專利名稱：變參數(shù)自適應(yīng)prml數(shù)據(jù)接收器及其數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高密度光存儲，尤其是一種用于高密度光盤存儲系統(tǒng)的基于自由時(shí)鐘采樣的變參數(shù)自適應(yīng)局部響應(yīng)最大似然(Partial-Response and Maximum-Likelihood，簡稱PRML)數(shù)據(jù)接收器及其數(shù)據(jù)處理方法，以下簡稱為變參數(shù)自適應(yīng)PRML數(shù)據(jù)接收器及其數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術(shù)：
光存儲技術(shù)的發(fā)展歷史相對較短，最早的光盤是在二十世紀(jì)七十年代初期出現(xiàn)的激光唱片(CD)。在光存儲領(lǐng)域人們一直沿著大容量存儲的道路前進(jìn)，現(xiàn)在一張單面單層的藍(lán)光光盤可以存儲超過25G字節(jié)的數(shù)據(jù)。在光盤系統(tǒng)中，根據(jù)Bergmans提出的線性系統(tǒng)模型，光頭的聚焦光斑的光強(qiáng)函數(shù)可以近似為系統(tǒng)的沖激響應(yīng)，因此可以用高斯函數(shù)來描述光盤系統(tǒng)的沖激響應(yīng)。光盤的讀出信號為沖激函數(shù)與數(shù)據(jù)序列的卷積，也即所有反射光強(qiáng)之和，是相鄰幾個(gè)記錄符反射光強(qiáng)的疊加。存儲介質(zhì)的容量增加時(shí)，信息存儲密度的也相應(yīng)提升，這樣數(shù)據(jù)在讀出時(shí)會產(chǎn)生更大的碼間干擾，增大碼元判決的出錯(cuò)概率，對數(shù)據(jù)的傳輸速率也有了更高的要求。傳統(tǒng)的光存儲數(shù)據(jù)讀出系統(tǒng)采用固定參數(shù)的信號調(diào)理技術(shù)進(jìn)行信號調(diào)理，在數(shù)據(jù)二值化時(shí)則采用傳統(tǒng)的峰值檢測技術(shù)，并且相關(guān)功能模塊主要采用模擬方法實(shí)現(xiàn)。這樣的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)雖然可以很好的應(yīng)用于低密度光存儲，但不能滿足高密度光存儲數(shù)據(jù)傳輸速率高、信息存儲密度大的要求，需要設(shè)計(jì)一種適用于高密度光存儲的數(shù)據(jù)讀出系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種用于高密度光盤存儲系統(tǒng)的基于自由時(shí)鐘采樣的變參數(shù)自適應(yīng)局部響應(yīng)最大似然(Partial-Response and Maximum-Likelihood，簡稱PRML)數(shù)據(jù)接收器及其數(shù)據(jù)處理方法，以下簡稱為變參數(shù)自適應(yīng)PRML數(shù)據(jù)接收器及其數(shù)據(jù)處理方法，以提高數(shù)據(jù)的處理速度，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 降低高密度存儲數(shù)據(jù)讀出時(shí)的誤碼率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種用于高密度光盤存儲系統(tǒng)的基于自由時(shí)鐘采樣的變參數(shù)自適應(yīng)PRML數(shù)據(jù)接收器，其特點(diǎn)在于該數(shù)據(jù)接收器由自由時(shí)鐘采樣模塊、變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊、時(shí)鐘恢復(fù)模塊、自適應(yīng)最大似然譯碼模塊和目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊構(gòu)成，上述各模塊的連接關(guān)系如下所述的自由時(shí)鐘采樣模塊的輸出端接所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的第一輸入端，所述的變參數(shù)自適應(yīng)調(diào)理模塊的輸出端接所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊的第一輸入端，該時(shí)鐘恢復(fù)模塊的輸出端分別接所述的自適應(yīng)最大似然譯碼模塊的輸入端和所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊第二輸入端，所述的自適應(yīng)最大似然譯碼模塊的輸出端還分別接所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊的第二輸入端和變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊第四輸入端，所述的目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊的輸出端分別接所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的第三輸入端和所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊的第三輸入端。所述的自由時(shí)鐘采樣模塊由時(shí)鐘生成模塊和采樣模塊組成，所述的時(shí)鐘生成模塊的輸出端連接到所述的采樣模塊的第二輸入端，該采樣模塊的第一輸入端即為自由時(shí)鐘采樣模塊的輸入端，該采樣模塊的輸出端即為自由時(shí)鐘采樣模塊的輸出端。所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊由期望輸出生成運(yùn)模塊、誤差產(chǎn)生模塊、增量運(yùn)算模塊、參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊、信號調(diào)理向量生成模塊、零階保持模塊和數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成，其連接關(guān)系如下所述的期望輸出生成模塊的兩個(gè)輸入端即為本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的第三、第四輸入端，期望輸出生成模塊的輸出端分別接所述的誤差產(chǎn)生模塊第一輸入端、所述的增量產(chǎn)生模塊第一輸入端和所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊第一輸入端，所述的誤差產(chǎn)生模塊的第二輸入端即為本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的第二輸入端，該誤差產(chǎn)生模塊的輸出端分別連接所述的增量產(chǎn)生模塊的第二輸入端和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊的第二輸入端，所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊的輸出端接所述的增量運(yùn)算模塊第三輸入端，所述的增量運(yùn)算模塊的輸出端接所述的信號調(diào)理向量生成模塊，該信號調(diào)理向量生成模塊的輸出端接所述的零階保持模塊的輸入端，該零階保持模塊的輸出端接所述的數(shù)據(jù)處理模塊的第二輸入端，該數(shù)據(jù)處理模塊的第一輸入端即本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的第一輸入端，該數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端即為本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的輸出端。所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊由數(shù)字插值模塊、誤差產(chǎn)生模塊、時(shí)域誤差檢測模塊、環(huán)路濾波模塊，數(shù)控振蕩模塊和期望輸出生成模塊構(gòu)成，各模塊連接關(guān)系如下所述的期望輸出生成模塊的兩個(gè)輸入端分別為本時(shí)鐘恢復(fù)模塊的第二、第三輸入端，該期望輸出生成模塊的輸出端接所述的誤差檢測模塊的第二輸入端，所述的數(shù)值插值模塊第一輸入端即為本時(shí)鐘恢復(fù)模塊的輸入端，該數(shù)值插值模塊的輸出端即為為本時(shí)鐘恢復(fù)模塊的輸出端，該數(shù)值插值模塊的輸出端還接所述的誤差產(chǎn)生模塊的第一輸入端，該誤差檢測模塊的輸出端接到所述的時(shí)域誤差檢測模塊，該時(shí)域誤差檢測模塊的輸出端接到所述的環(huán)路濾波模塊，該環(huán)路濾波模塊的輸出端接所述的數(shù)控振蕩模塊，該數(shù)控振蕩模塊的第一輸出端和第二輸出端連接所述的數(shù)字插值模塊的第二、第三輸入端。所述的自適應(yīng)最大似然譯碼模塊由第二目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊、分支度量計(jì)算模塊、 最優(yōu)分支選擇模塊和最優(yōu)路徑管理模塊組成，其連接關(guān)系如下所述的第二目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊的輸出端接所述的分支度量計(jì)算模塊的第二輸入端，該分支度量計(jì)算模塊的第一輸入端即為本自適應(yīng)最大似然譯碼模塊的輸入端，該分支度量計(jì)算模塊的輸出端接所述的最優(yōu)分支選擇模塊，該最優(yōu)分支選擇模塊的輸出端接所述的最優(yōu)路徑管理模塊，該最優(yōu)路徑管理模塊的輸出端即為本自適應(yīng)最大似然譯碼模塊的輸出端。一種基于自由時(shí)鐘采樣的變參數(shù)自適應(yīng)PRML數(shù)據(jù)接收器的數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括以下步驟1)、所述的目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊選擇相應(yīng)的目標(biāo)響應(yīng)P輸入所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊和時(shí)鐘恢復(fù)模塊；2)、所述的自由時(shí)鐘采樣模塊根據(jù)自由時(shí)鐘提供的采樣頻率fs對輸入的信號頻率為f的模擬傳輸信號r (t)進(jìn)行自由時(shí)鐘采樣形成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)r (η)，向所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊輸出，其中fs = (1 2)f ；3)、所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊對輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)r(η)進(jìn)行信號調(diào)理，輸出調(diào)理后的信號Χ (η)，包括下列步驟①由所述的期望輸出生成模塊將所述的目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊輸入的目標(biāo)響應(yīng)P和自適應(yīng)最大似然譯碼模塊輸入的a(k)進(jìn)行卷積運(yùn)算辨幻=P (幻，產(chǎn)生目標(biāo)響應(yīng)輸出 d(k)，將該目標(biāo)響應(yīng)輸出d(k)分別輸入所述的誤差產(chǎn)生模塊、所述的增量產(chǎn)生模塊和所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊；②所述的誤差產(chǎn)生模塊對所輸入的目標(biāo)響應(yīng)輸出d(k)和所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊的輸出信號y(k)計(jì)算響應(yīng)誤差e(k)，e(k) =d(k)_y(k)，分別輸入所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊和所述的增量產(chǎn)生模塊；③所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊根據(jù)輸入的d(k)和e(k)及步長調(diào)理參量α和β按下列公式計(jì)算出調(diào)整步長μ并輸入所述的信號調(diào)理生成模塊，μ = β · α - tan(a · e (k) · d(k_i) |)，0 彡 i < N，其中 N 為調(diào)理向量階數(shù)；④所述的增量運(yùn)算模塊根據(jù)輸入的調(diào)整步長μ、d(k)和e(k)計(jì)算出信號調(diào)理向量增量 Δ (k), Δ (k，i) = μ · e(k) · d(k_i)，0 ^ i < N ；⑤所述的信號調(diào)理生成模塊利用所述的Δ (k)經(jīng)運(yùn)算得到下一時(shí)刻的信號調(diào)理向量 W(k+1)，w(k+l，i) = w(k, ) + Δ (k，i)，0 彡 i < N ；⑥所述的W(k+1)經(jīng)所述的零階保持模塊得到信號調(diào)理向量W(n+1)；⑦最后數(shù)據(jù)處理模塊利用所述的信號調(diào)理向量W(n+1)對所述的自由時(shí)鐘采樣模
N-I
塊輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)r (η)進(jìn)行調(diào)理，獲得調(diào)理后的信號
權(quán)利要求
1.一種用于高密度光盤存儲系統(tǒng)的基于自由時(shí)鐘采樣的變參數(shù)自適應(yīng)PRML數(shù)據(jù)接收器，其特征在于該數(shù)據(jù)接收器由自由時(shí)鐘采樣模塊(1)、變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊O)、 時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)、自適應(yīng)最大似然譯碼模塊(4)和目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊( 構(gòu)成，上述各模塊的連接關(guān)系如下所述的自由時(shí)鐘采樣模塊(1)的輸出端接所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊( 的第一輸入端，所述的變參數(shù)自適應(yīng)調(diào)理模塊⑵的輸出端接所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊⑶的第一輸入端，該時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)的輸出端分別接所述的自適應(yīng)最大似然譯碼模塊⑷的輸入端和所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊( 第二輸入端，所述的自適應(yīng)最大似然譯碼模塊 (4)的輸出端還分別接所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)的第二輸入端和變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊(2)第四輸入端，所述的目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊(5)的輸出端分別接所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊O)的第三輸入端和所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)的第三輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)接收器，其特征在于所述的自由時(shí)鐘采樣模塊(1)由時(shí)鐘生成模塊(1-1)和采樣模塊(1-2)組成，所述的時(shí)鐘生成模塊(1-1)的輸出端連接到所述的采樣模塊(1-2)的第二輸入端，該采樣模塊(1- 的第一輸入端即為自由時(shí)鐘采樣模塊⑴的輸入端，該采樣模塊(1-2)的輸出端即為自由時(shí)鐘采樣模塊⑴的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)接收器，其特征在于所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊 (2)由期望輸出生成運(yùn)模塊0-1)、誤差產(chǎn)生模塊0-2)、增量運(yùn)算模塊0-3)、參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊(2-4)、信號調(diào)理向量生成模塊(2- 、零階保持模塊(2-6)和數(shù)據(jù)處理模塊(2-7) 構(gòu)成，其連接關(guān)系如下所述的期望輸出生成模塊的兩個(gè)輸入端即為本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊(2) 的第三、第四輸入端，期望輸出生成模塊的輸出端分別接所述的誤差產(chǎn)生模塊(2-2) 第一輸入端、所述的增量產(chǎn)生模塊(2- 第一輸入端和所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊(2-4) 第一輸入端，所述的誤差產(chǎn)生模塊0-2)的第二輸入端即為本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊 (2)的第二輸入端，該誤差產(chǎn)生模塊0-2)的輸出端分別連接所述的增量產(chǎn)生模塊(2-3) 的第二輸入端和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊0-4)的第二輸入端，所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模塊 (2-4)的輸出端接所述的增量運(yùn)算模塊(2- 第三輸入端，所述的增量運(yùn)算模塊(2- 的輸出端接所述的信號調(diào)理向量生成模塊0-5)，該信號調(diào)理向量生成模塊0-5)的輸出端接所述的零階保持模塊0-6)的輸入端，該零階保持模塊0-6)的輸出端接所述的數(shù)據(jù)處理模塊0-7)的第二輸入端，該數(shù)據(jù)處理模塊0-7)的第一輸入端即本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的第一輸入端，該數(shù)據(jù)處理模塊0-7)的輸出端即為本變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)接收器，其特征在于所述的時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)由數(shù)字插值模塊(3-1)、誤差產(chǎn)生模塊(3-2)、時(shí)域誤差檢測模塊(3- 、環(huán)路濾波模塊(3-4)，數(shù)控振蕩模塊(3-5)和期望輸出生成模塊(3-6)構(gòu)成，各模塊連接關(guān)系如下所述的期望輸出生成模塊(3-6)的兩個(gè)輸入端分別為本時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)的第二、第三輸入端，該期望輸出生成模塊(3-6)的輸出端接所述的誤差檢測模塊(3-2)的第二輸入端，所述的數(shù)值插值模塊(3-1)第一輸入端即為本時(shí)鐘恢復(fù)模塊C3)的輸入端，該數(shù)值插值模塊(3-1)的輸出端即為為本時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)的輸出端，該數(shù)值插值模塊(3-1)的輸出端還接所述的誤差產(chǎn)生模塊(3-2)的第一輸入端，該誤差檢測模塊(3-2)的輸出端接到所述的時(shí)域誤差檢測模塊(3-3)，該時(shí)域誤差檢測模塊(3-3)的輸出端接到所述的環(huán)路濾波模塊(3-4)，該環(huán)路濾波模塊(3-4)的輸出端接所述的數(shù)控振蕩模塊(3-5)，該數(shù)控振蕩模塊(3- 的第一輸出端和第二輸出端連接所述的數(shù)字插值模塊(3-1)的第二、第三輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)接收器，其特征在于所述的自適應(yīng)最大似然譯碼模塊 (4)由第二目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊(4-1)、分支度量計(jì)算模塊(4- 、最優(yōu)分支選擇模塊(4-3)和最優(yōu)路徑管理模塊(4-4)組成，其連接關(guān)系如下所述的第二目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊(4-1)的輸出端接所述的分支度量計(jì)算模塊(4- 的第二輸入端，該分支度量計(jì)算模塊G-2)的第一輸入端即為本自適應(yīng)最大似然譯碼模塊(4) 的輸入端，該分支度量計(jì)算模塊G-2)的輸出端接所述的最優(yōu)分支選擇模塊G-3)，該最優(yōu)分支選擇模塊G-3)的輸出端接所述的最優(yōu)路徑管理模塊G-4)，該最優(yōu)路徑管理模塊 (4-4)的輸出端即為本自適應(yīng)最大似然譯碼模塊的輸出端。
6.一種基于自由時(shí)鐘采樣的變參數(shù)自適應(yīng)PRML數(shù)據(jù)接收器的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)、所述的目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊(5)選擇相應(yīng)的目標(biāo)響應(yīng)P輸入所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊( 和時(shí)鐘恢復(fù)模塊(3)；2)、所述的自由時(shí)鐘采樣模塊(1)根據(jù)自由時(shí)鐘(1-1)提供的采樣頻率仁對輸入的信號頻率為f的模擬傳輸信號r (t)進(jìn)行自由時(shí)鐘采樣形成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)r (η)，向所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊⑵輸出，其中fs = (1 2)f ；3)、所述的變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊( 對輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)r(n)進(jìn)行信號調(diào)理，輸出調(diào)理后的信號χ (η)，包括下列步驟①由所述的期望輸出生成模塊(2-1)將所述的目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊( 輸入的目標(biāo)響應(yīng) P和自適應(yīng)最大似然譯碼模塊(4)輸入的a(k)進(jìn)行卷積運(yùn)算
全文摘要
一種用于高密度光盤存儲系統(tǒng)的基于自由時(shí)鐘采樣的變參數(shù)自適應(yīng)PRML數(shù)據(jù)接收器及其數(shù)據(jù)處理方法，該數(shù)據(jù)接收器由自由時(shí)鐘采樣模塊、變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理模塊、時(shí)鐘恢復(fù)模塊、自適應(yīng)最大似然譯碼模塊和目標(biāo)響應(yīng)選擇模塊構(gòu)成，本發(fā)明采用了變參數(shù)自適應(yīng)信號調(diào)理技術(shù)、數(shù)字插值時(shí)鐘恢復(fù)技術(shù)和基于PRML原理的最大似然譯碼技術(shù)，能夠滿足高密度存儲數(shù)據(jù)讀出時(shí)的高速數(shù)據(jù)傳輸要求，同時(shí)能較好的消除碼間干擾，降低誤碼率。
文檔編號G11B7/08GK102243880SQ20111006366
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者王景龍, 阮昊 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所