專利名稱：記錄介質、數字調制/解調裝置和數字調制/解調方法
技術領域：
本發明涉及一種關于二進位數據的數據調制方法及其裝置，尤其涉及一種關于用于記錄到記錄介質上的游程長度受限編碼的調制方法和裝置。
背景技術：
為傳送數字數據流，數字數據流必須調制成適合于記錄裝置的通信電路或傳送通路(信道)傳送的信號。
各種調制方法也已經提出，其主要目的在于在記錄和重放裝置中獲得高記錄密度。
圖10是一種典型的調制/解調裝置的框圖，它首先通過一個編碼變換器將要記錄到記錄介質上所輸入的數據字變換成碼字，然后通過一個NRZI(不歸零反相)調制器將碼字序列調制成信道信號，并將產生的信道信號輸出給記錄/重放裝置的記錄磁頭。
圖11表示了一個調制數據流的例子。注意是將4位輸入的數據字變換成8位碼字序列，然后如圖所示被調制成NRZI-調制的信道信號。
由于考慮到信道頻率特性和磁頭軌跡控制，所以要限制NRZI信號波形的反向間隔(HIGH或LOW信號狀態持續的周期)，而且DC(直流)分量(HIGH信號狀態周期的累積與LOW信號狀態周期的累積的差)必須低。這表明當將輸入數據字變換成碼字時，所得到碼字的反向間隔必須恒定保持在預定范圍內。由于在碼字中這樣限制了反向間隔，即限制了相同位值的位的運行長度，所以，稱這種碼為“游程長度受限”(RLL)碼。
表示RLL碼屬性的一種方法是(d，k)約束。(d，k)約束定義了碼字的運行長度限度，其中約束d和約束k是兩個1之間許可的連續0的最小值和最大值。(d，k)必須滿足既在各個碼字內又在兩個或更多連續碼字的合并之中。
為得到滿足這些約束的碼字序列，已有技術的數據編碼器按照圖12的流程所示的和以下說明的程序調制數據。
首先，每一個輸入數據字根據一個預定變換表變換成相應的碼字(步驟S300)。
如果在碼字邏輯乘積中不滿足(d，k)約束，則進行Tmin和Tmax控制(步驟S301和S302)。注意Tmin控制用作碼字重寫部分的處理以滿足約束d，Tmax控制用作碼字重寫部分的處理以滿足約束k。
然后重寫碼字的某些部分以使信道信號的DC分量最小(下稱“DC控制”)(步驟S303)。注意信道信號的DC分量是在整個信號中數值1位的總數與數值0位的總數之差(下稱數字總和值(DSV))。DC分量關于采用積分檢測的光記錄/重放裝置或磁記錄/重放裝置必須很低，以穩定識別記錄信號的1和0。
下面更詳細地說明這種采用輸入數據流的工作情況。
在這個例子中假設4位輸入數據字變換成滿足(2，11)約束標準的7位碼字，而且連續的數據字被數值為1的歸并位分開。將圖13所示的8-15變換表作為步驟S300所參照的具體的變換表。注意在圖13中，星號(*)表示或是數值0或是數值1的位。這樣，就用滿足這個(2，11)約束的19個碼字{0000000 0000001 0000010 0000100 0001000 0001001 00100000010001 0010010 0100000 0100001 0100010 0100100 1000000 10000011000010 1000100 1001000 1001001}編碼16個由選擇用來分別編碼數據字0000，0001和1000的碼字對(0000000，0001000)，(0000001，0001001)，和(1000000，1001000)表示的數據字。更具體地講，假設在圖13中與數據字0000，0001和1000相對應的碼字中的*位的數值是0或1。假設例如順序輸入數據字6、C、7和0(十六進位法)作為輸入數據。將這些數據字根據圖13的變換表變換成四個字的碼字序列(步驟S300)0010001 1000100 0010000 000*000如果在碼字間插入0歸并位而將這些碼字相連，則所產生的位序列是0010001
1000100
0010000
000*000而且其中第一和第二碼字相連的位序列1
1違反所采用的(2，11)約束標準的約束d。故需要Tmin控制。
用于Tmin控制的規則是
如果(xxxxx001
100xxxx)→(xxxxx000[1]000xxxx)，其中x是0或是1。更具體地講，如果所產生的碼字的位序列是(xxxxx001
100xxxx)，則將位序列變換成(xxxxx000[1]000xxxx)。
這樣，在Tmin控制之后上述碼字序列的位序列為0010000[1]0000100
0010000
000*000(步驟S301)。當使用1的歸并位這樣重寫這種碼字序列的第一和第二碼字的部分的時候，由于歸并位是1，所以，能夠將這種碼字序列復原到原始碼字序列，即解調該碼字序列。
如果在Tmin控制之后，在碼字序列的第四碼字中的*位(10000
000*000)是0，則會違反(2，11)約束標準的約束k。因此，進行Tmax控制以將*位設為1(步驟S302)。因此，在Tmax控制之后，碼字序列的位序列是0010000[1]0000100
0010000
0001000(步驟S302)。當在上述序列第二歸并位為0時，作為具體編碼的結果其數值為1。然后，當在解調過程中確定這個歸并位經Tmin控制設為1，解調器要將兩個相鄰位變換成1。但是所得到的序列違反約束k，因此，由經過Tmin控制設為1而能夠識別歸并位。因此不管這個第二歸并位是0還是1，都能正確解調該位序列。關于第二歸并位0和1的NRZI調制信道位序列分別是0011111000001111110000000001111和0011111000001110001111111110000因此，可以選擇任何一個序列并實現DC控制。如果能夠將碼字序列中的*位設為0而不違反約束k，則這個*位能夠選擇關于DC控制為最佳的值(步驟S303)。
按照日本專利公開S61-84124(1986-84124)(對應于1988年3月1日授與S.Tanaka的4,728,929號美國專利)這樣記載的一般數據編碼器就是這樣根據預定的變換表采用一些碼字對輸入數據字序列中的一些數據字進行編碼，并選擇特定的碼字用于避免違反約束k。
總之，最好將信道信號的最小反向間隔設置的盡可能地長，以作為增加記錄密度或限帶寬傳送通路的傳送容量的一種手段。此外，最好將信道信號的最大反向間隔設置得盡可能地短，以作為穩定用于調節重放信道信號的傳輸或記入的時鐘的一種手段。為了能將信道信號傳輸或記錄到DC穩定性差的傳輸通路或記錄/重放系統，最好還要通過抑制包括信道信號信息這樣的DC分量來消除對DC重放的需要。
但是，上述的一般方法采用1-位歸并位插在7位碼字之間，所以，產生一個1/8冗余信號并等效縮短了信道信號的最小反向間隔。能夠將8位數據字變換成由1位歸并位相連的14位碼字，以實現與上述相同的約束d。在這種情況下，冗余位是1/15，最小反向間隔長度在量上等效于在冗余位中的下降。但是，當如上所述進行Tmax控制時，可能的最好約束標準是(2，17)。
發明的公開因此，本發明的一個目的是提供一種有效的數字調制/解調方法及其裝置，和由此記錄的記錄介質，這是通過減少冗余位和有效進行Tmax控制來實現的。
本發明的第二個目的是提供一種能夠抑制信道信號的DC分量的數字調制/解調方法及其裝置，和一種由其記錄的記錄介質。
本發明的第三個目的是提供一種用于重放由本發明的數字調制方法調制的信道信號的方法和裝置。
為實現上述目的，根據本發明制造的產品包括一個能夠使用具有其中含有重放機能夠讀取的碼字的介質的重放機，在所說的制造的產品中的所說重放機能夠讀取的碼字包括坑和坑之間的坑間隔，每個坑具有大于d個位和小于k個位的長度，每個坑間隔具有大于d個位和小于k個位的長度，所說的坑和坑間隔確定如下(a)將原始數字數據分成數據字，每個數據字具有m個位長度；(b)將所說的數據字變換長度為n個位的碼字，只要n大于m；而且當碼字包括兩個數值為1的位的時候，插入所說的兩個數值為1的位之間的數值為0的連續位的直線排列具有大于d位和小于k位的長度；(c)將所說的碼字與插入所說碼字的一位歸并位相連，一般將所說的歸并位選作具有0數值的位。
(d)將所說的歸并位選作具有1數值的位，這是在這樣的情況下，即
(i)在歸并位兩側的相鄰位是1，而且在這種情況下，所說相鄰位還變為0；(ii)在歸并位前面的碼字隨后的p個位和在歸并位后面的碼字居前的Q個位都是0的時候，只要P+Q≥K，和在這種情況下，所說的P個位和Q個位至少其中之一具有位順序(00000)，而且所說的位序列(00000)變為(00100)；和(e)將相連的碼字的位序列變換成NRZI位順序。
根據本發明，用于將原始數字數據調制成NRZI位序列的數字調制方法，包括的步驟有(a)將所說的原始數字數據分成數據字，每個數據字具有m個位長度；(b)將所說的數據字變換成碼字，每個碼字具有n個位長度，只要n大于m；而且當一個碼字包括兩個數值為1的位的時候，插入所說的兩個數值為1的位之間的數值為0的連續位的直線排列具有大于d個位和小于k個位的長度；(c)將所說的碼字與插入所說碼字之間的一位歸并位相連，通常將所說的歸并位選為具有0值的位；(d)將所說的歸并位選為具有1值的位，這是在這種情況下，即(i)在歸并位兩側的相鄰位為1，而且在這種情況下，所說的相鄰位還變為0；(ii)當歸并位前面的碼字的隨后P個位和歸并位后面的碼字的居前Q個位都為0的時候，只要P+Q≥K，而且在這種情況下，所說的P個位和Q個位至少其中之一具有一個(00000)位序列，所說的位序列(00000)變為(00100)；和(e)將相連的碼字的位序列變換成所說的NRZI位序列。
根據本發明，用于將一個原始數字數據調制成一個NRZI位序列的一種數字調制裝置包括用于將m個位長度的數據字變換成長度為n個位的碼字的變換裝置，只要n大于m；而且當一個碼字包括兩個數值為1的位的時候，插入所說的兩個數值為1的位之間的0值的連續位的直線排列具有大于d個位并小于k個位的長度；用于將所說的碼字與插入所說碼字之間的一位歸并位相連的連接裝置，通常將所說的歸并位選為0值位；第一選擇裝置，用于在歸并位兩側的相鄰位為1時將所說的歸并位選為1值位，而且在這種情況下，所說的相鄰位還變為0；第二選擇裝置，用于在歸并位前面的碼字隨后的P個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位都為0并只要P+Q≥K的時候，將所說的歸并位選為1值位，而在這種情況下，所說的P個位和Q個位至少其中之一具有一個(00000)位序列，而且所說的位序列(00000)變為(00100)；和變換裝置，用于將連續的碼字的位序列變換成所說的NRZI位序列。
根據本發明，一種用于將NRZI位序列解調成原始數字數據的數字解調方法包括的步驟是(a)將所說的NRZI位序列解調成含有多個碼字的代碼位序列，在這些碼字的每一個連接點都插入一個歸并位；(b)檢測一個歸并位；(c)當歸并位是1的時候，將歸并位兩側的相鄰位變成1，同時，在歸并位兩側的三個連續位是0；(d)當滿足下列條件(i)、(ii)和(iii)的時候，在歸并位兩側的第三個位變為0；(i)歸并位是1；(ii)在歸并位一側的第三個位是1；和(iii)歸并位的另一側具有不同于預定的位組合格式的組合格式；從而導致歸并位前面的碼字隨后的P個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位都是0，只要P+Q≥K，(e)分隔碼字以具有n個位的長度；(f)將所說的碼字復原成數據字，每個數據字具有m個位的長度。
根據本發明，一種用于將NRZI位序列解調成原始數字數據的數字解調裝置包括解調裝置，用于將所說的NRZI位序列解調成含有許多碼字的代碼位序列，在這些碼字的每一個連接點插入一個歸并位；檢測裝置，用于檢測一個歸并位；改變裝置，用于當歸并位是1的時候將歸并位兩側的相鄰位變為1，同時，歸并位兩側的三個連續位是0，改變裝置，用于當滿足下列條件(i)、(ii)和(iii)的時候，將歸并位兩側的第三位變為0；(i)歸并位是1，(ii)在歸并位一側的第三位是1；和(iii)在歸并位的另一側具有不同于預定位組合格式的組合格式；導致歸并位前面的碼字隨后的P個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位都是0，只要P+Q≥K，分隔裝置，用于將碼字分隔成具有n個位的長度；和復原裝置，用于將所說的碼字復原成數據字，每個數據字具有m個位的長度，只要n大于m。
根據優選實施例，d的值是2，k的值是10、11和12中的任何一個，m的值是8，n的值是14，P和Q的每一個的值是8或更小。
還有，根據優選實施例，當歸并位的一側具有一個1001001位序列而其另一側具有預定的位序列的時候，在(iii)的情況下，還可將歸并位選擇具有1的位值。
根據優選實施例，預定位序列是(00000)。
在運行中，如果在代表要記錄的數據字的碼字之間插入的歸并位(一位)違反了約束d或k，則要改變歸并位和與歸并位相鄰的一側或兩側的部分碼字，以消除任何對約束的違反。
通過Tmax控制消除違反約束k而改變的部分碼字序列所產生的位組合格式是不會作為Tmin控制改變部分碼字序列以消除違反約束d的結果出現的位組合格式。因此，能夠識別碼字序列是否改變以消除對約束d或對約束k的違反。
根據優選實施例，將8位數據字變換成14位碼字，約束d被限定為2，約束k被限定為11。可以進一步抑制信道信號的DC分量。
為DC分量控制而對碼字序列所作的任何改變與為其它目的而對碼字序列所作的改變能夠很容易地被識別。
根據本發明的數字解調方法和數字解調裝置，在為Tmin控制、Tmax控制、或DC分量控制所產生的信道信號中所進行的改變之間可以很容易地進行識別，而且進行了這樣改變的碼字在所說的改變進行之前可以可靠地復原為原始碼字。
因此，碼字還能夠可靠地復原為原始的數據字。
本申請基于1995年4月14日申請的7-89728號日本專利申請，其整個內容都作為參考。附圖簡述通過下面的詳細說明和附圖能夠更加完整地理解本發明。
圖1是根據本發明第一個實施例的數字調制裝置的框圖；圖2和3是表示在第一個實施例中用于將數據字變換成碼字的變換表的一個例子的表；圖4是第一個實施例的Tmin控制操作和作為Tmin控制結果而形成在記錄介質上的標記和空隔的原理性表示；圖5是對第一個實施例的Tmax控制操作和作為Tmax控制結果而形成在記錄介質上的標記和空隔的原理性說明；圖6是圖1所示的置入處理器的線路圖；圖7是用于描述按照本發明第一個實施例的數字調制裝置操作的流程圖；圖8是按照本發明的數字解調裝置的框圖；圖9是用于描述按照本發明的數字解調方法執行的流程圖；圖10是現有技術典型的調制/解調裝置的框圖；圖11是用于說明現有技術數字調制裝置運行的信號圖；圖12是用于描述現有技術數據調制裝置運行的流程圖；圖13是現有技術的數據調制裝置將數據字變換成碼字所用的4-8數據變換表。
優選實施例的詳細說明下面參照附圖詳細說明本發明的優選實施例。注意下面描述的數字調制裝置特別說明一個8位數據字序列作為輸入數據位流，將每一個8位數據字變換為14位碼字，將相鄰的碼字與它們之間的1位歸并位相連以產生多個碼字的串行序列，然后對所產生的碼字序列進行NRZI調制以進行記錄。(實施例1)圖1是按照本發明第一個實施例的數字調制裝置的框圖。
如圖1所示，數字調制裝置包括一個串并行變換器101、數據編碼器102、變換表103、歸并處理器104、緩沖存儲器105、DC控制器106和NRZI調制器107。下面參照圖7所示的流程圖說明這樣組成的數字調制裝置的工作情況。
串并行變換器101將輸入的串行數據位流變換成8位數據字的并行序列并將其輸出(步驟S100)。這個串并行變換器101包括一個串行輸入，并行輸出位移寄存器。當數據編碼器102接收到由串并行變換器101輸出的8位數據字時，數據編碼器102選取最好是半導體ROM并用數據字作為表地址的變換表103。這樣，數據編碼器102抽取存貯在變換表103中數據字地址上的14位碼字(步驟S101)。
圖2和3是作為變換表103存貯的變換表的一個例子。
歸并處理器104對由數據編碼器102輸出的碼字用于1位歸并位連接在它們之間，以產生一個串行碼字序列，同時控制碼字的連接以使運行長度保持在定義的約束之內。這個歸并位通常是0。但是，如果0歸并位的插入導致位流違反約束d或k，那么將歸并位值變為1，而且按照特殊標準改變信道信號中的特殊位值，以便不違反約束d和k。
這里，約束d是允許在多個1之間的連續多個0的最小值，并且按照現在的舉例d＝2。這樣，當提供在兩個1之間的0的數量小于d的時候，就違反了約束d。由于在上例中d＝2，所以，在兩個1之間提供一個0，即101位組合格式是只違反約束d的情況。當檢測到違反約束d的時候，就進行Tmin控制以消除對約束d的違反。
類似地，約束k是允許在兩個1之間的連續多個0的最大數，并根據現在的舉例k＝11。這樣，當設置在兩個1之間的0的數量大于k的時候，就違反了約束k。例如，當在兩個1之間設置了十二個連續0時，就違反了約束k。當檢測到違反了約束k的時候，就進行Tmax控制，以消除對約束的違反。
這個歸并處理器104為Tmin控制和Tmax控制所進行的操作下面由圖4和5分別表示并結合這兩個圖進行說明。(Tmin控制)(1)將x001
100x變為x000[1]000x(Tmax控制)(2)將1000
00000000x變為1000[1]00100000x。
(3)將10000
0000000x變為10000[1]0010000x。
(4)將x00000
000000x變為x00100[1]001000x。
(5)將x000000
00000x變為x000100[1]00100x。
(6)將x0000000
00001變為x0000100[1]00001。
(7)將x00000000
0001變為x00000100[1]0001。其中方括號中的值代表歸并位值，而且x是0或是1。在歸并位左手側的位屬于居前的碼字，在歸并位右手側的位屬于隨后的碼字。
首先，參照圖4所示的代碼例子說明Tmin控制處理。在圖4所示的例子中假設在數據字0(十進位)后面的是數據字255(十進位)，在其相應的碼字之間插入0歸并位，關于數據字0的碼字是居前的碼字，關于數據字255的碼字是隨后的碼字。所產生的位序列如下所示00000000100001
10010010010010在這種情況下，組合格式101出現的中間的0是歸并位。這個組合格式101違反了約束d，這是因為在兩個1之間的0的數量是小于2，即小于兩個1之間允許的連續0的最小數量(d＝2)的1。為避免違反約束d，以上述情況(1)的方式進行Tmin控制。這樣，將上述位序列變為00000000100000[1]00010010010010為檢測到對約束d的違反，提供一個檢測器(在圖6中的邏輯門202、203、204、205)，以對中間為歸并位0的組合格式101進行檢測。
這樣，在運行中檢測在輸出的碼字序列中是否存在任何101位組合格式，即是否存在任何在碼字序列中對約束d的違反(步驟S102)。如果檢測到連接位。在其中間的101位組合格式，則進行Tmin控制以將101位組合格式變換為010位組合格式(步驟S103)。在圖6的電路中，由邏輯門202、203、204和205限定的檢測器還起一個將101位組合格式變為010位組合格式的變換器的作用。如圖4的底部所示，響應于在碼字位中1的出現交替產生所示的坑和坑間隔。這樣，響應于碼字位，在光盤上形成坑和坑間隔。注意坑可以是凹痕，或者可以是形成在盤表而上的象反射率這樣的物理特性是變化的標記。
接下來，參照圖5說明本實施例的Tmax控制處理。在該例中，關于十進位數據字100和0的碼字(關于數據字100的碼字是居前碼字，關于數據字0的碼字是隨后的碼字)再次被歸并位0分開，導致位序列0010010010000
00000000100001含有一個包括歸并位的13個0位的運行。這種情況與上面所示的Tmax控制情況(3)相對應，以便在進行Tmax控制之后，將歸并位和歸并位后面的第三位變為1。其結果縮短了0位的運行(run)。
按照圖2和3所示的碼字的例子，關于(2)-(7)所示的上述六種可能情況進行Tmax控制。這六種可能的情況是這樣一些情況，其中在插入歸并位0之后，0位的運行長度達到12或更大。這樣，由歸并處理器104進行的編碼處理就要確定是否需要Tmax控制，即通過檢查來檢測對約束k的違反，如果插入的是歸并位0，就要檢測是否有任何的0位序列具有十二個位或更長的運行長度(步驟S104)。
如上述(2)-(7)六種情況所清楚表明的那樣，當前面的碼字隨后的P個位和后面的碼字居前的Q個位都是0的時候，就會發生違反約束k的問題，只是P+Q≥K。在上面舉例中，k＝11。而且，按照圖2和3所示的碼字的例子，最多的居前或隨后的連續的0是8個，以使P或Q可以不大于8。這樣，發生違反約束k的情況是當(P，Q)＝{(3，8)，(4，7-8)，(5，6-8)，(6，5-8)，(7，4-8)，(8.3-8)}中的任何一個當檢測到違反約束k的時候，以這樣一種方式進行Tmax控制，即(i)將歸并位從0變為1，和(ii)將從歸并位數第三個位從0變為1，以使從歸并位數的連續0的數量大于四(步驟S105)。
這樣，根據圖5所示的例子，進行Tmax控制以使歸并位變為1，并使歸并位后面的00000位序列變為00100位序列。
在以這種方式進行Tmax控制之后，減少了0的運行長度，以使其不大于11.0的最大運行長度將為11。這樣一種最大0的運行長度(11)是在這樣的情況下產生的，例如，當前面的碼字以..100結束和后面的碼字以00000000..開始的時候，或當前面的碼字以..1結束和后面的碼字以100000000001..開始的時候。在前一種情況不進行Tmax控制，導致含有歸并位的11個位的0的運行。在后一種情況進行Tmin控制，導致包含在第二個碼字內的11位0的運行。在這兩種情況下，運行長度為11，并且不違反本實施例的(d，k)約束。
然后將由歸并處理器104這樣處理的碼字存儲到緩沖存儲器105中并輸出給DC控制器106。當滿足下列兩個條件時能夠進行DC控制(a)能夠對于歸并位選擇0或1，而且還不違反(d.k)約束，這是不同于上面列出的情況(1)-(7)的情況；和
(b)能夠對歸并位被設為1作為Tmin控制或Tmax控制的結果的情況和歸并位被設為1作為直流DC控制的結果的情況進行識別。當滿足上述兩個條件(a)和(b)的時候，能夠進行DC控制以使信道信號的DC分量最小(步驟S106)。
當能夠這樣進行DC控制的時候，DC控制器106就確定是否有任何能夠進行DC控制且還沒有確定歸并位值的位序列存儲在緩沖存儲器105中。如果有，DC控制器106就在以前緩沖寄存的位序列中設置歸并位的值，以使緊接在能夠進行DC控制的新的位序列之前累積的DSV的絕對值最小。然后將能夠進行DC控制的新的位序列存貯在緩沖存儲器105中，而不用固定歸并位的值(步驟S108)。
按照本發明，能夠在下列兩種情況(8)和(9)中進行DC控制。(DC控制)(8)如果...00100
00000...，則
能夠變為[1]。
(9)如果...00000
00100...，則
能夠變為[1]。
關于進行DC控制的上述兩個條件能夠修改如下(a)歸并位之前第三個位或歸并位之后第三個位是1；和(b)目前緊挨著歸并位之前或之后的是一個00000的位序列。
在進行Tmin控制的情況下，不滿足上面的條件(a)。在進行Tmax控制的情況下，不滿足條件(b)，這是因為緊挨在歸并位之前或之后將不出現00000位序列。這樣，根據檢測條件(a)和(b)，能夠進行DC控制。
DC控制的細節記載在1988年3月1日授予S.Tanaka的4,728,929號美國專利中，該專利在這里作為參考。
然后，NRZI調制器107從緩沖存儲器105中讀取所有值已經確定的碼字(步驟S109)，進行NRZI調制，并輸出調制過的序列(步驟S110)。
只要有輸入數據要處理就一直重復上述處理(步驟S111)。如果當數據輸入停止一個剩留在緩沖存儲器105中的任何位值還沒有確定的位序列的時候，則參照在該點的DSV值決定剩留位值。然后，讀取、NRZI調制和輸出所有在緩沖存儲器105中剩留的碼字(步驟S112)。
由NRZI調制器107的NRZI調制處理獲得的信道信號的波形如圖4和5所示，當將信道信號記錄到例如光盤這樣的光記錄介質上的時候會產生與所示相同圖形的記錄標準。
圖6是歸并處理器104的電路圖。歸并處理器104通常是加入一個歸并位0，但是當檢測到上述情況(1)時，進行Tmin控制，并當檢測到上述情況(2)-(7)任何一種情況的時候，進行Tmax控制。由數據編碼器102輸出的14位碼字以字時鐘的速率施加給寄存輸入位的寄存器201的輸入端D0-13。通過對具有一個信道信號位的周期的信道位時鐘進行1/15分頻來獲得字時鐘。然后，當串行輸出碼字時，從位D13到D0順序輸出位。向寄存器201的輸出端輸出以前寄存的碼字。
“與”門202輸出一個碼字中最后一位和其后的碼字的第一個位的邏輯積。當預先寄存的碼字的LSB(Q0)和新加入的碼字的MSB(D13)的兩者都高的時候，“與”門202輸出“高(HIGH)”，(下面為“1”)，這表明需要Tmin控制。其結果是，“或”門205將歸并位變為1，“與”門203和204將歸并位每一側的相鄰位變為0。
使用“或(OR)”門和“與(AND)”的組合電路，當歸并位為0而且具有含有歸并位的十二個或更多個0的運行的時候，約束k檢驗電路206設置“與”門的輸出為“低(LOW)”(下為“0”)。這樣，從約束k檢驗電路206的“與”門輸出一個0表明需要Tmax控制，而且“或”門205將歸并位設為1。當需要Tmax控制和后面的碼字以00000開始時，“或非(NOR)”門207輸出1，“或”門將后面的碼字的開始變為00100。如果需要Tmax控制和前面碼字以00000結束時，則“或非”門209輸出1，“或”門210將第一碼字的結束變為00100。
“與”門211和212和“或”門213一起形成組合電路以檢驗能否進行DC控制。如果“或”門213輸出的是1，則能夠使用DC控制。這樣，DC控制器106通過檢驗“或”門213的輸出位來確定是否能夠進行DC控制。
通過這樣將碼字與一位歸并位相結合并進行Tmin控制，獲得2的d約束。通過進行Tmax控制和使用歸并位，獲得不會作為Tmin控制的結果出現的位組合格式，并能使約束k保持為一個小的數值。因此，能夠使用能夠用圖4和5所示的物理意義上的長的標記和間隔記錄到記錄介質上的低冗余碼字，并能從所說的記錄介質很容易地重放。
由于不管歸并位是0或是1都能識別由Tmin控制和Tmax控制所產生的位序列，所以，還能夠進行信道代碼DC控制。還需要一種能夠使DC分量最小的數字調制方法作為一種在光記錄介質上穩定跟蹤和聚焦控制以及避免DC不穩定的影響的手段，因此，本發明的數字調制方法很好地適于和光記錄介質一起使用。
本發明尤其適合于和這樣的光記錄介質一起使用，這是由于其使用了8位數據字和是相對較長的碼字的14位碼字。本發明的冗余位減少的效果還因使用了大數量的字位而被增強了，但是許多數字處理系統是以用二進制單位進行處理為基礎的。因此，每數據字的位的數量最好是八位的一些倍數或除數，但是如果使用16位數據字，則電路規模就變得無法控制的大和無法使用。因此，每數據字的八位是能從本發明獲得最佳效益的每數據字的最佳數量的位。(實施例2)圖8是按照本發明的數字解調裝置的框圖。如圖8所示，該數字解調裝置包括一個同步裝置301，一個NRZI解調器302，一個歸并處理解碼器303，一個碼字解碼器304，和一個反向變換(復原)表305。下面參照圖9的流程圖說明該數字解調裝置的工作情況。
當從外部源輸入一個信道信號的時候，同步裝置301通過將一個PLL與輸入信號或另一個公共時鐘裝置同步而產生一個信道位時鐘。然后，同步器301對信道位時鐘進行1/15分頻以產生一個字時鐘，和檢測包含在輸入信道信號中的同步信號，以調節字時鐘相位并與碼字邊緣同步。當完成字時鐘同步化時就完成同步化(步驟S200)。
然后，NRZI解調器302對NRZI調制過的信道信號進行NRZI解調，以重放含有多個在碼字之間插入有歸并位的碼字的代碼位序列，并輸出給歸并處理解碼器303(步驟S201)。
當輸入1-字碼字的時候，歸并處理解碼器303檢查預先輸入的碼字的存在(步驟S202)。如果輸入的碼字是位流中的第一個碼字并因此沒有預先緩沖寄存輸入碼字，則歸并處理解碼器303將輸入的碼字存貯到一個臨時緩沖寄存器中。
但是，如果碼字是預先緩沖寄存的，則歸并處理解碼器303對在緩沖寄存(第一)的碼字和剛輸入的碼字之間的歸并位的值進行檢測(步驟S203)。
如果歸并位是0，就直接向碼字解碼器304輸出第一碼字。如果歸并位是1，就由歸并處理解碼器303確定在歸并位之前的第三個位和歸并位之后的第三個位是否為0(步驟S204)。如果這兩個位都為0，則在歸并位每一側的相鄰位變為1，然后，向碼字解碼器304輸出該位序列(步驟S205)。如果在歸并位之前的第三個位或在歸并位之后的第三個位的任一個是1(步驟S204)，則確定位序列00000是否與歸并位相鄰(步驟S206)。
如果00000位序列不相鄰，則確定已經進行了Tmax控制，從歸并位數的第三的任何1位變為0，并向碼字解碼器304輸出產生的位序列(步驟S207)。如果歸并位是1，則在歸并位之前的第三個位或在歸并位之后的第三個位的任一個是1，并發現位序列00000與歸并位相鄰，由于DC控制，故已知歸并位為1。在這種情況下，碼字還沒有改變，因此，將第一碼字輸出給碼字解碼器304。這樣，在歸并處理解碼器303中，消除歸并位并向碼字解碼器304順序施加14個位的長碼字。
碼字解碼器304首先將輸入的14個位碼字壓縮為十個位。具體講，如果將十四位序列分成3位分段，由于碼字的(d，k)約束，則只有四個可能發生的3位組合格式，即000，001，010，和100，并只需兩個位來確定組合格式。因此，當每個14位碼字被分為四個3位分段和一個2位分段的時候，每個3位分段能夠被壓縮為兩個位，因此，14位碼字能夠被壓縮為十位。然后，用這十個位尋訪反向變換表305，表305是一個半導體ROM，并從表305讀取從碼字復原的數據字(步驟S208)。在將一個碼字復原回原始數據字之后，解碼器尋找下一個碼字輸入(步驟S209)。如果沒有新的輸入，則碼字解碼器304就完成歸并處理解碼器303中最后的碼字的復原(步驟S210)。如果輸入另一個碼字，則重復從步驟S201到S209的程序。
通過這樣檢歸并位的值和與歸并位相鄰的位組合格式，能夠在使用歸并位進行Tmin和Tmax控制的碼字中確定歸并位是否經Tmin或Tmax控制變為1，因此，能夠將這些改變可靠地解碼為信道代碼，來作為這些控制處理的結果。當使用歸并位進行DC控制時，還能夠從由Tmin或Tmax控制產生的位序列識別區分開由DC控制所產生的位序列，并能夠可供地解碼碼字。
如上所述，根據本發明，能夠提供一種數字調制方法及其裝置，由其能夠減少由歸并位產生的冗余位并能抑制最大運行長度，由此增加信道信號的最小反向間隔，同時抑制其最大反向間隔。尤其是通過將任何以歸并位為中心的101位組合格式變為010位組合格式，導致至少三個連續0位與歸并位的兩側相鄰，并且如果由前面的碼字結合的變換所產生的連續0位的數量超過允許的0的最大運行長度，則還要將歸并位變為1和將與歸并位相鄰的任何00000位序列變為00100位序列，而在使用約束d＝2及碼字由1位歸并位分開的數字調制中實現這一點。通過關于記錄進一步使用這種數字調制方法和裝置，還能提供一種記錄介質，其中形成的標記和空格的最小長度長，而其最大長度是盡可能的短。
通過特別限定數據字長度為八個位和碼字長度為十四個位，本發明能夠提供一種數字調制方法及其裝置，由其能夠有效地減少冗余位并使用一種實用規模的電路系統能夠增加最小反向間隔，并能提供一種記錄介質，其中為記錄而形成的標記和空格的最小長度能夠被有效地加長。
而且如上所述，根據本發明，能夠提供一種數字調制方法及其裝置，由其能夠進一步抑制信道信號的DC分量，這是由于當在歸并位之前的第三個位的值是1而且歸并位后面的位組合格式滿足特殊的條件，或歸并位之后的第三個位的值是1而且歸并位前面的位組合格式滿足特殊的條件的時候，通過將歸并位設置為其中之一的值所產生的碼字序列。由本發明實現的記錄介質還可以用記錄標記與空格的偶數比進行記錄，因此讀取也簡單。
此外，如上所述根據本發明，能夠提供一種數字調制方法及其裝置，其中信道信號的最小和最大反向間隔不受信道信號的DC控制的影響，因為只有當00000位序列與歸并位相鄰時才選擇設置歸并位。由本發明提供的記錄介質還可以用記錄標記與空格的偶數比進行記錄，同時能夠由Tmin或Tmax控制改變碼字，從而在重放時能很容易地解碼。
還有，如上所述根據本發明，能夠提供一種數字解調方法及其裝置，其中只通過對歸并位值和與其相鄰的位組合格式進行簡單形成的檢驗，就能夠很容易地對由Tmin或Tmax控制改變的碼字進行解調和解碼。
仍然是如上所述根據本發明，能夠提供一種數字解調方法及其裝置，其中通過實用規模的電路系統就能夠很容易地對在有效進行Tmin和Tmax控制的信道信號中的由Tmin或Tmax控制改變的碼字進行解調和解碼，而不受DC控制的影響，這是由于數據字是八個位長，碼字是十四個位長，并且只有當檢測出一個00000位組合格式與歸并位相鄰時，才進行DC控制。
這樣描述本發明，很顯然可以用許多方式對本發明進行變化。這些變化都被認為沒有離開本發明實質和范圍，而且所有這樣的對本領域的技術人員來說是顯而易見的改變都會包含在后面權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種制造的產品，包括一種重放機，能夠使用其中含有重放機能夠讀取的碼字的介質，在所說的制造的產品中的所說的重放機可讀取的碼字包括坑和坑之間的坑間隔，每個坑具有大于2個位并等于或小于Tmax個位的長度，每個坑間隔具有大于2個位并等于或小于Tmax個位的長度，所說的坑和坑間隔確定如下(a)將原始數字數據分成數據字，每個數據字具有m個位的長度；(b)將所說的數據字變換成碼字，每個碼字具有n個位的長度，只要n大于m；而且當一個碼字包括兩個值為1的位的時候，插入所說的兩個值為1的位之間的值為0的連續位的直線排列具有大于2個位并等于或小于Tmax個位的長度；(c)將所說的碼字與插入所說的碼字之間的一位歸并位相連，所說的歸并位一般選擇具有0的位值；(d)選擇所說的歸并位具有1的位值，這是在這樣的情況下，即(i)在歸并位兩側的相鄰位都為1，而且在這種情況下，所說的相鄰位還變為0；(ii)當歸并位前面的碼字隨后的P個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位全都是0，只要P+Q≥Tmax的時候，而且在這種情況下，所說的P個位和Q個位至少其中之一具有一個(00000)位序列，而且所說的位序列(00000)變為(00100)；和(e)將連接的碼字的位序列變換為NRZI位序列。
2.如權利要求1所述的一種制造的產品，其中Tmax的值是11、12和13中的任何一個，m的值是8，n的值是14，和P和Q每一個的值是8或更小。
3.如權利要求1所述的一種制造的產品，其中在情況(iii)中，當歸并位的一側具有一個(00100)位序列，而歸并位的另一側具有一個預定的位序列的時候，所說的歸并位被選擇具有1的位值。
4.如權利要求3所述的一種制造的產品，其中所說的預定的位序列是(00000)。
5.一種數字調制方法，用于將一個原始數字數據調制成一個NRZI位序列，所說的方法包括的步驟是(a)將所說的原始數字數據分成數據字，每個數據字具有m個位的長度；(b)將所說的數據字變換成碼字，每個碼字具有n個位的長度，只要n大于m；而且當一個碼字包括兩個值為1的位的時候，插入所說的兩個值為1的位之間的值為0的連續位的直線排列具有的長度在從2個位到k個位的范圍內；(c)將所說的碼字與插入在所說的碼字之間的一位歸并位相連，所說的歸并位一般選擇具有0的位值；(d)選擇所說的歸并位具有1的位值，這是在這樣的情況下，即(i)在歸并位兩側的相鄰位都是1，而且在這種情況下，所說的相鄰位還變為0；(ii)當歸并位前面的碼字隨后的p個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位都為0，只要P+Q≥K的時候，而且在這種情況下，所說的P個位和Q個位至少其中之一具有一個(00000)位序列，并且將所說的位序列(00000)變為(00100)；和(e)將連接的碼字的位序列變換為所說的NRZI位序列。
6.如權利要求5所述的一種數字調制方法，其中k的值是10、11和12中的任何一個，m的值是8，n的值是14，和P和Q的每一個的值是8或更小。
7.如權利要求5所述的一種數字調制方法，其中在情況(iii)中，當歸并位的一側具有(00100)位序列而在歸并位的另一側具有一個預定的位序列的時候，所說的歸并位還被選擇具有1的位值。
8.如權利要求7所述的一種數字調制方法，其中所說的預定的位序列是(00000)。
9.一種數字調制裝置，用于將一個原始數字數據調制成一個NRZI位序列，所說的原始數字數據被分成數據字，每個數據字具有m個位的長度，所說的裝置包括變換裝置，用于將所說的數據字變換為碼字，每個碼字具有n個位的長度，只要n大于m；而且當一個碼字包括兩個值為1的位的時候，插入在所說的兩個值為1的位之間的值為0的連續位的直線排列具有的長度在從2個位到K個位的范圍內；連接裝置，用于將所說的碼字與插入在所說的碼字之間的一位歸并位相連，所說的歸并位一般選擇具有0的位值；第一選擇裝置，用于當歸并位兩側的相鄰位都是1的時候，選擇所說的歸并位具有1的位值，而且在這種情況下，所說的相鄰位還變為0；第二選擇裝置，用于當歸并位前面的碼字隨后的P個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位都是0的時候，選擇所說的歸并位具有1的位值，只要P+Q≥K，而且在這種情況下，所說的P個位和Q個位至少其中之一具有一個(00000)的位序列，而且所說的位序列(00000)變為(00100)；和變換裝置，用于將連接的碼字的位序列變換成所說的NRZI位序列。
10.如權利要求9所述的一種數字調制裝置，其中k的值是10、11和12中的任何一個，m的值是8，n的值是14，而且P和Q每一個的值是8或更小。
11.如權利要求9所述的一種數字調制裝置，還包括第三選擇裝置，用于當歸并位的一側具有一個(00100)位序列而歸并位的另一側具有預定的位序列的時候，選擇所說的歸并位具有1的位值。
12.如權利要求11所述的一種數字調制裝置，其中所說的預定的位序列是(00000)。
13.一種數字解調方法，用于將一個NRZI位序列解調成一個原始數字數據，其包括的步驟是(a)將所說的NRZI位序列解調成含有多個碼字的代碼位序列，其中在碼字之間插入有歸并位；(b)對歸并位進行檢測；(c)當歸并位是1的時候，將歸并位兩側的相鄰位變為1，同時，在歸并位兩側的三個連續位都是0；(d)當滿足下列條件(i)、(ii)和(iii)的時候，將歸并位兩側的第三位變為0(i)歸并位是1，(ii)在歸并位一側的第三個位是1；和(iii)在歸并位的另一側具有一個不同于預定的位組合格式的組合格式；從而導致歸并位前面的碼字隨后的P個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位都是0，只要P+Q≥K，(e)分隔每個碼字，每個碼字都具有n個位的長度；和(f)將所說的碼字復原成數據字，每個數據字都具有m個位的長度，只要n大于m，而且當一個碼字包括兩個值為1的位的時候，插入在所說的兩個值為1的位之間的值為0的連續位的直線排列具有的長度在從2個位到K個位的范圍內。
14.如權利要求13所述的一種數字解調方法，其中所說預定的位組合格式是(00000)。
15.如權利要求13所述的一種數字解調方法，其中k的值是10、11和12中的任何一個，m的值是8，n的值是14，和P和Q每一個的值是8或更小。
16.一種數字解調裝置，用于將一個NRZI位序列解調成一個原始數字數據，包括解調裝置，用于將所說的NRZI位序列解調成含有多個碼字的代碼位序列，其中在每兩個相鄰的碼字之間都插入一個歸并位；檢測裝置，用于對歸并位進行檢測；改變裝置，用于當歸并位為1的時候，將歸并位兩側的相鄰位改為1，同時，在歸并位兩側的三個連續位都是0；改變裝置，用于當滿足下列條件(i)、(ii)和(iii)的時候，將歸并位兩側的第三個位改為0(i)歸并位是1，(ii)歸并位一側的第三個位是1；和(iii)歸并位另一側具有不同于預定的位組合格式的組合格式；從而導致歸并位前面的碼字隨后的P個位和歸并位后面的碼字居前的Q個位都是0，只要P+Q≥K；分隔裝置，用于分隔碼字，每個碼字具有n個位的長度；和復原裝置，用于將所說的碼字復原為數據字，每個數據字具有m個位的長度，只要n大于m，并且當一個碼字包括兩個值為1的位的時候，插入在所說的兩個值為1的位之間的值為0的連續位的直線排列具有的長度在從2個位到K個位的范圍內。
17.如權利要求16所述的一種數字解調裝置，其中所說的預定的位組合格式是(00000)。
18.如權利要求16所述的一種數字解調裝置，其中k的值是10、11和12中的任何一個，m的值是8，n的值是14，和P和Q每一個的值是8或更小。
全文摘要
將要記錄的信息分成8位長的數據字。然后將每個數據字變換成14位長的碼字。將碼字順序與插入碼字之間的一位歸并位相連以限定一個代碼位序列。將代碼位序列中的0的運行長度限制在2到11之間。一位歸并位一般取0的位值，但是當進行T
文檔編號H03M7/14GK1152377SQ96190340
公開日1997年6月18日 申請日期1996年4月1日 優先權日1995年4月14日
發明者田中伸一, 島田敏幸, 平山康一, 山田尚志 申請人:松下電器產業株式會社, 株式會社東芝