專利名稱：一種三元游程長度受限碼的編碼/譯碼方法與設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于數(shù)字磁記錄編碼/譯碼方法與設備。
三元磁記錄是近年來發(fā)展的一種提高磁記錄密度的新技術。在只有兩種磁化狀態(tài)的磁層上記錄三元信號的思想是我用兩次緊挨著的磁化翻轉(zhuǎn)的互作用致使峰值下降，從而引入第二種信號幅度而達到的。Jacoby在美國專利4，506，252中提出了一種三元磁記錄方法，其記錄原則是逢1作一次翻轉(zhuǎn)(單翻)，逢2作連續(xù)的兩次磁化翻轉(zhuǎn)(雙翻)，逢0不作翻轉(zhuǎn)。理論和實踐證明雙翻的幅度將只有單翻的一半左右，而雙翻間的過零點正好位于位中間，依此就可以檢測2。
Jacoby所提出的這種磁化記錄方法必須與三元游程長度受限碼相結(jié)合。Jacoby在同一專利中提出了一種三元游程碼及其編碼，譯碼設備，該碼為(2，6)碼或(2，7)碼。中國專利申請87102230中提出了另一種三元碼-三元(2，5)碼及其編碼/譯碼設備。
上述這些三元碼的主要不足之處是d受限較小結(jié)果使得雙翻間隔與兩個非零碼之間的間隔相差不太大，雙翻的波形不夠理想，不利于檢測。另外，我們總是希望d大一點，以便減少位間干擾和峰位漂移。
本發(fā)明的目的之一是給出一種具有更大密度比率的三元碼，利用這種碼可以進一步提高記錄密度，本發(fā)明的另一目的是給出一種d受限更大，從而使再生波形有利于檢測的編碼方法。


圖1，給出了本發(fā)明的編碼對照表。
圖2，為本發(fā)明的編碼電路。
圖3，為編碼實施例。
圖4為本發(fā)明的譯碼電路。
圖5，為譯碼實施例。
下面結(jié)合附圖，詳細論述本發(fā)明的實施。
參見圖1為本發(fā)明的編碼對照表，該編碼對照表含有16個數(shù)據(jù)字-碼字的對應關系。它有三種數(shù)據(jù)字長，其中數(shù)據(jù)字W1-W4為三位字長，而數(shù)據(jù)字W5-W8為四位字長，數(shù)據(jù)字W9-W16為五位字長，五位字長的首兩位均為0，四位字長的首位為0，第二位為1，三位字長的首位為1。在編碼時，首先要將數(shù)據(jù)序列分成數(shù)據(jù)字序列，并對每個數(shù)據(jù)字進行編碼，對于字長為五位的數(shù)據(jù)字則按字長為五的對照表編碼，若字長為四位則按字長為四的對照表編碼，否則按字長為三的編碼對照表編碼。
由圖1的編碼對照表產(chǎn)生的碼序列，最小0游程為4，而最大0游程為10，因而它是(4，10)碼，該碼的碼率為 1/2 ，因此其密率d為2.5，表1為本三元碼與其他幾種三元碼的比較。
由上可見這種碼參數(shù)較優(yōu)，有利于提高位密度，而且這種碼的編碼，譯碼設備也很簡單，誤差傳播也在所能忍受的范圍之內(nèi)。這一點通表1d k w p( (k+1)/(d+1) ) D三元3PM(1) 2 7 2/3 2.67 2.0三元3PM(2) 2 6 2/3 2.33 2.0三元(2，5) 2 5 2/3 2.0 2.0三元(4，10) 4 10 1/2 2.2 2.5過圖2及圖4的編碼/譯碼設備就可看出。
三元碼有三種記錄符號0，1，2，在電路中這三種符號可以有多種表示形式，我們就其中的一種加以論述。對于其他各種表示法，依據(jù)本發(fā)明的思想同樣可以加以實施。我們所采用的表示法為表2三元符號表示碼CC′000110211參見圖2為本發(fā)明的編碼電路，該電路含有一個移位寄存器〔10〕，要記錄的數(shù)據(jù)序列以時鐘CL0的頻率串行移入該寄存器。該寄存器有四個存貯單元，它把存貯的四位數(shù)據(jù)并行送到位置指示器〔20〕和組合邏輯〔30〕中進行編碼。
該編碼電路還含有兩個移位寄存器〔11〕，〔12〕。由組合邏輯〔30〕產(chǎn)生的碼分別置入到〔11〕及〔12〕中，在〔11〕和〔12〕中分別存貯每一個三元碼位的一位C及C′。也就是說〔11〕存貯的是C序列，而〔12〕存貯的是C′序列。寄存器〔11〕及〔12〕并行接收兩位碼字并將碼字串行移出，送到三元記錄系統(tǒng)(未標出)中進行記錄。在本編碼電路中每次僅對一位數(shù)據(jù)進行編碼產(chǎn)生兩位碼字。因而寄存器〔11〕及〔12〕只須兩位即可。
位置指示器〔20〕指示當前被編碼的數(shù)據(jù)是位于該數(shù)據(jù)所屬數(shù)據(jù)字中的第幾位。例如，如果當前被編碼的數(shù)據(jù)屬于5位字長的，那么可能的位置為第1，2，3，4，5位。每個數(shù)據(jù)字的末位為第一位B1，其他各位為B2，B3，B4，B5。位置指示器含有一個位置指示寄存器〔21〕，該寄存器有四位，分別存貯B2，B3，B4，B5，而B1(也即一個數(shù)據(jù)字的結(jié)束位)則以全0表示，當系統(tǒng)開始工作時寄存器〔21〕各位全清為0，在每一個數(shù)據(jù)字開始編碼時，要對寄存器〔21〕的B3，B4，B5三個位置位，對于3，4，5三種字長，置入的三位分別為100，010，001。而后寄存器〔21〕進行移位，移位時鐘與寄存器〔10〕的移位時鐘一樣，它每移一位表示要對新的一位進行編碼。位置指示器〔20〕還含有兩個與門，與門〔22〕用于判別當前數(shù)據(jù)字的字長是否為5，與門〔23〕用于判別字長是否為4，這兩個判別的邏輯分別為B5＝a1a2，B4＝a1a2，字長3直接由a1位確定B3＝a1，這些信號經(jīng)過延遲后送到移位寄存器〔21〕，這樣當〔21〕處于置入狀態(tài)時，在下一移位脈沖到來時，它們將被置入到〔21〕中。在位置指示器〔20〕中還含有一個或門〔24〕，該或門用于檢測當前被編碼的位是否為B1(也就是第末位)，由此可以判別當前數(shù)據(jù)字的編碼是否結(jié)束，當其輸出為低電平時表明當前數(shù)據(jù)字編碼結(jié)束，該輸出延遲后用于控制移位寄存器的置位/移位操作。當其輸出為低電平時(當前數(shù)據(jù)字編碼結(jié)束)，在下一個移位脈沖來到時將新的數(shù)據(jù)字的字長信息B3B4B5置入移位寄存器〔21〕中，之后其輸出又變?yōu)楦唠娖剑藭r移位寄存器〔21〕將隨時鐘CL0進行移位。位置指示器的B5及B3信號將輸出到編碼組合邏輯〔30〕，參與編碼。
編碼組合邏輯〔30〕含有六個與門〔31〕，〔32〕，〔34〕，〔35〕，〔37〕，〔39〕及三個或門〔33〕，〔36〕，〔38〕組成。由與門〔31〕〔32〕及或門〔36〕組成的邏輯產(chǎn)生第一個三進制碼位的C位C0，而由或門〔33〕及與門〔37〕組成的邏輯產(chǎn)生第二個三進制碼位的C位C1。由與門〔34〕，〔35〕及或門〔38〕組成的邏輯產(chǎn)生第一個三進制碼位的C′位C0′，由或門〔33〕及與門〔39〕組成的邏輯產(chǎn)生第二個三進制碼位的C′位C1′。它們的邏輯表達式分別為C0＝a2B5+a0a1B3C1＝(a0+a1)B3C0′＝aa3B5+a0a1a2B2C1′＝(a0+a1)a2B3
由編碼邏輯〔30〕產(chǎn)生的二位碼字的C位C0、C1并行置入移位寄存器〔11〕，C′位C0′、C1′并行置入移位寄存器〔12〕中，移位寄存器〔11〕、〔12〕的移位時鐘CL1的頻率為移位寄存器〔10〕的移位時鐘CL0的兩倍。移位寄存器〔11〕，〔12〕還含有時鐘CL2，該時鐘用于控制移位寄存器〔11〕，〔12〕的置位/移位，當它為低電平時〔11〕，〔12〕將進行置位，而當它為高電平時〔11〕、〔12〕將進行移位，將置入的碼字移出。
參見圖3給出了一個數(shù)據(jù)序列的編碼過程。其中(a)為時鐘CL0，(b)為時鐘CL1，(c)為時鐘CL2，(d)為輸入的數(shù)據(jù)序列，(e)為數(shù)據(jù)字結(jié)束脈沖，(f)為對應于數(shù)據(jù)序列的碼序列C，(g)為碼序列C′。
圖4給出本發(fā)明的譯碼電路，該電路含有兩個移位寄存器〔40〕，〔41〕。這兩個寄存器分別以時鐘CL0′的頻率串行接收、移位從磁盤中讀出的三進制碼序列C序列和C′序列。這兩個寄存器為12位移位寄存器，它將寄存的碼子序列并行送到譯碼組合邏輯〔42〕進行譯碼，譯碼組合邏輯由五個與門〔44〕-〔48〕及一個或門〔49〕組成，其譯碼算法為d = C0C5+ C1C-4+ C-2C3+ C-1C′-6+ C′-3+ C-′4C1碼序列每在〔40〕、〔41〕中移位一次，譯碼組合邏輯〔42〕就要進行一次譯碼，每兩次譯碼只有一次有效，也就是說只有當被譯碼的兩位碼字移到寄存器〔40〕，〔41〕中的適當位置時譯碼結(jié)果才有效。譯碼結(jié)果置入D觸發(fā)器〔43〕中，譯碼結(jié)果的有效性由D觸發(fā)器〔43〕的觸發(fā)時鐘CL1′確定。當譯碼結(jié)果有效時，觸發(fā)時鐘CL1′觸發(fā)D觸發(fā)器〔43〕，將譯碼結(jié)果置入。時鐘CL1′的頻率為時鐘CL0′的頻率的一半，其關系參見圖5所示。
參見圖5為一個譯碼例子，其中(a)為時鐘CL0′，(b)為時鐘CL1′，(c)為碼序列，(d)為相應的數(shù)據(jù)序列。
由譯碼電路可見本譯碼的誤差傳播為6位數(shù)據(jù)位，也就是說一位讀出碼位錯最多將引起6位譯碼數(shù)據(jù)的錯誤，這對于目前磁盤上所采用的先進的ECC糾檢錯技術來說是可以忍受的。
采用本發(fā)明的編譯碼技術將使得磁記錄密度比利用MFM碼的提高150%，比用三元3PM碼的提高25%。
權利要求
1.一種把隨機二進制序列變換成游程長度受限碼序列的編碼方法，其特征包括a.將隨機二進制數(shù)據(jù)序列分成允許的長度可變的數(shù)據(jù)字序列；b.判別并寄存當前要編碼的數(shù)據(jù)位屬于所在數(shù)據(jù)字中的第幾位；c.根據(jù)當前數(shù)據(jù)位在所在數(shù)據(jù)字中的位置以及所在數(shù)據(jù)字所對應的碼字，(位數(shù)為數(shù)據(jù)字的兩倍)，將它編碼成相應的兩位碼位。
2.按要求1所述的編碼方法，其特征在于對于把二進制數(shù)據(jù)序列變換成0游程限制在4和10之間的三進制碼序列的編碼，其中所說的可變數(shù)據(jù)字字長可以為3，4或5位，而相應的碼字字長分別為6，8，10;三位字長的數(shù)據(jù)字有四個，它們可以分別對應于碼字200000，100000，020000，010000中的一個;四位字長的數(shù)據(jù)字也有四個，它們可以分別對應于碼字00200000，00100000，00020000，00010000中的一個;五位字長的數(shù)據(jù)字有八個，它們可以分別對應于碼字0000200000，0000100000，0000020000，0000010000，2000020000，2000010000，1000020000，1000010000中的一個。
3.一種編碼設備，將第一種長度的二進制數(shù)據(jù)序列變換為第二種長度的三進制的0游程受限的碼序列，這種設備包括輸入移位寄存器，輸出移位寄存器，位置指示器捅嗦胱楹下嘸?，其特蒸|俏恢彌甘酒髦甘鏡鼻氨槐嗦氳氖菸皇鞘粲詒嗦攵哉氈碇邢嚶κ葑種械牡詡肝弧１嗦胱楹下嘸讕菔淙胍莆患拇嫫韉氖涑黽拔恢彌甘酒韉氖涑黿斜嗦?，产生蠂娄的码奏崹赁I唬
4.按權利要求3所述的編碼設備，其中所說的位置指示器的特征是含有一個移位寄存器，位置判別邏輯和數(shù)據(jù)字編碼結(jié)束檢測邏輯;位置判別邏輯判別當前被編碼的數(shù)據(jù)字的字長(即數(shù)據(jù)字首位的位置信息)，并將結(jié)果置入位置指示寄存器;數(shù)據(jù)字結(jié)束檢測邏輯根據(jù)位置指示移位寄存器的內(nèi)容判別當前數(shù)據(jù)字的編碼是否結(jié)束。
5.按權利要求3所述的編碼設備，對于將一位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二位三進制碼字C0C0′，C1C1′的三元(4，10)游程長度受限碼，其特征是所說的輸入移位寄存器有四個存貯單元記為a0-a3，所說的位置指示器含有四位位置指示移位寄存器B2B3B4B5，位置判別邏輯為B5＝a1a2，B4＝a1a2，B3＝a1，數(shù)據(jù)字結(jié)束檢測邏輯為B＝B5+B4+B3+B2，而編碼組合邏輯的邏輯表達式為C0＝a2B5+a0a1B3C1＝(a0+a1)B3C0′＝aa3B5+a0a1a2B2C1′＝(a0+a1)a2B3
6.一種譯碼設備，將再生的三進制(4，10)碼序列變換為所對應的數(shù)據(jù)序列，該設備每次對兩位三進制碼字譯碼產(chǎn)生一位數(shù)據(jù)，它含有兩個十二位輸入移位寄存器C-6C6，C-6′C6′，這兩個寄存器串行接收和移位再生碼序列，它還含有一個輸出D觸發(fā)器，譯碼組合邏輯，其特征是譯碼組合邏輯將對應于位C0C0′，C1C1′的三進制碼字譯碼產(chǎn)生一位數(shù)據(jù)字，譯碼組合邏輯的邏輯表達式為d = C0C5+ C1C-4+ C-2C3+ C-1C′-6+ C′-3+C-′4C全文摘要
一種三元游程長度受限碼的編碼譯碼方法與設備，它把二進制數(shù)據(jù)序列分成長度可變的十六種允許的數(shù)據(jù)字序列，將每個數(shù)據(jù)字變換成位數(shù)為其兩倍的三進制碼字，得到游程至少為4，至多為10的三進制碼序列，以及將這種碼序列反變換成原來的數(shù)據(jù)序列的譯碼設備。利用這種方法和設備可以使記錄密度比用三元3PM提高25％。
文檔編號H03M7/06GK1032273SQ8710646
公開日1989年4月5日 申請日期1987年9月24日 優(yōu)先權日1987年9月24日
發(fā)明者馬瑞芳, 陳長林 申請人:中國科學院計算技術研究所