[發明專利]平衡碼與固定權重碼的編碼方法與編碼器

無效

• 申請號: 200710135702.0
• 申請日: 2007-08-01
• 公開（公告）號: CN101359973A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 張佳彥;鄭新平
• 申請（專利權）人: 建興電子科技股份有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;G11B7/0065
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明是一編碼方法與編碼器，尤其是平衡碼或固定權重碼的編碼方法與編碼器。

背景技術

因為通訊與計算機產業快速的進步，高品質的影音信息與多元化的互動模式變的非常普及，但是，高品質的影音信息與多元化的互動模式需要更快的傳輸速度和大量的數據處理，因此，一個讀取快速而容量更大的儲存設備就被消費者所渴望擁有。

現在流行的光儲存是將資料以一維的方式依序寫入盤片中儲存，要提高盤片的容量與儲存密度，就必須用波長更短以及數值口徑(Numerical?Aperture)更大的透鏡作為光學讀寫頭的元件，例如SONY所推行的藍光盤片系統，就是使用波長比DVD光學頭更短的藍光激光與數值孔徑更大的透鏡，來縮小投射到盤片上的光點，進一步增加儲存的密度。但是這種作法已經慢慢逼近物理上的極限，而無法再用這樣的方法進一步增加盤片的容量了。因為波長比藍光更短的紫外線無法通過盤片的保護層，而數值孔徑的增加也快到達工業的極限。因此，要進一步增加儲存密度和儲存容量就必須從根本的物理原理作改變，而全息(全像)儲存技術被寄望繼藍光盤片(Blu-ray?Disk，BD)或高品質數字多功能盤片(HD-DVD)之后，成為下一世代的儲存系統主流，其儲存容量和傳輸速度會大幅超越目前的光儲存系統。全息儲存能夠如此大量儲存且快速傳輸資料的根本原因是：全息系統采用了三度立體空間的光模式儲存與二度平面空間的光模式讀取；其儲存空間和一次讀取的資料數目相較于現有的光儲存系統要多上許多。全息儲存的光學架構，可如圖1(a)和圖1(b)所示，其中圖1(a)為儲存時的光學架構圖，而圖中描繪成虛線的光學元件表示在儲存時不需要使用的元件；圖1(b)為讀取時的光學架構圖，圖中虛線的描繪的光學元件也是代表在讀取時不需要使用的元件。在儲存時，高功率的激光101發射一同調性非常高(high?spatial?and?temporal?coherence)的光束，經過反射元件102將光束轉向到另一個方向，在此例中，轉向后的光束，和原來的光束垂直。具有小孔的元件103可限制通過光束的量，只有在小孔附近的光束才能夠通過，因此，通過小孔的光束可以視為一相當理想的點光源。透鏡104可將通過小孔的點光源變成平行光。分光鏡105(splitter)可將單一的激光光分成兩束，一束為用來攜帶資料的信號光束106(signal?beam)，另一束為參考光束107(reference?beam)。資料在信號光束中以一種名為“光間光調節器”108(spatial?light?modulator)的裝置加以編碼，把0與1的數字資料轉譯為亮點與暗點(light?and?dark?pixels)的形式，并以數組或頁(page)的方式排列，每頁所含的比特數隨著設計者的不同，可能會有很大的變化，而每頁僅僅是讀取時的最小單元，因此，這樣的技術能夠輕易的達到比現在系統高出許多的儲存容量與傳輸速度。經過“空間光調節器”108的信號光束106經過反射元件109與透鏡111之后，聚集在儲存媒體112(holographic?storage?media)上，而經過分光鏡產生的另一道光束叫做參考光束107，以不同的路徑經過另一個反射元件110聚焦在儲存媒體的同一點上，這兩束來自不同路徑的光會因為干涉現象，產生干涉圖案，這些圖案含有重建資料所需的信息，全息媒體就將這些干涉圖案記錄起來即可完成全息資料的儲存動作。在讀取時，如圖1(b)所示，將儲存用的媒體至于信號光束與參考光束聚焦之處，遮掉信號光束，只用參考光束聚焦在儲存媒體中的干涉圖案，則干涉圖案即可經由透鏡113而被偵測器114轉換成一頁或是一個數組的數據。

全息儲存系統和現今的光儲存系統相同之處在于：信號強度的變化，會造成解碼端不良的影響。因此，在設計信道編碼時，設計者會讓1與0的個數大致上相等，也就是在電氣信號上，編好的碼會造成信號在直流信號(DC)或低頻部分的成分非常小或趨近于零。

為了達到低頻成分趨近于零的要求，在先前技術一(美國專利6,016,330號)中，提供了一種平衡碼(balanced?code)的編碼機制，經過編碼以后的輸出，滿足1的個數和0的個數相等的要求，因此，當資料經過空間光調節器的編碼后，高亮度的部分和低亮度的成分是相等的，因此，如果把高亮度當成信號位準1，低亮度部分當成信號位準-1，將所有的信號的信號位準相加取平均后，是一個非常接近于零的數值，在解碼的時候，我們可以從信號本身判斷高亮度與低亮度的信號門檻(threshold)并利用維特比算法(Viterbi?Algorithm)將編碼的資料予以解碼出來。