专利名称：检测单元、用于再现信息载体的装置以及检测方法
技术领域：
本发明涉及检测单元。
本发明还涉及用于再现信息载体的装置。本发明还涉及检测方法。
背景技术：
在用于再现信息载体的装置中，信息从在信息载体上的轨迹(tracks)中存储的物理可检测模式(patterns)被再现。该物理可检测模式例如是磁可检测模式或光可检测模式。光可检测模式例如包含多个凹槽(pits)，或者由一序列的有不同相位(phase)的单元(location)组成。为了从具有有限符号间干扰(inter symbol interference)的信息载体中检索信息以及为了能从再现的信号进行时钟恢复，一般将信息以游程长度有限调制码(runlength-limited modulation code)的形式存储在信息载体上。既要增加信息在信息载体上存储的密度，又要增加从信息载体再现信息的速度，是一个总的趋势。在再现信息的过程中的一个基本步骤是从代表游程长度有限序列的模拟信号来恢复二进制序列。对于该步骤已知有若干方法，例如阈值检测法，该方法将模拟信号与阈值作比较，并根据该模拟信号的值与阈值之差的符号指定(assign)一个二进制值。为了提高由阈值检测法获得的二进制信号的精度，可以用游程长度回推检测器(pushback detector)校正如此获得的二进制信号。该游程长度回推检测器校正初始二进制信号中的游程长度扰乱(violations)。另一种方法是维特比(Viterbi)方法，该方法根据某个最大可能性准则(maximum likelihood criterion)计算二进制信号。不过前两种方法精度有限，而第三种方法计算强度大。
发明内容
本发明的目的是提供一种比较简单而又比较精确的检测单元，用于从代表游程长度有限序列的模拟信号中恢复二进制序列。
本发明的另一个目的是提供一种用于包含这样一个单元的、用于再现记录载体的装置。
本发明的另一个目的是提供一种比较简单而又比较精确的检测方法。
本发明提供一种用于从代表游程长度有限序列的模拟信号中恢复二进制序列的检测单元，它包括一个用于从模拟信号生成初始二进制信号的初始检测模块和一个用于从初始二进制信号生成校正二进制信号的校正模块。该校正模块包含有一连串延迟元件的延迟线(line)，与初始检测模块相连；用于存储一个或多个第一二进制模式和每个第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式的存储装置；与该延迟线和该存储装置相连的比较器，用于输出指示初始二进制信号中出现的位序列是否与某第一二进制模式相同的检测信号；与该存储装置和该输入端相连的评估器，用于计算指示对应于模拟信号所代表的游程长度有限序列的二进制模式可能性的评估值；用于从该第一二进制模式和所述第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式中选择具有最大可能性的二进制模式的选择器；校正器，如果所述选择的二进制模式不是该第一二进制模式，则校正器校正延迟线中的位序列，使它对应于所选择的二进制模式；与延迟线相连的输出端。
本发明的检测器一方面是效率高，因为将校正过程限于易出差错的位序列。另一方面，该检测器精确性高，因为校正位序列是根据最大可能性准则从所检测的第一二进制模式和所述第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式中选择的。
将决定最小游程长度系统-诸如d＝2的系统-中的阈值检测器的性能的错误事件的分类，用作本发明的诱导。这个分类揭示，大多数的错误要么是单一位的错误，要么是双位的错误。下面将分别考察这两个类别。
单一位错误被定义为是仅影响当前游程的一位的那些错误；这意味着前导和后续游程二者都是无错误的。可以将单一位的错误划分成三类(1a)发生在有最小允许游程长度的游程的第一或最后一位的；(1b)发生在比该最小允许游程长度较长的游程的第一或最后一位的；
(1c)发生在任何游程的任何其它位(即不在一个边缘位)的。
可以看出，类型(1c)的错误，发生的概率很低，因此安全地忽略不计，因为它们不限制最终性能。类型(1a)的错误产生长度比最小允许游程长度短的游程。这些游程扰乱RLL码的最小游程长度约束，可以容易地被欧洲专利EP 0885499中所述的检测器定位和校正。T.Nakagawa、H.Ino和Y.Shimpuku在“A Simple Detection Methodfor RLL Codes(Run detector)”一文中也描述了这种检测器(IEEETrans.Magn.，vol.33，no.5，pp3262-3264，2000/9)。这种形式的检测器将被称作游程长度回推检测器(RPD)。
类型(1b)的错误不容易检测，因为它们不产生最小游程长度扰乱。然而，它们占据分片(sliced)位流中错误总数的很大一部分。这里将双位错误分成两个类别(2a)在同一个游程中发生的；(2b)包含两个在连续的游程中发生的单一位错误的。
由于光记录通道的低通性质，通道位流中的短游程最容易因符号间干扰(ISI)而畸变。因此，类型(2a)错误大多发生在有最小允许游程长度的游程中，即发生在该游程的第一位和最后一位中。这种类型的双位错误在分片位流中产生单一位(I1)游程，这违反了最小游程长度要求。如同(1a)中的一样，这些错误可以通过使用游程长度回推检测器来定位和校正。
类型(2b)错误大多发生在位移游程(shifted runs)中。位移游程是分片位流中的一种游程，它相对其在通道位流中的位置(向左或向右)位移一个位位置。位移游程导致在连续游程中的两个位错误，这些错误被若干个校正位隔离，这些校正位的数目取决于最小允许游程长度。作为一个例子，下表中显示了对应于d＝2码时的类型2a和2b的错误。
这里的ak是起初的位序列，a’k是错误地检测到的位序列，dk是一个差函数dk＝sign(ak-a’k)。
对有最小允许游程长度的位移游程的检测不是直接了当的。然而，搜索空间是有限的，因为只是有必要检查具有最小允许游程长度的游程检查可能的错误。位移(shift)检测器首先在分片位流中定位具有最小允许游程长度的孤立游程或者最小允许游程长度m的链接游程序列。然后它构造若干个位模式，位模式由该模式内I3的所有可能的单一位位移组成。最后选择对应于最高可能性的模式。在这个较早提交的申请中所描述的检测器不同于本发明的检测器，因为它只检测符合一般性描述的模式的发生，即随后包含长度大于或等于m+1的游程的至少一个第一相邻位、一个或多个长度m的游程、和长度大于或等于m+1的游程的至少一个第二相邻位的模式的发生。本发明的检测器将初始输入流中的位序列与预定的第一二进制模式集合作比较。
权利要求2描述的按照本发明的检测器特别适合于检测类型(1b)的错误。如上讨论的那样，这些错误用已知手段是不容易检测的，因为它们不产生最小游程长度扰乱。然而，它们占据分片位流中错误总数的很大一部分。
权利要求2的检测器最好被用在如权利要求3的实现中所述的配置中。在所述实现中，初始检测模块包含一连串模块，包括分片器(slicer)、游程长度回推检测器和位移检测器。分片器提供快速的初始检测。在如此获得的结果中的游程长度扰乱被游程长度回推检测器校正。有最小游程长度的位移游程看起来较频繁地出现，但是不被游程长度回推检测器检测。这些游程被位移检测器检测。这样的位移检测器在申请日较早的申请PHNL000283中有描述，这里引用该申请作为参考。位移检测器所提供的输出信号中留下的错误主要是由游程长度大于最小允许游程长度的游程的边沿中的错误引起的。不过这些错误被按照本发明的检测器有效地校正。
按照本发明的用于再现信息载体的装置包含用于从信息载体上的道中的物理可检测的模式再现读信号的读头、用于引起信息载体和读头之间的相对移动的移动装置、按照权利要求1至6的一个或多个用于从读信号再现二进制信号的检测器、用于控制移动装置的第一线路模块、用于通过通道解码和/或错误校正解码从二进制信号生成输出信息信号的第二电路模块。
按照本发明的用于从代表游程长度有限序列的模拟信号恢复二进制序列的方法包含下列步骤从模拟信号生成初始二进制信号；将初始二进制信号中出现的位序列与一个第一二进制模式比较；如果该比较对一个第一二进制模式有肯定性结果，则位该第一二进制模式以及为一个或多个第二二进制模式计算评估值，评估值表示二进制模式对应于由模拟信号代表的游程长度有限序列的可能性；从第一二进制模式和所述第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式中选择有最高可能性的二进制模式；如果所述选择的二进制模式不是该第一二进制模式，则校正初始二进制信号中的位序列，使它对应于所选择的二进制模式。
下面结合附图更详细地说明本发明的这些和其它特点。
图1表示用于再现信息载体的装置。
图1A表示信息载体的局部。
图2示意性地表示按照本发明的检测单元。
图3更详细地表示检测单元的一个模块。
图4更详细地表示按照本发明的方法。
图5表示按照本发明的检测单元与不按本发明的检测的位错误率的比较。
具体实施例方式
图1表示用于再现信息载体1的装置，它包含用于从信息载体上的道中的物理可检测的模式再现读信号(Sread)的读头。该读头也适合于向信息载体写信息。在所述的实施例中，信息载体是盘状的，信息以光可检测的模式的形式被存储在该记录载体上。光模式例如被存储在诸如GeSbTe或AgInSbTe的相变介质(phase change medium)中。信息的写是通过用调制光束扫描信息载体进行的，调制光束由诸如激光的辐射源生成。按照本发明的装置进一步包含用于引起信息载体1和读/写头2之间的相对移动的移动装置。移动装置包含一个用于旋转信息载体的主轴电机3和用于径向移动读头的径向移动装置4。径向移动装置例如可包含用于径向移动读头的滑动或摆动臂。此外，读/写头2还可包含诸如致动器的微调定位装置，用于移动构成读/写头一部分的光学系统中的透镜或镜子。
读/写头2包含光检测器，光检测器生成检测信号Sdet。读信号Sread是通过信号处理器5从检测信号得出的。信号处理器5进一步由这些信号生成摆频(wobble)信号Swobble和伺服信号Sservo。摆频(wobble)信号Swobble经A/D转换器6被提供到摆频处理器7。伺服信号Sservo被提供给伺服单元8，伺服单元包含用于控制辐射源的供电的第一伺服模块8.1、用于控制由读/写头扫描的径向位置的第二伺服模块8.2、以及用于轴向控制-即保持读/写头2对其聚焦扫描信息载体1的扫描点9-的第三伺服模块8.3。如图1A中所示，读写头2扫描带有代表二进制序列ak的斑点(spots)10b的信息载体1的道10a。为了控制被读/写头4扫描的径向位置，第二伺服模块8.2提供伺服控制信号SCrad给径向移动装置。第二伺服模块8.2可以根据伺服信号Sservo估计径向位置，伺服信号是从检测信号Sdet导出的。不过，径向位置此外还可以根据通过测量控制读/写头2的径向位置的电机的位置而获得的测量信号来估计。这样的测量信号例如是用霍尔元件(Hall-elements)获得的。第三伺服模块通过轴向控制信号SCax控制轴向位置。按照本发明的装置可以有读方式、写方式或者二者兼有。在读方式中，信号处理器5通过A/D转换器11向位检测器和解调器12提供读信号Sread。解调的信号被提供给错误校正单元13，错误校正单元接着将校正过错误的信号Sout提供给输出总线15，即串行总线或IEC958总线。位检测器和解调器12也向电机控制器14提供控制信号，以便控制从信息载体读取信息的速度。在装置的写方式中，从总线15接收输入信号Sin。输入信号Sin随后被例如CIRC编码器16用错误校正码编码并被通道编码器10进行通道编码，然后被提供到写策略生成器18，以生成写信号Swrite。写策略生成器18被由第一伺服模块8.1生成的伺服控制信号Plaser控制。所示的装置也包含Cdtext解码/编码器19和编码控制权20，Cdtext可以通过它们而被包含在被写在信息载体上的信号的子码中。摆频处理器7向通道编码器10提供时钟信号，以便按与信息载体1的线性速度对应的速度在信息载体1上写信息。图1中所示的装置进一步包含允许高水平控制伺服单元8的微处理器21。微处理器21例如可以控制启动程序。
图2示意性地表示图1的装置的检测单元11。检测单元11包括初始检测模块34，初始检测模块在模拟信号被数字化成Sread后从模拟信号生成初始二进制信号Sb1。或者，初始检测模块34也可以直接从模拟输入信号Sread生成初始二进制信号Sb1。初始检测模块34包含通过A/D转换器32与输入端30相连的分片器34.1。后者校正违反游程长度约束的错误。游程长度回推检测器例如在WO98/27681中有描述。位移检测器34.3与游程长度回推检测器34.2相连，它检测有对应于最小游程长度的长度的时间位移的(timeshifted)游程。这种位移检测器在PHNL00283中有描述。检测单元11进一步包括一个用于校正初始二进制信号Sb1的校正模块35。
图3更详细地表示检测单元35的一个实施例。检测单元包含用于接收模拟信号Sread的输入端30。输入端30连接到将模拟输入信号Sread转换成数字输入信号Sread’的A/D转换器32。检测单元11进一步包含一个包含有一连串延迟元件(未予示出)的延迟线36、38。延迟线36、38与初始检测模块34。检测单元11进一步用于存储一个或多个第一二进制模式的存储装置40。在所示实施例中，二进制模式分别被存储在存储单元40.1至40.6中。检测单元11也有用于存储每个第一第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式的存储装置42。例如，存储装置42包含的存储单元42.1用于存储与存储单元40.1中存储在第一二进制模式有关的第二二进制模式。存储单元42.2a和42.2b每个包含一个与在40.2中存储的第一二进制模式有关的第二二进制模式。存储装置例如可以是动态或静态存储器形式的，或者以控制器内的检测器实现。比较器44与延迟线36和存储装置40相连，用于生成检测信号Sdet，以指示初始二进制信号Sb1中出现的位序列是否与一个第一二进制模式。评估器46连接到存储装置40，并通过A/D转换器32连接到输入端30，且进一步连接到延迟单元48。评估器46计算评估值Eval，指示二进制模式对应于由模拟信号Sread代表的游程长度有限序列的可能性。在所示的实施例中，评估器包含一个基准水平(referencelevel)生成器46.1，它根据二进制模式预测一个幅度Aref。从这个基准值和进一步通过延迟单元48从输入信号Sread获得的实际值Aact计算一个评估值Eval。该实际值Aact最好被延迟，延迟的周期数使得实际值对应于由初始检测器34获得的二进制序列的中心。控制器50起着选择器的作用，从第一二进制模式和所述第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式中选择一个有最高可能性的二进制模式。检测单元11包含一个校正器，如果所选择的二进制模式不是第一二进制模式，该校正器将该位序列校正得对应于所选择的二进制模式。在这个实施例中，控制器50也起着校正器的作用，因为它提供一个写使能信号Wdelay给延迟线的第二部分38，使得其内容被存储装置42中的选定存储单元的内容盖写。输出端52连接到延迟线，用于提供恢复的二进制序列bk。
下表表示第一和第二二进制模式的组合，该组合可用于校正一个有最小游程长度约束条件d＝2的游程长度有限信号。 表中的第一列表示存储装置40内的为第一二进制模式保留的存储单元。第二列表示存储在其中的第一二进制模式。表中的第三列表示存储装置40内的为第二二进制模式保留的存储单元，第一二进制模式显示在表的第四列中。在所示实施例中，第一二进制模式与一个或多个二进制模式只相差一位。该位的位置在有一个大于最小允许游程长度的长度的第二二进制模式的边缘。例如，存储单元40.1中的第一二进制模式可能要么是正确的，要么是因对存储单元42.1中的第二二进制模式的加框(encadred)位的错误检测而从中得出的。这个检测错误是游程长度回推检测器检测不到的，因为它不违反游程长度约束条件。同样，存储单元40.2中的第一二进制模式可能是正确的，但是也可能是从存储单元42.2a和42.2b中存储的两个第二二进制模式之一得出的结果。
评估值Eval最好以一个距离值为根据。这种距离值例如是L1-标准(norm)或L2-标准。按照L1-标准，距离D被定义为D＝ABS(Aref-Aact)。
按照L2-标准，距离D被定义为D＝(Aref-Aact)2。
二进制模式对应于由模拟信号代表的原始游程长度有限序列(ak)的可能性，是距离的单调递减函数。
基准值Aref可以用若干方法计算。例如，基准水平Aref可以用代表光脉冲响应的有限长度通道模型从所述二进制序列计算出来。或者，可以通过在特定二进制序列的多次发生期间测量模拟信号的幅度值然后求所述各幅度值的平均，计算出对应于特定二进制序列的基准水平Aref。这种方法在EP1046165中有描述。
图4表示解释按照本发明的方法流程图。在程序段S1中，下标k递增，获得输入信号Sread的样本Sread[k]。在程序段S2中，检查样本Sread[k]是否是转变(transition)中的第一个样本。如果不是，则程序继续执行程序段S1。这样，该方法的效率显著提高，而精度几乎不受影响，这是因为，多数检测错误都发生在转变中。如果方向该样本是转变中的第一个样本，程序继续到程序段S3。在这个程序段中，核查样本Sread[k]的幅度或者后继样本Sread[k+1]的幅度是否低于一个阈值。如果哪一个样本的幅度都不低于阈值，程序就继续在程序段S1中取下一个样本。然而，如果这两个样本之一或者两个都低于阈值，这就表示根据样本的符号的简单检测是不充分的。在这种情况下，程序继续到程序段S4，在程序段S4中进行一个初始检测，检测的根据是围绕样本k的窗口的样本序列-即窗口k-3至k+4内的样本-的符号。在步骤S5中将如此获得的位序列与存储装置中存储的第一二进制模式比较，例如与存储单元40.1中至20.6存储的模式比较。如果位序列与这些第一二进制模式的哪一个都不匹配，程序就继续执行程序段S1。然而，如果找到匹配，程序就继续到程序段S6。在程序段S6中，计算与程序段S4中的位序列匹配的二进制模式对应于由模拟信号Sread代表的、存储在信息载体的道中的游程长度有限序列ak的可能性。这个计算在程序段S6中对一个或多个第二二进制模式重复。如果某第二二进制模式的对应的可能性大于第一二进制模式的可能性，则在步骤S7中，将初始检测的位序列中的一位替换为所述第二二进制模式内的相同位置的位。在上表中，被替换的位，要么是位于转变的左边的位k，要么是位于转变的右边的位k+1。当二进制模式42.1、42.2b、42.5a、或42.6之一被选择时，位k被替换。当二进制模式42.2a、42.3、42.4或42.5之一被选择时，位k+1被替换。程序然后继续执行程序段S1。
为了实际评估，曾经将按照本发明的检测器应用到从具有+9.2％线性密度和9％对称性的DVD-ROM获得的模拟输入流。结果显示在下面的表中。第一列(α)表示倾角α的度数。第二列(NBIT)表示样本的总位数。第三列(NTD)表示其被阈值检测器34.1错误地检测的位数。第四列(NRLPB)、第五列(NSHIFT)和第六列(NSTSD)分别表示游程长度回推检测器34.2、位移检测器34.3和校正模块35后的剩余错误数。作为比较，第七列(NVITBRBI)表示由一个有8个状态、并有部分响应(0.29、0.5、0.58、0.5、0.29)的5抽头维特比检测器导入的错误数。
从该表中可见，信号中被初始检测模块34检测的错误数被校正模块35进一步减少。校正模块35把被检测信号中的错误数减少到接近甚至低于维特比检测器的错误数。
图5中进一步表示几个检测器的位错误率的比较。图中显示了阈值检测器(o)的测量结果，阈值检测器与游程长度回推检测器(*)的组合的测量结果，按照本发明的阈值检测器、游程长度回推检测器、位移检测器( )和校正模块的组合(◇)的测量结果和PRML检测器(*)的测量结果。如图中所示，按照本发明的阈值检测器、游程长度回推检测器、位移检测器和校正模块的组合的性能和类似于PRML检测器的性能，即使对以高倾角回放的高密度盘也是如此。然而，按照本发明的检测单元计算上更简单，因为它不像标准PRML检测器中的那样需要递归运算。
注意到本发明的范围并不仅仅限于本文中所述的实施例。本发明的保护范围也不仅仅限于权利要求中的标注号。元件前面的“一个、某”并不排除多个这样的元件。本发明的装置构成部分既可以以专用硬件的形式又可以以编程的通用处理器的形式实现。本发明在于每个新特征或特征组合。
权利要求
1.用于从代表游程长度有限序列(ak)的模拟信号(Sread)中恢复二进制序列(bk)的一种检测单元，包括一个用于从模拟信号(Sread)生成初始二进制信号的初始检测模块(34)和一个用于从初始二进制信号生成校正二进制信号(bk)的校正模块，该校正模块包含有一连串延迟元件的延迟线(36，38)，与初始检测模块(34)相连；用于存储一个或多个第一二进制模式和每个第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式的存储装置(40，42)；与延迟线(36)和存储装置(40)相连的比较器(44)，用于输出指示初始二进制信号(Sb1)中出现的位序列是否与某第一二进制模式相同的检测信号(Sdet)；与存储装置(40，42)和输入端(30)相连的评估器(46)，用于计算指示二进制模式对应于模拟信号所代表的游程长度有限序列的可能性的评估值(Eval)；用于从该第一二进制模式和所述第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式中选择具有最大可能性的二进制模式的选择器(50)；校正器(50)，如果所述选择的二进制模式不是该第一二进制模式，则校正器校正延迟线(38)中的位序列，使它对应于所选择的二进制模式；与延迟线(38)相连的输出端(52)。
2.按照权利要求1的检测器，特征在于，第一二进制模式和一个或多个第二二进制模式在一个位不同，该位位于一个长度大于最小允许游程长度的第二二进制模式中的游程的边缘。
3.按照权利要求2的检测器，特征在于，初始检测模块(34)包含与输入端相连的分片器(34.1)；与分片器(34.1)相连的游程长度回推检测器(34.2)；和与游程长度回推检测器(34.2)的输出端相连的位移检测器(34.3)，它检测有对应于最小游程长度的长度的时间位移的游程。
4.按照权利要求1的检测器，特征在于，根据模拟信号的值(Aact)与基准水平(Aref)之间的差计算特定二进制序列的可能性。
5.按照权利要求4的检测器，特征在于，基准水平Aref是用代表光脉冲响应的有限长度通道模型从所述二进制序列计算出来的。
6.按照权利要求4的检测器，特征在于，通过在特定二进制序列的多次发生期间测量模拟信号的幅度值然后求所述各幅度值的平均，计算出对应于特定二进制序列的基准水平Aref。
7.用于再现信息载体的装置，包含用于从信息载体上的道中的物理可检测的模式再现读信号(Sread)的读头、用于引起信息载体和读头之间的相对移动的移动装置(3)、按照权利要求1至6的一个或多个用于从读信号再现二进制信号的检测器、用于控制移动装置的第一线路模块(8.2)、用于通过通道解码和/或错误校正解码从二进制信号生成输出信息信号(Sout)的第二电路模块(12，13，16，10)。
8.一种用于从代表游程长度有限序列(ak)模拟信号恢复二进制序列(bk)的方法，该方法包含从模拟信号生成初始二进制信号(S4)；将初始二进制信号中出现的位序列与一个第一二进制模式比较(S5)；如果该比较对一个第一二进制模式有肯定性结果，则位该第一二进制模式以及为一个或多个第二二进制模式计算评估值，评估值表示二进制模式对应于由模拟信号代表的游程长度有限序列的可能性(S6)；从第一二进制模式和所述第一二进制模式的一个或多个第二二进制模式中选择有最高可能性的二进制模式(S7)；如果所述选择的二进制模式不是该第一二进制模式，则校正初始二进制信号中的位序列，使它对应于所选择的二进制模式(S7)。
9.按照权利要求8的方法，特征在于，第一二进制模式和一个或多个第二二进制模式只在一个位不同，该位位于一个长度大于最小允许游程长度的第二二进制模式中的游程的边缘。
全文摘要
用于从代表游程长度有限序列(a
文档编号H03M7/14GK1397072SQ01804210
公开日2003年2月12日 申请日期2001年11月19日 优先权日2000年11月28日
发明者C·波兹迪斯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司