(57)【要約】【課題】変復調の復号化の時に、軟出力の演算が容易な変復調の符号化を行なう装置を提供することで回路規模の大幅な削減ができる。【解決手段】情報系列から情報を順次読み出して出力する情報取得手段１０１と、その出力を第１の符号語に符号化する第１の符号化器１０２と、第２の符号語に符号化する第２の符号化器１０３と、第３の符号語に符号化する第３の符号化器１０４と、第４の情報と、第１の符号語と、第２の符号語と、第３の符号語と、零行列を使って、第４の符号語に符号化する第４の符号化器１０５とを備え、第１の符号化器１０２から第３の符号化器１０４は、１ビットの値を１にし、他の３ビットの値を０にし、第４の符号化器１０５は、第４の符号語を４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列を前記零行列とし、他の３つの部分行列を第１、第２、第３の符号語にする制約を有する。【選択図】図１
2009182422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報系列から情報を順次読み出し、各符号化器へ出力する情報取得手段と、
２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化する第１の符号化器と、
２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化する第２の符号化器と、
２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化する第３の符号化器と、
２ビットで構成される第４の情報と、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列からなる４ビットで構成される零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化する第４の符号化器とを備え、
前記第１の符号化器および前記第２の符号化器および前記第３の符号化器は、１ビットの値を１にし、他の３ビットの値を０にする制約を持ち、
前記第４の符号化器は、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語を２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列を前記零行列とし、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語にする制約を持つことを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記第４の符号化器は、
２ビットで構成される前記第４の情報の値の組み合わせが００、０１、１０及び１１で表される４パターンの内、特定の１パターンである第１のパターンの時、前記４つの部分行列の特定の１つを前記零行列とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第１の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第２の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第３の符号語とすることで第４の符号語であるデフォルト符号語を生成し、
前記第４の情報が第１のパターン以外の３パターンの内、特定の１パターンである第２のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第１の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターン以外の２パターンの内、特定の１パターンである第３のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第２の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターンと第３のパターン以外の特定の１パターンである第４のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第４の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とすることを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
情報系列を誤り訂正符号化し誤り訂正符号語を生成する誤り訂正符号化器と、
前記誤り訂正符号語から情報を順次読み出し、各符号化器へ出力する情報取得手段と、
２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化する第１の符号化器と、
２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化する第２の符号化器と、
２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化する第３の符号化器と、
２ビットで構成される第４の情報を、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列からなる４ビットの零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化する第４の符号化器と、
複数の前記第４の符号語を二次元に配置し、変調データを生成する変調データ生成手段と、
前記変調データを媒体に記録、または媒体から再生し前記変調データに対応する再生イメージを得る記録再生光学部と、
前記記録再生光学部から再生された前記再生イメージを補正し前記変調データに対応する補正再生イメージを生成するリードチャネル部と、
前記リードチャネル部で生成された前記補正再生イメージを復調し軟出力を出力する復調手段と、
前記第１の復調手段から出力された軟出力を入力し、誤り訂正符号の復号を行う誤り訂正復号手段とを備え、
前記第１の符号化器および前記第２の符号化器および前記第３の符号化器は、前記符号語の内１ビットの値を１にし、他の３ビットの値を０にする制約を持ち、
前記第４の符号化器は、４行４列からなる１６ビットを２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列を前記零行列とし、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語にする制約を持った符号化器であって、
前記復調手段は、前記制約を利用して軟出力を計算することを特徴とするデータ記録再生装置
【請求項４】
前記第４の符号化器は、
２ビットで構成される前記第４の情報の値の組み合わせが００、０１、１０及び１１で表される４パターンの内、特定の１パターンである第１のパターンの時、前記４つの部分行列の特定の１つを前記零行列とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第１の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第２の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第３の符号語とすることで第４の符号語であるデフォルト符号語を生成し、
前記第４の情報が第１のパターン以外の３パターンの内、特定の１パターンである第２のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第１の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターン以外の２パターンの内、特定の１パターンである第３のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第２の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターンと第３のパターン以外の特定の１パターンである第４のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第４の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とすることを特徴とする請求項３に記載のデータ記録再生装置。
【請求項５】
前記復調手段は、
前記リードチャネル部で生成された補正再生イメージから、前記第４の符号語に対応する４行４列からなる１６ピクセルのイメージである符号語イメージを順次読み出す符号語イメージ読出し手段と、
前記符号語イメージを前記部分行列に対応する２行２列からなる４ピクセルのイメージである４つの部分イメージに分割し、前記４つの部分イメージの内、前記零行列の位置を演算することで前記第４の符号語を復号し、前記第４の情報に対応する軟出力と硬出力を得る第４の復号化器と、
前記硬出力によって、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語に対応する部分イメージをそれぞれ選択する部分イメージ選択手段と、
前記部分イメージ選択手段によって得られた前記第１の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第１の符号語を復号し、前記第１の情報に対応する軟出力を得る第１の復号化器と、
前記部分イメージ選択手段によって得られた前記第２の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第２の符号語を復号し、前記第２の情報に対応する軟出力を得る第２の復号化器と、
前記部分イメージ選択手段によって得られた前記第３の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１であるの位置を演算することで、前記第３の符号語を復号し、前記第３の情報に対応する軟出力を得る第３の復号化器とを備えることを特徴とする請求項３に記載のデータ記録再生装置。
【請求項６】
前記第４の復号化器は、
前記符号語イメージを前記部分行列に対応する２行２列からなる４ピクセルのイメージである４つの部分イメージに分割し、前記４つの部分イメージそれぞれについて、ピクセルの値の総和を求め、２行２列の総和で構成された総和行列Ｓを生成する総和演算手段と、
２行２列の総和で構成された総和行列Ｓの１行目の２つの総和を加算する第１の加算器と、
２行２列の総和で構成された総和行列Ｓの２行目の２つの総和を加算する第２の加算器と、
前記第１の加算器の出力と、前記第２の加算器の出力の差を演算する第１の減算器と、
前記第１の減算器の符号を出力する第１の硬判定手段と、
２行２列の総和で構成された総和行列Ｓの１列目の２つの総和を加算する第３の加算器と、
２行２列の総和で構成された総和行列Ｓの２列目の２つの総和を加算する第４の加算器と、
前記第３の加算器の出力と、前記第４の加算器の出力の差を演算する第２の減算器と、
前記第２の減算器の符号を出力する第２の硬判定手段とを備え、
前記第１の減算器の出力と、前記第２の減算器の出力とを前記第４の情報に対応する軟出力として出力し、前記第１の硬判定手段の出力と、前記第２の硬判定手段の出力とを前記第４の情報に対応する硬出力として出力することを特徴とする請求項５に記載のデータ記録再生装置。
【請求項７】
前記第４の復号化器は、
前記符号語イメージを前記部分行列に対応する２行２列からなる４ピクセルのイメージである４つの部分イメージに分割し、前記４つの部分イメージそれぞれについて、ピクセルの値の最大値を求め、２行２列の最大値で構成された最大値行列を生成する最大値演算手段と、
２行２列の最大値で構成された最大値行列の１行目の２つの最大値を加算する第１の加算器と、
２行２列の最大値で構成された最大値行列の２行目の２つの最大値を加算する第２の加算器と、
前記第１の加算器の出力と、前記第２の加算器の出力の差を演算する第１の減算器と、
前記第１の減算器の符号を出力する第１の硬判定手段と、
２行２列の最大値で構成された最大値行列の１列目の２つの最大値を加算する第３の加算器と、
２行２列の最大値で構成された最大値行列の２列目の２つの最大値を加算する第４の加算器と、
前記第３の加算器の出力と、前記第４の加算器の出力の差を演算する第２の減算器と、
前記第２の減算器の符号を出力する第２の硬判定手段とを備え、
前記第１の減算器の出力と、前記第２の減算器の出力とを前記第４の情報に対応する軟出力として出力し、前記第１の硬判定手段の出力と、前記第２の硬判定手段の出力とを前記第４の情報に対応する硬出力として出力することを特徴とする請求項５に記載のデータ記録再生装置。
【請求項８】
前記第１の復号化器は、
前記第１の符号語に対応する部分イメージの１行目の２ピクセルを加算する第５の加算器と、
前記第１の符号語に対応する部分イメージの２行目の２ピクセルを加算する第６の加算器と、
前記第５の加算器の出力と、前記第６の加算器の出力の差を演算する第３の減算器と、
前記第１の符号語に対応する部分イメージの１列目の２ピクセルを加算する第７の加算器と、
前記第１の符号語に対応する部分イメージの２列目の２ピクセルを加算する第８の加算器と、
前記第７の加算器の出力と、前記第８の加算器の出力の差を演算する第４の減算器とを備え、
前記第２の復号化器は、
前記第２の符号語に対応する部分イメージの１行目の２ピクセルを加算する第９の加算器と、
前記第２の符号語に対応する部分イメージの２行目の２ピクセルを加算する第１０の加算器と、
前記第９の加算器の出力と、前記第１０の加算器の出力の差を演算する第５の減算器と、
前記第２の符号語に対応する部分イメージの１列目の２ピクセルを加算する第１１の加算器と、
前記第２の符号語に対応する部分イメージの２列目の２ピクセルを加算する第１２の加算器と、
前記第１１の加算器の出力と、前記第１２の加算器の出力の差を演算する第６の減算器とを備え、
前記第３の復号化器は、
前記第３の符号語に対応する部分イメージの１行目の２ピクセルを加算する第１３の加算器と、
前記第３の符号語に対応する部分イメージの２行目の２つの総和を加算する第１４の加算器と、
前記第１３の加算器の出力と、前記第１４の加算器の出力の差を演算する第７の減算器と、
前記第３の符号語に対応する部分イメージの１列目の２ピクセルを加算する第１５の加算器と、
前記第３の符号語に対応する部分イメージの２列目の２ピクセルを加算する第１６の加算器と、
前記第１５の加算器の出力と、前記第１６の加算器の出力の差を演算する第８の減算器とを備え、
前記第３の減算器の出力と、前記第４の減算器の出力とを前記第１の情報に対応する軟出力として出力し、
前記第５の減算器の出力と、前記第６の減算器の出力とを前記第２の情報に対応する軟出力として出力し、
前記第７の減算器の出力と、前記第８の減算器の出力とを前記第３の情報に対応する軟出力として出力することを特徴とする請求項５に記載のデータ記録再生装置。
【請求項９】
情報系列に対する変復調の符号化方法であって、
情報系列から情報を順次読み出し、第１の情報、第２の情報、第３の情報、第４の情報を出力するステップＳＴと、
２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化するステップＳＴと、
２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化するステップＳＴと、
２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化するステップＳＴと、
２ビットで構成される第４の情報を、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列からなる４ビットで構成される零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化するステップＳＴとを有し、
前記第１の符号語および前記第２の符号語および前記第３の符号語は、１ビットの値が１であり、他の３ビットの値が０である制約を持った符号語であって、
前記第４の符号語は、４行４列からなる１６ビットを２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列は前記零行列であり、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語である制約を持つことを特徴とする符号化方法。
【請求項１０】
前器第４の符号語への符号化は、
２ビットで構成される前記第４の情報の値の組み合わせが００、０１、１０及び１１で表される４パターンの内、特定の１パターンである第１のパターンの時、前記４つの部分行列の特定の１つを前記零行列とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第１の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第２の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第３の符号語とすることで第４の符号語であるデフォルト符号語を生成し、
前記第４の情報が第１のパターン以外の３パターンの内、特定の１パターンである第２のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第１の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターン以外の２パターンの内、特定の１パターンである第３のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第２の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターンと第３のパターン以外の特定の１パターンである第４のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第４の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とすることを特徴とする請求項９に記載の符号化方法。
【請求項１１】
情報系列に対する変復調の符号化を行うことで変調データを生成し、前記変調データを所定の伝送路に通すことで出力される再生イメージに対して変調及び復調の復号化を行い情報を再生する符号化復号化方法であって、
変復調の符号化を行う時において、
情報系列から情報を順次読み出し、第１の情報、第２の情報、第３の情報、第４の情報を出力するステップＳＴと、
２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化するステップＳＴと、
２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化するステップＳＴと、
２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化するステップＳＴと、
２ビットで構成される第４の情報を、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列の４ビットで構成される零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化するステップＳＴと、
複数の前記第４の符号語を二次元に配置し、変調データを生成するステップＳＴとを有し、
変復調の復号化を行う時において、
前記再生イメージから、前記第４の符号語に対応する４行４列からなる１６ピクセルのイメージである符号語イメージを順次読み出すステップＳＴと、
前記符号語イメージを前記部分行列に対応する２行２列からなる４ピクセルのイメージである４つの部分イメージに分割し、前記４つの部分イメージの内、前記零行列の位置を演算することで、前記第４の符号語を復号し、前記第４の情報に対応する軟出力と硬出力を得るステップＳＴと、
前記硬出力によって、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語に対応する部分イメージをそれぞれ選択するステップＳＴと、
前記第１の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第１の符号語を復号し、前記第１の情報に対応する軟出力を得るステップＳＴと、
前記第２の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第２の符号語を復号し、前記第２の情報に対応する軟出力を得るステップＳＴと、
前記第３の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第３の符号語を復号し、前記第３の情報に対応する軟出力を得るステップＳＴとを有し、
前記第１の符号語および前記第２の符号語および前記第３の符号語は、１ビットの値が１であり、他の３ビットの値が０である制約を持った符号語であって、
前記第４の符号語は、４行４列からなる１６ビットを２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列は前記零行列であり、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語である制約を持つことを特徴とする符号化復号化方法。
【請求項１２】
前器第４の符号語への符号化は、
２ビットで構成される前記第４の情報の値の組み合わせが００、０１、１０及び１１で表される４パターンの内、特定の１パターンである第１のパターンの時、前記４つの部分行列の特定の１つを前記零行列とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第１の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第２の符号語とし、前記４つの部分行列の特定の１つを前記第３の符号語とすることで第４の符号語であるデフォルト符号語を生成し、
前記第４の情報が第１のパターン以外の３パターンの内、特定の１パターンである第２のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第１の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターン以外の２パターンの内、特定の１パターンである第３のパターンである時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第２の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とし、
前記第４の情報が第１のパターンと第２のパターンと第３のパターン以外の特定の１パターンである第４のパターンの時、前記デフォルト符号語の前記零行列に対応する前記部分行列と、前記第４の符号語に対応する前記部分行列を入れ替えたものを第４の符号語とすることを特徴とする請求項１１に記載の符号化復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元の変復調の符号化および復号化に関し、より詳細には、復号化する時に軟出力を効率的に演算可能な符号に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチメディア化が進み扱うデータが増大している。この大容量のデータを記録するために、ホログラフィックを用いた記録装置（以下ホログラムメモリ）の研究が成されている。
【０００３】
ホログラムメモリは二次元のページデータを一度に記録再生できることから、データの転送速度が非常に高速であり、また、多重記録という技術を用いることで、記憶容量の大容量化も実現できると言われている。
【０００４】
ホログラムメモリにはＤＶＤ等の光ディスク装置と異なる性質の外乱要因がある。その中でもＩＳＩ（Ｉｎｔｅｒ  Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）はＤＶＤとホログラムメモリでは大きく性質が異なっている。図１５を用いてホログラムメモリのＩＳＩについて説明する。
【０００５】
図１５はＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）において、図面上部から照射されるコヒーレントな光の振幅を空間変調し、それをイメージセンサーで受光してイメージセンサーの出力値を得るまでの概念図を示したものである。ＳＬＭは光を透過するセル（以下、ＯＮセルと称す）と光を遮蔽するセル（以下、ＯＦＦセルと称す）で構成され、それはｎ行ｍ列で表わされる二次元の配列を有する。図１５は、ＯＮセルが１つの場合（図中で「ＯＮが孤立」と記載、セルＡのみが透過するセル）と２つ隣接する場合（図中で「ＯＮが隣接」と記載、ＡとＢが透過するセル）について、それぞれの電界振幅波形と電界パワー波形とイメージセンサー出力値を比較したものである。イメージセンサーに光電変換素子で構成されるものを用いており、各セル内の画素で受光した成分を積分する。図から判る様に、各セルのイメージセンサー出力は隣接するセルがＯＦＦセルかＯＮセルかにより影響を受ける。これは従来の光ディスク装置で発生するＩＳＩとは異なった特性を持つものである。
【０００６】
また、ホログラムメモリでは、ＳＬＭでのＯＮセルが少ない方が記録再生効率が良いと言われている。図１６を用いてホログラムメモリのＯＮセルの数の影響について説明する。図１６は媒体Ｍにおいて、データの記録によって媒体Ｍに生成されたホログラムＨに参照光を照射し、その回折光を再生光として読出し、逆フーリエ変換レンズ１６０１を介してイメージセンサー１６０２へ像を結ぶ様子を示したものである。今、ホログラムＨの回折効率を３％とした場合、１Ｗの参照光をホログラムＨへ照射すると０．０３Ｗの回折光が再生されると仮定する。この時、記録したＯＮセルが１つの場合（図１６の（ａ）参照）には再生時にも１つのスポットに０．０３Ｗの光が集中する。しかしながら、記録したＯＮセルが３つの場合（図１６の（ｂ）参照）には、再生時に光が３つに分割され、１つのスポットには０．０１Ｗの光しか集まらない。つまり、ＯＮセルが少ない方が、１つのスポット辺りの光の強度が強くなりＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が向上する。
【０００７】
このＩＳＩの影響とＯＮセルの数の影響を考慮し、従来、ＯＮセルの隣接が少なくＯＮセル自体も少ない変調符号を適用する方法がある。例えば、２／４（１，３）バランス符号と呼ばれる符号は、２ビットの情報を４ビットの符号語に符号化するもので、４つのセルの内１つだけＯＮセル（データ”１”）で残りの３つはＯＦＦセル（データ”０”）であるという制約の符号である。このバランスの意味は、ＯＮセルとＯＦＦセルの比率が一定であることを示している。この符号は隣接セルにＯＮセル（データ”１”）が少なくなる特徴がありＩＳＩの影響を抑えることができ、ＯＮセル（データ”１”）の数が少ないため再生時の１つのスポット辺りの光量も増加する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
更にこれを拡張し、９ビットの情報を１６ビットの符号語に符号化し、１６セルの内３つはＯＮセル（データ”１”）で残りの１３個はＯＦＦセル（データ”０”）であるという制約の９／１６（３，１３）バランス符号も提案されている。この拡張によって、符号化効率を向上させると共にＯＮセル（データ”１”）の数をさらに減少させている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平９−１９７９４７号公報（第１−４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００１−７５４６３号公報（第１−７頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、９／１６（３，１３）バランス符号は復号化を行う時に、多くの演算をしなければならない。特に、多値で表される軟出力を出力する場合には膨大な演算量となる。
【００１０】
より詳細には、ホログラムメモリでは、訂正能力が高いＬＤＰＣ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号と呼ばれる誤り訂正符号の使用が望まれる。この誤り訂正符号の繰り返し復号は、変復調の復号化の出力である軟出力を入力して行う。なぜなら、軟出力を入力した場合の方が硬出力を入力する場合に比べて訂正性能が良いからである。よって、変復調の復号化の出力は軟出力であることが望まれるが、９／１６（３，１３）バランス符号の復号化において、多値で表される軟出力を出力する場合には膨大な演算が必要になるという問題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ＩＳＩの影響、ＯＮセルの数の影響を考慮しつつ、変復調の復号化において軟出力の演算を容易にし、演算量の削減をおこなうことが可能な符号化装置、データ記録再生装置、符号化方法及び符号化復号化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の符号化装置は、情報系列から情報を順次読み出し、各符号化器へ出力する情報取得手段と、２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化する第１の符号化器と、２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化する第２の符号化器と、２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化する第３の符号化器と、２ビットで構成される第４の情報と、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列からなる４ビットで構成される零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化する第４の符号化器とを備え、前記第１の符号化器および前記第２の符号化器および前記第３の符号化器は、１ビットの値を１にし、他の３ビットの値を０にする制約を持ち、前記第４の符号化器は、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語を２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列を前記零行列とし、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語にする制約を持つことを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに本発明のデータ記録再生装置は、情報系列を誤り訂正符号化し誤り訂正符号語を生成する誤り訂正符号化器と、前記誤り訂正符号語から情報を順次読み出し、各符号化器へ出力する情報取得手段と、２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化する第１の符号化器と、２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化する第２の符号化器と、２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化する第３の符号化器と、２ビットで構成される第４の情報を、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列からなる４ビットの零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化する第４の符号化器と、複数の前記第４の符号語を二次元に配置し、変調データを生成する変調データ生成手段と、前記変調データを媒体に記録、または媒体から再生し前記変調データに対応する再生イメージを得る記録再生光学部と、前記記録再生光学部から再生された前記再生イメージを補正し前記変調データに対応する補正再生イメージを生成するリードチャネル部と、前記リードチャネル部で生成された前記補正再生イメージを復調し軟出力を出力する復調手段と、前記第１の復調手段から出力された軟出力を入力し、誤り訂正符号の復号を行う誤り訂正復号手段とを備え、前記第１の符号化器および前記第２の符号化器および前記第３の符号化器は、前記符号語の内１ビットの値を１にし、他の３ビットの値を０にする制約を持ち、前記第４の符号化器は、４行４列からなる１６ビットを２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列を前記零行列とし、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語にする制約を持った符号化器であって、前記復調手段は、前記制約を利用して軟出力を計算することを特徴とするものである。
【００１４】
さらに本発明の符号化方法は、情報系列に対する変復調の符号化方法であって、情報系列から情報を順次読み出し、第１の情報、第２の情報、第３の情報、第４の情報を出力するステップＳＴと、２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化するステップＳＴと、２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化するステップＳＴと、２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化するステップＳＴと、２ビットで構成される第４の情報を、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列からなる４ビットで構成される零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化するステップＳＴとを有し、前記第１の符号語および前記第２の符号語および前記第３の符号語は、１ビットの値が１であり、他の３ビットの値が０である制約を持った符号語であって、前記第４の符号語は、４行４列からなる１６ビットを２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列は前記零行列であり、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語である制約を持つことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに本発明の符号化復号化方法は、情報系列に対する変復調の符号化を行うことで変調データを生成し、前記変調データを所定の伝送路に通すことで出力される再生イメージに対して変調及び復調の復号化を行い情報を再生する符号化復号化方法であって、変復調の符号化を行う時において、情報系列から情報を順次読み出し、第１の情報、第２の情報、第３の情報、第４の情報を出力するステップＳＴと、２ビットで構成される第１の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第１の符号語に符号化するステップＳＴと、２ビットで構成される第２の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第２の符号語に符号化するステップＳＴと、２ビットで構成される第３の情報を、２行２列からなる４ビットで構成される第３の符号語に符号化するステップＳＴと、２ビットで構成される第４の情報を、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語と、２行２列の４ビットで構成される零行列を使って、４行４列からなる１６ビットで構成される第４の符号語に符号化するステップＳＴと、複数の前記第４の符号語を二次元に配置し、変調データを生成するステップＳＴとを有し、変復調の復号化を行う時において、前記再生イメージから、前記第４の符号語に対応する４行４列からなる１６ピクセルのイメージである符号語イメージを順次読み出すステップＳＴと、前記符号語イメージを前記部分行列に対応する２行２列からなる４ピクセルのイメージである４つの部分イメージに分割し、前記４つの部分イメージの内、前記零行列の位置を演算することで、前記第４の符号語を復号し、前記第４の情報に対応する軟出力と硬出力を得るステップＳＴと、前記硬出力によって、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語に対応する部分イメージをそれぞれ選択するステップＳＴと、前記第１の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第１の符号語を復号し、前記第１の情報に対応する軟出力を得るステップＳＴと、前記第２の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第２の符号語を復号し、前記第２の情報に対応する軟出力を得るステップＳＴと、前記第３の符号語に対応する部分イメージの２行２列の要素の内、値が１である位置を演算することで、前記第３の符号語を復号し、前記第３の情報に対応する軟出力を得るステップＳＴとを有し、前記第１の符号語および前記第２の符号語および前記第３の符号語は、１ビットの値が１であり、他の３ビットの値が０である制約を持った符号語であって、前記第４の符号語は、４行４列からなる１６ビットを２行２列からなる４ビットで構成される４つの部分行列に分けた時、１つの部分行列は前記零行列であり、他の３つの部分行列は、前記第１の符号語と、前記第２の符号語と、前記第３の符号語である制約を持つことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の符号化装置によれば、変復調の復号化を行う時に、軟出力の演算が容易になる変復調の符号化を行なう符号化装置を提供することによって、回路規模の大幅な削減ができる。
【００１７】
また、本発明のデータ記録再生装置によれば、変復調の復号化をする時に軟出力の演算が容易な復号化を行い、また、容易な演算のために必要な変復調の符号化を行なうデータ再生装置を提供することによって、回路規模の大幅な削減ができる。
【００１８】
また、本発明の符号化方法によれば、変復調の復号化を行う時に、軟出力の演算が容易な変復調の符号化を行なう符号化方法を提供することによって、演算回数の大幅な削減ができる。
【００１９】
また、本発明の符号化復号化方法によれば、変復調の復号化をする時に軟出力の演算が容易な復号化を行い、また、容易な演算のために必要な変復調の符号化を行なう符号化復号化方法を提供することによって、演算数の大幅な削減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明のデータ記録再生装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における符号化装置１００の構成図を示す。図１において、情報系列ＭＳから情報取得手段１０１によって情報が順次読み出され、第１の情報、第２の情報、第３の情報、第４の情報が出力される。第１の情報は第１の符号化器１０２へ、第２の情報は第２の符号化器１０３へ、第３の情報は第３の符号化器１０４へそれぞれ入力され、各符号化器はそれぞれ第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語を出力する。第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語と第４の情報は第４の符号化器１０５へ入力され、第４の符号化器１０５は第４の符号語を出力する。
【００２２】
情報取得手段１０１は、情報系列ＭＳから８ビットの情報を順次読み出す手段である。読み出した８ビットの情報は、４つの２ビットの情報に分割され、それぞれ第１の情報、第２の情報、第３の情報、第４の情報として出力される。
【００２３】
第１の符号化器１０２は、入力された２ビットの情報を２行２列の４ビットの符号語に符号化する手段であって、符号語の４ビットの内、１ビットはデータ”１”であり、残りの３ビットはデータ”０”であるという制約を持った２／４（１，３）バランス符号の符号化を行う手段である。２／４（１，３）バランス符号の符号化テーブルの一例を図２に示す。例えば第１の情報がデータ”００”であれば、第１の符号化器１０２によって符号化され出力された第１の符号語は２行２列の４ビット内、左上のビットがデータ”１”となり、その他のビットはデータ”０”になる。
【００２４】
第２の符号化器１０３は、入力された２ビットの情報を２行２列の４ビットの符号語に符号化する手段であって、第１の符号化器１０２と全く同じ構成になっており第２の符号語を出力する。
【００２５】
第３の符号化器１０４は、入力された２ビットの情報を２行２列の４ビットの符号語に符号化する手段であって、第１の符号化器１０２と全く同じ構成になっており、第３の符号語を出力する。
【００２６】
第４の符号化器１０５は、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語と第４の情報を入力し、４行４列の１６ビットの符号語に符号化する手段であって、４行４列の１６ビットの符号語を、４つの２行２列の４ビットの部分行列に分割した時、１つの部分行列を零行列とし、他の３つの部分行列は、第１の符号語と、第２の符号語と、第３の符号語にする制約を持った符号である。第４の符号化器１０５の符号化テーブルの１例を図３に示す。例えば第４の情報がデータ”００”であれば左上の部分行列を零行列とし、右上の部分行列を第１の符号語とし、左下の部分行列を第２の符号語とし、右下の部分行列を第３の符号語とする。ここで零行列とは要素が全て０である行列を示す。以上の様にすることで、８ビットの情報を４行４列の１６ビットの符号語に符号化できる。
【００２７】
情報取得手段１０１は、情報系列ＭＳから順次８ビットずつ情報を読出し、それに応じて、第４の符号化器１０５は、順次４行４列の１６ビットの符号語を出力する。この符号化装置で実現される符号は、８ビットの情報を１６ビットの符号語に符号化し、１６ビットの内３ビットがデータ”１”であり、残りの１３ビットがデータ”０”であるという制約を持っている。よって、この符号を８／１６（３，１３）バランス符号と呼ぶ。
【００２８】
以下に、本実施の形態の符号化装置の符号化によって生成された符号語の特徴について説明する。本実施の形態の符号である８／１６（３，１３）バランス符号は、従来の９／１６（３，１３）バランス符号にはない特徴を備えている。それは、復号時の演算量を大幅に減少させることができることである。特に復号時に軟出力を出力する時には演算量を大幅に削減できる。
【００２９】
まず、従来例の９／１６（３，１３）バランス符号の符号化によって生成された符号語が任意の伝送路を通り、雑音が付加された符号語である符号語イメージＬとなり、その符号語イメージＬを復号し硬出力を得る場合の演算量について説明する。
【００３０】
符号語イメージを復号し硬出力を得るには、２の９乗＝５１２通りの符号語の中から尤も確からしいものを選択することが求められる。その演算には例えば、二乗誤差が最も少ない符号語を選択する方法が有るが、誤差を求めるために４行４列×５１２通り＝８１９２回の減算と、二乗を行うために８１９２回の乗算、各符号語の二乗誤差の総和を求めるために５１２回の総和、５１２個の符号語の中から二乗誤差が最も少ない物を選択するために５１２入力の最小演算という膨大な演算が必要となる。簡単化のために二乗の演算を除いたとしても、その演算量は膨大である。また、硬出力ではなく軟出力を得ようとするなら、さらに膨大な演算が必要となる。
【００３１】
それに対して、本実施の形態の符号である８／１６（３，１３）バランス符号の符号化によって生成された符号語が任意の伝送路を通り、雑音が付加された符号語である符号語イメージＬとなり、その符号語イメージＬを復号し硬出力及び軟出力を得る場合について説明する。
【００３２】
符号語イメージＬが、数１に示されるｌ００〜ｌ３３の要素で構成されているとし、図４を用いて説明する。図４は復号を行う流れを示したフローチャートである。
【００３３】
【数１】
2009182422.tif 000003
【００３４】
まず、ステップＳＴ０１において、符号語イメージＬを数２に示すように４つの２行２列の部分イメージＰ００〜Ｐ１１に分割する。
【００３５】
【数２】
2009182422.tif 000004
【００３６】
次に、ステップＳＴ０２において、４つの２行２列の部分イメージそれぞれの要素の総和ｓ００〜ｓ１１を演算し、２行２列の総和行列Ｓを生成する。その演算式は数３となる。
【００３７】
【数３】
2009182422.tif 000005
【００３８】
次に、ステップＳＴ０３において、２行２列の総和行列Ｓの１行目の要素を加算し、また、２行２列の総和行列Ｓの２行目の要素を加算し、１行目の要素の加算値と２行目の要素の加算値の差を演算する。この差を第４の情報の１ビット目の軟出力ｙ４０とする。その演算式は数４となる。これは、零行列が総和行列Ｓの１行目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００３９】
【数４】
2009182422.tif 000006
【００４０】
次に、ステップＳＴ０４において、２行２列の総和行列Ｓの１列目の要素を加算し、また、２行２列の総和行列Ｓの２列目の要素を加算し、１列目の要素の加算値と２列目の要素の加算値の差を演算する。この差を第４の情報の２ビット目の軟出力ｙ４１とする。その演算式は数５となる。これは、零行列が総和行列Ｓの１列目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００４１】
【数５】
2009182422.tif 000007
【００４２】
次に、ステップＳＴ０５において、第４の情報の１ビット目、２ビット目の軟出力それぞれの符号がプラスかマイナスかによって、第４の情報の１ビット目の硬出力ｈ４０、２ビット目の硬出力ｈ４１が０か１かを決定する。その演算式は数６、７となる。
【００４３】
【数６】
2009182422.tif 000008
【００４４】
【数７】
2009182422.tif 000009
【００４５】
この様に零行列の位置を演算することで、容易に第４の符号語を復号し、第４の情報に対応する軟出力と硬出力が得られる。
【００４６】
次に、ステップＳＴ０６において、第４の情報の硬出力によって、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語に対応する部分イメージを選択する。その演算式は数８〜１０となる。ここで、第１の符号語に対応する部分イメージを第１部分イメージＣＰ１、第２の符号語に対応する部分イメージを第２部分イメージＣＰ２、第３の符号語に対応する部分イメージを第３部分イメージＣＰ３とする。この演算式は符号化テーブルを示した図３を参照することで得られる。
【００４７】
【数８】
2009182422.tif 000010
【００４８】
【数９】
2009182422.tif 000011
【００４９】
【数１０】
2009182422.tif 000012
【００５０】
ここで、図３の符号化テーブルの作成方法について、より詳細に述べておく。図３の符号化テーブルは、第４の符号化器１０５において、４行４列の１６ビットの符号語を、４つの２行２列の４ビットの部分行列に分割した時の、各部分行列への零行列、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語の配置の方法を示したものである。第４の情報が第１のパターン”００”の場合、４つの部分行列の左上を零行列、右上を第１の符号語、左下を第２の符号語、右下を第３の符号語として第４の符号語を構成し、これをデフォルト符号語の配置とする。また、第４の情報が第２のパターン”０１”の場合、デフォルト符号語の零行列と、第１の符号語の位置を入れ替える。また、第４の情報が第３のパターン”１０”の場合、デフォルト符号語の零行列と、第２の符号語の位置を入れ替える。また、第４の情報が第４のパターン”１１”の場合、デフォルト符号語の零行列と、第３の符号語の位置を入れ替える。この様な法則で各部分行列への配置方法を決定すると、復号化するときに誤りの数を削減することができる。
【００５１】
誤りの数を削減できる理由について説明する。ステップＳＴ０６において、第４の情報の硬出力によって、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語に対応する部分イメージを選択しているが、もし第４の情報に対応する硬出力が誤っていた場合、間違った部分イメージを選択する可能性が有る。しかしながら、デフォルト符号語を用意して位置を入れ替える符号化テーブルであれば、もし第４の情報に対応する硬出力が誤っていたとしても、間違った部分イメージを選択する確率が減少する。なぜなら、図３の符号化テーブルを参照すると、第１の符号語の位置は右上であることが多く、また、第２の符号語の位置は左下であることが多く、また、第３の符号語の位置は右下であることが多い、よって、硬出力が誤っていたとしても、選択される部分イメージの位置が同じである可能性が高いので、間違った部分イメージを選択する確率が減少する。間違った部分イメージを選択する確率が減少すれば、第４の情報の硬出力が間違っていたとしても、第１の情報に対応する出力、第２の情報に対応する出力、第３の情報に対応する出力に影響を及ぼす可能性が減少し、誤りの数を削減できる。
【００５２】
図５にデフォルト符号語を用いることなく、第４の情報によるデフォルト符号語の位置の入れ替えを行なわない符号化テーブルを示す。図３はデフォルト符号語を用いて、第４の情報による入れ替えを行なう本発明の符号化テーブルである。この両者を使って例示する。
【００５３】
伝送路で外乱が付加された符号語イメージＬの場合、第４の情報に対応する硬出力が誤ることが有る。今、第４の情報に対応する硬出力が本来はパターン”００”のはずであるのに、誤ってパターン”０１”が出力されてしまった場合について説明する。図５の符号化テーブルを用いた場合、本来、第１部分イメージＣＰ１は右上の部分行列、第２部分イメージＣＰ２は左下の部分行列、第３部分イメージＣＰ３は右下の部分行列が選択されるはずである。しかし、誤ってパターン”０１”が出力されてしまったので、第１部分イメージＣＰ１は右下の部分行列、第２部分イメージＣＰ２は左上の部分行列、第３部分イメージＣＰ３は左下の部分行列を選択してしまい、本来選択する部分イメージと全て異なっている。よって、以降の復号が誤る可能性が非常に高い。
【００５４】
しかし、本発明の図３のように、デフォルト符号語を用いた場合にはこれを回避できる。図３の符号語テーブルを用いた場合、本来、第１部分イメージＣＰ１は右上の部分行列、第２部分イメージＣＰ２は左下の部分行列、第３部分イメージＣＰ３は右下の部分行列が選択されるはずである。誤ってパターン”０１”が出力されてしまった場合には、第１部分イメージＣＰ１は左上の部分行列、第２部分イメージＣＰ２は左下の部分行列、第３部分イメージＣＰ３は右下の部分行列を選択する。この場合、第１部分イメージＣＰ１の選択は誤っているが、第２部分イメージＣＰ２と第２部分イメージＣＰ３の選択は誤っていない。よって、以降の復号でも誤る可能性が比較的少なくなる。以上の様に、デフォルト符号語を用意して位置を入れ替える符号化テーブルを用いることで、誤りの数を削減できる。以下、図４の説明に戻る。
【００５５】
次に、ステップＳＴ０７において、第１部分イメージＣＰ１の１行目の要素を加算し、第１部分イメージＣＰ１の２行目の要素を加算し、１行目の要素の加算値と２行目の要素の加算値の差を演算する。この差を第１の情報の１ビット目の軟出力ｙ１０とする。その演算式は数１１となる。これは、データ”１”が１行目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００５６】
【数１１】
2009182422.tif 000013
【００５７】
次に、ステップＳＴ０８において、第１部分イメージＣＰ１の１列目の要素を加算し、第１部分イメージＣＰ１の２列目の要素を加算し、１列目の要素の加算値と２列目の要素の加算値の差を演算する。この差を第１の情報の２ビット目の軟出力ｙ１１とする。その演算式は数１２となる。これは、データ”１”が１列目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００５８】
【数１２】
2009182422.tif 000014
【００５９】
この様にデータ”１”の位置を演算することで、容易に第１の符号語を復号し、第１の情報に対応する軟出力が得られる。
【００６０】
次に、ステップＳＴ０９において、第２部分イメージＣＰ２の１行目の要素を加算し、第２部分イメージＣＰ２の２行目の要素を加算し、１行目の要素の加算値と２行目の要素の加算値の差を演算する。この差を第２の情報の１ビット目の軟出力ｙ２０とする。その演算式は数１３となる。これは、データ”１”が１行目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００６１】
【数１３】
2009182422.tif 000015
【００６２】
次に、ステップＳＴ１０において、第２部分イメージＣＰ２の１列目の要素を加算し、第２部分イメージＣＰ２の２列目の要素を加算し、１列目の要素の加算値と２列目の要素の加算値の差を演算する。この差を第２の情報の２ビット目の軟出力ｙ２１とする。その演算式は数１４となる。これは、データ”１”が１列目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００６３】
【数１４】
2009182422.tif 000016
【００６４】
この様にデータ”１”の位置を演算することで、容易に第２の符号語を復号し、第２の情報に対応する軟出力が得られる。
【００６５】
次に、ステップＳＴ１１において、第３部分イメージＣＰ３の１行目の要素を加算し、第３部分イメージＣＰ３の２行目の要素を加算し、１行目の要素の加算値と２行目の要素の加算値の差を演算する。この差を第３の情報の１ビット目の軟出力ｙ３０とする。その演算式は数１５となる。これは、データ”１”が１行目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００６６】
【数１５】
2009182422.tif 000017
【００６７】
次に、ステップＳＴ１２において、第３部分イメージＣＰ３の１列目の要素を加算し、第３部分イメージＣＰ３の２列目の要素を加算し、１列目の要素の加算値と２列目の要素の加算値の差を演算する。この差を第３の情報の２ビット目の軟出力ｙ３１とする。その演算式は数１６となる。これは、データ”１”が１列目にある確率が大きいほど小さい値が出力される。
【００６８】
【数１６】
2009182422.tif 000018
【００６９】
この様にデータ”１”の位置を演算することで、容易に第３の符号語を復号し、第３の情報に対応する軟出力が得られる。
【００７０】
次に、ステップＳＴ１３において、第１の情報の１ビット目、２ビット目の軟出力ｙ１０、ｙ１１それぞれの符号がプラスかマイナスかによって、第１の情報の１ビット目、２ビット目の硬出力ｈ１０、ｈ１１が０か１かを決定し、第２の情報の１ビット目、２ビット目の軟出力ｙ２０、ｙ２１それぞれの符号がプラスかマイナスかによって、第２の情報の１ビット目、２ビット目の硬出力ｈ２０、ｈ２１が０か１かを決定し、第３の情報の１ビット目、２ビット目の軟出力ｙ３０、ｙ３１それぞれの符号がプラスかマイナスかによって、第３の情報の１ビット目、２ビット目の硬出力ｈ３０、ｈ３１が０か１かを決定する。その演算式は数１７〜２２となる。この演算式は符号化テーブルを示した図２を参照することで得られる。
【００７１】
【数１７】
2009182422.tif 000019
【００７２】
【数１８】
2009182422.tif 000020
【００７３】
【数１９】
2009182422.tif 000021
【００７４】
【数２０】
2009182422.tif 000022
【００７５】
【数２１】
2009182422.tif 000023
【００７６】
【数２２】
2009182422.tif 000024
【００７７】
なお、第１の符号化器１０２、第２の符号化器１０３、第３の符号化器１０４の構成は全く同じなので、回路を１つだけにして、第１の情報、第２の情報、第３の情報を順次入力し、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語を順次出力するようにしても良い、この様にすれば、演算時間は増加するが、回路規模は減少する。
【００７８】
なお、ステップＳＴ０２において、４つの２行２列の部分イメージそれぞれの要素の総和ｓ００〜ｓ１１を演算し、２行２列の総和行列Ｓを生成すると記載したが、他の方法として、４つの２行２列の部分イメージそれぞれの要素の最大値ｓ００〜ｓ１１を演算し、２行２列の最大値行列Ｓを生成してもよい。その演算式は数２３となる。
【００７９】
【数２３】
2009182422.tif 000025
【００８０】
なお、本実施の形態の符号化装置はハードウェアの構成を説明したが、同等の機能を持ったソフトウェア、または同等の機能を持ったプログラムを記憶する媒体でも良い。
【００８１】
以上の様に、本実施の形態の８／１６（３，１３）バランス符号を用いることによって、少ない回数の加減算で、復号結果である軟出力と硬出力が得られる。
【００８２】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるデータ記録再生装置の構成図である。本実施の形態２は実施の形態１で説明した符号化装置１００を用いたデータ記録再生装置であって、図６の変調手段６０２は符号化装置１００と同じ構成であるため、重複部分の説明は省略する。
【００８３】
記録時において、図示しないホストから送信された情報系列は、誤り訂正符号化器６０１へ入力される。誤り訂正符号化器６０１は、入力された情報系列を誤り訂正符号化し、誤り訂正符号語を生成する。変調手段６０２は、誤り訂正符号語から順次情報を読み出し、変調符号化を行い第４の符号語ＣＷを順次出力する。変調データ生成手段６０３は、変調手段６０２から順次出力される第４の符号語ＣＷを二次元に配置し、変調データＭＤを生成する。生成された変調データＭＤは記録再生光学部６０４に入力され、媒体Ｍへ記録される。
【００８４】
再生時において、記録再生光学部６０４は、媒体Ｍから変調データＭＤに対応する再生イメージＲＩを読み出す。リードチャネル部６０５は再生イメージＲＩを入力し、補正を行うことで補正再生イメージＲＩ’を生成する。復調手段６０６は補正再生イメージＲＩ’を復調し軟出力を生成する。軟出力は誤り訂正復号化器６０７へ入力され、誤り訂正が行われる。誤り訂正が行われ再生された情報系列は図示しないホストへ転送される。
【００８５】
誤り訂正符号化器６０１は、繰返し復号が可能な誤り訂正符号の符号化器であって、本実施の形態ではＬＤＰＣ符号の符号化を行う手段である。”１”が疎な検査行列に対応する生成行列を用いることで、パリティビットを生成し、元の情報系列とパリティビットを合せて誤り訂正符号語として出力する。
【００８６】
変調手段６０２は、実施の形態１に示した符号化装置であって、誤り訂正符号語から順次情報を読出し、第４の符号語ＣＷを順次出力する。変調データ生成手段６０３は、変調手段６０２から順次出力される第４の符号語ＣＷを二次元に配置し、変調データＭＤを生成する。変調データＭＤの例を図７に示す。図７において、白がデータ”１”に対応し、黒がデータ”０”に対応する。この様にして、情報系列は二次元の変調データＭＤに変調される。
【００８７】
生成された変調データＭＤは記録再生光学部６０４に入力され、記録再生光学部６０４は媒体Ｍに変調データＭＤを記録する。本実施の形態では記録再生光学部６０４の記録再生の方式はホログラム方式とする。本実施の形態の記録再生光学部６０４の概念図を図８に示す。図８において、変調データＭＤが設定されたＳＬＭ（Ｓｐｅｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）８０１にコヒーレントな光を照射し、光を変調データＭＤに応じて空間変調する。空間変調された光は、フーリエ変換レンズ８０２を介して信号光となり、媒体Ｍに照射される。また、別の角度からコヒーレントな光を参照光として媒体Ｍへ照射し、信号光と参照光の干渉がホログラムとして媒体Ｍへ記録される。再生時には、参照光のみを媒体Ｍへ照射することで、参照光はホログラムで回折されて、その回折光を再生光として読み出せる。再生光は逆フーリエ変換レンズ８０３を介してイメージセンサー８０４へ照射され、イメージセンサー８０４は再生イメージＲＩを出力する。
【００８８】
再生イメージＲＩはリードチャネル部へ入力され補正が行われる。リードチャネル部は、まずピクセルマッチングを行う。ピクセルマッチングとは、イメージセンサー８０４の１ピクセルをＳＬＭ８０１の１ピクセルにマッチするように再生イメージＲＩをリサンプリングする処理であり、この処理によりピクセルのずれを解消できる。次に、空間フィルタを適用することにより、信号対雑音比の改善を図り、補正再生イメージＲＩ’を得る。補正再生イメージＲＩ’の例を図９に示す。図９において、白いほど輝度が高く黒いほど輝度が低いピクセルを示している。
【００８９】
復調手段６０６は補正再生イメージＲＩ’から符号語イメージＬを順次読出し、軟出力を順次出力するものである。
【００９０】
符号語イメージ読出し手段６０６１は補正再生イメージＲＩ’から符号語イメージＬを順次読出し出力する手段である。
【００９１】
第４の復号化器６０６２は符号語イメージＬから第４の情報に対応する軟出力と硬出力を演算する手段である。第４の復号化器６０６２は図１０に示すように総和演算手段６０６２１と零行列検出手段６０６２２で構成される。
【００９２】
総和演算手段６０６２１の構成を図１１に示す。総和演算手段６０６２１は総和行列Ｓを生成する手段であって、まず、行列分割手段６０６２１１において、符号語イメージＬを４つの２行２列で構成される部分イメージに分割する。これは、実施の形態１のステップＳＴ０１に対応する。４つの部分イメージはそれぞれ、第１の部分総和演算手段６０６２１２、第２の部分総和演算手段６０６２１３、第３の部分総和演算手段６０６２１４、第４の部分総和演算手段６０６２１５へ入力され、要素の総和を演算することで総和行列Ｓを生成する。これは、実施の形態１のステップＳＴ０２に対応する。
【００９３】
零行列検出手段６０６２２の構成を図１２に示す。零行列検出手段６０６２２は総和行列Ｓから第４の情報に対応する軟出力と硬出力を演算する手段である。まず、第１の加算器６０６２２１で総和行列Ｓの１行目の要素を加算する。また、第２の加算器６０６２２２で総和行列Ｓの２行目の要素を加算する。第１の加算器６０６２２１と第２の加算器６０６２２２の出力は第１の減算器６０６２２３に入力され、差が演算される。この差を第４の情報の１ビット目に対応する軟出力とする。これは、実施の形態１のステップＳＴ０３に対応する。次に、第３の加算器６０６２２４で総和行列Ｓの１列目の要素を加算する。また、第４の加算器６０６２２５で総和行列Ｓの２列目の要素を加算する。第３の加算器６０６２２４と第４の加算器６０６２２５の出力は第２の減算器６０６２２６に入力され、差が演算される。この差を第４の情報の２ビット目に対応する軟出力とする。これは、実施の形態１のステップＳＴ０４に対応する。第１の減算器６０６２２３と第２の減算器６０６２２６の出力である軟出力はそれぞれ、第１の硬判定手段６０６２２７と第２の硬判定手段６０６２２８へ入力され、その符号を見ることで、硬出力を出力する。これは、実施の形態１のステップＳＴ０５に対応する。
【００９４】
部分イメージ選択手段６０６３は符号語イメージＬを４つの２行２列の部分イメージに分割し、第４の復号化器６０６２の出力である第４の情報に対応する硬出力に基づいて、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語に対応する部分イメージである第１の部分イメージＣＰ１、第２の部分イメージＣＰ２、第３の部分イメージＣＰ３を選択し出力する手段である。部分イメージ選択手段６０６３の構成を図１３に示す。行列分割手段６０６３１は、符号語イメージＬを４つの２行２列の部分イメージに分割する。選択器６０６３２は、第４の情報に対応する硬出力に従って、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語に対応する部分イメージである第１の部分イメージＣＰ１、第２の部分イメージＣＰ２、第３の部分イメージＣＰ３を選択し出力する。これは、実施の形態１のＳ０６に対応する。
【００９５】
第１の復号化器６０６４は第１の部分イメージＣＰ１を入力し、第１の情報に対応する軟出力を演算する手段である。第１の復号化器６０６４の構成を図１４に示す。まず、第５の加算器６０６４１で第１の部分イメージＣＰ１の１行目の要素を加算する。また、第６の加算器６０６４２で第１の部分イメージＣＰ１の２行目の要素を加算する。第５の加算器６０６４１と第６の加算器６０６４２の出力は第３の減算器６０６４３に入力され、差が演算される。この差を第１の情報の１ビット目に対応する軟出力とする。これは、実施の形態１のステップＳＴ０７に対応する。次に、第７の加算器６０６４４で第１の部分イメージＣＰ１の１列目の要素を加算する。また、第８の加算器６０６４５で第１の部分イメージＣＰ１の２列目の要素を加算する。第７の加算器６０６４４と第８の加算器６０６４５の出力は第４の減算器６０６４６に入力され、差が演算される。この差を第１の情報の２ビット目に対応する軟出力とする。これは、実施の形態１のステップＳＴ０８に対応する。
【００９６】
第２の復号化器６０６５は第２の部分イメージＣＰ２を入力し、第２の情報に対応する軟出力を演算する手段であって、第１の復号化器６０６４と同じ構成で実現できる。これは、実施の形態１のステップＳＴ０９からステップＳＴ１０までに対応する。
【００９７】
第３の復号化器６０６６は第３の部分イメージＣＰ３を入力し、第３の情報に対応する軟出力を演算する手段であって、第１の復号化器６０６４と同じ構成で実現できる。これは、実施の形態１のステップＳＴ１１からステップＳＴ１２までに対応する。
【００９８】
誤り訂正復号化器６０７は、誤り訂正符号化器６０１で行ったＬＤＰＣ符号化の復号化を行う手段であって、復調手段６０６から順次出力される軟出力を用いて、検査行列に基づいて尤度演算を繰り返すことにより、誤り訂正を行う。本実施の形態では、誤り訂正復号化器６０７は、Ｍｉｎ−Ｓｕｍ復号法と呼ばれる復号方法を用いた復号化器であり、この復号化器は回路化が容易で実装に向いている。
【００９９】
誤り訂正復号化器６０７によって誤り訂正が行われ再生された情報は、図示しないホストへ転送される。
【０１００】
なお、第１の符号化器１０２と、第２の符号化器１０３と、第３の符号化器１０４との構成は同じであるので、回路を１つにして、第１の情報、第２の情報、第３の情報を順次入力し、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語を順次出力する構成にしても良く、この場合、演算時間は長くなるが、回路規模を削減することができる。
【０１０１】
なお、第１の復号化器６０６４と、第２の復号化器６０６５と、第３の復号化器６０６６との構成は同じであるので、回路を１つにして、第１の部分イメージＣＰ１、第２の部分イメージＣＰ２、第３の部分イメージＣＰ３を順次入力し、第１の情報に対応する軟出力、第２の情報に対応する軟出力、第３の情報に対応する軟出力を順次出力する構成にしても良く、この場合、演算時間は長くなるが、回路規模を削減することができる。
【０１０２】
以上の様に、本実施の形態の変復調の符号化と復号化の回路をデータ記録再生装置に実装することで、容易に軟出力が得られ、それを用いて繰り返し誤り訂正することで、誤り訂正性能を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明にかかる符号化復号化装置は、変復調の復号時に軟出力の演算が容易な符号を用いることで回路規模の大幅な削減ができ、ホログラムメモリ等のストレージ機器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態１における符号化装置の構成図
【図２】２／４（１，３）バランス符号の符号化テーブルを示す図
【図３】本発明の実施の形態１における第４の符号化器の符号化テーブルを示す図
【図４】本発明の実施の形態１における復号のフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１における第４の符号化器の符号化テーブルを示す図
【図６】本発明の実施の形態２におけるデータ記録再生装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態２における変調データを示す図
【図８】本発明の実施の形態２における記録再生光学部の概念図
【図９】本発明の実施の形態２における補正再生イメージを示す図
【図１０】本発明の実施の形態２における第４の復号化器の構成図
【図１１】本発明の実施の形態２における総和演算手段の構成図
【図１２】本発明の実施の形態２における零行列検出手段の構成図
【図１３】本発明の実施の形態１における部分イメージ選択手段の構成図
【図１４】本発明の実施の形態１における第１の復号化器の構成図
【図１５】隣接セルの影響を説明する図
【図１６】ＯＮセルの数の影響を説明する図
【符号の説明】
【０１０５】
１００  符号化装置
１０１  情報取得手段
１０２  第１の符号化器
１０３  第２の符号化器
１０４  第３の符号化器
１０５  第４の符号化器
６０１  誤り訂正符号化器
６０２  変調手段
６０３  変調データ生成手段
６０４  記録再生光学部
６０５  リードチャネル部
６０６  復調手段
６０６１  符号語イメージ読出し手段
６０６２  第４の符号化器
６０６２１  総和演算手段
６０６２１１  行列分割手段
６０６２１２  第１の部分総和演算手段
６０６２１３  第２の部分総和演算手段
６０６２１４  第３の部分総和演算手段
６０６２１５  第４の部分総和演算手段
６０６２２  零行列検出手段
６０６２２１  第１の加算器
６０６２２２  第２の加算器
６０６２２３  第１の減算器
６０６２２４  第３の加算器
６０６２２５  第４の加算器
６０６２２６  第２の減算器
６０６２２７  第１の硬判定手段
６０６２２８  第２の硬判定手段
６０６３  部分イメージ選択手段
６０６３１  行列分割手段
６０６３２  選択器
６０６４  第１の復号化器
６０６４１  第５の加算器
６０６４２  第６の加算器
６０６４３  第３の減算器
６０６４４  第７の加算器
６０６４５  第８の加算器
６０６４６  第４の減算器
６０６５  第２の復号化器
６０６６  第３の復号化器
６０７  誤り訂正復号化器
８０１  ＳＬＭ
８０２  フーリエ変換レンズ
８０３  逆フーリエ変換レンズ
８０４  イメージセンサー
１６０１  逆フーリエ変換レンズ
１６０２  イメージセンサー
【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】
2009182422.tif 000034
【図１０】
2009182422.tif 000035
【図１１】
2009182422.tif 000036
【図１２】
2009182422.tif 000037
【図１３】
2009182422.tif 000038
【図１４】
2009182422.tif 000039
【図１５】
2009182422.tif 000040
【図１６】
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