专利名称：自动的滤波器重置机制的制作方法
技术领域：
本公开的主题涉及信号处理，并且特别涉及采用自适应均衡滤波器的信号处理。
背景技术：
图1是现有技术的用于硬盘驱动器(hard drive)的读通道100的框图。读通道 100接收与硬盘驱动器上存储的数据对应的模拟输入信号121，并产生表示硬盘驱动器上 存储的数据的数字的解码输出信号129。特别是，模数转换器(ADC) 122将模拟输入信号121数字化以产生数字输入信号 123。数字有限脉冲响应(DFIR)滤波器124基于抽头系数(tap coefficient) 131的集合 对数字输入信号123进行均衡，以产生均衡的数字信号125。检测器126将均衡的数字信 号125转换成多比特对数似然比(LLR)值127，其中每一 LLR值具有符号比特和多比特置信 值。检测器126例如实现适当的检测技术，诸如维特比(Viterbi)软输出检测或最大后验 概率(maximum a posterioi，MAP)检测，以产生LLR值。解码器128对LLR值解码以产生 解码的输出信号129。DFIR滤波器124是自适应滤波器，通过DFIR自适应累加器(adaptation accumulator) 130自适应地更新其抽头系数131。DFIR自适应累加器130经由DFIR用户可 编程端口 132接收初始的用户指定的抽头系数133的集合，并自适应地更新那些抽头系数 以产生抽头系数131，来使DFIR滤波器124的操作适应动态信号状态。DFIR自适应累加器 130基于⑴来自DFIR滤波器124的均衡的信号125以及(ii)来自检测器126的LLR值 127的符号比特来实现最小均方(LMS)算法，以更新抽头系数。在典型的硬盘驱动器读通道操作中，在硬盘驱动器的每一扇区的开始，断言用户 重新加载信号135，以将所述初始的用户指定的抽头系数133的集合重新加载到DFIR自适 应累加器130中，以将抽头系数131重置。然而，在低信噪比环境中，DFIR滤波器124小小 偏离其合适的设置就可以导致信号超出限制且导致失控(runaway)，从而导致解码的输出 信号129中的猝发错误，并且可以使得DFIR滤波器124进一步发散。
发明内容
本公开的主题通过提供用于在硬盘驱动器的扇区内的读操作期间，自动将在硬盘 驱动器的读通道中的均衡滤波器(诸如，数字有限脉冲响应(DFIR)滤波器)重置的机制， 解决了当前技术的问题。该机制自适应地调整滤波器系数以跟踪读通道中信号状态变化， 但是采用阈值处理来确定在正在被读取的特定扇区内所述系数是否需要被自动地再调整 或重置，以避免失控。该机制可以动态地且急速地(on-the-fly)执行其操作，而不必重新 读取数据。在一个实施例中，本发明是一种读通道，其包括滤波器、系数更新器、以及重置控 制器。所述滤波器通过基于自适应地更新的抽头系数的集合来对信号滤波以产生滤波后的 信号。所述系数更新器基于初始的抽头系数的集合产生所述自适应地更新的抽头系数的集合，以及所述重置控制器监视由所述滤波后的信号获得的、用以确定何时将所述自适应地 更新的抽头系数的集合重置的下游信号。该读通道还可以以一个或更多个集成电路实现。
另一实施例涉及一种用于操作读通道的方法。所述方法包括基于自适应地更新的 抽头系数的集合来对信号滤波以产生滤波后的信号。产生基于初始的抽头系数的集合的自 适应地更新的抽头系数的集合，并监视下游信号，所述下游信号由所述滤波后的信号获得 用以确定何时将所述自适应地更新的抽头系数的集合重置。
现在说明附图，其中，相同或相应的数字指示相同或相应的部件。在附图中
图1是现有技术的用于硬盘驱动器的读通道的框图2是本公开主题的用于硬盘驱动器的读通道的框图；以及
图3是在图2的重置控制器内产生的计数器值的图解表示。
具体实施方式
图2示出了本公开主题的用于硬盘驱动器的读通道200的框图。如同图1的读 通道100，读通道200接收与硬盘驱动器上存储的数据对应的模拟输入信号221，并产生表 示硬盘驱动器上存储的数据的数字的解码输出信号229。图2的元件222-232以及信号 221-235分别类似于图1的元件122-132以及信号121-135。
读通道200还包括重置控制器M0，其确定何时用来自DHR用户可编程端口 232 的用户指定的抽头系数233重新加载DHR自适应累加器230。
特别是，幅度检测器250确定来自检测器226的LLR值227的幅度，并输出幅度值 251。例如，如果LLR值227是具有符号比特以及四比特置信值的五比特值，则幅度检测器 250输出该四比特置信值作为幅度值251。在读通道200的其它实现方式中，具有除了五以 外的比特数的LLR值是可能的。
幅度阈值器(magnitude thresholder) 252将每一幅度值251与指定的(可编程 的)幅度阈值THl相比较，并输出指示当前幅度值251是否小于该幅度阈值THl的一比特 的比较信号253。
计数器2M跟踪对于与L个最近来的LLR值227对应的具有(可编程的)长度L 的移动(在时间上)窗口的数字比较信号值253，并产生计数器值255，该计数器值255指 示对于该移动窗口的当前位置，幅度值251中有多少个是小于幅度阈值THl的。
计数器阈值器256将当前计数器值255与指定的(可编程的)计数器阈值TH2相 比较，并输出一比特的自动重新加载信号257，该自动重新加载信号257指示当前计数器值 257是否大于计数器阈值TH2。在图2的特定实现方式中，如果当前计数器值257大于计数 器阈值TH2，则自动重新加载信号257被设置为1( “高”)。
逻辑块258对一比特的用户重新加载信号235和一比特的自动重新加载信号257 应用逻辑“或”操作，以产生一比特的重新加载信号259。如果重新加载信号235或257为 高，则重新加载信号259将还是为高。注意，在其它实现方式中，例如，根据二进制的重新加 载信号235和257的逻辑定义以及多路复用器(muxUeO的配置，可以由逻辑块258执行其 它适当类型的逻辑操作(例如，“异或”)。4
mux 260 (i)在其“ 1 ”输入端处从DFIR用户可编程端口 232接收用户指定的抽头 系数233，以及(ii)在其“0”输入端处从DHR自适应累加器230接收自适应地更新的抽 头系数沈1。如果重新加载信号259为低(“0”)，则mux 260将自适应地更新的抽头系数 261重新应用于DHR自适应累加器230 (经由信号沈3)以用于在产生用于DHR滤波器224 的抽头系数231的过程中的进一步的自适应更新。另一方面，如果重新加载信号259为高 (“1”)Jljmux 260将用户指定的抽头系数233应用于DHR自适应累加器230 (经由信号 沈3)，以对用于DHR滤波器224的抽头系数231的产生进行重置。注意，在DHR自适应累 加器230的一种典型的实现方式中，每一被应用到DHR滤波器224的抽头系数231由与累 加器230在其自适应系数更新处理中产生并重新使用的相应抽头系数261的最高有效比特 (MSBs)对应的比特的子集形成。
如所述的，重置控制器240使得能够在两种情形中的任何一个时将DHR滤波器 2M的操作重置。一种情形是由用户经由用户重新加载信号235指定的手动重新加载情形。 另一种情形是在控制器240检测到过多的LLR值227具有过低的置信值时发生的自动重新 加载情形。后一种情形表明读通道可能未以足够精确的方式操作，这可能是由DHR滤波器 偏离其合适的设置而引起的。为了解决该情形，将抽头系数重置到其用户指定的值。
用户重新加载信号235可用于在对每一扇区的读取开始时手动地将抽头系数重 置到其用户指定的值，如在当前技术中所进行的那样。然而，注意，重置控制器240可以在 任何时候(包括在扇区内的读操作期间一次或更多次地)经由自动重新加载信号257自动 地将抽头系数重置到其用户指定的值。
注意，在一种实现方式中，每当重新加载信号259被断言(“高”)时，控制器MO 的处理被重置。将控制器240的处理重置可以包括将移动窗口中的所有的值设置为大于所 指定的幅度阈值THl的值，以将计数器值255重置到零。这种将控制器240的处理重置将 可以将用户指定的抽头系数233重新加载到累加器230中的频率限制为对于每TH2个LLR 值227至多一次。
图3是对于具有四比特置信值的五比特LLR值227在利用10的幅度阈值THl以 及500的窗口大小L的图2的重置控制器MO内产生的计数器值255的作为时间函数(就 LLR值227而言)的图解表示。这些结果表明可以使用40的计数器阈值TH2来确定何时重 新加载抽头系数。可以通过对利用标称的信号状态以及标称的DHR设定的、长度为L的移 动窗口中超过THl的失锁率(loss of lock rate,L0LR)发生的次数进行计数，以及对其增 加裕量(margin)，来获得TH2。
尽管本公开的主题在硬盘驱动器读通道内的对信号进行均衡的数字有限脉冲响 应(DFIR)滤波器的上下文中进行了讨论，但是本发明可以被实现用于具有相同或其它类 型的均衡滤波器(诸如，无限脉冲响应(DIIR)滤波器和/或模拟自适应DHR滤波器)的 相同或其它类型的读通道。另外，尽管本公开的主题是在处理LLR值以确定何时重新加载 抽头系数的重置控制器的上下文中进行了论述，然而可以利用通过处理其它适当类型的数 据(诸如，均方误差或解码中的奇偶性违反的数目)来确定何时重新加载抽头系数的重置 控制器来实现本发明。
尽管本公开的主题已经在利用LMS算法自适应地更新抽头系数的DHR自适应累 加器的上下文中进行了论述，但是本发明不限于此。在其它实现方式中，可以使用其它适当类型的自适应算法，诸如迫零(zero forcing)算法。
尽管本公开的主题已经在通过重新加载所述初始的用户指定的抽头系数的集合 来将抽头系数重置的重置控制器的上下文进行了论述，但是本发明不限于此。例如，在其它 实现方式中，重置控制器可以利用其它抽头系数(诸如，先前生成的自适应地产生的抽头 系数的集合)来将抽头系数重置。利用这样的抽头系数可以加快自适应处理以对于当前的 信道条件收敛在合适的抽头系数上。
本发明可以被实现为基于(模拟的、数字的，或模拟和数字两者混合的)电路的处 理，包括作为一个或更多个集成电路(诸如ASIC或FPGA)、多芯片模组、单个卡、或多卡电路 组件(multi-card circuitpack)的可能的实现方式。如本领域技术人员将清楚知道的，电 路元件的多种功能也可以被实现为软件程序中的处理块。这种软件可以被采用在例如数字 信号处理器、微控制器、或通用计算机中。
上述的包括其各部分的处理可以由软件、硬件及其组合执行。这些处理及其各部 分可以由计算机、计算机型装置、工作站、处理器、微处理器、其它电子搜索工具及存储器、 以及与其关联的其它存储型装置执行。该处理及其各部分还可以被实施在机器等可读的可 编程存储装置(例如，压缩光盘(CD)或其它盘包括磁盘、光盘等等)或其它计算机可用存 储介质(包括磁的、光的、或半导体的存储装置，或其他的电子信号源)中。
权利要求中附图数字和/或附图参考标记的使用意图是标识所要求保护的主题 的一个或更多个可能的实施例，以便于对权利要求的解释。这种使用不应被看作是必然将 权利要求的范围限制于相应附图中所示的实施例。
在此的对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、 结构或特性可以被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中多处出现的短语“在一 个实施例中”并非都必然全都引用同一实施例，也不是分开的或替代的实施例必然与其它 实施例互斥。同样的情况也适用于术语“实现方式”。
在此已经示例性地参考具体的硬件和软件描述了该处理(方法)和系统，包括其 各组成部分。该处理(方法)已经被描述为示例性的，因此本领域普通技术人员可以省略和 /或改变具体的步骤及其次序，以使这些实施例适于实际情况而无需过度的实验。已经在足 以使得本领域普通技术人员能够容易地在没有过度的实验并利用传统方法的情况下使可 能需要的其它硬件和软件适合将任何实施例应用于实践的意义上描述了该处理(方法)和 系统。
尽管已经描述了本公开的主题的优选实施例以便于使得本领域技术人员能够实 践本公开的主题，但是前面的描述意图仅是示例性的。其不应被用于限制本公开的主题的 范围，本公开的主题的范围应该参考下面的权利要求而定。
权利要求
1.一种读通道000)，包括滤波器0对)，其基于自适应地更新的抽头系数(231)的集合对信号(22 滤波以产生 滤波后的信号025)；系数更新器030)，其基于初始抽头系数033)的集合产生所述自适应地更新的抽头 系数的集合；以及重置控制器040)，其监视由滤波后的信号获得的下游信号027)以确定何时将所述 自适应地更新的抽头系数的集合重置。
2.如权利要求1的读通道，其中该读通道是硬盘驱动器读通道，以及该重置控制器被 配置用于在该硬盘驱动器的扇区内将所述自适应地更新的抽头系数的集合重置一次或更 多次。
3.如权利要求1的读通道，其中该滤波器是数字有限脉冲响应DHR均衡滤波器，以及 该系数更新器是利用最小均方LMS算法自适应地更新抽头系数的DHR自适应累加器。
4.如权利要求1的读通道，其中所述下游信号包括对数似然比LLR值，每一LLR值具有 符号比特和多比特的置信值051)，以及在重置控制器检测到在具有预先确定的计数大小 (L)的窗口内LLR值中的超过规定计数(TH2)的LLR值具有比指定的幅度阈值(THl)小的 多比特置信值时，所述重置控制器确定将所述自适应地更新的抽头系数的集合重置。
5.如权利要求1的读通道，其中所述重置控制器通过将所述初始抽头系数的集合重新 加载到所述系数更新器中来将所述自适应地更新的抽头系数的集合重置。
6.如权利要求5的读通道，其中所述重置控制器自动地或响应于手动激活的信号重新 加载所述初始抽头系数的集合。
7.如权利要求1的读通道，还包括检测器0沈)，其将所述滤波后的信号转换成对数似然比LLR值027)；解码器0观)，其解码所述LLR值以产生数字输出信号；和端口 032)，其用于将所述初始抽头系数的集合提供至所述系数更新器，其中所述系数更新器使用所述滤波后的信号和所述LLR值来基于所述初始抽头系数的集 合产生所述自适应地更新的抽头系数的集合；和所述重置控制器监视由所述滤波后的信号获得的所述LLR值，以确定何时将所述自适 应地更新的抽头系数的集合重置。
8.如权利要求7的读通道，其中所述重置控制器利用所述初始抽头系数的集合将所述 自适应地更新的抽头系数的集合重置。
9.如权利要求8的读通道，其中所述重置控制器通过自动地或响应于手动激活的信号 重新加载所述初始抽头系数的集合来将所述自适应地更新的抽头系数的集合重置。
10.一种机器实现的用于操作读通道O00)的方法，所述方法包括(a)所述机器基于自适应地更新的抽头系数031)的集合对信号(22 滤波OM)以 产生滤波后的信号025)；(b)所述机器基于初始抽头系数033)的集合产生(230)所述自适应地更新的抽头系 数的集合；以及(c)所述机器监视O40)由所述滤波后的信号获得的下游信号027)以确定何时将所 述自适应地更新的抽头系数的集合重置。
全文摘要
本发明涉及自动的滤波器重置机制。在一个实施例中，一种(硬盘驱动器)读通道具有其抽头系数自适应地更新的(DFIR均衡)滤波器。重置控制器监视所述滤波器的下游产生的(LLR)信号以自动地确定何时重置所述滤波器，例如，通过重新加载初始的用户指定的抽头系数的集合来重置所述滤波器。对于LLR值，在重置控制器检测到近来过多的LLR值具有过低的置信值时，重置控制器确定将滤波器重置。当在硬盘驱动器读通道中实现时，所述重置控制器可以在硬盘驱动器的扇区内的读操作期间将所述滤波器重置一次或更多次。
文档编号G11B5/02GK102034484SQ20101020829
公开日2011年4月27日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年9月30日
发明者刘靖峰, 孙凌燕, 宋宏伟, 张昊天 申请人:Lsi公司