專利名稱：Efm編碼器及其采用的數字總和數值保護的方法
技術領域：
本發明有關于EFM (EighWo-Fourteen Modulation,八對十四)編碼，特別 有關于EFM編碼器以及用于該編碼器的數字總和數值保護的方法。
背景技術：
在對光盤進行數據記錄時，通常以被稱為數據符的8位形式進行數據傳 送。盤片系統接著產生標頭(header)和同步化(synchronization)數據、控制字節、 辨識數據以及版權(copyright)管理數據；處理一些數據，包括數據符中的數據 擾亂(scrambling)以及錯誤修正碼的產生；以及調制數據符用以產生調制位以 及用于記錄的信道位(channel bit),其中，對于CD使用EFM調制編碼，而 對于DVD則使用EFM+調制加(Eight-to-Fourteen Modulation Plus,以下簡稱 EFM+)編碼。信道位通常用反向不歸零編碼(Non-Retum-Zero-Inverted,以下簡稱 NRZI)格式進行傳送，并包括兩種可能狀態，信道位維持在其中的一種可能狀 態直到二元"l"出現在調制位內，即，每個信道位可以為+l或一l狀態。一 個信道位是CD和DVD上的最小記錄單元T，被稱為連續長度限制(Run-length limited, RLL)碼，意思是指編碼的位樣式(pattern)的連續二元"0"必須至少 和特定的非零最小值一樣大，并且不超過一特定的最大值。例如，CD通常使 用3-llT的連續長度限制，意思是指編碼位樣式內連續"0"的數量必須至少 為2并且不超過10。在多媒體播放系統中，數據切割器(slicer)使用信道位的直流數值做為參考 標準用以決定NRZI格式信道位的狀態。既然每個信道位的狀態為+1或一l，所以需要確保信道位的直流數值趨近0或沒有直流數值，用以正確決定信道位。連續信道位的狀態的總和稱為數字總和數值(Digital Sum Value, DSV),表 示信道位的直流數值。任何超過特定最大值的數字總和數值都很可能導致CD 或DVD的數據讀取錯誤。在CD的EFM調制編碼中，EFM調制編碼器使用8位數據符做為存取信 道位樣式的轉換表的索引，用以轉換14位的信道位序列。調制的14位信道 位稱為一個編碼字符。每個編碼字符都符合3-llT的連續長度限制。3位的合 并碼用以連接兩個連續的編碼位，使得連接的信道位序列不超過3-1 IT的連續 長度限制。然而不合適的合并碼選擇會導致數字總和數值過大，從而產生不 正確的數據讀取。圖la和圖lb顯示現有技術中產生離散數字總和數值的信道位序列。當 EFM調制用于調制特定的數據樣式時，例如(0x9a， 0xb9， 0x9a, 0xb9， 0x9a, 0xb9,...}(十六位進位)，調制后的數位總和數值的絕對值將會累積增加并且 無法由標準EFM調制控制。如果數字總和數值不能維持較小的數值，多余且 過大的記錄數據的數字總和數值將導致數據切割器不能正確運作。數據切割 器用于從光盤檢測到的模擬信號接收二元信號。另外，過大的數字總和數值 表示EFM調制信號不再是沒有直流數值(DC-free)，并且EFM調制信號的低頻組成將會干擾相關的光盤系統的伺服控制信號。 發明內容有鑒于此，需要一種EFM/EFM+的編碼器以及編碼方法，用于光學記錄 符合編碼規則中在譯碼時有缺陷的數據。本發明提出一種數字總和數值保護的方法，在EFM編碼系統中執行產生 記錄到一記錄媒體的信道幀，該方法包括調制來源數據用以產生具有一預定 數量信道位的信道幀，根據上述信道位，決定合并碼和數字總和數值，以及 根據上述數字總和數值和上述合并碼，改變上述預定數量的信道位。本發明另提出一種在EFM編碼系統中執行數字總和數值保護的方法，該 方法包括調制來源數據獲得信道位，根據上述信道位，決定一第一合并碼和 數字總和數值，以及根據上述數字總和數值和上述第一合并碼，改變上述來 源數據，以決定一第二合并碼，其中上述改變的來源數據能夠通過錯誤修正 碼譯碼而復原。本發明另提出一種EFM編碼器，用于執行數字總和數值保護，來產生記 錄到一記錄媒體的信道幀，該編碼器包括一調制器、 一合并碼和數字總和數 值產生器、以及一合并碼轉換器。上述調制器調制來源數據用以產生具有一 預定數量信道位的信道幀。上述合并碼和數字總和數值產生器，耦接到上述 調制器，根據上述信道位，決定合并碼和數字總和數值。上述合并碼轉換器， 耦接到上述合并碼和數字總和數值產生器，根據上述數字總和數值和上述合 并碼，改變上述預定數量的信道位。本發明另提出一種EFM編碼器，用于執行數字總和數值保護的方法，包 括一調制器、 一合并碼和數字總和數值產生器、以及一來源數據轉換器。上 述調制器調制來源數據獲得信道位。上述合并碼和數字總和數值產生器，耦 接到上述調制器，根據上述信道位，決定一第一合并碼和數字總和數值。上 述來源數據轉換器，耦接到上述合并碼和數字總和數值產生器，根據上述數 字總和數值和上述第一合并碼，改變上述來源數據，藉此決定一第二合并碼。 上述改變的來源數據能夠經由錯誤修正碼譯碼而復原。由于本發明可以對數字總和數值進行保護，使其不超過連續長度限制， 這樣可以減少干擾信號，并提高光驅記錄數據的可讀性。
圖la和圖lb顯示現有技術中產生離散數字總和數值的信道位序列。 圖2顯示依據本發明一實施例的記錄系統。 圖3顯示本發明實施例的信道幀結構。圖4a、圖4b和圖4c顯示本發明一實施例中的DSV保護方法。圖5顯示圖2中的DSV和合并碼產生器。圖6顯示圖5中的數字總和數值計算單元。圖7顯示圖5中DSV計算器的實施例。圖8顯示根據本發明另一實施例的記錄系統。圖9顯示本發明實施例的DSV保護的方法。
具體實施方式
在此必須說明的是，以下揭露內容中所提出的不同實施例或范例，用以 說明本發明所揭示的不同技術特征，其所描述的特定范例或排列是用以簡化 本發明，然非用以限定本發明。此外，在不同實施例或范例中可能重復使用 相同的參考數字與符號，這些重復使用的參考數字與符號是用以說明本發明 所揭示的內容，而非用以表示不同實施例或范例間的關系。圖2顯示根據本發明實施例的記錄系統的方塊圖，系統2包括EFM調制 器20、數據緩沖器22、 DSV和合并碼產生器24以及合并碼轉換器26。其中， EFM調制器20分別耦接至數據緩沖器22以及DSV和合并碼產生器24，以 及DSV和合并碼產生器24耦接至合并碼轉換器26。在交叉交錯理德-所羅門(Cross-Interleaved Reed-Solomon, CIRC)編碼器 (未圖標)編碼之后，將數據符Ds送到EFM調制器20進行EFM信道調制。 EFM調制器20根據符轉換表(未圖標)，將每8位的數據符Ds調制到相對 應的14位信道位Dm，信道位Dm被稱為編碼字符(codeword)。在EFM編碼時， 24位同步化樣式和預定數量Ncw的調制信道位Dm由3位合并碼相互連結， 用以形成信道幀(channel frame),該信道幀包括預定數目NB個信道位。選 擇3位合并碼以減低數字總和數值，并且達到3-11信道位的連續長度限制的 需求。圖3顯示由EFM編碼后的信道幀的結構，其中包括同步化樣式300、子信道數據302、主信道數據304、 CIRC碼306、主信道數據308和CIRC碼 310。同步化樣式300是記錄媒體28內的唯——種樣式，例如 "100000000001000000000010",用以辨識信道幀的起始部分。 一旦辨識到信 道幀的起始部分，接續的33字節則屬于同一個信道幀。g卩，24位的同步化樣 式，3位合并碼，接著33個字節組成588(24 + 3 + (14+3)*33)位的信道位。參考圖2，調制信道位Dm接著被分別傳送到數據緩沖器22用于數據儲存， 以及DSV和合并碼產生器24用以根據調制信道位Dm辨識多余DSV信號SDSV 以及合并碼DMERGE。合并碼轉換器26接收多余DSV信號SDSV以及合并碼 DMERGE以改變信道幀內信道位的預定數目NB，并且產生改變的合并碼DMERGE 并傳送至數據緩沖器22。合并碼轉換器26使用多余DSV信號SDSV以及合并碼DMERGE來決定是否在信道幀的最后合并碼內插入或移除至少一位，使得數字總和數值減低。圖4a、圖4b和圖4c顯示本發明實施例中結合圖2的記錄系統的數字總 和數值保護方法。參考圖4a，因為最后的編碼字符410是"01000010001000"，并且同步化 樣式420是"100000000001000000000010"， DSV和合并碼產生器24決定合 并碼412只可能是"000"或"100"。如果412是"000"(如合并碼412a顯示)， 合并碼轉換器26插入添加的信道位"0"到合并碼412內，使得合并碼4^a 變成"0000"，提供添加的信道位來減低數字總和數值。參考圖4b，因為最后的編碼字符410是"01000010000000",并且同步化 樣式420是"100000000001000000000010"， DSV和合并碼產生器24決定合 并碼412只可能是"100"(如合并碼412b顯示)，合并碼轉換器26移除一個 "}"使得合并碼412b變成"00"，以減低數位總和數值。參考圖4c，因為最后的編碼字符410是"01000010000000"，并且同步化 樣式420是"100000000001000000000010"， DSV和合并碼產生器24決定合 并碼412為"100"(如合并碼412c顯示)，合并碼轉換器26插入添加的編碼位414c "10000010001000"和合并碼416c "100"，使得添加的信道位增加并 且數字總和數值減低。圖5是圖2中的DSV和合并碼產生器24的結構示意圖，DSV和合并碼 產生器24包括合并碼產生器50和DSV計算單元52。 EFM調制器20(示于圖 2)耦接到合并碼產生器50，然后耦接到DSV計算單元52和合并碼轉換器26。合并碼產生器50根據輸入信道位序列的前面位樣式和先前信道位序列的尾端位樣式，選擇可用的3位合并碼DMERGE，并且將合并碼DMERGE順序輸出到DSV計算單元52和合并碼轉換器26。圖6顯示圖5中的數字總和數值計算單元，包括DSV計算器60、 DSV 比較器62、 DSV計數器64、數據計數器66以及與門68。 DSV計算器60耦 接到DSV比較器62， DSV比較器62耦接到DSV計數器64,以及DSV計數 器64和數據計數器66 —起耦接到與門68。DSV計算器60從EFM調制器20接收編碼字符以及從合并碼產生器50 接收合并碼以形成調制的位序列，并且根據調制的位序列，計算數字總和數 值DSV。 DSV比較器62同時考慮數據切割器的誤差和正常調制位的數字總 和數值DSV的變化范圍，對數字總和數值DSV和預定的數字總和數值臨界 值Ds，進行比較，用以決定數字總和數值DSV是否超過數字總和數值臨界 值Dsvth，如果超過數字總和數值臨界值Dsvth，則輸出DSV超出信號DSVEX。 另外，由于數據切割器是根據信道位序列的直流組成來運作，對于快速的DSV 變化則不需要DSV保護。因此DSV計數器64計算連續DSV超出信號DSVEX 的數目Ndsv，并且當Nosv超過預定DSV計數NDsvth時，產生邏輯"l"到與 門68。另外，因為合并碼的改變只發生在信道幀的尾端，數據計數器66計算信道幀內數據字節的數目Ndata，并且當數目Ndata超過預定數據計數Nda她時，產生邏輯"1"到與門68。 一旦從DSV計數器64和數據計數器66接收到邏 輯"1"后，與門68在多余DSV信號SDSV輸出邏輯"1"到合并碼轉換器 26，執行合并碼改變以減低數字總和數值DSV。圖7顯示圖5中DSV計算器的實施例，包括NRZI轉換器70、雙狀態 (two-state)轉換器72和累加器74。 NRZI轉換器70耦接到雙狀態轉換器72， 接著耦接到累加器74。在NRZI轉換器70轉換上述調制的位序列到信道位序 列Dc之后，雙狀態轉換器72對信道位序列內每個二元位"1"分派狀態值+1， 以及對每個二元位"0"分派狀態值一l。累加器74接著將信道位序列內每個 位的狀態值順序相加以獲得DSV，然后將結果提供給DSV比較器62。圖8顯示根據本發明另一實施例的記錄系統，系統80包括來源數據轉換 器800、多任務器802、 EFM調制器804、數據緩沖器806、 DSV和合并碼產 生器808。來源數據轉換器800耦接到多任務器802，多任務器802與EFM 調制器804耦接，EFM調制器804與數據緩沖器806以及DSV和合并碼產生 器808耦接，數據緩沖器806與記錄媒體82耦接，以及DSV和合并碼產生 器808與多任務器802以及數據緩沖器806耦接。在交叉交錯理德-所羅門編碼器(未圖標)編碼之后，多任務器802接收 來源數據Ds以及來源替換編碼字符Dr，并且根據由DSV和合并碼產生器808 獲得的轉換信號sadpt在這兩者間選擇數據Ds， 。 EFM調制器8(M接收并編碼 數據Ds'獲得調制信道位Dm，接著傳遞到數據緩沖器806用以數據儲存，以 及DSV和合并碼產生器808用以決定DSV和合并碼DMERGE。合并碼DMERGE 插入到信道位Dm和同步化樣式間用以形成調制信道位Dm，調制信道位Dm 符合圖3的EFM調制。DSV和合并碼產生器808根據數字總和數值DSV和 合并碼dmerge產生轉換信號Sadpt，用以從來源數據Ds和來源替換編碼字符 Dr間選擇數據Ds'。來源數據轉換器800提供來源替換編碼字符Dj吏EFM 調制器804在EFM調制之后，調制位的數字總和數值DSV減低。來源替換 編碼字符Dr和來源數據Ds為不同值，并且使得來源數據Ds可以由執行錯誤修正回復原來的值。DSV和合并碼產生器808可以根據圖5、圖6、和圖7實現。來源替換編 碼字符Dr可以為預定的固定數據DpRED，或者根據目前的信道位Dm而改變。固定數據DPRED可以為一數據字節，其可以在EFM調制后產生信道位"001xxxxxxxxl00"。圖9結合圖8的記錄系統，顯示本發明實施例的DSV 保護的方法。信道幀卯包括同步化樣式900、合并碼902、字符904、合并碼 906、字符卯8、合并碼910、字符912、合并碼914、字符916、和合并碼918。 在決定使用來源數據替換執行DSV保護之后，相對應于字符908的來源 數據Ds由來源替換編碼字符Dr替換，使得調制序列的DSV在替換后減低。
權利要求
1. 一種數字總和數值保護的方法，其在EFM編碼系統中執行產生記錄到一記錄媒體的信道幀，其特征在于，該方法包括調制來源數據到該信道幀，該信道幀具有一預定數量的信道位；根據該信道位，決定合并碼和數字總和數值；以及根據該數字總和數值和該合并碼，改變該預定數量的信道位。
2. 根據權利要求1中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該 改變該預定數量的信道位的步驟包括在該信道幀的尾端插入或移除一個信 道位。
3. 根據權利要求1中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該 改變該預定數量的信道位的步驟包括如果該數字總和數值超過一數字總和 數值臨界值時，改變該信道位的預定數量。
4. 根據權利要求1中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該 改變該預定數量的信道位的步驟包括如果根據該信道位確定該合并碼只有 一種可能性時，改變該信道位的預定數量。
5. —種數字總和數值保護的方法，其在EFM編碼系統中執行，其特征在于，該方法包括調制來源數據獲得多個信道位；根據該信道位，決定一第一合并碼和數字總和數值；以及 根據該數字總和數值和該第一合并碼，改變該來源數據，以決定一第二 合并碼，其中該改變的來源數據能夠通過錯誤修正碼譯碼而復原。
6. 根據權利要求5中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該 改變該來源數據的步驟包括在該來源數據中置換一編碼字符。
7. 根據權利要求6中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該置換的編碼字符是根據該信道位而改變。
8.根據權利要求6中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該 置換的編碼字符是固定的編碼字符。
9. 根據權利要求5中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該改變該來源數據的步驟包括如果該數字總和數值超過一數字總和數值臨界 值，改變該來源數據。
10. 根據權利要求5中所述的數字總和數值保護的方法，其特征在于，該改變該來源數據的步驟包括如果根據信道位確定該第一合并碼只有一種可 能性時，改變該來源數據。
11. 一種EFM編碼器，用于執行數字總和數值保護，來產生記錄到一記錄媒體的信道幀，其特征在于，該編碼器包括一調制器，調制來源數據到該信道幀，該信道幀具有一預定數量的信道位；一合并碼和數字總和數值產生器，耦接到該調制器，根據該信道位，決定合并碼和數字總和數值；以及一合并碼轉換器，耦接到該合并碼和數字總和數值產生器，根據該數字 總和數值和該合并碼，改變該預定數量的信道位。
12. 根據權利要求ll中所述的EFM編碼器，其特征在于，該合并碼轉換 器在該信道幀的尾端插入或移除一個信道位。
13. 根據權利要求ll中所述的EFM編碼器，其特征在于，如果該數字總 和數值超過一臨界數位總和數值時，該合并碼轉換器改變該信道位的該預定 數量。
14. 根據權利要求ll中所述的EFM編碼器，其特征在于，如果根據該信 道位確定該合并碼只有一種可能性時，該合并碼轉換器改變該信道位的該預 定數量。
15. —種EFM編碼器，用于執行數字總和數值保護，其特征在于，該編 碼器包括一調制器，調制來源數據獲得多個信道位；一合并碼和數字總和數值產生器，耦接到該調制器，根據該信道位，決定一第一合并碼和數字總和數值；以及一來源數據轉換器，耦接到該合并碼和數字總和數值產生器，根據該數 字總和數值和該第一合并碼，改變該來源數據，以決定一第二合并碼，其中 該改變的來源數據能夠通過錯誤修正碼譯碼而復原。
16. 根據權利要求15中所述的EFM編碼器，其特征在于，該來源數據轉 換器為一多任務器，用以根據該第一合并碼和數字總和數值選擇在該來源數 據中的一置換編碼字符。
17. 根據權利要求16中所述的EFM編碼器，其特征在于，該置換編碼字符是根據該信道位而改變。
18. 根據權利要求16中所述的EFM編碼器，其特征在于，該置換編碼字符是固定的編碼字符。
19. 根據權利要求15中所述的EFM編碼器，其特征在于，如果該數字總和數值超過一數字總和數值臨界值時，該來源數據轉換器改變該來源數據。
20. 根據權利要求15中所述的EFM編碼器，其特征在于，如果根據信道位決定該第一合并碼只有一種可能性時，該來源數據轉換器改變該來源數據。
全文摘要
本發明提供一種執行數字總和數值(Digital Sum Value，DSV)保護的方法，該方法用于EFM(Eight-to-Fourteen Modulation，八對十四)編碼系統來產生記錄到一記錄媒體的信道幀，包括調制來源數據用以產生具有一預定數量信道位(channel bit)的信道幀，根據上述信道位，決定合并碼(merging bit)和數字總和數值，以及根據數字總和數值和合并碼，改變預定數量的信道位。本發明可以對數字總和數值進行保護，使其不超過連續長度限制，這樣可以減少干擾信號，并提高光驅記錄數據的可讀性。
文檔編號G11B7/00GK101221775SQ20071010547
公開日2008年7月16日 申請日期2007年5月31日 優先權日2007年1月8日
發明者曾維祥, 洪仕達, 陳新正 申請人:聯發科技股份有限公司