用于變長碼率的二維游程長度受限約束編解碼裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了用于變長碼率的二維游程長度受限約束編解碼裝置及方法，該裝置包括編碼器和解碼器，所述編碼器包括一維數據流緩沖及分組模塊、2×2碼字生成模塊、二維字單元陣列構造模塊、2×2碼字寫入二維字單元陣列模塊，最后通過其中的2×2碼字寫入二維字單元陣列模塊將二維數據陣列輸出給二維數據記錄裝置；所述解碼器包括二維陣列緩沖模塊、二維字單元頁構造模塊、二維字單元讀取模塊、2×2碼字到一維數據映射模塊、一維數據流組裝模塊，最后通過其中的一維數據流組裝模塊輸出。本發明專利技術能解決二維數據陣列在水平和垂直兩個方向上，相鄰數據1之間，數據0的游程長度最小等于1最大等于3的二維數據陣列構造的技術問題。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于數據存儲領域和通信領域。具體涉及當將二進制數據存儲在矩形格子組成的平面上，無論是在水平方向還是在垂直兩個方向上，在相鄰數據” I”之間，數據“O”的游程長度最少等于1，最多不超過3的編解碼方法及其使用裝置。本專利技術是一種變長碼率的編譯碼技術，即輸出的二維碼字長度和輸入的一維數據長度之比是隨著輸入條件變化而變化，碼率是變化的。
技術介紹
在當前主流的磁帶和光盤存儲技術中，數據是沿著軌道(Track)記錄在存儲介質上。在這些存儲器中，為提高存儲系統的可靠性，通常對二進制數據序列做必要的 約束限制。其中最為常見的限制是RLL(d，k)游程長度受限約束(Runlength LimitedConstraint)，d表示在連續數據“I”之間，“O”的游程長度最小值，k表示其最大值。通過選取適當的參數d可控制最高傳輸頻率，以達到減少碼間串擾的目的；在讀取數據時，參數k則可確保有足夠的跳變頻率來滿足對時鐘同步控制的需求。著名的Miller碼，即改進型調頻碼MFM(美國專利號3，108，261，公布日1963年10月22日)，就是其中的一個代表。在MFM碼中，相鄰數據“ I”之間，“O”的游程長度至少等于I，最多不超過3。近些年出現了以二維頁面方式記錄數據的新型存儲器，比如全息存儲器、二維光盤和二維圖案記錄等。這類存儲器有一個共同特點數據每次按照二維頁面的方式存儲在記錄介質上，在讀取數據時，也是按照整頁整頁的方式進行。圖I描述了 8X8的二進制比特數據在這種新型二維存儲器中的布局示意。在這個例子中，一個方形格子代表了 I位數據信息，即黑色代表“1”，白色代表“0”，每位二進制數據比特“O”或“I”都有4個比特信息和它本身直接相鄰(即通常所說的上、下、左和右)。類似于在一維存儲技術中對二進制序列做出的約束限制，在這種二維頁面記錄的存儲器中，也需要對二維數據陣列在行(水平)方向和列(垂直)方向上做約束限制。不難看出，前面提到的改進型調頻碼(MFM)，在這種二維情形下就不再有效，即由數據“O”和“I”構成的二維二進制數據陣列在行方向和列方向上不能同時滿足當d=l及k=3的時候，對數據“O”的游程長度最小等于1，最多不超過3的限制要求。專利申請201110148840. 9提出了一種帶保護字的沿二維格子對角線編碼方法，基于該專利的方法可構造出由數據“I”和數據“O”組成的二進制矩形數據陣列在行(水平)方向和列(垂直)方向兩個方向能同時滿足數據“O”的游程長度的最小值等于1，最多不超過3的二維數據陣列。但該專利給出的技術是固定碼率的，碼字長度和輸入數據之比是固定值，即碼率等于O. 25。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供用于變長碼率的二維游程長度受限約束的編解碼裝置及使用方法，本專利技術的編解碼方法和裝置能解決由“O”和“ I ”構成的二維數據陣列在水平(行方向)和垂直(列方向)兩個方向上，在相鄰數據“I”之間，數據“O”的游程長度最小等于1，最大等于3的二維數據陣列構造的技術問題，相對于專利201110148840. 9給出的碼率等于O. 25，本專利技術的平均編碼碼率大約提高了大約12. 3%，達到了 O. 2808左右。為了達到上述專利技術目的，本專利技術采取的技術方案是用于變長碼率二維游程長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 一維數據流緩沖及分組模塊，該模塊在緩沖接收一維數據流的同時，按照2比特為一組將其劃分成若干個一維數據字； 2 X 2碼字生成模塊，該模塊根據編譯碼規則表，將一維數據流緩沖及分組模塊劃分的若干個一維數據字生成相應的2X2 二維約束碼字，按照先后產生次序輸入到2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊的2X2字單元緩沖區； 二維字單元陣列構造模塊，該模塊將二維陣列劃分成若干個由大小為2X2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二維字單元寫入標志位等于可寫標志； 2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊，該模塊將2X2碼字生成模塊中的2X2 二維約束碼字序列從本模塊的緩沖區按照先后順序讀出，并沿著二維字單元陣列對角行，逐行將2X2 二維約束碼字寫入到二維字單元陣列中； 上述編碼器的四個模塊依次連接，最后通過其中的2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊將二維數據陣列輸出給二維數據記錄裝置； 所述解碼器包括 二維陣列緩沖模塊，該模塊主要用于暫時存放從二維數據記錄裝置讀取的大小為2NX2M的二維數據陣列； 二維字單元頁構造模塊，該模塊主要用于將二維陣列緩沖模塊中的2NX2M 二維數據陣列劃分成由2X2為最小讀取單元的NXM的二維字單元陣列，并置二維字單元陣列的每個字單元讀取標志位為可讀標志； 二維字單元讀取模塊，該模塊主要用于從二維字單元陣列讀取適宜的2X2 二維約束碼字，并暫時存放所產生的2X2 二維約束碼字序列； 2X2碼字到一維數據映射模塊，該模塊主要用于從二維字單元讀取模塊中讀取2X2二維約束碼字序列，根據編譯碼規則表，將2 X 2 二維約束碼字按照先后次序譯碼成大小等于2比特的一維數據字； 一維數據流組裝模塊，該模塊主要用于將2 X 2碼字到一維數據映射模塊產生的2比特一維數據字按照產生的先后順序組裝成一維數據流； 上述解碼器的五個模塊依次連接，最后通過其中的一維數據流組裝模塊輸出。所述用于變長碼率的二維游程長度受限約束的編解碼裝置的編解碼方法，通過編碼器實現編碼過程，依次包括以下步驟 5101)—維數據流緩沖及分組模塊將輸入的二進制一維數據流按每2比特為一組均勻地劃分成若干一維2比特數據字，并將該2比特數據字輸入到2X2碼字生成模塊的數據緩沖區暫存； 5102)2X2碼字生成模塊從數據緩沖區逐一讀取一維2比特數據字，選取編解碼規則表的輸出方案將一維2比特數據字轉化成2X2 二維約束碼字； 5103)二維字單元陣列構造模塊根據二維數據記錄裝置的存儲大小，將大小為2NX2M的一個二維數據陣列以2 X 2的字單元為一組，劃分成包含NXM個大小相同的2 X 2 二維字單元的二維字單元陣列，并置每個2 X 2 二維字單元寫入標志為真，其中N和M為正整數； 5104)2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊將步驟S102得到的2X2 二維約束碼字，以步驟S103得到的2X2的二維字單元為基準，沿二維字單元陣列對角方向從右上角到左下角依次將二維約束碼字寫入大小等于2X2的二維字單元中，同時根據編解碼規則表對當前寫入的二維字單元的右方和下方的直接相鄰二維字單元進行選擇性填充；若該對角行的二維字單元全部被寫入則進入下一步，若所有的二維約束碼字已填充完畢則直接結束編碼過程； 5105)判斷是否有下一個對角行尚未寫入，若有則轉至步驟S104;若該二維字單元頁的所有2X2 二維字單元已寫滿二維約束碼字，則進入下一步； 5106)判斷是否還有未編碼的一維數據字，若有則轉至步驟S102;否則結束編碼過程。所述的用于變長碼率二維游程長度受限約束的編解碼裝置的編解碼方法，通過解 碼器實現解碼過程，依次包括以下步驟 5201)將從二維數據記錄裝置讀取的二維數據陣列暫時存放在二維數據緩沖模塊中； 5202)二維字單元頁構造模塊讀取大小為2NX2M的二維數據陣列，將該二維數據本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于變長碼率的二維游程長度受限約束編解碼裝置，其特征在于包括編碼器和解碼器，所述編碼器包括：一維數據流緩沖及分組模塊，該模塊在緩沖接收一維數據流的同時，按照2比特為一組將其劃分成若干個一維數據字；2×2碼字生成模塊，該模塊根據編譯碼規則表，將一維數據流緩沖及分組模塊劃分的若干個一維數據字生成相應的2×2二維約束碼字，按照先后產生次序輸入到2×2碼字寫入二維字單元陣列模塊的2×2字單元緩沖區；二維字單元陣列構造模塊，該模塊將二維陣列劃分成若干個由大小為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二維字單元寫入標志位等于可寫標志；2×2碼字寫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按照先后順序讀出，并沿著二維字單元陣列對角行，逐行將2×2二維約束碼字寫入到二維字單元陣列中；上述編碼器的四個模塊依次連接，最后通過其中的2×2碼字寫入二維字單元陣列模塊將二維數據陣列輸出給二維數據記錄裝置；所述解碼器包括：二維陣列緩沖模塊，該模塊主要用于暫時存放從二維數據記錄裝置讀取的大小為2N×2M的二維數據陣列；二維字單元頁構造模塊，該模塊主要用于將二維陣列緩沖模塊中的2N×2M二維數據陣列劃分成由2×2為最小讀取單元的N×M的二維字單元陣列，并置二維字單元陣列的每個字單元讀取標志位為可讀標志；二維字單元讀取模塊，該模塊主要用于從二維字單元陣列讀取適宜的2×2二維約束碼字，并暫時存放所產生的2×2二維約束碼字序列；2×2碼字到一維數據映射模塊，該模塊主要用于從二維字單元讀取模塊中讀取2×2二維約束碼字序列，根據編譯碼規則表，將2×2二維約束碼字按照先后次序譯碼成大小等于2比特的一維數據字；一維數據流組裝模塊，該模塊主要用于將2×2碼字到一維數據映射模塊產生的2比特一維數據字按照產生的先后順序組裝成一維數據流；上述解碼器的五個模塊依次連接，最后通過其中的一維數據流組裝模塊輸出。...

【技術特征摘要】
1.用于變長碼率的二維游程長度受限約束編解碼裝置，其特征在于包括編碼器和解碼器，所述編碼器包括 一維數據流緩沖及分組模塊，該模塊在緩沖接收一維數據流的同時，按照2比特為一組將其劃分成若干個一維數據字； 2X2碼字生成模塊，該模塊根據編譯碼規則表，將一維數據流緩沖及分組模塊劃分的若干個一維數據字生成相應的2X2 二維約束碼字，按照先后產生次序輸入到2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊的2X2字單元緩沖區； 二維字單元陣列構造模塊，該模塊將二維陣列劃分成若干個由大小為2X2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二維字單元寫入標志位等于可寫標志； 2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊，該模塊將2X2碼字生成模塊中的2X2 二維約束碼字序列從本模塊的緩沖區按照先后順序讀出，并沿著二維字單元陣列對角行，逐行將2X2 二維約束碼字寫入到二維字單元陣列中； 上述編碼器的四個模塊依次連接，最后通過其中的2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊將二維數據陣列輸出給二維數據記錄裝置； 所述解碼器包括 二維陣列緩沖模塊，該模塊主要用于暫時存放從二維數據記錄裝置讀取的大小為2NX2M的二維數據陣列； 二維字單元頁構造模塊，該模塊主要用于將二維陣列緩沖模塊中的2NX2M 二維數據陣列劃分成由2X2為最小讀取單元的NXM的二維字單元陣列，并置二維字單元陣列的每個字單元讀取標志位為可讀標志； 二維字單元讀取模塊，該模塊主要用于從二維字單元陣列讀取適宜的2X2 二維約束碼字，并暫時存放所產生的2X2 二維約束碼字序列； 2X2碼字到一維數據映射模塊，該模塊主要用于從二維字單元讀取模塊中讀取2X2二維約束碼字序列，根據編譯碼規則表，將2X2 二維約束碼字按照先后次序譯碼成大小等于2比特的一維數據字； 一維數據流組裝模塊，該模塊主要用于將2 X 2碼字到一維數據映射模塊產生的2比特一維數據字按照產生的先后順序組裝成一維數據流； 上述解碼器的五個模塊依次連接，最后通過其中的一維數據流組裝模塊輸出。2.根據權利要求I所述的用于變長碼率的二維游程長度受限約束編解碼裝置的編解碼方法，其特征在于通過編碼器實現編碼過程，依次包括以下步驟 5101)—維數據流緩沖及分組模塊將輸入的二進制一維數據流按每2比特為一組均勻地劃分成若干一維2比特數據字，并將該2比特數據字輸入到2X2碼字生成模塊的數據緩沖區暫存； 5102)2X2碼字生成模塊從數據緩沖區逐一讀取一維2比特數據字，選取編解碼規則表的輸出方案將一維2比特數據字轉化成2X2 二維約束碼字； 5103)二維字單元陣列構造模塊根據二維數據記錄裝置的存儲大小，將大小為2NX2M的一個二維數據陣列以2 X 2的字單元為一組，劃分成包含NXM個大小相同的2 X 2 二維字單元的二維字單元陣列，并置每個2 X 2 二維字單元寫入標志為真，其中N和M為正整數；5104)2X2碼字寫入二維字單元陣列模塊將步驟S102得到的2X2 二維約束碼字，以步驟S103得到的2X2的二維字單元為基準，沿二維字單元陣列對角方向從右上角到左下角依次將二維約束碼字寫入大小等于2X2的二維字單元中，同時根據編解碼規則表對當前寫入的二維字單元的右方和下方的直接相鄰二維字單元進行選擇性填充；若該對角行的二維字單元全部被寫入則進入下一步，若所有的二維約束碼字已填充完畢則直接結束編碼過程； 5105)判斷是否有下一個對角行尚未寫入...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉繼斌，
申請(專利權)人：武漢紡織大學，
類型：發明
國別省市：