适用于光存储的非正则二维纠错方法、读写方法、控制器及系统
本发明属于光存储，更具体地，涉及适用于光存储的非正则二维纠错方法、读写方法、控制器及系统。
背景技术：
1、光存储技术以保存寿命长、非接触式读写、安全性高、易于更换盘片、生产成本低及复制发行方便等优点被广泛应用于海量冷数据存储。传统光存储技术基于激光与介质相互作用，导致介质的性质发生变化来存储信息。随着数字时代的到来，信息存储需求不断增长，据预测，到2025年全球生成的数据总量预计达到175泽字节(zb)，为了满足日益增长的存储需求，提高光存储设备的存储容量具有十分重要的意义。传统的光存储技术通过缩小聚焦激光光斑和介质上的记录符大小提升光存储设备的存储容量，但受到光学衍射极限的限制，采用传统光存储技术提高光盘容量愈发困难。
2、在传统的光存储技术中，为了保证信号可靠读出，里德-索罗门纠错码(reed-solomon codes)得到了广泛的应用，dvd中使用的rs乘积码(rspc,reed-solomon productcode)对数据进行编解码。rspc在编码时，按照相同纠错能力的rs码对数据块中的各行数据进行编码，得到相应的横向校验符号，然后按照相同纠错能力的rs码对数据块中的各列数据进行编码，得到相应的列向校验符号，再对横向校验符号进行二次编码，生成额外的校验符号，最后将数据块和所有的校验符号组织为大的编码块，完成对数据块的编码。
3、rspc具有二维纠错的特性，可实现较高的纠错性能，但是rspc只擅长解决随机错误和突发错误，而难以解决块状错误。而在实际应用中，当光盘等光存储介质被指纹和灰尘等污染时，所造成的块状错误往往难以被rspc纠正，导致rspc在实际应用中存在一定的限制。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了适用于光存储的非正则二维纠错方法、读写方法、控制器及系统，其目的在于，在不增加校验符号数量的情况下，提升光存储系统中纠错码对于块状错误的纠错能力。
2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于光存储的非正则二维纠错方法，包括：编码步骤；编码步骤包括：
3、e1：对nr行nl列的数据块d分别进行横向编码和列向编码；
4、横向编码包括：交替使用纠错能力为tr1和tr2的rs码对数据块d的nr行进行编码，相应地交替生成2tr1个横向校验符号和2tr2个横向校验符号；将所有的横向校验符号交织成nr行(tr1+tr2)列的横向校验块pr；
5、列向编码包括：交替使用纠错能力为tl1和tl2的rs码对数据块d的nl列进行编码，相应地交替生成2tl1个列向校验符号和2tl2个列向校验符号；将所有的列向校验符号交织成(tl1+tl2)行nl列的列向校验块pl；
6、其中，tr1、tr2、tl1和tl2均为正整数，且tr1≠tr2、tl1≠tl2；
7、e2：使用rs码对横向校验块pr进行编码得到(tl1+tl2)行(tr1+tr2)列的额外校验块pe；
8、e3：将数据块d、横向校验块pr、列向校验块pl以及额外校验块pe组织为(nr+tl1+tl2)行(nl+tr1+tr2)列的编码块c，完成对数据块d的编码。
9、进一步地，本发明提供的适用于光存储的非正则二维纠错方法，还包括：解码步骤；解码步骤包括：
10、d1：从读取自光存储系统的编码块c′中提取出数据块d′、横向校验块pr′、列向校验块pl′和额外校验块pe′；
11、d2：对额外校验块p′e译码，以纠正横向校验块pr′中的符号错误，得到横向校验块pr″；
12、d3：对横向校验块pr″进行反交织，得到数据块d′中各行对应的横向校验符号；对列向校验块pl′进行反交织，得到数据块d′中各列对应的列向校验符号；
13、d4：对数据块d′进行迭代纠错，直至达到预设的迭代终止条件；在每一次迭代中，纠错包括依次执行的横向纠错和列向纠错；
14、横向纠错包括：对各行对应的横向校验符号进行译码，以纠正相应行中的符号错误；
15、列向纠错包括：对各列对应的列向校验符号进行译码，以纠正相应列中的符号错误。
16、按照本发明的又一个方面，提供了另一种适用于光存储的非正则二维纠错方法，包括：编码步骤；编码步骤包括：
17、e1：对nr行nl列的数据块d分别进行横向编码和列向编码；
18、横向编码包括：交替使用纠错能力为tr1和tr2的rs码对数据块d的nr行进行编码，相应地交替生成2tr1个横向校验符号和2tr2个横向校验符号；将所有的横向校验符号交织成nr行(tr1+tr2)列的横向校验块pr；
19、列向编码包括：交替使用纠错能力为tl1和tl2的rs码对数据块d的nl列进行编码，相应地交替生成2tl1个列向校验符号和2tl2个列向校验符号；将所有的列向校验符号交织成(tl1+tl2)行nl列的列向校验块pl；
20、其中，tr1、tr2、tl1和tl2均为正整数，且tr1≠tr2、tl1≠tl2；
21、e2：使用rs码对列向校验块pl进行编码得到(tl1+tl2)行(tr1+tr2)列的额外校验块pe；
22、e3：将数据块d、横向校验块pr、列向校验块pl以及额外校验块pe组织为(nr+tl1+tl2)行(nl+tr1+tr2)列的编码块c，完成对数据块d的编码。
23、进一步地，本发明提供的适用于光存储的非正则二维纠错方法，还包括：解码步骤；解码步骤包括：
24、d1：从读取自光存储系统的编码块c′中提取出数据块d′、横向校验块pr′、列向校验块pl′和额外校验块pe′；
25、d2：对额外校验块p′e译码，以纠正列向校验块pl′中的符号错误，得到列向校验块pl″；
26、d3：对横向校验块pr′进行反交织，得到数据块d′中各行对应的横向校验符号；对列向校验块pl″进行反交织，得到数据块d′中各列对应的列向校验符号；
27、d4：对数据块d′进行迭代纠错，直至达到预设的迭代终止条件；在每一次迭代中，纠错包括依次执行的横向纠错和列向纠错；
28、横向纠错包括：对各行对应的横向校验符号进行译码，以纠正相应行中的符号错误；
29、列向纠错包括：对各列对应的列向校验符号进行译码，以纠正相应列中的符号错误。
30、按照本发明的又一个方面，提供了一种适用于光存储的非正则二维纠错设备，包括：计算机可读存储介质和处理器；
31、计算机可读存储介质用于存储计算机程序；
32、处理器用于读取计算机可读存储介质中存储的计算机程序，执行本发明提供的上述适用于光存储的非正则二维纠错方法。
33、按照本发明的又一个方面，提供了一种适用于光存储的读写方法，包括：写操作和读操作；
34、写操作包括：对于待写入的nr行nl列的数据块d，利用本发明提供的上述适用于光存储的非正则二维纠错方法中的编码步骤对其进行编码，得到编码块c，并将编码块c写入光存储介质；
35、读操作包括：从光存储介质中读取编码块c′，利用本发明提供的上述适用于光存储的非正则二维纠错方法中的解码步骤对其进行解码，得到待读取的数据块d。
36、按照本发明的又一个方面，提供了一种光存储控制器，包括：计算机可读存储介质和处理器；
37、计算机可读存储介质用于存储计算机程序；
38、处理器用于读取计算机可读存储介质中存储的计算机程序，执行本发明提供的上述适用于光存储的读写方法。
39、按照本发明的又一个方面，提供了一种光存储系统，包括：光存储介质和本发明提供的上述光存储控制器。
40、传统的rspc码在进行编码时，各行具有相同的纠错能力，各列也具有相同的纠错能力，当块状错误较大，超出了行或列的纠错能力时，该块状错误将得不到纠正。
41、通过本发明所构思的以上技术方案，与传统的rspc码相比，能够取得以下有益效果：
42、本发明通过交错使用具有强纠错能力和弱纠错能力的纠错码进行横向编码，使得相邻行具有不同的纠错能力，并交错使用具有强纠错能力和弱纠错能力的纠错码进行列向编码，使得相邻列具有不同的纠错能力，实现了一种非正则的二维纠错编码。在总体横向校验符号和总体列向校验符号数量均与传统rspc码相等的情况下，对于较大的块状错误，在迭代纠错的过程中，可以利用纠错能力较强的行或列对块状错误中的符号错误进行纠正，破坏错误图样，减少纠错能力较弱的行或列中的符号错误数量，从而在后续迭代过程中，这些行、列中的符号错误也能得到纠正。
43、总体而言，本发明通过非正则的二维编码方式，能够在不增加校验符号数量的情况下提高对块状错误的纠错能力。
技术特征：
1.一种适用于光存储的非正则二维纠错方法，其特征在于，包括：编码步骤；所述编码步骤包括：
2.如权利要求1所述的适用于光存储的非正则二维纠错方法，其特征在于，还包括：解码步骤；所述解码步骤包括：
3.一种适用于光存储的非正则二维纠错方法，其特征在于，包括：编码步骤；所述编码步骤包括：
4.如权利要求3所述的适用于光存储的非正则二维纠错方法，其特征在于，还包括：解码步骤；所述解码步骤包括：
5.一种适用于光存储的非正则二维纠错设备，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；
6.一种适用于光存储的读写方法，其特征在于，包括：写操作和读操作；
7.一种光存储控制器，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；
8.一种光存储系统，其特征在于，包括：光存储介质和权利要求7所述的光存储控制器。
技术总结
本发明公开了适用于光存储的非正则二维纠错方法、读写方法、控制器及系统，属于光存储技术领域，编码步骤包括：交替使用纠错能力为t<subgt;r1</subgt;和t<subgt;r2</subgt;的RS码对数据块D的行进行编码，将生成的横向校验符号交织成n<subgt;r</subgt;行(t<subgt;r1</subgt;+t<subgt;r2</subgt;)列的横向校验块P<subgt;r</subgt;；交替使用纠错能力为t<subgt;l1</subgt;和t<subgt;l2</subgt;的RS码对数据块D的列进行编码，将生成的列向校验符号交织成(t<subgt;l1</subgt;+t<subgt;l2</subgt;)行n<subgt;l</subgt;列的列向校验块P<subgt;l</subgt;；使用RS码对P<subgt;r</subgt;进行编码得到(t<subgt;l1</subgt;+t<subgt;l2</subgt;)行(t<subgt;r1</subgt;+t<subgt;r2</subgt;)列的额外校验块P<subgt;e</subgt;；将D、P<subgt;r</subgt;、P<subgt;l</subgt;以及P<subgt;e</subgt;组织为(n<subgt;r</subgt;+t<subgt;l1</subgt;+t<subgt;l2</subgt;)行(n<subgt;l</subgt;+t<subgt;r1</subgt;+t<subgt;r2</subgt;)列的编码块C。本发明能够在不增加校验符号数量的情况下，提升光存储系统中纠错码对于块状错误的纠错能力。
技术研发人员：吴非,桂天炜,张猛,谢长生,李阳羿,吴润锦,郑旭达,李威,方争
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5