TW200945797A - Modulation coding and decoding - Google Patents

Description

200945797 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體係關於用於調變編碼輸入資料之方法及裝置 且係關於對應調變解碼系統。 【先前技術】 . 調變碼用於資料儲存系統中以消除記錄資料中之不良位 元序列，例如，在重現過程中引起錯誤之位元序列。不良 位元序列之一實例為具有同一值之長位元連串。另一實例 ® 為在位元流中之交替位置中（亦即，在位元流之奇數（〇)或 偶數（E)交錯（…eoeoeo..·)中）具有同一值之長位元連串。 舉例而言，形式〇a〇b〇c〇dO...(其中，a、b、c等等可為〇或 1)之長序列將通常為不良的。調變碼將某一形式之約束強 加於不良位元序列在經編碼位元流中之出現。舉例而言， 一些調變碼強加所謂的j約束，藉以經編碼位元流中之連 續1連串之最大長度限於預定值j。其他調變碼將一約束強 ，加於連續0之最大連串長度。此被稱作k4G約束，藉以連 續〇之最大連串長度分別限於值k4G。後者碼類型之一實 例由基於PRML(部分回應最大似然）之記錄系統（諸如，磁 帶驅動機及光學儲存系統）中所使用的PRML(G，I)碼提 供。除了 π全域”或G約束以外，此等碼強加"交錯"或j約 束。此將奇數與偶數交錯中之每一者中〇之最大連串長度 限於值I。I約束之位元流當然經必要地G約束，其中 G=2I。 PRML(G’ I)碼特別有用於反向串連（RC)調變方案，其中 134813.doc 200945797 在錯誤校正編碼（ECC)之前執行調變編碼β在RC方案中減 少錯誤傳播，因為ECC解碼器在調變解碼器之前對重現操 作。亦即’若ECC解瑪器不產生錯誤，則不存在經由調變 解碼器之錯誤傳播。因此，RC允許長調變碼（亦即，具有 長碼字長度之碼）之使用’從而促進高速率碼及靠近選定 約束之容量而操作之編碼器的設計。然而，為了有用，此 等碼需要具有基於有效編碼及解碼演算法之實際實施。 用於在經編碼位元流中強加k約束之實際編碼器揭示於 美國專利第5,760,718號中❶此實施基於一般化費布那西

(Fibonacci)碼之類別的列舉編碼技術。列舉編碼論述於τ. M. Cover 之"Enumerative Souree Enc〇ding，,（iEEE

Inform，Theory ’第19卷第73至77頁，1973年1月）中。費布 那西碼論述於 W.H. Kautz 之"Fib〇nacei c〇des f〇r Synchronisation Contr〇1’，（IEEE 心咖 Inf_ 几抓乂，第

11卷第284至292頁’ 1965年4月）中。雖然為了詳細論述而 對前述論文進行參考，但此處有料係給出此等技術之簡 要解釋以輔助待描述之本發明之理解。 簡言之’列舉編碼為基於瑪字之詞典編纂式排序而將輸 入字映射至輸出碼字之過程。亦即，若根據二進位值來排 序X個一進位碼子之集合’則每一碼字可根據其在經排序 集合中之位置而經指派自IX之數。若此等經指派數U 每-者接著定義二進位輸人字之值，則⑽二進位 .—之S者與對應碼字相關聯。列舉編碼為根據此 類t之方案而將輸人字映射至輸出碼字之過程。雖然基本 134813.doc 200945797 編碼原理足夠簡單，但實務上之問題在於設計有效編碼器 以用於自二進位輸入字產生瑪字。若存在（例如）2⑺0個碼 字’則對於有效編碼器設計之需要易於為顯而易見的。 費布那西碼之特徵在於權數（亦被稱作基數）集合，其定 義在二進位碼字表示中各別位置處之二進位1之值。亦 即’在二進位碼字中給定位置處之1表示彼位置之費布那 西基數之值，而非通常的二之幂。作為一簡單實例，考慮 由N=7個基數之集合所定義之費布那西碼，該等基數由 {wn} = l，2, 3, 5, 8, 13, 21給出。可看出，基數滿足線性遞回

Wn + 1=wn+wn-i 對於 n=2、3.....6 (N=7)位元費布那西碼字之完全集合可表示 wN+1=(13+2l)=34個可能值。由於34U5，所以此簡單費布 那西碼可藉由列舉編碼過程而將5位元輸入編碼為長度 之碼字。此編碼過程由以下定義： u=Z Xj wN.i+1 對於 i = l 至 7 其中u為輸入字值，且（x〗，Χ2，…，χ7)為輸出碼字。藉由自 輸入字值中連續地減去費布那西基數來執行編碼過程，如 隨附圖式之圖1所說明。詳言之，數u被連續地減少基數、 中之任一者（按遞減值次序進行），不給出負結果。若給定 權數wN_i+i實際上自移動差（running difference)中被減去， 則 Xi=l。否則，Xi=〇。 圖1之考慮表明此簡單費布那西碼強加j = 1約束，亦即， 不多於一個連續1可出現於碼字中。在一般化費布那西碼 134813.doc 200945797 的情況下，對於11=1至\之基數％滿足下列線性遞回（不 式） νη+ι^η + λνη.β.·.·^”，n=j + 1、j + 2、…、N-1 其中指定正整數j定義碣之j約束。在此一般化費布那西碼 中碼字之最大數由以下給出： ^ wN+1=Wn + Wn-1 + ··· +wN,j Ο 如同圖1之簡單碼，一般化費布那西碼中之二進位碼字 ® (Xl，Χ2，…，ΧΝ)係藉由利用基數{wn}來表示輸入u(〇$u< WN+1)而獲得，亦即， u=Z Xi wN.i+i 〇 為了實施目的，如以上所參考之us 5,760,718中所描述， 基數經選擇以具有有限跨距（span)L，亦即， wn=Bn 2"'1 φ 其中1處於範圍内且具有L位元表示。在跨距[之 基數的情況下，可使用自Σ Uk2k之最高有效位元移動至最 低有效位元之（L+1)位元寬窗而以滑動窗方式來執行編 . 碼。 • 基於與US 5,760,718之理念類似的列舉編碼理念，美國 •1第7,064,687號及第7,071，851號揭示經設計用於卩尺厘1^ (G，I)碼之編碼器及解碼器。此等係得自一般化費布那西 碼。詳言之，輸入位元流經分離為其奇數及偶數交錯，且 兩個交錯接著由單獨費布那西編碼器編碼。由於費布那西 134813.doc 200945797 碼將j約束強加於1連串，所以編碼器輸出之位元反相導致 兩個經編碼位元流，每一者具有0連串上之約束。多工器 接著交錯經編碼位元流以給出單一的（G, I)約束之輸出位 元流，其中G=2I，其中I等於用於原始費布那西碼的】之 值。在US 7,064,687之調變編碼器中，需要短區塊編碼器 * 以在奇數與偶數交錯之分離之前編碼輸入資料位元之子 . 集。此將初始約束強加於輸入位元流以限制至兩個費布那 西編碼器之可能輸入。雖然此提供實際實施，但對於用於 ® 短區塊碼之有效布林（Boolean)邏輯之需要使得難以達成用 於所得PRML (G，I)碼之極高速率。 【發明内容】 本發明之第一態樣提供一種用於調變編碼二進位輸入資 料流之方法。方法包含： 將四進位列舉編碼演算法應用至輸入位元流以產生一連 串:進位輸出符號，四進位演算法運算以同時編瑪輸入位 Φ 疋流之奇數及偶數交錯中之各別-般化費布那西竭；及 交錯每一連續四進位輸出符號之位元以產生輸出位元 =早先所描述’在先前技術中，兩個單獨二進位編碼 ’對輸人位元流之分離的奇數及偶數交錯獨立地運 基拉對^ & ’在本發明之調變技術的情況下，四進位列 進位：决算法對形成(〇/E交錯之)輸入位元流之-連串二 有入位π運算以同時將奇數及偶數交錯費布那西 為具有四進位輪出符號之單一列舉瑪。此單一碼在本文中 134813.doc 200945797 °根據以上所論述之列舉編 四進位演算法因此根據值而 將被稱作”交錯之費布那西碼" 碼原理，交錯之費布那西碼的 將輸入位元流之Μ位元宋洫M s B 士 子映射至具有四進位符號之經排序 輸出瑪字集合》四進位餘缺欠6 & 艰仪付唬各自由兩個平行位元表示，且 此等接著對於-連串輸出符號而經交錯以產生具有費布那 西編碼之奇數及偶數交錯 乂 之一進位輸出流。較早先所解釋 之費布那西碼之固有特性提供具有全域且交錯之連串長度 約束之輸出位元流。雖然可能設想需要1之最大連串長度 上之約束的應用，但位元反相導致適合於以上所論述之 PRML碼的（G，I)約束。 自別述内谷將看出’與由先前技術所需要之兩個編碼器 ^ 在本發明之調變技術的情況下，單四進位列舉編碼

器足以產生輸出位元流之奇數及偶數交錯兩者。此外，不 需要短區塊編瑪器。此外，調變技術使吾人能夠充分地利 用基本-般化費布那西碼之所有碼字，且因此易於達成 PRML(G，I)碼之最大可能長度。此導致用於pRML碼之最 高可能速率。對比而言，歸因於在設計用於短區塊碼之有 效布林邏輯時之困難，達成此最大長度對於US 7,〇64,687 之調變編碼器可很難，尤其在高於13/14之速率下。 對於諸如PRML碼之應用（其中四進位輸出符號之位元經 反相）’當然可在符號位元之交錯之前或之後執行反相。 一般而言，由四進位演算法在輸出之〇/E交錯中所編碼 之費布那西碼可為不同碼或相同％，但更通常地，將使用 相同碼。在任一情況下，在較佳實施例中，基本費布那西 I34813.doc 200945797 碼之基數具有有限跨距，從而允許以滑動窗方式來執行編 瑪過程。 本發明之第二態樣提供一種用於解碼藉由根據本發明之 第一態樣之調變編碼方法而產生之輸出位元流的 碼方法包含： 解交錯輸出位元流之位元以產生—連串四進位符號；及 將四進位列舉解碼演算法應用i四進位符號以同時解碼 由該四進位編碼演算法應用至該奇數及該偶數交錯之該等 一般化費布那西碼，藉此恢復該二進位輸入資料流。 本發明之第三態樣提供用於調變編碼二進位輸入資料流 之裝置。調變編碼裝置包含： 四進位編碼器，其用於將四進位列舉編碼演算法應用至 輸入位7L流以產生一連串四進位輸出符號，四進位演算法 運算以同時編碼輸入位元流之奇數及偶數交錯中之各別一 般化費布那西碼；及 多工器，其用於交錯每一連續四進位輸出符號之位元以 產生輸出位元流。 本發明之第四態樣提供用於解碼由根據本發明之第三態 樣之調變編碼裝置所產生之輸出位元流的裝置。解碼裝置 包含： 解多工器，其用於解交錯輸出位元流之位元以產生一連 串四進位符號；及 四進位解碼器，其用於將四進位列舉解碼演算法應用至 四進位符號以同時解碼由該四進位編碼演算法應用至該奇 134813.doc -11 - 200945797 進位輸入資心，该等-般化費布那西碼，藉此恢復該二 本發明之第五離揭接祉 〜、樣k供一種資料儲存 根據本發明之篦-能播二 兵巴含· 碼包-、… 編碼裝置，其用於調變編 瑪包含一連串Μ位元字 遠& 一進位輸入資料流以產生包含一 連串2Ν位το碼字之輸出位元流； 在含儲存媒體及記錄/重現機構，其用於

舌子、體上錢—連串碼字且用於讀取儲存媒體以產生 經重現信號； 偵測器裝置，其用於偵測經重現信號中之一連㈣位元 字； 解多工器，其用於解交錯經偵測2Ν位元字之位元以產生 一連串四進位符號；及 —四進位解碼H，其用於將四進位列舉解碼演算法應用至 每一 2Ν位元字之四進位符號以同時解碼由該四進位編碼演 算法應用至該奇數及該偶數交錯之該等一般化費布那西 碼，藉此產生一連串Μ位元資料字。 在此等資料儲存系統中，調變裝置中所產生之一連串21^ 位兀碼字在被記錄於通道中之前將通常經歷各種進一步處 理步驟，諸如，在PRML系統之情況下的預編碼及Ecc編 碼。在較佳實施例中，PRML(G，1}碼用於反向串連調變方 案中’藉以資料儲存系統包括：預編碼器，其用於 1 /(1+D )編碼來自調變編碼裝置之輸出位元流以產生經預 編碼位元流；及ECC編碼器，其用於錯誤校正編瑪經預編 134813.doc 12 200945797 碼位元流以產生經ECC編碼位元流以用於供應至記錄通 道。偵測器裝置接著包括用於校正經重現信號中所偵測到 之2N位元字中之錯誤的ECC解碼器。 當然，可設想准許記錄媒體之讀取而非至媒體之寫入的 系統，一實例為唯讀CD或DVD播放器。此等系統可因此 • 使用體現本發明之解碼裝置而不具有對應編碼裝置。詳言 之，本發明之第六態樣提供一種用於重現由實施根據本發 明之第一態樣之調變編碼方法的記錄系統記錄於儲存媒體 ® 上之資料之資料重現系統。資料重現系統包含： 讀取機構’其用於讀取儲存媒體以產生經重現信號； 4貞測器裝置’其用於債測經重現信號中之一連串2N位元 字； 解多工器，其用於解交錯經偵測2N位元字之位元以產生 一連串四進位符號；及 四進位解碼器’其用於將四進位列舉解碼演算法應用至 φ 每—21^位元字之四進位符號以同時解碼由該調變編碼方法 之四進位編碼演算法應用至該奇數及該偶數交錯之該等一 般化費布那西碼，藉此產生一連串M位元資料字。 •一般而言，在本文中參考本發明之一態樣之實施例來描 述特徵的情況下，可將對應特徵提供於本發明之另一態樣 之實施例中。 【實施方式】 現將藉由實例而參看隨附圖式來描述本發明之較佳實施 例。 134813.doc •13、 200945797 圖2之方塊圖為體現本發明之資料儲存系統的示意性表 示，其展示記錄/重現過程中所涉及之主要組件。在此實 施例中’資料儲存系統為磁帶驅動機（整體指示於1處），且 因此具有δ己錄通道2，記錄通道2具有用於讀取及寫入至磁 帶4之明取/寫入頭3。在記錄側上’磁帶驅動機1具有調變 編碼裝置，其形式為PRML(G，I)編碼器5、預編碼器ό及整 體指示於7處之ECC編碼器。ECC編碼器7由RS(Reed-Solomon)同位檢查（parity)產生器8及部分交錯器9組成。在 重現側上’驅動機1包括偵測器裝置，整體指示於丨丨處且 包含摘測器12及ECC解碼器13 ’連同調變解碼器14。 在操作中，將待記錄之資料以包含一連串M位元資料字 之輸入位元流的形式供應至PRML編碼器5。編碼器5執行 如以下所詳述的輸入資料之調變編碼，以產生包含一連串 2N位元碼字之（g，I)約束之經編碼位元流。如在基於pRML (G，I)碼之調變系統中所通常的，經編碼位元流接著經受 由預編碼器6所進行之丨/u+D2)預編碼，其中"+"此處表示 模2加法。根據較早先所論述之反向_連概念，在此實施 例中’在調變編碼之後執行ECC編碼。在此情況下，ECC 編碼涉及來自預編碼器6之碼字流中之同位符號之部分交 錯。由同位產生器8以已知方式而自2N位元碼字產生不受 約束之RS同位符號。此等符號接著由部分交錯器9插入經 編碼位元流中之所要點處。在通道2中之通常信號處理之 後所知之經ECC編碼位元流接著經記錄於磁帶4上。在 重現時，在通常重現信號處理之後，藉由讀取磁帶4而獲 134813.doc 200945797 得之經重現信號被供應至偵測器12。偵測器〗2通常為軟輸 入/硬輸出偵測器（如Viterbi偵測器），或軟輸入/軟輸出偵 測器’其提供對於每一經記錄位元之似然量測，且以已知 方式來偵測經重現信號中之2N位元字。同位檢查及錯誤校 正處理接著由ECC解碼器13以已知方式執行。所得之一連 串2Ν位元字接著被供應至調變解碼器14，其如以下所詳述 而操作以產生對應於原始輸入資料之一連串Μ位元字。 現將參看圖3及圖4來詳細地描述磁帶驅動機1之調變編 碼器5及解碼器14之操作。雖然原則上可用軟體或硬體與 軟體之組合來實施此等組件，但實務上，為了操作之簡單 性及速度起見，用硬接線式邏輯之實施方案為較佳的。自 本文中之描述’合適實施將對熟習此項技術中顯而易見。 如圖3所說明’ prmL(G，I)編碼器5包含四進位列舉編碼 器16、多工器17及反相器18。簡要地，編碼器16將四進位 列舉編碼演算法應用至輸入位元流以實施如以上所定義的 交錯之費布那西碼。亦即，編碼器16操作以同時將輸入位 元流之奇數及偶數交錯中之各別一般化費布那西碼編碼為 具有四進位輪出符號之單一列舉碼。對於輸入位元流中之 每 Μ位元予，編瑪器16產生一連串n個四進位輸出符 號，如由圖中之粗線所指示。四進位符號各自由兩個位元 表不。此等位元接著對於一連串四進位符號而由多工器17 交錯以產生用於每一輸入Μ位元字的2Ν個位元之二進位輸 出流。位元反相接著由反相器丨8執行，使得所得之經調變 編碼位元流由滿足如以上所解釋之（G, I)約束的一連串2Ν 134813.doc -15· 200945797 位元碼字組成。 根據列舉編碼原理，由編碼器1 6所實施之四進位列舉編 碼演算法相依於輸入字之值而將輸入Μ位元字直接映射至 四進位碼字。此實施例之四進位演算法在編碼器16中被應 用為迭代過程，對於每一迭代步驟i，其產生一個由二進 . 位輸出對（x°i，xei)所表示之四進位符號。對於用以同時編 碼兩個基本費布那西碼（每一者具有N個經定義基數{wn}， n=l至N)的交錯之費布那西碼IF，演算法相依於uIF而將值 ® u丨Ρ=Σ uk2k(k=0至M-1)之輸入字（uM-i，Um-2…，u〇)映射至四 進位碼字（（X。〗，Xei)，（x〇2, Xe2)，…，（X°N，XeN))。詳言之，給 定以下範圍内之輸入UIF 〇 < Uif< (Wn+i)2 演算法如下。 初始化：U°=wN+1，Ue=wN+1 ’ u=uIF。

For i=l to N do { _ Compute partial lexicographic indices v°, ve and partitioning indices N00, N01, N10: ❿ v0=min{wN-i+i，U。}，ve=min{wN_i+1，Ue} N00= v°ve, N01= v°Ue, N10= N01+(U°-v°)ve . Compute time-i output (x〇i，xei) and update input u: if u<N00, then x〇i= 0, xei=0 else if N00< u<N01 then x°j =0, xei =1, u=u-N00 else if N01< u<N10, then x°j =1, xei =0, u=u-N01 else x°j =1, xe, =1, u=u-N10

Update upper bounds: 134813.doc -16- 200945797 u min{wN_1+1，U - X i wN.i+1}，ue=min{WN“+1，ue -xei WN-i+i} } 以上之考慮展示演算法基本上涉及將輸入值^初始化至 Μ位元字值UlF，且接著，對於i=l至N之每一迭代卜計算 變。二、N〇1、NH)之值，且藉由比較輸入值u與N0。、 . N〇1、N10來產生輸出符號（X、變數Ν〇〇、Ν〇ι、Νι〇在 • 本文中被稱作••分割索引"，因為其用以將每一迭代之可能 輸入值u之範圍分割為四個子範圍： ❿ u<N0° ; N00<u<N01 ； N01$u<N10 ;及 u>N10 〇 對於母一迭代，可能輸入值範圍為〇Su<u〇Ue，其中 U。及ue為在更新之前迭代丨處之奇數及偶數上界限。由於 初始輸入值u丨μ位元字，且由於〇Su丨p<2m£(Wn+丨）2，所 • 以第—迭代i=1之分割索引將可能Μ位元值之範圍分割為四 個。更詳細地，輸出符號（xWi)之產生涉及以下步驟： (a)計算分割索引N00、N01、N10 ; • (b)比較當前輸入值《與分割索引以判定以上所定義之四 • 個子範圍中之哪一者含有彼輸入值； (c) 根據哪一特定子範圍含有輸入值來設定（χ、之兩 個位元；立接著 (d) 藉由自u之當前值中減去含有u之彼值之子範圍的下 界限值來更新輸入值^ (此處，若u處於最低子範圍内，則 134813.doc •17- 200945797 將不改變經更新輸入值，因為下界限值接著為零）。 自第一及第二對"部分詞典編籑式索引"V。、/及^、σ 計算分割索引Ν。。、Ν〇ι、、索引ν。、，在下文中被稱作 下部部分詞典編纂式索引，且上界限u。、ue在下文中被稱 作上部部分詞典編幕式索引。此等值對被稱作部分索引， 此在於：對之每-值與來自反相器18之二進位輸出流之奇 數及偶數交錯中之各別者相關聯，且因此，實際上，與交 錯之費布那西碼中之基本費布那西碼中之一者或另一者相 關聯。如以上演算法中所指示，每一對V。、/及…、…之 部分詞典編幕式索引視相依於迭代數i所選擇之各別費布 那西基數（亦即，WN.i+1)而定。注意，若基本費布那西碼不 同’則來自一碼之適當基數將用於計算v〇、U。，且來自另 碼之適當基數將用於ve及ye。然而，在編碼器丨6之較佳 實施例_，基本費布那西碼相同，且以下將描述特別較佳 之實例。此外，在較佳實施例中，基本費布那西碼具有如 較早先所定義的具有有限跨距L之基數。在此情況下，如 對熟習此項技術者將顯而易見，編碼器16作為寬度儿+2之 滑動窗編碼器而操作。 圖4展示對應於PRML(G，I)編碼器5之調變解碼器14。如 所說明，解碼器14包含反相器20、解多工器21及四進位解 碼器22。反相器20接收自經重現信號所偵測到之一連串2N 位元子，且使位元反相以將二進位輸出流提供至解多工器 21。此解交錯所接收二進位流之奇數及偶數位元以產生用 於每一經偵測2N位元字之一連串n個四進位輸出符號（χ〇， 134813.doc -18- 200945797 xe)。每一群N個四進位符號接著由四進位鉍 以 2 2解碼 恢復對應於原始輸入資料流中之Μ位亓生 Α 疋予之輪出Μ位元 字。四進位解碼器22實施由編碼器16所應用 . 之編喝演算法 之反相，且因此應用四進位列舉解碼演笪、^ 去以同時解碼由 四進位編碼器所應用之交錯之費布那西碼 土本費布那西 碼。在連續迭代步驟中，演算法處理連續四進位# % 元對（x°i，xei)。詳言之，給定奇數及偶數交許 丁 <暴本費 布那西碼之碼字X。丨、X°2.....X°N及X%、xe、. e 2、···、XeN , 演算法如下。 初始化：U°N=WN+1，UeN=wN+i，u=0 預處理（預計算及儲存所有上部部分詞典編幕式索引）··

For i=l toN-1 do { U0N-i=min{wN-i+1，UVi+i - x0iWN-i+i}，UVi=min{wN.i+|，UeN.i+1 - xeiW>w+1} }

For i=N down to 1 do { ❹

Compute lower partial lexicographic indices v°, ve and partitioning indices N00, N01, N10: v°=min{wN.i+1, U°j}, ve=min{ wN-i+i, U^i} N00= vV , N0,= v° Uei, N,0= N0,+(U〇i-vo)ve Update enumerative index (=decoder output) u:

If (xoi=0，xei=0) then u=u else if (x°i =0 5 xCj=l) then u=u+N00 else if (x°i =1 5 xei=0) then u=u+N01 else u=u+N10 134813.doc -19· 200945797 如前文，若基本費布那西碼不同，則對V。、/及…、^之 奇數及偶數索引的基數WN…可不同，且在基數具有有限 跨距L之較佳情況下，解碼器作為寬度2L+2之滑動窗解碼 器而操作。 圖5之表給出作為每一迭代所需要的不同類型之處理步 驟數目之刀解的四進位編碼器操作之複雜性等級之指 示。關鍵性複雜性在於所需要的乘法之數目。如表中所指 ❹ 示在費布那西基數具有有限跨距L之情況下，僅需要 (L+1)位兀數目之三個乘法。由於不需要（l+i)位元數目之 比較，所以解碼演算法之複雜性甚至更小。就儲存需求而 s，在奇數及偶數交錯中之基本費布那西碼為相同的情況 下（其中具有跨距L之基數），四進位編碼器僅需要儲存1^個 L位元基數元素。解碼器另外需要儲存為l位元數目之2N 個上部部分詞典編纂式索引。 應瞭解’以上所描述之四進位列舉編碼技術導致高度有 p 效之調變編碼及解碼系統。此等技術允許充分地利用基本 一般化費布那西碼之所有碼字’從而促進達成PRML(G, I) 碼之最大可能長度。此允許達成PRML碼之最高可能速 率。碼速率中之所得增益支援非約束之符號之部分交錯之 使用，如在圖2之RC方案中。此外，高速率編碼技術導致 其自身與基於需要軟資訊自偵測器至編碼器之訊息傳遞的 LDPC(低密度同位檢查）碼或渦輪編碼方案之ECC技術一起 使用。現將參看圖6至圖8來描述本發明之實施例的較佳 PRML碼之特定實例。 134813.doc •20· 200945797 以下中將描述三個速率（2N-P)/2N碼（亦即，M=2N-P)。 在每一情況下，交錯之費布那西碼中之兩個基本費布那西 碼相同。在第一碼中，p=l。跨距L=9之基本j=7—般化費 布那西碼之基、2、N=118)由以下定義： Βπ2 — 512 η=1、2、······、5 Βη29=496 η=6、7 .......9 Βη29=505-η η=10、11........118。 此等基數提供長度236及速率235/236的交錯之費布那西 碼。所得PRML碼滿足在碼字内及跨越串連碼字之碼字邊 界的1=7及G=14約束。此PRmL碼支援在由至少16個位元位 置所間隔之任何所要位置處的8位元rs同位位元組之部分 符號交錯。此等不受約束之位元組之插入使調變約束弱化 至1=11及G=22。藉由使用少於118個基數元素而獲得之 任一 PRML碼滿足與較長碼相同之調變約束，且可易於建 構具有相同約束之較短PRML碼，例如，速率223/224碼。 參 纟第二及第三碼中，p=3。藉由選擇此形式之碼速率（亦 即，（2N-3)/2N)，有可能分別設計長度2〇〇及4〇〇之兩個極 同速率碼。此等中之第一者為速率197/200之PRML(G=l〇, 1-5)碼。此碼由基本一般化費布那西碼之基數及」分布充分 地定義，其中N=l〇〇且j=5，在圖6之表中被陳列。第二者 為速率397/400之PRML(G=12, 1=6)碼。對於此碼，基本_ 般化費布那西碼之基數（其中\=1〇〇且卜6)在圖7之表中被 陳列。基本費布那西碼之j約束分布為碼字内之j(n)=6，亦 134813.doc -21· 200945797 即，對於n=6、7 在左邊界處： 在右邊界處： 1"。在邊界處，適用以下】約束： 川）=1、j(2)=2、j(3 卜3、j⑷=3、 j(5)=4 ' j(6)=5 ； j(20〇)=3 。 因此，在碼字内及跨越碼字邊界適用j=6約束。所得 PRML碼因此滿足在碼字内及跨越碼字邊界之約束㈣及 1=6 〇 以上所描述之三個碼具有如由圖8之比較表所表明的下 列特徵特性：PRML(G=14, 1=7)碼具有最高速率但最弱約 束；PRML(G=10, 1=5)碼具有最緊約束但最低速率； PRML(G=12, 1=6)碼為兩個其他碼之良好折衷，此在於： 其具有中間強度之約束且幾乎達成pRML(14，7)碼之速 率。所有三個碼均支援在足夠間隔之任何插入位置處非約 束之同位符號之部分符號交錯。 雖然以上已描述本發明之較佳實施例，但可在不脫離本 發明之範疇的情況下進行許多改變及修改。 【圖式簡單說明】 圖1說明使用簡單費布那西碼之编碼過程； 圖2為體現本發明之資料儲存系統的示意性方塊圖； 圖3為圖2系統之調變編碼器的方塊圖； 圖4為圖2系統之調變解碼器的方塊圖； 圖5給出由圖3之調變編碼器所實施之編碼演算法之操作 中所執行的處理步驟之分解； 圖6及圖7將圖3之調變編碼器之實施例中所使用之各別 134813.doc 22· 200945797 費布那西喝的基數製成表；且 圖8比較調變編碼器之實施例中所使用之三個prml(g, I)碼0 【主要元件符號說明】 1 磁帶驅動機 • 2 記錄通道 ， 3 讀取/寫入頭 4 磁帶 © 5 PRML(G，I)編碼器 6 預編碼器 7 ECC編碼器 8 RS(Reed-Solomon)同位產生器 9 部分交錯器 11 偵測器裝置 12 偵測器 e 13 14 ECC解碼器 調變解碼器 16 四進位列舉編碼器 . 17 多工器 18 反相器 20 反相器 21 解多工器 22 四進位解碼器 134813.doc -23·

Claims (1)

1. 200945797 十、申請專利範固： 該方法包 含種用於調變編碼二進位輸入資料流之方法 一將四進位列舉編鳴演算法應用至該輸人位it流以產生 連串四進位輸出符號，該四進位演算法運 碼該輸入位元流之奇數及偶數交錯中之各 = 那西碼；及 版化費布 Φ 交錯每-連續四進位輸出符號之位元以產生一輸出位 元流。 々月求項1之方法，其包括使該等四進位輸出符號之該 等位元反相以產生一 (G，約束之輸出位元流。 3·如请求項1或2之方法，其中該四進位演算法運算以同時 編碼該奇數及該偶數交錯中之同一費布那西碼。 4. 如請求们或2之方法’其中該或每一費布那西碼之基數 具有一有限跨距。 5. 如請求項丨或2之方法，其中自該輸入位元流中之一連串 Μ位元字產生—包含-連串2N位元碼字之輸出位元流， 且其中該四進位演算法包含對於每—M位元字而將一輸 入值初始化至該Μ位元字值，且接著，對於1=1至\之: 一迭代i進行： (a) 計算用於將可能輸入值之範圍分割為四個子範圍之 分割索引； (b) 比較該輸入值與該等分割索引以判定哪—子範圍含 有該輸入值； 134813.doc 200945797 (C)視含有該輸入值之該子範圍而產生值之四進位輸出 符號，及 (d)藉由減去含有該輸入值之該子範圍的下界限值來更 新該輸入值。 6. 如請求項5之方法，《中自第一對部分詞典編纂式索引 及第二對部分詞典編纂式索引計算該等分割索引，每一 ❹ ❹ 對之該等分agj典編纂式索引視相依於該迭代數i所選擇 之各別費布那西基數而定。 7. 如請求項5之方法，其*Μ=2Ν_卜 8. 如=求項7之方法，其中N=n8，且其令該四進位演算法 運算以編碼該奇數及該偶數交錯中之同—般化費布那 ^ B亥一般化費布那西碼具有一 j = 7約束且具有由以下 所疋義之基數，該等基數具有有限跨距l=9 : Bn29=5 12 Bn29=496 Bn29=5〇5-n 9.如請求項5之方法 1〇·如請求項9之方法 118 對於η=1、2、…、5 對於n=6、7、...、9 對於n=10、11、...、 其中 M=2N - 3。 其中N==100，且其中該四進位演算法 以編碼該奇數及該偶數交錯中之同――般化費布那 类，該-般化費布那西碼具有一j=5約束且具有由圖6 心上斤定義之基數，該等基數具有有限跨距L=9。 •如請求項9之方、本 ^ 項9之方去，其中㈣0’且其中該四進位演算法 以編碼該奇數及該偶數交錯中 ^ ^ 西碼 双又箱γ之冋--般化費布那 ，該-般化費布那西碼具有一 j=6約束且具有由圖7 134813.doc 200945797 之表所定義之基數，該等基數具有有限跨距l=9。 m用於解碼-藉由如任—前㈣求項之—調變 法而產生之輸出位元流的方法，該方法包含 號解:錯該輸出位元流之位元以產生一連串四進位符 時列舉解碼演算法應用至該等四進位符號以同 時解碼由四進位編瑪演算法應用至奇數及偶數二 般化費布那西碼’藉此恢復二進位輸入資料流。 η.:種詩調變編碼二進位輸人f料流之裝置，該裝置包 =四進位編碼器⑽，其用於將四進位列舉編竭演 ^ ^ ^ 座生連串四進位輸出符 號’該四進位演算法運算以同時編碼該輸入位元流之奇 數及偶數交錯中之各別—般㈣布那西碼；及 之=:產器!17)’其用於交錯每一連續四進位輸出符號 之位7C以產生一輸出位元流。 M.如請求項13之裝置，其包括一反相器⑽，該反相器 ⑽用於使該等四進位輸出符號之該Μ元反㈣產生 一（G，I)約束之輸出位元流。 15.如請求項13或14之裝w，Α Λ # 其中該四進位編碼器（16)經調 Γ同時編碼該奇數及該偶數交錯中之同一費布那西 褐。 16:= 或Γ裝置’其中該或每-費布那西瑪之基 、 、距L’且其中該四進位編碼器⑽經調適 I348I3.doc 200945797 成作為寬度2L+2之一滑動窗編碼器而操作。 17·如請求項13或14之裝置，其_該四進位編碼器經調 適成編碼該輸入位元流中之一連串Μ位元字，使得該輸 出位元流包含一連串2Ν位元碼字，該四進位編碼器（丨6) 經調適成應用四進位演算法，該四進位演算法包含對於 每一 Μ位元字而將一輸入值初始化至該Μ位元字值且 接著，對於i = l至Ν之每一迭代丨而： (a) 計算用於將可能輸入值之範圍分割為四個子範圍之 分割索引； (b) 比較該輸入值與該等分割索引以判定哪一子範圍含 有該輸入值； (幻視含有該輸入值之該子範圍而產生值之一個四進位 輸出符號；及 (d)藉由減去含有該輸入值之該子範圍的下界限值來更 新該輸入值。

   18.如明求項17之裝置，其中該四進位編碼器⑽經調適成 自第-對部分詞典編纂式索引及第二對部分詞典編籑式 索引計算該等分割索引，每-對之該等部分詞典編纂式 索引視相依於該迭代數冰選擇之各別費布那西基數而 定。 19.如請求項17之裝置，其中M=2N-1。 2〇·如請求項19之褒置，其中n=U8，且其中該四進位編罐 器⑽經調適成編碼該奇數及該偶數交錯中之同一一期 化費布那西碼，該一般化費布那西媽具有-j=7約束且莫 134813.doc 200945797 有^下所定義之基數’該等基數具有有限跨距L=9: ΒΠ2=512 對於…、.·.、5 Βη29=496 μ 對於 η=6、7、...、9 5〇5'η 對於η=1〇、u.....U8。 21. 如請求項17之裴置，其中Μ=2Ν-3。 22. 如請求項21之姑班 ^ , w- 〇〇，且其中該四進位編碼 ° !調適成編碼該奇數及該偶數交錯中之同一一般 φ 化費布那西碼’該-般化費布那西碼具有一 j=5約束且具 之表所疋義之基數，該等基數具有有限跨距 L=9 〇 23. 如請求項21之裝置，其中N=2〇〇,且其中該四進位編碼 器（16)經調適成編碼該奇數及該偶數交錯巾之同一一般 化費布那西瑪，該一般化費布那西碼具有-j=6約束且具 有由圖7之表所定義之基數，該等基數具有有限跨距 L=9。 ❹24. -種用於解碼一由如請求項13至23中任—項之調變編瑪 裝置所產生之輸出位元流的裝置，該解碼裝置包含： 一解多工器（21)，其用於解交錯該輸出位元流之位元 ' 以產生一連_四進位符號；及 .一個四進位解碼器（22)，其用於將四進位列舉解碼演 算法應用至該等四進位符號以同時解碼由四進位編碼演 算法應用至奇數及偶數交錯之一般化費布那西碼，藉此 恢復二進位輸入資料流。 25_ —種資料儲存系統，其包含： 134813.doc 200945797 如請求項13至23中任一項之調變編碼裝置（5)，其用於 調變編碼-包含-連串職元字之二進位輸人資料流以 產生一包含一連串2N位元碼字之輸出位元流； 一記錄通道（2)，其包含一儲存媒體（4)及一記錄/重現 機構（3) ’該此錄/重現機構（3)用於在該儲存媒體（4)上記 錄該一連串碼字且用於讀取該儲存媒體（4)以產生一經重 . 現信號； 偵測器裝置（11)，其用於偵測該經重現信號中之一連 ® 串2N位元字； 解多工器（2 1 )，其用於解交錯該等經偵測2N位元字 之位元以產生一連串四進位符號；及 個四進位解碼器（22)，其用於將四進位列舉解碼演 算法應用至每-2N位元字之該等四進位符號以同時解碼 由四進位編碼演算法應用至奇數及偶數交錯之一般化費 布那西碼，藉此產生一連串Μ位元資料字。 • 26·如請求項25之資料儲存系統⑴，其具有如請求項14之調 變編碼裝置（5) ’該資料儲存系統⑴包括： 一預編碼ϋ(6)，其用於1/(1+D2)編碼來自該調變編碼 裝置（5)之該輸出位元流以產生一經預編碼位元流；及 __ '編％器(7) ’丨用於錯誤校正編碍該經預編鳴位 7L流以產生一經ECC編碼位元流以用於供應至該記 道⑺； 其中該偵測器裝置⑴）包括一用於校正該經重現信號 中所偵測到之該等2N位元字中之錯誤的ECC解碼器 134813.doc 200945797 (U)。 27. —種磁帶驅動機，其包含如請求項25或請求項％之一資 料儲存系統（1) ’其中儲存媒體包含一磁帶。 28. 一種用於重現由一實施如請求項1至12中任一項之一調 變編碼方法的記錄系統記錄於一儲存媒體（4)上之資料之 資料重現系統，該資料重現系統包含： 一讀取機構，其用於讀取該儲存媒體（4)以產生一經重 現信號； 偵測器裝置（U)，其用於傾測該經重現信號中之一連 串2N位元字； -解多工器(21)，其用於解交錯該等經偵測2n位元字 之位元以產生一連串四進位符號；及 -個四進位解碼器（22)，其用於將四進位列舉解碼演 算法應用至每一抓位元字之該等四進位符號以同時解碼 由該調變編碼方法之該四進位編碼演算法應用至奇數及 偶數交錯之一般化費布那西碼， 資料字。 ％藉此產生-連串M位元 134813.doc