專利名稱：用于轉(zhuǎn)換以及解碼數(shù)據(jù)比特流的方法和設(shè)備及信號和記錄載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將二進制信息信號的連續(xù)的用戶字序列的數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換/編碼為受限的二進制信道信號的連續(xù)信道字序列的數(shù)據(jù)比特流的方法和設(shè)備以及涉及用于將受限的二進制信道信號的連續(xù)信道字序列的數(shù)據(jù)比特流解碼為二進制信息信號的連續(xù)的用戶字序列的數(shù)據(jù)比特流的方法和設(shè)備。而且，本發(fā)明涉及在執(zhí)行這樣的方法之后獲得的包含受限的二進制信道信號的數(shù)據(jù)比特流的信號，以及在其中記錄這樣的信號的記錄載體。
在存儲信道的傳統(tǒng)的編碼方案中，糾錯編碼(ECC)以及調(diào)制編碼沒有公共的功能。調(diào)制編碼典型地是游程長度受限(RLL)編碼，特征在于其dk限制，并且設(shè)計用于改善在嚴重的碼間干擾期間比特檢測性能，并且用于使得能夠定時恢復(fù)。ECC碼典型地是(基于字節(jié))里德-索羅門碼，并且必須解決信道的所有錯誤，也就是，因比特檢測過程中的不完整性產(chǎn)生的隨機錯誤，其從信號波形、因磁盤表面上的劃痕、灰塵等的脈沖錯誤得到信道比特流。
隨機錯誤大多數(shù)經(jīng)常采用RLL信道比特流中一個比特距離的轉(zhuǎn)換偏移。因此這樣的錯誤非常局部化并且在解調(diào)之后導(dǎo)致僅有一個(或兩個)錯誤符號(字節(jié))要由ECC解碼器糾正。由ECC解碼器糾正單一錯誤的符號(字節(jié))需要冗余的兩個奇偶符號(字節(jié))。另一方面，在信道比特流一級包括奇偶校驗可產(chǎn)生隨機錯誤的等價錯誤矯正性能，但是更低的系統(tǒng)開銷。
認識到糾錯編碼和調(diào)制編碼的組合在整體效率和性能方面非常有利，并且從那時開始這一主題在編碼著作中非常流行，如Y.Saitoh，I.Ibe，H.Imai，“Peak-Shift and Bit Error-Correctionwith Channel Side Information in Runlength-Limited Sequences(游程長度受限序列中信道端信息的峰值偏移和比特糾錯)”，第十屆應(yīng)用代數(shù)學(xué)，代數(shù)算法和糾錯碼國際研討會，1993年卷AAECC-10，第304-315頁；以及P.Perry，M.-C.Lin，Z.Zhang，“Runlength-Limited Codes for Single Error-Detection with Mixed Type Errors(用于具有混合錯誤類型的單一錯誤檢測的游程長度受限碼)”1998年7月IEEE論文集，信息理論，卷44，第1588-1592頁。
奇偶校驗碼關(guān)注于比特檢測器留下的最顯著的錯誤模式。對于磁記錄信道，如Perry等人(參見上面)報告的奇偶校驗編碼考慮在磁盤上記錄dk比特流的情況。dk比特流在轉(zhuǎn)換的位置上是“1”比特，在別處是“0”比特。磁記錄介質(zhì)信道的一種最顯著的隨機錯誤類型是峰值偏移錯誤，其中“1”比特偏移(向左或右)，以及冒碼和漏碼錯誤，其中“0”變成“1”或者相反。對于光記錄信道，dk比特流通過1T預(yù)編碼器，其是一個以2為模的積分器，生成寫在盤上的RLL比特流。結(jié)果，RLL比特流在標記處(凹處)是“1”比特并且在非標記處(凸處)是“0”比特。在光記錄中，最顯著的隨機錯誤是轉(zhuǎn)換偏移，導(dǎo)致在轉(zhuǎn)換的左邊和右邊的游程長度分別變得一個(或多個)比特更長和更短。因dk比特流和RLL比特流之間的1T預(yù)編碼器，RLL比特流中的轉(zhuǎn)換錯誤與dk比特流中的峰值偏移錯誤相同。
由Perry等人(參見上面)描述了具有錯誤檢測或錯誤糾正功能的RLL編碼方案來自RLL編碼器的信道比特流解析成固定長度的信息段。在每對信息段之間，插入奇偶塊。信息段與后續(xù)奇偶塊組合稱為代碼段。通過構(gòu)造，這個代碼方案(以后稱為解析方案)是系統(tǒng)類型的，也就是，信息部分從奇偶部分分離出來。需要滿足下列特性奇偶塊和前面以及后續(xù)信息段的串聯(lián)不違反RLL限制；并且奇偶塊必須能夠通過奇偶校驗限制進行錯誤控制，對于每個代碼段必須有預(yù)定值。
Perry等人(參見上面)認為磁記錄信道的混合類型錯誤，就是錯誤可以是單一比特偏移錯誤，或者漏碼或冒碼錯誤。他們顯示為檢測單一的混合類型錯誤，需要具有長度2d+3的信道比特的奇偶塊。
解析方案的主要優(yōu)點是其簡單以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。按用戶比特測量的用于檢測單一錯誤的系統(tǒng)開銷等于(2d+3)R，R是RLL碼的速率。通過使用由Saitoh等人(參見上面)公開的信道端信息執(zhí)行錯誤的定位。與等于兩個奇偶字節(jié)的標準ECC的隨機錯誤糾正所需的系統(tǒng)開銷相比，解析方案需要大約少因數(shù)為4.5的系統(tǒng)開銷。
串聯(lián)的奇偶校驗編碼是具有錯誤檢測或錯誤糾正能力的另一個RLL編碼方案。在下列文獻中對其有描述S.Gopalaswamy，J.Bergmans“Modified Target and Concatenated Coding for d＝1 ConstrainedMagnetic Recording Channels(用于d＝1限制的磁記錄信道的修改的目標和串聯(lián)碼)”，2000年6月18-22日，美國新奧爾良，IEEE國際通信會議會議錄，第89-93頁；H.Sawaguchi，M.Kondou，N.Kobayashi，S.Mita，“Concatenated Error Correction Coding forHigh-Order PRML Channels(用于高階PRML信道的串聯(lián)糾錯碼)”1998年Globecom會議錄，悉尼，第2694-2699頁；以及H.Sawaguchi，S.Mita，“Soft-output Decoding for Concatenated Error Correction inHigh-Order PRML Channels(用于高階PRML信道的串聯(lián)糾錯的軟輸出解碼)”，1999年6月6-10日，加拿大，范庫弗峰，IEEE國際通信會議會議錄，第1632-1637頁。
這個方案考慮用標準RLL編碼器編碼的用戶數(shù)據(jù)段。對于每個編碼段，計算奇偶校驗值。奇偶校驗比特是單獨RLL編碼的并且附加在段的RLL信道比特流后，其后編碼下一段。串聯(lián)奇偶校驗碼方案(后面稱為串聯(lián)方案)的主要優(yōu)點是其效率奇偶校驗比特要求1/Cd，k信道比特，Cd，k是(d，k)的容量-限制的序列。例如，對于速率R≈0.5的d＝2 RLL碼，與Perry等人(參見上面)的解析方案相比，每個奇偶校驗比特實現(xiàn)因數(shù)為3.5的效率增加。
但是，有兩個缺點。首先，不可能從信道比特流直接檢查奇偶校驗限制；代替的，在可以檢查出信道比特流的用戶數(shù)據(jù)部分的奇偶校驗限制的任何沖突之前，必須首先解調(diào)對應(yīng)于奇偶校驗比特的信道比特。其次，對應(yīng)于奇偶校驗比特的信道比特流部分不受奇偶校驗的保護。在這一部分發(fā)生信道錯誤的情況下，錯誤的奇偶校驗比特將被解調(diào)，并且其將導(dǎo)致在信道的比特流的用戶數(shù)據(jù)部分中不想要的糾正。因此，因奇偶校驗比特不受奇偶校驗的保護，有錯誤傳播的可能性。
因此本發(fā)明的一個目的是改進調(diào)制碼的錯誤檢測/糾正特性。
通過提供一種用于將二進制信息信號的連續(xù)用戶字序列的數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為通過信道傳輸?shù)氖芟薜亩M制信道信號的連續(xù)信道字序列的數(shù)據(jù)比特流的方法實現(xiàn)了這一目的，其中
a)所述二進制信息信號和/或所述受限的二進制信道信號被分成信道信號段，稱為奇偶校驗段，其中每個所述奇偶校驗段分成第一部分和第二部分。
b)利用來自一個或多個信道碼的第一組的代碼獲得所述第一部分，所述第一組包括第一種類型的信道代碼，以及c)利用來自一個或多個信道碼的第二組的代碼獲得所述第二部分，所述第二組包括至少一個設(shè)計作為奇偶校驗使能碼用于實現(xiàn)加在所述奇偶校驗段上的預(yù)定奇偶校驗限制的第二種類型的信道代碼，其中所述奇偶校驗限制與所述信道的預(yù)定錯誤事件相關(guān)。
應(yīng)該指出術(shù)語“組...代碼”用于最廣泛的意義，也就是這樣的組可僅由一個代碼組成或這樣的組由多個代碼組成。
通過提供相應(yīng)的設(shè)備用于根據(jù)執(zhí)行這樣的方法的權(quán)利要求14或15將二進制信息信號的連續(xù)用戶字序列的數(shù)據(jù)比特流編碼成受限的二進制信道信號的連續(xù)信道字序列的數(shù)據(jù)比特流來進一步實現(xiàn)目的。
通過提供包括在執(zhí)行這樣的方法之后獲得的受限的二進制信道信號的數(shù)據(jù)比特流的信號進一步實現(xiàn)目的。
通過提供在其中在軌道中記錄這樣的信號的記錄載體進一步實現(xiàn)這一目的，其中信息模式表示信號部分，信息模式包括第一和第二部分，在軌道的方向交替，第一部分提出可檢測屬性并且第二部分提出區(qū)別于第一部分屬性的可檢測屬性，并且具有第一屬性的部分表示具有第一個邏輯值的比特單元并且具有第二屬性的部分表示具有第二個邏輯值的比特單元。
通過提供用于將受限的二進制信道信號的連續(xù)信道字序列的數(shù)據(jù)比特流解碼為二進制信息信號的連續(xù)的用戶字序列的數(shù)據(jù)比特流的方法進一步實現(xiàn)目的，所述方法包括將這樣的信號轉(zhuǎn)換成具有第一或第二個值的比特的比特串的步驟，所述信號包括長度為m的信道字，其中m等于m1或m等于m2或m等于m3，所述比特串包括n比特信息字。
應(yīng)該指出在本發(fā)明的最一般的形式中，用于不同信道碼的信息字的長度彼此可以不同。
通過提供用于根據(jù)適合于上述編碼/轉(zhuǎn)換方法的權(quán)利要求20或21將受限的二進制信道信號的數(shù)據(jù)比特流解碼成二進制信息信號的數(shù)據(jù)比特流的方法，進一步實現(xiàn)目的。
通過提供用于根據(jù)權(quán)利要求26或27將受限的二進制信道信號的連續(xù)信道字序列的數(shù)據(jù)比特流解碼為二進制信息信號的連續(xù)的用戶字序列的數(shù)據(jù)比特流的方法進一步實現(xiàn)目的。
根據(jù)本發(fā)明提出了一種基于游程長度受限(RLL)調(diào)制碼組合的替代的奇偶校驗碼方案。這種編碼方案將錯誤控制與RLL調(diào)制碼組合。這樣的編碼方案稱為“組合碼”。其利用組合的RLL碼，類似于在W.Coene，“Combi-Codes for DC-Free Runlength-Limited Coding(用于DC-Free游程長度受限碼的組合碼)”，2000年11月IEEE，論文集，Cons.電子卷46，第1082-1087頁的DC-free RLL碼的框架中介紹的組合碼方案。
本發(fā)明的主要思想是將第一種類型的信道碼，也就是標準碼，特別主要是RLL碼與設(shè)計作為奇偶校驗使能碼，也就是允許實現(xiàn)加在信道信號上的預(yù)定奇偶校驗限制的碼的第二種類型的信道碼，特別是RLL碼一起使用。因此，這個限制稱為預(yù)定錯誤事件。
奇偶校驗使能碼用于將代碼段的奇偶限制設(shè)置為預(yù)定值。
因此，奇偶校驗限制集成到信道碼中形成集成的奇偶校驗碼，與解析方案和串聯(lián)方案的技術(shù)發(fā)展水平相反。這一集成實現(xiàn)了高的編碼效率，并且能夠避免錯誤傳播并且因此改進了錯誤糾正/檢測碼的特性。
優(yōu)選的，為DC控制的目的，使用第三個碼，替換碼。
因此，提供優(yōu)選的編碼方法，其中a)所述二進制信息信號和/或所述受限的二進制信道信號被根據(jù)第一種劃分過程劃分成第一種類型的信道信號段并且被根據(jù)第二種劃分過程劃分成第二種類型的信道信號段，成為所述的奇偶校驗段，兩個劃分過程包括組成信道碼的重復(fù)方案。
b)利用第一組信道碼獲得所述第一種類型的信道信號段，所述第一組還包括第三種類型的信道碼，其中b1)所述第一種類型的信道碼用于將所述用戶字的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換為所述信道字的數(shù)據(jù)比特并且
b2)所述第三種類型的信道碼用于將所述用戶字的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換為所述信道字的數(shù)據(jù)比特以及用于在所述受限二進制信道信號上實現(xiàn)DC控制，c)利用所述的第二組信道碼獲得所述第二種類型的信道信號段，所述第二組包括所述第一組信道碼以及所述至少一個第二種類型的信道碼，并且d)根據(jù)所述的重復(fù)方案將與所述第一種類型信道信號段相關(guān)的所述用戶字的數(shù)據(jù)比特與所述第二種類型的信道碼一起編碼。
而且，提供根據(jù)權(quán)利要求16的對應(yīng)設(shè)備，根據(jù)權(quán)利要求25的用于解碼的對應(yīng)方法以及根據(jù)權(quán)利要求28用于解碼的對應(yīng)設(shè)備。
所有三種類型的碼一起構(gòu)造，因此這些碼的信道字自由地串聯(lián)。重復(fù)方案指示無論何時第二種類型信道信號段的一個中的一個用戶字必須與第二種類型(Cpc)的一個信道碼一起編碼。通過組合碼的奇偶校驗碼合并了兩種其它方案的優(yōu)點，也就是簡單性、高編碼效率以及無錯誤傳播。
有利的，單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤(SBTSE)情況下糾錯所需的系統(tǒng)開銷通過本發(fā)明提出的方案可以減少到單一比特。
利用組合碼的奇偶校驗碼產(chǎn)生與串聯(lián)方案類似的高效率，但是避免了所有的上述缺點。對于應(yīng)用的例子，其重點在單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤是主要的錯誤模式的光記錄。
在所附的權(quán)利要求中定義了其他的有利改進。參考附圖并且參考下文中描述的實施方案，本發(fā)明的這些以及其他方面顯而易見并且可以被說明。其中

圖1顯示由M用戶字組成的代碼段的結(jié)構(gòu)，用于用戶字1到M-1的“標準”信道碼Cst，以及用于用戶字M的“奇偶校驗使能”碼Cpc；圖2顯示分級的奇偶校驗碼方案(具有兩級結(jié)構(gòu))；圖3顯示替換碼Csub以及奇偶校驗使能碼Cpc的重復(fù)方案；圖4顯示說明奇偶校驗p2的(d＝2，k＝10)的信道字的扇出的第一個表。
圖5顯示說明奇偶校驗p2的(d＝1，k＝8)的信道字的扇出的第二個表。
圖6顯示說明奇偶校驗p4的(d＝2，k＝10)的信道字的扇出的第三個表。
圖7顯示對于d＝2，k＝10編碼的各種檢測器的比特錯誤率性能；p2方案用于SBTSE檢測，與游程長度推遲檢測(RPD)比特檢測器級聯(lián)；相位錯誤(p2-P)和局部可能性(p2-L)用做信道端信息；并且圖8顯示對于d＝2，k＝10編碼的各種檢測器的比特錯誤率性能；p2-方案和p4-方案用于奇偶校驗解碼，與維特比比特檢測器級聯(lián)；僅局部可能性用做信道端信息。
下面描述與組合代碼一起的奇偶校驗碼的一般概念。
與合并在這里做參考的Perry等人編碼方案(參見上面)類似，本發(fā)明建議在信道比特流中識別代碼段，但是在我們的情況下代碼段定義為對應(yīng)于M用戶字序列的信道比特流的一部分(如果ECC基于字節(jié)則其通常是字節(jié))。對于每個代碼段，本發(fā)明想要實現(xiàn)應(yīng)用于該代碼段的dk限制的信道比特流的一個或一組奇偶校驗條件。
下面，重點在單一類型的比特錯誤的奇偶校驗。
圖1顯示代碼段1的結(jié)構(gòu)，稱為奇偶校驗段，包括二進制信息信號BIS的連續(xù)用戶字2序列的數(shù)據(jù)比特流。奇偶校驗段1劃分為第一部分S1和第二部分S2。
數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為受限二進制信道信號CBCS的連續(xù)信道字3序列的數(shù)據(jù)比特流。根據(jù)本發(fā)明的方案涉及至少兩個信道碼Cst、Cpc，兩者將完整的用戶字2映射成相應(yīng)的信道字3。由Cst表示的第一個碼是“標準”RLL代碼，并且設(shè)計為具有高編碼效率。所有用戶字2，除了最后一個，都用代碼CstRLL編碼進具有長度Nst的信道比特的信道字3。因此，獲得奇偶校驗段1的第一部分S1。奇偶校驗段1的第二部分S2通過特殊碼，也就是由Cpc表示的奇偶校驗使能碼獲得。這個代碼僅用于奇偶校驗段1的最后一個用戶字2。因此，第二段S2僅包括一個信道字。Cpc的信道字3具有長度Npc的信道比特。
代碼Cpc將用戶字2映射為來自一組信道字3的一個字的信道字3。信道字3組對于需要滿足的每個奇偶校驗條件包括至少兩個信道字3。選擇要編碼的實際信道字3目標在于將完整代碼段1的奇偶校驗條件設(shè)置為預(yù)定值。
下面描述奇偶校驗編碼的分級方案；其用于不止單一類型的比特錯誤。
通常，在比特檢測時生成的比特錯誤不是單一類型。圖1的方案僅解決最顯著的比特錯誤模式。在用于奇偶校驗編碼分級方案中，本發(fā)明解決一組主要的錯誤事件，并且根據(jù)發(fā)生的可能性將其排序。例如，在d＝2 RLL編碼中，由游程長度推遲比特檢測器(見例如EP 0 885499 A2；以及T.Nakagawa，H.Ino和Y.Shimpuku，“A Simple DetectionMethod for DLL Codes(Run detector)(用于DLL碼的簡單檢測方法(游程檢測器)”，IEEE1997年9月，磁學(xué)會刊，卷33，第3262-3264頁，都合并在這里供參考)留下的最顯著的錯誤模式是-單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤，以及-偏移的3T(最小游程長度)錯誤。
圖2顯示分級奇偶校驗編碼方案。為簡單起見，考慮最可能和第二可能錯誤事件的這種情況。對于兩種類型的錯誤事件可以設(shè)計奇偶校驗條件，并且可以分別構(gòu)建相關(guān)的奇偶校驗使能碼Cpc，1和Cpc，2、Cpc，1和Cpc，2表示對于最顯著以及第二顯著類型錯誤事件的奇偶校驗使能碼；沒有碼指示的用戶字2將與“標準”碼Cst一起編碼。因為第二種錯誤模式的概率可能(很)低于第一種錯誤模式，希望在較短的段4上應(yīng)用奇偶校驗條件(1)而不是在較長的段5上應(yīng)用奇偶校驗條件(2)。因此，定義了奇偶校驗段的分級，一級由Cpc，1保護，并且第二級由Cpc，2保護。在圖2中顯示了這樣的兩級分級方案。級(2)的段5由級(1)的多個段4組成，之后串聯(lián)用于由第二個奇偶校驗碼Cpc，2編碼的字節(jié)的信道字3。
依賴于Cpc，1和Cpc，2的奇偶校驗條件設(shè)計出各種解碼策略。如果兩個奇偶校驗條件是正交的，則解碼順序沒有關(guān)系。如果它們不是正交的(象本發(fā)明中描述的奇偶校驗p2和p4)，則在級(2)的段5上解碼奇偶校驗碼Cpc，2之前，先對級(1)的每個段4解碼奇偶校驗碼Cpc，1很有利。更復(fù)雜的解碼策略也可能并且在所附的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
下面描述用于檢測單一單比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤(SBTSE)的奇偶校驗值。首先描述沒有DC控制的方案。
首先，描述沒有DC控制的情況以便簡化討論。在下面一節(jié)，將討論DC控制和奇偶校驗編碼的組合。為檢測單一單比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤(SBTSE)，建議使用在N信道比特bi的代碼段上定義的值p2作為奇偶校驗條件(在dk符號中，‘1’-s指示轉(zhuǎn)換)p2=mod[Σi=0N-1ibi,2].----(1)]]>可以很容易地看到p2等于以2為模在奇數(shù)比特位置上轉(zhuǎn)換的數(shù)量。作為慣例，代碼段的第一個比特定義為具有索引‘0’。在編碼器，對于每個代碼段，p2定義為具有預(yù)定值，比方說0。對于完整代碼段的p2的值是第一個M-1信道字對p2的貢獻加上最后(M-th)信道字對p2的貢獻。因此，通過對奇偶校驗使能碼Cpc(用于最后(M-th)個用戶字)選擇信道字對于整個代碼段p2的值可以為零。
下面將演示這種奇偶校驗條件的錯誤檢測能力。假設(shè)在比特檢測過程中在最初(在編碼器端)奇數(shù)索引的轉(zhuǎn)換處發(fā)生單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤，因此現(xiàn)在檢測為偶數(shù)索引的。然后，奇數(shù)索引的轉(zhuǎn)換的數(shù)量(N0)減1，并且因此偶數(shù)索引的轉(zhuǎn)換的數(shù)量(Nc)加1。如果錯誤轉(zhuǎn)換最初是偶數(shù)索引的，則情況相反。在這樣檢測的比特流上奇偶校驗條件p2的估計將為代碼段生成p2＝1，這是一個錯誤標記，指示發(fā)生了錯誤。但是，沒有關(guān)于偏移轉(zhuǎn)換的位置的指示。為了定位錯誤，如下面所討論的可以使用信道端信息。
還應(yīng)該指出在比特檢測期間發(fā)生兩個轉(zhuǎn)換偏移錯誤的情況下，奇偶校驗產(chǎn)生p2＝0，因此沒有檢測到錯誤。但是，出現(xiàn)兩個這樣的錯誤的可能性基本上低于單一錯誤事件的可能性。
下面描述奇偶校驗段中信道字Cpc的位置的效果，也就是，字的第一個比特是否位于偶數(shù)索引或奇數(shù)索引的位置。奇偶校驗碼Cpc(對于SBTSE)有(至少)一組兩個信道字，對于每個用戶字由W1和W2表示。用b1i和b2i表示這兩個字的dk信道比特。字的長度等于Npc信道比特。這些字必須對奇偶校驗值有相反的貢獻。這些貢獻依賴于Cpc的信道字是否在代碼段的偶數(shù)索引或奇數(shù)索引比特位置開始，并且其由下面給出p2,EWj=mod[Σi=0Npc-1ibij,2],---(2)]]>以及p2,0Wj=mod[Σi=0Npc-1(i+1)bij,2].----(3)]]>顯然，在偶數(shù)索引或奇數(shù)索引比特位置開始的字的奇偶校驗貢獻由下式相關(guān)p2,0Wj=mod[p2,EWj+pWj,2],----(4)]]>其中 是信道字Wj的奇偶性，定義為pWj=mod[Σi=0Npc-1bij,2],----(5)]]>對于格式中固定長度的代碼段，單一Cpc碼(其第一個比特總是或者位于偶數(shù)或者位于奇數(shù)位置)足夠了。但是，在代碼段長度變化的情況下，會發(fā)生在偶數(shù)和奇數(shù)的第一個比特位置都需要代碼Cpc。兩個分離的代碼用于這個目的，一個用于 ，并且另一個用于 。如果包括一個額外的設(shè)計標準，則這兩個代碼可以融合為單一的代碼Cpc。這樣，代碼Cpc變得獨立于奇偶校驗段中其字的第一個比特的索引。額外的設(shè)計標準是屬于相同用戶字的代碼Cpc的兩個字有相同的奇偶值，除了對奇偶校驗值的相反貢獻之外。在這樣的情況下，代碼段中的信道字Wj的第一個比特是在偶數(shù)或者奇數(shù)位置變得不相關(guān)?？梢栽谄鏀?shù)(nj0)和偶數(shù)(njE)位置，根據(jù)每個字的轉(zhuǎn)換數(shù)量規(guī)定代碼Cpc的字對的信道字的特征，由下式給出 以及 利用這些參數(shù)，奇偶性以及奇偶檢測值導(dǎo)致pWj=mod[nEj+n0j,2],----(8)]]>p2,EWJ=n0j,----(9)]]>p2,0Wj=nEj.----(10)]]>對于代碼Cpc的融合版本，每個字對的兩個信道字必須具有相反的奇偶校驗值，并且因此根據(jù)等式(9)和(10)，njE和nj0有相反的值，并且作為結(jié)果其有來自等式(8)的相同的奇偶性?？紤]到組合碼對于DC控制有替換代碼，后者的特性是方便的，如下面一節(jié)所討論的。
下面描述具有DC控制的方案，為此參考圖3。圖3顯示了二進制信息信號BIS的連續(xù)用戶字2的序列。這個序列，在信道端有受限的二進制信號的連續(xù)信道字的序列作為對應(yīng)物，根據(jù)第一劃分過程被劃分為第一種類型的信道信號段6并且根據(jù)第二種劃分過程被劃分為第二種類型的信道信號段7，也就是奇偶校驗段。兩種劃分過程構(gòu)成了信道碼Csub、Cpc以及Cst(未示出)的重復(fù)方案。
通過組合碼利用主碼或標準碼Cst，以及如Coene中所述的替換碼Csub可以實現(xiàn)DC控制，“Combi-Codes for DC-Free Runlength-LimitedCoding(用于無DC的游程長度受限編碼的組合碼)”(參見上面)合并在這里供參考。對于p2奇偶校驗碼，組合碼需要處理第三種類型的碼，奇偶校驗使能碼Cpc。Csub和Cpc的重復(fù)方案不需要相同例如，DC控制可能比奇偶校驗控制需要的更頻繁，并且重復(fù)方案甚至可以是不規(guī)則的，代替周期性的。
圖3顯示了Cpc和Csub具有不同的重復(fù)頻率的典型的方案。具有DC控制的每個段，稱為DC段6，包括恰好一個要用替換碼Csub編碼的用戶字2以及多個(可能是零)要用與替換碼Csub不同的代碼編碼的用戶字2。DC段6例如以與替換碼Csub一起編碼的用戶字2開始。具有奇偶校驗特性的每個段，稱為奇偶校驗段7，包括至少一個要用奇偶校驗使能碼Cpc編碼的用戶字2以及多個(可能是零)不用奇偶校驗使能碼Cpc編碼的用戶字2。奇偶校驗段7例如以要用奇偶校驗使能碼Cpc編碼的用戶字結(jié)束。
下面描述如果對于p2替換碼Csub要與奇偶校驗使能碼Cpc組合，則加在替換碼Csub上的額外要求。在組合碼的最初提議中，僅在Coene中描述了DC控制，“Combi-Codes for DC-Free Runlength-LimitedCoding(用于無DC的游程長度受限編碼的組合碼)”(參見上面)替換碼Csub具有這樣的特性，即對于每個用戶字2，有具有相反的奇偶性并且在滑動塊代碼的有限狀態(tài)機(FSM)中具有相同的下一狀態(tài)的至少兩個信道字。
對于用奇偶校驗碼Cpc擴展的組合碼，加上額外的限制代碼字Csub應(yīng)該具有相同的奇偶校驗值。利用這個額外的特性，組合碼的編碼策略可以如下首先，根據(jù)其重復(fù)方案，并且利用信道字Csub對奇偶校驗值的貢獻的知識(通過獨立于為Csub選擇的兩個字構(gòu)建相同的)選擇信道字Cpc。
接著，應(yīng)用為Csub選擇的信道字的DC控制，可能利用預(yù)測未來，組合決策樹中的后續(xù)決定。
應(yīng)該指出信道字的奇偶校驗貢獻依賴于其第一個比特的比特位置(偶數(shù)或奇數(shù)索引的位置)。在一般的重復(fù)方案中，字Csub可以位于兩種類型的位置。因此，要求構(gòu)建兩種版本的Csub碼-對于偶數(shù)位置，對于每個字對CEsub的兩個信道字需要保持njO固定，并且-對于C0sub，在奇數(shù)位置，需要保持njE固定。
總之，對于具有SBTSE奇偶校驗和DC控制的組合碼，除了標準碼還需要三種代碼。對于每個用戶字每個額外的代碼有一個字對。對于替換代碼的字對的兩個信道字，需要字分別具有與奇偶性njE+nj0相反的值，并且分別對于CEsub和C0sub的nj0或njE相同的值。對于(融合版本)奇偶校驗碼Cpc，同時需要與奇偶性njE+nj0相同的值以及nj0和njE相反的值。
下面描述對(d＝2，k＝10)RLL限制的具有奇偶校驗p2的代碼設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，設(shè)計了對于類似EFM的RLL限制(d＝2，k＝10)的具有p2奇偶校驗的代碼。用戶字是8比特長(面向字節(jié)的代碼)，并且對于Cst、CE，0sub和Cpc的信道字分別具有長度15、17和17個信道比特。對于代碼構(gòu)建，使用與用于EFMCC組合碼相同的近似特征向量以及相同的6狀態(tài)有限狀態(tài)機(FSM)，其在Coene的“Combi-Codes for DC-Free Runlength-Limited Coding(用于無DC的游程長度受限編碼的組合碼)”(參見上面)被論述。
原則上，對于奇偶校驗使能碼Cpc不需要對替換碼Csub基本的相同的下一狀態(tài)特性。盡管如此，這個特性還是被用于Cpc，因為其對給定的用戶字序列導(dǎo)致了確定性的編碼路徑。注意利用這個額外的特性，奇偶校驗使能碼也可用于另一個字而不是奇偶校驗段中的最后一個用戶字。根據(jù)圖4在表1中與每個狀態(tài)的扇出一起，給出了FSM的狀態(tài)描述。扇出是離開一個狀態(tài)的字的所有數(shù)量。對于除標準碼Cst的所有代碼，扇出指信道字對。
下面描述對于(d＝1，k＝8)的RLL限制的奇偶校驗p2的代碼設(shè)計。
滿足如p2的二進制奇偶校驗的系統(tǒng)開銷是一個用戶比特，并且相等的，需要 信道比特，其中C是RLL代碼的容量。對于d＝2，對p2需要兩個信道比特的系統(tǒng)開銷。對于d＝1，Cd＝1＝0.6942，因為 所以應(yīng)用相同的系統(tǒng)開銷。但是，后者的關(guān)系還指示1.5信道比特的最小系統(tǒng)開銷是可行的。這樣的系統(tǒng)開銷可以利用在J.J.Ashley和B.H.Marcus，“Time-Varying Encoders for ConstrainedSystemsAn Approach to Limiting Error Propagation(用于受限系統(tǒng)的時間變化編碼器限制錯誤傳播的方法)”，2000年5月，IEEE，信息理論論文集，卷46，第1038-1043頁中描述的時間變化編碼器實現(xiàn)，合并在這里供參考，對于d＝1考慮到DC控制的組合碼的有效實現(xiàn)，其等價于在Coene的“Combi-Codes for DC-Free Runlength-LimitedCoding(用于無DC的游程長度受限編碼的組合碼)”(參見上面)應(yīng)用的部分比特的實際使用。
時間變化編碼器的缺點是，對于編碼器的每個階段，需要單獨的代碼。僅對于DC控制的情況，需要一組四個碼，并且對于奇偶校驗p2，還需要設(shè)計額外的一組兩個碼。作為替代，可能將p2的替換碼Csub的DC控制功能和奇偶校驗使能碼Cpc的功能組合成單一的‘聯(lián)合’碼，由Csub-pc表示，需要3個信道比特的聯(lián)合系統(tǒng)開銷，接近奇偶性控制和奇偶校驗控制兩者的最小系統(tǒng)開銷。對于每個字節(jié)，聯(lián)合碼有一組四個信道字，兩兩有相反的奇偶性，并且兩兩對奇偶校驗p2有相反的貢獻。對于d＝1，k＝8，利用具有8-12映射的標準碼Cst，以及具有8-15映射的聯(lián)合碼Csub-pc設(shè)計組合碼。在碼設(shè)計中使用的大致特征向量是v(d＝1，k＝8)＝{2，3，3，3，2，2，2，2，1)。在狀態(tài)合并后，獲得4狀態(tài)FSM，如根據(jù)圖5的表2所描述的。
下面描述用于檢測在相同的方向上偏移的一個或兩個單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤(SBTSE)的奇偶校驗值。首先描述沒有DC控制的方案。
如另一種奇偶校驗條件，建議使用在N信道比特bi(在dk符號中)的代碼段上定義的值p4p4=mod[Σi=0N-1ibi,4].----(11)]]>p4奇偶校驗有兩個用戶比特的系統(tǒng)開銷。需要奇偶校驗使能碼Cpc’其中字節(jié)可以映射為來自信道字的四位字節(jié)的信道字。來自信道字的四位字節(jié)的每個字對奇偶校驗p4的值有不同的貢獻。在奇偶校驗代碼段中，僅有最后一個用戶字與奇偶校驗使能碼Cpc一起編碼。從信道字的四位字節(jié)中為段的最后一個用戶字正確選擇信道字，允許實現(xiàn)奇偶校驗條件p4的預(yù)定值，對該段，比方說零。
在如檢測的RLL比特流中不同類型的錯誤將導(dǎo)致如下的p4的不同值一個單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤將導(dǎo)致值p4＝1或p4＝3(＝-1)，分別依賴于轉(zhuǎn)換是向右還是向左偏移。檢測的值p4＝2(＝-2)指示兩個轉(zhuǎn)換在相同的方向上偏移了一個單一比特的距離。對于d＝2 RLL碼的情況，后面的錯誤事件幾乎肯定涉及偏移的最小游程長度(3T)。
注意，在p4＝2的情況下，從奇偶校驗的值不能確定兩個轉(zhuǎn)換的偏移方向。奇偶校驗值p4＝±1理論上也可以由所有的在相同方向上的三個同時的轉(zhuǎn)換偏移造成，但是實際上發(fā)生這個的可能性是可以忽略的。
類似于對p2，描述奇偶校驗碼Cpc如何可以獨立于奇偶校驗段中其字的第一個比特的索引。對于給定用戶字的四個可允許的信道字的信道字由W0、W1、W2和W3表示。bij，j＝0，...，3表示這四個字的dk信道比特。這些字的每個的長度等于Npc信道比特。四位字節(jié)的四個字的順序可以總安排如下mod[Σi=0Npc-1ibij,4]=j,j=0,...;3.----(12)]]>類似于對p2的情況，當奇偶校驗段的長度固定時，單一Cpc碼(其信道字的第一個比特總是位于具有固定相位的位置，其是位置模4的索引)足夠了。但是，在代碼段的長度變化的情況下，會出現(xiàn)對于第一個比特位置的所有相位0、π/2、π和3π/2需要不同的代碼Cpc。
利用額外的設(shè)計標準，這四個代碼可以融合成單一的代碼Cpc。在代碼Cpc的信道字W0、W1、W2和W3的第一個比特處從一個相位向另一個可能相位的改變導(dǎo)致等式(12)的和中修改的自變量，在這個范圍內(nèi)，因數(shù)i變?yōu)閕+1或i+2或i+3或僅保持等于i。相位的這些改變的每個在如下條件下在等式(12)上沒有任何影響(對于給定用戶字的四個信道字)mod[Σi=0Npc-1bik,4]=mod[Σi=0Npc-1bji,4],∀k,l=0,...,3.----(13)]]>這暗示值對應(yīng)于一個用戶字， 獨立于每個字四位字節(jié)的字的字索引1。利用前面的條件，可以構(gòu)建奇偶校驗p4的單一(融合版本)的代碼Cpc。應(yīng)該指出因為等式(13)，四位字節(jié)的四個字也有相同的奇偶性。
下面描述具有DC控制的方案。
如連同具有DC控制的p2奇偶校驗所解釋的，考慮使用三個代碼，標準碼Cst、用于DC控制的替換碼Csub、以及用于奇偶校驗p4的奇偶校驗使能碼Cpc。還考慮圖3的規(guī)則的重復(fù)方案，對于Cpc和Csub具有可能的不同重復(fù)頻率。替換碼的兩個信道字的特征在于兩個字有相反的奇偶性，并且導(dǎo)致在調(diào)制碼中有限狀態(tài)機中相同的下一狀態(tài)。
類似于對于p2的情況，對給定相位j＝0，...，3，Csub的兩個代碼字應(yīng)對奇偶校驗值p4有相同的貢獻，所述相位是在奇偶校驗代碼段中信道字Csub的第一個比特的相位。該相位是確定的摸4。如果bsub，1i，j和bsub，2i，j表示替換碼Csub的字對的兩個信道字W1sub和W2sub的第i個信道比特，其第一個比特位于相位j，則后者的條件可以寫成mod[Σi(i+j)bisub,1,4]=mod[Σi(i+j)bisub,2,4].----(14)]]>對于兩個或更多相位不能同時實現(xiàn)這個要求，因為替換碼的字具有相反的奇偶性。因此，對于替換碼的信道字的第一個比特的每個可能的相位j，設(shè)計對于每個用戶字具有信道字W1，jsub和W2，jsub的單獨的代碼Csubj。
下面描述對于(d＝2，k＝10)的RLL限制的具有奇偶校驗p4的代碼設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計了對于類似EFM RLL限制(d＝2，k＝10)的p4奇偶校驗的代碼?？紤]了對于信道字的第一個比特位置的四個可能的相位需要的替換碼的四個變體。用戶字8比特長，并且對于Cst、Csub0，1，2，3和Cpc的信道字分別長度為15、17和19信道比特。
對于代碼的構(gòu)建，如對p2一樣使用相同的近似特征向量；對6狀態(tài)有限狀態(tài)機(FSM)的狀態(tài)描述與用于根據(jù)圖4的表1中設(shè)計的代碼稍微有不同，其與在Coene的，“Combi-Codes for DC-FreeRunlength-Limited Coding(用于無DC的游程長度受限編碼的組合碼)”(參見上面)中論述的EFMCC組合碼相關(guān)。
原則上，對于奇偶校驗使能碼Cpc不需要對于替換碼Csub基本的相同的下一狀態(tài)特性。盡管如此，對于Cpc還是采用這個特性，因為其對于給定的用戶字序列導(dǎo)致確定性的編碼路徑。根據(jù)圖6在表3中與每個狀態(tài)的扇出一起給出了FSM的狀態(tài)描述。僅對于標準碼Cst，扇出指單一的信道字。對于替換碼Csub0，1，2，3，扇出指信道字對，并且對于奇偶校驗使能碼Cpc，扇出指信道字的四位字節(jié)。對于替換碼的四個變體，對于j＝0，...，3，扇出在單一列上列出作為連續(xù)數(shù)字。
下面描述用于檢測在相同方向上偏移的多達n個單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤(SBTSE)的奇偶校驗值。
類似前面章節(jié)中的p2和p4的廣義類型的奇偶校驗限制可以很容易地獲得如下p2n=mod[Σi=0N-1ibi,2n]----(15)]]>
奇偶校驗條件p2n具有l(wèi)og2(2n)個用戶比特的系統(tǒng)開銷。其能夠檢測在相同方向上的多達n個轉(zhuǎn)換的單一比特偏移，以及除了p2n＝n的所有情況下的公共方向的偏移。在幾乎所有的轉(zhuǎn)換偏移錯誤在相同方向的情況下這種奇偶校驗是有趣的，對于信道的不對稱脈沖響應(yīng)可能是這種情況。在具有切線盤傾斜的讀出期間，并且當沒有使用自適應(yīng)均衡時可能發(fā)生這種情況。
下面描述通過信道端信息的錯誤定位過程。
在比特檢測之后，在奇偶校驗段的檢測的RLL比特流上的奇偶校驗限制的估計允許在該段出現(xiàn)SBTS錯誤(對于p2的情況)的檢測。為了定位錯誤，信道端信息如合并在這里供參考的Saitoh等人建議的(參見上面)使用。
信道端信息可以從信號波形中獲得的替代信息中獲得，例如，以局部可能性信息的形式?，F(xiàn)在更詳細地解釋對于p2的情況考慮在其中檢測到違反奇偶校驗限制的奇偶校驗段。對于在檢測的信道比特流中出現(xiàn)的每個單獨的轉(zhuǎn)換，如果RLL限制允許則考慮向左和/或向右的偏移。對于每種偏移轉(zhuǎn)換的情況，以偏移轉(zhuǎn)換為中心，計算局部比特序列的可能性。
由信道響應(yīng)的跨度(這在維特比檢測器中使用)確定局部序列的擴展。通過對于局部序列中不同信道比特的計算的分支矩陣的和得到可能性。懷疑是錯誤的，并且因此需要再次偏移回來的轉(zhuǎn)換是產(chǎn)生最高可能性的那個。
使用信道端信息的第二種方式是通過搜索具有最大相位錯誤(絕對值)的轉(zhuǎn)換來查明錯誤轉(zhuǎn)換，如在定時恢復(fù)期間在相位鎖定循環(huán)(PLL)中檢測的。在EP 0 885 499 A2中描述了使用來自相位錯誤的信息的類似測量，合并在這里供參考，假設(shè)比特檢測器在檢測的RLL比特流中糾正游程長度破壞。這樣的檢測器稱為游程檢測器，如在T.Nakagawa，H.Ino和Y.Shimpuku，“A Simple Detection Method forDLL Codes(Run detector)(用于DLL碼的簡單檢測方法(游程檢測器)”，1997年9月，IEEE磁學(xué)會刊卷33，第5號，第3262-3264頁中描述的，或者稱為游程長度推遲檢測器(RPD)。
為發(fā)明的目的，然后錯誤的轉(zhuǎn)換如相位錯誤的符號所指示的偏移回來。在糾正偏移轉(zhuǎn)換之后，p2的值如在編碼器端設(shè)置的再次等于零，并且其可以繼續(xù)糾正的信道比特流的解調(diào)。
很明顯因使用奇偶校驗碼的比特錯誤率的改善依賴于生成RLL比特流的比特檢測器的質(zhì)量。很清楚，有利的是，在采用奇偶校驗解碼之前，使用RPD檢測器或甚至是合并在這里供參考的在W.Coene，H.Pozidis，M.van Dijk，J.Kahlman，R.van Woudenberg，B.Stek，“Channel Coding and Signal Processing for OpticalRecording Systems beyond DVD(用于DVD之外的光記錄系統(tǒng)的信道碼和信號處理)”磁記錄會議會議錄，TMRC 2000，圣何塞，IEEE，磁學(xué)論文集，中公開的具有類似PRML性能的次最優(yōu)檢測器，代替簡單門限檢測器。還可能在完全維特比檢測器或PRML(部分響應(yīng)最大可能性)比特檢測器之后采用奇偶校驗解碼。下面論及這些情況中的一些。
下面特別根據(jù)模擬結(jié)果演示在光記錄情節(jié)中建議的奇偶校驗方案的性能。為這個目的，根據(jù)下列線性模型生成模擬的應(yīng)答信號xk=Σi=-∞∞a1fk-1+nk=(a*f)k+nk,---(16)]]>其中xk是來自光驅(qū)動器的(模擬)信號的采樣，ak表示存儲在盤上的雙極RLL信道比特，fk是光記錄信道的脈沖響應(yīng)，并且nk是附加的白高斯噪聲(AWGN)。隱含地假設(shè)光讀出是線性過程。
根據(jù)合并在這里供參考的G.Bouwhuis，J.Braat，A.Huijser，J.Pasman，G.van Rosmalen和K.Schouhamer Immink的Principles of Optical Disc System(光盤系統(tǒng)的原理)，Adam Hilger有限公司，布里斯托爾，英國，1985年，中公開的Braat-Hopkins模型生成了光信道脈沖響應(yīng)fk。這意味著fk的傅立葉轉(zhuǎn)換由下式給出 其中Ω是頻率的標準化測量(Ω＝1對應(yīng)波特率1/T)，并且Ωc表示(低通)光信道頻率響應(yīng)的標準化截止頻率。F(Ω)表達式僅在基本間隔[-0.5，0.5]，并且在對稱應(yīng)用之外有效。對于使用波長λ的激光二極管并且具有數(shù)字光圈NA的鏡頭的光記錄系統(tǒng)，由Ωc=2NAλT]]>給出標準化(空間的)截止頻率。對于DVD系統(tǒng)，λ＝650nm，NA＝0.6并且T＝133nm，得到Ωc≈0.25。
使用生成作為(d＝2，k＝10)最大熵RLL序列的信道比特流ak。通過進行F(Ω)反轉(zhuǎn)傅立葉轉(zhuǎn)換并且將結(jié)果的響應(yīng)截取成21個抽頭(繞最大幅度抽頭的10個抽頭)計算在本發(fā)明的實施方案中使用的脈沖響應(yīng)fk。
應(yīng)答序列xk在發(fā)送到檢測器之前被均衡。在均衡器輸出處的序列由下式給出yk＝(x*w)k＝(a*f*w)k+(n*w)k＝(a*p)k+Uk，(18)其中wk是均衡器的脈沖應(yīng)答，pk＝(f*w)k是組合(信道和均衡器)的響應(yīng)，并且Uk是過濾的噪聲。均衡器抽頭是基于LMS算法自適應(yīng)調(diào)整的，以便最小化合適的錯誤信號的均方值。均衡器適應(yīng)的目的在于使信道響應(yīng)fk定形為目的響應(yīng)gk＝
。這個響應(yīng)的傅立葉轉(zhuǎn)換與光信道F(Ω)的頻率響應(yīng)匹配的很好，并且選擇用于最小噪聲增強。均衡器輸出處的頻率yk應(yīng)用于門限檢測器(TD)以便生成信道比特ak的估計值。然后利用如在EP 0 885 449 A2和Nakagawa等人(參見上面)公開中的游程長度推遲比特檢測器來糾正檢測的比特流中RLL代碼限制的違反。
首先，檢測應(yīng)用于與RPD級聯(lián)的p2的奇偶校驗編碼。在包含N＝100信道比特的代碼段上定義奇偶校驗值p2。選擇相對低的值N以便最小化在一個段中多個SBTSE的可能性。無論何時p2＝1，都出現(xiàn)錯誤標志。
考慮了兩種使用信道端信息的方式，或者通過相位錯誤，或者通過局部可能性信息。圖7說明了對等式(18)的信號應(yīng)用上述檢測器，以及奇偶校驗檢測/糾正方案的結(jié)果。顯示的是作為信道SNR(以分貝為單位)的函數(shù)的每個方案的比特錯誤率(BER)性能，這里定義為SNR＝Ef/O2n，其中Ef表示信道fk的能量并且O2n是噪聲nk的方差。
圖7還顯示了維特比檢測器(VD)的性能，其實現(xiàn)部分響應(yīng)最大可能性(PRML)檢測。關(guān)于使用信道端信息，結(jié)果是使用局部可能性信息比使用相位錯誤生成更好的性能。其還顯示，對于10-4的BER等級(對應(yīng)于測量的200個錯誤)，奇偶校驗方案比RPD需要少1.75dB，比二進制限制器(TD)少2.5dB，而其落后VD大約1dB的SNR。
其次，應(yīng)用與維特比檢測器級聯(lián)的對p2的奇偶校驗編碼的檢測。圖8中顯示這些結(jié)果。僅使用局部可能性信息來定位錯誤。還考慮了在包含N＝200個信道比特的代碼段上定義的奇偶校驗條件p4(保持相關(guān)系統(tǒng)開銷與p2相同)。在10-4的BER等級，p2和p4奇偶校驗方案比VD分別需要大約少0.7 5dB和1dB的SNR。
因為與VD相比，p2和p4方案的復(fù)雜性是最小的，所以當奇偶校驗方案與RPD檢測器級聯(lián)使用時可用于提供有吸引力的性能/復(fù)雜性折衷。應(yīng)該指出，為完整性，通過合適地選擇目標響應(yīng)gk可以改善RPD和奇偶校驗方案的性能。
總之，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種利用RLL碼組合的奇偶校驗RLL編碼的方案。所有的代碼是滑動塊代碼，為了減少錯誤傳播優(yōu)選地應(yīng)用于固定長度符號上。除了設(shè)計用于高代碼率的標準代碼，提出了允許在信道比特流段上實現(xiàn)某種奇偶校驗限制的奇偶校驗使能碼。這個限制設(shè)計用于解決信道的特定類型的隨機錯誤。奇偶校驗限制的違反允許信道比特流的段中的錯誤檢測。
為了糾錯，優(yōu)選地使用信道端信息。為糾正單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤，奇偶校驗編碼可以是因數(shù)16，比通過利用里德-索羅門碼的標準糾錯解碼的糾錯更有效。
該方案還可以與另一種碼，替換碼組合，以便實現(xiàn)DC控制。通過組合碼的奇偶校驗碼合并了另兩種已有方案的優(yōu)點，即合并在這里供參考的Perry等人的解析方案以及Gopalaswamy等人(參見上面)的串聯(lián)方案簡單，高編碼效率，并且沒有錯誤傳播。
提出了對于不同奇偶校驗限制的一些實際的d＝2和d＝1 RLL碼。在需要DC控制的情況下，組合碼方案中單獨的代碼的數(shù)量依賴于奇偶校驗限制，并且依賴于替換碼和奇偶校驗使能碼的重復(fù)頻率。例如，對于p4奇偶校驗限制，其能夠檢測相同方向上的多達兩個轉(zhuǎn)換偏移錯誤，并且還包括DC控制，需要最大六個單獨的碼。
權(quán)利要求
1.一種用于將二進制信息信號(BIS)的連續(xù)用戶字(2)的序列的數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為要通過信道發(fā)送的受限二進制信道信號(CBCS)的連續(xù)信道字(3)的數(shù)據(jù)比特流的方法，其中a)所述二進制信息信號(BIS)和/或所述受限二進制信道信號(CBCS)被劃分成信道信號段，稱為奇偶校驗段(1，7)，其中每個所述奇偶校驗段(1，7)被劃分成第一部分(S1)和第二部分(S2)，b)利用來自第一組一個或多個信道碼的代碼獲得所述第一部分(S1)，所述第一組包括第一種類型的信道代碼(Cst)，以及c)利用來自第二組一個或多個信道碼的代碼獲得所述第二部分(S2)，所述第二組包括至少一個設(shè)計作為奇偶校驗使能碼用于實現(xiàn)加在所述奇偶校驗段(1，7)上的預(yù)定奇偶校驗限制的第二種類型的信道代碼(Cpc)，其中所述奇偶校驗限制與所述信道的預(yù)定錯誤事件相關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述奇偶校驗段(1，7)中的一些具有與其他奇偶校驗段(1，7)不同的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一種類型的信道碼(Cst)是第一游程長度受限碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二種類型的信道碼(Cpc)是第二游程長度受限碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二組包括用于獲得所述奇偶校驗段(1，7)的所述受限二進制信道信號(CBCS)的多個奇偶校驗使能碼(Cpc，1，Cpc，2)，奇偶校驗使能碼(Cpc，1，Cpc，2)的每個允許實現(xiàn)加在所述受限二進制信道信號(CBCS)上的不同的預(yù)定奇偶校驗限制，其中使用所述奇偶校驗使能碼(Cpc，1，Cpc，2)的數(shù)量依賴于與每個奇偶校驗使能碼(Cpc，1，Cpc，2)允許實現(xiàn)的奇偶校驗限制相關(guān)的錯誤事件出現(xiàn)的概率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二組包括用于獲得所述奇偶校驗段(1，7)的所述受限二進制信道信號(CBCS)的多個奇偶校驗使能碼(Cpc，1，Cpc，2)，每個奇偶校驗使能碼允許實現(xiàn)加在所述受限二進制信道信號(CBCS)上的不同的預(yù)定奇偶校驗限制，其中使用所述奇偶校驗使能碼(Cpc，1，Cpc，2)的數(shù)量依賴于從信道的預(yù)定錯誤事件中恢復(fù)的需要。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述信道的所述預(yù)定錯誤事件是單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤(SBTSE)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述信道的預(yù)定錯誤事件是一組在相同方向上偏移的多達n個單一比特轉(zhuǎn)換偏移錯誤(SBTSE)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述信道的預(yù)定錯誤事件是在單一比特上的單一最小游程偏移錯誤。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中a)所述二進制信息信號(BIS)和/或所述受限二進制信道信號(CBCS)被根據(jù)第一種劃分過程分成第一種類型的信道信號段(6)并且被根據(jù)第二種劃分過程分成第二種類型的信道信號段(1，7)，成為所述奇偶校驗段(1，7)，兩個劃分過程組成信道碼(Cst、Csub、Cpc)的重復(fù)方案，b)利用第一組信道碼(Cst、Csub)獲得所述第一種類型的信道信號段(6)，所述第一組還包括第三種類型的信道碼(Csub)，其中i)所述第一種類型的信道碼(Cst)用于將所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換為所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特并且ii)所述第三種信道碼(Csub)用于將所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換成所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特并且用于在所述受限二進制信道信號(CBCS)上實現(xiàn)DC控制。c)利用所述第二組信道碼獲得所述第二種類型的信道信號段(1，7)，所述第二組包括所述第一組信道碼(Cst、Csub)以及所述至少一個第二種類型的信道碼(Cpc)，以及d)根據(jù)所述重復(fù)方案將與所述第一種類型的信道信號段(6)相關(guān)的所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特被用所述第二種類型的信道碼(Cpc)編碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中每個所述第一種類型的信道信號段(6)有相同的長度，稱為第一種類型段長度，和/或其中每個所述第二種類型信道信號段(7)有相同的長度，稱為第二種類型段長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中第一種類型段長度和第二種類型段長度是相同的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述奇偶校驗使能碼(Cpc)安排用于實現(xiàn)DC控制，其中所述第一組信道碼僅用于將所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換為所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特。
14.一種用于將二進制信息信號(BIS)的連續(xù)用戶字(2)的序列的數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換成受限二進制信道信號(CBCS)的連續(xù)信道字(3)序列的數(shù)據(jù)比特流的設(shè)備，用于執(zhí)行根據(jù)前面的權(quán)利要求的任何一個的方法之一。
15.一種特別根據(jù)權(quán)利要求14的用于將二進制信息信號(BIS)的連續(xù)用戶字(2)的序列的數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換成要通過信道發(fā)送的受限二進制信道信號(CBCS)的連續(xù)信道字(3)序列的數(shù)據(jù)比特流的設(shè)備，包括a)用于將所述二進制信息信號(BIS)和/或所述受限二進制信道信號(CBCS)分成稱為奇偶校驗段(1，7)的信道信號段的劃分裝置，其中每個所述奇偶校驗段(1，7)被劃分成第一部分(S1)和第二部分(S2)，b)用于利用來自第一組一個或多個信道碼的代碼將所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特編碼成所述第一部分(S1)的所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特的第一信道碼編碼裝置，所述第一組包括第一種類型的信道碼(Cst)以及c)用于利用來自第二組一個或多個信道碼的代碼將所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特編碼成所述第二部分(S2)的所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特的第二信道碼編碼裝置，所述第二組包括至少一個設(shè)計作為奇偶校驗使能碼用于實現(xiàn)加在所述奇偶校驗段(1，7)上的預(yù)定奇偶校驗限制的第二種類型的信道碼(Cpc)，其中所述奇偶校驗限制與所述信道的預(yù)定錯誤事件相關(guān)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，a)還包括設(shè)計用于將所述二進制信息信號(BIS)和/或所述受限二進制信道信號(CBCS)根據(jù)第一種劃分過程分成第一種類型的信道信號段(6)并且根據(jù)第二種劃分過程分成第二種類型的信道信號段(7)的劃分裝置，成為所述奇偶校驗段(1，7)，兩個劃分過程組成信道碼(Cst、Csub、Cpc)的重復(fù)方案，其中b)第一種信道碼編碼裝置被設(shè)計用于利用第一組信道碼(Cst、Csub)獲得所述第一種類型的信道信號段(6)，所述第一組還包括第三種類型的信道碼(Csub)，其中i)所述第一種類型的信道碼(Cst)用于將所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換為所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特并且ii)所述第三種信道碼(Csub)用于將所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換成所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特并且用于在所述受限二進制信道信號(CBCS)上實現(xiàn)DC控制。c)第二種信道碼編碼裝置被設(shè)計用于利用所述第二組信道碼獲得所述第二種類型的信道信號段(1，7)，所述第二組包括所述第一組信道碼(Cst、Csub)以及所述至少一個第二種類型的信道碼(Cpc)，以及d)所述第一種和/或第二種信道碼編碼裝置被設(shè)計用于根據(jù)所述的重復(fù)方案用所述第二種類型的信道碼(Cpc)對與所述第一種類型的信道信號段(6)相關(guān)的所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特編碼。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的設(shè)備，包括用于合并所述編碼段(6，7)以便形成所述受限二進制信道信號(CBCS)的合并裝置。
18.在執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到13的任何一個的方法之一后獲得的包括受限二進制信道信號(CBCS)的數(shù)據(jù)比特流的信號。
19.在其上的軌道中記錄根據(jù)權(quán)利要求18的信號的記錄載體，其中信息模式表示信號部分，其信息模式包括第一和第二部分，在所述軌道的方向上交替，所述第一部分顯示可檢測特性并且所述第二部分顯示與所述第一特性有區(qū)別的可檢測特性，并且具有所述第一特性的所述部分表示具有第一邏輯值的比特單元并且具有所述第二特性的所述部分表示具有第二邏輯值的比特單元。
20.一種用于將受限二進制信道信號(CBCS)的連續(xù)信道字(3)序列的數(shù)據(jù)比特流解碼成二進制信息信號(BIS)的連續(xù)用戶字(2)序列的數(shù)據(jù)比特流的方法，包括將根據(jù)權(quán)利要求18的信號轉(zhuǎn)換成具有一個第一或第二個值之一的比特的比特串的步驟，所述信號包括長度m的信道字，其中m等于m1，或m等于m2，或m等于m3，所述比特串包含n比特信息字。
21.一種特別根據(jù)權(quán)利要求20的用于將受限二進制信道信號(CBCS)的連續(xù)信道字(3)序列的數(shù)據(jù)比特流解碼成二進制信息信號(BIS)的連續(xù)用戶字(2)序列的數(shù)據(jù)比特流的方法，其中a)所述受限二進制信道信號(CBCS)包括信道信號段，稱為奇偶校驗段(1，7)，其中每個所述奇偶校驗段(1，7)包括第一部分(S1)和第二部分(S2)，b)利用來自第一組一個或多個信道碼的代碼解碼所述第一部分(S1)，所述第一組包括第一種類型的信道碼(Cst)，以及其中c)利用來自包括至少一個設(shè)計作為奇偶校驗使能碼用于實現(xiàn)加在所述奇偶校驗段(1，7)上的預(yù)定奇偶校驗限制的第二種類型的信道碼(Cpc)的第二組一個或多個信道碼的代碼解碼所述第二部分(S2)，其中所述奇偶校驗限制與所述信道的預(yù)定錯誤事件相關(guān)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中a)從來自所述奇偶校驗段(1，7)的受限二進制信道信號(CBCS)的檢測比特估計所述奇偶校驗段(1，7)的所述奇偶校驗限制的值，并且與在編碼操作期間加在所述奇偶校驗段(1，7)上的奇偶校驗限制的值相比較并且b)如果奇偶校驗限制的檢測值不同于奇偶校驗限制上所加的值，則在所述奇偶校驗段(1，7)中糾正信道錯誤事件的最可能出現(xiàn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中利用以比特同步信道信號波形的局部可能性信息形式的信道端信息確定在所述奇偶校驗段(1，7)中最可能的信道錯誤事件的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中利用以在用于定時恢復(fù)的鎖相環(huán)中估計的比特同步信道信號波形的信號轉(zhuǎn)換相位誤差的形式的信道端信息確定在所述奇偶校驗段(1，7)中最可能的信道錯誤事件的位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求21或22的方法，其中所述第一種類型信道信號段(6)和所述第二種類型信道信號段(7)構(gòu)成信道碼(Cst、Csub、Cpc)的重復(fù)方案，其中a)利用第一組信道碼(Cst、Csub)解碼所述第一種類型的信道信號段(6)，所述第一組還包括第三種類型的信道碼(Csub)，其中i)所述第一種類型的信道碼(Cst)用于將所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特解碼為所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特并且ii)所述第三種信道碼(Csub)用于將所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特解碼成所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特并且可能用于在所述受限二進制信道信號(CBCS)上檢測DC控制信息，并且其中b)利用所述第二組信道碼解碼所述第二種類型的信道信號段(1，7)，所述第二組包括所述第一組信道碼(Cst、Csub)以及所述至少一個第二種類型的信道碼(Cpc)，以及c)根據(jù)所述重復(fù)方案用所述第二種類型的信道碼(Cpc)對與所述第一種類型的信道信號段(6)相關(guān)的所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特解碼。
26.一種用于將受限二進制信道信號(CBCS)的連續(xù)信道字(3)序列的數(shù)據(jù)比特流解碼成二進制信息信號(BIS)的連續(xù)用戶字(2)序列的數(shù)據(jù)比特流的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于將根據(jù)權(quán)利要求18的信號轉(zhuǎn)換成具有一個第一或第二值的比特的比特串的轉(zhuǎn)換裝置，所述信號包括m比特的信道字，所述比特串包含n比特信息字。
27.一種特別根據(jù)權(quán)利要求26的用于將受限二進制信道信號(CBCS)的連續(xù)信道字(3)序列的數(shù)據(jù)比特流解碼成二進制信息信號(BIS)的連續(xù)用戶字(2)序列的數(shù)據(jù)比特流的設(shè)備，包括a)所述受限二進制信息信號(CBCS)包括信道信號段，稱為奇偶校驗段(1，7)，其中每個所述奇偶校驗段(1，7)包括第一部分(S1)和第二部分(S2)，b)用于利用來自第一組一個或多個信道碼的代碼解碼所述第一部分(S1)的第一信道碼解碼裝置，所述第一組包括第一種類型的信道碼(Cst)以及c)用于利用來自第二組的一個或多個信道碼解碼所述第二部分(S2)的第二信道碼解碼裝置，所述第二組包括至少一個設(shè)計作為奇偶校驗使能碼用于實現(xiàn)加在所述奇偶校驗段(1，7)上的預(yù)定奇偶校驗限制的第二種類型的信道碼(Cpc)，其中所述受限的奇偶校驗與所述信道的預(yù)定錯誤事件相關(guān)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的設(shè)備，其中所述第一種類型信道信號段(6)和所述第二種類型信道信號段(7)構(gòu)成信道碼(Cst、Csub、Cpc)的重復(fù)方案，a)第一信道碼解碼裝置被設(shè)計用于利用所述第一組信道碼(Cst、Csub)解碼所述第一種類型的信道信號段(6)，所述第一組還包括第三種類型的信道碼(Csub)，其中i)所述第一種類型的信道碼(Cst)用于將所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特解碼為所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特并且ii)所述第三種類型的信道碼(Csub)用于將所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換成所述用戶字(2)的數(shù)據(jù)比特并且用于在所述受限二進制信道信號(3)上檢測DC控制信息，并且其中b)第二信道碼解碼裝置被設(shè)計用于利用所述第二組信道碼解碼第二種類型的信道信號段(7)，所述第二組包括所述第一組信道碼(Cst、Csub)以及所述至少一個第二種類型的信道碼(Cpc)，以及c)所述第一和/或第二信道碼解碼裝置被設(shè)計用于根據(jù)所述重復(fù)方案利用所述第二種類型的信道碼(Cpc)對與所述第一種類型的信道信號段(6)相關(guān)的所述信道字(3)的數(shù)據(jù)比特解碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于利用多個信道碼C
文檔編號H03M13/00GK1460329SQ02800945
公開日2003年12月3日 申請日期2002年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者W·M·J·M·科尼, C·波茲迪斯, J·W·M·貝爾格曼斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司