CN1202527C - 用于高密度光盘的纠错方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种适用于高密度光盘的纠错方法。具有以下步骤：通过把内层奇偶校验方向中的纠错信息块分成x段，以得到多个内层奇偶校验信息块；通过为分段生成的每一个PI信息块生成e字节PI，并在PI方向上添加这些PI；以及在有多个PI的纠错信息块的PO方向上，生成f字节外层奇偶校验PO，并在PO方向上添加这些PO。本发明的纠错方法维持了与现有DVD相似级别的奇偶校验信号的冗余度，而且增强了纠错能力。

Description

用于高密度光盘的纠错方法
技术领域
本发明涉及一种用于光盘的纠错方法，更具体地说，涉及一种适用于高密度光盘的纠错方法。
背景技术
目前可以选用的光盘种类有很多，包括只读光盘(CD)、数字多用光盘(DVD)等，并且正在开发一种要求比DVD有更高的记录和再现密度的高密度数字多用光盘(HD-DVD)。现有的DVD有4.7GB的存储容量，而HD-DVD有等于或大于15GB的存储容量。HD-DVD的更高存储容量是通过降低用来记录/再现数据的射束光点的直径，以及增加线密度来实现。
受HD-DVD的缺陷影响的数据量，远大于现有DVD中有相同长度的缺陷所影响的数据量。因此，HD-DVD要求有比现有DVD更强的纠错能力。
图1表示了传统DVD中的纠错码(ECC)信息块的结构。图1所示的纠错码信息块有一个10字节的奇偶校验，称为内层奇偶校验(PI)(inner parity)，用于对沿行方向的172字节数据纠错，还有一个16字节奇偶校验，称为外层奇偶校验(PO)(outer parity)，用于对该列中的192字节数据纠错。这里，PI的纠错能力是5字节的一个最大值，而PO的纠错能力是16字节的一个最大值用于擦除校正。
现在在假设HD-DVD和DVD使用相同的纠错法的前提下，详细解释缺陷的影响。
图2表示在光盘中的射束光点和物镜之间的关系。
表1说明了盘的厚度t、物镜的数值孔径NA、射束光点的直径2R和缺陷的长度k之间的关系。
                                  表1
    T     NA   R(毫米)   2R(毫米)   标记 缺陷长度k
    0.6     0.6   0.248   0.496   DVD k+2R
    0.65     0.273     0.546
    0.3     0.65     0.136     0.272
    0.85     0.193     0.286
    0.2     0.85     0.129     0.258
    0.1     0.7     0.049     0.098    DVD/3.88
    0.85     0.064     0.128
1)大缺陷的影响
这里，大缺陷指的是不能通过PI纠正的由划痕、手指印、黑斑等产生的突发错误。
跨度5字节的缺陷是不能通过PI纠错的突发错误。这时，缺陷的长度是
k＝5字节×16信道位×0.133微米(1信道位的长度)＝10.64微米
把20GB的HD-DVD与4.7GB的DVD相比，线密度增长率是(20/4.7)1/2。因此，相同长度的缺陷在HD-DVD中损害的数据比在DVD中的多2.1倍。
虽然从HD-DVD有较小的射束光点大小看，HD-DVD比DVD似乎有更多的优点，但HD-DVD恢复再现信号(RF)所要求的稳定时间预计比较长。因此，在HD-DVD和DVD上，光点大小的影响被认为是类似的。
2)小缺陷的影响
这里，小缺陷指的是可以通过PI纠正的由尘埃等产生的突发错误。缺陷的长度等于或小于10.64微米。
在表1，当NA＝0.85和＝0.1毫米时，入射到HD-DVD表面的射束光点的直径是0.128微米，这是DVD的值0.496微米的1/3.88倍，因此，在HD-DVD上由小缺陷引起的错误发生概率，比DVD的大3.88倍。
此外，因为HD-DVD的线密度比DVD大2.1倍，所以对于同样大小的缺陷，HD-DVD的错误发生概率比DVD的大8.148倍(3.88×2.1＝8.148)。这就意味着，当HD-DVD使用与DVD相同的调制方法时，通过PI纠错必能适用于约40.47字节(5字节×8.148)。因此，HD-DVD需要大量的PI。
在前面的图1所示的DVD的纠错方法中，为了提高突发错误纠错能力，在PI方向的数据列的数目必须增加，而在PO方向上的数据行的数目必须减少。
然而，当在PI方向的数据列的数目n超过256，伽罗瓦(Galois)域操作GF(28)不能执行。
即，图1所示的用于DVD的上述纠错方法，不能被方便地应用于HD-DVD。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种适用于HD-DVD的纠错方法。
本发明的另一个目的是提供一种适用于HD-DVD的基址结构。
为了达到本发明的上述目的，提供一种用于对大小为n×m×o字节的纠错信息块，添加内层奇偶校验和外层奇偶校验的纠错方法，其中，n表示该纠错信息块的内层奇偶校验方向上的数据列数，m表示该纠错信息块的外层奇偶校验方向上的数据行数，而o表示该纠错信息块中的数据帧数，该纠错方法包括以下步骤：通过把内层奇偶校验方向的纠错信息块分成x段，这里，x是等于或大于2的整数，以得到多个内层奇偶校验信息块；为通过分段生成的多个内层奇偶校验信息块的每一个生成e字节内层奇偶校验，并在内层奇偶校验方向上添加这些内层奇偶校验；在有多个内层奇偶校验的纠错信息块的外层奇偶校验方向上，生成f字节外层奇偶校验，并在外层奇偶校验方向上添加这些外层奇偶校验；以及在具有多个内层奇偶校验和外层奇偶校验的纠错信息块中，把多个数据组与内层奇偶校验方向上的多个内层奇偶校验进行交错。
最好，该内层奇偶校验是Reed Solomon代码，并且满足(n/x)+e≤256。
最好，n×m×o为64K。
最好，n为688而m为6。
最好，x为172而e为8。
最好，f为12。
最好，通过在包含于该多个数据组的每一个的各字节中，将具有同样次序的各字节集合起来，以重新分配该多个数据组。
最好，该重排在同一行的各内层奇偶校验组中执行。
最好，通过在包含于多个内层奇偶校验的每一个的各字节中，将具有同样次序的各字节集合起来，以重新分配该多个内层奇偶校验。
最好，该重排在同一行的各内层奇偶校验中执行。
最好还包括一步骤：在已经重新分配多个内层奇偶校验的纠错信息块中移动和分配该重新分配的各内层奇偶校验。
最好还包括一步骤：在外层奇偶校验方向上交错多个外层奇偶校验。
最好，n×m为记录在盘上的基址单元，并且由一个4字节ID、一个2字节IED、一个18字节RSV、两个2KB字节用户数据信息块以及两个4字节EDC构成一个数据帧。
最好，确定外层奇偶校验方向奇偶校验的数目f，和内层奇偶校验方向分段的数目x，以便x和f的乘积结果可被一个纠错信息块中的数据帧的数目o整除，而没有余数。
附图说明
通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优势将会变得更加清楚，其中：
图1是现有技术的数字多用光盘(DVD)中的纠错码(ECC)信息块的结构；
图2表示光盘上的射束光点和物镜之间关系；
图3表示在根据本发明的纠错方法中的ECC信息块、内层奇偶校验(PI)和外层奇偶校验(PO)之间的关系；
图4表示在同一行中，各个内层奇偶校验(PI)信息块之间的交错效果；
图5表示本发明的纠错方法的执行过程；
图6表示在图5的纠错方法中已经乱序的数据帧的结构；
图7A、7B表示在图5的纠错方法中的纠错信息块的内层奇偶校验和外层奇偶校验的产生；
图8A、8B表示在图5的纠错方法中，对内层奇偶校验方向交错的结果；
图9再一次表示在内层奇偶校验方向对图8所示结果的交错结果；及
图10A、10B、10C和10D表示在图5的纠错方法中在外层奇偶校验方向的交错结果。
具体实施方式
下面，将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。本发明并不限定于下面的实施例，任何符合本发明构思和范围的变动都是允许的。提供本发明实施例的目的是为了把本发明更完整地解释给对本领域的任何专业技术人员。
图3表示在根据本发明的纠错方法中，纠错信息块，内层奇偶校验(PI)和外层奇偶校验(PO)之间的关系。在使用同等数量的奇偶校验的条件下，作为用于改善突发错误纠错能力的方法，最好是PI方向的数据列数增加，而PO方向上的数据行数减少。
然而，因为当PI方向的数据列数n超过256时，伽罗瓦域操作不能执行，所以在本发明的纠错方法中使用了一种多方式(way)PI纠错法。
即，在行中的数据列数n被分成具有适当大小(x)的段，然后，在分成的每一段PI信息块中，添加一个e-字节PI。这里，确定n/x的大小以适于添加同步信息(sync)，而n，x和e要被确定为使得n/x+e小于或等于256。
如果在PO方向上的数据帧的数目是16，m(行)×16+f(行)小于或等于256，并确定PI方向分段的数目x，和PO方向奇偶校验的数目f，以便x和f的乘积结果被数据帧的数目o整除，而没有余数。
当信息块在信道调制后即刻被记录在盘上时，图3所示的纠错信息块产生一个问题。即，当一个小缺陷发生，并且等于或大于e/2字节的数据被损坏时，通过PI纠正变成不可能。因此，当添加一个指示对应于PI信息块的所有数据不能被改正的标记之后，这些数据必须传送到一个通过PO纠错的程序。当发送带有指示未通过PI纠错的标记的等于或大于f的数据时，也不能通过PO纠错。
即，为了有效地纠正小缺陷和偶而发生的错误，在PI方向上的x个PI信息块中进行交错。
图4表示在同一行中的各个PI信息块之间进行交错的效果。正如图4所示的那样，即使突发错误发生，它也会因为PI信息块之间的交错，突发错误变成偶而发生的错误。因此，在交错后的PI信息块中，即使当等于或大于e/2字节的数据被损坏时，PI信息块错误的次数也会降低到等于或小于e/2，并且变成可以进行纠错。
还有另一种方法，在该方法中把e字节奇偶校验添加给同一PI方向上的每个的第x个数据。在一种方法中，为了提高交错的效果而在不同行的各个PI信息块之间进行交错。然而在这种方法中，从纠错完成时的时间到数据输出时的时间之间的延迟变得更长。因此，确定交错范围时最好考虑到该延迟，以及要被纠正的突发缺陷的大小。
图5表示了执行本发明的纠错法的过程。
首先，检测的数据(IED)被添加给地址信息(ID)502。
用来存储未来扩展信息、用户信息、制造商信息、版权保护等的保留空间(RSV)，以及4KB用户数据添加到“ID+IED”504。
在“ID+IED、RSV和4KB用户数据”506中，考虑到对现有光盘(CD)和数字多用光盘(DVD)的相容性，4KB用户数据被等分成2KB，并且添加进用于检测错误的错误检测码(EDC)。通过这样操作就形成了一个数据帧。
然后，为了获得对数据的保护、信道调制和伺服能力，在1数据帧508上执行乱序操作。例如，为了在拥有4KB数据帧以及纠错用的64KB基本单元的20GB级的HD-DVD上适当地执行数据乱序操作，具有用来纠错的64KB基本单元和在一个数据帧中有4KB用户数据的HD-DVD中的随机数据发生器的周期长度被设计成64K，这种长度有利于抑制伺服操作和调制中的直流(DC)分量。
图6表示了已经用图5中的纠错方法乱序了的数据帧的结构。参考图6中的例子，1数据帧510是用一个4字节ID、一个2字节IED、一个18字节RSV、两个2KB字节用户数据信息块以及两个4字节EDC构成。这里，1数据帧在PI方向上(列方向)是688字节，在PO方向上(行方向)是6行。
一个纠错信息块512通过集合图6所示的16个数据帧构成，并且在该信息块中加进一个PI和一个PO。
图7表示了图5所示的纠错法的纠错信息块中的内层奇偶校验和外层奇偶校验的产生。参考图7，在本例中，图6所示的16个数据帧被依次排列起来，然后加进每一个均在PI方向上占8字节的四个PI，最后再加进在PO方向上占12字节的一个PO。
1)PO
PO是使用Reed Solomon(RS)码(108，96，13)生成的。
即关于数据(B0，0～Bi，j，i＝0～95，j＝0～687)，生成B96，0～Bi，j。
2)PI
PI是使用RS(180，172，9)生成的。
关于数据(Bi，0～Bi，171，i＝0～107)，生成Bi，688～Bi，695(i＝0～107)；
关于数据(Bi，172～Bi，343，i＝0～107)，生成Bi，696～Bi，703(i＝0～107)；
关于数据(Bi，344～Bi，545，i＝0～107)，生成Bi，704～Bi，711(i＝0～107)；
关于数据(Bi，546～Bi，687，i＝0～107)，生成Bi，712～Bi，719(i＝0～107)。
PI方向的奇偶校验为何以4种方式生成的原因是，包含奇偶校验的一个PI纠错单元预计不超过256位，以便在伽罗瓦域中的GF(28)操作能够执行。此外预定不能纠正的标记可加到四个分开的单元，以使得能制止在PO纠正过程中的删除纠正。
还有一个原因是，交错四个PI信息块能够提高PI纠正能力。在本发明中，这样的纠错方法被称为Reed-Solomon多方式PI或PO乘积码(RS-MWPC)。
然后，PI方向上的突发错误变成了偶尔发生的错误，并且为了保护PI和PO，在PI方向上执行交错。
图8表示图5所示的纠错法的PI方向上的交错结果。参考图8，四个PI信息块中的数据以一个预定的次序，逐个重新排列在数据扇区和奇偶校验扇区中。
图9表示了图8所示结果的在PI方向上的再一次交错结果。在PI方向上PI按每8字节划分，然后执行交错。这是为了防止PI中的突发错误的发生。
当PI中的交错完成时，包括从第97行到第108行的PO+PI奇偶校验的12行被重新组织成16行。为了获得这样的效果，把第一个PO+PI奇偶校验行的720字节(688+32)乘以3/4，则540字节成为新的第一个新PO+PI奇偶校验行，而余下的720-540＝180字节被传递给第二个PO+PI奇偶校验行。180字节添加到第二个PO+PI奇偶校验行的720字节中，添加结果中的头540字节变成新的第二个PO+PI奇偶校验行。
通过这样的操作，原来的12行变成了总共16个新的PO+PI奇偶校验行。通过从第一行起，在PO方向上进行交错，全部交错都完成且总共16个记录帧按如图10所示重新组织。在这些数据中插入同步信息且执行信道调制以后，能够被精确地记录在光盘中的格式就完全准备好了。
最后，添加同步信息到其中完成交错的纠错信息块514的每一个数据帧中。被加进了同步的纠错信息块被记录在盘中。
象前面描述的那样，本发明的纠错方法维持了与现有DVD相似级别的奇偶校验信号的冗余度，而且增强了纠错能力。

Claims (14)

1.一种用于对大小为n×m×o字节的纠错信息块，添加内层奇偶校验和外层奇偶校验的纠错方法，其中，n表示该纠错信息块的内层奇偶校验方向上的数据列数，m表示该纠错信息块的外层奇偶校验方向上的数据行数，而o表示该纠错信息块中的数据帧数，该纠错方法包括以下步骤：
通过把内层奇偶校验方向的纠错信息块分成x段，这里，x是等于或大于2的整数，以得到多个内层奇偶校验信息块；
为通过分段生成的多个内层奇偶校验信息块的每一个生成e字节内层奇偶校验，并在内层奇偶校验方向上添加这些内层奇偶校验；
在有多个内层奇偶校验的纠错信息块的外层奇偶校验方向上，生成f字节外层奇偶校验，并在外层奇偶校验方向上添加这些外层奇偶校验；以及
在具有多个内层奇偶校验和外层奇偶校验的纠错信息块中，把多个数据组与内层奇偶校验方向上的多个内层奇偶校验进行交错。
2.根据权利要求1所述的纠错方法，其中的内层奇偶校验是Reed Solomon代码，并且满足(n/x)+e≤256。
3.根据权利要求2所述的纠错方法，其中n×m×o为64K。
4.根据权利要求3所述的纠错方法，其中n为688而m为6。
5.根据权利要求3所述的纠错方法，其中x为172而e为8。
6.根据权利要求2所述的纠错方法，其中f为12。
7.根据权利要求1所述的纠错方法，其中，通过在包含于该多个数据组的每一个的各字节中，将具有同样次序的各字节集合起来，以重新分配该多个数据组。
8.根据权利要求7所述的纠错方法，其中的重排在同一行的各内层奇偶校验组中执行。
9.根据权利要求1所述的纠错方法，其中，通过在包含于多个内层奇偶校验的每一个的各字节中，将具有同样次序的各字节集合起来，以重新分配该多个内层奇偶校验。
10.根据权利要求9所述的纠错方法，其中的重排在同一行的各内层奇偶校验中执行。
11.根据权利要求1所述的纠错方法，还包括一步骤：在已经重新分配多个内层奇偶校验的纠错信息块中移动和分配该重新分配的各内层奇偶校验。
12.根据权利要求10所述的纠错方法，还包括一步骤：在外层奇偶校验方向上交错多个外层奇偶校验。
13.根据权利要求4所述的纠错方法，其中n×m为记录在盘上的基址单元，并且由一个4字节ID、一个2字节IED、一个18字节RSV、两个2KB字节用户数据信息块以及两个4字节EDC构成一个数据帧。
14.如权利要求1所述的纠错方法，其中，确定外层奇偶校验方向奇偶校验的数目f，和内层奇偶校验方向分段的数目x，以便x和f的乘积结果可被一个纠错信息块中的数据帧的数目o整除，而没有余数。
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