CN101097759A - 编码装置与方法、解码装置与方法及信息记录和重现装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种获得交织LDPC码而不破坏调制规则，并且从而完全展现LDPC编码和解码方法的纠正能力的环境的装置。该装置包括RLL规则应用部(11)，其通过对用户数据应用RLL规则调制用户数据，并且从而获得RLL编码序列数据；交织部(12)，其对RLL编码序列数据进行交织，并且从而获得交织序列数据；LDPC奇偶校验产生部(13)，其对交织序列数据进行LDPC编码处理，并且从而获得LDPC奇偶校验序列数据；插入部(14)，其以分布的方式将LDPC奇偶校验序列数据的奇偶校验插入RLL编码序列数据，并且从而获得输出数据；和输出部(15)，其记录或发送所述输出数据。

Description

编码装置与方法、解码装置与方法及信息记录和重现装置

技术领域

本发明的一个实施例涉及编码装置、解码装置、编码方法、解码方法以及信息记录和重现装置。

背景技术

本发明涉及装置、方法、信息记录和重现装置及其记录介质，该装置、方法、信息记录和重现装置将适合于记录介质的调制规则应用于将要记录的信息(用户数据)，并且采用低密度奇偶校验(LDPC)编码和解码方法。例如，在磁记录中，适合于记录介质的一般已知的调制方法是限制连续的“0”的数目的RLL编码，和限制磁化反转数目的MTR(最大转变游程)编码。本发明适合于采用诸如RLL编码和MTR编码的调制方法的记录和重现系统。

日本专利申请公开公报第2005-78687号公开了一种通过组合将m位的数据字编码为满足RLL规则的n位的信息字的技术以及LDPC编码和解码方法的技术而获得的技术。在该技术中，将LDPC码的校验位信息插入信息字串内，并且执行数字和值(DSV)控制。

当对以LDPC编码和解码方法编码的信息解码时，基于每个位是独立的假设执行纠正和解码。因此，LDPC编码和解码方法对于随机错误和离散错误具有很高的纠正能力。然而，LDPC编码和解码方法具有对于连续错误的纠正能力较弱的问题。这种连续错误出现在由于一部分记录介质上的灰尘或刮伤而引起的再生信号内。

为了掩盖LDPC编码和解码方法的弱点，一种选择是当在记录介质上记录信号时对LDPC码进行交织。当重现所记录的交织信号时，对其解交织。因此，连续错误部分通过解交织被分散且被改变为随机错误，并且从而可以充分展现LDPC编码和解码方法的纠正能力。然而，执行交织引起了下面的新问题。

具体来说，当在记录介质上记录信息时，例如，对用户数据执行RLL规则处理作为调制规则应用处理，并且然后对处理后的数据执行LDPC编码。然后，执行交织处理以便补偿LDPC编码和解码方法的弱点。

上面处理的问题是交织处理破坏了已经应用于数据的RLL规则。为了避免上述问题，可以采用“LDPC编码→交织→RLL编码”的编码顺序。采用上面的顺序能够获得未破坏RLL规则的传输序列。

然而，存在必须在RLL编码之后执行LDPC编码的明显原因。具体地，在RLL码和MTR码中，输入和输出序列的值是“0”或“1”。然而，在用于LDPC码和Turbo码的“反复解码”中，解码器的输入不是诸如“0”或“1”的硬值，而是表示该值是“0”或是“1”的可能性的概率值(软值)。因此，同样在PRML方法中，使用输出软确定值的SOVA(软输出Viterbi算法)和Max-Log-Map算法，而不是输出硬确定值作为最大似然序列的传统的Viterbi解码器。因此，必须以顺序“RLL编码→解交织→LDPC编码”的顺序对以顺序“LDPC编码→交织→RLL编码”编码的序列解码。然而，在该情况下，RLL解码器的输入是软确定值，并且从而难以执行RLL解码。另外，如果可以为软确定信息执行RLL解码，则很可能该确定信息包括许多错误，并且因此不能完全展现LDPC解码的性能。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供编码装置和解码装置、编码方法和解码方法、以及一种记录介质，其通过交织LDPC码，同时保持“RLL编码→LDPC编码”的顺序，并且不破坏调制规则，从而获得完全展现LDPC编码和解码方法的纠正能力的环境。

根据本发明的一个方面，主要提供了一种装置，包括：

调制规则应用部，其根据预定规则将用户数据调制为由逻辑1和逻辑0构成的数据码序列，并且从而获得应用了调制规则的编码序列数据；

交织部，其对应用了调制规则的编码序列数据进行交织，并且从而获得交织序列数据；

LDPC奇偶校验产生部，其对所述交织序列数据进行低密度奇偶校验(LDPC)编码处理，并且从而获得LDPC奇偶校验序列数据；

插入部，其以分布的方式将LDPC奇偶校验序列数据的奇偶校验插入所述应用了调制规则的编码序列数据中，并且从而获得输出数据；和

输出部，其发送所述输出数据。

在下面的说明中将阐明本发明的其他目的和优点，并且它们中的一部分从该说明来看是显而易见的，或可以从本发明的实践中得知。本发明的目的和优点可以借助于下面特别指出的手段和组合实现和获得。

附图说明

现在将参考附图描述实现本发明的各个特征的总体结构。附图和相关描述是被提供用来说明本发明的实施例的，而不限制本发明的范围。

图1是示出了本发明的装置的基本配置的图；

图2是图1所示装置的操作的流程图；以及

图3是应用本发明的信息记录和重现装置的方框图。

具体实施方式

下面将参考附图描述根据本发明的各种实施例。

图1示出了根据本发明的装置的基本结构的例子。下面解释在记录介质100上记录信息的例子。

下面的例子示出了作为调制规则应用部的RLL规则应用部11，其将用户数据调制为包括逻辑1和逻辑0的数据码序列，并且获得应用了调制规则的编码序列数据。如上所述，如果调制规则应用部通过对用户数据应用游程长度受限(RLL)规则来处理用户数据，则使用RLL规则应用部11，并且获得RLL编码序列数据作为应用了调制规则的序列数据。然而，如果调制规则应用部通过对用户数据应用最大游程转变(MTR)规则来处理用户数据，则使用MTR规则应用部(未示出)，并且获得MTR编码序列数据作为应用了调制规则的序列数据。另外，如果使用根据其他记录和重现系统的另一种调制方法，则使用根据该调制方法的调制规则应用部。

下面解释采用了RLL规则应用部11的前一个例子。将用户数据输入RLL规则应用部11，并且基于RLL规则对其进行处理。将从RLL规则应用部11输出的RLL编码序列数据提供给交织部12，并且还提供给插入部14的输入端中的一个。

交织部12以某个字节长度(例如32字节)的批量对RLL编码序列数据进行交织处理。将从交织部12输出的交织系统数据输入到LDPC奇偶校验产生部13。该步骤中使用的交织方法包括随机交织和均匀交织(一种根据某些规则的方法)两者。

LDPC奇偶校验产生部13执行低密度校验编码，并且获得LDPC奇偶校验序列数据。其中获得的LDPC奇偶校验数据的RLL规则被破坏了。因此，该编码数据本身不能不加任何处理地用作记录数据。

将LDPC奇偶校验序列数据提供给插入部14的另一个输入端。插入部14仅使用数据的奇偶校验。另外，从RLL规则应用部11输入的RLL编码序列数据被用作主数据。因此，插入部14将来自LDPC奇偶校验产生部13的奇偶校验以分布的方式插入RLL编码序列数据。分布的规则是预定的。例如，将奇偶校验分隔为2个位的部分，并且将其插入RLL编码序列数据的每若干个字。将插入位插入部分扩展区域，以便避免破坏RLL规则。

由上面的方法获得的数据通过输出部15输出，并且被记录在记录介质100上。当重现该数据时，执行下面的处理。在记录前可以对所述获得的数据进一步进行ECC处理。

将从记录介质100读取的数据输入提取部21，并且将其分为用户数据和奇偶校验。用户数据是上面的RLL编码序列数据，并且被称为“重现RLL编码序列数据”。在图1的提取部21的前部阶段中，执行使用软确定输出Viterbi解码器的PRML处理，并且提取部21的输入不是诸如“0”和“1”的硬值，而是表示该值是“0”或“1”的可能性的软值。

将来自提取部21的再生RLL编码序列数据输入到交织部22，并且在其内进行交织。其中执行的交织处理与交织部12对RLL规则应用部11的输出所执行的交织处理相同。

交织部22的输出被称为“初级交织序列数据”。将初级交织序列数据输入LDPC解码部23，并且与奇偶校验一起被处理。具体来说，初级交织序列数据被解码，并且作为纠正过的交织序列数据被输出。

将纠正过的交织序列数据输入到解交织部24，并且在其中进行解交织。将解交织部24的处理结果作为纠正过的RLL编码序列数据输入到调制规则去除部，即在该例中的RLL规则去除部25，并且然后在其中去除作为调制规则的RLL规则。从而，获得解码数据。

如上所述，根据该装置，在保持RLL规则的同时，RLL编码序列数据被记录在记录介质上，并且被从该记录介质中重现。另外，对重现的RLL编码序列数据执行LDPC解码处理。从而，可以执行不仅对随机错误而且对突发错误都有高纠正能力的LDPC编码和解码。

在上面的例子中，将输出部15的输出数据记录在记录介质100上。然而，本发明不限于该结构，而是可以将输出数据输出到传输系统。

图2是示出了具有数据改变的上述装置的操作的流程图。以参考符号W提供写数据项，并且以参考符号R提供再生数据项。将用户数据W1转换为RLL编码序列数据W2。将RLL编码序列数据W2转换为交织序列数据W3。另外，对交织序列数据W3进行LDPC编码，并且从而获得LDPC奇偶校验序列数据。

LDPC奇偶校验序列数据的奇偶校验被划分为多个部分，并且被分布在RLL编码序列数据内。

下面解释再生数据项。将混合RLL编码序列数据——在其中划分并分布了LDPC奇偶校验序列数据的奇偶校验——划分为奇偶校验和RLL编码序列数据。所划分的数据项被称为“重现LDPC奇偶校验”和“初级重现RLL编码序列数据”。接着，对初级重现RLL编码序列数据R2′进行交织，并且将其改变为初级交织序列数据。

所述是交织按照与写系统中执行的交织处理相同的方式执行的。由于已经在写系统内对交织序列数据进行了LDPC编码，因此使用再生LDPC奇偶校验对初级交织序列数据执行LDPC解码。被解码的数据被称为“纠正过的交织序列数据R3″”。

对纠正过的交织序列数据R3″进行解交织处理，并且从而获得纠正过的RLL编码序列数据R2′。纠正过的RLL编码序列数据R2′相应于RLL编码序列数据W2。因此，通过从纠正过的RLL编码序列数据R2′去除RLL规则，来对用户数据解码。

同时，在诸如PRML方法的方法中——其中通过有目的地使用波形干扰来执行信号处理——在最大似然解码之后可能出现在位之间具有相关性的连续错误。这种连续错误对于之后执行解码的LDPC解码器是不利的。然而，由于采用了如上所述的交织处理，LDPC编码和解码的性能得以完全展现。

下面是对PRML技术的简要解释。近年来采用PRML技术改进记录密度。部分响应(PR)是通过有目的地使用码间干扰(相应于相邻记录位的重现信号间的干扰)，以较窄的必需信号带来重现数据的方法。该方法可根据产生码间干扰的方法进一步分为多种类型。例如，在类型1的情况下，将记录数据“1”重现为2位的数据“11”，并且为随后的1位产生码间干扰。另外，Viterbi解码方法(ML)是一种最大似然序列估计方法，其中通过有效地使用重现波形的码间干扰规则，基于多个时间的信号振幅信息来重现数据。为了进行该处理，与从记录介质获得的重现波形同步地产生同步时钟，并且使用该时钟对重现波形采样，并且将其转换为振幅信息。之后，通过执行适当的波形均衡，将振幅信息转换为部分响应的响应波形。然后，通过使用过去的采样数据和当前的采样数据，Viterbi解码部输出最可能的数据序列作为重现数据。通过合并上述部分响应方法和Viterbi解码方法(最大似然解码)而获得的方法被称为PRML方法。

接着，解释PRML中使用的游程长度受限码。PRML重现电路产生与从记录介质重现的信号同步的时钟，所述从该信号本身产生。为了产生稳定的时钟，所记录信号的极性必须在预定时间内反转。同时，必须防止该记录信号的极性在预定的时间内被反转以便减小该记录信号的最大频率。记录信号的极性未反转的最大数据长度被称为“最大游程”，并且极性未反转的最小数据长度被称为“最小游程”。最大游程为7并且最小游程为1的调制规则被称为(1，7)RLL，并且最大游程为7并且最小游程为2的调制规则被称为(2，7)RLL。

图3示出了应用本发明的信息记录和重现装置的例子。虽然图3示出了可以处理作为记录介质的硬盘和光盘(诸如DVD)两者的装置，但可以用诸如半导体存储器的记录介质代替硬盘和光盘(诸如DVD)。

该信息记录和重现装置配备有例如卫星广播调谐器111、陆地数字广播调谐器112和陆地模拟广播调谐器113，并且可以接收各种广播信号。该信息记录和重现装置还具有外部输入部114。记录信号处理部115选择来自调谐器和外部输入部114的信号，并且将信号作为记录信号输入编码器121。

编码器121通过使用缓冲器存储器122将记录信号转换为预定格式，并且将转换信号传递到记录和重现处理部142。该预定格式是，例如，基于数字通用盘(DVD)标准的格式。该格式的例子是DVD视频格式、与DVD记录标准兼容的格式(诸如DVD-VR格式、DVD-R格式和DVD-RW格式)、以及记录高密度或高清晰度DVD(HD DVD)格式。

可以将从传输流中提取的包基本流从编码器121直接提供给记录和重现处理部142。

记录和重现处理部分142执行纠错码的添加和RLL调制处理。具体来说，执行参考图1和2解释的步骤。记录和重现处理部142的输出被输入到硬盘驱动器144或光盘驱动器145。根据来自控制部151的命令选择将调制信号输入盘驱动器144和146中的哪一个。盘驱动器144和146具有分别用于硬盘145和光盘147的各自的旋转控制系统、激光驱动系统和光学系统。

假设选择硬盘145作为记录介质。调制信号被输入到硬盘驱动器144，并且被记录在硬盘145上。相反地，假设选择光盘147作为记录介质，调制信号被输入到光盘驱动器146，并且被记录在光盘147上。由记录和重现处理部142的RLL和LDPC处理部14A对硬盘驱动器144从硬盘145读取的信号进行解调和纠错。具体地，执行参考图1和2解释的处理。以相同的方式，由记录和重现处理部142的RLL和LDPC处理部14A对光盘驱动器146从光盘147读取的信号进行解调和纠错。具体地，执行参考图1和2解释的处理。

由解码器131对从记录和重现处理部分142获得的解码内容进行解码。在该例子中，将DVD格式的内容划分为包，并且划分为音频流和视频流。

该音频流受到根据PCM方法或MPG方法的解码，通过音频选择器132被输入到数字-模拟转换器133，并且被转换为模拟信号。由扬声器134将该模拟音频信号作为音频信号输出。

该视频流受到根据MPEG2方法等的解码，并且被输入到视频混合部135。由数字-模拟转换器136将视频混合部135的输出转换为视频信号，并且将该视频信号输入显示器137。视频混合部135可以在主图像数据上叠加显示数据(也称为“同屏显示数据”)，诸如来自控制部151的字符和图。

控制部151包括微处理器，并且控制记录装置的各个模块。控制部151与显示操作模式等的显示部152连接。另外，控制部151输入来自操作信号输入部(包括远程控制器)153的操作信号，诸如记录、重现、删除、调谐和频道选择。

另外，控制部151执行编辑，诸如对记录在硬盘145或光盘147上的节目视频对象的一部分的删除，以及对不同节目的对象的连接。

另外，控制部151可以通过网络接口(未示出)将该装置连接到外部网络。由此，控制部151可以从外部服务器捕捉动态电子节目指南(DEPG)。

另外，控制部151根据存储在其ROM内的控制程序，通过使用RAM作为工作区域，执行对有缺陷部分的检测、对未记录区域的检测、对记录信息记录位置的设置、UDF记录和AV地址设置。该控制部具有对该装置的各个模块执行集中控制所需的各种信息处理部，并且具有工作RAM、目录检测部、VMG(整体视频管理信息)信息产生部、包头处理部和序列头处理部，等等。控制部151还具有用于执行记录的管理信息控制部，以及用于执行编辑的管理信息控制部。

控制部151还具有EPG信息处理部(具有节目指南信息表的节目指南信息处理部)151a，以及控制调谐器等的调谐处理控制部151b。另外，作为基础控制装置，控制部151包括记录处理控制部151c，以及重现处理控制部151d。控制部151还包括显示处理控制部151h。显示处理控制部151h响应于用户操作而输出用作图形用户接口的屏幕图像。

根据上面的实施例，提供了编码和解码装置，以及编码和解码方法，其使得能够结合LDPC编码和解码方法来使用交织，使得能够完全利用LDPC编码和解码方法的优点，而不破坏由RLL规则处理的数据的形式。

虽然已经描述了本发明的某些实施例，但这些实施例仅以示例的方式给出，并不旨在限制本发明的范围。实际上，可以用各种其他方式表达此处描述的新方法和系统；另外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对此处描述的方法和系统的形式做出各种省略、替代和改变。所附的权利要求及其等同物旨在覆盖落在本发明的范围和精神内的这些形式或修改。

Claims (13)

1.一种编码装置，其特征在于包括：

调制规则应用部(11)，其根据预定规则将用户数据调制为由逻辑1和逻辑0构成的数据码序列，并且获得应用了调制规则的编码序列数据；

交织部(12)，其对所述应用了调制规则的编码序列数据进行交织，并且获得交织序列数据；

LDPC奇偶校验产生部(13)，其对所述交织序列数据进行低密度奇偶校验LDPC编码处理，并且获得LDPC奇偶校验序列数据；

插入部(14)，其以分布的方式将所述LDPC奇偶校验序列数据的奇偶校验插入所述应用了调制规则的编码序列数据，并且获得输出数据；以及

输出部(15)，其发送所述输出数据。

2.如权利要求1的编码装置，其特征在于

所述输出部将所述输出数据作为将被记录在记录介质上的数据而发送。

3.如权利要求1的编码装置，其特征在于

所述调制规则应用部是RLL规则应用部，其通过对所述用户数据应用游程长度受限RLL规则来处理所述用户数据，并且从而获得RLL编码序列数据作为所述应用了调制规则的编码序列数据。

4.如权利要求1的编码装置，其特征在于

所述调制规则应用部是MTR规则应用部，其通过对所述用户数据应用最大转变游程MTR规则来处理所述用户数据，并且从而获得MTR编码序列数据作为所述应用了调制规则的编码序列数据。

5.一种解码装置，其特征在于包括：

提取部(21)，其接收输入数据，其中所述输入数据是通过将低密度奇偶校验LDPC奇偶序列数据的奇偶校验分布在应用了调制规则的编码序列数据内获得的，所述应用了调制规则的编码序列数据是通过根据预定规则将用户数据调制为由逻辑1和逻辑0构成的数据码序列而获得的，并且所述提取部执行对所述应用了调制规则的编码序列数据和所述奇偶校验的分离和提取；

交织部(22)，其对所提取的应用了调制规则的编码序列数据进行交织，并且从而获得初级交织序列数据；

LDPC解码部(23)，其通过使用所述初级交织序列数据和所述奇偶校验来执行LDPC解码处理，并且获得纠正过的交织序列数据；

解交织部(24)，其对所述纠正过的交织序列数据进行解交织，并且获得纠正过的应用了调制规则的编码序列数据；以及

调制规则去除部(25)，其对所述纠正过的应用了调制规则的编码序列数据进行处理，从而去除其调制规则。

6.如权利要求5的解码装置，其特征在于

所述提取包括接收从记录介质读取的数据作为输入数据。

7.如权利要求5的解码装置，其特征在于

所述应用了调制规则的编码序列数据是应用了游程长度受限RLL规则的RLL编码序列数据。

8.如权利要求5的解码装置，其特征在于

所述应用了调制规则的编码序列数据是应用了最大转变游程MTR规则的MTR编码序列数据。

9.一种信息记录和重现装置，其特征在于包括：

调制规则应用部(11)，其根据预定规则将用户数据调制为由逻辑1和逻辑0构成的数据码序列，并且获得应用了调制规则的编码序列数据；

第一交织部(12)，其对所述应用了调制规则的编码序列数据进行交织，并且获得交织序列数据；

LDPC奇偶校验产生部分(13)，其对所述交织序列数据进行低密度奇偶校验LDPC编码处理，并且获得LDPC奇偶校验序列数据；

插入部(14)，其以分布的方式将所述LDPC奇偶校验序列数据的奇偶校验插入所述应用了调制规则的编码序列数据，并且获得输出数据；

输出部(15)，其发送所述输出数据以用于记录在记录介质上；

提取部(21)，其接收输入数据，所述输入数据是从所述记录介质重现的，并且其中低密度奇偶校验(LDPC)奇偶序列数据的奇偶校验被分布在所述应用了调制规则的编码序列数据内，并且所述提取部执行对所述应用了调制规则的编码序列数据和所述奇偶校验的分离和提取；

第二交织部(22)，其对所提取的应用了调制规则的编码序列数据进行交织，并且从而获得初级交织序列数据；

LDPC解码部(23)，其通过使用所述初级交织序列数据和所述奇偶校验来执行LDPC解码处理，并且获得纠正过的交织序列数据；

解交织部(24)，其对所述纠正过的交织序列数据进行解交织，并且获得纠正过的应用了调制规则的编码序列数据；以及

调制规则去除部(25)，其对所述纠正过的应用了调制规则的编码序列数据进行处理，并且从而去除其调制规则。

10.如权利要求9的信息记录和重现装置，其特征在于

所述应用了调制规则的编码序列数据是RLL编码序列数据。

11.如权利要求9的信息记录和重现装置，其特征在于

所述应用了调制规则的编码序列数据是MTR编码序列数据。

12.一种编码方法，其特征在于包括：

在调制规则应用部中根据预定规则将用户数据调制为由逻辑1和逻辑0构成的数据码序列，并且获得应用了调制规则的编码序列数据；

在交织部中对所述应用了调制规则的编码序列数据进行交织，并且获得交织序列数据；

在LDPC奇偶校验产生部中对所述交织序列数据进行低密度奇偶校验LDPC编码处理，并且由此获得LDPC奇偶校验序列数据；

在插入部中以分布的方式将所述LDPC奇偶校验序列数据的奇偶校验插入所述应用了调制规则的编码序列数据，并且获得输出数据；和

从输出部发送所述输出数据。

13.一种解码方法，其特征在于包括：

在提取部中接收输入数据，其中所述输入数据是通过将低密度奇偶校验LDPC奇偶序列数据的奇偶校验分布在应用了调制规则的编码序列数据内而获得的，并且执行对所述应用了调制规则的编码序列数据和所述奇偶校验的分离和提取；

在交织部中对所提取的应用了调制规则的编码序列数据进行交织，并且从而获得初级交织序列数据；

在LDPC解码部中通过使用所述初级交织序列数据和所述奇偶校验来执行LDPC解码处理，并且获得纠正过的交织序列数据；

在解交织部中对所述纠正过的交织序列数据进行解交织，并且获得纠正过的应用了调制规则的编码序列数据；以及

在调制规则去除部中对所述纠正过的应用了调制规则的编码序列数据进行处理，并且从而去除其调制规则。

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