CN1377141A - 用于调制数字数据的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种用于调制数字数据的方法及其装置能够迅速、准确地确定由游程长度受限(RLL)编码的数字数据流,从而在记录介质中记录数据。为了实现此方法和装置,数字数据调制方法包括以下步骤:比较一个预置临界值和某个数字数据流的DSV;通过把数字数据流的DSV大于临界值的次数乘以临界值的预置权值来计算数字数据流的罚;比较数字数据流的罚和另一个数字数据流的罚并确定具有较小的罚的数字数据流。因此,使用用于调制数字数据的方法及其装置,可以准确、迅速地在若干个数字数据流中选择将要调制的数字数据流。

Description

用于调制数字数据的方法及其装置

发明领域

本发明涉及用于调制数字数据的方法及其装置，具体涉及一种调制数字数据的方法及其装置，其能够快速、准确地确定由游程长度受限(在下文中为RLL)编码的数字数据流，从而在记录介质中记录数据。

背景技术说明

通常，不归零翻转(在下文中为NRZI)编码表明如果在记录介质中检测的信号是一个二进制‘0’时，记录介质的磁通没有变化；如果在记录介质中检测的信号是一个二进制‘1’时，记录介质中记录的磁通方向被翻转，从而在记录介质上记录数据，并且检测或者再生所记录的信号。

最近，通过NRZ代码概念在其中得到扩展的游程长度受限(在下文中为RLL)代码，一个8比特数据被调制成一个16比特数据，调制了的代码字被记录在记录介质中。此时，代码字应当满足以下两个限制条件。

第一个限制条件是在具有连续的1的比特当中，应当存在至少一个具有‘0’值比特的比特。例如，在没有特定条件的情况下，一个数据比特变为存储的数据记录密度的三倍大，因此，数据被记录在具有高记录密度的记录介质中。此时，在第一个限制条件下，记录在记录介质中的数据应当被置于特定的距离，使得即使数据被记录在具有高记录密度的记录介质中，数据比特的磁通极性也可以被排列(sort)。即，第一个限制条件是在记录介质中具有某个‘0’比特值的多个比特被记录下来，并且当再生所记录的数据时，各个码元不相互干预。

第二个限制条件是在具有连续1值比特的比特当中，具有0值比特的比特数目不应该有许多。如果具有0值的各个比特没有分布，而是形成一个流，产生一个锁相电路的时钟不被激发。因此，通过把锁相电路锁定在执行再生数据的转变所在的位置，可以从再生数据中恢复时钟信号。

但是，满足上述限制条件调制的数据流通常包括DC分量。如果未从中去除DC分量的数据流被记录在记录介质中，当再生该数据流时，会产生错误信号，比如记录介质的跟踪错误，并且因此不能执行再生数据的正常输出。即，DC组成信号(composition signal)中断所记录的数字信号与低频分量的正常处理。通过去除低频分量，使能连续跟踪控制，因此当通过光记录载波检测到记录在记录介质中的数据时，可以正常地再生所记录的数据。因此，如果适当地控制低频分量，记录介质的跟踪控制能够不受低频分量的影响。

因此，为了解决DC分量被包括在调制数据中的问题，开发了调制数据流控制技术的数字和值(Digital Sum Value)(在下文为DSV)。这里，例如，在使用NRZI调制方法的情况下，通过把m个单位的源字调制成n个单位的信道字并且累加信道字得到DSV。此时，NRZI调制方法把信道字的一个二进制数‘0’比特分配给值-1，并且把一个二进制数‘1’比特分配给值‘+1’。因此，一个具有一个小DSV的数字数据流变成一个包含少量DC分量的数字数据流。

根据现有技术用于控制数字数据流的DSV的方法如下说明。

图1a和图1b是显示第一和第二数字数据流的表格，用来描述根据现有技术确定数字数据流的方法，并且表格包括一个从第一和第二数字数据流的每个比特获得的双极性码流，从双极性码流获得的DSV和DSV的绝对值以及从DSV获得的DSV的平方值。

(1)使用DSV的值的方法

例如，假设比较4字节的第一和第二数据流的每个的DSV值，如图1a所示，第一数字数据流的DSV是4；如图1b所示，第二数字数据流的DSV是0。因此，因为第二数字数据流的小DSV符合具有一个小DC分量的数据流条件，确定第二数字数据流为一个代码字。

(2)使用DSV的绝对值的方法

假设比较4字节的DSV的绝对值，如图1a所示，第一数字数据流的DSV的绝对值是50(1+0+1+0+，…，+2+3+4)，并且如图1b所示，第二数字数据流的DSV的绝对值是39(1+0+1+0，…，+0+1+0)。因此，因为第二数字数据流的小DSV符合具有一个小DC分量的数据流条件，确定第二数字数据流为一个代码字。

(3)使用DSV的平方值的方法

假设比较4字节的DSV的平方值，如图1a所示，第一数字数据流的DSV的平方值是118(1+0+1+0+，…，+4+9+16)，如图1b所示，第二数字数据流的DSV的平方值是92(1+0+1+0+，…，+0+1+0)。因此，因为第二数字数据流的小DSV符合具有一个小DC分量的数据流条件，确定第二数字数据流为一个代码字。

(4)使用DSV的临界值的方法(一种根据大于某个临界值水平的DSV的个数确定具有一个小DC分量的数字数据流为代码字的方法)

图2a和图2b是表示根据现有技术图1a和图1b的每个DSV大小的座标图。例如，对于第一数字数据流，如图2a所示具有比水平M＝|-M|＝2大的值的DSV的数量是15次，而对于第二数字数据流，为12次。因此，具有大于某个特定临界水平的小数量DSV的第二数字数据流被确定为一个代码字。

描述了通过使用根据比特，DSV的绝对值和DSV的平方值来计算的DSV确定数字数据流的常规调制方法。但是，实际上，通过使用根据字节或字的计算值来确定数字数据流。

但是，上述常规数据调制方法有一个缺点，即电路很大，因此，因为以硬件形式实现时需要许多乘法器以选择第二数字数据流，与电路的大小相比，硬件构成非常复杂，效率也不好。

另一方面，为了减少比如DC分量的噪声影响，有一种调制方法，其通过向源数据流添加一个合并位(merging bit)来保持DSV，但是，该方法的缺点是降低了源数据流的调制效率，并且降低了记录密度。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于调制数字数据的方法和装置，用来快速、准确地确定具有最小DSV的数字数据流。

本发明的另一个目的是提供一种用于调制数字数据的方法和装置，用来使用对应于DSV的加权值和预置的临界值快速、准确地确定具有最小DSV的数字数据流。

为达到这些目的，根据本发明的数字数据调制方法包括以下步骤：比较一个预置临界值和某个数字数据流的DSV；通过把数字数据流的DSV大于临界值的次数乘以临界值的一个预置权值来计算数字数据流的罚(penalty)；和比较该数字数据的罚和另一个数字数据流的罚，并确定数字数据流中具有较小罚的数字数据流。

调制数字数据的装置包括：一个用于计算输入数字数据的DSV的DSV计算单元；一个用于输出对应于比较DSV和预置临界值的临界值的权值的DSV水平检测器；和一个用于使用由水平检测器检测的DSV产生数字数据流的罚的罚产生单元。

附图简介

图1a和图1b是显示第一和第二数据流的表格，以说明根据现有技术确定数字数据流的方法。

图2a和图2b是显示根据现有技术的图1a和图1b中的DSV的大小的座标图。

图3是显示根据本发明用于调制数字数据流的装置的方框图。

图4是显示根据本发明用于调制数字数据流的方法的流程图。

图5a和图5b是显示根据本发明的第一和第二数字数据流的表格，以说明如何确定数字数据流。

图6a和图6b是显示根据本发明的图5a和图5b中一对临界值的DSV的大小的座标图。

图7a和图7b是显示根据本发明的图5a和图5b中多个临界值的DSV的大小的座标图。

图8a是显示分配给以‘0’值DSV为中心的多个临界值的每对权值对称地具有相同值的情形的表格。

图8b是显示分配给以‘0’值DSV为中心的上限临界值和下限临界值的权值互不相同的情形的表格。

优选实施例的详细说明

图3是显示根据本发明用于调制数字数据流的装置的方框图，用于调制数字数据的装置包括：一个用于计算输入的数字数据的DSV的DSV计算单元1；用于输出对应于DSV的权值的多个水平检测器2-1，2-2，…，2-n；一个用于输出仅由水平检测器2-1，2-2，…，2-n检测的权值的权值切换单元(weight value switching unit)3；一个用于累加输出的权值的权值加法器4；和一个用于使用相加的权值和数据块标志产生一个数字数据流的罚的罚产生单元5。

将说明根据本发明用于调制数字数据流的装置的操作。

图4是显示根据本发明用于调制数字数据流的方法的流程图。第一步ST1为接收一个数字数据流。例如，在执行不归零翻转(NRZI)编码之后，计算编码的数字数据流的一个DSV。第二步ST2是，例如，执行NRZI编码，接着计算编码的数字数据流的DSV。第三步ST3是从对应于计算的DSV的若干个预置水平的临界值中确定权值。第四步ST4是通过把权值乘以水平来计算罚。第五步ST5和第六步ST6是通过比较来自上述数字数据流的不同数字数据流选择并输出一个具有较小罚的数字数据流。用于选择数字数据流的方法在此将详细说明。

(1)使用一对临界值水平和对应的权值来选择数字数据流的方法

图5a和图5b是显示根据本发明的第一和第二数字数据流的表格以说明用于调制数字数据流的方法，其包括来自第一和第二数字数据流的双极性码流和从双极性码流获得的DSV。

图6a和图6b是显示根据本发明的图5a和图5b中一对临界值的DSV的大小的座标图。图中标出了对应于以‘0’值DSV为中心设置的一对临界水平M1和M2的数字数据流的DSV。此时，对于小于临界值的绝对值(例如，2)的DSV，分配了权值‘0’；对于较大的DSV，分配了权值‘2’。因此，通过向在临界值水平之外的比特施加罚，准确、快速地确定了在多个数字数据流中具有较小DSV的一个数字数据流。因此，如以下方程式1所示，通过添加在临界值水平之外的比特的权值可以准确、快速地获得一个数字数据流的罚P。 $P=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i\·W_i---\left(1\right)$

此处，Vi表示大于临界值的数据个数，Wi表示对应的权值。

因为第一数字数据流的Vi是14，所以其罚是28。同样，因为第二数字数据流的Vi是11，所以其罚是22。因此，选择具有一个较小DSV流的第二数字数据。

(2)使用多个临界水平和对应的权值来选择数字数据流的方法

图7a和图7b是显示根据本发明的图5a和图5b中多个临界值的DSV的大小的座标图。图中指示出根据多个以‘0’值DSV为中心的临界值水平M1，M2，…，-M2，…的数字数据流的DSV。此时，比如0，1，2等值可以被分配给临界值的权值W1，W2，…。因此，通过方程式2获得具有一个‘0’值DSV之外的值的数字数据流的罚P。 $P=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{th}-i}\·W_{\mathrm{th}-i}---\left(2\right)$

V_th-i表示大于临界值V_th的数据个数，W_th-i是分配给临界值V_th的权值。

第一数字数据流的罚P是17(＝17×0+13×1+2×2)。即，0和M1之间的比特数是17，权值是0。而且M1的，大于M1而小于M2的比特数是13，权值是1。大于M2的比特数是2，权值是2。

第二数字数据流的罚P是13(＝20×0+11×1+1×2)。即，0和M1之间的比特数是20，权值是0。即0和M1之间的比特数是20，权值是0。而且，M1的，在M1和M2之间的比特数是11，权值是1。大于M2的比特数是1，权值是2。

因此，因为第二数字数据流的罚P准确地划分数字数据流的DSV的大小，选择第二数字数据流作为一个代码字。

另一方面，以‘0’值DSV为中心的每对临界值具有相同的临界值，如图8a所示，对应的权值被分配为相同值。但是，在没有对称地设置相同的临界值和权值的情况下，可以获得数字数据流的罚(图8b)。即，图8a是显示分配给以‘0’值DSV为中心的多个临界值的每对权值对称地具有相同值的情形的表格。图8b是显示分配给以‘0’值DSV为中心的上限临界值和下限临界值的权值互不相同的情形的表格。

根据本发明用于调制数字数据的方法及装置被描述成，通过使用以比特计算的DSV来确定数字数据流。但是，实际上使用以字节或字计算的DSV来确定数字数据流。

而且，对应于各个水平的权值被分配给2的倍数，但是也可以分配其他倍数。

因为在对称地设置DSV的水平的情况下，DSV计算单元使用绝对值，所以DSV计算单元还另外包括一个绝对值处理单元。

而且，用于调制一个数字数据流的方法可以被应用到EFM添加(EFM plus)和引导扰频(guided scrambling)方法。

根据本发明用于调制数字数据的方法及装置通过在输入数字数据流使用DSV和对应的权值得到罚来准确、快速地在多个数字数据流中选择将要调制的数字数据流，其还能降低硬件的复杂度。

Claims (16)

1.一种数字数据调制方法，包括以下步骤：

比较一个预置临界值和某个数字数据流的DSV；

通过把数字数据流的DSV大于临界值的次数乘以对应于临界值的预置权值来计算数字数据流的罚；和

比较数字数据流的罚和另一个数字数据流的罚以确定具有一个较小罚的数字数据流。

2.根据权利要求1的方法，其中所述预置临界值为多个。

3.根据权利要求2的方法，其中对每个临界值分配给一个不同的权值。

4.根据权利要求2的方法，其中权值随着临界值的增加成比例增加。

5.根据权利要求2的方法，其中权值对应于临界值以2的倍数增加。

6.根据权利要求1的方法，其中预置临界值具有不同的极性。

7.根据权利要求1的方法，其中比较DSV的步骤根据数字数据流中包括的比特或者字节或者字来执行。

8.根据权利要求1的方法，其中临界值的个数是两个；和

罚由方程式

得到；其中Vi表示大于临界值的数据的个数；Wi表示其权值。

9.根据权利要求8的方法，其中预置临界值具有不同的绝对值和不同的极性。

10.根据权利要求8的方法，其中预置临界值被设置成具有相同绝对值和不同极性的对。

11.根据权利要求1的方法，其中临界值的个数大于两个；和

罚由方程式

获得；其中V_th-i表示大于临界值的数据的个数，而W_th-i表示分配的权值。

12.根据权利要求11的方法，其中预置临界值具有不同的绝对值和不同的极性。

13.根据权利要求11的方法，其中预置临界值被设置为每个具有相同的绝对值和不同的极性的对。

14.一种数字数据调制装置，包括：

DSV计算单元，用于计算一个输入的数字数据的DSV；

DSV水平检测器，用于比较DSV和预置临界值并输出一个对应于临界值的权值；和

罚产生单元，用于通过使用DSV和由水平检测器检测的权值产生数字数据流的罚。

15.根据权利要求14的装置，其中DSV水平检测器包括：

多个水平检测器，用于输出对应于DSV的权值；

权值切换单元，用于输出所述输出的权值；和

权值加法器，用于累加所输出的权值。

16.根据权利要求14的装置，其中罚产生单元通过把数字数据流的DSV大于临界值的次数乘以权值来产生数字数据流的罚。

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