数字调制方法和数字调制装置

摘要

产生每个包括CDS为+3的15位代码字和CDS为-1的15位代码字的多个第一代码对(+3，-1)，以及每个包括CDS为+1的15位代码字和CDS为-3的15位代码字的多个第二代码对。将多个第一代码对(+3，-1)之一和多个第二代码对(+1，-3)之一赋值成每个为8位的数据字，对已赋值成每个为8位的数据字的第一和第二代码对之一作出选择，以便在15位代码字序列中连续相同的位的数目不低于2不高于8。对包含在所选择的代码对中的两个15位代码字之一作选择，以便使各个15位代码字的最末位上的DSV成周期性变化。

说明书

本发明是关于数字调制方法以及采用该方法的数字调制装置，特别是关于在数字记录中编码的方法。

所谓在数字记录中的编码，意指按一定规则（编码规则）将具有Tb位间隔的数据字序列变换成具有Ts位间隔的代码字序列。而且，将数据字序列按每个为m位（m≥2）的信息分开，并依次将之变换成n位（n≥m）的代码字的编码，称为分组编码。变换后的代码序列，再按NRZL法则或NRZI法则进一步变换（调制）成记录模式序列（记录电流波形）。

现在将对按NRZL法则编码的方法作说明。在NRZL法则中，代码字序列中的位“0”对应于某个电平（例如低电平），位“1”对应另一电平（例如高电平）。假设把代码字序列中连续相同的位数的最小值表示成参量d（对应于最小行程），而其最大值用参量K表示（对应于最大行程），则最小磁化反转间隔Tmin和最大磁化反转间隔Tmax可分别用下式表示。

Tmin＝（m/n）·d·Tb  …（1）

Tmax＝（m/n）·k·Tb  …（2）

而且，最小磁化反转间隔Tmin与数据字序列的位间隔Tb之比Tmin/Tb，被称之为密度比DR，用下式表示：

DR＝（m/n）·d  …（3）

在数字调制中，最好是使最小磁化反转间隔Tmin要长，而最大磁化反转间隔Tmax要短。而且，在高密度记录中，密度比DR越大就越有利。有关数据字序列、代码字序列和记录模式序列之间的关系，表示在图15中。

将电荷+1赋与记录模式序列的高电位，而将电荷-1赋与低电位，把通过对从记录模式序列起点开始的电荷依次相加所得的累积电荷称为DSV（Digital  sum  Variation）（数字累积变量）。也就是说，DSV表示在记录模式序列中从起点到某一位时，位“1”的数与位“0”的数的差。在分组编码中，把1个代码字内的电荷总和称为CDS（Code-Word  Digital  Sum）（代码字数字总和）。也就是说，CDS表示在一个代码字内位“1”的数与位“0”的数之差。

按照分组编码方法而来的数字调制方法，有将8位的数据字变换成10位的代码字并对它进行NRZ或NRZI调制和记录的8-10调制方法，和将8位数据字变换成14位代码字并对它进行NRZ或NRZI调制和记录的8-14调制方法等。

可是，在再现时为了对记录轨道作精确的跟踪而进行了ATF（Automatic  Track  Finding）（自动轨迹搜索），DTF（Dynamic  Track  Following）（动态轨迹跟随）等跟踪控制。为了进行这种跟踪控制，有必要对记录介质的各个轨道上的引导信号（Pilot  Signal）进行记录。作为这样的引导信号方法，有将引导信号叠加到受到数字化调制了的数据上的记录方法。但是，采用这种方法时，在再现时将存在再现信号容易受到引导信号的串话干扰等问题。

因此，有人提议用在数字调制时进行控制以使得DSV成周期地变化，并把该DSV的周期变化作为引导信号的8-10调制方法和12-15调制方法等。这样的8-10调制方法和12-15调制方法，被分别地说明在IEEE  Transactions  on  Consumer  Electronics，34卷，第3期，1988年8月，第597-605页中，以及日本电视学会（ITEJ）技术报告，14卷，第41期，VIR′90-43，1990年8月，第1-6页中。在这些调制方法中，由于DSV的变动周期对各磁道都不同，因此可能实现跟踪控制。用这样的调制方法，再现信号中防止了由引导信号引起的串话干扰。

上述的8-10调制方法及12-15调制方法中，最小磁化反转间隔Tmin为0.8Tb，密度比DR为0.8。这样，由于密度比DR小于1，对高密度记录是不利的。

本发明的目的在于提供一种使由引导信号所引起的串话干扰少的，而且对高密度记录有利的数字调制方法和数字调制装置。

根据本发明的数字调制方法，该方法包括将多个15位的代码字赋值成每个为8位的数据字，使得在15位代码字序列中连续相同位的数目不低于2不高于8的步骤，和选择已赋值成每个为8位的数据字的多个15位代码字之一，使得在各个15位代码字的最后一位上的DSV呈周期性变化的步骤。

赋值的步骤可以包括，产生多个第一代码时，每个包括CDS为+3的15位代码字和CDS为-1的15位代码字;以及产生多个第二代码对，每个包括CDS为+1的15位代码字和CDS为-3的15位代码字，将多个第一代码对之一和多个第二代码对之一赋值成每个为8位的数据字，并对已赋值成每个为8位数据字的第一和第二代码对之一进行选择，使得在15位代码字序列中连续相同位的数目不低于2不高于8。

另外，在选择的步骤中，可以选择包含在选定的代码对中的两个15位代码字之一，使得在各个15位代码字的最后一位上的DSV成周期性变化。

在根据本发明的数字调制方法中，因为在15位代码字序列中连续相同的位的数目不低于2不高于8，所以在公式（1）与（2）中n＝15，m＝8，d＝2且K＝8。因此，从公式（1）可得最小磁化反转间隔Tmin为1.07Tb，最大磁化反转间隔Tmax为4.27Tb。而由式（3）可得密度比DR为1.07。这样，密度比DR大于1。

另外，因为对已赋值成每个为8位数据字的多个15位代码字之一作了选择而使得各个15位代码字最末位上的DSV成周期性变化，所以就能够将这个DSV的周期性变化用作引导信号。这样的引导信号，在再现时不会引起对再现信号产生串话干扰。

根据本发明的数字调制装置，包括为了对各个15位的代码字的末位上的DSV的周期性变化产生控制信号的控制电路，以及将各个8位数据字依次变换成15位代码字的变换电路，以根据由控制电路所产生的控制信号使在15位代码字序列中连续相同的位的数目不低于2不高于8。

该变换电路产生包括CDS为+3的15位代码字和CDS为-1的15位代码字的多个第一代码对以及包括CDS为+1的15位代码字和CDS为-3的15位代码字的多个第二代码对，将多个第一代码对之一与多个第二代码对之一赋值成每个为8位的数据字，对已赋值成每个为8位的数据字的第一和第二代码对之一进行选择以使得在15位代码字中连续相同的位的数目不低于2不高于8。

另外，变换电路可以对包含在所选定的代码对中的两个15位代码字之一作出选择，以使得在各个15位代码字的最末一位上的DSV成周期性的变化。

控制信号可以表示DSV现时控制值与下一个控制值之差，而且在DSV现时控制值与下一个控制值之差和DSV的现时实际值的基础上，变换装置可将每个为8位的数据字依次变换成15位代码字。

根据依本发明的数字调制装置，将8位数据字序列变换成15位代码字序列，使得密度比DR大于1而且各个15位代码字的最末位上的DSV成周期性变化，因此，可实现高密度记录而避免由引导信号产生的串话干扰。

图1是以开头的二位和CDS为基础而分类的代码字的表格说明图。

图2是将被分类后的代码字赋值成0～255的8位数据字的实例性说明图。

图3是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图4是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图5是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图6是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图7是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图8是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图9是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图10是将4个代码字赋值成各个8位数据字的实例说明图。

图11是用根据本发明的一个实施例的数字调制方法的调制实例说明图。

图12是在控制条件下的代码字的选择说明图。

图13是按照本发明的一个实施例采用的数字调制方法的调制电路的方框图。

图14是用4种频率的引导信号作跟踪控制的实例说明图。

图15是数据字、代码字和记录模式间关系说明图。

以下参照图1至图12，对本发明数字调制方法的一个实施例进行说明。

在本实施例的数字调制方法中，按照以下程序来确定对应于8位数据字的15位代码字，使得在各代码字的最末位上的DSV呈周期性变化，而且使预定的条件得到满足。

首先，从2¹²个的15位代码字（以下，简单地称为代码字）中选择满足下面条件（1）至（4）代码作为待用的代码字。

（1）在代码字开头部分连续相同的位的数不大于7。

（2）在代码字结束部分连续相同的位的数目不大于7。

（3）在从代码字的第2位至第14位中连续相同的位的数目不低于2不大于8。

（4）代码字的CDS的绝对值不大于3。

在代码字序列中由条件（1）至（3）产生的连续相同的位的数目可能不低于2不大于8。由于在代码字序列中连续相同的位的数目不小于2，所以在表达式（1）中d＝2。从而，最小磁化反转间隔Tmin为1.07Tb。同样，因为在代码字序列中连续相同的位的数目不高于8，所以式（2）中k＝8。从而，最大磁化反转间隔Tmax为4.27Tb。而且，由式（3）可知密度比DR是1.07。虽然，最大磁化反转间隔Tmax越短越好，但是，为了易于形成与256个8位数据字相对应的256种代码字，给定代码字序列中连续相同位的数目的最大值为8。

接着，将待用代码字分别按以“00”，“01”，“10”和“11”为开头的代码字的分组来分类，而且将代码字的各组按其CDS分别为+3，+1，-1，-3分类成代码字。按这样分类的代码字的数目于图1示出。

例如，以“00”开头的代码字中，其CDS为+3，+1，-1，-3的代码字的数目分别为54，95，120，115。

而且，对于分别以“00”，“01”，“10”，“11”开头的代码字，产生包括CDS为+3的代码字和CDS为-1的代码字的第一代码对（+3，-1），并产生包括CDS为+1的代码字和CDS为-3的代码字的第二代码对（+1，-3）。

将多个第一代码对（+3，-1）之一和第二代码对（+1，-3）之一赋成每个为8位的数据字。以开头二位为基础分类的代码对的数目以及赋值成8位数据字的代码字对的数目示于图2。

例如，包括以“00”开头的代码字的第一代码对（+3，-1）的数目是54，其中的53个第一代码对（+3，-1）被赋值成0至52的8位数据字。将4个代码字赋值成每个为8位数据字的实例示于图3至图10中。

这里，对代码字间的关连条件进行说明。如果按下面所示的关连条件（A）至（D）来选择代码字，则在代码字间的关连部分的连续相同的位的数目就可能不低于2不高于8。

（A）当前面的代码字最终两位为“00”时，则选择以“11”或“01”开始的代码字。

（B）当前面的代码字最终两位为“01”时，则选择以“11”或“10”开始的代码字。

（C）当前面的代码字最终的两位为“10”时，则选择以“00”或“01”开始的代码字。

（D）当前面的代码字最终的两位为“11”时，则选择以“00”或“10”开始的代码字。

如从图2可看到的，不管前面的代码字如何，就各个8位数据字说来，满足上述相同关连条件（A）至（D）的代码对都能够准备出来。

例如，就0～52的8位数据字来考虑代码字的选择。当前面的代码字的最后两位是“00”或“01”时，就可以选择包括以“11”开始的代码字的第二代码对（+1，-3）。这满足关连条件（A）和（B）。当前面代码字的第二代码对（+1，-3）。这满足关连条件（A）和（B）。当前面代码字最后2位为“10”或“11”时，就可以选择包括用“00”开始的代码字的第一代码对（+3，-1）。这满足关连条件（C）和（D）。

按照下面所述的控制条件（a）、（b），确定各代码字最末位上的DSV的控制值CD以及各代码字最末位上的DSV的实际值RD。以下，将各代码字最末位上的DSV的控制值称为DSV控制值，将各代码字最末位的DSV的实际值称为DSV实际值。这里，DSV的控制值CD就是成周期变化的DSV的目标值。

（a）将DSV的现时控制值CD_n与DSV的下一个控制值CD_n+1之差设定为-1，0，+1中之任一个。

若设定CD_n-CD_n+1为-1，则DSV控制值CD沿正方向变化，如果被设定为+1，则DSV控制值CD朝负的方向变化，如果被设定为0，则DSV控制值CD保持定值。根据控制条件（a）下式成立。

-1≤CD_n-CD_n+1≤1>

DSV的控制值CD，例如，设定成如图11所示那样。

（b）DSV现时实际值RD_n与DSV现时控制值CD_n之差设定为不低于-1不高于+2。从而下式成立。

-1≤RD_n-CD_n≤2>

基于控制条件（a）和（b），如图12所示的，将包含在第一代码对（+3，-1）的代码字之一或包含在第二代码对（+1，-3）的代码字之一以一对一方式选作DSV的下一个实际值RD_n+1，以下将作说明。

A＝CD_n-CD_n+1…（6）

那末，下式成立。

A+B＝RD_n-CD_n+1…（8）

由（5）式可知下式成立。

-1≤RD_n+1-CD_n+1≤2>

由式（8）和（9）可知下式成立。

-1-（A+B）≤RD_n+1-RD_n≤2-（A+B）>

RD_n+1-RD_n等于下一个代码字的CDS。

另一方面，由公式（4）和（5）得以下公式。

-2≤A+B（＝RD_n-CD_n+1）≤3>

因此，A+B为3至-2间之值。

A+B＝3时，由式（10），则-4≤CDS≤-1成立。因此，选定CDS为-1或-3的代码字。

当A+B＝2时，由式（10），则-3≤CDS≤0成立。因此，选定CDS为-1或-3的代码字。

当A+B＝1时，由式（10），则-2≤CDS≤1成立。因此，选定CDS为+1或-1的代码字。

当A+B＝0时，由式（10），则-1≤CDS≤2成立。因此，选定CDS为+1或-1的代码字。

当A+B＝-1时，由式（10），则0≤CDS≤3成立。因此，选定CDS为+1或+3的代码字。

当A+B＝-2时，由式（10），则1≤CDS≤4成立。因此，选定CDS为+3或+1的代码字。

总结起来说，若A+B是3或2，则选定CDS为-1或-3的代码字。若A+B是1或0，则选定CDS为+1或-1的代码字。若A+B是-1或-2，则选定CDS为+3或+1的代码字。

如上所述，DSV的实际值DR，如图11中虚线所示的，在成周期变化的带状区域内变动。因此，用该DSV作为引导信号就能够进行跟踪控制。

图13是采用本实施例数字调制方法的8-15调制电路的方框图。

DSV控制值输出单之1通过控制DSV来控制引导信号的振幅和频率。DSV控制值输出单元1为DSV控制而提供一个矢量信号（CD_n-CD_n+1）作为输出。这个矢量信号根据DSV的控制条件（a）表示出“-1”，“0”，“+1”中的任一个。当该矢量信号表示出“-1”时，DSV的控制值CD朝正方向变化，当表示出“+1”时，则朝负方向变化，如果表示出“0”时，则保持恒定值（参见图11）。

加法器（2）为提供给三个输入端a，b，c的值求和，并使该和从输出端输出。将DSV的现时实际值RD_n与DSV现时控制值CD_n之差（RD_n-CD_n）施加给输入端a，而将用于DSV控制的矢量信号（CD_n-CD_n+1）施加给输入端b。由后面要说明的8-15变换单元（6）所选择的代码字的CDS值（RD_n-1-RD_n）施加给输入端C。从而，由加法器（2）的输出端将其和（RD_n+1-CD_n+1）输出。这个和为“-1”至“+2”（参见公式（9））。加法器2的输出被锁存在锁存器电路3中。锁存器电路3的输出表示DSV的现时实际值RD_n与DSV的现时控制值CD_n之差（RD_n-CD_n）。

加法器（4）算出提供给两个输入端a，b的值之和，该和由输出端输出。输入端a接受用于DSV控制的矢量信号（CD_n-CD_n+1），输入端b接受锁存器电路3的输出（RD_n-CD_n）。因此，从加法器4的输出端将其值的和（RD_n-CD_n+1）输出。根据DSV的控制条件，这个和为“-2”至“+3”（参见公式（11））。

当加法器4的输出为“+3”或“+2”时，比较器5将控制信号a加到8-15变换单元6上，当其输出为“+1”或“0”时，则给8-15变换单元6输入控制信号b，当其输出为“-1”或“-2”时，则向8-15变换单元6输入控制信号c。锁存器电路7临时储存代码字的最末两位。

8-15变换单元6接收8位数据字，输出代码字。也就是说，8-15变换单元6在所输入的8位数据字和从比较器5来的控制信号以及在锁存器电路7中所储存的前一代码字的最末二位来选择代码字之一并将它输出。当控制信号为“a”时，8-15变换单元6选择CDS为-1或-3的代码字，当控制信号为“b”时，选择CDS为+1或-1的代码字，当控制信号为“c”时，选择CDS为+3或+1的代码字。在此同时，8-15变换单元6将代码字的最末2位输给锁存器电路7，将该代码字的CDS的值（RD_n+1-RD_n）输给加法器2。

从8-15变换单元6所输出的代码字（并行数据）经由P-S（并行-串行）变换单元8变换成15位的串行数据（15位串行调制信号）。

例如，在图11中，如果RD_n-CD_n＝0，CD_n-CD_n+1＝-1，则A+B＝RD_n-CD_n+1＝-1。由此控制信号为“c”。因此，选择CDS为+3或+1的代码字。当选择第一代码对（+3，-1）时，选择CDS为+3的代码字，当选择第二代码对（+1，-3）时，则选择CDS为+1的代码字。如图11的例子那样，当按照所输入的8位数据字和前面代码字的最末2位选择第一代码对（+3，-1）时，则选择CDS为+3的代码字。于是，RD_n+1-RD_n＝+3。结果，RD_n+1-CD_n+1＝+2。

如上所述，获得了ATF方法和DTF方法所需要的引导信号。

以下，将对使用本实施例的数字调制方法进行跟踪控制的实例作出说明。

例如，设记录速率为30兆bps（位每秒）。因为在本数字调制方法中将8位作为一单元来对DSV进行控制，因此基波频率fword为30MHz/8＝3.75MHz。将该基波频率fword按如下分频。

f₁＝fword/28＝133.9KHz

f₂＝fword/32＝117.2KHz

f₃＝fword/46＝81.5KHz

f₄＝fword/38＝98.7KHz

确定代码字，使代码字最末位上的DSV值在上述频率f₁至f₄中变化。将在频率f₁至f₄中变化的DSV用作四个频率的引导信号。就是说，在频率f₁的引导信号中一个周期有28个代码字，在频率f₂的引导信号中一个周期有32个代码字，在频率f₃的引导信号中一个周期有46个代码字，而在频率f₄的引导信号中则一个周期有38个代码字。所以引导信号的频率因磁道而异。由p-s变换单元8所输出的15位串行数据被录在图14所示的磁道T₁至T₄上。因此，将不同频率的引导信号记录在不同的磁道上。

再现时，在各磁道T₁至T₄所分别记录的引导信号被再现，该引导信号与参考信号（基准）的频率以同一频率倍频。如果引导信号的频率与参考信号的频率不同，则与其相应的频差产生拍频。用带通滤波器滤掉该不同频率，而获得跟踪信息。

还有，本实施例的数字调制方法不限于四个频率的引导信号，还适用于采用一个频率，二个频率以及其它多个频率的引导信号的跟踪控制方法。

如上所述，按照本发明，在15位代码字序列中连续相同位的数目不低于2不高于8，而且在各个15位代码字的最末位上的DSV呈周期性变化。由此，在密度化增大的同时能够用DSV的周期性变化作为引导信号。结果，可能实现高密度记录，而且能够在再现信号不受到引导信号的串话干扰的情况下实现跟踪控制。