CN1126261C - 用于n位源字与相应的m位信道字之间相互编码/解码的设备 - Google Patents

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Abstract

在此公开一种用于把二进制源信号(S)的数据位流编码为二进制信道信号(C)的数据位流的设备，其中，该源信号的位流被分为n位源字(x1，x2)，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字(y1，y2，y3)的变换装置(CM)，该变换装置(CM)还适于把n位源字变换为相应的m位信道字，这样对于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性(表I)(图1)。n、m和p之间的关系保持为m＞n≥1，p≥1，并且p可变。优选地，m＝n+1。该设备适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“00010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“100010010010”，并且把8位位序列“10010001”变换12位位序列“000010010010”，以限制在信道信号中重复的最小过渡游程长度。另外其他8位序列需要特殊编码为12位位序列，以把信道信号的k约束条件限制为7。另外，公开一种用于把通过编码设备获得的通信信号解码的解码设备。

Description

用于n位源字与相应的m位信道字之间相互编码/解码的设备
本发明涉及一种用于把二进制源信号的数字位流编码为二进制信道信号的数据位流的设备，其中该源信号的位流被分为n位源字，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的变换装置，该变换装置适于把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变。本发明还涉及一种包括编码设备的记录设备，用于在记录载体上记录信道信号，还涉及该记录载体本身，涉及一种编码方法，并涉及一种设备，其用于对由该编码设备所获得的二进制信道信号的数据位流解码，以获得二进制源信号的数据位流。
在上文中所述的编码设备可以从USP(美国专利)5,477,222(PHN14448)中获得。该文献公开了一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流，满足(1，8)游程长度约束条件。这意味着，在一个串行信道信号的数据流中，最少有一个“0”并且最多有八个“0”位于该信道信号中两个相继的“1”之间。应当注意到，在这方面，即，通常是另外一个预编码步骤，例如1T预编码，被应用于该(1，8)限制序列中，结果产生具有最小游程长度2和最大游程长度9的游程长度限制序列。
已知的变换法是保持奇偶性的。“保持奇偶性”意味着要被变换的n位源字的奇偶性等于相应的被变换后的m位信道字的奇偶性(模2后求和)。结果，所述的n至m变换设备不影响该信号的极性。
由于该变换法是保持奇偶性的，因此可以应用有效的直流控制，例如通过在源字的数据流中插入直流控制位。
本发明的目的在于提供一种用于把n位源字编码为相应的m信道字的改进设备。
根据本发明的设备的特征在于，该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8-位位序列“00010001”变换为二进制信道信号的12-位位序列“100010010010”。
根据本发明的设备还具有权利要求2、5、6、7或8中的一个所述的特征。
本发明基于这样一种认识，可能发生根据现在编码设备对仅包括最小过渡游程长度的相对较长序列编码的情况，这导致在接收器的比特检测器中，随后的发送和在后续的接收器中对信道信号的解码的比特检测性能下降。在信道信号中满足特定的游程长度约束条件，例如(1，7)或(1，8)，这意味着出现相对较长的序列“…0101010101…”，造成在1T预编码之后在该序列中产生相对较长的序列“…001100110011…”。
根据本发明的设备限制这些序列的长度，这样可以实现在接收器中改进比特检测。
根据本发明的编码设备可以与位加法器单元结合使用，其中，在位加法器单元中，一个位加到一定长度的源信号的代码字上。所得的信号可以应用于本发明的编码设备。该编码设备的信道信号被应用到1T预编码器上。该位加法器的作用是把一个“0”或一个“1”的比特加到包含在变换器的输入信号中的连续代码字上，以获得不具有直流成分的预编码器输出信号，或包括一个具有一定频率的跟踪引导信号。预编码器输出信号记录在一个记录载体上。在变换器的输入信号中加“0”位的结果是1T预编码器的输出信号的极性保持相同。加“1”位的结果是在1T预编码器的输出信号中的极性反转。因此，变换器影响1T预编码器的输出信号，使得1T预编码器输出信号的连续数字和可以得到控制，以具有作为时间的一个函数的所需模式。
下面将在附图描述中进一步描述本发明，其中：
图1示出编码设备的第一实施例，
图2示出编码设备的第二实施例，
图3示出编码设备的第三实施例，
图4示出编码设备的第四实施例，
图5示出设计为用于在串行源信号中的等距离位置上插入一个比特的设备的应用，
图6示出该解码设备的第一实施例，以及
图7示出该解码设备的第二实施例。
图1示出一种能够把2位源字变换为3位信道字的编码设备。在此所述的设备实际上是在USP5,477,222中公开的设备，对其作进一步的改进以实现使重复的最小过渡游程长度最小化。
该装置具有用于接收二进制源信号S的一串数据位的输入端1。在本实施例中，该端子1接到具有8个单元X1至X8的移位寄存器2的输入端，以接收源信号S的8个连续源位。该移位寄存器2作为一个串-并转换器9。单元的输出端还分别连接到逻辑电路LC的相应输入端i1至i8，用于提供在该单元内的源位的逻辑值(x1，…，x8)。该逻辑电路LC形成变换装置CM的一部分。
该设备还包括具有12个单元Y1至Y12的第二移位寄存器4。该逻辑电路具有12个输出端o1至o12逻辑电路LC的输出端分别连接到移位寄存器4的12个单元Y1至Y12相应输入端。移位寄存器4的输出端6连接到输出端8。移位寄存器4作为一个并-串转换器，以获得二进制信道信号C。
另外，可用检测器单元10来检测源信号S的串行数据流中的特定序列。为此目的，移位寄存器2的8个单元x1至x8的输出端连接到检测器单元10的标有12的相应输入端。在本实施例中，该检测器单元10具有三个输入端，标号为o1、o2和o3，用于分别产生第一、第二和第三控制信号。这些输出分别被连接到逻辑电路LC的相应控制信号输入端c1、c2和c3。
该逻辑电路LC响应施加到其输入端c1、c2和c3的控制信号的动作如下。
逻辑电路LC能够把2位源字变换为3位信道字，使得用于每个2位源字的变换保持奇偶性。这意味着，在要被变换的源字中的“1”的数目等于相应信道字中的“1”的数目，对在该信道值中的“1”执行模2求和。或者说：如果在源字中“1”的数目为偶数，则在信道字中“1”的数目也为偶数。并且：如果在源字中“1”的数目为奇数，则在信道字中“1”的数目也为奇数。
例如，该变换装置LC适于根据下表把2位源字SW变换为3位信道字CW：
表I
    源字(x1，x2)     信道字(y1，y2，y3)
    SW1SW2SW3SW4     00011011     CW1CW2CW3CW4     101100001000
应当注意，在该源字中的第一位首先施加到移位寄存器2，并且在该信道字中的第一位首先由位移存储器4的输出端6提供。
还应当注意，响应在控制信号输入端c1、c2和c3不具有任何控制信号的情况，逻辑电路LC把存储在X1、X2中的2位源字变换为3位信道字，并把这些信道字存储在移位寄存器4的单元Y1、Y2，Y3中。按这种方式，每次变换之后跟随着在移位寄存器2中向左移动两位，并且在移位寄存器4中向左移动三位。需要在移位寄存器2中移动两位，以使该移位寄存器2和变换器为随后的变换作好准备。需要在移位寄存器4中移动三位，以输出所产生的3位信道信号。
图1的设备可以用于产生满足d＝1的约束条件的(d，k)形式的序列。这意味着至少有一个“0”存在于信道信号的串行数据流中的两个相继的“1”之间。也就是说，在信道信号中不允许两个或多个连续的“1”。
可能出现对两个相继的2位源字的组合采用未改进变换法而违反d＝1的约束条件的情况，例如通过图1中的设备。这些组合如下，用未改进的变换法来变换“00 00”将导致两个3位信道字“101 101”；用未改进的变换法来变换“10 00”将导致两个3位信道字“001 101”；以及用未改进的变换法来变换“10 01”将导致两个3位信道字“001100”。
这种组合的出现应当得到检测，使得可以执行把两个2位源字的组变换为两个3位信道字的组的改进编码方法。因此，图1的设备除了把2位源字变为3位信道字的“通常”编码之外，还能够检测上述组合，这能够实现一种改进的编码方法，使得在信道信号中d＝1的约束条件仍然能够满足。
由于移位寄存器2的单元X1至X4的输出端连接到检测器单元10的相应输入端，该检测器单元10能够检测在该源信号的串行位流中的这种位置，在该位置处把位流中的单个2位源字用未改进的编码方法编码为相应的单个3位信道字将导致违反信道信号C中d＝1的约束条件，该检测器还适于响应这种检测把一个控制信号从输出端o1输出。
更具体来说，检测器单元10检测单元X1至X4是否包括在表II中给出的四位序列中的一个，并在其输出端o1产生第一控制信号。当检测器电路10检测到在4个单元位置x1、x2、x3、x4存在等于在表II中的左侧栏中给出的其中一个组合的两个2位源字的组合时，该逻辑电路LC根据表II中给出的改进编码方法变换该组合：
表II
    源字     未改进的编码     改进的编码
    00  0000  0110  0010  01     101  101101  100001  101001  100     100  010101  010000  010001  010
从该表可以看出，当把两个2位源字单独采用未改进变换所获得两个信道字之间的边界处出现两个“1”时导致违反d＝1的约束条件。因此该逻辑电路LC适合于用改进的编码方式把在上表的左侧给出的两个2位源字的组变换为上表II的右侧给出的3位信道字。可以看出，不再发生违反d＝1的约束条件的情况。另外，该改进的编码方法同样是保持奇偶性的。另外，两个2位源字中的一个，在上表中为第二个，被编码为不等于表I的4个信道字中的任何一个的3位源字。其原因是，在该接收器一侧有可能检测到这3位源字不属于表I的4个3位信道字的组，因此可以实现与表II中所定义的编码相反的相应解码。
通过与表II相一致的编码方法获得的两个3位信道字的组可以由该逻辑电路LC提供到其输出端o1至o6，该信道字被提供给移位寄存器4的6个单元Y1至Y6。
进一步明确，由变换器单元LC把两个2位源字变换为两个3位信道字之后，在移位寄存器2中向左移4位，并且在移位寄存器4中向左移6位。需要在移位寄存器2中位移4位，以使得该移位寄存器2以及变换器为随后的变换作好准备。需要在移位寄存器4中位移6位，以输出该所产生的两个3位信道字。
在(d，k)序列中的k-约束条件意味着在信道信号中两个相继“1”之间最多有k个相连的“0”。
可能会发生对三个相继的2位源字的未改进变换违反k-约束条件的情况。
作为一个实例：源字“11 11 11”的序列由未改进变换法进行变换导致三个3位信道字“000 000 000”。如果应当获得(d，k)序列，其中k等于6、7或8，不应当出现这种三个3位源字的组合。
另一个实例是源字“11 11 10”的序列由未改进变换法进行变换导致三个3位信道字“000 000 001”。这三个3位信道字的组合不满足k＝6或k＝7的约束条件。另外，三个3位信道字的组合可以跟在以“0”结尾的前一个信道字后面，这样将导致违反k＝8的约束条件。另外，该组合以“1”结尾，如果其之后跟随着以“1”开头的3位信道字，这样将导致违反d＝1的约束条件。同样的推理对于源字“01 11 11”的序列也有效。
另一个实例是源字“01 11 10”的序列由未改进变换法进行变换导致三个3位信道字“100 000 001”。上文所述相同，该组合导致违反d＝1的约束条件。
应当检测这种组合的出现，以进行改进后的编码。因此，图1的设备除了“通常”的把2位源字编码为3位信道字之外，还根据表II而执行改进后的编码，能够检测上述组合，并且能够实现改进的编码，使得在信道信号中的k-约束条件仍然满足。
由于移位寄存器2的单元X1至X6的输出端连接到检测器单元10的相应输入端，该检测器单元10能够检测在源信号的串行位流中用未改进编码将导致在信道信号C中违反k-约束条件的位置，并且自适于根据这种检测把一个控制信号从其输出端o2输出。
更具体来说，检测器单元10检测是否单元X1至X6包括表III中给出的6位序列中的一个，并在其输出端o2产生第二控制信号。
当检测器电路10检测到在6个单元位置x1、x2、x3、x4、x5、x6中存在三个2位源字的组合等于表III的左侧所给出的其中一种组合时，逻辑电路LC根据表III中给出的改进编码方法变换该组合。
表III
    源字     未改进编码       改进编码
    11  11  1111  11  1001  11  1001  11  11     000  000  000000  000  001100  000  001100  000  000     000  010  010001  010  010101  010  010100  010  010
逻辑电路LC以编码模式的第二种变型把在上表III的左侧给出的三个2位源字变换为上表右侧给出的三个3位信道字。通过实现表III中的改进编码方法，可以获得满足k＝8约束条件的信道信号。另外，同样该改进的编码方法是保持奇偶性的。在本情况下，这意味着，如果在三个2位源字的组合中“1”的数目是奇数(偶数)，则在所获得的三个3位信道字的组合中“1”的数目是奇数(偶数)。另外，三个2位源字中的两个，在上表中为第二个和第三个被编码为3位信道字，它不等于表I的4个信道字中的任何一个。其理由是，在接收器端可能检测到这两个连续的3位信道字不属于表I中的四个3位信道字的组，这样可以实现与表III中所定义的编码方法相反的相应解码方法。
通过与表III相一致的编码方法获得的三个3位信道字的组由逻辑电路LC提供到其输出端o1至o9，由此信道字被提供到移位寄存器4的9个单元Y1至Y9。
进一步明确，由变换器单元LC把三个2位源字变换为三个3位信道字之后，在移位寄存器2中向左移6位，并且在移位寄存器4中向左移9位。需要在移位寄存器2中位移6位，以使得该移位寄存器2以及变换器为随后的变换作好准备。需要在移位寄存器4中位移9位，以输出该所产生的三个3位信道字。
对该源信号编码的进一步要求是应当限制在信道信号中重复的最小过渡游程长度。重复的最小过渡游程长度被定义为“0”和“1”之间的过渡序列的长度，或序列“…01010101010…”，其中d-约束条件等于1。作为一个实例，在利用表II进行改进的变换后，从位序列“0001 00 01”得到位序列“101 010 101 010”。按照相同的方式，在利用表II进行改进的变换后，从位序列“10 01 00 01”得到位序列“001010 101 010”。这种序列使接收器的比特检测情况变坏。
因此需要限制01序列的长度。
由于移位寄存器2的单元X1至X8的输出端连接到检测器单元10的相应输入端，该检测器单元10能够检测在源信号的串行位流中用未改进编码将导致违反要限制重复最小过渡游程长度的要求的位置，并且适于根据这种检测把一个控制信号从其输出端o3输出。
更具体来说，检测器单元10检测是否单元X1至X8包括表IV中给出的8位序列中的一个，并在其输出端o3产生第三控制信号。
当检测器电路10检测到在8个单元位置x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8中存在四个2位源字的组合等于表IV的左侧所给出的其中一种组合时，逻辑电路LC根据表IV中给出的改进编码方法变换该组合。
表IV
    在源信号中的8位位序列     在信道信号中的12位位序列
    00  01  00  0110  01  00  01     100  010  010  010000  010  010  010
如表IV中所示的改进变换法也是保持奇偶性的。
应当指出，信道字的位流是用NRZI(不归零反转)来标志的，这意味着“1”导致写入电流中发生一个跃变，用于在磁性记录载体上记录信道信号。
在上文中，需要改进编码的情况由检测器单元10从源字中检测。但是，应当指出该检测可以对所产生的信道字进行。关于这一点请参照USP5,477,222中的图2b。
图2示出编码设备的另一个实施例，其中检测需要改进的编码的情况是根据由表I所示的未改进编码所产生的信道字进行的。
图2的设备包括检测器10’，其具有用于接收通过表I中所示的未改进编码方法在电路LC’中获得的四个相继的3位信道字的12个输入端。检测器10’检测用未改进编码方法获得的在电路LC’的输出端o1至o6处的两个相继3位信道字是否等于在表II的“未改进编码”下方的中间列中给出的四个6位序列中的一个。如果为“是”，则检测器10’在其输出端12发出开关信号，并在其输出端12’处发出地址信号AD。该开关信号被施加到移位寄存器4’的开关信号输入端45。地址AD被施加到ROM47的地址信号输入端46。检测器10’根据检测到在表II的中间列中的四个6位序列中的相应一个的情况产生四个可能的地址信号AD1至AD4中的一个。作为一个实例，地址信号AD1在检测器10’检测到序列“101101”时产生，并且地址AD4在检测到6位序列“001100”时产生。ROM47具有所存储的表II右侧所示的6位序列。在接收到地址信号AD1时，ROM把6位序列“100 010”提供到其输出端o1至o6，并且在接收到地址信号AD2时，ROM把6位序列“101 010”提供到这些输出端。在接收到地址信号AD3时，ROM把6位序列“000 010”提供到这些输出端，并且在接收到地址信号AD4时，ROM把6位序列“001 010”提供到这些输出端。移位寄存器4’的每个存储器位置现在具有两个输入端，其中一个与逻辑电路LC’相应输出端相连接，另一个与ROM47的相应输出端相连接。移位寄存器响应该提供给输入端45的开关信号，接受提供到其较低输入端的信息，并把其内容向左移动6位。结果，改进的6位序列由移位寄存器4’提供到输出端8。
检测器10’也检测用未改进编码方法获得的在电路LC’的输出端o1至o9处的三个相继3位信道字是否等于在表III的“未改进编码”下方的中间列中给出的四个9位序列中的一个。如果为“是”，则检测器10’在其输出端12发出开关信号，并在其输出端12’处发出地址信号AD。检测器10’根据检测到在表III的中间列中的四个9位序列中的相应一个的情况产生四个可能的地址信号AD5至AD8中的一个。作为一个实例，地址信号AD5在检测器10’检测到序列“000 000 000”时产生，并且地址AD8在检测到9位序列“100 000 000”时产生。ROM47具有所存储的表III右侧所示的9位序列。在接收到地址信号AD5时，ROM把9位序列“000 010 010”提供到其输出端o1至o9，并且在接收到地址信号AD6时，ROM把9位序列“001 010 010”提供到这些输出端。在接收到地址信号AD7时，ROM把9位序列“101 010 010”提供到这些输出端，并且在接收到地址信号AD8时，ROM把9位序列“100 010 010”提供到这些输出端。
移位寄存器根据施加到输入端45的开关信号，接受提供到其较低输入端的信息，并把其内容向左移动9位。结果，改进的9位序列由移位寄存器4’提供到输出端8。
检测器10’还检测用未改进编码方法获得的在电路LC’的输出端o1至o12处的四个相继3位信道字是否等于如下两个12位序列：“101010 101 010”或“001 010 101 010”中一个。如果为“是”，则检测器10’在其输出端12发出开关信号，并在其输出端12’处发出地址信号AD。检测器10’根据检测到上文给出的两个12位序列中的相应一个的情况产生两个可能的地址信号AD9和AD10中的一个。作为一个实例，地址信号AD9在检测器10’检测到序列“101 010 101 010”时产生，并且地址AD10在检测到12位序列“001 010 010 101”时产生。ROM47具有所存储的表IV右侧所示的12位序列。在接收到地址信号AD9时，ROM把12位序列“100 010 010 010”提供到其输出端o1至o12，并且在接收到地址信号AD10时，ROM把12位序列“000 010010 010”提供到这些输出端。
移位寄存器根据施加到输入端45的开关信号接受提供到其输入端的信息，并把其内容向左位移12个位。结果，改变后的12位序列由该移位寄存器4’提供到输出端8。
在通常情况下，当不违反约束条件时，未改进变换根据表I进行，并且没有开关信号，使得移位寄存器接受由逻辑电路LC’通过移位寄存器4’高位输入端提供的比特。
上文已经提到可以用其它变换规则把单个2位源字变换为单个3位信道字。这些变换规则在如下3个表中给出。
表TV
    源字(x1，x2)     信道字(y1，y2，y3)
    SW1SW2SW3SW4     00011011     CW1CW2CW3CW4     101100100000
表V
     源字(x1，x2)     信道字(y1，y2，y3)
    SW1SW2SW3SW4     00011011     CW1CW2CW3CW4     000100001101
表VI
    源字(x1，x2)     信道字(y1，y2，y3)
    SW1SW2SW3SW4     00011011     CW1CW2CW3CW4     000001100101
已经证明用于把两个或三个2位源字的组编码为两个或三个3位信道字的这些变换规则的扩展可以用上文所述的方法获得。
图3示出图1的设备的一种变型。图3的设备能够产生具有较低k-约束条件的信道信号，更具体来说，k-约束条件为k＝7。该变型在于另外增加一个具有三个存储单元70.1、70.2和70.3的移位寄存器70，其具有连接到移位寄存器4的输出端6的输入端72，以及分别作为存储单元70.1、70.2和70.3的输出端的输出端74.1、74.2和74.3。另外，检测器76具有分别连接到移位寄存器70的输出端74.1、74.2和74.3的输入端78.1、78.2和78.3，并且具有输出端82。移位寄存器70的输出端74.1还连接到变换电路LCm的控制输入端c5，并且检测器76的输出端82连接到变换电路LCm的控制输入端c4。另外，在图1的检测器被稍微改变为图3中的检测器80。
就单个2位源字变换为3位信道字、两个2位源字变换为两个3位信道字、以及三个2位源字变换为三个3位信道字来说，该变换与上文参照图1的设备所作的说明相同。
该变型特别在于变换在源信号中出现的特定形式的8位位序列。检测器80除了检测表II的4位位序列和表II的6位位序列(如参照图1的实施例所作的说明)之外，还能够检测在下表VII中给出的8位位序列。检测器80根据这种检测在其输出端o3产生控制信号，该控制信号施加到逻辑电路LCm的控制输入端c3。
移位寄存器70具有所产生的到目前为止存储在其存储单元70.1、70.2和70.3中的信道信号的最后3个位，其中存储单元70.1具有所产生的到目前为止存储在其中的信道信号的最后一位。该信道信号的最后一位为“0”或“1”位，用作为用于逻辑电路LCm的另一个控制信号，并且通过其控制输入端c4提供到逻辑电路LCm。另外，当移位寄存器70具有存储在其存储单元70.1、70.2和70.3中的3位位序列“010”时，检测器76适于在其输出端82产生控制信号。该控制信号被通过其控制输入端c5提供到逻辑电路LCm。
根据表VII，逻辑电路LCm根据施加到其控制输入端c3的控制信号，并且不管出现在其输入端c4和c5的控制信号如何，把8位位序列“00 01 00 01”变换为其相应12位序列“100 010 010 010”。另外，逻辑电路LCm响应施加到其输入端c5的控制信号等于“0”的情况把8位位序列“10 01 00 01”变换为12位序列“100 000 010 010”，并且响应该控制信号等于“1”的情况，把所述8位位序列变换为12位位序列“000 010 010 010”。当8位位序列“11 10 00 00”出现在逻辑电路的输入端i1至i8时，控制信号由检测器80在其输出端o3产生。另外，当移位寄存器70的内容等于3位位序列“010”时，控制信号由检测器76产生。响应这两个控制信号，逻辑电路LCm把8位位序列变换为12位位序列“000 001 010 010”，如表VII所示。当8位位序列“11 10 00 10”出现在逻辑电路的输入端i1至i8时，控制信号由检测器80在其输出端o3产生。另外，当移位寄存器70的内容等于3位位序列“010”时，控制信号由检测器76产生。响应这两个控制信号，逻辑电路LCm把8位位序列变换为12位位序列“100 001 010010”，如表VII中所示。当8位位序列“11 10 00 01”出现在逻辑电路的输入端i2至i8时，控制信号由检测器80在其输出端o3产生。另外，当移位寄存器70的内容等于3位位序列“010”时，控制信号由检测器76产生。响应这两个控制信号，逻辑电路LCm把8位位序列变换为12位位序列“001 010 010 010”，如表VII中所示。当8位位序列“11 10 00 11”出现在逻辑电路的输入端i1至i8时，控制信号由检测器80在其输出端o3产生。另外，当移位寄存器70的内容等于3位位序列“010”时，控制信号由检测器76产生。响应这两个控制信号，逻辑电路LCm把8位位序列变换为12位位序列“101 001 010010”，如表VII中所示。
表VII
  在源信号中的8位位序列   在信道信号中的最后位   在信道信号中的12位位序列
  00  01  00  0110  01  00  0110  01  00  0111  10  00  0011  10  00  1011  10  00  0111  10  00  11   无关01010010010010   100  010  010  010100  000  010  010000  010  010  010000  001  010  010100  001  010  010001  010  010  010101  010  010  010
通过该变换，信道信号满足k＝7的条件，并且把重复的最小过渡游程长度限制为6。
图4示出图2的实施例的一种变型，用于实现根据上表VII的变换。通过增加把其控制信号提供到ROM47’的控制输入端c4和c5的移位寄存器70和检测器单元76，把图2的实施例改进为图4的实施例。由于通过上文对图2的实施例的描述，说明对源信号中的多个8位位序列所进行的改进编码，对于本领域技术人员来说，显然不需要任何创造性的活动就可以开发出用于实现图4的实施例的结构，因此不对本实施例作进一步的描述。
如上文所述，上述设备非常适合于包含在这样一种编码装置中，其中一个位插入在串行数据流中的每q个位之后，以实现极性变换，或保持极性不变。这种编码装置的示意图在图5中示出，其中编码器40之后跟随着根据本发明41的编码设备、以及在本技术领域中所公知的1T-预编码器42。1T-预编码器42的输出信号施加到控制信号发生器43，其产生用于变换器40的控制信号，以控制是否把“0”或“1”插入到提供给变换器40的串行数据流中。当编码器41不影响变换器40所产生信号的极性时，编码设备41可以插入在变换器40和1T-预编码器42之间，而没有任何改变。通过图5中所示的装置，可以在串行数据流中嵌入一定频率的跟踪声，或保持该数据流的直流成分为0。另外，当编码设备41用于产生上述(d，k)序列时，它使图4的装置的输出信号为(d，k)RLL输出信号。变换器40的实施例在《贝尔系统技术学报》，Vol 53，No.6，pp.1103-1106给出。
1T-预编码器42的输出信号提供到写入单元21，用于把该信号写入到记录载体23的记录道中。记录载体23可以是沿着纵向方向或者为盘状的磁性记录载体。该记录载体可以是光记录载体，例如光盘23’。写入单元21包括写入头25，当在磁性记录载体上记录信号时，这种写入头是磁写入头，当在光记录载体上记录信号时，这种写入头是光写入头。
图6示出用于解码由图1或2的编码设备所获得的串行数据流以提供二进制源信号的解码设备的实施例。该解码设备具有用于接收该信道信号的输入端50，输入端50连接到包括12个单元Y1至Y12的移位寄存器51的输入端56。移位寄存器51作为串-并转换器，使得四个3位信道字的组施加到逻辑电路52的输入端i1至i12。逻辑电路52包括四个表I、II、III、和IV。逻辑电路52的输出端o1至o8连接到移位寄存器54的单元X1至X8的输入端，该移位寄存器具有连接到输出端55的输出端57。检测器电路53具有分别连接到移位寄存器51的单元Y4至Y12的输出端的输入端i1至i9，其示意性地由参考标号60表示，该检测器电路还具有分别连接到逻辑电路52的控制输入端c1、c2和c3。检测器电路53能够：
(a)检测移位寄存器51的单元Y4至Y12中的“010 010 010”位模式，
(b)当在单元Y10、Y11和Y12中的比特不等于“010”时，检测移位寄存器51的单元Y4至Y9中的位模式“010 010”，以及
(c)当在单元Y7、Y8和Y9中的比特不等于“010”时，检测在单元Y4、Y5和Y6中的“010”位模式。
当检测到“010 010 010”位模式时，检测器电路53在其输出端o1产生控制信号，当在单元Y4至Y9检测到“010 010”位模式时，检测器电路53在其输出端o2产生控制信号，当在单元Y4至Y6检测到“010”位模式时，检测器电路53在其输出端o3产生控制信号，而当在单元Y4至Y12中没有“010”位模式时，检测器电路不在其输出端产生控制信号。
当缺少控制信号时，逻辑电路52把存储在单元Y1、Y2和Y3中的三位信道字变换为其相应的二位源字，如变换表I中所示，并把该2位源字提供到单元X1和X2。当在输入端c3具有控制信号时，逻辑电路52把存储在Y1至Y6中的信道字变换为两个2位源字的组，如变换表II中所示的，并把这两个2位源字提供给单元X1至X4。当在输入端c2具有控制信号时，逻辑电路52把存储在Y1至Y9中的三个3位信道字的组变换为三个2位源字的组，如变换表III中所示的，并把这三个2位源字提供给单元X1至X6。当在输入端c1具有控制信号时，逻辑电路52把存储在Y1至Y12中的四个3位信道字的组变换为四个2位源字的组，如变换表IV中所示的，并把这四个2位源字提供给单元X1至X8。
按这种方式，信道信号的串行数据流被变换为源信号的串行数据流。
被提供给输入端50的编码信息可以通过复制来自记录载体的信息而获得，该记录载体如磁记录载体23和光记录载体23’。在图6中的设备包括用于从记录载体上的记录道读取信息的读取单元62，其中该单元62包括用于从所述记录道读取信息的读取头64。
图7示出用于对由图3或4的编码器产生的信道信号解码的解码器的实施例。从表VII可以清楚地看出，在信道信号中应当根据表VII解码的特定12位位序列不能都由序列“010 010 010”检测。因此，检测器53’需要12位位序列的输入，以识别包含在表VII中的所有七个12位位序列。
尽管本发明已经参照其优选实施例进行描述，但是应当知道这些都不是限制性的实施例。因此，对于本领域内的技术人员来说可以作出多种显而易见的改变，而不脱离权利要求书中所定义的本发明的范围。例如，图6的解码设备可以变为其中的检测器53从解码信息而不是从编码信息中检测多种变形的解码情况，如图6中所示。
另外，本发明在于每个创新的特征或者这些特征的组合。

Claims (36)

1.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的设备，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的变换装置，该变换装置适于把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“00010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“100010010010”。
2.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的设备，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的变换装置，该变换装置适于把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“10010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“000010010010”。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后位是“1”位，则该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“10010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“000010010010”。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后位是“0”位，则该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“10010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“100000010010”。
5.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的设备，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的变换装置，该变换装置适于把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“010”位，则该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100000”变换为二进制信道信号的12位位序列“000001010010”。
6.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的设备，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的变换装置，该变换装置适于把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“010”位，则该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100010”变换为二进制信道信号的12位位序列“100001010010”。
7.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的设备，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的变换装置，该变换装置适于把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“010”位，则该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100001”变换为二进制信道信号的12位位序列“001010010010”。
8.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的设备，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该设备包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的变换装置，该变换装置适于把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“ 010”位，则该变换装置适于把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100011”变换为二进制信道信号的12位位序列“101010010010”。
9.如以上任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，m＝n+1。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，n＝2。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，该设备根据下表适于把单个源字变换为相应的单个信道字：        源字         信道字     SW1SW2SW3SW4     00011011     CW1CW2CW3CW4     101100001000
12.如权利要求10或11所述的设备，其中变换装置适于把2位源字变换为相应的3位信道字，以获得(d，k)序列形式的信道信号，其中d＝1，该设备还包括这样的装置，其用于在源信号的位流中检测把单个2位源字变换为相应的单个信道字的编码将导致在该信道字的边界处违反d约束条件的位置，并用于根据所述检测提供控制信号，其特征在于，当没有控制信号时，该变换装置适于把单个2位源字变换为相应的单个3位信道字，使得对于每个2位源字的变换是保持奇偶性的。
13.如权利要求12所述的设备，其中，在两个相继源字的变换过程中，在具有控制信号的情况下，该变换装置适于把所述两个相继2位源字的组变换为两个相应的3位信道字，使得在该源字的组中的两个源字中的一个被变换为不与四个信道字CW1至CW4中的任何一个相同的3位信道字，以保持d＝1的约束条件，其特征在于，当具有所述控制信号时，该变换装置还适于把所述两个相继2位源字的组变换为相应的两个相继3位信道字的组，使得对于所述两个相继2位源字的组的变换是保持奇偶性的。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，该变换装置适于根据下表把两个相继2位源字的组变换为两个相继3位信道字的组：     两个源字的组     两个信道字的组     00  0000  01     100  010101  010
    10  0010  01     000  010001  010
15.如权利要求13或14所述的设备，其中，k具有大于5的数字，该设备还具有这样的装置，其用于在源信号的位流中检测把单个2位源字变换为相应的单个信道字的编码将导致违反k约束条件的位置，并用于根据所述检测提供第二控制信号，其特征在于，在三个相继2位源字的变换过程中，在具有该第二控制信号的情况下，该变换装置适于把所述三个相继2位源字的组变换为三个相应的3位信道字，使得对于所述三个相继2位源字的组的变换是保持奇偶性的，该变换装置还适于把在该组中的三个源字中的两个变换为不与四个信道字CW1至CW4相同的相应的3位信道字，以保持k约束条件。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，该变换装置适于根据下表把三个相继2位源字的组变换为三个相继3位信道字的组：     三个源字的组     三个信道字的组    11   11   1111   11   1001   11   1001   11   11   000   010   010001   010   010101   010   010100   010   010
17.如以上任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备还包括用于在源信号的位流中检测8位位序列“00010001”和“10010001”的装置，以及用于检测到当前8位位序列为止已经从二进制源信号产生的信道信号的最后位的值的装置，该变换装置适于根据下表把8位位序列变换为信道信号中的12位位序列，并依赖于所述最后信道位的值：   在源信号中的8位位序列   在信道信号中的12位位序列  00  01  00  0110  01  00  01(最后信道位＝“0”)10  01  00  01(最后信道位＝“1”)   100  010  010  010100  000  010  010000  010  010  010
以限制在该信道信号中重复的最小过渡游程长度。
18.如以上任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备还包括用于在源信号的位流中检测8位位序列的装置，以及用于检测到所述8位位序列为止已经从的二进制源信号产生的信道信号的最后三位等于“010”的装置，当在该信道信号中检测到所述三位序列“010”时，该变换装置根据在下表中给出的编码，适于把在下表中给出的8位位序列变换为信道信号中的12位位序列：     在源信号中的8位位序列     在信道信号中的12位位序列     11  10  00  0011  10  00  1011  10  00  0111  10  00  11     000  001  010  010100  001  010  010001  010  010  010101  010  010  010
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，该变换装置适于根据所述表格变换8位位序列，以把k约束条件限制为7。
20.一种用于在记录载体上的记录道中记录信道信号的记录设备，其特征在于，该记录设备包括如以上任何一项权利要求中所述的编码设备，并包括用于在记录载体的所述记录道中写入信道信号的写入装置。
21.如权利要求20所述的记录设备，其特征在于，写入装置包括用于在记录载体的记录道中记录之前，对该信道信号执行预编码步骤的预编码装置。
22.一种如权利要求20或21中所述的记录设备所带有的记录载体。
23.如权利要求22所述的记录载体，其特征在于，该记录载体为光记录载体。
24.一种用于把二进制信道信号的数据位流解码为二进制源信号的数据位流的设备，其中，该信道信号的位流被分为m位源字，该设备包括适于把m位信道字反变换为相应的n位源字的反变换装置，该反变换装置适于把p个连续m位信道字的组变换为相应的p个连续n位源字的组，这样用于p个连续m位信道字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n，p≥1，并且p可变，其特征在于，该变换装置适于根据下表把在所述表中的出现在二进制信道信号的位流中的至少一个12位位序列变换为二进制源信号的位流中的8位位序列：     在信道信号中的12位位序列     在源信号中的8位位序列     100  010  010  010100  000  010  010000  010  010  010000  001  010  010100  001  010  010001  010  010  010101  010  010  010     00  01  00  0110  01  00  0110  01  00  0111  10  00  0011  10  00  1011  10  00  0111  10  00  11
25.如权利要求24中所述的设备，其特征在于，该设备还包括用于检测如该表中给出的所述12位位序列的装置。
26.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的方法，其中，源信号的位流被分为n位源字，该方法包括把所述源字变换为相应的m位信道字的步骤，这样在把p个相继n位源字的组变换为相应的p个相继m位信道字的组时，对于p个相继n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，该变换步骤包括把在二进制源信号的位流中的8位位序列“00010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“100010010010”的分步骤。
27.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的方法，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该方法包括适于把所述源字变换为相应的m位信道字的步骤，这样当把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组时，用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，该变换步骤包括把在二进制源信号的位流中的8位位序列“10010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“000010010010”的分步骤。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后位是“1”位，则执行把在二进制源信号的位流中的8位位序列“10010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“000010010010”的分步骤。
28.如权利要求28所述的设备，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后位是“0”位，则执行把在二进制源信号的位流中的8位位序列“10010001”变换为二进制信道信号的12位位序列“100000010010”的分步骤。
30.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的方法，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该方法包括把所述源字变换为相应的m位信道字的步骤，使得当把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组时，这样用于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“010”位，则该变换步骤包括把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100000”变换为二进制信道信号的12位位序列“000001010010”的分步骤。
31.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的方法，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该方法包括把所述源字变换为相应的m位信道字的步骤，使得当把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组时，对于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“010”位，则该变换步骤包括把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100010”变换为二进制信道信号的12位位序列“100001010010”的分步骤。
32.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的方法，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该方法包括把所述源字变换为相应的m位信道字的步骤，使得当把p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组时，对于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“010”位，则该变换步骤包括把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100001”变换为二进制信道信号的12位位序列“001010010010”的分步骤。
33.一种用于把二进制源信号的数据位流编码为二进制信道信号的数据位流的方法，其中，该源信号的位流被分为n位源字，该方法包括把所述源字变换为相应的m位信道字的步骤，使得当p个连续n位源字的组变换为相应的p个连续m位信道字的组时，对于p个连续n位源字的每个组的变换基本保持奇偶性，其中n、m和p为整数，m＞n≥1，p≥1，并且p可变，其特征在于，如果到当前的位序列为止已产生的信道信号的最后三位是“010”位，则该变换步骤包括把在二进制源信号的位流中的8位位序列“11100011”变换为二进制信道信号的12位位序列“101010010010”的分步骤。
34.如权利要求26至33中的任何一项所述的方法，其特征在于，还包括在记录载体上的记录道中记录信道信号的步骤。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，该记录载体是光记录载体。
36.如权利要求34或35所述的方法，其特征在于，该方法还包括在记录载体上记录信道信号之前关于信道信号的预编码步骤。
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