一种对编码系统做数字总和值保护的方法及装置

摘要

本发明涉及一种对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置，该EFM/EFM+编码系统对一数据符号序列进行调制，使之转换成具有一DSV值的调制位序列。该方法是利用DSV计算单元计算该调制位序列的DSV值，并通过决策单元根据该DSV计算单元的计算结果，调整该调制位序列中的某些位值，使调整后的调制位序列具有较小的DSV值，由此达到预防调制位序列的DSV值发散的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置，特别是指一种可让经由EFM/EFM+调制的调制位序列具有较小DSV值，并可由此加入某些特殊安排的具有较大DSV值的特殊数据序列，达到预防数据被复制的对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置。

背景技术

一般而言，数字数据很少直接以其原始的数字形态被传送或记录，因此，数字数据在被传送或记录之前，通常会经由一些调制方式转换成另一种数据型态。而在CD(compact disk)或DVD(digital video disk)记录系统中，通常CD是以EFM(eight-to-fourteen modulation，8-14调制)而DVD以EFM+(eight-to-fourteen modulation plus，8-14调制+)调制方法来调制将被记录的数据。然而在EFM或EFM+调制过程中，当被调制的数据中可能存在某些特殊数据序列时，这些特殊数据序列却会使得数据经过调制后产生的调制位序列(modulated bit sequence)产生很大的DSV(Digital Sum Value，数字总和值)，例如图1所示，当以EFM调制{0x9a，0xb9，0x9a，0xb9，...}这个特殊数据序列时，即会发现调制后的信道位(channel bit)所产生的DSV一直在累积变大，且无法从EFM调制上补救，使得一般用来解读光盘数据的数据分割器(data slicer)会因为记录数据的DSV值过大而无法正常工作，造成该调制位序列数据被记录在CD或DVD上后无法读取。因此，针对EFM/EFM+在调制上的此一缺陷，在目前的CD/DVD规格中，已设计有加扰数据(scrambledata)的机制，其将原有的数据以重新排列的方式来防止上述特殊数据序列的出现，使能尽量避免这种情形(即DSV过大)的发生。而在DVD系统的EFM+调制中也提出一种“SYNC-code reselection algorithm”(同步码重选算法)来控制DSV不致于发散。其作法如图2所示，当以EFM+调制时，由于EFM+是状态相依调制(state-dependent modulation)，被调制的符号可以根据上一符号决定的状态，选择不同且具有较小DSV的调制码字(codeword)做为其调制结果，而且不需像EFM调制需有合并位(merging bits)的机制就能达到相邻码字在接合时符合3-11T的移动长度限制(run length limit，简称RLL)。但是如果作EFM+调制的是，例如{94，252，231，231...}这个特殊数据序列时，即会发生图2中所示DSV一直在累积变大而逐渐发散的情况。然而，虽然EFM+提供的同步码重选算法可避免DSV不致一直发散，但仍然会产生很大的DSV(大概±300-400)，然而在这么大的DSV下，一般用来解读光盘数据的数据分割器(data slicer)还是无法正常工作。因此上述CD/DVD规格上的机制只能降低这些特殊数据型态出现的机率和危害程度，这些特殊数据型态仍然会“偶然”地出现在一般的数据中，而造成数据写到盘片上后无法读取。

另外，利用上述的特殊数据型态，有一些防止盘片复制(disk copyingprotection)方法被提出，例如在DVD-ROM上，有美国第5828754号专利所提出的方法，其利用将已经做完ECC(error correcting code)编码的符号序列中的某些符号故意写错，使原本连续排列而会导致DSV发散的特殊符号序列被故意写错的符号打断，而让特殊符号造成的DSV无法一直累加，并通过故意在数据中加入特殊型态(special pattern)符号，使数据经正常ECC编码后，在做EFM/EFM+调制时会产生大的DSV值，而达到防止盘片复制的作用。但是此一美国专利的作法却具有如下的几个缺点：

(1)它在数据未作EFM/EFM+调制之前，将数据中的某些符号故意写错以避免产生太大的DSV，使得这些写错的符号必需靠CD/DVD中的ECC(ErrorCorrecting Code)来挽救，也就是说，它牺牲掉了部分ECC的能力，而降低光盘对其他错误的容忍度。

(2)它所处理的特殊符号都是自己造出来的，很容易找到要如何写错符号来控制DSV的方法，但其中并未提出对于随机出现的特殊符号(不是自己故意造出的)要如何控制其DSV。

(3)它是把ECC编码后的符号序列再做处理，这在使用上会很麻烦，亦即例如有一批数据要记录在盘片上，以这种方法预防DSV发散或是防止盘片复制时，就必须先在计算机上把整批数据做完ECC后，再回头计算该批数据经EFM/EFM+调制后的DSV值，再置换其中某些符号，最后才把处理完的符号序列交由记录器去烧录。这么繁杂的动作，并无法在现有的CD/DVD记录器架构上对数据做及时的DSV发散预防或是防止盘片复制。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置，使经过EFM/EFM+调制的调制位序列具有较小的DSV而能被顺利读取。

再者，本发明的另一目的是提供一种对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置，其可通过在数据中加入某些特殊数据型态后再进行DSV保护而达到防止盘片复制的目的。

于是，本发明提供对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法，该EFM/EFM+编码系统对一将被记录的数据符号序列进行调制，使转换成一调制位序列后，再经NRZI(Non-Return-to-Zero-Inverse)转换成实际要写到一光记录介质上的信道位序列，且该信道位序列会累积产生一DSV值。该方法包括(a)计算该信道位序列的DSV值。(b)根据上述计算结果，调整上述调制位序列中的某些位值，使该调制位序列经NRZI转换后的信道位能累积产生较小的DSV值而不致发散。由此，使数据在记录后能被顺利读出。

因此，提供一种实现本发明上述方法的对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的装置，该EFM/EFM+编码系统对一将被记录的数据符号序列进行调制，使之转换成一调制位序列后，再经NRZI转换成实际要写到光记录介质上的信道位序列，且该信道位序列会累积产生一DSV值。该装置包括DSV计算单元及决策单元。该DSV计算单元用以计算上述信道位序列的DSV值。该决策单元根据上述DSV计算单元的计算结果，调整上述调制位序列的某些位，使调整后的调制位序列经NRZI转换后的信道位序列能累积产生较小的DSV值而不致发散。由此，使数据在记录后能被顺利读出。

附图说明

本发明的其它特征及优点，在以下参考附图对优选实施例的详细说明中将变得更加清楚，其中：

图1显示以EFM方式调制特殊数据型态的一个例子；

图2显示以EFM+方式调制特殊数据型态的一个例子；

图3是本发明对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置的第一优选实施例的电路方块图；

图4说明图3中该EFM/EFM+调制装置将一符号序列转换成一信道位序列，以及该信道位序列累积产生的DSV值；

图5显示图3中该DSV计算单元的内部电路方框图；

图6显示图5中该DSV计算器的内部电路方框图；

图7显示以图3中的位调整单元调整图4中显示的调制位序列的某一位及调整后产生的结果；及

图8是本发明对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置的第二优选实施例的电路方块图。

具体实施方式

首先对本发明的附图标记进行说明：1--EFM/EFM+编码系统，2--EFM/EFM+调制装置，3--DSV计算单元，4--决策单元，5--特殊型态检测单元，6--组合器，7--ECC编码器，21--EFM/EFM+调制器，22--NRZI转换器，23--位调整单元，24--数据缓存器，31--DSV计算器，32--DSV临界值比较器，33--DSV超出计数器，34--DSV保护间距计数器，35--AND组件。

参照图3所示，是本发明对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置的第一优选实施例，且该对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的装置是设置在该EFM/EFM+编码系统1中，使得EFM/EFM+编码系统1具有DSV保护的功能。因此，EFM/EFM+编码系统1主要包括有EFM/EFM+调制装置2、DSV计算单元3及决策单元4。而EFM/EFM+调制装置2包括有EFM/EFM+调制器21、NRZI(Non-Return-to-Zero Inverse，非回归至零转换)转换器22及连接在其两者之间的位调整单元23。该EFM/EFM+调制器21用以接收一将被记录的数据符号序列(data symbol sequence)，并对该符号序列进行EFM或EFM+调制。例如，对图4所示的一符号序列{0x9a，0xb9，0x9a，0xb9，...}进行EFM调制，EFM/EFM+调制器21会根据一符号转换表(图未示)将符号序列中每8位符号先转成14位的码字(codeword)，且为了让相邻码字在接合时能符合3-11T的移动长度限制(RLL)要求，会在码字之间加上3位的合并位(merging bit)，而形成一调制位序列(modulated bit sequence)。然后该调制位序列再经过NRZI转换器22转换成实际要写到光记录介质(如盘片)上的信道位(channel bit)序列，且如图4中所示，此信道位序列中的每一位都具有偏移值1或-1，而随着信道位序列长度的延伸，这些偏移值会一直累加而产生DSV(Digital Sum Value，数字总和值)。

因此，本发明对EFM/EFM+编码系统1做DSV保护的方法的步骤如下：

首先，DSV计算单元3与该EFM/EFM+调制器21的输出端连接，用以计算EFM/EFM+调制器21输出的位序列的DSV值。且由于更改EFM/EFM+调制位序列的位来作DSV保护的机制，所造成译码上的错误虽然可在译码时通过ECC(Error Correcting Code，错误更正码)更正回来，但是仍要避免在不需要进行DSV保护时，去启动DSV保护的机制。所以，在本实施例中，如图5所示，DSV计算单元3包括有依序连接的DSV计算器31、DSV临界值比较器32、DSV超出计数器33、DSV保护间距计数器34及AND组件35。DSV计算器31用以计算由EFM/EFM+调制器21输出的调制位序列的DSV值，且如图6所示，DSV计算器31中实际上还包括依序串连的NRZI转换器311、双相转换器312及累加器313，该NRZI转换器311将调制位序列转换成信道位序列后，送入该双相转换器312，使依序检视该信道位序列的每一位，并给位1一(+1)偏移值，及给位0一(-1)偏移值，该累加器313即将该信道位序列的每一位的偏移值依序累加而得到DSV值，并将该DSV值送至DSV临界值比较器32中，DSV临界值比较器32则在同时考虑数据切割器(data slicer)的容忍度和正常数据的DSV变动范围下，订出一个DSV临界值，并检测信道位序列的DSV值是否超出这个DSV临界值。另外，由于数据切割器是参考信道位序列的直流(DC)成分来动作，对于频率很快的DSV变动没有反应，因此不用对变动太快的DSV作DSV保护。所以，DSV超出计数器33用以计数信道位序列的DSV变动超出DSV临界值的连续次数，并于连续次数超过默认值时，DSV超出计数器33即送出准位1给AND组件35。而且，为了避免DSV保护造成的数据错误太过靠近，必须限制连续两次DSV保护的距离。因此，DSV保护间距计数器34即用以计算上一次在信道位序列上进行DSV保护的位置到现在位置的距离，并在距离超过默认值后送出准位1至AND组件35。因此当AND组件35在其两输入端同时收到准位1时才会输出准位1去致能决策单元4，使进行DSV保护机制。

决策单元4与上述EFM/EFM+调制装置1的位调整单元23连接，当决策单元4被DSV计算单元3启动并收到DSV计算单元3传来的DSV值时，即发出一控制信号给位调整单元23，使调整该调制位序列中的某些位值。例如，再以图4所示的信道位序列为例，当决策单元4发现该信道位序列的DSV持续累加而有发散的趋势时，即令该位调整单元23调整EFM/EFM+调制器21输出的调制位序列的某一或某些位，使由0变1(或1变0)。且由于NRZI的转换特性是，每当遇到位1时，即会令该位之后的位反向，因此，当将调制位序列中某些位置的位由0变1时，就会令该位之后的位序列与原先预定的位序列完全反向，而使原本逐渐往上(或往下)累增的DSV变成往下(或往上)累增而被拉低。所以，即使经过EFM/EFM+调制后会产生大DSV值的特殊数据型态，例如图4的符号序列{0x9a，0xb9，0x9a，0xb9，...}产生的调制位序列，经过该位调整单元23对于某些位置上的位进行0变1(或1变0)的调整后，如图7所示，将某一位置的位0变成位1，将使得该被调整的调制位序列经过NRZI转换器22转换后形成的信道位序列产生与原先的信道位序列极性相反的结果，而降低该信道位序列的DSV值，使原本DSV值会趋于发散的信道位序列变成不会发散的信道位序列，因此使得该信道位序列记录在盘片上后被读取时，不会因为其DSV过大造成数据分割器(data slicer)无法正常判读以致数据无法读取。

此外，上述位调整单元23在对上述调制位序列上的位进行更改时，有几个原则是需要依循的：

1.要使更改后的调制位序列不致违反原本EFM/EFM+调制的RLL限制。

2.要使更改后的调制位序列不会产生跟EFM/EFM+的同步码(synccode)相同的位型态(bit pattern)，以避免造成同步上的问题。

3.应让每次更动的位型态局限在同一个符号内，使产生最少的译码错误。

4.除了要让更动的位型态局限在同一个符号内之外，而且要让更改后的位型态在做EFM/EFM+解调制时会被检测成一消除符号(erasuresymbol)，使ECC译码时能够得知此处为错误位置，而能避免牺牲太多ECC更正的能力。至于如何让更动后的位型态被检测成一消除符号，有一个做法是可先找出一些符合3-11T(或3-12T)，且又不是EFM/EFM+调制符号表中有效码字的位型态来当位调整的目标，以保证更动的位型态一定能在EFM/EFM+解调制时被检测成一消除符号。且对于EFM+调制而言，符合上述条件的位型态包括有：

例如符合3T-11T的0100100000000001 01001000010000000100100010000000 1000000000010000...位序列，及符合3T-12T的1000000000001000 1000000000001001 10001000000000001001000000000001...位序列等。

5.在以EFM+调制的情形下，由于EFM+调制中有些不明确的码字需要通过它后面的下一个码字的第3位和第15位来帮助译码，所以在EFM+调制应用上，应保持其位型态上相对于一个EFM+码字的第3位和第15位上的位值，以避免造成额外的译码错误。

因此，由上述原则4可知，本发明利用一些在EFM/EFM+解调制时被可检测成一消除符号(erasure symbol)的位型态当作位调整的目标，除了可适时降低信道位序列的DSV值使不致发散之外，并使更改后的位型态被译码时，可被检测为一消除符号，相较于前述习知的美国专利，具有更佳的ECC更正能力。

此外，再参照图4所示，在上述第一优选实施例的EFM/EFM+编码系统1中，还可选择性地加入一特殊型态检测单元5及一数据缓存器24。该特殊型态检测单元5是分别与上述EFM/EFM+调制装置2的EFM/EFM+调制器21的输入端及该决策单元4连接，用以检测送至EFM/EFM+调制器21中的数据(符号序列)中是否存在一些会造成大的DSV的特殊数据型态，并将可能的特殊数据型态的出现位置送给决策单元4做为进行DSV保护的参考。而数据缓存器24是设在EFM/EFM+调制装置2中，连接在EFM/EFM+调制器21与位调整单元23之间，用以暂存由EFM/EFM+调制器21输出的调制位序列。如此，当DSV计算单元3发现该调制位序列将有更大的DSV产生时，位调整单元23可以回头修改存放在数据缓存器24中的调制位序列，而达到更好的DSV保护效果，而且DSV计算单元3并与位调整单元23连接，以在位调整单元23调整该调制位序列的同时，能同步调整DSV计算单元3的DSV值，以维持后续DSV计算的准确性与一致性。

接着，参照图7所示，是本发明对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的装置的第二优选实施例，其用以说明本发明具有DSV保护的EFM/EFM+编码系统1也能够做到预防盘片复制的作用。因此在本实施例中，除了上述具有DSV保护的EFM/EFM+编码系统1外，还包括组合器6及连接在组合器6与EFM/EFM+编码系统1间的ECC编码器7。而其预防盘片复制的做法如下：

首先，找出在一般EFM/EFM+调制中会造成大的DSV的特殊数据型态，例如：数据型态{154，185，154，185，...}对于EFM调制，及数据型态{94，252，231，231，...}对于EFM+调制，然后通过组合器6，将上述特殊数据型态加入要记录的数据中，且该特殊数据型态加入数据中的位置及特殊数据型态的长度可配合数据型态做调整。之后，将该掺有特殊数据型态的数据送入该ECC编码器7中进行ECC编码。则此一掺有特殊数据型态的数据经过ECC编码形成的符号序列在一般的EFM/EFM+调制下将会产生大的DSV，而使得数据无法被正常读取。

然后，将上述符号序列送入该具有DSV保护的EFM/EFM+编码系统1中经过前述的EFM/EFM+调制及NRZI转换并进行适当的DSV保护机制转换成具有较小DSV的信道位序列后，才将该信道位序列记录到盘片上。

因此，当以上述方式将数据记录到盘片上时，因为有对该数据做DSV保护，所以数据可以被正常地读取，但是当这些被读出的数据被经由一般的烧录器再次复制到另一盘片时，由于这些数据中含有会产生大DSV的特殊数据型态，且进行一般EFM/EFM+调制时，并没有对这些特殊数据型态进行DSV保护的处理，因此会造成数据被复制在盘片上后，因为数据造成的DSV变异太大而无法读取，因而达到防止盘片复制的功能。

综上所述，本发明对EFM/EFM+编码系统做DSV保护的方法及其装置，通过DSV计算单元3，计算数据符号序列经过EFM/EFM+调制装置2调制转换成的信道位序列的DSV值，并于DSV值大于预设的DSV临界值时，控制位调整单元23适当调整该信道位序列中的奇数个位的位值，使得该信道位序列经过EFM/EFM+调制装置2的NRZI转换器22转换后的信道位序列能累积产生较小的DSV值，以不致造成数据被记录后无法读取。另外，通过上述的DSV保护机制，本发明也可先找出在一般的EFM/EFM+调制中会产生大的DSV值的特殊数据型态，并将这些特殊数据型态适时加入要被记录的数据中，然后通过本发明的具有DSV保护机制的EFM/EFM+编码系统1对该数据进行调制并转换成一信道位序列后，记录到记录介质中，由此，使得该数据因为有经过DSV保护能够被正常读取，但在被读出并再次复制到另一记录介质上时，则因为一般EFM/EFM+编码系统对其进行调制时，并不具有如同本发明的DSV保护机制，使得产生的信道位序列具有很大的DSV值，以致数据被记录后并无法被正常读取，因而达到防止盘片复制的功能。

以上所述仅是本发明的优选实施例，凡是应用本发明说明书及权利要求书所做的等效结构变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。