專利名稱：一種通過(guò)實(shí)現(xiàn)Reed-Solomon乘積碼用于螺旋掃描數(shù)據(jù)記錄的方法和設(shè)備、包含這類數(shù)據(jù) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及一種通過(guò)沿每個(gè)記錄軌道提供一種在第一碼字中定義的第一字式Reed-Solomon代碼和一種在第二碼字中定義的第二Reed-Solomon代碼、應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)磁頭螺旋掃描磁帶記錄的防誤數(shù)據(jù)編碼方法，所說(shuō)第一和第二Reed-Solomon代碼共同構(gòu)成一種乘積碼格式。該方法曾由John Watkinson在The Art of Digital Video，ButterworthScientific，Borough Green，Kent，UK，1990，PP.416-434中提到。雖然旋轉(zhuǎn)掃描技術(shù)是特地為視頻技術(shù)開發(fā)的，但是，它對(duì)于數(shù)據(jù)記錄和音頻記錄也同樣適用。以下是多個(gè)常見誤差類型·隨機(jī)誤差，其有限的平均大小將不會(huì)比一個(gè)碼位大多少，因此，隨機(jī)誤差將不會(huì)直接影響對(duì)鄰接隨機(jī)誤差的防誤性能·橫跨磁帶誤差或橫向猝發(fā)誤差(圖4.2)，可能由橫跨磁帶的機(jī)械部件引起，可能會(huì)引發(fā)一種磁帶折疊·螺旋猝發(fā)誤差(圖4.3)由旋轉(zhuǎn)磁頭運(yùn)動(dòng)引起，因此造成一個(gè)相對(duì)于磁帶運(yùn)動(dòng)的小偏角。
·縱向猝發(fā)誤差，可能由絞盤的變形等引起，可能會(huì)在均勻的橫向位置處產(chǎn)生一系列的誤差。
通常猝發(fā)區(qū)的寬度相對(duì)于其長(zhǎng)度而言要小。不過(guò)，這個(gè)寬度可能與單個(gè)存儲(chǔ)軌道的寬度數(shù)量級(jí)相同，甚至還要大一些。所以，一旦出現(xiàn)無(wú)法糾正或誤糾正的猝發(fā)誤差，將會(huì)大大降低整個(gè)系統(tǒng)的性能。
發(fā)明概述因此，其中，本發(fā)明的一個(gè)目的在于為對(duì)各種類型的猝發(fā)誤差包括橫跨猝發(fā)誤差在內(nèi)，提供基本上相同水平的防誤，僅以低的開銷為代價(jià)，并且與猝發(fā)誤差位置無(wú)關(guān)。這樣，從其一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明特征在于提供作為跨多個(gè)軌道的碼位序列的每個(gè)第二碼字。單個(gè)第二碼字的所說(shuō)碼位如此設(shè)置，使得在平行于據(jù)說(shuō)磁帶長(zhǎng)度的第一方面上、以及垂直于所說(shuō)帶方向的第二方向上相鄰碼位間位移基本上一致，每個(gè)第二碼字基本上沿與所說(shuō)記錄有關(guān)的所說(shuō)軌道的長(zhǎng)度方向延伸。這里，在特定方向上“相鄰”的含義是指，這些碼位在沿所述方向的軸上的映射是直接相繼的。基本一致的位移意味著最大和最小距離之間的比值是限定的。在實(shí)施方案中，這個(gè)比值約為2(圖6a)，或者甚至很接近1(圖6)，依據(jù)其他存儲(chǔ)要求而定。由于在大多數(shù)情況下，僅需提供兩層防誤代碼，因此在合理開銷下，防誤便足夠了，特別是，由于第二碼字的各碼位之間的間隔在兩個(gè)所述方向的每個(gè)上相同，所以，橫向和縱向誤差猝發(fā)脈沖的加載基本上被均勻地分布在相應(yīng)的第二碼字中，這提供近乎完美的防誤性能。解決辦法之一是在相應(yīng)的乘積碼塊中將碼位作恰當(dāng)?shù)目畿壍酪苿?dòng)。這將形成防誤的較好分布，因此，這種防誤極少被過(guò)度加載。
實(shí)際上，術(shù)語(yǔ)“垂直于所說(shuō)帶長(zhǎng)度的方向上相鄰碼位位移基本一致”表明，當(dāng)下一個(gè)碼位位于下一個(gè)后續(xù)或下一個(gè)居先軌道上時(shí)，這樣的位移為單一相同值。當(dāng)其后到達(dá)與所述碼字有關(guān)的最后軌道時(shí)，下一個(gè)碼位跳回到位于磁帶另一面的軌道中。依據(jù)本發(fā)明，這種跳躍將不會(huì)產(chǎn)生比先前情形更大的向前跳躍。這種較大的跳躍確實(shí)會(huì)引起誤差加載的不均勻分布。相反，這種跳躍可能較小，甚或是一個(gè)在磁帶方向上的回跳。正如上文所提及，本發(fā)明的解決方法將導(dǎo)致上述誤差加載的極不均勻分布。在所述的方法論中，各個(gè)方向上的猝發(fā)或毛刺將由同一個(gè)防誤系統(tǒng)有效地進(jìn)行處理。多個(gè)軌道在實(shí)際上相鄰與否，視進(jìn)一步的要求而定。通常，如果有間隔，則間隔將是均勻的。
優(yōu)點(diǎn)之一，本方法沿單個(gè)軌道提供單個(gè)第二碼字的相應(yīng)碼位，使相鄰碼位之間位移基本一致。這對(duì)于如同前面所提及的，這是進(jìn)行與上述意義相同的加載均衡的又一個(gè)策略。顯然，這樣的單個(gè)軌道僅有這樣的第二碼字所有碼位的一部分。
優(yōu)點(diǎn)之二，每個(gè)第一碼字與在相關(guān)的單個(gè)軌道上相鄰的相繼碼位有關(guān)。這就允許進(jìn)行低復(fù)雜度的解碼，對(duì)第一代碼的編碼/解碼的存儲(chǔ)要求也就較低。另一方面，第一代碼的各字可能相互交織在它們相應(yīng)的單個(gè)軌道上。
優(yōu)點(diǎn)之三，所說(shuō)第一和第二Reed-Solomon代碼是存儲(chǔ)系統(tǒng)級(jí)別的、專門的防誤代碼。鑒于并不復(fù)雜的防誤格式，較低的開銷，即可獲得良好的防誤效果。當(dāng)然，除存儲(chǔ)系統(tǒng)級(jí)別外，某些重要的信息也可在應(yīng)用層級(jí)別被保護(hù)，而依據(jù)本發(fā)明，這后一個(gè)的保護(hù)對(duì)于編碼和解碼來(lái)說(shuō)將是顯而易見的。
優(yōu)點(diǎn)之四，該方法預(yù)示了除通過(guò)在與此有關(guān)的第二碼字中均勻自我交織、使得留給所說(shuō)輔助信息的區(qū)域縮小之外，使用與所述數(shù)據(jù)相似的格式參數(shù)對(duì)與所說(shuō)多軌道有關(guān)的輔助信息進(jìn)行編碼。這樣，用于主要數(shù)據(jù)記錄的可靠度可以同樣適用于音頻或其他與視頻并行的信息。這里，“相似格式”意味著，相對(duì)于各種類型的誤差猝發(fā)，(見圖4、圖6的A、B帶)，保留碼字的有益的空間間隔。當(dāng)然，碼字的長(zhǎng)度及其數(shù)目可被調(diào)節(jié)至有效存儲(chǔ)區(qū)域的大小。
本發(fā)明也涉及一種編碼設(shè)備，一種解碼設(shè)備，一種包括基于此發(fā)明的編碼器和解碼器數(shù)字視頻錄像機(jī)，還涉及一種加載基于本發(fā)明防誤格式的單一存儲(chǔ)媒質(zhì)，特別地但非唯一地指一種磁帶，以及一種裝有這種單一存儲(chǔ)媒質(zhì)的數(shù)字視頻盒式帶。在從屬的權(quán)利要求部分將進(jìn)一步闡述其優(yōu)越性。
附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的諸多方面及優(yōu)越性將在下文參考優(yōu)選的實(shí)施方案，尤其參考附圖作詳細(xì)論述，其中

圖1圖示磁帶軌道布局；圖2表示例示的軌道格式扇區(qū)布局；圖3掃描器示例；圖4表示基于本發(fā)明的第一代碼格式；圖5對(duì)圖4放大后的詳細(xì)圖示；圖6表示基于本發(fā)明的另一種代碼格式；圖6a表示基于本發(fā)明的又一種代碼格式；圖6b表示基于本發(fā)明的又一種代碼格式；圖7表示用于本發(fā)明的設(shè)備；圖8表示圖6的第一種變化；圖9表示圖6的第二種變化。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)內(nèi)容圖1示意表示了磁帶軌道的布局，除信息的數(shù)字化存儲(chǔ)外，布局格式也符合眾所周知的模擬視頻信號(hào)記錄的VHS標(biāo)準(zhǔn)。在讀和寫操作過(guò)程中，磁帶相對(duì)記錄器頭結(jié)構(gòu)作水平移動(dòng)。此外，旋轉(zhuǎn)磁頭的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致在相對(duì)圖中磁帶的垂直方向上將產(chǎn)生分量。兩種運(yùn)動(dòng)結(jié)合成相繼的軌道，以傾斜帶表示，在沿軌道縱向的一次掃描過(guò)程中，每個(gè)被伴隨的磁頭掃描。為簡(jiǎn)便計(jì)，有關(guān)掃描的許多細(xì)節(jié)和不同解決方法此處略去不提。傾斜角可能約為6°。每個(gè)軌道包括單個(gè)的相鄰比特串。關(guān)于視頻記錄的優(yōu)選實(shí)施方案，數(shù)字化存儲(chǔ)格式應(yīng)該向后兼容眾所周知的VHS標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)的軌道應(yīng)將其掃描線同步脈沖對(duì)準(zhǔn)跨軌道方向，它表明在相鄰軌道的掃描線之間有縱向偏差。這就避免了軌道上的同步脈沖同來(lái)自鄰近軌道的視頻信號(hào)相互干擾這種干涉在其它情況下可由鄰近軌道之間不那么無(wú)限的電信號(hào)隔離引起。對(duì)數(shù)字化視頻記錄，這種軌道間同步，優(yōu)選地意味著在相鄰的軌道上，相應(yīng)的MPEG數(shù)據(jù)包應(yīng)同樣被對(duì)準(zhǔn)。
圖2表示例示性的軌道格式扇區(qū)布局。隨著磁頭的掃描運(yùn)動(dòng)，順序依次為空白(m)2625字節(jié)，段首標(biāo)記(pr)875字節(jié)，輔助信息(Aux)24500字節(jié)，段尾標(biāo)記(po)1750字節(jié)，編輯間隔(gap)1750字節(jié)，段首標(biāo)記(pr)875字節(jié)，主要信息(main)269500字節(jié)，段尾標(biāo)記(po)1750字節(jié)，空白(m)2625字節(jié)?？傂畔⒘繛槊總€(gè)軌道306250字節(jié)。圖中沿軌道各部分長(zhǎng)度并非按真實(shí)長(zhǎng)度的比例。軌道的實(shí)際傾斜角為5.93538°，軌道寬度為0.029mm，“main”部分長(zhǎng)度為84.7mm。從下文中可見，僅“main”部分包含視頻數(shù)據(jù)?！癆ux”部分包含其他數(shù)據(jù)，例如音頻。在實(shí)施方案中，視頻的防誤是基于一串十二個(gè)相鄰的軌道。對(duì)音頻信號(hào)的防誤原理與視頻相同，只是參數(shù)值不同。音頻信號(hào)格式的一個(gè)特性在于，單個(gè)視頻通道總是同兩個(gè)平行音頻通道相伴隨的。這就意味著，音頻部分的6個(gè)相鄰軌道會(huì)包含一個(gè)音頻塊，它的編輯與同一視頻塊或鄰近的視頻塊中其他音頻通道是分開的。為了簡(jiǎn)潔，下面將不打算詳細(xì)論述音頻格式。存儲(chǔ)的其他部分將寄存硬件的各種操作延遲，通常不需要根據(jù)本發(fā)明的高級(jí)別防誤處理。
圖3給出了一個(gè)掃描器示例。記錄器中，磁帶在直徑為62mm的磁鼓處卷過(guò)大約180°。前置角給出磁鼓相對(duì)于磁帶的傾斜方位。由于磁帶隨磁鼓運(yùn)動(dòng)，軌道的有效傾斜角同磁鼓的傾斜方向存在百分之幾的差別。由圖可見，磁鼓攜4個(gè)不同磁頭，每次訪問(wèn)兩條軌道，而一次全程旋轉(zhuǎn)操作則訪問(wèn)四條軌道。
圖4給出第一代碼格式，該代碼是基于在Galois Feild GF(256)上定義的經(jīng)縮短的Reed-Solomon代碼的乘積碼。圖中顯示一串12條軌道，其中信息構(gòu)成了十二個(gè)相應(yīng)的乘積代碼塊，其中僅有一個(gè)通過(guò)加黑突出出來(lái)。為使圖示清晰，軌道的傾斜角被增大至將近90°，但這并不影響各個(gè)碼位相對(duì)于磁帶的橫向坐標(biāo)。這樣，第一或C1代碼的每個(gè)字均沿單條軌道作縱向放置每個(gè)加黑塊表示一個(gè)205字節(jié)的防誤C1碼字的長(zhǎng)度，它與下一個(gè)加黑塊被圖中以白色表示的11個(gè)C1碼字的位置所隔離。此外，每個(gè)加黑塊還包括5個(gè)系統(tǒng)字節(jié)(同步/識(shí)別)，為簡(jiǎn)便計(jì)不作考慮。單個(gè)軌道上C1碼字的數(shù)目為154。于是，黑色C1碼字相關(guān)的第二或C2碼字，被排列在所示黑色塊交錯(cuò)的位置。由此，一排黑色塊代表205個(gè)C2碼字，每個(gè)碼字154字節(jié)，它們共同構(gòu)成一個(gè)完全的乘積碼塊。形式相似的白色碼字被分成11組乘積碼塊。因此，所示磁帶扇區(qū)的總字節(jié)數(shù)等于205×154×12。C1碼字的最小距離為12，C2的最小距離為14。對(duì)C1和C2的防誤開銷約為15％，這對(duì)于獲得一個(gè)滿意的數(shù)據(jù)率和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的2級(jí)解碼方案來(lái)說(shuō)均是可接受的。實(shí)際上，基于本發(fā)明，在存儲(chǔ)系統(tǒng)的級(jí)別上，不再需要進(jìn)一步的防誤措施。
圖5是對(duì)圖4一部分放大后的詳細(xì)圖示。圖4中的黑色塊此處被表示為打叉塊。在軌道1上的是第一塊，在軌道2上的是第二塊，以此類推，直至位于軌道12上的第12塊。然后，具有同樣乘積碼格式的下一塊是軌道1的第十三塊。于是，每下一個(gè)塊以及C2碼字中每下一個(gè)碼位的跨軌道的移動(dòng)量是一個(gè)軌道，對(duì)塊中軌道數(shù)目由12取模。所以，實(shí)際上C2碼字延伸至用于此處所考慮數(shù)據(jù)類型(視頻對(duì)音頻)的整個(gè)軌道部分。
該防誤能力對(duì)于隨機(jī)誤差、縱向猝發(fā)誤差和軌道內(nèi)部猝發(fā)誤差而言是足夠的。圖4即能說(shuō)明這一點(diǎn)。帶A代表縱向猝發(fā)誤差帶區(qū)域。帶A沿與磁帶邊完全平行的方向行進(jìn)，它亦平行于相繼軌道的尾部。這意味著，將軌道逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以重新獲得其實(shí)際方向，總是使該帶與磁帶邊沿保持平行。而且，該帶跨磁帶的移動(dòng)總會(huì)導(dǎo)致一種關(guān)于相繼黑色塊的均勻相交類型不論橫向位置如何，總有約4個(gè)黑色塊在一個(gè)帶內(nèi)。當(dāng)然，這個(gè)數(shù)字是與脈沖寬度成比例的，相交類型的均勻性保證了在給定數(shù)量的冗余下所能得到的誤差在防止上的最佳擴(kuò)散。
但是，對(duì)于橫向猝發(fā)誤差的防誤是非均勻的，這在圖4中以帶B表示，帶B與磁帶邊沿不完全平行，而是存在一個(gè)小的傾斜。圖中，傾斜角看起來(lái)僅有幾度(如5°)，但由于軌道的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，再加上其長(zhǎng)度相對(duì)于磁帶寬度的變化，這個(gè)誤差帶B的實(shí)際傾斜幾乎正好與磁帶的縱向方向相垂直。因此，這個(gè)帶與橫向猝發(fā)誤差的位置相對(duì)應(yīng)。于是，在圖中所示情形下，誤差帶B不會(huì)觸及由黑色塊代表的C2碼字，除非C2碼字出現(xiàn)在白色區(qū)域。這對(duì)于所有的具有如所示帶B內(nèi)較窄寬度的帶同樣成立。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這種較窄寬度的情形。圖示的情形意味著各種C2碼字的誤差性能通常被橫向猝發(fā)誤差以非均勻方式加重要么一點(diǎn)沒(méi)有，要么非常嚴(yán)重。由于負(fù)擔(dān)在C2碼字中分配不均，如此地將誤差類型集中于一部分碼字上，使得防誤性能不再最佳。從圖中應(yīng)注意，帶B可平行于自己移動(dòng)，而繼續(xù)保持大致與實(shí)際的磁帶長(zhǎng)度方向正交。還應(yīng)注意到，如果窄帶B的方位改變一點(diǎn)點(diǎn)，同樣的問(wèn)題也將出現(xiàn)，以至于相對(duì)于磁帶的長(zhǎng)度方向，在誤差脈沖相對(duì)于磁帶長(zhǎng)度傾斜的相當(dāng)寬范圍上同樣的問(wèn)題也可能出現(xiàn)。
在這種情況下，圖6給出了基于本發(fā)明的另一種代碼格式。這里，與圖4相同的黑色塊更多地隨機(jī)分布在所示區(qū)域內(nèi)。實(shí)現(xiàn)它的方法之一是，將偶數(shù)序號(hào)軌道在整個(gè)塊的半軌道寬度，即6條軌道上旋轉(zhuǎn)。這相當(dāng)于一個(gè)碼字的每下一個(gè)碼位跨軌道移動(dòng)7條軌道。圖5中，這種修正后的乘積代碼格式的最初6個(gè)塊以陰影線表示。圖4的相同誤差帶A和帶B在圖6中再次被表示出來(lái)，假定在各個(gè)C2碼字上，對(duì)這兩個(gè)帶而言，誤差分布得更加均勻。原因在于，圖4中黑色塊均勻移動(dòng)后的位置，造成了一系列戲劇性的邊翼或光柵的效果，它們?cè)谀承┓较蛏峡梢詡魉?，而在其他方向，至少在那些代表?jīng)常發(fā)生猝發(fā)誤差類型的方向之一上不可傳送。實(shí)際上，隨機(jī)化分布是按一種如圖6例示的整齊方式實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上該圖實(shí)現(xiàn)了在垂直于磁帶長(zhǎng)度的方向上一個(gè)最小的碼位對(duì)碼位的位移。在所示情形中它也實(shí)現(xiàn)了在與C2代碼的磁帶長(zhǎng)度相垂直的方向上，碼字對(duì)碼字最小的位移。
根據(jù)以上所述，C2碼字跨軌道的移動(dòng)有相同值，在圖4中為+1，在圖6中為+7。進(jìn)一步的圖示給出比圖6稍差，但比圖4更好的其他可能的情形。這里，跨軌道的移動(dòng)分別為a.445445445445(非均勻)；圖8給出對(duì)圖6的第一種變化b.555555555555(均勻)圖9給出對(duì)圖的第二種變化在本發(fā)明范圍之中還包括其他許多種組合。這些及其他的在相繼代碼碼位之間的移動(dòng)，可以同樣地以其它方式表述為單獨(dú)軌道沿各自長(zhǎng)度的旋轉(zhuǎn)。這些旋轉(zhuǎn)的某些，從它們的部分，不能以上述形式簡(jiǎn)便表示，但仍在本發(fā)明的范圍及目的范圍之內(nèi)。
圖6a給出基于本發(fā)明的另一種代碼格式。這里，屬于一個(gè)特定的C2碼字的軌道數(shù)目?jī)H為6。這種軌道數(shù)目的減小降低了記錄器的存儲(chǔ)要求，而這分別對(duì)于編碼和解碼是必需的。再一次，跨軌道的移動(dòng)量選擇與軌道數(shù)目互質(zhì)。最佳的數(shù)目為5。這將造成在與圖4相反方向上明顯的“階梯”類型。與圖4截然相反，在連續(xù)的階梯之間沒(méi)有B型間隙(grap)。相繼的階梯會(huì)出現(xiàn)重疊，即下一個(gè)階梯的第一個(gè)碼位位于前一個(gè)階梯最后兩個(gè)梯級(jí)之間。即使如此，這將使來(lái)自跨軌道猝發(fā)脈沖的誤差負(fù)擔(dān)更均勻地在各個(gè)C2碼字中共享。
為了便于更好理解，下文以方程式形式簡(jiǎn)單地進(jìn)行了解釋說(shuō)明。所謂內(nèi)碼限于單個(gè)軌道，而進(jìn)行交織如下內(nèi)碼字由下列碼位組成Codeword(t,s)=Σd=0106Datat,s,d×X(106-d)(t=0..5,s=0..335)]]>其中Datat，s，d為碼位，其位置為軌道數(shù)t，同步塊數(shù)S，數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)d。
最后8個(gè)碼位(d＝99…106)是奇偶位。
該方程式表示其位置為軌道數(shù)t、同步塊數(shù)s的內(nèi)碼字。
內(nèi)糾錯(cuò)代碼的生成多項(xiàng)式如下G(x)=Πi=07(X+αi)]]>另一方面，外碼在六條軌道內(nèi)交織如下一個(gè)外碼字由下列符號(hào)組成Codeword(t,s,d)=Σi=0111DataT,S,D×X(111-i)]]>
(t＝0..5，s＝0..2，d＝0..98)其中，變量i為碼字中碼位的階數(shù)。
T＝(t+5×i)mod6S＝S+3×ID＝dDataT，S，D表示其位置為軌道數(shù)T、同步塊數(shù)S、數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)D的碼位。最后10個(gè)碼位(i＝102……111)為奇偶位。該方程式表示其第一碼位位置為軌道數(shù)t、同步塊數(shù)S、數(shù)據(jù)類型數(shù)d的外碼字。
外糾錯(cuò)碼的生成多項(xiàng)式如下G(x)=Πi=09(X+αi)]]>通過(guò)變化，圖6a也給出一復(fù)合格式。上文討論的代碼被置于塊52中。在記號(hào)54處的帶給出一個(gè)乘積代碼塊序列，它通過(guò)垂直投影于軌道方向而被突出。連續(xù)的C1碼字之間的距離有單倍或兩倍大小。
此外，記號(hào)為50的塊可以疊加到塊52的一部分上；在實(shí)施方案中，它可以覆蓋其少于10％的部分。這種情況下，塊52的待被塊50覆蓋的碼位將同樣設(shè)置為零。這不會(huì)破壞原代碼的格式。塊50的附加信息可涉及非視頻數(shù)據(jù)。塊50的這種格式被放大成圖6b中。如所示，它可能也從屬于圖2的AUX部分這就排除了上述重疊的可能。這樣，軌道數(shù)又等于6，而圖的大小在兩個(gè)方向均放大三倍。黑色矩形有相同的大小，這與圖6和圖6a中的那些相對(duì)應(yīng)。在磁帶斷面邊沿處，那些看上大一些的寬度實(shí)為繪圖軟件造成的假象。對(duì)于AUX部分，存儲(chǔ)要求大約為對(duì)于MAIN部分要求的十分之一。因此，較短的C2碼字長(zhǎng)被選成46個(gè)碼位，而單個(gè)軌道上相繼黑色塊之間的距離僅相當(dāng)于2個(gè)這樣的塊。所以，白色區(qū)域的寬度等于黑色區(qū)域?qū)挾鹊?倍。這種格式通過(guò)提供與如圖6a相同的偏移加以實(shí)現(xiàn)，伴以在格式自身內(nèi)的交織。于是，圖6b的格式可以通過(guò)在圖6a“階梯”之間再放一些“階梯”得到，用于共同使得單個(gè)C2碼字的碼位數(shù)達(dá)到期望的水平，正如圖6a所示情形一樣，跨軌道誤差猝發(fā)的加載分布，將在各個(gè)C2碼字中被均勻共享。
相應(yīng)于圖6a的視頻部分，對(duì)限于單個(gè)軌道內(nèi)的內(nèi)碼來(lái)說(shuō)，附加代碼格式在下面給出一個(gè)內(nèi)碼字由下列碼位組成Codeword(t,s,d)=Σd=0106DataT,S,D×X(106-d)]]>(t＝0…55，S＝0…22)其中，Datat，s，d表示一個(gè)碼位，其位置為軌道數(shù)t、同步塊數(shù)3、數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)d。
最后8個(gè)碼位(d＝99…106)為奇偶位。
該方程式表示其位置為軌道數(shù)t、同步塊數(shù)s的內(nèi)碼字。
內(nèi)糾錯(cuò)碼的生成多項(xiàng)式如下G(x)=Πi=07(X+αi)]]>另一方面，外碼在6條軌道內(nèi)交織如下一個(gè)外碼字由下列符號(hào)組成Codeword(t,d)=Σi=045Datat,s,d×X(45-i)]]>(t＝0…2，d＝0…98)其中，變量i為碼字中碼位的階數(shù)。
T＝(t+3×(imod2)+5×int(i/2))mod6s＝int(i/2)D＝dDataT，S，D指一個(gè)碼位，其位置為軌道數(shù)T、同步塊數(shù)S、數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)D。
最后10個(gè)碼位(1＝36…45)為奇偶位。
該方程表示第一碼位位置為軌道數(shù)t、同步塊數(shù)0、數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)d的外碼字。
外糾錯(cuò)碼的生成多項(xiàng)式如下G(x)=Πi=07(X+αi)]]>圖7表示供本發(fā)明使用的設(shè)備。在該第一實(shí)施方案中，該設(shè)備將處理圖4或6格式的解碼。圖6a格式的處理只需較少的存儲(chǔ)。而且也同樣能夠?qū)D6b的AUX格式進(jìn)行解碼。
為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，此處省略了各種機(jī)電子系統(tǒng)。在對(duì)磁帶20進(jìn)行讀或?qū)懖僮鲿r(shí)，它均被未示出的馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)。磁鼓22繞它的軸24旋轉(zhuǎn)，并裝備了一個(gè)檢測(cè)裝置26，該裝置在全程旋轉(zhuǎn)間隙處給出一個(gè)同步信號(hào)。首先說(shuō)明讀操作。互連件28從四個(gè)磁頭獲得數(shù)據(jù)信號(hào)。由在線26脈沖同步的多路調(diào)制器塊30將恰當(dāng)?shù)拇蓬^輸出互連到C1字解碼器32。首先，C1解碼器包括一個(gè)模擬部件，它同步于圖2中的段首標(biāo)記Pr2，這樣對(duì)從原始磁帶信號(hào)中提取經(jīng)編碼的比特流過(guò)程起作用。其次，對(duì)每個(gè)C1碼字，經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的矩陣乘法運(yùn)算，算得校正碼位。當(dāng)非零的校正碼位表示一個(gè)誤差類型時(shí)，解碼器32執(zhí)行一個(gè)糾錯(cuò)操作。為此，解碼器32具有足夠的中等存儲(chǔ)容量，圖中未示。幾乎普遍地，這足以用來(lái)計(jì)算隨機(jī)誤差。如果發(fā)生猝發(fā)誤差，這通常將導(dǎo)致對(duì)無(wú)法糾正誤差類型的檢測(cè)和作標(biāo)志。隨之而來(lái)的，解多路調(diào)制器34通過(guò)內(nèi)連類型36，將每個(gè)C1碼字的碼位分派至RAM38的12個(gè)RAM扇區(qū)中的一個(gè)，而RAM38被分派給相關(guān)的單個(gè)乘積代碼塊。RAM扇區(qū)可能會(huì)因此包含了圖4所示的所有黑色塊。多路調(diào)制器42隨即將每個(gè)相應(yīng)C2碼字的內(nèi)容送到解碼器44，解碼器44可能經(jīng)輸出46輸出經(jīng)糾正的信息。為了允許糾錯(cuò)最大靈活性，RAM38應(yīng)可容納12條滿存軌道的內(nèi)容。在糾錯(cuò)的執(zhí)行過(guò)程中，RAM應(yīng)該已經(jīng)開始下十二條軌道的輸入，同時(shí)還應(yīng)繼續(xù)前12條軌道的輸出。實(shí)際上，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如果考慮到糾錯(cuò)存取頻率與從磁帶或讀出裝置到用戶的寫入存取頻率相比有所提高的話，那么大約17條軌道的容量就已足夠了。在一個(gè)改進(jìn)型的解碼器中，可以運(yùn)用各種更高級(jí)別的技巧，比如在解碼器44操作之后對(duì)尚未完全解碼的信息改線，使之回到塊32的解碼器部分。不過(guò)這不一定要求較高的存儲(chǔ)容量。如果乘積碼塊的格式不同，圖2中“main”和“Aux”部分的解碼可能基本上同樣地受到影響。對(duì)編碼而言，處理過(guò)程基本上以相反方式進(jìn)行。所以，塊44對(duì)應(yīng)于編碼器，塊42對(duì)應(yīng)于多路解碼器，塊34對(duì)應(yīng)于多路調(diào)制器，塊32對(duì)應(yīng)于編碼器，塊30對(duì)應(yīng)于多路解調(diào)器。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)沿每個(gè)記錄軌道提供定義在第一碼字中的第一字式Reed-Solomon碼以及定義在第二碼字中的第二Reed-Solomon碼、用于旋轉(zhuǎn)磁頭螺旋掃描磁帶記錄的防誤數(shù)據(jù)編碼方法，所說(shuō)第一和第二Reed-Solomon代碼共同構(gòu)成了一種乘積碼格式，其特征在于，提供作為跨多個(gè)軌道碼位序列的每個(gè)第二碼字；同時(shí)提供單個(gè)第二碼字的所說(shuō)碼位，使得在平行于所說(shuō)磁帶長(zhǎng)度的第一方向上以及在垂直于所說(shuō)磁帶長(zhǎng)度的第二方向上相鄰碼位之間基本上相同，每個(gè)第二碼字基本上沿與所說(shuō)記錄有關(guān)的所說(shuō)軌道長(zhǎng)度上延伸。
2.一種在權(quán)利要求1中聲明的方法，其中所說(shuō)的多個(gè)軌道是指相鄰的軌道。
3.一種在權(quán)利要求1或2聲明的方法，同時(shí)沿單個(gè)軌道提供單個(gè)第二碼字的相應(yīng)碼位，使得相鄰碼位之間的位移設(shè)置成基本上相等。
4.一種在權(quán)利要求1、2或3中聲明的方法，同時(shí)對(duì)所說(shuō)的碼位沿所說(shuō)的順序提供一種均勻的碼位至碼位的跨軌道移動(dòng)，該移動(dòng)量與所說(shuō)多個(gè)軌道數(shù)互質(zhì)。
5.一種在權(quán)利要求1～4中任何一條中聲明的方法，用于視頻信息的記錄，其中所說(shuō)均勻的跨軌道的移動(dòng)指在所有第二碼字中是均勻的。
6.一種在權(quán)利要求4中聲明的方法，其中所說(shuō)的跨軌道的移動(dòng)量大于1，且由所說(shuō)多個(gè)軌道數(shù)取模算得。
7.一種在權(quán)利要求6中聲明的方法，其中所說(shuō)的跨軌道的移動(dòng)量小于所說(shuō)多個(gè)軌道數(shù)。
8.一種在權(quán)利要求1～6任何一條中聲明的方法，其中每個(gè)第一碼字與在相應(yīng)的單個(gè)軌道上的一連串相鄰碼位有關(guān)。
9.一種在權(quán)利要求7中聲明的方法，其中，在單個(gè)軌道內(nèi)，相繼的第一碼字被循環(huán)地分派給相應(yīng)的乘積代碼塊，其周長(zhǎng)等于所說(shuō)多個(gè)軌道數(shù)。
10.一種在權(quán)利要求1～8任何一條中聲明的方法，其中所說(shuō)第一和第二Reed-Solomon代碼指在存儲(chǔ)系統(tǒng)級(jí)別上的專門的糾錯(cuò)代碼。
11.一種在權(quán)利要求1～10任何一條中聲明的方法，同時(shí)除了通過(guò)在與此有關(guān)的第二碼字中進(jìn)行均勻的自我交織來(lái)減小為所說(shuō)輔助信息保留的區(qū)域之外，使用與所說(shuō)數(shù)據(jù)相似的格式參數(shù)對(duì)與所說(shuō)多個(gè)軌道有關(guān)的輔助信息進(jìn)行編碼。
12.一種基于權(quán)利要求1～11任何一條的防誤編碼設(shè)備，它擁有一個(gè)給旋轉(zhuǎn)磁頭饋電的輸出，它通過(guò)提供一種如第一碼字中定義的第一字式Reed-Solomon代碼，以及一種如第二碼字中定義的第二Reed-Solomon代碼用于螺旋掃描軌道式記錄，所說(shuō)第一和第二Reed-Solomon代碼共同構(gòu)成乘積碼格式，其特征在于所說(shuō)設(shè)備擁有編碼器裝置用于對(duì)作為跨多個(gè)軌道碼位序列的每個(gè)第二碼字進(jìn)行編碼；還擁有放置裝置，用于在所說(shuō)序列中在與所說(shuō)磁帶長(zhǎng)度平行的第一方向和與所說(shuō)磁帶長(zhǎng)度垂直的第二方向上，將所說(shuō)碼位按碼位至碼位之間位移基本上相等來(lái)放置，它還擁有擴(kuò)展裝置，用于將每個(gè)所說(shuō)第二碼字?jǐn)U展至與所說(shuō)記錄相關(guān)的所說(shuō)軌道長(zhǎng)度基本上相等的尺寸。
13.一種在權(quán)利要求12中聲明的設(shè)備，其中安排所說(shuō)的放置裝置，用于將單個(gè)第二碼字的碼位沿單個(gè)軌道如此放置，使得其相鄰碼位之間的位移基本上相等。
14.一種在權(quán)利要求12或13中聲明的設(shè)備，用于對(duì)視頻信息的記錄，其中所說(shuō)的放置裝置，被安排用于按所說(shuō)順序?qū)⑺f(shuō)碼位作均勻的跨軌道移動(dòng)，該移動(dòng)量與所說(shuō)多個(gè)軌道數(shù)互質(zhì)。
15.一種在權(quán)利要求14中聲明的設(shè)備，其中所說(shuō)均勻的跨軌道的移動(dòng)量大于1，并且對(duì)所說(shuō)多個(gè)軌道數(shù)取模算得。
16.一種在權(quán)利要求12～15任何一條中聲明的設(shè)備，其中所說(shuō)編碼器在單個(gè)軌道內(nèi)循環(huán)地將碼位分配給其周長(zhǎng)等于所說(shuō)多個(gè)軌道數(shù)的相應(yīng)乘積代碼塊。
17.一種在權(quán)利要求12～16任何一條中聲明的設(shè)備，具有附屬的編碼裝置，除通過(guò)在其第二碼字中進(jìn)行均勻的自我交織來(lái)減小為所說(shuō)輔助信息保留的區(qū)域之外，用于使用與所說(shuō)數(shù)據(jù)相似的格式參數(shù)對(duì)屬于所說(shuō)多個(gè)軌道的輔助信息進(jìn)行編碼。
18.一種用于對(duì)數(shù)字化視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行防誤解碼的設(shè)備，具有輸入用來(lái)和對(duì)磁帶信息進(jìn)行螺旋掃描軌道式掃描的旋轉(zhuǎn)磁頭連接，所說(shuō)信息由沿記錄軌道定義于第一碼字中的第一字式Reed-Solomon代碼以及定義于第二碼字中的第二Reed-Solomon代碼予以保護(hù)，所說(shuō)第一和第二Reed-Solomon代碼共同構(gòu)成乘積碼格式，其特征在于該設(shè)備具有解碼裝置，用于對(duì)作為跨多個(gè)軌道放置碼位序列的每個(gè)第二碼字進(jìn)行解碼，同時(shí)，讀取單個(gè)第二碼字的所說(shuō)碼位，在與磁帶長(zhǎng)度方向平行的第一方向和與磁帶長(zhǎng)度垂直的第二方向上相鄰碼位之間具有均勻的碼位至碼位位移，并且沿與所說(shuō)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)有關(guān)的所說(shuō)軌道長(zhǎng)度基本上相等的延伸上讀取每個(gè)第二碼字。
19.一種包含在權(quán)利要求12～18任一條中聲明設(shè)備的數(shù)字式視頻記錄器。
20.一種單一存儲(chǔ)媒介，根據(jù)在權(quán)利要求1～10任一條聲明的方法對(duì)其上的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
21.一種數(shù)字式視頻盒帶，包含在權(quán)利要求20中聲明的媒介。
全文摘要
用于旋轉(zhuǎn)磁頭螺旋掃描磁帶記錄的防誤數(shù)據(jù)編碼。通過(guò)沿每個(gè)記錄軌道提供在第一碼字中定義的第一字式Reed-Solomon代碼，以及定義于第二碼字中的第二Reed-Solomon代碼得以實(shí)現(xiàn)。第一和第二Reed-Solomon代碼共同構(gòu)成一種乘積碼格式。每個(gè)第二碼字均包含跨多個(gè)相鄰軌道的碼位序列。在與磁帶長(zhǎng)度方向相平行和垂直的方向上，單個(gè)第二碼字相鄰的碼位之間具有基本上相等的位移。每個(gè)第二碼字基本上沿與記錄有關(guān)軌道的長(zhǎng)度方向延伸。
文檔編號(hào)H03M13/27GK1145131SQ95192412
公開日1997年3月12日 申請(qǐng)日期1995年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月23日
發(fā)明者A·J·M·丹尼森, A·M·A·里克凱特 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司