生システム５ａは、自らのビタビ復号結果を用いる。したがって、正解トレリス状態において生き残るパスは、必ず正解パスである。誤りパスの方が生き残ることはない。なぜなら、ビタビ復号は原理的に、パスメトリックが小さい方のパスを正解パスとして生き残らせるからである。
【０１２１】
実施形態１において、ホログラムメモリ再生システム５は、既知のテストビットを用いている。そのため、誤りパスの方が正解パスよりもパスメトリックが小さくなることがありえる。しかしホログラムメモリ再生システム５ａでは、そのようなことはありえない。したがって、算出したＳＡＭ値が負の値になることもない。
【０１２２】
記録したビットが既知であるとき、ビットエラーが発生すると、２次元再生信号は負のＳＡＭ値を取る。一方、これと同じ２次元再生信号からＳＡＭ値を求める際、自らのビタビ復号結果を用いたとする。このときホログラムメモリ再生システム５ａは、正解パスと誤りパスとを入れ替えてしまい、同じ絶対値を持つ正のＳＡＭ値を、負のＳＡＭ値の代わりに算出してしまうことが多い。
【０１２３】
（シミュレーション）
実施形態のビタビ復号装置１ａを、シミュレーションとして実装した。そして、２５６×２５６ビットの２次元再生信号から、テストビットが既知の場合（実施形態１に相当）と、自己復号結果を用いる場合（実施形態２に相当）とにおける、それぞれのＳＡＭ値を算出させ、ヒストグラムを算出させた。結果を図９に示す。図９は、ＳＡＭ値と度数の関係を表すヒストグラムを示す図である。
【０１２４】
この図に示すように、自らのビタビ復号の結果を用いてＳＡＭ値を算出したとき、ＳＡＭ値は負の値を取らなかった。また、ヒストグラム９１と形状と、ヒストグラム９２の形状とはほとんど一致した。このことから、未知のビットを再生する場合でも、ＳＡＭ値のヒストグラムの分布の広がりに基づけば、既知のテストビットを再生する場合と同様の精度で、２次元再生信号の品質を評価できることが示された。
【０１２５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示される範囲内で、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。
【０１２６】
（行列の意味）
たとえば、ホログラムメモリ再生システム５は、ビタビ復号を、まず２次元再生信号の行方向に実行する。さらにビタビ復号を２次元再生信号の列方向に繰り返すことによって、２次元再生信号の全体を、２次元ビタビ復号する。ここで、行および列の定義自体に意味はない。すなわち、行と列とを入れ替えてもよい。具体的には、まず列方向にビタビ復号し、これを行方向に繰り返すことによって、２次元ビタビ復号を実行してもよい。また、上述した「上下」「左右」の関係も、説明の際に用いられたものであり、特別な意味はない。すなわち、上と下、左と右を入れ替えた構成も、本発明の技術的範囲に含まれる。以上のことは、ホログラムメモリ再生システム５ａにも同様に当てはまる。
【０１２７】
実施形態１（２）において、信号を再生するシステムの例としてホログラムメモリ再生システム５（５ａ）について説明した。しかし、本発明を適用できる信号再生システムは、これらに限定されない。すなわち本発明は、２次元信号の再生を行うシステムとして、等しくその効果を発揮できる。たとえば、他の再生システムとして、本発明を、ＱＲコードなどの２次元バーコード再生システムにも適用できる。
【０１２８】
（その他の構成）
なお、本発明を、以下の構成に係る信号再生装置としても実現できる。
【０１２９】
（第１構成）
ページデータの２次元再生信号をビタビ復号を用いて再生する信号再生装置において、前記ページデータにおける復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、前記遷移において想定される想定信号値に対する再生信号の誤差を当該遷移のメトリックとしてビタビ復号を行うビタビ復号手段と、前記ビタビ復号過程における各正解トレリス状態に入力する複数の誤りパスから１本を選択する誤りパス選択手段と、前記正解トレリス状態に入力する正解パスと前記誤りパス選択手段にて選択された誤りパスとのメトリック差を求めるメトリック差検出手段とを備えることを特徴とする信号再生装置。
【０１３０】
（第２構成）
前記誤りパス選択手段は、正解パスと異なる復号対象行を持つ誤りパスの中からメトリックが最小のものを選択することを特徴とする前記第１の構成に係る信号再生装置。
【０１３１】
（第３構成）
前記メトリック差検出手段の出力のヒストグラムの統計値に基づいて前記２次元再生信号の品質を評価する評価手段を備えることを特徴とする前記第１または第２の構成に係る信号再生装置。
【０１３２】
（第４構成）
前記２次元再生信号は既知のテストビットの再生信号であり、前記テストビットを記憶するメモリ手段を備え、前記誤りパス選択手段は、前記メモリ手段から出力されるテストビットに基づいて誤りパスを１本選択することを特徴とする前記第１から第３のいずれかの構成に係る信号再生装置。
【０１３３】
（第５構成）
前記２次元再生信号を復号して復号ビットを求めるビット復号手段を備え、前記誤りパス選択手段は、前記ビット復号手段から出力される復号ビットに基づいて誤りパスを１本選択することを特徴とする前記第１から第３のいずれかの構成に係る信号再生装置。
【０１３４】
（第６構成）
ページデータの２次元再生信号をビタビ復号を用いて再生する信号再生方法において、前記ページデータにおける復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、前記遷移において想定される想定信号値に対する再生信号の誤差を当該遷移のメトリックとしてビタビ復号を行うビタビ復号処理と、前記ビタビ復号過程における各正解トレリス状態に入力する複数の誤りパスから１本を選択する誤りパス選択処理と、前記正解トレリス状態に入力する正解パスと前記誤りパス選択手段にて選択された誤りパスとのメトリック差を求めるメトリック差検出処理とを備えることを特徴とする信号再生方法。
【０１３５】
（ビタビ復号プログラムおよび記録媒体）
最後に、ビタビ復号装置１に含まれている各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成すればよい。または、次のように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１３６】
すなわち、ビタビ復号装置１は、各機能を実現するビタビ復号プログラムの命令を実行するＣＰＵ、このビタビ復号プログラムを格納したＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、上記ビタビ復号プログラムを実行可能な形式に展開するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、および、上記ビタビ復号プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）を備えている。この構成により、本発明の目的は、所定の記録媒体によっても、達成できる。
【０１３７】
この記録媒体は、上述した機能を実現するソフトウェアであるビタビ復号装置１のビタビ復号プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録していればよい。ビタビ復号装置１に、この記録媒体を供給する。これにより、コンピュータとしてのビタビ復号装置１（またはＣＰＵやＭＰＵ）が、供給された記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し、実行すればよい。
【０１３８】
プログラムコードをビタビ復号装置１に供給する記録媒体は、特定の構造または種類のものに限定されない。すなわち、この記録媒体は、たとえば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などとすることができる。
【０１３９】
また、ビタビ復号装置１を、通信ネットワークと接続可能に構成しても、本発明の目的を達成できる。この場合、上記のプログラムコードを、通信ネットワークを介してビタビ復号装置１に供給する。この通信ネットワークは、ビタビ復号装置１にプログラムコードを供給できるものであればよく、特定の種類または形態に限定されない。たとえば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｐｒｉｖａｔｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等であればよい。
【０１４０】
この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な任意の媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。たとえば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１４１】
このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではない。各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も、手段に含まれる。さらに、一つの手段が有する機能が、二つ以上の物理的手段によって実現されていてもよい。または、二つ以上の手段の機能が、一つの物理的手段によって実現されてもよい。
【０１４２】
以上のことは、ビタビ復号装置１ａにも同様に当てはまる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明のビタビ復号装置は、２次元再生信号の品質を評価でき、かつ、エラーレートとの関連性が非常に高い評価値を算出できる。そのため本発明を、情報を２次元信号として記録する記録媒体の特性の確認に利用できる。また、装置の出荷前後における再生動作中のサーボ、光学部品、レーザパワーなどを高精度に調整することに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】ホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ホログラムメモリ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図３】判定帰還ビタビ復号法における想定インパルス応答を示す図である。
【図４】判定帰還ビタビ復号法を表現するトレリス線図である。
【図５】トレリス状態［０、１；０、０］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルを示す図である。
【図６】第ｍ行・第ｎ列の復号ビットが決定されるトレリス状態の遷移を示す図である。
【図７】ＳＡＭ値と度数の関係を表すヒストグラムを示す図である。
【図８】ホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図９】ＳＡＭ値と度数との関係を表すヒストグラムを示す図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１  ビタビ復号装置
２  ホログラムメモリ再生装置
５  ホログラムメモリ再生システム
１０  ２次元ビタビ復号回路（ビタビ復号手段）
１１  テストビットメモリ
１２  パス選択回路（誤りパス選択手段）
１３  減算器（パスメトリック差算出手段）
１４  評価回路（評価手段）
１５  ２次元ビタビ復号回路（ビタビ復号手段、ビット復号手段）
１６  パスメトリックレジスタ
１７  セレクタ
【図１】
0004668101.tif 000002
【図２】
0004668101.tif 000003
【図３】
0004668101.tif 000004
【図４】
0004668101.tif 000005
【図５】
0004668101.tif 000006
【図６】
0004668101.tif 000007
【図７】
0004668101.tif 000008
【図８】
0004668101.tif 000009
【図９】
0004668101.tif 000010