CN1381053A - 用于把二进制源信号的比特流编码成二进制信道信号的比特流的方法 - Google Patents

用于把二进制源信号的比特流编码成二进制信道信号的比特流的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于把与二进制源有关的信号的比特流编码成与二进制信道有关的信号的比特流的方法,二进制源包括主源和辅助源,主源通过多电平编码方法被编码在主信道(2)中,以及辅助源被编码在辅助信道(4)中,辅助信道被嵌入主信道中,以便形成二进制信道,其中辅助信道至少被划分成包括用户数据的第一段和包括非用户数据(5)的第二段。本发明还涉及用于实行这种方法的编码器、用于译码与二进制信道有关的比特流的译码器、和一种记录载体,在其上提供具有以光学方式可检测的标记的形式的编码的信号。借助于本发明,可以改进复制保护。

Description

用于把二进制源信号的比特流编码成 二进制信道信号的比特流的方法
本发明涉及用于把与二进制源有关的信号的比特流编码成与二进制信道有关的信号的比特流的方法，二进制源包括主源和辅助源，主源被编码在主信道中，以及辅助源被编码在辅助信道中，借助于有限的多电平编码，辅助信道被嵌入主信道中，以便形成二进制信道。
本发明也涉及用于实现这种方法的编码器，该编码器包括输入端，用于接收与二进制源有关的信号的比特流，以及输出端，用于提供与二进制信道有关的信号的比特流，二进制源包括主源和辅助源，编码器包括：用于把主源编码在主信道中的装置；用于把辅助源编码在辅助信道中的装置；以及用于借助于多电平编码把辅助信道嵌入到主信道以便形成二进制信道的装置。
本发明也涉及用于把与二进制信道有关的信号的比特流译码为与二进制源有关的信号的比特流的方法，二进制信道包括主信道和辅助信道，辅助信道经过多电平编码被嵌入主信道中，以及与主信道有关的二进制信道的纠正的比特流被使用来纠正在与辅助信道有关的二进制信道的比特流中的错误。
本发明还涉及用于把与二进制信道有关的信号的比特流译码为与二进制源有关的信号的比特流的设备，该设备包括被设计用来译码主信道的译码装置，译码装置也被设计用来译码辅助信道，辅助信道借助于多电平编码被嵌入主信道中，以及通过使用与主信道有关的二进制信道的纠正的比特流去纠正在与辅助信道有关的二进制信道的比特流中的错误。
本发明也涉及光可读类型的记录媒体，在其中信息作为沿轨道安排的光可检测的标记的图案已经被记录下来。
本发明可应用于带有不同种类的信道代码的信息载体。被存储在这些信息载体的信息例如可以按照行程长度(runlength)有限的(RLL)代码被编码。RLL代码的特征在于两个参量：(d+1)和(k+1)，它们分别约定在代码中可出现的最小和最大行程长度。例如，不同的DVD格式(例如DVD-RAM、DVD+RW、或DVD-RW)使用(d＝2，k＝10)RLL EFM+代码。
从UK专利申请GB 2 083 322(PHQ 80007)可以理解用于将二进制源信号的比特流编码/译码为二进制信道信号的比特流(和反之亦然)的方法和设备的基本功能。在本例中，要被编码/译码的二进制信道信号是行程长度被限制的。通过用聚焦的激光束读出信息载体，可以获得二进制信道的比特流，这种激光束一般是用于光信息载体的。使用这些RLL代码和这些读出技术导致提供具有合理的高的容量的信息载体。
在现在的激光束的光点直径(它取决于所使用的物镜的NA)和波长的条件下，当保持相同的检测余量时，无论如何也不能提高信息载体的容量。
未公布的欧洲专利申请No.99200873.0(PHN 17.369 EP-P)描述通过把辅助信道添加到主信道的顶部而提高信息载体的容量的方法。主信道是二进制信道，其中凹坑和非凹坑(凸脊)涉及两个可能的信号电平(低于和高于门限电平)。
在这个早先描述的方法中，二进制信道包括主信道和辅助信道，辅助信道通过多电平编码被嵌入主信道中。与主信道有关的二进制信道的纠正的比特流在译码和纠错后被重新编码，以及被使用来纠正在与辅助信道有关的二进制信道的比特流中的错误。
当建立处于主信道的纠错与辅助信道的纠错之间的这种交互时，可创建可靠的辅助信道。必须指出，由于主信道的分级结构，辅助信道通过适度安排主信道而存在。多电平编码可以以不同的方式来达到。辅助信道的物理参量可被使用于多级别编码，例如，可以作出所谓的“花生式”结构，凹坑和标记的深度和/或宽度可以改变。
在多电平编码的情形下，这种编码被应用于行程长度Inmim或更大，其中nmim是预定的数值，例如，nmim＝6。除了主信道(它是在出现行程长度时载送信息的)以外，额外的容量在是更长的行程长度的幅度电平下可提供的(辅助信道)。辅助信道是分级地取决于主信道，因为与这个辅助信道有关的比特只被安排在信道比特流中的这样一些位置，其中主信道编码使用更长的行程长度。这个辅助信道经过有限的多电平(LML)编码被实现。这种限制包含这样的选择：多电平编码只适用于等于或行程长度Inmim的情况，其中nmim是预定的整数。
通过把LML编码使用于辅助编码，nmim＝6是足够的，可以得到大于10％的用于用户数据的额外容量。已经作出许多尝试来防止非法复制现有类型的信息载体，但到目前为止没有哪一种方法似乎是完全满意的。
本发明的目的是改进现有类型的信息载体的复制保护。按照本发明，辅助信道至少被划分成包括用户数据的第一段和包括非用户数据(例如，可靠性数据)的第二段。
本发明是基于这样的见识：LML编码的原理也可有利地被使用于CD的复制保护。
按照本发明的设备包括用于检测第二段中的可能的错误和当这些错误的数目超过预定的数目时给出一个信号的装置。
按照本发明的优选实施例，辅助信道的第二段是信息载体的引入段，以及借助于都具有预定的长度In的行程长度的多电平编码来登录可靠性数据。例如，在引入段，这个行程长度可以是n＝7。
通过使用在引入段中固定的行程长度，数据借助于多电平编码只能被存储在引入段。固定的行程长度或者是传统的凸脊，或电平编码的凸脊(也被称为花生式凸脊)，或者是传统的凹坑，或电平编码的凹坑，花生式凹坑。
所以，在每个行程长度中只存储辅助信道的一个比特。CD的引入段大到足以包含足够的固定的行程长度，以使得能够编码传统的引入信息(诸如CD上的节目的持续时间、轨道的持续时间等)，以及具有编码的可靠性形式的可靠性信息，即，版权数据。
本发明的优点在于，LML编码的辅助信道很难被复制。
将会看到，在EP-A-0 545 472中，揭示了借助于将代码存储到CD轨道的引入部分来进行CD的复制保护的系统。在这个现有技术中，存储是通过调制辅助信道而进行的。然而，在这个现有技术中，辅助信道是由引入轨道中的物理性的摇摆而形成的。
按照本发明的编码器包括用于将辅助信道划分为包括用户数据的第一段和包括非用户数据的第二段的装置。
按照本发明用于译码的方法适用于译码有关根据按照本发明的方法被编码的二进制信道的比特流。
通过在纠正与辅助信道有关的二进制信道的比特流中的错误时使用来自主信道的擦除信息，可以改进辅助信道的传统纠错(以前称为用于辅助信道的第二级纠错)。擦除信息是表示在比特流中存在可能的错误的信息，以及它在主信道的纠错期间被产生。可以由用于辅助信道的第二级纠错来纠正的错误的数目，是通过使用这个擦除信息而增加的。
按照本发明的设备的特征在于，所述译码装置也被设计用来译码辅助信道中的非用户比特。
按照本发明的另一个设备的特征在于，该设备还包括读装置，用于读出信息载体，以便得到二进制信道信号的比特流。
在按照本发明的记录载体中，可检测的标记包括主信道比特和被嵌入主信道比特中的辅助信道比特，辅助信道比特至少包括包含用户数据的第一段和包含非用户数据的第二段。
在以下的附图中进一步描述了本发明，其中：
图1显示用于编码的方法的第一实施例，
图2a，b显示在辅助信道中的比特滑动的存在和起源，
图3显示辅助信道的检测的实施例，
图4显示按照本发明的、用于译码的方法的实施例，以及
图5显示按照本发明的、用于译码的设备的实施例。
图1显示按照上述的建议(PHN 17369 EP-P)的、用于编码的方法的实施例。用户数据1在包括主用户比特3的主信道和包括辅助用户比特5的辅助信道4之间被划分。在步骤6，对主用户比特3施加纠错，产生出主源比特7。这些主源比特7包括用户数据和在步骤6产生的奇偶校验比特。在步骤8，对主源比特7的编码产生不具有幅度信息的主信道比特9。在步骤8中的编码，例如可以经过标准RLL信道编码而被完成，这例如是本领域技术人员熟知的EFM+。
在步骤10，对辅助用户比特5施加纠错，产生出主辅助源比特11。这些辅助源比特11包括用户数据和在步骤10中产生的奇偶校验比特。辅助源比特11进一步被分割为具有辅助凹坑比特的辅助凹坑信道12，和具有辅助凸脊比特的辅助凸脊信道13。在步骤14，d＝0的无直流的信道代码被使用来编码这两个信道，产生辅助凹坑信道比特15和辅助凸脊信道比特16。这样的d＝0的信道代码是8-到-9的d＝0代码，正如可在美国专利5,642,113(PHN 14789)中可以见到的。被使用来编码的代码的无直流性质是为了从被测量的波形中恢复(在辅助信道检测期间)限幅电平以便检测辅助比特所必须的。
辅助信道比特产生要被合并到将要从辅助信道比特流中产生的幅度信息的波形的幅度信息。在步骤17，主信道比特9、辅助凹坑信道比特15和辅助凸脊信道比特16被组合成组装的信道比特18。这些组装的信道比特18然后被写入在信息载体19上。
当把组装的信道比特写在信息载体上时，多电平编码只被应用于等于或大于行程长度Inmim的情况，其中Inmim是预定的数值。这种多电平编码可以以不同的方式被执行。例如，凹坑和凸脊可以是在所谓的“花生式”结构中被加以控制，该结构是通过在凹坑的情形下在预定的时间内关断在预定的位置处的激光、和通过在凸脊的情形下在预定的时间内接通在预定的位置处的激光而实现的。更窄的凹坑结构也可被使用于多电平编码。按照本发明的方法并不限于特定的类型的多电平编码。在本实施例中，使用有限的多电平编码，但按照本发明的方法并不限于这种所谓的有限的电平的编码。
辅助信道4由于辅助幅度影响与更长的行程长度之间的联系而取决于主信道2。由在主信道与辅助信道之间的分级结构引起的检测问题将对于Inmin＝6的情形来进行说明。例如，假设在主信道中出现信道错误(简单的转换移位)，它把I5转移到I6。第一个行程不载送附加比特，而第二个行程载送附加比特。所以，辅助信道的直线检测产生比特插入。当在RLL检测期间I6被转移到I5时，出现比特删除。事实上，在RLL信道中的简单的转换移位可以导致在LML信道中的比特滑动(比特插入和比特删除)。这将参照图2进一步说明。
图2显示在辅助信道中的比特滑动的存在和起源。图2a上显示了原先的RLL序列47，它具有行程长度4T，5T，6T，5T，3T，7T，4T，9T和6T，如在这个图中序列47的上部所表示的。虚线48表示被使用来检测主信道的正常的限幅电平。对于在序列47下部的LML＝0和LML＝1，表示所存在的哪种辅助/LML源比特是所表示的行程长度。LML＝0和LML＝1的意义通过图3来说明。
图3显示辅助信道的检测的实施例。辅助信道检测是根据信号波形被执行的，以及通过在行程中部对幅度的限幅操作来检验扫描是否具有辅助信道幅度影响。按照逐个符号(对于长度等于n个信道比特的符号)的原则，辅助信道对所有的行程的影响的信息被存储。在单个比特转换移位是主信道中的主要错误来源的情况下，也可以决定只存储对于从I(n-min-1)和更大值范围的所有的行程的这个信息。需要按照逐个符号的原则来进行贮存，以避免在主信道中出现丢失行程的问题，即，短的行程长度，(其信号波形没有能超过主信道的限幅电平，它以低的概率出现)。
对于行程长度6T和7T，可以指出辅助/LML比特的检测是如何完成的。虚线49表示被使用于检测辅助/LML-凸脊比特的LML-凸脊限幅电平。虚线50表示被使用于检测辅助/LML-凹坑比特的LML-凹坑限幅电平。取决于用这些限幅器电平49和50进行的检测，LML比特的特性用LML＝0或LML＝1来表示。限幅电平49和50被使用来判决行程是否具有辅助信道幅度效应。
在图2b上，显示了在LML比特插入和LML比特删除后面的原理。箭头51表示存在LML比特插入，正如来自图2a的原先的行程长度5T被检测为6T行程长度。在这种情形下，如果对于参量n-min是n-min＝6，当在RLL检测期间I5被转移到I6时将会发生比特插入。箭头52表示存在LML比特删除，正如来自图2a的原先的行程长度6T被检测为5T行程长度。在这种情形下，如果对于参量n-min是n-min＝6，当在RLL检测期间I6被转移到I5时将会发生比特删除。
在图4上描述以上的比特滑动问题的解决方案。图上显示按照本发明的、用于译码的方法的实施例。从信号波形20检测出主信道比特。将主信道比特译码为主用户比特的方法正好是本领域技术人员熟知的、标准的方法：在步骤22，主信道比特21被译码为主源比特23，在步骤24，对主源比特23施加纠错，这产生纠正的主源比特25。这些纠正的主源比特25包括用户数据加奇偶检验比特。
在按照本发明的、用于译码的方法的本实施例中，辅助信道的检测需要以下步骤：在步骤26，完成辅助信道检测。在主信道检测期间，信道错误可以导致在主信道比特流中的错误的行程长度，即已检测的行程长度可能是与已编码的行程长度不同的。所以，首先假定每个行程长度载送潜在的辅助信道比特，以及对每个行程长度执行辅助信道比特检测。注意，只有在编码的行程长度等于或大于In-min时，才检测出实际的辅助信道比特。在步骤26，辅助信道检测是根据信号波形来执行的，以及通过对在行程的中部处幅度的限幅操作而检验行程是否具有辅助信道幅度效应(即，如果潜在的LML比特具有数值1或0的话)。在方块30按照逐个符号的原则来存储对所有行程的辅助信道影响的信息。在单个比特转移移位是主信道中的主要错误来源的情况下，也可以决定只存储对于从I(n-min-1)和更大范围的所有的行程的这个信息。需要按照逐个符号的原则来进行贮存，以避免在主信道中出现丢失行程的问题，即，短的行程长度(其信号波形没有能超过主信道的限幅电平，它以低的概率出现)。
在步骤24进行主信道纠错以后，在步骤27，已纠正的主源比特25被重新编码从而产生精确的主信道比特流28。在步骤29，这个精确的主信道比特流18被使用来产生在主信道中所有行程的正确的位置，以及在方块31中被显示。在步骤32，关于被存储在方块31中的、长的行程长度的出现的这个精确的知识与被存储在方块30中的、有关潜在的辅助信道比特的辅助信道信息相组合，该组合产生已检测的辅助信道比特33。在步骤34，对辅助信道的译码产生辅助信道用户比特35。在步骤36，对辅助信道进行的传统的纠错将会最后产生已纠正的辅助信道用户比特37。在步骤39，辅助信道用户数据37与主信道25的用户数据(即，已纠正的主源比特)相组合，以便重新组装完整的用户数据40。还是在这个步骤39，奇偶检验比特被加以去除。
如上所述的实施例被认为是可以应用按照本发明的译码的方法的一个例子。对辅助信道的纠错(步骤36)可以通过在主信道纠错(步骤24)期间产生的信息来改进。这是用虚线38表示的。例如，从主信道纠错中产生的有关突发错误的信息可被用作为擦除信息，用于辅助信道的纠错。
在以上段落中，说明了LML编码。按照本发明，在信息载体的引入轨道中，图1的方块1中的数据是引入数据，这个数据这样地被组织，以使得所有的RLL比特3具有例如带有n＝7的最后的行程长度In。这意味着，在主信道中，没有信息可被存储。在引入信道中的辅助信道比特5被使用来存储编码的版权数据和传统的引入数据。引入轨道具有足够的容量来存储两种类型的信息。在译码过程期间，要确定在译码的版权数据中的错误的数目。当错误数目超过一定的水平时，将会提供出一个例如可以用于阻挡进一步译码的信号。
图5显示按照本发明的、用于译码的设备46的实施例。该设备包括用于读出信息载体42(例如DVD-ROM)的读数装置41。这些读数装置41包括用于在信息载体42上生成聚焦的光点的光学系统、和用于检测反射的光点的检测器。读数装置41产生与二进制信道43有关的信号的比特流。这个与二进制信道43有关的信号的比特流在译码器44中被译码为与二进制源45有关的信号的比特流。译码器44包括用于译码RLL信道代码(例如(EFM+)-1)的标准装置，和用于纠错(例如CIRC纠错)的装置，这两个装置都是本领域技术人员熟知的。译码器44还包括用于根据本发明的方法来译码辅助信道的装置。与二进制源45有关的信号的比特流由设备46输出，以及被进一步处理，以便例如用于重放音频信息、用于显示视频信息。
虽然参照优选实施例描述了本发明，但将会看到，这些例子并不是限制性的。因此，各种修改方案可能对于本领域技术人员是很明显的，而不会背离由权利要求中规定的本发明的范围。
一个可能的修改方案是当主信道不被使用而仅仅被作为用于辅助信道的载体来起作用时。在这样的情形下，在译码期间，步骤20-25；27-32和38-40是多余的，因为步骤26、30和32可以被组合来实现步骤33。这是真实的，因为主信道中的凹坑-凸脊结构是事先已知的。在读数步骤26期间，步骤33可以被立即实现。步骤39和40是多余的，因为不需要进行任何组合。
而且，本发明可以体现为每个新颖的特征或这些特性的组合。

Claims (14)

1.用于把与二进制源有关的信号的比特流编码成与二进制信道有关的信号的比特流的方法，二进制源包括主源和辅助源，主源被编码在主信道中，以及辅助源被编码在辅助信道中，借助于有限的多电平编码，辅助信道被嵌入主信道中，以便形成二进制信道，其特征在于，辅助信道被划分成至少包括用户数据的第一段和包括非用户数据的第二段。
2.按照权利要求1的方法，其中第二段包括与辅助源有关的信号的比特流的引入段。
3.按照权利要求1或2的方法，其中与主源有关的信号被编码成全都具有相同的长度In的行程长度。
4.按照权利要求3的方法，其中In＝7。
5.按照权利要求1-4的任一项的方法，其中非用户数据是可靠性数据。
6.一种编码器，包括输入端，用于接收与二进制源有关的信号的比特流，以及输出端，用于提供与二进制信道有关的信号的比特流，二进制源包括主源和辅助源，编码器包括：用于把主源编码在主信道中的装置；用于把辅助源编码在辅助信道中的装置；以及用于借助于多电平编码把辅助信道嵌入到主信道以便形成二进制信道的装置，其中提供了用于把辅助信道划分成至少包括用户数据的第一段和包括非用户数据的第二段的装置。
7.按照权利要求6的编码器，其中第二段包括与辅助源有关的信号的比特流的引入段。
8.按照权利要求6或7的编码器，其中与主源有关的信号被编码成全都具有相同的长度In的行程长度。
9.用于把与二进制信道有关的信号的比特流译码为与二进制源有关的信号的比特流的方法，二进制信道包括主信道和辅助信道，辅助信道经过多电平编码被嵌入主信道中，以及与主信道有关的二进制信道的纠正的比特流被使用来纠正在与辅助信道有关的二进制信道的比特流中的错误，其中与二进制信道有关的信号的比特流按照权利要求1-5的任一项的方法被编码。
10.一种用于把与二进制信道有关的信号的比特流译码为与二进制源有关的信号的比特流的设备，该设备包括被设计用来译码主信道的译码装置，译码装置也被设计用来译码辅助信道，辅助信道借助于多电平编码被嵌入主信道中，以及通过使用与主信道有关的二进制信道的纠正的比特流去纠正在与辅助信道有关的二进制信道的比特流中的错误，其中所述译码装置还被设计用来译码在辅助信道中的非用户比特。
11.按照权利要求10的设备，其中设备还包括读装置，用于读出信息载体，以便得出二进制信道信号的比特流。
12.按照权利要求10的设备，其中非用户比特包括可靠性数据，以及提供了用于检测在译码的非用户数据中的错误和当错误数目超过预定的数值时给出一个信号的装置。
13.一种光可读类型的记录媒体，在其中信息作为沿轨道安排的光可检测的标记的图案已经被记录下来，其中可检测的标记包括主信道比特和被嵌入在主信道比特中的辅助信道比特，辅助信道比特至少包括其中包含用户数据的第一段和包含非用户数据的第二段。
14.按照权利要求13的记录载体，其中第二段包括与已被编码到辅助信道中的辅助源有关的信号的比特流的引入段。
CN01801529A 2000-03-30 2001-02-27 用于把二进制源信号的比特流编码成二进制信道信号的比特流的方法 Pending CN1381053A (zh)

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