專利名稱:用于數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼和信道解碼的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及信道編碼和信道解碼的設(shè)備和方法,特別是涉及經(jīng)簡化的用于數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼和信道解碼的設(shè)備和方法,可滿足預(yù)定的編碼條件(constraints)并提高8至14調(diào)制(EFM)編碼的效率。
數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼是一種克服信道或記錄介質(zhì)中的固有限制并提高系統(tǒng)堅固性(robustness)的技術(shù)。特別是在光記錄設(shè)備中,由于信道編碼中連續(xù)的零的最小數(shù)直接影響凹坑(pit)的尺寸,因此信道編碼本身影響到記錄密度。
最廣為了解的信道編碼是限制一系列代碼中兩個1之間連續(xù)的0的最小數(shù)和最大數(shù)的行程限制(RLL)編碼。連續(xù)的0數(shù)量被稱為行程。
RLL編碼的特征在于其參數(shù),即(d、k)或(d、k、m、n),其中d表示最小行程,k表示最大行程、m表示輸入到編碼器中的數(shù)據(jù)位數(shù)、n表示從該編碼器輸出碼字的位數(shù)。此處,d是在光記錄介質(zhì)中確定用于記錄數(shù)據(jù)的凹坑的最小長度的系數(shù),d值最好較大。然而,當(dāng)d隨著給定的n增加時,可用的碼字數(shù)降低,導(dǎo)致m降低。因此,確定編碼器效率的m/n值降低,從而降低編碼器輸出速率。
EFM代碼(2、10、8、17)被采用于光盤(compact disk)。為產(chǎn)生該代碼,選擇256個滿足條件d=2和k=10的14bit的碼字。為在鏈接(concatenated)時滿足該行程條件,在碼字之間插入3個合并位。
當(dāng)滿足d和k的條件時,插入合并位以減少數(shù)字和數(shù)變化(DSV),以便降低DC值變化并可靠地再現(xiàn)所記錄的信號。
播放期間,K影響到抽取包括在信號中的定時信息的鎖相環(huán)。K值最好較小。然而,K值的減小降低了編碼效率。由于K比d對編碼特性影響小,K的微小的增加或降低對編碼特性沒有明顯影響。另外,一旦K足夠大,該編碼的效率隨K增加。
該編碼效率明顯地影響到記錄介質(zhì)的效率。由于信道編碼本身增加冗余,記錄介質(zhì)的效率增加與編碼效率成比例。
由于EFM編碼具有三個合并位,其編碼效率為8/17,它小于EFM-plus編碼或8至15編碼的效率。因此,近來發(fā)展的光記錄設(shè)備采用具有更高編碼效率的8/16或8/15的編碼代替EFM編碼。然而,為實施這種編碼,需要一與光盤的編碼表不同的另一種編碼表和更復(fù)雜的電路。因此,不能將它們用在現(xiàn)有記錄設(shè)備中。另外,一個能夠播放公共光盤的可互換設(shè)備還應(yīng)裝配一個額外的解碼器。
為克服上述問題,本發(fā)明目的是提供利用減小了合并位數(shù)的EFM編碼進行信道編碼和信道解碼的方法,以保持解碼器對常規(guī)EFM編碼的兼容性,并提高編碼效率。
本發(fā)明的另一個目的是提供利用簡單電路進行高效率編碼和解碼代碼的設(shè)備。
為達到上述第一個目的,提供一種將數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼成(d、k、m、n)代碼的方法,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、和n表示碼字的位數(shù),該方法包括步驟;(a)使用預(yù)定編碼表將所接收的m位輸入字編碼成位數(shù)大于m但小于n的信道代碼;(b)通過加入(d-1)位的合并位鏈接2個連續(xù)的信道代碼以得到n位的碼字;(c)指定該連續(xù)信道代碼中第一信道代碼的第(n-d)位和第二信道代碼的第(d+1)位作為識別位;和(d)依據(jù)d和K的條件調(diào)節(jié)信道代碼和合并位;其中當(dāng)違反d的條件時轉(zhuǎn)換合并位以及第一信道代碼的最后一位和第二信道代碼的第一位,當(dāng)違反k的條件時轉(zhuǎn)換識別位和合并位。
另外還提供一種對按(d、k、m、n)代碼編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)進行信道解碼的方法,其中d表示最小行程,k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù),和n表示碼字的位數(shù),該方法包括步驟;(a)接收一個n位的碼字;(b)確定在步驟(a)接收的碼字中所加入的用于鏈接兩個連續(xù)信道代碼的(d-1)位合并位的狀態(tài),并識別兩個連續(xù)信道代碼的第一信道代碼的第(n-d)位和第二信道代碼的第(d+1)位的比特,依據(jù)d和k條件的有效性轉(zhuǎn)換識別位以及第一信道代碼的最后bit和第二信道代碼第一比特;和(c)從步驟(b)轉(zhuǎn)換的碼字中分離該合并位,并利用預(yù)定解碼表將該碼字解碼成原始的m比特數(shù)據(jù)。
為達到上述第二個目的,提供一種按(d、k、m、n)代碼進行數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的設(shè)備,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、n表示碼字的位數(shù),該設(shè)備包括一個實(real)編碼器,用于利用編碼預(yù)定表將m位的輸入字編碼成(n-d+1)位的信道編碼;第一鎖存裝置,用于鎖存從該實編碼器輸出的當(dāng)前信道代碼;第二鎖存裝置,用于鎖存一個n位的碼字,該碼字是由(d-1)位的合并位擴展的第一鎖存裝置的輸出;第一檢測裝置,用于通過確定從實編碼器輸出的信道代碼中零的行程檢測違反k的條件的情況;第二檢測裝置,用于從第一和第二鎖存裝置的輸出中檢測違反d的條件的情況;以及轉(zhuǎn)換裝置,用于依據(jù)第一和第二檢測裝置的輸出轉(zhuǎn)換第一和第二鎖存裝置的輸出以及該合并位。
另外還提供一種對按(d、k、m、n)代碼編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)進行信道解碼的設(shè)備,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù),和n表示碼字的位數(shù),該設(shè)備包括;第一鎖存裝置,用于存儲n位的輸入碼字;第二鎖存裝置,用于存儲從第一鎖存裝置輸出的碼字并從第一鎖存裝置的輸出中分離(d-1)位的合并位;控制信號發(fā)生裝置,用于確定作為識別位的第一鎖存裝置(d+1)位和第二鎖存裝置第(n-2d+1)位、以及合并位的狀態(tài),響應(yīng)于該確定以便產(chǎn)生控制信號;轉(zhuǎn)換裝置,用于根據(jù)該控制信號轉(zhuǎn)換第一和第二鎖存裝置的輸出;和一個實解碼器,用于利用預(yù)定解碼表將第二鎖存裝置輸出的經(jīng)轉(zhuǎn)換的信道代碼解碼成原始的m位數(shù)據(jù)。
通過參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例將使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點更加明顯;
圖1是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼器的方框圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字數(shù)據(jù)信道解碼器的方框圖;下面將描述實現(xiàn)本發(fā)明中建議的信道編碼和信道解碼方法所需的條件(constraints)和規(guī)則。
條件1使所鏈接的兩個(d、k、m、n)碼字的前一個是Cp,后一個是Cn。如果Cp的最后bit和Cn的第一bit都是1并且加入一個合并位,即使將0作為合并位也不能滿足d等于2的條件。
條件2當(dāng)Cp最后的“1”bit和Cn第一的“1”bit之間0的數(shù)大于k時,該合并位應(yīng)包括一個“1”以滿足k的條件。
當(dāng)條件1和2都滿足時應(yīng)確定合并位以減少DSV值。用于降低DSV值的DSV控制方法對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是已知的。在將信號記錄到記錄介質(zhì)之前,將該信號中的1和下一個1的時間點之間的信號值轉(zhuǎn)換成1或-1。DSV值表示該信號的累積(accumulated)值并通過向該信號中插入一個附加位使該信號反相來改變其DSV值。將依據(jù)該DSV值通過插入0或1附加位來降低DSV值的過程稱為DSV控制。用3比特的合并位在常規(guī)光盤中進行DSV控制是已知的。
條件3為控制該DSV值,應(yīng)將一個“0”或“1”加入到預(yù)定位置而不對代碼值或編碼效率產(chǎn)生任何影響。當(dāng)滿足d和k的條件與合并位的值無關(guān)時,用該合并位控制該DSV值。雖然DSV控制不同于一般設(shè)備類型中的其它情況,通過實踐了解到平均每隔20個碼字的DSV控制可防止DSV值增加到100或更大。然而,在許多情況下,將一個DSV控制比特插入到每個碼字的預(yù)定位置。
為通過加入單個合并位來滿足上述三個條件,要使用下面的編碼和解碼規(guī)則。
編碼規(guī)則1、利用EFM編碼表將輸入的每8位為一單元的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成14位的碼字。
2、假設(shè)兩個連續(xù)碼字的前一個是Cp而后一個Cn,當(dāng)Cp的最后一位和Cn的第一位都是1時,將合并位設(shè)定為1,并將Cp的最后一位和Cn的第一位轉(zhuǎn)換成0。
即,如果X表示具有任意值的比特,M表示該合并位,兩個碼字的組合,例如″XXXXXXXXXXX001M100XXXXXXXXXXX″被轉(zhuǎn)換成″XXXXXXXXXXX0001000XXXXXXXXXXX.″3、如果包括該合并位的兩個碼字Cp和Cn組合的行程達到14或更大,則將合并位設(shè)定為1并將Cp的第12位和Cn的第3位轉(zhuǎn)換成1。這里將Cp的第12位和Cn的第3位稱為識別位p.
例如,將兩個碼字的組合″XXXXX100000000M0000000100XXXX″轉(zhuǎn)換成
″XXX0010000010010010000100XXXX.″4、如果所鏈接的兩個碼字Cp和Cn的識別位之一是0,并且該識別位之間的所有位也是0。則選擇一個0或1使00000+000000000000作為合并位以便降低DSV。
即,該規(guī)則應(yīng)用于形式為″XXXXXXXXXXX100M000XXXXXXXXXXX″或″XXXXXXXXXXX000M001XXXXXXXXXXX.″的序列。
根據(jù)上述編碼規(guī)則編碼的序列按下面的規(guī)則解碼。
解碼規(guī)則1、如果合并位是1并且Cp的最后一位和Cn的第一位都是0,則將Cp的最后一位和Cn的第一位轉(zhuǎn)換成1。
2、如果合并位是1并且兩個識別位是1,則將識別位轉(zhuǎn)換成0。
3、利用EFM解碼表消除該合并位并將其它14位解碼成原始數(shù)據(jù)。
使用上述編碼和解碼規(guī)則的(2、13、8、15)代碼表現(xiàn)出8/15的編碼效率并可與(2、10、8、17)EFM編碼共用該編碼表。
下面將更詳細地描述該編碼和解碼規(guī)則。
當(dāng)k為13時,不使用諸如在1后連續(xù)具有9個0的代碼,以便當(dāng)鏈接始端或末端為“0”的碼字時滿足k的條件。
10010000000000000100000000001000100000000001001000000000000010000000000000000000100100000000001000000000000100100000000001000100000000010000因此,在違反k的條件的情況下,Cp最低有效位部分或Cn最高有效位部分中連續(xù)的0的數(shù)至少為5。
由于常規(guī)EFM代碼是(2、10、8、17)代碼,k應(yīng)為10或更大。然而,考慮到DSV控制,用識別位執(zhí)行DSV控制或指示違反k是否會造成混亂,k不適合為10、11或12。即,當(dāng)所鏈接的序列是下列形式時,XXX00100000000M00100XXXXXXXXXXXXXXXXXX00100M00000000100XXXXXX00100000000M000100XXXXXXXXXXXXXXXX001000M00000000100XXXXXX00100000000M0000100XXXXXXXXXXXXXX0010000M00000000100XXXXXXX0010000000M000100XXXXXXXXXXXXXXXX001000M0000000100XXXXXXXX0010000000M0000100XXXXXXXXXXXXXX0010000M0000000100XXXXXXXXX001000000M0000100XXXXXXXXXXXXXX0010000M000000100XXXXX識別位之一不能轉(zhuǎn)換成“1”因此,其它識別位被轉(zhuǎn)換之后,所鏈接的序列將具有下列形式XXXXXXXXX001001000XXXXXXXXXXX或XXXXXXXXXXX000100100XXXXXXXXX結(jié)果是,不能將用于指示違反k的條件的識別和合并位與控制DSV值的識別和合并位區(qū)別開來。
如果將k變?yōu)?3以使解決該問題,如前所述,k的增加不影響該編碼特性。
如果k是13,當(dāng)違反k的條件時,總可將Cp和Cn的識別位轉(zhuǎn)換成1。即在違反k的條件的所有鏈接的序列中,至少Cp的最后5位和Cn的最前5位是0。因此,當(dāng)Cp的第12位和Cn的第3位轉(zhuǎn)換成1時,則滿足了d的條件。
另外,為滿足條件d=2,如果Cp最后兩位中的任何一位是1,Cp的第12位則應(yīng)該是0;如果Cn最前兩位中的任何一位是1,Cn的第3位則應(yīng)該是0。
因此,如果違反了d或k的條件則將合并位設(shè)定為1。除此之外,當(dāng)違反k的條件時將Cp的第12位和Cn的第3位轉(zhuǎn)換成1,而當(dāng)違反d的條件時將Cp的最后一位和Cn的第一位轉(zhuǎn)換成0。因此,當(dāng)合并位為1時,可通過確定Cp的第12位和Cn的第3位是1還是Cp的最后一位和Cn的第一位是1來確定違反了哪一個條件。
在違反d或k條件的兩種情況下,如果在解碼前按上述解碼規(guī)則恢復(fù)為已轉(zhuǎn)換的位,解碼器可使用EFM解碼表對該碼字解碼。
為了控制DSV值,應(yīng)依據(jù)該DSV值將合并位轉(zhuǎn)換成1或0。當(dāng)合并位為1時,為滿足d和k的條件必須從其中辨別。當(dāng)Cp的第12位或Cn的第3位中的任何一位為1時,解碼器則確定該合并位針對DSV控制被設(shè)定為1。結(jié)果是,當(dāng)該合并位為1時,解碼器根據(jù)Cp的第12位和Cn的第3位確定轉(zhuǎn)換哪一個位。從而解釋了為何將Cp的第12位和Cn的第3位稱為識別位的原因。
另外,當(dāng)滿足k并且合并位兩側(cè)0的數(shù)大于5時,例如,XXXXXXXXX00000M00000XXXXXXXXX,″可通過將合并位、Cp的第12位和Cn的第3位轉(zhuǎn)換成1或根據(jù)該DSV將它們保留為0以進行附加DSV控制。
這些種類的轉(zhuǎn)換僅當(dāng)Cp的第12位和Cn的第3位不違反d和k的條件時是可能的。特別是,當(dāng)它們?nèi)勘晦D(zhuǎn)換成1時,該結(jié)果與違反k的條件的代碼轉(zhuǎn)換的結(jié)果相同。因此,在恢復(fù)所轉(zhuǎn)換位的過程中,不需要附加電路或改變解碼規(guī)則。
這種情況下,由于將11或更大的行程分成約為4的較短行程,因此信號波形變得更穩(wěn)定。
當(dāng)不進行DSV控制時,通過如下改進的編碼和解碼規(guī)則可將編碼參數(shù)改變成(2、11、8、15)。
無控制編碼規(guī)則1、利用EFM編碼表將輸入的以每8位為一單元的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成14位的碼字。
2、假設(shè)兩個連續(xù)碼字的前一個是Cp和后一個是Cn,當(dāng)Cp的最后一位和Cn的第一位都是1時,將合并位設(shè)定為1并將Cp的最后一位和Cn的第一位轉(zhuǎn)換成0。
3、如果包括該合并位的兩個碼字Cp和Cn組合的行程大于12。僅當(dāng)不違反d的條件時將合并位設(shè)定為1并將或Cp的第12位或Cn的第3位轉(zhuǎn)換成1。
對通過上述編碼規(guī)則編碼的序列按如下解碼規(guī)則解碼。
無控制解碼規(guī)則1、如果合并位是一個1并且Cp的最后一位和cn的第一位都是0,則將Cp的最后一位和Cn的第一位轉(zhuǎn)換成1。
2、如果合并位1,并且至少Cp的第12位和Cn的第3位之一是1,則將Cp的第12位和Cn的第3位都轉(zhuǎn)換成0。
3、利用EFM解碼表消除該合并位并將其它14位解碼成原始數(shù)據(jù)。
當(dāng)違反k的條件時改變上述規(guī)則。即由于k被限定為11,如果所鏈接序列的行程是12或13,Cp則可能以“1000”或“10000”結(jié)束。或Cn以“0001”或“00001”結(jié)束。此處,當(dāng)Cp的第12位和Cn的第3位都不能轉(zhuǎn)換成1時會出現(xiàn)某些情況。
雖然EFM代碼滿足k=10的條件,將k設(shè)定為11以防止解碼器產(chǎn)生錯誤。即當(dāng)碼字被鏈接為″XXX00100000000M00100XXXXXXXXX″或″XXXXXXXXX00100M00000000100XXX,″時,解碼器會出現(xiàn)將所有識別位轉(zhuǎn)換成0的錯誤。因此,將k改變成11以避免上述情況。
很明顯,當(dāng)如上所述對數(shù)據(jù)進行編碼時,應(yīng)按上述解碼規(guī)則進行解碼。即,當(dāng)不需要DSV控制時,可將k降低到11。然而,上面描述的附加DSV控制在這種情況下也是可能的。
按上述規(guī)則的編碼和解碼方法可用于d等于或大于2和n等于或大于d+1兩倍的情況,以及編碼和解碼設(shè)備可與EFM編碼共用編碼表。
通用的編碼規(guī)則用Cp的第(n-d)位和Cn的第(d+1)位作為識別位。為滿足k的條件,依據(jù)所鏈接序列的行程轉(zhuǎn)換識別位以及合并位的一位。為滿足d的條件,依據(jù)該行程轉(zhuǎn)換識別位以及Cp的最后一位和Cn的第一位。因此可產(chǎn)生一個控制DSV值并滿足d和k條件的代碼。
根據(jù)d的條件獲得識別位的位置,以便當(dāng)因d的原因而違反k的條件時,將識別位設(shè)置為1不會違反d的條件。當(dāng)這些位和合并位被轉(zhuǎn)換為1時,來自合并位的第(d+1)位不違反d的條件。另外,當(dāng)違反d的條件時,即使當(dāng)一個識別位的相鄰位不是1時,該識識別位保持為0。
k應(yīng)總是大于合并位的數(shù)與除該合并位的代碼最大行程之和。另外,由于因為當(dāng)識別位和合并位中的一位轉(zhuǎn)換為1以便進行DSV控制時不應(yīng)違反d的條件,k應(yīng)比小于表達式1的數(shù)大1。
2d+MBN+2d+2...(1)其中第一個2d表示識別位為1時所鏈接序列的前一個碼字的識別位左側(cè)的比特和后一個碼字的識別位右側(cè)的比特中不導(dǎo)致違反d的條件的最小零數(shù);MBN是合并位的數(shù);2d+2表示在使合并位和識別位之間的比特中不導(dǎo)致違反d的條件的0的數(shù)。
在編碼表中,從0開始至Cp或Cn中第一個1之間0的數(shù)量,或從Cp或Cn的最后一個1到0結(jié)尾之間0的數(shù)量稱為邊界行程或k的邊界條件,并定義為kb。
kb+MBN+2d+1...(2)當(dāng)表達式2的結(jié)果大于表達式1的結(jié)果時,k應(yīng)比小于表達式2的結(jié)果的數(shù)大1。這是由于表達式2是滿足kb并解決違反k而不違反d的條件的固有問題的0的最小數(shù)。
如果編碼表的k是kt并且kt大于表達式1或2的結(jié)果kt則變成最終代碼的k。
簡言之,一個代碼的k應(yīng)大于表達式3、4和5的最大值。
(2d+MBN+2d+2)-1...(3)(kb+MBN+2d+1)-1,或...(4)kt…(5)合并位的最小數(shù)是在兩個識別位都設(shè)定為0的鏈接序列中可解決除“|M|”外任何違反d的條件的0的最小數(shù),即d-1。
當(dāng)不進行DSV控制時,則確定k的最小值為表達式5、6和7的最大值。
kb+MBN+d...(6)3d+1+MBN...(7)在上述利用EFM編碼表的(2、13、8、15)代碼中,根據(jù)表達式2的結(jié)果將k設(shè)定成13。
對于另一個例子,可鏈接一個(3、12、8、19)代碼。這種情況下,一個合并位有兩位。當(dāng)違反d的條件,即Cp的最后一位和Cn的第一位都是1時,將合并位的第一位設(shè)定為1并將Cp的最后一位和Cn的第一位轉(zhuǎn)換成0。當(dāng)違反k的條件時,將合并位的第一位設(shè)定為1,來自Cp和Cn合并位的第4位分別轉(zhuǎn)換成1。
該代碼在DSV控制中比d=2的代碼更有效。這是由于,如果滿足d和k的條件而與該合并位無關(guān),利用合并位的第二位作為DSV控制標記,可從其它情況辨別出針對DSV控制將合并位設(shè)定為1的情況。因此,可比d=2的情況更頻繁地控制DSV值。
如結(jié)合d=2的情況所描述的,根據(jù)合并位和識別位通過恢復(fù)所轉(zhuǎn)換的信道代碼位進行解碼。
一個d=3、m=8和n=19的編碼表具有256×19位。
由于限定了可用代碼的數(shù)量,通常,通過向信道代碼分配多個數(shù)據(jù)信息以及考慮狀態(tài)轉(zhuǎn)變來提高編碼效率。與之相比,本發(fā)明所中建議的新方法原理和結(jié)構(gòu)簡單,并構(gòu)成一個更有效的編碼。
現(xiàn)在參考圖1和2描述對數(shù)字數(shù)據(jù)編碼和解碼的設(shè)備的實施例。
圖1中,利用常規(guī)EFM編碼表110將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成14位的信道碼字。EFM編碼表110一般存儲在ROM中可并稱為實編碼器。
EFM編碼表110的輸出存儲在Cn寄存器120。第一和第三位轉(zhuǎn)換后,Cn寄存器120的輸出作為前一個碼字Cp存儲在Cp寄存器150中。Cn和Cp寄存器120和150包括一D觸發(fā)器。此處,Cp寄存器150的長度為15位并在第15位存儲一個合并位M。
檢測Cp和Cn寄存器120和150中接收的信道代碼行程的行程檢測器130檢測EFM編碼表110輸出中連續(xù)的0的數(shù)并確定是否違反k的條件。可將一個通用計數(shù)器用作行程檢測器130,當(dāng)輸入一個“0”時其計數(shù)值加1,當(dāng)輸入一個“1”時其計數(shù)器復(fù)位,這對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是已知的。
當(dāng)違反k的條件時,行程檢測器130向“或”門141、145和146輸出“1”。因此,在違反k的條件的情況下,“或”門141的輸出總是“1”并輸入到Cp寄存器150的第15位。Cp的第12位輸入到“或”門145的另一個輸入端,Cn的第3位輸入到“或”門146的另一個輸入端?!盎颉遍T145和146的輸出是1。
當(dāng)違反d的條件時,Cp寄存器150的第15位和Cn寄存器120的第1位為1,因此“與”門142輸出1。作為違反d的條件的指示信號,即“與”門142用來檢測違反d的條件的情況?!芭c”門142的輸出輸入到“或”門141的另一個輸入端以使合并位M變?yōu)?。“與”門142的輸出在倒相器143中反相并輸入到“與”門144和147以使代碼Cp的最后一位和代碼Cn的第一位轉(zhuǎn)換成0。
Cp寄存器150的輸出在并串轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換成一系列n位的碼字。所轉(zhuǎn)換的碼字輸入到DSV控制器170,用于在上述條件下控制DSV值并作為編碼數(shù)據(jù)輸出。
圖2說明本發(fā)明的解碼器。下面參考該圖描述該解碼器的工作。
圖2中,編碼數(shù)據(jù)輸入到串并轉(zhuǎn)換器210。此處,如果數(shù)據(jù)是在記錄期間由不歸零反相(NRZI)調(diào)制來調(diào)制的,則將該NRZI數(shù)據(jù)在播放期間恢復(fù)成原始的不歸零(NZR)數(shù)據(jù)。然后輸入到串并轉(zhuǎn)換器210。
串并轉(zhuǎn)換器210將串行碼字以一個15位為單元轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。該并行碼字存儲在Cn寄存器220中。然后,根據(jù)合并位M的狀態(tài)依次轉(zhuǎn)換Cn寄存器220的輸出,并輸入到Cp寄存器240。
也就是說,作為Cp寄存器240第12位和Cn寄存器220第3位的識別位以及該合并位用來確定轉(zhuǎn)換哪個信道位。為說明該判定,將Cp寄存器240的第12位和Cn寄存器220的第3位輸入到“與”門232和“或非”門231。因此,當(dāng)這兩個位為1時,“與”門232輸出1,二者都為0時“或非”門231輸出1。
“與”門232的輸出輸入到“與非”門234。Cp寄存器240的最后一位,即合并位M輸入到“與非”門234的另一個輸入端。當(dāng)合并位是“1”并且“與”門232的輸出為“1”時(即Cp寄存器240的第12位和Cn寄存器220的第3位都是1時),“與非”門234輸出0。
當(dāng)“與非”門234的輸出為0時,“與”門236和237分別將Cp寄存器240的第12位和Cn寄存器220的第3位轉(zhuǎn)換成0。
簡言之,當(dāng)兩個輸入代碼Cp和Cn的識別位以及合并位為1時,即表示在解碼期間不滿足k的條件時,“與”門232、236和237以及“與非”門234將兩個識別位轉(zhuǎn)換成0。
同時,當(dāng)合并位為“1”并且Cp寄存器240的第12位和Cn寄存器220的第3位都是0時“與”門233輸出1。當(dāng)“與”門233輸出1時,“或”門235和238將都是0的Cp寄存器240的最后一位和Cn寄存器220的第一位轉(zhuǎn)換成1。
簡言之,當(dāng)合并位為“1”并且識別位為0,即表示不滿足d的條件時,“或非”門231、“與”門233和“或”門235和238將Cp寄存器240的最后一位和Cn寄存器220的第一位轉(zhuǎn)換成1。
將依據(jù)Cp寄存器240第12和Cn寄存器220第3位狀態(tài)轉(zhuǎn)換的Cp寄存器240的輸出通過常規(guī)EFM解碼表250解碼成原始數(shù)據(jù)。EFM解碼表250存儲在ROM中并可稱為實解碼器。
在本發(fā)明中,提高了光盤(compact disk)中使用EFM編碼的編碼效率。通過該EFM編碼構(gòu)成了比與EFM編碼具有相似編碼效率的EFM-plus編碼或8-15編碼更簡單的編碼和解碼設(shè)備。另外,本發(fā)明可用于光記錄設(shè)備,并與常規(guī)光盤播放器和解碼器兼容。
如上所述,由于本發(fā)明與EFM編碼共用編碼和解碼表,在可重放光盤的可互換設(shè)備的制造中減少了所需的電路。另外,改善了編碼效率,使本發(fā)明適用于高密度記錄。
權(quán)利要求
1.一種將數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼成(d、k、m、n)代碼的方法,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、和n表示碼字的位數(shù),所述方法包括步驟(a)使用預(yù)定編碼表將所接收的m位輸入字編碼成具有位數(shù)大于m但小于n的信道代碼;(b)通過加入(d-1)位的合并位鏈接2個連續(xù)的信道代碼以得到n位的碼字;(c)指定所述連續(xù)信道代碼中第一信道碼的第(n-d)位和第二信道碼的第(d+1)位作為識別位;和(d)依據(jù)d和k的條件調(diào)節(jié)所述信道代碼和所述合并位;其中當(dāng)違反所述d的條件時轉(zhuǎn)換所述合并位以及所述第一信道代碼的最后一位和所述第二信道代碼的第一位,當(dāng)違反所述k的條件時轉(zhuǎn)換所述識別位和所述合并位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,所述步驟(d)包括步驟(d1)當(dāng)所述第一信道代碼的最后一位和所述第二信道代碼的第一位都是1時則確定違反了所述d的條件;(d2)當(dāng)在所述步驟(d1)中確定違反了所述d的條件時,將所述合并位中的一位指定為1,并將所述第一信道代碼的最后一位和所述第二信道碼的第一位轉(zhuǎn)換為0;(d3)當(dāng)由合并位鏈接的所述兩個信道代碼序列的行程超過k時則確定違反了所述k的條件;(d4)當(dāng)在所述步驟(d3)中確定了違反所述k的條件時,將所述合并位中的一位指定為1,并將所述識別位轉(zhuǎn)換成1;(d5)當(dāng)在所述步驟(d1)和(d3)中確定未違反所述d和k的條件時,將所有的合并位指定為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,該d值等于或大于2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,d值等于2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,k=11、m=8和n=15。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,k等于或大于下列表達式(1)、(2)和(3)中最大的一個,并且當(dāng)所述步驟(d)中違反k的條件時將所述識別位的兩位轉(zhuǎn)換成1(2d+合并位的數(shù)+2d+2)-1…(1)(kb+合并位的數(shù)+2d+1)-1…(2)kt …(3)其中kt是編碼表中的最大行程,kb是在該編碼表中的邊界行程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,d值等于2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,K=13、m=8和n=15。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,如果所鏈接序列的形式是″XXXXXXXXXXX000M001XXXXXXXXXX″或″XXXXXXXXXXX100M000XXXXXXXXXXXX″其中X表示任意值的位,M是合并位,則進一步包括用所述合并位進行DSV控制的步驟(e)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,當(dāng)未違反所述k的條件時,將所述合并位和所述識別位轉(zhuǎn)換成0,以便執(zhí)行DSV控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,當(dāng)未違反所述k的條件時,將所述合并位和所述識別位轉(zhuǎn)換成1,以便執(zhí)行DSV控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,當(dāng)違反所述d和k的條件時,將所述(d-1)位合并位的第一位轉(zhuǎn)換成1。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,當(dāng)違反三個所述d和k的條件并且最大行程是3時,所述(d-1)位的合并位是“10”。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法。其中,k=12、m=8和n=19。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,當(dāng)在所述步驟(e)中滿足所述d和k的條件而與所述合并位無關(guān)時,將所述(d-1)位的合并位轉(zhuǎn)換成“00”,以便執(zhí)行DSV控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法其中,當(dāng)在所述步驟(e)中滿足所述k的條件而與所述合并位無關(guān)時,將所述(d-1)位的合并位轉(zhuǎn)換成“01”,以便執(zhí)行DSV控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,在所述步驟(a)中使用EFM編碼表。
18.一種將數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼成(d、k、m、n)代碼的方法,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、和n表示碼字的位數(shù)、所述方法包括步驟(a)使用預(yù)定編碼表將m位的輸入字編碼成(n-d+1)位的信道代碼;(b)通過加入(d-1)位的合并位鏈接2個連續(xù)的信道代碼以得到n位的碼字;(c)指定所述連續(xù)信道代碼中第一信道代碼的第(n-d)位和第二信道代碼的第(d+1)位作為識別位;和(d)依據(jù)d和k的條件調(diào)節(jié)所述信道代碼和所述合并位;其中當(dāng)違反所述d的條件時轉(zhuǎn)換所述合并位以及所述第一信道代碼的最后一位和所述第二信道代碼的第一位,當(dāng)違反所述k的條件時轉(zhuǎn)換所述識別位和所述合并位;(e)依據(jù)所述識別位和所述k和d的條件通過轉(zhuǎn)換所述識別位控制DSV值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,在所述步驟(e)中,當(dāng)識別位中的任何一位是1并且所述識別位之間所有位是0時轉(zhuǎn)換所述合并位以控制所述DSV值。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,在所述步驟(e)中,當(dāng)所述合并位以及與所述合并位相鄰位的行程為k時,將所述識別位和所述合并位全部轉(zhuǎn)換成1,以控制所述DSV值。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的方法,其中,在所述步驟(e)中,當(dāng)所述合并位以及與所述合并位相鄰位的行程為k時,將所述識別位和所述合并位轉(zhuǎn)換成0,以控制所述DSV值。
22.一種對由(d、k、m、n)代碼編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)進行信道解碼的方法,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù),和n表示碼字的位數(shù),所述方法包括步驟(a)接收一個n位的碼字;(b)確定在所述步驟(a)接收的碼字中加入鏈接兩個連續(xù)的信道代碼的(d-1)位合并位的狀態(tài),并識別所述兩個連續(xù)信道代碼的第一信道代碼的第(n-d)位和第二信道代碼的第(d+1)位的比特,依據(jù)所述d和k條件的有效性轉(zhuǎn)換所述識別位以及所述第一信道代碼最后一位和所述第二信道代碼第一位;和(c)從所述步驟(b)轉(zhuǎn)換的所述碼字中分離所述合并位,并利用預(yù)定解碼表將所述碼字解碼成原始的m位的數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道解碼的方法,其中,當(dāng)在所述步驟(b)中所述(d-1)位的合并位的預(yù)定位是“1”并且所述兩個連續(xù)信道代碼的所述識別位為“0”時,將所述第一信道代碼最后一位和所述第二信道代碼第一位轉(zhuǎn)換成“1”以及當(dāng)在所述步驟(b)中所述(d-1)位的合并位的預(yù)定位是“1”并且至少所述識別位之一是“1”時,將所述識別位轉(zhuǎn)換成“0”。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道解碼的方法,其中,EFM解碼表用于所述步驟(c)中。
25.一種用(d、k、m、n)代碼進行數(shù)字信息信道編碼以及將碼字解碼成原始數(shù)字信息的方法,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、和n表示碼字的位數(shù),所述方法包括步驟(a)使用預(yù)定編碼表將m位的輸入字編碼成具有位數(shù)大于m但小于n的信道代碼;(b)通過加入(d-1)位的合并位鏈接2個連續(xù)的信道代碼以得到n位的碼字;(c)指定所述連續(xù)信道代碼中第一信道代碼的第(n-d)位和第二信道代碼的第(d+1)位作為識別位;(d)依據(jù)d和k的條件調(diào)節(jié)所述信道代碼和所述合并位;其中當(dāng)違反所述d的條件時轉(zhuǎn)換所述合并位以及所述第一信道代碼的最后一位和所述第二信道代碼的第一位,當(dāng)違反所述k的條件時轉(zhuǎn)換所述識別位和所述合并位。(e)發(fā)送一個n位的碼字;(f)接收所述發(fā)送的n位碼字;(g)確定所述(d-1)位合并位的狀態(tài),并且識別所述兩個連續(xù)信道代碼的第一信道代碼的第(n-d)位和第二信道代碼的第(d+1)位的比特,并且依據(jù)所述d和k條件的有效性,轉(zhuǎn)換所述識別位和第一信道代碼的最后位和所述第二信道代碼的第一位。(h)從所述碼字中分離所述合并位,以得到信道代碼,利用預(yù)定的解碼表,將所述信道代碼解碼為原始的m位數(shù)據(jù)。
26.一種用(d、k、m、n)代碼進行數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼以及將碼字解碼成原始數(shù)字數(shù)據(jù)的方法,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、和n表示碼字的位數(shù),所述方法包括步驟(a)使用預(yù)定編碼表將m位的輸入字編碼成(n-d+1)位的信道代碼;(b)通過加入(d-1)位的合并位鏈接2個連續(xù)的信道代碼以得到n位的碼字;(c)指定所述連續(xù)信道代碼中第一信道代碼的第(n-d)位和第二信道代碼的第(d+1)位作為識別位;(d)依據(jù)d和k的條件調(diào)節(jié)所述信道代碼和所述合并位;其中當(dāng)違反所述d的條件時轉(zhuǎn)換所述合并位以及所述第一信道代碼的最后一位和所述第二信道代碼的第一位,當(dāng)違反所述k的條件時轉(zhuǎn)換所述識別位和所述合并位;(e)依據(jù)所述識別位以及所述k和d的條件轉(zhuǎn)換所述識別位和所述合并位,從而控制DSV值;(f)發(fā)送在所述步驟(e)中DSV值被控制的n位碼字;(g)接收所述所發(fā)送的n位碼字;(h)確定所述(d-1)位的合并位和作為所述兩個連續(xù)信道代碼的第一信道代碼第(n-d)位和第二信道代碼第(d+1)位的識別位的狀態(tài),依據(jù)所述d和k條件的有效性轉(zhuǎn)換所述識別位以及所述第一信道代碼最后一位和所述第二信道代碼第一位;和(i)從所述碼字中分離所述合并位以得到信道代碼,并利用預(yù)定解碼表將所述信道代碼解碼成原始的m位數(shù)據(jù)。
27.一種由(d、k、m、n)代碼進行數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的設(shè)備,其中d表示最小行程;k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、n表示碼字的位數(shù),所述設(shè)備包括一個實編碼器,用于利用預(yù)定編碼表將m位的輸入字編碼成(n-d+1)位的信道代碼;第一鎖存裝置,用于鎖存從所述實編碼器輸出的所述當(dāng)前信道代碼;第二鎖存裝置,用于鎖存一個n位的碼字,該碼字是由(d-1)位的合并位擴展的所述第一鎖存裝置的輸出;第一檢測裝置,用于通過確定從所述實編碼器輸出的所述信道代碼中零的行程檢測k的條件的違反情況;第二檢測裝置,用于從所述第一和第二鎖存裝置的輸出檢測違反d的條件的情況;和轉(zhuǎn)換裝置,用于依據(jù)所述第一和第二檢測裝置的輸出轉(zhuǎn)換所述第一和第二鎖存裝置的輸出以及所述合并位。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的設(shè)備,其中,進一步包括串并轉(zhuǎn)換裝置,用于將所述第二鎖存裝置的輸出轉(zhuǎn)換成串行n位碼字。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的設(shè)備,其中,進一步包括控制裝置,用于控制所述第二鎖存裝置輸出的DSV值。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的設(shè)備,其中,所述第二檢測裝置包括第一邏輯電路,用于在所述第二鎖存裝置最后一位和所述第一鎖存裝置第一位是“1”時輸出“1”以表示違反所述d的條件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的設(shè)備,其中,所述轉(zhuǎn)換裝置依據(jù)所述第一和第二檢測裝置的輸出轉(zhuǎn)換所述合并位、和轉(zhuǎn)換作為所述第一鎖存裝置的第(d+1)位和所述第二鎖存裝置的第(n-2d+1)位的識別位,或所述第一鎖存裝置的第一位和所述第二鎖存裝置的最后一位。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼的設(shè)備,其中,所述轉(zhuǎn)換裝置包括一個第二邏輯電路,用于在至少所述第一邏輯電路和所述第一檢測裝置的輸出之一為“1”時設(shè)定所述合并位為“1”;一個倒相電路,用于在違反所述d的條件時將所述第一邏輯電路的輸出反相;一個第三邏輯電路,用于依據(jù)所述倒相電路的輸出轉(zhuǎn)換所述第一鎖存裝置的第一位,以及所述合并位和所述第二鎖存裝置的第(n-d+1)位;一個第四邏輯電路,用于依據(jù)所述第一檢測裝置的輸出轉(zhuǎn)換所述第一鎖存裝置的第(d+1)位和所述第二鎖存裝置的第(n-2d+1)位。
33.一種對由(d、k、m、n)代碼編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)進行信道解碼的設(shè)備,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù),和n表示碼字的位數(shù),所述設(shè)備包括第一鎖存裝置,用于存儲n位的輸入碼字;第二鎖存裝置,用于存儲從所述第一鎖存裝置輸出的所述碼字并從所述第一鎖存裝置的輸出中分離(d-1)位合并位;控制信號發(fā)生裝置,用于確定作為識別位的所述第一鎖存裝置第(d+1)位和所述第二鎖存裝置第(n-2d+1)位,以及所述合并位的狀態(tài),以便響應(yīng)所述確定結(jié)果產(chǎn)生控制信號;轉(zhuǎn)換裝置,用于根據(jù)所述控制信號轉(zhuǎn)換所述第一和第二鎖存裝置的輸出;和一個實解碼器,用于利用預(yù)定解碼表將所述第二鎖存裝置輸出的經(jīng)轉(zhuǎn)換的信道代碼解碼成原始的m位的數(shù)據(jù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道解碼的設(shè)備,其中,進一步包括串并轉(zhuǎn)換裝置,用于將所接收的串行碼字轉(zhuǎn)成并行n位碼字,并將所述轉(zhuǎn)換的碼字提供給所述第一鎖存裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道解碼的設(shè)備,其中,所述控制信號發(fā)生裝置包括一個第一邏輯電路,用于當(dāng)所述兩個連續(xù)的信道代碼的兩個識別位都是“0”時輸出一個“1”;一個第二邏輯電路,用于當(dāng)所述兩個識別位都是“1”時輸出一個“1”;一個第三邏輯電路,用于根據(jù)所述第二邏輯電路和所述合并位的狀態(tài)的確定結(jié)果產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)換代碼的控制信號。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的數(shù)字數(shù)據(jù)信道解碼的設(shè)備,其中,所述轉(zhuǎn)換裝置包括第四邏輯電路,用于響應(yīng)從所述第三邏輯電路輸出的所述控制信號轉(zhuǎn)換與被轉(zhuǎn)換代碼對應(yīng)的所述第一和第二鎖存裝置的輸出。
37.一種由(d、k、m、n)代碼進行數(shù)字數(shù)據(jù)信道編碼并將碼字信道解碼成原始數(shù)字數(shù)據(jù)的設(shè)備,其中d表示最小行程、k表示最大行程、m表示輸入字的位數(shù)、n表示碼字的位數(shù),所述設(shè)備包括一個實編碼器,用于利用預(yù)定編碼表將m位的輸入字編碼成(n-d+1)位的信道代碼;第一鎖存裝置,用于鎖存從所述實編碼器輸出的所述當(dāng)前信道代碼;第二鎖存裝置,用于鎖存一n位的碼字,該碼字是由(d-1)位的合并位擴展所述第一鎖存裝置的輸出;第一檢測裝置,用于通過確定從所述實編碼器輸出的所述信道代碼中0的行程檢測k的條件的違反情況;第二檢測裝置,用于從所述第一和第二鎖存裝置的輸出檢測違反d的條件的情況;第一轉(zhuǎn)換裝置,用于依據(jù)所述第一和第二檢測裝置的輸出轉(zhuǎn)換所述第一和第二鎖存裝置的輸出以及所述合并位;發(fā)送裝置,用于發(fā)送從所述第一轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述n位的碼字;接收裝置,用于接收所述的n位碼字;第三鎖存裝置,用于存儲所述接收的n位碼字;第四鎖存裝置,用于存儲從所述第三鎖存裝置輸出的碼字,并從所述第三鎖存裝置的輸出中分離(d-1)位的合并位;確定裝置,用于確定作為識別位的所述第三鎖存裝置第(d+1)位和所述第四鎖存裝置第(n-2d+1)位,以及所述合并位的狀態(tài),以響應(yīng)所述確定結(jié)果產(chǎn)生控制信號;第二轉(zhuǎn)換裝置,用于根據(jù)所述控制信號轉(zhuǎn)換所述第三和第四鎖存裝置的輸出;一個實解碼器,用于利用預(yù)定解碼表將所述第四鎖存裝置輸出的所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的信道代碼解碼成原始m位數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種信道編碼和信道解碼的方法包括使用預(yù)定編碼表將m位的輸入字編碼成(n-d+1)位的信道代碼;根據(jù)d和k通過加入(d-1)位合并位鏈接兩個連續(xù)的信道代碼,當(dāng)違反d時轉(zhuǎn)換該合并位和該合并位的相鄰位,當(dāng)違反k時則轉(zhuǎn)換該識別位和該合并位,確定(d-1)位合并位和第一信道碼的第(n-d)位和第二信道碼的第(d+1)位識別位的狀態(tài),根據(jù)d和k轉(zhuǎn)換該識別位和該合并位的相鄰位,利用預(yù)定解碼表將合并位和已消除合并位的信道代碼分離成原始的m位數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T9/00GK1152217SQ96113120
公開日1997年6月18日 申請日期1996年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月18日
發(fā)明者高禎完 申請人:三星電子株式會社