專(zhuān)利名稱(chēng)：用于行程長(zhǎng)度受限編碼數(shù)據(jù)的最大似然符號(hào)檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器通道中處理模擬信號(hào)的設(shè)備和方法，并且尤其涉及通過(guò)(1)通過(guò)線(xiàn)性Walsh變換把該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬矢量和(2)利用矢量度量計(jì)算進(jìn)行最大似然判定來(lái)檢測(cè)多位符號(hào)的設(shè)備和方法，最大似然判定是通過(guò)選定的行程長(zhǎng)度受限(RLL)調(diào)制碼和均衡后的線(xiàn)性通道響應(yīng)信號(hào)形狀確定的并且是通過(guò)模擬匹配濾波器、模擬比較器和與RLL編碼信號(hào)匹配的數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)的。
在讀通道中，讀出頭(感應(yīng)式或磁阻式)從在盤(pán)上的以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生模擬信號(hào)。所記錄二進(jìn)制數(shù)據(jù)方向的每次轉(zhuǎn)換在模擬信號(hào)中產(chǎn)生一個(gè)峰值。在采用峰值檢測(cè)的通道中，為了重建二進(jìn)制數(shù)據(jù)，該通道的電子部件必須可靠地檢測(cè)模擬信號(hào)中的峰值。當(dāng)(1)信號(hào)改變它的符號(hào)時(shí)、(2)其超過(guò)一個(gè)閾值時(shí)和(3)其導(dǎo)數(shù)為零時(shí)檢測(cè)出峰值。
已公開(kāi)的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0 463 752 A2公開(kāi)一種模式匹配電路，它把一給定的多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)模式和不同的多位模式樣板進(jìn)行逐位比較，然后把和該給定模式最接近匹配的一個(gè)樣板輸出為最可能的多位模式。但是，該專(zhuān)利沒(méi)有講授對(duì)模擬信號(hào)的二進(jìn)制模式匹配。
美國(guó)專(zhuān)利4,945,538公開(kāi)一種信號(hào)處理通道，它在模擬讀出信號(hào)由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的采樣值后進(jìn)行處理。在對(duì)然后的當(dāng)前采樣值進(jìn)行逐位的最大似然(ML)檢測(cè)之前先對(duì)預(yù)選數(shù)量的采樣值預(yù)計(jì)算數(shù)字化采樣值的函數(shù)表達(dá)式的合適值。但是，該專(zhuān)利沒(méi)有公開(kāi)或者沒(méi)有建議模擬多位ML檢測(cè)、用于消減符號(hào)間干擾或者時(shí)鐘偏差修正目的的ML判定反饋。
1994年10月21日遞交的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)申請(qǐng)08/327,062公開(kāi)一種信號(hào)處理通道，在這種信號(hào)處理通道里，用預(yù)選的一組階梯形放大增益因子對(duì)行程長(zhǎng)度受限(RLL)編碼的讀出信號(hào)進(jìn)行積分和加權(quán)以提供多個(gè)交錯(cuò)模擬信號(hào)，在一個(gè)相同的預(yù)定時(shí)間間隔里(如半位周期)各個(gè)交錯(cuò)模擬信號(hào)是為常數(shù)的但在時(shí)間方向上按相同的增量偏移以便用檢測(cè)多位模式來(lái)代替檢測(cè)單個(gè)位。但是，該方法不提供ML檢測(cè)和/或反饋并且它需要一個(gè)半位時(shí)鐘。
J.Walsh的“A Closed Set of Normal Orthogonal Functions”論文(American Jorunal of Mathematics，Vol.45，pp.5-24(1923))解釋什么是下文中提到的“Walsh函數(shù)”和“Walsh變換系數(shù)”。
A.H.Morton等人的“PRML Technology Delivers More Bytesfor the Buck”論文(Data Storage，May/June 1995，pp.45-48)討論了PRML技術(shù)并且(在48頁(yè)上)說(shuō)明用于寫(xiě)入的EEPR4 RLL(1，7)編碼通道的優(yōu)點(diǎn)以及用這種通道讀出時(shí)需要高速時(shí)鐘。該讀出時(shí)的問(wèn)題由實(shí)現(xiàn)一個(gè)多位ML符號(hào)檢測(cè)器的本發(fā)明得到緩和。
申請(qǐng)人所知的現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有公開(kāi)如下的在RLL編碼通道中對(duì)模擬信號(hào)的并行ML處理，在這種處理中(1)利用模擬信號(hào)的Walsh變換矢量系數(shù)計(jì)算該通道的當(dāng)前狀態(tài)矢量和下一狀態(tài)矢量；(2)當(dāng)前狀態(tài)矢量、下一狀態(tài)矢量以及模擬匹配濾波器中預(yù)計(jì)算的常矢量的值用來(lái)產(chǎn)生矢量標(biāo)量積，該標(biāo)量積和預(yù)選的閾值進(jìn)行比較以產(chǎn)生二進(jìn)制判定輸出，實(shí)現(xiàn)布爾邏輯表達(dá)式的數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)使用該輸出來(lái)產(chǎn)生ML符號(hào)判定；以及(3)ML符號(hào)判定被反饋并且用于從下一狀態(tài)矢量中減去當(dāng)前狀態(tài)矢量的符號(hào)間干擾值，以便把下一狀態(tài)矢量變換成更新后的當(dāng)前狀態(tài)矢量并且產(chǎn)生時(shí)鐘相位偏移修正信號(hào)。
這里公開(kāi)一種用于在行程長(zhǎng)度受限(RLL)編碼通道中對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行并行最大擬然(ML)處理的方法和裝置。通過(guò)對(duì)經(jīng)預(yù)選的正交加權(quán)函數(shù)集加權(quán)的模擬信號(hào)在一段時(shí)間間隔上進(jìn)行積分從該模擬信號(hào)中并行地計(jì)算出構(gòu)造模擬值矢量的符號(hào)值，這段時(shí)間間隔代表一個(gè)為位時(shí)鐘周期整數(shù)倍的符號(hào)周期。在各個(gè)符號(hào)周期的終點(diǎn)由積分電容器保持這些積分后的輸出。這樣需要兩組積分器單元，一組單元是充電的，而另一組單元是放電的。
為了確定附加的與信號(hào)無(wú)關(guān)的噪聲的ML信噪比(SNR)值，對(duì)構(gòu)成其持續(xù)時(shí)間等于至少兩個(gè)符號(hào)周期的所有相異的RLL編碼信號(hào)集的有限符號(hào)矢量表計(jì)算其最小歐氏距離。一個(gè)在連續(xù)符號(hào)周期內(nèi)進(jìn)行迭代的狀態(tài)相關(guān)的ML算法用于檢測(cè)對(duì)應(yīng)于模擬值矢量連續(xù)值的RLL編碼位模式。該算法用于并行地計(jì)算和固定預(yù)選的符號(hào)矢量的矢量標(biāo)量積，這些固定預(yù)選的符號(hào)矢量與具有符號(hào)周期持續(xù)時(shí)間的最小歐氏距離的RLL通道信號(hào)對(duì)相匹配。
模擬匹配濾波器單元把所述矢量標(biāo)量積和預(yù)選的閾值進(jìn)行比較，該閾值選擇為使得該閾值長(zhǎng)度的一半和附加噪聲的均方根值的比至少等于用來(lái)產(chǎn)生二進(jìn)制判定輸出的ML信噪比。這些二進(jìn)制判定輸出連同對(duì)應(yīng)于該通道當(dāng)前狀態(tài)的矢量形式的狀態(tài)值一起用于從二進(jìn)制判定輸出中順序地確定構(gòu)成明確的ML判定的RLL編碼信號(hào)或錯(cuò)誤指針。
從各個(gè)當(dāng)前狀態(tài)的對(duì)應(yīng)狀態(tài)值中減去標(biāo)稱(chēng)符號(hào)間干擾以確定將成為該通道的更新后當(dāng)前狀態(tài)值的值。所有面向ML判定的計(jì)算是利用Walsh變換系數(shù)進(jìn)行的。


圖1-1至1-8描述四位EEPR4 RLL(1，7)編碼信號(hào)集的所有可能的模式以及它們對(duì)應(yīng)的信號(hào)，假定模擬回讀脈沖為{1，3，3，1}。
圖2A-2C描述一個(gè)EEPR4通道里的兩個(gè)信號(hào)和它們的矢量差值，假定不存在符號(hào)間干擾。
圖3表示和圖2A-2C中所描述的最小距離事件相匹配的ML濾波器。
圖4是具體體現(xiàn)本發(fā)明的RLL編碼信號(hào)處理通道的示意圖。
圖5A和5B是示意圖，分別更詳細(xì)說(shuō)明圖4中的模擬Walsh變換單元以及該變換單元的八個(gè)放大器/積分器單元22中的一個(gè)。
圖6是一個(gè)示意圖，說(shuō)明包含并行模擬匹配濾波器單元的一個(gè)模擬矢量符號(hào)ML檢測(cè)器的各部件以及構(gòu)成圖4中所示通道一部分的數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)的各部件。
圖7A-7D分別更詳細(xì)地說(shuō)明圖6中示意性表示的四個(gè)并行連接的模擬匹配濾波器單元中的每一個(gè)，其中包括各個(gè)匹配濾波器單元的各個(gè)濾波器的閾值和二進(jìn)制判定輸出。
圖8A-8E更詳細(xì)說(shuō)明了圖6中所示數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)的各個(gè)部件。
圖1-1至1-8表示假定{1，3，3，1}模擬回讀脈沖下的四位EEPR4 RLL(1，7)編碼信號(hào)集的所有可能的四位模式m1-m8，以及分別對(duì)應(yīng)于這些模式的信號(hào)。在這些圖中，p1-p4和s1-s8表示一個(gè)模擬Walsh變換矢量產(chǎn)生器的輸出值，其中p是對(duì)應(yīng)于前四位的信號(hào)矢量，而s是對(duì)應(yīng)于后四位的信號(hào)矢量。表1是圖1中所描述的RLL(1，7)四位模式的轉(zhuǎn)換矩陣。
表1RLL(1，7)-編碼四位符號(hào)轉(zhuǎn)換矩陣(現(xiàn)有技術(shù))m1m2m3m4m5m6m7m8
圖2A和2B描述二個(gè)構(gòu)成最小距離峰值偏移事件的連續(xù)信號(hào)；圖2C表示這兩個(gè)信號(hào)之間的矢量差值，假設(shè)在EEPR4 RLL(1，7)編碼通道中不存在最小距離事件的符號(hào)間干擾。
圖3是對(duì)圖2A-2C中所描述的最小距離事件進(jìn)行匹配的ML匹配濾波器的示意圖，其表示無(wú)符號(hào)間干擾的一對(duì)無(wú)噪聲信號(hào)。圖3說(shuō)明一種和上面提及到的美國(guó)專(zhuān)利4,945,538中公開(kāi)的方法相類(lèi)似的一種匹配濾波器方法。但是，如在后面的說(shuō)明中將變?yōu)榍宄哪菢?，申?qǐng)人使用匹配濾波器來(lái)濾波模擬信號(hào)，而不是為產(chǎn)生數(shù)字化信號(hào)的采樣值使用匹配濾波器。
如圖4中所示，具體體現(xiàn)本發(fā)明的信號(hào)處理通道包括一條線(xiàn)路8，經(jīng)過(guò)這條線(xiàn)路諸如磁或光的讀出頭的傳感器9讀出因噪聲而不純的模擬回讀信號(hào)，模擬回讀信號(hào)來(lái)自數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備里的磁或光的記錄介質(zhì)10。該回讀信號(hào)對(duì)應(yīng)于一個(gè)n位RLL編碼模擬數(shù)據(jù)序列的模式，如所示在寫(xiě)操作期間這些模式是用(1，7)RLL代碼編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列表示的。該回讀信號(hào)由一個(gè)具有自動(dòng)增益控制(AGC)的前置放大器11放大并且最好由一個(gè)提供EEPR4{1，3，3，1}脈沖形狀的均衡器12均衡。來(lái)自均衡器12的均衡后信號(hào)e(t)通過(guò)峰值檢測(cè)定時(shí)裝置13，該定時(shí)裝置為鎖相(PLL)時(shí)鐘14產(chǎn)生頻率調(diào)整信號(hào)Δω。這些迄今所描述的裝置可以類(lèi)似于帶有(1，7)代碼的常規(guī)峰值檢測(cè)通道里所采用的裝置。
按照本發(fā)明并如圖4中所示，模擬Walsh變換矢量產(chǎn)生器一采樣器單元15包括一個(gè)矢量產(chǎn)生器16和多個(gè)采樣開(kāi)關(guān)(僅顯示了一個(gè))，一個(gè)時(shí)鐘8，用于按PLL時(shí)鐘14的每n個(gè)周期提供符號(hào)時(shí)鐘脈沖以定義符號(hào)時(shí)鐘周期；一個(gè)ML符號(hào)檢測(cè)器19，用于向線(xiàn)路20輸出對(duì)應(yīng)于均衡后的模擬信號(hào)e(t)的ML R位譯碼符號(hào)，和ML符號(hào)檢測(cè)器19平行連接的一個(gè)ML檢測(cè)跟蹤單元21產(chǎn)生相位修正信號(hào)ΔΦ以發(fā)送給時(shí)鐘14。這里將假設(shè)n＝4。
如圖5A和5B更詳細(xì)地描述的那樣，均衡后的模擬信號(hào)e(t)在模擬Walsh變換矢量產(chǎn)生器-采樣器單元15中并行地被積分。如圖5A中所示，矢量產(chǎn)生器16包括相同的兩組A和B，每組各具有四個(gè)積分器單元22。通過(guò)不同的預(yù)選Walsh加權(quán)函數(shù)，A組的各個(gè)積分器單元22e-22h加權(quán)信號(hào)e(t)以提供四個(gè)Walsh系數(shù)的矢量〔W5，W6，W7，W8〕。通過(guò)和A組中相同的一組互不相同的預(yù)選Walsh加權(quán)函數(shù)(如積分器22e和22a的加權(quán)相同)，B組的各個(gè)積分器單元22a-22d加權(quán)信號(hào)e(t)以提供四個(gè)Walsh系數(shù)的矢量〔W1，W2，W3，W4〕。
為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，矢量〔W5，W6，W7，W8〕將通稱(chēng)為矢量W′。這些W′矢量為當(dāng)時(shí)當(dāng)前狀態(tài)之后的該RLL通道的下一狀態(tài)構(gòu)造超前的符號(hào)。通稱(chēng)為W的矢量〔W1，W2，W3，W4〕為該通道的當(dāng)前狀態(tài)構(gòu)造符號(hào)。
均衡后的信號(hào)e(t)是連續(xù)的并且發(fā)送給積分器單元22的各組A和B。如圖5B中所示，每個(gè)單元22包括一對(duì)放大器23a、b；三個(gè)開(kāi)關(guān)24a、b和17以及一對(duì)電容器25a、b。開(kāi)關(guān)24a和24b的操作是由圖5A中所示的Walsh函數(shù)控制的。開(kāi)關(guān)24a隨著開(kāi)關(guān)24b選擇性地和放大器23a和23b連接。開(kāi)關(guān)24b選擇性地和電容器25a和25b連接。如前面在圖4中所說(shuō)明的那樣，開(kāi)關(guān)17每符號(hào)時(shí)鐘周期驅(qū)動(dòng)一次(這里假定四位持續(xù)時(shí)間)；其選擇性地建立和電容器25a或25b的連接。
因此，構(gòu)成A組的積分器單元22e-h的電容器25e-h(圖5A)將在二個(gè)連續(xù)四位符號(hào)時(shí)鐘周期的第一個(gè)周期期間充電并且保持超前矢量W′；而B(niǎo)組的積分器單元22a-d的電容器25a-d將在所述二個(gè)連續(xù)四位符號(hào)時(shí)鐘周期的第二周期期間充電并且保持當(dāng)前狀態(tài)矢量W。
現(xiàn)參見(jiàn)圖6，W′符號(hào)〔W5，W6，W7，W8〕并行地通過(guò)一個(gè)延遲單元26和一個(gè)符號(hào)間干擾消減單元27發(fā)送到一個(gè)組28模擬匹配濾波器單元30a-30d。延遲單元26把符號(hào)〔W5，W6，W7，W8〕延遲四個(gè)時(shí)鐘周期持續(xù)時(shí)間的一個(gè)符號(hào)周期。在該延遲之后，經(jīng)過(guò)單元27按現(xiàn)在要說(shuō)明的方式從W′超前符號(hào)〔W5，W6，W7，W8〕中消減符號(hào)間干擾，該超前符號(hào)被變換成W符號(hào)〔W1，W2，W3，W4〕以用為該通道的更新后當(dāng)前狀態(tài)。
矢量W′和W被并行地鎖送到四個(gè)模擬匹配濾波器單元30a-30d。這些單元30a-30d計(jì)算所選取的線(xiàn)性函數(shù)值，以使值彼此含糊的矢量之間的歐氏距離最大從而更好地區(qū)分它們。
模擬匹配濾波器單元30a-d各執(zhí)行下述三個(gè)線(xiàn)性函數(shù)F1＝W1－2W2－2W4－W5F2＝W1＋3W2＋3W3＋W4F3＝W1＋3W2－1.2W4＋0.6W5在坐標(biāo)〔W1，W2，W3，W4，W5〕，〔W2，W3，W4，W5，W6〕，〔W3，W4，W5，W6，W7〕和〔W4，W5，W6，W7，W8〕上這些函數(shù)重復(fù)執(zhí)行四次。
圖7A-7D分別詳細(xì)地表示由這三個(gè)線(xiàn)性函數(shù)經(jīng)濾波器單元30a-30d產(chǎn)生的二進(jìn)制判定輸出。尤其是，單元30a-30d分別包括濾波器34a-34d，用于實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性函數(shù)F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3。從每個(gè)濾波器34(例如圖7A中所示的34a)輸出的線(xiàn)性函數(shù)F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3并行地饋送到六個(gè)比較器36a-36f，這些比較器在四個(gè)單元30a-30d的每個(gè)中把各個(gè)函數(shù)值和各個(gè)相同的預(yù)選閾值進(jìn)行比較以產(chǎn)生三個(gè)不同的輸出，在38a-38f處這些輸出進(jìn)行“與”運(yùn)算以分別向數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)32提供二進(jìn)制輸出40a-40f。尤其是，例如，分別用于狀態(tài)A-F的匹配濾波器單元30a的六個(gè)輸出40a-40f構(gòu)成用于四位模式中的位1的有限狀態(tài)機(jī)的輸入，而尾標(biāo)P和N代表在該所示三個(gè)之外的下一轉(zhuǎn)換的極性將分別是正的和負(fù)的。
請(qǐng)注意盡管各個(gè)匹配濾波器單元30a-30d的比較器36a-36f里的閾值是相同的，各個(gè)模擬匹配濾波器單元的“與”運(yùn)算之后的輸出40a-40f將是不同的，這是因?yàn)閷?duì)各個(gè)匹配濾波器單元30a-30d在線(xiàn)性函數(shù)F1、F2、F3中使用了不同的值。
并且，根據(jù)本發(fā)明的特性，這些比較操作是和一個(gè)模擬乘法操作的延遲并行地執(zhí)行的，以便為四個(gè)模擬匹配濾波器單元30a-30d的每個(gè)產(chǎn)生六個(gè)二進(jìn)制輸出，這些輸出為數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)32的六個(gè)不同的狀態(tài)A-F構(gòu)成二進(jìn)制輸入。
有限狀態(tài)機(jī)32檢驗(yàn)來(lái)自二十四個(gè)比較器36的二十四個(gè)二進(jìn)制判定輸出(四個(gè)匹配濾波器單元30a-30d的每個(gè)中的六個(gè)輸出40a-40f)的順序并且決定最可能的四位RLL模式。
如圖6中所示，有限狀態(tài)機(jī)32包括四個(gè)相同的狀態(tài)檢驗(yàn)器單元42a、b、c、d和四個(gè)相同的選擇器單元44a、b、c、d，每個(gè)譯碼位一組；一個(gè)單個(gè)的譯碼器鎖存器46；以及一個(gè)單個(gè)的極性鎖存器48，它的輸出48′表示所檢測(cè)到的符號(hào)DSYM的極性。
圖8A-8E更具體地表示有限狀態(tài)機(jī)32的部件。例如，圖8A描述用于四位模式的位1的狀態(tài)檢驗(yàn)器單元42a/選擇器單元44a的組合。單元42a/44a包括一個(gè)反相器50，六個(gè)三路“與”門(mén)52a-f，六個(gè)三路“與”門(mén)54a-f，以及一個(gè)“或”門(mén)56。不同輸入前的十和一前綴表示狀態(tài)、所檢測(cè)的符號(hào)DSYM和極性的正值或負(fù)值。
前面所檢測(cè)的符號(hào)P-DSYM用于確定數(shù)字通道狀態(tài)，它是由它的最后三位{P-DSYM(2)，P-DSTM(1)，P-DSYM(0)}和下一期望轉(zhuǎn)換(PNET)的極性按如下定義的P-DSYM(2) P-DSYM(1) P-DSYM(0) PNETSTATE00 0 + A-1 0 0 + B0 -1 0 + C00 0 - D10 0 - E01 0 - F圖7A-7D中各比較器36的布爾判定輸出按照這些狀態(tài)和下一轉(zhuǎn)換的期望極性標(biāo)定。
這樣，匹配濾波器單元30a具有作為其輸出的BIT1的各狀態(tài)。BIT1的各狀態(tài)的極性N或P如圖7A中所示。類(lèi)似地，圖7B、7C和7D分別表示用于BIT2、3、4的單元30b、30c和30d的所有可能的狀態(tài)輸出。這些狀態(tài)A-F是并行地由模擬匹配濾波器單元30a-d產(chǎn)生的并且饋送到在圖8A-8E中詳細(xì)說(shuō)明的順序數(shù)字狀態(tài)機(jī)32。有限狀態(tài)機(jī)32檢驗(yàn)由(1，7)代碼施加的RLL限制，并且一般設(shè)計(jì)成和所采用的RLL代碼的限制相匹配。
如圖8A中所示，前面所檢測(cè)的符號(hào)的最后一位+DSYM-BIT4由反相器50反相并且和所有進(jìn)入的狀態(tài)進(jìn)行“與”運(yùn)算。這樣，如果前面所檢測(cè)的符號(hào)的最后一位是“1”，在54a-f處反相器50a的“0”輸出將進(jìn)行“與”運(yùn)算并且向“或”門(mén)56提供“0”輸出。從而，輸出+BIT1將是“0”以避免將會(huì)違背(1，7)代碼對(duì)兩個(gè)連續(xù)“1”位的限制。但是，如果前面所檢測(cè)的符號(hào)DSYM的最后一位是“0”，選擇器單元44將選擇與期望極性和前面檢測(cè)的各位相容的狀態(tài)。這樣，例如，如果前面所檢測(cè)的位-DSYM-BIT2和-DSYM-BIT3是“0”并且極性為+，則“與”門(mén)52a被觸發(fā)，并且因?yàn)锽IT4是“0”，“與”門(mén)54a被觸發(fā)。選擇器單元44a從而將選擇+STATE-A-BIT1-P為真實(shí)狀態(tài)并且在“或”門(mén)56的輸出處選擇BIT1為“0”。
在表示狀態(tài)檢驗(yàn)器單元42b和選擇器單元44b的圖8B中，+BIT1是反相器50的輸入。在54a處反相器50的輸出和所有可能的BIT2的狀態(tài)進(jìn)行“與”運(yùn)算以再次禁止出現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)的“1”位。該電路的工作是和組合單元42a/44a相同的。再次，只有一個(gè)“與”門(mén)54被觸發(fā)；也就是說(shuō)那個(gè)對(duì)應(yīng)于由模擬比較器輸出40提供的實(shí)際前面二位和BIT2的實(shí)際通道狀態(tài)的“與”門(mén)被觸發(fā)。如圖8B中所示，在圖8A中所檢測(cè)的BIT1的極性以及BIT1本身在58處被進(jìn)行“異或”運(yùn)算以產(chǎn)生BIT2的極性。類(lèi)似地，分別在58處對(duì)所檢測(cè)的BIT2和BIT3進(jìn)行“異或”運(yùn)算產(chǎn)生BIT3和BIT4的極性，并且它們各自的極性如圖8C和8D中所示。在如圖8D中所示檢測(cè)出BIT4之后，通過(guò)在59處對(duì)前面從“異或”58所產(chǎn)生的極性與來(lái)自“或”門(mén)56的輸入出進(jìn)行“異或”運(yùn)算，確定被檢測(cè)符號(hào)的最后極性。
一旦所有四位都被檢測(cè)出，它們和以前所檢測(cè)出的符號(hào)DSYM一起使?fàn)顟B(tài)錯(cuò)誤產(chǎn)生器60(圖6)在另一個(gè)(1，7)代碼限制即在一行中有八個(gè)零被違反的情況下，產(chǎn)生狀態(tài)錯(cuò)誤指針。
圖8E表示產(chǎn)生極性輸出的鎖存器48和產(chǎn)生四位被檢測(cè)符號(hào)輸出的鎖存器46。
通稱(chēng)為mk的MLn位譯碼符號(hào)輸出經(jīng)過(guò)線(xiàn)路20的一條分支反饋到符號(hào)間干擾消減單元27。該譯碼后的符號(hào)mk將是圖1-1至1-8中分別描述的符號(hào)m1-m8中的一個(gè)。如果所對(duì)應(yīng)的p1-p8(圖1-1至1-8)的值是正的，單元27從下一狀態(tài)矢量W′中減去適當(dāng)?shù)姆謩e對(duì)應(yīng)于符號(hào)m1-m8的矢量s1-s8。但是，如果對(duì)應(yīng)的p1-pX值是負(fù)的，則單元27將減去對(duì)應(yīng)s1-s8的反相值。該消減單元的輸出變成該通道更新后當(dāng)前狀態(tài)的矢量W。
根據(jù)本發(fā)明的另一種特征，通過(guò)ML檢測(cè)跟蹤單元21把相位偏移跟蹤函數(shù)匹配到ML檢測(cè)器19的譯碼后符號(hào)輸出中。
現(xiàn)參見(jiàn)表2，m是可為{m1，……，m8}的符號(hào)變量。h(m)和k(m)是兩個(gè)與所示的可能的譯碼后符號(hào)輸出20相匹配的相位偏移跟蹤函數(shù)。例如，如果m＝m1，則h(m)和k(m)等于0。如果m＝m2，或m2，則h(m)和k(m)假定為值｜W1｜，如所示以此類(lèi)推。
表2和ML檢測(cè)器符號(hào)判定匹配的相位偏移跟蹤函數(shù) 對(duì)于一個(gè)EEPR4信號(hào)，相位偏移跟蹤函數(shù)h(m)和k(m)的平均值分別為1和3。如果它們不這樣，移動(dòng)PLL時(shí)鐘14的相位來(lái)保持h(m)和k(m)的適當(dāng)值。分別通過(guò)峰值檢測(cè)定時(shí)單元13調(diào)整PLL時(shí)鐘頻率和通過(guò)ML檢測(cè)相位跟蹤單元21調(diào)整PLL時(shí)鐘相位提高了PLL時(shí)鐘的穩(wěn)定性并且使起伏最小。
本發(fā)明是借助設(shè)計(jì)為用于EEPR4 RLL(1，7)編碼信號(hào)處理通道的有限狀態(tài)機(jī)說(shuō)明的。但是，應(yīng)該理解模擬匹配濾波器單元30和比較器36可以用于檢測(cè)任一四位RLL編碼數(shù)據(jù)。當(dāng)熟練的技術(shù)人員愿意采用其它的RLL編碼通道時(shí)只需要修改圖8A-8E中所說(shuō)明的數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)。同樣明顯地，在不違背本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對(duì)所示的本發(fā)明進(jìn)行其它的修改。從而，本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)行程長(zhǎng)度受限(RLL)編碼通道中的模擬信號(hào)進(jìn)行并行最大似然(ML)處理的方法，該方法包括步驟通過(guò)并行地在一段時(shí)間間隔上對(duì)用預(yù)選的一組正交加權(quán)函數(shù)加權(quán)的該模擬信號(hào)進(jìn)行積分，并行地從該模擬信號(hào)中計(jì)算出構(gòu)成模擬值矢量的符號(hào)的各值，該時(shí)間間隔代表一個(gè)為一個(gè)位時(shí)鐘周期的整數(shù)倍的符號(hào)周期；在各個(gè)符號(hào)周期的終點(diǎn)保持該積分后的輸出以并行地提供該模擬值矢量的值；對(duì)其持續(xù)時(shí)間等于至少兩個(gè)符號(hào)周期的構(gòu)成一個(gè)所有相異RLL編碼信號(hào)集的有限的符號(hào)矢量表計(jì)算最小歐氏距離，用于為附加的信號(hào)無(wú)關(guān)噪聲確定ML信噪比(SNR)的值；利用一種在連續(xù)的符號(hào)周期期間迭代的狀態(tài)相關(guān)的ML算法，并行地計(jì)算與和具有所述符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間的最小歐氏距離的RLL通道信號(hào)對(duì)匹配的固定預(yù)選符號(hào)矢量的矢量標(biāo)量積，矢量標(biāo)量積用于檢測(cè)對(duì)應(yīng)于模擬值矢量的連續(xù)值的RLL編碼位模式；利用匹配濾波器單元，把所述矢量標(biāo)量積的值和預(yù)選的閾值進(jìn)行比較，該閾值選擇為使得該閾值間距的一半和所述附加噪聲的均方根值的比至少等于用來(lái)產(chǎn)生二進(jìn)制判定輸出的ML SNR；利用所述二進(jìn)制判定輸出并連同利用對(duì)應(yīng)于該通道的當(dāng)前狀態(tài)的矢量形式的狀態(tài)值，接著從二進(jìn)制判定輸出中確定一個(gè)構(gòu)成明確的ML判定的一個(gè)RLL編碼符號(hào)或一個(gè)錯(cuò)誤指針；以及從該通道的各個(gè)下一狀態(tài)矢量中消減各個(gè)當(dāng)前狀態(tài)矢量中的標(biāo)稱(chēng)符號(hào)間干擾，用于把下一狀態(tài)矢量變換成更新后的當(dāng)前狀態(tài)矢量。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所有面向ML判定的計(jì)算是利用Walsh變換系數(shù)進(jìn)行的。
3.權(quán)利要求1的方法，包括把該模擬信號(hào)均衡為對(duì)應(yīng)于多項(xiàng)式(1－D)(1＋D)3的EEPR4脈沖形狀的步驟。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在計(jì)算步驟期間，具有持續(xù)時(shí)間為二個(gè)符號(hào)周期的相異的RLL編碼信號(hào)為實(shí)現(xiàn)ML判定提供了一個(gè)超前符號(hào)。
5.權(quán)利要求1的方法，包括在第二計(jì)算步驟期間執(zhí)行該狀態(tài)相關(guān)的算法，該算法采用(i)預(yù)選的一個(gè)當(dāng)前符號(hào)矢量的預(yù)選矢量分量的組合以?xún)?yōu)化ML判定使用的SNR值，以及(ii)所述當(dāng)前符號(hào)矢量的分量和至少一個(gè)所述當(dāng)前符號(hào)的超前符號(hào)的組合。
6.權(quán)利要求1的方法，其中各加權(quán)函數(shù)選擇為使得結(jié)果的符號(hào)矢量具有等于該模擬信號(hào)的最小歐氏距離的最小歐氏距離。
7.權(quán)利要求1的方法，其中各加權(quán)函數(shù)包括二進(jìn)制權(quán)值。
8.在一種RLL編碼通道中對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行ML處理的方法中，步驟為通過(guò)并行地在一段時(shí)間間隔上對(duì)用預(yù)選的一組正交加權(quán)函數(shù)加權(quán)的該模擬信號(hào)進(jìn)行積分，并行地從該模擬信號(hào)中計(jì)算出構(gòu)成模擬值矢量的各符號(hào)，該時(shí)間間隔代表一個(gè)其為一個(gè)位時(shí)鐘周期的整數(shù)倍的符號(hào)周期。
9.權(quán)利要求8的方法中，附加的步驟為并行地計(jì)算與和具有所述符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間的最小歐氏距離的RLL通道信號(hào)對(duì)匹配的固定預(yù)選符號(hào)矢量的矢量標(biāo)量積；以及利用匹配濾波器單元，并行地把所述矢量標(biāo)量積的值和預(yù)選的閾值進(jìn)行比較，該閾值選擇為使得該閾值和附加的與信號(hào)無(wú)關(guān)的噪聲的值之比至少等于用來(lái)產(chǎn)生二進(jìn)制判定輸出的MLSNR，這些判定輸出用于確定構(gòu)成明確的ML判定的一個(gè)RLL符號(hào)或一個(gè)錯(cuò)誤指針。
10.一種在RLL編碼通道中并行處理符號(hào)的方法，這些符號(hào)構(gòu)成從RLL編碼模擬信號(hào)計(jì)算出的模擬矢量值并且具有是一個(gè)位時(shí)鐘周期的整數(shù)倍的持續(xù)時(shí)間，該方法包括步驟計(jì)算持續(xù)時(shí)間等于至少兩個(gè)符號(hào)周期的構(gòu)成一個(gè)全部相異RLL編碼信號(hào)集的一個(gè)有限符號(hào)矢量表的最小歐氏距離，用于為一個(gè)附加的與信號(hào)無(wú)關(guān)的噪聲確定ML信噪比(SNR)的值，該噪聲在各個(gè)ML判定中的均方根值是一個(gè)矢量標(biāo)量積中所使用的一個(gè)固定矢量的歐氏長(zhǎng)度；以及并行地計(jì)算多個(gè)閾值中每一個(gè)的值，使得SNR至少是該集RLL編碼信號(hào)的已計(jì)算出的最小SNR。
11.權(quán)利要求10的方法，包括步驟利用所計(jì)算的閾值，進(jìn)行二進(jìn)制ML判定并且邏輯地組合所述判定直至作出一個(gè)明確的ML判定或者產(chǎn)生一個(gè)擦除指針。
12.權(quán)利要求11的方法，包括步驟把該明確的ML判定反饋到一個(gè)減法單元，用于從該通道的下一狀態(tài)的Walsh系數(shù)矢量中減去該通道的當(dāng)前狀態(tài)矢量中的符號(hào)間干擾，以把下一狀態(tài)矢量變換成更新后的當(dāng)前狀態(tài)矢量。
13.一種在RLL編碼通道中并行地對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行ML處理的方法，其包括以下步驟在模擬匹配濾波器單元中預(yù)計(jì)算構(gòu)成連續(xù)最小距離信號(hào)對(duì)之間差異的矢量值；利用模擬信號(hào)的Walsh變換系數(shù)矢量計(jì)算該通道的當(dāng)前狀態(tài)矢量和下一狀態(tài)矢量；利用當(dāng)前狀態(tài)矢量和下一狀態(tài)矢量以及預(yù)計(jì)算的矢量值，產(chǎn)生矢量標(biāo)量積值；通過(guò)并行處理確定所述矢量標(biāo)量積是否高于或低于預(yù)選閾值的范圍，用于產(chǎn)生二進(jìn)制判定輸出；以及在布爾邏輯表達(dá)式里利用所述二進(jìn)制判定輸出以產(chǎn)生ML符號(hào)判定。
14.權(quán)利要求13的方法，包括反饋和利用ML符號(hào)判定的步驟，以從來(lái)自下一狀態(tài)的Walsh變換系數(shù)矢量中減去當(dāng)前狀態(tài)的符號(hào)間干擾矢量，用于把所述下一狀態(tài)矢量變換成更新后的當(dāng)前狀態(tài)矢量。
15.一種在RLL編碼信號(hào)處理通道中對(duì)符號(hào)的模擬值進(jìn)行并行ML處理的設(shè)備，這些符號(hào)對(duì)應(yīng)于代表編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)，該設(shè)備包括時(shí)鐘裝置，用于為RLL代碼規(guī)定的各個(gè)預(yù)選的N個(gè)符號(hào)每n位周期提供一個(gè)輸出，其中每個(gè)所述N個(gè)符號(hào)具有n位周期的持續(xù)時(shí)間；n個(gè)積分器，每個(gè)積分器用于對(duì)所述n個(gè)Walsh函數(shù)的一個(gè)進(jìn)行積分以產(chǎn)生n個(gè)Walsh系數(shù)的矢量；以及多個(gè)匹配濾波器單元，用于計(jì)算線(xiàn)性函數(shù)的值，這些線(xiàn)性函數(shù)選擇為使對(duì)應(yīng)于當(dāng)前狀態(tài)和下一狀態(tài)的值不明確的矢量之間的歐氏距離為最大，以便更好地區(qū)分它們。構(gòu)成各個(gè)匹配濾波器單元的一部分的一個(gè)比較器，用于把各個(gè)線(xiàn)性函數(shù)的值和一個(gè)預(yù)選的閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生多個(gè)二進(jìn)制判定輸出中的相應(yīng)的一個(gè)；以及一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)，用于從所述二進(jìn)制判定輸出產(chǎn)生一個(gè)構(gòu)成一個(gè)明確的ML判定的RLL編碼符號(hào)或者一個(gè)錯(cuò)誤指針。
16.權(quán)利要求15的設(shè)備，包括一個(gè)減法單元，其從所述二進(jìn)制判定輸出中減去來(lái)自該通道的下一狀態(tài)矢量的該通道的當(dāng)前狀態(tài)的符號(hào)間干擾矢量，以把所述下一狀態(tài)的矢量變換成更新后的當(dāng)前狀態(tài)矢量。
17.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括一種記錄介質(zhì)，用于存儲(chǔ)RLL編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)；一個(gè)傳感器，用于提供一個(gè)對(duì)應(yīng)從所述記錄介質(zhì)上讀出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)；以及一個(gè)權(quán)利要求15中所定義類(lèi)型的設(shè)備，用于并行地ML處理對(duì)應(yīng)于所述模擬信號(hào)的符號(hào)模擬值。
18.一種在RLL編碼通道中對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行并行ML處理的設(shè)備，包括包括模擬匹配濾波器的裝置，用于預(yù)計(jì)算構(gòu)成連續(xù)最小距離信號(hào)對(duì)之間的差異的矢量的值；一個(gè)模擬Walsh變換矢量產(chǎn)生器，用于利用該模擬信號(hào)的Walsh變換矢量系數(shù)計(jì)算該通道的當(dāng)前狀態(tài)及下一狀態(tài)的矢量；用于從當(dāng)前和下一狀態(tài)的矢量以及該預(yù)計(jì)算的矢量值產(chǎn)生矢量標(biāo)量積值的裝置；多個(gè)比較器，用于確定所述矢量標(biāo)量積是否高于或低于預(yù)選閾值的范圍，以產(chǎn)生二進(jìn)制判定輸出；以及一個(gè)數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)，用于從所述二進(jìn)制判定輸出產(chǎn)生一個(gè)構(gòu)成一個(gè)明確ML判定的RLL編碼信號(hào)或者一個(gè)錯(cuò)誤指針。
19.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括一種記錄介質(zhì)，用于存儲(chǔ)RLL編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)；一個(gè)傳感器，用于提供一個(gè)對(duì)應(yīng)于從所述記錄介質(zhì)上讀出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)；以及一個(gè)權(quán)利要求18中所定義類(lèi)型的設(shè)備，用于并行地ML處理對(duì)應(yīng)于所述模擬信號(hào)的符號(hào)的模擬值。
20.在RLL編碼信號(hào)處理通道中用于并行ML處理的一種設(shè)備里，其組合為一個(gè)鎖相(PLL)時(shí)鐘；一個(gè)峰值檢測(cè)定時(shí)單元，用于為調(diào)整該P(yáng)LL時(shí)鐘的頻率提供一個(gè)信號(hào)Δω；一個(gè)ML符號(hào)檢測(cè)器，用于從由加權(quán)積分后的模擬信號(hào)中導(dǎo)出的Walsh系數(shù)的矢量產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制ML譯碼符號(hào)輸出；以及一個(gè)ML檢測(cè)相位跟蹤單元，它把所述加權(quán)積分后的模擬信號(hào)值的線(xiàn)性函數(shù)和該ML譯碼符號(hào)輸出進(jìn)行匹配，以便為調(diào)整該P(yáng)LL時(shí)鐘的相位提供一個(gè)信號(hào)ΔΦ。
全文摘要
在RLL編碼通道中對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行并行ML處理，其中(1)利用該模擬信號(hào)的Walsh變換矢量系數(shù)對(duì)該通道的當(dāng)前及下一狀態(tài)的矢量進(jìn)行計(jì)算；(2)當(dāng)前狀態(tài)矢量、下一狀態(tài)矢量以及在模擬匹配濾波器中預(yù)計(jì)算的矢量值用來(lái)產(chǎn)生矢量標(biāo)量積，和預(yù)選的閾值進(jìn)行比較以產(chǎn)生判定輸出，在數(shù)字順序有限狀態(tài)機(jī)中用來(lái)產(chǎn)生ML符號(hào)判定；以及(3)反饋ML符號(hào)判定并且用于從下一狀態(tài)的矢量中減去當(dāng)前狀態(tài)矢量的符號(hào)間干擾值作為更新后的當(dāng)前狀態(tài)矢量。
文檔編號(hào)G11B20/10GK1143809SQ9610785
公開(kāi)日1997年2月26日 申請(qǐng)日期1996年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月13日
發(fā)明者馬丁·奧雷利亞諾·哈斯內(nèi)爾, 田村哲也, 什木爾·維諾格拉德 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司