CN100520927C

CN100520927C - 多值信息的再现方法和装置

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Publication number: CN100520927C
Application number: CNB2007100081460A
Authority: CN
Inventors: 冈本薰; 住冈润; 山本昌邦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: CN101009110A

Abstract

在一种再现多值信息的方法中，获得单元边界值。在光斑的中心到达相邻单元的边界时获得每个单元边界值。然后，基于单元边界值以及预存储的单元边界值的基准值，计算单元边界值度量。此外，基于单元边界值度量，计算路径度量。

Description

多值信息的再现方法和装置

技术领域

本发明涉及从信息记录介质、诸如光盘中再现多值信息的方法。本发明尤其涉及能够降低数据错误率(error rate of data)的处理多值数据的方法。

背景技术

通常，二进制数字数据以由通过模压加工(embossing)等(在ROM盘的情况下)所形成的凹凸部分所限定的凹坑的形式被记录在光盘的螺旋轨道或同心轨道上。在其他记录方式中，二进制数字数据以形成在无机或有机记录膜上的孔洞的形式(在可刻写盘的情况下)、或以结晶状态(crystallization state)差异的形式(在相变盘的情况下)被记录。在再现这些被记录数据时，用激光束照射轨道，并且检测由于磁克尔(Kerr)效应所产生的反射光强度差或偏振方向差，以获得再现的RF信号。然后，从所再现的RF信号中检测二进制数据。

近来，研发工作集中在提高光盘上的记录密度。利用减小用于记录和再现信息的光斑大小的技术，来自光源的光的波长从红光波长(650nm)变为蓝紫光波长(405nm)。而且，物镜的数值孔径(NA)从0.6或0.65提高到0.85。同时，还已经提出了用于有效地记录和再现多值信息且不减小光斑大小的技术。

例如，本申请的受让人在日本专利公开No.5-128530中提出了一种记录和再现多值信息的方法。

在一种记录和再现方法中，多值信息基于轨道方向上信息凹坑(information pit)的宽度和轨道方向上信息凹坑相对于用于再现的光斑的偏移量而被记录在光学信息记录介质的信息轨道上。而且，在再现以信息凹坑形式记录的多值信息时，多值信息基于预先获知的检测信号与从光斑所获得的检测信号之间的相关性而被再现。

根据光盘领域研究的国际讨论会ISOM 2003发表的报告(Writeonce Disks for Multi-level Optical Recording，ProceedingsFr-Po-04)，使用具有蓝紫光源(405nm)的并且数值孔径(NA)为0.65的光学系统。

光学系统在轨道间距为0.46μm的光盘上并从该光盘上记录和再现8级(level)多值信息。在光盘上，每个虚拟限定的用于记录一个信息凹坑的区域在轨道方向上的宽度为0.26μm。虚拟限定的区域在下文中将被称为单元。

在记录多值数据时，已经从二进制被转换成八级的信息被记录在每个单元中。特别地，在八值(8-ary)记录的情况下，一个单元对应于3位二进制数据。

例如，3位二进制数据与八值级可以具有下列关系：

(0，0，0)对应于0级。

(0，0，1)对应于1级。

(0，1，0)对应于2级。

(0，1，1)对应于3级。

(1，1，0)对应于4级。

(1，1，1)对应于5级。

(1，0，0)对应于6级。

(1，0，1)对应于7级。

在下文中，通过在轨道方向上均分每个单元的宽度来定义对应于这八级的信息凹坑的宽度，如附图1所示。

0级由没有信息凹坑来表示。

1级由单元宽度的2/16宽度来表示。

2级由单元宽度的4/16宽度来表示。

3级由单元宽度的6/16宽度来表示。

4级由单元宽度的8/16宽度来表示。

5级由单元宽度的10/16宽度来表示。

6级由单元宽度的12/16宽度来表示。

7级由单元宽度的14/16宽度来表示。

当上述定义的信息凹坑被随机记录并且从信息凹坑所反射的光量被光电检测器接收时，从信息凹坑所再现的信号的幅度如附图2所示地分布。当光斑的中心到达轨道方向上各个单元的宽度的中点时，信号被采样。

而且，在由没有信息凹坑所表示的0级的情况下被再现信号的输出被定义为“1”，而在连续记录7级信息凹坑的情况下被再现信号的输出被定义为“0”。

由于目标信息凹坑前后信息凹坑的影响(即符号间干涉)，对应于每个级的再现信号的值具有一定的宽度。

当再现信号的幅度分布在相邻级之间重叠时，不可能用固定的阈值来实现分离和检测。

根据ISOM 2003所发表的报告，执行学习过程以读取和存储从其中已知目标信息凹坑的值以及前后信息凹坑的值的凹坑序列所再现的信号。

然后，将从实际信息凹坑所再现的信号与记录值相比较以实现分离和检测。这用于克服上述符号间干涉的问题。

本申请的受让人在日本专利申请No.2005-047198中提出下述记录和再现多值信息的方法作为记录和再现多值信息、同时抑制符号间干涉的技术。

附图3显示了在单元中心值被采样的情况下光斑与前后单元之间的位置关系。例如，轨道间距为0.32μm，光斑尺寸为0.405μm(波长为405nm，并且物镜的NA为0.85)，并且单元的大小为0.2μm。用实验方法可知，对于这些参数，目标单元的单元中心值在前后单元的级在0到7中变化时不取相同值，并且由于符号间干涉的影响具有一定的宽度。

符号间干涉可以从以下事实来直观地理解：在附图3中，中间单元上的光斑的边缘与左右单元部分重叠。当单元尺寸相对于光斑尺寸变得更小时，符号间干涉的影响增加。

附图4表示了在采样单元边界值的情况下当光斑已经到达左右单元的边界时的位置关系。由于光斑的尺寸为0.405μm，并且两个单元的宽度为0.4μm，因此光斑的大部分位于左右单元上。也就是说，在左右单元之间的边界上被采样的单元边界值基本不受到外部影响，使得来自左右单元外部的符号间干涉的影响很小。

附图5和6的柱状图分别显示单元中心值和单元边界值的被再现信号的级的仿真结果。仿真的条件如下。光学系统具有蓝紫光源(405nm)以及0.85的NA，并且光盘具有0.32μm的轨道间距。用于记录一个信息凹坑的每个虚拟限定的单元的大小是0.20μm，并且多值数据取0到7的值。

如附图5中所示，在单元中心值的情况下，由于符号间干涉，被再现信号的级没有被分开。相反，如附图6中所示，单元边界值的被再现信号的级被分成15个值。日本专利申请No.2005-047198介绍了一种基于单元中心值的被再现信号的级和单元边界值的被再现信号的级来确定多值信息的方法。

在本说明书中，被分成15个值的单元边界值的被再现信号的级将被称为单元边界值的0到14级。例如，附图6中的被再现信号的最低级将被称为单元边界值的0级。

然而，当单元边界值被用于上述多值信息检测时，出现下述问题。

在光盘中，由于各种因素、诸如各种类型光盘之间反射率的差异或单个光盘的内侧和外侧之间再现频率特性的差异以及符号间干涉，可能出现级变化或幅度变化。因此，即使使用上述分离和检测方法，再现信号也可能被错误地检测。

特别地，由于单元边界值的级的数量大于单元中心值的级的数量，因此与单元中心值相比，单元边界值的信噪比(SN比)更容易受到除了符号间干涉之外的其他因素的影响。

发明内容

本发明提供了一种再现多值信息的方法，其中与根据相关技术的分离和检测方法相比，能够更准确地确定多值信息，由此减少错误检测，从而允许多值信息的高密度记录和再现。

依据本发明的一个方面，提供了一种利用光斑再现多值信息的方法，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定虚拟单元并且改变单元中信息凹坑的大小来记录多值信息。这种方法包括以下步骤：获得单元边界值，其中通过在光斑中心到达相邻单元之间的边界时执行采样而获得每个单元边界值；基于单元边界值和为单元边界值预存储的基准值计算单元边界值度量；以及基于单元边界值度量计算路径度量。

依据本发明的另一方面，一种装置能够利用光斑再现多值信息，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定单元并且改变单元中信息凹坑的尺寸来记录多值信息。这种装置包括具有光电检测器的光学头，其中光学头产生光斑；以及多值数据确定电路。多值数据确定电路获得单元边界值，其中通过在光斑中心到达相邻单元之间的边界时执行采样而获得每个单元边界值；基于单元边界值以及为单元边界值预存储的基准值计算单元边界值度量；并且基于单元边界值度量计算路径度量。

依据本发明的再一方面，一种装置能够利用光斑再现多值信息，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定单元并且改变单元中信息凹坑的尺寸来记录多值信息。该装置包括用于基于光斑中心到达相邻单元之间边界时的采样来获取单元边界值的单元、基于单元边界值以及为单元边界值预存储的基准值来计算单元边界值度量的单元、以及基于单元边界值度量计算路径度量的单元。

根据下面参考附图对典型实施例的描述，本发明的其他特点是显而易见的。

附图说明

附图1是用于解释轨道方向上宽度以及基于多值信息凹坑的不同级的相应3比特组合的示意图。

附图2是用于解释单元中心值的幅度分布的示意图。

附图3是用于解释在单元中心值正被采样的情况下前后单元与光斑之间的位置关系的示意图。

附图4是用于解释在单元边界值正被采样的情况下前后单元与光斑之间的位置关系的示意图。

附图5是表示在再现八值的多值信息的情况下波形均衡前单元中心值的被再现信号的级的仿真结果的柱状图。

附图6是表示波形均衡前单元边界值的被再现信号的级的仿真结果的柱状图。

附图7是依据本发明第一实施例的光盘驱动器的框图。

附图8A和8B是表示第一实施例中二进制到多值转换器电路的示意图。

附图9是表示第一实施例中卷积编码器的示意图。

附图10是表示第一实施例中由映射电路执行的位变换的表。

附图11是在第一实施例中用于由二进制到多值转换器电路将二进制数据转换成八值数据的表。

附图12是表示第一实施例中与由多值数据确定电路所执行的处理相关的采样点的示意图。

附图13是表示第一实施例中多值数据确定电路的配置的方框图。

附图14是表示第一实施例中单元中心值度量计算电路和最小单元中心值度量选择电路的示意图。

附图15是表示在单元中心值度量计算电路中所使用的基准值的示例的表格。

附图16是第一实施例中单元边界值度量计算电路和最小单元边界值度量选择电路的示意图。

附图17A到17D表示在单元边界值度量计算电路中所使用的基准值的示例的表格。

附图18是表示第一实施例中分支度量(branch-metric)计算电路的示意图。

附图19是表示单元边界值的左右单元的多值值的组合的示意图。

附图20是表示第一实施例中对应于卷积编码器的网格图(trellisdiagram)。

附图21是表示第一实施例中对应于卷积编码器的网格图中的状态转换示例的示意图。

附图22是表示第一实施例中被解码信息及相关分支度量的表格。

附图23是表示本发明第二实施例中二进制到多值转换器电路的示意图。

附图24是以卷积编码器形式表示单元中心值和单元边界值的多值值之间的关系的示意图。

附图25是表示第二实施例中多值数据确定电路所执行的处理的采样点的示意图。

附图26是表示第二实施例中多值数据确定电路的配置的框图。

附图27是第二实施例中的网格图。

附图28是表示第二实施例中分支度量的计算结果的网格图。

附图29是表示第二实施例中路径度量的计算结果的网格图。

附图30是表示第二实施例中路径度量的计算结果的网格图。

附图31是表示第二实施例中路径度量的计算结果的网格图。

附图32是表示本发明第三实施例中多值数据确定电路的配置的框图。

附图33是表示第三实施例中多值数据确定电路的网格图。

附图34是表示第三实施例中由多值数据确定电路执行的路径度量的计算结果的网格图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的第一实施例。

附图7是表示依据第一实施例的多值信息记录/再现装置的示意框图。

参照附图7，光盘1具有形成在其上的螺旋或同心的轨道，并且轴电机(spindle motor)2驱动并旋转光盘1。

多值信息记录/再现装置通过如附图3所述地在轨道方向上以规则间隔虚拟限定单元并改变单元中信息凹坑的宽度(或信息凹坑的尺寸)，从而在光盘1上记录多值信息，或者再现以这种方式记录的多值信息。

光学头3用于在光盘1上记录多值信息或从光盘1再现多值信息。光学头3通过物镜汇聚光源的半导体激光器所发射的激光束，从而在光盘1上形成光斑。此外，光学头3中的光电检测器检测从光盘1上的光斑所反射的光，并且相应的信号被馈送到运算放大器电路4。

运算放大器电路4检测聚焦错误(focus-error)信号/跟踪错误(tracking-error)信号。

聚焦错误信号/跟踪错误信号是用于通过处理从光学头3的光电检测器所馈送的信号来施加控制以用光斑沿期望轨道扫描光盘1的信号。

伺服电路5基于聚焦错误信号/跟踪错误信号控制光学头3中的聚焦执行器/跟踪执行器，从而施加聚焦控制和跟踪控制。

此外，伺服电路5控制轴电机2以控制光盘1的旋转，例如，以恒定线速度模式或恒定角速度模式。

当多值信息被记录在光盘1上时，二进制到多值转换器电路7将输入的二进制数据6转换成多值数据，并且调制电路8输出对应于多值数据的信号。

激光器驱动电路9根据信号驱动光学头3中的半导体激光器，从而依据多值信息在光盘1的轨道上记录标志。

当多值信息被再现时，光学头3照射光盘1以形成用于再现的光斑，从光斑所反射的光被光电检测器接收。检测到的信号被运算放大器电路4处理，所得到的信号被AD转换器电路10转换为数字信号，并且数字信号被单元中心值/单元边界值分离及检测电路12分离为单元中心值和单元边界值。

利用由PLL电路11所产生的时钟执行这些处理步骤。由单元中心值/单元边界值分离及检测电路12所分离的单元中心值被馈送到单元中心值波形均衡电路13，在单元中心值波形均衡电路13处执行波形均衡。由单元中心值/单元边界值分离及检测电路12所分离的单元边界值被馈送到单元边界值波形均衡电路14，在单元边界值波形均衡电路14处执行波形均衡。然后，多值数据确定电路15从学习存储器17读取单元中心值的基准值以及单元边界值的基准值，其中在学习存储器17中记录了预先学到的多值信息。

这个实施例中的单元中心值的基准值是指那些用作连续三个单元的八值数据的所有组合(8×8×8＝512种组合)的单元中心值的基准的值。这同样适用于单元边界值的基准值。这些基准值将在下文中详细描述。

如下文所述，多值数据确定电路15基于波形均衡后的单元中心值和单元边界值确定多值数据。而且，多值到二进制转换器电路16将多值的值转换成二进制数据，二进制数据作为二进制数据输出18被输出。

接下来，将详细描述附图7所示的二进制到多值转换器电路7在记录多值信息时的操作。

附图8A和8B示意性地表示了二进制到多值转换器电路7。首先，卷积编码器22将具有8比特D1到D8的二进制数据转换为9个比特D0到D8。这9个比特D0到D8被映射电路23转换为符号S1、S2和S3，其中每个符号是在0到7之间取值的8值数据。

附图9表示卷积编码器22的示例。卷积编码器22由3个触发器24和两个异或电路25形成。如附图8A和8B所示，在8个比特D1到D8中，卷积编码器22只使用D1和D2的数据。卷积编码器22计算冗余位D0并将冗余位D0输出到映射电路23。

接下来将描述映射电路23。

输入到映射电路23的数据D0到D8中，比特D0、D1和D2被转换为比特L0、L1和L2，如附图10所示。比特转换用于提高并入后述网格图中的路径的最小间距。

接下来将介绍一种将二进制数据L0、L1、L2、D3、D4、...和D8转换为8值数据S1、S2、S3的方法。

首先，9比特的二进制数据被划分为3比特的单元，诸如(X，Y，Z)＝(D6，D3，L0)，(D7，D4，L1)，(D8，D5，L2)。然后，根据附图11所示的表格，3比特的二进制数据(X，Y，Z)被转换为在0到7之间取值的8值数据，由此输出符号S1、S2和S3。

基于以上述方式所获得的多值数据，调制电路8输出激光驱动脉冲用于记录在0到7之间取值的符号，由此记录多值信息。

接下来，将参照附图13到22详细描述多值数据确定电路15在再现操作时的操作。

首先，以对应于二进制到多值转换器电路7中的符号S1、S2和S3的三个单元为单位处理输入到多值数据确定电路15的信号。也就是说，处理五个值，即通过在单元中心采样并执行波形均衡而得到的值(V01，V02，V03)和通过在单元边界处采样并执行波形均衡所得到的值(B01，B02)。

附图13表示多值数据确定电路15的整体结构。参照附图13，利用不同组的多个基准值，单元中心值度量计算电路26和单元边界值度量计算电路28分别为波形均衡后的单元中心值(V1，V2，V3)和波形均衡后的单元边界值计算单元中心值度量和单元边界值度量。然后，最小单元中心值度量选择电路27和最小单元边界值度量选择电路29分别从单元中心值度量和单元边界值度量中选择每个具有最低有效位(LSBs)的组的最小值。此外，分支度量计算电路30通过将相关单元中心值和单元边界值的被选择的最小单元中心值度量和最小单元边界值度量相加在一起来计算分支度量。单元中心值和单元边界值之间的关联将在下文中详细描述。

利用以上述方式所计算的分支度量，路径度量计算电路31计算路径度量。最后，最小路径存储器选择电路32选择最可能的路径，从而解码多值数据。

接下来，将详细阐述多值数据确定电路15的各组成部分。

附图14显示了单元中心值度量计算电路26和最小单元中心值度量选择电路27。对于波形均衡后的单元中心值(V1，V2，V3)，对应于被解码的多值数据的最低有效位的所有可能组合计算八种最小单元中心值度量m000、m001、m011、m010、m110、m111、m101以及m100。

例如，在附图14所示的单元中心值度量计算电路26的最上面的计算电路中，假设以二进制符号表示的S1、S2和S3的各最低有效位(LSB)(下文中缩写为S1、S2和S3的LSB)为(0，0，0)，确定与基准值偏差最小的值。更具体地，如附图15所示，存在S1、S2、S3以及S1、S2和S3的LSB L0、L1和L2为(0，0，0)的基准值s11、s12和s13的64种组合。基于基准值为各个单元计算度量，并且单元的度量被相加在一起，从而获得64个单元中心值度量m，如下面等式(1)所示。然后，从单元中心值度量m中选择最小的单元中心值度量m000。

m＝(V1-s11)²+(V2-s12)²+(V1-s13)² (1)

而且，基于此时所选择的S1、S2和S3试验性地解码D0到D8。由于本例中L0、L1和L2为(0，0，0)，D0、D1和D2根据附图8A为(0，0，0)，并且根据附图11基于S1、S2和S3的高阶位解码D3到D8。

同样，根据等式(1)，利用L0、L1和L2分别为(0，0，1)，(0，1，1)，(0，1，0)，(1，1，0)，(1，1，1)，(1，0，1)和(1，0，0)的基准值(s21，s22，s23)，(s31，s32，s33)，(s41，s42，s43)，(s51，s52，s53)，(s61，s62，s63)，(s71，s72，s73)和(s81，s82，s83)计算单元中心值度量。然后，对各种情况选择最小单元中心值度量，从而获得m001、m011、m010、m110、m111、m101、和m100.

附图16显示了单元边界值度量计算电路28和最小单元边界值度量选择电路29。

对于通过在单元边界处采样并执行波形均衡所获得的值(B1，B2)，对应于被解码的单元边界值数据的LSB的可能组合获得四种最小单元边界值度量m00、m01、m11、和m10。

例如，在最上面的计算电路中，假设以二进制符号表示的单元边界值CB1和CB2的最低有效位(下文中缩写为单元边界值CB1和CB2的LSB)为(0，0)，确定与基准值的偏差最小的值。更具体地，如附图17A所示，存在S1与S2之间的单元边界值CB1和S2与S3之间的单元边界值CB2的最低有效位为(0，0)的基准值b11和b12的64种组合。对于64种基准值组合中的每一种，根据下面的等式(2)计算单元边界值度量mb。然后，选择单元边界值度量mb中最小的最小单元边界值度量m00。

mb＝(B1-b11)²+(B2-b12)² (2)

同样，参照附图17B到17D，假设单元边界值CB1和CB2的最低有效位分别为(0，1)、(1，1)和(1，0)，基于基准值(b21，b22)的56种组合、基准值(b31，b32)的56种组合、基准值(b41，b42)的49种组合，根据等式(2)计算单元边界值度量。然后，对各种情况选择最小单元边界值度量，从而获得m01、m11和m10。

接下来将阐述基于上述所获得的最小单元中心值度量和最小单元边界值度量计算分支度量的方法。

通过由附图18所示的分支度量计算电路30中的加法器将最小单元中心值度量m000、m001、m011、m010、m110、m111、m101、m100和最小单元边界值度量m00、m01、m11和m10相加来计算分支度量。

更具体地，根据下面的等式(3.1)到(3.8)计算分支度量：

m00000＝m000+m00 (3.1)

m00101＝m001+m01 (3.2)

m01110＝m011+m10 (3.3)

m01011＝m010+m11 (3.4)

m11001＝m110+m01 (3.5)

m11100＝m111+m00 (3.6)

m10111＝m101+m11 (3.7)

m10010＝m100+m10 (3.8)

附图19显示了单元边界值的级，其中单元边界值是通过组合两个连续单元的多值值来确定的。该表格指示了以下关系：

当L0、L1和L2为(0，0，0)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(0，0)。

当L0、L1和L2为(0，0，1)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(0，1)。

当L0、L1和L2为(0，1，1)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(1，0)。

当L0、L1和L2为(0，1，0)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(1，1)。

当L0、L1和L2为(1，1，0)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(0，1)。

当L0、L1和L2为(1，1，1)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(0，0)。

当L0、L1和L2为(1，0，1)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(1，1)。

当L0、L1和L2为(1，0，0)时，单元边界值CB1和CB2的LSB为(1，0)。

因此，对应于等式(3.1)到(3.8)，分支度量计算电路30通过附图18所示的加法器电路计算分支度量。

接下来将阐述路径度量计算电路31。

附图20是与附图9所示的卷积编码器相对应的网格图。对应于附图9所示的触发器24的状态得到八个状态S000到S101，并且这些状态由四条受限路径连接。

例如，如附图21所示，考虑从S000开始的状态转换，由于D0是0，所以可取的路径被限制到D1和D2的四种组合，即，可能的转换是转换到状态S000、S001、S010和S011。同样，当D0为1时，可能的转换是转换到状态S100、S101、S110和S111。

此外，与(D0，D1，D2)的路径相关联的分支度量被显示在附图22中，这些分支度量是基于附图10所示的位转换表和附图19所示的单元边界值组合而获得。在维特比(Viterbi)解码中，在并入每个状态的四个路径中选择具有最小分支度量的路径的同时，顺序计算路径度量。

最后，最小路径存储器选择电路32在所选择的路径度量中选择具有最小值的路径。然后，由最小单元中心值度量选择电路27所试验性地解码的、与最终所选择的路径相关联的值D0到D8被确定为解码的最终结果，从而完成再现多值数据的过程。

根据该实施例，不是像现有技术中那样只利用在单元中心处所采样的单元中心值来确定多值信息，而是利用单元中心值以及在单元边界上所采样的单元边界值来确定多值信息。因此，减少了错误的检测，使得允许以高密度记录和再现多值信息。

此外，通过已经由数字多值调制所调制的维特比解码信号，单元边界值和单元中心值的有效信噪比可以被改善，从而能够降低错误率。

上述实施例可以与在背景技术部分中所描述的分离和检测方法相结合。

在本文所提到的分离和检测方法中，例如，从其中已知目标信息凹坑的值及前后信息凹坑的值的凹坑序列所再现的信号被读取和存储。然后，将从实际信息凹坑所再现的信号与所记录的值相比较，从而执行分离和检测。

此外，为了纠错，可以使用里德-索罗门(Reed-Solomon)码等作为外部码。

尽管已经在以三个虚拟单元为单位执行解码的示例中阐述了实施例，但不是限制性地，可以以任意多个虚拟单元为单位执行解码。此外，可以通过增加卷积编码器的约束长度或通过结合Turbo码而减少错误率。

第二实施例

接下来将详细阐述本发明的第二实施例。

第二实施例的配置与第一实施例的基本相同，因此以下描述将针对与第一实施例的不同之处。

首先，将详细介绍附图7所示的二进制到多值转换电路7在记录多值信息中的操作。

附图23是表示二进制到多值转换电路7的示意图。首先，通过映射电路231将具有三个位D1到D3的二进制数据转换成在0到7之间取值的八值符号S1。输入到映射电路231的数据D1到D3被认为是3比特数据(X，Y，Z)，并且根据附图11中所示的表格被转换为在0到7之间取值的八值数据，从而输出相应的符号S1。

基于以上述方式所获得的多值数据，调制电路8输出用于记录符号0到7的激光驱动脉冲，从而记录多值信息。

如先前所述，所记录的多值信息的被再现信号的单元中心值和单元边界值具有附图19所示的关系。即，由两个连续单元的组合所确定的单元边界值的级是两个单元中心值的级之和。

单元中心值和单元边界值之间的关系可以被归结于附图24所示的自然卷积编码器，这是由于符号间干涉。在附图24中，S1表示单元中心值的级，S2表示单元边界值的级。在附图24中，附图标记241表示延迟电路，附图标记242表示加法器电路。

接下来将参照附图25到31详细阐述多值数据确定电路15在再现多值信息中的操作。

首先，以连续的单元边界值和单元中心值为单位处理输入到多值数据确定电路15的、波形均衡后的被再现信号，如附图25所示。即，t时刻在单元中心处所采样的值V(t)和t-1时刻所采样的单元边界值B(t-1)被处理。

附图26显示了多值数据确定电路15的整体配置。参照附图26，波形均衡后的单元中心值V(t)和波形均衡后的单元边界值B(t-1)被分别馈送到单元中心值度量计算电路261和单元边界值度量计算电路262，在这两个电路中计算这些值的度量。此外，分支度量计算电路263通过将相邻单元中心值和单元边界值的度量相加来计算分支度量。

路径度量计算电路264利用上述计算的分支度量来计算路径度量。最后，最小路径存储器选择电路265选择最可能的路径，从而解码多值数据。

现在将详细阐述多值数据确定电路15。

在多值数据确定电路15中，分支度量计算电路263根据下面的等式(4)计算分支度量：

λij(t)＝(V(t)-sj)²+(B(t-1)-bi+j)² (4)

其中λij(t)表示t时刻与从状态i到状态j的转换相关联的分支度量，sj表示单元中心值的基准值，bi+j表示单元边界值的基准值。在等式(4)的右手侧，第一项由单元中心值度量计算电路261计算，第二项由单元边界值度量计算电路262计算。

然后，路径度量计算电路264根据下面的等式(5)计算路径度量Lj(t)：

Lj(t)＝min[Li(t-2)+λij(t)](i＝0 to 7) (5)

其中Lj(t)表示t时刻状态j的路径度量。在等式(5)中，只选择利用i＝0到7所获得的值之中的最小值。

然后，最小路径存储器选择电路265选择具有最小路径度量的状态，从而选择最可能的路径并解码多值数据。

根据附图11所示的表格将最终所选择的多值数据转换为二进制数据D1到D3，从而完成再现多值数据的过程。

将参照附图27到31详细阐述处理上述分支度量和路径度量的方法。

为了阐述，在此假设被记录的多值数据为4、1、0、6、7。

此外，假设波形均衡后的数据如下：

V(t-8)＝0.8

V(t-6)＝-6.1

V(t-4)＝-7.2

V(t-2)＝4.8

V(t)＝7.2

B(t-7)＝-2

B(t-5)＝-6.1

B(t-3)＝-1.9

B(t-1)＝5.8

此外，假设单元中心值的基准值sj为s0＝-7，s1＝-5，s3＝-1，s4＝1，s5＝3，s6＝5，s7＝7。此外，假设单元边界值的基准值bi+j为b0＝-7，b1＝-6，b2＝-5，b3＝-4，b4＝-3，b5＝-2，b6＝-1，b7＝0，b8＝1，b9＝2，b10＝3，b11＝4，b12＝5，b13＝6，b14＝7。

当通过基于单元中心值的基准值对级进行划分以解码单元中心值时，多值数据被解码为4、0、0、6、7，因此第二符号是错误的。

附图27显示了该实施例中八种状态的网格图。附图27中所示的网格图对应于附图9所示的卷积编码器。在网格图中，路径度量被显示在圆圈中。

与网格图中的分支相关联的分支度量由单元中心值度量计算电路261、单元边界值度量计算电路262以及分支度量计算电路263计算。

附图28更具体地显示了计算L0(t-6)的方法。首先，如下所示地计算分支度量：

λ00(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b0)²＝25.81

λ10(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b1)²＝16.81

λ20(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b2)²＝9.81

λ30(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b3)²＝4.81

λ40(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b4)²＝1.81

λ50(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b5)²＝0.81

λ60(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b6)²＝1.81

λ70(t-6)＝(V(t-6)-s0)²+(B(t-7)-b7)²＝4.81

其他λij(t-6)可以以类似方式计算。

然后，基于如上所述地计算的分支度量，路径度量计算电路264计算：

L0(t-6)＝min[Li(t-8)+λi0(t-6)](i＝0 to 7)＝0.81

在这个示例中，假设Li(t-8)在初始状态全部为0。附图29显示了以类似方式计算其他Lj(t-6)的结果。如附图29所示，在计算路径度量时只考虑被选择的分支，第一被记录的多值数据的可能值被缩减到0到5。

附图30显示了类似计算Lj(t-4)的结果。如附图30所示，与上述情形类似地只考虑幸存路径，被解码数据的可能值被缩减到(4，1，＊，＊，＊)或(5，0，＊，＊，＊)(*表示还未确定的值)。

此外，附图31显示了以类似方式计算Lj(t-2)和Lj(t)的结果。基于幸存路径，被解码的多值数据的仅有可能值为(4，1，0，＊，＊)。

最后，最小路径存储器选择电路265选择与最小路径度量L7(t)＝2.19相关联的状态，从而第一被记录的数据被解码为4。接下来，通过计算Lj(t)和Lj(t+2)，在任何情况下多值数据被解码为(4，1，0，＊，＊)。因此，在级划分情况下被错误解码的第二符号被正确解码。

此外，当只利用单元中心值将分支度量计算为λij(t)＝(V(t)-sj)²时，L0(t)到L7(t)取相同的值，使得解码的结果与在级划分情况下的相同。

根据这个实施例，不是如现有技术中那样只基于在单元中心处所采样的单元中心值来确定多值信息，而是基于单元中心值以及在单元边界处所采样的单元边界值来确定多值信息。因此，减少了错误的检测，使得允许多值信息的高密度记录和再现。

上述实施例可以与现有技术部分所描述的分离和检测方法相结合。

此外，虽然在上述实施例中在t时刻选择紧邻单元中心值的前一个单元边界值，但是可替换地，在t时刻可以选择紧邻单元边界值的前一个单元中心值。

在本文所提及的分离和检测方法中，例如，从其中已知目标信息凹坑的值及前后凹坑的值的凹坑序列所再现的信号被读取和存储。然后，将从实际信息凹坑所再现的信号与所记录的值相比较，从而执行分离和检测。

sj的可能值的数量和bi+j的可能值的数量不必是8和15，而可以是512和64，如在si、j、k、bi和j的情况下那样。

此外，为了纠错，可以使用里德-索罗门码等作为外部码。

第三实施例

现在将详细阐述本发明的第三实施例，它是第二实施例中计算电路被简化的版本。

当多值信息被记录和再现时，错误最常出现在相邻的符号中。因此，可以如第一实施例中那样通过简单地检查每个单元的奇偶性来减少错误。

附图32显示了在该实施例中多值数据确定电路15的配置。首先，单元中心值度量计算电路321和最小单元中心值度量选择电路322根据下列等式(6)和(7)执行计算：

meven(t)＝min[(V(t)-sj)²](j＝0，2，4，6) (6)

modd(t)＝min[(V(t)-sj)²](j＝1，3，5，7) (7)

其中meven(t)和modd(t)表示t时刻的最小单元中心值度量。单元中心值度量计算电路321计算(V(t)-sj)²(j＝0到7)，并且最小单元中心值度量选择电路322为j的偶数值和奇数值选择最小值。

同样，单元边界值度量计算电路323和最小单元边界值度量选择电路324通过依据下述等式(8)和(9)执行计算来选择j的偶数值的最小值和j的奇数值的最小值：

mbeven(t-1)＝min[(B(t-1)-bi+j)²]

(i+j＝0，2，4，6，8，10，12，14) (8)

mbodd(t-1)＝min[(B(t-1)-bi+j)²]

(i+j＝1，3，5，7，9，11，13) (9)

然后，分支度量计算电路325根据下述等式(10)计算分支度量：

λ00(t)＝meven(t)+mbeven(t-1)

λ01(t)＝modd(t)+mbodd(t-1)

λ10(t)＝meven(t)+mbodd(t-1)

λ11(t)＝modd(t)+mbeven(t-1) (10)

然后，路径度量计算电路326根据下述等式(11)计算路径度量Lj(t)：

L0(t)＝min[L0(t-2)+λ00(t)，L1(t-2)+λ10(t)]

L1(t)＝min[L0(t-2)+λ01(t)，L1(t-2)+λ11(t)] (11)

其中Lj(t)表示t时刻状态0或状态1的路径度量。在这个实例中，只选择在从状态0和从状态1开始的转换之间具有较小值的路径度量，如等式(10)中所述。

最后，最小路径存储器选择电路327选择具有最小路径度量的状态以选择最可能的路径，并且多值数据的奇偶性被检查。

将参照附图33和34详细阐述上述处理分支度量和路径度量的方法。

为了阐述，在此假设被记录的多值数据为(4，1，0，6，7)并且它的奇偶性为(0，1，0，0，1)。

此外，类似于第二实施例，这里假设波形均衡后的数据如下：

V(t-8)＝0.8

V(t-6)＝-6.1

V(t-4)＝-7.2

V(t-2)＝4.8

V(t)＝7.2

B(t-7)＝-2

B(t-5)＝-6.1

B(t-3)＝-1.9

B(t-1)＝5.8

此外，假设单元中心值的基准值sj为s0＝-7，s1＝-5，s2＝-3，s3＝-1，s4＝1，s5＝3，s6＝5，s7＝7。此外，假设单元边界值的基准值bi+j为b0＝-7，b1＝-6，b2＝-5，b3＝-4，b4＝-3，b5＝-2，b6＝-1，b7＝0，b8＝1，b9＝2，b10＝3，b11＝4，b12＝5，b13＝6，b14＝7。

当通过由单元中心值的基准值对单元中心值进行级划分从而解码单元中心值时，多值数据的值是(4，0，0，6，7)，并且它的奇偶性为(0，0，0，0，1)，因此第二符号是不正确的。

附图33显示了该实施例中两种状态的网格图。附图33所示的网格图对应于附图24所示的卷积编码器。在网格图中，路径度量被显示在圆圈中。

更具体地，单元中心值度量计算电路321和最小单元中心值度量选择电路322基于各基准值计算下列单元中心值度量。

meven(t-6)＝min[(V(t-6)-sj)²](j＝0，2，4，6)

＝((-6.1)-(-7))²＝0.81(j＝0)

modd(t-6)＝min[(V(t-6)-sj)²](j＝1，3，5，7)

＝((-6.1)-(-5))²＝1.21(j＝1)

所选择的j的值随后在解码比LSB更高的位时被使用。

然后，单元边界值度量计算电路323和最小单元边界值度量选择电路324基于各基准值计算下列单元边界值度量。

mbeven(t-7)＝min[(B(t-7)-bi+j)²]

(i+j＝0，2，4，6，8，10，12，14)

＝((-2)-(-3))²＝1(j＝4)

mbodd(t-7)＝min[(B(t-7)-bi+j)²]

(i+j＝1，3，5，7，9，11，13)

＝((-2)-(-2))²＝0(j＝5)

此外，基于上述所计算的度量，分支度量计算电路325计算如下分支度量：

λ00(t-6)＝meven(t-6)+mbeven(t-7)＝1.81

λ01(t-6)＝modd(t-6)+mbodd(t-7)＝1.21

λ10(t-6)＝meven(t-6)+mbodd(t-7)＝0.81

λ11(t-6)＝modd(t-6)+mbeven(t-7)＝2.21

然后，基于上述所计算的分支度量，路径度量计算电路326计算路径度量L0(t-6)和L1(t-6)如下：

L0(t-6)＝min[L0(t-8)+λ00(t-6)，L1(t-8)+λ10(t-6)]＝0.81

L1(t-6)＝min[L0(t-8)+λ01(t-6)，L1(t-8)+λ11(t-6)]＝1.21

在这个示例中，L0(t-8)和L1(t-8)在初始状态中为0。

附图33显示了以类似方式计算的L0(t-4)，L1(t-4)，L0(t-2)，L1(t-2)，L0(t)以及L1(t)的值。只考虑如附图34所示的幸存路径，被解码多值数据的奇偶性为(0，1，0，0，＊)(＊表示还未确定的值)。

如上面详细阐述的那样，通过检查奇偶性能够将状态的数量减少到两个。这就允许计算电路的简化。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不只限于所公开的示例性实施例。下述权利要求的范围将被赋予最广的解释，从而包含所有的改进、同等结构及功能。

Claims

1.一种利用光斑再现多值信息的方法，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定虚拟单元并改变所述单元中信息凹坑的尺寸而记录所述多值信息，所述方法包括以下步骤：

获取单元边界值，其中通过在所述光斑的中心到达相邻单元之间的边界时执行采样而得到每个所述单元边界值；

基于所述单元边界值和所述单元边界值的预存储的基准值，计算单元边界值度量；以及

基于所述单元边界值度量，计算路径度量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在计算单元边界值度量的步骤中，通过将多个连续单元视为一个单位，各个单元边界值的可能值被分为偶数或奇数，并且在所述偶数和/或所述奇数的每种组合中，基于所述单元边界值以及与所述组合相关联的基准值，为各个单元边界值计算度量，利用所述单元边界值度量执行计算，并选择和输出计算结果中的最小值。

3.一种利用光斑再现多值信息的方法，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定虚拟单元并改变所述单元中信息凹坑的尺寸而记录所述多值信息，所述方法包括以下步骤：

基于所述单元边界值和所述单元边界值的预存储的基准值，计算单元边界值度量；

基于单元中心值以及所述单元中心值的预存储的基准值，计算单元中心值度量，其中通过在所述光斑到达单元中心时执行采样而获得每个所述单元中心值；

基于所述单元中心值度量以及与所述单元中心值度量相关联的单元边界值度量，计算分支度量；以及

基于所述分支度量计算路径度量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在计算单元中心值度量的步骤中，通过将多个连续单元视为一个单位，所述单位中各个单元中心值的可能值被分为偶数或奇数，并且在所述奇数和/或所述偶数的每一种组合中，基于所述单元中心值以及与所述组合相关联的基准值，为所述各个单元中心值计算度量，利用所述单元中心值度量执行计算，并选择和输出计算结果中的最小值。

5.根据权利要求3所述的方法，其中基于在具有与所述单元中心值度量相关联的单元中心的单元的单元边界处所采样的单元边界值中的任意一个，来计算与所述单元中心值度量相关联的单元边界值度量，其中基于所述单元中心处所采样的单元中心值计算所述单元中心值度量。

6.一种用于利用光斑再现多值信息的装置，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定单元并改变所述单元中信息凹坑的尺寸来记录所述多值信息，所述装置包括：

具有光电检测器的光学头，其中所述光学头产生光斑；以及

多值数据确定电路，其中所述多值数据确定电路获得单元边界值，其中通过在所述光斑的中心到达相邻单元之间的边界时执行采样而得到每个所述单元边界值，所述多值数据确定电路基于所述单元边界值和所述单元边界值的预存储的基准值计算单元边界值度量，并且所述多值数据确定电路基于所述单元边界值度量计算路径度量。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述多值数据确定电路以被视为一个单位的多个连续单元来计算所述单元边界值度量，各个单元边界值的可能值被分为偶数或奇数，并且在所述偶数和/或所述奇数的每一种组合中，所述多值数据确定电路基于所述单元边界值以及与所述组合相关联的基准值，计算所述各个单元边界值的度量，利用所述单元边界值度量执行计算，所述多值数据确定电路还选择并输出计算结果中的最小值。

8.根据权利要求6所述的装置，其中所述光学头可以在所述光学信息记录介质上记录所述多值信息。

9.一种用于利用光斑再现多值信息的装置，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定单元并改变所述单元中信息凹坑的尺寸来记录所述多值信息，所述装置包括：

具有光电检测器的光学头，其中所述光学头产生光斑；以及

多值数据确定电路，其中所述多值数据确定电路获得单元边界值，其中通过在所述光斑的中心到达相邻单元之间的边界时执行采样而得到每个所述单元边界值，所述多值数据确定电路基于所述单元边界值和所述单元边界值的预存储的基准值计算单元边界值度量，

其中所述多值数据确定电路还基于单元中心值和所述单元中心值的预存储的基准值计算单元中心值度量，其中通过在所述光斑到达单元中心时执行采样而获得每一个所述单元中心值，所述多值数据确定电路基于所述单元中心值度量以及与所述单元中心值度量相关联的单元边界值度量计算分支度量，并且所述多值数据确定电路基于所述分支度量计算路径度量。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述多值数据确定电路以被视为一个单位的多个连续单元来计算所述单元中心值度量，所述单位中各个单元中心值的可能值被分为偶数或奇数，并且在所述偶数和/或所述奇数的每一种组合中，所述多值数据确定电路基于所述单元中心值以及与所述组合相关联的基准值计算所述各个单元中心值的度量，利用所述单元中心值度量执行计算，所述多值数据确定电路还选择并输出计算结果中的最小值。

11.根据权利要求9所述的装置，其中由所述多值数据确定电路基于在具有与所述单元中心值度量相关联的单元中心的单元的单元边界处所采样的单元边界值中的任何一个，来计算与所述单元中心值度量相关联的单元边界值度量，其中基于在所述单元中心处所采样的单元中心值计算所述单元中心值度量。

12.一种用于利用光斑再现多值信息的装置，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定单元并改变所述单元中信息凹坑的尺寸来记录所述多值信息，所述装置包括：

用于基于在所述光斑的中心到达相邻单元的边界时采样而获得单元边界值的部件；

用于基于所述单元边界值和单元边界值的预存储的基准值计算单元边界值度量的部件；以及

用于基于所述单元边界值度量计算路径度量的部件。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述用于计算单元边界值度量的部件使用被视为一个单位的多个连续单元，各个单元边界值的可能值被分为偶数或奇数，并且在所述偶数和/或所述奇数的每一种组合中，所述用于计算单元边界值度量的部件基于所述单元边界值以及与所述组合相关联的基准值来计算所述各个单元边界值的度量，利用所述单元边界值度量执行计算，所述用于计算单元边界值度量的部件还选择并输出计算结果中的最小值。

14.根据权利要求12所述的装置，还包括用于在光学信息记录介质上记录所述多值信息的部件。

15.一种用于利用光斑再现多值信息的装置，其中通过在光学信息记录介质的轨道上以规则的间隔限定单元并改变所述单元中信息凹坑的尺寸来记录所述多值信息，所述装置包括：

用于基于所述单元边界值和单元边界值的预存储的基准值计算单元边界值度量的部件；

用于基于单元中心值以及单元中心值的预存储的基准值计算单元中心值度量的部件；

用于基于所述单元中心值度量以及与所述单元中心值度量相关联的单元边界值度量计算分支度量的部件；以及

用于基于所述分支度量计算路径度量的部件。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述用于计算单元中心值度量的部件使用被视为一个单位的多个连续单元，各个单元中心值的可能值被分为偶数或奇数，并且在所述偶数和/或所述奇数的每一种组合中，所述用于计算单元中心值度量的部件基于所述单元中心值以及与所述组合相关联的基准值计算所述各个单元中心值的度量，利用所述单元中心值度量执行计算，所述用于计算单元中心值度量的部件还选择并输出计算结果中的最小值。

17.根据权利要求15所述的装置，其中由所述用于计算单元边界值度量的部件基于在具有与所述单元中心值度量相关联的单元中心的单元的单元边界处所采样的单元边界值中的任何一个，来计算与所述单元中心值度量相关联的单元边界值度量，其中基于在所述单元中心处所采样的单元中心值计算所述单元中心值度量。