CN101908356B

CN101908356B - 一种双调制编码方法

Info

Publication number: CN101908356B
Application number: CN2009100852301A
Authority: CN
Inventors: 倪屹; 裴京; 潘龙法; 徐海峥; 陆达; 刘海龙; 刘相伟
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: CN101908356A

Abstract

本发明公开了一种双调制编码方法，所述方法包括以下步骤：A、对二进制数据进行游长受限RLL(d，k)或M阶RLL(d，k)调制编码，在所述调制编码中，降低参数d的值和/或增大参数k的值；B、将经过步骤A调制编码后的数据进行阶次调制，生成游程序列和阶次序列。本发明通过在调制编码过程中降低参数d的值和/或增大参数k的值，可实现高码率的调制编码，从而提高数字光盘的记录密度，增大存储容量。

Description

一种双调制编码方法

技术领域

本发明涉及数字存储技术领域，特别是涉及一种双调制编码方法。

背景技术

传统的数字光存储产品(如CD(Compact Disc，光盘)，DVD(Digital Versatile Disc，数字通用光盘)，BD(Blue-ray Disc，蓝光光盘))采用的调制编码都是二进行制的RLL(d，k)(Run LengthLimited，游长受限)调制编码，其中d和k是指两个相邻1之间0的个数最少d个，最多不超过k个。比如CD采用的是码率为8/17的RLL(2，11)EFM(Eight to Fourteen Modulation，8位-14位调制)码，DVD采用8/16RLL(2，11)EFMplus(8位-16位调制)码，BD采用2/3RLL(1，7)PP(Parity Preserving，奇偶保留)码。而多阶光存储技术多采用M-aryRLL(d，k)调制编码。其中M是每个长度游程可实现的阶次数。d和k分别指经过调制编码后的数据序列中连续两个非零数字之间0的个数最少d个，最多k个。

在数字存储产品中，用户数据是以记录符的微观形态的变化来表示。在传统数字光存储产品中，用户数据以记录符长度的变化来表征经过调制后的二进制数据序列。在多阶数字存储产品中，可以通过改变记录符除长度外的微观结构来表征记录符的多阶，比如可以通过改变记录符的宽度或者深度来实现记录符的多阶，或者可以通过在记录符内部插入子坑或者子岸来实现实现多阶，从而提高记录符密度，提高存储容量。但是，不同游程长度记录符的裕度不同，因此，可实现的阶次不完全相同。比如长游程记录符可以是10阶，然而短游程记录符记录符只能实现2阶或者3阶。因此，RLL(d，k)码不能直接在所述多阶数字存储产品中直接应用，同时M-ary(d，k)码中所有游程实现的阶次都是M。因此，M-ary(d，k)码在多阶数字存储产品中应用具有局限性。

此外，传统数字光盘存储产品采用的调制编码RLL(d，k)中参数d的值都大于等于1，因为C(1，∞)＝0.6942，C(2，∞)＝0.5515所以可实现的最大码率小于等于0.6942，从而造成数字光盘的记录密度和存储容量都较低。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种双调制编码方法，通过实现高码率的调制编码，以克服现有技术中数字光盘的记录密度和存储容量较低的缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种双调制编码方法，所述方法包括以下步骤：A、对二进制数据进行游长受限RLL(d，k)或M阶RLL(d，k)调制编码，在所述调制编码中，降低参数d的值和/或增大参数k的值；B、将经过步骤A调制编码后的数据进行阶次调制，生成游程序列和阶次序列。

其中，所述步骤B包括：B11、合并降低参数d的值后产生的短游程与所述短游程相邻游程，形成相对长游程的多阶。

其中，在步骤B11之后，还包括：B12、合并在步骤B11调制后产生的短游程多阶与相邻游程，形成相对长游程多阶。

其中，在步骤B11之后，还包括：B13、合并在步骤B11调制后产生的连续短游程多阶，形成相对长游程多阶。

其中，所述步骤B包括：B21、拆分增大参数k的值后产生的长游程，形成多个相对短游程的多阶。

其中，在步骤B之后，还包括：C、根据所述游程序列和阶次序列，控制激光记录器以形成记录符并实现多阶，其中，游程序列用于控制记录符的游程长度，阶次序列用于控制记录符的微观结构的变化。

其中，在步骤A之前，还包括：将用户数据进行纠错编码，形成二进制数据。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

本发明通过在调制编码过程中降低参数d的值和/或增大参数k的值，可实现高码率的调制编码，从而提高数字光盘的记录密度，增大存储容量。

附图说明

图1为本发明实施例的一种双调制编码方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例的一种双调制编码方法如图1所示，首先对经过纠错编码后的二进制数据进行RLL调制编码，然后将经过RLL调制编码后的数据进行阶次调制，生成游程序列和阶次序列，分别用于控制母盘激光记录器进行记录符长度和微观结构的形成。参照图1，本实施例包括以下步骤：

步骤s101，将用户数据进行纠错编码，形成二进制数据。

步骤s102，对二进制数据进行RLL(d，k)或M阶RLL(d，k)调制编码，在所述调制编码中，降低参数d的值和/或增大参数k的值。

为了满足数字存储信道限制，本实施例采用RLL调制编码对二进制数据进行调制。为了提高数字存储产品的记录密度和存储容量，应该提高RLL调制编码的码率。根据RLL(d，k)码的可实现最高码率和参数d，k的关系，本实施例采取以下方式来提高RLL调制编码的码率：a)保持k不变，d值越小，则可实现的最大码率越大。C(2，∞)＝0.5515，C(1，∞)＝0.6942，C(0，∞)＝1.0000，因此为了提高游程调制编码的码率，本实施例可以故意降低d值来获取高码率的调制码。b)保持d不变，k值越大，则可实现的最大码率越大。因此为了提高调制编码的码率，本实施例可以故意增大k值。

步骤s103，将经过步骤s102调制编码后的数据进行阶次调制，生成游程序列和阶次序列。

本实施例中故意降低参数d以提高可实现码率，因此，游程序列中会出现长度不满足存储信道限制的短游程。记录层中会出现相应的的长度不满足系统性能要求的短记录符。比如降低d＝0，游程序列中会存在长度为1T的游程，本实施例所述的数字多阶存储产品所采用的1T的记录符长度为178nm，因此，记录层中会出现长度178nm的记录坑或岸。此长度的记录符对于读出光斑来说太小，以至读出信号的幅值衰减幅度高，受周围记录符读出信号的影响，产生码间干扰。码间干扰的存在，会增加信号识别系统的误码率。降低d值，会导致不满足系统性能要求的短记录符与相邻记录符码间干扰的存在，降低信号读出质量，增加系统的误码率。为确保系统的误码率达到要求，提高信号读出质量，不满足系统性能要求的短记录符不应该存在与游程序列中，但是，为了提高调制编码的码率和记录密度，又故意降低d值，会导致所述短记录符的存在。本实施例中步骤s102调制编码后的阶次调制用于解决所述矛盾。

本实施例中故意增大参数k值以提高可实现码率，因此，游程序列中会出现长度很大的游程。例如，设定参数k值为15，则记录序列中出现的最大游程长度为16T，记录层中会出现相应的16T的记录符。在传统二值数字记录产品中，CD的最长记录符长度为11T，DVD的最小记录符长度为11T，BD的最小记录符长度为8T。在数字存储产品中，参数k值会影响系统的时钟恢复精度。每个数字存储产品的时钟恢复精度是确定的，即可恢复的数字序列的长度是确定的。一旦记录符长度超过该产品可恢复数字序列的长度后，将会影响系统的时钟恢复精度，带来时钟恢复误差，从而影响读出信号，降低误码率。因此，本实施例为了提高调制编码的码率，故意提高参数k值，会导致不满足信道限制的长游程出现，影响系统的时钟恢复精度。提高参数k值会引入时钟恢复误差，降低误码率。为确保系统的误码率达到要求，提高信号读出质量，超过一定长度的长记录符不应该存在与游程序列中，但是，为了提高调制编码的码率和记录密度，又故意增大k值，会导致不满足信道限制的超过一定长度记录符的存在。本实施例中步骤s102调制编码后的阶次调制用于解决所述矛盾。

步骤s104，根据所述游程序列和阶次序列，控制激光记录器以形成记录符并实现多阶，其中，游程序列用于控制记录符的游程长度，阶次序列用于控制记录符的微观结构的变化。本实施例中阶次调制的输入数据是经过步骤s102调制编码后的二进制数据序列，利用合并短游程，切分长游程的思想，阶次调制的输出数据是两个数据序列：游程序列(RS)和阶次序列(LS)。游程数据序列中的元素(RS_i)用于控制第i个记录符的游程长度，对应的阶次数据序列元素(LS_i)用于控制第i个记录符的微观结构的变化，从而实现记录符的阶次。

本实施例中阶次调制的基本思想是合并短游程，切分长游程解决由于降低d值、增大k值而带来的不满足系统要求和信道限制的游程问题。其中，在步骤s103中，具体采用以下步骤解决该问题：

步骤s1031，合并降低参数d的值后产生的短游程与所述短游程相邻游程，形成相对长游程的多阶。本实施例中阶次调制用以解决d降低后而产生的不满足系统性能要求的短游程问题。解决方式是通过合并所述短游程与相邻游程以形成相对长游程的多阶，来消除系统中的存在的由于降低d值后而出现的短游程。

步骤s1032，合并在步骤s1031调制后产生的短游程多阶与相邻游程，形成相对长游程多阶。本实施例在进行短游程合并的过程中，会遇到合并后短游程多阶的问题，因为短游程的裕度小，实现多阶后，阶次之间的区分度小，容易造成信号识别的误判，增加误码率。因此，在本实施例中要解决短游程多阶问题。短游程多阶问题的解决方式是采用合并短游程多阶与相邻游程为相对长游程多阶的方式。

步骤s1033，合并在步骤s1031调制后产生的连续短游程多阶，形成相对长游程多阶。本实施例在进行短游程合并的过程中，会出现连续短游程多阶问题，亦会影响系统读出信号，增加系统误码率。因此，在本实施例中要解决连续短游程多阶问题。连续短游程多阶问题的解决方式是采用合并连续短游程多阶为相对长游程多阶的方式。

步骤s1034，拆分增大参数k的值后产生的长游程，形成多个相对短游程的多阶。本实施例中阶次调制用以解决增大k值后而产生的不满足系统性能要求的长游程问题。解决方式是通过拆分所述长游程为2个或更多个相对短游程的多阶，来消除系统中由于增大k值后而出现的不满足信道限制的长游程。

下面通过一个具体实施例对本发明进行详细说明，为了提高码率和记录密度，本实施例采用RLL(d，k)码中，参数d降低为0，因此最小的游程长度为1T，本实施例数字多阶存储产品所采用的1T的记录符长度为178nm，因此，记录层中会出现长度178nm的记录坑或岸。此长度的记录符对于读出光斑来说太小，以至读出信号的幅值衰减幅度高，受周围记录符读出信号的影响，产生码间干扰。码间干扰的存在，会增加信号识别系统的误码率。

因此，1T的游程应该避免出现在游程序列中，用合并短游程的思想消除1T游程的存在。比如数据序列“...1100001...”的游程长度为1T和5T，利用合并短游程的思想，这两个游程合并为长游程的多阶6m(6T1阶)。

为了提高码率和记录密度，可以增大RLL(d，k)码的参数k值。本实施例采用码率为7/8的RLL(0，15)码，参数k值为15，则记录序列中出现的最大游程长度为16T，记录层中会出现相应的16T的记录符。在本实施例中系统采用的数字时钟恢复精度要求大于10T的长游程应避免出现在游程序列中，以提高系统的时钟恢复精度，降低误码率。

因此，大于10T的游程应该避免出现在游程序列中，用切分长游程的思想消除该类游程的存在。比如数据序列“...100000000000001...”的游程长度为14T，根据表1所示阶次调制情况，利用切分长游程的思想，这个游程被切分为两个相对短游程的多阶(9T5阶和5T0阶)。表1是本实施例采用的阶次调制码表，如下所示：

表1

短游程多阶的问题亦用阶次调制解决。本实施例中，数据序列“...1101...”的游程长度为1T和2T，利用合并短游程的思想，这两个游程合并为短游程的多阶3m(3T1阶)。由于3T的记录符裕度较小，实现多阶后阶次之间的区分度较小，因此将3T1阶作为一个整体与下一个游程进行合并形成长游程的多阶。比如数据序列“...1101000001...”的游程长度为3T1阶和6T，利用合并短游程的思想，这两个游程合并为长游程的多阶9B(9T2阶)。

表1给出了经过7/8 RLL(0，15)游程调制后阶次调制情况。其中2T～10T游程调制后保持不变，即为2T～10T 0阶。11～16T分别被拆分为两个游程，1个是9T5阶(9E)，另一个是(2～7T)0阶。xm表示是由两个游程合并而成，其中一个为1T，另一个为(x-1)T。比如数据序列“...1100000001...”表示为9m。本实施例中，短游程1T与相邻的(2～15)T游程合并和后形成(3～16)T多阶，即(3～16)m。其中的3～10m被调制为(3～10)T1阶，(11～16)m被切分为两个相对短游程，一个为9T6阶，另一个为(2～7)T 0阶。3T属于短游程，因此实现多阶后，阶次之间区分度较小，为了降低阶次区分的误码率，3T多阶即3m与相邻游程合并形成相对长游程的多阶。例如游程3m与(2～7)T被合并为(5～10)T2阶，即5B～10B。3m与(8～15)T合并后的长度超过10T，因此，被切分为8T5阶与(3～10)T0阶。同理，游程3m与(3～7)m合并为(6～10)T3阶，即6C～10C；3m与(8～14)m合并后的长度超过10T，因此，被切分为8T6阶与(3～9)T0阶。经过调制编码后，2m的存在方式都是与1个3T相连接，即“111001”，被合并为一个整体即5n。游程5n与(2～5)T合并为(7～10)T4阶，即7D～10D。5n与(7～12)T合并后的长度超过10T，因此，被切分为8T5阶与(5～9)T1阶。5n与6T合并为10T6阶与1T，该1T与后续游程合并。连续短游程“22222”被合并为10T5阶，即10E。

本实施例通过在调制编码过程中降低参数d的值和/或增大参数k的值，可实现高码率的调制编码，从而提高数字光盘的记录密度，增大存储容量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种双调制编码方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、对二进制数据进行游长受限RLL(d，k)或M阶RLL(d，k)调制编码，在所述调制编码中，降低参数d的值和/或增大参数k的值；M表示每个长度游程可实现的阶次数；d表示经过调制编码后的数据序列中连续两个非零数字之间0的个数的下限值；k表示经过调制编码后的数据序列中连续两个非零数字之间0的个数的上限值；

B、合并降低参数d的值后产生的短游程与所述短游程相邻游程，形成相对长游程的多阶；

C、拆分增大参数k的值后产生的长游程，形成多个相对短游程的多阶；

D、生成游程序列和阶次序列。

2.如权利要求1所述的双调制编码方法，其特征在于，在步骤B之后，步骤C之前，还包括：

B12、合并在步骤B调制后产生的短游程多阶与相邻游程，形成相对长游程多阶。

3.如权利要求1所述的双调制编码方法，其特征在于，在步骤B之后，步骤C之前，还包括：

B13、合并在步骤B调制后产生的连续短游程多阶，形成相对长游程多阶。

4.如权利要求1所述的双调制编码方法，其特征在于，在步骤D之后，还包括：

E、根据所述游程序列和阶次序列，控制激光记录器以形成记录符并实现多阶，其中，游程序列用于控制记录符的游程长度，阶次序列用于控制记录符的微观结构的变化。

5.如权利要求1所述的双调制编码方法，其特征在于，在步骤A之前，还包括：将用户数据进行纠错编码，形成二进制数据。