用于多维编码和译码的方法和设备技术

本发明专利技术涉及把用户字的用户数据流多维编码成在无限延伸的一维方向上展开的信道字的信道数据流的方法。本发明专利技术还涉及相应的译码的方法。为了实施导致更高的贮存密度的某些二维或多维编码约束条件和编码几何关系以及提高编码效率，建议一种编码的方法，其中：－通过根据所述用户字和基础有限状态机的当前状态来从代码表中选择ＮＲＺ信道字，用户字被编码成所述ＮＲＺ信道字，其中ＮＲＺ信道字包括具有沿所述一维方向的一维解译的ＮＲＺ信道比特的ＮＲＺ信道码元序列，以及其中描述所述多维代码的特性的基础有限状态机的状态由以前的信道字的ＮＲＺＩ信道比特和由当前的信道字的ＮＲＺ信道码元规定，－通过包括模２积分的一维１Ｔ预编码运算，该ＮＲＺ信道码元被转码成ＮＲＺＩ信道码元，所述１Ｔ预编码运算是沿着无限延伸的所述一维方向进行的，以及－连同把用户字编码成信道字一起，所述有限状态机被置于根据所述用户字和所述有限状态机的当前状态从所述代码表中选择的新的状态中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及把用户字的用户数据流多维编码成在无限延伸的一维方向上展开的信道字的信道数据流的方法。本专利技术还涉及多维译码信道数据流的相应的方法、相应的编码设备、相应的译码设备、贮存媒体、和包括这样的信道数据流的信号以及用于实施所述方法的计算机程序。欧洲专利申请EP 01203878.2公开了用于多维编码和/或译码到/来自网格结构的信息的方法和系统，该网格结构代表在至少二维中所述编码信息的信道比特位置。编码和/或译码是通过使用准紧密堆积(quasiclose-packed)的网格结构执行的。对于三维编码和/或译码的情形，优选地要使用(准)六边形紧密堆积(hcp)的网格结构。在三维中的另一个可能性是使用(准)面心立方体(face-centered cubic)(fcc)的网格结构。对于二维编码和/或译码的情形，优选地要使用准六边形网格结构。在二维中的另一个可能性可以是使用准方块网格结构。为了更简单和清楚地说明本专利技术的目的，对于二维情形给予特别的关注。更高的维数的情形可以作为二维情形的或多或少的直接扩展而得到。对于准六边形网格，具体地，可以定义包含一个中心信道比特和多个最近相邻的信道比特的至少部分准六边形的群集，以及可以加上代码约束条件，以使得对于所述至少部分的准六边形的群集的每个群集而言，预定的最小数目的所述最近相邻比特是与所述中心比特处在相同的比特状态(1或0，表示被写入到信道的双极性比特值)的。由此，码间干扰(ISI)可以以高的编码效率被最小化。而且，可以加上另一个代码约束条件，使得对于所述至少部分的准六边形的群集的每个群集而言，预定的最小数目的所述最近相邻比特是与所述中心比特处在相反的比特状态。这个约束条件提供有利的高通特性，以避免大面积的相同类型的信道比特。本专利技术的目的是提供多维编码和译码的方法，它实施如在上面提到的欧洲专利申请中规定的编码约束条件和编码几何关系，并且它导致更高的贮存密度并改进编码效率。这个目的是通过如在权利要求1中要求的、把用户字的用户数据流多维编码成在无限延伸的一维方向上展开的信道字的信道数据流的方法而达到的，在该方法中-通过根据所述用户字和基础有限状态机的当前状态来从代码表中选择NRZ信道字，用户字被编码成所述NRZ信道字，其中NRZ信道字包括具有沿所述一维方向的一维解译的NRZ信道比特的NRZ信道码元序列，以及其中描述多维代码的特性的基础有限状态机的状态由以前的信道字的NRZI信道比特和由当前的信道字的NRZ信道码元规定，-通过包括模2积分的一维1T预编码运算，NRZ信道码元被转码成NRZI信道码元，所述1T预编码运算是沿着无限延伸的所述一维方向进行的，以及-连同把用户字编码成信道字一起，所述有限状态机被置于根据所述用户字和所述有限状态机的当前状态从所述代码表中选择的新的状态中。这个目的还是通过如在权利要求8中要求的、多维译码的方法而达到的，在该方法中-通过与包括模2积分的一维1T预编码运算相逆的运算，NRZI信道码元被转码成NRZ信道码元，所述逆运算包括至少一个微分运算，其中NRZ信道字包括具有沿所述一维方向的一维解译的NRZ信道比特的NRZ信道码元序列，以及其中描述多维代码的特性的基础有限状态机的状态由以前的信道字的NRZI信道比特和由当前的信道字的NRZ信道码元规定，以及-通过根据所述NRZ信道字和在所述用户数据流中下一个用户字被编码所处的、所述基础有限状态机的下一个状态，从代码表中选择用户字，NRZ信道字被译码成所述用户字，其中所述基础有限状态机的当前信道字的所述下一个状态由当前信道字的NRZI信道比特和由下一个信道字的NRZ信道码元规定。本专利技术还涉及如权利要求28中要求的用于编码的设备、如权利要求29中要求的用于译码的设备、如权利要求30中要求的贮存装置、如权利要求31中要求的信号以及如权利要求32中要求的计算机程序。本专利技术的优选实施例在从属权利要求中规定。本专利技术总地涉及其中代码在无限延伸的一维方向上展开的多维编码和译码。在2D的具体情形下，如在权利要求2和8的具体的实施例中规定的，该方法然后被应用到2D带条(strip)，使代码在无限延伸的方向上展开。在3D的具体情形下，该方法被应用到3D管道(tube)，其中两个方向是有限延伸的。优选地，3D管道可以是沿无限延伸的所述一维方向的直的管道。与无限延伸的所述方向正交的3D管道的截面优选地可以是六边形的区，从而导致3D管道的紧密堆积。本专利技术是基于该思想来实施在上面提到的欧洲专利申请中规定的编码约束条件，所述编码约束条件导致由于码间干扰造成的误码率的减小和/或在其中沿着包括多行信道比特的带条执行2D编码的2D编码方案中大面积相同(双极性)比特类型的减少。按照本专利技术，各向同性的2D约束条件通过使用用于信道码元的某些惯例，被用于构建编码方案。在1D游程长度有限的(RLL)编码方案中，代码约束条件是沿着代码展开的、无限延伸的方向被施加的一维约束条件。按照本专利技术的、用于二维(和多维)编码的编码方案是与1D编码方案不同的，因为现在约束条件是二维地(或多维地)各向同性的，且因为沿着带条的信道比特流在带条的无限延伸的所述方向上一维地展开。因此特征问题是具有对于在一维展开的代码的各向同性代码约束条件的2D代码(和一般地，多维代码)的构建。按照本专利技术，有限状态机(FSM)被使用于在代码构建期间生成的代码表的定义，然后它们被使用于编码和译码。所述有限状态机具有多个FSM状态，它们是按照本专利技术、根据以前的信道字的NRZI信道比特和当前的信道字的NRZ信道码元被规定的。代码表规定在用户字与信道字之间的关系，且另外还规定在用户字与在所述有限状态机中要使用的下一个状态之间的关系，所述关系取决于有限状态机的当前的状态。在这方面，NRZI信道比特是指(对于盘而言)写入到盘的、代表标记和非标记的信道比特，例如，比特值“0”是指非标记或平面(land)，比特值“1”是指标记或凹坑。具有比特值“1”的NRZ信道比特仅仅被用于新的运转(run)的一维开始，其中一次运转包括多个接连的相同类型的NRZI比特。NRZ到NRZI的变换典型地是通过包括模2积分的1T预编码器完成的。可藉以沿着二维带条根据二维编码信道比特(或数据)流的运行数字和来执行DC控制的优选实施例在权利要求4到7中规定。优选地，某些DC控制点在二维信道数据流中被识别。优选地，在所述DC控制点处，使用另一个被称为替换代码的分开的信道代码，而不使用被称为主代码的标准代码。对于DC控制，有利地执行从信道字集中进行的信道字的选择，该信道字集属于与主要被用于把用户字编码成信道字的主代码不同的所述分开的替换代码。按照本专利技术的另一个实施例，正如在权利要求12和13中规定的，使用准六边形网格结构。与例如方形网格相比较，这样的准六边形网格的好处来自于编码效率和下一个最近邻居对于码间干扰的影响的巧妙组合。准六边形网格是指可以理想地以六边形排列的网格，但可能存在相对于理想网格的小的网格畸变。例如，在网格的两个基本轴之间的角度可能不一定精确地等于60度。准六边形网格产生更像在读出期间所使用的扫描激光点的强度轮廓(profile)的比特排列。替换地，可以使用包括四个最近邻居的准矩形或准方形网格。本专利技术优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种把用户字的用户数据流多维编码成在无限延伸的一维方向上展开的信道字的信道数据流的方法，其中：－通过根据所述用户字和基础有限状态机的当前状态来从代码表中选择ＮＲＺ信道字，而把用户字编码成所述ＮＲＺ信道字，其中ＮＲＺ信道字包括具有沿所 述一维方向的一维解译的ＮＲＺ信道比特的ＮＲＺ信道码元序列，以及其中描述多维码的特性的基础有限状态机的状态由以前的信道字的ＮＲＺＩ信道比特和由当前的信道字的ＮＲＺ信道码元规定，－通过包括模２积分的一维１Ｔ预编码运算，ＮＲＺ信道码元被转 码成ＮＲＺＩ信道码元，所述１Ｔ预编码运算是沿着所述无限延伸的一维方向进行的，以及－连同把用户字编码成信道字一起，所述有限状态机被置于根据所述用户字和所述有限状态机的当前状态从所述代码表中选择的新的状态中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2002-4-26 02076665.51.一种把用户字的用户数据流多维编码成在无限延伸的一维方向上展开的信道字的信道数据流的方法，其中-通过根据所述用户字和基础有限状态机的当前状态来从代码表中选择NRZ信道字，而把用户字编码成所述NRZ信道字，其中NRZ信道字包括具有沿所述一维方向的一维解译的NRZ信道比特的NRZ信道码元序列，以及其中描述多维码的特性的基础有限状态机的状态由以前的信道字的NRZI信道比特和由当前的信道字的NRZ信道码元规定，-通过包括模2积分的一维1T预编码运算，NRZ信道码元被转码成NRZI信道码元，所述1T预编码运算是沿着所述无限延伸的一维方向进行的，以及-连同把用户字编码成信道字一起，所述有限状态机被置于根据所述用户字和所述有限状态机的当前状态从所述代码表中选择的新的状态中。2.按照权利要求1的方法，其中所述方法被用于把用户字的用户数据流二维编码成沿着在信道比特的二维网格的第一方向上无限延伸的和在与所述第一方向正交的第二方向上有限延伸的带条的信道字的信道数据流，所述带条包括多行信道比特，所述行沿着所述第一方向排列，其中每个NRZ信道码元对于该带条中每行正好包括一个NRZ信道比特，该NRZ信道比特对于沿着在所述带条中行方向的每个单独行具有一维解译，以及其中该NRZ信道码元通过沿所述带条的所述单独行的每行进行包括模2积分的按行的一维1T预编码运算而被转码成NRZI信道码元。3.按照权利要求2的方法，其中该NRZ信道码元藉助于一维1T预编码器被转码成NRZI信道码元，以使得在该带条内的NRZI信道比特满足具有二维特征的编码约束条件。4.按照权利要求2的方法，其中在所述带条中至少一个行的运行数字和与在所述带条中其它行的运行数字和分开地被控制。5.按照权利要求2的方法，其中所述带条的所有行的总的运行数字和具体地是通过对所述带条中每行分开地计算的运行数字和进行平均而被控制的。6.按照权利要求4或5的方法，其中所述带条的平均的运行数字和被控制来整体地生成对于该带条的期望的谱特性，或其中在该带条中的多行的多个运行数字和被控制来独立地生成对于该带条中每行规定的期望的谱特性。7.按照权利要求2的方法，其中所述运行数字和是在该信道数据流中预定的控制点上被控制的，以及其中所述控制是通过从一组替换信道字中选择特定的替换信道字而完成的。8.一种对信道字的信道数据流进行多维译码的方法，所述信道字的信道数据流是由用户数据流的用户字编码而成，所述信道数据流在无限延伸的一维方向上展开，其中-通过与包括模2积分的一维1T预编码运算相逆的运算，把NRZI信道码元转码成NRZ信道码元，所述逆运算包括至少一个微分运算，其中NRZ信道字包括具有沿所述一维方向的一维解译的NRZ信道比特的NRZ信道码元序列，以及其中描述多维码的特性的基础有限状态机的状态由以前的信道字的NRZI信道比特和由当前的信道字的NRZ信道码元规定，以及-通过根据所述NRZ信道字和在所述用户数据流中下一个用户字被编码所处的、所述基础有限状态机的下一个状态来从代码表中选择用户字，而把NRZ信道字译码成所述用户字，其中所述基础有限状态机的当前信道字的所述下一个状态由当前信道字的NRZI信道比特和由下一个信道字的NRZ信道码元规定。9.按照权利要求8的方法，其中所述方法被用于对信道字的信道数据流进行二维译码，所述信道字的信道数据流是由用户数据流的用户字沿着在信道比特的二维网格的第一方向上无限延伸的和在与所述第一方向正交的第二方向上有限延伸的带条编码而成的，所述带条包括多行信道比特，所述行沿着所述第一方向排列，其中通过与包括所述模2积分的所述一维1T预编码运算相逆的按行运算，该NRZI信道码元被转码成NRZ信道码元，所述逆运算包括至少一个微分运算，所述按行的运算是沿着所述带条的所述单独行的每行进行的，以及其中每个NRZ信道码元对于该带条中的每行正好包括一个NRZ信道比特，该NRZ信道比特具有沿所述带条中的行的方向对于每个单独行的一维解译。10.按照权利要求9的方法，其中所述有限状态机的所述下一个状态是通过确定当前的信道字的一个或多个最后的NRZI信道码元的STD状态和通过确定多个从下一个信道字得到、对于该带条中每行正好包括一个NRZ比特的NRZ信道码元的数值而得到的。11.按照权利要求2或9的方法，其中信道字的所述各个NRZ信道比特具有沿所述带条中的行的方向的一维解译，以使得比特值“1”代表沿着所述带条中的所述行的二进制波形中存在跳变，而比特值“0”代表沿所述带条中的所述行的二进制波形中不存在跳变。12.按照权利要求2或9的方法，其中该NRZI信道比特被安排在由网格群集组成的准六边形网格的网格点上，每个网格群集由一个中心比特和六个最近相邻的比特组成。13.按照权利要求12的方法，其中第一代码约束条件被施加到每个所述网格群集，以使得对于每个所述网格群集，所述最近相邻的NRZI比特中预定最小数目的NRZI比特，具体地是至少一个NRZI比特，具有与所述中心NRZI比特相同的NRZI比特状态。14.按照权利要求2或9的方法，其中该NRZI信道比特被安排在准方形网格的网格点上。15.按照权利要求2或9的方法，其中该NRZI信道比特被安排在准矩形网格的网格点上。16.按照权利要求2或9的方法，其中所述信道数据流包括沿着二维带...

【专利技术属性】
技术研发人员：WMJM科内，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]