調製方法和解調方法以及調製裝置和解調裝置的製作方法

2023-05-06 19:26:26

專利名稱：調製方法和解調方法以及調製裝置和解調裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於調製方法和解調方法，以及調製裝置和解調裝置，該方法和裝置適用於例如在存貯媒體上對數據進行數字記錄以及從存貯媒體上複製數據。
尤其特別的是，用於本發明的調製代碼是一可變長度代碼，以m比特為單位的記錄數據被轉換為以n比特為單位的一個記錄代碼。
在一磁記錄系統中，通常信號具有不同的頻率特性，並且在高頻帶中惡化。這起因於磁頭隙的損耗、磁頭與記錄媒體之間空隙的損耗、由記錄媒體厚度所產生的損耗、旋轉變壓器中的低頻帶損耗等等。此外，諸如相鄰磁軌間的串音噪聲，由記錄媒體所產生的噪聲以及重寫噪聲之類的噪聲也是引起隨機誤差的原因。同時，在一光記錄系統中，其輸出大致與一光截止頻率(2NA/λ)成線性地減小，該截止頻率取決於光源的波長以及透鏡的數值孔徑。為了不考慮這些損耗和噪聲精確地記錄和複製數據，數字信息應該在其調製之後記錄到一記錄媒體上，從而它可能與一記錄和複製系統兼容，所述系統允許大量信息被穩定地記錄。為此目的，根據預定的規則實行數據(記錄信號)的信道編碼。
一種信道編碼方法是分組編碼。分組編碼根據予定的編碼規則，將一數據序列分為mxi比特的信息組，並將每一數據字轉換為nxi個信道比特的一個信道碼。當i＝1時，該信道碼是一個固定長度的代碼，但當i大於1並且約束長度r大於1時，該信道碼是一個可變長度代碼。分組碼也被稱為(d，k；m，n；r)碼，這裡，d是0的最小運行數，而k是0的最大運行數。
1989年9月5日公開的日本專利申請特開昭No.Heisei01-221919，名稱為「Variable Length Code Converting Method」(可變長度代碼轉換方法)中揭示了分組編碼。根據該可變長度代碼轉換方法，0的運行數在一代碼字的開始和最後是受限的，並且選擇可均勻解碼的代碼字。因此，代碼具有最小的磁化反轉距離(Tmin)，它是傳統(2，7)RLL代碼的距離的1.33倍，是NFM的距離的2倍。
特別是，根據可變長度代碼轉換方法，最小數據長度m為m＝2，最小代碼字長度n為n＝6，代碼字長度數rmax為rmax＝4，經過轉換之後，連續代碼字的一個二進位代碼字串的「0」的運行數目被限制為大於等於5而小於等於16(d，k)。這種可變長度代碼被用作一個代碼字的條件包括；除了在一個代碼字之內要滿足(d，k)限制的三個條件，從而能準確判定一個代碼字的邊界並且能均勻一致地對一個代碼字進行解碼之外，還要滿足一個額外要求，即代碼字從包含有最多個「1」的代碼字中優先分配，從而平均磁化反轉距離可以減小。
在日本專利申請特開昭No.Heisei 01-221920，Heisei01-221921，Heisei 01-221922，Heisei 01-221923以及Heisei01-221925中揭示了類似的分組編碼技術，上述所有申請都是在1989年9月5日公開的。
在現有技術文獻中所公開的可變長度代碼與本發明所採用的可變長度代碼相比，其缺點是檢波窗口寬度Tw較窄，並且解碼時的檢波效率較低。
另一種分組編碼技術公開於日本專利申請特開昭No.Showa59-160357，
公開日為1983年3月3日，名稱為「Coding andDecoding Methods for Binary Data(二進位數據的編碼和解碼方法)」，其中，2位的二進位數據被轉換為一個5位的變換碼，在使得磁化反轉距離的最大值為HDM-3的同時，將檢波窗口寬度增大到0.4T，從而允許以高密度來記錄和複製數據。
尤其特別的是，根據分組編碼技術，與一個時鐘信號同步，二進位數據被陸續輸出到作為一個10位的串/並行寄存器的並行輸出的埠。一個編碼器在其輸入端接收來自該串/並行寄存器的輸出端的數據，根據一個編碼算法產生一個5位的變換碼，並將其輸出到5位的輸出端。該5位變換碼被輸入到一個5位串/並行寄存器，一個變換碼串由此被輸出到它的一個輸出端。
然而，該編碼方法並不涉及一個可變長度代碼，而是涉及一個固定長度代碼，並且採用與本發明中所用的可變長度代碼類似的一個代碼。然而，產生該代碼的算法是很複雜的，因而，其硬體結構也很複雜。
再一種分組編碼技術揭示於「Propsal of(3，19；4，9；3)Code」((3，19；4，9；3)代碼的提出)，1989年電子信息通訊協會的春季全國會議的論文集，該篇文章描述了作為(3，k)可變長度代碼的一個具體實例的一個(3，19；4，9；3)代碼。該代碼在(最小磁化反轉距離Tmin方面優於(2，7)RLL代碼和2/3代碼，在Tminx Tw(最小磁化反轉距離x檢測窗口寬度)方面優於(2，7)RLL代碼。值得注意的是，代碼被推測用於一個磁光系統時特性估計揭示於1990年的電視學會公報(Televsion SocietyBulletin)44卷，第10期，第1369-1375頁。
上面所描述的傳統代碼有一個要點，即最小運行數目d的值很低(d＝2)，並且最小反轉距離Tmin很小。記錄媒體，特別是光記錄媒體，通常在高頻帶中的複製輸出的惡化是顯著的，為了獲得高密度的記錄，需要增大d的值，並且增大最小反轉距離Tmin。
另一方面，如果d的值增大，那麼m的值被增大，並且約束長度r的值也被增大。結果，傳統的代碼具有另一特點，即用於將數字數據轉換為一個可變長度代碼的轉換表的尺寸增大。
進一步而言，在可變長度代碼的情況下，由於變換碼在記錄數據中是不同的，因而可能超出一個分組的長度。在這種情況下，當試圖完全在一個分組內解調一個代碼時，除非對調製碼採取某些措施，否則，超出一個分組長度的變換碼可能導致解碼失效，或者導致解調結果中出現誤差。進一步，當跨過兩個分組進行解調時，如果試圖從一個分組的中間部分開始解調，由於沒有前一分組的代碼，就會出現解調的失敗。
本發明的一個目的是提供一相可變長度代碼(d，k；m，n；r)，它能提供一個較大的最小反轉距離Tmin，從而允許比以往更高密度的記錄。
本發明的另一個目的是提供一個調製方法和一個解調方法，它們能阻止約束長度r變長，從而阻止變換表在尺寸上變大，並且增大同樣的符號順序出現在其中的最小長度d，從而增大最小反轉距離。
本發明的進一步目的是提供一個調製裝置和一個解調裝置，由此能以必要並且最小的冗餘實現一個可變長度調製碼的調製和解調，並且在固定長度的一個分組內不丟失信息。
為了達到上面所描述的目的，根據本發明的一個方面，提供了一個調製方法，用於將一個基本數據長度為m位的數字數據調製為一個基本數據長度為n位的一個可變長度代碼(d，k；m，n；r)，在該方法中，在兩個相鄰的數字數據之間的距離用T來表示，可變長度代碼的最小反轉距離Tmin大於或等於2.0T，並且一個相同符號的運行的最小長度d大於或等於4。
根據本發明的另一方面，提供了一個調製方法，用於將基本數據長度為m位的數字數據調製為基本長度為n位的一個可變長度代碼(d，k；m，n；r)，在該方法中，每當數字數據的基本數據長度m變化預定的位數時，根據至少兩個預先確定的不同的變換表，可變長度代碼的基本代碼長度變化至少n1位或n2位，n1與n2不同。
根據本發明的另一方面，提供了一個調製裝置，用於將基本數據長度為m位數字數據調製為基本數據長度為n位的一個可變長度代碼(d，k；m，n；r)，所述調製裝置包括第一轉換裝置，用於輸入數字數據，並且根據第一轉換表將該輸入數字數據轉換為一個第一代碼串，第二轉換裝置，用於輸入數字數據，並且根據第二轉換表將該輸入數字數據轉換為一個第二代碼串，多路裝置，用於接收來自第一轉換裝置的第一代碼串和來自第二轉換裝置的第二代碼串，以及計時管理裝置，用於輸入數字數據信號，以一個同步信號為基礎檢測該輸入數字數據的一個分組的邊界，並且在檢測了一個分組的邊界後，向多路裝置輸送一個控制信號，從而使得多路裝置的輸出從第一轉換裝置的第一代碼串變化為第二轉換裝置的第二代碼串。
本發明的上述和其它目的、特徵和優點在結合附圖所作的進一步描述及權利要求中將一目了然。在附圖中，相同的部件或單元用同樣的參考符號來表示。


圖1是表示用於本發明的調製方法中的基本代碼的表；圖2是表示使用圖1的基本代碼所得到的有效代碼數的表；圖3是表示用通過圖1的基本代碼將數字數據轉換為一個代碼字的表的表；圖4是表示當約束長度變化時所得到的代碼字的數目的表；圖5是表示在不同的調製方法中包括最小反轉距離Tmin和最大反轉距離Tmax的不同參數的比較的表；圖6示出了本發明的調製方法和一個傳統的調製方法的比較；圖7是採用本發明的一個編碼裝置的方框圖；圖8是顯示圖7的編碼裝置的操作的時序圖；圖9是採用本發明的解調裝置的方框圖；圖10是表示用於2-4轉換的基本代碼的表；圖11是表示用於2-5轉換的基率代碼的類似的表；圖12是表示當一個代碼字以2-4轉換的基本代碼開始時的有效代碼數的表；圖13是表示當一個代碼字以2-5轉換的基本代碼開始時的有效代碼數的類似的表；圖14是表示當一個代碼字以圖12所示的基本代碼(2-4)開始時所用的表的表；圖15是表示當一個代碼字以圖13所示的基本代碼(2-5)開始時所用的表的類似的表；圖16是表示包括圖14和圖15中的代碼字的最小反轉距離Tmin和最大反轉距離Tmax的各種參數的表；圖17是採用本發明的調製裝置的方框圖；圖18是顯示調製裝置的操作的一個時序圖；圖19是採用本發明的另一解調裝置的方框圖；圖20示意地表示了一個變換輸入數據長度和一個分組長度之間的關係；圖21示出了在其中數據的解調失敗或解調過程中產生了誤差的一實例；圖22是採用本發明的另一調製裝置的方框圖；圖23是採用本發明的再一個解調裝置的方框圖；圖24是表示用於圖22和圖23的調製裝置和解調裝置的表的內容的表；圖25是一個示意圖，它示出了在解調過程中數據的規則解調。
首先描述採用本發明的一個可變長度代碼(4，22；2，5；5)的調製和解調。
在本發明的調製方法中，基本數據長度為2位的數據字被轉換為基本代碼長度為5位的代碼字。一共有六個基本代碼被用作這種基本代碼。換句話說，數字數據通過組合六個基本代碼被轉換為一個可變長度的代碼字。
圖2示出了採用基本代碼所得到的有效代碼的數目。特別是當約束長度r被依次增加為1，2，3，4和5時，所需要的代碼字的數目N變化為4，8，16，28和32。同時，能被實際採用的代碼字的數目變化為2，4，9，20和34。因此，數目N與M的差D，即N-M變化如2，4，7，8和-2。結果，採用代碼字直到約束長度r增加到5，原先的數字數據可以被轉換為具有特定量的代碼字。
圖3示出了用於採用圖1所示的基本代碼將數字數據轉換為一個代碼字的表。由圖3可以看出，基本數據長度為2位的數字數據被轉換為基本代碼長度為5位的一個代碼字。例如，數據「11」被轉換為代碼「00000」，而數據「10」被轉換為另一代碼「10000」。同樣具有4，6，8和10位長度的數據被分別轉換為具有10，15，20和25代碼長度的代碼字。
由圖3可以看出，當數字數據為「11」時，代碼字為「00000」。因此，在沒有特定規則的情況下，如果在數字數據中順次出現邏輯1(符號)，那麼在代碼字中則順次出現邏輯0。在這種例子中，代碼字為(4，10；2，5；5)，並且，當約束長度r變化時，所得到的代碼字的數目發生變化，如圖4所示。如果邏輯0順次無限地出現，則很難檢測本身時鐘。因此，在本發明的調製和解調方法中，當在數字數據中順次出現6位邏輯1時，該數據被轉換為代碼「000010000100000」。
圖3所示代碼字的最小反轉距離Tmin(＝(m/n)(d+1)T)、最大反轉距離Tmax(＝(m/n)(k+1)T)、數據檢波窗口寬度Tw(＝(m/n)T)，Tmin和Tw的乘積以及Tmax和Tmin的比值如圖5所示的表的VFM欄所示的那樣。這裡，T是相鄰數字數據之間的距離。在圖5中，同樣也示出了當最小數目d的值為3(3Z)和在EFM情況下的這些數值，從這些數值的比較可以看出，在本發明的調製和解調方法中，最小反轉距離Tmin為2.0T，這個值比3Z和EFM時的值要大。
圖6示出了MTF和規一化空間頻率(NA/λ)之間的關係。如圖6所示，當規一化空間頻率增大(當頻率變高)時，MTF減小。在圖6中還表示了當根據EFM、3Z和VFM系統以相同密度記錄代碼時的歸一化空間頻率的範圖。在EFM的情況下，歸一化空間頻率的範圖從0.43至1.57，但在VFM的情況下，歸一化空間頻率的範圍從0.24至1.1。因此，為了實現一個相等的記錄密度，VFM所用的頻率要低於EFM所用的頻率。換句話說，以較高的密度進行記錄是可行的。應指出，圖6的括號中所示的倍數(3.0倍)表示相對於一個普通CD(高密度盤)的線性密度的倍數。
圖7示出了採用本發明的一個編碼裝置。所示出的編碼裝置包括一個移位寄存器1，數字數據與數據時鐘信號同步被連續地輸入到該寄存器1。在本實施例中，10位的數字數據被存貯在移位寄存器1中。從移位寄存器1中輸出的數據被提供給一個編碼器2，該編碼器2根據這一數據識別約束長度r。編碼器2將由移位寄存器1中所提供的數據輸出給選擇器3。
選擇器3將移位寄存器1通過編碼器2所提供的數字數據，根據由編碼器2輸出的約束長度r的判定結果，提供給ROM 4-1至ROM4-6中所選定的一個。圖3的表中所示的用於將2位的數據轉換為5位的代碼的一個表被事先存貯在ROM4-1中。與此類似，將4、6、8和10位長度的數字數據轉換為10、15、20和25個代碼長度的轉換表被分別事先存貯在ROM 4-2至4-5中。此外，當在輸入數字數據中順次出現6位邏輯1時所用的轉換表被事先存貯在ROM 4-6中。
多路復用器5合成R0M 4-1至ROM 4-6的輸出，並將所合成的信號輸出給緩衝器6。從緩衝器6中所讀出的信號被提供給一個格式器7。時鐘產生電路8產生一個與數據時鐘信號同步的信道時鐘信號，並將該信道時鐘信號提供給緩衝器6。
在運行中，編碼器2接收存貯在存位寄存器1中的10位數據，並且判定所接收到數據的約束長度r。接著，該編碼器根據所判定的結果控制選擇器3，使得輸入數字數據被提供給ROM 4-1至ROM4-6中所選定的一個。當約束長度r被判定為1時就將2位的數據提供給ROM 4-1。該數據或者為「11」，或者為「10」。根據ROM4-1中所存貯的表，數字數據「11」被轉換為代碼「00000」，數字數據「10」被轉換為另一代碼「10000」。
另一方面，當輸入數字數據為例如「0111」時，其約束長度r被判定為2，並且該數據被提供給ROM 4-2。然後，根據存貯在ROM4-2中的表，該數字數據被轉換為代碼「0100000000」。
圖3中所示的其它數字數據以類似的方式被轉換為相應的代碼。
圖8示出了這種轉換的一個例子。如果假定輸入數字數據為十六進位的18D2(圖8(a))，其二進位數據為「0001100011010010」(圖8(b))。編碼器2按下面的方式來判定輸入的二進位數據的約束長度r。在這一例子中，與第一個2位「00」相應的數據不存在。因此，判定在表中是否存在將後繼的2位加入到第一個2位所得到的一個總的4位數據「0001」。由圖3可以看出，這個數據在表中也不存在。
因此，再加另外2位數據，判定表中是否存在6位的數據「000110」。由於該數據在圖3所示的表中也不存在，因而再加2位。該8位數據「00011000」在圖3表中的約束長度r＝4中存在。因此，約束長度被判定為r＝4，選擇器3將據數「00011000」提供給ROM4-4。然後，根據存貯在ROM 4-4中的表將該數據轉換為代碼字「01000010000000100000」(圖8(c))。
隨後的兩位數據「01」在圖3中不存在，因此再進一步加上2位。由於數據「0100」在圖3中的約束長度r＝2中檢測到，因此將其提供給ROM 4-2。然後，該數據被轉換為代碼字「0000100000」(圖8(c))。
接下來的數據「10」被提供給ROM 4-1，因為其約束長度被檢測為r＝1，該數據被轉換為一個代碼字「10000」(圖8(c))。
以這種方式由ROM 4-1至ROM 4-6所轉換的代碼字被提供給多路復用器5，由此被合併為一個連續的代碼。如上所述，在第一個20位、接下來的5位、隨後的10位以及最後5位處存在代碼字的界限(圖8(d))。
由多路復用器5所合併的代碼字被與信道時鐘信號同步地傳送給緩衝器6並存貯於其中(圖8(f))。接著，該代碼字從緩衝器6讀出，並提供給格式器7。格式器7交錯由緩衝器6向其提供的代碼字，並且在該交錯的代碼字中加上一個誤差校驗代碼和/或一個同步信號，從而產生一個具有預定格式的代碼。然後，該代碼輸出到一個記錄電路(沒有示出)。因而，產生了一個記錄信號(圖8(e))，其中每當出現邏輯1時，電平翻轉。該記錄信號記錄在記錄媒體上，諸如磁碟或磁光碟。
圖9示出了一個採用本方明的解調裝置。從一記錄媒體上複製的一個代碼字被提供給選擇器22，一個轉換長度判定電路21判定代碼字的轉換長度，並且控制選擇器22。選擇器22根據轉換長度判定電路21的輸出將輸入的代碼字提供給組成ROM 23的ROM 23-1至23-6中所選定的一個。與圖3所示的表相反的表被存貯在ROM23-1至23-6中。特別是用於將圖3所示的代碼解碼為原始數字數據的轉換表被存貯在ROM 23-1至23-6中。
多路復用器24將從ROM 23-1至23-6中讀出的數據進行複合，並將所複合的數據輸出到一個緩衝器25，由緩衝器25所讀出的數據被提供給一個變形器26並被變形，所變形的數據被提供到一個電路(沒有示出)。
基準時鐘產生電路27產生一個與輸入其中的代碼字同步的基準時鐘信號，並將其輸出給緩衝器25和一同步檢測電路28。該同步檢測電路28根據由基準時鐘產生電路27提供的基準時鐘信號檢測代碼字的同步信號的位置。代表所檢測的位置的一個信號被提供給ROM 23。
在運行過程中，轉換長度判定電路21判定輸入的一個代碼字的轉換長度，並且根據判定結果來控制選擇器22。結果是基準代碼長度為5位的一個代碼字被提供給ROM 23-1，而基準代碼長度為10位的另一代碼字被提供給ROM23-3。與此類似，基本代碼長度為15位、20位或25位的一個代碼字被分別提供給ROM 23-3至23-5。此外，當輸入代碼字是碼長為15位的「000010000100000」時，它被提供給ROM 23-6ROM 23-1至23-6根據其中所存貯的相應的表將輸入其中的代碼字解碼為原始的數字數據。由ROM 23-1至23-6所解碼的數字數據經過多路復用器24合併，並且寫入到緩衝器25中。然後，由緩衝器25中所讀出的數據被提供給變形器26，由該裝置對數據進行誤差校正、去交錯以及分離同步信號之類的處理，在變形器中經過如此處理後的信號被提供給沒有示出的電路。
由目前所作的描述可知，根據本實施例的調製方法，由於一個可變代碼長度的最小反轉距離大於等於2.0T和同樣符號的運行最小長度大於或等於4，因此，與傳統的調製方法相比，可實現較高密度的記錄。
此外，根據本發明的調製裝置，由於最小反轉距離大於或等於2.0T和同樣符號的運行最小長度大於或等於4的一個可變長度代碼被存貯在多個表中，而且根據數字數據的約束長度選擇其中的一個表，因此用一個簡單的結構可以迅速得到允許高密度記錄的一個代碼。
此外，根據本實施例的解調裝置，由於存貯了多個用於將最小反轉距離大於或等於2.0T和同樣符號的運行的最小長度大於或等於4的一個可變長度代碼轉換為數字數據的表，並且根據可變長度代碼的轉換長度選擇其中的一個表，因此採用一個簡單的結構可以迅速對高度存貯的數據進行解碼。
採用本發明對另一可變長度代碼的調製和解調將隨後進行描述。
在調製方法中，基本數據長度為2位的一個數據字被轉換為基本代碼長度為4位或5位的一個代碼字，列在圖10中的五個基本代碼(2-4)以及列在圖11中的七個基本代碼(2-5)被用作該基本代碼。換句活說，通過以一種交替的關係來合併基本代碼(2-4)和基本代碼(2-5)而將數字數據轉換為一個可變長度的代碼字。
在本實施例的調製方法中，不管代碼字是從基本代碼(2-4)開始，還是從另一個基本代碼(2-5)開始，對該代碼字採用不同的轉換表(因而不同的代碼字)。圖12和13示出了當一個代碼字分別從代碼字(2-4)和另一個代碼字(2-5)開始時所得到的有效代碼的個數。特別是，當一個代碼字從基本代碼(2-4)開始，由於約束長度順序增加為1、2、3和4，如圖12所示，所需要的代碼字的數目N變化為4，8，12和12。與此同時，能夠實際採用的代碼字的數目M變化為2，5，9和18。因此，數目N與M的差D，即N-M，變化為2，3，3和-6。結果是通過採用代碼字直到約束長度r增大到4為止，原始的數字數據可以被轉換為具有適當量的代碼字。
與此類似，當一個代碼字從另一個基本代碼(2-5)開始時，由於約束長度r如圖13所示相繼增加如1，2，3和4，所需要的代碼字的數目變化為4，8，12和16，與此同時，可以實際採用的代碼字的數目M為2，5，8和17，因此，數目N和M的差D變化為2，3，4和-1。結果是通過採用代碼字直到約束長度r增加到4為止，原始數字數據可以被轉換為具有適當量的代碼字。
圖14和15示出了採用圖10和11的基本代碼將數字數據轉換為一個代碼字的表。圖14示出了代碼字從圖10所示的基本代碼(2-4)開始的表，而圖15示出了代碼字從圖11所示的基本代碼(2-5)開始的表。由圖14和15可以明確看出，任何數字數據可以被轉換為由圖10和11中所示的基本代碼的選擇交替組合所形成的一個代碼字。
特別是，對於列於圖14中的代碼字，由於它們每一個都從圖10所示的一個基本代碼(2-4)開始，每當約束長度r增1從而數字數據增加2位時，圖11中所示的一個基本代碼(2-5)和圖10中所示的一個基本代碼(2-4)就順次交替相加以構成一個代碼字。另一方面，對於列於圖15中的代碼字，由於它們每一個都從圖11所示的一個基本代碼(2-5)開始，因此，每當約束長度r增1從而數字數據增加2位時，圖10中所示的一個基本代碼(2-4)與圖11中所示的一個基本代碼(2-5)被順序交替相加以構成一個代碼字。
從表中可以看出，本實施例中的可變長度代碼主要包括(3，15；4，9；4)代碼系統。然而，由於當轉換比率(m/n)以(d，k；m，n；r)的形式表示時，可表示為(d，k；(m，n)/(m′，n′)；r)，也就是(3，15；(2，4)/(2，5)；4)，因為每當數字數據增加2位時，該比率就變化。由於轉換比率以這種方式變化，即使該值被設置為3，並且從傳統的d＝2值開始增大，也能防止約束長度r變得過大，並且防止轉換表顯著變大。
示於圖14和15中的代碼字的最小反轉距離Tmin(＝(m/n)(d+1)T)，最大反轉距離Tmax(＝(m/n)(k+1)T)，數據檢測窗口寬度Tw(＝(m/n)T)以及Tmax和Tmin的比率分別為1.87T，7.1T，0.44T和4，如圖16所示。
圖17示出了採用本發明的一個調製裝置。所示出的調製裝置包括一個移位寄存器101，數字數據被與一個數字時鐘信號同步地依次輸入到該寄存器101。在本實施例中，10位的數字數據被存貯到移位寄存器101。從移位寄存器101輸出的數據被提供給選擇器102。選擇器102以2位為單元分解該數字數據，並且判定作為處理對象的數據的第一單元是奇數單元還是偶數單元。當作為處理對象的數據的第一單元為奇數單元時，數據被提供給編碼器103，但當第一單元是偶數數據時，該數據被提供給另一編碼器107。編碼器103或107判定輸入數字數據的約束長度r，並將由移位寄存器101提供的數字數據分別輸出到選擇器104或108。
選擇器104根據編碼器103所輸出的約束長度的判定結果將由移位寄存器101經由選擇器102和編碼器103所提供的數字數據提供給ROM 105-1至105-5中所選定的一個。將2位的數據轉換為圖14中所示的一個4位代碼的表被存貯在ROM105-1中。與此類似，將4、6、8和10位長度的數字數據轉換為9、13、18和22位代碼長度的代碼字的表分別存貯在ROM105-2至105-5中。
與此類似，選擇器108根據編碼器107輸出的約束長度r的判定結果，將經由選擇器102和編碼器107向其提供的數字數據提供給ROM 109-1至109-4中所選定的一個。將2位的數據轉換為圖15中的5位代碼的一個表被存貯在ROM 109-1中。與此類似，將4、6和8位長度的數字數據轉換為9、14和18位代碼長度的代碼字的表被分別存貯在ROM 109-2至109-4中。
多路復用器106合併ROM 105-1至105-5的輸出以及ROM109-1至109-4的輸出，並將所合併的信號輸出到緩衝器110。從緩衝器110中所讀出的數據被提供給一個格式器111。時鐘產生電路112產生與數據時鐘信號同步的一個信道時鐘信號，並且將該信道時鐘信號提供給緩衝器110。
在運行過程中，選擇器102將存貯在移位寄存器101中的數據輸出到例如編碼器103中，這是因為作為第一處理對象的數字數據的第一單元是奇數單元(第一單元)。編碼器103接收存貯在移位寄存器101中最多為10位的數據，並且按從頭開始的順序依次判定所接收的數據的約束長度r。然後，編碼器103根據判定的結果控制選擇器104，從而使得輸入數字數據被提供到ROM 105-1至105-5中所選定的一個中。當約束長度判定為1時，處理對象是二位的數據，該數據被提供給ROM 105-1。在該例子中，該數據或者是「11」或者是「10」，由圖14可以看出。根據存貯在ROM105-1中的表，數字數據「11」被轉換為代碼「0000」，數字數據「10」被轉換為另一代碼「1000」。
當約束長度r的數字數據的處理完成後，選擇器102判定下一步處理對象數據的第一單元的序列數，如果序列數是奇數時，將該數據輸出給編碼器103，如果序列數是偶數，則將數據輸出給另一編碼器107。
選擇器102被轉換到編碼器103或編碼器107，從而利用存儲在ROM 105和ROM 109中的表以上面所描述的方式將數字數據轉換為一個可變長度代碼。
圖18示出了這種轉換的一個例子。如果假設輸入數字數據是十六進位的18D2(圖18(a))，二進位數據(圖18(b))為「0001100011010010」。編碼器103按下述方式來判定輸入的二進位數據的約束長度r。與第一個兩位「00」相關的數據在圖14的表列中不存在。因此，接著判定在第一個兩位後加上相繼的兩位(一個單元)所得到的總的4位(2個單元)數據「0001」是否在圖14的轉換表中存在。從圖14中可以看出，該數據在轉換表中也不存在。
因此，加上另外2位(一個單元)數據，判定在轉換表中是否存在6位(3個單元)的數據「000110」。由於該數據在圖14所示的表列中的約束長度r＝3轉換表中存在，因此約束長度r被判定為r＝3，選擇器103將數據「000110」提供給ROM 105-3。然後，根據存貯在ROM 105-3中的轉換表，數字數據被轉換為一個代碼字「0000100010000」(圖18(c))。
相繼的2位數據「00」是第4(偶數)單元，因此，該數據被提供給編碼器107。由於數據「00」在圖15所示的表中並不存在，因此再加上2位(一個單元)的數據，並且判定圖15所示的表中是否存在數據「0100」。由於該數據被判定為圖15中約束長度r＝2的數據，因此將其提供給ROM 4-2，從而被轉換為一個代碼字「001000000」(圖18(c))。
接下來的2位數據「01」也被編碼器107處理，因為它一個第六(偶數)單元。由於該數據「01」的約束長度r被檢測為圖15中的r＝1，因此將其提供給ROM 109-1，從而被轉換為一個代碼字「01000」(圖18(c))。
以這種方式由ROM 105-1至105-5以及ROM 109-1至109-4所轉換的代碼被提供給多路復用器106，由此被複合為一個連續代碼，其中交替地分配了基本代碼(2-4)和基本代碼(2-5)。如上所述，在第一個13位、接著的9位以及最後5位處存在一個界限(圖18(d))。
由多路復用器106所合成的代碼字被與信道時鐘信號同步地提供給緩衝器110並存貯於其中(圖18(f))。然後，該代碼字被從緩衝器110中讀出並且提供給格式器111。該格式器111交錯從緩衝器110向其提供的代碼字，並在該交錯的代碼字中加上一個誤差校正代碼和/或一個同步信號，從而產生一個預定格式的代碼。然後，該代碼被輸出到一個沒有示出的記錄電路。結果，產生了每當出現邏輯1時電平翻轉的記錄信號(圖18(e))。該記錄信號記錄在一個信息記錄媒體上，諸如磁碟或磁光碟。
圖19示出了採用本發明的另一個解調裝置。基準時鐘產生電路131產生一個與從記錄媒體上所複製並且向其提供的代碼字同步的基準時鐘信號，並且將該基準時鐘信號輸出給緩衝器129和同步檢測電路132。同步檢測電路132根據由基準時鐘產生電路131向其提供的基準時鐘信號檢測代碼字的同步信號的位置。然後，代表這一檢測的一個信號被提供給選擇器121。當這種檢測信號被輸入到選擇器121時，選擇器121將最先輸入其中的一個代碼字提供給轉換長度判定電路122，隨後，如果每個分組的第一代碼是一個基本代碼(2-5)時，該分組的一個代碼被提供給轉換長度判定電路122，但是，如果每個分組的第一代碼是一個基本代碼(2-4)，該分組的一個代碼被提供給另一個轉換長度判定電路125。
轉換長度判定電路122判定輸入其中的一個代碼字的轉換長度，並且根據判定結果來控制選擇器123。選擇器123根據轉換長度判定電路122的輸出將輸入代碼字提供給構成ROM 124的ROM124-1至124-5中的一個。與圖14所示的表相反的表被存貯在ROM124-1至124-5中。特別是，用於將圖14所示的代碼字解碼為原始數字數據的轉換表被存貯在ROM 124-1至124-5。
與此類似，轉換長度判定電路125判定輸入其中的一個代碼字的轉換長度，並且控制另一個選擇器126。選擇器126根據轉換長度判定電路125的輸入將輸入代碼字提供給構成另一個ROM 127的ROM 127-1至127-4中所選定的一個。與圖15所示的表相反的表被存貯在ROM 127-1至127-4。特別是，用於將圖15所示的代碼字解碼為原始數字數據的轉換表被存貯在ROM 127-1至127-4中。
多路復用器128將從ROM 124-1至124-5以及ROM127-1至127-4中讀出的數據合併為連續數字數據，並且將該連續數字數據提供給緩衝器129。從緩衝器129中讀出的數據被提供給一個變形器130，通過該裝置進行變形，並且將所變形的數據提供給一個沒有示出的電路。
在運行過程中，轉換長度判定電路122判定輸入其中的一個代碼字的轉換長度，並且根據判定的結果控制選擇器123。結果，基本代碼長度為4位的一個代碼字被提供給ROM 124-1，基本代碼長度為9位的另一代碼被提供給ROM 124-2。與此類似，基本代碼長度為13位、18位或22位的代碼字被分別提供給ROM 124-3至124-5。
ROM 124-1至124-5以及ROM 127-1至127-4根據存貯於其中的相應的表將輸入其中的代碼字解碼為原始的數字數據。由ROM124-1至124-5以及ROM 127-1至127-4所解調的數字數據被多用複合器128進行合併，並且寫入到緩衝器129中。然後，從緩衝器129所讀出的數據被提供給變形器130，由此對數據進行誤差檢正、去交錯以及分離同步信號之類的處理，並且將由變形器130如此處理的信號提供給沒有示出的電路。
由目前所作的描述可知，根據本實施例的解調方法，由於每當數字數據的數據長度變化預定的位數時，可變長度代碼的基本代碼長度n按照兩個不同的預定的轉換表變化至少n1比特或n2比特，因此，同一符號運行的最小長度可以被增大，最小反轉距離可以被增大，同時能防止約束長度增大，並且防止轉換表R寸增大。
另外，根據本實施例的調製裝置，由於每當數字數據的基本數據長度變化預定的位數時，可變長度代碼的基本代碼長度n根據第一轉換表和第二轉換表相繼變化n1位或n2位，因此，採用一個簡單的結構可以迅速得到同一符號運行的最小長度相當大的一個代碼。
另外，根據本發明的解調裝置，由於代碼根據第一轉換表和第二轉換表被轉換為數字數據，從而每當一個可變長度代碼的基本代碼長度變化n1位或n2位時，數字數據的基本數據長度m相繼變化預定的位數，因此，採用一個簡單結構可以對同一符號運行的最小長度相當大的一個代碼迅速解碼。
例如，當以一個可變長度代碼(4，22；2，5；5)作為例子時，該可變長度代碼包括五種轉換輸入數據長度2、4、6、8和10位。此外，如圖20所示的這10種情況表示了其中一個代碼從一個分組中突出的情況。參考圖20，中心豎線k代表分組間的一個界限。當試圖在這種情形下完全在一分組內解調一個代碼時，即，當試圖僅僅在圖20中由斜線所表示的代碼部分來解調一個代碼時，除非對調製碼採取了某些措施，否則，超出一個分組長度的轉換碼會造成解調失效，或導致解調結果出現誤差。此外，當跨過兩個分組進行解調時，如果試圖以一個分組的中間部分開始解調的話，由於沒有前一分組的代碼，就可能出現解調失敗。
圖21示出了在上面所描述的解調過程中出現解調失敗或在解調結果中出現誤差的情況的一個例子。特別是，當跨越圖20所示的分組界限進行調製和解調時，首先在調製過程中，根據示於圖3左邊欄中的代碼，示子圖21的(A)中的記錄數據被轉換為右邊欄中所表示的另一代碼。在這一例子中，根據圖3的表，記錄數據「00010111」被轉換為右側所示的一個可變長度代碼「01000000100000100000」。這一方式可以從圖(21)的(B)中看到。然後，當試圖解調可變長度代碼時，首先試圖根據圖3的表來解調分組中的代碼「0100000010」，但是由於在圖3所示的表中找不到這個代碼，因此該代碼的解調(解碼)是不可能的，這可由圖21(c)看出。另一方面，在分組的界限之外的代碼「0000100000」可以根據圖3所示的表解調為「0100」，但由圖21可以看出，這是一個不同於輸入數據和不同於用其它方得準確得到的記錄數據數據的數據。
因此，根據本發明提供了一個編碼裝置和一個解碼裝置，其中對一個可變長度調製碼的調製和解調能夠在必要和最小的冗餘下在一個固定長度的分組中沒有信息丟失地完成。
圖22示出了採用本發明的一個編碼裝置。在本實施例的編碼裝置中，記錄數據被提供給作為第一轉換裝置的一個ROM ROM1和作為第二轉換裝置的另一個ROM ROM2，並且根據存貯在ROM ROM1中並且形成一個第一轉換表的一個表以及存貯在ROM ROM2中並且形成一個第二轉換表的另一個表來對記錄數據編碼。從ROM ROM1和ROMROM2中所輸出的代碼串被提供給作為多路復用裝置的一個多路復用器(MUX)203。
多路復用器203的輸出被提供給另一個多路復用器204，還從一個沒有示出的電路向該多路復用器提供一個同步信號(SYNC)。同時，上面所提及的記錄數據還被提供給構成計時管理裝置的計時電路205。計時電路205監測記錄數據來檢測記錄數據的一個分組的界限(k)。然後，當計時電路205檢測記錄數據的一個分組的界限時，它輸出一個控制信號給多路復用器203，使得多路復用器203的輸出從ROM ROM1的第一代碼串轉換為ROM ROM2中的第二代碼串。此外，當計時電路205檢測記錄數據的一個分組的界限時，該計時電路205輸出一個控制信號給多路復用器204。
示於圖3中的表1被存貯在ROM ROM1中。特別是，這樣來使用該表1，使得在圖3的左欄中所表示的2位、4位、6位、8位和10位的記錄數據被分別轉換為圖3的右欄中所表示的5位、10位、15位、20位和25位記錄代碼。與此同時，示於圖24中的另一個表2被存貯在ROM ROM2中，這樣來使用該表2，使得在圖24的左欄中所表示的2位、4位、6位和8位記錄數據被分別轉換為圖24的右欄中所指示的5位、10位、15位和20位記錄代碼。
示於圖3中的表1被用於轉換作為記錄數據的處理單元被存放在分組範圍內的記錄數據，而示於圖24中的表2被用於轉換作為記錄數據的處理單元從一個分組的範圖中突出的記錄數據。
在具有上述結構的編碼裝置中，示於圖22中的計時電路205監控提供給它的記錄數據並且管理計時。然後，如果該記錄數據在一個分組之內，就選擇和輸出根據存貯在ROM ROM1中的表1的轉換規則轉換的調製數據(即編碼數據)。
這裡，如果輸入記錄數據，如數據「 00010111」，並且計時電路205判定分組的界限位於記錄數據的第4位處，那麼，計時電路205送出一個控制信號給多路復用器203。結果，多路復用器203為分組中的四位數據，即為「0001」選擇根據存貯在ROM ROM2中的表2的轉換規則轉換的數據「0100001000」。另一方面，剩下的四位數據「0111」根據存貯在ROM ROM1中的表1的轉換規則被轉換的為一個代碼串「0100000000」。
這種運行過程被示於圖25中。圖25(A)示出了記錄數據，而(B)示出了轉換後的編碼數據。因此，在第4位處從分組的界限中突出的記錄數據「001010111」結果被轉換為代碼字「01000010000100000000」。在這個例子中。當需要時，通過多路復用器204插入代表分組的界限的一個同步信號(SYNC)。
現在參考圖23，它示出了採用本發明的一個解調裝置。在本實施例的解調裝置中，複製數據，即可變長度代碼被提供給作為第一轉換裝置的ROM ROM11和作為第二轉換裝置的另一個ROM ROM12，並且根據存貯在ROM ROM11、中構成第一轉換表的表1以及存貯在ROMROM12中、構成第二轉換表的表2來對複製數據解碼。從ROM ROM11和ROM12中所輸出的第一和第二解調數據被提供給作為多路裝置的一個多路復用器213。
該複製數據還被提供給一個同步信號檢測電路214和作為計時管理裝置的一個計時電路215，計時電路215監控同步信號檢測電路214的輸出以及複製數據。當從複製數據中檢測到了一個特殊代碼字時，計時電路215向多路復用器213輸送一個控制信號。一旦接收到該控制信號，多路復用器213就被控制，從而其輸出由ROM ROM12中的第二解調數據變化為ROM ROM11中的第一解調數據。換句話說，只有當計時電路215從複製數據中檢測出特定代碼字時，ROM12中的第二解調數據才從解調裝置中輸出。
特別是，當由ROM ROM1轉換得到的所有數據的最後五個字符都為如圖3所示的「00000」時，由ROM ROM2轉換所得到的數據的最後五個字符不是「00000」。因此，用哪個表來進行數據轉換可根據該數據的最後五個字符是否為「00000」來進行識別。
只讀存貯器ROM11和ROM12被構成為逆轉換電路，用於對存貯於只讀存貯器ROM1和ROM2中的表進行逆轉換，也就是說，分別將圖3和圖24所示的表中的右欄中的代碼轉換為左欄中的代碼。
該轉換被示於圖25的(B)和(C)中。特別是，圖25(B)中所表示的複製數據被計時電路215檢測。該計時電路215由此判定數據的最後部分是否以特殊代碼字「00000」結尾(由於跟隨其後有一個同步信號，因此數據的最後部分可以被判定)。由圖25(B)可以看出，分組的最後複製數據為「0100001000」，因此，該複製數據被ROM ROM12的第二轉換裝置進行解調，從而得到解調數據「0001」。
下一分組的第一複製數據(除同步信號之外)是「0100000000」，在這種情況下，計時電路215檢測到數據以特殊代碼字「00000」結尾。因此，該複製數據被ROM ROM11的第一轉換裝置進行解調，從而得到解調數據「0111」。
由前面的描述可以明顯地看出，根據本實施例的調製裝置，當計時管理裝置檢測出記錄數據的一個分組的界限時，它向多路裝置提供一個控制信號，使得多路裝置的輸出從基於第一轉換表的第一代碼串轉換為基於第二轉換表的第二代碼串。因此，記錄數據可以轉換為一個可變長度代碼，由此可在必要並且最小的冗餘下實現調製。
此外，根據本實施例的解調裝置，當計時管理裝置檢測到可變長度代碼的一個特殊代碼字時，它向多路裝置提供一個控制信號，從而使得該多路裝置的輸出從基於第二轉換表的第二解調數據轉變為基於第一轉換表的第一解調數據。
因此，可從提供沒有信息丟失、也沒有解調誤差的編碼數據。
在完整地描述了本發明之後，對本領域的普通技術人員來說，很顯然，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下可以作出許多變化和修改。
權利要求
1.用於將基本數據長度為m位的數字數據調製為基本代碼長度為n位的可變長度代碼(d，k；m，n；r)的調製裝置，其特徵在於包括存儲裝置，用於在其中存貯用來將數字數據轉換為可變長度代碼的多個表，當兩個相鄰的數字數據之間的距離表示為T時，可變長度代碼的最小反轉距離Tmin等於或大於2.0T，最大反轉距離Tmax等於或小於9.2T，同一符號運行的最小長度d等於或大於4；除了當數字數據的約束長度r等於1的情況外，可變長度代碼的一個代碼字的最後5位都是0，並且可變長度代碼的約束度為r＝5；判定裝置，用於判定數字數據的約束長度r；選擇裝置，用於根據所述判定裝置的判定結果來選擇所述存貯裝置中的一個表。
2.用於將基本代碼長度為n位的可變長度代碼(d，k；m，n；r)轉換為基本數據長度為m位的數字數據的一個解調裝置，其特徵在於包括存儲裝置，用於在其中存貯用來轉換可變長度代碼的多個表，當兩個相鄰的數字數據間的距離用T表示時，可變長度代碼的最小反轉距離Timn等於或大於2.0T，最大反轉距離等於或小於9.2T，同一符號運行的最小長度等於或大於4；除了數字數據的約束長度r等於1的情況外，可變長度代碼的代碼字的最後5位都是0，並且可變長度代碼的約束長度r＝5；判定裝置，用於判定可變長度代碼的轉換長度；選擇裝置，用於根據所述判定裝置的判定結果來選擇所述存貯裝置中的一個表。
3.用於將基本數據長度為m位的數字數據調製為在本代碼長度為n位的可變長度代碼(d，k；m，n；r)的調製方法，其特徵在於，每當基本數據的基本數據長度m變化預定的位數時，根據至少兩個預定的不同的轉換表，可變長度代碼的基本代碼長度n變化至少n1位或n2位，n1不等於n2。
4.根據權利要求3所述的調製方法，其特徵在於，d的值為3，並且當兩個相鄰的數字數據間的距離表示為T時，可變長度代碼的最小反轉距離timn等於或大於1.78T。
5.根據權利要求4所述的調製方法，其特徵在於，可變長度代碼的最大反轉距離Tamx等於或小於7.1T。
6.根據權利要求3、4或5所述的調製方法，其特徵在於，當數字數據分別為2、4、6、8或10位時，一個轉換表將數字數據分別轉換為4、9、13、18或22位的代碼，而當數字數據分別為2、4、6或8位時，另一個轉換表將數字數據分別轉換為5、9、14或18位的代碼。
全文摘要
一種調製方法和裝置以及一種解調方法和裝置,其中提供了一個能提供較大的最小反轉距離的可變長度代碼,從而允許高密度地進行記錄。其基本數據長度為m位的數字數據被調製為基本代碼長度為n位的可變長度代碼。解調裝置將可變長度代碼解調為數字數據,它包括在其中存貯用於轉換可變長度代碼的多個表的存貯裝置,用於判定可長度代碼的轉換長度的判定裝置,以及根據判定裝置的判定結果選擇一個存儲裝置中的一個表的選擇裝置。
文檔編號G11B20/14GK1255702SQ9912026
公開日2000年6月7日 申請日期1999年9月24日 優先權日1992年3月10日
發明者井野浩幸, 新福吉秀, 茶木康行, 中川俊之 申請人:索尼公司