专利名称：Rll码的最小扫描宽度保护电路与方法
技术领域：
本发明涉及RLL码的最小扫描宽度保护电路与方法，特别是涉及利用转换前、转换中、与转换后等三个状态计算RLL码的最小扫描宽度的有效路径的保护电路与方法。
背景技术：
一般RF讯号会受到噪声影响，造成经由切换器转换且取样输出后的EFM信号产生错误。例如一般EFM信号的最小扫描宽度为3T，但错误的EFM信号可能为2T或1T。因此，需要一保护电路来将错误的2T或1T的EFM信号还原为3T，以产生正确信号。目前有使用Viterbi译码器来译码出正确的EFM信号。
根据Viterbi(维特比)算法，必须计算出包含在每条路径中的信号信息，藉以形成整体路径评估值(total path metrics)。最后选取最短的整体路径评估值作为正确的路径，再反推回去找出正确EFM信号。但是，当模拟/数字转换器(A/D Converter)不被CD/DVD系统所采用，而改用切换器(Slicer)将RF讯号转换成EFM信号时，该系统对于RF讯号的信息被集中在零切换点。虽然此时Viterbi算法的译码器仍可使用，但该译码器内的许多组件却闲置着。所以，闲置的组件应可从原始的Viterbi译码器移除，藉以降低该Viterbi译码器的成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种简化的RLL码的最小扫描宽度保护电路与方法，利用计算在零切换点(转换中)、该切换点前(转换前)、以及该切换点后(转换后)状态下的评估值以及其它信息，来寻找最佳路径以保护最小扫描宽度，并简化设计。
为实现上述目的，本发明RLL码的最小扫描宽度保护装置，是在RF讯号之转换前、转换中、以及转换后等三个状态进行数据运算，来寻找最佳路径以保护RLL码的最小扫描宽度。该保护装置包含三个状态处理器，每个状态处理器包含决定位(decision bit)、无效位(invalid bit)、评估值位(metric bits)、以及路径数组位(array of bits for path)，并根据转换前、转换中、以及转换后等三个状态的控制信号运作；一评估值计算单元，用来计算EFM信号相对于转换中、转换前、以及转换后等三个状态下的评估值(metric)；一时序控制单元，根据EFM信号产生控制信号给三个状态处理器及评估值计算单元；以及一运算单元，根据时序控制单元的控制信号及评估值计算单元所输出的三个状态的评估值，来控制三个状态处理器的决定位、无效位、评估值位、以及路径数组位，并产生正确的输出信号。
因此，本发明仅需藉由三个状态处理器以及配合转换中、转换前、与转换后等三个状态的各项限制，即可寻找最佳路径以保护RLL码的最小扫描宽度。
图1为RF讯号以及该RF讯号经过切换器转换并取样的输出信号波形，其中(A)为RF讯号、(B)为经过切换器转换后的切换器输出信号、(C)为经过取样后的EFM信号、以及(D)为取样信号。
图2所示为本发明几种不同情形的格子图(trellisdiagram)，其中图2(A)为EFM信号均为3T的格子图、图2(B)为其中一个EFM信号为2T的格子图、以及图2(C)为其中一个EFM信号为1T的格子图。
图3为本发明RLL码的最小扫描宽度保护装置的架构图。
图4是显示本发明中两个转换点之间的间距为4T时的格子图。
图5是显示本发明一种用来计算存活评估值S_M(Survivor Metric)的计算单元。
图6显示本发明RLL码的最小扫描宽度保护装置的方块图。
图7为图6的运算单元的方块图。
图8显示了图6的时序控制单元的各控制信号与EFM信号的波形。
具体实施例方式
以下参考附图详细说明本发明RLL码的最小扫描宽度保护电路与方法。
图1为RF讯号以及该RF讯号经过切换器转换并取样的输出信号波形，其中(A)为RF讯号、(B)为经过切换器转换后的切换器输出信号、(C)为经过取样后的EFM信号、以及(D)为取样信号。若系统的噪声衰减不是很严重，且RF讯号的零切换点的位置不会飘移超过1T(每个EFM信号的宽度)，则如图1(A)所示，零切换点的位置只有3种可能，即在切换点、切换点前1T、以及切换点后1T的位置。
图2所示为本发明几种不同情形的格子图(trellisdiagram)，其中(A)为EFM信号均为3T的格子图、(B)为其中一个EFM信号为2T的格子图、以及(C)为其中一个EFM信号为1T的格子图。图2所示的格子图中，所谓的转换前、转换中、以及转换后是指对应于图1(A)的转换前、转换中、以及转换后的三个区间。而每个圆圈代表每个区间执行后状态，圆圈内的P0、P1、以及P2代表三个状态处理单元。图2中较粗的线代表有效的路径。根据图1(A)的波形，若系统的噪声衰减不是很严重，且RF讯号的零切换点的位置不会飘移超过1T，则只有在转换点以及转换点前、转换点后才会产生转换。
如图2(A)所示，由于所取样的EFM信号均为3T，所以该EFM信号均视为正常，因此有三条路径往下延伸，且均为有效路径。
如图2(B)所示，假设第一次转换时为初始状态，因此有三条有效路径向下延伸。但在第二次转换时，因第一与第二转换点之间只有2T的距离，根据本发明的条件，只有转换点、以及转换点前后1T的位置为有效转换状态，但A4’位置为转换点之后2T的位置，因此A4’位置的状态被标示为无效(invalid)。所以，如图2(B)所示，第二次转换后只有两条路径为有效路径。
如图2(C)所示，假设第一次转换时为初始状态，因此有三条有效路径向下延伸。但于第二次转换时，因第一与第二转换点之间只有1T距离，且根据本发明的条件，只有转换点、以及转换点前后1T的位置为有效转换状态，但T4”位置为转换点后2T的位置，且A4”位置为转换点后3T的位置，因此T4”与A4”的状态被标示为无效(invalid)。所以，如图2(C)所示，第二次转换之后只有一条路径为有效路径。
所以根据图2的格子图理论可清楚了解本发明的方法可将小于3T的RLL码修正成3T的RLL码。
图3为本发明RLL码的最小扫描宽度保护装置的处理示意图。如该图所示，本发明RLL码的最小扫描宽度保护装置30包含3个状态处理器P0、P1、P2、以及一个比较器31。每个状态处理器中包含波形决定位DB、评估值位MB、无效位IB、以及路径位数组BA。在每个状态处理器要转移到另一个状态处理器时，会将波形决定位DB、评估值位MB、无效位IB、以及路径位数组BA一起转移至另一个状态处理器。而比较器31是用来比较两组评估值位MB，而将较小评估值位MB的状态处理器中的数据转移至状态处理器P0。
如图3所示，状态处理器P0并不需要比较评估值位MB，而直接将相关数据转移至状态处理器P2。同样地，状态处理器P2亦不需要比较评估值位MB，而直接将相关数据转移至状态处理器P1。因此，很明显地，只有在状态处理器P1转移至状态处理器P0时，才需要比较状态处理器P0与P1之评估值位MB。
由于本发明RLL码的最小扫描宽度保护装置仅使用3个状态处理器P0、P1、P2来处理各种状态的改变，因此必须配合一些限制以及判断规则。以下详细说明本发明的限制以及判断规则。
第一系统的噪声衰减不是很严重，且RF讯号的零切换点的位置不会飘移超过1T。因此，只需考虑转换前1T、转换中、以及转换后1T的情形。在此情况之外的状态不需考虑。第二只有在状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2时，才会变更波形决定位DB。即，由负转换成正(B to T)时，波形决定位DB设定为1，而由正转换成负(T to B)时，波形决定位DB设定为0。第三无效位IB会向下传递。第四波形决定位DB不同时，无效位IB被设定成1。
以下同时参考图2(B)与图3说明本发明的操作流程。每个状态相当于1T时间。
状态一如图2(B)所示，转换前区间的状态点B1一开始由状态处理器P0处理。
状态二状态由转换前区间变换成转换区间。状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2，同时将波形决定位DB设定为1。同时，比较器31比较状态处理器P0与状态处理器P1(B0)的评估值位MB，并将评估值位MB较小且无效位IB为0的状态处理器的数据转移至状态处理器P0。此实施例是将状态处理器P0的数据转移至状态处理器P0。
状态三状态由转换区间变换成转换后区间。状态处理器P2将数据移转至状态处理器P1，同时状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2，而比较器31则比较状态处理器P0与状态处理器P1的评估值位MB，并将评估值位MB较小且无效位为0的状态处理器的数据转移至状态处理器P0。此实施例是将状态处理器P0的数据转移至状态处理器P0。
状态四状态直接由转换后区间变换成转换区间。如图2(B)所示，由于噪声等影响，第一次转换与第二次转换之间只有2T的距离。所以，根据图3所示，状态处理器P2将数据移转至状态处理器P1，同时状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2。此时，由于状态已超过转换后区间，状态处理器P0将数据移出后，被标示为无效位。因此，状态处理器P1直接将数据移转至状态处理器P0。
状态五当状态再由转换区间变换成转换后区间。状态处理器P2将数据移转至状态处理器P1，同时状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2，而比较器31则比较状态处理器P0与状态处理器P1的评估值位MB，并将评估值位MB较小的状态处理器的数据转移至状态处理器P0。
状态六状态处理器P2仍将数据移转至状态处理器P1，同时状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2。但是，由于状态已超过转换后区间，状态处理器P0将数据移出后，被标示为无效位，故数据由状态处理器P1移转至状态处理器P0。但是，此时状态处理器P0的波形决定位DB为1，而状态处理器P2的波形决定位DB为0，所以该状态处理器P0的无效位IB被设成1。
状态七状态进入转换前区间。此时，状态处理器P2仍将数据移转至状态处理器P1，同时状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2。但是，因状态处理器P0的无效位IB为1，故状态处理器P2的无效位IB亦为1。而且状态处理器P1不需经由比较器比较，可直接将数据移转至状态处理器P0。
状态八状态进入转换区间。此时，状态处理器P2将数据移转至状态处理器P1，但由于状态处理器P2的无效位IB为1，故状态处理器P1的无效位IB亦为1。同时，状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2。接着，比较器31比较状态处理器P0与状态处理器P1的评估值位MB，并将评估值位MB较小的状态处理器的数据转移至状态处理器P0。
状态九状态进入转换后区间。此时，状态处理器P2将数据移转至状态处理器P1，同时状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2。接着，因为状态处理器P1之前状态的无效位IB为1，因此状态处理器P0将数据移转至状态处理器P0。
而图2(C)所示的格子图与图2(B)类似，差别在于第一次转换与第二次转换的期间只有1T距离。因此，在第二次转换后，只剩一条有效路径，其余两条路径均被设定成无效路径。但是，在第三次转换时，有效路径又将数据转移至其它路径，所以又恢复正常状态。
所以，如图2(B)、图2(C)所示，由于遵循着上述限制，所以只需3个状态处理器P0、P1、P2即可处理各种状态。同时，可将小于3T的RLL码修正成3T的RLL码。
图4是显示两个转换点之间为4T时的格子图。如该图所示，由于转换点向后延伸，因此有效路径亦向后延伸。但为了避免之前的错误向后传递，只要出现4T或4T以上的情形时，会将每个状态处理器的评估值位MB重置(reset)，亦即将每个状态处理器的评估值位MB设成0。
图5显示一种用来计算存活评估值S_M(Survivor Metric)的计算单元。如该图所示，计算单元50具有一加法器51与一多路复用器52。加法器51是用来将分支评估值B_M与过去存活评估值S_M相加产生现在存活评估值，并输出至多路复用器52。而多路复用器52是根据选择信号M_A将分支评估值B_M或现在存活评估值S_M输出。当转换评估值为3T或小于3T时，分支评估值B_M(Branch Metric)为该状态的评估值(Metric)，且多路复用器52的重置讯号M_A为0，故多路复用器52输出现在存活评估值S_M。而当转换间距为4T或4T以上的情形时，则分支评估值B_M为0，且多路复用器52的重置讯号M_A为1，故多路复用器52输出0作为现在存活评估值S_M，藉以重置该现在存活评估值S_M。
图6显示本发明RLL码的最小扫描宽度保护装置的控制方块图。如该图所示，最小扫描宽度保护装置的控制单元60包含一同步及取样单元61、评估值计算单元62、时序控制单元63、以及运算单元64。该控制单元60是用来控制三个状态处理器P0、P1、以及P2的操作。
同步及取样单元61是利用取样时钟(sample clock)SCLK将EFM信号取样，并输出四个象限之信号C0、C1、C2、以及C3。该取样时钟SCLK的频率高于EFM信号的频率，本实施例是4倍于EFM信号的频率。当然，其它倍率亦可用于本发明。本发明之所以利用同步及取样单元61将EFM信号取样成四个象限的信号C0、C1、C2、以及C3，是要利用这四个象限的信号C0、C1、C2、以及C3来计算评估值(metric)。
评估值计算单元62是根据四个象限的信号C0、C1、C2、以及C3来计算评估值(metric)。如图所示，该评估值计算单元62接收四个象限的信号C0、C1、C2、C3、以及一个同步信号BB_B。该控制信号BB_B是由时序控制单元63产生，以提供同步信号给评估值计算单元62。本发明的评估值计算方法的一例是利用同步及取样单元61取样EFM信号，并输出四个象限的信号C0、C1、C2、以及C3。接着，计算所取样的信号与转换中、转换前、以及转换后的标准信号的差异值作为评估值。本实施例中，转换前、转换中、以及转换后的标准信号分别为「001111111111」、「000000111111」、以及「000000000011」。若取样的信号为「000001111111」，则转换中、转换前、以及转换后的评估值分别为1、3、以及5。当然，该方法仅为计算评估值的一种方法，其它评估值计算方法亦可使用于本发明。
时序控制单元63则根据EFM信号来产生控制信号，包括同步信号BB_B、转换前信号Before、转换中信号Turning、转换后信号After、切换信号On/Off、以及重置信号M_A。同步信号BB_B为EFM信号的转换点前的3T时间为H、转换前信号Before在EFM信号的转换点前的1T时间为H、转换中信号Turning在EFM信号的转换的1T时间为H、以及转换后信号After在EFM信号的转换点后的1T时间为H。而切换信号On/Off在控制信号Before、Turning、After均为L时为L。其次，重置信号M_A在EFM信号的转换点超过3T时，会输出H的信号。图8显示各控制信号与EFM信号的波形。
运算单元64则是根据控制信号After、On/Off、M_A、以及由评估值计算单元62输出的评估值B_M来计算出输出值。图7为该运算单元64的方块图。如图7所示，运算单元64包含决定位处理单元641、无效位处理单元642、评估值比较单元643、以及输出单元644。
决定位处理单元641是用来决定各状态处理器P0、P1、P2之间数据传递时之决定位DB_P0_2、DB_P2_1、以及DB_P1_0。该决定位DB_P0_2、DB_P2_1、以及DB_P1_0输出至无效位处理单元642以及输出单元644。状态处理器P0的决定位DB反向后产生决定位DB_P0_2。状态处理器P2的决定位DB输出成决定位DB_P2_1。而决定位DB_P1_0则根据选择信号S选择状态处理器P0或状态处理器P1的决定位DB。
无效位处理单元642用来产生状态处理器P0、P1与P2的无效位。以下为各状态处理器P0的无效位的决定原则。
状态处理器P0的无效位IB_P0为H的情形包括转换后信号After为H时，选择信号S选择状态处理器P0；或，选择信号S选择状态处理器P0，且状态处理器P0的无效位为H；或选择信号S选择状态处理器P1，且状态处理器P1的无效位为H；或选择信号S选择状态处理器P1，且转换后信号After为H时，决定位DB_P0_2与决定位DB_P1_0相反。
状态处理器P1的无效位IB_P1为H(致能)的情形包括状态处理器P2的无效位IB_P2为H；或在转换后信号After为H时，决定位DB_P0_2与决定位DB_P2_1相反。
状态处理器P2的无效位IB_P1为H(致能)的情形包括状态处理器P0的无效位IB_P0为H；或切换信号On/Off为L。
评估值比较单元643是根据状态处理器P0与P1的无效位IB_P0、IB_P1以及评估值来产生选择信号S。当状态处理器P0与P1的无效位IB_P0、IB_P1均为L时，则选择状态处理器P0与P1中评估值较小者为存活者。当状态处理器P0与P1的无效位IB_P0、IB_P1有一个为H时，则选择无效位为L的状态处理器为存活者。输出单元644则是将状态处理器的内容输出。
以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的精神，本利用的技术人员可进行各种变形或变更。
权利要求
1.一种RLL码的最小扫描宽度保护装置，是在EFM信号的转换前、转换中、以及转换后等三个状态进行运算，藉以保护RLL码的最小扫描宽度，该保护装置包含三个状态处理器P0、P1、P2，每个状态处理器包含决定位、无效位、评估值位、以及路径数组位，并根据所述转换前、转换中、以及转换后等三个状态运作；一评估值计算单元，用来计算所述EFM信号相对于所述转换中、转换前、以及转换后等三个状态的评估值；一时序控制单元，根据所述EFM信号产生控制信号给所述三个状态处理器以及评估值计算单元；以及一运算单元，根据所述时序控制单元的控制信号以及所述评估值计算单元所输出的三个状态的评估值，来控制所述三个状态处理器的所述决定位、无效位、评估值位、以及路径数组位，并产生正确的输出信号。
2.如权利要求1所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述控制信号包含转换前信号、转换中信号、转换后信号、切换信号、以及重置信号。
3.如权利要求2所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述重置信号为所述EFM信号的转换点超过4T时被致能，藉以重置所述三个状态处理器的评估值位，避免该转换点之前的比较结果影响该转换点之后的比较结果。
4.如权利要求2所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述运算单元利用一比较器比较所述状态处理器P0与状态处理器P1的评估值，当所述状态处理器P1的评估值较大时，将选择信号S设定为1，否则设定为0。
5.如权利要求4所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述运算单元将状态处理器P0的无效位致能的情形包含在所述转换后信号致能时，所述选择信号S为0；选择信号S为0，且所述状态处理器P0的无效位为H；选择信号S为1，且所述状态处理器P1的无效位为H；以及选择信号S为1，且转换后信号为H时，状态处理器P0的决定位与状态处理器P1的决定位反向。
6.如权利要求5所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述运算单元将状态处理器P1的无效位致能的情形包含状态处理器P2的无效位IB_P2为H；以及在所述转换后信号为H时，状态处理器P0的决定位与状态处理器P2的决定位反向。
7.如权利要求6所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述运算单元将状态处理器P2的无效位致能的情形包含状态处理器P0的无效位为H；以及所述切换信号为L。
8.如权利要求7所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述运算单元控制将所述状态处理器P0数据移转至状态处理器P2、将所述状态处理器P2数据移转至状态处理器P1、在所述选择信号为0时，将所述状态处理器P0数据移转至状态处理器P0、以及在所述选择信号为1时，将所述状态处理器P1数据移转至状态处理器P0。
9.如权利要求8所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中只有在所述状态处理器P0将数据移转至状态处理器P2时，才会变更所述波形决定位DB，且在由负转换成正时，所述波形决定位DB设定为1，而由正转换成负时，所述波形决定位DB设定为0。
10.如权利要求2所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述评估值计算单元是以高于EFM信号的取样频率的高频取样时钟来取样该EFM信号，并与转换前、转换中、以及转换后等三个状态的标准信号运算，产生转换前、转换中、以及转换后等三个状态的评估值。
11.如权利要求10所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述取样频率四倍于所述EFM信号的取样频率。
12.如权利要求11所述的RLL码的最小扫描宽度保护装置，其中所述转换前、转换中、以及转换后等三个状态的标准信号分别为「001111111111」、「000000111111」、「000000000011」。
全文摘要
提出一种RLL码的最小扫描宽度保护装置，是在射频信号的转换前、转换中、以及转换后等三个状态进行运算，藉以保护RLL码的最小扫描宽度。该保护装置包含三个状态处理器，每个状态处理器包含决定位、无效位、评估值位、以及路径数组位，并根据转换前、转换中、以及转换后等三个状态运作；一评估值计算单元，用来计算EFM信号相对于转换中、转换前、以及转换后等三个状态的评估值；一时序控制单元，根据EFM信号产生控制信号给三个状态处理器以及评估值计算单元；以及一运算单元，根据时序控制单元的控制信号以及评估值计算单元所输出的三个状态的评估值，来控制三个状态处理器的决定位、无效位、评估值位、以及路径数组位，并产生正确的输出信号。
文档编号G11B20/18GK1479450SQ0214222
公开日2004年3月3日 申请日期2002年8月26日 优先权日2002年8月26日
发明者郭弘政, 詹景宏 申请人:联发科技股份有限公司