在准密集点阵上的多维编码制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将信息多维地编码为点阵结构和／或从点阵结构解码信息的方法和系统，该点阵结构至少以两维来表示所述已编码信息的比特位置。编码和／或解码通过使用一种密集点阵来执行，优选地通过使用准六边形点阵结构。特别地，可以定义由一个中心比特和多个最近的相邻比特组成的至少部分准六边形的群集，并且可以应用一个代码约束，使得对于所述至少部分准六边形的群集中的每一个来说，预定最小数量的所述最近相邻比特和所述中心比特的比特状态相同。因此，可以以高代码效率来最小化符号间干扰。此外，可以应用另一个代码约束，使得对于所述至少部分准六边形的群集中的每一个来说，预定最小数量的所述最近相邻比特和所述中心比特的比特状态相反。该约束提供了优化的高通特性，从而避免出现大区域相同类型的信道比特。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于执行多维编码的方法和系统随着全部都通过因特网连接的计算机的普遍存在，信息化时代引起了用户可用信息的迅速增长。降低存储数据的成本，增加相同小型装置覆盖区(small device footprint)上的存储容量将是促使这场革命的关键。虽然当前的存储需要已经得到满足，但是为了跟上急速增长的需求，存储技术必须继续改进。然而，磁和传统的光数据存储技术正接近物理极限，在这些技术中各个比特作为不同的磁或光变化存储在记录介质的表面上，超过该极限各个比特就太小而不能存储或太难存储。在介质的整个体积中存储信息(而不仅仅在它表面)可以提供吸引人的高容量替换方案。全息数据存储是一种体积方案(volumetric approach)，它虽然是在几十年前就有过设想，但是最近才随着能降低成本的技术的出现、长时间研究工作的显著结果以及在全息记录材料上的进展开始向实用性迈进。在全息数据存储中，一次将一整页信息作为一种光干涉图案存储在一个厚而感光的光材料上。这是通过在这种存储材料内使两个相干激光束交叉来实现的。第一个被称为目标束，它包含要存储的信息；第二个称为参考束，被设计为能简单重现，例如，一个具有平面波阵面的简单平行光束。得到的光干涉图在感光介质中引起化学和/或物理变化。干涉图的复制光栅(replica)被作为在感光介质的吸收、折射率或厚度上的变化存储起来。当所存储的干涉光栅被记录期间使用的两个波中的一个照射时，该入射光中的一些被存储的光栅以这样一种方式衍射，即重构了另一个波。使用参考波照射存储的光栅会重构目标波，反之亦然。作为另一种三维或体积方案，也就是多层的概念，荧光卡/盘(FMD/C)是唯一的突破，解决了与当前的CD(致密盘)和DVD(数字通用光盘)的反射光盘技术有关的信号降低问题。与CD或DVD一样，在FMD层上的数据在一个衬底上被编码为一系列的几何特征或体积标记。每个层可以有4.7千兆字节的容量(如DVD的情况)。使用FMD/C技术，每个存储层覆盖有一层透明的荧光材料，而不是CD或DVD的反射金属层。当激光束击中层上的一个标记时，就会发射荧光。该发射光具有不同于入射激光的波长，它稍偏向光谱的红端，并且与当前光设备中的反射相干光相比，它本质上不相干。发射光不受数据标记的影响，因此横向的相邻层不受干扰。在驱动器的读出系统中激光被过滤出来，以便只检测承载信息的荧光。这样就降低了漫射光和干涉的影响。在上面的和其他的数据存储系统(如传统的反射光盘技术)中，编码和信号处理的目标是把BER(误比特率)降低到一个足够低的水平，同时能得到像高密度和高数据速率这样的重要品质因数。这可以通过下面的方式来实现将重点放在无误差信道方面之外的系统物理部件上，，然后引入调制编码和信号处理方案，以便把BER降低到纠错(ECC)解码能够处理的水平，并且进一步降低到用户可接受的非常低的水平(误块率典型地是10-16)。附图说明图14表示一种数据存储系统的典型编码和信号处理元件。从输入DI到输出DO的用户数据环路可以包括交织10、纠错码(ECC)和调制编码20、30、信号预处理40、在记录介质上存储数据50、信号后处理60，二元检测(binary detection)70、以及对交织后ECC的解码80，90。ECC编码器20向数据添加冗余，以便提供保护不受各种噪声源的影响。ECC编码的数据然后被传递给调制编码器30，调制编码器30使该数据适合于信道，即它把数据变换为这样一种形式，这种形式可能较少受到信道误差的破坏，并且会更易于在信道输出端被检测到。调制的数据然后被输入到一个记录装置(例如一种空间光调制器等)并且存储在记录介质50上。在重现端，读装置(例如电荷耦合装置(CCD))返回伪模拟数据值，其必须被转换回数字数据(典型地为每像素一比特)。这个过程中的第一个步骤是一个称为均衡并且仍然是在伪模拟域中进行的后处理步骤60，其力图消除在记录过程中产生的失真。然后伪模拟值的阵列经检测器70被转换为二进制数字数据阵列。数字数据阵列然后首先被传送到调制解码器80，调制解码器80执行调制编码的反向操作，该数字数据阵列然后被送到ECC解码器90。像素间或符号间的干扰(ISI)是这样一种现象，即一个特定像素上的强度会损害在附近像素中的数据。实际上，这是由(光)信道的频带限制引起的，发源于光衍射或者透镜系统中的时变像差，例如磁盘倾斜和激光束散焦。一种防止这种干扰的方法是通过调制编码来禁止出现一种特定的高空间频率的图案。禁止高空间频率图案(或更一般地，这样的快速改变的0和1像素的图案的集合)的代码被称为低通码并且可以被用于在调制编码器30和解码器80处进行调制编码/解码。这样的调制码限制写入二维区域中(像全息照相存储器的容许页中)的信息具有有限的高空间频率内容。对于上述类型的新颖的体积光记录的方案，具有低通滤波特性的二维码作为调制码是我们所关心的。但是二维(2-D)编码对于新路线(route)也是一个关键问题，该新路线更接近比较常规类型的光记录，这种常规光记录是例如依据反射光盘技术使用在卡或盘的二维区域上记录的二维图案(标记)的相干衍射。在现有技术中已经考虑了在方形点阵上的编码。特别地，在W.Weeks，R.E.Blahut的文章“The Capacity and Coding Gain of Certain CheckerboardCodes(特定格形码的容量以及编码增益)”，IEEE Trans.Inform.Theory，Vol.44，No.3，1998年，第1193-1203页中已经研究了格形码(checkerboard code)的容量。那里，已经考虑了方形点阵上的各种格形约束以便实现低通特性，从而在信道比特的读取和检测期间降低了符号间干扰(ISI)的影响。但是，对于二维编码来说，就象一维编码的情况一样，除了现有技术中给出的在方形点阵上的编码之外，不同的编码约束和编码几何结构都可能导致更有效的存储，从而实现更高的存储密度。因此，在多维存储应用中需要继续提高编码效率。此外，在2-D编码中具有比特检测问题，这对于相干信号产生来说是很典型的。从大平面(land)部分(即零水平(zero-level)镜面部分)反射的信号以及从大坑点(pit)部分(即低于零水平(在深度λ/4，λ表示用于读取的辐射的波长)的镜面部分)反射的信号完全一致。因此，这两个二进制级(binary level)在检测时不能被区分开来。在传统的1-D编码中，这个问题不会产生，因为光点直径总是大于坑点(或标记)的径向宽度并且衍射总是在径向发生。因此反射光束通过在中心孔之外的衍射会释放一些强度。与此相对，上述的问题会在2-D编码中出现，因为对于入射在大坑点区域或大平面区域上的其他辐射点或者聚焦激光而言根本就没有衍射。这两个区域都相当于理想的镜面。因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的二维或多维编码方案，通过它可以降低由于符号间干扰和/或大范围同类型(双极性)比特所产生的误差率。这个目的可以通过权利要求1或6所限定的方法以及权利要求14或15限定的系统来实现。根据本专利技术，一种准六边形点阵结构被用于多维编码。例如与方形点阵相比，这种准六边形点阵的好处可以从编码效率和次近的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将信息多维地编码为点阵结构和／或从点阵结构解码信息的方法，该点阵结构至少以两维来表示所述已编码信息的比特位置，所述方法包括步骤：对所述多维编码和／或解码使用准密集点阵结构。

【技术特征摘要】
...

【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]