专利名称：用于再生数字信息信号的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于从通道信号再生数字信息信号的设备，数字信息信号是行程用一个或更多的约束限制的。该设备包含用于接收通道信号的接收装置。
本发明还涉及用于从通道信号再生数字信息信号的方法。
本发明是在通道编码领域内，特别是在行程受限制的通道编码领域内的。众所周知，通常在相继变换之间的时间长度，按通道比特表示，被称为行程。(d，k)序列的特点在于两个参数，d-约束和k-约束。因此这个(d，k)序列满足以下两个条件由于d-约束，两个逻辑“1”通过一连串最少d相继的“0”被分开；由于k-约束，两个逻辑“1通过一连串最多k相继的“0”被分开。(d，k)序列根据在1T预编码器中的预编码[从(d，k)域]被变换为行程受限制(RLL)的(d，k)型序列[在RLL域中]。这个RLL序列包含具有在信息信号中在相继的信号转变之间在d+1最小和k+1最大的行程(或是相继的0阵列或是相继的1阵列)的码元。(d+1)和(k+1)的数值表示在序列中容许码元的最小和最大行程。必须注意到术语“行程”替代术语“具有行程的码元”被使用。还必须注意到术语码元能被用于表示(d，k)序列的码元和RLL序列的码元两者。码元被认为是遍布在RLL域或在(d，k)域中的行程。
在申请号为98201515.8(PHN 16，906)的欧洲专利，非预公布的专利申请，中能生成数字信息信号的设备被描述，该数字信息信号是用(d+n)-约束和(k+n)-约束限制行程的。
在这个专利申请中，将具有d-约束等于2的编码通道信号变换为具有d-约束等于1的另一个通道信号的设备被描述。这种变换可以在(d，k)域或在RLL域中完成。因此，所有的行程将被缩短一个位单元，结果形成被变换的通道编码信号。根据通道译码，行程能通过添加一个位单元被放大，结果形成原信号的复制品。如果这个设备正在读取信息载体并遗漏一个具有一定行程的码元，则会发生以下问题。当将具有d-约束等于1的数字信息信号去变换为具有d-约束等于2的数字信息信号时，对于每个所遗漏的码元(例如在读取包含数字信息信号的信息载体时)两位应该被插入d-1约束的通道信号，正如每个码元引起两个变换一样。换句话说，遣漏一个具有一定行程的码元在通道代码中引起两个遗漏的变换(导致位滑移)，其误差不能用标准的瑞德一所罗门(Reed Solomon)纠错方法，象被用于数字音频只读光盘的纠错过程的交叉交插瑞德-所罗门码(CIRC)那样，轻易地被克服。位滑移误差从而在信号中引起直到下一个同步字的误差。
本发明为了其目的应提供用于再生数字信息信号的设备，它减轻了由设备所接收的出现在通道信号中误差的作用。
根据本发明的设备其特征在于设备另外包含用于将所检测的行程与表现出通道信号最小行程约束或最大行程约束的预定值进行比较并用于当所检测的行程扰乱该约束时生成控制信号的装置，以及用于为响应控制信号在通道信号中删除或插入码元的替代装置。
本发明是基于通道信号码元的行程能够指示在再生期间具有一定行程的至少一个码元不曾被检测或额外的码元已被插入的认识。通过将通道信号的行程与表现出该信号的k-约束数值进行比较，行程受限制的数字信息信号的码元能被另一个码元替代。这样，遗漏的行程能被插入信息信号。这样做在信号中变换的数目被正确地重构。这结果是当通过改变行程n个位单元来改变信号时，位的正确数目被插入或删除而没有位滑移误差发生。同样地，通过将通道信号的行程与表现出该信号的d-约束的数值进行比较，行程受限制的数字信息信号的码元能用另一个码元替代。这样额外被插入的行程能从信息代号中被除去。例如当大的行程在噪声通道中被检测时，这种额外的插入会出现造成小的行程的检测。例如在具有3的d-约束的通道信号中，I7行程可错误地作为行程I2-I3-I2被检测。
根据本发明的另一种设备的特征在于预定值大于在通道信号中的最大行程。
具有大于在被正确检测的通道信号中最大行程的预定值的行程在码元信号中的存在是所再生的信息信号中包含误差的象征。这些误差可以由所谓的变换偏移但也可由遗漏行程引起。这种设备因而具有优点，即所再生的数字信息信号的部分的替代只出现在较大的扰乱存在于所再生的信号中。如果替代会发生在每个扰乱上，则不正当的替代能发生，例如在由变换偏移造成的小的k-扰乱将发生的情况。既然是这样(即由于变换偏移造成的在所再生的信号中的误差)没有行程在遗漏，所以为了校正信息信号替代不被允许。
根据本发明的另一种设备的特征在于通道信号包含超过预定值的控制码元，并且该预定值大于在通道信号中存在的控制码元的长度。
根据本发明的另一种设备的特征在于控制码元都是同步标记。
通道信号通常包含控制码元，例如同步标记。这些同步标记是用来在读取载体时使通道信号的信息的接收同步的。为了能按可靠的方式检测这些控制码元并为了能将这些控制码元和其他的，包含数据的，码元区别开来，这些控制码元具有在较大意义上扰乱k-约束的行程。例如(2，8)-序列包含具有I11行程的同步标记。这种设备因此具有优点，即通道信号码元的替代只出现在k-扰乱存在于所再生的信号中，它超过由同步标记检测所造成的这种约束的“扰乱”时。由于同步标记的检测，替代将在k-扰乱上发生，引入附加的误差的不正当的替代就会出现。
根据本发明的另一种设备的特征在于由替代装置所替代的码元具有根据最小行程约束的行程。
实验已经指明，当读取记录载体时小的行程具有不被检测的最大概率。这种设备因此具有优点，即具有最小允许行程，例如在d＝2约束代码中这种最小允许行程是I3，的码元的信息信号的部分替代将具有正确替代在信息信号上被实施的最大概率。
用于从通道信号再生数字信息信号的方法，数字信息信号是用一个或更多的约束限制行程的，该方法包含步骤接收通道的信号，将所检测的行程与表现出通道信号最小行程约束或最大行程约束的预定值进行比较，在所检测的行程扰乱该约束时生成控制信号，以及替代通道信号的码元以响应控制信号。
本发明的这些和其他方面将在图形说明中被进一步描述，其中
图1展示用于将(d，k)序列变换为(d-1，k-1)序列的设备，图2展示用于将(d，k)序列变换为(d+1，k+1)序列的设备，图3展示(d，k)型RLL序列成为(d-1，k-1)型RLL序列的变换，
图4展示用于生成(d，k)序列配置有通道编码器的编码设备，图5展示用于生成(d，k)型RLL序列的配置有通道编码器的编码设备，图6展示根据本发明用于从记录载体再生数字信息信号设备的实施方案，图7展示图6的设备运行的实例。
图1展示通过从0阵列中删除0将(d，k)序列变换为(d-1，k-1)序列的设备，0阵列每次出现在(d，k)序列中两个相继的1之间。然而，本发明不限于(d-1，k-1)序列。本发明同样能被应用于从(1，7)约束代码所变换的(2，8)约束代码。
有关行程受限制序列的信息能被找到，例如5,477,222号美国专利(PHN 14，448)或在Prentice Hall International，1991，国际标准书号(ISBN)0-13-140047-9的K.A.Schouhamer Immink的“用于数字记录器的编码技术”中的§5.1。
序列S1被施加到设备的输入端2。图1展示具有d约束等于2的信号S1，这是因为在序列中第四和第五个1之间0的数目是2。因为变换，序列S2已被获得。从图1可得出在序列S2中相继的1之间0的数目每次已被减少一个。因此，信号S2是(d-1，k-1)约束的序列。用图1的设备所获得的信号S2，在信号S2上实行1T预编码之后，能被记录在记录载体，例如光记录载体上。
当以足够长时间的尺度观察时，两个信号S1和S2当然将是基本上同样长的。差别在于对于信号S2的位速率是低于信号S1的位速率的事实。
图2展示设备10通过将0添加到0阵列而将(d，k)序列变换为(d+1，k+1)序列，0阵列每次出现在(d，k)序列中两个相继的1之间。序列S2被施加到设备的输入端12上。图2展示具有d约束等于1的信号S2，这是因为在序列中第四和第五个1之间0的数目是1.因为变换，序列S1已被获得。从图2可得出在序列S1中相继的1之间0的数目每次已被增加一个。因此，假定图2中信号S2与图1中信号S2是相同的信号，信号S1是具有象图1中信号S1相同位速率的(d+1，k+1)约束的序列。
图3展示具有3的最小行程的行程受限制的信号S3。与图1的设备相同的设备，能通过从出现在信号S3中的各个行程减去1个位单元(1T)改变在信号S3中的行程，导致也示于图3中的信号S4。相反地，与图2的设备相同的设备，能通过添加1个位单元(或1T)到出现在信号S4中的各个行程改变在信号S4中的行程，导致信号S3。
这里又是，当以足够长时间的尺度观察时，两个信号S3和S4当然将是基本上同样长的。差别在于对于信号S4的位速率是低于信号S3的位速率的事实。
图4展示编码设备的实施方案，其中图1的变换装置1与通道编码器20，aT预编码器，更准确地说1T预编码器22和检测器24一起被使用。源信号被提供到输入端26，它被变换为(d，k)序列S1。通道编码器20可以是任何通道编码器，例如较早被介绍的升级的8到14调制(EFM+)编码器，通道将输入信号编码为(d，k)序列。在变换装置1中变换之后，所变换的信号在1T预编码器中被编码，如在本领域所熟知的，导致可在输出端28得到的输出信号。通道编码器为响应由检测器24提供的控制信号将其输入信号编码为(d，k)序列。控制信号可以，作为实例，导致1T预编码器的输出信号是无数据通道(DC)的，或待施加在预编码器输出信号上的任何其他要求。
通道编码器20最好适合于生成这样的(d，k)序列以响应源信号，以使每位的“1”的数目基本上是恒定的。在较早提到的5,477,222号美国专利中，单个2-位源字被变换为单个3-位变换字，或两个相继的2-位源字被变换为两个相继的3-位变换字，或三个相继的2-位源字被变换为三个相继的3-位变换字。人们可以想象单个2-位源字的变换导致只包括一个“1”位的变换字，两个相继的2-位源字的变换导致包括两个“1”位的两个相继的3-位变换字以及三个相继的2-位源字的变换导致包括三个“1”位的三个相继的3-位变换字。因此，通道编码器20的输出信号包括1/3“1”位每位。
能够实现“1”的恒定数目每位的通道编码器的可能的实施方案如下。让我们假定d约束等于1并且7/12变换代码被针对。长度12的233通道字存在，它满足d＝1约束并且至少从一个“0”开始，以使它们能被自由地连接。关于这些233通道字，11个通道字只包含一个“1”，45个通道字包含两个“1”，84个通道字包含三个“1”，70个通道字包含四个“1”，21个通道字包含五个“1”以及一个通道字包含六个“1”。
通道编码器现在可以通过分配包含三个“1”，每个“1”对应于84个7-位源字之一的84个通道字而被实现。另外，选择包含两个或四个“1”的45对通道字。将每对分配到45个7-位源字中的一个。因为45和85的总和等于129，它大于128，有可能实现7/12-通道代码。编码现在被实现如下。将84个源字编码为包含三个“1”的84个通道字是直截了当的。对应于一对通道字的源字一出现，包含两个“1”的通道字和包含四个“1”的通道字就交替地被选择。因此，通道代码变换被实行导致包含每三位一个“1”的通道信号。
图5展示编码设备的另一种实施方案，其中如参照图3被说明的变换被使用。除了按上面参照图3所描述的方法改变行程的编码装置1a外，实施方案还包含通道编码器20，aT预编码器，更准确地说1T预编码器22以及控制器24。变换器1a现在被设置在另一个位置，即在1T预编码器的输出端，以使变换器1a能变换由1T预编码器22生成的RLL序列。
源信号被提供给输入端26，它被变换为(d，k)序列S1。通道编码器20可以是任何通道编码器，例如较早介绍的EFM+编码器，其通道将输入信号编码为(d，k)序列。(d，k)序列在1T预编码器中被编码，如在本领域中所熟知的，导致在其输出端的RLL序列。变换器1a按照上面描述的方法连续地将RLL序列变换为在输出端28处可得到的输出信号。通道编码器将其输入信号编码为(d，k)序列以响应由检测器24提供的控制信号。控制信号可以，作为实例，导致1T预编码器的输出信号是无DC的，或待施加在预编码器输出信号上的任何其他要求。
通道编码器20最好适合于生成响应源信号的这样的(d，k)序列，以使在顸编码器22输出端RLL序列中每位的信号变换数目基本上是恒定的。这可通过使用如上面描述的通道编码器20被实现。
图6展示根据本发明用于从记录载体再生数字信息信号的设备的实施方案。这个设备的运行根据在图7中所示的实例被说明。在图7中(d，k)序列40被表明。这个序列40是具有d＝2和k＝8被(d，k)约束的。在步骤42中这个序列40被变换成(d-1，k-1)约束的序列43。这种变换能用在图4中所示的编码设备被完成。这种变换在图1中进一步被说明。在1T预编码器44中将这个序列预编码之后，预编码的序列45被存储在记录载体30中。在图6中所存储的序列31通过读出记录载体30被获得。在方块32中RLL域中的序列31被变换成(d，k)域中的序列33。在这个实例中，这个序列33是被(d-1，k-1)约束的。
在图7的左边部分表示正确的序列从记录载体中被获得的情况。在图7的右边部分表示不正确的序列从记录载体中被获得的情况。
在图6中所示的设备还包含用于检测序列33码元行程的约束检测装置34，用于将行程约束与预定值进行比较的比较装置35以及用于替代部分序列33的替代装置37。约束检测装置34将行程传送到比较装置35。在所检测的行程超过在比较装置中存在的预定值时比较装置35就生成控制信号41，并将这个控制信号送到用于替代部分序列33的替代装置37以响应这个控制信号41的出现。
假如正确的序列33从记录载体30中被获得(在图7左边部分被表明)，比较装置35不生成控制信号并且在通过替代装置37后未改变的序列38在变换设备39中被变换成原始(d，k)-约束序列40。在图7的左边部分这种变换在步骤46被完成。
假如不正确的序列33从记录载体30中被获得(在图7右边部分被表明)，特别是假如短的行程未被检测到，比较装置35生成控制信号41并且为响应控制信号41的出现序列33的码元在替代装置中被替代。在图7中，替代在步骤47完成。被校正的序列38在变换设备39中被变换为原始(d，k)约束的序列40。在图7的右边部分中，这种变换在步骤46中被完成。在替代序列的码元后有可能该码元未被插入序列中恰好正确的位置，换句话说，替代能造成变换偏移。然而，使用常用的瑞德-索罗门纠错方法，象CIRC，例如从4,413,340号美国专利(PHQ 80，009)可了解到，这种变换偏移可以容易地被克服。
尽管本发明已参照为此的优选实施方案被描述，但应理解到这些不是限制性的实例。因而，许多改进对于熟悉本领域的那些技术人员可变得显而易见，而不违反如在权利要求中确定的本发明的范围。
必须注意到如在图6和图7中描述的纠错过程是针对(d，k)约束信息信号的。然而根据本发明的设备显然不限于这个实例，设备也可应用到RLL域中的信号(即纠错过程在图6中方块32之前被完成)。设备也可应用到被去变换的信号(即纠错过程在图6变换设备39之后被完成)。
另外，本发明取决于每一个新颖的特点或特点的组合。
权利要求
1.用于从通道信号再生数字信息信号的设备，数字信息信号是行程用一个或更多的约束限制的，设备包含用于接收通道信号(31)的接收装置，其特征在于设备另外包含用于将所检测的行程(34)与表现出通道信号的最小行程约束或最大行程约束的预定值(35)进行比较并且用于当所检测的行程扰乱该约束时生成控制信号的装置(34，35)以及用于在通道信号中删除或插入码元以响应控制信号的替代装置(37)。
2.根据权利要求1或2的设备，其中设备另外包含用于通过使行程受限制的信息信号中的行程改变行程受限制的信息信号的n个位单元，将(d+n，k+n)型的通道信号变换为(d，k)型的数字信息信号的变换装置(39)，其中n是恒定值。
3.根据权利要求1或2的设备，其中接收装置另外包含用于从记录载体(30)上的磁道读取通道信号的读取装置。
4.根据权利要求1，2或3的设备，其中装置(34，35)适合于将所检测的行程(34)与表现出通道信号最大行程约束的预定值(35)进行比较，当所检测的行程超过该约束时生成控制信号，以及其中替代装置(37)适合于在通道信号中插入码元以响应控制信号。
5.根据权利要求4的设备，其特征在于预定值大于通道信号中的最大行程。
6.根据权利要求1的设备，其特征在于通道信号包含超过预定值的控制码元而且该预定值大于在通道信号中存在的控制码元的长度。
7.根据权利要求6的设备，其特征在于控制码元都是同步标记。
8.根据权利要求1或2的设备，其特征在于由替代装置(37)所替代的码元具有按照最小行程约束的行程。
9.根据权利要求1或2的设备，其特征在于数字信息信号是被1的d-约束和7的k-约束限制行程的。
10.根据权利要求1或2的设备，其特征在于数字信息信号是被2的d-约束和8的k-约束限制行程的。
11.用于从通道信号再生数字信息信号的方法，数字信息信号是被一个或更多的约束限制行程的，该方法包含步骤接收通道信号(31)，将所检测的行程(34)与表现出通道信号的最小行程约束或最大行程约束的预定值(35)进行比较，在所检测的行程扰乱该约束时生成控制信号，以及替代通道信号的码元以响应控制信号。
全文摘要
本发明涉及用于从通道信号再生数字信息信号的设备。数字信息信号是行程用一个或更多的约束限制的。设备包含用于接收通道信号(31)的接收装置和用于将所检测的行程(34)与表现出通道信号最小行程约束或最大行程约束的预定值(35)进行比较以及用于当所检测的行程扰乱该约束时生成控制信号的装置(34,35)。设备另外包含用于为响应控制信号在通道信号中删除或插入码元的替代装置(37)。本发明进一步涉及用于从通道信号再生数字信息信号的方法。
文档编号G11B20/10GK1343357SQ00804948
公开日2002年4月3日 申请日期2000年11月2日 优先权日1999年11月12日
发明者J·A·H·M·卡尔曼, W·M·J·M·科尼 申请人:皇家菲利浦电子有限公司