CN101114494B - 分析光盘错误的方法与光盘重现装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种错误分析装置,其尤其适应于储存媒体,比如光盘。本发明在重现光盘数据的过程中,通过对错误旗标执行一类编码操作(如交错配置(interleaving)操作),来获取光盘中错误的数量及错误的分布状况。
Description
技术领域
本发明涉及一种错误分析装置,尤其涉及一种适用于储存媒体(如光盘)的错误分析装置。
背景技术
对储存媒体(如CD、DVD、DVD+、DVD-、DVD-RAM、HD-DVD、蓝光激光光盘(Blu-ray disc)或类似介质)而言,如果能够详知其质量,将是十分有帮助的。一种详知光盘质量的方法就是取得光盘中错误的数量和分布状况。通过对该错误状况的的分析,可以辨别是储存装置的原因还是光盘本身的原因而导致错误发生。储存装置制造商和光盘制造商可以依据该错误分析结果分别改进各自的产品。
一般而言,当光驱读取光盘时,本发明下文中所定义“丛发错误”实质上由光盘本身的缺陷而引起。相对而言,另一种“随机错误”则主要由储存装置而引起。为了监控储存或写入的质量,在运算错误总量的时候,需要略去那些由于光盘本有缺陷而导致的丛发错误。
本发明中又定义以下名称。错误字节指其中至少有一位出现错误值的字节。错误丛指任意两个错误字节之间的正确字节的数量值不多于预定数量值m(通常m=2)的字节序列。错误丛的长度定义为被连续的正确字节序列(即至少具有m+1个(通常是3个)正确字节)所间隔开的第一个错误字节与同样被连续的正确字节序列(即至少具有m+1个(通常是3个)正确字节)的最后一个错误字节之间的总字节数。图1是光盘错误丛范例的示意图。在该图所示范例中,错误丛的长度为10个字节。另外,该错误丛中错误字节数为7。
长度大于或等于n(通常n=40)个字节的错误丛可以称为丛发错误。另一方面,长度小于40个字节的错误丛称为随机错误。在数据重现过程中,需要一种能够获得不同类型错误信息的方法,诸如包括丛发错误和随机错误在内的不同类型错误的数量和分布状况的错误结构,可用于评估储存或写入的质量,或用于其它方面的应用。
发明内容
本发明目的之一是提供一种错误分析方法,其尤其适用于储存媒体(如光盘)。根据本发明的方法在对光盘数据译码过程中,对错误旗标执行一类编码操作,藉此取得光盘中错误的数量及其分布状况。
本发明的另一目的是提供一种错误分析装置,其尤其适用于储存媒体(如光盘)。本发明的装置具有用于在数据译码过程中对错误旗标执行类编码操作的单元,藉此获取错误的数量及其分布状况。
根据本发明的一方面,光盘错误分析方法包括以下步骤:获取记录于光盘上数据的错误信息(如错误旗标);将该错误信息写入缓冲器并从该缓冲器中读取出该错误信息,以使被读出的错误信息具有记录于光盘储存的数据的格式;以及分析所读取的错误信息。具体而言,在光盘数据重现过程中,对记录于光盘上的数据执行解除交错配置。在本发明的方法中,错误旗标被执行以交错配置,并计算该等被交错配置的错误旗标,藉此取得光盘错误的数量及分布状况,以便应用于光盘错误的统计及/或分析。
根据本发明的另一方面,光盘错误分析装置包括一交错配置单元以及一错误率控制器。在通过解除交错配置操作重现记录于光盘的数据的过程中,该错误率控制器接收该数据的错误信息并请求该交错配置单元对错误信息(如错误旗标)执行交错配置操作。该被交错配置的错误信息可用于该光盘错误的统计及/或分析。
综上所述,通过本发明所揭示的方法与装置,可以统计及/或分析光盘包括丛发错误和随机错误在内的不同类型错误的数量和分布状况,从而进一步改善光盘的存取效能。
附图说明
参考多个附图、借助于本实用新型的非限制性实施例详细介绍本实用新型:
图1为本发明光盘的错误丛的概略示意图;
图2为说明性图式,用以显示蓝光激光光盘的数据重现过程;
图3为方块图,大致显示依据本发明的具有错误分析器的记录和重现装置;
图4A为方块图,大致显示依据本发明一实施例的错误分析器的结构;
图4B为方块图,大致显示依据本发明另一实施例的错误分析器的结构;
图5为蓝光激光光盘LDC块的结构示意图;
图6为LDC簇错误旗标映像图的结构示意图;
图7显示图6所示的LDC簇错误旗标映射图经过根据本发明二步交错配置操作处理后的情形;
图8为LDC无解旗标映像图的结构示意图;
图9为蓝光激光光盘的BIS块的结构示意图;
图10为BIS簇错误旗标映像图的结构示意图;
图11为BIS无解位映像图的结构示意图;
图12显示LDC错误旗标和BIS错误旗标的撷取序列的示意图;
图13为HD-DVD ECC区块的结构示意图;
图14为HD-DVD ECC区块错误旗标映像图的结构示意图;
图15A显示PO无解旗标映像图的结构示意图;以及
图15B显示PI无解旗标映像图的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合图式对本发明进行详细阐述。
在错误分析领域中,符号错误率(symbol error rate,SER)被定义为各数据单元(如错误校正码(ECC)簇)中错误字节的总数量除以该等数据单元中的字节总数量,其可以用下列公式(1)表示:
该公式中,M代表一个ECC簇中的数据字节总数量。例如,在蓝光激光(Blu-Ray)标准下,一个ECC簇的数据字节总数量是76880,因此,M值为76880。
另外,在错误分析中还会经常用到随机符号错误率(random symbol errorrate,RSER),其通过排除长度大于或等于n个字节(以丛发错误为例,n通常取40)的错误丛而运算得出,可表示为下述公式(2):
图3显示依据本发明并具有错误分析器的记录和重现装置。如图所示,光盘1由主轴马达2旋转,该马达2由电机驱动器3驱动。该电机驱动器3由伺服电路4控制。用于读取/写入上述光盘1的读写头5也经由上述电机驱动器3而受伺服电路4所控制。在数据读取过程中,经由读写头5从光盘1读取的数据通过放大器6放大,再被传送至数据译码器7和地址译码器12。该数据译码器7对数据执行解调、解除交错配置(如图2所示)以及错误校正操作。该地址译码器12获取上述光盘1所记录的地址信息。然后将该已译码的数据和地址信息反馈回伺服电路4。缓冲器管理器9将已译码的数据储存至数据缓冲器10,并通过主机接口11将其传递给主机。为将数据记录于光盘1,数据被传送至数据编码器13。该数据编码器13在待记录的数据上附加ECC码,并对该数据执行交错配置和调变操作。之后,前述已编码的数据通过读写头5而写入光盘1。该读写头5的功率由一激光控制电路14控制。依据本发明,该记录和再生装置还包括一错误分析器8。后文将对该错误分析器8进行进一步详细阐述。
图4A为依据本发明一实施例的错误分析器8的方块图。该错误分析器8包括错误率控制器80、交错配置单元81、错误缓冲器82以及错误计数器84。
在数据重现过程中,数据译码器7所产生的译码结果被存入错误缓冲器82中,该译码结果包括错误旗标(位)和无解旗标(位),其中错误旗标指示相应码字中是否存在错误,无解旗标指示该错误是否无法被改正。
错误分析器8的错误率控制器80从错误缓冲器82中读取错误旗标和无解旗标,以运算每一ECC簇的随机错误率和丛发错误率。交错配置单元81具有写地址产生器811及读地址产生器813。该写地址产生器811依据来自数据译码器7的码字数量及/或错误位置数量,顺序产生用于将错误旗标和无解旗标写入错误缓冲器82的写地址。读地址产生器813依据与光盘中储存的数据的顺序相对应的顺序,产生读地址用以获取存于错误缓冲器82中的错误旗标和无解旗标。根据写地址产生器811产生的写地址和读地址产生器813产生的读地址于错误缓冲器82储存和读取错误旗标和无解旗标后,这些旗标在解除交错配置前,以ECC数据的格式配置。错误计数器84在错误率控制器80控制下,运算全部错误的总数量、全部随机错误的总数量或全部丛发错误的总数量。在一般情况下,错误的总数量等于随机错误的总数量与丛发错误的总数量的和。根据上述全部错误的总数量、全部随机错误的总数量及全部丛发错误的总数量,可以获得符号错误率(SER)和随机符号错误率(RSER)。
错误率控制器80接收来自数据译码器7的错误旗标和无解旗标,并通过该写地址产生器811产生的写地址,将该等旗标储存于该错误缓冲器82中。在数据译码器7将一ECC簇全部译码后,该错误率控制器80触发读地址产生器813产生读地址,以便依照与记录于光盘1的数据顺序相对应的顺序,获取储存于错误缓冲器82中的旗标。错误计数器84计数该等旗标。在该错误率控制器80获取到该完整ECC簇的错误旗标和无解旗标(该等旗标用于计算SER和/或RSER)后,该错误缓冲器82中被该ECC簇的旗标所占据的空间即被释放,因此可以储存来自该数据译码器7的下一个ECC簇的错误旗标和无解旗标。例如,当错误缓冲器82有足够的空间用以储存下一个ECC簇的错误旗标和无解旗标时,该错误率控制器80通知该数据译码器7继续译码由该光盘1重现的数据;否则,该错误率控制器80请求数据译码器7暂停译码。再如,当错误缓冲器82接收到一个完整ECC簇的错误旗标和无解旗标时,该错误率控制器80通知错误计数器84计数该全部错误的总数量、随机错误的总数量及丛发错误的总数量;否则,该错误率控制器80请求错误计数器84停止计数。为分析错误结构,应获知ECC簇的边界。
图4B概略显示依据本发明另一实施例的错误分析器的结构方块图。该实施例和图4A所示实施例的主要差异在于该错误缓冲器821与数据缓冲器10结合在一起,亦即分出该数据缓冲器10的一部分作为错误缓冲器821。在本实施例中,对于错误缓冲器821的存取(写入与读取)是经由缓冲器管理器9实行。
如前所述,交错配置单元81对ECC簇的错误旗标和无解旗标执行再交错配置操作,因此可以得到对应记录于光盘1的数据格式的储存错误旗标和无解旗标。藉此,不仅可以计算出错误的数量,还可以观察到错误的分布状况。相应地,SER和RSER也可经由计算而获知。
以下将对地址产生作进一步详细阐述。以一蓝光激光光盘为例,缓冲器82分成四部分:LDC错误缓冲器,用于储存LDC簇的错误旗标;LDC无解旗标缓冲器,用于储存LDC簇的无解旗标;BIS错误缓冲器,用于储存BIS簇的错误旗标;以及BIS无解旗标缓冲器,用于储存BIS簇的无解旗标。
图5显示蓝光激光光盘的LDC块的结构,该LDC块将由数据译码器7译码。如图所示,该LDC块中L行的216个数据字节从头依次编号为:C0,L,C1,L,C2,L,…,C215,L,此处行数值L的范围为0至303。该LDC块的每一行还包括32个奇偶校验字节,编号为P216,L,P217,L,P218,L,…,P247,L
图6显示一LDC错误旗标(位)映像图的结构。在本实施例第一交错配置阶段,错误旗标以错误旗标映射图的格式写入该缓冲器82中。该第一交错配置阶段可用下列公式以数学方式表示。图5所示LDC块的字节CR,L或PR,L的错误旗标(位)ER,L,以下列形式被写入该LDC错误缓冲器:
列:Q=2×R+mod(L,2) 0≤Q≤495 (3)
行:P=div(L,2) 0≤P≤151 (4)
前述公式中,R代表LDC块的列数,Q和P分别代表在第一交错配置阶段的LDC簇的列数和行数。
第二交错配置阶段是读出储存于该LDC错误缓冲器中的错误旗标(位)。
图6中第二交错配置阶段处理LDC簇错误旗标映像图的程序如图7所示。在第二交错配置阶段,每个错误旗标均被向左移动mod(3×div(Q,2),152)个单位,同时,从左侧移出的错误旗标按照移出次序又从数组右侧重新填入。读地址产生器813产生的地址使错误率控制器可依据在第二交错配置阶段获知的顺序读出错误旗标。通过计算读地址,可以将该LDC错误旗标储存于该LDC错误缓冲器并从中取出,从而执行第二交错配置阶段。后文将对该过程进行进一步阐述。
该读地址产生器813依据下面方式产生地址:从第一列(Q=0)开始,逐渐增至最后一列(Q=495)结束。对每一列而言,错误旗标的地址又从mod(3×div(Q,2),152)开始读出,以1为单位逐步增大计数至151,然后再从0计数至mod(3×div(Q,2),152)-1。以此种方式,储存于该LDC错误缓冲器中的错误旗标按照与记录序列相一致的次序被依序读出,以用于错误计算。
图8显示LDC无解旗标(位)映像图的结构。如图8所示,在该LDC无解旗标(位)映像图中的304个无解旗标(位)从左起依次为NS0,NS1,…,NSL,…,NS303,其与该LDC块中的304个码字相对应。从数学上而言,从该LDC错误缓冲器中读取该错误旗标Eq,p用于错误计算时,亦从该LDC无解位缓冲器读出对应的无解旗标NSw。该LDC错误旗标Eq,p和该LDC无解旗标NSw间的关系可以用下面的公式表示:
w=2×p+mod(q,2) (5)
上述公式中,w为对应的LDC码字数值,其范围为0至303。
上述算则是作为范例加以说明,亦可利用其它算则。例如,如果该LDC错误旗标映像图的最终格式在第一交错配置阶段即取得,换言之,即该LDC错误旗标映像是以图7所示的下方格式被写入该LDC错误缓冲器中,则在第二交错配置阶段只需依序读出该LDC错误旗标即可。
图9显示将由数据译码器7译码的BIS块的结构。如图所示,该BIS块的每行均有30个信息字节,该等字节从每行顶端依次编号为B0,H,B1,H,B2,H,…,B29,H,其中的H代表BIS码字数值,也就是行数(0至23)。通过远程RS编码,提供BIS块每行32个奇偶校验字节。该等奇偶校验字节编号为Pb30,H,Pb31,H,Pb32,H,…,至Pb61,H。
图10是BIS错误旗标映像图的结构示意图。如图所示,该错误旗标映射图与BIS簇映射图相对应。就数学上而言,原为BIS块格式的BIS错误旗标交错配置成BIS簇格式,该交错配置过程可以借助下列公式表示。该BIS块中字节BV,H或PbV,H中的错误旗标DV,H以下面的形式存BIS错误缓冲器:
每个单元 u=mod({div(V,2)+8-div(H,3)},8)+8×mod(V,2) (6)
每列 r=div(V,2) (7)
每行 e=mod({H+div(V,2)},3) (8)
该公式中,V代表该BIS块的相应列数(0至61)。
该错误旗标数s的值为:
s=(u×31+r)×3+e (9)
其给出了该BIS块的错误旗标Ds的序号,该序号表示BIS块的错误旗标Ds按照对应BIS簇写入光盘的顺序而交错配置的顺序。该错误旗标数代表取得储存于缓冲器中的BIS错误旗标的序列读地址,该BIS错误旗标数用于错误计算。该错误旗标数s的范围是0~1487,其表示数据被储存于光盘的次序。
图11显示BIS无解旗标映像图的结构。如图所示,该BIS无解旗标映射图中有24个无解旗标,该等旗标从左边依次编号为NSb0,NSb1,…,NSbH,…,NSb23,其与该BIS块的24个码字相对应。当从BIS错误缓冲器中读取出错误旗标Ds用于错误运算时,相对应的无解旗标NSbt也被从该BIS无解缓冲器中读出。该BIS错误旗标数s与BIS无解旗标数t间的关系可以用下面的演绎公式推导得到:
u=div(s,93) (10)
r=div(mod(s,93),3) (11)
e=mod(mod(m,93),3) (12)
t=mod(24-3×mod(u,8)+3×(r+div(((2-e)+mod(r,3)),3))
+e-mod(r,3),24) (13)
该公式中的t为对应的BIS的码字数,其范围为0~23。
请返回参见图2,该ECC簇通过对LDC簇和BIS簇执行多任务构成。同理,从该LDC错误缓冲器中读出的LDC错误旗标被分成四组,每组有38行。然后,来自该BIS簇错误缓冲器的3行BIS错误旗标被分别插入LDC错误旗标组的间,因此,该LDC错误旗标组和该BIS错误旗标交替排列(如图12所示)。
为简化错误分析器8的复杂性,可以忽略BIS簇的错误,因为在一155字节的记录帧中,只有三个字节的BIS数据(如图2所示)。在此种情况下,错误计算时就只需考虑LDC簇的错误旗标。因此,由公式(1)表达的SER可以简化为:
其中,MLDC表示一个LDC簇中的数据字节总数量。
此外,公式(2)表达的RSER可以简化为:
除蓝光激光光盘外,该发明也同样适合于其它储存媒体(如HD-DVD光盘)。图13显示将被数据译码器7译码的一HD-DVD ECC区块的结构。对每个ECC区块而言,每行中的208个信息字节从每行顶端依次编号为B0,L,B1,L,B2,L,…,B207,L,其中L代表ECC区块的行数(0~363)。每列中的364个信息字节从每列左边依次编码为BR,0,BR,1,BR,2,…,BR,363,其中,R代表ECC区块的列数(0~207)。该ECC区块包括172×2×192个字节的信息栏,172×2×16个RS(里德-索洛蒙码)外部编码PO(外部同位码),以及208×2×10个RS内部编码PI(内部同位码)。
同样,为描述用于该HD-DVD错误旗标交错配置地址产生程序,错误缓冲器82被分成三部分:ECC错误缓冲器,用于存取ECC区块的错误旗标;PO无解旗标缓冲器,用于存取ECC区块的PO无解旗标,以及PI无解旗标缓冲器,用于存取ECC区块的PI无解旗标。
图14显示ECC错误旗标映像图的结构。如图所示,该错误旗标映射图与经由交错配置处理后的ECC区块的映射图相对应。与该ECC区块(参阅图13)中的字节BR,L相对应的错误旗标GR,L依据下述按数学方法表达的规则,放置于ECC错误缓冲器:
每列R’=2×R+div(L,182)+div(R,6)for R<=191,以及
R’=(2×(R-192)+div(L,182))×13+12for R>191
(16)
每行L’=mod(L,182) (17)
该公式中的R’和L’分别代表该ECC错误缓冲器的列数和行数。其后,错误旗标GR’,L’被逐个取出用于错误计算。该ECC错误缓冲器的撷取顺序从顶列(R’=0)开始,至底列(R’=415)结束;每一列中,又从左边(L’=0)的字节开始撷取,到右边(L’=181)的字节结束。完全取出一列中的全部182个字节后,就依序取第二列,直至完全取出ECC区块中的全部416列。因此,取的顺序可推导为182×R’+L’。
图15显示HD-DVD盘片的ECC区块的PO无解旗标映射图和PI无解旗标映像图的结构。该PO无解旗标映射图中的364个PO无解旗标从左边开始依次编号为NSpo0,NSpo1,…,NSpo363,该编号与图13中所示的ECC区块的364行相对应。PI无解旗标映射图中的2×208个PI无解旗标从左边开始依次编号为NSpi0,0,NSpi0,1,…,NSpi0,207,以及Nspi1,0,Nspi1,1,…,Nspi1,207。如图13所示,PI无解旗标映射图中的第一列与该ECC区块中的左半列相对应,PI无解旗标映射图中的第二列与该ECC区块中右半列相对应。当从ECC错误缓冲器中读出错误旗标GR’,L’用于错误计算时,相对应的PO无解旗标NSpo1和PI无解旗标位NSpih,r也分别被从PO无解旗标缓冲器和PI无解旗标缓冲器中读出。错误旗标G R’,L’和PO无解旗标NSpo1以及PI无解旗标NSpih,r的关系可借助下述公式得到:
if mod(div(R’,13),12)==0
l=L’+182×mod(div(R’,13),2)
h=mod(div(R’,13),2)
r=192+div(R’,13×2)
else if mod(div(R’,13),12)≠0
1=L’+182×mod(R’+div(R’,13),2)
h=mod((R’-div(R’,13)),2)
r=div((R’-div(R’,13)),2)(18)
如上所述,本发明的方法及装置在光盘数据的重现过程中,对被译码的错误信息(如错误旗标和无解旗标)执行交错配置操作程序,藉此取得光盘中错误的数量及其分布情况,并将其应用于分析光盘的质量和/或记录质量。
Claims (24)
1.一种用于在重现记录于光盘的原始数据时分析光盘错误的方法,其包括以下步骤:
获取数据的错误信息,该错误信息为第一格式;
以第一序列将该错误信息写入缓冲器,并以与该第一序列不同的第二序列从缓冲器读取该错误信息,以使读取的错误信息具有与该第一格式不同的第二格式;以及
分析该读取的错误信息,
其中该第二序列与记录于光盘的原始数据的序列相对应。
2.如权利要求1所述的方法,其中该错误信息包括相应于该数据中各字节的错误旗标,每一错误旗标指示其相应的字节是否错误。
3.如权利要求2所述的方法,其中该错误信息还包括无解旗标,每一无解旗标表示其相应的错误是否可以解决。
4.如权利要求1所述的方法,其中是先以该第一序列将该错误信息写入缓冲器,其后以该第二序列从该缓冲器中读出该错误信息将该错误信息交错配置。
5.如权利要求1所述的方法,其中是在分析步骤中计数错误。
6.如权利要求5所述的方法,其中是在分析步骤中获取到错误的数量。
7.如权利要求5所述的方法,其中是在分析步骤中获取错误的分布状况。
8.如权利要求5所述的方法,其中是在分析步骤中获取错误的符号错误率(SER)。
9.如权利要求5所述的方法,其中是在分析步骤中获取错误的随机符号错误率(RSER)。
10.如权利要求1所述的方法,其中该光盘选自Blu-Ray、HD-DVD、CD、DVD+、DVD-或DVD-RAM光盘片。
11.一种光盘重现装置,其包括:
主轴马达,用于驱动光盘;
马达驱动器,用于驱动该主轴马达转动;
伺服电路,用于控制该马达驱动器;
读写头,用于读取光盘,以重现记录于光盘的原始数据;
数据译码器,用于译码该原始数据,并产生第一格式的错误信息;
第一缓冲器;
第二缓冲器;
缓冲器管理器,用于将已译码的数据存入第一缓冲器;以及
错误分析器,用于接收数据的该第一格式的错误信息,并通过以第一序列将该错误信息写入该第二缓冲器,再以与该第一序列不同的第二序列从该第二缓冲器读出该错误信息以使其具有与该第一格式不同的第二格式,并对该读出的错误信息进行分析,
其中该第二序列与记录于光盘的原始数据的序列相对应。
12.如权利要求11所述的装置,其中错误分析器包括:
交错配置单元,用于执行交错配置操作;以及
错误率控制器,用于接收第一格式的错误信息,并将该错误信息提供给该交错配置单元,以进行交错配置,从而将该错误信息转换为第二格式。
13.如权利要求12所述的装置,其中该交错配置单元通过以第一序列将该错误信息写入第二缓冲器并以第二序列将该错误信息从该第二缓冲器读出来执行交错配置操作。
14.如权利要求13所述的装置,其中该交错配置单元包括:写地址产生器,用其产生写地址,以通过该写地址以该第一序列将错误信息写入该第二缓冲器;以及读地址产生器,用其产生读地址,以通过该读地址以该第二序列读出储存于该第二缓冲器中的错误信息。
15.如权利要求12所述的装置,其中该错误分析器还包括错误计数器,其用于计算该错误信息。
16.如权利要求15所述的装置,其中是通过错误计数器计算错误信息以取得错误的数量。
17.如权利要求15所述的装置,其中通过错误计数器计算错误信息以取得错误的分布情况。
18.如权利要求15所述的装置,其中是根据错误计数器的结果而计算得到符号错误率。
19.如权利要求15所述的装置,其中是根据错误计数器的结果而计算得到随机符号错误率。
20.如权利要求11所述的装置,其中该错误信息包括分别对应于数据中各字节的错误旗标,每一错误旗标指示其相应的字节是否有错误。
21.如权利要求20所述的装置,其中该错误信息还包括无解旗标,每一无解旗标指示其相应的错误是否可以解决。
22.如权利要求11所述的装置,其中该光盘是选自蓝光激光光盘、HD-DVD、CD、DVD+、DVD-或DVD-RAM。
23.如权利要求11所述的装置,其中该第一缓冲器与该第二缓冲器相互分离。
24.如权利要求11所述的装置,其中该第一缓冲器是与该第二缓冲器结合。
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