CN1489293A - 将一系列的数据字转换成调制信号的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将一系列的数据字转换成调制信号的方法，在将要记录于记录媒体的输入数据字内，以相互不同的方式交叉生成多个中间次序，然后把有关特定交叉方式的数据字进行叠加，将叠加后的多个选择次序根据预先设置的m/n编码率，按照符合(d，k)条件的次序进行调制。在调制完毕的符合于(d，k)条件的次序中，测定具备可行性之非次序的百分率，并依此选择一个符合于(d，k)条件的次序，记录在光盘、磁盘等记录媒体上，从而可以抑制记录数据的直流成分。本发明之转换方法遵守已定义的(d.k)编码规定，抑制直流成分，不包含同步模式，将“0”的串不长，最小d运行长度并不长的次序数据码记录到光盘、磁盘等记录媒体上。

Description

将一系列的数据字转换成调制信号的方法及其装置

(1)技术领域

本发明涉及一种将一系列的数据字转换成调制信号的方法及其装置。

(2)背景技术

一般而言，以(d.k)码表示的运行长度限制代码，广泛成功地适用于磁学(magnetic)及光学记录系统。上述代码和体现上述代码的方法，在题目为“codesfor mass date storage systems”(ISBN90-74249-23-X.1999)的书中，由K.A.schouhamer Immink进行了详细的说明。

上述运行长度限制代码是，作为初期的NRZ(non return to zero：不归零制)码的延长，以二进制进行记录的O(zeros)表示的是，在记录媒体上没有任何(磁速)变化，而二进制的1(ones)表示的是，在记录媒体上磁速从某一方向变为反向的意思。

在上述(d.k)码中，除上述记录规则以外，至少应在连续数据“1”之间附加d个“0”，但附加条件为不应超过k个。第1个条件是，一系列的“1”连续进行记录时，清除因再现的脉冲串所发生的符号间的相互干扰，第2个条件是，把PLL锁定在再现信号的过渡来从再现数据复原。

若是，没有“1”的连续“0”的符号串太长的话，则上述时钟再现PLL的同步就被打乱。

例如，(1、7)码在记录的两个“1”之间至少备有1个“0”，在记录的两个“1”之间不得超过7个“0”。一系列的编码的比特列串通过模块2积分，转换成由具备高或低信号值的比特单元构成的调制信号，在上述已转换的调制信号中，比特“1”表示是从高到低、或者是从低到高的变化，比特“0”表示没有调制信号的变化。

将(d+1)T能表示的最小反转时间--Tmin和在记录波形上的1比特时间间隔--T的2倍即2T等同，(k+1)T能表示的最大反转时间Tmax和在记录波形上上述比特时间间隔T的8倍即8T等同。

在(1、7)码生成的通道比特列中，最小反转时间Tmin比3T、4T等反转时间更经常出现。许多边缘信号以与2T及3T同样的短间隔出现，在很多情况下，对定时控制信号的发生有益处。

但是，随着记录媒体记录密度的增加，最小反转时间Tmin却成了一个问题。这是，最小长度2T连续出现在记录波形时，那么波形失真的可能性就变大了。这是因为2T波形的输出大小相对小于另外波形的输出大小，因而容易受到散焦及水平倾斜因素的干扰。

尤其在高的线密度中，最小标记2T被连续记录时，容易受到噪声等外部影响，故在数据再现操作时易发生错误。

在这种情况下，数据再现的错误模式经常会由于最小标记边的前段及后段有移位的现象出现，结果使错误比特的长度增加。

如前所述，数据通过传送线路传送，或者记录在记录媒体时，在此数据转送或者记录前，在传送线路或者记录媒体调制代码次序。若上述被调制的代码次序包含直流成分，类似在光盘驱动伺服控制发生的跟踪错误(tacking error)的多种错误信号易偏移或者发生颤动(jitter)。

接着，之所以使用没有直流成份的信号，其第1个理由是，因为在低频成份下记录通道一般不作回应。在信号里，抑制低频成份有利于信号从记录在轨道的光学记录媒体读出信号，这是因为连续的跟踪控制不被记录信号干扰的缘故。

如果充分控制低频成份的话，可以进行噪声降低的追踪操作。因此，要尽量不使已调制的次序包含直流成份。

为防止调制的次序包含直流成份，就提出了DSV(Digital Sum Value)控制方法。DSV是将比特列值位(此比特列的值为进行频率比特列NRZI调制的结果。)在把+1值赋予-1，把-1值赋予0的状态下，进行计算所得的总值就表示包含有一个次序串的直流成份的指示单元(Indicator)。

计算DSV的值为常数，这意味着低频成份未包含在信号的频谱。DSV控制一般来说，不适用于标准(d.k)码生成的次序。对标准(d.k)码的DSV控制是，计算在设定的时间内调制以后的编码比特串的DSV，将预先设置数量的DSV控制比特插入于上述编码比特串来完成的。这时为了改善编码率，上述DSV控制比特应选择最少的数量。

最理想的是，在已编码的信号内包含q个代码字次序，在上述已编码的信号之间插入同步信号，上述同步信号不应存在于已编码的次序内。

一般来说，上述同步模式是由逻辑“0”包含比K大的S这一连续比特，或者由逻辑“1”进行区分的2个K比特长度构成，即2个连续的K长度的“0”次序。

上述同步模式的使用，由于信号长度相对地增长，故存在效率较底的问题，因而需尽量使用包含以2个以上的”0“的连续的次序的短同步模式。

为了记录及读出信息，在光学或磁学媒体上使用这样信号的范例：记录在美国专利4,501,000上的，在上述专利说明书上详细地阐述了有关把信息记录在CD或MD上的EFM(Eight to Fourteen Modulation)调制方式，在上述EFM调制信号是把8比特信号字以14比特代码字进行调制得的。同时在连续的代码字之间插入3比特的合并字(MERGING WORD)。

各自的14比特代码字是，在2个连续的“1”之间，至少要插入2个“0”(d＝2)，最多插入10个(K＝10)。为了满足此条件，在代码字间隔中必需使用3比特的合并字。

上述3比特合并字是，在可能的8个(＝23)合并字中，只使用4个3比特合并字，即001，010，000，100，这是因为剩下的4个3比特合并字“111”，“011”，“101”、“110”不符合d＝2的条件。

在上述4个可使用的合并字中，把几种可选择的码字和合并字连接所得的位串满足(d.k)条件。以与之相应的模式在2积分的信号中，选择一个使DSV的值为常数。根据上述方式，选择合并字时，把调制信号中的低频成份最小化。

上述3比特的合并字选择是，尽管直流成份不存在于通道信号，但仍是根据满足通道信号的(d.k)条件的条件被选择的，上述EFM信号的解码是很简单的。上述同步模式是33个17位串(3比特合并字和14比特码字)间进行多重化形成的，用于CD格式的27比特同步模式附加了3比特的合并字的2个连续的由10个“0”构成的位串构成的。

上述合并字的选择可防止在输出次序里发生上述同步模式。在上述的记录格式中，相对的同步模式频率是占整个558比特中的27比特，就是说占4.6％。解码忽略了3比特合并字，利用(Look-up)表或者PLA(programmable logic Array)等，把14比特码字转换成8比特的信息字节。

有必要提高信息纪录的数据读入读出速度。但是，为了增加记录速度，要求轨道机制的高伺服频带，这就要求在记录信号严格限制有低频成份。

对抑制低频信号的改善由于同时能降低轨道机制的噪音，目前更加要求进行使调制信号不包含低频成份的研究开发。

(3)发明内容

本发明遵守(d.k)编码规则，在记录数据时，提供一个抑制直流成份，又不包含同步模式，“0”的串不长，最小d运行长度不长的记录次序数据编码的编码系统。

本发明的目的通过下面的方法和装置实现：

一种将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特点是所述的方法包括：

步骤1，把各输入的数据字根据互不相同的方式进行交叉，附加为了特别指定各自交叉方式的信息，生成多个次序；

步骤2，把所述的生成的多数的次序根据已设置的m/n编码率，调制为符合(d，k)条件的次序；及

步骤3，测定调制过的符合各(d，k)条件的次序中记录是否恰当，依据测定结果，选择其特性最适合记录的一个符合(d，k)条件的次序记录于记录媒体。

一种将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述装置包括：

把输入的各数据字按互为不同的L个交错(interleaver)交叉，附加一个为显示对应交错的信息，生成多数次序的发生器；及

把所述的生成的多数次序，根据预先设置的m/n编码率以符合于(d，k)条件的次序进行调制，在上述已调制的符合(d，k)条件的次序中，把为了记录的DSV(Digital Sum Value)，在绝对意义上选择其值为最低的、一个符合(d，k)条件的次序的选择器。

将一系列的数据字转换成调制信号的装置。其特征在于所述装置包括：

把再现着的符合(d，k)条件次序，根据设定的n/m解码率进行解码的解码器；

在所述的解码器被解码的次序，输出指定交叉方式的信息，输出清除上述所输出信息的中间次序的扩增清除器；及

包含了参照上述所输出的信息，确定对应交错，通过这个进行交叉，把上述中间次序还原成数据字的还原手段，并构成的解调一系列数据的解调器。

本发明的效果：根据本发明，把一系列数据字以调制信号进行转换的方法是，将遵守已定义的(d.k)编码规定的，抑制直流成分的，不包含同步模式，“0”的串不长，最小d运行长度并不长的次序数据码记录在和光盘的或者类似磁盘的记录媒体上。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1所示的是，根据本发明的有关编码系统实施例的构成图；

图2所示的是，完成数据字的加密编码和扩增的编码结构实施例的构成图；

图3所示的是，从被输入的数据字，生成多数的选择次序的过程；

图4所示的是，根据本发明的有关使用在编码系统的选择器的构成；

图5所示的是，说明鉴别可选择次序方法的构成图；

图6所示的是，根据本发明，将被记录的次序以数据字进行解调的解调装置的构成。

(5)具体实施方式

图1所示为本发明实施例之有关编码器系统的构成图，上述编码系统里，使用发生器20和选择器22把使用者数据19以符合(d，k)条件的次序23进行变化。这时，变化的次序就完全排除了事先被定义的非次序(Sub sequence)，或者存在的概率很低。上述符合(d.k)的次序靠前置编码器24转换为抑制低频成分的限制运行长度的次序25进行。

上述图1所示的编码系统，细部模块是如图2所示之发生器20的组成部分，在上述发生器20包含了用各自不同方式把各自数据字19交叉，生成多个中间次序41的交错器(interleaver)40。

另外，上述发生器20包含了把能够在再现时区别上述中间次序41的交叉方式的数据字附加于各自中间次序41，生成多个选择次序21的扩增器42。上述数据字可以设置在上述中间次序41的前段、后段或中段。也可以把一个比特或者几个比特各自分散地设置在选择次序21的指定位置。

图3所示为发生器20生成多个选择次序21的过程，在图3过程中，上述交错器40把输入的A大小的数据字19以长度为S的t个单位大小进行分割，构成模块，之后对其中一个模块，按照L个各自不同方式的交错生成L个已交叉的中间次序41。以如上方式生成的L个中间次序41，一一附加r比特的相互不同的连续值的数字，输出L个选择次序21。

这时附加的不同数据字的值规定了生成选择次序21的交叉(interleaving)。

图4为有关上述选择器22的详细构成。上述选择器22包含(d.k)编码器50，此(d.k)编码器50把各自的选择次序21，以符合(d.k)条件的次序51进行转换。为此，上述选择次序21以q个m比特长度字进行区分，然后由上述(d.k)编码器，将其转换为q个n位长度字。在这里，n＞m，上述(d.k)编码器50所具有的标准类型的参数为m＝2，n＝3，d＝1，k＝7；或者是，m＝1，n＝2，3＝2，k＝7。

为了提高编码器效率，上述编码器50，参数可设成m＝9，n＝13，d＝1或者m＝11，n＝16，d＝1，或者m＝13，n＝19，d＝1。上述内容记载于尚未公开的PCT申请号PCT/KR00/01292(美国申请号第09/707,947)。另外，上述编码器50参数也可设成以m＝6，n＝11，d＝2，或m＝11，n＝20，d＝2，或m＝7，n＝13，d＝2。有关此内容也记录在尚未公开的PCT申请号PCT/KR/01/00359。

上述选择器22中具有判断各自可选择的符合(d.k)条件的次序51内同步模式、长“0”符号串，或者与可变(alternate)Tmin(最小反转时间)的运行较长的符号串之类不希望出现的非次序是否存在的方式。如果检测出上述不应出现的非次序，在判断电路中，就会计算出与该非次序有联系的处罚(penalty)，即罚点。

在上述选择器22中含有判断各可选择的符合(d，k)条件的次序51中是否存在同步模式，长‘0’符号串，或者与可变Tmin的运行长的符号串之类不希望出现的非次序频率以及该选择次序21包含底频成份程度的鉴别器52。

上述鉴别器52根据罚算法规则，对可行的次序给低的罚点，对不可行的次序给高的罚点，在上述选择器22内含有能够选择最低罚点的符合(d，k)条件次序的选择器54。

图5所示为判定和选择最低罚点的符合条件(d，k)次序51时采用的一般方法之构成图。上述鉴别器52由多个计算机所构成，各计算机按测定内容分为：判断‘0’运行长度的计算机60；测定事先设定的同步模式的发生的同步计算机62；和测定可变Tmin运行长度的计算机64，以及测定低频内容的计算机66。

上述‘0’运行长度用于在1个可选择符合(d.k)条件次序51内检测出的连续的‘0’(一般地称‘0’运行长度)的测量。如上所述，‘0’长时间持续在次序上，间距(pit)和界(land)等记录特性则变得更长，因而磁速误差和错误现象经常发生，根据‘0’运行长度的长短，给予罚点。

上述Tmin计算机64是，测定连续的Tmin的运行长度。此Tmin计算机64，排除最短的T(Tmin)(d＝1时，“01”，当d＝2时“001”)频繁反复的次序。例如，在0101010101……或者001001001001……等次序，把标记进行整合，在后端的选择器54中，将其排除。这样，Tmin反复次数的限制条件称为MTR(MaximumTransition Run)条件。

上述同步计算机62在可选择符合(d.k)条件的次序51，检测特定模式存在与否，实际上存在同步模式时，上述同步计算机62为鉴别，在符合(d，k)条件的次序表示识别标记，反之，则不表示标记。

另外，上述计算机66，测定可选择性符合(d.k)次序51的低频内容。在本发明的可行性实施范围内，上述计算机66利用预代码设备，对可选择性符合(d，k)条件的次序(51)进行调制后，再测量次序的DSV。这时，次序为超过100比特的较长的次序时，就可利用适当测量方法，进行上述DSV的分散测量。

之后，上述被测定的几种测定值和同步检测所表示的标志，可输入上述鉴别器52。上述选择器54根据与上述输入的几种测定值相关的重要数值决定最后一个被选择要记录的次序。这时，在前端的鉴别器52，从选择对象里排除具备整合标志的次序，在剩余符合(d.k)条件的次序中选择一个。

另外，也可以使用比本发明可行性实施例的K更短的‘0’运行构成的同步模式。这样，较短的同步模式会提高编码效率。

由上述选择器54选择的符合(d.k)条件的次序51通过NRZI前置编码过程，转换为调制信号，上述调制信号是由以在‘1’有变化，在‘0’没有变化的模块式2积分的而且被选择的符合(d.k)条件次序生成，然后，使用通用的记录方法记录在记录媒体。

上述实施例之附加于扩增42的r比特数据字的长度是由数据字19的位数，A加r得到的(A+r)值为上述m的位数，且满足2^r≥L的条件的值中选一个适当的值来决定。

例如，在码率m/n＝9/13调制上，A为728，当交叉的各数(L)为32时，满足于上述条件的r为10，19，28……，其中最小值10可以被选择。数据字的位数728使用现有的DVD ECC模块时，表明一个同步框架对应于91使用者字节的例子。

按选定的r位的大小能够生成的数(2^r)大于L时，把附加于中间次序41的数据字的取值定为自0至(L-1)，后边的值，即从L到2r-1便不取。在前边的m/n＝9/13的调制例中，如r为10，则取0至31的数据字的值，不取32至1023的值。

如前所述，逆方向执行上述方法。即，利用解调器104装置清除解码、r-的数据字，依次完成解调交叉(de-interleaving)将调制之后所记录的数据还原成原来的输入数据字。

图6为上述结构之构成图。在图6，同步检测器101检测出附加于次序(框架大小：(A+r)*m/n位数+sync位数)的同步信号，把排除此同步信号的符合(d，k)条件的再现次序23(框架大小：(A+r)*m/n位数)叠加到解码器102。上述解码器102是把m/n调制逆方向执行的n/m解调来完成，并输出(A+r)位的框架。扩增清除器103集中插入于已解调的序的前端，后端或中间；或者把分散插入于解调次序的特定位置的r位数据字清除，输出交叉的中间次序41(A位)，把被清除的数据字传送给下一段的解调器104。

上述解调器104参照传送的数据字的值在L个内部交叉器中，依照用于被接收的中间次序41的交叉方式逆方向执行内部解调器，通过此调解器把交叉的中间次序41，恢复为原来的数据字19。

上述之本发明的可行性实施例是为了预示的目的而创造的，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的方法包括：

步骤1，把输入的数据字根据互不相同的方式进行交叉，为了特定各自交叉方式附加信息，生成多个次序；

步骤2，把所述的生成的多个次序依照已设置的m/n编码率，以符合于(d，k)条件的次序进行调制；及

步骤3，在上述被调制的符合于(d，k)条件的次序中，为了能够记录与记录媒体，选择将DSV(Digital Sum Value)以绝对定义上的最低值调制成一个符合(d.k)条件的次序。

2.如权利要求1所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于上述各输入数据字，以互不相同的L个方式进行交叉，生成L个中间次序，在上述生成的L个中间次序，附加一个为特定交叉方式的r比特大小的数据字，在所有可以以r比特大小生成的数据字中，取L个附加于上述L个的中间次序，生成L个的次序。

3.如权利要求2所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于上述r比特使输入数据字的大小和r相加的值为m的倍数，并且其值满足2′≥L的条件。

4.如权利要求2所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于上述之附加于上述L个中间次序的数据字的值为从0至(L-1)。

5.如权利要求2所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于上述r比特的数据字集中附加于上述中间次序的前端，后端或中间。

6.如权利要求2所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于上述r比特的数据字分别插入于所述的中间次序的各指定位置。

7.如权利要求2所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的步骤3中，相应于上述符合(d，k)条件的次序，包含以下两个阶段：根据比特内容和预先指定的非次序发生频率数赋与罚点的步骤；将罚点最低的符合(d，k)条件的次序选择为可以进行记录的次序的步骤。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的d、m、n为：d＝1，m＝9，还有n＝13。

9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的d、m、n为：d＝1，m＝＝11，还有n＝16。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的d、m、n为：d＝1 ，m＝＝1 3，还有n＝19。

11.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的d、m、n为：d＝2，m＝6，还有n＝11。

12.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的d、m、n为：  d＝2，m＝11，还有n＝20。

13.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的d、m、n为：d＝2，m＝7，还有n＝13。

14.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的d、k、m、n为：d＝1，k＝7，m＝2，还有n＝3。

15.一种将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的装置包括：

由互不相同的L个交错器(interleaver)把输入的各数据字交叉，附加一个显示对应交错器的信息，生成多个次序的发生器；及

把上述生成的多个次序，根据预先设置的m/n编码率调制为符合于(d，k)条件的次序，在上述已调制的符合(d.k)条件的次序中，把为了记录的选择一个将DSV(Digital Sum Value)绝对意义上其值最低符合(d，k)条件的次序。

16.如权利要求15所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述发生器是作为表示对应的交错的信息，把r比特大小的数据字附加于交叉了的数据，按r比特地址可生成的所有可能的数据字中，附加L个给已交叉的数据，以生成L个的次序。

17.如权利要求16所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述r应是，让输入的数据字的大小和r相加的值为m的倍数，并且满足2′＞L条件的值。

18.如权利要求16所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的以加于上述L个的已交叉的数据的数据字的值是从0到(L-1)。

19.如权利要求16所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述r比特的数据字集中在所述的中间次序的前端，后端或中间进行附加。

20.如权利要求16所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述r比特的数据字是，以分散插入所述的中间次序的各自指定的位置。

21.如权利要求15所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述选择器包括：

关于各自次序以符合于编码率m/n、(d.k)条件的次序进行转换的编码器；

对所述的已调制的各次序的其比特内容和根据预先指定的非次序的发生频率数赋与罚点的鉴别器；

所述的已调制的各自次序中，根据所述的鉴别器所赋与的罚点，把最低的符合(d.k)条件次序为记录的次序的选择器。

22.如权利要求15、16、17、18、19、20、21所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的d、m、n为：d＝1，m＝9，还有n＝13。

23.如权利要求15、16、17、18、19、20、21所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的d、m、n为：d＝1，m＝11，还有n＝16。

24.如权利要求15、16、17、18、19、20、21所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的d、m、n为：m＝1，m＝13，还有n＝19。

25.如权利要求15、16、17、18、19、20、21所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的d、m、n为：d＝2，m＝6，还有n＝11。

26.如权利要求15、16、17、18、19、20、21所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的d、m、n为：d＝2，m＝11，还有n＝20。

27.如权利要求15、16、17、18、19、20、21所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的d、m、n为：d＝2，m＝7，还有n＝13。

28.如权利要求15、16、17、18、19、20、21所述的将一系列的数据字转换成调制信号的装置，其特征在于所述的d、k、m、n为：d＝1，k＝7，m＝2，还有n＝3。

29.如权利要求1所述的将一系列的数据字转换成调制信号的方法，其特征在于所述的数据字是根据已调制的并记录着的记录媒体。

30.将一系列的数据字转换成调制信号的装置。其特征在于所述的装置包括：

把再现着的符合(d，k)条件次序，根据设定的n/m解码率进行解码的解码器；

在所述的解码器被解码的次序，输出指定交叉方式的信息，输出清除上述所输出信息的中间次序的扩增清除器；及

包含了参照上述所输出的信息，确定对应交错，通过这个进行交叉，把上述中间次序还原成数据字的还原手段，并构成的解调一系列数据的解调器。

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