(57)【要約】【課題】  記録システムのためのデータ符号化／復号化方法及び装置を提供する。【解決手段】  入力データを所定コードに符号化する段階と、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるようにコードをプリコーディングする段階と、を含むことを特徴とするデータ符号化方法。【選択図】図１
2005102223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データを所定コードに符号化する段階と、
所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングする段階と、を含むことを特徴とするデータ符号化方法。
【請求項２】
前記チャンネルは、
部分応答チャンネルであることを特徴とする請求項１に記載のデータ符号化方法。
【請求項３】
前記チャンネル多項式ＰＲ（Ｄ）は、次式（１）であることを特徴とする請求項２に記載のデータ符号化方法。
【数１】
2005102223.tif 000016
【請求項４】
前記プリコーディングは次式（２）のプリコーディング関数Ｐ(Ｄ)によってなされることを特徴とする請求項３に記載のデータ符号化方法。
【数２】
2005102223.tif 000017
【請求項５】
入力データを所定コードに符号化し、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングした信号を前記チャンネルを通じて受信して復号化する方法において、
前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、
所定復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、を含むことを特徴とするデータ復号化方法。
【請求項６】
前記復号アルゴリズムは、
前記チャンネル出力を入力とする確率伝播アルゴリズムであることを特徴とする請求項５に記載のデータ復号化方法。
【請求項７】
前記復号アルゴリズムは、
前記チャンネル出力がｅ'kである場合、前記コードが前記ｅ'kを出力する確率を事前情報として計算し、前記事前情報を利用して前記ｅ'kを復号化することを特徴とする請求項６に記載のデータ復号化方法。
【請求項８】
前記コードが前記ｅ'kを出力する確率は、次式（３）により計算されることを特徴とする請求項７に記載のデータ復号化方法。
【数３】
2005102223.tif 000018
【請求項９】
前記チャンネル遷移確率は、次式（４）により計算されることを特徴とする請求項８に記載のデータ復号化方法。
【数４】
2005102223.tif 000019
【請求項１０】
入力データを所定コードに符号化する段階と、
所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングする段階と、
前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、
所定復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、を含むことを特徴とするデータ符号化及び復号化方法。
【請求項１１】
前記チャンネル多項式ＰＲ（Ｄ）は、次式（１）であることを特徴とする請求項１０に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【数５】
2005102223.tif 000020
【請求項１２】
前記プリコーディングは次式（２）のプリコーディング関数Ｐ(Ｄ)によってなされることを特徴とする請求項１１に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【数６】
2005102223.tif 000021
【請求項１３】
前記復号アルゴリズムは、
前記チャンネル出力を入力とする確率伝播アルゴリズムであることを特徴とする請求項１２に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【請求項１４】
前記復号アルゴリズムは、
前記チャンネル出力がｅ'kである場合、前記コードが前記ｅ'kを出力する確率を事前情報として計算し、前記事前情報を利用して前記ｅ'kを復号化することを特徴とする請求項１３に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【請求項１５】
前記コードが前記ｅ'kを出力する確率は、次式（３）により計算されることを特徴とする請求項１４に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【数７】
2005102223.tif 000022
【請求項１６】
前記チャンネル遷移確率は、次式（４）により計算されることを特徴とする請求項１５に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【数８】
2005102223.tif 000023
【請求項１７】
入力データを所定コードに符号化し、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングした信号を前記チャンネルを通じて受信して復号化する方法において、
前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、
第１付加情報と前記チャンネル出力とを入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、
前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を供給する段階と、を含むことを特徴とするデータ復号化方法。
【請求項１８】
前記第１付加情報は、
前記第２復号アルゴリズムにより出力される事前情報、前記第２付加情報及びチャンネル遷移確率に対するログ相関比により決定されることを特徴とする請求項１７に記載のデータ復号化方法。
【請求項１９】
前記第２付加情報は、
前記第１付加情報と前記第１復号アルゴリズムとにより出力される事前情報から決定されることを特徴とする請求項１７に記載のデータ復号化方法。
【請求項２０】
入力データを所定コードに符号化する段階と、
所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングする段階と、
前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、
第１付加情報と前記チャンネル出力とを入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、
前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を供給する段階と、を含むことを特徴とするデータ符号化及び復号化方法。
【請求項２１】
前記チャンネル多項式ＰＲ（Ｄ）は、次式（１）であることを特徴とする請求項２０に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【数９】
2005102223.tif 000024
【請求項２２】
前記プリコーディングは次式（２）のプリコーディング関数Ｐ(Ｄ) によってなされることを特徴とする請求項２１に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【数１０】
2005102223.tif 000025
【請求項２３】
前記第１付加情報は、
前記第２復号アルゴリズムにより出力される事前情報、前記第２付加情報及びチャンネル遷移確率に対するログ相関比により決定されることを特徴とする請求項２０に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【請求項２４】
前記第２付加情報は、
前記第１付加情報と前記第１復号アルゴリズムとにより出力される事前情報から決定されることを特徴とする請求項２０に記載のデータ符号化及び復号化方法。
【請求項２５】
入力データを所定コードに復号化する符号化器と、
所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングするプリコーダと、
前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記レベル検出のできるチャンネル出力を得るチャンネル等化器と、
所定復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する復号化器と、を含むことを特徴とするデータ符号化及び復号化装置。
【請求項２６】
前記プリコーダは、
前記チャンネル多項式ＰＲ（Ｄ）が、次式（１）と採択されるとき、
【数１１】
2005102223.tif 000026
前記プリコーディングを、次式（２）のプリコーディング関数Ｐ(Ｄ) によって行う手段であることを特徴とする請求項２５に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【数１２】
2005102223.tif 000027
【請求項２７】
前記復号化器は、
前記チャンネル出力を入力として確率伝播アルゴリズムによって復号化する手段であることを特徴とする請求項２６に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【請求項２８】
前記復号化器は、
前記チャンネル出力がｅ'kである場合、前記コードが前記ｅ'kを出力する確率を次式（３）により事前情報として計算し、前記事前情報を利用して前記ｅ'kを復号化する手段であることを特徴とする請求項２７に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【数１３】
2005102223.tif 000028
【請求項２９】
前記復号化器は、
前記チャンネル遷移確率を次式（４）のように決定する手段であることを特徴とする請求項２８に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【数１４】
2005102223.tif 000029
【請求項３０】
入力データを所定コードに符号化する符号化器と、
所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングするプリコーダと、
前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記レベル検出のできるチャンネル出力を得るチャンネル等化器と、
第１付加情報と前記チャンネル出力とを入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する第１復号化器と、
前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を前記第１復号化器に供給する第２復号化器と、を含むことを特徴とするデータ符号化及び復号化装置。
【請求項３１】
前記プリコーダは、
前記チャンネル多項式ＰＲ（Ｄ）が次式（１）と採択されるとき、
【数１５】
2005102223.tif 000030
前記プリコーディングを次式（２）のプリコーディング関数Ｐ(Ｄ)、によって行う手段であることを特徴とする請求項３０に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【数１６】
2005102223.tif 000031
【請求項３２】
前記第２復号化器は、
所定復号化アルゴリズムによって計算した事前情報、前記第２付加情報及びチャンネル遷移確率に対するログ相関比を利用して前記第１付加情報を決定する手段であることを特徴とする請求項３０に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【請求項３３】
前記第１復号化器は、
前記第１付加情報と所定復号化アルゴリズムとによって計算した事前情報を利用して前記第２付加情報を決定する手段であることを特徴とする請求項３０に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【請求項３４】
入力データを第１コードに符号化する第１符号化器と、
前記入力データを第２コードに符号化する第２符号化器と、
前記入力データ、第１コード及び第２コードをマルチプレクシングして出力するマルチプレクサと、
所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記マルチプレクサから出力されるコードをプリコーディングするプリコーダと、
前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記レベル検出のできるチャンネル出力を得るチャンネル等化器と、
第１付加情報と前記チャンネル出力とを入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する第１復号化器と、
前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を前記第１復号化器に供給する第２復号化器と、を含むことを特徴とするデータ符号化及び復号化装置。
【請求項３５】
前記プリコーダは、
前記チャンネル多項式ＰＲ（Ｄ）が次式（１）と採択されるとき、
【数１７】
2005102223.tif 000032
前記プリコーディングを次式（２）のプリコーディング関数Ｐ(Ｄ) によって行う手段であることを特徴とする請求項３４に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【数１８】
2005102223.tif 000033
【請求項３６】
前記第２復号化器は、
所定復号化アルゴリズムによって計算した事前情報、前記第２付加情報及びチャンネル遷移確率に対するログ相関比を利用して前記第１付加情報を決定する手段であることを特徴とする請求項３４に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【請求項３７】
前記第１復号化器は、
前記第１付加情報、所定復号化アルゴリズムによって計算した事前情報及びチャンネル遷移確率に対するログ相関比を利用して前記第２付加情報を決定する手段であることを特徴とする請求項３４に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【請求項３８】
前記第１及び第２符号化器は、
前記入力データを相異なる符号化アルゴリズムにより符号化することによって、インターリーバをさらに必要としないことを特徴とする請求項３４に記載のデータ符号化及び復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録システムのためのデータ符号化／復号化方法及び装置に係り、特に従来に比べて低い信号対雑音比においても優秀な性能を発揮するデータ符号化／復号化方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録システムの高密度化によって再生される信号の信号対雑音比は低くなる。これにより、高密度記録システムのためのデータ検出器は従来の検出器より優秀な検出性能が要求される。従来のデータ検出技法のうち信頼性において普遍化している検出技法として部分応答最大相関(Partial Response Maximum Likelihood、ＰＲＭＬ)方法と雑音予測最大相関(Noise-Predictive  Maximum  Likelihood、ＮＰＭＬ)方法がある。他に、ターボ符号のデコーディングよりシャノン(Shannon)限界により近接な性能を見せる低密度パリティ検査(Low  Density  Parity  Check、ＬＤＰＣ)方法がある。
【０００３】
ＬＤＰＣコードは、パリティ検査行列の元素が大部分０で構成された低密度パリティ行列を利用してデータを符号化する線形ブロック符号であって、ＬＤＰＣ符号の性能は、パリティ検査行列の大きさ及び行と列にある１の分布により大きく影響を受ける。また、ＬＤＰＣコードは信頼度伝播アルゴリズムとして知られた確率伝播方法により復号化される。
【０００４】
ＬＤＰＣコードは、復号化時に類似関数(Likelihood  Function)値を先に計算すべきであり、このためにはレベル検出が可能な信号を入力データとする必要がある。しかし、記録システムから再生された信号を補償する部分応答(Partial  Response、ＰＲ)等化器の出力、すなわちＰＲチャンネル出力に対してはレベル検出が困難である。
【０００５】
このような問題点は、ストレージシステムで性能向上のために使われる類似ターボシステムでも起こる。従来の類似ターボシステムにおいては、復号化時にアウターコードとインナーコードに対して相異なる復号化技法を採択した。例えば、アウターコードにはＬＤＰＣコード復号化技法を、インナーコードにはＰＲＭＬまたはＮＰＭＬ技法を使用した。その理由は、ＰＲチャンネルではＬＤＰＣコードだけで類似ターボシステムを構成し難いためである。なぜならば、ＬＤＰＣコードデコーダはレベル検出のできる信号を入力データとして受けるべきであるが、前記のようにＰＲチャンネル出力からのレベル検出が容易でないためである。
【０００６】
より詳細に説明すれば、従来のＰＲチャンネル出力からはレベル検出が難しいためにＬＤＰＣコードはアウターコードとしてのみ使われる。ところで、ＬＤＰＣコードのデコーディング時にはＬＤＰＣコードの特性によって事前情報として類似関数値を先に計算しなければならない。この値を正確に計算するためにはアウターコードからインナーコードに供給される付加情報とＰＲチャンネル出力が必要である。しかし、ＰＲチャンネル出力はレベル検出が容易でないのでアウターコードに供給されない。すなわち、アウターコードは単に付加情報だけを利用して類似関数を計算しなければならない。結果的に、ＬＤＰＣコードデコーダは正確な類似関数値の計算ができず、これによってアウターコードからインナーコードに供給される付加情報も不正確になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、チャンネル出力に対するレベル検出ができるように入力データを符号化及びプリコーディングし、前記チャンネル出力からデータを検出するデータ符号化／復号化方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、チャンネル出力に対するレベル検出ができるように入力データをターボ符号化及びプリコーディングし、前記チャンネル出力からデータを検出するデータを検出する類似ターボ符号化／復号化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するための本発明の第１態様によるデータ符号化方法は、入力データを所定コードに符号化する段階と、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングする段階と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
前記課題を達成するための本発明の第２態様によるデータ復号化方法は、入力データを所定コードに符号化し、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングした信号を前記チャンネルを通じて受信して復号化することであって、前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、所定復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記課題を達成するための本発明の第３態様によるデータ符号化及び復号化方法は、入力データを所定コードに符号化する段階と、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングする段階と、前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、所定復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記課題を達成するための本発明の第４態様によるデータ復号化方法は、入力データを所定コードに符号化し、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングした信号を前記チャンネルを通じて受信して復号化することであって、前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、第１付加情報と前記チャンネル出力を入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を供給する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記課題を達成するための本発明の第５態様によるデータ符号化及び復号化方法は、入力データを所定コードに符号化する段階と、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングする段階と、前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記プリコーディングされた信号に対するチャンネル出力を得る段階と、第１付加情報と前記チャンネル出力を入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する段階と、前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を供給する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記課題を達成するための本発明の第６態様によるデータ符号化及び復号化装置は、入力データを所定コードに復号化する符号化器と、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングするプリコーダと、前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記レベル検出のできるチャンネル出力を得るチャンネル等化器と、所定復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する復号化器と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記課題を達成するための本発明の第７態様によるデータ符号化及び復号化装置は、入力データを所定コードに符号化する符号化器と、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記コードをプリコーディングするプリコーダと、前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記レベル検出のできるチャンネル出力を得るチャンネル等化器と、第１付加情報と前記チャンネル出力を入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する第１復号化器と、前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を前記第１復号化器に供給する第２復号化器と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記他の課題を達成するための本発明のデータ符号化及び復号化装置は、入力データを第１コードに符号化する第１符号化器と、前記入力データを第２コードに符号化する第２符号化器と、前記入力データ、第１コード及び第２コードをマルチプレクシングして出力するマルチプレクサと、所定チャンネル多項式で定義されるチャンネルの出力に対するレベル検出ができるように前記マルチプレクサから出力されるコードをプリコーディングするプリコーダと、前記プリコーディングされた信号を前記チャンネルを通じて受信し、前記レベル検出のできるチャンネル出力を得るチャンネル等化器と、第１付加情報と前記チャンネル出力を入力として第１復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化する第１復号化器と、前記復号化された結果から得られる第２付加情報及び前記チャンネル出力を入力として第２復号アルゴリズムによって前記チャンネル出力を復号化し、前記第１付加情報を前記第１復号化器に供給する第２復号化器と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、部分応答チャンネルでデータをプリコーディングしてチャンネル応答のレベル検出を可能にすることによって、検出されたレベルをＬＤＰＣコード復号化器の入力に直接供給して信号対雑音比の低い環境でもビットエラー率を向上させうる。したがって、本発明は高密度記録システムに有利であり、部分応答チャンネルを使用する通信システムに適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面に基づき、本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るデータ符号化／復号化装置に対するブロック図である。図１に示すように、データ符号化／復号化装置は、ＬＤＰＣコード符号化器１、プリコーダ２、ＰＲチャンネル３、及びＬＤＰＣコード復号化器４を含む。ＰＲチャンネル３は記録媒体３１及びＰＲ等化器３２からなる。ここで、ＰＲチャンネル３は、整数係数を持つ任意の多項式で表される。プリコーダ２とＰＲチャンネル３とを組み合わせてプリコーディッドチャンネルという。
【００１８】
符号化／復号化装置の性能は、ビットエラー率(Bit Error Rate、ＢＥＲ)検査を通じて元のデータと符号化後に復号化されたデータとを比較することによって決定される。
【００１９】
ＬＤＰＣコード符号化器１は、低密度パリティ行列を利用してデータｄkを符号化する。プリコーダ２は、ＬＤＰＣコード符号化器１で符号化されたデータｂkをＰＲチャンネル３の出力に対してレベル検出ができるように所定プリコーディング関数によってプリコーディングする。プリコーディングされたデータは記録媒体３１に記録される。ＰＲ等化器３２は、記録媒体３１から出力された再生信号の雑音を低減してレベル検出のできるＰＲチャンネル信号ｅ'kを出力する。ＬＤＰＣコード復号化器４はｅ'kからデータｄk'を復元する。
【００２０】
本発明で採択されたＰＲチャンネルの多項式ＰＲ（Ｄ）は、例えば次のように定義される。
【数１９】
2005102223.tif 000003
【００２１】
式（１）のＰＲ多項式と結合されるプリコーディング関数Ｐ(Ｄ)は下記式のようである。
【数２０】
2005102223.tif 000004
【００２２】
与えられたＰＲ(Ｄ)によるＰ(Ｄ)と決定結果とを次の表に示す。
【表１】
2005102223.tif 000005
表１においてＰＲ４チャンネルの場合、多項式の係数として(１，０，-１)が与えられた時に対応するプリコーダ２のプリコーディング関数は
2005102223.tif 000006
になる。
【００２３】
図２は、多項式の係数として(１，０，-１)が与えられたプリコーディッドＰＲ４チャンネル、すなわちチャンネル多項式がＰＲ(Ｄ)＝１-Ｄ2であるＰＲチャンネルに対する出力を求める過程を示す図面である。図２に示すように、入力シンボルｂkはプリコーダ２−１を通じてプリコーディングされる。ＰＲ等化器３２−１は、記録媒体３１−１で出力された信号からＰＲチャンネルに対応する値である０または±２を出力する。ＰＲ等化器３２−１の出力データからｂk’を復元する場合、±２及び０に対してそれぞれ１と０に復元できる。これは、±２はｂk＝１である時のＰＲ信号セットであり、０はｂk＝０である時のＰＲ信号であるためである。
【００２４】
ＬＤＰＣコード復号化器４はｅ'kを入力として元のデータｄk’を復元する。
ＬＤＰＣコード復号化器４の動作に対してより詳細に説明すれば次の通りである。ＬＤＰＣコードの復号化ためには事前情報として類似関数
2005102223.tif 000007
、すなわちＰＲ等化器３２の出力がｅ'kである場合、プリコーダ２の入力信号がｂk＝ｉ(iは０または１)であると決定する確率が与えられなければならない。ＬＤＰＣコードにおける類似関数は普通ＢＰＳＫ(Binary  Phase  Shift  Keying)変調方式に基づいて誘導されたので、本発明ではＰＲチャンネルに合わせて類似関数を変更することが必須である。参考までに、ＢＰＳＫチャンネルにおける信号の数は２であり、ＰＲチャンネルにおける信号の数は２より大きい。ベイズ理論(Bayes'theorem)によって、本発明の類似関数は下記式（３）のように表される。
【数２１】
2005102223.tif 000008
【００２５】
ここで、チャンネル遷移確率は加重因子により大きさが調節でき、これは性能利得に影響を及ぼす。プリコーディッドＰＲチャンネルを白色ガウス雑音のあるチャンネル(ＡＷＧＮチャンネル)と仮定すれば、
2005102223.tif 000009
であり、
2005102223.tif 000010
である。この場合、チャンネル遷移確率は下記式のように表される。
【数２２】
2005102223.tif 000011
加重因子はチャンネルの変動によって変わる値であって、実験的に決定できる。図３は、正規化された記録密度Ｓがそれぞれ２.５と３である時のＢＥＲを示す図面である。図３に示すように、加重因子が６である時に何れもＢＥＲが最も小さい。したがって、本実施例では加重因子を６と決定しうる。
【００２６】
i＝０または１に対して式（４）によるプリコーディッドチャンネルのための類似関数はそれぞれ下記式（５）のように求められる。
【数２３】
2005102223.tif 000012
【００２７】
ＬＤＰＣコード復号化器４は、前記式（５）のような類似関数に基づいて確率伝播アルゴリズムを通じてＰＲチャンネル信号ｅ'kを復号化する。
【００２８】
図４は、本発明に係るデータ符号化／復号化装置に対する他の実施例を示す図面である。図４に示すように、データ符号化／復号化装置は、ＬＤＰＣコード符号化器１、プリコーダ２、ＰＲチャンネル３として記録媒体３１及びＰＲ等化器３２、ＰＲＭＬ復号化器５及びＬＤＰＣコード復号化器６を備える。
【００２９】
図４に示されたデータ符号化／復号化装置の構成要素のうち、図１に示されたデータ符号化／復号化装置の各構成要素と同じ参照番号で示された構成要素の動作は図１の場合と同一なので、該当構成要素の動作に対する説明は省略する。したがって、ＰＲＭＬ復号化器５及びＬＤＰＣコード復号化器６の動作についてのみ説明する。
【００３０】
ＰＲＭＬ復号化器５とＬＤＰＣコード復号化器６はｅ'kを再帰的に反復復号化する。ＰＲＭＬ復号化器５はＮＰＭＬ復号化器に代替可能なものであって、ｅ'kとＬＤＰＣコード復号化器６からフィードバックされる付加情報Ｌext(２)とからＰＲＭＬ方法で復号化し、ＬＤＰＣコード復号化器６は、ＰＲＭＬ復号化器５から出力される付加情報Ｌext(１)とｅ'kから確率伝播方法により最終データを復元する。
【００３１】
ここで、Ｌext(１)と Ｌext(２)はそれぞれ下記式（６−１）、（６−２）のように採択できる。
【数２４】
2005102223.tif 000013
ここでＬPRMLとＬLDPCは、ＰＲＭＬ復号化器５とＬＤＰＣコード復号化器６の各復号化アルゴリズムによる事後確率に対するログ相関比(Log-Likelihood  Ratio、ＬＬＲ)であって、それぞれＬＤＰＣコード復号化器６とＰＲＭＬ復号化器５の事前情報として提供される。式（６−２）の右側３番目項はチャンネル遷移確率のＬＬＲである。この時のチャンネル遷移確率も加重因子により大きさが調節できる。
【００３２】
図５は、本発明に係るデータ符号化／復号化装置のまた他の実施例を示す図面である。図５に示された符号化／復号化装置は、類似ターボシステム構造であって、第１ＬＤＰＣコード符号化器７１、第２ＬＤＰＣコード符号化器７２、ＭＵＸ７３、プリコーダ２、ＰＲチャンネル３として記録媒体３１及びＰＲ等化器３２、第１ＬＤＰＣコード復号化器８、及び第２ＬＤＰＣコード復号化器９を備える。
【００３３】
ここで、プリコーダ２、記録媒体３１、及びＰＲ等化器３２の動作は図１に示す対応構成要素の動作と同一なので、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
第１及び第２ＬＤＰＣコード符号化器７１、７２は、入力データをそれぞれＬＤＰＣコードに符号化し、ＭＵＸ７３は、第１及び第２ＬＤＰＣコード符号化器７１、７２でそれぞれ符号化されたデータを入力データと並列連接してマルチプレクシングする。
【００３５】
第１及び第２ＬＤＰＣコード符号化器７１、７２は相異なる正規パリティ検査行列を利用してそれぞれ符号化する。ここで、パリティ検査行列の行と列に１の数を一定に構成したことを正規コード、不規則に構成したことを非正規コードという。したがって、全体符号化構造面から見れば非正規符号コードであると言える。本発明では第１及び第２ＬＤＰＣコード符号化器７１、７２が相異なるパリティ検査行列を使用して符号化するのでインターリーバが不要である。
【００３６】
第１及び第２ＬＤＰＣコード復号化器８、９は、図４のＰＲＭＬ復号化器５及びＬＤＰＣコード復号化器６と構造及び動作面において同一であり、単に第１ＬＤＰＣコード復号化器８がＰＲＭＬ復号化器５を代替することによって該当復号化アルゴリズムと付加情報の計算とが変わる。
【００３７】
付加情報の計算は下記式のようある。
【数２５】
2005102223.tif 000014
【００３８】
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、従来方法と本発明の各実施例による方法をデータ符号化／復号化に適用した場合、信号対雑音比によるＢＥＲの結果を比較した図面である。図６（Ａ）は、正規化された記録密度Ｓ＝２.５の場合であり、図６（Ｂ）は、正規化された記録密度Ｓ＝３の場合である。チャンネルは、ローレンツチャンネル(Lorentzian  channelまたはlongitudinal  recording  channel)と仮定し、ターゲットはＰＲ４とＥＰＲ４チャンネルである。
【００３９】
ＬＤＰＣコード自体の反復回数は４０回であり、ＬＤＰＣコード復号化期間の反復回数は５回である。加重因子は６であり、ＳＮＲは
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(ここで、Ａ2はチャンネル応答の電力)である。Ｒは符号率を表す。ＰＲＭＬＤＰＣＣ(Partial  Response  Matched  LDPC  Code）は図１に示す実施例による構造であり、ＰＣＬＤＰＣＣ(Parallel-Concatenated  LDPC  Code）は図５に示すような類似ターボシステムの構造であり、ＰＲ４ＭＬ＋ＬＤＰＣ(＋）は図４に示す構造である。図面によれば、ＰＲＭＬＤＰＣＣ構造の性能がＰＲＭＬまたはＮＰＭＬ構造の性能に比べてＢＥＲが１０-5から２〜４ｄＢの信号対雑音比の利得がある。ＰＲＭＬＤＰＣＣ構造は、ＰＲＭＬ構造とは異なってＰＲターゲットの次数の増加によってその性能が劣化される。これは高次数のＰＲターゲットが多くのＰＲ信号を作り、ＰＲ信号間の誤動作確率を増加させるためである。ＰＣＬＤＰＣＣ構造も従来技術による性能より優れた性能を見せる。
【００４０】
ＰＲＭＬ＋ＬＤＰＣ構造は、図４に示す構造においてＰＲ等化器３２の出力がＬＤＰＣコード復号化器６の入力に供給されない従来技術による構造(H. Song et al., IEEE Trans. Magn. 36, p. 2183, 2000)であり、ＰＲＭＬ＋ＬＤＰＣ(＋)構造は図４に示す構造である。ＰＲＭＬ＋ＬＤＰＣ構造の性能とＰＲＭＬ＋ＬＤＰＣ(＋)構造の性能とを比較すると、ＢＥＲが１０-5でチャンネル密度と関係なく０.２ｄＢの利得があることを確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、高密度記録システムに適用でき、部分応答チャンネルを使用する通信システムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るデータ符号化／復号化装置に対するブロック図である。
【図２】多項式の係数として(１，０，-１)が与えられたプリコーディッド(precoded)ＰＲ４チャンネルに対する一実施例を示す図面である。
【図３】正規化された記録密度Ｓがそれぞれ２.５と３である時のＢＥＲを示す図面である。
【図４】本発明に係るデータ符号化／復号化装置に対する他の実施例を示す図面である。
【図５】本発明に係るデータ符号化／復号化装置のまた他の実施例を示す図面である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来方法と本発明の各実施例による方法をデータ符号化／復号化に適用した場合、信号対雑音比によるＢＥＲの結果を比較した図面である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ＬＤＰＣコード符号化器
２  プリコーダ
３  ＰＲチャンネル
４  ＬＤＰＣコード復号化器
３１  記録媒体
３２  ＰＲ等化器
【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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