专利名称：不对称数据信道中的位恢复方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对从记录介质中获得的数据流中的损坏和缺陷进行补偿的方法和装置。
背景技术：
对于当前的光记录介质，使用了持续长度有限的代码。例如，数字式通用盘(DVD)具有信道调制的特征，这确保了已恢复数据流的多个1或多个0的持续长度的极限基本上在3和11之间。对同步模式(pattern)进行调制，以获得14的持续长度。因此，这些模式能够容易地区别于其它数据。
最近，基于蓝色激光镜片(optic)的高密度光记录介质估计将使用范围在连续1或0为2到8的更短的持续长度。这种记录介质的一个示例就是所谓的兰色射线盘(BD)。不幸的是，如图1所示，相应光信道的调制传输函数(MTF)导致了典型的2T持续长度的振幅，这是小于最长持续长度振幅的-26dB。因此，需要附加信号处理来保证可接受的位误差率(BER)。
在用于光记录介质和硬盘的本中请中，在解调处理之前，先在读信道中使用部分响应最大似然检测器(PRML、维特比译码器)，以便应付较高的码间干扰(ISI)和获得改善的噪音裕度。图2描绘了现有技术读信道的状态。由于光记录数据模式的调制，某些限制被应用于这种信号的处理。例如，具有短持续长度的信号模式处于信道通带的边缘，并且呈现出减小的信号幅值。因此，它们对位误检测来说是有弱点的。另外，由于滤波器波动(ripple)和跃迁噪音，因此实际上可通过简单限幅来检测的更长持续长度可能无法使用最大持续长度译码器来检测。与位信息检测相关的另一个问题是信号不对称性，它妨碍了数据限幅的处理。这种不对称性对位检测的质量有很强的影响，特别是对于最短的持续长度。
发明内容
因此本发明的一个目的是建议一种克服了上述问题的不对称数据信道中的位恢复方法，还建议了一种用于使用这种方法从/向记录介质读/写的装置。虽然本发明在下面的描述是借助于光记录介质进行的，但是它也同样适用于发生信号不对称性的其它类型的记录介质。
根据本发明，一种不对称数据信道中的位恢复方法，借此由解调器来对数据进行解调，其特征在于，所述方法包括以下步骤-在解调之前检测持续长度破坏，以及-在解调之前校正检测出的持续长度破坏。
在解调之前检测持续长度破坏提高了读信道系统的性能。
最好是所述方法还包括如下步骤监视持续长度破坏的比率和/或趋势，以获得信号质量指示。所述信号质量指示能够用作为读信道数据流的信号质量的测量。
最好是所述信号质量指示被用于补偿信号畸变或用来改变播放策略。例如，可以降低数据接收系统的播放速度以获得更加可靠的读信号，或者如果信号质量足够高的话就提高该速度。
最好所述方法还包括如下步骤扩展接近信号过零点的信号数据。在这种方式下，可以确保更加可靠的信号限幅。
有利的是，所述方法还包括在该信号质量的基础上决定是否检测和校正所述持续长度破坏的步骤。如果信号质量足够高的话，则不必进行校正。只有当信号质量低于某一阈值时，才必须校正所述信号。通过限制对低质量信号的校正，可以保证在足够信号质量的情况下不会不必要地降低数据再现比率。
最好是用于在不对称信道中恢复数据、借此由解调器对数据进行解调的位恢复装置包括一个用于执行本发明方法的装置。
此外，根据本发明的方法或装置最好被用在用于从/向记录介质读/写的装置中以便在不对称信道中执行位恢复。
为了更透彻地理解本发明，参照附图、在下列说明书中具体说明了示范性实施例。当然，本发明并不限于这个示范性实施例，在不脱离本发明范围的情况下，所具体说明的特征还可以方便地加以组合和/或修改。
图1示出了用于高密度光记录介质的示范性调制传输函数；图2示出了根据现有技术的读信道；图3示意性地示出了根据本发明用于位恢复的电路；图4示意性地描绘了在信号再采样期间相位漂移的两种情况；图5示出了与时钟相位相关的过零点采样的相关性；图6示出了用于处理不同再采样情况的状态机；图7示出了持续长度计数的示例；图8示出了检测到的可能的最小持续长度破坏；和图9示出了输入采样值与再滤波后的维特比输出采样值之间的比较。
具体实施例方式
在图2中，示出了根据现有技术的示范性读信道1。所述读信道1执行时钟恢复和位恢复处理。将从记录介质中获得的信道数据HF输入到模/数转换器2中(ADC)。在由第一均衡器3(EQ1)进行了均衡化步骤之后，数字化数据流被馈送到PLL块4中，该PLL块将对时钟进行恢复。由于在这一级通常都使用全数字PLL(ADPLL)，因此已恢复的时钟信号基本上是用于在硬件设计中使用的系统时钟的时钟使能信号。
在具有时钟基准的采用速率转换器5(SRC)中再采样数字化数据流。接下来，在自适应均衡器6(EQ2)中对该数字化数据流进行滤波并将其传输到部分响应最大似然检测器7(PRML-D、亦称维特比译码器)。通过使用众所周知的最小均方算法8计算均衡器输出到维特比译码器输出的距离更新均衡器6的系数。为了使表示位的数据流的维特比译码器7的输出与仍然由包含量化HF电平(level)的均衡器输出相匹配，使用了所谓的目标滤波器9(TF)。这个滤波器9主要是将维特比译码器6所执行的译码反相，它被设计成能遵循规定的目标多项式。该目标多项式，亦即目标滤波器9近似于它正在其上工作的信道的调制传输函数。因此，不同的信道(比如像DVD和BD)需要不同的模型和目标多项式。
将维特比译码器7的输出作为已恢复位流而传输给解调器10(DEM)，并还传输给校正控制器(ECC，未示出)。由于解调器10需要使数据同步以便查找适当的处理起始位置，所以，第一块就是和实现同步同时在数据流中检测到错误的一个块。因此，通常解调器10支持带有附加误差信息的其它块，例如，所述附加误差信息是用于PLL4的锁定辅助信号或者是用于ECC的擦除信息。
参照图3，下面描述可能的检测持续长度破坏的方式及其如何被用于补偿信号的畸变。首先，对高频信道数据流HF进行采样，由模/数转换器(ADC)2将其数字化，并且利用采样速率转换器5(SRC)对其再采样以使其成为PLL电路(未示出)所提供的信道时钟速率。由第一滤波器11(FIL1)对这个处理后的数据流进行滤波，该第一滤波器被设计成能增加所述短持续长度数据模式，即对于BD而言是2T。随后的限制器12确保靠近信号过零点的信号数据的扩展。通过考虑在限定处理期间发现的阈值来获得补偿信号sl_cmp。所述阈值是作为过零点周围的样值均差来计算的。由于图4所示信号再采样的不充分，可能出现过零点(zero crossing)的两种情况。这些情况在图5中更详细地示出了。
依据情况的类型，必须要计算出连续样值之间的差(情况b)或者还独立样值之间的差(情况a)。另外，由于三个样值可能已经呈现出持续长度破坏，因而依据过零点(例如，过零点之上的x0和x2和过零点之下的x1，或反之亦然)周围的样值分布来顺利地添加另外的补偿偏移量。为了防止或至少使因时钟抖动和/或噪音而造成的这两种情况的误检测最小化，最好考虑噪声裕度。
图6中示出了一个简单的状态机，该状态机检测并处理这两种再采样情况。首先，所述状态机必须知晓下一个将要处理的是哪一种情况。这种知晓是在下一个过零点(例如，x0＞0和x1＜0)出现的同时就发生了。现在根据下列公式来计算补偿因子cmpcmpnew＝cmpold+(const*(x1-x0)cmpold)/abs_value，其中，abs_value等于信号范围，例如，如果输入信号范围是[-1，+1]则abs_value就等于2。举例来说，选择const等于0.5。根据补偿因子cmp来获得补偿信号sl_cmp。
回到图3，现在，所获得的补偿信号sl_cmp被用于补偿所述不对称性。它表示过零点周围的两个相邻采样之间的距离，即限幅电平(slice level)。利用第三滤波器13(FIL3)对几个样值求解补偿信号sl_cmp的平均值，并利用因子k对其进行衰减。然而，当输入信号为已知时，还可以仅仅使用对短持续长度的数据序列的补偿，这是因为它们具有更小的幅值。
正如前面所提到的那样，补偿因子cmp被用作为用于放大过零点周围的输入数据采样的阈值。这是通过与新来采样(IS)的简单比较而实现的。只要新来样值大于或等于补偿值cmp，那么就把这些样值简单地作为输出样值(OS)。否则，就要考虑新来样值的符号来发送该补偿值。整个行为可以概括如下如果abs(IS)＞＝CMPOS＝IS；否则OS＝符号(IS)*CMP；由于实现了与较短持续长度(即较高的频率)相关的主要改进，因此由第二滤波器14(FIL2)对增加后的数据流进行高通滤波。通过将原始数据流添加到这个信号中，获得了一个具有改进高频特性的新信号。由于使用了简单的阈值位检测器15，可以从这个信号数据中检测出数字位。如图7所示，通过对高于和低于过零点的采样计数，第一持续长度计数器16现在可以依据合理的误差比率来恢复持续长度。
在所恢复持续长度的基础上，现在利用第一持续长度破坏检测器17和持续长度补偿器18来检测和校正最小持续长度的破坏。在图8中示出了最小持续长度破坏的例子。所检测到的破坏采样最好被用作用于补偿信号畸变的平均值。为了这个目的，只要出现破坏，就将持续长度补偿信号rl_cmp提供给累加器19。由第四滤波器20(FIL4)来对累加器19的增加值或减少值进行衰减，并添加到再采样的数据流中。
此外，通过测量长持续长度的波动监视信号的质量和噪声电平。如果噪声电平过大，则维特比译码很可能会失败。这是利用第二持续长度计数器21的输出来检测的。在先检测的长持续长度被延迟，并与由目标滤波器9滤波的维特比译码器7的输出进行比较。输入采样和滤波后维特比输出采样之间的平均距离给出了信号质量和位恢复性能的度量。图9示出了在输入信号(空白圆圈)与滤波后维特比译码器输出(填充圆圈)之间距离的例子。
权利要求
1.一种在不对称数据信道中的位恢复方法，借此，利用解调器对数据进行解调，其特征在于，所述方法包括以下步骤-在解调之前检测持续长度破坏，以及-在解调之前校正检测出的持续长度破坏。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括监视持续长度破坏的比率和/或趋向以获得一个信号质量指示的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述信号质量指示用来补偿信号畸变或用来改变重放策略。
4.根据权利要求1到3中任一个所述的方法，还包括扩展靠近过零点信号的信号数据的步骤。
5.根据权利要求1到4中任一个所述的方法，还包括决定是否将在信号质量的基础上执行检测和校正持续长度破坏的步骤。
6.一种用于在不对称数据信道中进行位恢复的装置，借此由解调器对数据进行解调，其特征在于，所述装置包括用于在解调之前检测持续长度破坏的持续长度破坏检测器(17、22)和用于在解调之前校正检测出的持续长度破坏的持续长度破坏校正器(18)。
7.根据权利要求6所述的装置，还包括用于监视持续长度破坏的比率和/或趋向以供获得信号质量指示的装置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述信号质量指示被用于补偿信号畸变或用于改变播放策略。
9.根据权利要求6到8中任一个所述的装置，其特征在于它包括限制器(12)，用于扩展靠近信号过零点的信号数据。
10.一种用于从记录介质中读出和/或向该记录介质写入的装置，其特征在于它使用根据权利要求1到5中任一项所述的方法，或者它包括根据权利要求6到9中任一项所述用于在不对称数据信道中进行位恢复的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于对从光记录介质中获得的数据流中的损坏和缺陷进行补偿的方法和装置。根据本发明，一种不对称数据信道中的位恢复方法，借此由解调器来对数据进行解调，其特征在于，所述方法包括以下步骤－在解调之前检测持续长度破坏，以及－在解调之前校正检测出的持续长度破坏。
文档编号G11B20/18GK1574648SQ20041004925
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月7日 优先权日2003年6月5日
发明者阿克塞尔·科克黑尔, 斯蒂芬·拉普 申请人:汤姆森特许公司