專(zhuān)利名稱(chēng)：用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字存儲(chǔ)和信號(hào)處理領(lǐng)域，更具體而言，涉及用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置(例如，紅光光盤(pán))的讀出信號(hào)檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)字光盤(pán)產(chǎn)品都是將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并將二進(jìn)制數(shù)據(jù)以某種調(diào)制方式與存儲(chǔ)介質(zhì)記錄符的兩種不同物理狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這類(lèi)存儲(chǔ)方式稱(chēng)為二值存儲(chǔ)。目前的只讀光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)所采用的都是二值存儲(chǔ)方式，根據(jù)反射光光強(qiáng)的高低來(lái)判斷當(dāng)前所對(duì)應(yīng)的位置是“坑”(Pit)或者“岸”(Land)，每個(gè)記錄單元上可以記錄兩個(gè)狀態(tài)數(shù)，也就是正好對(duì)應(yīng)1位(bit)的信息。
多階存儲(chǔ)技術(shù)是相對(duì)二值存儲(chǔ)提出的。如果將數(shù)據(jù)流調(diào)制成M進(jìn)制數(shù)據(jù)(M＞2)，并將調(diào)制后的M進(jìn)制數(shù)據(jù)與記錄介質(zhì)的M種不同物理狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，即可實(shí)現(xiàn)M階存儲(chǔ)。M階存儲(chǔ)在一個(gè)信息記錄斑的位置上可以存儲(chǔ)log2(M)比特?cái)?shù)據(jù)，因此當(dāng)M大于2時(shí)，每個(gè)記錄單元上可以記錄超過(guò)1比特的信息，并且數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)得到了提高。多階存儲(chǔ)是在不改變激光波長(zhǎng)和光學(xué)數(shù)值孔徑的情況下，能顯著提高存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)傳輸率的一種新型技術(shù)。因此多階存儲(chǔ)系統(tǒng)與目前的光存儲(chǔ)系統(tǒng)具有很好的兼容性。
基于此，北京保利星數(shù)據(jù)光盤(pán)有限公司提出一種多階只讀光盤(pán)及其制法(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?b>CN200510053536.0)，采用多階技術(shù)和數(shù)字光盤(pán)中廣泛采用的游程長(zhǎng)度受限調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，大幅度提高了光盤(pán)的存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)傳輸率。但對(duì)于這種新型的光盤(pán)，需要相應(yīng)的讀出信號(hào)檢測(cè)方法與裝置與之相適應(yīng)。
針對(duì)上述問(wèn)題，需要有與紅光多階光存儲(chǔ)裝置相適應(yīng)的讀出信號(hào)檢測(cè)方法與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足紅光多階光存儲(chǔ)裝置數(shù)據(jù)恢復(fù)的需要，本發(fā)明提出了用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)檢測(cè)方法和裝置。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其中，所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置的道間距大于等于0.52微米，本方法包括以下步驟步驟a，從來(lái)自紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào){rt}中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)，并以時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)對(duì){rt}進(jìn)行采樣，得到采樣序列{rk}；步驟b，對(duì){rk}進(jìn)行前饋濾波，得到目標(biāo)信號(hào)序列{zk}；以及步驟c，將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量，篩選其中具有最小路徑度量的幸存路徑作為最終路徑輸出。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法中，步驟a利用下式進(jìn)行恢復(fù)和采樣，以得到{rk}rk=Σl=-∞∞ak-lfl+nk,]]>其中，{ak}為記錄在光盤(pán)上的數(shù)據(jù)序列，k為序號(hào)，{fl}為信道的符號(hào)響應(yīng)序列，{nk}為高斯噪聲序列。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法中，步驟b利用下式進(jìn)行前饋濾波，以得到{zk}zk=Σl=0Lak-lfl+n′k,]]>其中，l＝0，1，2，…，L，共L+1個(gè)有用信號(hào)，{n′k}為高斯白噪聲序列。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法中，{zk}由紅光多階光存儲(chǔ)裝置所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)及讀出系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法中，各條幸存路徑包括反饋濾波器，其用于將各條幸存路徑的路徑度量計(jì)算得到反饋分量，負(fù)反饋到各條幸存路徑的輸入端，與{zk}的輸入值進(jìn)行加減運(yùn)算。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法中，步驟c將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量包括以下步驟把輸入的{zk}分別與反饋分量fback相減，得到每條幸存路徑對(duì)應(yīng)的輸入值，在計(jì)算路徑度量時(shí)，維特比檢測(cè)器中候選信號(hào)序列{a′k}與實(shí)際的{zk}的相似度的度量為PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-fback)2,]]>其中，N為一個(gè)小于L的正整數(shù)，p為把各條幸存路徑的度量進(jìn)行比較，在選出度量最小的幸存路徑的時(shí)刻，k≤p-5L。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法中，步驟c將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量還包括以下步驟將PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-Σl=0Na′k-lfl)2]]>的計(jì)算結(jié)果分別輸入到維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑中進(jìn)行計(jì)算，不斷更新幸存路徑，并不斷從各條幸存路徑中生成各自的反饋序列，輸入到各條幸存路徑的反饋濾波器中。在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法中，fback為 在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，維特比檢測(cè)器的狀態(tài)集合和網(wǎng)格圖由紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)及讀出系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其中，所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置的道間距大于等于0.52微米，本裝置包括時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，用于從來(lái)自紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào){rt}中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)，并以時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)對(duì){rt}進(jìn)行采樣，得到采樣序列{rt}；前饋濾波器，用于對(duì){rk}進(jìn)行前饋濾波，得到目標(biāo)信號(hào)序列{zk}；以及維特比檢測(cè)器，用于將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量，篩選其中具有最小路徑度量的幸存路徑作為最終路徑輸出。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置中，時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)利用下式進(jìn)行恢復(fù)和采樣，以得到{rk}rk=Σl=-∞∞ak-lfl+nk,]]>其中，{ak}為記錄在紅光多階光存儲(chǔ)裝置上的數(shù)據(jù)序列，k為序號(hào)，{fk}為信道的符號(hào)響應(yīng)序列，{nk}為高斯噪聲序列。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置中，前饋濾波器zk=Σl=0Lak-lfl+n′k,]]>其中，l＝0，1，2，…，L，共L+1個(gè)有用信號(hào)，{n′k}為高斯白噪聲序列。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置中，各條幸存路徑包括反饋濾波器，其用于將各條幸存路徑的路徑度量計(jì)算得到反饋分量，負(fù)反饋到各條幸存路徑的輸入端，與{zk}的輸入值進(jìn)行加減運(yùn)算。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置中，維特比檢測(cè)器用于把輸入的{zk}分別與反饋分量fback相減，得到每條幸存路徑對(duì)應(yīng)的輸入值，在計(jì)算路徑度量時(shí)，維特比檢測(cè)器中候選信號(hào)序列{a′k}與實(shí)際的{zk}的相似度的度量為PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-fback)2,]]>其中，N為一個(gè)小于L的正整數(shù)，p為把各條幸存路徑的度量進(jìn)行比較，在選出度量最小的幸存路徑的時(shí)刻，k≤p-5L。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置中，維特比檢測(cè)器還用于將PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-Σl=0Na′k-lfl)2]]>的計(jì)算結(jié)果分別輸入到維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑中進(jìn)行計(jì)算，不斷更新幸存路徑，并不斷從各條幸存路徑中生成各自的反饋序列，輸入到各條幸存路徑的反饋濾波器中。
在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置中，fback為 在上述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置中，反饋濾波器以及前饋濾波器均為線性濾波器。
因此，本發(fā)明為紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)提供了一種與之相匹配的方法及裝置，滿足了紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)數(shù)據(jù)恢復(fù)的需要。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)裝置的框圖；圖2是紅光多階光存儲(chǔ)裝置的信道模型視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的維特比檢測(cè)器的網(wǎng)格圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的維特比檢測(cè)器的樹(shù)圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)型維特比檢測(cè)器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多路選通器的框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的改進(jìn)型維特比檢測(cè)器的網(wǎng)格圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明的紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)方法的流程圖，其包括以下步驟步驟S802，從來(lái)自紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào){rt}中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)，并以時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)對(duì){rt}進(jìn)行采樣，得到采樣序列{rk}；步驟S804，對(duì){rk}進(jìn)行前饋濾波，得到目標(biāo)信號(hào)序列{zk}；以及步驟S806，將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量，篩選其中具有最小路徑度量的幸存路徑作為最終路徑輸出。
可以看出，該方法為紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)提供了一種與之相匹配的方法。下面將進(jìn)一步描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
優(yōu)選地，步驟S802利用下式進(jìn)行恢復(fù)和采樣，以得到{rk}rk=Σl=-∞∞ak-lfl+nk,]]>其中，{ak}為記錄在紅光多階光存儲(chǔ)裝置上的數(shù)據(jù)序列，k為序號(hào)，{fl}為信道的符號(hào)響應(yīng)序列，{nk}為高斯噪聲序列。優(yōu)選地，步驟S804利用下式進(jìn)行前饋濾波，以得到{zk}zk=Σl=0Lak-lfl+n′k,]]>其中，l＝0，1，2，…，L，共L+1個(gè)有用信號(hào)，{n′k}為高斯白噪聲序列。
優(yōu)選地，{zk}由紅光多階光存儲(chǔ)裝置所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)及讀出系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定。
優(yōu)選地，各條幸存路徑包括反饋濾波器，其用于將各條幸存路徑的路徑度量計(jì)算得到反饋分量，負(fù)反饋到各條幸存路徑的輸入端，與{zk}的輸入值進(jìn)行加減運(yùn)算。
優(yōu)選地，步驟S806將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量包括以下步驟把輸入的{zk}分別與反饋分量fback相減，得到每條幸存路徑對(duì)應(yīng)的輸入值，在計(jì)算路徑度量時(shí)，維特比檢測(cè)器中候選信號(hào)序列{a′k}與實(shí)際的{zk}的相似度的度量為PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-fback)2,]]>其中，N為一個(gè)小于L的正整數(shù)，p為把各條幸存路徑的度量進(jìn)行比較，在選出度量最小的幸存路徑的時(shí)刻，k≤p-5L。
優(yōu)選地，步驟S806將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量還包括以下步驟將PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-Σl=0Na′k-lfl)2]]>的計(jì)算結(jié)果分別輸入到維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑中進(jìn)行計(jì)算，不斷更新幸存路徑，并不斷從各條幸存路徑中生成各自的反饋序列，輸入到各條幸存路徑的反饋濾波器中。
優(yōu)選地，fback為 優(yōu)選地，維特比檢測(cè)器的狀態(tài)集合和網(wǎng)格圖由紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)及讀出系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)裝置100的框圖。圖中r(t)表示紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)，{rk}表示經(jīng)過(guò)時(shí)鐘恢復(fù)與數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)102之后形成的讀出信號(hào)的采樣序列，{zk}表示前饋濾波器104輸出的目標(biāo)信號(hào)序列， 表示改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106輸出的判決值，DL是指改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106的判決延時(shí)。
如圖1所示，紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)裝置100包括以下裝置時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)102，該裝置還包括前饋濾波器104，用于接收采樣序列，以使采樣序列成為目標(biāo)信號(hào)序列；以及改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106，用于接收目標(biāo)信號(hào)序列，以得到每條幸存路徑對(duì)應(yīng)的輸入值；計(jì)算分別輸入各條幸存路徑中的輸入值，以不斷更新幸存路徑，并從各條幸存路徑中生成各自的反饋序列；以及對(duì)幸存路徑進(jìn)行篩選，輸出檢測(cè)結(jié)果。
在上述方案中，時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)102用于執(zhí)行圖8中的步驟S802，前饋濾波器104用于執(zhí)行圖8中的步驟S804，而改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106用于執(zhí)行圖8中的步驟S806。
在本發(fā)明中，改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106內(nèi)部包括反饋濾波器；此外，輸入反饋濾波器的反饋序列從維特比檢測(cè)器106的各條幸存路徑中提取。
其中，改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106還用于將目標(biāo)信號(hào)序列分別與改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106中的各條幸存路徑對(duì)應(yīng)的反饋濾波器的輸出值相減。
另外，改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106通過(guò)多路選通器，比較路徑度量來(lái)生成幸存路徑；以及通過(guò)多路選通器來(lái)選擇具有最小路徑度量的幸存路徑作為最終路徑。
采樣序列可表示為rk=Σl=-∞∞ak-lfl+nk,]]>其中，{ak}為記錄在紅光多階光存儲(chǔ)裝置上的數(shù)據(jù)序列，k為序號(hào)，{fk}為信道的符號(hào)響應(yīng)序列，{nk}為高斯噪聲序列。
目標(biāo)信號(hào)序列可表示為zk=Σl=0Lak-lfl+n′k,]]>其中，l＝0，1，2，…，L，共L+1個(gè)有用信號(hào)，{n′k}為高斯白噪聲序列。
其中，目標(biāo)信號(hào)序列由紅光多階光存儲(chǔ)裝置所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)及讀出系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定；本發(fā)明的前饋濾波器104用于使rk成為只受L+1個(gè)ak值影響的目標(biāo)信號(hào)序列；此外，前饋濾波器104還用于當(dāng)nk為彩色噪聲時(shí)，將其處理成高斯白噪聲n′k。
此外，在計(jì)算路徑度量時(shí)，改進(jìn)型維特比檢測(cè)器106中候選信號(hào)序列與實(shí)際的目標(biāo)信號(hào)序列{zk}的相似度的度量為PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-Σl=0Na′k-lfl)2,]]>其中，N為小于L的正整數(shù)，{a′k}為候選信號(hào)序列，p為把各條幸存路徑的度量進(jìn)行比較，選出度量最小的幸存路徑的時(shí)刻，在選出最小路徑的時(shí)刻，k≤p-5L，此外，通過(guò)反饋濾波器實(shí)現(xiàn)Σl=N+1La′k-lfl.]]>需要指出的是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例反饋濾波器以及前饋濾波器104均為線性濾波器。
紅光多階光存儲(chǔ)裝置從數(shù)據(jù)刻錄、復(fù)制到讀出信號(hào)的采樣序列的生成過(guò)程可以抽象成一個(gè)離散信道模型。以下將結(jié)合圖2至7詳細(xì)描述如圖8所示的紅光多階光存儲(chǔ)裝置讀出信號(hào)檢測(cè)方法。
如圖2所示。圖中{ak}為記錄在紅光多階光存儲(chǔ)裝置上的數(shù)據(jù)序列，{fl}為此信道的符號(hào)響應(yīng)序列，{nk}為高斯噪聲序列。對(duì)于M階只讀光盤(pán)而言，{ak}只能有M個(gè)取值。{ak}經(jīng)過(guò)光盤(pán)信道之后，由于受到相鄰符號(hào)的干擾和噪聲的影響，讀出信號(hào)的采樣序列成為rk=Σl=-∞∞ak-lfl+nk---(1)]]>由式(1)可知，從理論上講，每一時(shí)刻的讀出信號(hào)采樣值rk會(huì)受到整個(gè)序列{ak}的影響，但在實(shí)際中由于系統(tǒng)本身的特性和前饋濾波器的作用，在前饋濾波器的輸出信號(hào)中，當(dāng)l超過(guò)一定的范圍時(shí)，fl數(shù)值很小可以忽略。假設(shè)不可忽略的fl有L+1個(gè)，習(xí)慣上經(jīng)常把fl寫(xiě)成單邊的，如(2)式所示zk=Σl=0Lak-lfl+n′k---(2)]]>前饋濾波器的作用一方面是使rk成為只受L+1個(gè)ak值影響的目標(biāo)信號(hào)序列，一方面是當(dāng)nk為彩色噪聲時(shí)，可將其處理成白噪聲n′k。
對(duì)于上述這種帶有有限長(zhǎng)度的符號(hào)間干擾和高斯白噪聲的信號(hào)的檢測(cè)，采用最大似然序列檢測(cè)是最佳方案。最大似然序列檢測(cè)的基本原理是將實(shí)際獲得的信號(hào)序列和可能出現(xiàn)的候選信號(hào)序列逐一比較，選擇最接近的，也就是所謂具有最大似然度的候選信號(hào)序列作為檢測(cè)結(jié)果。而維特比檢測(cè)器是實(shí)現(xiàn)最大似然序列檢測(cè)最有效的方案，它基于網(wǎng)格圖對(duì)路徑進(jìn)行動(dòng)態(tài)搜索。為了對(duì)維特比檢測(cè)器進(jìn)行說(shuō)明，我們不妨舉例。假定紅光多階光存儲(chǔ)裝置階數(shù)為4，{ak}只能從集合{-3，-1，1，3}中取數(shù)，令L＝1，則式(2)可寫(xiě)成zk＝ak+ak-1+n′k(3)設(shè){ak}的候選信號(hào)序列為{a′k}，定義符號(hào)序列的狀態(tài)集合Sk＝{a′k-1，a′k-2，…，a′k-L}，則集合中共包括L個(gè)元素。在本例中因?yàn)長(zhǎng)＝1，所以Sk＝{a′k-1}，由于{a′k-1}取值范圍與{ak}相同，為{3，1，-1，-3}，因此集合Sk也有四種可能的取值{3}、{1}、{-1}、{-3}。那么可據(jù)此繪制維特比檢測(cè)器的網(wǎng)格圖，如圖3所示。網(wǎng)格圖中左邊一列表示的是符號(hào)序列的狀態(tài)Sk，右邊一列表示的是符號(hào)序列的狀態(tài)Sk+1。箭頭表示的是Sk中元素的各種取值組合與Sk+1中元素的各種取值組合的映射關(guān)系。每過(guò)一個(gè)時(shí)刻，網(wǎng)格圖就會(huì)向前延伸一步，與{S1，S2，…，Sp}相對(duì)應(yīng)的{a′1，a′2，…，a′p}，就形成了維特比檢測(cè)器在第p時(shí)刻的候選序列。這些候選序列與實(shí)際信號(hào)序列的相似度的度量表示如下PMp=Σk=1p(zk-Σl=0La′k-lfl)2=Σk=1p-1(zk-Σl=0La′k-lfl)2+(zp-Σl=0Lap-1′fl)2]]>=PMp-1+(zp-Σl=0lap-1′fl)2]]>(4)這一度量值越小，表明該候選序列與實(shí)際的信號(hào)序列越接近。
對(duì)于本例，式(4)可寫(xiě)作PMp=Σk=1p(zk-(a′k+a′k-1))2=PMp-1+(zp-(a′p+a′p-1))2---(5)]]>由圖3可知，信號(hào)候選序列數(shù)目有4p之多，但因?yàn)镻Mp具有遞推關(guān)系，候選序列可以逐級(jí)刪除，這一過(guò)程由圖4表示。圖4為根據(jù)圖3繪制的維特比檢測(cè)的樹(shù)圖，箭頭表示序列可能的延伸，箭頭上的數(shù)字表示a′k+1的取值。在維特比網(wǎng)格圖和樹(shù)圖中，這些頭尾相接的箭頭連在一起也稱(chēng)作路徑，每條路徑對(duì)應(yīng)于一個(gè)候選序列。如圖4所示，當(dāng)k＝2時(shí)，共有16條可供選擇的路徑，經(jīng)過(guò)按式(5)進(jìn)行計(jì)算，可以得到16個(gè)度量PM2，將這16條路徑按照a′2取值分成四組，每一組只保留度量最小的一條路徑，也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)路徑篩選后，對(duì)于a′2＝3、a′2＝1、a′2＝-1和a′2＝-3的情況，各自只有一條路徑及其度量被保留下來(lái)。這些被保留下來(lái)的路徑就稱(chēng)作幸存路徑。在以后的每一時(shí)刻，這一過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，從而使得每一時(shí)刻的幸存路徑都只有4條。對(duì)于維特比檢測(cè)器而言，當(dāng)這一過(guò)程進(jìn)行到k＝p時(shí)刻時(shí)，一般可以認(rèn)為各條幸存路徑中的k＝p-5L時(shí)刻以前的部分已經(jīng)完全相同，因此可在k＝p時(shí)刻將各個(gè)幸存路徑的度量進(jìn)行比較，選出度量最小的幸存路徑，該路徑在k＝p-5L時(shí)刻以前對(duì)應(yīng)的a′k值就可作為ak的檢測(cè)結(jié)果輸出。因此維特比檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果輸出相對(duì)于輸入，需要DL個(gè)時(shí)刻的延時(shí)，且一般取DL＞5L，在維特比檢測(cè)器計(jì)算過(guò)程中每條幸存路徑最新的DL個(gè)值必須一直保存在寄存器中。
從上邊的說(shuō)明可知，維特比檢測(cè)器的網(wǎng)格圖的復(fù)雜程度和要保存的幸存路徑的數(shù)目，主要由符號(hào)序列的狀態(tài)集合Sk中的元素{a′k-1，a′k-2，…，a′k-L}的取值有多少種可能組合決定，可能的取值組合越多，維特比檢測(cè)器的網(wǎng)格圖就越復(fù)雜，要保存的幸存路徑的數(shù)目就越多，維特比檢測(cè)器的實(shí)現(xiàn)也就越困難。而{a′k-1，a′k-2，…，a′k-L}可能的取值組合數(shù)目與L值呈指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系。而對(duì)于紅光多階光存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)而言，其L至少為6，Sk的元素可能的取值組合數(shù)目會(huì)很大，比如對(duì)于四階的情況，將超過(guò)100，這樣的維特比檢測(cè)器是很難設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明所述的改進(jìn)型維特比檢測(cè)器，可以使維特比檢測(cè)器的復(fù)雜度大為降低。其原理如下將式(4)改寫(xiě)為PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-Σl=0Na′k-lfl)2---(6)]]>式中N為一個(gè)小于L的正整數(shù)，式(6)括號(hào)中的第二項(xiàng)可以通過(guò)一個(gè)反饋濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而按照維特比檢測(cè)器的常規(guī)方法來(lái)處理括號(hào)中的第三項(xiàng)。令z′k=zk-Σl=N+1La′k-lfl---(7)]]>
則路徑度量的計(jì)算式(6)變?yōu)镻Mp=Σk=1p(z′k-Σl=0Na′k-lfl)2---(8)]]>從式(8)中可以看出，路徑度量的計(jì)算中只需要涉及長(zhǎng)度為N+1的候選序列，從而使得符號(hào)序列的狀態(tài)集合Sk的元素變?yōu)閧a′k-1a′k-2，…，a′k-N}，Sk的元素?cái)?shù)從L減到N，于是Sk的元素可能的取值組合數(shù)目也隨之下降，從而降低了維特比檢測(cè)器的復(fù)雜度。
這種改進(jìn)型維特比檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖中所示的改進(jìn)型維特比檢測(cè)器是針對(duì){a′k-1，a′k-2，…，a′k-N}的可能的取值組合數(shù)目為s，每個(gè)時(shí)刻幸存路徑數(shù)目也為s，第i條路徑對(duì)應(yīng)的{a′k-1，a′k-2，…，a′k-N}的取值用{a′ik-1，a′ik-2，…，a′ik-N}表示(0≤i≤s-1)。相應(yīng)地，保存在寄存器中的幸存路徑為{a′ik-1，a′ik-2，…，a′ik-DL}。反饋濾波器的抽頭系數(shù)為{fN+1，fN+2，…，fL}，由于在k時(shí)刻生成的反饋序列要與k+1時(shí)刻的輸入信號(hào)相作用，因此，反饋序列為{a′ik-N，a′ik-N-1，…，a′ik-L+1}。每一條幸存路徑都有一個(gè)反饋濾波器與之相對(duì)應(yīng)。維特比檢測(cè)器的輸入序列{zk}與s個(gè)反饋濾波器的輸出值分別相減，得到s個(gè)序列{z′0k}，{z′1k}，…，{z′(s-1)k}。再分別按照式(8)計(jì)算這s個(gè)序列與各個(gè)候選序列的路徑度量PMn，比較路徑度量，選出s條幸存路徑{a′ik-1，a′ik-2，…，a′ik-DL}(0≤i≤s-1)，保存在寄存器中。一方面，從這些保存在寄存器中的幸存路徑中提取出反饋序列{a′ik-N，a′ik-N-1，…，a′ik-L+1}，輸入到反饋濾波器中，用于計(jì)算{z′0k}，{z′1k}，…，{z′(s-1)k}。另一方面比較保存在寄存器中的各條幸存路徑的路徑度量，選擇路徑度量值最小的幸存路徑所對(duì)應(yīng)的侯選值a′k-DL，作為ak-DL的判決結(jié)果 輸出。本發(fā)明所述的改進(jìn)型維特比檢測(cè)器的狀態(tài)集合Sk和網(wǎng)格圖由紅光多階光存儲(chǔ)裝置所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定。
在多階的只讀光盤(pán)的信號(hào)檢測(cè)裝置中，上述改進(jìn)型維特比檢測(cè)器中通過(guò)比較路徑度量來(lái)生成幸存路徑的模塊和選擇具有最小路徑度量的幸存路徑為最終路徑的模塊都是采用如圖6所示的多路選通器602來(lái)實(shí)現(xiàn)的。各條路徑的路徑度量值PMp的計(jì)算結(jié)果被輸入到比較器604中，比較器604比較它們的大小，輸出選通邏輯到選通器602。該選通邏輯控制選通器602的輸出為具有最小路徑度量值PMp的路徑。
下面將通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明內(nèi)容不受限于實(shí)施例所述根據(jù)本發(fā)明提供的紅光多階光存儲(chǔ)裝置的信號(hào)檢測(cè)方法與裝置，我們對(duì)采用4元(2，8)RLL調(diào)制碼的4階只讀光盤(pán)以及符號(hào)響應(yīng)函數(shù)為{f0＝0.16，f1＝0.48，f2＝0.83，f3＝1，f4＝0.82，f5＝0.48，f6＝0.17}、L＝6的紅光多階光存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法與裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。
令N＝3，DL＝30，4階只讀光盤(pán)的幅度取值為{3，1，-1，-3}，改進(jìn)型維特比檢測(cè)器的網(wǎng)格圖如圖7所示。網(wǎng)格圖中每一連接箭頭上都有一個(gè)標(biāo)記“x/y”，其中“x”表示當(dāng)前時(shí)刻輸入的候選值a′k，“y”表示 維特比檢測(cè)器的狀態(tài)集合Sk的元素?cái)?shù)目和幸存路徑數(shù)目為28。反饋濾波器與前饋濾波器均為線性濾波器。反饋濾波器的抽頭系數(shù)為{0.82，0.48，0.17}，前饋濾波器抽頭系數(shù)為{0.06，0.09，0.11，0.12，0.12，0.12，0.11，0.09，0.06}。
綜上，本發(fā)明為紅光多階光存儲(chǔ)裝置提供了一種與之相適應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)方法與裝置，能夠滿足其數(shù)據(jù)恢復(fù)的需要。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)本發(fā)明用于制作紅光多階光存儲(chǔ)裝置時(shí)，可以將道間距限定為對(duì)應(yīng)于刻錄光盤(pán)所使用的激光波長(zhǎng)，例如，通常大于等于0.52微米，也可以限定為大于等于0.7微米或更高，例如大于等于0.75微米或0.8微米。但本發(fā)明并不限定于，本發(fā)明設(shè)計(jì)的調(diào)制碼編/解碼方法并不受限于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的道間距。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其中，所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置的道間距大于等于0.52微米，其特征在于，包括以下步驟步驟a，從來(lái)自所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào){rt}中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)，并以所述時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)對(duì){rt}進(jìn)行采樣，得到采樣序列{rk}；步驟b，對(duì){rk}進(jìn)行前饋濾波，得到目標(biāo)信號(hào)序列{zk}；以及步驟c，將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量，篩選其中具有最小路徑度量的幸存路徑作為最終路徑輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟a利用下式進(jìn)行恢復(fù)和采樣，以得到{rk}rk=Σl=-∞∞ak-lfl+nk,]]>其中，{ak}為記錄在所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置上的數(shù)據(jù)序列，k為序號(hào)，{fl}為信道的符號(hào)響應(yīng)序列，{nk}為高斯噪聲序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟b利用下式進(jìn)行前饋濾波，以得到{zk}Zk=Σl=0Lak-lfl+n′k,]]>其中，l＝0，1，2，…，L，共L+1個(gè)有用信號(hào)，{n′k}為高斯白噪聲序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，{zk}由所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)及讀出系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，所述各條幸存路徑包括反饋濾波器，其用于將所述各條幸存路徑的所述路徑度量計(jì)算得到反饋分量，負(fù)反饋到所述各條幸存路徑的輸入端，與{zk}的輸入值進(jìn)行加減運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟c將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量包括以下步驟輸入的{zk}分別與所述反饋分量fback相減，得到每條所述幸存路徑對(duì)應(yīng)的輸入值，在計(jì)算路徑度量時(shí)，所述維特比檢測(cè)器中候選信號(hào)序列{a′k}與實(shí)際的{zk}的相似度的度量為PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-fback)2,]]>其中，N為一個(gè)小于L的正整數(shù)，p為把各條幸存路徑的度量進(jìn)行比較，在選出度量最小的幸存路徑的時(shí)刻，k≤p-5L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟c將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量還包括以下步驟將Pmp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-Σl=0Na′k-lfl)2]]>的計(jì)算結(jié)果分別輸入到所述維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑中進(jìn)行計(jì)算，不斷更新所述幸存路徑，并不斷從所述各條幸存路徑中生成各自的反饋序列，輸入到所述各條幸存路徑的所述反饋濾波器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，fback為
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，所述維特比檢測(cè)器的狀態(tài)集合和網(wǎng)格圖由所述紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)所采用的調(diào)制編碼和紅光多階光存儲(chǔ)介質(zhì)及讀出系統(tǒng)的符號(hào)響應(yīng)函數(shù)決定。
10.一種用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其中，所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置的道間距大于等于0.52微米，其特征在于，包括時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，用于從來(lái)自所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào){rt}中恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)，并以所述時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)對(duì){rt}進(jìn)行采樣，得到采樣序列{rk}；前饋濾波器，用于對(duì){rk}進(jìn)行前饋濾波，得到目標(biāo)信號(hào)序列{zk}；以及維特比檢測(cè)器，用于將{zk}分別輸入維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑得到各自的路徑度量，篩選其中具有最小路徑度量的幸存路徑作為最終路徑輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)利用下式進(jìn)行恢復(fù)和采樣，以得到{rk}rk=Σl=-∞∞ak-lfl+nk,]]>其中，{ak}為記錄在所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置上的數(shù)據(jù)序列，k為序號(hào)，{fl}為信道的符號(hào)響應(yīng)序列，{nk}為高斯噪聲序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述前饋濾波器的輸出值為zk=Σl=0Lak-lfl+n′k,]]>其中，l＝0，1，2，…，L，共L+1個(gè)有用信號(hào)，{n′k}為高斯白噪聲序列。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述各條幸存路徑包括反饋濾波器，其用于將所述各條幸存路徑的所述路徑度量計(jì)算得到反饋分量，負(fù)反饋到所述各條幸存路徑的輸入端，與{zk}的輸入值進(jìn)行加減運(yùn)算。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述維特比檢測(cè)器用于把輸入的{zk}分別與所述反饋分量fback相減，得到每條所述幸存路徑對(duì)應(yīng)的輸入值，在計(jì)算路徑度量時(shí)，所述維特比檢測(cè)器中候選信號(hào)序列{a′k}與實(shí)際的{zk}的相似度的度量為PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lfl-fback)2,]]>其中，N為一個(gè)小于L的正整數(shù)，p為把各條幸存路徑的度量進(jìn)行比較，在選出度量最小的幸存路徑的時(shí)刻，k≤p-5L。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述維特比檢測(cè)器還用于將PMp=Σk=1p(zk-Σl=N+1La′k-lf1Σl=0Na′k-1f1)2]]>的計(jì)算結(jié)果分別輸入到所述維特比檢測(cè)器中的各條幸存路徑中進(jìn)行計(jì)算，不斷更新所述幸存路徑，并不斷從所述各條幸存路徑中生成各自的反饋序列，輸入到所述各條幸存路徑的所述反饋濾波器中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，fback為
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的讀出信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述前饋濾波器和所述反饋濾波器都是線性濾波器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào)檢測(cè)方法，其中，所述紅光多階光存儲(chǔ)裝置的道間距大于等于0.52微米，本方法包括以下步驟步驟a，從來(lái)自紅光多階光存儲(chǔ)裝置的讀出信號(hào){r
文檔編號(hào)G11B20/18GK1975872SQ20061015634
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者劉建民, 王豪, 吳大林, 劉建立 申請(qǐng)人:北京保利星數(shù)據(jù)光盤(pán)有限公司