专利名称：数字数据调制/解调系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及数字数据调制/解调系统，特别涉及用于将数字数据记录到光盘之类之上，以及从其上重放该数字数据的调制器/解调器或通讯传输。
例如，现有用于音频软件或音频信号存储CD(致密唱片)的采用固定长度字的EFM(8-14调制)系统，如日本专利公开(特开-昭)57-48848(现在授权为特公一平05-19332)所披露的那样，和适用于可写光盘的游程长度受限2-7(在下称作RLL[2，7])调制系统，如日本专利公开(特开一昭)50-142131(或者相应的美国专利3，689，899)所披露的那样。
但是，存在着这样一个问题，为了在普通的EFM调制系统和2-7(在下文称作[2，7])调制系统中实现较高密度记录，要研制一种短波激光器，而它不能完全适应目前处于研制中的图象数据之类的大容量存储介质的实现问题。
在以上所述的调制系统中，有关变换以后的已调码，已经建立了一些特性参数，诸如位间隔T，最小转换间隔Tmin，最大转换间隔Tmax，检测窗口宽度TW，数字求和值DSV，等等。特别是，当企图实现高密度记录时，必须在保持最大转换间隔Tmax尽可能小的同时，使最小转换间隔Tmin和检测窗口宽度Tw加大，最小转换间隔T-min是最重要的参数，因为它直接地影响在光盘上能再现的最短的位长度。
这里，在光盘上最短可写或可读的位长度是由光源的特性，即由用来在盘上写或读光数据的光头产生的激光束的波长，以及使光点直径尽可能小地减至最小的光学物镜的数值孔径NA等等所决定。所以，为了使得位长度更短和增加记录密度，需要研制短波长光束的激光器并扩大数值孔径NA，但是，将可写盘的位长度限制在固定值以下是困难的，因为在实际应用中难于利用它们。
因此，为了在现有的可写和可读的位长度中记录更多的数据，期待靠现今的激光技术研制出一种有更大的最小转换间隔Tmin的调制系统。此外，当使得最小转换间隔Tmin更大时，它牺牲或恶化了其它特性参数，并且最大转换间隔Tmax，检测窗口宽度Tw等等可能变坏。然而，当数据被再现时它们通过信号处理能被遏制。因此，为了在利用现有光学系统的系统中完成高密度记录，必需开发具有足够长度的最小转换间隔Tmin的调制系统。
如上所述，通常的数字数据调制系统，象EFM调制系统和[2，7]调制系统那样的，有这样的缺陷即当它们性能的优先权次序是基于数据再现或解调的简易过程时最小转换间隔Tmin的大小对于实现用作图象数据存储的大容量光盘是不够的。
所以，本发明的目的在于提供数字数据调制/解调系统，它能利用现今可得到的光学系统消除了上述缺陷，实现数据高密度记录的大容量光盘。
为了达到上述目的，按照本发明的一个方面的数字数据调制/解调系统包括分离器，用它来将连续二进制数据序列分离成每四位代码字，采用可变长度字的4-9[在下文称作[4，9]变换器，用它来将已分离的四位代码字变换为有三个连续“0”位的九位已调代码字，和代码选择装置，用它来在九位代码字中间选择在第一个“1”位和后面的第二个“1”位之间有最少三个“0”位的已调代码字，以便在前面的和随后的已调代码字之间，不会少于两个连续“0”位。
在有如上述配置的调制器/解调器中，当将连续二进制数据序列分离成四位代码字，并将这些已分离的四位代码字变换为九位已调代码字时，各位受到代码选择装置的如此控制，以致在现在的已调代码字和下一个要变换的已调代码字之间不产生小于两个连续“0”位。
本发明的另外的目的和优点，根据由此被引入的并构成本说明书一部分的后面的说明和附图的学习，对所属技术领域的技术人员来说是会明白的。
与附图一起参考下面的详细说明，将能容易地得到并能较好地理解本发明的更完整的评价及其许多伴随的优点，所述附图是
图1至图4是表示本发明的实施方式的代码变换表的说明性图表;
图5是以图1至图4变换表为基础的本发明的编码器的电路方框图;图6是表示图5所示编码器的三输入或门方框的最佳构造的电路图;
图7至图11是图5所示编码器的变换逻辑电路TLGC(a)至TLGC(e)的真值表;
图12是以图1至图4所示变换表为基础的本发明的解码器的电路方框图;
图13是图15是图12所示解码器的变换逻辑电路TLGC(F)至TLGC(h)的真值表;
图16至图18是表示特殊代码插入法的图表和表示在本发明中用作DSV控制的特殊代码举例的代码表;和图19和20表示当与通常的EFM调制系统比较时，本发明的特性(效果)的测试结果曲线图。
请参考图1至图20，将详细地对本发明进行说明。
图1是说明本发明的实施方式的代码变换表的解释性图表。Dn表示分离成四位代码字并用十六进制记数法表示的输入二进制数据序列。Tn表示在输入Dn变换成九位的数据之后的二进位模式，只有在前面位“1”的和随后位“1”之间有最少三个“0”的位的Tn才被选出。
对于某些Dn，为与随后的数据(Dn+1)平衡而提供二至三种Tn模式，并且按照DN+1的数值确定Tn模式。例如，在Dn＝5的情况下，提供两种Tn“000000100”和“000010001”，当Dn+1为6，7，8，D，或F时，数据被变换为“000010001”，而在其它情况，它被变换为“000000100”。如果选择“000010001”作Tn，则根据图2所示的Dn+1，和在某些情况下进一步包括随在其后的Dn+2的变换表对数据进行变换。
当用一个具体例子来说明时，在D＝5。Dn+1＝6，Dn+2＝7的情况下，按照Tn＝“000010001”，Tn+1＝“000000000”和Tn+2＝“100000000～对它们进行变换。此外，在Dn＝C的情况，如图1所示，提供三种Tn“001000010”“000100001”和“000000001”。在Dn+1＝6，7，8，D或F的情况下，它被变换为“000000001”，在Dn+1或A的情况下，它被变换为“000000001”，和在所有其它情况下，数据被变换为“001000010”。例如，在Dn＝C，Dn+1＝0的情况下，按照图3所示表，它们被变换为Tn＝“000000001”和Tn+1＝“000100000”。
同样，在Dn＝D或E的情况下，提供图1所示的三种Tn+1，还有，在Dn＝E和Dn+1＝0，9或A的情况下，根据图4所示表确定Tn+1。这是由于，当与利用图3所示表的情况比较时，能够减少“0”位的数，并且如果最大转换间隔Tmax不是问题，即使在按照图3所示表进行变换时也不会有问题。
图5是实现图1至图4所示变换表的编码器的电路方框图。在初始状态，选择器控制器1的输出端S0，S1显示“0”，因此，选择器(SEL)2选择D0输入端。第一变换逻辑电路的输出，即TLGC(a)3的输出是直接地输入给选择器2。与第一变换逻辑电路有相同构造的第二变换逻辑电路的输出，即，TLGC(b)经由三输入端或门18输入给选择器2。图6画出了三输入端或门方框18的具体构造。
图7画出了TLGC(a)3的真值表。下一个所输入四位代码字(Dn+1)的数值是6，7，8，D，F还是0，9，A，这将根据DET4的输出SL1和DET5的输出SL2来判断。
如果TLGC(a)3的输出SF1显示“1”，因此选择器控制器1的输出被修改为So＝“1”，S1＝“0”，选择器(SEL)2选择D1-侧。在SF1＝“0”的情况下，输出不作修改，选择器(SEL)2被保持在已选Do状态，并由TLGC(a)3进行下一代码字Dn+1的变换。
如果选择器(SEL)2选择D1一侧，由用于(6，7)的TLGC(b)，用于(8，D，F)的TLGC(c)7或者用于(0，9，A)的TLGC(d)的一个变换逻辑电路对下一个代码字Dn+1进行变换。TLGC(b)6，TLGC(c)7和TLGC(d)8的输出是分别地输入给三输入端或门18，并选择规定的变换输出端。TLGC(b)6，TLGC(c)7TLGC(d)8的真值表分别地示于图8，9和10中。
在代码字Dn+1＝8，D，F的情况下，由TLGC(c)7将数据变换成相应的Tn+1。在Dn+1＝0，9或A的情况下，由TLGC(d)8将数据变换成相应的Tn+1。既然是这样，第一代码字Dn是E或不是E，由(E)DE+9判断，与判断的结果对应，按照图2所示表或图3所示表进行变换。
反之，在代码字Dn+1＝6或7的情况下，除数据锁存器15的输出之外，还根据用来判断其包括接连的Dn+2的数值的用于(B，C，D，E)的DET10，用于(5，8，A)的DET11和用于(6，7，F)的DET12的输出SL3，SL4和SL5，由第二变换逻辑电路TLGC(b)6决定Tn，Tn+1和Tn+2在代码字Dn+1是除6和7以外的情况下，TLGC(b)6的输出SF2是“0”，选择器控制器SLGC1的输出相应地恢复到初始状态So＝“0”和S1＝“0”，并且选择器(SEL)2选择Do。
在代码字Dn+1＝6或7的情况下，输出SF2变为“1”，选择器控制器SLGC1的输出相应地修改为SO＝“0”和S1＝“1”，并且选择器(SEL)2选择D2。
接连的代码字Dn+2由TLGC(e)13进行变换。在此情况下，前面的代码字Dn+1是7还是6由(7)DET14来检测，并且按照图2所示的表进行与数据Tn+2。相应的变换在采用选择D2的变换之后，选择器控制器1的输出被恢复到S0＝“0”，S1＝“0”，并且选择器(SEL)2选择DO。TLGC(e)13的真值表示于图11中。
因此，虽然存在着最大三代码字的限制，但对其控制要使得在两个“1”位之间的“0”位的数目，在已变换代码字中，保持在三个或更多个。
图12画出了解码器的电路方框图，以实现图1至图4所示的变换表。选择器控制器100按照与编码器的选择器控制电路1完全相同的方式进行操作。也就是，选择器控制电路100的输出S0和S1在初始状态下显示“0”，选择器(SEL2)19相应地选择DO输入。
已编码数据Tn的最先的处理由变换逻辑电路TLGC(f)20执行，恢复处理数据Dn，它包括表示接连输入的数据Tn+1是否受到限制的输出SF1，以及表示数据Tn+1是0，6，7，8，9，A，D中的一个的输出SL1，而F为输出。
图13表示TLGC(f)20的真值表。如果输出SL1为“0”，选择器控制电路100的输出S0和S1保持在初始状态，选择器(SEL2)19对应地选择DO输入。结果，数据Tn+1以与在Tn数据中相同的方法进行处理。在SL1＝“1”的情况下，选择器控制电路100被修改为S0＝“1”和S1＝“0”，选择器(SEL2)19相应地选择D1。在此情况下，数据Tn+1由TLGC(g)21处理。TLGC(g)21的真值表示于图14之中。
该TLGC(g)21还有输出恢复处理数据Dn，它包括表示接连输入的数据Tn+2是否受到限制的输出SF2，表示数据是B，C，D和E中之一的输出SL2，表示数据是5，8和A中之一的输出SL3，和表示数据是6，7和F中之一的输出SL4。
在输出SL2＝“0”的情况下，选择器控制电路100的输出S0和S1全都恢复为初始状态“0”，选择器(SEL2)19相应地选择DO输入。在输出SL2＝“1”的情况下，选择器控制电路100的输出被修改为S0＝“0”和S1＝“1”，选择器(SEL2)19选择D2。在此情况下，根据在前面的代码字Dn+1的恢复的信息SL2，SL3和SL4，由TLGC(h)22对数据Tn+2进行变换。TLGC(h)22的真值表示于图15之中。在数据Tn+2的变换之后，选择器控制电路100的输出被恢复到初始状态SO＝“0”和S1＝“0”，选择器(SEL2)相应地选择DO。
如以上所述，在判断已接收代码字的解码是否完成的同时，解码器处理恢复。在此情况下，虽然必需判断哪一个代码字是处于初始状态，但是当产生任何差错并因此不会出现问题时，作为一种措施一般在固定的间隔处插入SYNC代码等。
下面画出了输入代码序列对变换代码序列的对应表，说明按照以上所述变换规则的实际代码变换。
输入代码序列变换输出代码序列[Dn][Tn]十六进制代码位模式位模式00000010000000100010010000002001000010000030011000010000
40100000001000601101000100007011110000100091001010001000F111110000000050101000000100[Dn-Dn+1][Tn-Tn+1]十六进制代码位模式位模式5-80101-1000000010001-0001000005-D0101-1101000010001-0000100005-F0101-1111000010001-0000010005-60101-0110000010001-000000000[Dn-Dn+1-Dn+2][Tn-TN+1-Tn+1]5-6-50101-0110-0101000010001-000010001-0001000005-6-80101-0110-1000000010000-000010001-0000100005-6-A0101-0110-1010000010001-000010001-0000010005-6-B0101-0110-1011000010001-000100010-0010000005-6-C0101-0110-1100000010001-000100010-0001000005-6-D0101-0110-1101000010001-000100010-0000100005-6-E0101-0110-1110000010001-000100010-0000010005-70101-0111000010001-0000001005-7-50101-0111-0101000010001-000000001-0001000005-7-60101-0111-0110000010001-000100001-000010000
5-7-70101-0111-0111000010001-000100001-0000010005-7-80101-0111-1000000010001-000000001-0000100005-7-A0101-0111-1010000010001-000000001-0000010005-7-B0101-0111-1011000010001-000000010-0010000005-7-C0101-0111-1100000010001-000000010-0001000005-7-D0101-0111-1101000010001-000000010-0000100005-7-E0101-0111-1110000010001-000000010-0000010005-7-F0101-0111-1111000010001-000100001-000100000810001000001008-81000-1000100000001-0001000008-D1000-1101100000001-0000100008-F1000-1111100000001-0000010008-61000-0110100000001-000000000[Dn-Dn+1-Dn+2][Tn-TN+1-Tn+1]8-6-51000-0110-0101100000001-000010001-0001000008-6-81000-0110-1000100000001-000010001-0000100008-6-A1000-0110-1010100000001-000010001-0000010008-6-B1000-0110-1011100000001-000100010-0010000008-6-C1000-0110-1100100000001-000100010-0001000008-6-D1000-0110-1101100000001-000100010-0000100008-6-E1000-0110-1110100000001-000100010-0000010008-71000-0111100000001-000000100[Tn-TN+1-Tn+1]8-7-51000-0111-0101100000001-000000001-0001000008-7-61000-0111-1000100000001-000010001-0001000008-7-71000-0111-0111100000001-000010001-0001000008-7-81000-0111-1000100000001-000000001-0000100008-7-A1000-0111-1010100000001-000000001-0000010008-7-B1000-0111-1011100000001-000000010-0010000008-7-C1000-0111-1100100000001-000000010-0001000008-7-D1000-0111-1101100000001-000000010-0000100008-7-E1000-0111-1110100000001-000000010-0000010008-7-F1000-0110-1111100000001-000010001-000100000A1010010000100A-81010-1000010000001-000100000A-D1010-1101010000001-000010000A-F1010-1111010000001-000001000A-61010-0110010000001-000000000[Dn-Dn+1-Dn+2][Tn-TN+1-Tn+1]A-6-51010-0110-0101010000001-000010001-000100000A-6-81010-0110-1000010000001-000010001-000010000A-6-A1010-0110-1010010000001-000010001-000001000A-6-B1010-0110-1011010000001-000100010-001000000A-6-C1010-0110-1100010000001-000100010-000100000A-6-D1010-0110-1101010000001-000100010-000010000
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在下面的地方，将对DSV处理进行解释。在图1至图11所说明的实施方式中，没有执行使DSV成极小的处理。由于使DSV成极小的调制系统满足对某些应用的要求，因此下面将说明在本发明中所采用的DSV处理方法。在图16中画出了在固定间隔处插入特殊代码(DC控制代码25)的系统。这里，虽然插入代码的位数越少越好，但为考虑一种简易处理，将说明以相同大小的九位代码字作为转换码长度。
DC控制代码可用两种“010001000”和“000001000”，并且选择和插入使DSV较小的模式。具体说，对于在(m)序列数据之后所插入的DC控制代码25，使DSV较小的模式由计算DSV直到下一个(m+1)序列数据来最后进行选择。但是不能任意地插入“010001000”模式。例如，接在相当于Dn＝C的三个变换代码中的“00100010”模式之后，连续“0”位的数在两个代码的连接点处将变为二，结果不能满足变换规则。作为防止该问题的一种措施，在变换被固定在“000001000”之前，将DC控制代码25插在Dn＝C，D或E的数值之后。这样，对于相当于C，D的Tn模式，选择如图17所示的模式E的适当值，而不是图1表中所示变换模式。
还有，当第二代码受到下一代码的限制时，即，当Dn+1＝6，7，根据图18所示表，对于DC控制代码25，采用九位模式“000000000”和“000000100”作为相应于变换代码Tn+1的模式。
此外，用七位模式“0001000”和“0000000”作DC控制代码25也是可能的，如果在七位模式“0000000”之前和之后，存在着有多位持续“0”位的变换模式，则最大转换间隔Tmax变得太长。所以，在此情况下，将选择位模式“0001000”。在任何情况下，最好采用符合一种用途的插入方法，本控制代码插入不仅对于防止DSV的下降，而且对于防止差错传播是十分有效的方法。
在本实施方式中，目的在于防止在连续地被变换的已调代码字之间产生少于两个连续“0”位的情形，最小转换间隔Tmin成为(4×4/9)T＝1.78T，检测窗口宽度Tw成为(4/9)T＝1.44T。结果，使实现盘的高密度记录成为可能。
下面，在图19和图20中画出了本发明的[4，9]调制系统与惯用的EFM调制系统比较测试的结果，比较测试是基于上述实施方式进行的。
图19和图20分别地是根据惯用的EFM调制系统画出的重放信号的视觉特性的图形，和根据本发明的[4，9]调制系统画出的视觉特性图形。此外，这些特性图形表示在位长度Tp＝0.725mm，前者的最小转换间隔Tmin(A)＝360mm和后者的最小转换间隔Tmin(B)＝480mm的条件下，得到同样记录密度(4千兆记录容量)所进行的测试结果。正如从图19和图20的比较能够看到的那样，按照本发明的[4，9]调制系统的重放信号的视觉图(图20)具有比按照惯用的EFM调制系统的视觉图较大的幅度，所以可以预期到读出误差将大大地降低。
上面在参考附图下已经对本发明的一个实施方式进行了说明。然而，本发明不限于在图1至图4，图7至图11，图13至图15和图17至图18中所示的表格。
相应于输入代码数据“D”的变换代码T的模式不具有必然性，并且在许多方面是易变的，例如，Dn＝0和Dn＝1或者Dn＝8和Dn＝F能互相变换。在本实施方式中，在某些情况下将代码长度限制到最大三个代码，但是即使当它扩展到四个代码或者被限制在少于两个代码的时候，将是无问题的。简言之，如果在NRZI之后，用组合在前面位和其随后“1”位之间含有最小三个“0”位的26种九位代码字的方法，实现在四个沟道位长度中的最小转换间隔Tmin，即，Tmin＝1.41T的话，这将是令人满意的。
如上所述，按照本发明，能够提供十分优越的数字数据调制/解调系统，该系统能够防止在连续地变换的已调代码字之间含有少于三个连续“0”位的情况产生。也可能使最小转换间隔Tmin变大，因而实现改善了记录密度的大容量光盘。
虽然已经描述和说明了目前被认为是本发明的优选实施方式，所属技术领域的技术人员将会懂得可以做出各种不同的变化和修改，等效物可代替元件，而没有离开本发明的真正的范围。另外，可进行的许多修改，使其适合于特定情况或本发明的教导资料，而没有离开其中心的范围。因此，意图在于本发明不限于作为实现本发明的最好方式而公开的具体实施例，而是本发明包括落在所附的权利要求的范围中的全部实施例。
权利要求
1.一种调制系统，包括分离器，用来将连续二进制数据序列分离成四位代码字；4-9([4，9])变换器，用来将四位代码字变换成九位已调代码字；和代码选择器，用来在第一个“1”位和随后的第二个“1”位之间含有最少三个“0”位的九位代码中选择一个代码，使得在选出的代码和下面由[4，9]变换器要变换的已调代码字之间将不少于两个连续“0”位。
2.如权利要求1所述的数据调制系统，其特征在于它还设有特殊代码插入装置，用来将特殊代码插在已调代码字序列的规定间隔上。
3.一种数据解调系统，包括恢复装置，用来将连续已调代码字序列恢复为四位代码字;和变换规则修改装置，用来修改直到第N个(N＝正整数1，2，…)已调代码字的已调代码字的变换规则，该已调代码字是当有特殊模式的已调代码字开始出现时连续地输入的。
4.如权利要求3所述的数据解调系统，其特征在于它还设有变换规则恢复装置，用来在每个规定的间隔处，或者当在恢复装置中对带有插在规定间隔处的具有特殊代码的已调代码字进行解码时检测特殊代码，将调制代码的变换规则恢复到初始状态。
5.一种数据调制器，包括分离器，用来将连续二进制数据序列分离成四位代码字;4-9([4，9])变换器，用来将已分离的四位代码字变换成九位已调代码字;和代码选择器，用来在第一个“1”位和随后的第二个“1”位之间含有最少三个“0”位的九位代码中选择一个代码，使得在选出的代码和下面由[4，9]变换器要变换的已调代码字之间将不少于两个连续“0”位。
6.如权利要求5所述数据调制器，其特征在于它还设有特殊代码插入装置，用来将特殊代码插在已调代码字序列的规定间隔上。
7.一种数据解调器，包括恢复装置，用来将分离为每九位的连续已调代码字恢复成四位代码字;和变换规则修改装置，用来修改直到第N个(N＝正整数1，2，…)已调代码字的已调代码字的变换规则，如果有特殊模式的已调代码字开始出现在恢复装置中，该已调代码字就连续地输入。
8.如权利要求7所述数据解调器，其特征在于它还设有在规定间隔处，或者当对带有插在规定间隔处的特殊代码的已调代码进行解码时，检测特殊代码，用于已调代码字的变换规则恢复装置。
全文摘要
一种数字数据调制系统，含有用来将连续二进制数据序列分离成四位代码字的分离器，用来将四位代码字变换为九位已调代码字的4-9([4，9])变换器，和代码选择器，用来在前面“1”位和其随后“1”位之间含有最少三个“0”位的九位代码中选择一个代码，使得在选出的代码和后面由[4，9]变换器要变换的已调代码字之间将不少于两个连续“0”位。
文档编号G11B20/10GK1102005SQ9410527
公开日1995年4月26日 申请日期1994年4月1日 优先权日1993年4月2日
发明者平山康一, 石泽良之 申请人:株式会社东芝