信息編碼的方法和裝置,編碼信息的解碼方法和裝置,記錄介質的製造方法,記錄介質和...的製作方法
2023-04-30 00:46:21 3
專利名稱：信息編碼的方法和裝置,編碼信息的解碼方法和裝置,記錄介質的製造方法,記錄介質和 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及信息編碼，更具體地說，本發明涉及對具有更高的信息密度的信息進行編碼的方法和裝置。本發明還涉及由編碼信息生成調製信號、由編碼信息生成記錄介質、以及記錄介質本身。本發明還涉及對編碼信息進行解碼的方法和裝置，以及從調製信號和/或記錄介質中解碼編碼信息的方法和裝置。
背景技術：
當數據通過傳輸線傳輸或記錄到記錄介質，如磁碟、光碟或磁光碟上時，在傳輸或記錄之前，數據被調製成與傳輸線或記錄介質相匹配的代碼。
遊程長度受限碼(Run length limited code)，也就是通常所稱的(d，k)編碼，已經廣泛地成功應用在現代的磁和光記錄系統中。K.A.Schouhamer Immink在名為《大規模數據存儲系統編碼》(ISBN 90-74249-23-X，1999)的書中敘述了這樣的編碼以及進行這樣的編碼的方法。遊程長度受限碼是早先的不歸零記錄碼的擴展，其中記錄的二進位「0」是由不改變記錄介質(磁通量)來表示的，而二進位「1」是由記錄磁通量從一個方向轉變到相反方向來表示的。
在(d，k)碼中，保持了上述的記錄規則，同時有另外的約束，即在連續的「1」之間至少要記錄d個「0」，並且在連續的「1」之間不能記錄超過k個的「0」。第一條約束避免了因為連續地記錄一系列的「1」時複製轉變的脈衝擁擠造成的碼元間幹擾。第二條約束確保能夠通過將鎖相環「鎖定」到複製的轉變上而由複製數據恢復時鐘。如果有太長的由不含「1」的連續的「0」組成的連續串，重新生成鎖相環的時鐘會變得不同步。例如，在(2，7)編碼中，在記錄的「1」之間至少有兩個「0」，並且在記錄的「1」之間不能有超過7個的連續記錄的「0」。
通過模2積分運算將一系列編碼位轉變成由具有高或低信號值的位單元組成的相應的調製信號。在調製信號中，「1」位由高信號值到低信號值的轉變或相反的轉變來表示，而「0」位由調製信號中沒有變化而表示。
這樣的編碼的信息傳遞效率一般由比率表示，這是信息字的位數(m)比碼字的位數(n)的商值(即m/n)。理論上的最大編碼比率，設數值為d和k，稱為香農信道容量(Shannon capacity)。圖1列出了d＝2的對k的香農信道容量C(d，k)。我們知道，對於(2，7)編碼，香農信道容量C(2，7)的值為0.5174。這意味著(2，7)編碼的比率不可能大於0.5174。在實際的編碼中，要求比率為有理分數，並約定上述(2，7)編碼的比率為1/2。這個1/2比率比0.5174的香農信道容量稍小一些，所以這個編碼具有更高的效率。為了達到1/2的比率，將1個無約束的數據位映射成2個約束的編碼位。
具有1/2比率的(2，7)編碼和實現相關編碼器和解碼器的方法在本領域是公知的。在Eggenberger和Hodges的題為《可變字長順序編碼與解碼，固定比率數據編碼》的第4,115,768號美國專利中公開了一種編碼器，其輸出序列滿足遊程長度的限制。
但是，需要有更加高效的編碼，以提高例如記錄介質或傳輸線上的信息密度。
發明內容
在根據本發明的轉換方法和裝置中，以大於1/2的比率將m位信息字轉換成n位的碼字。從而可以在更小的空間內存儲同樣的信息量，提高了信息密度。
在本發明中，將n位碼字分為第一種類型、第二種類型和第三種類型，並分為第一種、第二種和第三種編碼狀態，從而，如果先前的m位信息字被轉換成第一種類型的n位碼字，則將m位信息字轉換成第一、第二或第三種n位碼字，如果先前的m位信息字被轉換成第二種類型n位碼字，則轉換成第一或第三種n位碼字，如果先前的m位信息字被轉換成第三種類型n位碼字，則轉換成第一種n位碼字。另外，屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。在一個實施例中，第一種類型n位碼字以「00」結束，第二種類型n位碼字以「10」結束，第三種類型n位碼字以「01」結束，屬於第一種狀態的n位碼字以「00」開始，屬於第二種狀態的n位碼字以「00」、「01」或「10」開始，屬於第三種狀態的n位碼字以「00」或「01」開始。另外，在本發明的實施例中，n位碼字滿足對(2，k)的dk約束，從而在連續的「1」之間有至少2個、至多k個「0」。
在本發明的另一個實施例中，根據本發明的編碼裝置和方法用於在記錄介質上記錄信息，以及根據本發明生成記錄介質。
在本發明的另一個實施例中，根據本發明的編碼裝置和方法還用於發送信息。
在根據本發明的解碼方法和裝置中，根據本編碼方法和裝置生成的n位碼字被解碼為m位信息字。該解碼過程包括確定下一個n位碼字的狀態，以及在該狀態確定的基礎上將當前的n位碼字轉換成m位信息字。
在本發明其它的實施例中，根據本發明的解碼裝置和方法被用於由記錄介質再生信息。
在本發明別的實施例中，根據本發明的解碼裝置和方法被用於接收在介質上傳輸的信息。
通過以下的詳細說明和附圖，可以更加完全地理解本發明，附圖僅用於示例的目的，其中相同的標號指示不同圖中相應的部件，附圖中圖1列出了d＝2對k的香農信道容量C(d，k)；圖2顯示的是在第一個實施例中怎樣把不同分組中的碼字分配為不同狀態的示例圖3顯示的是根據本發明的編碼裝置的實施例；圖4A-4B顯示的是根據第一個實施例將6位信息字轉換成11位碼字的完整的轉換表；圖5顯示的是利用圖4A-4B的轉換表將一系列信息字轉換成一系列碼字；圖6顯示的是根據本發明的記錄裝置的實施例；圖7顯示的是根據本發明的記錄介質和調製信號；圖8顯示的是根據本發明的傳輸裝置；圖9顯示的是根據本發明的解碼裝置；圖10顯示的是根據本發明的再生裝置；圖11顯示的是根據本發明的接收裝置；圖12顯示的是在第二個實施例中怎樣把不同分組中的碼字分配為不同狀態的示例；圖13A-13B顯示的是根據第二個實施例將11位信息字轉換成20位碼字的轉換表的開頭部分；圖14顯示的是在第三個實施例中怎樣把不同分組中的碼字分配為不同狀態的示例；圖15A-15B顯示的是根據第三個實施例將6位信息字轉換成11位碼字的轉換表
圖16顯示的是在第四個實施例中怎樣把不同分組中的碼字分配為不同狀態的示例；圖17A-17D顯示的是根據第四個實施例將7位信息字轉換成13位碼字的轉換表。
優選實施例說明以下說明根據本發明的通用編碼方法，其後是該編碼方法的一個具體的第一實施例。然後參照第一個實施例說明根據本發明的通用解碼方法。接著將說明根據本發明的各種裝置。具體而言，將說明根據本發明的編碼裝置、記錄裝置、傳輸裝置、解碼裝置、再生裝置以及接收裝置。然後還將說明根據本發明的別的編碼裝置。編碼方法根據本發明，將m位信息字轉換成n位碼字，使m/n比率大於1/2。碼字被分為第一、第二和第三種類型，其中第一種類型包括以「00」結束的碼字，第二種類型包括以「10」結束的碼字，第三種類型包括以「01」結束的碼字。從而，將第一種類型碼字分為三個分組E0000、E1000和E0100，將第二種類型碼字分為三個分組E0010、E1010和E0110，將第三種類型碼字分為三個分組E0001、E1001和E0101。碼字分組E0000包括以「00」開始、以「00」結束的碼字，碼字分組E1000包括以「10」開始、以「00」結束的碼字，碼字分組E0100包括以「01」開始、以「00」結束的碼字。碼字分組E0010包括以「00」開始、以「10」結束的碼字，碼字分組E1010包括以「10」開始、以「10」結束的碼字，碼字分組E0110包括以「01」開始、以「10」結束的碼字。碼字分組E0001包括以「00」開始、以「01」結束的碼字，碼字分組E1001包括以「10」開始、以「01」結束的碼字，碼字分組E0101包括以「01」開始、以「01」結束的碼字。
同時將碼字分成至少一個第一種的狀態、至少一個第二種的狀態，以及至少一個第三種的狀態。第一種的狀態包括僅以「00」開始的碼字，第二種的狀態包括以「00」、「01」和「10」之一開始的碼字，第三種的狀態包括以「00」或「01」開始的碼字。
另外，屬於不同編碼狀態的碼字組不會包含任何共同的碼字。也就是說，不同的狀態不會包含共同的碼字。根據第一個實施例的編碼方法在本發明的第一個實施例中，將6位信息字轉換成11位碼字。該碼字滿足(2，k)約束，並且被分為第一種的4(r1)個狀態、第二種的3(r2)個狀態，以及第三種的2(r3)個狀態(一共有r＝r1+r2+r3＝9種狀態)。為了減少k約束，將碼字即「0000000000000」排除在編碼表之外。
為了進行編碼，將每個狀態中的每個11位碼字與一個編碼狀態方向相關聯。狀態方向指示了後續的狀態，在編碼過程中，由該後續狀態來選擇碼字。給碼字分配狀態方向，使以「00」結束的碼字(即分組E0000、E1000和E0100中的碼字)具有指示r＝9個狀態中任何一個的關聯狀態方向，而以「10」結束的碼字(即分組E0010、E1010和E0110中的碼字)具有僅僅指示第一種或第三種的一個狀態的關聯狀態方向。另外，以「01」結束的碼字(即分組E0001、E1001和E0101中的碼字)具有僅僅指示第三種的一個狀態的關聯狀態方向。這確保滿足d＝2的約束。
另外，下面會詳細解釋，雖然可以給相同狀態的不同信息字分配相同的碼字，但不同的狀態不能包含相同的碼字。具體而言，分組E0000、E1000和E0100中的碼字可以9次分配給一個狀態中的不同信息字，而分組E0010、E1010和E0110中的碼字可以6次分配給一個狀態中的不同信息字，此外，分組E0001、E1001和E0101中的碼字可以4次分配給一個狀態中的不同信息字。在分組E0000中有18個碼字，在分組E1000中有13個碼字，在分組E0100中有9個碼字，所以對於第一種類型的碼字有360(9*(18+13+9))種「碼字-狀態方向」組合。在分組E0010中有9個碼字，在分組E1010中有6個碼字，在分組E0110中有4個碼字，所以對於第二種類型的碼字有114(6*(9+6+4))種「碼字-狀態方向」組合。在分組E0001中有11個碼字，在分組E1001中有9個碼字，在分組E0101中有6個碼字，所以對於第三種類型的碼字有104(4*(11+9+6))種「碼字-狀態方向」組合。總共存在360+114+104＝578種「碼字-狀態方向」組合。
對於m位信息字，一共有2m個可能的信息字。所以，對於6位信息字，存在26＝64個信息字。因為在這個編碼實施例中有9個狀態，所以需要9乘64＝576種「碼字-狀態方向」組合。剩下578-576＝2種組合。
遵循上述的限制，將各分組中的可用碼字在第一、第二和第三種的狀態上分配。圖2顯示的是在這個實施例中怎樣將不同分組中的碼字分配到不同狀態的示例。如圖2所示，在這個示例中，狀態1、2、3和4是第一種的狀態，狀態5、6和7是第二種的狀態，狀態8和9是第三種的狀態。以大小為18的分組E0000為例，分組E0000在狀態1中有6個碼字，在狀態2、3和4中各有4個碼字。以狀態1為例，在狀態1中，「碼字-狀態方向」組合的數量是9×6+6×1+4×1＝64，這意味著可以分配6位的信息字。記住，第一種類型的每個碼字都可以分配9種不同狀態中的任何一種作為狀態方向，因而在一個狀態中使用9次；因為d＝2的限制，第二種類型的每個碼字只能分配第一種和第三種的六個狀態中的一個作為狀態方向，從而在一個狀態中使用6次。另外，因為d＝2的限制，第三種類型的每個碼字只能分配第一種的四個狀態中的一個作為狀態方向，從而在一個狀態中使用4次。
可以證明，圖2所示的r＝9個狀態中的任何一個中至少有64個可以分配給碼字的信息字，這足夠容納6位信息字。由上述的方式，任何任意的6位信息字序列都可以唯一地轉換成碼字序列。
圖4A-4B顯示的是根據這個實施例的用於將6位信息字轉換成11位碼字的完整的轉換表。在圖4A-4B的轉換表中包含了分配給每個碼字的狀態方向。具體地說，在圖4A-4B中，第1列顯示的是信息字的十進位表示。第2、4、6、8、10、12、14、16和18列顯示的分別是分配給狀態1、2、3、4、5、6、7、8和9的信息字的碼字(在本領域中也稱為信道位)。第3、5、7、9、11、13、15、17和19列由數字1、2、3、4、5、6、7、8和9分別顯示了第2、、6、8、10、12、14、16和18列中的關聯碼字的狀態方向。
以下參照圖5進一步解釋由信息字序列到碼字序列的轉換。圖5的第一列從上到下顯示的是連續的6位信息字序列，第二列在括弧中顯示的是這些信息字的十進位值。第三列的「狀態」是用於信息字轉換的編碼狀態。當先前的碼字發出後，該「狀態」被擱置(即先前碼字的狀態方向)。第四列「碼字」包括根據圖4A-B的轉換表分配給信息字的碼字。第五列「後續狀態」是與第四列的碼字相關聯的狀態方向，也根據圖4A-B的轉換表確定。
圖5中的第一列所示的信息字序列中的第一個字的字值是為十進位的「1」。我們假設信息字序列的轉換開始時編碼狀態是狀態1(S1)。從而根據轉換表中的狀態1碼字組將第一個字轉換成碼字「00000000100」。同時因為分配給狀態1中表示十進位值「1」的碼字「00000000100」的狀態方向是狀態2，因此後續狀態變成狀態2(S2)。這意味著後續的信息字(十進位值「3」)將使用狀態2中的碼字轉換。因此，十進位值為「3」的後續的信息字轉換成碼字「00001000100」。按照和上述同樣的方式來轉換十進位值為「5」、「12」和「19」的信息字。解碼方法下面參照圖4A-4B詳細解釋從記錄介質接收到的n位碼字(在此例中是11位字)的解碼。為了便於說明，假設從，例如記錄介質，接收到的連續的碼字序列的字值是「00000001000」、「00010010000」、「10000100100」。從圖4A-4B的轉換表可見，第一個碼字「00000001000」分別分配給了信息字「9」、「10」、「11」、「12」、「13」、「14」、「15」、「16」和「17」，以及狀態方向1、2、3、4、5、6、7、8和9。後續碼字的值是「00010010000」，屬於狀態3中的碼字組。這意味著第一個碼字「00000001000」的狀態方向為3。狀態方向為3的第一個碼字「00000001000」表示十進位值為「11」的信息字。因此，可以確定第一個碼字表示十進位值為「11」的信息字「00000001000」。
另外，第三個碼字「10000100100」是狀態6的成員。因此，和上述的一樣，可以確定第二個碼字「00010010000」表示十進位值為「14」的信息字。同樣也可以解碼其它的碼字。需要注意的是，當前碼字和後續碼字都要被查看，以將當前碼字解碼為唯一的信息字。編碼裝置圖3顯示的是根據本發明的編碼裝置124的實施例。編碼裝置124將m位信息字轉換成n位碼字，其中不同的編碼狀態的數量用s位表示。例如，編碼狀態的數量r＝9時，s等於4。如圖所示，編碼裝置124包括轉換器50，用於將(m+s)二進位輸入信號轉換成(n+s)二進位輸出信號。在優選實施例中，轉換器50包括只讀存儲器(ROM)，它存儲根據本發明的至少一個實施例的轉換表，以及尋址電路，用於尋址基於m+s二進位輸入信號的轉換表。但是，轉換器50可以不用ROM，而是包括組合邏輯電路，它產生與根據本發明至少一個實施例的轉換表同樣的效果。
在轉換器50的輸入端，m個輸入端被連接到用於接收m位信息字的第一總線51。在轉換器50的輸出端，n個輸出端被連接到用於發送n位碼字的第二總線52。另外，s個輸入端被接到用於接收指示當前編碼狀態的狀態字的s位第三總線53。狀態字由緩衝存儲器54發送，緩衝存儲器54包括例如s個觸發器。緩衝存儲器54具有連接到第四總線55的s個輸入端用於接收狀態方向，該狀態方向作為狀態字裝入緩衝存儲器54。為了發送要裝入緩衝存儲器54的狀態方向，使用轉換器50的s個輸出端。
第二總線52與並行-串行轉換器56的並行輸入端相連接，並行-串行轉換器56將在第二總線52上所接收到的碼字轉換成為串行的位串。信號線57將該串行位串傳輸到調製電路58，調製電路58將該位串轉換成調製信號。然後，在線路60上發送該調製信號。調製電路58可以是任何已知的用於將二進位數據轉換成調製信號的電路，例如模2積分器。
為了使編碼裝置的運行同步，編碼裝置具有常規類型的時鐘發生電路(未示出)，用於為控制，例如，並行/串行轉換器58的定時和緩衝存儲器54的加載而產生時鐘信號。
在運行中，轉換器50分別從第一總線51和第三總線53接收m位信息字和s位狀態字。s位狀態字指示轉換m位信息字時使用的轉換表中的狀態。相應的，在m位信息字的值的基礎上，通過由s位狀態字指明的狀態中的碼字確定n位碼字。並且還確定與n位碼字相關聯的狀態方向。狀態方向，也就是它的值，被轉換成s位二進位字或者，也可以把狀態方向作為s位二進位字存儲在轉換表中。轉換器50在第二總線52上輸出n位碼字，並在第四總線55上輸出s位的狀態方向。緩衝存儲器54存儲s位狀態方向作為狀態字，並通過第三總線53，與轉換器50對後續信息字的接收同步地將s位的狀態字傳輸到轉換器50。這個同步是在上述任何已知方式的時鐘信號的基礎上產生的。
第二總線52上的n位碼字被並行/串行轉換器56轉換為串行數據，然後該串行數據被調製器58轉換成調製數據。
然後，調製信號可以進行下一步的記錄或傳輸處理。記錄裝置圖6顯示的是用於記錄信息的記錄裝置，它包括圖3所示的根據本發明的編碼裝置124。如圖6所示，m位信息字被編碼裝置124轉換成調製信號。編碼裝置124生成的調製信號傳送到控制電路123。控制電路123可以是任何用於響應於施加到控制電路123的調製信號而控制光讀取器或雷射二極體122，從而在記錄介質110上記錄與調製信號相對應的標記樣式的常規的控制電路。
圖7通過示例顯示了根據本發明的記錄介質110。所示的記錄介質110是只讀存儲器(ROM)型的光碟。但是，本發明的記錄介質110不限於ROM型光碟，而可以是任何類型的光碟，如一寫多讀(WORM)光碟、隨機存取存儲器(RAM)光碟，等等。另外，記錄介質110不限於光碟，可以是任何類型的記錄介質，如磁碟、磁光碟、存儲卡、磁帶，等等。
如圖7所示，根據本發明一個實施例的記錄介質具有在記錄軌111上排布的信息圖形。具體地，圖7顯示了記錄軌111沿其方向114的放大圖。如圖所示，記錄軌111包括坑點區112和非坑點區113。通常，坑點和非坑點區112、113表示調製信號115中的恆定信號區(碼字中的「0」)，坑點和非坑點區之間的轉變表示調製信號115中的邏輯狀態轉變(碼字中的「1」)。
如上所述，可以首先生成調製信號，然後將調製信號記錄在記錄介質110上，從而得到記錄介質110。如果記錄介質是光碟，也可以通過公知的母版製作和複製技術得到記錄介質110。傳輸裝置圖8顯示的是用於傳輸信息的傳輸裝置，包括圖3所示的根據本發明的編碼裝置124。如圖8所示，m位信息字被編碼裝置124轉換成調製信號。然後，發射機150進一步處理該調製信號，根據該傳輸器所屬的傳輸系統，將調製信號轉換成用於傳輸的形式，並通過傳輸介質，如空氣(或空間)、光纖、電纜，或導體，等等，傳輸該轉換後的調製信號。解碼裝置圖9所示是根據本發明的解碼裝置。該解碼器進行圖3所示的轉換器的逆操作，將本發明的n位碼字轉換成m位信息字。如圖所示，解碼器100包括第一檢查表(LUT)102和第二LUT 104。第一和第二檢查表102、104存儲用於生成要進行解碼的n位碼字的轉換表。其中K指次數，第一LUT 102接收第(K+1)個n位碼字，第二LUT 104接收第一LUT 102的輸出和第K個n位碼字。相應地，解碼器100作為滑動塊解碼器運行。在每一個塊瞬時，解碼器100將一個n位碼字解碼為一個m位信息字，並接著處理數據序列(也稱為信道比特流)中的後續的n位碼字。
在運行中，第一LUT 102根據存儲的轉換表確定第(K+1)個碼字的狀態，並將該狀態輸出到第二LUT 104。所以第一LUT 102的輸出是1，2，…，r範圍內的二進位數(其中r表示轉換表中狀態的數量)。第二LUT 104利用儲存的轉換表，根據第K個碼字確定與第K個碼字相關聯的可能的m位信息字，然後利用由第一LUT 102和儲存的轉換表而來的狀態信息，確定由n位碼字所表示的可能的m位信息字中特定的一個。
只是為了進一步的解釋，這裡假設n位碼字是利用圖4A-4B中的轉換表生成的11位碼字。然後，參照圖5，如果第(K+1)個11位碼字是「00001000100」，第一LUT 102確定狀態為狀態2。另外，如果第K個11位碼字是「00000000100」，則第二LUT 104確定表示一個6位信息字的11位碼字的十進位值是0、1、2、3、4、5、6、7、8或9。並且，因為第一LUT 102提供了狀態2的後續狀態或狀態方向，所以第二LUT 104確定第K個11位碼字表示十進位值為1的6位信息字，因為與狀態方向2相關聯的11位碼字「00000000100」表示十進位值為1的6位信息字。再生裝置圖10顯示了一個再生裝置，它包括圖9所示的根據本發明的解碼器100。如圖所示，讀取裝置包括用於讀取根據本發明的記錄介質110的普通類型的光讀取器122。記錄介質110可以是上述的任何類型的記錄介質。光讀取器122生成對應於記錄介質110上的信息樣式的模擬讀出信號。檢波電路125將這個普通形式的讀出信號轉換成解碼器100可以接受的二進位信號。解碼器100將二進位信號解碼，得到m位信息字。接收裝置圖11顯示的是一個接收裝置，包括圖9所示的根據本發明的解碼器100。如圖所示，該接收裝置包括接收器160，它用於接收在介質上，如空氣(或空間)、光纖、電纜、導體，等等，傳輸的信號。接收機160將接收到的信號轉換成解碼器100能夠接受的二進位信號。解碼器100將二進位信號解碼，得到m位信息字。根據第二個實施例的編碼方法圖12和13A-13B顯示了本發明的另一個實施例。根據這個實施例，通過將11位信息字轉換成20位碼字，得到了大於1/2的比率；其中，編碼狀態的數量r等於9，有4個是第一種的編碼狀態，有3個是第二種的編碼狀態，有2個是第三種的編碼狀態。而且，碼字滿足(2，k)約束。圖12對應於第一個實施例的圖2，顯示了在第二個實施例中碼字在各狀態間的劃分。
如上所述，以「00」結束的碼字，也就是分組E0000、E1000和E0100中的碼字，可以進入r＝9個狀態中的任何一個，而以「10」結束的碼字，也就是分組E0010、E1010和E0110中的碼字，只能進入第一種或第三種的狀態(狀態1至狀態4，或狀態8至狀態9)。另外，以「01」結束的碼字，也就是分組E0001、E1001和E0101中的碼字，只能進入第一種的狀態(狀態1至狀態4)。
因此，分組E0000、E1000和E0100中的碼字可以9次分配給不同的信息字，而分組E0010、E1010和E0110中的碼字可以6次分配給不同的信息字，分組E0001、E1001和E0101中的碼字可以4次分配給不同的信息字。參照圖12，分組E0000在狀態1有152個碼字，分組E0010在狀態1有65個碼字，分組E0001在狀態1有70個碼字。這樣「碼字-狀態方向」組合的數量是(9×152)+(6×65)+(4×75)＝2,058，這意味著可以分配11位的信息字(211＝2,048)。可以證明，在r＝9個編碼狀態的任何一個之中，有至少2,048個信息字可以分配給碼字，這足夠容納11位的信息字。
圖13A-13B利用和圖4A-4B顯示第一個實施例的轉換表一樣的方式顯示了第二個實施例的轉換表的開始部分。根據第三實施例的編碼方法圖14和15A-15B描繪了本發明的另一實施例。根據該實施例，通過將6位信息字轉換為11位的碼字，實現了大於1/2的比率；其中，編碼狀態的數量r等於9，而4個編碼狀態為第一種編碼狀態，3個編碼狀態為第二種編碼狀態，2個編碼狀態為第三種編碼狀態，與第一實施例相類似。另外，碼字滿足(2，k)的約束。圖14對應於第一實施例的圖2，並顯示了在該第三實施例中狀態間碼字的劃分。可以驗證從r＝9的編碼狀態中任何的狀態有至少64個信息字可以分配給碼字，這已足以容納6位的信息字了。
圖15A-15B說明了用於該第三實施例的轉換表，其與圖4A-4B中說明用於第一實施例的轉換表的形式相同。根據第四實施例的編碼方法圖16和17A-17D描繪了本發明的另一實施例。根據該實施例，通過將7位信息字轉換為13位的碼字，實現了大於1/2的比率；其中編碼狀態的數量r等於9，而4個編碼狀態為第一種編碼狀態，3個編碼狀態為第二種編碼狀態，2個編碼狀態為第三種編碼狀態，與第一實施例相類似。另外，碼字滿足(2，k)的約束。圖16對應於第一實施例的圖2，並顯示了在該第四實施例中狀態間碼字的劃分。可以驗證從r＝9的編碼狀態中任何的狀態有至少128個信息字可以分配給碼字，這已足以容納7位的信息字了。
圖17A-17D說明了用於該第四實施例的轉換表，其與圖4A-4B中說明用於第一實施例的轉換表的形式相同。工業應用性如上所述，m位信息字以大於1/2的比率被轉換為n位碼字。結果，可以在較少的空間中記錄相同數量的碼字，從而增加了信息密度。
已經參考優選的實施例對本發明作了詳細地說明，但是應當理解，在本發明的精神和範圍內可以進行各種修改和改進。
權利要求
1.一種轉換方法，包括接收m位的信息字，其中m是整數；將m位的信息字轉換為n位的碼字，其中n是大於m的整數，n位的碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，以便如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種，第二種或第三種編碼狀態的碼字，並且如果前m位信息字被轉換為第二種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉換步驟將m位信息字轉換為滿足dk約束的n位的碼字，其中d表示在n位碼字中連續的1之間最少數目的零，而k表示在n位碼字中連續的1之間最多數目的零。
3.根據權利要求2所述的方法，其中m/n大於1/2，並且d＝2。
4.根據權利要求2所述的方法，其中d＝2。
5.根據權利要求2所述的方法，其中n位碼字被分為r1個第一種的編碼狀態，r2個第二種的編碼狀態，r3個第三種的編碼狀態，其中r1，r2和r3是大於或等於1的整數，並且r1，r2和r3個狀態各具有與其它r1，r2和r3個編碼狀態中的n位碼字不同的n位碼字。
6.根據權利要求5所述的方法，其中m/n大於1/2，並且d＝2，r1＝4，r2＝3和r3＝2。
7.根據權利要求5所述的方法，其中r1＝4，r2＝3和r3＝2。
8.根據權利要求5所述的方法，其中r1+r2+r3＝9。
9.根據權利要求1的所述方法，其中第一種類型的n位碼字以「00」結束，第二種類型的n位碼字以「10」結束，第三種類型的n位碼字以「01」結束。
10.根據權利要求9的所述方法，其中第一種編碼狀態中的n位碼字以「00」開始，第二種編碼狀態中的n位碼字以「00」，「01」或「10」開始，並且在第三種編碼狀態中的n位碼字以「00」或「01」開始。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉換步驟以m/n的編碼率進行轉換，其中m/n大於1/2。
12.根據權利要求1所述的方法，其中m等於6而n等於11。
13.根據權利要求1所述的方法，還包括從n位碼字產生調製信號。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括在記錄介質中記錄調製信號。
15.根據權利要求13所述的方法，還包括發射調製信號。
16.根據權利要求1所述的方法，其中轉換步驟利用轉換表將m位信息字轉換為n位碼字。
17.根據權利要求1所述的方法，其中m等於11而n等於20。
18.根據權利要求1所述的方法，其中m等於7而n等於13。
19.一種轉換方法，包括接收m位信息字，其中m是整數；將m位的信息字轉換為滿足dk約束的n位的碼字，其中n是大於m的整數，d表示在n位碼字中連續的1之間最少數目的零，而k表示在n位碼字中連續的1之間最多數目的零，該n位的碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，並且如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，則將m位信息字轉換為第一種，第二種或第三種編碼狀態的n位碼字，並且如果前m位信息字被轉換為第二種的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中第一種類型的n位碼字以「00」結束，第二種類型的n位碼字以「10」結束，第三種類型的n位碼字以「01」結束，並且第一種的編碼狀態中的n位碼字以「00」開始，第二種的編碼狀態中的n位碼字以「00」，「10」或「01」開始，並且在第三種的編碼狀態中的n位碼字以「00」或「01」開始，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。
20.一種編碼裝置，包括一轉換器，接收m位的信息字，其中m是整數，並且將m位的信息字轉換為n位的碼字，其中n是大於m的整數，n位的碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，以便如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種，第二種或第三種編碼狀態的碼字，並且如果前m位信息字被轉換為第二種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。
21.根據權利要求20所述的編碼裝置，其中轉換器接收具有各m位信息字的編碼狀態，並根據該編碼狀態將m位信息字轉換為n位碼字。
22.根據權利要求21所述的編碼裝置，還包括一向轉換器提供編碼狀態的緩衝器；並且其中該轉換器為下一m位信息字確定編碼狀態，作為轉換處理的一部分，並在該緩衝器中儲存確定的編碼狀態。
23.根據權利要求22所述的編碼裝置，其中轉換器將m位信息字轉換為n位碼字，並用轉換表確定編碼狀態。
24.根據權利要求20所述的編碼裝置，還包括一從n位碼字產生調製信號的調製器。
25.根據權利要求24所述的編碼裝置，還包括一記錄裝置，將調製信號記錄在記錄介質上。
26.根據權利要求24所述的編碼裝置，還包括一發射調製信號的發射機。
27.一種製造記錄介質的方法，包括將m位的信息字轉換為n位的碼字，其中n是大於m的整數，n位的碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，以便如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種，第二種或第三種編碼狀態的碼字，並且如果前m位信息字被轉換為第二種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字；從n位碼字產生調製信號；和將調製信號記錄在記錄介質上。
28.一種記錄介質，在信跡中記錄有調製的信號，該調製信號包括表示n位碼字的信號部分，其中n是整數，每個n位碼字表示m位信息字，其中m是小於n的整數，n位碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，以便如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種，第二種或第三種編碼狀態的碼字，並且如果前m位信息字被轉換為第二種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。
29.根據權利要求28的記錄介質，其中信號部分表示n位碼字，以便每個連續的n位碼字部分地命令一再生裝置，其中至少兩個m位信息字由每個先前的n位碼字所表示。
30.一種調製信號，包括表示n位碼字的信號部分，每個n位碼字表示m位信息字，其中m是小於n的整數，n位碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，以便如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種，第二種或第三種編碼狀態的碼字，如果前m位信息字被轉換為第二種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。
31.根據權利要求30所述的調製信號，其中信號部分表示n位碼字，以便每個連續的n位碼字部分地命令一再生裝置，其中至少兩個m位信息字由每個先前的n位碼字所表示。
32.一種解碼方法，包括接收n位的碼字，其中n是整數；將n位的碼字轉換為m位的信息字，其中m是小於n的整數，n位的碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，以便如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種，第二種或第三種編碼狀態的碼字，並且如果前m位信息字被轉換為第二種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。
33.根據權利要求32的方法，其中n位碼字被分為r1個第一種的編碼狀態，r2個第二種的編碼狀態，r3個第三種的編碼狀態，其中r1，r2和r3是大於或等於1的整數，並且r1，r2和r3個狀態各具有與其它r1，r2和r3個編碼狀態中的n位碼字不同的n位碼字。
34.根據權利要求33所述的方法，其中轉換步驟確定後續n位碼字屬於p和q個編碼狀態中的哪一個，並根據確定的編碼狀態將當前n位碼字轉換為m位信息字。
35.根據權利要求34所述的方法，其中r1，r2和r3個編碼狀態中至少一個包括多於一個相同的n位碼字，該相同的n比特碼字映射到不止一個m位信息字，並且每個相同的n位碼字具有與其相關的不同狀態方向，每個狀態方向指示下一r1，r2和r3個編碼狀態，在將m位信息字轉換為n位碼字時從該狀態得到下一n位碼字。
36.根據權利要求35所述的方法，其中n位碼字滿足dk約束，其中d表示在n位碼字中連續的1之間最少數目的零，而k表示在n位碼字中連續的1之間最多數目的零。
37.根據權利要求36所述的方法，其中m/n大於1/2，並且d＝2。
38.根據權利要求37所述的方法，其中r1+r2+r3＝9。
39.根據權利要求36所述的方法，其中第一種類型的n位碼字以「00」結束，第二種類型的n位碼字以「10」結束，第三種類型的n位碼字以「01」結束。
40.根據權利要求39的方法，其中第一種編碼狀態中的n位碼字以「00」開始，第二種編碼狀態中的n位碼字以「00」，「10」或「01」開始，並且在第三種編碼狀態中的n位碼字以「00」或「01」開始。
41.根據權利要求32所述的方法，還包括接收調製的信號；和將該調製的信號解調為至少n位碼字。
42.根據權利要求32所述的方法，還包括從記錄介質中再生調製的信號；和將該調製的信號解調為至少n位碼字。
43.一種解碼裝置，包括一轉換器，其接收n位的碼字，其中n是整數，和將n位的碼字轉換為m位的信息字，其中m是小於n的整數，n位的碼字被分為第一種類型，第二種類型和第三種類型，並被分為第一種編碼狀態，第二種編碼狀態和第三種編碼狀態，以便如果前m位信息字被轉換為第一種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種，第二種或第三種編碼狀態的碼字，並且如果前m位信息字被轉換為第二種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種或第三種編碼狀態的碼字，而如果前m位信息字被轉換為第三種類型的n位的碼字時，將m位信息字轉換為n位的第一種編碼狀態的碼字，其中屬於不同編碼狀態的碼字組不包含任何共同的碼字。
44.根據權利要求43所述的解碼裝置，其中n位碼字被分為r1個第一種的編碼狀態，r2個第二種的編碼狀態，r3個第三種的編碼狀態，其中r1，r2和r3是大於或等於1的整數，並且r1，r2和r3個狀態各具有與其它r1，r2和r3個編碼狀態中的n位碼字不同的n位碼字。
45.根據權利要求44所述的解碼裝置，其中轉換器確定下一n位碼字屬於r1，r2和r3個編碼狀態中的哪一個，並根據確定的編碼狀態將當前n位碼字轉換為m位信息字。
46.根據權利要求45的解碼裝置，其中r1，r2和r3個編碼狀態中至少一個包括多於一個相同的n位碼字，該相同的n比特碼字映射到不止一個m位信息字，並且每個相同的n位碼字具有與其相關的不同狀態方向，每個狀態方向指示後續r1，r2和r3個編碼狀態，在將m位信息字轉換為n位碼字時從該狀態得到後續n位碼字。
47.根據權利要求46的解碼裝置，其中n位碼字滿足dk約束，其中d表示在n位碼字中連續的1之間最少數目的零，而k表示在n位碼字中連續的1之間最多數目的零。
48.根據權利要求47的解碼裝置，其中m/n大於1/2，並且d＝2。
49.根據權利要求48所述的解碼裝置，其中r1+r2+r3＝9。
50.根據權利要求49所述的解碼裝置，其中第一種類型的n位碼字以「00」結束，第二種類型的n位碼字以「10」結束，第三種類型的n位碼字以「01」結束。
51.根據權利要求50的解碼裝置，其中第一種編碼狀態中的n位碼字以「00」開始，第二種編碼狀態中的n位碼字以「00」，「10」或「01」開始，並且在第三種編碼狀態中的n位碼字以「00」或「01」開始。
52.根據權利要求43的解碼裝置，還包括一解調器，接收調製信號並將該調製信號解調為至少n位碼字。
53.根據權利要求43的解碼裝置，還包括一再生裝置，其從記錄介質再生一調製信號，並將該調製信號解調為至少n位碼字。
全文摘要
本發明涉及信息編碼,更具體地說,本發明涉及對具有更高的信息密度的信息進行編碼的方法和裝置。本發明還涉及由編碼信息生成調製信號、由編碼信息生成記錄介質、以及記錄介質本身,使得可以在更小的空間記錄同樣數量的信息,提高信息密度。
文檔編號H03M7/46GK1365542SQ01800611
公開日2002年8月21日 申請日期2001年3月8日 優先權日2000年3月22日
發明者A·斯考哈默·伊米克·基士 申請人:Lg電子株式會社