專利名稱：用于生成非二進制平衡碼的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信信道中的數據編碼，更具體地涉及用于生成非二進制 平衡碼的方法和裝置。
背景技術：
這里所提供的背景技術描述是為了一般地給出本發明的上下文。就該 背景技術部分中所描述的范圍而言，當前所指出的發明人的工作以及在申 請時可能以其它方式不被認為是現有技術的描述的特征既不顯式地也不隱 含地承認是相對于本發明的現有技術。
許多通信系統在可以傳送的信號類型方面受到約束。通常，出于諸如 接收器/發送器中的更大功耗和通信信道的高通頻率特性之類的原因，低頻 能量是不希望的。在二進制數據流中，低頻內容的量是由數據流中連續的 1或0的數目以及所傳送的1和0的總數的失衡來確定的。
廣泛使用的8b/10b線路碼(line code)生成包含不超過5個連續1或 0的二進制數據流，并且是無DC的(DC-free)。無DC意味著所傳送的 1的總數減去所傳送的0的總數在零的任一側被兩個常數限制。這兩個常 數通常是彼此的相反數(opposite) 。 8b/10b碼將每8位的用戶數據替換為 10位的經編碼數據。將位數增大2 (從8到10)意味著在8b/10b碼中存在 25% (2/8)的冗余。在使用符號(symbol)的數字通信和記錄系統中，每 個符號足夠頻繁地出現在所傳送的序列中以幫助接收器進行適應是有利的。

發明內容
一種編碼器包括分組模塊(grouping module)，該分組模塊將輸入信 號分組成多個塊，其中所述多個塊包括當前塊和至少一個先前塊，其中所 述多個塊中的每一個包括至少N個符號，并且其中所述N個符號的每一個 具有q個符號值中的一個，其中N是正整數并且q是大于2的整數。所述 編碼器還包括計數模塊，該計數模塊對所述至少一個先前塊中的q個符號 值的出現進行計數以生成第一計數，并且對當前塊中的q個符號值的出現 進行計數以生成第二計數。所述編碼器還包括置換模塊(permutation module)，該置換模塊基于第一和第二計數來選擇性地置換(permute)當 前塊。
在另一特征中，所述置換模塊在置換當前塊中的N個符號時，將當前 塊中最頻繁的符號x映射到所述至少一個先前塊中的最不頻繁的符號y。 所述置換塊也可以應用以下的關系FX+zmodq，其中x是輸入置換，y是 輸出置換且z是置換的選擇。所述置換模塊也可以在置換當前塊中的N個 符號時，將當前塊中兩個最頻繁的符號Xl、 x2映射到所述至少一個先前塊 中的兩個最不頻繁的符號yi、 y2。所述置換模塊也可以針對a和b來求解 y產ax!+b禾口 y2=ax2+b。
在又一特征中，所述置換模塊在置換當前塊中的N個符號時，將當前 塊中最頻繁的符號映射到所述至少一個先前塊中最不頻繁的符號，并且將 當前塊中最不頻繁的符號映射到所述至少一個先前塊中最頻繁的符號。
在另一特征中，所述編碼器可被并入包括目標設備的系統中。該目標 設備可以包括發送器或存儲設備。存儲設備可以包括非易失性存儲器或硬 盤驅動器。
在另一特征中，所述置換模塊將當前塊中r個最頻繁的符號映射到迄 今為止的最不頻繁的符號，并且將當前塊中s個最不頻繁的符號映射到迄 今為止的最頻繁的符號，其中r和s大于或等于零。
在本發明的另一特征中， 一種具有q元符號序列輸入信號的系統(其
8中q>2)包括編碼器，該編碼器生成被平衡過的、非二進制的q元輸出符 號序列，并且其中mx是每個q可能符號在輸出序列中的出現頻率，其中 x=0, 1, q-l，其中，所述編碼器生成滿足以下條件0<min(mx)<=l/q、 l/q<=max(mx)<l和max(mx)-min(mx)<o;中的至少之一的輸出符號序列，其 中a是在范圍0<=c^l內的設計參數。
一種編碼方法包括將輸入信號分組成多個塊，其中所述多個塊包括當 前塊和至少一個先前塊，其中所述多個塊中的每一個包括至少N個符號， 并且其中所述N個符號的每一個具有q個符號值中的一個，其中N是正整 數并且q是大于2的整數。該方法還包括對所述至少一個先前塊中的q個 符號值的出現進行計數以生成第一計數，并且對當前塊中的q個符號值的 出現進行計數以生成第二計數，以及基于第一和第二計數來選擇性地置換 當前塊。
在另一特征中，所述方法包括在置換當前塊中的N個符號時，將當前 塊中最頻繁的符號x映射到所述至少一個先前塊中的最不頻繁的符號y。 所述方法還可以包括選擇性地置換步驟包括應用以下的關系y^x+zmod q，其中x是輸入置換，y是輸出置換且z是置換的選擇。置換步驟也可以 包括在置換當前塊中的N個符號時，將當前塊中兩個最頻繁的符號Xi、 X2映射到所述至少一個先前塊中的兩個最不頻繁的符號yi、 y2。置換步驟 也可以包括針對a和b來求解y產ax!+b和y2=ax2+b。置換步驟也可以包 括在置換當前塊中的N個符號時，將當前塊中最頻繁的符號映射到所述 至少一個先前塊中第二最不頻繁的符號，并且將當前塊中最不頻繁的符號 映射到所述至少一個先前塊中最頻繁的符號。
在另一特征中，置換步驟也可以包括將當前塊中r個最頻繁的符號 映射到迄今為止的最不頻繁的符號，并且將當前塊中s個最不頻繁的符號 映射到迄今為止的最頻繁的符號，其中r和s大于或等于零。
在本發明的另一特征中， 一種操作具有q元符號序列輸入信號的編碼 器的方法(其中q>2)包括生成被平衡過的、非二進制的q元輸出符號 序列，并且其中nk是每個q可能符號在輸出序列中的出現頻率，其中fO, l，...， q-l，輸出符號序列滿足以下條件0<min(mx)<=l/q、 l/q<=max(mx)<l和max(m)min(mx;KQ;中的至少之一，其中a是在范圍0<=cKl內的設計參 數。
在另一特征中， 一種編碼器包括用于將輸入信號分組成多個塊的分組 裝置，其中所述多個塊包括當前塊和至少一個先前塊，其中所述多個塊中 的每一個包括至少N個符號，并且其中所述N個符號的每一個具有q個符 號值中的一個，其中N是正整數并且q是大于2的整數。所述編碼器還包 括計數裝置，該計數裝置用于對所述至少一個先前塊中的q個符號值的出 現進行計數以生成第一計數，并且對當前塊中的q個符號值的出現進行計 數以生成第二計數。所述編碼器還包括置換裝置，用于基于第一和第二計 數來選擇性地置換當前塊。
在另一特征中，所述編碼器包括映射裝置，該映射裝置用于在置換當 前塊中的N個符號時，將當前塊中最頻繁的符號x映射到所述至少一個先 前塊中的最不頻繁的符號y。
在另一特征中，所述置換裝置包括用于應用以下的關系y=x+Zmodq 的裝置，其中x是輸入置換，y是輸出置換且z是置換的選擇。
在另一特征中，所述編碼器，其中置換包括在置換當前塊中的N個 符號時，將當前塊中兩個最頻繁的符號Xl、 x2映射到所述至少一個先前塊 中的兩個最不頻繁的符號力、y2。
在另一特征中， 一種系統可以包括目標裝置和編碼器。目標裝置可以 包括傳送裝置。目標裝置還可以包括用于存儲的裝置。用于存儲的裝置可 以包括用于存儲的非易失性裝置和用于存儲的硬盤裝置。
在另一特征中，所述置換裝置包括針對a和b來求解yi=aXl+b和 y產ax2+b的求解裝置。
在另一特征中，所述置換裝置包括映射裝置，該映射裝置用于在置換 當前塊中的N個符號時，將當前塊中最頻繁的符號映射到所述至少一個先 前塊中第二最不頻繁的符號，并且將當前塊中最不頻繁的符號映射到所述 至少一個先前塊中最頻繁的符號。
在另一特征中，所述置換裝置包括映射裝置，該映射裝置用于將當前 塊中r個最頻繁的符號映射到迄今為止的最不頻繁的符號，并且將當前塊中S個最不頻繁的符號映射到迄今為止的最頻繁的符號，其中r和S大于 或等于零。
在本發明的另一特征中， 一種具有q元符號序列輸入信號(其中 q>2)包括編碼器包括生成裝置，該生成裝置用于生成被平衡過的、非二 進制的q元輸出符號序列，并且其中mx是每個q可能符號在輸出序列中的 出現頻率，其中x=0, 1, ...， q-l，所述輸出符號序列滿足以下條件 0<min(mx)<=l/q、 l/q<=max(mx)<l禾卩max(mx)-min(mx)<"中的至少之一， 其中a是在范圍0<=o<l內的設計參數。
一種被存儲以供處理器使用以用于編碼的計算機程序，包括將輸入信 號分組成多個塊，其中所述多個塊包括當前塊和至少一個先前塊，其中所 述多個塊中的每一個包括至少N個符號，并且其中所述N個符號的每一個 具有q個符號值中的一個，其中N是正整數并且q是大于2的整數。該計 算機程序還包括對所述至少一個先前塊中的q個符號值的出現進行計數以 生成第一計數，并且對當前塊中的q個符號值的出現進行計數以生成第二 計數。所述計算機程序還包括基于第一和第二計數來選擇性地置換當前 塊。
在另一特征中，所述計算機程序可以包括在置換當前塊中的N個符號 時，將當前塊中最頻繁的符號x映射到所述至少一個先前塊中的最不頻繁 的符號y。
在另一特征中，所述計算機程序還可以包括選擇性地置換步驟包括 應用以下的關系y^x+zmodq，其中x是輸入置換，y是輸出置換且z是置 換的選擇。
在另一特征中，所述計算機程序還可以包括在置換當前塊中的N個 符號時，將當前塊中兩個最頻繁的符號Xl、 x2映射到所述至少一個先前塊 中的兩個最不頻繁的符號yi、 y2。置換步驟也可以包括針對a和b來求解 y產叫+b和y2=aX2+b。置換步驟也可以包括在置換當前塊中的N個符號 時，將當前塊中最頻繁的符號映射到所述至少一個先前塊中第二最不頻繁 的符號，并且將當前塊中最不頻繁的符號映射到所述至少一個先前塊中最 頻繁的符號。在另一特征中，所述計算機程序也可以包括將當前塊中r個最頻繁 的符號映射到迄今為止的最不頻繁的符號，并且將當前塊中S個最不頻繁 的符號映射到迄今為止的最頻繁的符號，其中f和S大于或等于零。在本
發明的另一特征中， 一種存儲在具有q元符號序列輸入信號(其中q〉2) 的有形計算機介質上以用于編碼的計算機程序，包括生成被平衡過的并且 其中mx是每個q可能符號在輸出序列中的出現頻率的、非二進制的q元輸 出符號序列的步驟，其中x=0， 1, q-l，輸出符號序列滿足以下條件 0<min(mx)<=l/q、 l/q<=max(mx)<l禾n max(mx)-min(mx)<a中的至少之一， 其中a是在范圍0<=QK1內的設計參數。
在另一特征中， 一種解碼器可以包括分組模塊，該分組模塊將輸入信 號分組成多個塊和多個置換符號，其中所述多個塊包括N個符號，并且其 中所述N個符號中的每一個具有q個符號值中的一個，其中q和N是大于 2的整數。所述編碼器還可以包括置換模塊，該置換模塊基于所述多個置 換符號之一來置換所述多個塊中的第一塊，并且基于該置換來生成經解碼 的輸出信號。
在另一特征中，所述第一塊被布置為鄰近所述置換符號。 在另一特征中，所述置換符號或者被加到所述第一塊的N個符號的q 個符號值的每一個中或者被從所述第一塊的N個符號的q個符號值的每一 個中減去。所述置換模塊可以從所述第一塊的N個符號的q個符號值中減 去所述置換符號的第二符號，并且在減去之后將其除以所述置換符號的第 一符號。
在另一特征中， 一種系統可以包括目標設備和所述解碼器。該目標設 備可以包括接收器。該目標設備可以包括諸如非易失性存儲器和硬盤驅動 器之類的存儲設備。
在另一特征中， 一種解碼方法可以包括將輸入信號分組成多個塊和 多個置換符號，其中所述多個塊包括N個符號并且其中所述N個符號中的 每一個具有q個符號值中的一個，其中q和N是大于2的整數；以及基于 所述多個置換符號之一來置換所述多個塊中的第一塊，并且基于該置換來 生成經解碼的輸出信號。在另一特征中，所述方法還可以包括將第一塊布置為鄰近所述置換符號。
在另一特征中，所述方法還可以包括將所述置換符號加到所述第一塊
的N個符號的q個符號值的每一個中或者將所述置換符號從所述第一塊的 N個符號的q個符號值的每一個中減去。
在另一特征中，所述方法還可以包括從所述第一塊的N個符號的q個 符號值中減去所述置換符號的第二符號，并且在減去之后將其除以所述置 換符號的第一符號。
在本發明的另一特征中， 一種解碼器包括分組裝置和置換裝置，該分 組裝置用于將輸入信號分組成多個塊和多個置換符號，其中所述多個塊包 括N個符號，并且其中所述N個符號中的每一個具有q個符號值中的一 個，其中q和N是大于2的整數，所述置換裝置用于基于所述多個置換符 號之一來置換所述多個塊中的第一塊，并且基于該置換來生成經解碼的輸 出信號。
在另一特征中，所述解碼器還可以包括將第一塊布置為鄰近所述置換 符號。
在另一特征中，所述解碼器可以包括加法或減法裝置，用于將所述置 換符號加到所述第一塊的N個符號的q個符號值的每一個中或者從所述第 一塊的N個符號的q個符號值的每一個中減去。
在另一特征中，所述解碼器可以包括置換裝置，該置換裝置從所述第 一塊的N個符號的q個符號值中減去所述置換符號的第二符號，并且在減 去之后將其除以所述置換符號的第一符號。
在另一特征中， 一種系統可以包括目標裝置和解碼器。該目標裝置可 以包括傳送裝置。該目標裝置可以包括用于存儲的裝置，例如用于存儲的 非易失性裝置和用于存儲的硬盤裝置。
一種用于解碼的方法包括將輸入信號分組成多個塊和多個置換符 號，其中所述多個塊包括N個符號并且其中所述N個符號具有q個符號值 中的一個，其中q和N是大于2的整數；以及基于所述多個置換符號之一 來逆置換所述多個塊中的第一塊，并且基于該置換來生成經解碼的輸出信號。
在另一特征中，所述第一塊可被布置為鄰近所述置換符號。所述方法 還可以包括將所述置換符號加到所述第一塊的N個符號的q個符號值的每
一個中或者將所述置換符號從所述第一塊的N個符號的q個符號值的每一
個中減去。
在另一特征中，所述方法還包括從所述第一塊的N個符號的q個符號 值中減去所述置換符號的第二符號，并且在減去之后將其除以所述置換符 號的第一符號。
在本發明的另一特征中， 一種解碼器包括分組裝置和置換裝置，該分 組裝置用于將輸入信號分組成多個塊和多個置換符號，其中所述多個塊包 括N個符號，并且其中所述N個符號中的每一個具有q個符號值中的一 個，其中q和N是大于2的整數，所述置換裝置用于基于所述多個置換符 號之一來置換所述多個塊中的第一塊，并且基于該置換來生成經解碼的輸 出信號。所述第一塊可被布置為鄰近所述置換符號。
在另一特征中，所述解碼器可以包括加法或減法裝置，用于將所述置 換符號加到所述第一塊的N個符號的q個符號值的每一個中或者從所述第 一塊的N個符號的q個符號值的每一個中減去。
在另一特征中，所述置換裝置從所述第一塊的N個符號的q個符號值 中減去所述置換符號的第二符號，并且在減去之后將其除以所述置換符號 的第一符號。
一種被存儲以供處理器使用以用于解碼的計算機程序包括將輸入信 號分組成多個塊和多個置換符號，其中所述多個塊包括N個符號并且其中 所述N個符號具有q個符號值中的一個，其中q和N是大于2的整數；以 及基于所述多個置換符號之一來逆置換所述多個塊中的第一塊，并且基于 該置換來生成經解碼的輸出信號。
在另一特征中，所述計算機程序包括將所述第一塊布置為鄰近所述置 換符號。所述計算機程序可以包括將所述置換符號加到所述第一塊的N個 符號的q個符號值的每一個中或者將所述置換符號從所述第一塊的N個符 號的q個符號值的每一個中減去。所述計算機程序還可以包括從所述第一塊的N個符號的q個符號值中減去所述置換符號的第二符號，并且在減去
之后將其除以所述置換符號的第一符號。
以上描述的系統和方法可以通過由一個或多個處理器執行的計算機程 序來實現。計算機程序可以駐留在計算機可讀介質上，例如但不限于存儲 器、非易失性存儲和/或其他合適的有形存儲介質。
本發明的其他適用范圍將從下文所提供的詳細描述中變得清楚。應當 了解，盡管詳細描述和具體示例指示出了本發明的優選實施例，但是其僅 為了說明，而非意圖限制本發明的范圍。


從詳細描述和附圖中將更全面地理解本發明，其中
圖1A是示出根據本發明原理的示例性編碼器的功能框圖1B是示出由示例性編碼器執行的步驟的流程圖2A是示出根據本發明原理的示例性解碼器的功能框圖2B是示出由示例性解碼器執行的步驟的流程圖3是示出包括具有圖1A-2B的編碼器和/或解碼器的讀信道的磁存 儲設備的功能框圖4是包括圖1A-2B的編碼器和/或解碼器的數據存儲設備的功能框
圖5A是DVD驅動器的功能框圖； 圖5B是高分辨率電視的功能框圖； 圖5C是車輛控制系統的功能框圖； 圖5D是蜂窩電話的功能框圖； 圖5E是機頂盒的功能框圖；以及
圖5F是移動設備的功能框圖。
具體實施例方式
以下的描述實質上僅僅是示例性的，決不意圖限制本發明、其應用或 使用。為了清楚起見，相同的參考標號在附圖中將用于標識類似的元件。
15這里所使用的術語"模塊"、"電路"和域"設備"指的是專用集成電路 (ASIC)、電子電路、執行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享 型、專用型或處理器組)和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所述功能的其
他合適的部件。這里所使用的短語"A、 B和C中的至少一個"應當被解 釋為表示使用非排他性邏輯或的邏輯(A或B或C)。應當了解，方法內 的步驟可以被以不同的順序執行而不改變本發明的原理。
現在參考圖1A，示出了示例性的編碼器100。包括各種符號的輸入信 號被提供給編碼器100。編碼器100對輸入信號108進行編碼并生成輸出 信號104，輸出信號104被提供給目標設備106。目標設備106可以是若 干不同類型的設備之一，這些不同類型的設備包括諸如非易失性存儲器 (例如閃存)、硬盤驅動器之類的存儲設備、光學發送器、RF發送器或 者各種其他類型的電子設備。
編碼器IOO包括分組模塊110，分組模塊IIO用于將輸入信號108中 的符號分組成具有預定長度的輸入塊。在輸入信號中使用預定數目的可能 符號。計數模塊112對當前塊或即將到來的塊中的可能輸入符號的每個符 號值的出現次數進行計數，并且對先前塊中的可能符號的數目進行計數或 累積。
置換模塊116對來自當前塊的計數和來自先前塊的符號值的累積出現 進行比較以選擇置換。以下給出這些示例。置換模塊116在塊118中選擇 對當前塊的置換并且在塊120中對當前塊應用置換。塊118還生成置換函 數索引(z)。輸出信號104包括置換函數索引和經置換的當前塊。在塊 122中調整符號值出現并且在塊124中累積符號值的出現。
現在參考圖1B，對輸入信號108進行編碼的方法包括，在步驟140中 確定輸入塊長度(K)。輸入塊長度可被選擇為系統設計參數。在步驟 142中，輸入信號的符號被分組成長度K的塊。在步驟144中，當前塊中 每個符號值的數目被計數。在步驟146中，先前塊中的符號的數目被計 數。在步驟148中，具有索引z的置換被基于當前塊和先前塊中的計數而 應用。在步驟150中，經編碼的輸出符號被生成。
在以下描述中，給出了置換的三個示例。在所有示例中，字符表(alphabet)限于符號0、 1、 2和3。使用K-5的輸入塊長度。以下的輸入 信號己被分組并且被給出為
23322 11222 30102。 第一塊中的O和l的數目是O。第一塊中的2的數目是3并且第一塊中的3 的數目是2。因此，符號計數對應于
。第二塊中的符號計數是[O 2 3 0]。在本示例中，四種置換fz(x)(其中zE(O, 1,2,3})被定義為
fz(x)=x+z mod 4。
在本示例中，在當前塊中最常出現的符號x被映射到在先前塊中最少 出現的符號y。這是以上所述的比較。在第二或者說當前塊中最常出現的 符號是2，并且迄今為止(在第一塊中)最少出現的符號是0。函數fj皮 選擇為將2映射到0。因此，在上式中x是2以使得
fz(2)=2+z
02+z
因此，通過針對z來求解，在mod (模)4的情況下2=2。
通過向當前塊中的各個符號加上2并且插入置換函數索引，輸出是 23322 2 33000。
然后，下一個塊30102被以相同的方式改變。在這種方式下，包括置換符 號在內的符號的累積出現計數是[3 0 4 4]。塊30102的當前符號計數是[2 1 1 l]。當前塊中最常出現的符號是O，并且迄今為止最少出現的符號是1。 因此，fz(0)=0+z=l。于是在這種方式下z=l。通過向每個當前符號加上 1，于是輸出變為-
23322 2 33000 1 01213。 每次相加都以mod4執行。
為了對信號進行解碼，如以下將在圖2A和2B中進一步描述的，以上 是反向執行的。也就是說， 一旦置換函數索引已知，就可以進行反向處 理。這是通過將信號分組成塊和置換函數信號并且從緊接在上面的示例中 減去諸如1之類的適當值來執行的。注意， 一個錯誤可在解碼器輸出處引 起至多K個符號錯誤。在本示例中，編碼率是K/(K+1)。
置換函數的第二示例用于將當前塊中最常出現的兩個符號Xl、 X2映射到迄今為止最少出現的兩個符號yi、 y2。為了方便，使用第一示例的相同
輸入信號、相同字符表和相同域大小。在本示例中，12種置換被給出為
fa,b(x)，aE{l,2,3},bE{0, 1,2，3}，為 fa，b(x)=ax+b，
其中乘法和加法是在伽羅瓦域GF(4)上執行的。應當注意，Xl、 x2、 yi、 y2 是集合{0， 1,2，3)的成員以使得Xi^X2且yi^y2。然后，可以找到a和b以
使得fa,b(Xihyi且fa,b(X^y2。
在第二或當前塊中，最常出現的兩個符號是2和1。這些符號被分別 映射到最少出現的兩個符號(對應于0和1)。因此，函數索引a和b應 當滿足(^2a+b和l=a+b。通過同時求解這些式子，a=2ib=3。輸出于是
變為
23322 23 11000。
置換函數索引是就在第二塊的置換之前被傳送的23。
上述過程然后被應用于第一示例中的第三塊。對在當前塊之前的先前 塊(包括置換函數索引)的符號計數是[3 2 4 3]。對第三塊的當前計數是[2 1 1 l]。因此，0被映射到1并且1被映射到0。于是，a^且b-l。編碼序 列因此變為
23322 23 11000 11 21013。 在本示例中，編碼率是K/(K+2)。
在第三示例中，來自以上的相同示例用于獲得置換函數索引12。當前 塊中最頻繁的符號被映射到迄今為止最不頻繁的符號，并且當前塊中最不 頻繁的符號被映射到迄今為止最頻繁的符號。因此，對于第一示例中的符 號，2映射到0且0映射到2。經編碼的序列變為
23322 12 33000。
其中12是置換函數索引。從以上得出，符號計數是[3 1 4 4]。因此，函數 將0映射到1并且將1映射到2。最終的經編碼序列變為 23322 12 33000 31 31210。
以下給出上述示例的一般描述。在本示例中，使八={0, 1, ...，q-l)表示 大小為q的字符表。使F是A上的一組置換。選擇長度為K的輸入塊。首先，將輸入流子劃分為長度K的塊:<formula>formula see original document page 19</formula>
其中Ui可被寫為w;t4...4。將經編碼流初始化為^U1。對所有XEA計算C
中的符號計數nv其中mx是x在c中出現的次數。
然后，計算即將到來的塊112的符號計數<。基于mx和^，選擇來自 F的置換/。置換的選擇可以通過長度「k)g《(lFl)，個符號的序列z來描述。
(也就是說，z是/在F中的索引。)將<("12)/("22).../(《)附加到經編碼的 序列。重新計算符號計數nv重復該處理，直到所有的輸入塊被編碼。
解碼器將^設置為Clc2...ck。對于每個后續的塊，基于相應的序列z 來選擇適當的置換。用戶數據是通過對經編碼序列中的相應符號使用逆置 換而獲得的。
可以通過選取將^中的r個最頻繁的符號映射到mx中最不頻繁的符 號并且將^中的s個最不頻繁的符號映射到mx中最頻繁的符號來選擇置 換。(注意，(r,s)在示例l、 2和3中分別是(1,0)、 (2,0)和(1,1)。)
這種編碼技術的主要結果被給出。假定塊長度K和塊的數目很大。將
y定義為經編碼序列中的符號分數(symbol fraction)上的最小值 =.x在經編碼序列中出現的次數 ,_ ， 經編碼序列長度 。
如果(q+s-rf-4qs《1，則r=l/q,即，每個符號大約出現相同的次數。如果
(q+s_r)2_4qS>2，貝廿<formula>formula see original document page 19</formula>
其中，q:字符表集合中符號的數目 F最大符號至最小符號的數目 5=最小[符號]至最大[符號]的數目 7=所見的符號的數目最小比率。 上述變量的各種值在下表中給出
表l:針對q、 r和s的各種值的最小分數7(W)-(l，O)(/%力=(2,0)(,,"=(3,0)(r,s) = (2,0)
41/62/91/41/41/4
51/91/63/161/61/5
61/121/83/201/91/6
了1/161/103/251/121/8
81/202/251/101/16詣
9V251/151/121/202/25
101/301/181/141/251/15
111/361/213/491/301/18
121/422/493/5 S1/361/21
131/491/283/641/422/49
141/561/321/241/491/28
151/641/361/271/561/32
161/722/811/301/641/36
總之，編碼采用q元符號序列作為輸入并且輸出被平衡過的q元符號 序列。值q〉2并且值mx是每個q可能符號在輸出序列中的出現頻率，其 中x=0, 1， ...， q-l。輸出序列滿足以下條件中的至少之一
0<min(mx)<=l/q l/q<=max(mx)<l
max(mx)-min(mx)<o;，其中a是在范圍0<=o<l內的設計參數。 對于未編碼的q元序列，可能min(mx)=0 (即，某個符號根本未出現在序 列中)或者maX(mx)=l (即，序列僅由一個符號構成)。這些可以被去除 以在輸出處消除這種序列。
現在參考圖2A，示出了解碼器180。解碼器180從目標設備106接收 輸入信號182。輸入信號182被傳送到分組模塊184，分組模塊184將輸 入信號分組成塊和置換函數索引。在步驟186中，置換模塊186接收置換 函數索引和塊，并且通過反轉與置換模塊186中的置換函數符號相對應的 置換函數來生成經解碼的輸出符號。
現在參考圖2B，示出了用于操作解碼器180的方法。解碼器180執行 編碼器的置換的反轉。在步驟200中，輸入信號被分組成多個塊。在步驟 202中，來自輸入信號的置換函數索引被確定。在步驟204中，置換函數 被根據反轉的置換函數索引而應用于塊。在步驟206中，輸出符號被生 成。根據第一示例，在置換模塊186中的置換函數之后，置換函數索引被 從塊中減去。
在第二示例中，置換模塊186從置換符號之后的第一塊的每個符號中
20減去兩個符號置換符號中的第二符號，并且將結果除以置換函數索引的第 一符號。
現在參考圖3，示出了示例性的磁存儲系統310 (例如硬盤驅動
器)。緩沖器314存儲與硬盤驅動器的控制相關聯的數據，并且/或者緩沖 數據以針對增大的傳輸速度來優化塊大小。緩沖器314可以采用SDRAM 或者其他類型低延遲存儲器。處理器316執行與硬盤驅動器的操作有關的 處理。硬盤控制器(HDC) 318與緩沖器314、處理器316、主軸/音圈電 動機(VCM)驅動器320和/或讀/寫信道電路324通信。讀/寫信道電路 324包括如上所述的編碼器100和/或解碼器180。主機326向HDC 318發 送數據讀/寫請求。
在寫操作期間，讀/寫信道電路(或者讀信道電路)324對將被寫入到 存儲介質上的數據進行編碼。讀/寫信道電路324為了可靠性而處理信號， 并且執行編碼/解碼。在讀操作期間，讀/寫信道電路324將來自介質的模 擬輸出轉換為數字信號。轉換后的信號然后被通過已知的技術來檢測并解 碼以恢復寫在硬盤驅動器上的數據。
一個或多個盤片328包括存儲磁場的磁涂層。盤片328通過在330處 示意性地示出的主軸電動機而被旋轉。 一般地，主軸電動機330在讀/寫操 作期間以固定速度來旋轉盤片328。 一個或多個讀/寫臂334相對于盤片 328運動，以向/從盤片328讀和/或寫數據。主軸/VCM驅動器320控制對 盤片328進行旋轉的主軸電動機330。主軸/VCM驅動器320還生成控制 信號，這些控制信號例如利用音圈致動器、步進電動機或任何其他合適的 致動器來定位讀/寫臂334。
讀/寫設備336位于讀/寫臂334的遠端附近。讀/寫設備336包括諸如 電感器之類的生成磁場的寫元件。讀/寫設備336還包括感測盤片328上的 磁場的讀元件(例如磁阻(MR)傳感器)。前置放大器(preamp) 340對 模擬讀/寫信號進行放大。在讀數據時，前置放大器340將來自讀元件的低 電平信號放大并且將放大后的信號輸出到讀/寫信道電路324。前置放大器 340可以包括高通放大器。在寫數據時，流經讀/寫信道電路324的寫元件 的寫電流被切換以產生具有正或負極性的磁場。正或負極性被盤片328存儲并且用于表示數據。
根據其他實施例，數據編碼系統可被并入圖4所示的其他存儲設備 中。存儲設備可以是磁性、光學或其他合適的存儲設備/介質。本發明也可 以用在任何數據通信信道中。其他的應用對于本領域技術人員將會是顯而 易見的。
現在參考圖5A-5E，示出結合了本發明的教導的各種示例性實現方式。
現在參考圖5A，本發明的教導可被實現在DVD驅動器418或CD驅 動器(未示出)的編碼器和解碼器中。DVD驅動器418包括DVD PCB 419禾B DVD組裝件(DVDA) 420。 DVD PCB 419包括DVD控制模塊 421、緩沖器422、非易失性存儲器423、處理器424、主軸/FM (進給電 動機)驅動器模塊425、模擬前端模塊426、寫策略模塊427和DSP模塊 428。
DVD控制模塊421控制DVDA 420的部件，并且經由1/0接口 429與 外部設備(未示出)通信。外部設備可以包括計算機、多媒體設備、移動 計算設備等等。1/0接口 429可以包括有線和/或無線通信鏈路。
DVD控制模塊421可以從緩沖器422、非易失性存儲器423、處理器 424、主軸/FM驅動器模塊425、模擬前端模塊426、寫策略模塊427、 DSP模塊428禾卩/或I/0接口 429接收數據。DSP模塊428執行信號處理， 例如視頻和/或音頻編碼/解碼。經處理的數據可以被輸出到緩沖器422、非 易失性存儲器423、處理器424、主軸/FM驅動器模塊425、模擬前端模塊 426、寫策略模塊427、 DSP模塊428禾口/或I/O接口 429。
DVD控制模塊421可以使用緩沖器422和/或非易失性存儲器423來 存儲與DVD驅動器418的控制和操作有關的數據。緩沖器422可以包括 DRAM、 SRAM等等。非易失性存儲器423可以包括閃存(包括NAND和 NOR閃存)、相變存儲器、磁RAM或多態存儲器，在多態存儲器中每個 存儲單元具有多于兩種狀態。DVD PCB 419包括向DVD驅動器418的部 件提供電力的電源430。
DVDA 420可以包括前置放大器設備431、激光驅動器432和光學設備433，光學設備433可以是光學讀/寫(ORW)設備或者光學只讀 (OR)設備。主軸電動機434對光學存儲介質435進行旋轉，并且進給電 動機436相對于光學存儲介質435來致動光學設備433。
當從光學存儲介質435讀數據時，激光驅動器向光學設備433提供讀 電力。光學設備433檢測來自光學存儲介質435的數據，并且將數據傳送 到前置放大器設備431。模擬前端模塊426接收來自前置放大器設備431 的數據，并且執行諸如濾波和A/D轉換之類的功能。為了寫入到光學存儲 介質435中，寫策略模塊427向激光驅動器432傳送功率電平和定時信 息。激光驅動器432控制光學設備433來向光學存儲介質435寫入數據。
現在參考圖5B，本發明的教導可被實現在高清晰度電視(HDTV) 437的大容量數據存儲裝置的編碼器和解碼器中。HDTV 437包括HDTV 控制模塊438、顯示裝置439、電源440、存儲器441、存儲設備442、 WLAN接口 443和相關天線444以及外部接口 445。
HDTV 437可以從WLAN接口 443和/或外部接口 445接收輸入信號， 外部接口 445經由纜線、寬帶因特網和/或衛星來發送并接收信息。HDTV 控制模塊438可以處理輸入信號(包括編碼、解碼、濾波和/或格式化)并 且生成輸出信號。輸出信號可以被傳送到顯示裝置439、存儲器441、存 儲設備442、 WLAN接口 443和外部接口 445中的一個或多個。
存儲器441可以包括隨機存取存儲器(RAM)和/或諸如閃存之類的 非易失性存儲器、相變存儲器或多態存儲器，在多態存儲器中每個存儲單 元具有多于兩種狀態。存儲設備442可以包括諸如DVD驅動器之類的光 學存儲驅動器和/或硬盤驅動器(HDD) 。 HDTV控制模塊438經由 WLAN接口 443和/或外部接口 445而與外部通信。電源440向HDTV 437 的部件提供電力。
現在參考圖5C，本發明的教導可被實現在車輛446的大容量存儲裝置 的編碼器和解碼器中。車輛446可以包括車輛控制系統447、電源448、 存儲器449、存儲設備450以及WLAN接口 452和相關天線453。車輛控 制系統447可以是動力系控制系統、車體控制系統、娛樂控制系統、防抱 死制動系統(ABS)、導航系統、遠程信息系統、車道偏離系統和自適應巡航控制系統等。
車輛控制系統447可以與一個或多個傳感器454通信，并且生成一個 或多個輸出信號456。傳感器454可以包括溫度傳感器、加速度傳感器、 壓力傳感器、旋轉傳感器、氣流傳感器等等。輸出信號456可以控制引擎 運行參數、傳動裝置運行參數、懸架參數等等。
電源448向車輛446的部件提供電力。車輛控制系統447可以將數據 存儲在存儲器449和/或存儲設備450中。存儲器449可以包括隨機存取存 儲器(RAM)和/或諸如閃存之類的非易失性存儲器、相變存儲器或多態 存儲器，在多態存儲器中每個存儲單元具有多于兩種狀態。存儲設備450 可以包括諸如DVD驅動器之類的光學存儲驅動器和/或硬盤驅動器 (HDD)。車輛控制系統447可以經由WLAN接口 452與外部通信。
現在參考圖5D，本發明的教導可被實現在蜂窩電話458的大容量數 據存儲裝置的編碼器和解碼器中。蜂窩電話458包括電話控制模塊460、 電源462、存儲器464、存儲設備466和蜂窩網絡接口 467。蜂窩電話458 可以包括WLAN接口 468和相關天線469、麥克風470、諸如揚聲器和/或 輸出插孔之類的音頻輸出472、顯示裝置474和諸如小鍵盤和/或點選設備 之類的用戶輸入設備476。
電話控制模塊460可以從蜂窩網絡接口 467、 WLAN接口 468、麥克 風470和/或用戶輸入設備476接收輸入信號。電話控制模塊460可以處理 信號(包括編碼、解碼、濾波和/或格式化)并且生成輸出信號。輸出信號 可以被傳送到存儲器464、存儲設備466、蜂窩網絡接口 467、 WLAN接 口 468和音頻輸出472中的一個或多個。
存儲器464可以包括隨機存取存儲器(RAM)和/或諸如閃存之類的 非易失性存儲器、相變存儲器或多態存儲器，在多態存儲器中每個存儲單 元具有多于兩種狀態。存儲設備466可以包括諸如DVD驅動器之類的光 學存儲驅動器和/或硬盤驅動器(HDD)。電源462向蜂窩電話458的部件 提供電力。
現在參考圖5E，本發明的教導可被實現在機頂盒478的大容量數據存 儲裝置的編碼器和解碼器中。機頂盒478包括機頂控制模塊480、顯示裝置481、電源482、存儲器483、存儲設備484以及WLAN接口 485和相 關天線486。
機頂控制模塊480可以從WLAN接口 485和外部接口 487接收輸入信 號，外部接口 487可以經由纜線、寬帶因特網和/或衛星來發送并接收信 息。機頂控制模塊480可以處理輸入信號(包括編碼、解碼、濾波和/或格 式化)并且生成輸出信號。輸出信號可以包括標準和/或高清晰度格式的音 頻和/或視頻信號。輸出信號可以被傳送到WLAN接口 485和/或顯示裝置 481。顯示裝置481可以包括電視、投影儀和/或監視器。
電源482向機頂盒478的部件提供電力。存儲器483可以包括隨機存 取存儲器(RAM)和/或諸如閃存之類的非易失性存儲器、相變存儲器或 多態存儲器，在多態存儲器中每個存儲單元具有多于兩種狀態。存儲設備 484可以包括諸如DVD驅動器之類的光學存儲驅動器和/或硬盤驅動器 (HDD)。
現在參考圖5F，本發明的教導可被實現在移動設備489的大容量數據 存儲裝置的編碼器和解碼器中。移動設備489包括移動設備控制模塊 490、電源491、存儲器492、存儲設備493、 WLAN接口 494和相關天線 495以及外部接口 499。
移動設備控制模塊490可以從WLAN接口 494和/或外部接口 499接 收輸入信號。外部接口 499可以包括USB、紅外和/或以太網。輸入信號 可以包括經壓縮的音頻和/或視頻，并且可以遵從MP3格式。另外，移動 設備控制模塊490可以從諸如小鍵盤、觸摸板或個體按鈕之類的用戶輸入 496接收輸入。移動設備控制模塊490可以處理輸入信號(包括編碼、解 碼、濾波和/或格式化)并且生成輸出信號。
移動設備控制模塊490可以向音頻輸出497輸出音頻信號并向顯示裝 置498輸出視頻信號。音頻輸出497可以包括揚聲器和/或輸出插孔。顯示 裝置498可以提供圖形用戶界面，圖形用戶界面可以包括菜單、圖標等 等。電源491向移動設備489的部件提供電力。存儲器492可以包括隨機 存取存儲器(RAM)和/或諸如閃存之類的非易失性存儲器、相變存儲器 或多態存儲器，在多態存儲器中每個存儲單元具有多于兩種狀態。存儲設
25備493可以包括諸如DVD驅動器之類的光學存儲驅動器和/或硬盤驅動器 (HDD)。移動設備可以包括個人數字助理、媒體播放器、膝上型計算 機、游戲機或者其他移動計算設備。
本領域技術人員現在可以從前述描述中獲悉，本發明的教導可被以各 種形式實現。因此，盡管本發明包括特定示例，但是本發明的真正范圍不 應當被如此限制，這是因為在研究了附圖、說明書和所附權利要求書之 后，其他修改對于本領域技術人員而言將變得顯而易見。
權利要求
1. 一種編碼器，包括分組模塊，該分組模塊將輸入信號分組成多個塊，其中所述多個塊包括當前塊和至少一個先前塊，其中所述多個塊中的每一個包括至少N個符號，并且其中所述N個符號的每一個具有q個符號值中的一個，其中N是正整數并且q是大于2的整數；計數模塊，該計數模塊對所述至少一個先前塊中的q個符號值的出現進行計數以生成第一計數，并且對所述當前塊中的q個符號值的出現進行計數以生成第二計數；以及置換模塊，該置換模塊基于所述第一計數和所述第二計數來選擇性地置換所述當前塊。
2. 如權利要求1所述的編碼器，其中，所述置換模塊在置換所述當前 塊中的N個符號時，將所述當前塊中最頻繁的符號x映射到所述至少一個 先前塊中的最不頻繁的符號y。
3. 如權利要求2所述的編碼器，其中，所述置換模塊應用以下的關系 y=X+zmodq，其中x是輸入置換，y是輸出置換且z是置換的選擇。
4. 如權利要求2所述的編碼器，其中，所述置換模塊在置換所述當前塊中的N個符號時，將所述當前塊中兩個最頻繁的符號Xl、 X2映射到所述至少一個先前塊中的兩個最不頻繁的符號y" y2。
5. 如權利要求4所述的編碼器，其中，所述置換模塊在GF(q)中針對a 禾口 b來求角軍y產ax^b禾口 y2=ax2+b。
6. 如權利要求2所述的編碼器，其中，所述置換模塊在置換所述當前 塊中的N個符號時，將所述當前塊中最頻繁的符號映射到所述至少一個先 前塊中第二最不頻繁的符號，并且將所述當前塊中最不頻繁的符號映射到 所述至少一個先前塊中最頻繁的符號。
7. —種系統，包括權利要求1所述的編碼器并且還包括目標設備。
8. 如權利要求7所述的系統，其中，所述目標設備包括發送器。
9. 如權利要求7所述的系統，其中，所述目標設備包括存儲設備。
10. 如權利要求9所述的系統，其中，所述存儲設備包括非易失性存 儲器。
11. 如權利要求9所述的系統，其中，所述存儲設備包括硬盤驅動器。
12. 如權利要求1所述的編碼器，其中，所述置換模塊將所述當前塊 中r個最頻繁的符號映射到迄今為止的最不頻繁的符號，并且將所述當前 塊中s個最不頻繁的符號映射到迄今為止的最頻繁的符號，其中r和s大 于或等于零。
13. —種具有q元符號序列輸入信號的系統，其中q>2，所述系統包括編碼器，該編碼器生成被平衡過的、非二進制的q元輸出符號序列， 并且其中mx是每個q可能符號在輸出序列中的出現頻率，其中xK)， 1，q-l，其中，所述編碼器生成滿足以下條件0<min(mx)<=l/q 、 l/q<=max(mx)<l禾卩max(mx)-min(mx)<Q!中的至少之一的輸出符號序列，其 中a是在范圍0<=(K1內的設計參數。
14. 一種編碼方法，包括將輸入信號分組成多個塊，其中所述多個塊包括當前塊和至少一個先 前塊，其中所述多個塊中的每一個包括至少N個符號，并且其中所述N個 符號的每一個具有q個符號值中的一個，其中N是正整數并且q是大于2 的整數；對所述至少一個先前塊中的q個符號值的出現進行計數以生成第一計 數，并且對所述當前塊中的q個符號值的出現進行計數以生成第二計數； 以及基于所述第一計數和所述第二計數來選擇性地置換所述當前塊。
15. 如權利要求14所述的方法，還包括在置換所述當前塊中的N個 符號時，將所述當前塊中最頻繁的符號x映射到所述至少一個先前塊中的 最不頻繁的符號y。
16. 如權利要求14所述的方法，其中，選擇性地置換步驟包括應用以下的關系"x+z mod q，其中x是輸入置換，y是輸出置換且z是置換的選 擇。
17. 如權利要求14所述的方法，其中，置換步驟包括在置換所述當前塊中的N個符號時，將所述當前塊中兩個最頻繁的符號Xl、 X2映射到所述至少一個先前塊中的兩個最不頻繁的符號y!、 y2。
18. 如權利要求14所述的方法，其中，置換步驟包括針對a和b來求 解y產ax一b禾口 y2=ax2+b。
19. 如權利要求14所述的方法，其中，置換步驟包括在置換所述當 前塊中的N個符號時，將所述當前塊中最頻繁的符號映射到所述至少一個 先前塊中第二最不頻繁的符號，并且將所述當前塊中最不頻繁的符號映射 到所述至少一個先前塊中最頻繁的符號。
20. 如權利要求14所述的方法，其中，置換步驟包括將所述當前塊 中r個最頻繁的符號映射到迄今為止的最不頻繁的符號，并且將所述當前 塊中s個最不頻繁的符號映射到迄今為止的最頻繁的符號，其中r和s大 于或等于零。
21. —種操作具有q元符號序列輸入信號的編碼器的方法，其中q〉2， 所述方法包括生成被平衡過的、非二進制的q元輸出符號序列，并且其中mx是每 個q可能符號在輸出序列中的出現頻率，其中f0, l，...，q-l;以及在輸出符號序列中滿足以下條件0<min(mx)<=l/q、 l/q<=max(mx)<l和 max(mx)-min(mx)<0!中的至少之一，其中a是在范圍0<=cKl內的設計參數。
22. —種解碼器，包括分組模塊，該分組模塊將輸入信號分組成多個塊和多個置換符號，其中所述多個塊包括N個符號，并且其中所述N個符號中的每一個具有q個 符號值中的一個，其中q和N是大于2的整數；以及置換模塊，該置換模塊基于所述多個置換符號之一來逆置換所述多個 塊中的第一塊，并且基于該置換來生成經解碼的輸出信號。
23. 如權利要求22所述的解碼器，其中，所述第一塊被布置為鄰近所述置換符號。
24. 如權利要求22所述的解碼器，其中，所述置換符號被加到所述第 一塊的N個符號的q個符號值的每一個中或者被從所述第一塊的N個符號 的q個符號值的每一個中減去。
25. 如權利要求22所述的解碼器，其中，所述置換模塊從所述第一塊 的N個符號的q個符號值中減去所述置換符號的第二符號，并且在減去之 后將其除以所述置換符號的第一符號。
26. —種系統，包括權利要求22所述的解碼器并且還包括目標設備。
27. 如權利要求26所述的系統，其中，所述目標設備包括接收器。
28. 如權利要求26所述的系統，其中，所述目標設備包括存儲設備。
29. 如權利要求28所述的系統，其中，所述存儲設備包括非易失性存 儲器。
30. 如權利要求28所述的系統，其中，所述存儲設備包括硬盤驅動器。
31. —種解碼方法，包括將輸入信號分組成多個塊和多個置換符號，其中所述多個塊包括N個 符號并且其中所述N個符號中的每一個具有q個符號值中的一個，其中q 和N是大于2的整數；以及基于所述多個置換符號之一來逆置換所述多個塊中的第一塊，并且基 于該置換來生成經解碼的輸出信號。
32. 如權利要求31所述的方法，還包括將所述第一塊布置為鄰近所述 置換符號。
33. 如權利要求31所述的方法，還包括將所述置換符號加到所述第一 塊的N個符號的q個符號值的每一個中或者將所述置換符號從所述第一塊 的N個符號的q個符號值的每一個中減去。
34. 如權利要求31所述的方法，還包括從所述第一塊的N個符號的q 個符號值中減去所述置換符號的第二符號，并且在減去之后將其除以所述 置換符號的第一符號。
35. —種用于解碼的方法，包括將輸入信號分組成多個塊和多個置換符號，其中所述多個塊包括.N個符號并且其中所述N個符號中的每一個具有q個符號值之一，其中q和N 是大于2的整數；以及基于所述多個置換符號之一來逆置換所述多個塊中的第一塊，并且基 于該置換來生成經解碼的輸出信號。
36. 如權利要求35所述的方法，還包括將所述第一塊布置為鄰近所述 置換符號。
37. 如權利要求35所述的方法，還包括將所述置換符號加到所述第一 塊的N個符號的q個符號值的每一個中或者將所述置換符號從所述第一塊 的N個符號的q個符號值的每一個中減去。
38. 如權利要求35所述的方法，還包括從所述第一塊的N個符號的q 個符號值中減去所述置換符號的第二符號，并且在減去之后將其除以所述 置換符號的第一符號。
全文摘要
一種編碼器和解碼方法包括分組模塊，該分組模塊將輸入信號分組成多個塊，其中所述多個塊包括當前塊和至少一個先前塊，其中所述多個塊中的每一個包括至少N個符號，并且其中所述N個符號的每一個具有q個符號值中的一個，其中N是正整數并且q是大于2的整數。所述編碼器還包括計數模塊，該計數模塊對所述至少一個先前塊中的q個符號值的出現進行計數以生成第一計數，并且對當前塊中的q個符號值的出現進行計數以生成第二計數。所述編碼器還包括置換模塊，該置換模塊基于第一和第二計數來選擇性地置換當前塊。
文檔編號H04L25/49GK101449533SQ200780018546
公開日2009年6月3日 申請日期2007年3月20日 優先權日2006年3月20日
發明者吳子寧, 帕努·柴查阿望 申請人:馬維爾國際貿易有限公司