CN1319064C - 具有替换部件的记录/再现装置和替换突发差错的方法 - Google Patents

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Abstract

一种记录/再现装置，在部分响应信道上，记录和再现根据卷积码对数据进行编码所产生的记录信号，并通过使用了似然信息的迭代译码，从再现信号中再现该数据。突发差错检测器检测再现信号中的突发差错部分。替换部件根据突发差错检测器所检测的结果，用预定值替换包括在突发差错部分中的抽样值或似然信息值。

Description

具有替换部件的记录/再现装置 和替换突发差错的方法
技术领域
本发明一般涉及数据记录/再现装置，尤其涉及一种具有替换突发差错的替换部件的数据记录/再现装置和一种替换突发差错的方法。
背景技术
记录和再现数据的装置包括各种记录/再现装置，例如磁盘、磁带、光盘、磁光盘以及类似的记录/再现装置。为了在这样的介质上记录数据，主要使用磁记录标记。利用磁记录，就有可能以比半导体存储器更低的成本，永久地保存数据。现在，记录/再现装置作为用于计算机的信息记录装置是必不可少的，用来记录诸如具有大量信息的图像和图像信息。
图1示出了一种常见的数据记录装置的构造。
首先，对记录数据的一种情形进行说明。用户数据Uk被输入到编码器101，它把用户数据Uk调制成可被迭代译码的代码。接着，经过删节(puncture)部件(MUX删节)102和交织器(π)103所交织出的数据被传送给LD驱动器104。LD驱动器104基于所提供的数据调制激光束，并把该数据记录在信息记录介质105上。在图1所示的例子中，使用磁光盘作为信息记录介质105(此后引用为“磁光盘105”)。但也可以使用磁盘、光盘和其他信息记录介质。如果使用磁盘，则数据被传送给适用于该记录媒体的磁头。
接下来，对从磁光盘105再现数据的一种情形进行说明。通过磁头，记录标记从磁光盘105上被再现，并获得MO再现信号。由写磁头、磁光盘105和再现磁头构造出的记录/再现***106形成了部分响应信道(PRChannel)，该信道具有例如PR(1，1)这样的特性。所再现的MO再现信号由放大器110进行放大。接着，该信号的幅值由AGC111进行控制，然后由低通滤波器(LPF)112和均衡器113对信号进行波形均衡。完成如上所述的波形均衡的MO再现信号yi由A/D转换器114通过使用与再现信号同步的时钟，被转换成数字信号。接着，如此转换出的数字信号在存储器115中累积起来。
接下来，根据累积在存储器115中的数据，通过诸如turbo译码器的迭代译码器116再现用户数据。迭代译码器116受到控制器117(例如，要是磁光盘装置就是ODC)的控制。迭代译码器116经过由控制器117确定的一定次数的迭代译码对用户数据进行译码。
图2示出了编码器101的例子，该编码器将用户数据编码成用于执行迭代译码的代码。图2所示的编码器是一个迭代卷积编码器，它由寄存器201和202、异或门203和204构成。图2所示的编码器从用户数据序列Uk产生奇偶校验序列pk。
图3示出了图1中迭代译码器116的常见结构。数据(接收信号序列)yi代表了如图1所示的经A/D转换器114数字化并在存储器115中累积的接收信号。把抽样数据yi传送给后验概率译码器(PR信道APP)301。如果输入的抽样值Y(y1，y2，y3，...yn)被检测出来，后验概率译码器301计算下一个输入位ci是1的概率P(ci＝1|y)与ci是0的概率P(ci＝0|y)之间的对数似然比L(ci *)。当进行第一次迭代时，输入给后验概率译码器301的先验信息La(ci)是全0。这代表所有ci位全是1的概率和所有ci位全是0的概率是同样的概率(相等)。
接着，减法器302从后验概率译码器301的输出L(ci *)中减去先验信息La(ci)，这样就得到了非本征似然信息(extrinsic likelihood information)Le(c)。该非本征似然信息Le(c)由解交织器303进行转换，然后被发送给解删节部件304。解删节部件304把已解交织的非本征似然信息Le(c)转换成对应于数据位Uk的似然信息L(uk)和对应于奇偶位pk的似然信息L(pk)，并把这些信息传送给代码译码器(Code APP)305。代码译码器305分别从L(uk)和L(pk)输出关于数据位uk的对数似然比L(u*)和关于奇偶位pk的对数似然比L(p*)。当执行迭代译码时，L(u*)和L(p*)被发送给删节部件306，并被转换成似然信息L(c*)(组合并减少L(u*)和L(p*)所得到的结果)。减法器307从L(c*)中减去先验信息Le(c)。接着，交织器308对减法器307的输出进行交织，就得到了La(ci)。La(ci)作为先验信息被传送给后验概率译码器(RP信道APP)301，重复地执行迭代。数据检测是这样执行的，硬判定部件309确定从代码译码器305得到的L(u*)是“1”还是“0”，并输出用户数据序列Uk。
然而，上述的常见例子存在下列问题。
在记录介质中，例如光盘(包括磁光盘)、磁盘和磁带，通常存在着局部缺陷。特别是在光盘和磁带等可换介质上，受到灰尘附着和处置它们时所产生的划痕的影响，增加了一些缺陷部分。上述的迭代译码对于与高密度的记录介质和装置有关的简化SNR来说非常奏效。但是，当记录介质上的缺陷部分的再现信号(突发差错信号)被输入时，经由先验信息而变得迥然不同的似然信息被传播给突发差错部分以外(多个)部分的数据，突发差错部分中的差错就被传播给其他(多个)部分的数据。这是因为从突发差错部分的数据当中获取的似然信息和从原始数据当中获取的似然信息非常不同。由此带来一个问题，即通过迭代译码不能充分获得纠错效果。
发明内容
本发明总的目的就是提供一种消除以上问题的，改进的、有用的数据记录/再现装置和方法。
本发明另一个更具体的目的是提供一种使用迭代译码的数据记录/再现装置，即使再现信号包含突发差错信号，该装置也能正确地解调数据，也就是说，能够通过迭代译码充分地获得纠错效果。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种记录/再现装置，该装置在部分响应信道上，记录和再现根据卷积码对数据进行编码所产生的记录信号，该装置通过使用了似然信息的迭代译码，从再现信号中再现所述的数据，其中所述再现信号是从信息记录介质获得的，该记录/再现装置包括：
A/D转换器，用于将所述再现信号转换为抽样值；
突发差错检测器，用来检测再现信号中的突发差错部分；和
替换部件，根据突发差错检测器所检测的结果，用预定值替换包括在突发差错部分中的抽样值或似然信息值，
其中，所述的预定值是一个这样的值：当使用所述突发差错部分以外部分的抽样的似然信息执行所述数据的迭代译码时，通过该预定值，所述突发差错部分中的抽样值或似然信息值的影响不被传播。
根据本发明的另一个方面，提供了一种对于在记录/再现装置所再现的再现信号中的突发差错部分进行替换的方法，该记录/再现装置在部分响应信道上，记录和再现根据卷积码对数据进行编码所产生的记录信号，并通过使用了似然信息的迭代译码，从再现信号中再现该数据，其中所述再现信号是从信息记录介质获得的，所述方法包括如下步骤：检测所述再现信号中的突发差错部分；以及根据所述检测突发差错部分的步骤所检测的结果，用预定值替换包括在所述突发差错部分中的抽样值或似然信息值，其中，所述的预定值是一个这样的值：当使用所述突发差错部分以外部分的抽样的似然信息执行所述数据的迭代译码时，通过该预定值，所述突发差错部分中的抽样值或似然信息值的影响不被传播。
根据本发明，通过检测突发差错部分，并用一个对突发差错部分以外的部分不施加影响的数值替换该突发差错部分，就可以控制迭代译码中错误的似然信息的影响。因此，可以保持迭代译码的译码能力。
如上所述，根据本发明，即使再现信号中包含了突发差错部分，错误的似然信息也不被传播。因此，可以得到一种通过迭代译码，甚至对低信噪比(S/N ratio)都具有高译码能力的记录/再现装置。
根据下面的具体说明，同时结合下面的附图，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是示出了使用迭代译码的常见数据记录装置的结构的方框图；
图2是示出了把用户数据编码成用来执行迭代译码的代码的编码器的结构示例的方框图；
图3是示出了图1中所示的迭代译码器的常见结构的示例的方框图；
图4是示出了本发明第一实施例的方框图；
图5是示出了本发明第二实施例的方框图；
图6是示出了本发明第三实施例的方框图；
图7是示出了本发明第四实施例的方框图；
图8是示出了本发明第五实施例的方框图；
图9是示出了本发明第六实施例的方框图；
图10是示出了突发差错波形的运行示例的时序图；
图11是示出了本发明第七实施例的方框图；
图12是示出了与使用本发明的迭代译码的迭代次数相关的差错率的仿真结果的图形；
图13是示出了本发明的突发差错检测器的一个实施例的方框图；
图14是用于解释本发明的突发差错检测器的操作的时序图。
具体实施方式
下面将给出本发明的优选实施例的说明。
图4表示本发明的第一实施例。图4所示的本发明第一实施例与图1所示的使用常见迭代译码的记录/再现光盘***是不同的，区别在于图4所示的第一实施例提供了作为突发检测装置的突发差错检测器401和作为替换装置的替换电路402。第一实施例中基本的数据记录和再现与参考图1所解释的内容相同。
在图4所示的第一实施例中，A/D转换器114把经过波形均衡的MO再现信号转换成数字数据，从这个数值当中，突发差错检测器401从数值里检测突发差错区域。接着，替换电路402用似然信息替换对应于突发差错部分的数据，该似然信息在迭代译码器116执行迭代译码时，不影响(即几乎不把差错传播到)突发差错部分以外部分的数据。其在突发差错部分中的值被替换的数据在存储器115中累积起来。所述的数据由表示了“1”的概率和“0”的概率是相同概率的似然信息所替换。例如，假如数据是“1”的概率的最高似然信息(数据是“0”的概率的最低似然信息)是+1，数据是“1”的概率的最低似然信息(数据是“0”的概率的最高似然信息)是-1，那么将被替换的数据由似然信息的中间值“0”来取代。因此，可以对突发差错部分以外的部分施加突发差错部分的最小影响。按照这样的方式，迭代译码器116对累积在存储器115中的数据，包括突发差错部分当中数值被替换的那些数据进行迭代译码。应当注意，在存储器115中累积数据的原因就是，迭代译码器116的迭代过程是一个速率比信道传输率低的操作。而且，另一个原因在于，在迭代译码过程中必须执行一个与路径标准(pathmetric)有关的逆向操作。某些情况下，根据下列迭代译码的执行方法，可以不需要存储器115。
下面，图5示出了本发明的第二实施例。在本实施例中，A/D转换器114把经过波形均衡的MO再现信号转换成数字信号，然后该数字数值暂时累积在存储器115中。接着，使用所累积的数值，突发差错被突发差错检测器401检测出来，并由替换电路402完成数据的替换。将被替换的数据和图4所示的第一实施例中的数据相同。
本实施例中，当从存储器115读取数据时，所读出的数据被替换，然后被传送给迭代译码器116。可以以这种方式取代突发差错数据。
图6示出了本发明的第三实施例。本实施例中，当从存储器115读取数据时，突发差错被突发差错检测器401检测出来，所读出的数据被替换电路402替换，然后该数据被再次写入存储器115。将被替换的数据和图4所示的第一实施例中的数据相同。可以用这种方式替换存储器115中的数据。
图7表示本发明的第四实施例。图7中被和图3中相同的标号指定的那些部件与图3中的对应部件相同。本实施例中，后验概率译码器(PR信道APP)301的输出被替换。图7中，使用从存储器115输出的数据(该数据就是后验概率译码器301的输入)，突发差错检测器401检测出突发差错的位置，并由替换电路701取代后验概率译码器301的输出。可以用这种方式替换突发差错数据。将被取代的数据由表示了“1”的概率和“0”的概率是相同概率的似然信息所替换。例如，假如数据是“1”的概率的最高似然信息(数据是“0”的概率的最低似然信息)是“+1”，数据是“1”的概率的最低似然信息(数据是“0”的概率的最高似然信息)是“-1”，那么该数据由似然信息的中间值“0”来取代。因此，可以对突发差错部分以外的部分施加突发差错部分的最小影响。
下面，将给出对本发明第五实施例的说明。图8示出了本发明的第五实施例。在图8所示的实施例中，被和图7所示的第四实施例中相同的标号指定的那些部件与图7中的对应部件相同。图8所示的本发明的第五实施例与图7所示的本发明的第四实施例的不同之处在于，在第五实施例中提供了选择电路801。
在迭代译码的初始阶段，例如迭代次数是1或2，PR信道对应于突发差错部分的似然信息对突发差错部分以外部分的似然信息施加了很大影响。为了控制这种影响，在本实施例中，基于由图1所示的控制器117提供给迭代译码器116的迭代次数的控制信息118，根据迭代译码的次数控制是把从后验概率译码器301输出的L(ci *)选中并发送给减法器302，还是把替换电路701的输出选中并发送给减法器302。
下面，将给出对本发明的第六实施例的说明。图9表示了本发明的第六实施例。本实施例中，通过操作部件901对累积在存储器115中的，对应于突发差错检测器401所检测出的突发差错部分及其附近的数据执行预定的操作，突发差错部分及其附近的数据被取代。
图10示出了关于突发差错波形的一个操作实施例。图10-A表示一个突发差错部分的再现波形，图10-B表示操作系数k，而图10-C表示由操作部件901完成操作后的波形。在图10-A中，yt代表每一个抽样值，时间周期T代表突发差错部分，B1代表在突发差错检测电平正向上的阈值，B2代表在突发差错检测电平负向上的阈值，而C代表中心值。操作部件901的操作如下执行：
yt′＝k*yt+C(1-k)………(1)
其中，yt′是操作后的抽样值。
首先，图9所示的突发差错检测器401从存储器115中读出所累积的数据，并检测突发差错部分T。然后，集中于突发差错部分的范围，根据方程(1)，使用图10-B所示的操作系数k，对抽样值进行计算。例如，在图10-A中，在时间周期25-32内，当抽样值yt的幅值大于阈值B1时，突发差错检测器401就检测到，存在由灰尘的划痕造成的突发差错部分。通常，这种划痕对突发差错部分之前和之后的部分也有影响。所以，当从存储器115读数据时，操作系数k按图10-B所示进行变化，包括了突发差错部分T之前和之后的部分。
按图10-C所示，当根据方程(1)使用操作系数k执行操作时，突发差错部分的信号幅值变小，其数值接近于中心值C。如果图10-A中的再现波形是PR(1，1)波形，中心值C就是一个在其上无法判断数据是“1”还是“0”的数值。因此，根据本实施例的操作，可以用对其他数据没有影响的迭代译码过程的似然信息替换突发差错部分。
如上所述，在参考图4到10所解释的本发明的实施例中，由A/D转换器114进行数字化的MO再现波形的抽样值中的突发差错部分的数值将被对突发差错部分以外的部分的似然信息不施加影响的数值所直接取代，或通过所述的操作取代。即，突发差错部分的数值被对应于PR信道数据的部分中的其他数值所取代。
下面，将给出对本发明第七实施例的说明。图11示出了本发明的第七实施例。本实施例中，那些被和图7中相同的标号指定的部件与图7中的对应部件相同。本实施例表示了对应于代码数据的数据被取代的实施例。本实施例中，首先从存储器115输出的抽样值yi中检测出突发差错部分。然后，解交织器1101在所检测出的突发差错部分的位置上执行解交织，对应于PR信道上突发差错部分的位置被转换以便和解交织器303的输出相对应，并被传送给作为替换装置的替换电路1102。
替换电路1102用从解交织器303输出的已解交织的非本征似然信息Le(c)，替换与突发差错部分相对应的部分的似然信息。这种情况下，所述的似然信息Le(c)是一个似然信息比。因此，如果数据是“1”的概率是100％，那么Le(c)＝1，如果数据是“0”的概率是100％，那么Le(c)＝-1。此外，如果数据是“1”的概率和数据是“0”的概率相同，那么Le(c)＝0。据此，对应于突发差错部分的似然信息Le(c)被替换为数值0。这种方式下，通过对代表数据是“1”的概率和数据是“0”的概率相同的似然信息进行替换，突发差错部分的影响不会被传播到突发差错部分以外的部分。
下面，将给出在产生突发差错部分的情况下，与根据本发明的迭代译码的迭代次数相关的差错率的仿真结果的说明。图12示出了与使用本发明的迭代译码的迭代次数相关的差错率的仿真结果。在突发差错部分不存在情况下的结果1201中，迭代译码起始阶段的差错率从4.0×10-4开始，随着迭代次数增加，差错率下降。然后，在第三次译码迭代中，差错率稳定在1.0×10-5。
另一方面，在突发差错部分不被取代情况下的结果1202中，差错率并不随着迭代次数的增加而下降。这是因为突发差错部分错误的似然信息被传播到了突发差错部分以外的部分。因此，差错率发生波动。
在根据本发明，突发差错部分被取代的情况下的结果1203中，与突发差错部分不存在情况下的结果1201相比，需要更多的迭代次数才能收敛。但是，差错率随着迭代译码迭代次数的增加而下降。在第四次迭代译码中，该差错率就获得了与突发差错部分不存在情况下的结果1201等效的差错率。
如上所述，使用根据本发明的迭代译码方法，就可以得到一种不把错误的似然信息传播到突发差错部分以外部分的***，并且通过迭代译码，该***即使对于低信噪比也拥有较高的译码能力。
下面，参考图13和14，将给出对本发明的突发差错检测器的一个实施例的说明。图13示出了作为本发明突发检测装置的突发差错检测器1300的实施例。图14是一个时序图，用于解释本发明的突发差错检测器1300的操作。
图13示出了突发差错检测器1300的实施例。突发差错检测器1300包括比较器1301和1302，移位寄存器1303和1304，以及或电路1305。比较器1301和1302中的每一个都包括输入a和输入b，并假定如果a等于或大于b，输出就为高电平，当a＜b时，输出为低电平。比较器1301将抽样值yi与图10-A所示的B1进行比较，确定抽样值yi是否处于突发差错部分中。比较器1302将抽样值yi与图10-A所示的B2进行比较，确定抽样值yi是否处于突发差错部分中。两个比较器1301和1302的输出被分别输入给N级移位寄存器1303和1304，这些比较器的输出代表了突发差错的位置。每个移位寄存器1303和1304的所有输出被输入给或电路1305。
或电路1305的输出是突发差错门控信号(BG)，即图10-A中的突发差错周期T。然而，在诸如图5所示的移位电路402的移位电路中，当抽样值yi被延迟N/2级时，BG在BP的N/2之前就被打开。因此，甚至可以处理那些由灰尘和划痕引起的，在光束的高斯分布的边缘(尾端)发生的突发差错的小影响。
图14示出了突发差错检测器1300的操作。图14-A示出了通过对不包括再现信号中的突发差错部分的信号1401进行抽样所获得的抽样值，以及通过对包括再现信号中的突发差错部分的信号1402进行抽样所获得的抽样值。
如参考图13所解释的，突发差错检测器1300确定，当yi大于在突发差错检测电平正向上的阈值B1时，或当yi小于在突发差错检测电平负向上的阈值B2时，yi处于突发差错位置BP上。
在图14所示的本实施例中，示出了如图13所示的移位寄存器1303和1304的级数例如为N＝4的情况。如图14-B所示，当yi大于在突发差错检测电平正向上的阈值B1时，移位寄存器1303的输出为高电平1403至1406。另一方面，如图14-C所示意，当yi小于在突发差错检测电平负向上的阈值B2时，移位寄存器1304的输出为高电平1407至1408。当移位寄存器1303和1304的每一个的全部N级输出被输入给或电路1305时，如图14-D所示，一个在突发差错周期内包含高电平1409至1411的信号作为或电路1305的输出被获得。这种方式下，就可以产生所述的突发差错门信号BG，该门信号具有受突发差错影响的一个间隔的时间周期。
如上所述，通过把突发差错检测器1300所产生的突发差错信号传送给作为替换装置的替换电路，例如图5中所示的替换电路402，就可以用预定信号或通过一种操作来取代突发差错部分。
此外，图14-E指示了通过把信号1401(该信号不包括再现信号中的突发差错部分)在替换电路中延迟N/2＝2个时钟所得到的抽样值1412，以及通过把信号1402(该信号包括再现信号中的突发差错部分)在替换电路中延迟N/2＝2个时钟所得到的抽样值1413。在这种方式下，通过在替换电路中，把抽样值yi相对于突发差错检测器1300所产生的突发差错门信号BG延迟N/2级，同样可以用预定信号或通过一种操作来替换在突发差错位置BP之前的部分中的，受突发差错部分影响的抽样值yi。
如上所述，根据本发明，通过检测突发差错部分并将该突发差错部分替换成对突发差错部分以外的部分不产生影响的数值，就可以控制迭代译码中错误似然信息的影响。因此可以保持迭代译码的译码能力。
此外，根据本发明，即使再现信号包括突发差错部分，错误的似然信息也不被传播。因此，可以获得一种通过迭代译码，即使对低信噪比也有高译码能力的记录/再现装置。
本发明不受限于所明确公开的实施例，而且在不偏离本发明范围的情况下可以做出变动和修改。
本发明是基于2002年8月27日所提交的日本优先权申请No.2002-246841，通过引用，该申请的全部内容都包括在本发明中。

Claims (9)

1.一种记录/再现装置，该装置在部分响应信道上，记录和再现根据卷积码对数据进行编码所产生的记录信号，并通过使用了似然信息的迭代译码，从再现信号中再现该数据，其中所述再现信号是从信息记录介质获得的，所述的记录/再现装置包括：
A/D转换器，用于将所述再现信号转换为抽样值；
突发差错检测器，用来检测所述再现信号中的突发差错部分；和
替换部件，根据所述的突发差错检测器所检测的结果，用预定值替换包括在所述突发差错部分中的抽样值或似然信息值，
其中，所述的预定值是一个这样的值：当使用所述突发差错部分以外部分的抽样的似然信息执行所述数据的迭代译码时，通过该预定值，所述突发差错部分中的抽样值或似然信息值的影响不被传播。
2.如权利要求1所述的记录/再现装置，其中，所述的预定值是替换后的抽样值或替换后的似然信息值，利用该预定值，通过迭代译码所获得的数据值是“0”的概率和通过迭代译码所获得的数据值是“1”的概率变得相同。
3.如权利要求1所述的记录/再现装置，其中，所述的似然信息值是一个对应于所述部分响应信道的数据输出的值。
4.如权利要求1所述的记录/再现装置，其中，所述的似然信息值对应于通过所述卷积码的译码输出的数据。
5.如权利要求1所述的记录/再现装置，其中如果所述抽样值大于第一检测电平，或者如果所述抽样值小于第二检测电平，则所述突发差错检测器确定所述抽样值包括在突发差错部分内，其中第一检测电平高于第二检测电平。
6.如权利要求1所述的记录/再现装置，其中，所述的替换部件在延迟所述A/D转换器的抽样值后，根据所述突发差错检测器所检测的结果，用所述预定值替换所述突发差错部分中的抽样值。
7.如权利要求1所述的记录/再现装置，其中，所述替换部件根据迭代译码的迭代次数控制是否替换所述突发差错部分中的抽样值。
8.一种对于在记录/再现装置所再现的再现信号中的突发差错部分进行替换的方法，该记录/再现装置在部分响应信道上，记录和再现根据卷积码对数据进行编码所产生的记录信号，并通过使用了似然信息的迭代译码，从再现信号中再现该数据，其中所述再现信号是从信息记录介质获得的，所述方法包括如下步骤：
检测所述再现信号中的突发差错部分；和
根据所述检测突发差错部分的步骤所检测的结果，用预定值替换包括在所述突发差错部分中的抽样值或似然信息值，
其中，所述的预定值是一个这样的值：当使用所述突发差错部分以外部分的抽样的似然信息执行所述数据的迭代译码时，通过该预定值，所述突发差错部分中的抽样值或似然信息值的影响不被传播。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述的预定值是替换后的抽样值或替换后的似然信息值，利用该预定值，通过所述迭代译码所获得的数据值是“0”的概率和通过所述迭代译码所获得的数据值是“1”的概率变得相同。
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