CN104508744A - 经过预先补偿的光带摆动图案 - Google Patents

Abstract

生成代表对应于光学介质的轨道地址的地址图案的经过幅度或相位调制的未经补偿的摆动图案。对所述未经补偿的摆动图案应用滤波器，以对未经补偿的摆动图案进行预先补偿。当在有噪声存在的情况下对代表经过预先补偿的摆动图案的信号应用反向滤波器时，噪声被抑制并且基本上恢复未经补偿的摆动图案。

Description

经过预先补偿的光带摆动图案

技术领域

本公开内容涉及光带(optical tape)以及在有噪声存在的情况下在光带上编码信息和从中解码信息。

背景技术

利用摆动边缘岸(land)、沟(groove)轨道对光学介质进行预先格式化是用于在介质上嵌入记录轨道地址的一种有效方法。摆动图案块通常是经过频率、幅度或相位调制的正弦波序列，其被利用作为介质记录轨道的完整地址字段的构建块。这些地址字段通常包括索引子字段(IF)、定时恢复子字段(TRF)以及地址比特子字段(AF)。

发明内容

一种用于在光学介质上编码数据的方法包括：生成代表对应于光学介质的轨道地址的地址图案的未经补偿的摆动图案，以及对所述未经补偿的摆动图案应用滤波器以生成经过预先补偿的摆动图案，从而当在有噪声存在的情况下对代表所述经过预先补偿的摆动图案的信号应用反向滤波器时，噪声被抑制并且基本上恢复未经补偿的摆动图案。所述方法还包括：将经过预先补偿的摆动图案模压在光学介质上。

一种光学介质编码系统包括编码器，所述编码器生成代表对应于光学介质的轨道地址的地址图案的未经补偿的摆动图案，并且对所述未经补偿的摆动图案应用滤波器以生成经过预先补偿的摆动图案，从而当在有噪声存在的情况下对代表所述经过预先补偿的摆动图案的信号应用反向滤波器时，噪声被抑制并且基本上恢复未经补偿的摆动图案。

一种计算机可读介质上存储有指令，当由计算机执行时，所述指令使得计算机生成代表对应于光学介质的轨道地址的地址图案的未经补偿的摆动图案，并且对所述未经补偿的摆动图案应用滤波器以生成经过预先补偿的摆动图案，从而当在有噪声存在的情况下对代表所述经过预先补偿的摆动图案的信号应用反向滤波器时，噪声被抑制并且基本上恢复未经补偿的摆动图案。

附图说明

图1示出了索引块波形。

图2示出了地址比特块波形。

图3示出了定时恢复块波形。

图4示出了包括图1到3的各块的地址图案波形。

图5示出了轨道地址解码器的方框图。

图6示出了添加到其自身的延迟版本的摆动图案波形(没有噪声)以及所得到的索引图案波形。

图7示出了摆动图案波形(没有噪声)以及所得到的索引图案波形。

图8示出了未经滤波的摆动图案波形(没有噪声)以及所得到的索引图案波形。

图9示出了经过滤波的摆动图案波形以及所得到的索引图案波形。

图10和11是信号处理系统的方框图。

图12和13分别示出了来自摆动格式图案生成器的没有和带有噪声的波形输出。

图14示出了带通滤波器的波形输出。

图15示出了对应于2循环带格式中的索引图案的波形。

图16示出了对应于2循环带格式中的“1”比特的波形。

图17示出了对应于2循环带格式中的地址的波形。

图18示出了被调谐到图15的索引图案的匹配滤波器的应用。

图19示出了应用图18的匹配滤波器的结果。

图20示出了被调谐到图16的“1”比特图案的匹配滤波器的应用。

图21示出了用以确认索引的定时要求。

图22示出了具有索引、三个“1”比特以及地址比特的波形。

具体实施方式

这里描述了本公开内容的实施例。但是应当理解的是，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且其他实施例可以采取多种替换形式。各幅图不一定是按比例绘制的；一些特征可能被夸大或最小化以便示出特定组件的细节。因此，这里所公开的具体结构和功能细节不应被解释成进行限制，而是仅仅作为教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。本领域技术人员将理解的是，参照任一幅图示出并描述的各项特征可以与在其他一幅或更多幅图中示出的特征相组合，从而产生并未被明确示出或描述的实施例。所示出的特征组合提供对应于典型应用的代表性实施例。但是对于特定应用或实现方式可能希望有与本公开内容的教导相一致的特征的各种组合和修改。

参照图1到4，其中将双循环摆动块图案(比如图1的索引块、图2的地址比特块以及图3的定时恢复块)实施为对应于光带介质的地址字段图案(比如图4的图案)的示例性基本元素。在该例中，经过相位调制的双循环块代表索引或同步字段(IF)，围绕索引字段的一组单调循环字段(TRF)可以被用于解码器的定时恢复，并且八个后续的循环对代表地址字段(AF)的8个比特。

参照图5和6，轨道地址解码器10可以包括延迟滤波器12、阈值检测器18、锁相环路(PLL)20、同步器22、同步整流器24、同步可重置积分器26以及阈值检测器28。延迟滤波器12可以包括延迟块14和相加块16。可以将摆动图案(比如图6的摆动图案)输入到延迟块14和相加块16。延迟块14的所得到的输出(比如图6的延迟图案)也可以被输入到相加块16。相加块16的所得到的输出(比如图6的索引图案)可以被输入到阈值检测器18。阈值检测器18的输出和图6的摆动图案可以被输入到锁相环路20。锁相环路20的所得到的输出可以被输入到同步器22。同步器22的输出和图6的摆动图案可以被输入到同步整流器24。同步整流器24的所得到的输出和图6的摆动图案可以被输入到同步可重置积分器26。同步可重置积分器26的所得到的输出可以被输入阈值检测器28。在这种设置中，阈值检测器28的输出产生与摆动图案相关联的地址。

延迟滤波器或缓冲器12生成相对于原始摆动图案的半循环延迟图案。通过在相加块16处将两个图案相加产生可检测的同步半循环(索引)，其在索引图案的峰值超出索引阈值时可以被阈值比较器18检测到。一旦被检测到，锁定到关于图4讨论的定时恢复子字段的单调图案的锁相环路20建立地址子字段的每一个比特的定时，并且通过同步器22、同步整流器24、同步可重置积分器26和阈值检测器28对地址进行解码，正如本领域内已知的那样。

鲁棒并且高效的轨道地址编码/解码方案对于可靠的数据重新编码和取回处理可能是有用的，这是因为光学记录系统中的摆动图案可能会受到介质噪声和预先格式化处理缺陷的影响。这一易受影响性是由于物理摆动纳米结构的幅度与所述岸沟结构比较相对较小，这是由于读/写通道符号间干扰所施加的限制而导致的。因此，这里公开了摆动编码、预先补偿和解码技术，其在某些实例中可以改进摆动信号图案的有效信噪比(SNR)。

经过预先补偿的摆动图案

分别参照图7和8，在通道中没有和带有噪声的情况下检查了示例性解码器性能。在噪声过多的情况下，解码器功能的可靠性可能会受到损害，这是因为解码器可能无法在信号中所嵌入的数据和与信号相关联的噪声之间做出区分。举例来说，与摆动图案(其带有噪声)的索引字段并不对应的索引图案(其带有噪声)的峰值可能会超出索引阈值。这可能会导致解码器错误地检测到索引字段。同样地，与摆动图案(其带有噪声)的索引字段相对应的索引图案(其带有噪声)的峰值可能不会超出索引阈值。这可能会导致解码器检测不到索引字段。

参照图9，通过对于摆动信号应用以图案载频为中心的窄带通(BP)滤波器可以改进索引图案SNR。但是由于摆动信号受到幅度和相位调制，因此应用窄BP滤波器可能会改变所述图案的形状，从而影响解码器的性能。也就是说，解码器可能无法解码经过滤波的索引信号，这例如是因为超出索引阈值信号的经过滤波的索引的峰值可能不再对应于地址索引块。

某些预先补偿策略可以在对介质进行压印(格式化)之前对摆动图案应用反向滤波器(例如以载频为中心的反向BP滤波器、具有处于载频处的拐角频率的反向低通(LP)滤波器等等)。对压印在介质上的摆动图案进行预先补偿，从而使得所读回的摆动图案的解码器滤波(例如BP滤波、LP滤波)在滤波器的输出处产生(基本上)原始的信号形状。

参照图10，传统的信号处理方框图包括针对光学介质34的介质预先格式化处理30和驱动地址解码处理32。在预先格式化处理30期间，轨道地址信息36被输入到摆动格式图案生成器38，以便对光学介质34进行预先格式化。在驱动地址解码处理32期间，光学拾取单元40从光学介质34读取数据。所述数据随后被输入到摆动图案检测器42和轨道地址解码器44，正如本领域内已知的那样。但是正如前面所提到的那样，驱动地址解码处理32可能受到与信号相关联的过多噪声的妨碍。

参照图11，经过改进的信号处理方框图的一个实例包括针对光学介质50的介质预先格式化处理46和驱动地址解码处理48。在预先格式化处理46期间，轨道地址信息52被输入到摆动格式图案生成器54，其在某些实例中生成经过幅度和相位调制的未经补偿的摆动图案，所述摆动图案代表对应于光学介质50的轨道地址的地址图案。应用反向BP滤波器56以便对未经补偿的摆动图案进行预先补偿。随后将经过预先补偿的摆动图案模压在光学介质50上。

在驱动地址解码处理48期间，光学拾取单元58从光学介质50读取数据。所述数据随后被输入到摆动图案检测器60、BP滤波器62和轨道地址解码器64。但是对于BP滤波器62的应用不会改变摆动图案的形状从而使其对于轨道地址解码器64变得不可辨识，这是因为反向BP滤波器56对摆动图案进行了预先补偿，从而解决了与BP滤波器62的应用相关联的形状改动效应。

分别参照图12和13，其中示出了来自摆动格式图案生成器54(原始摆动图案信号)和反向BP滤波器56(经过预先补偿的摆动图案信号)的通道中的没有和带有噪声的示例性输出。正如前面所讨论的那样，在光学介质50上进行模压之前应用BP滤波器56会改变摆动图案的波形，从而使得在驱动地址解码处理48期间应用BP滤波器62之后，可以通过轨道地址解码器64来解码摆动图案。

参照图14，其中示出了来自BP滤波器62的示例性输出(经过滤波的摆动图案)，连同如参照图5所讨论的那样通过将延迟版本加到其自身上而得到的索引图案。BP滤波抑制噪声并且基本上产生原始摆动地址图案。正如前面所提到的那样，这一信号随后被输入到轨道地址解码器64，其操作非常类似于图5的轨道地址解码器10。因此，尽管在通道中存在噪声，轨道地址解码器的索引解码器仍然能够通过检测到索引摆动图案峰值高于一定阈值而检测到索引摆动图案的同步字段，这是因为原始摆动信号的循环图案形状几乎没有发生改变。也就是说，大于索引阈值的峰值仍然对应于已解码摆动图案的地址索引块。

基于匹配滤波器的光带解码

参照图15到17，正如前面所提到的那样，可以将具有特定带格式的轨道地址作为一系列正弦波编码在摆动中。地址比特块由索引图案界定，比如图15的索引图案。地址被编码成格雷编码的数值，其中多循环(例如双循环)正弦波(比如图16的“1”比特波形)的存在代表“1”比特，其不存在则代表“0”比特。例如在有寻轨噪声存在的情况下，对于图17的地址图案(其包括图15和16的波形)的快速且可靠的地址解码可以促进对于数据的及时读取和写入。这里所描述的技术可以利用针对索引和比特检测的匹配滤波器方法来解码地址。由于其能够抑制带外信号噪声，因此这些匹配滤波器在某些情况下可能是有利的。

在一个实例中，可以利用两个不同的匹配滤波器来解码轨道地址信息：其中一个具有代表图15的索引波形的系数，另一个具有代表图16的“1”比特波形的系数。参照图18，可以通过应用包括乘法器68和积分器70并且根据下式被调谐到图15的双循环波形的匹配滤波器66来检测编码在地址波形(比如图17的地址波形)内的索引：

$\mathrm{Ri}\left(T\right)={\mathrm{\Σ}}_{x=0}^{33}l((T+1)*33-x)*A(33*T+x)$     等式1

其中，Ri(T)是滤波器66的输出，T是解码器的样本时间(T＝0,1,2,3,...)。也就是说，滤波器输出Ri(T)是索引波形l(n)与地址波形A(n)的卷积。换句话说，类似于图15中所示的原型双循环索引信号图案72可以连同类似于图17中所示的地址图案74一起被输入到乘法器68；乘法器68的输出随后被输入到积分器70。

参照图19，其中示出了积分器70的输出。当峰值信号值超出预定阈值时发生索引检测。可以例如通过实验等方式对于每一种编码方案确定该阈值。地址解码器首先搜索索引。一旦检测到，其随后切换模式并且搜索预定比特图案以便确认索引的位置。

参照图20，通过应用包括乘法器78和积分器80并且根据下式被调谐到图16的“1”比特波形的匹配滤波器76来检测“1”比特：

$\mathrm{Ra}\left(T\right)={\mathrm{\Σ}}_{x=0}^{33}a((T+1)*33-x)*A(33*T+x)$     等式2

其中，Ra(T)是滤波器76的输出，T是解码器的样本时间(T＝0,1,2,3,...)。也就是说，滤波器输出Ra(T)是“1”比特波形a(n)与地址波形A(n)的卷积。换句话说，类似于图16中所示的原型“1”比特信号图案82可以连同类似于图17中所示的地址图案84一起被输入到乘法器78；乘法器78的输出随后被输入到积分器80。

参照图21，其中示出了积分器80的输出。某些地址格式在索引波形之后的预定时间处放置三个“1”比特。可以通过检测这三个“1”比特来确认索引。基于调谐到图16的“1”比特的匹配滤波器的结果来检测“1”比特。为了是有效的，这些“1”比特应当具有正确的幅度以及距离索引的定时。一旦确认了索引，则通过搜索响应于图16的“1”比特的匹配滤波器中的峰值来检测地址比特。通过幅度以及距离最近检测到的“1”比特的定时来确认“1”比特。对于地址检测还指派比特质量。这一质量提供关于该比特被误检测的可能性的指示。

参照图22，其中示出了来自图17的信号的完全解码地址。如果“1”比特调谐匹配滤波器输出中的峰值高于预定阈值并且处于上一次“1”比特检测之后的预期时间，则检测到高质量(HQ)“1”比特。如果峰值低于不同的预定阈值，则检测到HQ“0”比特。如果峰值处于这两个阈值之间，则检测到低质量比特。如果峰值低于HQ“1”比特阈值但是高于中间阈值(LQ阈值)，则检测到低质量(LQ)“1”比特。如果峰值低于中间阈值但是高于HQ“0”比特阈值，则检测到低质量“0”比特。可以例如通过实验等方式对于每一种编码方案确定这些阈值。

在图22的实例中，通过距离索引具有正确定时的三个“1”比特(单调)确认索引。随后检测地址，在该例中是[1 1 0 0 0 1 0 1]。所有8个地址比特恰好都具有高质量。可以使用这一相同方法来解码利用三循环或其他图案编码的地址。

这里所公开的处理、方法或算法可以通过处理器件、控制器或计算机给出/实施，其可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以通过许多形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，其中包括而不限于永久性地存储在例如ROM器件之类的不可写存储介质上的信息，以及可改动地存储在例如软盘、磁带、CD、RAM器件以及其他磁性和光学介质之类的可写存储介质上的信息。所述处理、方法或算法还可以被实施在软件可执行对象中。或者，所述处理、方法或算法可以完全地或部分地利用适当的硬件组件来具体实现，比如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件组件或器件或者硬件、软件和固件组件的组合。

虽然前面示出了示例性实施例，但是这些实施例不意图描述权利要求书所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是进行描述而非限制的词语，并且应当理解的是，在不背离本公开内容的精神和范围的情况下可以做出多种改变。如前所述，可以组合各个实施例的特征从而形成可能未被明确描述或说明的本发明的另外的实施例。虽然各个实施例可能被描述为关于一项或更多项所期望的特性提供了优于其他实施例或现有技术实现方式的优点或者相对于其他实施例或现有技术实现方式是优选的，但是本领域技术人员将认识到，取决于具体应用和实现方式，可以牺牲一项或更多项特征或特性以实现所期望的总体系统属性。这些属性可以包括而不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可服务性、重量、可制造性、易于组装等等。因此，关于一项或更多项特性被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式合乎期望的实施例并未落在本公开内容的范围之外，并且对于特定应用可能是合乎期望的。

Claims (15)

1.一种用于在光学介质上编码数据的方法，包括：

生成代表对应于光学介质的轨道地址的地址图案的未经补偿的摆动图案；

对所述未经补偿的摆动图案应用滤波器以生成经过预先补偿的摆动图案，从而当在有噪声存在的情况下对代表所述经过预先补偿的摆动图案的信号应用反向滤波器时，噪声被抑制并且基本上恢复未经补偿的摆动图案；以及

将经过预先补偿的摆动图案模压在光学介质上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述摆动图案具有载频，并且所述滤波器是以所述载频为中心的反向带通滤波器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述摆动图案具有载频，并且所述滤波器是具有处于所述载频处的拐角频率的反向低通滤波器。

4.根据任一在前权利要求所述的方法，其中，所述摆动图案包括代表地址索引子字段的双循环相移摆动。

5.根据权利要求1到3中任一所述的方法，其中，所述摆动图案包括代表地址比特子字段的双循环摆动。

6.根据权利要求1到3中任一所述的方法，其中，所述摆动图案包括代表定时恢复子字段的多循环摆动。

7.一种计算机程序，包括在由计算机系统执行时使得计算机系统实施任一在前权利要求所述的方法的指令。

8.一种光学介质编码系统，包括：

编码器，其被配置成生成代表对应于光学介质的轨道地址的地址图案的未经补偿的摆动图案，并且对所述未经补偿的摆动图案应用滤波器以生成经过预先补偿的摆动图案，从而当在有噪声存在的情况下对代表所述经过预先补偿的摆动图案的信号应用反向滤波器时，噪声被抑制并且基本上恢复未经补偿的摆动图案。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述摆动图案具有载频，并且所述滤波器是以所述载频为中心的反向带通滤波器。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述摆动图案具有载频，并且所述滤波器是具有处于所述载频处的拐角频率的反向低通滤波器。

11.根据权利要求8到10中任一所述的系统，其中，所述摆动图案包括代表地址索引子字段的双循环相移摆动。

12.根据权利要求8到10中任一所述的系统，其中，所述摆动图案包括代表地址比特子字段的双循环摆动。

13.根据权利要求8到10中任一所述的系统，其中，所述摆动图案包括代表定时恢复子字段的多循环摆动。

14.一种其上存储有指令的计算机可读介质，当由计算机执行时，所述指令使得计算机(i)生成代表对应于光学介质的轨道地址的地址图案的未经补偿的摆动图案，并且(ii)对所述未经补偿的摆动图案应用滤波器以生成经过预先补偿的摆动图案，从而当在有噪声存在的情况下对代表所述经过预先补偿的摆动图案的信号应用反向滤波器时，噪声被抑制并且基本上恢复未经补偿的摆动图案。

15.根据权利要求14所述的介质，其中，所述摆动图案具有载频，并且所述滤波器是以所述载频为中心的反向带通滤波器，或者是具有处于所述载频处的拐角频率的反向低通滤波器。