專利名稱:多階游長數(shù)據(jù)轉換方法及裝置以及藍光多階光存儲裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高密度數(shù)字存儲技術，更具體而言，涉及用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法及裝置，以及涉及采用了上述多階游長數(shù)據(jù)轉換方法及裝置的藍光多階光存儲裝置(例如藍光多階只讀光盤)。
背景技術：
現(xiàn)有的數(shù)字磁存儲和光存儲產品都是將信息轉換成二進制數(shù)據(jù)，并將二進制數(shù)據(jù)以某種調制方式與存儲介質記錄符的兩種不同物理狀態(tài)相對應，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，這類存儲方式稱為二值存儲。目前的只讀光盤存儲技術所采用的都是二值存儲方式，根據(jù)反射光光強的高低來判斷當前所對應的位置是“坑”(Pit)或者“岸”(Land)，每個記錄單元上可以記錄兩個狀態(tài)數(shù)，也就是正好對應1位(bit)的信息。
多階存儲技術是相對二值存儲提出的。如果將數(shù)據(jù)流調制成M進制數(shù)據(jù)(M＞2)，并將調制后的M進制數(shù)據(jù)與記錄介質的M種不同物理狀態(tài)相對應，即可實現(xiàn)M階存儲。M階存儲在一個信息記錄斑的位置上可以存儲log2(M)比特數(shù)據(jù)，因此當M大于2時，每個記錄單元上可以記錄超過1比特的信息，并且數(shù)據(jù)傳輸率同時得到了提高。多階存儲是在不改變激光波長和光學數(shù)值孔徑的情況下，能顯著提高存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率的一種新型技術。因此多階存儲系統(tǒng)與目前的光存儲系統(tǒng)具有很好的兼容性。
最基本的多階只讀光盤的例子是坑深調制的多階方案，又稱為PDM(Pit-Depth Modulation)。其原理是，對于只讀光盤，按照標量衍射理論，反射光的光強與光盤的記錄坑點深度有著對應關系從坑深為0開始，隨著坑深的增加，反射光的光強隨之減弱，在坑深為激光波長的1/4處，反射光光強達到極小值。利用了記錄坑點深度與反射光強的這一關系，設置不同的坑深變化，即可實現(xiàn)多階光盤存儲。但光盤坑深的階數(shù)過多，將導致如盤片復制，信號檢測等很多技術問題。因此，單純靠增加坑深的階數(shù)來提高只讀光盤的存儲容量受到較大的限制。
常規(guī)的二值存儲光盤都采用游程長度(簡稱游長)受限的編碼方案，即RLL(Run Length Limited，游長受限)編碼。RLL是指光盤所存儲的通道序列滿足以下條件在該序列的兩個‘1’之間最少有d個‘0’，最多有k個‘0’。d和k這兩個參數(shù)分別規(guī)定了可能出現(xiàn)在序列中的最小和最大的游程。參數(shù)d控制著最高傳輸頻率，因此可能影響序列通過帶限信道傳輸時的碼間串擾。在二進制數(shù)據(jù)傳輸中，通常希望接收到的信號是能夠自同步的。同步通常利用一個鎖相環(huán)來再現(xiàn)。鎖相環(huán)依照接收到的波形的跳變來調整檢測時刻的相位。最大游程參數(shù)k確保適當?shù)奶冾l率以滿足讀取時鐘同步的需要。在光存儲系統(tǒng)中，參數(shù)d通常取1或2，k值取10左右，且參數(shù)k越小越有利于時鐘的恢復。此外，在光存儲系統(tǒng)中，為了防止或減少讀出信號的低頻成分與跟蹤伺服信號間的互相影響，還要求調制碼能夠抑制編碼后序列在低頻段的分量，即具有直流平衡的特性。采用直流平衡碼還有助于消除指紋等引起的低頻干擾對讀出信號的影響。具有直流平衡特性的游程長度受限碼被稱為直流平衡的游程長度受限碼。
目前多階光盤存儲的編碼都是采用幅度調制的方案，尚未發(fā)掘編碼技術上的潛力。RLL編碼相對于幅值調制編碼而言，可以提高存儲容量。在二值存儲中，采用RLL編碼，可以在一個最小記錄符上存儲超過1bit的信息，因此RLL編碼在光存儲中得到了普遍應用。比如用于CD的EFM編碼(d＝2，k＝10)和用于DVD的EFM+編碼(d＝2，k＝10)。DVD由于采用了直流平衡的RLL編碼，獲得了1.5(bit/最小記錄符)的存儲密度。
為了在多階存儲系統(tǒng)中利用RLL碼，人們提出了適用于多階存儲系統(tǒng)的RLL碼，稱為M(M＞＝2)元RLL碼，顯然傳統(tǒng)的RLL碼是M＝2的RLL碼。已有的3元(2，10)RLL碼能夠將12位的源字轉換成17個3階多階碼元組成的碼字，其碼率R＝12/17，同時能夠控制調制后多階碼元序列的直流分量。然而由于其編碼碼表大小(212＝4096)較大，同時直流控制位較少，因此編/解碼器較為復雜，且直流控制能力較弱。
因此，需要一種更為簡單且直流分量控制能力強的3元RLL碼以及其編/解碼，能夠解決上述相關技術中的問題。

發(fā)明內容為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的至少一個缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于多階存儲系統(tǒng)、具有比已有3元(2，10)RLL碼更高碼率且具有更強直流分量控制能力的3元(2，9)RLL碼，它具有簡單的編/解碼表且易于實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本方法包括調制步驟利用基于游程長度受限編碼的編碼表以及編碼器狀態(tài)信息，將輸入的源字變換為碼字，將碼字利用激光刻錄到藍光多階光存儲裝置中形成多階碼元序列；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字變換成7個多階碼元組成的碼字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，碼元包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}， #∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，編碼表包括3個子表，分別對應于編碼器的3個狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，每個子表中包含32個由7個多階碼元構成的碼字，以及與這些碼字相對應的編碼器的下一狀態(tài)，并且，與下一狀態(tài)相對應的子表用于下一個源字的編碼，各個子表中的碼字集合互不相交。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，通過以下步驟來變更直流控制碼元‘#’和待定碼元‘？’的位置及取值先把包含直流控制碼元‘#’的碼字分割為直流控制碼元分別為‘1’和‘2’的兩種碼字，或者把包含待定碼元‘？’的碼字分割為待定碼元分別為‘0’、‘1’和‘2’的三種碼字，再把分割后的碼字與其他碼字合并。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，調制步驟中的將輸入的源字變換為碼字包括以下步驟步驟(1)將編碼表輸入到主編碼表轉換器的存儲器中；步驟(2)把主編碼表轉換器中的狀態(tài)寄存器初始化為狀態(tài)1，狀態(tài)2或者狀態(tài)3，同時把z0和y0初始化為0，z0是指3元多階碼元序列{xi}的游程數(shù)字和，i為序列中多階碼元x的序號，第i個多階碼元結束時的游程數(shù)字和zi=Σj=1iyj=zi-1+yi]]>，同時令yi的初值y0＝0，yi是指3元多階碼元所對應的極性序列，yi＝2[(yi-1+xi)mod3-1 ]，i和i-1為序列中多階碼元x和y的序號；步驟(3)源字生成器把隨機的2進制用戶數(shù)據(jù)按5位一組的源字抽出，并送往存儲器中；步驟(4)存儲器利用編碼表及狀態(tài)寄存器送來的所存儲的當前編碼器狀態(tài)信息，變換為碼字；步驟(5)將碼字經過并-串轉換后連接成多階碼元序列，并把多階碼元序列送往dk限制器；步驟(6)dk限制器根據(jù)一定規(guī)則確定多階碼元序列中的待定碼元‘？’步驟(7)dk限制器把包含待定碼元‘？’中的直流控制碼元的多階碼元序列送往直流控制器；步驟(8)直流控制器通過選擇第一類直流控制碼元‘*’和第二類直流控制‘#’的取值來控制多階碼元序列中的直流控制碼元步驟(9)直流控制器輸出不再包含直流控制碼元的多階碼元序列。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，步驟(6)包括以下步驟步驟(6.1)在待定碼元‘？’之后的碼字以‘00’開頭，則令待定碼元‘？’為第一類直流控制碼元*；否則，直接令待定碼元‘？’為碼元‘0’；步驟(6.2)若把第一類控制碼元‘*’設為‘0’，一旦使所述多階碼元序列中連續(xù)的‘0’碼元的個數(shù)大于預先設定的k值，則把的第一類直流控制碼元‘*’改變?yōu)榈诙愔绷骺刂拼a元‘#’；否則，保持第一類直流控制碼元‘*’不變。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，步驟(8)包括以下步驟步驟(8.1)當多階碼元序列中出現(xiàn)直流控制碼元時，直流控制器針對前一個直流控制碼元xm的每種取值，根據(jù)步驟(2)中計算多階碼元序列游程數(shù)字和zi的公式計算出多階碼元序列在下一個直流控制碼元xn出現(xiàn)前的各種xm值下多階碼元序列的游程數(shù)字和zn-1；步驟(8.2)直流控制器選擇使得zn-1的絕對值最小的xm的取值作為直流控制碼元xm的最終取值；對于多階碼元序列中的最后一個直流控制碼元，其取值則由計算到多階碼元序列末尾時的游程數(shù)字和來確定；步驟(8.3)直流控制器重復步驟(8.1)～步驟(8.2)的操作直至所得碼元序列中不再包含直流控制碼元；步驟(8.4)通過步驟(8.1)～步驟(8.3)得到的多階碼元序列xi的游程數(shù)字和{zi}的取值滿足N1≤zi≤N2，其中N1(-1000≤N1≤0)和N2(0≤N2≤1000)是兩個有限常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本方法包括解調步驟將從藍光多階光存儲裝置中讀出的多階碼元序列分割為碼字，利用基于游程長度受限編碼的解碼表以及解碼器狀態(tài)信息，將碼字轉換為源字輸出；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將7個多階碼元組成的碼字變換成10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，碼元包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}，#∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，解碼表分為3個子表，分別對應于3個解碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，每個子表中包含32個由10進制組成的5比特源字，解碼表還包含各個碼字所在子編碼表所對應的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3；在碼字中，包含碼元‘X’，表示取‘1’或‘2’，但解碼的結果相同；源字中的碼型‘Z’，表示不能解碼。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，解碼步驟中的將碼字轉換為源字輸出包括以下步驟步驟(1)把解碼表輸入到解碼表轉換器中的解碼表存儲器以及子解碼表選擇器中；步驟(2)向解碼表轉換器輸入由7個多階碼元組成的碼字CW，向子解碼表選擇器輸入緊隨所選碼字CW之后的由7個多階碼元構成的碼字NCW；步驟(3)子解碼表選擇器根據(jù)所達碼字NCW所在的子編碼表所對應的編碼器狀態(tài)序號，并將該編碼器狀態(tài)j轉換成具有同樣狀態(tài)序號的子解碼表-序號后再用解碼表轉換方法列出；步驟(4)解碼表轉換器根據(jù)所輸入的碼字CW從步驟(3)的序號的子解碼表中找出用10進制組成的5比特源字B(t)列出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本方法包括上述的調制步驟和上述的解調步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本裝置包括多階游程長度受限編碼裝置，其包括主編碼表轉換器，用于根據(jù)基于游程長度受限編碼的編碼表以及根據(jù)存儲在狀態(tài)寄存器中的編碼器狀態(tài)，將源字轉換成由多個多階碼元構成的碼字，并對碼字進行并-串轉換以形成多階碼元序列，其中，多階碼元包括待定碼元；限制器，用于確定多階碼元序列中的待定碼元；以及直流控制器，用于根據(jù)待定碼元選擇直流控制碼元的取值，從而控制多階碼元序列中的直流分量；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字變換成7個多階碼元組成的碼字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置中，碼元包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}， #∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本裝置包括多階游程長度受限解碼裝置，其包括碼字分割器，用于將多階碼元序列分割為由多階碼元構成的碼字；子解碼表選擇器，用于根據(jù)緊隨在當前碼字之后的下一個碼字，選擇解碼當前碼字所采用的子解碼表；以及解碼表轉換器，用于根據(jù)所選擇的子解碼表的信息從基于游程長度受限編碼的解碼表中選擇合適的子解碼表將當前碼字轉換成對應的源字并將其輸出；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將7個多階碼元組成的碼字變換成10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置中，解碼表分為3個子表，分別對應于3個解碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，每個子表中包含32個由10進制組成的5比特源字，解碼表還包含各個碼字所在子編碼表所對應的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3；在碼字中，包含碼元‘X’，表示取‘1’或‘2’，但解碼的結果相同；源字中的碼型‘Z’，表示不能解碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本裝置包括上述的多階游程長度受限編碼裝置和上述的多階游程長度受限解碼裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種藍光多階光存儲裝置，其具有激光刻錄形成的記錄坑中，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，記錄坑對應于采用上述的游程長度受限編碼進行編碼后得到的存儲數(shù)據(jù)。
通過實施本發(fā)明，可以在其它參數(shù)保持不變的前提下，采用該3元(2，9)RLL碼的多階存儲系統(tǒng)，可以比原有的2階DVD存儲系統(tǒng)提高約43％的存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率。
綜上，本發(fā)明提出的3元(2，9)RLL碼可用于多階存儲系統(tǒng)讀出和寫入數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明提出的3元(2，9)RLL碼將信息寫入介質(包括光存儲介質，磁存儲介質，以及其它支持多階記錄的存儲介質)，并利用讀出系統(tǒng)從上述已寫入信息的介質上得到再生信號，在得到的再生信號中，由于幾乎不包含伺服頻段的成分，對于用于信號檢測的讀取器的跟蹤性沒有損害。此外，采用本發(fā)明提出的3元(2，9)RLL碼的光存儲系統(tǒng)具有在不改變激光波長和光學數(shù)值孔徑的情況下，能顯著提高存儲系統(tǒng)存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率的特點，并且與目前的光存儲系統(tǒng)保持了最大的兼容性。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求
書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于該3元(2，9)RLL碼的編碼裝置的電路框圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的3元(2，9)RLL碼的編碼方法流程圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的3元(2，9)RLL碼的功率譜密度圖像；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的3元(2，9)RLL碼的解碼方法流程圖；以及圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于該3元(2，9)RLL碼的解碼裝置的電路框圖。
具體實施方式下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本方法包括調制步驟利用基于游程長度受限編碼的編碼表以及編碼器狀態(tài)信息，將輸入的源字變換為碼字，將碼字利用激光刻錄到藍光多階光存儲裝置中形成多階碼元序列；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字變換成7個多階碼元組成的碼字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
碼元可包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}，#∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
編碼表可包括3個子表，分別對應于編碼器的3個狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，每個子表中包含32個由7個多階碼元構成的碼字，以及與這些碼字相對應的編碼器的下一狀態(tài)，并且，與下一狀態(tài)相對應的子表用于下一個源字的編碼，的各個子表中的集合互不相交。
優(yōu)選地，上述的調制步驟，包括以下步驟步驟(1)把一種基于游程長度受限編碼的編碼表輸入到主編碼表轉換器的存儲器中，該游程長度受限編碼是一種碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用以把10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字編碼成7個多階碼元組成的碼字，該多階碼元屬于集合{0，1，2}，在所述的7個多階碼元組成的碼字中除了碼元‘0’、‘1’和‘2’以外，還使用了碼元‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}，#∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是一個待定碼元，當取碼元‘*’時，該碼元‘*’表示是一個第一類直流控制碼元，碼元‘#’是第二類直流控制碼元；所述d＝2，d表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)；所述編碼表分為3個子表，分別對應于3個編碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，所述每個子表中包含32個由7個多階碼元構成的碼字，以及與這些編碼相對應的編碼器的下一狀態(tài)，所述下一狀態(tài)是指編碼器在轉換完該源字之后應進入的新的狀態(tài)，并選擇的所進入的新的狀態(tài)相對應的子表用于下一個源字的編碼；所述的各個子表中的集合互不相交；
步驟(2)把主編碼表轉換器中的狀態(tài)寄存器初始化為狀態(tài)1，狀態(tài)2或者狀態(tài)3，同時把z0和y0初始化為0，所述z0是指3元多階碼元序列{xi}的游程數(shù)字和，所述i為序列中多階碼元x的序號，第i個多階碼元結束時的游程數(shù)字和zi=Σj=1iyj=zi-1+yi]]>，同時令yi的初值y0＝0，所述yi是指3元多階碼元所對應的極性序列，yi＝2[(yi-1+xi)mod3-1]，所述i和i-1為序列中多階碼元x和y的序號；步驟(3)源字生成器把隨機的2進制用戶數(shù)據(jù)按5位一組的源字抽出，并送往所述主編碼表轉換器的存儲器中；步驟(4)所述主編碼表存儲器利用所述編碼表及狀態(tài)寄存器送來的所存儲的當前編碼器狀態(tài)信息，變換為碼字；步驟(5)經過轉換后的7個多階碼元組成的碼字經過并-串轉換后連接成多階碼元序列，并把所述多階碼元序列送往一個dk限制器；步驟(6)所述dk限制器根據(jù)以下規(guī)則確定多階碼元序列中的待定碼元‘？’步驟(6.1)在待定碼元‘？’之后的碼字以‘00’開頭，則令待定碼元‘？’為第一類直流控制碼元*；否則，直接令待定碼元‘？’為碼元‘0’；步驟(6.2)若把第一類控制碼元‘*’設為‘0’，一旦使所述多階碼元序列中連續(xù)的‘0’碼元的個數(shù)大于步驟(1)所設定的k值，則把所述的第一類直流控制碼元‘*’改變?yōu)榈诙愔绷骺刂拼a元‘#’；否則，保持第一類直流控制碼元‘*’不變；
步驟(7)dk限制器把包含直流控制碼元的多階碼元序列送往一個直流控制器；步驟(8)所述直流控制器按以下步驟通過選擇第一類直流控制碼元‘*’和第二類直流控制’#’的取值來控制所述多階碼元序列中的直流分量；步驟(8.1)當出現(xiàn)直流控制碼元時，直流控制器針對前一個直流控制碼元xm的每種取值，根據(jù)步驟(2)中所述計算多階碼元序列游程數(shù)字和zi的公式計算出所述多階碼元序列在下一個直流控制碼元xn出現(xiàn)前的各種xm值下多階碼元序列的游程數(shù)字和zn-1；步驟(8.2)直流控制器選擇使得zn-1的絕對值最小的xm的取值作為直流控制碼元xm的最終取值；對于多階碼元序列中的最后一個直流控制碼元，其取值則由計算到多階碼元序列末尾時的游程數(shù)字和來確定；步驟(8.3)直流控制器重復步驟(8.1)～步驟(8.2)的操作直至所得碼元序列中不再包含直流控制碼元；步驟(8.4)通過步驟(8.1)～步驟(8.3)得到的多階碼元序列xi的游程數(shù)字和{zi}的取值滿足N1≤zi≤N2，其中N1(-1000≤N1≤0)和N2(0≤N2≤1000)是兩個有限常數(shù)；步驟(9)直流控制器輸出信道碼元序列。
所述直流控制碼元‘#’和待定碼元‘？’的位置及取值是可以通過以下步驟來變更的先把包含直流控制碼元‘#’的碼字分割為直流控制碼元分別為‘1’和‘2’的兩種碼字，或者把包含待定碼元‘？’的碼字分割為待定碼元分別為‘0’、‘1’和‘2’的三種碼字，再把分割后的碼字與其他碼字合并即可。
本發(fā)明還提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本方法包括解調步驟將從藍光多階光存儲裝置中讀出的多階碼元序列分割為碼字，利用基于游程長度受限編碼的解碼表以及解碼器狀態(tài)信息，將碼字轉換為源字輸出；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將7個多階碼元組成的碼字變換成10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，碼元包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}， #∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法中，解碼表分為3個子表，分別對應于3個解碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，每個子表中包含32個由10進制組成的5比特源字，解碼表還包含各個碼字所在子編碼表所對應的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3；在碼字中，包含碼元‘X’，表示取‘1’或‘2’，但解碼的結果相同；源字中的碼型‘Z’，表示不能解碼。
優(yōu)選地，上述的解調步驟可以包括以下步驟步驟(3.1)把一種基于游程長度受限解碼的解碼表輸入到一個解碼表轉換器中的解碼表存儲器以及一個子解碼表選擇器中，該游程長度受限解碼是一種碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用以把7個多階碼元組成的碼字解碼成用10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，該多階碼元屬于集合{0，1，2}；所述d＝2表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)是2，k等于或大于9表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)是等于或大于9；所述解碼表分為3個子表，分別對應于3個解碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，所述每個子表中包含32個由10進制組成的5比特源字，該解碼表還包含這各碼字所在子編碼表所對應的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3；在所述碼字中，X表示取‘1’或‘2’，但解碼的結果相同；源字中的Z表示不能解碼；步驟(3.2)向解碼表轉換器輸入由7個多階碼元組成的碼字CW，向子解碼表選擇器輸入緊隨所選碼字CW之后的由7個多階碼元構成的碼字NCW；步驟(3.3)子解碼表選擇器根據(jù)所達碼字NCW所在的子編碼表所對應的編碼器狀態(tài)序號，并將該編碼器狀態(tài)j轉換成具有同樣狀態(tài)序號的子解碼表-序號后再用所述解碼表轉換方法列出；步驟(3.4)所述解碼表轉換器根據(jù)所輸入的碼字CW從步驟(3.3)所述的序號的子解碼表中找出用10進制組成的5比特源字B(t)列出。
顯然，根據(jù)本發(fā)明的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法可以同時包括上述的調制步驟和解調步驟。
本發(fā)明給出的藍光多階光存儲系統(tǒng)，具有比已有3元(2，10)RLL碼更高碼率且具有更強直流分量控制能力的3元RLL碼，該碼具有簡單的編/解碼方法和裝置。具體而言，根據(jù)本發(fā)明可以得到碼率R＝5/7，碼表大小為96，最小游程為3T，最大游程為10T的3元(2，9)RLL碼，其中T代表一個多階碼元的時間長度。本發(fā)明給出的3元(2，9)RLL碼的低頻段(信道時鐘頻率的1/10000以下的頻率)的振幅分量低于-25dB，有利于伺服系統(tǒng)的正常工作。另一方面，該碼的解碼過程亦十分簡單，能夠以碼字為單位進行處理，并且由于解碼時僅需參考緊隨其后的一個碼字，因此可以實現(xiàn)解碼誤差傳播極小的電路結構。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種碼率R＝5/7的3元(2，9)RLL碼，它能夠將5位二進制用戶數(shù)據(jù)組成的源字轉換為7個多階碼元組成的碼字，其中的多階碼元屬于集合{0，1，2}，該編碼的碼率R＝5/7比已有文獻報道的3元(2，10)RLL碼的碼率R＝12/17提高了1.2％。
多階多階碼元序列中具有根據(jù)(d，k)約束條件選擇必須是碼元‘0’或可以是任意多階碼元的待定碼元；待定碼元經過(d，k)約束條件確定后，組成的多階碼元序列確保滿足d＝2，k＝9的游程約束即序列中相鄰非零碼元之間碼元‘0’的個數(shù)至少為2個，至多為9個，參數(shù)d＝2確定了可能出現(xiàn)在信道序列中的最小游程，參數(shù)k＝9確定了可能出現(xiàn)在信道序列中的最大游程。
編碼表的特征在于分為3個子編碼表，且分別對應于3個編碼器狀態(tài)。每個狀態(tài)對應的子編碼表中包含32個7個多階碼元構成的信道碼字的子編碼表，以及這些信道碼字對應的編碼器下一狀態(tài)，每個子解碼表中的信道碼字集合不相交。
此外，多階碼元序列中還具有根據(jù)(RDSRunning Digital Sum)可以選擇是‘0’，‘1’或者‘2’的第一類直流控制碼元和可以選擇是‘1’或者‘2’的第二類直流控制碼元；隨機用戶數(shù)據(jù)經過該3元(2，9)RLL編碼后得到的多階碼元序列再進行預編碼(模M運算，這里M＝3)處理后，得到的3元NRZ序列在低頻段(信道時鐘頻率的1/10000以下的頻率)的分量低于-25dB。
解調步驟及其裝置的特征在于，能夠容易地判斷出由7個多階多階碼元構成的碼字所屬的狀態(tài)，并具有多個解碼表；解碼表中儲存著7個多階碼元構成的碼字及其在不同解碼條件下對應的5位二進制數(shù)構成的源字；具備根據(jù)當前碼字和其后續(xù)碼字信息，選擇當前碼字解碼時所需用的解碼表的裝置；擁有使用當前碼字和已選擇的解碼表得到對應源字的裝置。
為了明確本發(fā)明的上述以及其它的目的、特征及優(yōu)點，下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明。
表1示出根據(jù)本發(fā)明的編碼調制步驟的實施方式設計出的一個3元(2，9)RLL碼的編碼表，其碼表大小為96。
表13元(2，9)RLL碼編碼表
在表1所示的編碼表中，不同的由7個多階多階碼元{0，1，2}構成的碼字分屬對應3個狀態(tài)的碼表，3個狀態(tài)分別是狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，其對應碼表分別是子編碼表1，子編碼表2和子編碼表3。在表1所示的編碼表中，5位二進制數(shù)構成的源字用其對應的十進制數(shù){0，1，...，31}來表示。在表1所示的編碼表中，每一個源字在3個子編碼表中都有一個‘下一狀態(tài)’與其對應，‘下一狀態(tài)’的取值定義了編碼器在轉換完該源字之后應進入的狀態(tài)。編碼器根據(jù)當前所處的狀態(tài)選擇與狀態(tài)對應的子編碼表用于編碼，在完成編碼轉換后會自動進入下一個狀態(tài)并選擇與其對應的子編碼表用于下一個源字的編碼，重復上述過程直至編碼結束。以本發(fā)明的3元(2，9)RLL碼調制，可將5位的源字轉換為7個多階碼元構成的碼字，其碼率R＝5/7。
本發(fā)明提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本裝置包括多階游程長度受限編碼裝置，其包括主編碼表轉換器，用于根據(jù)基于游程長度受限編碼的編碼表以及根據(jù)存儲在狀態(tài)寄存器中的編碼器狀態(tài)，將源字轉換成由多個多階碼元構成的碼字，并對碼字進行并-串轉換以形成多階碼元序列，其中，多階碼元包括待定碼元；限制器，用于確定多階碼元序列中的待定碼元；以及直流控制器，用于根據(jù)待定碼元選擇直流控制碼元的取值，從而控制多階碼元序列中的直流分量；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字變換成7個多階碼元組成的碼字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置中，碼元可包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}，#∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
本發(fā)明還提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本裝置包括多階游程長度受限解碼裝置，其包括碼字分割器，用于將多階碼元序列分割為由多階碼元構成的碼字；子解碼表選擇器，用于根據(jù)緊隨在當前碼字之后的下一個碼字，選擇解碼當前碼字所采用的子解碼表；以及解碼表轉換器，用于根據(jù)所選擇的子解碼表的信息從基于游程長度受限編碼的解碼表中選擇合適的子解碼表將當前碼字轉換成對應的源字并將其輸出；其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將7個多階碼元組成的碼字變換成10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
在上述的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置中，解碼表可分為3個子表，分別對應于3個解碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，每個子表中包含32個由10進制組成的5比特源字，解碼表還包含各個碼字所在子編碼表所對應的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3；在碼字中，包含碼元‘X’，表示取‘1’或‘2’，但解碼的結果相同；源字中的碼型‘Z’，表示不能解碼。
本發(fā)明還提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，本裝置可同時包括上述的多階游程長度受限編碼裝置和上述的多階游程長度受限解碼裝置。
在表1所示的編碼表中，7個多階碼元組成的碼字中除了碼元‘0’，‘1’和‘2’以外，還使用了碼元‘？’和‘#’。碼元‘？’(？∈{0，#，*}，其中#∈{1，2}，*∈{0，1，2})表示該碼元是一個待定碼元，其取值由圖1中所示的dk限制器204確定，或由圖1中所示的dk限制器204和直流控制器205共同確定。碼元‘#’表示該碼元是一個第二類直流控制碼元，其取值由圖1中所示的直流控制器205確定。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明提出的用于該3元(2，9)RLL碼的編碼裝置的電路框圖。任意隨機的用戶數(shù)據(jù)被分割成5個一組的源字B(t)進入主編碼表轉換器201。主編碼表轉換器201由一個編碼表202和狀態(tài)寄存器203構成，其中編碼表202采用表1所示的編碼表，但也可采用其它類似的編碼表。進入主編碼表轉換器的201的源字B(t)按照編碼表202的編碼規(guī)則，且根據(jù)當前編碼器的狀態(tài)S(t)選擇相應的子編碼表被轉換成相應的7個多階多階碼元構成的碼字X(t)，與此同時將源字B(t)在子編碼表中對應的下一狀態(tài)送入狀態(tài)寄存器，狀態(tài)寄存器中的值指示了進行下一個源字B(t+1)的轉換時編碼器所處的狀態(tài)S(t+1)。碼字X(t)經過并-串轉換后形成多階碼元序列，并進入圖1中的dk限制器204。dk限制器204根據(jù)以下規(guī)則確定多階碼元序列中的待定碼元‘？’步驟1若待定碼元‘？’之后的碼字以‘00’開頭，則令碼元‘？’為第一類直流控制碼元‘*’(*∈{0，1，2})并進入步驟2，否則直接令碼元‘？’為碼元‘0’；步驟2若將第一類直流控制碼元‘*’設為‘0’，一旦使得多階碼元序列中連續(xù)‘0’碼元的個數(shù)大于k＝9，則令碼元第一類直流控制碼元‘*’為第二類直流控制碼元‘#’(#∈{1，2})，否則保持第一類直流控制碼元‘*’不變。
經過dk限制器204的多階碼元序列中除了包含碼元‘0’，‘1’和‘2’之外，還包含第一類直流控制碼元‘*’和第二類直流控制碼元‘#’。第一類直流控制碼元‘*’可取值‘0’，‘1’或‘2’，而第二類直流控制碼元‘#’只能取值‘1’或‘2’，而不能取值為‘0’。兩類直流控制碼元‘*’和‘#’的最終取值由圖1中的直流控制器205最終決定。無論兩類直流控制碼元的最終取值如何，都不會破壞d＝2和k＝9的游程約束。
對于dk限制器204輸出的包含直流控制碼元的序列，直流控制器205通過控制第一類直流控制碼元‘*’和第二類直流控制碼元‘#’的取值來控制多階碼元序列中直流分量。這里定義3元多階碼元序列{xi}的游程數(shù)字和(RDSRunning Digital Sum){zi}為zi=Σj=1iyj=zi-1+yi,---(1)]]>
yi＝2[(yi-1+xi)mod3-1]， (2)其中yi是與多階碼元序列xi對應的多階極性序列，y0＝0，z0＝0。通過選擇直流控制碼元的取值可以使得序列{xi}的游程數(shù)字和{zi}的取值滿足N1≤zi≤N2， (3)其中N1(-1000≤N1≤0)和N2(0≤N2≤1000)是兩個有限常數(shù)。直流控制器205通過選擇直流控制碼元‘*’和‘#’的取值來控制多階碼元序列的游程數(shù)字和{zi}，進而控制多階碼元序列在低頻段的分量。
對于經過dk限制器204之后的多階碼元序列{xi}，假設其第m位是第i個直流控制碼元，其第n位是第i+1個直流控制碼元，即xm∈{#，*}且xn∈{#，*}，可以為第一類和第二類的直流控制碼元。若xm為第一類直流控制碼元‘*’，其取值可以是‘0’，‘1’或‘2’。針對xm的每種取值，直流控制器205計算出計算出多階碼元序列在下一個直流控制碼元xn出現(xiàn)前的各種xm值下多階碼元序列的游程數(shù)字和zn-1，然后選擇使得zn-1絕對值最小的xm取值作為直流控制碼元xm的最終取值。若xm為第二類直流控制碼元‘#’，其取值可以是‘1’或‘2’。針對xm的每種取值，直流控制器205計算出多階碼元序列在下一個直流控制碼元xn出現(xiàn)前的游程數(shù)字和zn-1，然后選擇使得zn-1絕對值最小的xm取值作為直流控制碼元xm的最終取值。重復以上操作直至所有碼元序列中不再包含直流控制碼元。
圖2示出上述的3元(2，9)RLL碼的編碼方法流程圖。首先，編碼開始的時候，將編碼器的狀態(tài)寄存器203初始化為狀態(tài)1，狀態(tài)2或者狀態(tài)3，同時將y0和z0初始化為0。將隨機的2進制用戶數(shù)據(jù)按5位一組的源字抽出，利用表1所示的編碼表202以及狀態(tài)寄存器203所儲存的當前編碼器狀態(tài)信息，變換為碼字；同時根據(jù)編碼表202更新狀態(tài)寄存器203存儲的狀態(tài)信息。轉換后的7個多階碼元組成的碼字經過并-串轉換之后連接形成多階碼元序列，該序列被輸入至圖1所示的dk限制器204。dk限制器204根據(jù)前述的工作原理將多階碼元序列中的待定碼元‘？’賦值為碼元‘0’、第一類直流控制碼元‘*’或第二類直流控制碼元‘#’。經過dk限制器204的多階碼元序列包含碼元‘0’、‘1’和‘2’，以及兩類直流控制碼元‘*’和‘#’。該序列進入圖1所示的直流控制器205，直流控制器205在檢測到序列中的第i個直流控制碼元后直至第i+1個直流控制碼元出現(xiàn)為止，計算該直流控制碼元在其不同取值情況下的游程數(shù)字和zn-1，然后根據(jù)計算得到的游程數(shù)字和確定第i個直流控制碼元的最佳取值，之后則開始計算第i+1個直流控制碼元在其不同取值情況下序列的游程數(shù)字和，直至出現(xiàn)第i+2個直流控制碼元為止，并根據(jù)計算結果確定第i+1個直流控制碼元的取值，以此類推。通常，直流控制碼元的取值在下一個直流控制碼元出現(xiàn)以前不能確定，然而對于多階碼元序列中的最后一個直流控制碼元，其取值則由計算到多階碼元序列末尾時的游程數(shù)字和確定。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明設計出的3元(2，9)RLL碼在上述編碼方法下得到的多階NRZI變換后的信號的功率譜密度，橫軸表示利用信道時鐘頻率作規(guī)一化后的頻率，縱軸表示不同頻率成分所對應的振幅比，單位為dB。使用本發(fā)明的3元(2，9)RLL碼對隨機的二進制用戶數(shù)據(jù)進行調制后，如圖3所示，多階碼元序列經多階NRZI變換后其振幅成分在信道時鐘頻率的1/10000以下的低頻段小于-25dB。由于在信道時鐘頻率的1/10000以下的頻率頻帶中，存在控制光學頭位置的伺服信號，而經3元(2，9)RLL碼調制后的多階碼元序列在該低頻段的振幅強度低于-25dB，因此可以有效降低其對伺服系統(tǒng)控制信號的惡劣影響，有利于保證伺服控制的精度。此外，圖3還示出了已有的碼率R＝12/17的3元(2，10)RLL碼調制后多階碼元序列的功率譜，其振幅在低頻段(信道時鐘頻率的1/10000以下的頻率)的分量僅低于-15dB。本發(fā)明給出的3元(2，9)RLL碼抑制調制后多階碼元低頻段分量的能力明顯優(yōu)于已有的3元(2，10)RLL碼。
此外，以上的說明是基于表1的編碼表和圖1、圖2描述的編碼方法和裝置進行的。通過改變表1所示編碼表中的源字與碼字的對應關系可以得到其它類似的編碼表，且利用圖1、圖2描述的編碼方法和裝置應該能夠得到同樣的效果。此外，編碼表中包含直流控制碼元‘#’和待定碼元‘*’的碼字并不局限于表1所示編碼表中的例子。例如，將包含直流控制碼元‘#’的碼字分割為直流控制碼元分別為‘1’和‘2’時的兩種碼字，將包含待定碼元‘*’的碼字分割為待定碼元分別為‘0’，‘1’和‘2’的三種碼字，通過將分割后的碼字與其它碼字合并，可以容易地變更直流控制碼元‘#’和待定碼元‘？’的位置及取值。由于通過上述變更操作得到的編碼表中直流控制位出現(xiàn)的頻率不會發(fā)生變化，因此可以預期其與使用表1所示的編碼表具有相同的特性。除此以外，通過改變dk限制器204步驟2所示規(guī)則中k的取值，還可以得到不同k參數(shù)的3元(2，k)RLL碼，其中k可以取9及其以上的整數(shù)，這里考慮到k越小越有利于從再生信號中恢復時鐘的原則，故取k＝9，然而k＝10，11”...的編碼同樣是可以實現(xiàn)的，且應當具有更好的低頻分量控制能力。
下面對通過本發(fā)明的3元(2，9)RLL碼得到的多階碼元序列的解碼方法和解碼裝置進行說明。圖4示出根據(jù)本發(fā)明提出的3元(2，9)RLL碼的解碼方法流程圖。首先，通過對檢測再生信號得到的多階碼元序列進行分割，以連續(xù)7個多階碼元為一組構成一個碼字；然后，根據(jù)當前待解碼碼字信息及緊隨其后的一個碼字信息，并按照表2所示解碼規(guī)則對當前碼字進行解碼，將得到的5位源字輸出。其具體解碼過程已如前述。
表2示出根據(jù)本發(fā)明提出的一個用于3元(2，9)RLL碼解碼的解碼表，表中部分碼字中包含碼元‘X’，表示該碼元為‘1’或‘2’時解碼規(guī)則相同。
表23元(2，9)RLL碼解碼表
由于解碼表是7個多階碼元構成的碼字與5位二進制數(shù)據(jù)構成的源字對應的形式，其中5位二進制數(shù)構成的源字用其對應的十進制數(shù)來表示，因此具有不易發(fā)生誤差傳播的優(yōu)點。表2所示的解碼表分為3個子解碼表，分別對應著解碼器的3個狀態(tài)。在每個子解碼表中都存在著32個由5位二進制數(shù)構成的源字與32個碼字一一對應。解碼時，圖5所示的解碼裝置能夠根據(jù)當前碼字X(t)的緊隨其后的碼字X(t+1)來選擇相應的子解碼表用于當前碼字X(t)的解碼。如果緊隨當前碼字X(t)之后的碼字X(t+1)屬于狀態(tài)1所對應的子編碼表，那么選擇子解碼表1對當前碼字X(t)進行解碼；如果當前碼字X(t)之后的碼字X(t+1)屬于狀態(tài)2所對應的子編碼表，那么選擇子解碼表2對當前碼字X(t)進行解碼；如果當前碼字X(t)之后的碼字X(t+1)屬于狀態(tài)3所對應的子編碼表，那么選擇子解碼表3對當前碼字X(t)進行解碼。在確定用于解碼的子編碼表之后，解碼工作可以通過查詢的方式完成。此外，在解碼表中未出現(xiàn)的7個多階碼元構成的碼型，和在解碼表中對應的源字欄中用“Z”表示的碼型，均是利用本發(fā)明的3元(2，9)RLL碼進行編碼所不能發(fā)生的碼型。當檢測到這些碼型的時候，將該碼型作為不能解碼來處理，并輸出解調錯誤的信息同時輸出任意的源字。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明提出的用于該3元(2，9)RLL碼的解碼裝置的電路框圖。首先，多階碼元序列被輸入到碼字分割器701得到7個多階碼元構成的碼字單元；然后，當前的碼字X(t)被送入解碼表轉換器703等候解碼，與此同時緊隨其后的碼字X(t+1)則被送入子解碼表選擇器702，用于選擇對當前碼字X(t)解碼所應采用的子解碼表；之后，選擇子解碼表的信息被送入解碼表轉換器703，解碼表轉換器703從解碼表704中選擇合適的子解碼表將當前碼字X(t)轉換成與此對應的5位二進制數(shù)構成的源字B(t)并作為解碼表轉換器703的輸出。此外，解碼表轉換器703對于解碼表704中沒有出現(xiàn)的碼型，輸出不能解調的信息。在解碼過程中，以7個多階碼元構成的碼字為單位進行處理，并且，由于僅參照當前碼字X(t)及緊隨其后的一個碼字X(t+1)即可實現(xiàn)解碼，可以實現(xiàn)解碼誤差不易傳播的電路結構。
本發(fā)明還提供了一種藍光多階光存儲裝置例如紅光光盤，其具有激光刻錄形成的記錄坑，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，記錄坑對應于采用上述的游程長度受限編碼進行調制后得到的存儲數(shù)據(jù)。
通過實施本發(fā)明，可以在其它參數(shù)保持不變的前提下，采用該3元(2，9)RLL碼的多階存儲系統(tǒng)，可以比原有的2階DVD存儲系統(tǒng)提高約43％的存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率。
此外，對于本領域的相關人員，通過閱讀本專利對于調制碼編/解碼方法及其裝置的描述可以輕易地通過硬件或者軟件，或者硬件和軟件結合的方式來實現(xiàn)本專利所描述的編碼方法和裝置。
另外，本領域技術人員應當理解，當本發(fā)明用于制作紅光光盤時，可以將道間距限定為對應于刻錄光盤所使用的激光波長，例如，通常小于0.52微米，也可以限定為小于0.51微米或更小，例如小于0.50微米或0.48微米。但本發(fā)明并不限定于，本發(fā)明設計的調制碼編/解碼方法并不受限于光盤的道間距。
再者，出于說明目的，本文披露了用于實現(xiàn)本發(fā)明的很多裝置、設備、或者系統(tǒng)的具體生產廠商和型號，但是，本領域技術人員應當理解，這并不用于限定本發(fā)明，采用其它廠商的其它型號的產品同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明。
綜上，本發(fā)明提出的3元(2，9)RLL碼可用于多階存儲系統(tǒng)讀出和寫入數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明提出的3元(2，9)RLL碼將信息寫入介質(包括光存儲介質，磁存儲介質，以及其它支持多階記錄的存儲介質)，并利用讀出系統(tǒng)從上述已寫入信息的介質上得到再生信號，在得到的再生信號中，由于幾乎不包含伺服頻段的成分，對于用于信號檢測的讀取器的跟蹤性沒有損害。此外，采用本發(fā)明提出的3元(2，9)RLL碼的光存儲系統(tǒng)具有在不改變激光波長和光學數(shù)值孔徑的情況下，能顯著提高存儲系統(tǒng)存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率的特點，并且與目前的光存儲系統(tǒng)保持了最大的兼容性。
此外，本發(fā)明不限定于上述各實施例，在本發(fā)明的技術思想范圍內，可以對各實施例進行適宜變更。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，其特征在于，包括調制步驟利用基于游程長度受限編碼的編碼表以及編碼器狀態(tài)信息，將輸入的源字變換為碼字，將所述碼字利用激光刻錄到所述藍光多階光存儲裝置中形成多階碼元序列；其中，所述游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字變換成7個多階碼元組成的碼字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
2.根據(jù)權利要求
1所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述碼元包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}，#∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
3.根據(jù)權利要求
2所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述編碼表包括3個子表，分別對應于所述編碼器的3個狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，每個所述子表中包含32個由7個多階碼元構成的碼字，以及與這些碼字相對應的編碼器的下一狀態(tài)，并且，與所述下一狀態(tài)相對應的子表用于下一個源字的編碼，所述的各個子表中的集合互不相交。
4.根據(jù)權利要求
3所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，通過以下步驟來變更所述直流控制碼元‘#’和待定碼元‘？’的位置及取值先把包含直流控制碼元‘#’的碼字分割為直流控制碼元分別為‘1’和‘2’的兩種碼字，或者把包含待定碼元‘？’的碼字分割為待定碼元分別為‘0’、‘1’和‘2’的三種碼字，再把分割后的碼字與其他碼字合并。
5.根據(jù)權利要求
4所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述調制步驟中的將輸入的源字變換為碼字包括以下步驟步驟(1)將所述編碼表輸入到主編碼表轉換器的存儲器中；步驟(2)把主編碼表轉換器中的狀態(tài)寄存器初始化為狀態(tài)1，狀態(tài)2或者狀態(tài)3，同時把z0和y0初始化為0，所述z0是指3元多階碼元序列{xi}的游程數(shù)字和，所述i為序列中多階碼元x的序號，第i個多階碼元結束時的游程數(shù)字和zi=Σj=1iyj=zi-1+yi,]]>同時令yi的初值y0＝0，所述yi是指3元多階碼元所對應的極性序列，yi=2[(yi-1+xi)mod3-1],]]>所述i和i-1為序列中多階碼元x和y的序號；步驟(3)源字生成器把隨機的2進制用戶數(shù)據(jù)按5位一組的源字抽出，并送往所述存儲器中；步驟(4)所述存儲器利用所述編碼表及狀態(tài)寄存器送來的所存儲的當前編碼器狀態(tài)信息，變換為所述碼字；步驟(5)將所述碼字經過并-串轉換后連接成多階碼元序列，并把所述多階碼元序列送往dk限制器；步驟(6)所述dk限制器根據(jù)dk限制規(guī)則確定多階碼元序列中的待定碼元‘？’；步驟(7)所述dk限制器把包含由所述待定碼元‘？’而來的直流控制碼元的所述多階碼元序列送往直流控制器；步驟(8)所述直流控制器通過選擇第一類直流控制碼元‘*’和第二類直流控制‘#’的取值來控制所述多階碼元序列中的直流控制碼元步驟(9)直流控制器輸出不再包含所述直流控制碼元的所述多階碼元序列。
6.根據(jù)權利要求
5所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述步驟(6)包括以下步驟步驟(6.1)在待定碼元‘？’之后的碼字以‘00’開頭，則令待定碼元‘？’為第一類直流控制碼元*；否則，直接令待定碼元‘？’為碼元‘0’；步驟(6.2)若把第一類控制碼元‘*’設為‘0’，一旦使所述多階碼元序列中連續(xù)的‘0’碼元的個數(shù)大于預先設定的k值，則把所述的第一類直流控制碼元‘*’改變?yōu)榈诙愔绷骺刂拼a元‘#’；否則，保持第一類直流控制碼元‘*’不變。
7.根據(jù)權利要求
5所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述步驟(8)包括以下步驟步驟(8.1)當所述多階碼元序列中出現(xiàn)直流控制碼元時，所述直流控制器針對前一個直流控制碼元xm的每種取值，根據(jù)所述步驟(2)中所述計算多階碼元序列游程數(shù)字和zi的公式計算出所述多階碼元序列在下一個直流控制碼元xn出現(xiàn)前的各種xm值下多階碼元序列的游程數(shù)字和zn-1；步驟(8.2)所述直流控制器選擇使得zn-1的絕對值最小的xm的取值作為直流控制碼元xm的最終取值；對于多階碼元序列中的最后一個直流控制碼元，其取值則由計算到多階碼元序列末尾時的游程數(shù)字和來確定；步驟(8.3)所述直流控制器重復步驟(8.1)～步驟(8.2)的操作直至所得碼元序列中不再包含直流控制碼元；步驟(8.4)通過步驟(8.1)～步驟(8.3)得到的多階碼元序列xi的游程數(shù)字和{zi}的取值滿足N1≤zi≤N2，其中N1(-1000≤N1≤0)和N2(0≤N2≤1000)是兩個有限常數(shù)。
8.一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，其特征在于，包括解調步驟將從所述藍光多階光存儲裝置中讀出的所述多階碼元序列分割為所述碼字，利用基于所述游程長度受限編碼的解碼表以及解碼器狀態(tài)信息，將所述碼字轉換為所述源字輸出；其中，所述游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將7個多階碼元組成的碼字變換成10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
9.根據(jù)權利要求
8所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述碼元包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}，#∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
10.根據(jù)權利要求
9所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述解碼表分為3個子表，分別對應于3個解碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，所述每個子表中包含32個由10進制組成的5比特源字，所述解碼表還包含所述各個碼字所在子編碼表所對應的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3；在所述碼字中，包含碼元‘X’，表示取‘1’或‘2’，但解碼的結果相同；源字中的碼型‘Z’，表示不能解碼。
11.根據(jù)權利要求
10所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其特征在于，所述解碼步驟中的將所述碼字轉換為所述源字輸出包括以下步驟步驟(1)把所述解碼表輸入到解碼表轉換器中的解碼表存儲器以及子解碼表選擇器中；步驟(2)向所述解碼表轉換器輸入由7個多階碼元組成的碼字CW，向所述子解碼表選擇器輸入緊隨所選碼字CW之后的由7個多階碼元構成的碼字NCW；步驟(3)所述子解碼表選擇器根據(jù)所達碼字NCW所在的子編碼表所對應的編碼器狀態(tài)序號，并將該編碼器狀態(tài)j轉換成具有同樣狀態(tài)序號的子解碼表-序號后再用所述解碼表轉換方法列出；步驟(4)所述解碼表轉換器根據(jù)所輸入的碼字CW從步驟(3)所述的序號的子解碼表中找出用10進制組成的5比特源字B(t)列出。
12.一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，其特征在于，包括權利要求
1至7中任一項所述的調制步驟和權利要求
8至11中所述的解調步驟。
13.一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，其特征在于，包括多階游程長度受限編碼裝置，其包括主編碼表轉換器，用于根據(jù)基于游程長度受限編碼的編碼表以及根據(jù)存儲在狀態(tài)寄存器中的編碼器狀態(tài)，將源字轉換成由多個多階碼元構成的碼字，并對所述碼字進行并-串轉換以形成多階碼元序列，其中，所述多階碼元包括待定碼元；限制器，用于確定所述多階碼元序列中的所述待定碼元；以及直流控制器，用于根據(jù)所述待定碼元選擇直流控制碼元的取值，從而控制所述多階碼元序列中的直流分量；其中，所述游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字變換成7個多階碼元組成的碼字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
14.根據(jù)權利要求
13所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其特征在于，所述碼元包括‘0’、‘1’、‘2’、‘？’和‘#’，其中，？∈{0，#，*}，#∈{1，2}，*∈{0，1，2}，碼元‘？’是待定碼元，碼元‘*’表示第一類直流控制碼元，碼元‘#’表示第二類直流控制碼元。
15.一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，其特征在于，包括多階游程長度受限解碼裝置，其包括碼字分割器，用于將多階碼元序列分割為由多階碼元構成的碼字；子解碼表選擇器，用于根據(jù)緊隨在當前所述碼字之后的下一個碼字，選擇解碼所述當前所述碼字所采用的子解碼表；以及解碼表轉換器，用于根據(jù)所選擇的子解碼表的信息從基于所述游程長度受限編碼的解碼表中選擇合適的所述子解碼表將所述當前碼字轉換成對應的源字并將其輸出；其中，所述游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將7個多階碼元組成的碼字變換成10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。
16.根據(jù)權利要求
15所述的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其特征在于，所述解碼表分為3個子表，分別對應于3個解碼器的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3，所述每個子表中包含32個由10進制組成的5比特源字，所述解碼表還包含所述各個碼字所在子編碼表所對應的狀態(tài)狀態(tài)1，狀態(tài)2和狀態(tài)3；在所述碼字中，包含碼元‘X’，表示取‘1’或‘2’，但解碼的結果相同；源字中的碼型‘Z’，表示不能解碼。
17.一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，其特征在于，包括權利要求
13或14所述的多階游程長度受限編碼裝置和權利要求
15或16所述的多階游程長度受限解碼裝置。
18.一種藍光多階光存儲裝置，其具有激光刻錄形成的記錄坑，其中，所述藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，其特征在于，所述記錄坑對應于采用權利要求
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、13、14、15、16中任一項所述的游程長度受限編碼進行編碼后得到的存儲數(shù)據(jù)。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種用于藍光多階光存儲裝置的多階游長數(shù)據(jù)轉換方法，其中，藍光多階光存儲裝置的道間距小于0.52微米，該方法包括以下步驟調制步驟和或解調步驟，其中，游程長度受限編碼是碼率R＝5/7比特/碼元的3元(d，k)碼，用于將10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字變換成7個多階碼元組成的碼字或將7個多階碼元組成的碼字變換成10進制用戶數(shù)據(jù)組成的5比特源字，其中d＝2，表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最少個數(shù)，k等于或大于9，k表示兩個非零碼元之間碼元‘0’的最多的個數(shù)。本發(fā)明還提供了多階游長數(shù)據(jù)轉換裝置，以及使用了上述方法或裝置的藍光多階光存儲裝置。
文檔編號H03M5/00GK1996479SQ200610169823
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日
發(fā)明者潘龍法, 胡恒, 倪屹, 裴京, 徐海錚, 陸達, 徐端頤, 胡華, 張啟程 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan