如果错误的位置已知,则块码的纠错能力将加倍。用于错误位置检测的现有技术方法总是涉及添加专用冗余数据,然后对其进行评价以便得出错误位置信息。本发明提出并描述了如何从数据流中总是存在的给定DC控制比特(32)导出线索(31)形式的错误位置信息。
1.一种用于擦除解码包括DC控制比特模式的ECC编码的比特流的方法,所述DC控制比特模式由所述比特流的DC控制比特连同来自所述比特流的先前的和随后的数据比特形成,所述方法包括以下步骤:使用DC控制比特模式作为除了线索自身以外不需要其它信息来得出所述线索是否已经被破坏的可自检验的擦除线索,其中,所述擦除线索构成擦除信息,其中负擦除线索指示没有错误,而正擦除线索指示错误的出现。
2.如权利要求1所述的方法,其中,通过以下步骤将从所述比特流提取的所述擦除信息进行后处理:-忽略隔离的正线索,-连接非隔离的正线索,-将正线索的序列扩展一个余量,-将在至少一侧通过正线索连线的正线索的扩展序列和任何信道数据块标记为擦除。
3.如以上权利要求中任何一项所述的方法,其中所述擦除信息在被用于擦除解码之前与第二擦除信息合并。
4.如权利要求3所述的方法,其中通过在所述擦除信息和所述第二擦除信息的对应比特中进行多数表决来执行所述合并。
5.一种用于擦除解码包括DC控制比特模式的ECC编码的比特流的装置,所述DC控制比特模式由所述比特流的DC控制比特连同来自所述比特流的先前的和随后的数据比特形成,该装置包括:使用DC控制比特模式作为除了线索自身以外不需要其它信息来得出所述线索是否已经被破坏的可自检验的擦除线索的部件,其中,所述擦除线索构成擦除信息,其中负擦除线索指示没有错误,而正擦除线索指示错误的出现。
6.如权利要求5所述的装置,还包括:通过执行以下处理将从所述比特流提取的所述擦除信息进行后处理的部件:-忽略隔离的正线索,-连接非隔离的正线索,-将正线索的序列扩展一个余量,-将在至少一侧通过正线索连线的正线索的扩展序列和任何信道数据块标记为擦除。
7.如权利要求5或6所述的装置,还包括用于将所述擦除信息在被用于擦除解码之前与第二擦除信息合并的部件。
8.如权利要求7所述的装置,其中通过在所述擦除信息和所述第二擦除信息的对应比特中进行多数表决来执行所述合并。技术领域
本发明涉及在突发错误环境中数字数据的纠错编码和解码的技术领域,具体地涉及包括低频缩减数据的数字数据的擦除解码(erasurexa0decoding)。
背景技术
在数字数据存储中,为了保护有效载荷数据出错,在记录侧在信道编码之前应用纠错编码,并且相应地在读出侧在信道解码之后执行纠错解码。所谓的块码(blockxa0code)为一类广泛使用的纠错码。Reed-Solomon码为块码的一个示例。除了随机错误,光存储信道经常遭受由划痕、灰尘、指纹、气泡以及其它缺陷引起的长突发错误。为了应对突发错误,广泛使用交织的Reed-Solomon码。通过交织步骤,将困扰一长行相邻码元的突发错误转换成分隔开足够宽以便可通过随后的Reed-Solomon码纠正的单一码元错误。众所周知,如果已知错误码元的位置,则块码的纠错能力可加倍。从而实际纠错方案的一个重要的子任务是估计或检测这些错误位置,也称之为“擦除”(erasure)。针对突发错误环境中的擦除检测,在美国专利USxa06,378,100中提出了所谓的“警戒码”(picketxa0code)方案,其中以所谓“突发指示子码”或BIS字段有规律地散布(intersperse)用户数据。这种方法假定并且针对包含错误突发的数据序列。从而,只要任何两个连续BIS字段被诊断为错误的,假定它们之间的用户数据为擦除。图1图示了BIS字段和用户数据的排列。将在每个扇区(sector)内的BIS字段编组为所谓BIS码字,其继而配备有自身非常强的纠错码。可以看出这个已知的擦除检测方案具有以下缺点:-不能单独地检测到BIS字段的错误,它始终是必须被读取并解码的完整的BIS码字。因此,基于BIS字段的擦除检测方案具有一个扇区的等待时间或延迟。-插入BIS字段加上它们的错误保护造成显著的冗余开销。在“高密度光存储系统的一种新纠错算法(Axa0Newxa0Errorxa0Correctionxa0Algorithmxa0forxa0High-Densityxa0Opticalxa0Storagexa0Systems)”,JJAP-43-4867中公开了擦除信息生成的另一种方法。在此,将行划分为块。向每个块的i个均匀分布的信息字节应用只能检测错误而不能纠正错误的内部(i+1,i,2)RS码。向每个块附加作为结果的RS码奇偶校验字节。利用校验子检验来检验内部RS码字的完整性。将具有内部RS码字故障的块宣称为被擦除。该方法丢弃不同行之间的按字方式(wordwise)交织。相反,沿着一行内的对应块相等地分布每个内部RS码字的码元。因为内部RS码字的物理伸缩(dilation)小,不需要错误定位RS码。没有交织减少了等待时间。然而,可看出JJAP-43-4867的方法存在擦除生成需要附加冗余的缺点。从而需要一种改进的擦除检测方案。
发明内容
本发明提出使用在信道编码数据流中存在的冗余作为擦除检测的基础。在根据本发明的一种方法中,从比特流中包括的冗余导出擦除信息。例如,在某些数据与其他数据的依赖性的意义上,冗余一般与数据的约束性对应。当违反这类依赖性时,允许断定在读回一侧必定存在数据错误,由此可推断或估计擦除信息,从而使能擦除检测。在本发明中,认识到在采用未公开欧洲专利申请EPxa007107630的DC控制方法的情况下,在信道编码数据流中存在特定的冗余,并且可将这个特定的冗余用于擦除检测目的。EPxa007107630的方法采用所谓DC控制比特,其具有一些虽然较小但是众所周知的冗余。因此,与一些先前的或者随后的数据比特一起,每个DC控制比特模式可被用作擦除线索(clue)。根据EPxa007107630的DC控制比特构成DC控制比特模式的一个实施例。在根据本发明的一种方法中,当ECC编码的比特流包括任何这样的DC控制比特模式时,从在ECC编码的比特流中包括的DC控制比特模式导出擦除信息。在本发明中利用的冗余基于以下事实,并非所有可能的比特组合或二进制字的值都是根据EPxa007107630的有效DC控制比特。换言之,假设在数据块之间插入许多n个控制比特,可将整组2**n个不同字的值概念地细分为-包括确实构成有效DC控制比特模式的那些字值的第一子集,以及-包括不构成有效DC控制比特位模式的那些字值的第二补充子集。可将接收其值确实构成有效DC控制比特模式的二进制字合理地解释为意味着没有出现信道错误,因此在下文中也将这些值表示为“负线索”。相应地,可将接收其值不构成有效DC控制比特模式的二进制字合理地解释为意味着出现信道错误,因此在下文中也将后面的值表示为“正线索”。全部不同的字值的仅仅真子集构成有效的DC控制比特模式,换言之,第二子集不是空的。这个事实表明专用于DC控制的比特流部分是受约束的;换言之,在这些比特流部分中包含一些冗余。在根据EPxa007107630的DC控制方法中,所有不同的字值中超过半数构成有效DC控制比特模式,这与冗余较小相对应。只有少数不同的字值不构成有效的DC控制比特模式。从而,存储信道中的错误经常将负线索修改为其它负线索。换言之:不是所有信道错误(即便它们影响比特流的DC控制比特部分)都造成正线索出现。这样从接收正线索检测到擦除的概率较低并且必须考虑到误分类。从而,本发明描述了作为有利的扩展的“桥接策略”,其可被解释为在被视作比特序列的正/负线索的序列上的非线性中值滤波器类的后处理。本发明允许在不花费用于错误检测的任何附加冗余的情况下生成擦除信息。通过利用以EPxa007107630中提出的方法向RLL调制的比特流周期性地插入的DC控制比特的固有冗余来这样做。可将根据本发明生成的擦除信息用在其构成被使用的仅有的擦除信息种类的系统中。以下描述的示范性实施例是这样的系统。可替换地,可将根据本发明生成的擦除信息用作从其它源导出的其它种类的擦除信息的补充。具有源自不同源的,或者以不同方式生成的两种擦除信息提供这样的优点,通过合并两种擦除信息,例如,通过一些种类的多数表决来结合它们,可潜在地检测并且消除误分类。根据本发明生成的擦除信息尤其适用于作为附加的或补充的擦除信息,这是因为其生成不需要任何冗余插入,换言之,没有导致率损失。
附图说明
在附图中图示了本发明示范性实施例,并且在以下描述中对其作更加详细地阐述。附图中:图1图示了现有技术BD警戒码。其引用自在www.blu-raydisc.com上发表的技术白皮书“用于BD-R的1.B物理格式规范(1.Bxa0Physicalxa0Formatxa0specificationxa0forxa0BD-R)”。图2图示了根据本发明的、将同步块细分至具有间歇擦除线索的信道数据块序列。表1图示了当被插入到(1,7)RLL码时,DC控制比特值对周围比特值的依赖性。图3图示了从2比特尾部数据、2个DC控制比特以及2比特首部数据形成6比特擦除线索。表2图示了对于6比特擦除线索存在的64个不同值中的哪些构成有效线索,和哪些构成无效线索。图4图示了从4比特尾部数据、2个DC控制比特以及2比特首部数据形成8比特擦除线索。表3图示了对于8比特擦除线索存在的256个不同值中的哪些构成有效线索,和哪些构成无效线索。图5图示了接收的线索以及假定的潜在(underlying)错误事件的示例序列。图6图示了在忽略隔离的正线索以后图5的线索序列(步骤1)。图7图示了在连接非隔离的正线索以后图6的线索序列(步骤2)。图8图示了在扩展正线索序列以后图7的线索序列(步骤3)。图9图示了被标记为擦除的数据的范围(步骤4)。
具体实施方式
在数字数据存储器中,使用信道编码,也称为信道调制,以便将数字数据转换成适于存储信道要求的信号。一种在信道编码中使用的概念表示为“DC控制”并且包括影响信号频谱的低频末端的信号处理步骤。如果写入存储介质的信号为“无DC”的,则便于存储器读出一侧的信号再生,换言之,如果,至少平均来讲,在光数据存储器的情况下这个信号包含与“间隔”差不多的“凹坑”,或在磁数据存储器的情况下包含与“减”差不多的“加”。通过所谓游程数字和RDS,来测量在那样的情形下信号的低频内容。未公开欧洲专利申请EPxa007107630描述了在信道编码数字数据块序列的同时控制DC内容的方法以及装置。将数据块单独地细分为首部部分、主体部分、以及尾部部分,每个是可变长度。特定的一个数据块的每个尾部部分、连同一些插入的控制比特以及随后的一个数据块的首部部分,编组为所谓的控制块。根据EPxa007107630,以这样方式动态地选择首部部分和尾部部分的尺寸,以便能够对数据块的主体部分和控制块进行独立的游程长度(runlength)受限制的编码。根据EPxa007107630的控制比特插入包括在所谓“反转”控制比特模式以及“保留”控制比特模式之间的选择,通过该选择可反转主体部分的RDS贡献。EPxa007107630描述以这样的方式执行选择以便最小化DC内容。众所周知,如果错误码元的位置已知,则RS码的纠错能力实质上可加倍。从而实际纠错方案的一个重要的子任务是估计也称之为“擦除”的这些错误位置。在已知的蓝光盘格式中,针对于此使用了基于USxa06,378,100的警戒码方案,其中以所谓“突发指示子码”或BIS有规律地散布用户数据,并且其中将在任何两个连续错误BIS字段之间的用户数据假定为擦除。蓝光盘使用定位在警戒以内的错误码元的警戒码方案。可以某种方式利用此信息以便宣称错误警戒之间的擦除。从而该警戒也通常被称为突发指示子码或BIS。在蓝光格式中,每个ECC帧由4个警戒组成,其中第一个警戒由同步字给出。为了利用保护用户数据的RS[248,216,33]码的全部擦除纠正能力,使用24个交织的RS[62,30,33]码字以便以高概率定位在警戒以内的错误。这个方案的基本构思源自USxa06,378,100。它们也在“数据视频记录的光盘系统(Opticalxa0Discxa0Systemxa0forxa0Digitalxa0Videoxa0Recording)”JJAP-39-912中公开。USxa06,378,100将警戒码字称为“线索字”,其“通过将数据编码为第一多码元纠错码的码字而形成”。将用户数据RS码字命名为“目标字”,其“通过编码为第二多码元纠错码的码字而形成”。它们一起被称为划分“为线索字和目标字”并且“具有按字方式交织以及错误保护编码”的“多字信息”。可以看出这个警戒码方案具有以下缺点:-除非已经收到并解码了表示单一扇区的某些数目的行或同步块,否则不能生成擦除信息。这导致一个扇区的最小等待时间。-需要附加的冗余用于线索字的高级别错误保护。根据本发明,通过检验在信道数据比特块之间周期性地插入的错误定位线索的完整性,来生成在读出信道数据比特流内的擦除信息。然后宣称在某一距离内的错误指示(正)线索之间的块要被擦除。线索由许多信道数据比特或配备有附加冗余的其它子信道数据比特组成。可通过奇偶检验、CRC、或任何其它错误检测码或方法引起冗余。也可将由任何其它方法(如DC控制比特插入)所引起的并非主要意图在于错误检测的固有冗余用于完整性检验。要注意的重点在于根据本发明,完整性测试,相当于(amountxa0to)错误检测可在每个单独的线索上执行而忽略其它线索,即,没有多码元线索字存在。在下文中将以“自身可检验线索”表示这个属性。因为线索是自身可检验的并且所引起的冗余通常低,所以错误检测的概率也低。但是信道故障的长突发,即,长突发错误,将很有可能破坏许多线索。从而当突发的长度增加时,检测到它们中的至少一些的概率将上升。假定由未检测到的错误造成负线索位于两个靠近在一起的正线索之间,其中认为两个线索“靠近在一起”的限制距离依赖于错误检测概率以及随机错误概率。基于这个假定,将在靠近在一起的正线索之间的负线索反转,从而生成表示长擦除的正线索的连续序列。突发越长,擦除信息将越可靠。在该实施例中,假定通过周期性地插入的同步模式将信道数据比特流分离为块。进一步假定将很有可能检测到由错误突发对同步模式的破坏。前述假定将允许独立地在每个同步块内宣称擦除间隔,但是如果任何假定不成立,本发明原理也将仍然适用。如图2所示,在该实施例中,通过(n-1)个擦除线索或线索将同步块分离为n个信道数据块。通常每个块的信道数据比特的数目将比线索比特的数目大得多。在图2中以虚线象征性地对此进行图示。换言之,线索比特的数目显著地小于在任何两个连续的线索之间信道数据比特的数目。本发明旨在通过检验线索的完整性来辨认错误的突发。使用指示完整性检验失败的正线索来宣称擦除的间隔。要求线索能够是自身可检验的,即,不需要除了线索本身以外的其它信息来告知该线索是否已经被破坏。这与US6,378,100中描述的从多码元码字提取线索的方法相反。USxa06,378,100从编码的线索字导出错误位置线索,从而必须涉及一些错误定位处理。在本发明中,因为线索位置已知,所以不需要错误定位处理。可通过以下方式构造具有额外错误检测冗余的长度y的自检验线索:●使用y个预定义的数据比特●以任何(y,y-z)错误检测码编码y-z个(子)信道数据比特,例如singe奇偶检验、CRC、等等。在系统码的情况下,将为奇偶校验加前缀或后缀。本发明使用不同的方法,其中在不使用额外冗余的情况下构造自检验线索,而不是使用周期性地插入的子信道或控制结构的固有冗余作为线索。根据本发明的一个方面,利用如EPxa007107630给出的DC控制比特插入方法所引起的冗余作为自检验线索。表1图示出了根据EPxa007107630向(1,7)RLL码插入DC控制比特。仅仅数据比特的少数特殊组合造成需要花费2个DC控制比特来保证DC控制块的微分(differential)RDS的反转或保留。因而,根据EPxa007107630选择的每两个DC控制比特包含略微小于一比特的冗余。在表1中作为c_i示出的两个DC控制比特,至少在某些情况下依赖于它们之前的两个尾部比特ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="68"/>并且依赖于随后的两个首部比特ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="116"/>表1未示出的ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="68"/>的值,或ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="88"/>的值,或二者的那些行构成缩写符号并且要被解释为假定空表格单元指明“不关心”。为了能够评价所描述的依赖性,以这样的顺序连接两个尾部比特、两个DC控制比特以及两个首部比特以便得出6比特线索。利用如EPxa007107630规定以及表1所示出的DC控制比特的特定依赖性,以及单独地列出以其“不关心”的单元所概括的情形,结果是在对于6个比特字存在的64个不同的值中,37个为指示有效性的负线索,以及27为指示无效性的正线索。这意味着发现任何错误的概率低。换言之,冗余被遍布在线索上。表2图示了对于6比特擦除线索存在的64个不同值中的哪些构成有效线索,以及哪些构成无效线索。使用DC控制比特作为擦除线索的优点在于,不需要任何附加冗余的插入,因而这个方法不遭受任何比率损失。此外,通过简单地在表2中查找其值,或任何等效操作,可在接收后即时地检验每个线索。此外,必须考虑到DC控制比特进而线索将频繁地出现在信道数据流内,这部分地补偿它们较弱的错误检测能力。如果考虑四个先前的数据比特而不是两个先前的数据比特,可进一步增加错误检测概率。图4图示出擦除线索构造的这一变型。在256个不同的8比特线索值中,133个构成负线索,以及123个构成正线索。表3示出了作为结果的查找表,即,它图示出对于8比特擦除线索存在的256个不同值中的哪些构成有效线索,以及哪些构成无效线索。有效,即,以“1”表示负线索,无效,即,以“0”表示正线索。任何时候当来自额外的或者固有的冗余的线索错误检测能力低时,可将桥接(bridging)策略应用于识别归因于大量未检测到的线索的擦除间隔。以下的桥接策略利用正线索来识别擦除间隔。同步模式可用作具有高突发错误检测可能性以及高可靠性的边界线索。这将允许在与相邻同步块中的线索无关的情况下宣称同步块内的擦除。否则必须遵循滑动窗口方法。在两种情况下均可逐步地应用以下策略:步骤1:忽略单个,即,隔离的正线索。这里,如果一正线索与最近的其他正线索的距离超过某一阈值,则其将被视为隔离的。这些隔离的正线索很有可能由随机错误导致,从而被切换为负。在随机错误环境下,可能适合应用比实质上无错误的环境下更小的阈值距离。步骤2:连接非隔离的正线索。把彼此远离不超过阈值距离的两个正线索之间的连续负线索的序列假定为归因于未检测到的突发错误,从而被切换为正。步骤3:把正线索的序列扩展一个余量(margin):把与连续正线索序列相邻的某一数量的负线索切换为正。将由误检测的与未检测的线索之间的所需比例来管理这个余量的尺寸。步骤4:标记作为擦除的正线索和在至少一侧通过正线索连接的任何信道数据块。图5至9图示了怎样应用桥接策略的示例。在该示例中,如表示出的假定单个随机错误以及突发错误。假定由于这些错误,在信道比特流中已识别了三个正(即,错误指示)线索,在图5中,在从左边起第2个、第6个、和第9个线索中以“+”示出。假定以上的步骤1的阈值距离为3个信道数据块,其间包括2个线索。假定以上步骤3的余量为1个信道数据块。步骤1:忽略隔离的正线索:图5中表示为“随机错误”的正线索将被宣称为负,这是因为下一个正线索在4个信道块以外,其距离超过了阈值距离3。图5中表示为“突发错误”的两个正线索将保持不变,因为它们的距离在阈值距离以内。图6示出应用步骤1的结果:已删除假定源自随机错误的隔离的线索。步骤2:连接非隔离的正线索:把在两个剩余的正线索之间的间隔中的两个负线索切换为正。图7示出了应用步骤2的结果:此时存在从第6个线索至第9个线索(包括第6个线索和第9个线索)的正线索的单一连续“行程(run)”。步骤3:把正线索序列扩展一余量:应用为1的余量尺寸,正行程的左边和右边的一个相邻线索被切换为正。图8示出了应用步骤3的结果:正线索的行程现在从第5个线索扩展至第10个线索(包括第5个线索和第10个线索)。步骤4:如图9中所表示的,包括间歇的6个正线索的7个数据块被宣称要被擦除。注意最右边的正线索,即,在余量1延伸的过程中被切换至正的第10个线索,实际上构成误检测或虚假的正。没有线索是未检测到的,即,没有虚假的负。可将本发明的总的构思应用于任何传输或存储系统,其中错误很可能以长突发(longxa0bursts)方式出现,和/或其中接收器或读取路径可利用低等待时间擦除信息。本发明的优点:-来自DC控制比特的提出的线索是可自检验的,即,不需要其他信息来检测线索是否被破坏;-因而没有固有等待时间;-比USxa06,378,100的BIS更经常地将DC控制比特进而基于其上的线索散布到用户数据流中,这部分地补偿它们的较弱的错误检测能力。-本发明的方法提供擦除检测,而无需超出DC控制总是需要的开销的任何冗余开销。本发明允许在突发错误环境内纠错解码之前有利地生成低等待时间擦除信息。低等待时间擦除信息对于下列原因或目的可能是有用的:●如果与长度小于扇区的行对齐的随机纠错的内部RS或LDPC码等协同使用像Reed-Solomon一类的外部突发错误纠正码,因为长突发错误将很有可能超过内部码的纠错能力使得解码无用,所以在内部码解码之前具有可用的擦除信息是有利的。另一方面,如果短错误突发被正确地标记为擦除,仍然可通过内部码来解码短错误突发。●如果使用作用于同步块的内插定时恢复,则可通过评价擦除信息来执行粗略完整性检验。●即便光驱动器读取路径内的任何其他任务能够利用低等待时间擦除信息。本发明呈现了一种用于从错误指示线索生成擦除间隔的策略。可检测到任何长度的错误突发。换言之,如果错误的位置已知,则块码的纠错能力将加倍。用于错误位置检测的现有技术方法总是涉及添加专用冗余数据,然后对其进行评价以便得出错误位置信息。本发明提出并描述了怎样使用在数据流中总是存在的给定的DC控制比特32,以及怎样从其中导出线索31形式的错误位置信息。