TWI588822B - 用於解碼資料之方法及系統 - Google Patents

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TWI588822B
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Description

用於解碼資料之方法及系統
本文中所揭示之標的物一般而言係關於資料通信系統及方法。更具體而言，該標的物係關於用於解碼來自通信系統及儲存裝置之資料之方法及系統。
在過去三十年中，儲存裝置之容量已隨著推進例如消費型視訊及資料歸檔之諸多應用領域之操作速度改良而顯著增加。雖然早期之光碟(CD)能夠儲存數百個百萬位元組(MB)之資料，但後期之數位多功能光碟(DVD)可將儲存容量增強至10倍。近來，標準化Blu-ray Disc©已在一雙層光碟上達成50 GB之儲存容量。
不同於能夠將資訊儲存於儲存媒體之表面上之先前技術，例如全像資料儲存器(HDS)之新興技術能夠貫穿媒體之體積來儲存資訊。在習用資料儲存器中，以一線性方式一次一位元地記錄資訊，而全像資料儲存器能夠並行記錄及讀取數百萬個位元，從而達成高得多之資料傳送速率。
此等儲存裝置可涉及資料信號之編碼及解碼。信號之解碼可與應用於源資料之編碼程序相關。此等儲存系統之可靠性取決於編碼及解碼操作之效率。出於新興應用之易於使用及適應性之目的，以一高效方式較快解碼經光學儲存之資料係儲存系統之一期望特徵。
簡言之，根據本發明技術之一項態樣，揭示一種方法。 該方法包含：接收藉由使用一不歸零反轉(NRZI)碼來編碼源資訊而產生之一經編碼位元串流；基於與該所接收之經編碼位元串流中之雜訊相關聯之一或多個參數來選擇一NRZI解碼方法；及藉由使用該選定NRZI解碼方法處理該所接收之經編碼位元串流而產生複數個決策，其中該所接收之經編碼位元串流包括複數個經編碼位元，且該複數個決策係該源資訊中之複數個源位元之估計值。
根據本發明系統之一項態樣，揭示一種系統。該系統包含：一資料儲存裝置，其用於儲存使用一不歸零反轉(NRZI)碼編碼之一經編碼位元串流；一處理系統，其與該資料儲存裝置通信耦合，其中該處理系統經組態以：基於與該經編碼位元串流中之雜訊相關聯之一或多個參數來選擇一NRZI解碼方法；及藉由使用該選定NRZI解碼方法處理該經編碼位元串流而產生複數個決策，其中該經編碼位元串流包括複數個經編碼位元，且該複數個決策係一源資訊中之複數個源位元之估計值。
根據本發明系統之另一態樣，揭示一種通信系統。該通信系統包含：一編碼器，其產生使用一不歸零反轉(NRZI)碼編碼之一經編碼位元串流；一解碼器，其經由一通信通道接收該經編碼位元串流，其中該解碼器經組態以：基於與該所接收之經編碼位元串流中之雜訊相關聯之一或多個參數來選擇一NRZI解碼方法；及使用該選定NRZI解碼方法產生複數個決策，其中該經編碼位元串流包括複數個經編碼位元，且該複數個決策係一源資訊中之源位元之估計 值。
當參考附圖閱讀以下詳細說明時將更好地理解本發明之實施例之此等及其他特徵及態樣，在附圖中相同字元貫穿圖式表示相同部件。
圖1係用於解碼一經編碼位元串流之一系統10之一圖解性說明。系統10包含儲存一經編碼位元串流14之一資料儲存裝置12。資料儲存裝置12可係一光碟(CD)、一視訊CD(VCD)、一數位多功能光碟(DVD)、一藍光光碟(BD)、一USB大容量儲存(UMS)裝置、一全像儲存(HDS)裝置或諸如此類。如本文中所使用，術語「經編碼位元串流」用來指代藉由使用一不歸零反轉(NRZI)碼及/或一17同位保持/禁止(17PP)碼來編碼源資訊而產生之經編碼資料。如本文中所使用，術語「源資訊」用來指代以二進制形式表示以包含源位元且使用一NRZI碼及/或一17PP碼編碼以產生一經編碼位元串流之資料。
系統10進一步包含與資料儲存裝置12操作通信之一處理系統16。舉例而言，處理系統16可係一解碼器、一光學光碟讀取器、一數位多功能光碟播放器、一光碟播放器或諸如此類。處理系統16自資料儲存裝置12接收或擷取經編碼位元串流14。應注意，雖然在當前預期之組態中處理系統16自資料儲存裝置12接收經編碼位元串流14，但在特定實施例中處理系統16可自一編碼器接收該經編碼位元串流。處理裝置16可經由一通信通道接收該經編碼位元串流。舉 例而言，該通信通道可係一無線通道、光學通道或一有線通道。此外，處理系統16藉由處理所接收之經編碼位元串流14而產生複數個決策18。複數個決策18係源資訊中之複數個源位元之估計值。換言之，處理系統16解碼經編碼位元串流14從而以最小誤差產生源資訊。參考圖3及圖6更詳細地闡釋對經編碼位元串流14之處理。系統10進一步包含與處理系統16操作通信之一輸出裝置20。舉例而言，輸出裝置20可係一顯示裝置、一音訊裝置、一印表機或其組合。輸出裝置20自處理系統16接收複數個決策或源資訊之估計值18。此外，輸出裝置20以一經判定格式輸出源資訊之估計值18。舉例而言，該經判定格式可係一音訊格式、一視訊格式、一顯示裝置上之一軟複製及諸如此類。
圖2a圖解說明根據本發明系統之一實施例之圖1中提及之處理系統16。在當前預期之組態中，處理系統16係一解碼器。解碼器16包含一NRZI解碼器22及一17PP解碼器24。解碼器16自資料儲存裝置12(參見圖1)接收一經編碼位元串流14'。如本文中所使用，術語「經編碼位元串流14'」用來指代藉由使用一NRZI碼及一17同位保持/禁止(17PP)碼來編碼源資訊而產生之經編碼資料。在當前預期之組態中，NRZI解碼器22處理經編碼位元串流14'以判定一經17PP調變之位元串流26。參考圖4更詳細地闡釋用以判定經17PP調變之位元串流26之經編碼位元串流14'之處理。處理系統16進一步包含自NRZI解碼器22接收經17PP調變之位元串流26之17PP解碼器24。17PP解碼器24處理經 17PP調變之位元串流26以判定複數個決策18。參考圖5更詳細地闡釋經17PP調變之位元串流26之處理。
圖2b圖解說明根據本發明系統之另一實施例之圖1中提及之處理系統16。在當前預期之組態中，處理系統16包含自資料儲存裝置12接收一經編碼位元串流14"之NRZI解碼器22。本文中，經編碼位元串流14"用來指代使用一NRZI碼編碼之經編碼資料。NRZI解碼器22處理經編碼位元串流14"以產生複數個決策18。NRZI解碼器22基於與經編碼位元串流14"中之雜訊相關聯之一或多個參數來選擇一NRZI解碼方法。此外，NRZI解碼器22藉由使用選定NRZI解碼方法處理經編碼位元串流14"而產生複數個決策18。參考圖6更詳細地闡釋NRZI解碼器22對位元串流14"之處理。
圖3係表示根據本發明技術之一實施例用於處理或解碼圖2a中提及之經編碼位元串流14'之一例示性方法300之一流程圖。如參考圖2a所述，經編碼位元串流14'在本文中用來指代藉由使用一NRZI碼及一17同位保持/禁止(17PP)碼來編碼源資訊而產生之經編碼資料。舉例而言，可由處理系統16處理或解碼經編碼位元串流14'。特定而言，可由圖2a中提及之NRZI解碼器22及17PP解碼器24處理或解碼經編碼位元串流14'。如圖3中所展示，在步驟302處，可接收經編碼位元串流14'。舉例而言，可由處理系統16自資料儲存裝置12接收經編碼位元串流14'。在步驟304處，藉由處理經編碼位元串流14'而判定一經17PP調變之位元串流。 舉例而言，該經17PP調變之位元串流可係經17PP調變之位元串流26(參見圖2a)。參考圖4更詳細地闡釋該經17PP調變之位元串流之判定。舉例而言，可由NRZI解碼器22判定經17PP調變之位元串流26。
隨後在步驟306處，可藉由處理在步驟304處已判定之經17PP調變之位元串流而判定複數個決策18。舉例而言，可由17PP解碼器24(參見圖2a)產生複數個決策18。應注意，複數個決策18係源資訊中之源位元之估計值。該複數個決策可係硬決策或軟決策。如本文中所使用，術語「硬決策」用來指代源資訊中之一源位元將係「1」或「0」之一估計值。此外，如本文中所使用，術語「軟決策」用來指代一源位元係「0」之一概率及該源位元係「1」之另一概率。
圖4係表示根據本發明技術之一實施例用於產生經17PP調變之位元串流26之一例示性方法304之一流程圖。特定而言，圖4更詳細地闡釋圖3之步驟304。在步驟402處，可基於複數個操作條件而自一第一組複數個解碼方法選擇一第一解碼方法。舉例而言，該第一組解碼方法可係不歸零反轉(NRZI)解碼方法，諸如一Bahl、Cocke、Jelinek及Raviv(BCJR)方法、一假設測試方法或一類比互斥或(XOR)方法。
如本文中所使用，術語「操作條件」可用來指代：一所接收之經編碼位元串流中之一信號雜訊比(SNR)、該所接收之經編碼位元串流中之雜訊之一類型、用於儲存該等經 編碼位元之一儲存媒體或其組合。藉助於一非限制性實例，當光學及電信號雜訊比高於15 dB時，可選擇假設測試方法用於NRZI解碼。根據另一實例，當充足計算能力可用於處理系統16時，可採用BCJR方法。藉助於另一實例，當光學及電雜訊兩者皆極低時，可在BER效能不過分劣化之情況下使用類比XOR方法。下文中，將互換使用術語「第一解碼方法」及「第一選定解碼方法」。在一項實施例中，該第一選定解碼方法係一BCJR方法。在另一實施例中，該第一選定解碼方法係一假設方法。在替代實施例中，該第一選定解碼方法係一類比XOR方法。
此外，在步驟404處，可藉由將第一選定解碼方法應用於經編碼位元串流14'而判定經17PP調變之位元串流26。用以產生經17PP調變之位元串流26之第一選定解碼方法之應用取決於第一選定解碼方法中之處理步驟。將分別參考圖7、圖8及圖9更詳細地闡釋包含BCJR方法、假設方法及類比XOR方法之第一選定解碼方法。
圖5係表示根據本發明技術之一實施例用於基於經17PP調變之位元串流26來判定複數個決策18之一例示性方法306之一流程圖。特定而言，圖5更詳細地闡釋圖3中之步驟306。在步驟502處，可自一第二組複數個解碼方法選擇一第二解碼方法。舉例而言，該第二組複數個解碼方法係17PP解碼方法，諸如一BCJR方法、一樸素方法或諸如此類。舉例而言，可基於複數個操作條件來選擇該第二解碼方法。舉例而言，該等操作條件可包含所接收之經編碼位 元串流中之一信號雜訊比(SNR)、所接收之經編碼位元串流中之雜訊之一類型、用於儲存該等經編碼位元之一儲存媒體、第一選定解碼方法或其組合。舉例而言，當該第一選定解碼方法係一類比XOR方法時，該第二選定解碼方法可係樸素方法。作為一實例，當需要大約為1 Mbs以上之一極快速處理時，可採用一樸素-假設測試組合。應注意，可選擇有計算優勢之任何其他方法作為一第二解碼方法。下文中，將互換使用術語「第二解碼方法」及「第二選定解碼方法」。此外，在步驟504處，可藉由對經17PP調變之位元串流26應用第二選定解碼方法而判定決策18。分別參考圖7及圖10更詳細地闡釋包含BCJR演算法及樸素方法之第二選定解碼方法。在一項實施例中，第一選定解碼方法與第二選定解碼方法之一組合可包含：一類比方法-樸素方法組合、一假設測試方法-樸素方法組合、一BCJR方法-樸素方法組合、一假設方法-BCJR方法組合及一BCJR方法-BCJR方法組合。
圖6係表示根據本發明技術之一實施例用於處理或解碼圖2b中提及之經編碼位元串流14"之一例示性方法600之一流程圖。在步驟602處，由處理系統16接收經編碼位元串流14"。特定而言，可由NRZI解碼器22(參見圖2b)接收經編碼位元串流14"。如參考圖2b所述，術語「經編碼位元串流14"」用來指代藉由使用一不歸零反轉(NRZI)碼來編碼源資訊而產生之經編碼資料。在步驟604處，可基於與所接收之經編碼位元串流14"中之雜訊相關聯之一或多個 參數而自複數個NRZI解碼方法選擇一NRZI解碼方法。舉例而言，該複數個NRZI解碼方法可包含一Bahl、Cocke、Jelinek及Raviv(BCJR)方法、一假設測試方法或一類比XOR方法。舉例而言，該一或多個參數包含所接收之經編碼位元串流中之雜訊之一類型及雜訊之一位準。在步驟606處，可藉由應用該選定NRZI解碼方法而產生複數個決策18。應注意，決策18係源資訊中之源位元之估計值。在特定實施例中，決策18可係硬決策或軟決策。
如本文中所使用，術語「硬決策」用來指代源資訊中之一源位元將係「1」或「0」之一估計值。此外，如本文中所使用，術語「軟決策」用來指代一源位元係「0」之一概率及該源位元係「1」之另一概率。應注意，決策18為軟決策或硬決策取決於選定NRZI解碼方法。舉例而言，當選定NRZI解碼方法係類比XOR方法時，則決策18係硬決策。在另一實例中，當選定NRZI解碼方法係BCJR方法時，則決策18係軟決策。
參考圖7至圖10詳細闡述圖3中之步驟304及圖6中之步驟606中使用之選定NRZI解碼方法及圖3中之步驟306中使用之17PP解碼方法之各種實施例。特定而言，參考圖7至圖9更詳細地闡釋BCJR解碼方法、假設測試方法或一類比XOR方法。應注意，選定NRZI解碼方法及17PP解碼方法之各種實施例在計算要求及位元錯誤率(BER)效能方面不同。藉由做出適當之近似及簡化而自一最佳解碼演算法導出特定選定解碼方法(諸如，BCJR方法)。應注意，不應將 參考圖7至圖9闡述之選定解碼方法之實施例限於所闡述之假定及近似。選定解碼方法之所闡述實施例亦包含藉由採用類似於所闡述之假定及所闡述之近似之假定及近似而導出之各種其他實施例。
圖7係表示根據本發明技術之一實施例分別在圖4之步驟402(第一解碼方法)、圖5之步驟502(第二解碼方法)及圖6之步驟604(選定NRZI解碼方法)中提及之一例示性選定解碼方法700之一流程圖。在一項實施例中，圖7分別更詳細地闡釋圖4之步驟404、圖5之步驟504及圖6之步驟606。在一項實施例中，圖7闡釋一例示性BCJR方法。在當前預期之組態中，採用一最佳MAP演算法。如圖7中所展示，在步驟702處接收經編碼位元串流14"。應注意，雖然藉由處理經編碼位元串流14"而闡釋當前預期之組態，但在特定實施例中，可使用本發明方法700處理經17PP調變之位元串流26及經編碼位元串流14'。
在特定實施例中，使用BCJR方法700作為一最佳MAP演算法。在步驟703處，可初始化一第一先驗概率及一第二先驗概率。可由MAP解碼方法使用該第一先驗概率及該第二先驗概率。在步驟703中，將源資訊中之一源位元等於零之一第一先驗概率Pr(S=0)及該源資訊中之源位元之等於一之一第二先驗概率Pr(S=1)初始化至適當值。在特定實施例中，當對BCJR方法700之一輸入係經編碼位元串流14'時，可用不相等值初始化該第一先驗概率及該第二先驗概率。換言之，當對BCJR方法700之輸入係一17PP-NRZI經 編碼位元串流時，可用不相等值初始化該第一先驗概率及該第二先驗概率。在特定實施例中，當在BCJR方法中使用經17PP調變之位元串流26作為一輸入時，該第一先驗概率等於0.7，且該第二先驗概率等於0.3。
此外，在步驟704處，可判定對應於一格子圖(trellis diagram)中之分支之複數個分支度量。參考圖11d展示例示性格子圖。自對應於圖11a之NRZI編碼器(在圖11b之表中提供其輸入-輸出關係)的圖11c之狀態轉變圖導出格子圖。舉例而言，基於經編碼位元串流14"來判定分支度量。隨後，在步驟706處，判定複數個概率函數。舉例而言，可藉由採用前向遞迴及後向遞迴、經編碼位元串流14"及分支度量而判定該複數個概率函數。此處，該等概率函數指代聯合前向概率、條件後向概率及/或分支度量。
此外，在步驟708處，判定針對格子圖中之分支及格子圖中之節點之後驗概率(APP)。此處，APP指代所接收之經編碼序列之狀態及狀態轉變之條件概率。基於在步驟706中已判定之概率函數來判定後驗概率(APP)。隨後在步驟710處，可判定複數個決策18。在當前預期之組態中，在步驟710處判定之複數個決策18係軟決策。替代地，亦可能僅藉由使用一臨限值偵測器而導出硬決策。
BCJR演算法最大化每一位元之後驗概率。BCJR演算法係最小化位元錯誤率(BER)之一最佳方法。儘管使用BCJR演算法闡釋本發明實施例，但亦可使用基於格子之其他方 法。舉例而言，可使用維特比(Viterbi)解碼方法或其變體。維特比解碼方法最大化每一經解碼碼字之似然。維特比解碼方法係最小化字組錯誤率之一最佳方法。可分別在圖4之步驟402(第一解碼方法)、圖5之步驟502(第二解碼方法)及圖6之步驟604(選定NRZI解碼方法)中使用維特比方法。
圖8係表示根據本發明技術之一實施例分別在圖4之步驟402(第一選定解碼方法)及圖6之步驟604(選定NRZI解碼方法)中提及之另一例示性選定解碼方法800之一流程圖。在本發明實例中，方法800係一逐位元假設測試。因此，方法800中之步驟802至步驟812之執行產生複數個決策18當中之一決策814。特定而言，方法800之每一反覆產生對應於經編碼位元串流14"中之一單個經編碼位元之一單個決策之判定。如圖8中所展示，在步驟802處接收經編碼位元串流14"。應注意，雖然藉由處理經編碼位元串流14"而闡釋當前預期之組態，但在特定實施例中，可使用本發明方法800來處理經17PP調變之位元串流26及經編碼位元串流14'。在步驟803處，可提取一經編碼位元805。隨後在步驟804處，假定經編碼位元805之一估計值等於0，則可判定對應於經編碼位元805之一第一似然函數。
此外，在步驟806處，假定經編碼位元之一估計值等於1，則可判定對應於經編碼位元805之一第二似然函數。基於經編碼位元串流14"來判定該第一似然函數及該第二似然函數。此外，在步驟808處，可判定決策814等於零之一 第一假設。類似地，在步驟810處，可判定決策814等於1之一第二假設。基於該第一似然函數及該第二似然函數來判定該第一假設及該第二假設。藉助於一非限制性實例，對應於經編碼位元串流14"中之經編碼位元805之決策814等於0之一第一假設係如下：Pr{X=0：Y t }=Pr(Y t | 0)．Pr(Y t-1 | 0)+Pr(Y t | 1)．Pr(Y t-1 | 1) (1)此外，藉助於非限制性實例，對應於經編碼位元805之決策814等於1之第二假設係如下：Pr{X=1：Y t }=Pr(Y t | 0)．Pr(Y t-1 | 1)+Pr(Y t | 1)．Pr(Y t-1 | 0) (2)其中，Y表示一經編碼位元，X表示一決策，t表示一時間點，Yt表示在一時間點t處接收之經編碼位元，且Yt-1表示在一時間點t-1處接收之一經編碼位元。
在步驟812處，比較第一假設與第二假設以判定決策814。舉例而言，決策814可係一軟決策或一硬決策。舉例而言，可藉由以下方程式表示第一假設與第二假設之比較：若Pr{X=0：Y t }>Pr{X=1：Y t }，則X=0 (3)否則，X=1其中X表示一決策或源資訊中之一源位元之一估計值，Y表示經編碼位元串流中之一經編碼位元。作為一實例，當考量硬決策時，每當第一假設之值大於第二假設之值時，對應於第一假設之一決策係有利的且在此情形中該決策等於零。另一選擇係，當第一假設小於或等於第二假設時，對應於第二假設之一決策可係有利的且在此情形中該決策 等於一。下文中，方程式(3)稱為解碼規則。自方程式(3)、方程式(1)之第一假設及方程式(2)之第二假設應注意，該解碼規則涉及當前經編碼位元及先前經編碼位元。在假定先驗概率等於0.5之情況下自BCJR方法導出由方程式(1)給出之第一假設及由方程式(2)給出之第二假設。在此假定之情況下，對應於分支度量之概率函數簡化為：γ t (n,m)=Pr{S t =m；Y t | S t-1=n}=0.5 Pr{Y t | m} (4)其中，Pr{Y t | m}係在一格子之當前狀態處之一經編碼位元之一條件概率，m係一格子圖之一當前狀態且n係一格子圖之一先前狀態。因此，在無需假定自17PP輸入之偏離之情況下，可使用涉及兩個連續位元之一簡單假設測試來解碼每一NRZI位元。
應注意，方法800在一逐位元基礎上解碼經編碼位元串流14"。因此，可反覆步驟803至步驟812直至已解碼經編碼位元串流14"中之最後一個經編碼位元為止。換言之，可反覆步驟803至步驟812直至已判定對應於經編碼位元串流14"中之每一經編碼位元之一決策為止。因此在步驟816處，實施一檢查以判定是否已解碼經編碼位元串流14"中之最後一個經編碼位元。在步驟816處，當判定尚未解碼經編碼位元串流中之最後一個經編碼位元時，將控制轉移至步驟803。在步驟803處，選擇經編碼位元串流14"中之一後續經編碼位元。隨後反覆步驟803至步驟812。然而，在步驟816處，當判定已解碼經編碼位元串流14"中之最後一個經編碼位元時，則已判定複數個決策18。在當前預期 之組態中，複數個決策18包含在步驟803至步驟814之每一反覆中已判定之每一決策814。
應注意，相比於涉及MAP之一序列偵測(BCJR方法)，在一逐位元基礎上判定決策之方法800較快。方法800可以較少及可接受之位元錯誤率(BER)效能操作同時具有極低之複雜度。舉例而言，可針對高資料速率應用(諸如全像資料儲存器)選擇此方法800作為圖4中之步驟402處之第一選定解碼方法及步驟604處之NRZI解碼方法，。
圖9係表示根據本發明技術之一實施例分別在圖4之步驟402(第一選定解碼方法)及圖6之步驟604(選定NRZI解碼方法)中提及之另一例示性選定解碼方法900之一流程圖。特定而言，圖9闡釋類比XOR方法之例示性步驟。在一項實施例中，圖9分別更詳細地闡釋圖4之步驟404及圖6之步驟606。如圖9中所展示，在步驟902處接收經編碼位元串流14"。應注意，雖然藉由處理經編碼位元串流14"而闡釋當前預期之組態，但在特定實施例中，可使用當前方法900處理經17PP調變之位元串流26及經編碼位元串流14'。
此外，在步驟908處，可使用經編碼位元串流14"判定一多項式函數904之值。在一項實施例中，基於經編碼位元串流14"來判定多項式函數904。舉例而言，可基於一經編碼位元之值(係1或0)來判定多項式函數904(908)。舉例而言，假定一高斯通道，當經編碼位元串流14"包含高斯雜訊時，對應於經編碼位元(係0或1)之方程式(1)及方程式(2)之假設簡化為： Pr{X=0：Y t }=(Y t-1 Y t )2+(Y t-1-1)2(Y t -1)2 Pr{X=1：Y t }=(Y t-1)2(Y t -1)2+(Y t-1-1)2(Y t )2 (5) 一經編碼位元可解碼為：當Pr{X=0：Y t }Pr{X=1：Y t }時，X=1 (6)否則，X=0。
解答上述方程式(5)及(6)以判定基於以下例示性多項式函數之決策，如下文所展示： 其中P(Y)係Y之一多項式函數，Yt係在一時間點t處之一選定經編碼位元串流，Yt-1係在一時間點t-1處之一選定經編碼位元串流。當到達方程式(5)處時，使用如與信號強度之平方成比例之常態概率分佈之一粗略估計值。由於對應於0之概率函數必須係一遞減函數且對應於1之概率函數必須係一遞增函數，因此將其近似為(Y t )2及(Y t -1)2。
隨後，在步驟906處，自經編碼位元串流14"選擇一經編碼位元905。在方法900之第一反覆中，可選擇一第一經編碼位元。隨後，在步驟908處，基於選定經編碼位元905來判定多項式函數904之一值。此外，在步驟910處，可比較多項式函數之值與一經判定臨限值。對臨限值之一合理設定係0.5，此乃因其係在無雜訊條件下之兩個可能輸出中間。可基於多項式函數之值與臨限值之比較來判定決策912。方程式(8)展示基於多項式函數904之值與臨限值之比較對決策912之判定。
當Y t +Y t-1-2Y t Y t-1 0.5時，X=0； (8)
否則，X=1；其中X係一決策或源資訊中之一源位元之一估計值；Yt係在一時間點t處之一選定經編碼位元串流，Yt-1係在一時間點t-1處之一選定經編碼位元串流。繼多項式函數904之值與臨限值之比較之後，可判定一決策912。
此外，在步驟914處，實施一檢查以判定是否已解碼經編碼位元串流14"中之每一經編碼位元。換言之，判定是否已判定對應於經編碼位元串流14"中之每一經編碼位元之一決策。當已判定尚未判定對應於經編碼位元串流14"中之每一經編碼位元之一決策時，將控制轉移至步驟906。在步驟906處，自經編碼位元串流14"選擇另一經編碼位元。在一項實施例中，在步驟906處選擇繼先前選定之經編碼位元之後的一經編碼位元。隨後重複步驟906至步驟912以判定對應於選定經編碼位元之一決策。返回參考步驟914，當判定已解碼經編碼位元串流14"中之每一經編碼位元時，判定決策18。在此實施例中，決策18包含在步驟902至步驟912之每一反覆中已判定之每一決策912。
圖10係表示根據本發明技術之一實施例在圖5中之步驟502中提及之一例示性第二解碼方法502之一流程圖。在一項實施例中，圖10更詳細地闡釋樸素方法。在該樸素方法中，使用一經判定臨限值將一有雜訊之經編碼位元串流轉換成硬決策。在步驟1002處，可接收經17PP調變之位元串流26。舉例而言，可由17PP解碼器24(參見圖2a)自資料儲存裝置12(參見圖1)接收經17PP調變之位元串流26。在步 驟1004處，可自經17PP調變之位元串流26選擇三個位元。在方法502之第一反覆中，可選擇經調變位元串流26中之前三個位元。
隨後，在步驟1006處，可對應於選定之三個位元產生複數個中間硬決策。在一項實施例中，可對應於三個選定位元中之每一者產生一中間硬決策。舉例而言，可藉由比較選定之三個位元中之每一者之值與一經判定臨限值而產生硬決策。舉例而言，可使用以下方程式判定該臨限值： 其中σ A 表示經17PP調變之位元串流26中之光學雜訊分量，且σ E 表示經17PP調變之位元串流26中之電雜訊分量。
此外在步驟1008處，可將中間硬決策映射至一17PP表中之源資訊之估計值。下文中將一例示性17PP表展示為表1。源資訊之估計值係對應於選定之三個位元之決策1010。表1係出於例示性目的展示，且不應限於特定值及計數。
隨後在步驟1012處，實施一檢查以判定是否已解碼經17PP調變之位元串流26中之每一位元。換言之，在步驟1012處，驗證是否已判定對應於經17PP調變之位元串流26中之每一位元之決策1010。在步驟1012處，當驗證尚未判定對應於經17PP調變之位元串流26中之每一位元之決策1012時，將控制轉移至步驟1004。在步驟1004處，選擇繼較早反覆中於步驟1004處已選擇之先前三個位元之後的連 續三個位元。此外，使用該連續三個位元重複步驟1004至步驟1008。在步驟1008處，中間硬決策至源資訊之估計值之映射取決於如17PP表項目中所展示之當前及先前狀態。返回參考步驟1012，當判定已解碼經17PP調變之位元串流26中之每一位元時，判定決策18。應注意，在此實施例中，決策18包含在步驟1004至步驟1012之每一反覆中判定之每一決策1010。
實施模擬以驗證本發明之各種實施例之效能。圖12、圖13及圖14圖解說明在各種雜訊條件下之NRZI-17PP解碼方法之各種實施例之效能之圖表表示。在該等模擬中，使用經編碼位元串流之500個位元之約1000個序列。在評估解碼方法之效能時考量不同電子及光學雜訊能量位準。考量介於5 dB至21 dB之範圍內之電子SNR與在10 dB至21 dB之間變化之光學SNR。在圖表1200、1300及1400中，X軸1202表示電子雜訊位準且Y軸1204表示位元錯誤率(BER)。將在圖12之量變曲線1216、圖13之量變曲線1316及圖14之量變曲線1416中展示之針對經17PP編碼之位元串流之BCJR解碼方法之效能用作比較各種NRZI-17PP解碼方法之效能之基線。
NRZI-17PP解碼方法當中之最簡單方案涉及使用類比XOR解碼NRZI及使用樸素方案解碼17PP。在低雜訊位準處，圖12之量變曲線1206、圖13之量變曲線1306及圖14之量變曲線1406中所展示之類比XOR-樸素方法之效能與其他方法相當。在17 dB之中間雜訊位準處，基線情形具有超過選定解碼方法(亦即如圖13中所圖解說明之假設-樸素、BCJR-樸素、假設-BCJR及BCJR-BCJR解碼方法)之一編碼增益(1 dB)。由於在此等解碼方法當中存在效應之一邊際差異，因此可便利地選擇具有最小複雜性之解碼方法。
在本發明技術之另一實施例中，使用針對NRZI階段之假設測試與針對17PP階段之樸素解碼器之一組合。圖12之量變曲線1208、圖13之量變曲線1308及圖14之量變曲線1408分別圖解說明樸素-假設解碼方法之效能之圖表表示。可在一逐位元基礎上解碼此組合且其係極快速的(在一PC中測試時大於1 mbps)。相比於涉及MAP偵測之序列偵測(使用BCJR演算法)，逐位元偵測具有顯著較低之複雜度且可以軟體或低複雜度硬體實施。
獨立地評估各種NRZI演算法之效能。為產生結果，將一輸入之經17PP編碼之位元序列轉換成NRZI且然後在添加通道雜訊之後向回解碼。然後比較經解碼位元與輸入之17PP序列以找出在NRZI解碼階段的位元錯誤率。圖14、圖15及圖16圖解說明在各種雜訊條件下之NRZI解碼演算法之各種實施例之效能。
使用完全BCJR之解碼方法在所有境況下皆最佳地執行。圖15之量變曲線1504、圖16之量變曲線1604及圖17之量變曲線1704分別展示僅在低電子及光學雜訊處與其他兩個方案相當之類比XoR方案。完全BCJR(圖15之量變曲線1508、圖16之量變曲線1608及圖17之量變曲線1708)與逐位元假設測試(圖15之量變曲線1506、圖16之量變曲線1606及圖17之量變曲線1706)之間的比較更令人關注。僅在極高之電子及光學雜訊處，兩個方案之間存在效能之一顯著差異。事實上，在大多數可接受操作條件(光學及電子SNR大於15 dB)下使用BCJR存在小於1 dB之增益。
本發明方法及技術串接NRZI解碼器/NRZI解碼技術與17PP解碼器/17PP解碼技術以避免使用在計算上要求高之超級格子。本發明系統及技術在NRZI解碼器中採用有計算優勢之方法，諸如假設測試、類比XOR或諸如此類。此外，可在17PP解碼器中使用諸如樸素方法之較簡單方法。因此，NRZI解碼器與17PP解碼器之串接產生顯著計算節省。舉例而言，NRZI解碼器中之類比XOR解碼方法及17PP解碼器中之樸素解碼方法之使用提供增加之計算節省。本發明技術及方法在快速及大量資料處理應用(諸如，全像資料擷取系統)方面可係有利的。此外，假設測試方法在一逐位元基礎上執行NRZI解碼且降低解碼之複雜度。類比XOR解碼方法採用一多項式函數之評估且提供額外計算節省。
應理解，根據任何特定實施例未必可實現上文所闡述之 所有此等目標或優點。因此，舉例而言，熟習此項技術者將認識到，可以達成或最佳化如本文所教示之一個優點或優點群組而未必達成本文中可教示或暗示之其他目的或優點之一方式來體現或實施本文所闡述之系統及技術。
雖然僅結合有限數目個實施例來詳細地闡述本發明，但應容易理解本發明並不限於此等所揭示實施例。相反，本發明可經修改以併入有此前並未闡述之任何數量之變化形式、更改形式、替代形式或等效配置，但此等變化形式、更改形式、替代形式或等效配置與本發明之精神及範疇相一致。另外，儘管已闡述本發明之各種實施例，但應理解，本發明之態樣可僅包含所闡述實施例中之某些實施例。因此，不應將本發明視為受限於前述說明，而僅受限於隨附申請專利範圍之範疇。
10‧‧‧系統
12‧‧‧資料儲存裝置
14‧‧‧經編碼位元串流
14'‧‧‧經編碼位元串流
14"‧‧‧經編碼位元串流/位元串流
16‧‧‧處理系統/處理裝置/解碼器
18‧‧‧決策/源資訊之估計值
20‧‧‧輸出裝置
22‧‧‧不歸零反轉解碼器
24‧‧‧17同位保持/禁止解碼器
26‧‧‧經17同位保持/禁止調變之位元串流
圖1係根據本發明系統及技術之特定態樣用於解碼一經編碼位元串流之一系統之一圖解性說明；圖2a圖解說明根據一例示性實施例具有NRZI解碼器及17PP解碼器之圖1中提及之處理系統；圖2b圖解說明根據一例示性實施例具有NRZI解碼器之圖1中提及之處理系統；圖3係表示根據一例示性實施例用於解碼圖2a中提及之經編碼位元串流之一方法之一流程圖；圖4係表示根據一例示性實施例用於產生經17PP調變之位元串流之一方法之一流程圖； 圖5係表示根據一例示性實施例用於基於經17PP調變之位元串流來判定複數個決策之一方法之一流程圖；圖6係表示根據一例示性實施例用於解碼圖2b中提及之經編碼位元串流之一方法之一流程圖；圖7係表示根據一例示性實施例之BCJR解碼方法之一流程圖；圖8係表示根據另一例示性實施例之假設測試解碼方法之一流程圖；圖9係表示根據一例示性實施例之類比XOR解碼方法之一流程圖；圖10係表示根據一例示性實施例之樸素解碼方法之一流程圖；圖11a係NRZI編碼器之一圖解性說明；圖11b係表示圖11a之NRZI編碼器之輸入-輸出關係之一表；圖11c係圖11a之NRZI解碼器之一狀態圖；圖11d係對應於圖11c之狀態轉變圖之一格子圖；圖12、圖13及圖14圖解說明在各種雜訊條件下之NRZI-17PP解碼方法之各種實施例之效能；且圖15、圖16及圖17圖解說明在各種雜訊條件下之NRZI解碼方法之各種實施例之效能。

Claims (15)

  1. 一種用於解碼資料之方法(300)，其包括：接收(302)藉由使用一不歸零反轉(Non Return to Zero Inverted NRZI)碼來編碼源資訊(source information)而產生之一經編碼位元串流；基於與該所接收之經編碼位元串流中之雜訊相關聯之一或多個參數來選擇(304)一NRZI解碼方法；及藉由使用該經選擇NRZI解碼方法處理該所接收之經編碼位元串流而產生(306)複數個決策，其中該所接收之經編碼位元串流包括複數個經編碼位元，且該複數個決策係該源資訊中之複數個源位元之估計值(estimates)。
  2. 如請求項1之用於解碼資料之方法(300)，其中處理該所接收之經編碼位元串流包括：判定對應於格子圖之複數個分支之複數個分支度量(704)，該格子圖對應於NRZI碼；基於前向遞迴及後向遞迴使用該複數個分支度量來判定複數個概率函數(706)；基於該複數個概率函數來判定對應於該格子圖之複數個節點及該複數個分支之後驗概率(APP)(708)；及基於該等後驗概率來產生對應於該複數個經編碼位元之該複數個決策(18)。
  3. 如請求項1或2之用於解碼資料之方法(300)，其中處理該所接收之經編碼位元串流包括： 判定對應於該複數個經編碼位元當中之一經編碼位元之一第一似然函數(804)；判定對應於該經編碼位元之一第二似然函數(806)；使用該第一似然函數及該第二似然函數形成對應於該經編碼位元之該複數個決策當中之一決策等於零之一第一假設(808)；使用該第一似然函數及該第二似然函數形成對應於該經編碼位元之該複數個決策當中之該決策等於一之一第二假設(810)；及比較(812)該第一假設與該第二假設以產生對應於該經編碼位元之該複數個決策當中之該決策。
  4. 如請求項1或2之用於解碼資料之方法(300)，其中處理該所接收之經編碼位元串流包括：基於該複數個經編碼位元當中之一經編碼位元來判定一多項式函數之一值(908)；及比較(910)該多項式函數之該值與一臨限值以產生對應於該經編碼位元之該複數個決策當中之一決策。
  5. 如請求項1或2之用於解碼資料之方法(300)，其中該一或多個參數包括：該所接收之經編碼位元串流中之該雜訊之一類型及該雜訊之一位準。
  6. 如請求項5之用於解碼資料之方法(300)，其中該雜訊之該類型包括光學雜訊及電雜訊。
  7. 如請求項1或2之用於解碼資料之方法(300)，其中該NRZI解碼方法包括：一Bahl、Cocke、Jelinek及Raviv (BCJR)方法、一假設測試方法或一類比互斥或(XOR)方法。
  8. 如請求項7之用於解碼資料之方法(300)，其中該BCJR方法包括：初始化該複數個源位元中之一源位元等於零之一第一先驗概率；及初始化該複數個源位元中之該源位元等於一之一第二先驗概率。
  9. 如請求項7之用於解碼資料之方法(300)，其中該BCJR方法包括初始化該第一先驗概率及該第二先驗概率等於0.5。
  10. 如請求項8之用於解碼資料之方法(300)，其中該第一先驗概率及該第二先驗概率具有不同值。
  11. 如請求項7之用於解碼資料之方法(300)，其中該類比XOR方法係基於一高斯通道模型或一高斯雜訊模型。
  12. 一種用於解碼資料之系統(10)，其包括：一資料儲存裝置(12)，其用於儲存使用一不歸零反轉(NRZI)碼編碼之一經編碼位元串流；一處理系統(16)，其與該資料儲存裝置通信耦合，其中該處理系統經組態以：基於與該經編碼位元串流中之雜訊相關聯之一或多個參數來選擇一NRZI解碼方法；及藉由使用該經選擇NRZI解碼方法處理該經編碼位元串流而產生複數個決策， 其中該經編碼位元串流包括複數個經編碼位元，且該複數個決策係一源資訊中之複數個源位元之估計值。
  13. 如請求項12之用於解碼資料之系統(10)，其中該經編碼位元串流包含一運行長度受限(RLL)之經編碼位元序列。
  14. 如請求項12或請求項13之用於解碼資料之系統(10)，其中該NRZI解碼器採用一最佳的最大後驗概率(MAP)解碼器。
  15. 如請求項12或請求項13之用於解碼資料之系統(10)，其中該NRZI解碼器採用一基於格子之次最佳解碼器。
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