专利名称：准密堆积网格上的多维编码的制作方法
技术领域：
本发明涉及到进行多维编码的方法和系统。
由于其全部都在通过因特网连接的计算机的普遍存在，信息时代已经产生了用户可用信息爆炸。存储数据成本的降低，以及同样小型装置的占用空间的存储容量的增加已经成为这场革命的使能者。在满足现有存储需求的同时，必须改进存储技术以便与快速增长的要求保持同步。
但是，磁或常规光数据存储技术正在接近其物理限制，超过此限制各单独位就可能太小或太难以至不能储存，这里各单独位是以不同的磁或光学变化存储在记录媒体表面上的。通过媒体的体积—而不仅仅是在其表面上—存储信息提供了另一种令人感兴趣的高容量存储办法。
全息数据存储是一种立体的办法，这种方法虽然在几十年前就已经想到了，但还是随着低廉的使能技术的出现，长期研究努力得到的重要成果，以及全息记录材料的发展等而取得了最近的朝向实用性的进展。在全息数据存储中，整页的信息以光干涉模式同时地被存入到很厚的光敏光学材料内。通过把两个相干的微光束在存储材料内相交叉来实现这点。第一个，称为目标束的包含有要储存的信息；第二个，称为参考束的，要设计成简单束以再生出例如与平面波前准直的简单束。合成的光干涉模式引起了光敏媒体中的化学和/或物理变化。干涉模式的复制品作为光敏媒体的吸收率，折射率，或厚度中的变化加以储存。当储存的干涉光栅用记录过程中曾使用过的两个光波之一照射时，一些入射光受到储存格栅的衍射使得另一光波得以建立。用参考光波照射储存光栅重建了目标光波，反之亦然。
作为另一种三维或立体办法，多层荧光卡/盘(FMD/C)的概念是一种极好的突破，其解决了与CD(光盘)和DVD(数字视频光盘)当前反射光盘技术相关的信号降级问题。在用CD或DVD时，将FMD层上的数据以一系列几何特点或体积标记在衬底上编码。每一层的容量为4.7千兆字节(如在DVD的情况下)。使用FMD/C技术时，每个储存层都涂以透明的荧光材料，而不是CD或DVD的金属反射层。当激光束打到层上的标记时，就发射出荧光。所发射的这种光线，其波长与入射激光光线的波长不同(略微移向光谱的红端)在性质上是非相干的，这与当前白光装置中的反射相干光相反。所发射的光不受数据标记的影响，因此横向邻接层不受干扰。在驱动器的读出系统中，激光光线被滤掉。所以只检测出运载信息的荧光光线。这就减小了杂散激光和干涉的影响。
在上述以及其他的数据存储系统中(如常规的反射光盘技术)，编码和信号处理的目的是，在获得诸如高密度和高数据速率等重要品质因数的同时，将BER(位差错率)减至足够低的水平。这是通过使系统的物理元件所受应力远远超出信道无差错点，以及引入使BER减至可由纠错(ECC)解码技术处理的水平并进而降低至用户可接受之极低水平(块差错率通常为10-16)的调制编码和信号处理方案来完成的。
图14示出了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的循环可包括隔行扫描10，纠错代码(ECC)和调制编码20，30，信号前处理40，记录媒体50上的数据存储，信号后处理60，二进制检测70，以及隔行扫描ECC的解码80，90。ECC编码器20在数据上加上冗余度以提供保护，使其不受各种噪声源的影响。然后将ECC编码的数据传送至调制编码器30，其使数据适合于信道，即它把数据处理成不大可能受信道差错讹误且更易于在信道输出端进行检测的形式。然后将调制的数据输入到记录装置，例如空间光调制器等并存储到记录媒体50。在检索一侧，该读取装置(例如，电荷耦合器件(CCD))返回伪模拟数据的数值，此数值必须变换回到数字数据(通常每象素1位)。这一过程的第一步为后处理步骤60，称为均衡，其试图消除记录过程中产生的，仍在伪模拟域的畸变。然后，为模拟数据的阵列通过检测器70转换成二进制数字数据的阵列。数字数据阵列再首先传送至调制解码器80，其进行与调制编码相反的操作，而后再传送至ECC解码器90。
象素间或符号间干扰(ISI)是在一个具体象素的强度对附近象素的数据造成污染的一种现象。在物理上，这一现象是由于(光)信道的频带限制而产生的，其源于光衍射，或透镜系统中随时间变化的象差，像光盘倾斜和激光束散焦。克服这种干扰的办法是通过调制编码禁用某些模式的高空间频率。禁用某一模式高空间频率(或更一般地说，在0和1象素快速变化的这些模式的集合)的代码称为低通代码，其可用于调制编码器30和解码器80的调制编码/解码。这种调制代码迫使以二维区(如以全息存储的允许页面)书写的信息具有有限的高空间频率内容。
具有低通滤波特性的二维代码像用于上述型式新立体光记录方案一样是令人感兴趣的。但是，二维(2-D)编码对新路由来说也可能是个关键问题，这些新路由比较接近更常规型式的光记录，例如使用记录在卡片或光盘二维区上二维模式(标记)的相干衍射、基于反射光盘技术的光记录技术。在现有技术中，已经考虑了在方形网格上编码。特别是，在1998年IEEE学报，信息理论第44卷第3期1193-1203页上W.Weeks，R.E.Blakut的“某些棋盘型代码的容量和编码增益”一文中已经研究了棋盘型代码的容量。文中，对方形网格考虑了各种不同的棋盘约束以便在信道位的读出和检测过程中获得低通特性，从而减小符号间干扰(ISI)的影响。
但是，对二维编码而言，正如同在一维编码的情况中一样，不同的编码约束和编码几何条件，其不同于在现有技术中存在的方形网格上的编码，它们可能产生更有效的存储，从而可以获得更高的存储密度。所以，在多维存储应用中也需要持续地提高编码效率。
另外，在2-D编码中还存在位检测问题，这对相干信号的产生是很典型的。来自大凸区，即零水平镜象区的反射信号与来自大凹区，即低于零水平镜象区(在λ/4深度，这里λ表示用于读出的辐射波长)的反射信号是完全一样的。因而，检测中不可能把两个二进制水平区分开。在传统的1-D编码中，这个问题没有出现，因为点的直径总是大于凹区(或标记)的径向宽度，而且衍射也总是在径向方向上出现。因此，反射光束由于在中心孔外的衍射而释放出某些强度。与此相对照，上述问题在2-D编码中也会出现，因为对入射到大凹区或大凸区上的聚焦的激光或其他辐射点来说根本就没有衍射。
因此，本发明的目的是提供一种改进的二维或多维编码方案，利用这一方案能够减小因符号间干扰和/或具有同样(双极性)位型的大区而产生的差错率。
通过按权利要求1中所定义的方法，通过按权利要求22中所定义的系统，以及通过按权利要求32中所定义的记录载体来达到这一目的。
根据本发明，使用准六角形网格结构用于多维编码。这种准六角形网格例如与方形网格相比，其好处源于编码效率的巧妙组合，还有次最近邻位对符号间干扰的影响。使用准六角形网格意味着其可能是在理想上按六角形来排列的，但是距理想的网格可能存在小的网格畸变。例如，单位单元各基轴间的角度可能并不严格地等于60度。准六角形网格产生的位排列更象是读出期间所用扫描激光点的强度略图。
较高堆积密度的六角形网格结构提供出较高的代码效率。另外，关于对具有与中央位相同位态的次最近位之预定数目的约束，其是用来提供减少代码频谱低通特性的干扰的，而关于对具有与中央位相反位态的次最近位之预定数目的另一或附加的约束，其是用来提供代码频谱高通特性的以避免具有同样位态的大区。因而，两种约束导致了位差错率的减小。
此外，可以应用关于具有与中央位相同位态的次最近位之另一种代码约束，根据这一约束，预定数目的方位角邻接位被设定成与中央位具有相同的位态。因此，能够实现最小的标记尺寸以简化写过程。例如，在使用激光束记录器(LBR)用在只读(ROM)应用中的母盘记录，而激光束又没有写较小标记尺寸的足够分辨率时，这可能是有利的。
另外，还把读出物透镜的视野形状从普遍的长方形修改成等边正六角形也将改善这些存储媒体的读出过程。
其他进一步的有利扩展在相关的权利要求中都作了限定。
下面，参照附图将对本发明的优选实施方案予以更详细的说明，附图中图1A和1B分别表示方形网格结构和六角形网格结构的简略堆积图；图2A至2C分别表示根据优选实施方案位位置的六角形，大容量群集，以及底部和顶部边界的群集；图3示出表示基于条带的二维编码方案的简图；图4示出根据优选实施方案，二维编码的可能的状态跃迁情况；图5A和5B示出根据第一优选实施方案(用Nnn＝1)，在条带大容量区的禁用模式；
图6A和6B示出根据第一优选实施方案(用Nnn＝1)，在条带边界区的禁用模式；图7示出根据第一优选实施方案，表示第一型六角形网格编码容量上限和下限的曲线图；图8示出根据第一优选实施方案表示，第二型六角形网格编码容量上限和下限的曲线图；图9示出根据第一优选实施方案表示，第三型六角形网格编码容量上限和下限的曲线图；图10A和10B分别示出根据第一优选实施方案，表示在第一和第二编码约束下、在方形和六角形网格编码中视线高度与用户位尺寸特性的曲线图；图11示出根据第一优选实施方案，表示在不同代码约束下六角形网格编码的视线高度与用户位尺寸特性的曲线图；图12A和12B分别示出根据第二优选实施方案、大容量群集和边界群集的禁用模式；图13示出根据第二优选实施方案，表示不同约束时容量下限的曲线图；图14示出一常规数据存储系统的编码和处理元件的简图；及图15A和15B分别示出对长方形和等边六角形情况的捡拾装置的视野形状。
现将根据基于条带的、使用准六角形网格的二维编码方案，对本发明的优选实施方案予以说明。
大家知道，在结晶学中六角晶格提供的堆积比最高。例如，它的堆积比是1/cos(30°)＝1.155，好于最近邻格点间具有同样距离a的方形网格的堆积比。后者的距离a可以由用来写入记录或存储媒体50之二维信道的二维脉冲响应范围来确定，例如由全息光记录或荧光光记录，或由具有二维相干衍射的常规反射型光记录来确定。
图1A和1B分别表示出方形网格和六角形网格的组装结构。对每个格点来说，方形和六角形网格分别需要大小为a2和a2cos(30°)的二维区，其分别如图1A和1B所示。最近邻位的数目对六角形网格为b，而对方形网格来说为4。因此，乍看起来，使用六角形网格似乎没有好处，因为可以产生二维符号间干扰的最近邻位的数目较大。但是，六角形网格的好处，例如与方形网格相比，其源于编码效率和次最近邻位对符号间干扰的影响之综合考虑。
关于更大距离的进一步的邻位，六角形网格在距离 (当最近邻位距离为1时)有六个次最近邻位，在距离2有六个次次最近邻位。对方形网格来说，在距离 得到四个次最近邻位，在距离2得到四个次次最近邻位。
在二维编码情况下，排列在大容量六角形网格中的全尺寸六角形群集有七个位位置或住址，而一个中央位和六个最近邻位址。为了简单起见，在涉及到准六角形网格上的准六角形群集位时，也使用术语“六角形群集”。不过，在用于基于条带编码的二维空间条带的边界上，出现的却是部分大小的或边界的群集。
图2A至2C分别表示出大容量群集六角形网格上的位位置群集，底边界群集和顶边界群集。处在位位置上的通道位Xi的编号如下。
在大容量群集中，中央位的编号i＝0，而六个最邻近邻位按其方位角的次序依次编号为i＝1…6。在条带边缘的不完全或部分尺寸的边界群集，与大容量群集的七个位或位位置相比，其只有五个位或位位置组成。中央位也为编号i＝0，而四个方位角上邻接的最近邻位依次编号为i＝1…4。
在下文，定义了用于六角形网格结构的新的普通代码约束，其涉及到全或部分尺寸六角形群集中央位置的最近邻位置。
根据第一实施方案，这些约束有双重目的。第一，使这些约束适合于实现代码频谱的低通特性，第二，使其适合于实现减少写信道要求的最小标记尺寸。特别是，通过两个参数来说明这些约束(i)具有与处在中央网格位置的位之相同型式或位态的最近邻位(Nnn)的最小数目；及(ii)方位角上邻接的最近邻位(Nac)的最小数目，其中1≤Nac≤Nnn。
参数Nnn提供的低通特性有利于减小二维符号间干扰的影响。这点在下面很容易看到。每一位有六个最近邻位。假定二维脉冲响应函数(IRF)在中央位置的数值为f0，在最近邻位置的数值为f1。那么，如果恰好存在具有同样型式的Nnn(其为最小数目)最近邻位时，就得到了在给定网格位置的波形最小值。这一最小数值由下式给出
f0-(6-2Nnn)f1(1)考虑到写信道的最小标记尺寸限制，使用参数Nac。例如，约束Nnn＝2，Nac＝1仍将允许有不在接连方位角上的两个最近邻位。因而，存在一维的2T标记(在不同的方位角上，并有一个信道位共用)，而且书写是很困难的。但是，当Nnn＝2，Nac＝2时，至少应当有两个同一型式方位角上邻接的最近邻位，这就意味着一维2T标记是禁用的。而在这种情况下最小标记为具有同一型式的三角形位。对二维写信道来说，与Nac＝1的情况相比，这可能是有利的，不过，由于在后一种情况下约束更严格，必须要面对相应的速率损失问题。
上述约束可以作为全尺寸大容量群集的大容量约束来加以定义。这样，大容量约束的两个条件给出如下|6x0+Σi=16xi|≥2Nnn---(2)]]>∃J∈{0,1,...5}:|x0+Σi=1Nacxi+J|=Nac+1---(3)]]>注意，准六角形群集边界上6个位的下标始终在数值1和6之间；每当关系式(3)中下标i+J在这个范围之外时，那么i+J就被减小到1/6，故其在所要求的1到6的范围之内。类似地，上面约束可以作为部分尺寸边界群集的代码约束来加以定义。于是，大容量约束的两个条件给出如下|6x0+Σi=14xi|≥2(Nnn+1)---(4)]]>∃J∈{0,1,...4-Nac}:|x0+Σi=1Nacxi+J|=Nac+1---(5)]]>因而，群集约束在条带边界也得到了满足，尽管实际位是在相邻的编码条带中。边界约束能够使条带互相堆叠在彼此的顶上而没有任何违反约束的情况，因为这些约束对边界上的不完全群集已经得到满足。
图3示出表示基于条带的二维编码方案的简图。二维区被分成为条带。条带在水平方向上对齐，并由数量为Nr的网格行组成。编码在水平方向上进行，并且实际上成为一维编码。代码字不跨超条带的边界。代码字可以基于由Nr个行和Nc个列所组成的二维区。构成条带时要使得在竖直方向上条带的连接不违反上述有关跨越条带边界的约束。
为了推导出容量以及为了设计有效代码，必须推导出作为基础的有限状态机(FSM)，其驱动二维序列的产生。由于目前提出的所有约束都只涉及到最近位，考虑基于六角形网格上两个接连到并覆盖条带所有行的状态就足够了。这种状态的数目就是22Nr。通过从给定状态到下一状态的跃迁，就输出了一整列的信道位。根据定义，第一状态的最后一列与后继状态的第一列相同。
图4表示出Nr＝b情况时的状态“i”(409b取1)，以及一个可能或允许的后继状态“j”。根据图4可以推断，状态“i”的最后一列与状态“j”的第一列相吻合。此外，在方程(2)至(4)中表示的约束都得到满足。
在容量推导和二维信道或调制代码设计中，至关重要的一点是连接矩阵D，它是一个大小为22Nr×22Nr的方形矩阵，Nst为可能状态的数目，其以Nst≤22Nr为界限。在状态“i”以相应的状态“j”作为其后继状态时，连接矩阵D的矩阵元Dij设置为“1”。对应于非允许后继状态的所有其他矩阵元都置于“0”。这样，从状态“i”到状态“j”的跃迁就是允许的，如果下面条件得到满足的话1)状态“i”的最后一列与状态“j”的第一列相同；2)状态跃迁不会引起大容量群集的约束违例(大容量约束)。这些约束是在推导容量上限时唯一要考虑的约束；3)条带连接不会在条带边界引起约束违例。因此，应用边界约束使得能够进行条带的堆叠而与相邻条带的内容无关。这些约束对于推导容量的下限是需要的。
图5A和5B表示出Nnn＝1时，在条带大容量区中禁用或非允许模式的两个典型实例。在这种情况下，当从状态“i”跃迁至状态“j”时就违反了Nnn＝1的约束。参数“X”表示不在乎位置，其可置于任意的位数值。编码方向是正确的。
图6A和6B表示出Nnn＝1时，在条带边界区中禁用或非允许模式的两个典型实例。在这种情况下，当从状态“i”跃迁至状态“j”时，对相反的位置来说也违反了Nnn＝1的约束。
图7至9表示出在条带宽不同，即行数不等时，代码容量的各种不同计算结果。上限由只有大容量约束的容量来限定，这就意味着条带不能够自由地连接。下限是对大容量和边界约束限定的，即条带可以自由地连接，但这将需要额外的附加位，其减少了可用的容量。
在图7所示Nnn＝1，Nac＝1情况的单行(Nr＝1)情况下，下限的情况相当于d＝1游程长度约束的一维游程长度限制(RLL)编码。d＝1 RLL编码的最小游程长度(2T)只能在水平方向上得到。从一行移至两行(Nr＝2)时(下限)容量的显著增加是由于，最小游程长度约束(2T)现在还能够在与条带水平轴线成60°和120°角度的倾斜方向上得到。
图8表示出在Nnn＝2，Nac＝1的情况下容量与条带宽度特性的关系，图1表示出在Nnn＝2，Nac＝2情况下容量与条带宽度特性的关系。在这两种情况下，同一型式或状态的最近邻位的最小数目等于2。在Nac＝1情况下，同一型式的两个最近邻位不一定处在接连的方位角上。在Nac＝2情况下，同一型式的两个最近邻位处在接连的方位角上。从图8和9可以推断，较高的约束引起了上限和下限的降低。
图10A和10B表示出根据数值计算出的曲线图，这些曲线图表示出容量相应于图8和9对行数为Nr＝8，基于条带编码情况的下限时，视线高度与用户的位尺寸特性的关系。虚线用于六角形网格，实现用于常规的方形网格。脉冲响应函数假定为是二维的高斯函数(在两个维度上归一化的)。作为参数，二维IRF的中心选定值在图10A和10B中表示成顶部的恒值水平线。应当指出，实际的感兴趣范围包括正的视线高度。因此，二维信道对零视线以外的高度(类似于一维信道的截止频率)实际上是死信道。因而，如所期望的那样，通过六角形网格上的二维编码能够提高视线高度。通过对同一状态方位角上连接的最近邻位加上约束可以得到进一步的提高。
图11示出了曲线图，其表示出只对六角形网格编码且Nnn＝0，1，2时视线高度与用户的位尺寸特性的关系。按视线高度所得到的编码增量是增加这种约束的明显方向。通过提高二维信道代码的低通特性来实现这点。
写信道的限制其特点在于要写的最小二维标记的尺寸。显然，在这方面，约束Nnn＝和Nac＝2是最令人感兴趣的。最小标记的形状对六角形网格编码和方形网格编码是不同的。在这两种情况下，最小形状为有3个信道位的三角形。在前一种情况中，该形状为等边等角的正三角形，在后一种情况中，由于其形状是以半个方形而得到的三角形，故从写的方面来看这种形状是不太有利的。对同样约束的最小标记之相对尺寸取决于对六角形网格和方形网格编码的各自容量之比。当Nnn＝2和Nac＝2时，这一比率等于1.60，这对六角形网格是有利的。
在传统的一维RLL编码中，读系统的辐射束的点直径总是大于光记录或存储媒体凹区的径向宽度。因此，在径向方向上得到了衍射，这就在反射束强度中引起了可检测到的损失。但是，在根据第一优选实施方案的上述二维编码中，可能出现由若干邻位组成的大凹区。因而，在大凹区中没有衍射发生，也就不可能检测到强度损失。
根据第二优选实施方案，通过二维信道或调制代码附加的或另外的约束避免了同样型式的大区域信道位。通过产生二维代码高通特性的一个单一参数可以实现这种约束。
特别是，用参数Mnn来引入高通约束，其表示出最近邻位的最小数目，此最近邻位，与六角形群集中央位置的信道位位数值相比，其必定具有相反的位型或位态。
对于大容量群集，可以把上述的高通约束参数Mnn与低通约束参数Nnn在如下给出的单一关系式中结合起来2Nnn≤|6x0+Σj=16xj|≥12-2Mnn---(6)]]>对边界群集，两个约束参数Mnn和Nnn产生下面给出的两个关系式2Nnn≤|4x0+Σj=14xj|---(7)]]>|8x0+Σj=14xj|≤12-2Mnn---(8)]]>图12A和12B分别表示出在最近邻位至少其中之一应具有相反型式或状态的情况下(Mnn＝1)，大容量群集和底边界群集之禁用模式的实例。在中央网格位置的位，其值为x(即“0”或“1”)，所有周边的位都具有同样的数值。因而，上面的高通约束没有得到满足。
至于编码容量，由于额外的高通约束而不得不面对附加的容量损失。对约束Nnn＝1，Mnn＝1的情况，这一容量损失对具有三行的条带来说，具有映象8-9的代码是不可能的，而这一映象对Nnn＝1，Mnn＝0的情况是可能的。
对每条带行数少的二维条带来说，高通约束在应用到大容量群集和边界群集时，其结果是相当耗费容量的。因此，对大容量群集和边界群集选择不同的约束组合可能是有利的。一方面，高通约束可以只用于大容量群集，而另一方面，高通约束可以用于大容量群集以及或者顶部或者底部边界群集。
图13示出的曲线图表示对大容量和边界群集的约束Nnn＝1，以及对不同情况Mnn＝1时，容量与条带宽度特性的关系，这些不同情况即是，不对任何群集，只对大容量群集，对大容量群集和只对顶部或底部边界群集，以及对大容量群集和两种型式的边界群集(按曲线图中曲线从顶到底出现的顺序)。从图13可以推断增加高通约束的应用使代码容量降低了。
将Nnn和Mnn约束结合起来的实际代码结构导致了代码设计中复杂性的增加。作为实际代码，在对大容量和两个边界的约束Nnn＝1，对大容量和任一个边界的约束Mnn＝1时，对基于三行的条带可以生成具有8-9映象的代码。此外，在对大量容和两个边界的约束Nnn＝1，只对大容量不对任何边界的约束Mnn＝1时，对基于三行的条带可以生成具有11-12映象的代码。
在上面的优选实施方案中。对于位状态或型式，例如标记和非标记或者凹区和凸区，已经考虑了同样的约束。但是，依写信道的特性而定，对位的两种型式或状态施加非对称约束，即不同的约束，可能是有利的。还有，对不是在单一条带边界而是在以某一保护带为界的20区边界上之边界群集的情况，在凸区位比凹区位上具有较小的约束编码可能是有效的，因为无论如何保护区都包括较大的凸区。此外，对二维条带所选择的水平方向可以是六角形网格的[100]方向或[110]方向。
在对域进行排序时，这些域为载有存储信息例如至少两个维度(20记录)上的凹区或标记的记录媒体上的区域，上面已经表明，使用像在六角形网格中的准密堆积网格能够得到可能的最高区域存储密度。此外，这还可以用来提高这种记录数据的读出，尤其是关于捡拾装置安排的记录数据读出，捡拾装置可以是一读出光学系统，其包括用于使所存数据在象平面上成象的物镜，其中在象平面内安排检测器装置对读出数据进行检测。由于检测器装置只利用了一部分圆形象平面，而使物镜的圆形视野VF没有有效地利用。因此，图15A表示出根据矩形坐标系统在方形网格中对域进行排序时，用于2D读出的读出物镜的安排，尤其是限定象平面的圆形视野VF的安排情况。在视野VF之内，示出了与检测器装置的方形视野VFsq相一致的方形区，检测器装置的方形视野VFsq由象平面内的检测器元件确定。
从图15可以得出，除了区域存储密度低以外，检测器装置的方形视野VFsq只利用了物镜圆形视野VF的2/π，约为64％。然而，如果数据域D排列在这里引入的准六角形网格结构中的话，数据存储密度将增加，但由于检测器装置方形视野VFsq与数据域准六角形网格间的失配，无缝读出将是不可能的。这就导致了读出困难并使读出速率降低。
因此，在图15B中引入了在物镜圆形视野VF内的检测器装置六角形视野VFhex，在本实施方案中其为等边六角形。这就得到了更高的数据存储密度，与方形网格相比，增加了约15％，另外，由于物镜视野VF的利用效率更高又得到了更高的读出速率。尤其是，能够使用视野VF的3cos 30°/π，约83％。这是近于30％的增长，将两个作用，即数据域准六角形格网排列和检测器装置六角形视野VFhex的作用加在一起，总的提高接近50％。此外，还提供了在读出期间得到这些等边六角形视野VFhex无缝接合的可能性。
应当注意，只有读出在沿着由准六角形网格结构之[100]，
或[110]网格方向所限定的三个可能方向中之一个方向进行时，才能在读出期间得到最大的数据速率。在这些情况下，当只由“凹区”-域(或凸区-位)填充的一个网格平面(型式为(100，(010)，或(110)与只由“凸区”-域(或凸区-位)填充的一个网格平面相交错时，才给出了最高空间频率。当然，这一最高空间频率必须低于捡拾装置读出光学系统的截止频率。
在检测器装置视野内进行2D数据结构重现的最明显的办法是对含数据域的记录媒体上的适当区域进行相干照射。通过选择，这些区域可进行连续的扫描或以分步的方式进行扫描。在第一种情况下，磁盘象平面内的数据域通过读出检测器阵列移动，这样，一个具体域的数据必须在不同的时间间隔由不同的检测器段收集，以便从这个具体域得到足够的光能。在第二种情况下，数据域在一定时间对检测器阵列是固定不动的，在此时间内视野内的数据信号可以分别相加或总合。读出某一具体视野的数据域以后，捡拾装置必须移动至相邻的视野，等等。
然而除了荧光读出以外，相干照射有截止频率，其截止频率为非相干照射截止频率的一半。利用非相干照射对由捡拾装置照射部分的光栅可以产生的各点组成的阵列沿着六角形结构的边缘进行扫描。应当指出，相邻的点可能不重叠。因此，轨道间距将比接连点之间的距离小得多。为了在同一时间读出相邻的轨道，这些点相对于轨道要倾斜放置。捡拾装置物镜视野之内的照射点可以以不同的方式进行分布。但是，最大密度是用准六角形网格上的分布而得到的。
注意，上述基于多维编码的六角形结构可用在任何数据存储系统，诸如二维光存储器，或要求高通和/或低通代码特性的任何其他种类的存储器系统，在二维光存储器中应用了全息光记录，荧光光记录，页面型光记录，常规的、但以二维编码的反射型光存储器，等等。特别是，本发明还意在涉及用在这些数据存储器系统中的记录载体，例如光盘，在这些记录载体上使用上述多维编码方案来书写或存储信息。此外，所述的编码方案可应用于多余两个维度的任何多维编码。例如，在三维维度下可以利用准密堆积的网格结构。在三维情况下，这种密堆积的网格结构可以是面心立方晶格，也称为FCC网格，或其可以是六角密堆晶格，也称为HCP网格。因此，本发明是要涉及在所附权利要求范围之内的任何修改方案。
权利要求
1.将信息多维地编码和/或解码至/自网格结构的方法，此网格结构至少在两个维度上表示了所述编码信息的位位置，所述的方法包括使用准密堆积网格结构来进行多维编码和/或解码的步骤。
2.根据权利要求1的方法，其中所述的准密堆积网格结构基于准六角形网格。
3.根据权利要求2的方法，其中所述的方法进一步包括的步骤是a)限定由一个中央位和多个最近邻位组成的至少部分准六角形群集；及b)应用第一代码约束，使得对每个所述的至少部分准六角形群集来说，预定的最小数目的最近邻位具有与中央位相同的位状态。
4.根据权利要求3的方法，其中所述的最近邻位的预定最小数目小于或等于三。
5.根据权利要求2的方法，其还包括的步骤是a)限定由一个中央位和多个最近邻位组成的至少部分准六角形群集；及b)应用第一代码约束，使得对每个所述的至少部分准六角形群集来说，预定的最小数目的最近邻位具有与中央位相反的位状态。
6.根据权利要求5的方法，其中最近邻位的预定最小数目为一。
7.根据权利要求3至6中任何一个权利要求的方法，其中所述的编码和/或解码是基于条带的二维编码和/或解码，而所述的至少部分准六角形群集包括大容量群集和边界群集，大容量群集有六个最近邻位，边界群集有四个最近邻位并处在进行编码和/或解码所沿编码条带的边缘。
8.根据权利要求7中任何一个权利要求的方法，其中编码条带在准六角形网格结构的[100]或[110]方向上定向。
9.根据权利要求1至8中任何一个权利要求的方法，其中捡拾装置的视野为六角形。
10.根据权利要求9的方法，其中所述的六角形为等边六角形。
11.根据权利要求的9或10的方法，其中使用检测器装置读取存储数据，安排检测器装置在检测装置象平面内产生与存储数据相应的信号。
12.根据权利要求11的方法，其中读出用捡拾装置在含有存储数据的网格上的连续移动来进行。
13.根据权利要求12的方法，其中所述存储数据通过在不同的时间间隔收集检测器装置不同段的检测信号来进行检测。
14.根据权利要求9或10的方法，其中读出用捡拾装置在含有存储数据的网格上的步进移动来进行。
15.根据权利要求14的方法，其中所述存储数据通过在一定时间对各检测器段的信号求和来进行检测。
16.根据权利要求12至15中任何一个权利要求的方法，其中捡拾装置的移动沿着含有存储数据的准六角形网格结构的[100]或[110]方向进行。
17.将信息多维地编码和/或解码至/自网格结构的系统，此网格结构至少在两个维度上表示了所述编码信息的位位置，所述的装置包括编码装置(30)和/或解码装置(80)，安排这些装置分别进行编码和/或解码，通过使用准六角形网格结构限定由一个中央位和多个最近邻位组成的至少部分准六角形群集，以及应用代码约束使得对每个所述的至少部分准六角形群集来说，预定的最小数目的最近邻位具有与中央位相同的位状态。
18.将信息多维地编码和/或解码至/自网格结构的系统，此网格结构至少在两个维度上表示了所述编码信息的位位置，所述的装置包括编码器件(30)和/或解码器件(80)，安排这些器件分别进行编码和/或解码，通过使用准六角形网格结构限定由一个中央位和多个最近邻位组成的至少部分准六角形群集，以及应用代码约束使得对每个所述的至少部分准六角形群集来说，预定的最小数目的最近邻位具有与中央位相反的位状态。
19.根据权利要求17或18的系统，其中所述的系统为数据存储系统。
20.根据权利要求17至19中任何一个权利要求的系统，其中捡拾装置视野的形状为六角形。
21.根据权利要求20的系统，其中所述的六角形为等边六角形。
22.根据权利要求17至21中任何一个权利要求的系统，其中存储数据的读出由捡拾装置象平面内的检测器平面来进行。
23.根据权利要求17至22中任何一个权利要求的系统，其中所述的读出用捡拾装置在存储媒体上的连续移动来进行。
24.根据权利要求23的系统，其中存储的数据通过在不同时间间隔收集不同检测器段检测到的信号来读出。
25.根据权利要求17至22中任何一个权利要求的系统，其中读出用捡拾装置的步进移动来进行。
26.根据权利要求25的系统，其中存储的数据通过在一定时间对各检测器段的信号求和来读出。
全文摘要
本发明涉及到将信息编码和/或解码至/自网格结构的方法和系统，此网络结构至少在二个维度上表示出所述编码信息的位位置。编码和/或解码使用密堆积的网格结构来完成，最好是准六角形网格结构来完成。特别是，可以限定由一个中央位和多个最近邻位组成的至少部分准六角形群集，可以这样使用代码约束使得对每个所述的至少部分准六角形群集来说，预定的最小数目的最近邻位具有与中央位相同的位状态。由此，在高代码效率下可以将符号间干扰减至最小。此外，可以使用另一种以代码约束，使得对每个所述的至少部分准六角形群集来说，预定的最小数目的最近邻位具有与中央位相反的位状态。这一约束提供了避免大区域同型信道位的有利的高通特性。
文档编号G11B7/14GK1568575SQ02820331
公开日2005年1月19日 申请日期2002年10月14日 优先权日2001年10月15日
发明者W·M·J·M·科内, W·G·奥普赫伊 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司