专利名称：在存储设备内确定均衡信噪比的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及存储设备内的读取信道。特别地，本发明涉及为存储设备内的读出信号确定信噪比。
背景技术：
在数据存储设备内，已被写入存储媒质的数据通过读信道从该媒质被读取。更为明确地说，读出信号由在媒质上经过的读头产生。该读出信号被提供给读信道，它在那里被均衡以具有期望的形式并且由模拟-数字转换器进行采样。该数字采样接着被提供给像维特比检测器这样的检测器，它确定能由该数据采样表示的最可能的值序列。
驱动性能的一种度量是维特比检测器输入处的信噪比。由于该比率包含均衡读出信号，因此它被称为均衡信噪比(ESNR)。
在过去，确定驱动的ESNR需要数字存储示波器对来自信号头的模拟信号进行过采样，并且需要软件程序根据由该头信道提供的标称均衡模型来均衡该模拟信号。由该软件程序产生的信号接着被再采样以提供可用于均衡信噪比计算的采样。这些外部设备的使用代价高、耗时且不完全准确。
本发明提供了对这点和其它问题的解决办法，以及在现有技术之上的其他优点。
发明摘要一种在存储设备内确定均衡信噪比的方法和数据存储设备。该均衡信噪比是通过以下步骤确定的产生模拟读出信号；使该读出信号通过该存储设备内的均衡器；以及用该存储设备内的模拟-数字转换器采样该均衡信号。从该模拟-数字转换器得到的采样接着被用于均衡信噪比计算。
附图简要说明
图1是可应用本发明的方面的磁盘驱动器的透视图。
图2是用来确定存储设备的均衡信噪比的现有技术的框图。
图3是用来确定存储设备的均衡信噪比的本发明的实施例的框图。
图4是均衡读出信号以及用本发明的实施例下的不同选择相位从该信号得到的采样位置。
图5示出从数据缓冲器发现的采样的交织结果。
说明性实施例的详细描述图1是可以利用本发明的磁盘驱动器100的透视图。磁盘驱动器100包括带有底座102和顶盖(未示出)的外壳。磁盘驱动器100还包括磁盘组106，它通过磁盘夹108安装在主轴马达(未示出)上。磁盘组106包括许多单独的磁盘，它们被用来关于中心轴109共同旋转而被安装。每张磁盘表面具有相关的磁盘磁头滑动器110，它被用来与该磁盘表面的通信而被安装在磁盘驱动器100上。在图1示出的例子中，滑动器110由悬臂112支持，悬臂112依次附上促动器116的磁道存取臂114。图1所示的促动器的类型被称作旋转移动线圈促动器并且包括音圈马达(VCM)，一般如在118处所示。音圈马达118使促动器116及其附属的磁头110绕枢轴120旋转，使磁头110沿着磁盘内径124和磁盘外径126间的弧形路径122定位在期望的数据磁道上。通过伺服电子装置130根据由磁头110和主机(未示出)产生的信号来驱动音圈马达118。
图2是用于从媒质读取信息并且用于为存储设备确定均衡信噪比的现有技术部件的框图。在图2中，读头200通过转换来自该媒质的磁场或光响应而产生电读出信号。该由读头200产生的电信号被提供给能放大该信号的前置放大器202。经放大的信号施加在以自动增益控制204开始的读信道220上，该自动增益控制204用内部反馈回路(未示出)来调节可变增益放大器206。一般地，该自动增益控制204具有相对慢的响应时间，所以它忽略了只发生在小段时间内的读出信号幅度的变化。
来自可变增益放大器206的经放大的信号被提供给均衡器208，它在该读出信号上进行一种或多种均衡操作。由均衡器208执行的均衡功能调整该读出信号，从而使其更好地匹配期望的信道响应信号。例如，均衡器208可以调整该响应以匹配通称为EPR4的目标信道或通称为E2PR4的目标信道。
由均衡器208提供的经均衡的读出信号被采样并且通过模拟-数字转换器210被转换成数字信号。该采样值接着被提供给维特比检测器214，它用该数字采样来识别由那些样本表现的最可能的数据值的序列。该最有可能的数据值序列被提供给解码该数据的游程长度受限的(RLL)解码器215。
经解码的数据从读出信道220沿着NRZ总线301传送到驱动控制器280，它控制并管理磁盘驱动器操作。特别地，经解码的数据被提供给误差纠正编码模块216，它进行误差纠正编码检测和纠正。如果误差纠正编码模块216未检测到任何误差或者如果可以纠正它所检测到的所有误差，则它输出一个数据值序列到数据缓冲器304。存储在数据缓冲器304中的值以后通过输出线218被存取。
图2也示出现有技术下用来估计提供给维特比检测器214的信号的均衡信噪比的部件。用来确定信噪比的系统包括数字存储示波器(DSO)230，它连接到前置放大器202的输出端并且接收由前置放大器202产生的模拟信号。数字存储示波器(DSO)过采样来自前置放大器202的模拟信号以产生大量数字采样。DSO 230并非该存储设备的一部分，而却是必需连接到前置放大器202的输出线的硬件的外部设备。
由数字存储示波器230产生的采样被提供给软件读出信道232，它仿真前置放大器和维特比检测器214之间的读出通道的部分。特别地，软件读出信道232仿真均衡器208的均衡功能和模拟-数字转换器210的采样功能。由此，软件读出信道232可以以相同于模拟-数字转换器210的速率提供数字采样。尽管软件读出信道232被编程以尽可能好地仿真该读出信道，然而由软件读出信道232提供的均衡与读出信号内实际实现的均衡之间总是有差异。
由软件读出信道232提供的数据采样被输入到均衡信噪比计算器236，它在采样上进行一连串的计算以确定该均衡信噪比。
图2的现有技术系统因为几个原因而不是理想的。首先，它需要外部数字存储示波器，它在测试期间必需连接到磁盘驱动器。由于这需要太多时间，所以它使现有技术不适合测试大量的磁盘驱动器。此外，如上所述，软件读出信道232只提供均衡读出信号的近似法。特别地，该软件读出信道并非用与读出信道完全相同的方式来均衡或采样它的信号。
图3提供本发明用来从媒质读取数据的部件和用来确定均衡信噪比的部件的框图。在图3中，与图2共有的元件具有相同的编号。由此，用来读取数据的部件在图3中与在图2中相同。
尽管用来读取数据的部件在本发明内保持不变，本发明的实施例仍提供了一种新的装置来确定该均衡信噪比。特别地，本发明的实施例利用该存储设备自身的读出信道来均衡并采样用于均衡信噪比计算的数据，而不是用外部的数字存储示波器和软件读出信道来产生该数据。
如图3可见，用于均衡信噪比计算的数据是从读出信道220的模拟-数字转换器210的输出端获得的。特别地，由模拟-数字转换器210提供的采样通过重定向元件302(也被称为选择器)被重定向而沿着旁路300至NRZ总线301。NRZ总线301上的采样通过ECC块216，它在测试期间停用，并被存储在数据缓冲器304内。
值得注意的是，现有技术的许多读出信道能够把来自模拟-数字转换器210的数字采样重定向到NRZ总线。然而，由于模拟-数字转换器210与NRZ总线相比的高速性质，八个采样中只有一个可被放置在NRZ总线301上。在现有技术的一些读出信道中，可以控制重定向单元302来选择被放置在NRZ总线301上的采样的相位。例如，每八个采样中的第一个采样可以是一个选择相位而每八个采样中的第二个采样可以是第二个选择相位。
为了进行本发明下的均衡信噪比计算，需要均衡信号的八个采样中的多于一个采样。特别地，所有由模拟-数字转换器210产生的采样需要被存储在数据缓冲器304中。为了实现这一点，本发明重读每个数据段八次，每次读取时改变从数据段重新得到的采样的选择相位。
在图4中可以看到该重复采样的效果，其中示出数据读出信号400以及采样点的集合。读出信号400表示在八次中的每一次通过该数据段的期间被读取的读出信号。尽管该读出信号会随着每次读取发生轻微改变，但是为了本发明的目的，这八个独立的读出信号可以被视为一个被重复采样的单独的读出信号。
在数据段上的第一次通过期间，读出信号400在相位零被采样，这些相位通过采样点402，404，406，408，410和412表示，每个采样点都由菱形表示。在数据段上的第二次通过期间，读出信号400在第二个相位被采样，它与采样点414，416，418，420和422有关。这些采样点由图4中的实心方块表示。
在数据段上的第三次通过期间，选择相位再次被改变。与该相位有关的采样在图4中显示为采样424，426，428，430和432，由图4中的实心三角表示。
采样相位继续随着每次该数据段上的通过而改变。第四次通过产生由图4中的x所示的数据采样，第五次通过提供由星形示出的数据采样，第六次通过提供由实心圆示出的数据采样，第七次通过提供由a+示出的数据采样，以及第八次通过提供由空心圆示出的数据采样。
因为这些数据采样是用数据段上连续的通过采集的，所以数据缓冲器304内得到的数据采样的顺序并非是当所有由模拟-数字转换器210为数据段上的单次通过产生的采样被直接放置在数据缓冲器304内时所显示的顺序。特别地，它们根据它们的采样相位被聚集在数据缓冲器304内。
这可在图5中看到，其中数据缓冲器304的内容在线500中示出，每个采样都由一个位置来归类，该位置是如果该采样是通过数据段上的单次通过而从模拟-数字转换器210获得时该采样所具有的位置。例如，入口502的值为1表示它可以是第一个从模拟-数字转换器210获得的采样，而入口504的值为2则表示它可以是第二个从模拟-数字转换器210获得的采样。例如，采样502对应于图4中的采样402，而采样504则对应于图4中的采样414。
在图5中，这些采样根据它们的采样相位被聚集。例如，所有在相位0(506)下被聚集的采样在伺服段上的第一次通过期间被存储在数据缓冲器304内，而所有在相位1(508)下被聚集的采样在数据段上的第二次通过期间被采集。
为了使用在数据缓冲器304内得到的数据采样，这些采样必需被改组或被交织，从而使它们具有好像这些数据采样在单次读取中从模拟-数字转换器210直接被采集的顺序。该交织过程产生如图5所示的采样序列506并且由图3的交织算法306进行。
值得注意的是，模拟—数字转换器的数据速率比上NRZ总线上的数据速率的比值并不限于8比1，其它比率也可以用于本发明。
一旦采样由交织算法306重新排序，它们被提供给均衡信噪比计算器308，该计算器根据数据采样计算均衡信噪比。在一些实施例中，均衡信噪比计算器308用包含具有N个比特的位模式的M个循环周期的伪随机二进制序列(PRBS或PRS)进行下列计算假定V=Σm=1MΣn=1Namn]]>并且ϵmn=amn-amn‾,]]>其中εmn＝采样误差；amn＝ADC采样输出；以及 =理想目标采样则δMSE2=1MNΣm=1MΣn=1N[ϵmn2-(1MNΣm=1MΣn=1Nϵmn)2]]]>其中M＝PRS的第m个周期以及N＝PRS的第n个比特分解为噪声和非线性失真(NED)δMSE2＝δNoise2+δNLD2其中δNoise2=1NΣn=1N(1MΣm=1Mϵmn2-(1MΣm=1Mϵmn)2),]]>δNLD2=1NΣn=1N(1MΣm=1Mϵmn)2-(1NΣn=1N(1MΣm=1Mϵmn))2]]>然后均衡信噪比(ESNR)如下计算ESNR=20*logSEPR4sampleNoisePRSrms]]>=20*logSPRSrmsNoisePRSrms+10*logNN+1]]>SEPR4sampleSPRSrms=NN+1,]]>其中N＝PRS长度SPRSrms＝SignalEPR4ESNRrmse=20*log(SignalEPR42SignalRMSE2)]]>ESNRnoise=20*log(SignalEPR42SignalNoise2)]]>ESNRtdist=20*log(SignalEPR42SignalNLD2)]]>其中ESDR＝均衡信号对失真的比率。用来计算ESNR的准确的公式对于本发明来说并不是关键的。
值得注意的是在本发明的一些实施例下，交织算法306和ESNR计算器308包含在存储设备的处理单元内。在其它的实施例中，ESNR计算器308或者ESNR计算器308和交织算法306两者外接于存储设备。特别地，这些功能可由主机进行。
总之，提供了一种在存储设备100内确定信噪比的方法。该方法包括产生模拟读出信号、把该读出信号通过存储设备内的均衡器208传送、并且用存储设备内的模拟-数字转换器210采样该均衡信号。来自该模拟-数字转换器210的采样接着被用于信噪比计算。
此外，提供一个从媒质106读取数据的数据存储设备100。该数据存储设备100包括磁头200，用来产生基于存储在媒质106上的数据的模拟信号。该模拟信号由均衡器208进行均衡以形成由模拟-数字转换器210采样的均衡信号。选择器302从许多由模拟-数字转换器210产生的采样中选择一个采样并且把该选定的采样提供给数据缓冲器304。信噪比计算器接着使用缓冲器304中的采样来计算信噪比。
可以理解，即使前面的描述中已提出了本发明的各种实施例的众多特性和优点，以及本发明的各种实施例的结构和功能细节，该揭示仍然仅是说明性的，并且可以作出详细的改变，尤其在本发明的原理内的结构和部分排列的改变，这在由该术语的宽泛含义表示的最大可能的范围内，所附的权利要求在该范围内表示。例如，特定的元件可以根据读出信道和信噪比计算的特定应用而改变，却无须背离本发明的范围和精神而保持大致相同的功能。此外，尽管这里描述的优选的实施例针对用于磁盘驱动系统的读出信道，本领域的技术人员可以理解，本发明的示教可以应用于其它系统，譬如通信系统或其它存储系统，而无须背离本发明的范围和精神。
权利要求
1.一种在存储设备内确定均衡信噪比的方法，其特征在于包括下列步骤(a)产生模拟读出信号；(b)通过存储设备内的均衡器传送该模拟信号以产生均衡信号；(c)用存储设备内的模拟-数字转换器采样该均衡信号以产生均衡采样；以及(d)根据均衡采样计算均衡信噪比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采样步骤(c)包括采样并存储这些采样。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采样步骤(c)还包括以高于采样可能被存储的速率进行采样。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，存储采样包括设置选择相位以便从每n个采样选择存储一个采样。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，n等于八。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，产生步骤(a)包括通过在存储设备内的数据存储媒质上重复地读取相同的段来产生模拟信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，设置选择相位包括为关于对相同段的不同读取的该模拟信号的每部分设置不同的选择相位。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，存储采样还包括重新排序这些采样以形成一组经重排的采样。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，计算步骤(d)包括根据该重排的采样计算均衡信噪比。
10.一种用来从媒质读取数据的数据存储设备，其特征在于包括磁头，用来根据存储在媒质上的数据产生模拟信号；均衡器，均衡该模拟信号以形成均衡信号；模拟一数字转换器，它采样该均衡信号以产生许多采样；选择器，它从该许多采样中选择一个采样并把选定的采样提供给数据缓冲器；以及均衡信噪比计算器，它根据该数据缓冲器内的采样计算均衡信噪比。
11.如权利要求10所述的数据存储设备，其特征在于，该模拟-数字转换器以高于采样可被存储在数据缓冲器内的速率产生采样。
12.如权利要求11所述的数据存储设备，其特征在于，还包括交织单元，它重新排列由选择器选定的采样以产生经排列的采样。
13.如权利要求12所述的数据存储设备，其特征在于，该均衡信噪比计算器从经重新排列的采样中计算均衡信噪比。
14.一种用来从记录媒质重新得到数据的数据存储设备，其特征在于包括读出磁头和读出信道，用来从存储在该记录媒质上的数据中产生均衡数据采样；以及均衡信噪比计算装置，被耦合到该读出信道以从均衡数据采样中确定均衡信噪比。
15.如权利要求14所述的数据存储设备，其特征在于，该均衡信噪比计算装置包括选择均衡数据采样的选择器和存储由该选择器选定的均衡数据采样的数据缓冲器。
16.如权利要求15所述的数据存储设备，其特征在于，该读出信道以高于该均衡数据采样可被存储在数据缓冲器内的速率产生均衡数据采样。
17.如权利要求16所述的数据存储设备，其特征在于，该均衡信噪比计算装置还包括交织单元，它重新排列数据缓冲器内的采样以产生经重新排列的采样。
18.如权利要求17所述的数据存储设备，其特征在于，该均衡信噪比是从经重新排列的采样中计算得到的。
全文摘要
一种在存储设备内确定均衡信噪比(ESNR)的方法和数据存储设备。该均衡信噪比是通过以下步骤确定的产生模拟读出信号(200)；使该读出信号通过该存储设备内的均衡器；以及用该存储设备内的模拟—数字转换器(210)采样该均衡信号。从该模拟—数字转换器(210)得到的采样接着被用于均衡信噪比计算(308)。
文档编号G11B20/18GK1466756SQ01816293
公开日2004年1月7日 申请日期2001年9月26日 优先权日2000年9月27日
发明者C·S·S·爱德蒙, U·凯恩, A·C·李姆, K·H·唐, C S S 爱德蒙, 唐, 李姆 申请人:西加特技术有限责任公司