CN103177742B - 用于对数据解码的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为：“用于对数据解码的方法和系统”。呈现一种解码方法。该方法包括以下步骤：接收使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；使用第一选择的解码方法、基于编码的位流来确定17PP调制的位流；以及通过使用第二选择的解码方法处理17PP调制的位流来产生多个决策，其中，接收的编码的位流包括多个编码位，并且多个决策是对源信息中的多个源位的估计。

Description

用于对数据解码的方法和系统
技术领域
本文公开的主题大体涉及数据通信系统和方法。更具体而言，该主题涉及用于对来自通信系统和存储装置的数据解码的方法和系统。
背景技术
存储装置的容量在最近的三十年里有显著的增加，改进的操作速度使许多应用领域有进步，例如消费视频和数据归档。虽然早期的压缩盘(CD)能够存储好几百兆字节(MB)的数据，但后来的数字多功能盘(DVD)可增加存储容量达10倍。目前，标准化蓝光盘(C)已经在双层盘上实现了50 GB的存储容量。
不像能够在介质的表面上存储信息的现有技术那样，如全息数据存储(HDS)那样的新兴技术能够在存储介质的整个体积上存储信息。在传统的数据存储中，信息以线性的方式一次记录一位，而全息数据存储能够并行地记录和读取几百万位，从而实现了高得多的数据传输速率。
这样的存储装置可包括对数据信号编码和解码。信号的解码可涉及应用于源数据的编码过程。这样的存储系统的可靠性取决于编码和解码操作的效率。以高效的方式对以光学的方式存储的数据更快解码是存储系统的合乎需要的特征，以便容易地使用和适应新兴应用。
发明内容
简要而言，根据本技术的一方面，呈现一种方法。该方法包括：接收使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；使用第一选择的解码方法、基于编码的位流来确定17PP调制的位流；以及通过使用第二选择的解码方法处理17PP调制的位流来产生多个决策，其中，接收的编码的位流包括多个编码位，并且多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
根据本技术的另一方面，一种解码方法，包括以下步骤：接收使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；分别基于多个操作状况，从多个NRZI解码方法和多个17PP解码方法中选择NRZI解码方法和17PP解码方法的组合；使用NRZI解码方法、基于编码的位流来确定17PP调制的位流；以及使用17PP解码方法、基于17PP调制的位流来确定源信息。
根据本系统的一方面，呈现一种系统。该系统包括：存储使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流的数据存储装置；与数据存储装置处于操作通信的处理系统，其中，处理系统配置成：使用NRZI解码器、基于编码的位流来确定17PP调制的位流，以及通过使用17PP解码器处理17PP调制的位流来产生多个决策，其中，编码的位流包括多个编码位，并且多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
根据本系统的一方面，呈现一种系统。该系统包括：存储使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流的数据存储装置；与数据存储装置处于操作通信的处理系统，其中，处理系统配置成：使用假设检验解码方法、基于编码的位流来确定17PP调制的位流，以及通过使用天真(naive)解码方法处理17PP调制的位流来产生多个决策，其中，编码的位流包括多个编码位，并且多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
根据本系统的又一方面，呈现一种系统。该系统包括：存储使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流的数据存储装置；与数据存储装置处于操作通信的处理系统，其中，处理系统配置成：使用假设检验解码方法、基于编码的位流来确定17PP调制的位流，以及通过使用BCJR方法处理17PP调制的位流来产生多个决策，其中，编码的位流包括多个编码位，并且多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
根据本系统的又一方面，呈现一种通信系统。该通信系统包括：产生使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流的编码器；通过通信信道接收编码的位流的解码器，其中，解码器配置成使用NRZI解码器、基于接收的编码的位流来确定17PP调制的位流，以及通过使用17PP解码器处理17PP调制的位流来产生多个决策，其中，编码的位流包括多个编码位，并且多个决策是对源信息中的源位的估计。
附图说明
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明实施例的这些和其它特征与方面将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：
图1是根据本系统和技术的某些方面的、用于对编码的位流解码的系统的示意图；
图2a示出了根据示例性实施例的、在图1中参照的、具有NRZI解码器和17PP解码器的处理系统；
图2b示出了根据示例性实施例的、在图1中参照的、具有NRZI解码器的处理系统；
图3是表示根据示例性实施例的、用于对图2a中参照的编码的位流解码的方法的流程图；
图4是表示根据示例性实施例的、用于产生17PP调制的位流的方法的流程图；
图5是表示根据示例性实施例的、用于基于17PP调制的位流来确定多个决策的方法的流程图；
图6是表示根据示例性实施例的、用于对图2b中参照的编码的位流解码的方法的流程图；
图7是表示根据示例性实施例的BCJR解码方法的流程图；
图8是表示根据另一个示例性实施例的假设检验解码方法的流程图；
图9是表示根据示例性实施例的模拟XOR解码方法的流程图；
图10是表示根据示例性实施例的天真解码方法的流程图；
图11是NRZI编码器以及其在状态图和对应的网格图中的表示的示意图；
图12、图13和图14示出了在多种噪声状况下的NRZI-17PP解码方法的多种实施例的性能；以及
图15、图16和图17示出了在多种噪声状况下的NRZI解码方法的多种实施例的性能。
具体实施方式
图1是用于对编码的位流解码的系统10的示意图。系统10包括存储编码的位流14的数据存储装置12。数据存储装置12可为压缩盘(CD)、视频CD(VCD)、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘(BD)、USB大容量存储(UMS)装置、全息存储(HDS)装置等。如本文所用，术语“编码的位流”用来指示通过使用不归零反相(NRZI)码和/或17极性保持/禁止(17PP)码来编码源信息而产生的编码的数据。如本文所用，术语“源信息”用来指示以二进制形式表示包括源位的数据，并且使用NRZI码和/或17PP码来对该数据编码，以产生编码的位流。
系统10进一步包括处于与数据存储装置12操作通信的处理系统16。处理系统16例如可为解码器、光盘阅读器、数字多功能盘播放器、压缩盘播放器等。处理系统16接收或检索来自数据存储装置12的编码的位流14。注意，虽然在目前构想的配置中，处理系统16接收来自数据存储装置12的编码的位流14，但在某些实施例中，处理系统16可接收来自编码器的编码的位流。处理装置16可通过通信信道接收编码的位流。通信信道例如可为无线信道、光学信道或有线信道。此外，处理系统16通过处理接收的编码的位流14来产生多个决策18。多个决策18是对源信息中的多个源位的估计。换句话说，处理系统16对编码的位流14解码，以产生带有最小误差的源信息。参照图3和图6更详细地阐明了对编码的位流14的处理。系统10进一步包括与处理系统16处于操作通信的输出装置20。输出装置20例如可为显示装置、音频装置、打印机，或者它们的组合。输出装置20接收来自处理系统16的多个决策或对源信息的估计18。此外，输出装置20以确定的格式输出对源信息的估计18。确定的格式例如可为音频格式、视频格式、显示装置上的软拷贝等。
图2a示出了根据本系统的实施例的、参照图1的处理系统16。在目前构想的配置中，处理系统16是解码器。解码器16包括NRZI解码器22和17PP解码器24。解码器16接收来自数据存储装置12(参见图1)的编码的位流14’。如本文所用，术语“编码的位流14’”用来指示通过使用NRZI码和17极性保持/禁止(17PP)码对源信息编码而产生的编码的数据。在目前构想的配置中，NRZI解码器22处理编码的位流14’，以确定17PP调制的位流26。参照图4更详细地阐明了处理编码的位流14’以确定17PP调制的位流26。处理系统16进一步包括接收来自NRZI解码器22的17PP调制的位流26的17PP解码器24。17PP解码器24处理17PP调制的位流26，以确定多个决策18。参照图5更详细地阐明了对17PP调制的位流26的处理。
图2b示出了根据本系统的另一个实施例的、参照图1的处理系统16。在目前构想的配置中，处理系统16包括接收来自数据存储装置12的编码的位流14”的NRZI解码器22。在这里，编码的位流14”用来指示使用NRZI码来进行编码的编码数据。NRZI解码器22处理编码的位流14”，以产生多个决策18。NRZI解码器22基于与编码的位流14” 中的噪声相关联的一个或多个参数来选择NRZI解码方法。此外，NRZI解码器22通过使用选择的的NRZI解码方法处理编码的位流14”来产生多个决策18。参照图6更详细地阐明了通过NRZI解码器22对位流14”的处理。
图3是表示根据本技术的实施例的、用于对图2a中指示的编码的位流14’进行处理或解码的示例性方法300的流程图。如参照图2a所注意到的那样，编码的位流14’在本文中用来指示通过使用NRZI码和17极性保持/禁止(17PP)码对源信息编码而产生的编码数据。编码的位流14’例如可被处理系统16处理或解码。特别地，编码的位流14’可被图2a中指示的NRZI解码器22和17PP解码器24处理或解码。如图3中显示的那样，在步骤302处，可接收编码的位流14’。编码的位流14’例如可由处理系统16接收自数据存储装置12。在步骤304处，通过处理编码的位流14’来确定17PP调制的位流。17PP调制的位流例如可为17PP调制的位流26(参见图2a)。参照图4更详细地阐明了对17PP调制的位流的确定。17PP调制的位流26例如可由 NRZI解码器22确定。
随后在步骤306处，可通过处理已经在步骤304处确定的17PP调制的位流来确定多个决策18。多个决策18例如可由 17PP解码器24(参见图2a)产生。注意，多个决策18是对源信息中的源位的估计。多个决策可为硬决策或软决策。如本文所用，术语“硬决策”用来指示对源信息中的源位为“1”或“0”的估计。此外，如本文所用，术语“软决策”用来指示源位为“0”的概率以及源位为“1”的另一个概率。
图4是表示根据本技术的实施例的、用于产生17PP调制的位流26的示例性方法304的流程图。特别地，图4更加详细地阐明了图3的步骤304。在步骤402处，可基于多个操作状况，从多个第一组解码方法中选择第一解码方法。第一组解码方法例如可为不归零反相(NRZI)解码方法，诸如Bahl、 Cocke、 Jelinek 和Raviv(BCJR)方法、假设检验方法或模拟XOR方法。
如本文所用，术语“操作状况”可用来指示接收的编码的位流中的信噪比(SNR)、接收的编码的位流中的噪声的类型、用于存储编码位的存储介质，或者它们的组合。以非限制性示例的方式，当光学和电的信噪比高于15 dB时，可对NRZI解码选择假设检验方法。根据另一个示例，当处理系统16可获得足够的计算能力时，可采用BCJR方法。以另一个示例的方式，当光学噪声和电噪声两者都非常低时，可使用模拟XOR方法，而不会过多地损害BER性能。在下文中，可互换地使用术语“第一解码方法”和“第一选择的解码方法”。在一个实施例中，第一选择的解码方法是BCJR方法。在另一个实施例中，第一选择的解码方法是假设方法。在备选实施例中，第一选择的解码方法是模拟XOR方法。
此外，在步骤404处，可通过对编码的位流14’应用第一选择的解码方法来确定17PP调制的位流26。应用第一选择的解码方法来产生17PP调制的位流26取决于第一选择的解码方法中的处理的步骤。参照图7、图8和图9，分别更详细地阐明了包括BCJR方法、假设方法和模拟XOR方法的第一选择的解码方法。
图5是表示根据本技术的实施例的、用于基于17PP调制的位流26来确定多个决策18的示例性方法306的流程图。特别地，图5更加详细地阐明了图3中的步骤306。在步骤502处，第二解码方法可选自第二组多个解码方法。第二组多个解码方法例如是17PP解码方法，诸如，BCJR方法、天真方法等。例如可基于多个操作状况来选择第二解码方法。操作状况例如可包括接收的编码的位流中的信噪比(SNR)、接收的编码的位流中的噪声的类型、用于存储编码位的存储介质、第一选择的解码方法，或者它们的组合。例如，当第一选择的解码方法是模拟XOR方法时，第二选择的解码方法可为天真方法。作为示例，当需要大约超过1 Mb的非常迅速地处理时，可采用天真-假设检验组合。注意，可选择在计算上有吸引力的任何其它方法作为第二解码方法。在下文中，将互换地使用术语“第二解码方法”和“第二选择的解码方法”。此外，在步骤504处，可通过在17PP调制的位流26上应用第二选择的解码方法来确定决策18 。参照图7和图10，分别更详细地阐明了包括BCJR算法和天真方法的第二选择的解码方法。在一个实施例中，第一选择的解码方法和第二选择的解码方法的组合可包括模拟方法-天真方法组合、假设检验方法-天真方法组合、BCJR方法-天真方法组合、假设方法-BCJR方法组合和BCJR方法-BCJR方法组合。
图6是表示根据本技术的实施例的、用于对图2b中指示的编码的位流14”进行处理或解码的示例性方法600的流程图。在步骤602处，编码的位流14”由处理系统16接收。特别地，编码的位流14”可由NRZI解码器22(参见图2b)接收。如参照图2b所注意到的那样，术语“编码的位流14''”用来指示通过使用不归零反相(NRZI)码对源信息编码而产生的编码数据。在步骤604处，可基于与接收的编码的位流14”中的噪声相关联的一个或多个参数，从多个NRZI解码方法中选择NRZI解码方法。多个NRZI解码方法例如可包括Bahl、Cocke、Jelinek和Raviv(BCJR)方法、假设检验方法或模拟XOR方法。一个或多个参数例如包括接收的编码的位流中的噪声的类型和噪声的水平。在步骤606处，可通过应用选择的NRZI解码方法来产生多个决策18。注意，决策18是对源信息中的源位的估计。在某些实施例中，决策18可为硬决策或软决策。
如本文所用，术语“硬决策”用来指示对源信息中的源位为“1”或“0”的估计。此外，如本文所用，术语“软决策”用来指示源位为“0”的概率以及源位为“1”的另一个概率。注意，决策18是软决策，或者硬决策取决于所选择的NRZI解码方法。例如，当选择的NRZI解码方法是模拟XOR方法时，则决策18是硬决策。在另一个示例中，当选择的NRZI解码方法是BCJR方法，则决策18是软决策。
参照图7-10详细地描述了在图3中的步骤304和图6中的步骤606中使用的选择的NRZI解码方法以及在图3中的步骤306中使用的17PP解码方法的多种实施例。特别地，参照图7-9更详细地阐明了BCJR解码方法、假设检验方法或模拟XOR方法。注意，选择的NRZI解码方法和17PP解码方法的多种实施例在计算要求和误码率(BER)性能上有所不同。通过作出适当的近似和简化，某些选择的解码方法源自最佳解码算法，诸如，BCJR方法。注意，参照图7-9所描述的选择的解码方法的实施例不应限于所描述的假定和近似。选择的解码方法的所描述的实施例还包括通过采用类似于所描述的假定和所描述的近似的假定和近似而得到的多种其它实施例。
图7是表示根据本技术实施例的、分别在图4、图5和图6的步骤402(第一解码方法)、502(第二解码方法)、604(选择的NRZI解码方法)中指示的示例性选择的解码方法700的流程图。在一个实施例中，图7分别更详细地阐明了图4、图5和图6的步骤404、504、606。在一个实施例中，图7阐明了示例性BCJR方法。在目前构想的配置中，采用最佳MAP算法。如图7中显示的那样，在步骤702处接收编码的位流14”。注意，虽然通过处理编码的位流14”来阐明目前构想的配置，但在某些实施例中，可使用本方法700来处理17PP调制的位流26和编码的位流14’。
在某些实施例中，使用BCJR方法700作为最佳MAP算法。在步骤703处，可初始化第一先验概率和第二先验概率。第一先验概率和第二先验概率可由MAP解码方法使用。在步骤703中，将源信息中的源位等于零的第一先验概率Pr(S=0)和源信息中的源位等于一的第二先验概率Pr(S=1)初始化成适当的值。在某些实施例中，当BCJR方法700的输入为编码的位流14’时，可将第一先验概率和第二先验概率初始化成不相等的值。换句话说，当BCJR方法700的输入为17PP-NRZI编码的位流时，可将第一先验概率和第二先验概率初始化成不相等的值。在某些实施例中，当使用17PP调制的位流26作为BCJR方法中的输入时，第一先验概率等于0.7，并且第二先验概率等于0.3。
此外，在步骤704处，可确定对应于网格图中的分支的多个分支度量。参照图11d显示了示例性网格图。网格图源自对应于图11a的NRZI编码器的图11c的状态过渡图，在图11b的表中提供NRZI编码器的输入-输出关系。例如基于编码的位流14”来确定分支度量。随后，在步骤706处，确定多个概率函数。例如可通过采用前向递归和后向递归、编码的位流14”和分支度量来确定多个概率函数。这里，概率函数指的是联合前向概率、条件后向概率和/或分支度量。
此外，在步骤708处，确定关于网格图中的分支和网格图中的节点的 A后验概率(APP)。这里，APP指的是接收的编码序列的状态和状态过渡的条件概率。基于在步骤706中已经确定的概率函数来确定A后验概率(APP)。随后在步骤710处，可确定多个决策18。在目前构想的配置中，在步骤710处确定的多个决策18是软决策。相反，仅仅通过使用阈值检测器来得到硬决策也是可能的。
BCJR算法最大化每个位的A后验概率。这是最小化误码率(BER)的最佳方法。虽然，使用BCJR算法阐明了本实施例，但也可使用基于网格的其它方法。例如，可使用维特比解码方法或其变型。维特比解码方法最大化每个解码码字的可能性。这是最小化字错误率的最佳方法。可分别在图4、图5和图6的步骤402(第一解码方法)、502(第二解码方法)、604(选择的NRZI解码方法)中使用维特比方法。
图8是表示根据本技术的实施例的、分别在图4和图6的步骤402(第一选择的解码方法)、步骤604(选择的NRZI解码方法)中指示的另一个示例性选择的解码方法800的流程图。在本示例中，方法800逐位假设检验。因此，方法800中的步骤802-812的执行会产生多个决策18之中的决策814。特别地，方法800的各次迭代会产生关于对应于编码的位流14”中的单个编码位的单个决策的确定。如图8中显示的那样，在步骤802处接收编码的位流14”。注意，虽然通过处理编码的位流14”来阐明目前构想的配置，但在某些实施例中，可使用本方法800来处理17PP调制的位流26和编码的位流14’。在步骤803处，可取出编码位805。随后在步骤804处，假定编码位805的估计等于0，可确定对应于编码位805的第一似然函数。
此外，在步骤806处，假定编码位的估计等于1，可确定对应于编码位805的第二似然函数。基于编码的位流14”来确定第一似然函数和第二似然函数。此外，在步骤808处，可确定决策814等于零的第一假设。类似地，在步骤810处，可确定决策814等于1的第二假设。基于第一似然函数和第二似然函数来确定第一假设和第二假设。以非限制性示例的方式，对应于编码的位流14”中的编码位805的决策814等于0的第一假设如下：
(1)
此外，以非限制性示例的方式，对应于编码位805的决策814等于1的第二假设如下：
(2)
其中，Y表示编码位，X表示决策，t表示时刻，Yt表示在时刻t处接收的编码位，并且Yt-1表示在时刻t-1处接收的编码位。
在步骤812处，比较第一假设与第二假设，以确定决策814。决策814例如可为软决策或硬决策。例如，第一假设与第二假设的比较可由以下等式表示：
如果，X=0
否则X=1 (3)
其中，X表示源信息中的源位的决策或估计，Y表示编码的位流中的编码位。作为示例，当考虑硬决策时，只要第一假设的值大于第二假设的值，对应于第一假设的决策就是有利的，而且在这种情况下，决策等于零。备选地，当第一假设小于或等于第二假设时，对应于第二假设的决策可为有利的，并且在这个决策中等于一。在下文中，等式(3)称为解码规则。从等式(3)、等式(1)的第一假设和等式(2)的第二假设中注意到，解码规则包括当前编码位和以前编码位。由等式(1)给出的第一假设和由等式(2)给出的第二假设源自BCJR方法，其中，假定先验概率等于0.5。由于这个假定，对应于分支度量的概率函数简化成：
(4)
其中，是在网格的当前状态上的编码位的条件概率，m是网格图的当前状态，并且n是网格图的以前的状态。因此，在不假设与17PP输入有偏差的情况下，我们可使用简单的假设检验(这包括两个连续的位)来对每个NRZI位解码。
注意，方法800以逐位为基础对编码的位流14”解码。因此，步骤803至812可迭代，直到编码的位流14”中的最后编码位被解码为止。换句话说，步骤803-812可迭代，直到对应于编码的位流14”中的每个编码位的决策已经确定为止。因此，在步骤816处，执行检查，以确定编码的位流14”中的最后的编码位是否已经被解码。在步骤816处，当确定编码的位流中的最后的编码位尚未被解码时，控制转移到步骤803。在步骤803处，选择编码的位流14”中的后续编码位。随后，步骤803-812迭代。但是，在步骤816处，当确定编码的位流14”中的最后的编码位已经被解码时，则确定多个决策18。在目前构想的配置中，多个决策18包括已经在步骤803-814的各次迭代中确定的每个决策814。
注意，以逐位基础确定决策的方法800与包括MAP(BCJR方法)的序列检测相比更快。方法800可以较少且可接受的误码率(BER)性能操作，同时具有非常低的复杂度。例如，对于诸如全息数据存储的高数据速率应用，可选择这个方法800作为图4中的步骤402处的第一选择的解码方法和步骤604处的NRZI解码方法。
图9是表示根据本技术的实施例的、分别在图4和图6的步骤402(第一选择的解码方法)和步骤604(选择的NRZI解码方法)中指示的另一个示例性选择解码方法900的流程图。特别地，图9阐明了模拟XOR方法的示例性步骤。在一个实施例中，图9分别更详细地阐明了图4和图6的步骤404、606。如图9中显示的那样，在步骤902处接收编码的位流14”。注意，虽然通过处理编码的位流14”来阐明目前构想的配置，但在某些实施例中，可使用本方法900来处理17PP调制的位流26和编码的位流14’。
此外，在步骤906处，可使用编码的位流14”来确定多项式函数904的值。在一个实施例中，基于编码的位流14”来确定多项式函数904。例如可基于为1或0的编码位908的值来确定多项式函数904。例如，假定高斯信道，当编码的位流14”包括高斯噪声时，对应于为0或1的编码位的等式(1)和等式(2)的假设简化成：
(5)
可将编码位解码成：
当时，X=1
否则X=0 (6)。
求解上述等式(5)和(6)，以确定以下示例性的基于多项式函数的决策，如下面显示的那样：
(7)
其中，P(Y)为Y的多项式函数，Yt是在时刻t处选择的编码的位流，Yt-1是在时刻t-1处选择的编码的位流。当发生(arrive at)等式(5)时，使用与信号强度的平方成比例的正态概率分布的粗略估计。由于对应于0的概率函数必须是递减函数，而对应于1的概率函数必须是递增函数，所以它们近似为和。
随后，在步骤906处，从编码的位流14”中选择编码位905。在方法900的第一次迭代中，可选择第一编码位。随后，在步骤908处，基于选择的编码位905来确定多项式函数904的值。此外，在步骤910处，可比较多项式函数的值与确定的阈值。阈值的合理设置为0.5，因为在噪声状况下那在两个可能输出的中间。可基于多项式函数的值与阈值的比较来确定决策912。等式(8)显示了基于多项式函数904的值和阈值的比较来确定决策912。
当时，X=0 (8)
否则X=1；
其中，X是源信息中的源位的决策或估计；Yt是在时刻t处选择的编码的位流，Yt-1是在时刻t-1处选择的编码的位流。在比较多项式函数904的值与阈值之后，可确定决策912。
此外，在步骤914处，执行检查，以确定编码的位流14” 中的每个编码位是否已经被解码。换句话说，确定是否已经确定对应于编码的位流14”中的每个编码位的决策。当确定尚未确定对应于编码的位流14”中的每个编码位的决策，控制转移到步骤906。在步骤906处，从编码的位流14”中选择另一个编码位。在一个实施例中，在步骤906处选择在以前选择的编码位后续编码位。随后，重复步骤906至912，以确定对应于选择的编码位的决策。回头参照步骤914，当确定编码的位流14”中的每个编码位已经被解码，确定决策18。在这个实施例中，决策18包括已经在步骤902至912的各次迭代中确定的每个决策912。
图10是表示根据本技术实施例的、在图5中的步骤502中指示的示例性第二解码方法502的流程图。在一个实施例中，图10更详细地阐明了天真方法。在天真方法中，使用确定的阈值来使噪声编码的位流转换成硬决策。在步骤1002处，可接收17PP调制的位流26。17PP调制的位流26例如可由 17PP解码器24(参见图2a)接收自数据存储装置12(参见图1)。在步骤1004处，可选择来自17PP调制的位流26的三位。在方法502的第一次迭代中，可选择调制的位流26中的前三位。
随后，在步骤1006处，可产生对应于选择的三位的多个中间硬决策。在一个实施例中，可产生对应于三个选择的位中的每个的中间硬决策。例如可通过比较选择的三位中的每个的值与确定的阈值来产生硬决策。例如可使用以下等式来确定阈值：
(9)
其中，表示17PP调制的位流26中的光学噪声分量，并且表示17PP调制的位流26中的电子噪声分量。
此外，在步骤1008处，可将中间硬决策映射到对17PP表中的源信息的估计。下面显示了示例性17PP表作为表1。对源信息的估计是对应于选择的三位的决策1010。为了示例性目的而显示表1，并且表1不应限于具体的值和数。
随后，在步骤1012处，执行检查，以确定17PP调制的位流26中的每个位是否已经被解码。换句话说，在步骤1012处，证实是否已经确定对应于17PP调制的位流26中的每个位的决策1010。在步骤1012处，当证实尚未确定对应于17PP调制的位流26中的每个位的决策1012时，控制转移到步骤1004。在步骤1004处，选择与已经在早先的迭代中在步骤1004处选择的以前三位连续的三位。此外，使用三个连续的三位来重复步骤1004至1008。在步骤1008处，将中间硬决策映射到对源信息的估计取决于当前的和以前的状态，如17PP表条目中显示的那样。回头参照步骤1012，当确定17PP调制的位流26中的每个位已经被解码时，确定决策18。注意，在这个实施例中，决策18包括在步骤1004至1012的各次迭代中确定的每个决策1010
表1
以前的状态 对源信息的估计 中间硬决策 当前状态
0 10 001 0
0 00 000 5
0 00 010 4
执行仿真，以证实本发明的多种实施例的性能。图12、图13和图14示出了在多种噪声状况下，NRZI-17PP解码方法的多种实施例的性能的图形表示。在仿真中，使用了500位编码的位流的大约1000个序列。在评估解码方法的性能时，考虑了不同的电子和光学噪声能量水平。考虑了范围为5 dB至21 dB的电子SNR与在10 dB至21 dB之间变化的光学SNR。在图表1200、1300和1400中，X轴1202表示电子噪声水平，并且Y轴1204表示误码率(BER)。使用用于图12、图13和图14的分布图1216、1316和1416中显示的17PP编码的位流的BCJR解码方法的性能作为用于比较多种NRZI-17PP解码方法的性能的基准线。
在NRZI-17PP解码方法之中最简单的计划包括使用模拟XOR来对NRZI解码，以及使用天真计划来对17PP解码。在图12-14的分布图1206、1306和1406中显示的模拟XOR-天真方法的性能在低噪声水平下可与其它方法相当。在17 dB的介质噪声水平下，基准线情况与选择的解码方法(即如图13中示出的那样的假设-天真、BCJR-天真、假设-BCJR和BCJR-BCJR解码方法)相比有1 dB的编码增益。由于在这些解码方法之中在性能上存在边际差异，所以可便利地选择复杂度最小的方法。
在本技术的另一个实施例中，使用用于NRZI阶段的假设检验和用于17PP阶段的天真解码器的组合。图12、图13和图14的分布图1208、1308和1408分别示出了天真-假设解码方法的性能的图形表示。可按逐位为基础对这个组合解码，并且这个组合非常迅速(在PC中检验超过1 mbp)。与包括MAP检测的序列检测(使用BCJR算法)相比，逐位检测具有低得多的复杂度，并且可在软件或复杂度低的硬件中实现。
单独地评估多种NRZI算法的性能。为了产生结果，将输入17PP编码的位序列转换成NRZI，并且然后在添加信道噪声之后再解码回去。然后比较解码位与输入17PP序列，以找出在NRZI解码阶段的误码率。图14、图15和图16示出了在多种噪声状况下，NRZI解码算法的多种实施例的性能。
使用全BCJR的解码方法在所有情形下能最好地执行。图15、图16和图17的分布图1504、1604和1704分别显示了模拟XOR计划，模拟XOR计划仅在低的电子和光学噪声下可与其它两个计划相当。全BCJR(图12-14的分布图1508、1608和1708)和逐位假设检验(图12-14的分布图1506、1606和1706)之间的比较更加感兴趣。仅在非常高的电子和光学噪声下，两个计划之间在性能上有显著差异。实际上，在最可接受的操作状况(超过15 dB光学和电子SNR)下，使用BCJR存在不到1 dB的增益。
本方法和技术级联了NRZI解码器/NRZI解码技术与17PP解码器/17PP解码技术，以避免使用在计算上有要求的超级网格(trellis)。本系统和技术采用在计算上有吸引力的方法，例如，NRZI解码器中的假设检验、模拟XOR等。此外，可在17PP解码器中使用较简单的方法，诸如，天真方法。因而，NRZI解码器与17PP解码器的级联会产生显著的计算节约。例如，在NRZI解码器中使用模拟XOR解码方法以及在17PP解码器中使用天真解码方法提供增加的计算节约。在迅速且大量的数据处理应用(诸如，全息数据检索系统)中，本技术和方法可为有利的。此外，假设检验方法以逐位为基础执行NRZI解码，并且降低解码的复杂度。模拟XOR解码方法采用对多项式函数的评估，并且提供额外的计算节约。
要理解的是，根据任何特定的实施例，不必实现上面描述的所有这样的目标或优点。因而，例如，本领域技术人员将认识到，可按如本文教导的那样的实现或优化一个优点或一组优点的方式来体现或执行本文描述的系统和技术，而不必实现本文教导或建议的那样的其它目标或优点。
虽然已经结合仅有限数量实施例详细描述了本发明，但应当容易理解，本发明不限于这样公开的实施例。更确切地，可修改本发明以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等效布置。另外，虽然已经描述了本发明多种实施例，但要理解的是，本发明的方面可包括描述的实施例中的仅一些。因此，本发明不应视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。声明为新且想要获得美国专利法保护的内容见所附权利要求。

Claims (25)

1.一种数据解码方法，包括：
接收使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；
使用第一选择的解码方法、基于所述编码的位流来确定17PP调制的位流；以及
通过使用第二选择的解码方法处理所述17PP调制的位流来产生多个决策，
其中，所接收的编码的位流包括多个编码位，并且所述多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括基于与所述接收的编码的位流相关联的多个参数中的至少一个来选择所述第一选择的解码方法和所述第二选择的解码方法。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个操作状况包括所述接收的编码的位流的信噪比(SNR)、所述接收的编码的位流中的噪声的类型、用于存储所述编码位的存储介质，或者它们的组合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述噪声的类型包括光学噪声和电噪声。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择的解码方法包括不归零反相(NRZI)解码方法。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述不归零反相(NRZI)解码方法包括Bahl、Cocke、Jelinek和Raviv(BCJR)方法、假设检验方法或模拟XOR方法。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二选择的解码方法包括17PP解码方法。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述17PP解码方法包括Bahl、Cocke、Jelinek和Raviv(BCJR)方法，或者基于阈值的天真方法。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择的解码方法和所述第二选择的解码方法包括最大A后验概率(MAP)解码方法。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择的解码方法包括：初始化具有等于“0”的数值的位的第一先验概率等于0.5，以及具有等于“1”的数值的位的第二先验概率等于0.5。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择的解码方法包括：初始化具有等于“0”的数值的位的先验概率等于0.7，以及具有等于“1”的数值的位的第二先验概率等于0.3。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择的解码方法以高斯信道模型为基础。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二选择的解码方法包括基于阈值的方法。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基于阈值的方法包括：基于所述接收的编码的位流中的电噪声能量和光学噪声能量来选择阈值。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二选择的解码方法包括基于查找表来确定所述源信息。
16.一种数据解码方法，包括：
接收使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；
分别基于多个操作状况，从多个不归零反相(NRZI)解码方法和多个17PP解码方法中选择不归零反相(NRZI)解码方法和17PP解码方法的组合；
使用所述不归零反相(NRZI)解码方法、基于所述编码的位流来确定17PP调制的位流；以及使用所述17PP解码方法、基于所述17PP调制的位流来确定源信息。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，不归零反相(NRZI)解码方法和17PP解码方法的所述组合包括模拟XOR方法-天真方法组合、假设检验方法-天真方法组合、BCJR方法-天真方法组合、假设方法-BCJR方法组合以及BCJR方法-BCJR方法组合。
18.一种数据解码系统，包括；
数据存储装置，其存储使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；
处理系统，其与所述数据存储装置处于操作通信，其中，所述处理系统配置成：
使用不归零反相(NRZI)解码器、基于所述编码的位流来确定17PP调制的位流；以及
通过使用17PP解码器处理所述17PP调制的位流来产生多个决策，
其中，所述编码的位流包括多个编码位，并且所述多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述数据存储装置包括光学存储装置、光盘或通用串行总线(USB)装置。
20.根据权利要求18所述的系统，所述系统进一步包括以确定的格式输出所述源信息的输出装置。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述输出装置包括显示装置、音频装置、打印机或者它们的组合。
22.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理系统包括解码器、光盘阅读器、数字多功能盘播放器、压缩盘播放器。
23.一种数据解码系统，包括；
数据存储装置，其存储使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；
处理系统，其与所述数据存储装置处于操作通信，其中，所述处理系统配置成：
使用假设检验解码方法、基于所述编码的位流来确定17PP调制的位流；以及
通过使用天真解码方法处理所述17PP调制的位流来产生多个决策，
其中，所述编码的位流包括多个编码位，并且所述多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
24.一种数据解码系统，包括；
数据存储装置，其存储使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；
处理系统，其与所述数据存储装置处于操作通信，其中，所述处理系统配置成：
使用假设检验解码方法、基于所述编码的位流来确定17PP调制的位流；以及
通过使用BCJR方法处理所述17PP调制的位流来产生多个决策，
其中，所述编码的位流包括多个编码位，并且所述多个决策是对源信息中的多个源位的估计。
25.一种通信系统，包括：
编码器，其产生使用不归零反相(NRZI)码和17极性保持/禁止(17PP)码来编码的、编码的位流；
解码器，其通过通信信道接收所述编码的位流，其中，所述解码器配置成：
使用不归零反相(NRZI)解码器、基于所述接收编码的位流来确定17PP调制的位流；以及
通过使用17PP解码器处理所述17PP调制的位流来产生多个决策，
其中，所述编码的位流包括多个编码位，并且所述多个决策是对源信息中的源位的估计。
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