CN1675707A - 使用了重复解码的数据记录再现装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种从以高密度记录数据的记录介质实现高速的数据再现的、使用了重复解码的、电路规模小的数据记录再现装置。为达成该目的，本发明如下构成：一种数据记录再现装置，其利用了重复解码，所述记录再现装置将通过卷积码对输入数据进行编码而得的数据块记录到记录介质中并经过局部响应信道而再现，再使用利用了似然信息的重复解码，从再现信号进行数据块的解码，其具有：将通过卷积码而被编码的数据块分割为多个数据子块的单元；和将各数据子块记录到记录介质上不相邻的位置上的单元。

Description

使用了重复解码的数据记录再现装置及方法
技术领域
本发明涉及使用了重复解码的数据记录再现装置及方法，特别涉及从以高密度进行记录的记录介质实现高速的数据再现的、使用了重复解码的数据记录再现装置及方法。
背景技术
在数据记录再现装置的领域中，期望实现以更高的密度向记录介质进行数据记录，和实现记录介质之间更为高速的数据传送。但是，当以高密度向记录介质记录数据，然后将该数据从记录介质高速再现时，从记录介质再现的再现信号的信噪比(SNR)会恶化。
为了解决这个问题，作为对具有低SNR的再现信号提高检测能力的方法，可以采用Turbo编码及解码方式。
该Turbo编码及解码方式是一种由于编码收益高而倍受关注的编码及解码技术，以通信领域为首，进而在数据存储领域也得到了重视。
在该Turbo编码方式中，使用了并列或从属地连接的两个以上的编码器。首先，输入的用户数据被该并列或从属地连接的两个以上的编码器所编码。然后接下来，将该编码后的数据通过通信信道进行传送，或者记录到记录介质中。
当对以通信信道进行传送的、或者被记录到记录介质中的经过Turbo编码的数据进行解码时，使用与上述两个以上的编码器分别对应的多个解码器。然后，在所述多个解码器之间，将一个解码器的解码结果作为另一个解码器的输入信号，通过反馈使用，来进行重复解码。通过如此进行重复解码，从而即使当传送信号或再现信号具有低SNR时，也可以提高对那些信号的检测能力。
在将磁盘或者光盘用作记录介质的数据存储领域的***中，将再现***的PR(局部响应)信道本身看作上述两个以上的编码器中的一个编码器，从而实现由从属地连接的两个以上的编码器所进行的编码。
在磁盘装置中应用Turbo编码及解码的方式在非专利文献1中有记载。通过利用该公开的技术，能够正确地再现具有低SNR的再现信号。
图1是现有技术的使用了Turbo编码及解码的光盘的数据记录再现装置100的一个例子的框图。下面，以光盘装置100为例，基于附图对其操作进行说明。
在图1中，所述数据记录再现装置100具有记录***101和再现***110。记录***101主要具有：外编码器102、MUX及凿孔部(MUXPuncture)103、交织器(Interleaver)104及激光器驱动电路105。
另一方面，该数据记录再现装置100的再现***110主要具有：PR信道111、模拟/数字转换器117(A/D)、重复解码器118及控制器119。另外，PR信道111主要具有：光盘112、放大器113、AGC(Auto GainController，自动增益控制器)14、低通滤波器115、波形均衡器116。
首先，对数据记录再现装置100的记录***101的各部动作进行说明。
记录***101的外编码器102生成并输出奇偶校验位串121(pk)，其中所述奇偶校验位串121与输入到数据记录再现装置100中的应记录的用户数据120(uk)相对应。
MUX及凿孔部103根据预定的规则将用户数据120(uk)与由外编码器102生成的奇偶校验位串121(pk)相结合。然后，接着按照预定的规则从所述结合的位串抽掉某些位(将其称为凿孔功能)，生成编码数据位串122(ai)。
交织器104改变从MUX及凿孔部103输出的编码数据位串122(ai)的排列，生成被交织的编码数据位串123(ci)。
激光驱动电路105基于由交织器104输出的、被交织的编码数据位串123(ci)，控制激光器的发光量，并将被交织的编码数据位串123(ci)记录到光盘112中。
接着，说明数据记录再现装置100的再现***110各部的动作。
通过光学头从光盘112再现的再现信号130(yi)通过放大器113、AGC 114、低通滤波器115及波形均衡器116而进行波形整形。
在光盘112中，当以产生编码间干涉那样的高记录密度来记录数据时，以PR信道111的输出对来自光盘112的再现信号130(yi)进行波形均衡，使其变为PR波形(局部响应波形)。即，在波形均衡器116的输出中，可以将其视为在PR信道中进行了编码的状态。
因此，通过上述记录***101的外编码器102与PR信道111的实质上的编码功能，实现了由从属地连接的两个以上编码器所进行的编码，其结果是，构成了Turbo编码器。
再现***110的重复解码器118具有上述记录***101的外编码器102和对应于再现***111的PR信道111的解码器，例如像图2所示那样构成。
接着，说明再现***110的重复解码器118的动作。图2是再现***110的重复解码器118的结构的一个例子的示意图。
图2的重复解码器118主要具有：PR信道解码器201、减法器202、解交织器203、DEMUX及凿孔部204、外编码解码器205、MUX及凿孔部206、减法器207、交织器208及硬判断器209。
为进行Turbo解码，使用MAP(Maximum A Posteriori Probability；最大事后概率)解码法等。重复解码器118的PR信道解码器201是与上述PR信道111中的实质的编码功能相对应的解码器，然后，执行事后概率(APP：A Posteriori Probability)解码。
接着，对重复解码动作进行说明。
PR信道解码器201从再现信号130(yi)计算似然信息L(ci)211并将其输出。如后所述，通过减法器202，从该似然信息L(ci)211减去基于来自外编码解码器205的输出的事前信息La(ci)220，然后，得到外部似然信息Le(ci)212。如此，依次获得的外部似然信息Le(ci)的串通过解交织器203而改变排列顺序，然后被提供给DEMUX及凿孔部204。
DEMUX及凿孔部204将依次输入的似然信息的串分解为：与输入到记录***101的用户数据位uk相对应的似然信息La(uk)的串；和与通过外编码器102生成的奇偶校验位121(pk)相对应的似然信息La(pk)的串。
此外，进行该分解时，依据与在记录***101的MUX及凿孔部103中进行抽掉(凿孔(puncture)功能)的规则相对应的规则，进行信息的添加(将其称为解凿孔(depuncture)功能)。
外编码解码器205是与所述记录***101的外编码器102相对应的解码器，其从似然信息La(uk)以及与奇偶检验位pk相对应的似然信息La(pk)通过进行事后概率运算而计算出对数似然比L(uk)与L(pk)。
从与上述那样的外编码相对应的外编码解码器205依次输出的对数似然比L(uk)的串与对数似然比L(pk)的串，被提供给MUX及凿孔部206。该MUX及凿孔部206将对数似然比L(uk)的串与对数似然比L(pk)的串相结合，然后依据预定的规则，从结合的对数似然比的串抽掉信息(凿孔功能)。其结果是，从MUX及凿孔部206输出似然信息L(ai)。
然后，通过减法器207，从上述似然信息L(ai)减去事前信息213(向L(uk)与L(pk)分解之前)，该事前信息213被提供给与上述外编码相对应的外编码解码器205，并通过解交织器203对外部似然信息Le(ci)进行解交织而得到。然后，通过交织器208对减法器207的输出进行交织，获得外部似然信息La(ci)。
该外部似然信息La(ci)作为事前信息220被提供给上述PR解码器201。
如上所述，具有PR信道解码器201与外编码解码器205的重复解码器118利用从其他解码器提供的事前信息来进行反复解码处理。该动作被称为重复解码。
然后，硬判断器209在进行了预定次数的上述重复解码的处理之后，基于关于从外编码解码器205输出的数据位uk的对数似然比L(uk)，判断检测数据位221(Uk)是1或者0中的哪一个。该判断如下进行：当上述对数似然比L(uk)比0大时，检测数据位Uk＝1；当上述对数似然比L(uk)为0以下时，检测数据位Uk＝0。然后，将该判断结果作为解码数据从重复解码器18的输出而输出。
图3示出了执行图2的MAP运算法则的PR信道解码器201的结构例。PR信道解码器201主要具有：伽马(γ)计算部301、阿尔法(α)计算部302、贝塔(β)计算部303、阿尔法(α)存储器304及LLR计算部305。
在MAP解码中，依据接收数据串的栅格线图，通过伽马(γ)计算部301进行分支度量(branch metric)运算，通过阿尔法(α)计算部302进行前方路径度量(path metric)运算(阿尔法运算)，其结果被存储到阿尔法(α)存储器304中。然后，通过贝塔(β)计算部303进行后方路径度量运算(贝塔运算)，然后，基于这些结果来计算似然信息LLR。
图4是MAP解码中的运算处理的示意图。图4的(A)示出了以往的MAP解码动作的通常运算顺序。对于图4的(B)将在后面叙述。数据块401由数据子块402、403、404及405构成。通过α计算部302，从子块402向405依次执行前方路径度量运算。另一方面，从输入数据块401的最后子块405的时刻起，通过贝塔(β)计算部303开始后方路径度量运算，从子块405向402依次进行。因此，根据如图4的(A)所示的运算顺序，由贝塔(β)计算部303进行的后方路径度量运算直到诸如子块405那样的某个预定子块的取入完成之后，才可以开始运算。因此，在α、β、γ各运算中，需要用于存储中间运算结果的存储器(例如在图3中为α存储器304)。
另一方面，当以更高的密度向记录介质中记录数据，然后再更高速地再现该数据时，从记录介质所再现的再现信号的信噪比(SNR)会进一步恶化。为了防止这点，通过同时再现不同位置的数据，从而不增加再现速度，而提高实际有效的传送速度。
图5是使用了并列处理与重复解码的光盘再现***的框图的示意图。图5的光盘再现***500为了从光盘501再现记录信号而具有：N个波形均衡部511、512、513；N个A/D转换器521、522、523；N个重复解码器531、532、533；以及控制器540。光盘501与图1的光盘112相对应，各个波形均衡部511、512、513与图1的PR信道111相对应，各个A/D转换器521、522、523与图1的A/D转换器117相对应，各个重复解码器531、532、533与图1的重复解码器118相对应，另外，控制器540与图1的控制器119相对应。
例如，如果以N个头来从光盘501再现所记录的信号，则与以一个头从光盘501再现所记录的信号时相比，能够以N倍的速度进行再现。但是，此时，如图5所示，需要将与再现头的数目相等数目的多个波形均衡部、多个A/D转换器及多个重复解码器并列设置。在重复解码方式中，由于需要一并处理一块的数据块，所以需要将该中间运算结果全部保存起来，直到一个数据块的处理结束为止。因此，如图5所示，如果将现有的重复解码器并列地设置多个，来并列地进行处理，则需要将具有与一个数据块的大小相对应的尺寸的存储器设置重复解码器的数目那么多个。
重复解码方式虽然解码能力高，但同时，在一个解码器中，电路规模也很大，特别是，为了存储输入数据与运算中间运算结果，需要有大尺寸的存储器。因此，如图5所示，在设置了多个重复解码器后，也需要设置与各重复解码器的数目相等个数的、那样大尺寸的存储器，从而导致了电路规模扩大的结果。
此外，关于将分割并记录到多个记录介质或者信息记录面中的数据简易且可靠地再现的数据记录装置、数据再现装置及数据的记录载体的技术，在专利文献1中有记载。
专利文献1：日本专利文献特开平8-315549号公报。
非专利文献1：T.Souvingnier，A.Friedmann，M.Oerg，P.H.Siegel，R.E.Swanson and J.K.Wolf，“Turbo Codes FOR PR4：Parallel versus SerialConcatenation，”Proc.IEEE Int.Conf.Communications，pp.1638-1642，1999年6月。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种从以高密度记录数据的记录介质实现高速的数据再现的、使用了重复解码的、电路规模小的数据记录再现装置。
为达成该目的，本发明为一种数据记录再现装置，其使用了重复解码，所述记录数据再现装置将通过卷积码对输入数据进行编码而得的数据块记录到记录介质中并且经过局部响应信道而再现，再使用利用了似然信息的重复解码，从再现信号进行所述数据块的解码，其具有：将通过所述卷积码而被编码的数据块分割为多个数据子块的单元；和将所述各个数据子块记录到所述记录介质上不相邻的位置上的单元。
如上所述，在重复解码方式中，由于需要一并处理一个数据块，所以需要将其中间运算结果全部保存，直到一个数据块的处理结束为止。因此，如果将以往的重复解码器并列地设置多个，并列地进行处理，则需要设置与重复解码器的数目相同的、具有与数据块的大小相对应的尺寸的存储器。但是，根据本发明，并列执行处理的重复解码电路将一个数据块分割为N个，只要具有如下大小的存储器即可，即，所述存储器可存储所述分割的块尺寸(1/N)的量的数据。因此，可提供一种实现了高速数据再现的、使用了重复解码的、电路规模小的数据记录再现装置。
附图说明
通过参照附图并阅读以下的详细说明，本发明的其他目的、特征及优点会更加明了。
图1是现有技术的使用了Turbo编码及解码的光盘的数据记录再现装置的一个例子的框图；
图2是现有技术的再现***的重复解码器的结构的一个例子的示意图；
图3是PR信道解码器的框图示意图；
图4是MAP解码中的运算处理的示意图；
图5是利用了并列处理与重复解码的光盘再现***的框图示意图；
图6是本发明的利用了并列处理与重复解码的光盘的记录***的框图示意图；
图7是本发明的利用了并列处理与重复解码的光盘的再现***的框图示意图。
具体实施方式
下面，利用附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。
首先，参照图4来说明本发明的基本概念。
如上所述，图4是MAP解码中的运算处理的示意图。图4的(A)如上所述示出了以往运算处理的通常的运算顺序。图4的(B)示出了基于本发明的MAP解码中的运算处理。
本发明的基本概念是，将以往的例如与数据块401那样的一个数据块相当的数据分割成多个子块，如数据子块402至405所示，将所分割的数据子块402至405记录在光盘501上的不相邻的多个位置上。其特征在于，当从光盘501再现所记录的数据时，同时再现所分割的多个数据子块402至405，然后将它们结合并进行解码。
依据本发明，当从光盘501再现所记录的数据时，如图4的(B)所示那样，从光盘501同时再现数据子块402至405。然后，对于同时被再现的各数据子块402至405，并列地执行由多个重复解码器所进行的前方路径度量运算。另一方面，在从各数据子块402至405被完全输入的时刻起，开始后方路径度量运算，然后，对于各数据子块402至405中的每一个，并列地执行后方路径度量运算。
因此，依据本发明，以如图4的(B)所示那样的运算顺序，后方路径度量运算例如可以在结束各子块402至405的取入之后，开始运算。因此，在α、β、γ的各运算中，对于用于存储中间运算结果的存储器，与具有存储一个数据块长度的数据的现有重复解码器的存储器的尺寸相比，仅为其1/N尺寸的存储器即可实现。
此外，在本发明中，分割的记录数据是被记录在盘片上的不相邻的位置上。所谓不相邻位置，例如为单面记录的盘片时，是不同的道或者地址等，而当为双面记录的盘片时，是不同的面等，另外，当为并列地处理多个盘片的***时，是不同的各盘片，以及它们的组合。
接着，对本发明的第一实施例进行说明。
图6是本发明的使用了并列处理与重复解码的光盘的记录***的框图示意图。
图6所示的该数据记录再现装置600的记录***601具有：外编码器602、MUX及凿孔部603、分割器604、激光器驱动电路610、611、及612。分割器604包括图1所示的交织器104的功能。
外编码器602生成与应记录的用户数据621(uk)相对应的奇偶校验位串622(pk)。
MUX及凿孔部603将用户数据621(uk)与由外编码器602所生成的奇偶校验位串622(pk)以预定的规则进行结合，并以预定的规则从该结合的位串抽掉位(凿孔功能)，生成数据位串623(ai)。
在分割器604中，例如如上述图4的(B)所示，将具有上述被结合且被凿孔的数据ai的数据块分割成多个数据子块。在该分割器604中，最好还具有交换数据位串ai的排列顺序的交织功能。该交织功能例如是不仅仅按顺序配置各位，而是通过某个规则使配置位置变化的功能。通过以上操作，生成数据子块的数据位串(ci)624、625及626。
多个激光器驱动电路610、611及612基于各个数据子块的数据位串(ci)624、625及626控制激光器的发光量，并将各个数据子块的数据位串(ci)624、625及626记录到光盘620上不相邻的位置上。
如此，如果使用多个光学头来同时记录从数据块分割的数据子块的数据位串(ci)624、625及626，则可以高速地进行记录。例如，如果以两个头进行记录，则与通过一个头进行记录时相比，可以以两倍的记录速度进行记录。
接着，对本发明的第二实施例进行说明。
图7是本发明的使用了并列处理与重复解码的光盘的再现***的框图示意图。
图7所示的该数据记录再现装置700的再现***701具有：光盘620；波形均衡部702、703及704；A/D转换器712、713及714；重复解码器715及控制器716。各波形均衡部702、703及704具有图1所示的放大器、AGC(Auto Gain Controller，自动增益控制器)、低通滤波器、波形均衡器。
在图7中，与图2标号相同的结构要素表示相同的结构要素。重复解码器715具有：PR信道解码器721、722及723；结合器724；分割器725；减法器202；解交织器203；DEMUX及凿孔部204；外编码解码器205；MUX及凿孔部206；减法器207；交织器208及硬判断器209。
接着，对图7所示的数据记录再现装置700的再现***701的动作进行说明。
首先，通过多个光学头从光盘620上的多个记录位置并行地再现多个信号。
接着，将该多个再现信号中的每个输入各个波形均衡器702、703及704，然后进行波形均衡。当以产生编码间干涉那样的高密度来将信号记录在光盘620上时，各个波形均衡部702、703及704可以与图1的PR信道111一样，将来自光盘620的再现信号均衡为PR波形(局部响应波形)。即，各个波形均衡部702、703及704所输出的信号可以被视为处于在PR信道中进行了编码的状态。
如此，各个波形均衡部702、703及704所输出的、在PR信道中进行了编码的输出信号被提供给各个A/D转换器712、713及714。然后，各个A/D转换器712、713及714将这个在PR信道中进行了编码的信号向数字信号转换。
接着，在各A/D转换器712、713及714中，转换了的数字信号被提供给执行MAP解码的各PR信道解码器721、722及723。输入到各PR信道解码器721、722及723的再现信号是分割数据块而得的每个数据子块的再现信号。因此，各PR信道解码器721、722及723对各数据子块的再现信号分别进行似然运算。
如图4的(B)所示，由于各数据子块的数据长度比原来的数据块的长度小，所以各PR信道解码器721、722及723为执行该似然运算而应存储的数据量小，因此，各PR信道解码器721、722及723所具有的存储器尺寸也小。
如上所述，通过各PR信道解码器721、722及723进行解码的、关于各数据子块的各似然信息接下来被输入到结合器724中。
结合器724依据在将数据块分割为数据子块而向光盘620上记录时所使用的记录格式，将关于各PR信道解码器721、722及723输出的所有数据子块的似然信息，向关于一个数据块的似然信息结合。然后，结合器724输出关于数据块的、结合了的似然信息。
关于结合器724所输出的数据块的、结合了的似然信息接着被输入减法器202。图7所示的减法器202、解交织器203、DEMUX及凿孔部204、外编码解码器205、MUX及凿孔部206、减法器207、交织器208及硬判断器209的动作，与参照图2进行了说明的、具有相同标号的结构要素的动作相同。
接着，为进行重复解码，将交织器208的输出提供给分割器725。分割器725将交织器208输出的、基于来自外编码解码器205的输出的事前信息220，分别分割为与数据子块相对应的尺寸。接着，分割器725将各个分割了的事前信息731、732及733分别提供给PR信道解码器721、722及723。各个PR信道解码器721、722及723利用各个分割了的事前信息731、732及733来进行似然运算。
通过重复预定次数的上述动作，可以高速地执行重复解码。
如上所述，通过本实施例，可提供一种从以高密度记录数据的记录介质实现高速的数据再现的、使用了重复解码的、电路规模小的数据记录再现装置。
另外，在本实施例中，由于将一个数据块分割成数据子块，并分散在光盘上不同的多个位置上来进行记录，所以当再现各数据子块时，被施加的杂音的影响根据各数据子块而不同。因此，当进行重复解码时，错误的产生次数根据该数据子块而变化。由此，与将一个数据块连续地记录在光盘的连续区域内时相比，可以进一步提高基于重复解码的纠错能力。

Claims (11)

1.一种数据记录再现装置，其使用了重复解码，所述记录数据再现装置将通过卷积码对输入数据进行编码而得的数据块记录到记录介质中并且经过局部响应信道而再现，再使用利用了似然信息的重复解码，从再现信号进行所述数据块的解码，其特征在于，
具有：将通过所述卷积码而被编码的数据块分割为多个数据子块的单元；和将所述各个数据子块记录到所述记录介质上不相邻的位置上的单元。
2.如权利要求1所述的数据记录再现装置，其特征在于，所述进行分割的单元将所述数据块在交织之后分割为所述多个数据子块。
3.如权利要求1或2所述的数据记录再现装置，其特征在于，还具有多个检测单元，用于并列地检测在所述记录介质的不相邻位置上被分散记录的所述各个数据子块。
4.如权利要求3所述的数据记录再现装置，其特征在于，还具有多个PR信道解码器，用于并列地计算关于由所述多个检测单元的每个检测出的各数据子块的似然信息。
5.如权利要求4所述的数据记录再现装置，其特征在于，还具有结合单元，用于结合关于所述各数据子块的所述似然信息，并生成关于所述数据块的似然信息。
6.一种数据记录再现方法，其使用了重复解码，所述数据记录再现方法将通过卷积码对输入数据进行编码而得的数据块记录到记录介质中并且经过局部响应信道而再现，再使用利用了似然信息的重复解码，从再现信号进行所述数据块的解码，其特征在于，
具有：将通过所述卷积码而被编码的数据块分割为多个数据子块的步骤；和将所述各个数据子块记录到所述记录介质上不相邻的位置上的步骤。
7.如权利要求6所述的数据记录再现方法，其特征在于，所述进行分割的步骤将所述数据块在交织之后分割为所述多个数据子块。
8.如权利要求6或7所述的数据记录再现方法，其特征在于，还具有检测步骤，用于并列地检测在所述记录介质的不相邻位置上被分散记录的所述各个数据子块。
9.如权利要求8所述的数据记录再现方法，其特征在于，还具有PR信道解码步骤，用于并列地计算关于由所述检测步骤检测出的各个数据子块的似然信息。
10.如权利要求9所述的数据记录再现方法，其特征在于，还具有结合步骤，用于结合关于所述各个数据子块的所述似然信息，并生成关于所述数据块的似然信息。
11.一种记录介质，其通过权利要求6或7所述的记录再现方法进行记录并再现。
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