使用周期性變化的符號映射對數據施加調制約束的技術的制作方法

專利名稱：使用周期性變化的符號映射對數據施加調制約束的技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對數據施加調制約束以刪除易于產生閱讀錯誤的數據模式(pattern)的技術，更具體地說，涉及一種用于確保特定禁止的符號不周期性地出現的技術。
背景技術：
盤驅動器可以將數據比特寫到諸如磁性硬盤的數據存儲盤上。盤驅動器還可以讀出已經被存儲在數據盤上的數據比特。很難將特定數據模式寫到盤上并且當回讀這種數據模式時其經常引起錯誤。連續零和連續一的長序列(例如40個連續的零)就是易于出錯的數據模式的例子。交替極性比特的長序列(010101010.....)是易出錯的數據模式的另一個例子。
因此，期望刪除在通道輸入數據中的易出錯模式。刪除易出錯模式確保檢測器的可靠操作和在盤驅動系統中的定時循環。一種刪除易出錯數據模式的方法是用不易引起錯誤的數據模式來替代那些易出錯模式。可以將替代符號存儲在存儲器中的查詢表中。但是因為查詢表需要大量的存儲器，所以它們不適合用于對帶有大量比特的數據模式執行替換。
許多盤驅動器具有使用調制代碼來刪除易出錯數據模式的調制編碼器。調制編碼器將全局和/或交錯(interleave)的約束施加于數據以刪除特定數據模式。在1/(1+D2)預編碼器的輸入處的全局G約束禁止帶有多于G個連續零的數據模式。在1/(1+D2)預編碼器的輸入處的交錯I約束禁止帶有以偶或奇交錯的多于I個連續零的數據模式。
已經在磁和光數據存儲中廣泛地使用也被稱為約束代碼的調制代碼來刪除記錄和再現數字數據的過程所不期望的序列。在實際中使用各種類別的調制代碼。例如，使用諸如-1/2 RLL(2，7)等級和-2/3 RLL(1，7)等級代碼的運行長度受限RLL(d，k)約束代碼的峰值檢測系統已經在低規范化(normalized)線性密度的數字磁存儲中處于統治地位。
在中度規范化線性密度，將部分響應最大似然性(PRML)檢測通道引入到需要不同類型的約束代碼的數據存儲。被稱為PRML(G，I)代碼的這種類別的代碼方便了定時恢復和增益控制，并且限制了序列檢測器的路徑存儲器長度，從而解碼被延遲，但并不顯著地降低檢測器的性能。與1/(1+D2)預編碼器和噪聲預測最大似然性(NPML)通道結合使用PRML(G，I)代碼，其概括了PRML概念。
最近，已經引入了最大轉移運行(MTR)代碼，特別是MTR(j，k)和MTR(j，k，t)代碼，來為噪聲預測最大似然性通道提供編碼增益。通過以增加波特率為代價消除或降低在序列檢測器的輸出端處的主要錯誤事件的發生，并且通過實施時變的格子結構將j約束合并到檢測器中，與1/(1+D)預編碼器結合使用的MTR代碼提高了檢測器的性能。
使用調制代碼來減少錯誤發生的許多現有技術需要較長的等待時間。因此，期望提供一種替代的調制編碼技術，用于刪除易出錯數據模式并且減小等待時間。

發明內容
本發明提供一種技術，用于通過利用周期性改變的符號映射代替特定禁止的易出錯數據模式來將調制約束施加于數據。本發明的技術是倒置連接(concatenation)編碼方案的應用。
開始，使用基準(base)變換方法將在第一基準的用戶數據映射為第二基準的整數。第二基準的整數對應于符號。
隨后，執行周期性變化的符號映射，在此期間將基準變換期間所產生的禁止符號映射為允許的符號的期間。周期性變化的符號映射在多個階段中發生，并且被禁止的符號在每個階段中不同。在一些實施例中由預編碼器對結果數據進行處理。
根據本發明的一個實施例，將輸入數據分離為偶和奇交錯。對偶和奇交錯的子集執行基數(radix)變換以及隨后的符號替換。再將結果數據與分離比特重新合并。然后由預編碼器處理合并的數據。
根據本發明的另一個實施例，部分交錯器以達到結果數據的最好調制約束的方式在里德-所羅門(RS)數據符號組間中交錯RS奇偶符號。
通過考慮下面的詳細說明和附圖，本發明其他的目的、特征和優點將變得明顯，其中在所有的附圖中相同的附圖標記代表相同的特征。


圖1A-1B示出了兩種倒置連接方案，其中可以合并本發明的調制編碼技術；圖2A示出了根據本發明的實施例的概括技術，用于使用基準轉換和周期性變化的符號映射將調制約束施加于數據；圖2B示出了根據本發明的實施例的具體技術，用于使用基準轉換和周期性變化的符號映射將調制約束施加于數據；圖3A示出了根據本發明的實施例的另一個概括技術，用于使用基準轉換、周期性變化的符號映射、和預編碼將調制約束施加于數據；圖3B-3C示出了根據本發明的實施例的兩種具體技術，用于使用基準轉換、周期性變化的符號映射、和預編碼將調制約束施加于數據；圖4示出了根據本發明的實施例的技術，用于使用基準轉換、針對偶和奇交錯的符號替代、和預編碼將調制約束施加于數據；和圖5A-5B示出了根據本發明的實施例的、以達到結果數據的最佳調制約束的方式、在里德-所羅門數據符號的組間中交錯里德-所羅門奇偶符號的技術。
具體實施例方式
倒置連接是一種編碼技術，其使用在用于RS奇偶符號的對稱里德-所羅門(RS)編碼器和后RS調制編碼器之前的有效調制編碼器。具有有效預RS調制代碼的倒置連接架構可以使用較大的塊尺寸。因為用于這些有效代碼的調制解碼器跟隨RS解碼器，所以倒置連接架構不受錯誤傳播的影響。將從檢測器或內部奇偶解碼器來的軟信息方便地提供給ECC解碼器。
圖1A示出了以傳統的倒置連接方案級聯的內部奇偶編碼器的例子，該方案在里德-所羅門(RS)奇偶符號產生之前和之后將調制代碼插入到數據流。首先由第一調制編碼器模塊101編碼用戶數據。第一調制編碼器例如可以是在1/(1+D)預編碼器之前的非常有效的MTR(j，k，t)編碼器。然后由里德-所羅門編碼器102產生RS奇偶符號作為MTR編碼的數據流的函數。
由第二調制編碼器模塊103編碼RS編碼器102的輸出流。第二調制編碼器可以是例如在1/(1+D)預編碼器之前的、帶有強錯誤傳播特性的MTR(j，k，t)編碼器。多路復用器104將模塊103的輸出流附連到模塊101的調制編碼的用戶數據輸出。奇偶插入模塊105產生m個內部奇偶比特作為n個調制編碼的比特的函數，并且將它們插入到調制編碼的數據流中。模塊105的輸出流的內部奇偶代碼率是n/(n+m)。
圖1B示出了倒置連接架構的例子，其只在里德-所羅門(RS)奇偶符號的產生之前將調制代碼插入到數據流中。由模塊111中的調制編碼器編碼用戶數據。調制編碼器可以是例如在1/(1+D)預編碼器之前的非常有效的MTR(j，k，t)編碼器或在1/(1+D2)預編碼器之前的PRML(G，I)編碼器。里德-所羅門編碼器112產生RS奇偶符號作為編碼的數據流的函數。多路復用器113將模塊111的輸出流附連到RS編碼器112的編碼的數據輸出上。
奇偶交錯器模塊114將RS奇偶符號部分地交錯到從模塊111來的所約束的編碼符號流中。將根據圖5A-5B在下面詳細地描述部分交錯。將未約束的RS奇偶符號部分交錯于約束的符號流的深度依賴于具體的編碼方案，并且選擇該深度以達到對記錄通道輸入的可能的最佳約束。奇偶插入模塊115產生m個內部奇偶比特作為n個比特的函數，并且將內部奇偶比特插入到編碼的數據流中。由模塊115所產生的內部奇偶代碼率是n/(n+m)。
現在根據圖2A-2B、3A-3C和4來討論可以由調制編碼器101、103和111執行的本發明的調制編碼方案的例子。將首先描述圖2A-2B的實施例。
圖2A示出了根據本發明實施例的概要的方案200，用于使用周期性變化的符號映射來對數據執行調制編碼以達到高代碼率。方案200利用基準變換，然后周期性改變符號映射。
在步驟201，使用基準轉換技術，將在調制編碼器的輸入處的(n-1)-比特數字[ai]形式的用戶數據從第一基準轉換為第二基準L中的整數[bi]。在步驟202，使用布爾邏輯或查詢表，執行周期性變化的符號映射以將處于第二基準的結果符號映射為約束的s-比特符號[ci]。屬于這個類別的(n-1)/n率的代碼的存在條件是2n-1＝Ln/s，其中′s′是在[bi]2的每個符號中表示的比特的數量。
圖2B示出了圖2A的概要調制編碼實施例的具體例子。圖2B的調制編碼技術210通過在符號映射的步驟后使用帶有周期p的周期性改變的符號替代，來達到高代碼率。調制編碼技術210具有199/200比特的代碼率。
調制編碼器施加G＝26的全局約束和I＝22的交錯的約束。在沒有預編碼器的情況下，這些約束等效于將DC模式00...0和11...1和奈奎斯特模式0101...和1010...的最大長度限制到G+2，并且將象以偶數或奇數交錯的符號的連續的最大數量約束到I+1。可以將這些約束縮寫為PRML(G＝26，I＝22)。
應該理解根據圖2B(以及圖3B-3C和圖4)所描述的，與諸如全局G和交錯的I約束、基準L、以及在每個符號中的比特s的數量的具體參數相關使用的具體數值只是例子，并不試圖限制本發明的范圍。本領域的技術人員應該理解可以根據本發明的技術，使用許多其他數值用于這些參數。
在步驟211執行基數的轉換。美國專利6,236,340中描述了在基數轉換步驟211中可使用的基數轉換技術的例子，其內容通過參考合并于此。基數轉換僅僅是能夠根據本發明而被執行的基準轉換技術的一個例子。在這里的基數轉換的討論是說明性的，而不試圖限制本發明的范圍。
在基數轉換步驟211期間，將用戶數據的199-比特的字映射為基準991中的整數。由比特[a0]2到[a198]2在圖2B中表示199比特二進制整數。腳標2指示二進制，而腳標0-198是標識每個比特的索引i。基數轉換步驟211將每個199-比特二進制整數映射為具有20個符號的在基準991中的整數。在基準991整數中的每個符號具有991個可能的值。由符號[b0]2到[b19]2以二進制計數法來表示基準991的整數。腳標2指示二進制計數法，而腳標0-19是標識每個符號的索引i。
在基數轉換步驟211之后，執行兩個周期性變化的符號映射步驟212和213。符號映射步驟212通過使用函數f()映射模塊211產生的基準991整數[bi]2。在步驟211產生的整數[bi]2具有20個符號。可以由10個二進制比特來表示每個符號。符號映射步驟212分析在[bi]2整數中的每個10-比特符號。
步驟212將等于0x0x0x0x0x或1111111111的33個符號從基準991中的[bi]的所有可能符號的列表中除去，其中x等于任何二進制值(1或0)。基數轉換步驟211可以產生針對[bi]991整數的每個991基準比特的、991個可能的符號。10-比特二進制數字具有1024個可能的值。因此，存在991個可能的符號(1024-33＝991)保留用于[bi]2整數的10-比特二進制表示的符號的每一個。
如果[bi]2整數的10-比特二進制表示的符號的任何一個匹配于禁止符號中的一個，則在步驟212以不是被除去的33個符號之一的、并且不是可以在基數步驟211產生的991個可能的符號之一的另一個10-比特符號將其代替。這樣的映射是可能的，因為每個10-比特二進制代表的符號都具有1024個可能的符號，減去33個被除去的符號，等于991個可能的符號。將在步驟212產生的整數以[c0]2到[c19]2標記(腳標2指示二進制表示)。
因此，在步驟212執行的函數映射的符號范圍是通過將0x0x0x0x0x或1111111111類型的33個符號從所有10-比特符號的列表中除去而獲得的10-比特符號的依大小排列的991列表。最好選擇這個函數的特定映射，以最小化實施該函數的布爾電路的復雜性。下面的表1列出了在所有四個階段0-3中除去的33個符號。表1、列2列出了在階段0(即i mod 4＝0)期間在符號映射步驟212被除去的符號。
表1

步驟213對在步驟212產生的整數[ci]執行周期性改變的符號替換。根據[ci]2的哪個符號正在被考慮，步驟213在階段1-3期間執行隨時間變化的符號替換。
當可以將[ci]2的符號的索引i用4除盡時(即i mod 4＝0)時，階段0發生。在階段0期間，在步驟212代替所除去的符號，如上所述。當[ci]符號的索引是0，4，8，12，16，24等時，在步驟213期間，在階段0中不采取動作。用[d0]2到[d19]2將在步驟213產生的符號進行標記。
在階段1、2和3期間對于[ci]2符號在步驟213執行符號替換。在下面的表2中概括了在階段1-3期間在步驟213所執行的替換。注意在表2中x代表(x1，x2，x3，x4，x5)，而～代表布爾非。在階段1-3中的所有替換都與在階段0中所允許的符號的列表相關。因此，在階段0不執行替換。對于這個具體的實施例不需要預編碼操作。由三個映射g1(.)，g2(.)和g3(.)來將在步驟213執行的周期性變化的符號替換進行定性。
表2


每次在[ci]符號的索引i被4除而具有余數1(即i mod 4＝1)時，階段1都發生。例如，當[ci]符號的索引為1、5、9、13、17、25等時，階段1發生。在階段1期間，將在表2的第二行、第二列所示的符號用在表2的第三行、第二列的符號代替。該替換符號處于在步驟212中、在階段0期間所除去的符號(0x0x0x0x0x)集中。
每次在[ci]符號的索引i被4除而具有余數2(即i mod 4＝2)時，階段2都發生。例如，當[ci]符號的索引為2、6、10、14、18、26等時，階段2發生。在階段2期間，將在表2的第二行、第三列所示的符號用在表2的第三行、第三列的符號代替。該替換符號處于在步驟212中、在階段0期間所除去的符號(0x0x0x0x0x)集中。
每次在[ci]符號的索引i被4除而具有余數3(即i mod 4＝3)時，階段3都發生。例如，當[ci]符號的索引為3、7、11、15、18、27等時，階段3發生。在階段3期間，將在表2的第二行、第四列所示的符號用在表2的第三行、第四列的符號代替。該替換符號處于在步驟212中、在階段0期間所除去的符號(0x0x0x0x0x)集中。
圖2B的調制編碼技術具有n＝200、L＝991和s＝10的參數。將這些特定的參數稱為代碼1。變量n指在代碼字塊中的比特數量。變量L指基數變換步驟211所產生的整數[bi]的基準。變量s指在符號[bi]2、[ci]2和[di]2的每個中的比特數量。
在這個家族中的代碼具有尺寸為L＝2s/2(2s/2-1)-1的符號字母表，并且滿足約束G＝3s-4以及I＝5(s/2)-3，其中假設s為偶數，并且可以由4s將代碼字尺寸(n比特)除盡。雖然對這種類別的代碼沒有使用預編碼器，還是用等效全局G和交錯的I約束值將約束進行定性。換言之，在記錄通道輸入處的DC-和奈奎斯特模式的最大長度是G+2，并且在記錄通道輸入的奇或偶交錯中DC-模式的最大長度是I+1。還可以使用編碼器200來構造一個編碼器，其具有帶有參數n＝210、L＝991和s＝10代碼的209/210PRML(26，22)代碼率，雖然210不能被40除盡。在這種情況中，在階段(j mod 4)中，代碼字j的第一符號出現，從而在圖2B中每個代碼字的第一符號總出現在階段0。
圖3A示出了根據本發明的另外實施例的概括的方案300，用于使用周期性變化的符號映射來執行數據的調制編碼以達到高代碼率。編碼器300利用基準變換，隨后進行周期性變化的符號映射和預編碼。
在步驟301，執行基準變化技術以將第一基準中的用戶數據轉換為第二基準L中由[bi]表示的整數。在步驟302，執行周期性變化的符號映射以使用布爾邏輯或查詢表將結果基準L符號映射為被約束的s比特符號[ci]。
然后預編碼器303在步驟302之后編碼結果的約束符號。預編碼步驟刪除禁止的符號x1x1x1x1x1和1x1x1x1x1x。結果，在步驟302只執行兩個階段的符號映射以刪除禁止的符號0x0x0x0x0x和x0x0x0x0x0。
圖3B示出了圖3A的概括的調制編碼實施例的具體例子。調制編碼器310具有199/200比特的代碼率，并且用參數n＝200、L＝992和s＝10產生PRML(G＝18，I＝13)代碼。將這些參數稱為代碼2。
調制編碼器310的基數變換步驟311使用在編碼器輸入處的199比特字的基數基準992變換。步驟312執行在步驟311產生的[bi]符號的符號映射。步驟313對在步驟312產生的[ci]符號執行周期性變化的符號替換。步驟314對步驟313所產生的[di]符號執行1/(1+D2)預編碼。
下面的表3列出了在編碼器310的兩個階段的每一個中被除去的32個符號。通過等式i mod 2來表示2個階段。符號映射步驟312執行的符號映射f(.)的范圍，其是通過從所有1024個可能的10比特符號的列表中除去類型0x0x0x0x0x的32個符號所獲得的10比特符號的依大小排列的992列表。如果[bi]2的10比特符號任何一個等于0x0x0x0x0x，則將這些符號映射到不等于0x0x0x0x0x的另一個10比特符號。
10比特二進制數字具有1024個可能的符號。如果從1024個可能的符號中減去32個被除去的符號，則剩下992個可能的符號。每個[bi]992具有992個可能的符號。因此，存在足夠的剩余符號以將不符合約束0x0x0x0x0x的每個符號映射到不符合這個約束的、并且不是在基數變換步驟中產生的符號。最好選擇具體的映射f(.)以將實現f(.)的布爾電路的復雜性最小化。如可以從表3中看出的，符號映射步驟312在階段0中(即i mod 2＝0)施加約束。
表3

步驟313在階段1期間施加周期性改變的符號替換。下面的表4示出了由步驟313禁止的符號和用于替代所禁止的符號的符號。執行在表4中所示的符號替代，其中以替代符號[di]2代替在階段1中的禁止符號[ci]2。由映射g1(.)將周期性改變的符號替換進行定性。注意在表4中的x代表(x1，x2，x3，x4，x5)，而～代表布爾非。
表4

在階段1中的所有替換都與在階段0中的允許符號的列表相關，因此在階段0中不執行替換。在階段1中的替換符號處于步驟312處的階段0中被除去的符號(0x0x0x0x0x)集中。
對于帶有s＝10的這種類別代碼，最大可能碼率是209/210，這是因為2209＝99221并且2219＞99222。在這個家族中的代碼具有尺寸為L＝2s/2(2s/2-1)的符號字母表，并且滿足約束G＝2(s-1)和I＝3(s/2)-2，其中我們假設s為偶數并且代碼字尺寸(n比特)可以由2s除盡。雖然210不能被20除盡，但是還可以構造帶有參數n＝210、L＝992和s＝10代碼的碼率209/210PRML(G＝18，I＝13)代碼的、圖3A所示類型的調制編碼器。在這種情況中，代碼字j的第一符號出現在階段(j mod 2)中，從而在圖3B中每個代碼字的第一符號總出現在階段0中。
作為本發明的另一個實施例，在其他除去的符號之外，如果還除去在階段0中的符號1000000000和在階段1中的符號0000000001，則可以獲得帶有參數n＝200、L＝991和s＝10的碼率199/200PRML(G＝16，I＝13)代碼。這種代碼稱為代碼3。在圖3C中示出了的代碼3的調制編碼器320。在圖3C中的基數轉換步驟321執行將輸入數據的199比特塊基數轉換為基準991整數。將每個基準991整數表示為二進制符號[bi]2。符號映射步驟322和符號替代步驟323在兩個階段期間代替被禁止的符號。下面的表5列出了在i mod 2的兩個階段的每一個中被除去的33個符號[di]2。
表5

符號映射步驟322執行的符號映射f(.)的范圍是通過從所有10比特符號的列表中除去類型0x0x0x0x0x和1000000000的33個符號所獲得的10比特符號的從小到大排列的991列表。最好選擇特定的映射f(.)以將實現f(.)的布爾電路的復雜性最小化。如可以從表5中看出的，步驟322施加在階段0(即i mod 2＝0)中所需要的約束。
為了在階段1期間施加所需要的約束，在步驟323執行周期性改變的符號替換。下面的表6示出了步驟323執行的周期性改變的符號替換。注意在表6中的x代表(x1，x2，x3，x4，x5)，而～代表布爾非。由圖3C中的映射g1(.)將在步驟323執行的符號替換進行定性。
表6

所有在階段1中的替換都與在階段0中所允許的符號的列表相關，因此在步驟323的階段0中不執行替換。對于帶有s＝10的這種類別代碼，最大碼率是209/210，這是因為2209＝99121并且2219＞99122。在這個家族中的代碼具有尺寸為L＝2s/2(2s/2-1)-1的符號字母表，并且滿足約束G＝2(s-1)-2和I＝3(s/2)-2，其中假設s為偶數并且代碼字尺寸(n比特)可以被2s除盡。雖然210不能被20除盡，但是還可以構造帶有參數n＝210、L＝991和s＝10代碼的碼率209/210PRML(16，13)代碼。在這種情況中，在階段(j mod 2)中代碼字j的第一符號出現，從而在圖3C中每個代碼字的第一符號總出現在階段0中。
未平衡的交錯的代碼是具有固定尺寸、周期性變化的符號字母表的代碼的子類，并且可以由基于帶有約束數據的交錯非約束輸入數據的簡單編碼/解碼結構來實現。在這種類別中的代碼具有尺寸為L＝2s/2(2s/2-1)的符號字母表，并且滿足約束G＝2(s-1)和I＝3(s/2)-2，其中假設s為偶數并且代碼字尺寸(n比特)可以被2s除盡。
圖4示出了簡化的碼率199/200調制編碼器400，其現在被視為不平衡的交錯的代碼。調制編碼器400是代碼2的交替編碼結構。對于帶有s＝10的代碼2，應用下面參數值L＝992、G＝18和I＝13。還可以將調制編碼器400應用于其他代碼。
參照圖4，在步驟401以特定的方式解多路復用199比特輸入字420。通過從偶數編號的符號提取偶數編號的比特和從奇數編號的符號提取奇數編號的比特來執行解多路復用，以產生99比特的字[ai]。從10個偶數編號的符號提取五個偶數比特，從第一個9奇數編號的符號提取5個奇數比特，并且從第十個奇數編號的符號提取4比特以產生[ai]的99比特。將[ai]的99個提取的比特示出作為在字420中的沒有X的空方框。從原始的199比特字刪除字420的剩余的100比特，如有X的方框所示，然后在步驟404將其再組合，如下所述。
將在用戶數據的字中的第一符號通常考慮作為第0個符號，從而是偶數編號的符號。下一個符號是奇，在此后的符號為偶，等等。而將在符號中的第一個比特通常稱為第0個比特，從而是偶比特。在符號中的第二個比特是奇，在此后的比特為偶，等等。
在基數轉換步驟402將99比特的字[ai]編碼為(約束的數據的)100比特字。在步驟402，將在編碼器[ai]的輸入處的99比特數字轉換為基數31整數表示[bi]。在[ai]整數中的i索引(0-98)與[ai]的99比特對應。在[bi]整數中的索引i(0-19)與[bi]的二十個符號對應。可以由5個比特來表示[bi]的每一個符號。
在步驟403，替換操作代替[bi]中禁止的模式。替換操作403用替換模式11111(ci＝31)代替比特模式00000(bi＝0)，以產生具有20個符號[ci]的約束的整數，可以由5個二進制比特來表示每個符號。因為在步驟401從偶數編號的符號中提取偶數編號的比特并且從奇數編號的符號中提取奇數編號的比特，替換步驟403能夠刪除在輸入數據中的所有禁止的符號(x0x0x0x0x0和0x0x0x0x0x)，而不用執行在之前的實施例中所使用的多階段替換。
在替換步驟403后，在步驟404將從字420來的未約束的100比特和約束的符號[ci]多路復用在一起，以產生200比特字421，如圖4所示。然后在步驟405由1/(1+D2)預編碼器處理合并的200比特字。
根據本發明的另一個實施例，可以使用基于霍恩爾(Horner)規則的簡單和有效算法來實施在2s/2基準數字表示和(2s/2-1)基準數字表示之間的基數轉換。在美國專利6,236,340中討論了基于矩陣乘法的基數轉換算法。
對于s＝10，在編碼器方的對于代碼2的算法是基于使用在基準31算法中的19個連續的乘法和加法在基數轉換引擎的輸入處評估99比特整數數字的。因為根據等式(1)，在基準31算法中32＝31+1次的乘法等效于移動和加法，所以只需要在基準31算法中的19次加法以獲得二十個5比特的基準31數字。
x=Σj=019xj32j=((····(x1932+x18)32+····)32+x1)32+x0=Σj=019bj31j----(1)]]>可以由在其輸入帶有兩個5比特加數和1比特進位的、在其輸出帶有一個5比特31基準數字和1比特進位的2+3+4.....+20＝209個連續的5比特全加器來實現在編碼器中的基數轉換算法。可以使用布爾邏輯來實現用于5比特加法的計算單元，其中將11比特映射到6比特并且從等待時間的角度來優化邏輯電路。而且，可以將兩個或更多的加法匯總在一起并且針對延遲和門數量而進行優化。例如，通過布爾電路映射21比特到11比特來執行兩個5比特加法。
在解碼器方的算法是基于在使用基準31算法中的19個連續的乘和減的基數轉換引擎的輸入處評估100比特整數數字的。因為如等式(2)所示在基準32算法中31＝32-1的乘法等效于移位和減法，所以只需要在基準32算法中執行19次減法以獲得20個5比特的基準32數字。
x=Σj=019bj31j=((···(b1931+b18)31+···)31+b1)31+b0=Σj=019xj32j----(2)]]>在解碼器中的基數轉換算法可以通過2+3+4.....+20＝209個連續的5比特減法來實現。
在里德-所羅門(RS)編碼器的輸入處將之前所討論的PRML(G，I)代碼的三個家族的約束進行定性。在下面的表7中概括了這些代碼的代碼參數。如上所述，L表示在基數轉換步驟處產生的數字的基準，p是階段的號碼，G是全局約束，I是交錯的約束，而s是在每個符號中的二進制比特的數量。
表7

從總體系統的視角來說，在記錄通道的輸入處的約束是重要的。換言之，需要計算在記錄通道輸入處的DC和奈奎斯特模式的最大長度，和在記錄通道的奇或偶交錯中的DC模式的最大長度。可以通過研究在圖1B中所示的部分符號交錯器114的輸出處的序列的調制性質來確定這些參數。
應該選擇部分符號交錯的深度，從而在記錄通道輸入處的調制約束盡可能的嚴格(tight)。一種可以將在記錄通道輸入處的調制約束變嚴格的方法是通過在約束的RS數據符號之間散布未約束的RS奇偶符號，從而沒有任何兩個RS奇偶符號彼此相鄰。將參照圖5A和5B在下面說明這種技術的例子。
圖5A示出了已經為代碼1選擇的深度5的部分符號交錯方案，其中n表示RS代碼字的長度(以符號為單位)。圖5A示出了RS編碼器112所產生的代碼字和由部分符號交錯器114所產生的代碼字。其下面具有未畫陰影方框的比特是里德-所羅門(RS)數據符號，而其下面具有陰影方框的比特是RS奇偶符號。如在圖5A中所示，部分符號交錯器114在RS數據符號之間散布RS奇偶符號。由4個RS數據符號將每個RS奇偶符號與另一個RS奇偶符號分開。例如，由4個RS數據符號將RS奇偶符號n和n-5分開。
圖5B示出了已經從代碼2和代碼3中選擇的深度4的部分符號交錯方案。圖5B示出了由RS編碼器112產生的代碼字和由部分符號交錯器114產生的代碼字。其下面具有未畫陰影方框的比特是里德-所羅門(RS)數據符號，而其下面具有陰影方框的比特是RS奇偶符號。如在圖5B中所示，部分符號交錯器114在RS數據符號之間散布RS奇偶符號。由3個RS數據符號將每個RS奇偶符號與另一個RS奇偶符號分開。例如，由3個RS數據符號將RS奇偶符號n和n-4分開。
下面的表8概括了對于代碼1、代碼2和代碼3遵從部分符號交錯和內奇偶比特插入的調制約束，其中假設內奇偶代碼是碼率100/102代碼。
表8

雖然參照其具體實施例在這里已經說明了本發明，但是在本發明中還試圖提供修改、各種改變、和替換的自由。在一些例子中，只要不偏離本發明所述的范圍，可以采用本發明的特征而不必相應使用其他特征。因此，只要不偏離本發明的本質范圍和精神，可以進行許多改進以適應所公開的具體的配置或方法。本發明并不限于所公開的具體實施例，而本發明應該包括落在權利要求的范圍內的所有實施例和等效物。
權利要求
1.一種用于對數據施加調制約束的方法，該方法包括使用基準轉換技術將數據的字從第一基準轉換為在第二基準中的整數，其中所述整數包括多個符號；以及對與被除去的符號匹配的整數中的符號執行周期性變化的符號映射。
2.根據權利要求1所述的方法，其中使用基準轉換技術將數據的字從第一基準轉換為第二基準還包括執行基數轉換以將數據的字從第一基準轉換為第二基準。
3.根據權利要求1所述的方法，其中執行周期性變化的符號映射還包括如果在第一階段期間，在所述整數中的一個符號與第一禁止的符號匹配，則用第一替代符號代替那個符號。
4.根據權利要求3所述的方法，其中執行周期性變化的符號映射還包括如果在第二階段期間，在所述整數中的一個符號與第二禁止的符號匹配，則用第二替代符號代替那個符號。
5.根據權利要求4所述的方法，其中執行周期性變化的符號映射還包括如果在第三階段期間，在所述整數中的一個符號與第三禁止的符號匹配，則用第三替代符號代替那個符號。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括使用1(1+D2)預編碼器來預編碼所述整數。
7.根據權利要求1所述的方法，其中在倒置連接方案中執行用于對數據施加調制約束的方法。
8.根據權利要求7所述的方法，還包括使用里德-所羅門RS編碼器來產生RS奇偶符號；以及在所述整數的符號集之間散布RS奇偶符號，從而由至少4個整數符號將每個RS奇偶符號分開。
9.根據權利要求7所述的方法，還包括使用里德-所羅門RS編碼器來產生RS奇偶符號；以及在所述整數的符號集之間散布RS奇偶符號，從而由至少3個整數符號將每個RS奇偶符號分開。
10.一種用于對數據施加調制約束的方法，該方法包括從在數據字中的偶數編號的符號中提取偶數編號的比特并且從在數據字中的奇數編號的符號中提取奇數編號的比特以產生數據塊；使用基準轉換技術將數據塊從第一基準轉換為在第二基準中的第一整數；由替換符號來替換在第一整數中與禁止的符號匹配的符號，以產生第二整數；以及使用從數據字中的奇數編號的符號來的偶數編號的比特和從偶數編號的符號來的奇數編號的比特與第二整數中的比特進行交錯。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括使用1(1+D2)預編碼器來預編碼所述整數。
12.根據權利要求10所述的方法，其中使用基準轉換技術將數據塊從第一基準轉換為在第二基準中的第一整數還包括執行基數轉換以將第一整數從第一基準轉換為第二基準。
13.根據權利要求10所述的方法，其中用替換符號來替換在第一整數中與禁止的符號相匹配的符號以產生第二整數還包括用具有s/2個連續一的符號替換在第一整數中具有s/2個連續零的符號，其中s是在數據字的每個符號中的比特數量。
14.一種盤驅動系統，包括包括調制編碼器的盤驅動器控制器芯片組，其中所述調制編碼器使用基準轉換技術從第一基準將數據字轉換為在第二基準中的整數，并且對與被除去的符號匹配的整數中的符號執行周期性變化的符號映射。
15.根據權利要求14所述的盤驅動系統，其中所述盤驅動控制器芯片組還包括1(1+D2)預編碼器。
16.根據權利要求14所述的盤驅動系統，其中所述盤驅動控制器芯片組還包括被耦合到所述調制編碼器的輸出的、并且產生奇偶符號的里德-所羅門糾錯編碼器，和在整數的符號組之間散布奇偶符號從而由至少3個整數符號將每個奇偶符號分開的多路復用器。
17.根據權利要求16所述的盤驅動系統，其中由至少4個整數符號將每個奇偶符號分開。
18.根據權利要求14所述的盤驅動系統，其中所述調制編碼器執行基數轉換以將數據字從第一基準轉換為第二基準。
19.根據權利要求14所述的盤驅動系統，其中所述調制編碼器在第一階段期間用第一替換符號來替換在整數中與第一禁止的符號匹配的符號。
20.根據權利要求15所述的盤驅動系統，其中所述調制編碼器在第二階段期間用第二替換符號來替換在整數中與第二禁止的符號匹配的符號。
21.根據權利要求16所述的盤驅動系統，其中所述調制編碼器在第三階段期間用第三替換符號來替換在整數中與第三禁止的符號匹配的符號。
22.一種盤驅動系統，包括包括調制編碼器的盤驅動器控制器芯片組，其中所述調制編碼器從數據字中的奇數編號的符號中提取奇數編號的比特并且從偶數編號的符號中提取偶數編號的比特以產生數據塊，其中所述調制編碼器使用基準轉換技術將數據塊從第一基準轉換為在第二基準中的第一整數，其中所述調制編碼器用替換符號來替換在第一整數中與禁止的符號相匹配的符號以產生第二整數，并且其中所述調制編碼器用數據字中的奇數編號的符號的偶數編號的比特和偶數編號的符號的奇數編號的比特與第二整數中的比特進行交錯以產生約束的數據字。
23.根據權利要求22所述的盤驅動系統，其中所述盤驅動控制器芯片組還包括1(1+D2)預編碼器。
24.根據權利要求22所述的盤驅動系統，其中所述盤驅動控制器芯片組還包括被耦合到所述調制編碼器的輸出的、并且產生奇偶符號的里德-所羅門糾錯編碼器，和在整數的符號組之間散布奇偶符號從而由至少3個整數符號將每個奇偶符號分開的多路復用器。
25.根據權利要求22所述的盤驅動系統，其中調制編碼器使用基數變換將數據塊從第一基準轉換為在第二基準中的第一整數。
全文摘要
本發明提供了一種技術，用于通過使用周期性變換的符號映射而對數據施加調制約束，以代替某些禁止的易于出錯的數據模式。開始，使用基準轉換技術將在第一基準中的用戶數據映射為第二基準的整數。在第二基準中的整數與符號對應。隨后，在將基準轉換映射到允許的符號期間所產生禁止的符號期間，執行周期性變化的符號映射。在多個階段中發生周期性變化的符號映射，并且所禁止的符號在每個階段中不同。由在一些實施例中的預編碼器來處理結果數據。
文檔編號H03M13/00GK1808610SQ20051012698
公開日2006年7月26日 申請日期2005年11月29日 優先權日2004年12月1日
發明者羅伊·D·西德西揚, 伊萬蓋洛斯·S·埃勒夫塞里奧, 理查德·L·加爾布雷思, 托馬斯·米特爾霍爾澤, 特拉維斯·奧恩寧 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司