CN1340821A - 数据恢复装置和方法 - Google Patents

Abstract

为了校正从媒体读取的二进制数据的位偏移并进一步能校正因对位偏移的误校正引起的位错误,按照本发明的数据恢复装置包含:用于分别校正被读信号和限幅信号的交点处的时间的电路24、26和28;用于生成灰位的电路(20)－灰位代表一个包含其时间是未校正的交点的时间元和一个在为了校正而将交点偏移的方向上与该时间元相邻的时间元的灰位的电路。

Description

数据恢复装置和方法

发明的领域

本发明涉及从数据记录媒体恢复数据的装置及其方法。更具体来说，涉及在更正从数据记录媒体读取的被读信号中的错误的同时恢复数据的装置和方法。

现有技术的描述

存储诸如文档、图象和声音的数据的记录媒体的典型例子是HD(磁盘)、DVD(数字视盘或数字通用盘)、MO(磁光盘)、CD(光盘)和LD(激光盘)，等等。图7(a)概略地显示用于从媒体78恢复数据的数据恢复装置70。从媒体78的读取的被读信号被用电平确定单元72数字化，转换成由0和1组成的位串。该位串(二进制数据)被发送到译码器74，例如用翻译表进行译码。

图7(b)显示电平确定单元72的结构的一个例子。来自媒体78的被读信号被均衡器(equalizer)88补偿，然后被输入到限幅电路(slice circuit)80的两个输入端的其中之一和限幅信号生成电路86。限幅信号生成电路86生成的限幅信号(slice signal)Vr被输入到限幅电路80的另一个输入端。限幅电路80检测补偿信号V(t)与限幅信号Vr的交点，然后向二进制数据生成电路82发送检测信号。二进制数据生成电路82根据PLL(相锁存回路)84检测到的补偿信号V(t)的频率定义时间元(time cell)，以生成二进制数据。

图8显示对补偿信号V(t)二进制化的方法。在时间轴方向(t)上是根据PLL 84检测到的补偿信号V(t)的频率定义的时间元。获得二进制数据的方法是，定义包含位于补偿信号V(t)与限幅信号Vr的交点的时间T1和T2的时间元为1，定义不包含交点的时间元为0。

补偿信号的二进制化的精度与补偿信号V(t)与限幅信号Vr的交点的偏移(shifts)有关。当交点的偏移变大时，交点被分配到不正确的时间元的概率增加。当从诸如CD和DVD的媒体78恢复数据时，光反射率的变化、波形之间的干涉和噪声之类，对补偿信号有不利影响。结果，经常发生1位的位偏移。

均衡器88调节读系统的增益频率特性。如图9中所示，主要是放大高频端的输出。图9中所示的虚线是媒体78的输出，实线是被均衡器88放大后的输出。尽管由均衡器88进行的对输出的放大补偿高频端的输出，噪声也被放大。

均衡器88例如由7至17级横向滤波电路构成。诸如DVD的可拆卸式媒体，需要对每个媒体的滤波电路的补偿。如果在诸如DVD的媒体中有裂痕或弯曲之类，可能就需要设置滤波电路，为每个磁道或每个扇区进行调制。对每个磁道或每个扇区的均衡器都最优化是困难的，因为为修正而确定最优设置需要大量的计算。

图10表示当噪声或特性退化(degradation)已经影响补偿信号时位偏移(bit shift)的例子。在图10中所示的补偿信号V(t)中，它的波形被从起初要表示的虚线变到实线。补偿信号V(t)与限幅信号Vr的交点由本来应当是的时间t偏移到时间t’。结果，位“1”被偏移到图中左边相邻的时间元。

从限幅信号生成电路86输出的限幅信号Vr，是根据补偿信号V(t)的峰值到峰值(peak-to-peak value)或DSV(数字合计差异)的运算结果而定义的。DSV是个累加值，其确定方法是，当数字化时刻的补偿信号V(t)大于限幅信号Vr时，加数值1；当补偿信号V(t)小于限幅信号Vr时，加数值-1。将限幅电平(slicing level)设置得使得DSV能为零。如图11(a)和11(b)中所示的那样，当限幅信号Vr的电平偏移到Vr’时，交点处的时间T1和T2偏移到T1’和T2’。这可能导致位偏移。

本发明的一个目的是校正从媒体读取的二进制数据的位偏移，并还能校正由于对位偏移的误校正而产生的位错误。

发明的概述

按照本发明一个方面的数据恢复装置包含：用于校正被读信号与限幅信号的交点处的时间的电路；用于生成灰位(gray bit)的电路-该灰位代表一个包含其时间是未校正的交点的时间元和一个在为了校正而将交点偏移的方向上与该时间元相邻的时间元；用于根据灰位校正位串中的错误的电路。该数据恢复装置不仅能校正位偏移，还能校正由于对位偏移的错误校正而产生的位错误。

按照本发明的另一个方面的数据恢复方法，包含下列步骤：校正检测到的交点处的时间；生成代表一个包含其时间是未校正的交点的时间元和一个在为了校正而将交点偏移的方向上与该时间元相邻的时间元的灰位；根据灰位校正位串中的错误。

本发明能校正从记录媒体中读出的信号中可能出现的位偏移。此外，在位偏移校正时生成的灰位能校正由于对位偏移的错误校正而产生的位错误。

附图的简述

图1(a)是表示按照本发明的数据恢复装置的一个例子的框图；图1(b)是表示图1(a)中所示的电平确定单元的一个例子的框图；

图2(a)表示补偿信号V(t)、补偿信号V(t)的一级微分V’(t)、补偿信号V(t)的二级微分系数V”(t)和限幅信号Vr的波形；图2(b)是图2(a)中的重要局部的放大图；

图3(a)至3(c)表示代表补偿信号V(t)、补偿信号V(t)的二级微分系数V”(t)和限幅信号Vr的三个波形图；

图4表示用于代表由补偿信号V(t)和限幅信号Vr的交点所确定的二进制数据的校正的灰位串和校正后的位；

图5(a)是表示按照本发明的数据恢复装置的另一个例子的框图；图5(b)是表示图5(a)中所示的电平确定单元的一个例子的框图；

图6是表示按照本发明的数据恢复装置的电平确定单元的另一个例子的框图；

图7(a)是表示常规的数据恢复装置的一个例子的框图；图7(b)是表示图7(a)中所示的电平确定单元的一个例子的框图；

图8是表示补偿信号的二进制化的一个例子的框图；

图9表示均衡器的输出补偿的一个例子；

图10表示因限幅信号Vr和噪声而变形的补偿信号V(t)；

图11(a)和11(b)分别表示补偿信号V(t)和限幅信号Vr的波形；图11(a)中限幅信号Vr在图中的上部方向上滑动；图11(b)中限幅信号Vr在图中的下部方向上滑动。

附图中的标注：

10，40：数据恢复装置

12，42，52：电平确定单元

14：译码器

20：灰位生成电路

22：二进制数据生成电路

24、54：加法器电路

26：放大器

28：微分电路

30：游程长度受限(RLL)错误校正电路

32：制表(TAB)错误校正电路

58：算术电路

70：常规数据恢复装置

72：常规电平确定单元

74：常规译码器

76：翻译表

78：媒体(数据记录媒体)

80：限幅电路

82：常规二进制数据生成电路

84：锁相回路(PLL)

86：限幅信号生成电路

88：均衡器

最佳实施例的描述

下面将结合附图来详细说明按照本发明的数据恢复装置及其方法的最佳实施例。

如图1(a)中所示，本发明的数据恢复装置10包含电平确定单元12和译码器14。数据记录媒体78是从磁盘、数字视盘、磁光盘、光盘和激光盘等等中选定的。

如图1(b)中所示，电平确定单元12包含用于校正补偿信号V(t)与限幅信号V的交点处的时间的加法器电路24、微分电路28和放大器26。限幅信号生成电路86、限幅电路80和PLL 84可以采用常规的电路。补偿信号时通过补偿被读信号而生成的。

校正值是用微分电路28和放大器26计算的，计算出来的校正值被加法器电路24与交点处的时间相加。微分电路28确定交点处的补偿信号V(t)的一级微分系数V’(t)和补偿信号V(t)的二级微分系数V”(t)。放大器26通过将二级微分系数V”(t)乘以K(K＞0)而计算校正值。K的值取决于所用媒体、检测用光学系统、电信号处理电路等等的特性，所以该值通常是根据经验确定的。就DVD而言，该值的范围在0-1/32，在实施例中采用过1/64。在加法器电路24中，校正值被加到交点处的时间上，在此之前，先根据由微分电路28计算的一级微分系数和二级微分系数确定校正值的符号(正或负)。

从媒体87读出的补偿信号是模拟信号，但该信号在被向电平确定单元12发送时，被模-数转换器(未予示出)转换成数字信号。将转换成数字信号的补偿信号V(n(t))存储在存储器(未予示出)中。本案例中，n(t)是由时间t定义的整数，n(t)＝1、2、3、…。V(n(t))的二级微分系数V”(t)可以由下列公式确定：

V(n(t)-1)-2×V(n(t))+V(n(t)+1)，其中n(t)≥2    (公式1)

或者

V(n(t)-3)-V(n(t)-1)-V(n(t)+1)+V(n(t)+3)，其中n(t)≥4  (公式2)

以下将V(n(t))简单表示为V(t)。

图2(a)表示一例补偿信号V(t)和限幅信号Vr。补偿信号V(t)的一级微分系数V’(t)和二级微分系数V”(t)是由微分电路28确定的。在图2(a)中，假设Vr为零。图2(b)表示的是图2(a)中所示的补偿信号V(t)和限幅信号Vr之间的交点P1以及二级微分系数V”(t)那部分的放大图。

图2(b)中所示的点P1(时间t＝T1)是补偿信号V(t)和限幅信号Vr的交点。这由下列公式表达：

V(T1)＝Vr点P4和P5各位交点P1之前和之后的峰值点。点P3是P4和P5之间的中间点。这由下列公式表达：

V(T3)＝{V(T4)+V(T5)}/2点P2是补偿信号V(t)在P4与P5之间的拐点。这由下列公式表达：

V”(T2)＝0

时间T1的校正，是在交点P1前后的峰值点P4和P5之间的中间点(时间T3)的方向上执行的。在这个实施例中，进行校正的方法是，将T1向补偿信号V(t)在P4与P5之间的拐点P2(时间T2)的方向偏移。为进行校正而将P1向其偏移的P2的方向，能根据补偿信号V(T”的一级微分系数V’(T1)和二级微分系数V”(T1)的值是否分别是正的或负的而确定。用与P1处的二级微分系数V”(T1)成比例的值K×V”(T1)作为校正值。K的值取决于所用媒体、检测用光学系统、电信号处理电路等等的特性，所以该值通常是根据经验确定的。就DVD而言，该值的范围在0-1/32，本发明的实施例中采用过1/64。

假设将在交点处的补偿时间定义为T1’，如图2(b)中所示的那样，当补偿信号V(t)在时间T1时的斜率或一级微分系数V’(T1)是负的，二级微分系数V”(T1)是正的时，则加法器电路24执行下列运算：

T1’＝T1-K×V”(T1)    (公式3)

类似地，如图3(a)中所示的那样，当补偿信号V(t)在时间T1(交点P1)时的斜率或一级微分系数V’(T1)是正的，信号V(t)的二级微分系数V”(T1)是负的时，则加法器电路24执行下列运算：

T1’＝T1+K×V”(T1)    (公式4)如图3(b)中所示的那样，当补偿信号V(t)在T1的斜率或一级微分系数V’(T1)是正的，信号V(t)的二级微分系数V”(T1)是正的时，则加法器电路24执行下列运算：

T1’＝T1+K×V”(T1)    (公式5)如图3(c)中所示的那样，当补偿信号V(t)在T1的斜率或一级微分系数V’(T1)是负的，信号V(t)的二级微分系数V”(T1)是负的时，则加法器电路24执行下列运算：

T1’＝T1-K×V”(T1)    (公式6)

二进制数据生成电路22以与常规的二进制数据生成电路82相同的方式，根据交点处的补偿时间和时间元，生成二进制数据。

按照本发明的电平确定单元12还包含灰位生成电路20，用于生成灰位，灰位代表包含一个其时间是未补偿的交点在内的时间元，和一个在该未补偿交点为了补偿而要偏移的方向上与该时间元相邻的时间元。如图4中所示，灰位生成电路20为每个包含未补偿交点的时间元以及在这些未补偿交点为了补偿而要偏移的方向上与这些时间元相邻的时间元，设置标记“1”。这些灰位连同二进制数据一起被发送到译码器14。

译码器14例如以与常规译码器相同的方式用翻译表解译二进制数据。

按照本发明的译码器14包含一个RLL(游程长度受限)错误校正电路30，用于根据灰位和RLL规则校正位串中的错误，还包含一个制表(TAB)错误校正电路32，用于用灰位和翻译表76校正错误位。

该RLL错误校正电路30根据RLL规则校正错误位。在为检查违反RLL规则的错误位而检查位串的游程长度时，要根据灰位对检查出来的错误位进行校正。如果错误位已经被加法器电路24校正，就根据灰位将它返回到初始的未补偿位。

制表(TAB)错误校正电路32用灰位和翻译表76校正错误位。由于检查到错误时，位串并不存在于翻译表76中，故以与RLL错误中相同的方式根据灰位来校正其中查出了错误的位串。

以下将说明用这个数据恢复装置10进行数据恢复的操作及其方法。

将读自媒体78的补偿信号V(t)分别输入到限幅电路80、限幅信号生成电路86和微分电路28。不过，如上所述，当将补偿信号输入到电平确定单元12时，补偿信号由模拟信号转换成数字信号。限幅信号生成电路86以与常规的限幅信号生成电路中相同的方式向限幅电路80输出限幅信号Vr。电路80以与常规的限幅电路中相同的方式，在检测到补偿信号V(t)与限幅信号Vr相交后向二进制数据生成电路22发送检测信号。

补偿信号V(t)在交点处的一级微分系数V’(T1)和的二级微分系数V”(T1)，由微分电路28确定(公式1和公式2)。将一级微分系数V’(T1)发送到二进制数据生成电路22，将二级微分系数V”(T1)在放大器26中乘以K后发送到二进制数据生成电路22。

用加法器电路24将发送到二进制数据生成电路22的校正值K×V”(T1)与交点处的时间相加。在根据补偿信号V(t)的一级微分系数V’(T1)和的二级微分系数V”(T1)确定了要相加的校正值的符号(+或-)后，将校正值加到交点处的时间(公式3、公式4、公式5和公式6)。将校正值加到交点处的时间，能通过校正交点处的时间而校正位偏移。

二进制数据生成电路22以常规的二进制数据生成电路中的相同的方式，根据时间元中出现还是不出现交点而生成二进制数据。将其中的位偏移已经被补偿的位串发送到译码器14。

如图4中所示的灰位串是在灰位生成电路20中生成的，灰位串中每个包含未补偿交点的时间元以及在为了补偿而偏移未补偿交点的方向上与这些时间元相邻的时间元，被定义为二进制“1”。灰位串被连同数据位串一起发送到译码器14。

译码器14校正本发明中的二进制数据的位错误，以及以常规译码器中相同的方式解译二进制数据。在本发明的这个实施例中，译码器14所进行的错误校正主要是校正电平确定单元的误校正。当错误位是由确定单元12校正的位时，该校正过的位就被返回到初始的未校正过的或未补偿过的位。

现在假设正确的数据为“010010”，来解释加法器电路24和译码器14所进行的校正。假设RLL规则定义“1”与“1”之间“0”的个数是2到10。下面的情况没有错误，因为其数据已经被正确地校正过。

未补偿数据：010100

补偿数据：010010

灰位串：110110

下面的情况校正得不正确：

未补偿数据：010010

补偿数据：010100

灰位串：110110

RLL错误：000100检测到一个RLL错误，因为“1”与“1”之间“0”的个数是L在检测到该RLL错误后，RLL错误校正电路30就根据灰位串将校正过的位部分返回到未补偿位。

下面的情况校正得不正确：

未补偿数据：010010

补偿数据：010001

灰位串：110011

RLL错误：000000因为“1”与“1”之间“0”的个数是3，所以没有检测到RLL错误。然而，如果补偿数据在翻译表76中不存在，就检测到错误。检测到错误时，制表错误校正电路32就根据灰位串将校正过的位部分返回到未补偿位。

如上所述，本发明的恢复数据的装置和方法能通过校正补偿信号与限幅信号之间的交点的时间来校正位偏移。校正交点处的时间，不用考虑PLL的操作就能进行。即使由于代表一个包含其时间是未校正过的交点的时间元、一个在为了校正而偏移的方向上与该时间元相邻的时间元的信息(灰位)的生成而不恰当地校正了时间时，校正也是可能的。

如上所述，至此已经描述了按照本发明的一个实施例，但是本发明并不限于该实施例。例如，有可能在没有由电平确定单元12对交点进行补偿的情况下发送灰位和二进制数据，使译码器14根据灰位来校正未补偿数据。

当交点的误校正的出现频率低时，如图5(a)和5(b)中所示的那样，数据恢复装置40的结构中可以不配置灰位生成电路。

如图6中所示，也可能使用包含算术电路58的电平确定单元52，该算术电路至少能执行加法和除法，以计算图2(b)、3(a)、3(b)和3(c)所示的交点P1前后的峰值点P4和P5之间的中间点的值V(T3)：

V(T3)＝{V(T4)+V(T5)}/2可以用其替代二级微分系数V”(T1)。

例如，如图2(b)中所示，如果假定交点P1的补偿时间是T1’，当补偿信号V(t)在时间T1的斜率或一级微分系数是负的，并且补偿信号V(t)中间点P3的V(T3)的值是正的时，加法器电路24执行以下运算：

T1’＝T1-K’×V(T3)

可以不用峰值点P4和P5，而是用时间T1(交点P1)前后的值V(T1-ΔT)和V(T1+ΔT)。具体来说，可以用下列值替代二级微分系数V”(T1)：

ΔV(T1)＝{V(T1-ΔT)+V(T1+ΔT)}/2

例如，如果假定交点P1的补偿时间是T1’，当补偿信号V(t)在T1处的斜率或一级微分系数是负的，并且ΔV(T1)的值是正的时，加法器电路24执行以下运算：

T1’＝T1-K”×ΔV(T1)

根据校正值的幅度，灰位生成电路20可以将灰位设置为“1”。只有当校正值不小于预定值时，才可以为在为了校正而偏移的方向上相邻的时间元设置标志“1”。

如上所述，至此已经描述了按照本发明的具体实施例，但是本发明并不限于这些实施例。本领域的那些熟练人员所能得出的任何修改、变体或同等方案，也应视为在本发明的范围内。

本文表示和描述了实现本发明的目的和优点的数据恢复装置及其方法。不过，由于本说明以及披露了其最佳实施例的各附图，对于本领域的那些熟练人员来说，本发明的各种变化、修改、变体和其它使用和应用，都是显而易见的。所有不脱离本发明的精神或范围的变化、修改、变体和其它使用和应用，都视为属于仅由后面的 所限定的本发明。

Claims (19)

1.一种用于通过解译指示时间元交点的出现还是不出现的位串来恢复数据的装置，包含：

生成限幅信号的电路，所述信号是对从数据记录媒体读取的被读信号的数字化的基准；

检测被读信号与限幅信号的交点的电路；

根据该信号的频率定义被读信号上的时间元的电路；

校正检测到的交点处的时间的电路；

根据时间元中校正过时间的交点的出现或不出现来生成位串的电路；

解译所生成的位串的电路。

2.按照权利要求1的装置，其中，所述校正检测到的交点处的时间的电路包含：

计算校正值的电路；

将计算出的校正值加到交点处的时间的电路。

3.按照权利要求2的装置，其中，所述计算校正值的电路包含：

确定被读信号在交点处的二级微分系数的电路；

根据所确定的二级微分系数的值计算校正值的电路。

4.按照权利要求2或3的装置，其中，所述加计算出的校正值的电路包含：

根据被读信号在交点处的一级微分系数和二级微分系数的值确定校正值是正的还是负的的电路；

将所确定的校正值加到交点处的时间的电路。

5.按照权利要求1至4的任何一项的装置，其中，所述生成位串的电路还包含：

生成灰位的电路-灰位代表一个包含其时间是未校正的交点的时间元和一个在为了校正而将交点偏移的方向上与该时间元相邻的时间元。

6.按照权利要求5的装置，其中，所述解译位串的电路还包含根据灰位校正位串中的错误的电路。

7.按照权利要求6的装置，其中，所述校正错误的电路包含根据游程长度受限(RLL)规则校正错误位的电路。

8.按照权利要求6或7的装置，其中，所述校正错误的电路包含用翻译表校正错误位的电路。

9.按照权利要求1至8的任何一项的装置，其中，所述数据记录媒体是从磁盘、数字视盘、磁光盘、光盘和激光盘中选出的。

10.一种恢复数据的方法，包含下列步骤：

生成限幅信号，所述信号是对从数据记录媒体读取的被读信号的数字化的基准；

检测被读信号与限幅信号的交点；

根据信号的频率定义被读信号上的时间元；

校正检测到的交点处的时间；

根据时间元中校正过时间的交点的出现或不出现而生成位串；

解译所生成的位串。

11.按照权利要求10的方法，其中，所述校正检测到的交点处的时间的步骤包括下列步骤：

计算校正值；

将计算出的校正值加到交点处的时间。

12.按照权利要求11的方法，其中，所述计算校正值的步骤包括下列步骤：

确定被读信号在交点处的二级微分系数；

根据所确定的二级微分系数的值计算校正值。

13.按照权利要求11或12的方法，其中，所述将计算出的校正值加到交点处的时间的步骤包括下列步骤：

根据被读信号在交点处的一级微分系数和二级微分系数的值确定校正值是正的还是负的；

将所确定的校正值加到交点处的时间。

14.按照权利要求10至13的任何一项的方法，其中，所述生成位串的步骤还包括下列步骤：

生成代表一个包含其时间是未校正的交点的时间元和一个在为了校正而将交点偏移的方向上与该时间元相邻的时间元的灰位。

15.按照权利要求14的方法，其中，所述解译位串的步骤还包括根据灰位校正位串中的错误位的步骤。

16.按照权利要求15的方法，其中，所述校正错误位的步骤包括根据游程长度受限(RLL)规则校正错误位的步骤。

17.按照权利要求16的方法，其中，所述根据RLL规则校正错误位的步骤包括下列步骤：

根据RLL规则检测位串中的错误位；根据该灰位校正检测到的错误位。

18.按照权利要求16或17的方法，其中，所述校正错误位的步骤包括用翻译表校正错误位的步骤。

19.按照权利要求10至18的方法，其中，所述数据记录媒体是从磁盘、数字视盘、磁光盘、光盘和激光盘中选出的。

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