專利名稱：多磁道存儲格式中磁道的猝發性誤差校正的方法和設備的制作方法
背景技術：
本發明涉及多磁道存儲中磁道的猝發性誤差校正的方法，該方法建立在由第一和第二線性字塊代碼組成的誤差保護代碼格式基礎上，第一和第二線性字塊代碼的每一個基于多個符號組成。其中每個單獨的符號形成一個字對的主元符號，字對由來自具有公用主元符號并有相互不同的交叉磁道取向的各個代碼的一個字組成。
基于所謂鉆石(Diamond)代碼的誤差修正方案在均轉讓給本申請的受讓人的US申請號No.08/304,000(PHN14909)和US申請號No.08/535,155(PHN15107)中被揭示，它們相對于本發明有一點受限制的范圍。同樣地，基于專門的卷積代碼的單磁道和多磁道誤差校正方案分別在轉讓給目前受讓人的US專利4,395,768和4,486,882(PHQ81009)中描述過。可以用第一個字表示的鉆石代碼格式被安排在沿一個磁帶運行的多條磁道上，而第二個字被安排在相同的多條磁道上，但在另一個交叉磁帶取向上。在這種格式中，用戶符號以及奇偶符號受來自任一代碼的一個字的冗余度保護。這些代碼是基于多位符號的循環或半循環碼，具體來說(簡化的)是Reed-Solomon代碼。Diamond格式的優點是整個代碼是一個有限脈沖響應代碼，自身能完全包括在有限的物理字塊內，不需遵守字塊代碼的嚴格要求。本發明的范圍可以擴展到涉及Diamond代碼，因而線性字塊代碼可以被用于兩個單獨的代碼。多位符號限制以及最后的脈沖響應不是先決條件。為簡便起見，下面有時將使用術語“Diamond代碼”。
現在，鉆石格式編碼完全不用擔心基于磁道猝發性誤差的故障模型；當該格式以存儲磁帶組織方式被使用時，無論磁的、光的或其它的，這樣的磁道突發性由磁帶沿讀出傳感器頭和各種其它機械導向元件運動時磁帶上的劃痕引起。另一個故障原因是在寫操作或讀操作時一個或多個頭的破壞所致。現在，本發明人感到需要有一個對策，以提供給現有代碼格式一種改進的保護。
發明概述因此，除了其它許多東西外，本發明的目的是提供鉆石和類似誤差保護代碼的最佳解碼的一種對策，在靜態或動態磁道猝發性誤差情況下，它能達到其誤差保護的理論最大值。因此，按照它的一個方案，本發明的特征在于，對為校正動態磁道誤差，該方法由下列步驟組成解碼具有第一個主元符號的一個錯誤可譯碼字對，用相對于最近已解碼字對的主元符號具有最小偏移的第二個主元符號定義下一個字對，并進行下一個字對的第二個解碼，其中所說的最小偏移因為基于最近的解碼而是非均勻的，以及在完成所說的第二個解碼時，通過所說定義的和進行的操作周而復始地循環。
可以證明，非均勻偏移策略達到對磁道誤差的最佳保護，與磁道誤差猝發性的動態無關。主元符號的最小偏移意味著不是第一個代碼的字被偏移一個字位置，就是第二個代碼的字被偏移一個位置，或者兩個代碼字各偏移一個位置。然而不允許更大的偏移。
與之相反，上面所說的卷積代碼允許非常直載了當的解碼。然而，磁道的猝發性誤差的解碼常常是沒有結論的，因為特別是猝發性終端的發信號不能以清晰的方式實現。
有利的是，第一和第二線性字塊代碼是基于多位符號的循環或半循環碼。這完完全全是鉆石格式，已發現它對各種不同故障模型是健全的，解碼是直載了當的。考慮到字對解碼的實際輸出，可以應用各種不同的對策。
本發明還涉及多磁道存儲格式中磁道的突發性誤差校正的設備。本發明的各種其它優點方面在從屬的權利要求中已詳述。
附圖簡介本發明的這些和其它方面及優點將在下面參照具體的優選實施例，特別是參照下面列出的附圖來詳盡討論
圖1是編碼實施例的詳圖；圖2是各種代碼符號的相對位置；圖3是在誤差校正表方塊中符號位置；圖4是誤差校正過程的圖解；圖5是一個示例解碼器電路；
圖6是一個解碼器的不同硬件變換；圖7是解碼過程的流程圖；圖8是示例多磁道突發性誤差校正。
優選實施例詳述圖1給出一個編碼實施例的詳圖，其中為便于說明，各種代碼字的大小已保持最小。在這方面，圖2給出各種代碼符號的相對位置。有三個信息符號流，分別以1.1，2.1，3.1開始。有兩個第一檢驗符號流，分別以4.1、5.1開始。有兩個第二檢驗符號流，分別以6.1、7.1開始。第一和第二檢驗符號的數字不需要相同。符號完全可能有一個或多個位，但8位是慣用的。在載體上，每行可以被保存在有關的各自的存儲磁道上。第一檢驗符號根據如圖2中第一個矩形框所示的單個列產生。第二檢驗字符根據圖2中第二個矩形框所示的對角符號串產生。如果需要的話，第二代碼字可能有更深的交錯，例如以便第二代碼的特定字具有在每隔二個列、每隔三個列等等中的符號。本專業的專業人員會揭開各種其它格式，這里不贅述以不偏離圖1所示代碼格式。
在圖1中，數據符號1.9、2.9和3.9從左邊以第一配置狀態到達第一個編碼器的輸入端，用于產生第一檢驗符號4.9和5.9。為簡單起見，已忽略在方塊150中編碼引起的延遲。延遲方塊152影響產生第二個配置狀態的重新對齊。各個延遲相差一個列時間間隔，從四個時間間隔減小至標稱零。在第二個編碼器154的輸入端上示出在那個特定瞬間到達的符號的標記，因而影響第二個配置狀態。根據如此接收到的五個符號，第二個編碼器產生兩個第二檢驗符號6.10和7.11。在延遲方塊156中，第二檢驗符號被延遲以便與第一個編碼器150的輸入端上的第一個配置狀態相一致。延遲再次相差一個列時間間隔，到達第一個編碼器150的輸入端上的第二檢驗符號的標記分別為6.9和7.9，屬于與到達那里的數據符號相同的列。這意味著第一個編碼器確實產生了正確的列，它可能被傳送到由箭頭158所指示的存儲媒質或載體上。兩個編碼器方塊的位置可以互換，使未編碼數據首先到達第二個編碼器154的輸入端。然而，這常常花費更多的延遲。編碼所必需的矩陣乘法可以借助于適當的可程控標準硬件或用特殊用途的硬件實現。如果兩個代碼足夠相似，編碼器部分可以公用。
圖3示出在誤差校正表中符號位置。對于這個實施例，以及下面討論的實施例，有八個標記為0-7的數據磁道，四個磁道具有標記為8-11的第一誤差檢驗字，二個磁道具有標記為12-13的第二誤差檢驗字。在該格式中，第一代碼字在圖中垂直布置，而第二代碼字從左上角到右下角成45°布置。原則上，兩種代碼字類型可以相對于磁帶軸線成一傾斜角度布置。在實際代碼級別上標記D的字塊包含用戶數據符號，例如每個8位。在右邊，標記為DD的三角區包含具有0值的偽數據符。標記為C1和C2的字塊分別包含第一和第二檢驗符號。正如在參考文獻中已討論的那樣，當使用(半)循環碼時，在圖3中符號的有限形狀外面對用戶符號D的內容沒有進一步影響。因此，這是一個有限脈沖響應代碼。代碼字本身是字塊代碼，通常為一個簡化的Reed-Solomon代碼的元素。實際上也可使用其它線性代碼，雖然這意味著放棄有限脈沖響應特性。參考文獻討論了對所給出的然而本發明忽略的格式的各種修正。
解碼磁道誤差圖4示出一個誤差校正過程，具體來說有關解碼磁道誤差。在這方面，首先著重講述解碼的數字背景。假設第一代碼有一個符號距離d1，第二代碼有一個符號距離d2。在圖3中，這些分別有值5和3。對于一個單獨的代碼字，距離d可以糾正2t+e≤d-1符號，其中t是誤差符號的編號，e是刪除符號的編號。現在首先對由兩個代碼合并的代碼c，可以證明，最小距離是以許多磁道表示的距離并至少等于d1+d2-1，下面的方法證明，給定足夠的單元距離，確實有可能糾正相應的許多磁道，而與猝發長度無關，與猝發的數目的變化無關。圖4首先示出如畫陰影方塊所示的主元符號從兩個代碼的任一個形成一個代碼字的部分。
首先定義一組最近的符號T(i，j)，根據T(i，j)＝{(u，v)|1≤v＜j，u-v≤(i-j)}U{(u，v)|j≤v≤n，u-v＞(i-j)}，它是正確的以及未刪除的。
在圖4中，這些是由落入兩個三角區交叉部分表示的符號，大致在共用現行主元符號但排除現行垂直字的上部符號和現行對角字的下部符號的兩個字之間。現在，通過主元符號的C1字被解碼，而使那里的主元符號作為一個刪除符號；假設它有N1誤差符號和R1刪除符號，沒有計及主元符號本身。指出該主元符號可能自身已是一個刪除符號，例如通過通道符號的錯誤解調。
此外，通過主元符號的C2字被解碼，而不使主元符號作為一個刪除符號；事實上，首先進行該刪除主元符號的校正，其于是通過解碼上述的字對的其它字被檢驗。假設C2字包含N2誤差符號和R2刪除符號，同時2(N1+N2)+R1+R2≤d1+d2-2 (1)現在，通過主元符號的C1字被解碼，而使主元符號作為一個刪除符號。在進行解碼之前這可能是或可能不是這種情況。
現在對一個字解碼定義一個可靠性量Δ如下Δ1＝0，如果C1字解碼錯誤，則前面誤差和刪除數目的不相等不能保持。否則，Δ1＝d1-2ω1-R1-1。其中ω是由解碼器建議的誤差校正數目，而不計及已修改的刪除。同樣地，對于在解碼中沒有已刪除的主元符號的C2字(通過某些其它機理如解調誤差，它應有已刪除的主元符號)Δ2＝2-2ω2-R2。關于該對的兩個字的處理步驟可以互換。
現在，至少通過主元符號的一個字的解碼將給出一個正確的結果。否則應保持2N1+R1+1≥d1和2N2+R2≥d2，其與式(1)不符。
我們將證明，如果對角解碼不正確，則Δ2≤Δ1-1。然而，發送的對角和接收的版本在至多N2+ω2符號方面有差別。事實上，它們在至少d2-R2符號方面有差別，因此N2+ω2≥d2-R2。這樣一來，Δ2＝d2-2ω2-R2≤2N2-d2+R2。然而，垂直解碼是正確的，使N1＝ω1，因而Δ1＝d1-2N1-R1-1。根據式(1)可得到。
Δ2-Δ1≤2(N1+N2)+R1+r2+1-(d1+d2)≤-1。
當垂直解碼不正確時顛倒使用。根據上面的陳述，建立如下的解碼步驟。
●首先在主元符號本身發作為刪除信號情況下解碼通過主元符號的C1字，也解碼通過主元符號的C2字。量Δ1和Δ2的定義同前面一樣。
●接受Δ最大值的解碼建議；在相等情況下，兩個建議被接受。
●如果接受兩個解碼建議，那么新的主元符號為(i，j+1)；這意味著主元符號以下述方式被最小地偏移，即兩個新字被采納用于下個解碼；如果僅接受垂直解碼建議，則新主元符號為(min(n，i+1)，j+1)；這意味著，主元符號以下述方式被最小地偏移，即僅有一個新C1字被采納用于下個解碼，而保留老的C2字；然而這個策略不可能引起下部磁帶邊緣界線的交叉；如果僅接受對角解碼建議，則新主元符號為(max(1，i-1)，j)；這意味著主元符號以下述方式被最小地偏移，即僅有一個新C2字被采納用于下個解碼，而保留老的C1字；然而這個策略不可能引起上部磁帶邊緣界線的交叉。
現在，如果滿足式(1)且最近符號的組T(i，j)不包含誤差或刪除，則可以證明，上述步驟至少產生一個解碼建議，任何被接受的解碼建議是正確的，此外，在與下一個主元符號(i′，j′)有關的T(i′，j′)中的最近符號的組既不包含誤差也不包含刪除。
如果式(1)滿足且組T(i，j)中所有位置包含正確的符號，則上述解碼步驟給出正確的結果。在主元符號(i，j)＝(n，0)情況下，T(i，j)的要求自動被滿足。因此，如果我們圍繞主元符號(n，0)開始解碼，且誤差的磁道數和刪除的磁道數之兩倍的和小于(d1+d2-1)，則獲得正確的解碼結果。也就是說，解碼步驟認識到，磁道誤差校正能力由dT≥d1+d2-1的界限保證，其中dT是以磁道數表示的最小距離。
如果主元符號接近于上面的行，則幾乎沒有誤差可以存在于列中。因此，垂直解碼是完全正確的。事實上，一個誤差以及一個刪除不可能包含位置(1，j)，(2，j)，……(i-1，j)，因此N1+R1≤i-1。從而，如果2i≤d1+R1+1，則2N1+(R1+1)＝2(N1+R1)-R1+1≤2(i-1)-R1+1≤d1，因而不正確的解碼是不可能的。也就是說，如果2i≤d1+R1+1，則垂直解碼建議可以接受而不管它的可靠性Δ1。同樣地，每當2(n-i+1)≤d2+R2，對角解碼也可以接受。經這一改進，解碼步驟將經常接受兩個解碼建議，因此操作更快。
如果在組T(i，j)不是完全沒有誤差和刪除情況下圍繞主元符號(i，j)開始解碼，則解碼步驟不一定獲得正確結果，即使式(6)被滿足。例如，C1和C2取二進制(3，2，2)碼，并假設接收條R僅在它的頂行中為‘1’，而其余為“0”。如果DT(C)＝3，R具有磁道加權1，所以R應被解碼至全零條。現在我們假設我們圍繞主元符號(3，2)開始解碼。對角解碼器已檢測一個誤差。在垂直解碼情況下，主元符號被刪除且其后被解碼為“1”。新主元符號為(3，3)，我們是處在相同的狀態位置(3，3)將被解碼為“1”，新的主元符號為(3，4)，如此等等。
只要一個接受的輸出更改它，通過刪除一行可以調整步驟。這樣一來，刪除行被逐漸刪除。如果我們在主元符號(n，0)中開始這個經調整的步驟，那么它正確解碼具有滿足2N+R≤d1+d2-2的N誤差行和R刪除行的所有誤差模型。
然而對角步驟也可以適應誤差模型，對于該誤差模型，誤差磁道組不同于列方向的，只要局部條件(1)處處滿足。
圖5是一個已知解碼器電路的方塊圖，對于隨機誤差的解碼，它符合圖1的設置。在左邊，完整的第一代碼字的符號從一裝置輸入，因而它們原則上可以被解碼。方塊159是第一代碼字的解碼器。解碼被認為是瞬時的，因而符號的編號不受解碼影響。接著，符號用方塊160中單調減小的延遲(D)被延遲，使第二代碼字的各個符號在第二個解碼器162的輸入端上被重新排列。解碼再次被認為是瞬時的。如果解碼結果令人滿意，則第二個解碼器162的輸出可以直接經由第二延遲級164傳送到用戶，第二延遲級具有與延遲級160相比相反的延遲值。如果不是如此，第二個解碼器162的輸出經由第二延遲級164和第三個解碼器級166傳送到用戶。在這后一個選擇中，第一代碼字被呈現到第三個解碼器級，它可能與方塊159公用硬件。如果C1和C2代碼足夠相象，方塊162也可以公用。在輸出端168，用戶符號被呈現。如果必要的話，第二代碼字可以通過重復方塊160、162來再次重建。
圖6示出一個解碼器的不同硬件布局，特別是按照本發明的磁道的猝發性誤差的解碼器。輸入端60代表磁道的并行接收的各種符號流。輸入元件62管理這些流，因而它們與解碼器的內部操作同步。例如，磁帶驅動速度通過反饋機制被保持恒定，并行流可以被轉換為單一符號流。總體控制存在于執行與各種其它子系統對話的方塊68中。方塊66在總體控制方塊68管理下控制把輸入流寫入主存儲器72。方塊70在總體控制方塊68管理下控制從主存儲器72讀出輸入流。方塊66、70通過對話避免存儲器訪問沖突。方塊74是適當的解碼器，接收從主存儲器72讀出的字對，并執行適當的解碼。兩個解碼的可靠性被檢驗，只要必要的話，對符號的校正被保留，任何適于進一步使用的正確信息在輸出端78上被輸出。在方塊76中確定主元符號的最小偏移，以及訪問主存儲器72中有關的新存儲器地址，以讀出新的字對。這個信息被傳送到總體控制68，從那里產生主存儲器中的物理地址。來自總體控制的對方塊76、74的列的同步控制如箭頭所示那樣連通。在輸出端78上的用戶數據附帶有線80上的誤差評價信號。
圖7是按照本發明的解碼過程的流程圖。
在方塊20中建立系統，分配必要的存儲空間，安排被解碼符號的存取。在方塊22中建立主元符號，例如作為第一列的底部符號。在方塊24中包含主元符號的C1字被解碼，其中主元符號被標記為一個刪除符號。在方塊25中包含主元符號的C2字被解碼。在方塊26中，兩個量Δ1、Δ2被對照比較。在方塊28中，在兩個Δ量之間聯系的機會被檢測。然后在方塊40中，主元符號在一個列上偏移最小，因此呈現一個新的列字或新的對角字。在方塊30中，有關列的最佳結果被檢測。然后在方塊42中，主元符號在一個列上偏移最小，同時保留老的對角C2字。在方塊32中，有關對角的最佳結果被檢測。然后在方塊44中，主元符號在一個右上角的對角位置上偏移最小，同時保留老的列C1字。在方塊46中它被檢測兩個解碼字是否得到一個不能接受的結果。然后在方塊46中，設置誤差標志并選擇一個新的主元符號。由于誤差不能被校正，一個直接的方法是既選擇下一個C1字，也選擇下一個C2字，因而主元符號在水平方向偏移最小。在方塊36中，它被檢測解碼是否就緒。如果沒有，系統轉移到方塊22，設置主元符號和有關的列字與對角字。另一方面，在方塊38中，系統被停止。
圖8示出示例多磁道猝發性誤差事件，即按照圖3所示的誤差保護格式可校正。誤差符號猝發性已表示為交叉方塊的行。首先，主元符號任意地在左下角上開始。距離是d1＝5，d2＝3，因此不利條件的量為Δ1＝4-ω；Δ＝3-2ω2。如果Δ1≥Δ2；ω1≤ω2則主元符號的移動是垂直的。如果Δ1≤Δ2；ω1＞ω2則運動是對角的。
主元符號位置已表示為一串圓點。十分明顯，考慮到實際誤差模型，解碼步驟可以在本發明的概念之內變化。
權利要求
1.多磁道存儲中磁道的猝發性誤差校正的方法，該方法建立在誤差保護代碼格式基礎上，該格式包括第一和第二線性字塊，第一和第二字塊中的每一個基于多個符號，其中每個單獨的符號形成一個字對的主元符號，字對由來自具有公用主元符號并有相互不同的交叉磁道取向的各個代碼的一個字組成，其特征在于，為校正動態磁道誤差，該方法由下列步驟組成解碼具有第一個主元符號的一個錯誤可譯碼字對，用相對于最近解碼字對的主元符號具有最小偏移的第二個主元符號定義下一個字對，并進行下一個字對的第二個解碼，其中所說的最小偏移是非均勻的，因為基于最近的解碼，以及在完成所說的第二個解碼時，通過所說的定義的和所進行的操作周而復始地循環。
2.按照權利要求1的方法基于多位符號。
3.按照權利要求2的方法，其中，所說的第一和第二線性字塊代碼是循環或半循環碼。
4.按照權利要求1、2或3的方法，其中，解碼給每個單獨字解碼賦予一個可靠性值，所說的定義保留在字已以預定的較低可靠性被解碼的已解碼字對的下一個字對中，同時接受已以相對高的可靠性解碼的字作為最終的解碼。
5.按照權利要求4的方法，其中如果所考慮的字至少達到一個門限解碼可靠性電平，那么字對的任何字被接受作為最終的解碼。
6.按照權利要求1或2的方法，其中，所說的字對的解碼給該對的每個字賦予一個可靠性值，所說的定義在兩個字已以同樣的可靠性被解碼的已解碼字對的情況下，接受兩個最近的字作為最后的解碼。
7.按照權利要求1至6中任一個的方法，其中，一字對的解碼從該兩字中準確的一個發實際主元符號信號作為一個刪除符號開始。
8.按照權利要求1至7中任一個的方法，其中，在字對的兩個字的子門限可靠性情況下，最近的兩個字用一誤差記號標記。
9.多磁道存儲中磁道的猝發性誤差校正的設備，該設備建立誤差保護代碼格式基礎上，該格式包括第一和第二線性字塊代碼，所述第一和第二字塊代碼的每一個基于多個符號，其中，每個字對由來自任一代碼的一個字組成，這些字具有公用主元符號并有相互不同的交叉磁道取向，因此每個單獨的符號形成一個這樣的字對的主元符號，其特征在于該設備組成如下用于解碼具有第一個主元符號的一個錯誤可譯碼字對的解碼裝置；選擇裝置，用于在相對于最近解碼字對的主元符號具有最小偏移的情況下定義具有第二個主元符號的下一對字對，然后產生一個供解碼裝置用的驅動信號，以進行下一個字對的解碼，其中所說的最小偏移是非均勻的，因為基于最近的解碼，以及其中所說的解碼裝置有一個輸出，為其后所說的解碼產生一個供選擇裝置用的驅動信號。
全文摘要
多磁道存儲中磁道的突發性誤差校正的方法和設備有一個誤差保護代碼格式,它建立在每個具有許多符號的第一和第二線性字塊代碼基礎上。每個字對由來自每個代碼的一個字組成,代碼的字具有公用主元符號,最近的字具有相互不同的交叉磁道取向。每個單獨的符號形成一個這樣的字對的主元符號。該方法首先解碼具有這樣一個公用主元符號的一個錯誤可譯碼字對。下一個字對相對于最近的主元符號被最小地偏移,然后被解碼,這樣的偏移是非均勻的,因為基于最近解碼的輸出。該方法則變更偏移和解碼步驟。
文檔編號H03M13/35GK1198832SQ97191021
公開日1998年11月11日 申請日期1997年5月22日 優先權日1996年6月13日
發明者L·M·G·M·托爾回怎, C·P·M·J·巴根 申請人:菲利浦電子有限公司