CN100541638C - 多阶游长数据转换方法及装置以及红光多阶光存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，该方法包括以下步骤：调制步骤和或解调步骤，其中，采用的游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将10进制用户数据组成的5比特源字变换成8个多阶码元组成的码字或将8个多阶码元组成的码字转换成10进制用户数据组成的5比特源字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。本发明还提供了多阶游长数据转换装置，以及使用了上述方法或装置的红光多阶光存储装置。

Description

多阶游长数据转换方法及装置以及红光多阶光存储装置

技术领域

本发明涉及高密度数字存储技术，更具体而言，涉及用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法及装置，以及涉及采用了上述多阶游长数据转换方法及装置的红光多阶光存储装置(例如红光多阶只读光盘)。

背景技术

常规的光盘都采用游程长度(简称游长)受限的编码方案，即RLL(Run Length Limited，游长受限)编码。RLL是指光盘所存储的通道序列满足以下条件：在该序列的两个‘1’之间最少有d个‘0’，最多有k个‘0’。d和k这两个参数分别规定了可能出现在序列中的最小和最大的游程。参数d控制着最高传输频率，因此可能影响序列通过带限信道传输时的码间串扰。在二进制数据传输中，通常希望接收到的信号是能够自同步的。同步通常利用一个锁相环来再现。锁相环依照接收到的波形的跳变来调整检测时刻的相位。最大游程参数k确保适当的跳变频率以满足读取时钟同步的需要。在光存储系统中，参数d通常取1或2，k值取10左右，且参数k越小越有利于时钟的恢复。采用RLL编码，可以在一个最小记录符上存储超过1bit的信息，因此RLL编码在光存储中得到了普遍应用。比如用于CD的EFM编码(d＝2，k＝10)和用于DVD的EFM+编码(d＝2，k＝10)。DVD由于采用了RLL编码，获得了1.5(bit/最小记录符)的存储密度。

此外，在光存储系统中，为了防止或减少读出信号的低频成分与跟踪伺服信号间的互相影响，还要求调制码能够抑制编码后序列在低频段的分量，即具有直流平衡的特性。采用直流平衡码还有助于消除指纹等引起的低频干扰对读出信号的影响。具有直流平衡特性的游程长度受限码被称为直流平衡的游程长度受限码。

在采用直流平衡的游程长度受限码生产出的只读(ROM)光盘中，信息符只有坑和岸两种，并且坑岸沿着以光盘中心的螺旋现间隔排列，同时坑和岸的长度(游程)为(d+1)T，(d+2)T，…，(k+1)T的其中一种。这种光盘能够容易且精确的复制生产出来，当前的CD/DVD包括未来的蓝光光盘都是采用这样的技术。

对于新型的多阶光存储技术，人们也希望利用RLL调制技术来记录信息，于是产生了适用于多阶系统的M(M＞＝2)元RLL码，显然传统的RLL码是M＝2的RLL码。专利WO 96/36122提出了一套将二进制输入数据转换成满足RLL约束的多阶信道码元的方法，专利WO 96/36115-36129则给出了多种不同参数的具体实施例。然而，在利用以上专利文献所述的方法生产出的多阶只读(ROM)光盘中，记录符有M种，其中一种为与传统光盘相同的岸，而另外M-1种则是互不同的记录坑，而这些互不相同的记录坑则会出现连续出现的情况。假设A和B为两种不同的坑，那么光盘中会出现坑A与坑B相连的情况，而传统光盘中坑之后一定出现一个岸，而岸之后也一定出现一个坑，不存在坑与坑相连的情况。这样一种不同坑之间相连的表面结构，使得该类型只读光盘的复制与生产难度很大，主要表现在不能准确控制相连处物理形貌，从而使得光盘在读出时误码率增高。此外，以上专利文献中的多阶RLL码方案没有解决调制后信道序列直流分量的控制问题，因此，在实际光盘的读取过程中，容易出现光盘无法正确伺服，造成读盘错误率高甚至无法读盘的情况。

基于上述原因，本发明给出了新型的多阶数据编码方法及装置，同时给出了相应的解调方法及装置。采用本发明所提出的新型多阶数据编码方法及装置可以制造出不同记录坑被岸分隔开来的新型多阶光盘，即具有与传统光盘类似的物理结构，从而降低了光盘复制和生产的难度。此外，本发明给出的多阶数据编码方法及装置还能够抑制调制后的多阶信道序列在低频段的直流分量，更能满足实际光盘系统的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的至少一个缺陷，本发明的目的在于提供用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法和装置，以及采用了该方法或装置的红光多阶光存储装置例如红光多阶只读光盘、利于光盘复制与生产，同时又能够控制编码后信道序列低频分量的数据编码方法及装置、解调方法及装置。

根据本发明的一方面，提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，包括调制步骤：利用基于游程长度受限编码的编码表以及编码器状态信息，将输入的源字变换为码字，将码字利用激光刻录到红光多阶光存储装置中形成多阶码元序列；其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将10进制用户数据组成的5比特源字变换成8个多阶码元组成的码字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换方法中，编码表分为6个子表，分别对应于编码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于下一个源字的编码，所述的各个子表中的集合互不相交。

在上述的多阶游长数据转换方法中，调制步骤包括以下步骤：步骤(1)：把编码表输入到主编码表转换器的存储器中；步骤(2)：把主编码表转换器中的状态寄存器初始化当前状态S为状态1、或状态5、或状态6；把每一个多阶信道序列编码转换后由码字构成的当前游程数字和的值CRDS初始化为0，取i＝1，i表示多阶信道序列的序号；步骤(3)：把用户数据输入源字生成器并依次生成多阶通道序列的码字组合：步骤(4)：保存当前的编码器的状态S和当前游程数字和的取值；步骤(5)：源字生成器把新块T_i输入至主编码表转换器中的存储器，该存储器对新块T_i中的码字组合进行编码：步骤(6)：若i＜2^b，则命令i＝i+1，令状态寄存器存储的状态信息为步骤(4)所保存的状态S，编码器当前的游程数字和CRDS为步骤(4)所保存的CRDS，并重复步骤(5)，一直到i＝2^b为止；步骤(7)：直流控制器根据所存储的2^b个编码结束时游程数字和ERDS的值，选取具有最小绝对值的ERDS(j)，j∈{1，2，...，2^b}所对应的多阶信道码元序列Ch_j作为对当前块S编码后的转换结果同时令编码器的状态S＝NS(j)，当前游程数字和CRDS＝ERDS(j)；步骤(8)：若编码结束，便终止；否则转入步骤(3)。

在上述的多阶游长数据转换方法中，步骤(3)包括以下步骤：步骤(3.1)：源字生成器把输入的用户数据分割成长度为a比特的块S；步骤(3.2)：源字生成器在步骤(3.1)的块S的开头添加b个二进制数得到长度为a+b比特的新块，共有2^b个，b的取值要满足(a+b)/m是个整数，m＝5是每个源字的长度，使每个新块中含有(a+b)/m个源字；新块用

表示，相对应的多阶通道序列用{X_i}表示，i＝1，2，...，2^b，每个多阶通道序列的码元x_i∈{0，1，2，3}。

在上述的多阶游长数据转换方法中，步骤(5)包括以下步骤：步骤(5.1)：存储器根据块T_i的第一个m位源字和从状态寄存器所输入的状态信息S(T_i)选择编/解码表中相应的子表，得到n＝8个多阶码元一组的码字CW，同时把相应的子表内第一个m位源字所对应的状态信息NS送入状态寄存器，以用于对新块T_i中的下一个m位源字进行转换；步骤(5.2)：重复步骤(5.1)中源字与码字转换的过程，直至完成对T_i的编码；步骤(5.3)：存储器把得到的长度为e＝(a+b)×n/m的多阶码元序列Ch_i、编码结束时游程数字和ERDS(i)＝CRDS、以及下一状态NS(i)送入并保存在一个直流控制器的存储单元中，其中，CRDS为编码器当前的累加游程数字和，该值随着每一个多阶通道序列中的源字编码过程的进行而不断变化。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，包括解调步骤：将从红光多阶光存储装置中读出的多阶码元序列分割为码字，利用基于游程长度受限编码的解码表以及解码器状态信息，将码字转换为源字输出；其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将8个多阶码元组成的码字变换成10进制用户数据组成的5比特源字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换方法中，解码表分为6个子表，分别对应于解码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，分别对应于6个解码器的状态，每个解码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于解码得到下一个源字，各个子表中的集合互不相交。

在上述的多阶游长数据转换方法中，解调步骤包括以下步骤：步骤(1)：分别把基于游程长度受限编码的码字输入到解码表转换器的存储器以及状态鉴别器的存储器中，；步骤(2)：把要解码的多阶码元序列输入到码字分割器得到由8个多阶码元构成的码字组合；步骤(3)：把当前的码字CW送入解码表转换器；步骤(4)：把当前的码字CW及紧随其后的下一个码字送入状态鉴别器；步骤(5)：状态鉴别器输出当前码字CW的状态S，下一个码字NCW的子解码表所对应的状态NS；步骤(6)：直流控制器收到步骤(5)输出的S、NS以及码字分割器输出的码字CW后，根据解码表判断当前码字CW的下一状态是否是步骤(5)中所选的NS，若是，便输出码字CW对应的源字，否则，输出不能解码的信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，本方法包括上述的调制步骤和上述的解调步骤。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，本装置包括多阶游程长度受限编码装置，其包括：源字生成器，用于从输入数据中抽取a位并通过添加b位数据得到2^b个长度为a+b的新数据块的装置；主编码表转换器，用于存储基于游程长度受限编码的编/解码表，且通过参照编/解码表及状态信息，将数据源字转换成信道码字的编/解码表转换电路，以及直流控制器，用于根据对每个新数据块编码后得到的信道序列的游程数字和，决定最终编码的输出结果；其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将10进制用户数据组成的5比特源字变换成8个多阶码元组成的码字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换装置中，编码表分为6个子表，分别对应于编码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于下一个源字的编码，各个子表中的集合互不相交。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，本装置包括多阶游程长度受限解码装置，其包括：状态鉴别电路，用于根据8个多阶码元构成的信道码字的信息，判断出其在编/解码表中所属状态；以及解码表转换电路，其存储有基于游程长度受限编码的编/解码表，用于根据当前及紧随其后码字所属状态信息自动选择子表对当前码字进行解调，将8个多阶码元构成的信道码字转换为5位数据源字；其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将8个多阶码元组成的码字变换成10进制用户数据组成的5比特源字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换装置中，解码表分为6个子表，分别对应于解码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，分别对应于6个解码器的状态，每个解码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于下一个源字的解码，各个子表中的集合互不相交。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，本装置包括上述的多阶游程长度受限编码装置和上述的多阶游程长度受限解码装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种红光多阶光存储装置，其具有激光刻录形成的记录坑，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，记录坑对应于采用上述的游程长度受限编码进行调制后得到的存储数据。

综上，本发明提出一种红光多阶光存储装置(例如，红光ROM光盘)，利于光盘复制与生产，同时又能够控制编码后信道序列低频分量的数据编码方法及装置、解调方法及装置。采用本发明所提出的新型多阶数据编码方法及装置可以制造出不同记录坑被岸分隔开来的新型多阶光盘，即具有与传统光盘类似的物理结构，从而降低了光盘复制和生产的难度。此外，本发明给出的多阶数据编码方法及装置还能够抑制调制后的多阶信道序列在低频段的直流分量，更能满足实际光盘系统伺服电路工作的要求。另一方面，该码的解码过程亦十分简单，能够以码字为单位进行处理，并且由于解码时仅需参考紧随其后的一个码字，因此可以实现解码误差传播极小的电路结构。此外，采用本发明提出的4元(2，9)RLL码的光存储系统具有在不改变激光波长和光学数值孔径的情况下，能显著提高存储系统存储容量和数据传输率的特点，并且与目前的光存储系统保持了最大的兼容性。

附图说明

为了明确本发明的上述及其它的目的、特征和优点，下面将参考附图对本发明的实施方式进行详细的说明，在附图中：

图1示出根据本发明实施例的用于该4元(2，9)RLL码的编码装置的电路框图；

图2示出根据本发明实施例的4元(2，9)RLL码的编码方法流程图；

图3示出根据本发明实施例的4元(2，9)RLL码的解调步骤流程图；

图4示出根据本发明实施例的用于该4元(2，9)RLL码的解码装置的电路框图。

具体实施方式

为了明确本发明的上述以及其它的目的、特征及优点，下面结合附图和实施例详细说明本发明。

根据本发明的一方面，提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，该方法包括调制步骤：利用基于游程长度受限编码的编码表以及编码器状态信息，将输入的源字变换为码字，将码字利用激光刻录到红光多阶光存储装置中形成多阶码元序列；

其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将10进制用户数据组成的5比特源字变换成8个多阶码元组成的码字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换方法中，编码表分为6个子表，分别对应于编码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于下一个源字的编码，各个子表中的集合互不相交。

本发明还提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，包括解调步骤：将从红光多阶光存储装置中读出的多阶码元序列分割为码字，利用基于游程长度受限编码的解码表以及解码器状态信息，将码字转换为源字输出；其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将8个多阶码元组成的码字变换成10进制用户数据组成的5比特源字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换方法中，解码表分为6个子表，分别对应于解码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，分别对应于6个解码器的状态，每个解码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于下一个源字的解码，各个子表中的集合互不相交。

显然，根据本发明的多阶游长数据转换方法可以同时包括上述的调制步骤和解调步骤。

表1示出根据本发明的编码调制方法的实施方式设计出的一个用于将输入二进制用户数据转换成新型多阶数据的4元(2，9)RLL码的编/解码表。表1如下：

该编/解码表包含6个子表，分别对应与6个编码器状态。在表1所示的编/解码表中，不同的由8个多阶码元{0，1，2，3}构成的码字分属对应6个状态的码表，6个状态分别是状态1，状态2，状态3，状态4，状态5和状态3，其对应码表分别是子表1，子表2，子表3，子表4，子表5和子表6。

在表1所示的编/解码表中，5位二进制数构成的源字用其对应的二进制形式来表示。在表1所示的编/解码表中，每一个源字在6个子表中都有一个‘下一状态’与其对应，‘下一状态’的取值定义了编码器在转换完该源字之后应进入的状态。编码器根据当前所处的状态选择与状态对应的子表用于编码，在完成编码转换后会自动进入下一个状态并选择与其对应的子表用于下一个源字的编码，重复上述过程直至编码结束。利用本发明的4元(2，9)RLL码调制，可将5位的源字转换为8个多阶码元构成的码字，其码率R＝5/8(比特/码元)。

优选地，本发明所述调制步骤可含有以下步骤：

步骤(1)：把一种基于游程长度受限编码的编码表输入到主编码表转换器的存储器中，该游程长度受限编码是一种码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用以把5位二进制数组成的源字编码成8个多阶码元组成的码字，所述多阶码元属于集合{0，1，2，3}；所述d＝2表示两个非零码元之间码元‘0’的个数至少为2，k＝9表示两个非零码元之间码元‘0’的个数至多为9；所述编码表分为6个子表，分别对应于6个编码器的状态，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，而且各个子表中的集合之间不相交；所述“下一状态”是指编码器在转换完该源字之后应进入的新的状态，并选择与所进入的状态相对应的子表用于下一个源字的编码；

步骤(2)：把所述主编码表转换器中的状态寄存器初始化当前状态S为所述状态1、或状态5、或状态6；把每一个多阶信道序列编码转换后由码字构成的当前游程数字和的值CRDS初始化为0，取i＝1，i表示多阶信道序列的序号；

步骤(3)：把用户数据输入源字生成器并依次按以下步骤生成多阶通道序列的码字组合：

步骤(3.1)：源字生成器把输入的用户数据分割成长度为a比特的块S；

步骤(3.2)：源字生成器在步骤(3.1)所述的块S的开头添加b个二进制数得到长度为a+b比特的新块，共有2^b个，b的取值要满足(a+b)/m是个整数，m＝5是每个源字的长度，使每个新块中含有(a+b)/m个源字；所述新块用

表示，相对应的多阶通道序列用{X_i}表示，i＝1，2，...，2^b，每个多阶通道序列的码元x_i∈{0，1，2，3}；

步骤(4)：保存当前的编码器的状态S和当前游程数字和的取值；

步骤(5)：源字生成器把新块T_i输入至主编码表转换器中所述的存储器，该存储器按以下步骤对新块T_i中的码字组合进行编码：

步骤(5.1)：存储器根据块T_i的第一个m位源字和从所述状态寄存器所输入的状态信息S(T_i)选择所述编/解码表中相应的子表，得到n＝8个多阶码元一组的码字CW，同时把相应的子表内所述第一个m位源字所对应的状态信息NS送入状态寄存器，以用于对新块T_i中的下一个m位源字进行转换；

步骤(5.2)：重复步骤(5.1)中源字与码字转换的过程，直至完成对T_i的编码；

步骤(5.3)：存储器把得到的长度位e＝(a+b)×n/m的多阶码元序列Ch_i、编码结束时游程数字和ERDS(i)＝CRDS、以及下一状态NS(i)送入并保存在一个直流控制器的存储单元中，其中，CRDS为编码器当前的累加游程数字和，该值随着每一个多阶通道序列中的源字编码过程的进行而不断变化；

步骤(6)：若i＜2^b，则命令i＝i+1，令状态寄存器存储的状态信息为步骤(4)所保存的状态S，编码器当前的游程数字和CRDS为步骤(4)所保存的CRDS，并重复步骤(5)，一直到i＝2^b为止；

步骤(7)：所述直流控制器根据所存储的2^b个ERDS的值，选取具有最小绝对值的ERDS(j)，j ∈{1，2，...，2^b}所对应的多阶信道码元序列Ch_j作为对当前块S编码后的转换结果同时令编码器的状态S＝NS(j)，当前游程数字和CRDS＝ERDS(j)；

步骤(8)：若编码结束，便终止；否则转入步骤(3)。

优选地，本发明所述的解调步骤的特征在于：该方法依次含有以下步骤：

步骤(3.1)：分别把基于游程长度受限编码的码字输入到解码表转换器的存储器以及状态鉴别器的存储器中，该游程长度受限解码是一种码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，同时把8个多阶码元组成的码字解码成5位二进制用户数据组成的源字，所述多阶码元属于集合{0，1，2，3}，所述d＝2表示两个非零码元之间码元‘0’的个数至少为2，k＝9表示两个非零码元之间码元‘0’的个数至多为9个；所述编/解码表分为6个子表，分别对应于6个编码器的状态，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，而且各个子表中的集合之间不相交；所述“下一状态”是指编码器在转换完该源字之后应进入的新的状态，并选择与所进入的状态相对应的子表用于下一个源字的编码；

步骤(3.2)：把要解码的多阶码元序列输入到码字分割器得到由8个多阶码元构成的码字组合；

步骤(3.3)：把当前的码字CW送入解码表转换器；

步骤(3.4)：把当前的码字CW及紧随其后的下一个码字送入状态鉴别器；

步骤(3.5)：状态鉴别器输出当前码字CW的状态S，下一个码字NCW的子解码表所对应的状态NS；

步骤(3.6)：直流控制器收到步骤(3.5)所出的S、NS以及码字分割器输出的码字CW后，根据解码表判断当前码字CW的下一状态是否是步骤(3.5)中所选的NS，若是，便输出码字CW对应的源字，否则，输出不能解码的信息。

本发明还提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，该装置包括多阶游程长度受限编码装置，其包括：源字生成器，用于从输入数据中抽取a位并通过添加b位数据得到2^b个长度为a+b的新数据块的装置；主编码表转换器，用于存储基于游程长度受限编码的编/解码表，且通过参照编/解码表及状态信息，将数据源字转换成信道码字的编/解码表转换电路，以及直流控制器，用于根据对每个新数据块编码后得到的信道序列的游程数字和，决定最终编码的输出结果；其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将10进制用户数据组成的5比特源字变换成8个多阶码元组成的码字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换装置中，编码表分为6个子表，分别对应于编码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于下一个源字的编码，各个子表中的集合互不相交。

本发明还提供了一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，本装置包括多阶游程长度受限解码装置，其包括：状态鉴别电路，用于根据8个多阶码元构成的信道码字的信息，判断出其在编/解码表中所属状态；以及解码表转换电路，其存储有基于游程长度受限编码的编/解码表，用于根据当前及紧随其后码字所属状态信息自动选择子表对当前码字进行解调，将8个多阶码元构成的信道码字转换为5位数据源字；其中，游程长度受限编码是码率R＝5/8比特/码元的4元(d，k)码，用于将8个多阶码元组成的码字变换成10进制用户数据组成的5比特源字，其中，码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

在上述的多阶游长数据转换装置中，解码表分为6个子表，分别对应于解码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，分别对应于6个解码器的状态，每个解码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与下一状态相对应的子表用于下一个源字的解码，各个子表中的集合互不相交。

根据以上描述，根据本发明的多阶游长数据转换装置显然还可同时包括上述的多阶游程长度受限编码装置和多阶游程长度受限解码装置

图1示出根据本发明提出的用于该4元(2，9)RLL码的编码装置的电路框图。源字生成器204将输入的用户数据分割成长度为a比特的块S，并在块S的开头添加b个二进制数得到新的长度为a+b的新块T。由于长度为b的二进制数存在2^b种组合，因此源字生成器204将输出2^b个不同的新块，此时的每个新块T_i包含了(a+b)/m个源字，其中m是源字的长度，这里m＝5。以a＝58，b＝2为例，对于每个块S，源字生成器204可以生成2²＝4个新的块T，分别为00S，01S，10S和11S。

在图1中，主编/解码表转换器201由一个编/解码表202和状态寄存器203构成，其中编/解码表202采用表1所示的编/解码表，但也可采用其它类似的编/解码表。进入主编/解码表转换器的201的源字B(t)按照编/解码表202的编码规则，且根据当前编码器的状态S(t)选择相应的子表被转换成相应的8个多阶码元构成的码字X(t)，与此同时将源字B(t)在子表中对应的下一状态NS送入状态寄存器，状态寄存器中的值指示了进行下一个源字B(t+1)的转换时编码器所处的状态S(t+1)。码字X(t)经过并-串转换后形成多阶码元序列，并送入图1中的直流控制器205。

直流控制器205将每一个新块T_i所对应的编码结果保存在存储单元中，并通过比较各个块编码结束时的游程数字和(RDS：RunningDigital Sum)来选择最终的多阶数据转换结果，并将选择的结果输出。这里定义编码转换后码字所构成的多阶信道序列{x_i}(x_i∈{0，1，2，3})的游程数字和序列{RDS_i}为：

${\mathrm{RDS}}_i=\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{y}_j={\mathrm{RDS}}_{i-1}+y_i,---\left(1\right)$

y_i＝2x_i-(M-1)，(2)

其中y₀＝0，RDS₀＝0，M是阶数，M＝4，序列{y_i}是多阶信道序列{x_i}所对应的多阶极性序列。由于源字生成器204生成了2^b不同的新块，对这些新序列进行调制后会得到不同的多阶信道序列，直流控制器205选择使得每个新序列编码结束时游程数字和{z_i}绝对值最小的编码结果作为编码的结果，这样可以使得序列{x_i}所对应的游程数字和{RDS_i}的取值满足：

N₁≤RDS_i≤N₂，(3)

其中N₁(-1000≤N₁≤0)和N₂(0≤N₂≤1000)是两个有限常数。由此达到控制编码后多阶信道序列在低频段的分量。

对于本领域的相关人员，通过阅读本专利对于调制码编/解调步骤及其装置的描述可以轻易地通过硬件或者软件，或者硬件和软件结合的方式来实现本专利所描述的编码方法和装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种码率R＝5/8(比特/码元)的新型4元(2，9)RLL码，它能够将5位二进制用户数据组成的源字转换为8个多阶码元组成的码字，其中的多阶码元属于集合{0，1，2，3}。在其它参数保持不变的前提下，采用该4元(2，9)RLL码的多阶存储系统，可以比原有的2阶DVD存储系统提高约25％的存储容量和数据传输率。

根据本发明提出的新型多阶数据编码方法与装置得到的多阶码元序列满足d＝2，k＝9的游程约束，即序列中相同码元连续出现的次数至少为d+1＝3次，之多为k+1＝10次，此外，为了便于盘片的复制与生产，信道码元序列中相邻的非零码元串必须被满足(2，9)RLL约束的零码元串隔开。参数d＝2确定了可能出现在信道序列中的最小游程为3T，参数k＝9确定了可能出现在信道序列中的最大游程为10T。

编/解码表的特征在于分为6个子表，且分别对应于6个编码器状态。每个状态对应的子表中包含32个8个多阶码元构成的信道码字的子表，以及这些信道码字对应的编码器下一状态，每个子解码表中的信道码字集合不相交。

解调方法及其装置的特征在于，能够容易地判断出由8个多阶码元构成的码字所属的状态；具备根据当前码字和其后续码字信息，选择当前码字解码时所需用的子解码表的装置；拥有使用当前码字和已选择的解码表得到对应源字的装置。

根据本发明，可以提供一种红光多阶光存储装置，其具有激光刻录形成的记录坑，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，记录坑对应于采用上述的游程长度受限编码进行调制后得到的存储数据。

图2示出上述的4元(2，9)RLL码的调制步骤流程图。具体步骤如下：

步骤1：将状态寄存器203的当前状态S初始化为状态1，状态5或者状态6，将当前游程数字和值CRDS初始化为0，取i＝1，进入步骤2；

步骤2：向表1所示的源字生成器204中输入用户数据，源字生成器把用户数据分割成长度为a比特的块S，源字生成器204在块S的开头添加b个二进制数得到2^b个长度为a+b的新块

，这里选取a+b为编码表中源字长度m(这里m＝5)的整数倍，进入步骤3；

步骤3：保存当前编码器的状态S和游程数字和CRDS的取值，进入步骤4；

步骤4：将块T_i输入至主编码表转换器201，根据状态寄存器203存储的状态信息选择编/解码表202中相应的子表，将块Ti的第一个m(＝5)位源字转换为n(＝8)个多阶码元一组的码字，同时将m位源字所对应的下一状态信息NS送入状态寄存器203，该状态信息用于对块T_i中的下一个m位源字进行转换，重复以上源字与码字转换的过程直至完成对块T_i的编码；将得到的长度为e＝(a+b)×n/m的多阶信道码元序列Ch_i、编码结束时游程数字和ERDS(i)＝CRDS、下一状态NS(i)送入并保存在直流控制器205的存储单元中，其中CRDS为编码器当前的累加游程数字和，该值随着编码过程的进行而不断变化，进入步骤5；

步骤5：令i＝i+1，如果i＜2^b则令状态寄存器203存储的状态信息为步骤3所保存的状态S，编码器当前游程数字和CRDS为步骤3所保存的CRDS，并进入步骤4，否则直接进入步骤6；

步骤6：直流控制器205根据所存储的2^b个ERDS的值，选取具有最小绝对值的ERDS(j)(j∈{1，2，...，2^b})所对应的多阶信道码元序列Ch_j作为对当前块S编码后的输出结果，同时令编码器的状态S＝NS(j)，当前游程数字和CRDS＝ERDS(j)，进入步骤7；

步骤7：如编码结束则停止操作，否则进入步骤2。

下面对通过本发明的4元(2，9)RLL码得到的多阶码元序列的解调步骤和解码装置进行说明。图4示出根据本发明提出的4元(2，9)RLL码的解调步骤流程图。首先，通过对检测再生信号得到的多阶码元序列进行分割，以连续8个多阶码元为一组构成一个码字；然后，根据当前待解码码字信息及紧随其后的一个码字信息，并按照图3所示解码规则对当前码字进行解码，将得到的5位源字输出。其具体解码过程已如前述。

图4示出根据本发明提出的用于该4元(2，9)RLL码的解码装置的电路框图。首先，多阶码元序列被输入到码字分割器501得到8个多阶码元构成的码字单元；然后，当前的码字CW被送入解码表转换器503等候解码，与此同时码字CW及紧随其后的码字NCW被同时送入状态鉴别器502；之后，码字CW及NCW的所属状态信息S和NS被送入解码表转换器503，解码表转换器503从解码表504中选择合适的子表将当前码字CW转换成与此对应的5位二进制数构成的源字B(t)并作为解码表转换器503的输出。此外，解码表转换器503对于解码表504中没有出现的码型，输出不能解调的信息。在解码过程中，以8个多阶码元构成的码字为单位进行处理，并且，由于仅参照当前码字CW及紧随其后的一个码字NCW即可实现解码，可以实现解码误差不易传播的电路结构。

综上，本发明提出一种用于红光多阶光存储装置，利于其复制与生产，同时又能够控制编码后信道序列低频分量的数据调制步骤及装置、解调方法及装置。采用本发明所提出的新型多阶数据调制步骤及装置可以制造出不同记录坑被岸分隔开来的新型多阶光盘，即具有与传统光盘类似的物理结构，从而降低了光盘复制和生产的难度。此外，本发明给出的多阶数据调制步骤及装置还能够抑制调制后的多阶信道序列在低频段的直流分量，更能满足实际光盘系统伺服电路工作的要求。另一方面，该码的解码过程亦十分简单，能够以码字为单位进行处理，并且由于解码时仅需参考紧随其后的一个码字，因此可以实现解码误差传播极小的电路结构。

此外，采用本发明提出的4元(2，9)RLL码的光存储系统具有在不改变激光波长和光学数值孔径的情况下，能显著提高存储系统存储容量和数据传输率的特点，并且与目前的光存储系统保持了最大的兼容性。

另外，本领域技术人员应当理解，当本发明用于制作红光光盘时，可以将道间距限定为对应于刻录光盘所使用的激光波长，例如，通常大于等于0.52微米，也可以限定为大于等于0.7微米或更高，例如大于等于0.75微米或0.8微米。但本发明并不限定于，本发明设计的调制码编/解码方法并不受限于光盘的道间距。

此外，本发明不限定于上述各实施例，在本发明的技术思想范围内，可以对各实施例进行适宜变更。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，其特征在于，包括调制步骤：利用基于游程长度受限编码的编码表以及编码器状态信息，将输入的源字变换为码字，将所述码字利用激光刻录到所述红光多阶光存储装置中形成多阶码元序列；其中，

所述游程长度受限编码是码率R＝5/8位/码元的4元(d，k)码，用于将10进制用户数据组成的5位源字变换成8个多阶码元组成的码字，其中，所述码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

2.根据权利要求1所述的多阶游长数据转换方法，其特征在于，所述编码表分为6个子表，分别对应于编码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与所述下一状态相对应的子表用于下一个源字的编码，所述的各个子表中的集合互不相交。

3.根据权利要求2所述的多阶游长数据转换方法，其特征在于，

所述调制步骤包括以下步骤：

步骤(1)：把所述编码表输入到主编码表转换器的存储器中；

步骤(2)：把所述主编码表转换器中的状态寄存器初始化当前状态S为所述状态1、或状态5、或状态6；把每一个多阶信道序列编码转换后由码字构成的当前游程数字和的值CRDS初始化为0，取i＝1，i表示多阶信道序列的序号；

步骤(3)：把用户数据输入源字生成器并依次生成多阶通道序列的码字组合，其中，包括以下步骤：

步骤(3.1)：源字生成器把输入的用户数据分割成长度为a位的块S；

步骤(3.2)：源字生成器在步骤(3.1)所述的块S的开头添加b位数得到长度为a+b位的新块，共有2^b个，b的取值要满足(a+b)/m是个整数，m＝5是每个源字的长度，使每个新块中含有(a+b)/m个源字；所述新块用

表示，相对应的多阶通道序列用{X_i}表示，i＝1，2，...，2^b，每个多阶通道序列的码元x_i∈{0，1，2，3}；

步骤(4)：保存当前的编码器状态S和当前游程数字和CRDS的取值；

步骤(5)：源字生成器把新块T_i输入至主编码表转换器中的所述存储器，该存储器对新块T_i中的码字组合进行编码，包括以下步骤：

步骤(5.1)：存储器根据块T_i的第一个m位源字和从所述状态寄存器所输入的状态信息S(T_i)选择所述编码表中相应的子表，得到n＝8个多阶码元一组的码字CW，同时把相应的子表内所述第一个m位源字所对应的状态信息NS送入状态寄存器，以用于对新块T_i中的下一个m位源字进行转换；

步骤(5.2)：重复步骤(5.1)中源字与码字转换的过程，直至完成对T_i的编码；

步骤(5.3)：存储器把得到的长度为e＝(a+b)×n/m的多阶码元序列Ch_i、编码结束时游程数字和ERDS(i)＝CRDS、以及下一状态NS(i)送入并保存在一个直流控制器的存储单元中，其中，CRDS为编码器当前的累加游程数字和，该值随着每一个多阶通道序列中的源字编码过程的进行而不断变化。

步骤(6)：若i＜2^b，则命令i＝i+1，令状态寄存器存储的状态信息为步骤(4)所保存的状态S，编码器当前的游程数字和CRDS为步骤(4)所保存的CRDS，并重复步骤(5)，一直到i＝2^b为止；

步骤(7)：所述直流控制器根据所存储的2^b个编码结束时游程数字和ERDS的值，选取具有最小绝对值的ERDS(j)，j∈{1，2，...，2^b}所对应的多阶信道码元序列Ch_j作为对当前块S编码后的转换结果同时令编码器的状态S＝NS(j)，当前游程数字和CRDS＝ERDS(j)；

步骤(8)：若编码结束，便终止；否则转入步骤(3)。

4.一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，其特征在于，包括解调步骤：将从所述红光多阶光存储装置中读出的所述多阶码元序列分割为所述码字，利用基于所述游程长度受限编码的解码表以及解码器状态信息，将所述码字转换为所述源字输出；其中，

所述游程长度受限编码是码率R＝5/8位/码元的4元(d，k)码，用于将8个多阶码元组成的码字变换成10进制用户数据组成的5位源字，其中，所述码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3，，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

5.根据权利要求4所述的多阶游长数据转换方法，其特征在于，所述解码表分为6个子表，分别对应于解码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，分别对应于6个解码器的状态，每个解码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与所述下一状态相对应的子表用于解码得到下一个源字，所述各个子表中的集合互不相交。

6.根据权利要求5所述的多阶游长数据转换方法，其特征在于，所述解调步骤包括以下步骤：

步骤(1)：分别把基于游程长度受限编码的码字输入到解码表转换器的存储器以及状态鉴别器的存储器中，

步骤(2)：把要解码的多阶码元序列输入到码字分割器得到由8个多阶码元构成的码字组合；

步骤(3)：把当前的码字CW送入解码表转换器；

步骤(4)：把当前的码字CW及紧随其后的下一个码字送入状态鉴别器；

步骤(5)：状态鉴别器输出当前码字CW的状态S，下一个码字NCW的子解码表所对应的状态NS；

步骤(6)：直流控制器收到步骤(5)输出的S、NS以及码字分割器输出的码字CW后，根据解码表判断当前码字CW的下一状态是否是步骤(5)中所选的NS，若是，便输出码字CW对应的源字，否则，输出不能解码的信息。

7.一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换方法，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的调制步骤和权利要求5或6中所述的解调步骤。

8.一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，其特征在于，包括多阶游程长度受限编码装置，其包括：

源字生成器，用于从输入数据中抽取a位并通过添加b位数据得到2^b个长度为a+b的新数据块的装置；

主编码表转换器，用于存储基于游程长度受限编码的编/解码表，且通过参照所述编/解码表及状态信息，将数据源字转换成信道码字的编/解码表转换电路，以及

直流控制器，用于根据对每个新数据块编码后得到的信道序列的游程数字和，决定最终编码的输出结果；其中，

所述游程长度受限编码是码率R＝5/8位/码元的4元(d，k)码，用于将10进制用户数据组成的5位源字变换成8个多阶码元组成的码字，其中，所述码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

9.根据权利要求8所述的多阶游长数据转换装置，其特征在于，所述编码表分为6个子表，分别对应于编码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，每个编码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与所述下一状态相对应的子表用于下一个源字的编码，所述各个子表中的集合互不相交。

10.一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，其特征在于，包括多阶游程长度受限解码装置，其包括：

状态鉴别电路，用于根据8个多阶码元构成的信道码字的信息，判断出其在编/解码表中所属状态；以及

解码表转换电路，其存储有基于所述游程长度受限编码的编/解码表，用于根据当前及紧随其后码字所属状态信息自动选择子表对当前码字进行解调，将8个多阶码元构成的信道码字转换为5位数据源字；其中，

所述游程长度受限编码是码率R＝5/8位/码元的4元(d，k)码，用于将8个多阶码元组成的码字变换成10进制用户数据组成的5位源字，其中，所述码元包括‘0’、‘1’、‘2’、和‘3’，d+1＝3表示连续相同码元的最少个数为3，k+1等于10，表示连续相同码元的最多个数为10个。

11.根据权利要求10所述的多阶游长数据转换装置，其特征在于，所述解码表分为6个子表，分别对应于解码器的6个状态：状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6，分别对应于6个解码器的状态，每个解码器状态对应的子表中包含32个由8个多阶码元构成的码字，以及与这些码字相对应的编码器的下一状态，并且，与所述下一状态相对应的子表用于下一个源字的解码，所述各个子表中的集合互不相交。

12.一种用于红光多阶光存储装置的多阶游长数据转换装置，其中，所述红光多阶光存储装置的道间距大于等于0.52微米，其特征在于，包括权利要求8或9所述的多阶游程长度受限编码装置和权利要求10或11所述的多阶游程长度受限解码装置。

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