JPH04503895A - 二進情報を変調するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 二進情報を変調するための方法 相互参照となる関連する出願 本願は、Ｗａｓｈによる１９８８年６月１４日提出の出願番号２０６４０７号、 Ｗｈｉｔｆｉｅｌｄその他による１９８８年６月１４日提出の出願番号２０６４ ０８号、Ｗｈｉｔｆｉｅｌｄによる１９８８年６月１４日提出の出願番号２０６ ５５３号、Ｗａｓｈによる１９８８年６月１４日提出の出願番号２０６６４６号 、本願と同時に提出されたＡ、Ｗｈｉｔｆｉｅｌｄによる１９８９年３月２２日 提出の出願番号０７／３２７０７１号、及び本願と同時に提出されたＦ、５ｉｌ ｖａによる１９８９年３月２２日提出の出願番号０７／３２７０６８号と関連す る。 これらの出願の各々の開示は参照によりこの中に含まれる。これらの各々の出願 は同時係属中であり同一人に譲渡される。 発明の分野 本発明は二進データを符号化及び復号化の情報に適したフォーマットに変調する 方法に関する。 本発明への序論 二進データ又は情報を符号化及び復号化する方法は、例えば磁気的システムや光 学的システムなどの異種の分野に拡がっている。方法は二進数１又は０を物賀− 又は媒体の小さな範囲に記憶するステップを含む。記憶は動的であり、情報が記 憶された媒体は典型的には読み取り又は書き込み装置を通過するように動くが、 又はその逆に該装置が該媒体を通過するように動く。典型的には、媒体の表面に 情報を書き込むには、二進情報が記憶回路に供給され、次に該記憶回路が該情報 を書き込み装置によって記憶されるパターンにコード化する。媒体に情報を書き 込むのに用いられる技術は二つの周知の部類を含む。それらはゼロ復帰（ＲＺ） 技術と、非ゼロ復Ｒ（ＮＲＺ）技術である。いずれかの技術を用いての情報を読 み取るための有効な方法は様々であり、かつ周知である。例えば、ペンシルバニ ア州ブルー・リッジ・サミットのタブ・ブックス社から発行されたＪｏｒｇｅｎ ｓｅｎ著のｒｃＯＭＰＬＥＴＥ　ＨＡＮＤＢＯＯＫ　ＯＦ　ＭＡＧＮＥＴＩＣＲ ＥＣＯＲＤＩＮＧＪ　（１９８０）という題のハンドブックが参照とされる。 二進情報を符号化及び復号化するプロセスは簡単ではなく、データの０及び１の ビットを表すのに用いられる記憶パターン、及び記憶された値を確認するための 手段の両方にかなりの注意が払われている。明らかに、読み取り及び書き込みの 手順は出来る限りの信頼性があるべきである。 本発明の概要 前記に示されたように、二進情報の符号化及び復号化のプロセスは典型的には動 的であり、情報が記憶された媒体は読み取り又は書き込み装置を通過するように 動くか、又はその逆に該装置が該媒体を通過するように動く。述べられた信頼性 の目的は、例えば、ディスク駆動機構、光学ディスク、又はストリーミング・テ ープ等のような情報の転送率がよく調整されたシステムの状況に対して現実化さ れている。ここで、復号化された情報ビットはデータ・ウィンドウとして知られ る時間の隙間に正確に配置される。もし一つのデータ・ビットがデータ・ウィン ドウに存在すれば、復号されたビットは１である。もしデータ・ビットがデータ ・ウィンドウに存在しなければ、ビットは０である。 情報の転送率がよく調整されたこの状態への際立った対照、例えば情報の転送率 がよく調整されていない又はすることができない状態、では転送率は予期できず 且つ変化する転送率速度及び加速度に依存する。例えば、磁気的クレジットカー ドの読み取り装置がこの前記の状態に該当する。ここでは、従来技術の符号化及 び復号化技術には、高価な、多重の書き込み及び／又は読み取り装置の使用が要 求されるか、要望された信頼性の提供に失敗する又は中止となるか、又は大変少 ない記憶装置又は情報容量に制限される。 ここで二進情報又はデータを二進情報の符号化及び復号化に適切なフォーマット に変調するための新規な方法を発見した。新規な方法は媒体に情報を書き込むた めに使用される非ゼロ復帰（ＮＲＺ）に適合する。媒体は、例えば、磁気的媒体 又は光学的媒体であり得る。新規な方法は情報の転送率がよく調整されている第 一の状態に対して使用できる。情報転送率が予期できず且つ変化する転送率速度 及び加速度に依存する第二の状態でも、この方法は特に都合よく使用される。　 ・大変大きい記憶又は情報容量の場合も含み、新規な方法は一個の書き込み又は 読み取り装置だけの使用を要求するという利点を有するので、現在要求される多 重の読み取り及び書き込み装置の費用を相当減らせる。新規な方法は単向性の能 力に加えて両方向性の能力を有するという更なる利点を有する。同時に、新規な 方法は述べられた信頼性の目的を現実化する。 従って、本発明は第−及び第二の情報を含む二進データを変調するための方法を 提供し、該方法は以下の事項を含む。 （１）　二つの近接するクロックの遷移間の時間として事象セルを定義し、該ク ロックの遷移は独特の特徴を有すること、（２）　（ｊ）　第一の情報に応答し て、第一の事象及び対応する第一の読み取り信号を発生する事により、又は、 （ｉ　ｉ）　第二の情報に応答して、第二の事象及び対応する第二の読み取り信 号を発生する事により、 情報を任意の時間に事象セルに選択的に書き込むこと。 図面の簡単な説明 本発明は付属の図面で示されている。 図１乃至４は本発明の異なる実施例を説明する波形を示している。 本発明の詳細な説明 前記で要約されたように、本方法は、二つの近接するクロックの遷移間の時間と して事象セルを定義することを含み、該クロックの遷移は独特の特徴を有する。 例えば、磁気的能力を含んだ事象セルの独特の特徴はその極性にあり、従って、 例えば、クロックの遷移は常に正の極性を有する。他方、光学的能力を含んだ事 象セルでは、独特の特徴は色にあり、従ってクロックの遷移は明から暗への遷移 で独特に割り当てられるか、又は逆に暗から明への遷移で割り当てられる。 クロックの遷移は独特の特徴を有する、という述べられた要求は、情報転送率又 は変調プロセスが予期できず且つ変化する転送率速度及び加速度に依存するとき に、なぜ本方法が使用されるかを説明する手助けをする。これは以下のようであ り、なぜならば定義されたクロックの遷移は自己刻時（ｓｅｌｆ−ｃｌｏｃｋｉ ｎｇ）及び速度無感覚の書き込みを提供し、即ち、自己刻時は絶対の、自己に含 有された（ｓｅｌ　ｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）タイミング基準を適用する。 例えば、事象セルの連続の場合を考える。一般の場合、第一の事象セル内の二個 の近接するクロックの遷移間の時間ｔ１は、第二の事象セル内の二個の近接する クロックの遷移間の時間ｔ２とは異なる。これは情報転送率が予期できず且つ変 化する転送率速度及び加速度に依存する結果である。従って、もし事象セルの到 来を示すために外部の、不変のクロック機構を使用したならば、変化する時間に 依存の事象セルの連続との同期からすぐにずれることは明白である。際立った対 照の、本方法ではその自己刻時の能力を通してしてこの問題を克服する。即ち、 独特のクロックの遷移はいつ事象セルが起こるかに係わり無く、事象セルの開始 と終了を定義し、同時に、独特のクロックの遷移は情報から区別される。結果と して、本方法は位相余裕度の制限を有さない。 他方から見ると、本方法は自己刻時の能力を提供するので、本方法は、従来技術 が自己刻時の能力の代用として必要とした、自己刻時をシミュレートする位相ロ ックループのハードウェアのような補償機構、又はプリアンプルに割り当てられ る（無駄な）オーバーヘッド情報、同期マーク等の献身を削除する。更に、本方 法は事象セル内の如何なる任意の時間にも情報を書き込むステップを提供する。 これは情報を書き込むだめのウィンドウは仮想的に１００％であることを意味し 、それは下流を最適の読み取り信号検出に翻訳する。 ここで本方法の好ましい面に向ける。 第−及び第二の事象は、好ましくは異なる、選択的に制御された情報の遷移を含 み、それらは独特のクロックの遷移の特徴を不変のままにしてお（。更に、第一 の事象とそれに対応する第一の読み取り信号の発生は、第一の事象（区域）（ｄ ｏｍａ　ｉ　ｎ）をそのイメージ、即ち第一の読み取り信号（範囲）（ｒａｎ、 ｇｅ）、にマツプする数学的マツピングを定義する。同様に、第二の事象とそれ に対応する第二の読み取り信号の発生は、第二の事象（区域）をそのイメージ、 即ち第二の読み取り信号（範囲）、にマツプする数学的マツピングを定義する。 第−及び第二の読み取り信号は第−及び第二の情報を質的に区別するように開発 されたので、適当な数学的マツピングは第一と第二の情報の間の識別を確実なも のにする。 このために、数学的マツピングは好ましくは、第一の読み取り信号内の範囲は空 集合であり、第二の読み取り信号内の範囲は有限の集合である（またはその逆） 。 例えば、磁気的媒体の場合の、適当な数学的マツピングはファラデーの法則であ り、それは磁束リンク（区域）を電圧信号（範囲）にマツプする。 例えば、本方法のこの特徴を現実化するために電子回路が使用されたときには、 数学的マツピングは電子信号の形式であり得り、従って第−及び第二の読み取り 信号は第−及び第二の振幅、周波数、又は位相に対応し、第−及び第二の読み取 り信号（情報）の識別は第−及び第二の振幅等、実質的に異なるものにより実現 されることに注意されたい。 事象セルは好ましくは、例えば３５ガウスの残留磁気のテープ（Ｈｃ＝３７５０ ｅ）の、磁気的能力を有する材質を含む。磁気的事象セルでは、第一の情報を事 象セルに書き込むステップは、好ましくは磁束の遷移を含んだ第一の事象を発生 することを含み、ファラデーの法則に従って、それらは導関数が実質的に０であ る磁束の転送率を定義するように制御される。特に、第一の情報を事象セルに書 き込むス・チップは、少なくとも三個の（又は、もし三個以上であれば、奇数の ）磁束パルスの遷移を含んだ第一の事象を発生することを含み、単位時間当たり の磁束パルスの遷移の変化として定義された第一の対応する読み取り信号が実質 的にＯであるように制御される。 同様に、第二の情報を磁気的事象セルに書き込むステップは、好ましくは磁束の 遷移を含んだ第二の事象を発生することを含み、ファラデーの法則に従って、そ れらは導関数が有限である磁束の転送率を定義するように制御される。特に、第 五の情報を磁気的事象セルに書き込むステップは、−個の磁束パルスの遷移を含 んだ第二の事象を発生することを含み、単位時間当たりの磁束パルスの遷移の変 化として定義された第二の対応する読み取り信号が非Ｏであるように制御される 。 すべての場合に、第−及び第二の磁気的事象は２フオールド関数（ｔｗｏ−ｆｏ ｌｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有することに注目されたい。即ち、それらは第一と 第二の情報の識別を提供するように動作し、それらは独特のクロックの遷移の特 徴を不変のままに、例えば不変の正の極性に、する。 ここで図の方に注目する。図は本方法の異なる実施例を示すのに役立つ波形を示 している。図１の実施例は、事象セル（Ｅ−Ｃ）が磁気的能力を有する材質を含 んだものである。事象セルは二つの近接するクロックの遷移間の可変の間隔（即 ち、時間またはスペース）として定義され、クロックの遷移は独特の特徴、即ち 正の極性、を有する。 任意の情報ビット列［０１０１］を連続する事象セルに選択的に書き込むことが 本方法の目的である。このために、第一の事象は情報０を書き込むために捧げら れ、第二の事象は情報１を書き込むために捧げられる。特に、第一の事象は三個 の磁束パルスの遷移を含み、各々のパルスはパルス幅δを有し、第二の事象はパ ルス幅γを有する一個の磁束パルスの遷移を含む。第−及び第二の事象は前記で 説明された２フオールド関数を実現することに注目されたい。最初に、事象は、 二種類の情報ビットＯ又は１の各々に対する、異なる、選択的に制御された情報 の遷移、即ち３対１の磁束パルスの遷移、を含む。次に、第−及び第二の事象は 各々正のクロックの遷移の極性（図１の検査により示される）を不変のままにし てお（。 前記で開示されたように、第−及び第二の事象を発生することが対応する第−及 び第二の読み取り信号を展開する。ここで、対応はファラデーの公式により定義 される数学的マツピングを通してもたらされる。 前記で使用された語から、第−及び第二の事象（即ち、三個及び−個の各々の磁 束パルス）は区域又は式へのインプットであり、範囲は式のアウトプット、即ち 第−及び第二の各々の読み取り信号、である。 第一と第二の読み取り信号を区別し、それによって変調された情報１及び０を取 り戻すために、ファラデーの公式の演算に基づいて、三個の磁束の遷移のパルス 幅δ（情報０）は、図２に示すように、該三個の磁束パルスの遷移が効果的に相 殺するように選択される。言い換えると、第一の事象（情報０）に対応する読み 取り信号は、振幅零である。他方、同様のファラデーの公式の演算に基づいて、 −個の磁束パルスの遷移のパルス幅γ（情報１）は、単位事象セル時間当たりの 、該−個の磁束パルスの変化が実質的に非零であるように選択される。言い換え ると、第二の読み取り信号は第一の読み取り信号とは質的に異なる振幅を有する （図１参照）。 ここで図３の方に注目する。図３は第−及び第二の情報（各々、０と１）に応答 して定義された新しい第−及び第二の事象の組を示す。新しい事象は前記の図１ で説明されたものよりも実際的により複雑であり、多くの異なる事象が概念化さ れ得、それらは前記で明記された要求される２フオールド関数に適合する、とい う事を強調する為にここに述べられる。即ち、図３の両方の事象はクロックの遷 移の極性（ここでは負）が事象によって不変のままであることを確実にする。 そして、それらはファラデーの公式の演算の下での情報の識別を確実にするパル ス幅のギャップ（各々δとγ）を有する。特に、δのパルスの組は前記の図２の ように相殺され、従って結果では、複雑な図３の配置は標準的な図１の実施例に 換算して理解され得る。 最後に、本方法の符号化／復号化のステップを現実化するのに使用され得る好ま しい回路が前記の相互参照の出願番号０７／３２７０７１号及び０７／３２７０ ６８号で開示され、参照によりこの中に含まれる。 例 図４は本方法の例を示している。本方法は３７５０ｅ、３５ガウスの残留磁気の 媒体で、０．７ｉｐｓ（インチ７秒）で動き、１インチ当たり１３００事象セル の情報能力の磁気的能力を有する材質を含む磁気的媒体を経由して現実化された 。誘導性の書き込み／読み取りヘッドが使用され、該ヘッドは１０００巻で１２ ０μインチのギャップと２０ミルのトラック幅を有する。図４の例では、事象セ ルは１０００μ秒に等しく、γ＝５００μ秒、δ＝１２５μ秒であった。 情報ビット列［１００１０１１］が本方法のステップに従って符号化された。 従って、情報１は、−個の情報の遷移、幅γ；５００μ秒、を含んだ第一の事象 を発生することによって符号化され、他方、情報０は、三個の交番の情報の遷移 、δ＝１２５μ秒、を含んだ第二の事象を発生することによって符号化された。 クロックの遷移は情報の遷移から独特に区別され、正のクロックの遷移の極性を 含んでいた。 図４に示された読み取り信号は次のことを示した。第二の事象の遷移は、δパラ メータを通して制御され、対応する読み取り信号（即ち、情報０）は実質的に零 値である。他方、第一の事象の遷移はγパラメータを通して制御され、対応する 読み取り信号（即ち、情報１）は有限の値である。 マ：０ ＦＩＧ、４ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　３年　９月χ死住椙

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．第一及び第二の情報を含む二進データを変調する方法であって、（１）二つ の近接するクロックの遷移間の時間として事象セルを定義し、該クロックの遷移 は独特の特徴を有すること、（２）（ｉ）第一の情報に応答して、第一の事象及 び対応する第一の読み取り信号を発生する事により、又は、 （ｉｉ）第二の情報に応答して、第二の事象及び対応する第二の読み取り信号を 発生する事により、 情報を任意の時間に事象セルに選択的に書き込むこと、を含むことを特徴とする 二進データを変調する方法。
2. ２．前記第一及び前記第二の事象は前記独特のクロックの遷移の特徴を不変のま まにしておくこと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．前記第一及び前記第二の事象は前記クロックの遷移の極性の不変性を現実化 するために、異なる、選択的に制御された情報の遷移を含むこと、を特徴とする 請求項１に記載の方法。
4. ４．（ｉ）前記第一の事象及び対応する前記第一の読み取り信号を発生すること が、前記第一の事象（区域）を前記第一の読み取り信号（範囲）にマップする数 字的マッピングを定義し、 （ｉｉ）前記マッピングが、前記範囲が空集合であるようなものである、ことを 特徴とする請求項１に記載の方法。
5. ５．（ｉ）前記第二の事象及び対応する前記第二の読み取り信号を発生すること が、前記第二の事象（区域）を前記第二の読み取り信号（範囲）にマップする数 学的マッピングを定義し、 （ｉｉ）前記マッピングが、前記範囲が有限の集合であるようなものである、こ とを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. ６．前記第一及び前記第二の読み取り信号は各々第一及び第二の振幅を有し、該 第一の振幅は実質的に該第二の振幅と異なること、を特徴とする請求項１に記載 の方法。
7. ７．前記第一及び前記第二の読み取り信号は各々第一及び第二の位相を有し、該 第一の位相は実質的に該第二の位相と異なること、を特徴とする請求項１に記載 の方法。
8. ８．前記第一及び前記第二の読み取り信号は各々第一及び第二の周波数を有し、 該第一の周波数は実質的に該第二の周波数と異なること、を特徴とする請求項１ に記載の方法。
9. ９．前記事象セルは磁気的能力を有する材質を含むこと、を特徴とする請求項１ に記載の方法。
10. １０．前記第一の情報を前記事象セルに書き込むステップが、磁束の遷移を含む 第一の事象を発生するステップであって、該遷移が、ファラデーの法則に従って 、導関数が実質的に零である磁束の転送率を定義するように制御される前記ステ ップを含む、 ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. １１．前記第一の情報を前記事象セルに書き込むステップが、少なくとも三個の 磁束パルスの遷移を含む前記第一の事象を発生するステップであって、単位時間 当たりの前記磁束パルスの遷移の変化として定義される、前記第一の対応する読 み取り信号が実質的に零であるように制御される前記ステップを含む、 ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. １２．前記第二の情報を事象セルに書き込むステップが、磁束の遷移を含む第二 の事象を発生するステップであって、該遷移が、ファラデーの法則に従って、導 関数が実質的に有限である磁束の転送率を定義するように制御される前記ステッ プを含む、 ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. １３．前記第二の情報を前記事象セルに書き込むステップが、磁束のパルスの遷 移を含む前記第二の事象を発生するステップであって、単位時間当たりの前記磁 束パルスの遷移の変化として定義される、前記第二の対応する読み取り信号が非 零であるように制御される前記ステップを含む、ことを特徴とする請求項１２に 記載の方法。
14. １４．前記第一及び前記第二の読み取り信号を検出することによって事象セルの 情報を復号化するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。