[發(fā)明專(zhuān)利]用于變長(zhǎng)碼率的二維游程長(zhǎng)度受限約束編解碼裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210373044.X
• 申請(qǐng)日: 2012-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102903378A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉繼斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G11B20/10
• 分類(lèi)號(hào): G11B20/10;H04L1/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 王超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域和通信領(lǐng)域。具體涉及當(dāng)將二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在矩形格子組成的平面上，無(wú)論是在水平方向還是在垂直兩個(gè)方向上，在相鄰數(shù)據(jù)”1”之間，數(shù)據(jù)“0”的游程長(zhǎng)度最少等于1，最多不超過(guò)3的編解碼方法及其使用裝置。本發(fā)明是一種變長(zhǎng)碼率的編譯碼技術(shù)，即輸出的二維碼字長(zhǎng)度和輸入的一維數(shù)據(jù)長(zhǎng)度之比是隨著輸入條件變化而變化，碼率是變化的。?

背景技術(shù)

在當(dāng)前主流的磁帶和光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)中，數(shù)據(jù)是沿著軌道(Track)記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)上。在這些存儲(chǔ)器中，為提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性，通常對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列做必要的約束限制。其中最為常見(jiàn)的限制是RLL(d，k)游程長(zhǎng)度受限約束(Runlength?Limited?Constraint)，d表示在連續(xù)數(shù)據(jù)“1”之間，“0”的游程長(zhǎng)度最小值，k表示其最大值。通過(guò)選取適當(dāng)?shù)膮?shù)d可控制最高傳輸頻率，以達(dá)到減少碼間串?dāng)_的目的；在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，參數(shù)k則可確保有足夠的跳變頻率來(lái)滿(mǎn)足對(duì)時(shí)鐘同步控制的需求。著名的Miller碼，即改進(jìn)型調(diào)頻碼MFM（美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3,108,261，公布日1963年10月22日），就是其中的一個(gè)代表。在MFM碼中，相鄰數(shù)據(jù)“1”之間，“0”的游程長(zhǎng)度至少等于1，最多不超過(guò)3。?

近些年出現(xiàn)了以二維頁(yè)面方式記錄數(shù)據(jù)的新型存儲(chǔ)器，比如全息存儲(chǔ)器、二維光盤(pán)和二維圖案記錄等。這類(lèi)存儲(chǔ)器有一個(gè)共同特點(diǎn)：數(shù)據(jù)每次按照二維頁(yè)面的方式存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)上，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也是按照整頁(yè)整頁(yè)的方式進(jìn)行。圖1描述了8×8的二進(jìn)制比特?cái)?shù)據(jù)在這種新型二維存儲(chǔ)器中的布局示意。在這個(gè)例子中，一個(gè)方形格子代表了1位數(shù)據(jù)信息，即黑色代表“1”，白色代表“0”，每位二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特“0”或“1”都有4個(gè)比特信息和它本身直接相鄰（即通常所說(shuō)的上、下、左和右）。類(lèi)似于在一維存儲(chǔ)技術(shù)中對(duì)二進(jìn)制序列做出的約束限制，在這種二維頁(yè)面記錄的存儲(chǔ)器中，也需要對(duì)二維數(shù)據(jù)陣列在行（水平）方向和列（垂直）方向上做約束限制。不難看出，前面提到的改進(jìn)型調(diào)頻碼（MFM），在這種二維情形下就不再有效，即由數(shù)據(jù)“0”和“1”構(gòu)成的二維二進(jìn)制數(shù)據(jù)陣列在行方向和列方向上不能同時(shí)滿(mǎn)足當(dāng)d=1及k=3的時(shí)候，對(duì)數(shù)據(jù)“0”的游程長(zhǎng)度最小等于1，最多不超過(guò)3的限制要求。專(zhuān)利申請(qǐng)201110148840.9提出了一種帶保護(hù)字的沿二維格子對(duì)角線(xiàn)編碼方法，基于該專(zhuān)利的方法可構(gòu)造出由數(shù)據(jù)“1”和數(shù)據(jù)“0”組成的二進(jìn)制矩形數(shù)據(jù)陣列在行（水平）方向和列（垂直）方向兩個(gè)方向能同時(shí)滿(mǎn)足數(shù)據(jù)“0”的游程長(zhǎng)度的最小值等于1，最多不超過(guò)3的二維數(shù)據(jù)陣列。但該專(zhuān)利給出的技術(shù)是固定碼率的，碼字長(zhǎng)度和輸入數(shù)據(jù)之比是固定值，即碼率等于0.25。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供用于變長(zhǎng)碼率的二維游程長(zhǎng)度受限約束的編解碼裝置及使用方法，本發(fā)明的編解碼方法和裝置能解決由“0”和“1”構(gòu)成的二維數(shù)據(jù)陣列在水平（行方向）和垂直（列方向）兩個(gè)方向上，在相鄰數(shù)據(jù)“1”之間，數(shù)據(jù)“0”的游程長(zhǎng)度最小等于1，最大等于3的二維數(shù)據(jù)陣列構(gòu)造的技術(shù)問(wèn)題，相對(duì)于專(zhuān)利201110148840.9給出的碼率等于0.25，本發(fā)明的平均編碼碼率大約提高了大約12.3%，達(dá)到了0.2808左右。?

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：用于變長(zhǎng)碼率二維游程長(zhǎng)度受限約束的編解碼裝置，包括編碼器和解碼器，所述編碼器包括：?

一維數(shù)據(jù)流緩沖及分組模塊，該模塊在緩沖接收一維數(shù)據(jù)流的同時(shí)，按照2比特為一組將其劃分成若干個(gè)一維數(shù)據(jù)字；

2×2碼字生成模塊，該模塊根據(jù)編譯碼規(guī)則表，將一維數(shù)據(jù)流緩沖及分組模塊劃分的若干個(gè)一維數(shù)據(jù)字生成相應(yīng)的2×2二維約束碼字，按照先后產(chǎn)生次序輸入到2×2碼字寫(xiě)入二維字單元陣列模塊的2×2字單元緩沖區(qū)；

二維字單元陣列構(gòu)造模塊，該模塊將二維陣列劃分成若干個(gè)由大小為2×2的二維字單元組成的二維字單元陣列，并置二維字單元陣列的每個(gè)二維字單元寫(xiě)入標(biāo)志位等于可寫(xiě)標(biāo)志；

2×2碼字寫(xiě)入二維字單元陣列模塊，該模塊將2×2碼字生成模塊中的2×2二維約束碼字序列從本模塊的緩沖區(qū)按照先后順序讀出，并沿著二維字單元陣列對(duì)角行，逐行將2×2二維約束碼字寫(xiě)入到二維字單元陣列中；

上述編碼器的四個(gè)模塊依次連接，最后通過(guò)其中的2×2碼字寫(xiě)入二維字單元陣列模塊將二維數(shù)據(jù)陣列輸出給二維數(shù)據(jù)記錄裝置；

所述解碼器包括：

二維陣列緩沖模塊，該模塊主要用于暫時(shí)存放從二維數(shù)據(jù)記錄裝置讀取的大小為2N×2M的二維數(shù)據(jù)陣列；