JPH0455012B2 - - Google Patents

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JPH0455012B2
JPH0455012B2 JP21728583A JP21728583A JPH0455012B2 JP H0455012 B2 JPH0455012 B2 JP H0455012B2 JP 21728583 A JP21728583 A JP 21728583A JP 21728583 A JP21728583 A JP 21728583A JP H0455012 B2 JPH0455012 B2 JP H0455012B2
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JP
Japan
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bits
channel
equal
channel code
conversion method
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JP21728583A
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JPS60109359A (ja
Inventor
Akira Iketani
Chojuro Yamamitsu
Ichiro Ogura
Kunio Suesada
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP58217285A priority Critical patent/JPS60109359A/ja
Publication of JPS60109359A publication Critical patent/JPS60109359A/ja
Publication of JPH0455012B2 publication Critical patent/JPH0455012B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明はデイジタル信号の伝送及び記録の際に
適用される可変長符号変換方法に関するものであ
る。 従来例の構成およびその問題点 一般に、デイジタル信号を磁気記録する際の通
信路符号に必要な性質として、以下の5点が知ら
れている。 (1):最小磁化反転間隔Tmin 磁気記録再生系は高周波数成分を遮断する性質
を有しているので、磁化反転が頻繁に起こるよう
な符号は適当ではない。従つて、前記Tminは大
であることが望ましい。 (2):最大磁化反転間隔Tmax 磁化反転なしがあまり長く続きすぎると、クロ
ツク情報を抽出することが困難になり、セルフク
ロツク機能が得られなくなるので、これを避ける
ために、前記Tmaxは小であることが望ましい。 (3):検出窓TW 再生信号のジツタや波形干渉によるピークシフ
ト等の時間軸変動に対する位相方向余裕の尺度で
あり、大きい方が望ましい。 (4):最小連続ビツト数d “0”及び“1”に関する連続ビツト数の最小
値であり、 d=Tnio/TW で与えられる。 (5):最大連続ビツト数k “0”及び“1”に関する連続ビツト数の最大
値であり、 k=Tnax/TW で与えられる。 以後、上記(4)、(5)の制約を課せられた符号を
(d、k)符号と呼ぶ。 ところで、(d、k)符号を得るためには、M
ビツトのデータ語をMより大きいNビツトの通信
路符号語に変換しなければならないが、上記TW
はM/NT(Tはデータ語の1ビツト長)であるた め、上記(3)の制約により、M/Nはできるだけ大き くなければならない。 以下では、Mビツトのデータ語をNビツトの通
信路符号語に符号変換する回路を変調回路と呼
び、逆に、Nビツトの通信路符号語をMビツトの
データ語に逆変換する回路を復調回路と呼ぶ。 従来上記観点から種々の符号変換方法が提案さ
れており、3PM、HDM−3、2/3変換符号など
が知られている。 3PMは前記定義に従えば、Tnio=1.5T、Tnax
=6T、TW=0.5T、d=3、k=12なる通信路符
号である。 HDM−3はTnio=2T、Tnax=8.33T、TW
0.33T、d=6、k=25なる通信路符号である。 2/3変換符号はTnio=1.33T、Tnax=5.33T、TW
=0.67T、d=2、k=8なる通信路符号であ
る。 一方、d、kに対するTWの理論的な上限は既
に知られており(D.T.Tang and L,R,Bahl,
Information and Control,17,No.5,P.436,
1970)、上記3種の通信路符号に対してそれぞれ
次のような値が得られる。 TW0.545T(d=3、k=12、3PM) TW0.361T(d=6、k=25、HDM−3) TW0.679T(d=2、k=8、2/3変換) 従つて上記3種類の通信路符号より更に性能の
優れた通信路符号が存在する可能性がある。 一般的に、同一のd、k及びTWを達成するの
に、最も効果的な符号変換方法は可変長符号変換
方法である。これは、基本ビツト長Nnioの通信路
符号語N1と、ビツト長がNnioのi倍(1i
inax、i:整数)のiNnioビツトの通信路符号語Ni
を用い基本ビツト長Mnioのデータ語M1と、ビツ
ト長がMnioのi倍のiMnioビツトのデータ語Mi
は、Niビツトの通信路符号語に対応させる。こ
うすることにより、通信路符号語のTWは TW=Mi/Ni=iMnio/iNnio=Mnio/Nnio=一定 となる。 同一のd、k、TWを満たすような固定長、つ
まりinax=1の通信路符号語長NFと、可変長つま
りinax2の通信路符号語長の最大値inax・Nnio
とでは、一般的に下式が成り立ち、 NFinax・Nnio 可変長符号の方が固定長よりも短い通信路符号語
長で済む。 しかしながら、このような(d、k)制限され
た可変長符号を、最も効率良く、しかも体系的に
得る可変長符号変換方法はまだ存在しない。 発明の目的 本発明は、使用する通信路符号語の左右両端に
おける“0”又は“1”の連続ビツト数、通信路
符号語どうしの接続条件、通信路符号語の選別方
法、及びデータ語と通信路符号語との対応関係に
おいて、適当な規則を定め、検出窓幅TWが一定、
つまりMi/Ni=一定(i=1,2,…,inax)なる (d、k)制限された可変長符号を得るための体
系的な可変長符号変換方法を提供することを目的
とするものである。 発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、データ
語の最小ビツト数をMmin、符号語の最小ビツト
数をNminとし、2以上の整数iに対してi・
Mminビツトのデータ語をi・Nminビツトの通
信路符号語に変換する可変長符号変換方法におい
て、dを2以上の整数、kを前記dより大きい整
数、及びd1を前記d−1以下の正の整数とし、
i・Nminビツトにより得られる2・i.Nmin個の通
信路符号語の内、その始端部Lにおける“1”の
連続ビツト数1が前記d1以上前記k−d+1以
下であり、その終端部Rにおける“1”または
“0”の連続ビツト数rが前記d−d1以上前記k
−d+1以下であり、前記Lと前記Rにはさまれ
た中間部分Bにおける“1”の連続ビツト数と、
“0”の連続ビツト数のいずれもが前記d以上前
記k以下である通信路符号語と、前記i・Nmin
+2・(d−1)≦kかつ前記i・Nmin≦k−d
+1が成り立つ場合のみ、i+Nminビツトのす
べてが“1”の通信路符号語を含む通信路符号語
をCCOとし、このCCOとCCOのすべてのビツト
について“1”を“0”に、“0”を“1”に置
き換えた裏パターンの符号語とを用い、前
記CCOおよびを同一の入力データ語に対応
させるとともに、同一2進値の連続ビツト数が前
記d以上前記k以下になる方の前記CCOまたは
CCOを選択することを特徴とする構成にしたも
ので、これにより、(d、k)制限された可変長
通信路符号語を効果的に得ることができる。 実施例の説明 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。先づ規則について詳細に述べる。第1図a,
bはiNnioビツトの通信路符号語のパターンを示
し、d及びk制限を満たすために、次のような基
準で通信路符号語が選別される。 ():d1を1以上d−1以下の整数とし、“1”
で始まるiNnio(1iinax、i:整数)ビ
ツト長の通信路符号語のそれぞれについて、
通信路符号語の左側Lにおける“1”の連続
ビツト数lと右側Rにおける“0”と“1”
の連続ビツト数rが次式(1) d1lk−d+1、d−d1rk−d
+1 …(1) に示す範囲にあり、b=iNnio−l−rビツ
トの中間部分Bにおいては、dビツト以上k
ビツト以下連続する“0”と“1”が交互に
現われるような、LとBとRによつて構成さ
れる通信路符号語CC0と、このCC0のすべて
のビツトについて、“0”を“1”に、“1”
を“0”に置き換えたCC0の裏パターン0
とを選ぶ。ただし、CC0及び0にはb=0
のものを含む。 ():()で選択した通信路符号語CC0のう
ち、前記lがd−1以下である通信路符号語
CW0とその裏パターン0をペアにし、そ
れぞれのペアに対してデータ語を対応させ
る。 ():同じく、CC0のうち、前記lがd以上で
ある通信路符号語CW1と、その裏パターン
CW1をペアにし、それぞれのペアに対して
データ語を対応させる。 次に、上記()〜()で示した通信路符号
語の接続則を示し、接続則によりd及びk制限が
満たされることを明らかにする。ただし、l=
l1、r=r1なる第1通信路符号語W1と、l=l2
r=r2なる第2通信路符号語W2の接続について
考えるものとする。なお、以下ではW1の最終ビ
ツトをLBとする。 接続則 W2にCW0又0のいずれかを用いなければな
らないとき、 (1)LB=“1”のときW2=CW0 LB=“0”のときW2=0 とする。なぜならば、LBが“1”のときW2=
CW0とすると、0の前記L部はd−1ビツト
以下の“0”であるから、W1とW2の接続部には
d−1ビツト以下の“0”が生じ、d制限に違反
するので、この場合W2=0は適当でない。 逆に、W2=CW0のとき、W1のR部における
“1”の最大連続ビツト数はk−d+1であり、
CW0のL部における“1”の最大連続ビツト数
はd−1であるから、LB=“1”のW1とW2=
CW0の接続部における“1”の最大連続ビツト
数はk(=k−do1+d−1)となる。 又、W1のR部には少なくともd−d1ビツトの
“1”があり、CW0のL部の“1”の最小値はd1
であるから、LB=“1”のW1とW2=CW0の接
続部には少なくともd(=d−d1+d1)ビツトの
“1”が存在し、d制限を満たす。 以上述べたことは、LB=“0”のときW2=
CW0にする場合も全く同様に示すことができる。 次に、W2にCW1又は1のいずれかを用いな
ければならないとき、 (ii):W1のR部における“1”の連続ビツト数が
d以上のとき、W2=1 (iii):W1のR部における“1”の連続ビツト数が
d−1以下のとき、W2=CW1 (iv):W1のR部における“0”の連続ビツト数が
d以上のとき、W2=CW1 (v):W1のR部における“0”の連続ビツト数が
d−1以下のとき、W2=1 とする。これは次の理由による。 まず(ii)について、W2=1のL部における
“0”の連続ビツト数はd以上k−d+1以下で
ある。一方、W1のR部はdビツト以上k−d+
1ビツト以下の“1”であるから、W1とW2=
CW1の接続部でd、k制限を満たす。 次いで(iii)について、W1のR部の“1”はd−
1ビツト以下であり、W2=CW1のL部の“1”
はk−d+1ビツト以下であるから、k制限を満
たす。一方、W1のR部の“1”は少なくともd
−d1ビツトあり、W2=CW1のL部も少なくとも
d1ビツトあるからd制限をも満たす。 以上述べたように、(ii)、(iii)なる接続則により、
d、k制限を満たすことがわかる。なお、(iv)と(v)
の接続則によつてもd、k制限を満たすことは、
(ii)、(iii)の場合と同様にして示すことができるが、
ここでは省略する。 上記(i)〜(v)の接続則は、W1のR部における
“0”又は“1”の連続ビツト数がd−1以下の
ときE=“0”、d以上のときE=“1”となる値
Eを定める。そして前記CW0及び0について
はF=“0”、前記CW1及び1についてはF=
“1”となる、つまり前記L部における“0”又
は“1”の連続ビツト数がd−1以下か否かによ
つて定まる値をFとすると、W1に対してW2を裏
パターンにするならばY=“1”、裏パターンにし
ないならばY=“0”になる値Yは、接続則(i)〜
(v)をLB、E、Fを用いて真理値表にまとめた第
1表により式(2)で与えられることがわかる。 Y=(+)・{+(○+)} ……(2) ただし、“+”は論理和、“・”は論理値、“○+”
は排他的論理和、“−”は否定を表わす。 なお、iNnioビツトすべてが“1”又は“0”
の通信路符号語、次式(3) iNniok−d+1 ……(3)
【表】 が成り立ち、しかも前記接続則(i)〜(v)と第2図よ
り次式(4) iNnio+2(d−1)k ……(4) が成り立つ場合にのみ、前記CC0及び0に含ま
れる。このような通信路符号語に対しては、F=
“1”、E=“1”とすることにより、式(2)をその
まま適用できることは明らかである。したがつ
て、このような通信路符号語が前記CC0及び0
に含まれても、前記接続則(i)〜(v)に変更はなく、
又この通信路符号語は前記CW1及び0に属す
る。 以上述べたような通信路符号語に対する制約及
び接続則により(d、k)符号が得られることを
明らかにしたが、CC0及び0に属する通信路符
号語の数をできるだけ多くするため、前記d1を次
の値に選ぶ。 d′をd/2を越えない最大の整数とするとき、d1
は式(5)又は(6)のいずれかで与えられるものとす
る。 d1=d′ ……(5) d1=d−d′ ……(6) なお、dが偶数のとき、式(5)と式(6)の結果は等し
くなる。 d1を式(5)又は式(6)に選ぶ理由は次のとおりであ
る。式(1)の範囲内にあるlの値は(k−d+1−
d1+1)個あり、同じくrは(k−d+1−d+
d1+1)個である。したがつて、lとrの組み合
わせの数は (k−d−d1+2)(k−2d−d1+2) =−2(d1−d/2)2+(k+d+2)(k−2d+2
) +d2/2 …(7) となり、d1=d/2のとき組み合わせの数は最大と なる。ただし、d1は正整数であるから、dが数の
ときには式(5)及び式(6)で示す値のとき最大とな
る。 通信路符号語CC0及び0の個数は、lとrの
組み合わせの数に比例するから、lとrの組み合
わせの数が最大のとき、通信路符号語CC0及び
CC0の数も最大になる。 以下ではd1と式(5)で与えられる値とするが、d
が奇数の場合でも同様の結果が得られることは言
うまでもない。 以上述べたような制約を課せられた通信路符号
語に対して、前記(i)〜(v)で示した接続則を適用し
た場合において、d、k制限を満たす通信路符号
が得られることを明らかにしたので、次に、これ
らの通信路符号語及び接続条件に対して、可変長
符号変換方法を適用した場合に、正しく変復調を
行うための通信路符号語の選択条件について説明
する。 ビツト長の異なる通信路符号語を用いた場合
に、正しく元のデータ語に復調するためには、ビ
ツト長の異なる通信路符号語を接続した結果得ら
れるビツト列において、それらの通信路符号語の
語境界を正しく判別できれば良い。 言い換えれば、使用する通信路符号語の最小値
をNnio、最大値をNnax(=inax・Nnio)とすると
き、N1(=i1Nnio、1i1inax)ビツトの通信路
符号語n1とN2(=i2Nnio、1i2inax)ビツトの
通信路符号語n2を接続したとき、n1の先頭からX
(N1<X<Nnax)ビツトが第3の通信路符号語n3
に等しくなければ、n1とn2の語境界は正しく判別
できる。すなわち、第3図に示すように、n1の先
頭からNnaxビツト、Nnax-1ビツト、…、Xビツ
ト、…N1+Nnioビツトと順次調べていつても、
それらはいずれも使用している通信路符号語とは
一致せず、結局N1が送られて来たことがわかり、
n1とn2の語境界を正しく判別できる。以上述べた
ことが、使用する通信路符号語のすべての接続に
ついて言えるならば、すべての語境界を正しく判
別でき、正しい復調がなされることになる。 上述の要件を満たす通信路符号語は次のように
して求められる。ビツト長がiNnio(1iinax
の上記()の構造をした通信路符号語をCC0i
とし、その個数をT(i)とすると、一般的に、 T(2i)>T(i)2 ……(8) なる関係を満たす。たとえば、i=1の場合、
2Nnioビツト長の通信路符号語CC02には、Nnio
ツト長の通信路符号語CC01どうしの、前記(i)〜
(v)で一意に規定される接続則によつて得られるT
(1)2個の2Nnioビツトの通信路符号語以外の通信路
符号語、すなわち、2Nnioビツト独自の通信路符
号語CC1を含んでいる。したがつて、2Nnioビツ
ト長の通信路符号語としては、上記の2Nnioビツ
ト独自の通信路符号語CC1及びその裏パターン
CC1を用いることにより、Nnioビツトの通信路符
号語どうしの接続によつて得られる2Nnioビツト
のビツト列とは一致しない。 同様にして、iNnio(3iinax)ビツト独自
の通信路符号語を求めることができ、これらの通
信路符号語CC1及び1を用いることにより、変
調によつて生じるビツト列中において、正しく語
境界を判別できる。次に、本発明を具体的実施例
を用いて詳細に説明するが、以下では、通信路符
号語とは前記CC1及び1に属するものを指す。 実施例 1 この実施例はd=5、k=18、Nnio=5、Mnio
=2、Nnax=30、inax=6、TW=0.4T、Tnio
2T、Tnax=7.2Tなる通信路符号が得られる可変
長符号変換方法である。本実施例で使用可能な通
信路符号語は第2表a,b,cに示す130個であ
る(裏パターンは除く)。これらの通信路符号語
は先に述べたように、それぞれのビツト長独自の
通信路符号語であり、いずれの通信路符号語も、
前記(i)〜(v)で規定される接続則に従うかぎりにお
いては、他の通信路符号語どうしの接続によつて
生じるビツト列には一致しない。
【表】
【表】
【表】
【表】 以下、具体例を用いて説明する。5ビツトの通
信路符号語No.1、No.2の通信路符号語を前記(i)〜
(v)の接続則に従つて接続した結果のビツト列は次
の4種類である。 “11000”+“00111”(No.1+No.1) “11000”+“00000”(No.1+No.2) “11111”+“11000”(No.2+No.1) “11111”+“00000”(No.2+No.2) これら4種類のビツト長が10のビツト列は、第
2表の10ビツトの通信路符号語No.3〜No.6とは明
らかに異つていることがわかる。 同じく、15ビツトの通信路符号語のうち、No.15
は、 “111000000000000”=“1110000000”+“00000”
(No.15=No.5+No.2) のように、10ビツトの通信路符号No.5と5ビツト
の通信路符号語No.2の裏パターンNo.2を接続した
形になつている。しかし、前記接続則によれば、
No.5とNo.2の接続の場合、 “1110000000”+“11111”=“111000000011111”
(No.5+No.2) となる。したがつて、No.15の通信路符号語は、No.
5とNo.2の接続によつて生じたものではないこと
がわかる。 第2表における他のすべての通信路符号語につ
いても同様のことが言える。 第2表には、各通信路符号語に対応するデータ
語を併記した。第2表より明らかなように、デー
タ語のビツト数と通信路符号語のビツト数の比は
2:5で一定であるので、通信路符号の伝送速度
は一定であり、TW=0.4Tも一定である。 データ語と通信路符号語の対応は次のようにし
て決めれば良い。 (a):TW=0.4Tであるから、5ビツトの通信路符
号語には2ビツトのデータ語を対応させる。
本実施例では、No.1の通信路符号語には
“00”を、No.2の通信路符号語には“01”を
対応させているが、たとえば、No.1=“11”
を、No.2に“10”を対応させても良い。要す
るに、2つの5ビツトの通信路符号語には4
つの2ビツトのデータ語のうちの任意の2つ
を対応させれば良い。以下では第2表の対応
に例にとり説明する。 (b):データ語“00”、“01”については、対応する
通信路符号語が存在するので問題はない。し
かし、データ語“10”、“11”にはこれらに対
応する5ビツトの通信路符号語は存在しない
ので、10ビツトの通信路符号語を対応させる
が、このままではデータ語と通信路符号語の
ビツト長の比が2:5にはならない。したが
つて、“01”、“11”で始まる4ビツトのデー
タ語に10ビツトの通信路符号語を対応させ
る。10ビツトの通信路符号語は4つあるの
で、“10”で始まる4つのデータ語には、そ
れぞれ対応する通信路符号語が存在する。 (c):(b)と同様にして、“11”で始まる4つの4ビ
ツトのデータ語を補うために、15ビツトの通
信路符号語を用いる。この時、データ語も6
ビツトになる。このようなデータ語は“11”
で始まる16個である。15ビツトの通信路符号
語は9個であるから、“11”で始まる6ビツ
トのデータ語のうち、“110000”から
“111000”までは対応する通信路符号語が存
在する。 (d):同様に、“11100100”〜“11110011”までの
データ語とNo.16〜No.31の20ビツトの通信路符
号語を対応させる。 (e):“1111010000”〜“1111110001”までのデー
タ語とNo.32〜No.65の25ビツトの通信路符号語
を対応させる。 :“111111001000”〜“111111111111”までの
データ語は56個である。一方、30ビツトの通
信路符号語数は65個であるから、上記12ビツ
トのデータ語にはすべて、30ビツトの通信路
符号語が対応する。 以上(a)〜(f)により、データビツト列のすべての
組み合わせに対して、通信路符号語が対応する事
になり、変調が一意になされる。 本実施例の変調回路のブロツク図を第4図に示
す。以下変調回路の動作について、第4図を用い
て説明する。なお、データビツト列に対するクロ
ツクをfd(bits/s)、通信路符号語に対するクロ
ツクをfr(=5/2fd)(bits/s)とする。 まず、データビツト列として、次式(9) “01/(A) 111111111111/(B) 111000/(C) 0111100110/(D)” …(9) のビツト列を仮定する。なお、式(9)前後にはデー
タビツト列は存在せず、式(9)の(A)がデータビツト
列の始まりであるとする。 動作0:12ビツトよりなるシフトレジスタ10
は、式(9)の先頭から12ビツト、つまり a=“011111111111” を取り込む。 動作1:シフトレジスタ10に取り込まれた12ビ
ツトは、コントロールパルス発生回路11か
らのコントロールパルスCPによつて、12ビ
ツトよりなるラツチ回路12に取り込まれ
る。このときの、ラツチ回路12の内容もや
はり、前記aである。 ラツチ回路12に取り込まれた12ビツト
は、符号変換回路13の入力端子に印加され
る。符号変換回路13では、印加されたデー
タ語に対応する通信路符号語CWと、CWの
前記L部における“1”の連続個数がd以上
か否かを表わす値F(d以上ならF=“1”、
d−1以下ならF=“0”)と、前記R部にお
ける“0”又は“1”の連続ビツト数がd以
上か否かを表わす値E′(d以上ならE′=“1”、
d−1以下ならばE′=“0”)、及びCWのビ
ツト数NがNnio=5の何倍かを表わす値I
(N=5の時、I=“001”、N=10の時I=
“010”、N=15の時I=“011”、N=20の時I
=“100”、N=25の時にI=“101”、N=30の
時I=“110”)を出力として送出する。 第3表に符号変換回路13の入出力対応表
を示す。なお、第3表における“X”は無関
係な値を意味する。第3表から明らかなよう
に、
【表】 符号変換回路13の入出力特性は、その入
力に加えられた12ビツトのうち、先頭から
iMnio=2i(1i6)ビツトが、第2表の
2iビツトのデータ語のいずれかに等しいとき
には、その2iビツトに対してのみ変調が行わ
れるようになつておれば良い。 今の場合は、符号変換回路13の入出力は
第3表のNo.1の場合に相当し、変調はaの最
初の“01”に対してのみ行われ、“01”に続
く10ビツトの値には関係ない。従つて、符号
変換回路13の出力には、通信路符号語CW
=“11111”、F=“1”、E′=“1”及びI=
“001”が現われる。 動作2:動作1の結果得られるIの値は、ただち
にコントロールパルス発生回路11に送られ
る。コントロールパルス発生回路11は、こ
のIの値を基にして、シフトレジスタ10が
2×Iビツトシフトした事を検出し、コント
ロールパルスCPを発生させる。 今の場合、I=“001”であるから、シフト
レジスタ10の最初の2ビツト、つまり前記
aのうち、 a=“0111111111111” の下線部がシフトレジスタ10からシフトア
ウトされた後にコントロールパルスCPが発
生する。 動作3:動作2で発生したコントロールパルス
CPにより、符号変換回路13の出力に現わ
れているCW=“11111”はパラレル−シリア
ル変換器14に取り込まれ、frのクロツクで
順次送り出される。 一方、F及びE′の値は反転制御回路15に
取り込まれ、Fは1つ前に送出された通信路
符号語CW′のE′の値Eと、最終ビツト保持回
路16に保持されているCW′の最終ビツト
LBと共に用いられて、前記(i)〜(v)の接続則
に従つて、CWを裏パターンにして送出する
か否かを制御する信号Yを排他的論理和ゲー
ト17に加える。なお、裏パターンにする場
合はY=“1”、さもなければY=“0”であ
るから、Yは式(2)で与えられる。 今の場合、最初のデータ語であるから、
LB及びEは初期値“0”に設定してある。
したがつて、F=“1”であることにより、
式(2)からY=“1”となるので、CW=
“11111”は裏パターンで送出される。 動作4:動作3と平行して、動作2で発生したコ
ントロールパルスCPはラツチ回路12に加
えられ、新たな12ビツトがラツチ回路12に
取り込まれる。今の場合は、動作2の所で述
べたように、この時点ではシフトレジスタ1
0の内容は、式(9)における“01”に続く12ビ
ツト、つまり β=“111111111111” であるから、ラツチ回路12の内容もβにな
る。そして、再び動作1〜4を繰り返し、ラ
ツチ回路12の内容が式(9)の
“01111111111111”に続く γ=“111000011110” になり、この値に対して動作1〜4を繰り返
す。 式(9)のデータビツト列に対する。第4図の
変調回路のタイムチヤートを第5図に示す。
第5図における各記号は、上記動作の0〜4
の説明で用いたものと同じである。なお、第
5図における破線は同時刻を表わす。又、
“X”は無関係な値であることを示す。 次に、復調について説明する。先に述べた
ように、変調によつて作られるビツト列にお
いて、語境界を正しく判別できれば、正しい
復調がなされる。又、本実施例で用いる通信
路符号語としては、接続によつて生じるビツ
ト列における語境界を正しく判別できるもの
を選んである。したがつて、復調回路のブロ
ツク図は第6図のようになる。以下、復調回
路の動作について、第6図を用いて説明す
る。 まず、通信路符号語として、式(9)のデータ
ビツト列に対応する次式(10)を仮定する。 “00000/(A)′ 11111000000000000000011111000
0/(B)′ “000111111111111/(C)′ 1111000001111111000
0/(D)′”…(10) また、式(10)の(A)′が通信路符号語の始まりで
あるとする。 動作0:30ビツトよりなるシフトレジスタ30は
式(10)の先頭から30ビツト、つまり a′=“000001111100000000000000001111” を取り込む。通信路符号語の始まりを検出す
る方法は、マークパターンを用いるなどの公
知の技術を採用するものとする。 動作1:シフトレジスタ30に取り込まれた30ビ
ツトは、コントロールパルス発生回路31か
らのコントロールパルスCPによつて、30ビ
ツトよりなるラツチ回路32に取り込まれ
る。ラツチ回路32の内容もやはり前記a′と
同じである。ラツチ回路32に取り込まれた
30ビツトは符号逆変換回路33の入力端子に
加えられる。符号逆変換回路33では、加え
られた30ビツトに対応するデータ語DWと、
DWのビツト数MがMnio=2の何倍かを表わ
す値I(M=2の時I=“001”、M=4の時I
=“010”、M=6の時I=“011”、M=8の時
I=“100”、M=10の時I=“101”、M=12の
時I=“110”)を出力として送出する。 第4表に符号逆変換回路33の入出力対応
表の一部を示す。なお、第4表の入力欄の横
線はその部分の値には無関係であることを示
す。ただし、備考欄に示した番号は、第2表
の通信路符号語に付した番号であり、第6図
の符号逆変換回路33の入力に、たとえば、
“11111”で始まる30ビツトのビツト列が送ら
れて来たとしても、その30ビツトの先頭から
10ビツト以上の部分に、第4表の備考欄に示
す番号の通信路符号語が存在すれば、通信路
符号語“11111”に対応するデータ語“01”
を出力しない。一例として、第4表のNo.9の
通信路符号語第2表のNo.121に等しく、これ
は第4表のNo.1の備考欄に記載されているか
ら、第4表のNo.9の先頭5ビツトがNo.1の
“11111”に等しくとも、この場合の出力デー
タ語は“01”ではなくて、“111111111111”
となる。 逆に、第4表のNo.1とNo.9を接続して得ら
れる下記のビツト列 “11111/No.1 00000111111111111111100000111
1/No.9” の先頭から5i(i=2、3、4、5、6)ビ
ツトは第4表No.1の備考欄に示す通信路符号
語のいずれにも等しくない。したがつて、通
信路符号語“11111”に対応するデータ語
“01”が出力となる。 以上のような入出力対応表を用いることに
より、通信路符号語の語境界を正しく判別で
きる。 今の場合は、符号逆変換回路33の入出力
は第4表のNo.1の裏パターンの場合に相当
し、符号逆変換回路33の出力には、データ
語DW=“01”、I=“001”が現われる。 動作2:動作1の結果得られるIの値はただちに
コントロールパルス発生回路31に送られ
る。コントロールパルス発生回路31は、こ
のIの
【表】 値を基にして、シフトレジスタ30が5×I
ビツトシフトした事を検出し、コントロール
パルスCPを発生させる。 今の場合、I=“001”であるから、シフト
レジスタ30の最初の5ビツト、つまり前記
a′のうち、先頭から5ビツトの“00000”が
シフトアウトされた後に、コントロールパル
スCPが発生する。 動作3:動作2で発生したコントロールパルス
CPにより、符号逆変換回路33の出力に現
われているDW=“01”はパラレル−シリア
ル変換器34に取り込まれ、順次送り出され
る。 動作4:動作3と平行して、動作2で発生したコ
ントロールパルスCPはラツチ回路31にも
加えられ、新たな30ビツトが取り込まれる。 動作2の所で述べたように、シフトレジス
タ30の内容は β′=“111110000000000000000111110000” となり、ラツチ回路31の内容もやはりβ′と
なる。そして、再び動作1〜4を繰り返し、
データ語として“111111111111”を得る。さ
らに、ラツチ回路31の内容が γ′=“000111111111111111100000111111” に対して動作1〜4を繰り返して、データ語
として、“111000”を得る。つまり、式(10)に
対するデータ語は “01 111111111111 111000” となり、これは先に変調回路の動作の説明の
ときに仮定した(9)式のデータビツト列(A)、(B)
及び(C)に等しくなり、正しい復調がなされた
ことになる。 以上述べた変復調回路の構成並びに動作
は、本実施例に限らず、本発明の可変長符号
変換方法によつて得られる、すべての通信路
符号に応用できる。 以上述べたように、d=5、k=18、TW
=0.4T、Tnio=2T、Tnax=7.2Tなる通信路
符号を得ることができ、同じくTnio=2Tを
満たす従来のHDM−3に対して、TWは21
%も広くなり、さらにTnaxも15%小さくす
ることができる本実施例の可変長符号変換方
法は、変復調回路の構成も簡単であることか
ら、デイジタル画像伝送、記録への応用等そ
の実用的効果は非常に大きい。 実施例 2 この実施例はd=6、k=16、Nnio=6、Mnio
=2、Nnax=24、inax=4、TW=T/3、Tnio= 2T、Tnax=16T/35.33Tなる通信路符号が得
られる可変調符号変換方法である。本実施例で使
用可能な通信路符号語は第5表に示す49個である
(裏パターンは除く)。第5表には各通信路符号語
に対応するデータ語の一例も併記した。これらの
通信路符号語が可変調の通信路符号語として適し
ていることは実施例1の場合と同様にして確めら
れ、データ語と通信符号語との対応関係も実施例
1の場合と同様にして得られる。 本実施例の可変調符号変換方法によつて得られ
る通信路符号は、従来のHDM−3に比べて、
TW、Tnioは同等で、kは9小さく、従つてTnax
は36%小さくなる。
【表】
【表】 以上述べたように、本実施例の符号変換方法に
より、従来のHDM−3に比べTnaxが36%も小さ
い通信路符号が得られ、その実用的効果は非常に
大きい。 実施例 3 この実施例はd=3、k=12、Nnio=15、Mnio
=8、Nnax=30、inax=2、TW=8/15T 0.533T、Tnio=1.6T、Tnax=6.4Tなる通信路符
号が得られる可変長符号変換方法である。本実施
例で使用可能な通信路符号語の数は、ビツト長が
Nnio=15ビツトのものが180、ビツト長が30ビツ
トのものが、19502ある。又、15ビツトの180個の
通信路符号語には、下記の範囲の8ビツトのデー
タ語 “00000000”〜“10110011” を対応させ、30ビツトの通信路符号語には、下記
の範囲の19456個のデータ語を対応させる。した
がつて、30ビツトの通信路符号 “1011010000000000”〜“11111111
11111111” 語のうち、19502‐19456=46個の通信路符号語が
あまる。 本実施例の可変調符号変換方法による可変長の
通信路符号は、従来の3PMに比べd及びkは等
しく、TWが約6.7%広くなるという特長を有す
る。 実施例 4 この実施例はd=2、k=7、Nnio=3、Mnio
=2、Nnax=15、inax=5、TW=2/3T0.67T、 Tnio=4T/31.33T、Tnax=14/3T4.67Tなる通 信路符号が得られる可変調符号変換方法である。
本実施例で使用可能な通信路符号語は第6表に示
す20個である(裏パターンは除く)。第6表には
各通信路符号語に対応するデータ語の一例も併記
した。これらの通信路符号語が可変長の通信路符
号語として適していることは実施例1の場合と同
様にして確められ、データ語と通信路符号語との
対応関係も実施例1の場合と同様にして得られ
る。 なお、本実施例の場合には、9、12及び15ビツ
ト独自の通信路符号語が第6表以外にも存在し、
第7表に示すように6個ある。しかしながら、こ
れらの通信路符号語は第5表の通信路符号語とは
混用できない。これは次例より明らかである。
【表】
【表】
【表】 第6表と第7表の通信路符号語を混用した場合
には、12ビツト以上の通信路符号語は不用とな
り、第7表のたとえばNo.1の通信路符号語にデー
タ語“111111”を対応させられる。しかしなが
ら、この場合には第6表No.3の通信路符号語と第
7表No.1の通信路符号語を接続すると下記のよう
に “111000000111”/No.7 その下線部に第6表のNo.7の通信路符号語現われ
てしまい、前記復調アルゴリズムにより、これは
復調誤りとなる。 以上の事は、6ビツト独自の通信路符号語に含
まれない“111111”又は、“000000”が9ビツト
の通信路符号語の前記L部及びR部のいずれにも
現われ得ることに原因がある。このような場合に
は、6ビツト連続する“1”又は“0”はL部又
はR部のいずれか一方にしか現われないような通
信路符号語を用いなければならない。第6表にお
いては、6ビツト連続する“1”又は“0”はR
部にのみ現われるような通信路符号語を用いてい
る。したがつ
【表】 て、第8表に示すような、6ビツト連続する
“0”又は“1”をL部にのみ限定した通信路符
号語でも、第6表の場合と同じ効果が得られる。 上述のような、iNnioビツト連続する“1”又
は“0”が、iNnioビツト長独自の通信路符号語
には含まれないで、(i+1)Nnioビツト長独自
の通信路符号語のL部及びR部のいずれにも現わ
れるのは、先に述べた事から明らかなように、式
(3)が成り立ち、かつ、式(4)が成り立たない場合で
ある。 すなわち、iNnioが式(11)の範囲にある場合には、
(i+1)Nnioビツト以上の通信路符号語のL部
とR部の制約条件は、式(3)のかわりに式(12)又は式
(13)のいずれか一方となる。 k−2d+2<iNnio−d+1 …(11) d1liNnio−1,d−d1rk−d+
1 …(12) 又は d1lk−d+1,d−d1riNnio
1 …(13) 本実施例の場合、k−2d+2=5、k−d+
1=6、Nnio=3より、i=2で式(11)を満たし、
先の具体的な説明と一致する。 このようにして得られる本実施例の可変長符号
変換方法による通信路符号は、従来の2/3変換符
号に比べて、d及びTWは等しく、kを1だけ小
さくすることができ、2/3変換符号よりも高密度
記録及び高速伝送に適しており、その実用的効果
は大きい。 発明の効果 以上本発明の可変調符号変換方法は、通信路符
号語の左右両端における“0”及び“1”の連続
個数に制約を設け、ビツト長の異なる通信路符号
語の選択を適切に行うことにより、たとえば実施
例1〜4で示したように、従来のHDM−3に比
べて、TWが21%広く、Tnaxが15%小さい(5,
18)符号や、Tnaxが36%小さい(6,16)符号、
従来の3PMに比べTWが6.7%広い(3,12)符
号、及び従来の2/3変換符号に比べてkが1小さ
い(2,7)符号などを比較的簡単な回路構成に
より得ることができ、デイジタル画像伝送、磁気
記録、又はデイジタルオーデイオ記録への応用
等、その実用効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bはiNnioビツトの通信路符号語の
パターンを示す図、第2図はすべてが“1”の通
信路符号語が存在するための条件を示す図、第3
図は通信路符号語の語境界の判別を説明する図、
第4図は本発明の可変調符号変換方法の実施例1
における変調回路のブロツク図、第5図は実施例
1における変調回路のタイムチヤート、第6図は
実施例1における復調回路のブロツク図である。 10,30…シフトレジスタ、11,31…コ
ントロールパルス発生回路、12,32…ラツチ
回路、13…符号変換回路、14,34…パラレ
ル−シリアル変換器、15…反転転制御回路、1
6…最終ビツト保持回路、17…排他的論理和ゲ
ート、33…符号逆変換回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 データ語の最小ビツト数をMmin、符号語の
    最小ビツト数をNminとし、2以上の整数iに対
    してi・Mminビツトのデータ語をi・Nminビ
    ツトの通信路符号語に変換する可変長符号変換方
    法において、dを2以上の整数、kを前記dより
    大きい整数、及びd1を前記d−1以下の正の整
    数とし、i・Nminビツトにより得られる2・i.Nm
    in個の通信路符号語の内、その始端部Lにおける
    “1”の連続ビツト数1が前記d1以上前記k−d
    +1以下であり、その終端部Rにおける“1”ま
    たは“0”の連続ビツト数rが前記d−d1以上
    前記k−d+1以下であり、前記Lと前記Rには
    さまれた中間部分Bにおける“1”の連続ビツト
    数と、“0”の連続ビツト数のいずれもが前記d
    以上前記k以下である通信路符号語と、前記i・
    Nmin+2・(d−1)≦kかつ前記i・Nmin≦
    k−d+1が成り立つ場合のみ、i+Nminビツ
    トのすべてが“1”の通信路符号語を含む通信路
    符号語をCCOとし、このCCOとCCOのすべての
    ビツトについて“1”を“0”に、“0”を“1”
    に置き換えた裏パターンの符号語とを用い、
    前記CCOおよびを同一の入力データ語に対
    応させるとともに、同一2進値の連続ビツト数が
    前記d以上前記k以下になる方の前記CCOまた
    はを選択することを特徴とする可変長符号
    変換方法。 2 通信路符号語CCO及びについて、lが
    d−1以下であるかないかを表わす値Fと、rが
    d−1以下であるかないかを表わす値Eと、通信
    路符号語CCO又はに属する2つの通信路符
    号語W1とW2を接続する場合における第1の通信
    路符号語W1の最終ビツトLBとを用いて、第2の
    通信路符号語W2を前記裏パターンにするかどう
    かを選択することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の可変長符号変換方法。 3 lがld−1のときF=“0”、ldのと
    きF=“1”、かつrがrd−1のときE=
    “0”、rdのときE=“1”とし、W2を裏パタ
    ーンにする場合にはY=“1”、そうでないときは
    Y=“0”となる値Yを、“+”を論理和、“・”
    を論理積、“○+”を排他的論理和、“−”を否定す
    るとき、Y=(LB+F)・{+(LB○+E)}の式
    で与えることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の可変長符号変換方法。 4 通信路符号語CCO及びに属する、
    iNminビツトの通信路符号語のうちiNminビツト
    より短い通信路符号語どうしの接続によつて生じ
    るiNminビツトの通信路符号語をすべて削除した
    結果得られる通信路符号語CC1及び1を用いる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の可
    変長符号変換方法。 5 dが3以上であることを特徴とする特許請求
    の範囲第4項記載の可変長符号変換方法。 6 d′をd/2を越えない最大の整数とすると
    き、d1=d′であることを特徴とする特許請求の範
    囲第4項又は第5項記載の可変長符号変換方法。 7 dが奇数の場合において、d1がd及びd′を用
    いてd1=d−d′であることを特徴とする特許請求
    の範囲第4項又は第5項記載の可変長符号変換方
    法。 8 d=5、k=18、Mmin=2、Nmin=5、
    imax=6であることを特徴とする特許請求の範
    囲第6項又は第7項記載の可変長符号変換方法。 9 d=6、k=16、Mmin=2、Nmin=6、
    imax=4であることを特徴とする特許請求の範
    囲第4項記載の可変長符号変換方法。 10 d=3、k=12、Mmin=8、Nmin=15、
    imax=2であることを特徴とする特許請求の範
    囲第4項又は第5項記載の可変長符号変換方法。 11 i Nminがk−2(d−1)<i Nmin
    k−d+1なる範囲の値である場合において、
    通信路符号語CC1及び1のうち、(i+1)
    Nminビツト以上の通信路符号語については前記
    l及びrが、d1lk−d+1かつd−d1
    i Nmin−1又は d1lNmin−1かつd−d1rk−d+
    1の2つの式で表わされる範囲のどちらか一方の
    範囲にある通信路符号語を用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第4項又は第5項記載の可変長
    符号変換方法。 12 d1がd′に等しいことを特徴とする特許請求
    の範囲第11項記載の可変長符号変換方法。 13 dが奇数の場合において、前記d1がdと
    d′の差d1=d−d′であることを特徴とする特許請
    求の範囲第11項記載の可変長符号変換方法。 14 d=2、k=7、Mmin=2、Nmin=3、
    imax=5であることを特徴とする特許請求の範
    囲第12項記載の可変長符号変換方法。
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