采用有限游程长度调制的数据编码和解码方法技术

采用有限游程长度调制的数据编码方法，其特征在于该方法是利用编码器对数据进行ＲＬＬ（ｄ，ｋ）调制编码，其中参数ｄ＝４，ｋ＝１８；所述的ＲＬＬ（４，１８）调制编码采用块编码方式，原始的串行二进制序列数据经过串并转换后，每４位数据为一组码字进入编码器，作为输入数据，编码后产生１２位为一组的码字，作为输出数据； 该方法包括如下步骤： １）向编码器中输入４位码字和其下一４位码字； ２）根据ＲＬＬ（４，１８）调制的基本编码表对当前４位输入码字和下一码字进行码型变换，得到两个１２位的码字Ｐ和Ｓ； ３）判断码字Ｐ和Ｓ是否出现违背ｄ＝４限制的情况，若是，则按照针对ｄ＝４限制的补充编码表分别对码字Ｐ和Ｓ进行变换，然后进入步骤４）；若否，则直接进入步骤５）； ４）在当前时钟输出码字Ｐ，进行等待，在下一时钟输出码字Ｓ，然后回到步骤１）循环上述步骤，直到编码完毕； ５）在当前时钟输出码字Ｐ，然后把Ｓ赋给新的当前输入码字的对应码字Ｐ，并获取新的４位码字输入作为下一输入码字，并根据ＲＬＬ（４，１８）调制的基本编码表进行码型变换得到新的Ｓ，然后回到步骤３）循环上述步骤，直到编码完毕。（*该技术在2023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能够用于记录高密度光盘数据的编码和解码方法，属于光盘存储领域。目前，光盘中的绝大多数关键技术掌握在国外厂商和研究机构手中，拥有自主产权的核心技术对我国光盘产业化具有重大意义。在光盘存储系统中，调制技术扮演着重要的角色，它对于克服符号间干扰，提高光盘存储容量具有重要作用。在光盘存储中数据是以信息坑的方式存在盘片上的，信息坑通过激光器烧刻而成。利用信息坑和岸对读出光斑反射率的不同，读出时可恢复出‘0’和‘1’表示的数字信号。经过纠错编码的信源数据记录在盘片上之前往往要经过调制过程改变码字的结构，从而使调制后码字的特性适合系统的要求。光盘系统中聚焦光斑的大小由激光器波长和聚焦物镜的数字孔径NA决定，在光斑大小一定的情况下可知，最短信息坑/岸的宽度越窄则信道的质量越差，当光斑直径大于最短信息坑/岸的宽度时系统表现为低通特性，读出信号会产生失真，造成码间串扰，因此设计光盘系统时要求最短信息坑/岸的宽度取和光斑直径成比例的某个定值。显然，相同长度的信息坑/岸代表的调制前的数据越多，则光盘的存储密度越高。读出系统电路要求读出数据能够提供稳定的时钟信息，即不允许出现长时间的连续‘0’或‘1’，未调制的数据不满足此要求，需要进行调制使其满足提取时钟的要求。另外，光盘读出信号的低频成分会对伺服系统造成影响，降低伺服的精度，因此要求调制后的信号具有低的低频成分。为了达到上述对调制的要求，在光盘系统中采用有限游程长度调制技术，也称为RLL(d，k)调制。RLL(d，k)调制的基本参数为d和k，其中Tmin＝d+1为最小游程长度，Tmax＝k+1为最大游程长度。RLL(d，k)码就是指调制后的码流中两个连续‘1’之间至少有d个‘0’，最多有k个‘0’。RLL(d，k)调制后对码流进行NRZI变换，得到最后的记录数据。NRZI变换是指当码流中出现‘1’时进行电平转换，当出现‘0’时不进行转换。对于不同的参数d和k，RLL调制有不同的结构，即使对于相同的d和k，RLL(d，k)调制也有不同的实现方法。在CD光盘系统中，调制方式为EFM调制，它是RLL(2，10)调制的一种；在DVD光盘系统中，调制方式为EFMPlus调制，它也是RLL(2，10)调制的一种实现。对于不同调制方法，使用调制效率R和密度率DR来评价。调制效率R是指调制前码字位数与调制后码字位数的比，R越大调制效率越高。密度率DR＝(d+1)×R，它是评价调制方式的综合指标，调制效率R的因素已被包括在密度率DR中，DR表示了调制方式提高存储容量的能力，DR越大，同样尺寸的光盘的存储容量越大。未调制时d＝0，R＝1，DR＝1。上述步骤2)和步骤5)中所述的基本编码表由16种4位输入码字及其对应的16个12位码字构成；所述的16个12位码字从至少倒数后4位为‘0’的所有码字和倒数后3位为‘0’且倒数第4位为‘1’的部分码字组成的码字集合B中选取，全零码字除外；所述的选取出来的16个码字和16种4位输入码字之间的对应关系是任意的。上述步骤3)中所述的针对d＝4限制的补充编码表中对当前码字P和下一码字S的变换方式为选取两个没有被所述基本编码表中用到的12位码字作为特殊码字，将当前码字P和下一码字S变换成能够唯一译码的特殊码字。上述步骤2)和3)中，不管是采用基本编码表还是采用针对d＝4限制的补充编码表，编码后的数据都会自动满足k＝18限制的要求。采用有限游程长度调制编码的数据的解码方法，其特征在于该方法是利用解码器对数据进行RLL(d，k)调制解码，将12位码字转换成4位码字，得到最终用户数据，其中参数d＝4，k＝18；该方法包括如下步骤1)向解码器中输入12位码字P和其下一12位码字S；2)判断当前码字P是否是为了消除违背d＝4限制而产生的特殊码字，若是，根据下一码字S，按照编码时采用的针对d＝4限制的补充编码表对码字P和S进行变换，然后进入步骤3)；若否，则直接进入步骤4)。3)由当前码字P查找编码时采用的RLL(4，18)调制的基本编码表中对应的4位码字，作为当前时钟的输出，进行等待，由当前码字S查找所述基本编码表中对应的4位码字，作为下一时钟的输出。然后回到步骤1)循环上述步骤，直到解码完毕。4)由当前码字P查找编码时采用的RLL(4，18)调制的基本编码表中对应的4位码字，作为当前时钟的输出，把S赋给新的当前码字P，并获取新的下一码字S，然后回到步骤2)循环上述步骤，直到解码完毕。本专利技术提出的RLL(4，18)调制的调制效率R＝1/3，密度率DR＝(d+1)×R＝1.67。现有技术中，CD采用的EFM调制的密度率DR＝1.41，DVD采用的EFMPlus调制的密度率DR＝1.5。可见，若光盘系统的其他条件不变，单纯改变调制方式，则从EFM到EFMPlus，光盘存储容量可增加6％，这是调制技术在从CD到DVD演变过程中所增加的贡献。而若调制技术采用本专利技术提出的RLL(4，18)调制，相比DVD的EFMPlus调制可以再提高11％的光盘容量。另外，相比EFMPlus具有8输入、16输出，RLL(4，18)调制只需要4输入、12输出，所需要的硬件资源大大减少，编码和译码的复杂度有很大降低。由此可见，本专利技术公开的RLL(4，18)调制技术对于光盘产业的发展具有重要作用，可以进一步提高光盘的存储容量。图2是按照本专利技术的优选实施例的解码方法流程图。图3是实现本专利技术所述编码方法的一种编码器硬件结构框图。图4是实现本专利技术所述解码方法的一种解码器硬件结构框图。由d＝4的限制可知，一个码字当中‘1’出现的次数最多为2次，否则码字本身或两个同样码字连续出现时就会违背规则。另外，在同一码字当中，两个‘1’之间至少需要有4个‘0’。由k＝18的限制可知，全零码字不符合规则。满足以上要求的码字构成一个集合A，满足要求的码字必须处于A中。然而，对于基本编码规则4位输入直接对应16种输出码字，在A中找不到16个码字可以直接满足RLL(4，18)的要求。因此，在A中寻找一子集B，同时设立编码补充规则，二者配合以满足RLL(4，18)的要求。子集B中的码字除了满足A的要求外，还需满足至少码字的后3位全为0。因此，可把B分为两个正交子集D1和D2，两个子集之和为B，其中D1由至少倒数后四位全为零的码字组成，D2由倒数第4位为1，后三位全为零的码字组成。可知，D1中只包括14个码字。去除D2中的码字‘000000001000’和‘100000001000’，构成新的子集D3。由D1和D3中任意两个码字可组成基本编码表的输出码字，即Cj，0≤j≤15，其中Cj与16个码字的对应顺序任意。在以下说明中，把当前码字称为P，把下一码字称为S。可以发现，当Cj中两个码字相连时会存在违背d＝4的情况，其规律为若当前码字P来自D3，而下一码字S是最高位为‘1’的码字，则会出现‘10001’的情况，此时则必须使用针对d＝4限制的编码补充规则当出现‘10001’时，当前码字P变为一个特殊码字，并对下一码字S进行变换，使其满足RLL(4，18)的要求，并且要具有唯一可译码性。特殊码字不能选择已被Cj包含的码字。显然，只使用基本编码表码字不会违背k＝18限制的要求，选择特殊码字时也要保证P和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：巩马理，杨欣，黄磊，马建设，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：