RS C

二．基本技术
1．EFM编码
EFM（Eight to Fourteen Modulation，8到14比特调制）编码的含义就是把一个8比特(即1个字节)的数据用14比特来表示。理论分析和实验表明，根据20世纪70年代的技术水平，把“0”的游程长度最短限制在2个，而最长限制在10，光盘上的信号就能够可靠读出。也就是说，2个“1”之间至少要有2个“0”最多不超过10个“0”。我们知道，8位数据有256种代码，14位通道位有 16384种代码。通过计算机的计算，在这16384种代码中有267种代码能够满足“0”游程长度的要求。在这267种代码中，其中有10种代码在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，再去掉一个代码，这样就得到了与8位数据相对应的256种通道码。
此外，当通道码合并时，为了满足游程长度的要求，在通道码之间再增加3位以确保读出信号的可靠性，于是在激光唱盘中8位的数据就转换成了17位的通道代码。在DVD光盘技术中，把3位合并位改成2位，并把它们直接插入到重新设计的码表中，这样一个字节的数据就转换成16位的通道位，这也就提高了DVD的存储容量。
激光唱盘上的声音数据编码过程如图11-02-4所示。

图11-02-4  激光唱盘上声音数据编码的过程
2．CRC（Cyclic Redundancy Code，循环冗余码）
在纠错编码代数中，把以二进制数字表示的一个数据系列看成一个多项式。例如二进制数字序列10101111，可以表示成：

=
式中的x i表示代码的位置，或某个二进制数位的位置，x i前面的系数a i表示码的值。若a i是一位二进制代码，则取值是0或1。M (x) 称为信息代码多项式。
在模2多项式代数运算中定义的运算规则有：
1x i + 1x i = 0
-1x i = 1x i
如果一个k位的二进制信息代码多项式为M (x)，再增加(n－k)位的校验码后，信息代码多项式在新的数据块中就表示成x n-kM ( x)，如图11-02-5所示。

图11-02-5  增加校验码后的信息代码结构
如果用一个校验码生成多项式G (x)去除代码多项式x n-kM (x)，得到的商假定为Q (x)，余式为R (x)，则可写成


因为模2多项式的加法和减法运算结果相同，所以又可把上式写成：

G (x)称为校验码生成多项式，余式R (x)称为M (x)的CRC。从该式中可以看到，代表新的代码多项式x n-kM (x) + R (x)是能够被校验码生成多项式G (x)除尽的。 利用这一特性，可以检验x n-kM (x) + R (x)是否有错。
CD-ROM中采用CRC检错。CD-ROM扇区方式01中，有一个4字节共32位的EDC字域，它就是用来存放CRC码。CD-ROM采用的CRC校验码生成多项式是一个32阶的多项式,

计算CRC码时用的数据块是从扇区的开头到用户数据区结束为止的数据字节，即字节0—2063共2064个字节。在EDC中存放的CRC码的次序如下：
EDC
x24－x31
x16－x23
x8－x15
x0－x7
字节号
2064
2065
2066
2067
3．RS（Reed-Solomon，里德-索洛蒙）编码
RS的编码就是计算信息码符多项式M (x)除以校验码生成多项式G (x)之后的余数。对一个信息码符多项式M (x)，RS校验码生成多项式的一般形式为

式中，m0是偏移量，通常取K0 = 0或K0 = 1，而(n-k)≥2t (t为要校正的错误符号数)。
RS(Reed-Solomon)码在伽罗华域（GF，Galois Field）中运算。在GF(2m)域中，助记符(n，k)RS的含义如下：
m
表示符号的大小，如m = 8表示符号由8位二进制数组成
n
表示码块长度，
k
表示码块中的信息长度
K=n－k = 2t
表示校验码的符号数
t
表示能够纠正的错误数目
例如，(28，24)RS码表示码块长度共28个符号，其中信息代码的长度为24，检验码有4个检验符号。在这个由28个符号组成的码块中，可以纠正在这个码块中出现的2个分散的或者2个连续的符号错误，但不能纠正3个或者3个以上的符号错误。
RS码的错误纠正过程分三步： (1)计算校正子(syndrome)，(2)计算错误位置，(3)计算错误值。
4．CIRC（Cross Interleaved Reed-Solomon Code，交叉交插里德－索洛蒙码）
在用RS编译码前后，对数据进行交插处理和交叉处理。其基本思想是把本该连续存放的数据错开放，那末当出现一片错误时，这些错误就分散到各处，错误就容易得到纠正，这种技术就称为交插(interleaving)技术。CIRC(Cross Interleaved Reed Solomon)纠错码综合了交插、延时交插、交叉交插等技术，不仅能纠随机错误，而且对纠突发错误特别有效。
5．RSPC
RSPC（Reed-Solomon Product-like Code，Reed-Solomon Product Code，里德－索洛蒙乘积码）是一种差错校正体系，被DVD采用。DVD采用里德－索洛蒙行和列编码以便增加差错校正的效率。
按ISO/IEC 10149的规定，CD-ROM扇区中的ECC码采用GF(28)域上的RSPC码产生172个字节的P校验符号和104个字节的Q校验符号。RS码采用本原多项式
P(x) = x8＋x4＋x3＋x2＋1
和本原元
α = (00000010)
构造GF(28)域。
6．CLV（Constant Linear Velocity，恒定线速度）
使用CLV技术的光驱特点是读取光盘内圈时加快转速，可以保证在读取盘片内外圈时有大致相同的传输速度。该技术是早期CD-ROM的标准技术，已经无法适应现代高倍速CD-ROM驱动器。
7．CAV（Constant Angular Velocity，恒定角速度）
即无论激光头读取光盘片外圈还是内圈时，马达都以相同的速度旋转。使用此技术的光驱最大特点是为了保持盘片的旋转速度稳定，CD-ROM的数据传输速率是可变的，一般光驱在读外道的速度比读内道的时候大得多。因此，高速CD-ROM的倍速都是指光驱"可以"达到的最高数据传输率。好处是躁声比较小。
8．PCAV（Partial Constant Angular Velocity，局部恒定角速度）
PCAV把CAV和CLV合二为一，主要特点是，当激光头读盘片的内圈数据时，旋转速度保持不变，而大幅增加数据传输率；当激光头读取外圈数据时，逐渐增加旋转速度，使性能保持提高。因此使用局部恒定角速度PCAV技术的光驱能基本实现其标称倍速值，是目前CD-ROM的主流技术。