TW587245B - Method for generating a serial bitstream comprising information for synchronization - Google Patents

Description

587245 A7 ______ B7 五、發明説明（1 ) ""~ - 本叙明揭7F -種闹以產生包含同步化資訊之串列位元流 的方法’用以在内部同步化該串列位元流及/或同步化另一 串列位兀机，及/或用以決定一内嵌於該串列位元流中之固 定編碼模式在該串列位元流中的位置。本發明進一步揭示 -種用以產生該串列位元流之裝置、包含一串列位元流之 一進位彳5唬、用以運載該二進位信號之記錄載體及用以讀 取此類二進位信號的方法和裝置。 美國專利案號4,847,877中發表一種用以迅速偵測内嵌於 串列位元流中之n，位元預先決定模式的方法及裝置。其中 η位元係相鄰或規律地分佈於位元流内，並且構成可當作同 步化模式使用的唯一字碼。此類儲存的唯一字碼係在串列 位元流中搜尋。偵測唯一字碼允許推斷出已到達同步化狀 態。 然而’運用已知的方法，在位元流的其他位置（即，在串 列位元流中找到唯一字碼之前）無法進入同步化狀態。另外 ’只有在找到唯一字碼之後，才能進行位元流内的位置偵 測。不同通道的兩彳固率列位元流通常需要互相同步化，並 且一個串列位元流通常需要内部同步化，而位元流内的每 個位置及在開始讀取位元流之後應均可進行同步化，並且 其中開始讀取位元流可從位元流的每個位置開始進行。另 外’隨時均可從内嵌於串列位元流中的編碼模式來偵測串 列位元流内的實際位置。針對某些應用裎式，偵測也應能 夠在隨機位元錯誤的情況下進行同步化。 從 1994年 3 月 Eindhoven IWDE Report 94-02 Tilborg 等人 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） 587245 A7 ________ R7 五、發明説明（2 ) " "~' 著作的「Codevoorpositioneringvaneenas」可得知一種用 以治著一線性軸來決定運輸（carriage)位置的方法。其中一 編碼模式係固定在線性軸。藉由讀取這些編碼模式的固定 部份，可決定沿著線性軸的位置，即使在出現位元錯誤的 情況下。編碼模式被產生為預先決定長度的線性反饋移位 暫存器序列。 因此，本發明的目的是提供一種適用於前文提及之用途 的方法及裝置，其允許在位元錯誤的情況下，在位元流中 任何位置從編碼模式可靠地同步化及/或彳貞測位置。 藉由如申凊專利範圍第1項之方法及如申請專利範圍第8 項之對應裝置可達成此項目的。 本發明的構想基礎為’如果編·式包括由該編碼模式 之固定數量連續位元之任何序列所組成的編碼字碼，則於 靖取或解δ亥串列位元流期間的任何時間均可進行位置偵測 及同步化。另外，這個編碼模式係在該串列位元流中週期 性重複。這意謂著η位元編碼模式包括固定長度的η個唯一 編碼字碼，每個編碼字碼均允許唯一決定位元流中的位置 。η個編碼字碼的每個編碼字碼均從編碼模式中的不同位置 開始，但是包括該編碼模式之相同固定數量的連續位元。 在開始讀取串列位元流時’因此可在偵測這個編碼模式固 定數量位元之後在第-時間決定位置或同步化位元流。之 後，可連續進行同步化及僧測位置，這是因為每個後續編 碼字碼均包括前一編碼字碼的一些〜根本上是固定數量減 壹-位元。 -5- 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公董) ------—_ — 587245 A7

587245 A7 —1 R7 五、發明 ~~ ---— 在進一步較佳具體實施例t，編碼字碼係藉由一線性反 饋移位暫存器（linear feedback shift register ; LFSR)產生及 / 或偵測此類移位暫存器非常容易實施，因此降低解碼器 成本，其中解碼器是一種用以解碼及/或讀取有内嵌編碼模 式之位το流的讀取裝置。此類的線性反饋移位暫存器最好 也可用來產生編碼模式。或者，也可使用其他裝置來偵測 、·扁馬子碼，並且可使用一查詢表完成將一編碼字碼轉譯成 一位置資訊，其中該查詢表中儲存介於編碼字碼與位元流 中對應位置之間的參考。 最好將根據本發明的編碼模式内嵌於一使用者資料的通 道位元流中，該使用者資料係儲存在一記錄載體上或透過 一傳輸線路傳輸。此類的使用者資料可能是任何種類的資 料’例如’ MPEG-2,多通道音訊資料或視訊資料。例如，編 石馬模式可能被内嵌於一 EFM(eight-to-f〇ui:teeii_modulation ; 八轉十四調變）通道，該EFM通道係用來在一 CD上或 LML(limited multi-level ;有限多層）通道中儲存音訊資料， 而該LML通道係經由EFM位元流中的長運行長度的二進位 振幅調變建立於實體EFM通道的上層。此類的通道位元流 可用來在磁帶或光學記錄載體（如CD或DVD)上儲存資料。 此類的通道位元流也可透過傳輸線路傳輸，如用以將資料 從連線至網際網路$伺服器傳輸至下載這些資料之特定使 用者的電話線路。 如申請專利範圍第6項之較佳具體實施例，該串列位元流 被分割成由固定數量訊框組成的超訊框。然後，根據本發 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 587245 五 、發明説明（ 的、扁碼模式被完全嵌人於—個超訊框卜接著 串列位元流的每個超訊 ' 重心@ m 、扁碼模式，以週期性 =、.扁仙式’使該編料式週期與該超純 因此:可從該編碼模式衍生出該等超訊框的同步化。 气框：：專::耗圍第7項’最好進-步於此類超訊框的每個 == 模式的一位位元。以此方式，可實現不 =為该編碼模式的位元保留太多每個訊框中可用的儲存 成本發明的目的也可藉由如申請專利範圍第8項之裝置達 。本發明進一步揭示一種如申請專利額第9項之二進位信 t该二進位信號包括一有嵌入所說明之編石馬模式的串列 位元流。本發明進一步揭* 一種如申請專利職約〇項之 記錄載體’該記錄載體儲存一二進位信號，該記錄載體最 好是- CD或DVD。本發明還進一步揭示一種如申請專利範 圍第12及14項之用以讀取一二進位信號之方法及裝置。應 明白，可進一步開始本發明的具體實施例，並且可具有與 前文參考如申請專利範圍第丨項之方法說明及申請專利範圍 第1項之子申請專利範圍之具體實施例完全一樣或類似的進 一步具體實施例。 圖式簡輩說明 現在將參考附圖來詳細說明本發明，其中 圖1和2顯示用以#說同步化及位置偵測必要性的簡易方 塊圖， 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂 圖3顯示本發明第一項具體實施例的方塊圖， .’、、員示本發明另一項具體實施例的方塊圖， 圖5顯示根據本發明之編碼模式的棑列， 圖6顯示根據本發明之用以產生編碼模式的lfsr具體實 施例， 、 圖7顯示根據本發明之用以找出具有錯誤修正標記的 汉另一項具體實施例，以及 圖8顯示根據本發明之用以解碼位置的LFSR具體實施例。 fill羊細說明 圖1顯示用以將一串列位元流S1傳輸至接收器2的發射器 位元流s 1傳輸係藉由發射器丨中的時脈3計時。在發射器 γ通常會週期性傳輸同步化位元串的情況下，幾乎所有通訊 系、’先均會出現沒有有效負載（payload)的情況。在任何時間 點，接收器2被開啟並且開始接收位元。然後，接收器2藉 由查看所接收位元，以儘可能迅速知道所傳輸位元流“内 的相對位置。最簡罩的解決方案是選取具有n-1個零及一個 單一壹的同步化位元串。當接收器2偵測壹時，它就知道發 射器1位於何處，即，接著記錄載體進入鎖住狀態。很顯然 ’如果在開啟接收器2之前剛剛通過壹，則必須等待心丨個 位元才能找到壹。此外，隨機位元錯誤會破壞偵測，並且 使接收器2混亂。 圖2顯示有兩個發射器U、12個別將一串列位元流S1、S2 傳輸至接收器2的另一方塊圖。在兩個位元流1、S2可被進 一步處理之前，通常需要在接收器2中使這兩個位元流S i、 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2l〇x 297公釐) 587245 A7 _________ B7 五、發明説明（7 ) S2互相同步’即，必須決定第一位元流S 1的哪一位位元屬 於第二位元流S2的哪一彳立位元。舉例而言，音訊資料流s 1 必須與其對應的視訊資料流S2同步，才能正確播放視訊。 圖3顯示本發明第一項具體實施例的方塊圖。其中資料流 S應透過傳輸線路丨0傳輸，或應記錄在記錄載體（圖中未顯 不）中’用以在之後的時間點儲存及重現。資料流S會先經 過貝料處理裝置4處理，該資料處理裝置包括位於CD-系統 中的一 CIRC-編碼器及一 EFM-調變器。然後，產生的串列 位兀流S3藉由編碼裝置5進一步編碼，由編碼裝置5將根據 本發明的編碼模式C嵌入於串列位元流S3中，以此方式產生 要輸出至發射器1的串列位元流S4。其中編碼模式c係由編 碼產生裝置6產生，其考慮到串列位元流幻的格式及編碼模 式C的必要功能。透過傳輸線路1〇傳輸之後，位元流以被 接收益2接收並且輸出至解碼裝置7。其中編竭模式c係在位 元"IL S4中偵測並且輸出至編碼處理裝置9，而包含使用者 =料的位元流S3被輸出至資料處理裝置8以再現原始使用者 資料s。因此，可使用編碼處理裝置9提供的資料，這個資 料可能是同步化資訊，用以内部同步化串列位元流幻或使 位元流S3與另一位元流（圖3中未顯示）同步。編碼處理裝 置9被開發以將編碼模式c轉換成同步化資訊，或轉換成與 串列位元流S3目前位置有關的資訊。 圖4顯示本發明另一項較佳具體實施例的方塊圖。藉由資 料處理裝置4從使用者資料S產生兩個通道資料位元流，呈 體而言，例如，一 LML通道及一 _通道，其令該_通 本纸張尺度適用中ϊί家標準(CNS)"X^格(21〇Χ297公石 587245 A7

587245 A7 B7 五、發明説明（9 ) 下文中將參考圖5來說明此類的編碼模式。如圖所示，編 碼模式C係以圓形排列，·這表示編碼模式係以週期性重複。 根據本發明使用的編碼模式被選用，使得編碼模式C之特定 <： 固定數量連續位元的任何視窗W構成一唯一編碼字碼，該 編碼字碼包括有關編碼模式内及位元流内任何位置的資訊 。具體而言，在由η位位元所組成的編碼模式C中有η個唯一 視窗W(編碼字碼），每個編碼字碼均是從編碼模式C内的不 同位置開始。 在前面說明的實例中，其中單一雙超訊框包含384個F3-訊框，可將下列固定編碼模式嵌入於每個雙超訊框中。 1100001001111110 0000010010100001 0100110011100101 0010010011000101 1111101011111000 1010100000001110 0111110011101110 1000110001110001 0000110101011001 0101111001100000 0001011101010001 0110100111101111 0100001111101100 0110101100000101 1101110011010111 0110111011010001 0111111111001011 0011010010101010 0011110010011101 1110010001010001 1101001101100100 0000110010010110 1100001110110001 1001100101110000 這個編碼模式的基礎屬性為，任何9位連續位元唯一決定 編碼模式内的位置，即使編碼模式係以週期性重複。換言 之，編碼模式係以長度為3 84的圓形排列。長度為w=9的每 個w構成具有最短ii離d= 1的編碼字碼，這表示每個編碼字 碼至少有一位位元不同於所有其他編碼字碼。這個編碼模 式允許進入鎖住狀態並且維持鎖住狀態，其方式是使用具 有9條分接頭（tap)的延遲線及一個9位元對9位元表格，用以 從編碼字碼解碼位置。 -12- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS) A4規格(210X297公釐) 587245 A7 ______ _B7_ 五、發明説明^ " '' 編碼模式進一步具有下列額外屬性，用以允許實施不同 的同步化機制： L如果視窗W的長度擴充至w=15，則會到達最短距離扣3。 此項額外的冗餘也可用來降低錯誤偵測的可能性，即， 輸出錯誤位置，或者，可用來可校正壹位元錯誤。 2·長度為w=12之視窗W的一個位置對應於一個編碼字碼， 使其具有最短距離G3，以至於所有其他編碼字碼對應於 編碼模式中長度為w=12之視窗w的其他位置。這個視窗 被稱為標記Μ，並且具有位於編碼模式c内的固定位置。 這個標記Μ允許使用非常簡單的實施就可可靠地偵測固 定參考位置，其只需要比較最後12位輸入位元與固定位 元向量，並且在匹配的情況下輸出信號。 3.編碼模式可使用，長度為9的線性反饋移位暫存器（lfsr) 產生，其中的線性反饋移位暫存器（lfsr)可簡化任何實 施中的編碼模式產生。 這些屬性係參考前文中包括3 84位位元之編碼模式的實例 來ό兒明’但是也適用根據本發明廣泛使用之具有不同位元 數量的編碼模式，並且其中該編碼字碼（或視窗w)的長度 w不同。- 編碼模式的屬性說明在讀取雙超訊框時進入鎖住狀態並 維持鎖住狀態的不同實施。實施可選擇用以偵測單一標記 的非常便宜的方案、用以輸出更昂貴解碼器中任何F3-訊框 位置的解碼器，或是選擇出現單一位元錯誤的位置。 一般而言，如果編碼模式係由η位位元（其中η係由應用程 -13- 本紙張尺度適用巾S S家標準(CNS) Α4規格(21G X 297公 587245

式指定）所組成，則在開啟接收器之後，只需要讀取前 l〇g2(n)位位元（在本實例中保持n=384 ,所以1〇g2(n卢9)就進 入鎖住狀態。然後，LFSR可預測下一位位元，使接收器更 容易持續追蹤編碼模式中的位置，即，更容易維持鎖住狀 態。 現在將更詳細解$產生n位位元固定長度的編碼模式。針 對較小數字的n(例如，n=48),長度η的所有位元串均可被列 舉’並且可使用電腦程式來測量其效能。最後，可選取具 有最佳效能的位元串，並將該位元串當作編碼模式使用。 最重要的效能測量為： a) 視窗的最大長度必須使編碼模式的不同視窗相差至少d 位位元。 b) 視窗的最大長度必須使至少一視窗與任何其他視窗相差 至少d位位元。

V 針對較大數字的n，則會選取參數m以使N = 2m一kn。然 後’所有的移位暫存器均具有m條分接頭（taps)，並且使用 電腦程式列舉全長。這些是線性反饋移位暫存器。針對每 個LFSR ,構成對應的n位元位元流。然後，考慮具有長度 為η之位元流（位元流具有前面決定的長度n)的局部位元 流’並且測量這些局部位元流的效能。然後，選擇具有適 用於各別應用程式之最佳效能的局部位元串當作編碼模式 圖6顯示用以選取編碼模式之線性反饋移位暫存器的實例 。這個LFSR全長為7 = 23-1。下列位元流係在各自的分接頭 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210 X 297公董)

裝 訂

線 587245

(taps)中產生： X2 XI jq 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 . 0 1 0 0 0 1 1 0 0 然後，使用週期間位元流當作產生[〇〇111〇1]的編碼模式 使用。 圖7顯示根據本發明之用以在具有錯誤修正之編碼模式中 標記的實施。其中，m(〇)]是對應於標記的編碼字 碼。將編碼字碼登入編碼模式之後，就可在不需要知邊確 切位置的情況下，讀取編碼模式位元I〇、n ' I2、i3等等。 這當編碼模式位元當作以延遲元件D表示之移位暫存器的輸 入。移位暫存器的記憶體中具有一些編碼字碼 Wd(k)，...，d(0)]。「互斥或」（x〇R)_閘極3〇係用來對迎和立 =碼執行互斥或。產生之向量抑⑻，·，e(〇)]的非零項目數 置係由裝置31計算。如果這個數量小於或等於t (可修正的 最大錯誤數量），則會輸出，否則會輸出L = 〇。值^ =丨指 示編碼字碼！是i多身應於標記之編碼字碼_距離！。在:匕 情況下’如果標記至任何其他編碼字碼的距離至少是^+1，

装 訂

線 -15- 五、發明説明（13 ) 則已找到標記。 圖8顯7F根據本發明之用以解碼器不具有錯誤修正之編碼 =位置的實施。首先，將對應於應決定之位置的編碼 子，（沒有位元錯誤）饋送至以延遲元件D表示的移位暫存器 。糟由反饋迴路於每個時脈循環更新移位暫存ϋ。方塊32 中』不移位暫存器及這個反饋迴路。這個方塊32表示用來 產生編碼模式的線性反饋移位暫存器。移位暫存器的内容 係當作裝置33的輸入，如圖7所示，其中㈣並且里係當作編 碼模式中最後的編碼字碼。如果移位暫存器中的編碼字碼 匹配迎，則裝置33的輸出為卜卜否則其輸出為卜〇。藉由 使用c #數彳于出的整數總和34，計算得&到編瑪模式的最後 ，碼字碼為止需要多少時脈循環。所以數字c表示起始編碼 字碼的位置ϋ起始編碼字碼遇到位元錯誤問題而必須 月b夠找到位置’則必須使用查詢表。 請注意，本發明的範嘴不限於前文呈現及解說的具體實 施例。反之’可有許多種進一步具體實施例及變化。根據 本發明，即使出現ί立元.錯誤，還是能夠可靠地在位元流中 的任何位置上進行同步化及/或位置偵測。 -16-

Claims (1)

1. 第090127547號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年12月）

   1. -種用以產生包含同步化資訊之串列位元流的方法，用 以在内部同步化該串列位元流及/或同步化另一串列位元 流，及/或用以決定一内嵌於該串列位元流中之固定編碼 模式在該串列位元流中的位置’其特徵為該編碼模式係 在該串列位元流中性重複’並且該編碼模式之固定 數量連續位it的任何序列構成一可用纟同步化及/或決定 位置的唯一編碼字碼。 2. 如申請專利範圍第旧之方法，其特徵為該編碼模式及構 成一編碼字碼之數個連續位元被選擇，使任何編碼字碼 中的至少一位元錯誤可被修正。 3. 如申請專^範圍第w之方法，其特徵為該編碼模式及構 成一編碼字碼之數個連續位元被選擇，使位於該位元流 中-固；t位置之至少-標記被建立，以允許❹】該位元 流中一參考位置，即使該標記_發生一位元錯誤。 4·如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵為該編碼字碼係藉 由一線性反饋移位暫存器產生及/或偵測。 曰 5.如申請專利範圍第旧之方法，其特徵為該編碼模式被嵌 入於一使用者資料的通道位元流中，該使用者資料係儲 存在一記錄載體上或透過一傳輸線路傳輸。 6·如申請專利範圍第1項之方法，其特徵為該串列位元流被 分割成由固定數量訊框組成的超訊框，並且該編碼模式 被完全嵌入於一超訊框中。 7·如申請專利範圍第6項之方法，其特徵為該編碼模式的一 位位元被嵌入於該超訊框的每個訊框中。 587245 申請專利範圍 8. 種用以產生包含同步化資訊之串列位元流之裝置，用 t在内部同步化該串列位元流及/或同步化另一串列位元 机2及/或用以決定一内嵌於該串列位元流中的位置，其 特徵為，編碼裝置被提供，用以將該編碼模式嵌入於該 J 4元机中，使該編碼模式係在該串列位元流中週期 性重複，以及編碼產生裝置被提供，用卩產生該編碼模 式，使該編碼模式之固定數量連續位元的任何序列構成 9. 可用來同步化及/或決定位置的唯一編碼字碼。 種用以運載一包含一串列位元流及資訊之二進位信號 之屺錄載體，該二進位信號用以在内部同步化該串列位 元流及/或同步化另一串列位元流，及/或用以決定該串 」元机令位置，其中該資訊包括一内嵌於該串列位元 机中之固义編碼模式，其特徵為該編碼模式係在該串列 位π流令週期性重複，並且該編碼模式之固定數量連續 {元的任何序列構成一可用來同步化及/或決定位置的唯 編碼子碼。 10.如申請專利範圍第9項之記錄載體，其中該記錄載體是一 光學記錄载體，尤其是一 cd*dvd。 •、種用以讀取如申請專利範圍第9項之記錄載體運載之二 進位信號之方法，該方法使用内嵌於該串列位元流中的 該=模式，以在内部同步化該串列位元流及/或同步化 I各70王一樣編碼模式之另一 _列位元流，及/或決定該 串列位元流中的位置。 12.如中請專利範圍第11項之方法，其特徵為該串列位元流 2- 本紙張尺度A4規格 X 297公釐） A8 B8

   位置的决定方式為，使用一查詢表或一轉換 將該編碼字碼轉換成-位置資訊。 去 種用以•貝取如申請專利範圍第9項之記錄載體運載之二 進位信號之裝置，該裂置包括：同步化裝置，用以使： 該編碼模式以在内部同步化該串列位元流及/或同步化包 含完全一樣編碼模式之另一串列位元流，及/或決定該串 列位元流中的位置。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)