專利名稱：一種讀取磁盤信息的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤存儲系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種讀取磁盤信息的方法及裝置。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)以來，人們對存儲容量的需求急劇增加，對磁盤面密度的要求也隨之大幅提高，由此帶來了嚴(yán)重的碼間干擾，導(dǎo)致了較高的誤碼率，降低了磁記錄系統(tǒng)的性能。磁盤存儲系統(tǒng)首要是保證數(shù)據(jù)的可靠性后才去追求高存儲容量與快速存取，以及價格便宜和使用簡易等方面。目前，磁記錄中常采用PRML(部分反應(yīng)最大相似，Partial Response Maximum Likelihood)技術(shù)對信道進(jìn)行檢測以消除碼間干擾，它的實(shí)質(zhì)是將均衡器輸出的具有較短ISianter symbol Interference，碼間干擾)的PR(部分反應(yīng)，Partial Response)信號送入維特比(Viterbi)檢測器，且從維特比檢測器輸出的硬判決信息能直接饋入到硬判決RS(Reed-Solomon)碼譯碼器以構(gòu)成級聯(lián)系統(tǒng)，此種方式應(yīng)用于當(dāng)前的磁盤存儲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中。將I3R信道作為系統(tǒng)內(nèi)碼，RS碼作為外碼是目前商業(yè)磁盤中通常采用的提高系統(tǒng)性能的方式。但這種裝置糾錯能力不強(qiáng)，在未來高密度磁盤中已經(jīng)越來越不適用。綜上，在現(xiàn)今信息時代，呈爆炸式增長的數(shù)據(jù)量使得對磁盤存儲系統(tǒng)的容量需求越來越大。在相同的盤片尺寸下，更大的容量就對應(yīng)著更高的存儲密度，由此帶來的嚴(yán)重碼間干擾降低了系統(tǒng)性能。RS碼作為現(xiàn)有磁盤存儲系統(tǒng)中糾錯碼的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)漸漸不能適應(yīng)未來磁盤存儲系統(tǒng)對糾錯碼更高編碼增益的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種讀取磁盤信息的方法及裝置，適應(yīng)磁盤的高存儲密度并滿足低誤碼率的要求。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，所述讀取磁盤信息的方法，包括步驟一、在讀取磁盤上的信息時，對讀取的信息進(jìn)行RS頻域編碼；步驟二、對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行ra信道編碼；步驟三、采用BCJlUBahl-Cocke-Je-linek-feiviv)算法對經(jīng)過I3R信號編碼后的信息進(jìn)行預(yù)譯碼；步驟四、采用代數(shù)軟判決算法對經(jīng)過預(yù)譯碼后的信息進(jìn)行譯碼得到正確的信息。進(jìn)一步的，所述步驟一具體包括在近世代數(shù)中的伽羅華域上，基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出碼字多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)，所述各項(xiàng)系數(shù)即為經(jīng)過RS頻域編碼后的信息。進(jìn)一步的，所述步驟二還包括對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行I^R信道編碼后再經(jīng)過AGWN(additive white Gaussian noise，加性高斯白噪聲)信道處理。進(jìn)一步的，所述步驟三具體包括基于ra信道抽象成的網(wǎng)格圖，由BCJR算法確定出輸入的經(jīng)過ra信號編碼后的信息沿冊信道網(wǎng)格圖的最優(yōu)路徑；根據(jù)所述最優(yōu)路徑中每一時刻的信道輸出序列值的最大似然輸出概率計(jì)算出最大似然輸出值，最大似然輸出值即為預(yù)譯碼后的信息。進(jìn)一步的，所述步驟四具體包括將預(yù)譯碼后的信息排列成可靠性矩陣；通過重度矩陣算法將可靠性矩陣轉(zhuǎn)換為重度矩陣；根據(jù)重度矩陣的信息經(jīng)過多項(xiàng)式插值算法得到第一多項(xiàng)式；在第一多項(xiàng)式的基礎(chǔ)上通過因式分解算法得到信息多項(xiàng)式；將基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出的碼字信息經(jīng)過后驗(yàn)概率方法處理后得到正確的信息。本發(fā)明還提供一種讀取磁盤信息的裝置，包括RS編碼模塊，用于在讀取磁盤上的信息時，對讀取的信息進(jìn)行RS頻域編碼；PR編碼模塊，用于對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行I3R信道編碼；預(yù)譯碼模塊，用于采用BCJR算法對經(jīng)過冊信號編碼后的信息進(jìn)行預(yù)譯碼；RS譯碼模塊，用于采用代數(shù)軟判決算法對經(jīng)過預(yù)譯碼后的信息進(jìn)行譯碼得到正確的信息。進(jìn)一步的，所述RS編碼模塊，具體用于在近世代數(shù)中的伽羅華域上，基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出碼字多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)，所述各項(xiàng)系數(shù)即為經(jīng)過RS頻域編碼后的信息。進(jìn)一步的，所述ra編碼模塊，還用于對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行ra信道編碼后再經(jīng)過AGWN信道處理。進(jìn)一步的，所述預(yù)譯碼模塊，具體包括路徑確定模塊，用于基于ra信道抽象成的網(wǎng)格圖，由BCJR算法確定出輸入的經(jīng)過 ra信號編碼后的信息沿ra信道網(wǎng)格圖的最優(yōu)路徑；譯碼輸出模塊，用于根據(jù)所述最優(yōu)路徑中每一時刻的信道輸出序列值的最大似然輸出概率計(jì)算出最大似然輸出值，最大似然輸出值即為預(yù)譯碼后的信息。進(jìn)一步的，所述RS譯碼模塊，具體包括可靠性矩陣獲取模塊，用于將預(yù)譯碼后的信息排列成可靠性矩陣；矩陣轉(zhuǎn)換模塊，用于通過重度矩陣算法將可靠性矩陣轉(zhuǎn)換為重度矩陣；插值計(jì)算模塊，用于根據(jù)重度矩陣的信息經(jīng)過多項(xiàng)式插值算法得到第一多項(xiàng)式；因式分解模塊，用于在第一多項(xiàng)式的基礎(chǔ)上通過因式分解算法得到信息多項(xiàng)式；RS譯碼選擇輸出模塊，用于將基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出的碼字信息經(jīng)過后驗(yàn)概率方法處理后得到正確的信息。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所述讀取磁盤信息的方法及裝置，預(yù)譯碼模塊采用具有軟信息輸出的BCJR 算法來獲得RS譯碼模塊所需要的輸入信息，使用代數(shù)軟判決方式進(jìn)行RS譯碼，比現(xiàn)有磁盤采用的RS硬判決譯碼具有更優(yōu)的性能糾錯能力，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，從而提高磁盤的存儲密度，節(jié)省了改造現(xiàn)有磁盤的費(fèi)用。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中讀取磁盤信息的方法流程圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例中計(jì)算前向狀態(tài)度量的過程的示意圖；圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例中計(jì)算后向狀態(tài)度量的過程的示意圖；圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例中讀取磁盤信息的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明如后。本發(fā)明第一實(shí)施例，一種讀取磁盤信息的方法，如圖1所示，包括以下具體步驟步驟SlOl，在讀取磁盤上的信息時，對讀取的信息進(jìn)行RS頻域編碼；具體的，在近世代數(shù)中的伽羅華域上，基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出碼字多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)，所述各項(xiàng)系數(shù)即為經(jīng)過RS頻域編碼后的信息。在伽羅華域GF(q)上，q為伽羅華域的數(shù)值范圍，若Hic^m1.....Hik^1是信息元，則信
息多項(xiàng)式為f (x) = mo+miX+L+m^iX^1(1)碼字多項(xiàng)式為c (χ) = f (1) +f ( α ) χ+L+f ( α d) x'^+f ( α ^2) χ"= Co+Cix+L+C^gx^+C^x'1-2(2)下面以伽羅華域GF⑶上的碼長為7、維數(shù)為3的RS(7，3)碼為例來說明使用頻域編碼的步驟。設(shè)讀取的磁盤信息為{m0，ml，m2} = {101}，根據(jù)公式⑴可知具體的信息多項(xiàng)式為f(x) = 1+x2，然后根據(jù)公式⑵可知碼字多項(xiàng)式系數(shù)為f⑴=0，f(a) = α6， f(a2) = a5,f(a3) = a2,f(a4) = a3,f(a5) = a,f(a6) = a 40 再把這些系數(shù)代入公式(2)得到具體的碼字多項(xiàng)式為c (X) = 0+ α 6χ+ α 5χ2+ α 2χ3+ α 3χ4+ α χ5+ α 4χ6該頻域編碼的碼字為{0, α6, α5, α2, α3, α , α4} ο步驟S102，對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行I3R信道編碼。本步驟模擬了信息在傳輸過程中所遇到的碼間干擾，即碼間干擾的疊加。由于I3R信道編碼的過程是本領(lǐng)域公知的技術(shù)，故此處不詳述。優(yōu)選的，對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行ra信道編碼后再經(jīng)過 AGffN信道處理，目的是更加真實(shí)的模擬信道傳輸環(huán)境中的高斯白噪聲對信號的影響。步驟S103，采用BCJR(Bahl-Cocke-Je-1 inek-feiviν)算法對經(jīng)過I3R信號編碼后的信息進(jìn)行預(yù)譯碼。具體的，步驟S103包括Al，基于ra信道抽象成的網(wǎng)格圖，由BCJR算法確定出輸入的經(jīng)過ra信號編碼后的信息沿I3R信道網(wǎng)格圖的最優(yōu)路徑。這是BCJR算法的核心。BCJR算法適用于任何線性分組碼或卷積碼譯碼，相比于維特比算法其計(jì)算復(fù)雜度較大，因此在信息位等概的情況下更傾向于采用維特比算法。反之，當(dāng)信息位不是等概時， 采用BCJR算法進(jìn)行譯碼能實(shí)現(xiàn)更好的性能，而實(shí)際中從磁盤讀取的信息基本上都是信息位不等概的?；贐CJR算法沿著ra信道的網(wǎng)格圖走向計(jì)算最大似然概率P ( = 士 11 Y)，其中Y= (yi; y2,..., Yn)是受碼間干擾后的信道輸出序列值，即經(jīng)過ra信號編碼后的信息，η表示時刻變量。最大似然概率Pbn= 士1|Υ)也表示某個序列值y在η時刻取到+1或者-1 的概率。網(wǎng)格圖中每個時刻有多個狀態(tài)，用下腳標(biāo)的不同加以區(qū)分，比如一個時刻的其中兩個狀態(tài)為Si和~。若當(dāng)前狀態(tài)用s表示，則上一個狀態(tài)用s'表示，若當(dāng)前狀態(tài)為s'，則下一狀態(tài)為s，也就是說，s'總為s在時間上的前一個狀態(tài)。
從s'到s的狀態(tài)，接收到的輸入值知只有士 1，采用式(2)得
權(quán)利要求
1.一種讀取磁盤信息的方法，其特征在于，包括步驟一、在讀取磁盤上的信息時，對讀取的信息進(jìn)行RS頻域編碼；步驟二、對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行ra信道編碼；步驟三、采用BCJR算法對經(jīng)過ra信號編碼后的信息進(jìn)行預(yù)譯碼；步驟四、采用代數(shù)軟判決算法對經(jīng)過預(yù)譯碼后的信息進(jìn)行譯碼得到正確的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀取磁盤信息的方法，其特征在于，所述步驟一具體包括 在近世代數(shù)中的伽羅華域上，基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出碼字多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)，所述各項(xiàng)系數(shù)即為經(jīng)過RS頻域編碼后的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀取磁盤信息的方法，其特征在于，所述步驟二還包括對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行I3R信道編碼后再經(jīng)過加性高斯白噪聲AGWN信道處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀取磁盤信息的方法，其特征在于，所述步驟三具體包括 基于I3R信道抽象成的網(wǎng)格圖，由BCJR算法確定出輸入的經(jīng)過ra信號編碼后的信息沿I3R信道網(wǎng)格圖的最優(yōu)路徑；根據(jù)所述最優(yōu)路徑中每一時刻的信道輸出序列值的最大似然輸出概率計(jì)算出最大似然輸出值，最大似然輸出值即為預(yù)譯碼后的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的讀取磁盤信息的方法，其特征在于，所述步驟四具體包括將預(yù)譯碼后的信息排列成可靠性矩陣；通過重度矩陣算法將可靠性矩陣轉(zhuǎn)換為重度矩陣；根據(jù)重度矩陣的信息經(jīng)過多項(xiàng)式插值算法得到第一多項(xiàng)式；在第一多項(xiàng)式的基礎(chǔ)上通過因式分解算法得到信息多項(xiàng)式；將基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出的碼字信息經(jīng)過后驗(yàn)概率方法處理后得到正確的信息。
6.一種讀取磁盤信息的裝置，其特征在于，包括RS編碼模塊，用于在讀取磁盤上的信息時，對讀取的信息進(jìn)行RS頻域編碼； PR編碼模塊，用于對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行I3R信道編碼； 預(yù)譯碼模塊，用于采用BCJR算法對經(jīng)過PR信號編碼后的信息進(jìn)行預(yù)譯碼； RS譯碼模塊，用于采用代數(shù)軟判決算法對經(jīng)過預(yù)譯碼后的信息進(jìn)行譯碼得到正確的信肩、ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀取磁盤信息的裝置，其特征在于，所述RS編碼模塊，具體用于在近世代數(shù)中的伽羅華域上，基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出碼字多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)，所述各項(xiàng)系數(shù)即為經(jīng)過RS頻域編碼后的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀取磁盤信息的裝置，其特征在于，所述ra編碼模塊，還用于對經(jīng)過RS頻域編碼后的信息進(jìn)行PR信道編碼后再經(jīng)過AGWN信道處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀取磁盤信息的裝置，其特征在于，所述預(yù)譯碼模塊，具體包括路徑確定模塊，用于基于I3R信道抽象成的網(wǎng)格圖，由BCJR算法確定出輸入的經(jīng)過ra 信號編碼后的信息沿I3R信道網(wǎng)格圖的最優(yōu)路徑；譯碼輸出模塊，用于根據(jù)所述最優(yōu)路徑中每一時刻的信道輸出序列值的最大似然輸出概率計(jì)算出最大似然輸出值，最大似然輸出值即為預(yù)譯碼后的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的讀取磁盤信息的裝置，其特征在于，所述RS譯碼模塊，具體包括可靠性矩陣獲取模塊，用于將預(yù)譯碼后的信息排列成可靠性矩陣； 矩陣轉(zhuǎn)換模塊，用于通過重度矩陣算法將可靠性矩陣轉(zhuǎn)換為重度矩陣； 插值計(jì)算模塊，用于根據(jù)重度矩陣的信息經(jīng)過多項(xiàng)式插值算法得到第一多項(xiàng)式； 因式分解模塊，用于在第一多項(xiàng)式的基礎(chǔ)上通過因式分解算法得到信息多項(xiàng)式； RS譯碼選擇輸出模塊，用于將基于信息多項(xiàng)式計(jì)算出的碼字信息經(jīng)過后驗(yàn)概率方法處理后得到正確的信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種讀取磁盤信息的方法及裝置，該方法包括在讀取磁盤上的信息時，對讀取的信息進(jìn)行頻域RS編碼；對經(jīng)過頻域RS編碼后的信息進(jìn)行PR信道編碼；采用BCJR算法對經(jīng)過PR信號編碼后的信息進(jìn)行預(yù)譯碼；采用代數(shù)軟判決算法對經(jīng)過預(yù)譯碼后的信息進(jìn)行譯碼得到正確的信息。本發(fā)明的預(yù)譯碼模塊采用具有軟信息輸出的BCJR算法來獲得RS譯碼模塊所需要的輸入信息，使用代數(shù)軟判決方式進(jìn)行RS譯碼，比現(xiàn)有磁盤采用的RS硬判決譯碼具有更優(yōu)的性能糾錯能力，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，從而提高磁盤的存儲密度，節(jié)省了改造現(xiàn)有磁盤的費(fèi)用。
文檔編號G11B20/18GK102436834SQ20111035852
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者陶榮能 申請人:中興通訊股份有限公司