經過預先補償的光帶擺動圖案的製作方法

2023-04-25 02:11:51 4

經過預先補償的光帶擺動圖案的製作方法
【專利摘要】生成代表對應於光學介質的軌道地址的地址圖案的經過幅度或相位調製的未經補償的擺動圖案。對所述未經補償的擺動圖案應用濾波器，以對未經補償的擺動圖案進行預先補償。當在有噪聲存在的情況下對代表經過預先補償的擺動圖案的信號應用反向濾波器時，噪聲被抑制並且基本上恢復未經補償的擺動圖案。
【專利說明】經過預先補償的光帶擺動圖案

【技術領域】
[0001] 本公開內容涉及光帶（opticaltape)以及在有噪聲存在的情況下在光帶上編碼 信息和從中解碼信息。

【背景技術】
[0002] 利用擺動邊緣岸（land)、溝（groove)軌道對光學介質進行預先格式化是用於在 介質上嵌入記錄軌道地址的一種有效方法。擺動圖案塊通常是經過頻率、幅度或相位調製 的正弦波序列，其被利用作為介質記錄軌道的完整地址欄位的構建塊。這些地址欄位通常 包括索引子欄位（IF)、定時恢復子欄位（TRF)以及地址比特子欄位（AF)。


【發明內容】

[0003] -種用於在光學介質上編碼數據的方法包括：生成代表對應於光學介質的軌道地 址的地址圖案的未經補償的擺動圖案，以及對所述未經補償的擺動圖案應用濾波器以生成 經過預先補償的擺動圖案，從而當在有噪聲存在的情況下對代表所述經過預先補償的擺動 圖案的信號應用反向濾波器時，噪聲被抑制並且基本上恢復未經補償的擺動圖案。所述方 法還包括：將經過預先補償的擺動圖案模壓在光學介質上。
[0004] 一種光學介質編碼系統包括編碼器，所述編碼器生成代表對應於光學介質的軌道 地址的地址圖案的未經補償的擺動圖案，並且對所述未經補償的擺動圖案應用濾波器以生 成經過預先補償的擺動圖案，從而當在有噪聲存在的情況下對代表所述經過預先補償的擺 動圖案的信號應用反向濾波器時，噪聲被抑制並且基本上恢復未經補償的擺動圖案。
[0005] -種計算機可讀介質上存儲有指令，當由計算機執行時，所述指令使得計算機生 成代表對應於光學介質的軌道地址的地址圖案的未經補償的擺動圖案，並且對所述未經補 償的擺動圖案應用濾波器以生成經過預先補償的擺動圖案，從而當在有噪聲存在的情況下 對代表所述經過預先補償的擺動圖案的信號應用反向濾波器時，噪聲被抑制並且基本上恢 復未經補償的擺動圖案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1示出了索引塊波形。
[0007] 圖2示出了地址比特塊波形。
[0008] 圖3示出了定時恢復塊波形。
[0009] 圖4示出了包括圖1到3的各塊的地址圖案波形。
[0010] 圖5示出了軌道地址解碼器的方框圖。
[0011] 圖6示出了添加到其自身的延遲版本的擺動圖案波形（沒有噪聲）以及所得到的 索引圖案波形。
[0012] 圖7示出了擺動圖案波形（沒有噪聲）以及所得到的索引圖案波形。
[0013] 圖8示出了未經濾波的擺動圖案波形（沒有噪聲）以及所得到的索引圖案波形。
[0014] 圖9示出了經過濾波的擺動圖案波形以及所得到的索引圖案波形。
[0015] 圖10和11是信號處理系統的方框圖。
[0016] 圖12和13分別示出了來自擺動格式圖案生成器的沒有和帶有噪聲的波形輸出。
[0017] 圖14示出了帶通濾波器的波形輸出。
[0018] 圖15示出了對應於2循環帶格式中的索引圖案的波形。
[0019] 圖16示出了對應於2循環帶格式中的"1"比特的波形。
[0020] 圖17示出了對應於2循環帶格式中的地址的波形。
[0021] 圖18示出了被調諧到圖15的索引圖案的匹配濾波器的應用。
[0022] 圖19示出了應用圖18的匹配濾波器的結果。
[0023] 圖20示出了被調諧到圖16的"1"比特圖案的匹配濾波器的應用。
[0024] 圖21示出了用以確認索引的定時要求。
[0025] 圖22示出了具有索引、三個" 1"比特以及地址比特的波形。

【具體實施方式】
[0026] 這裡描述了本公開內容的實施例。但是應當理解的是，所公開的實施例僅僅是示 例性的，並且其他實施例可以採取多種替換形式。各幅圖不一定是按比例繪製的；一些特徵 可能被誇大或最小化以便示出特定組件的細節。因此，這裡所公開的具體結構和功能細節 不應被解釋成進行限制，而是僅僅作為教導本領域技術人員以各種方式採用本發明的代表 性基礎。本領域技術人員將理解的是，參照任一幅圖示出並描述的各項特徵可以與在其他 一幅或更多幅圖中示出的特徵相組合，從而產生並未被明確示出或描述的實施例。所示出 的特徵組合提供對應於典型應用的代表性實施例。但是對於特定應用或實現方式可能希望 有與本公開內容的教導相一致的特徵的各種組合和修改。
[0027] 參照圖1到4,其中將雙循環擺動塊圖案（比如圖1的索引塊、圖2的地址比特塊 以及圖3的定時恢復塊）實施為對應於光帶介質的地址欄位圖案（比如圖4的圖案）的示 例性基本元素。在該例中，經過相位調製的雙循環塊代表索引或同步欄位（IF)，圍繞索引字 段的一組單調循環欄位（TRF)可以被用於解碼器的定時恢復，並且八個後續的循環對代表 地址欄位（AF)的8個比特。
[0028] 參照圖5和6,軌道地址解碼器10可以包括延遲濾波器12、閾值檢測器18、鎖相環 路（PLL) 20、同步器22、同步整流器24、同步可重置積分器26以及閾值檢測器28。延遲濾 波器12可以包括延遲塊14和相加塊16。可以將擺動圖案（比如圖6的擺動圖案）輸入 到延遲塊14和相加塊16。延遲塊14的所得到的輸出（比如圖6的延遲圖案）也可以被 輸入到相加塊16。相加塊16的所得到的輸出（比如圖6的索引圖案）可以被輸入到閾值 檢測器18。閾值檢測器18的輸出和圖6的擺動圖案可以被輸入到鎖相環路20。鎖相環路 20的所得到的輸出可以被輸入到同步器22。同步器22的輸出和圖6的擺動圖案可以被輸 入到同步整流器24。同步整流器24的所得到的輸出和圖6的擺動圖案可以被輸入到同步 可重置積分器26。同步可重置積分器26的所得到的輸出可以被輸入閾值檢測器28。在這 種設置中，閾值檢測器28的輸出產生與擺動圖案相關聯的地址。
[0029] 延遲濾波器或緩衝器12生成相對於原始擺動圖案的半循環延遲圖案。通過在相 加塊16處將兩個圖案相加產生可檢測的同步半循環（索引），其在索引圖案的峰值超出索 引閾值時可以被閾值比較器18檢測到。一旦被檢測到，鎖定到關於圖4討論的定時恢復子 欄位的單調圖案的鎖相環路20建立地址子欄位的每一個比特的定時，並且通過同步器22、 同步整流器24、同步可重置積分器26和閾值檢測器28對地址進行解碼，正如本領域內已知 的那樣。
[0030] 魯棒並且高效的軌道地址編碼/解碼方案對於可靠的數據重新編碼和取回處理 可能是有用的，這是因為光學記錄系統中的擺動圖案可能會受到介質噪聲和預先格式化處 理缺陷的影響。這一易受影響性是由於物理擺動納米結構的幅度與所述岸溝結構比較相對 較小，這是由於讀/寫通道符號間幹擾所施加的限制而導致的。因此，這裡公開了擺動編 碼、預先補償和解碼技術，其在某些實例中可以改進擺動信號圖案的有效信噪比（SNR)。
[0031] 經討預先補償的擺動圖案
[0032] 分別參照圖7和8,在通道中沒有和帶有噪聲的情況下檢查了示例性解碼器性能。 在噪聲過多的情況下，解碼器功能的可靠性可能會受到損害，這是因為解碼器可能無法在 信號中所嵌入的數據和與信號相關聯的噪聲之間做出區分。舉例來說，與擺動圖案（其帶 有噪聲）的索引欄位並不對應的索引圖案（其帶有噪聲）的峰值可能會超出索引閾值。這 可能會導致解碼器錯誤地檢測到索引欄位。同樣地，與擺動圖案（其帶有噪聲）的索引字 段相對應的索引圖案（其帶有噪聲）的峰值可能不會超出索引閾值。這可能會導致解碼器 檢測不到索引欄位。
[0033] 參照圖9,通過對於擺動信號應用以圖案載頻為中心的窄帶通（BP)濾波器可以改 進索引圖案SNR。但是由於擺動信號受到幅度和相位調製，因此應用窄BP濾波器可能會改 變所述圖案的形狀，從而影響解碼器的性能。也就是說，解碼器可能無法解碼經過濾波的索 引信號，這例如是因為超出索引閾值信號的經過濾波的索引的峰值可能不再對應於地址索 引塊。
[0034] 某些預先補償策略可以在對介質進行壓印（格式化）之前對擺動圖案應用反向濾 波器（例如以載頻為中心的反向BP濾波器、具有處於載頻處的拐角頻率的反向低通（LP) 濾波器等等）。對壓印在介質上的擺動圖案進行預先補償，從而使得所讀回的擺動圖案的解 碼器濾波（例如BP濾波、LP濾波）在濾波器的輸出處產生（基本上）原始的信號形狀。
[0035] 參照圖10,傳統的信號處理方框圖包括針對光學介質34的介質預先格式化處理 30和驅動地址解碼處理32。在預先格式化處理30期間，軌道地址信息36被輸入到擺動格 式圖案生成器38,以便對光學介質34進行預先格式化。在驅動地址解碼處理32期間，光學 拾取單元40從光學介質34讀取數據。所述數據隨後被輸入到擺動圖案檢測器42和軌道 地址解碼器44,正如本領域內已知的那樣。但是正如前面所提到的那樣，驅動地址解碼處理 32可能受到與信號相關聯的過多噪聲的妨礙。
[0036] 參照圖11，經過改進的信號處理方框圖的一個實例包括針對光學介質50的介質 預先格式化處理46和驅動地址解碼處理48。在預先格式化處理46期間，軌道地址信息52 被輸入到擺動格式圖案生成器54,其在某些實例中生成經過幅度和相位調製的未經補償的 擺動圖案，所述擺動圖案代表對應於光學介質50的軌道地址的地址圖案。應用反向BP濾 波器56以便對未經補償的擺動圖案進行預先補償。隨後將經過預先補償的擺動圖案模壓 在光學介質50上。
[0037] 在驅動地址解碼處理48期間，光學拾取單元58從光學介質50讀取數據。所述數 據隨後被輸入到擺動圖案檢測器60、BP濾波器62和軌道地址解碼器64。但是對於BP濾 波器62的應用不會改變擺動圖案的形狀從而使其對於軌道地址解碼器64變得不可辨識， 這是因為反向BP濾波器56對擺動圖案進行了預先補償，從而解決了與BP濾波器62的應 用相關聯的形狀改動效應。
[0038] 分別參照圖12和13,其中示出了來自擺動格式圖案生成器54(原始擺動圖案信 號）和反向BP濾波器56(經過預先補償的擺動圖案信號）的通道中的沒有和帶有噪聲的 示例性輸出。正如前面所討論的那樣，在光學介質50上進行模壓之前應用BP濾波器56會 改變擺動圖案的波形，從而使得在驅動地址解碼處理48期間應用BP濾波器62之後，可以 通過軌道地址解碼器64來解碼擺動圖案。
[0039] 參照圖14,其中示出了來自BP濾波器62的示例性輸出（經過濾波的擺動圖案）， 連同如參照圖5所討論的那樣通過將延遲版本加到其自身上而得到的索引圖案。BP濾波抑 制噪聲並且基本上產生原始擺動地址圖案。正如前面所提到的那樣，這一信號隨後被輸入 到軌道地址解碼器64,其操作非常類似於圖5的軌道地址解碼器10。因此，儘管在通道中 存在噪聲，軌道地址解碼器的索引解碼器仍然能夠通過檢測到索引擺動圖案峰值高於一定 閾值而檢測到索引擺動圖案的同步欄位，這是因為原始擺動信號的循環圖案形狀幾乎沒有 發生改變。也就是說，大於索引閾值的峰值仍然對應於已解碼擺動圖案的地址索引塊。
[0040] 基於兀配濾波器的光帶解碼
[0041] 參照圖15到17,正如前面所提到的那樣，可以將具有特定帶格式的軌道地址作為 一系列正弦波編碼在擺動中。地址比特塊由索引圖案界定，比如圖15的索引圖案。地址被 編碼成格雷編碼的數值，其中多循環（例如雙循環）正弦波（比如圖16的"1"比特波形） 的存在代表"1"比特，其不存在則代表"〇"比特。例如在有尋軌噪聲存在的情況下，對於圖 17的地址圖案（其包括圖15和16的波形）的快速且可靠的地址解碼可以促進對於數據的 及時讀取和寫入。這裡所描述的技術可以利用針對索引和比特檢測的匹配濾波器方法來解 碼地址。由於其能夠抑制帶外信號噪聲，因此這些匹配濾波器在某些情況下可能是有利的。
[0042] 在一個實例中，可以利用兩個不同的匹配濾波器來解碼軌道地址信息：其中一個 具有代表圖15的索引波形的係數，另一個具有代表圖16的"1"比特波形的係數。參照圖 18,可以通過應用包括乘法器68和積分器70並且根據下式被調諧到圖15的雙循環波形的 匹配濾波器66來檢測編碼在地址波形（比如圖17的地址波形）內的索引：
[0043]

【權利要求】
1. 一種用於在光學介質上編碼數據的方法，包括： 生成代表對應於光學介質的軌道地址的地址圖案的未經補償的擺動圖案； 對所述未經補償的擺動圖案應用濾波器以生成經過預先補償的擺動圖案，從而當在有 噪聲存在的情況下對代表所述經過預先補償的擺動圖案的信號應用反向濾波器時，噪聲被 抑制並且基本上恢復未經補償的擺動圖案；以及 將經過預先補償的擺動圖案模壓在光學介質上。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述擺動圖案具有載頻，並且所述濾波器是以所 述載頻為中心的反向帶通濾波器。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述擺動圖案具有載頻，並且所述濾波器是具有 處於所述載頻處的拐角頻率的反向低通濾波器。
4. 根據任一在前權利要求所述的方法，其中，所述擺動圖案包括代表地址索引子欄位 的雙循環相移擺動。
5. 根據權利要求1到3中任一所述的方法，其中，所述擺動圖案包括代表地址比特子字 段的雙循環擺動。
6. 根據權利要求1到3中任一所述的方法，其中，所述擺動圖案包括代表定時恢復子字 段的多循環擺動。
7. 一種電腦程式，包括在由計算機系統執行時使得計算機系統實施任一在前權利要 求所述的方法的指令。
8. -種光學介質編碼系統，包括： 編碼器，其被配置成生成代表對應於光學介質的軌道地址的地址圖案的未經補償的擺 動圖案，並且對所述未經補償的擺動圖案應用濾波器以生成經過預先補償的擺動圖案，從 而當在有噪聲存在的情況下對代表所述經過預先補償的擺動圖案的信號應用反向濾波器 時，噪聲被抑制並且基本上恢復未經補償的擺動圖案。
9. 根據權利要求8所述的系統，其中，所述擺動圖案具有載頻，並且所述濾波器是以所 述載頻為中心的反向帶通濾波器。
10. 根據權利要求8所述的系統，其中，所述擺動圖案具有載頻，並且所述濾波器是具 有處於所述載頻處的拐角頻率的反向低通濾波器。
11. 根據權利要求8到10中任一所述的系統，其中，所述擺動圖案包括代表地址索引子 欄位的雙循環相移擺動。
12. 根據權利要求8到10中任一所述的系統，其中，所述擺動圖案包括代表地址比特子 欄位的雙循環擺動。
13. 根據權利要求8到10中任一所述的系統，其中，所述擺動圖案包括代表定時恢復子 欄位的多循環擺動。
14. 一種其上存儲有指令的計算機可讀介質，當由計算機執行時，所述指令使得計算機 (i)生成代表對應於光學介質的軌道地址的地址圖案的未經補償的擺動圖案，並且（ii)對 所述未經補償的擺動圖案應用濾波器以生成經過預先補償的擺動圖案，從而當在有噪聲存 在的情況下對代表所述經過預先補償的擺動圖案的信號應用反向濾波器時，噪聲被抑制並 且基本上恢復未經補償的擺動圖案。
15. 根據權利要求14所述的介質，其中，所述擺動圖案具有載頻，並且所述濾波器是以 所述載頻為中心的反向帶通濾波器，或者是具有處於所述載頻處的拐角頻率的反向低通濾 波器。
【文檔編號】G11B20/10GK104508744SQ201380039790
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2012年9月25日
【發明者】F·馬納德 申請人:甲骨文國際公司