专利名称：变参数自适应prml数据接收器及其数据处理方法
技术领域：
本发明涉及高密度光存储，尤其是一种用于高密度光盘存储系统的基于自由时钟采样的变参数自适应局部响应最大似然(Partial-Response and Maximum-Likelihood，简称PRML)数据接收器及其数据处理方法，以下简称为变参数自适应PRML数据接收器及其数据处理方法。
背景技术：
光存储技术的发展历史相对较短，最早的光盘是在二十世纪七十年代初期出现的激光唱片(CD)。在光存储领域人们一直沿着大容量存储的道路前进，现在一张单面单层的蓝光光盘可以存储超过25G字节的数据。在光盘系统中，根据Bergmans提出的线性系统模型，光头的聚焦光斑的光强函数可以近似为系统的冲激响应，因此可以用高斯函数来描述光盘系统的冲激响应。光盘的读出信号为冲激函数与数据序列的卷积，也即所有反射光强之和，是相邻几个记录符反射光强的叠加。存储介质的容量增加时，信息存储密度的也相应提升，这样数据在读出时会产生更大的码间干扰，增大码元判决的出错概率，对数据的传输速率也有了更高的要求。传统的光存储数据读出系统采用固定参数的信号调理技术进行信号调理，在数据二值化时则采用传统的峰值检测技术，并且相关功能模块主要采用模拟方法实现。这样的数据接收系统虽然可以很好的应用于低密度光存储，但不能满足高密度光存储数据传输速率高、信息存储密度大的要求，需要设计一种适用于高密度光存储的数据读出系统。
发明内容
本发明主要是针对上述现有技术存在的技术问题，提供一种用于高密度光盘存储系统的基于自由时钟采样的变参数自适应局部响应最大似然(Partial-Response and Maximum-Likelihood，简称PRML)数据接收器及其数据处理方法，以下简称为变参数自适应PRML数据接收器及其数据处理方法，以提高数据的处理速度，提高整个系统的稳定性， 降低高密度存储数据读出时的误码率。本发明的技术解决方案如下一种用于高密度光盘存储系统的基于自由时钟采样的变参数自适应PRML数据接收器，其特点在于该数据接收器由自由时钟采样模块、变参数自适应信号调理模块、时钟恢复模块、自适应最大似然译码模块和目标响应选择模块构成，上述各模块的连接关系如下所述的自由时钟采样模块的输出端接所述的变参数自适应信号调理模块的第一输入端，所述的变参数自适应调理模块的输出端接所述的时钟恢复模块的第一输入端，该时钟恢复模块的输出端分别接所述的自适应最大似然译码模块的输入端和所述的变参数自适应信号调理模块第二输入端，所述的自适应最大似然译码模块的输出端还分别接所述的时钟恢复模块的第二输入端和变参数自适应信号调理模块第四输入端，所述的目标响应选择模块的输出端分别接所述的变参数自适应信号调理模块的第三输入端和所述的时钟恢复模块的第三输入端。所述的自由时钟采样模块由时钟生成模块和采样模块组成，所述的时钟生成模块的输出端连接到所述的采样模块的第二输入端，该采样模块的第一输入端即为自由时钟采样模块的输入端，该采样模块的输出端即为自由时钟采样模块的输出端。所述的变参数自适应信号调理模块由期望输出生成运模块、误差产生模块、增量运算模块、参数自适应调整模块、信号调理向量生成模块、零阶保持模块和数据处理模块构成，其连接关系如下所述的期望输出生成模块的两个输入端即为本变参数自适应信号调理模块的第三、第四输入端，期望输出生成模块的输出端分别接所述的误差产生模块第一输入端、所述的增量产生模块第一输入端和所述的参数自适应调整模块第一输入端，所述的误差产生模块的第二输入端即为本变参数自适应信号调理模块的第二输入端，该误差产生模块的输出端分别连接所述的增量产生模块的第二输入端和参数自适应调整模块的第二输入端，所述的参数自适应调整模块的输出端接所述的增量运算模块第三输入端，所述的增量运算模块的输出端接所述的信号调理向量生成模块，该信号调理向量生成模块的输出端接所述的零阶保持模块的输入端，该零阶保持模块的输出端接所述的数据处理模块的第二输入端，该数据处理模块的第一输入端即本变参数自适应信号调理模块的第一输入端，该数据处理模块的输出端即为本变参数自适应信号调理模块的输出端。所述的时钟恢复模块由数字插值模块、误差产生模块、时域误差检测模块、环路滤波模块，数控振荡模块和期望输出生成模块构成，各模块连接关系如下所述的期望输出生成模块的两个输入端分别为本时钟恢复模块的第二、第三输入端，该期望输出生成模块的输出端接所述的误差检测模块的第二输入端，所述的数值插值模块第一输入端即为本时钟恢复模块的输入端，该数值插值模块的输出端即为为本时钟恢复模块的输出端，该数值插值模块的输出端还接所述的误差产生模块的第一输入端，该误差检测模块的输出端接到所述的时域误差检测模块，该时域误差检测模块的输出端接到所述的环路滤波模块，该环路滤波模块的输出端接所述的数控振荡模块，该数控振荡模块的第一输出端和第二输出端连接所述的数字插值模块的第二、第三输入端。所述的自适应最大似然译码模块由第二目标响应选择模块、分支度量计算模块、 最优分支选择模块和最优路径管理模块组成，其连接关系如下所述的第二目标响应选择模块的输出端接所述的分支度量计算模块的第二输入端，该分支度量计算模块的第一输入端即为本自适应最大似然译码模块的输入端，该分支度量计算模块的输出端接所述的最优分支选择模块，该最优分支选择模块的输出端接所述的最优路径管理模块，该最优路径管理模块的输出端即为本自适应最大似然译码模块的输出端。一种基于自由时钟采样的变参数自适应PRML数据接收器的数据处理方法，该方法包括以下步骤1)、所述的目标响应选择模块选择相应的目标响应P输入所述的变参数自适应信号调理模块和时钟恢复模块；2)、所述的自由时钟采样模块根据自由时钟提供的采样频率fs对输入的信号频率为f的模拟传输信号r (t)进行自由时钟采样形成数字数据r (η)，向所述的变参数自适应信号调理模块输出，其中fs = (1 2)f ；3)、所述的变参数自适应信号调理模块对输入的数字数据r(η)进行信号调理，输出调理后的信号Χ (η)，包括下列步骤①由所述的期望输出生成模块将所述的目标响应选择模块输入的目标响应P和自适应最大似然译码模块输入的a(k)进行卷积运算辨幻=P (幻，产生目标响应输出 d(k)，将该目标响应输出d(k)分别输入所述的误差产生模块、所述的增量产生模块和所述的参数自适应调整模块；②所述的误差产生模块对所输入的目标响应输出d(k)和所述的时钟恢复模块的输出信号y(k)计算响应误差e(k)，e(k) =d(k)_y(k)，分别输入所述的参数自适应调整模块和所述的增量产生模块；③所述的参数自适应调整模块根据输入的d(k)和e(k)及步长调理参量α和β按下列公式计算出调整步长μ并输入所述的信号调理生成模块，μ = β · α - tan(a · e (k) · d(k_i) |)，0 彡 i < N，其中 N 为调理向量阶数；④所述的增量运算模块根据输入的调整步长μ、d(k)和e(k)计算出信号调理向量增量 Δ (k), Δ (k，i) = μ · e(k) · d(k_i)，0 ^ i < N ；⑤所述的信号调理生成模块利用所述的Δ (k)经运算得到下一时刻的信号调理向量 W(k+1)，w(k+l，i) = w(k, ) + Δ (k，i)，0 彡 i < N ；⑥所述的W(k+1)经所述的零阶保持模块得到信号调理向量W(n+1)；⑦最后数据处理模块利用所述的信号调理向量W(n+1)对所述的自由时钟采样模
N-I
块输入的数字数据r (η)进行调理，获得调理后的信号
权利要求
1.一种用于高密度光盘存储系统的基于自由时钟采样的变参数自适应PRML数据接收器，其特征在于该数据接收器由自由时钟采样模块(1)、变参数自适应信号调理模块O)、 时钟恢复模块(3)、自适应最大似然译码模块(4)和目标响应选择模块( 构成，上述各模块的连接关系如下所述的自由时钟采样模块(1)的输出端接所述的变参数自适应信号调理模块( 的第一输入端，所述的变参数自适应调理模块⑵的输出端接所述的时钟恢复模块⑶的第一输入端，该时钟恢复模块(3)的输出端分别接所述的自适应最大似然译码模块⑷的输入端和所述的变参数自适应信号调理模块( 第二输入端，所述的自适应最大似然译码模块 (4)的输出端还分别接所述的时钟恢复模块(3)的第二输入端和变参数自适应信号调理模块(2)第四输入端，所述的目标响应选择模块(5)的输出端分别接所述的变参数自适应信号调理模块O)的第三输入端和所述的时钟恢复模块(3)的第三输入端。
2.根据权利要求1所述的数据接收器，其特征在于所述的自由时钟采样模块(1)由时钟生成模块(1-1)和采样模块(1-2)组成，所述的时钟生成模块(1-1)的输出端连接到所述的采样模块(1-2)的第二输入端，该采样模块(1- 的第一输入端即为自由时钟采样模块⑴的输入端，该采样模块(1-2)的输出端即为自由时钟采样模块⑴的输出端。
3.根据权利要求1所述的数据接收器，其特征在于所述的变参数自适应信号调理模块 (2)由期望输出生成运模块0-1)、误差产生模块0-2)、增量运算模块0-3)、参数自适应调整模块(2-4)、信号调理向量生成模块(2- 、零阶保持模块(2-6)和数据处理模块(2-7) 构成，其连接关系如下所述的期望输出生成模块的两个输入端即为本变参数自适应信号调理模块(2) 的第三、第四输入端，期望输出生成模块的输出端分别接所述的误差产生模块(2-2) 第一输入端、所述的增量产生模块(2- 第一输入端和所述的参数自适应调整模块(2-4) 第一输入端，所述的误差产生模块0-2)的第二输入端即为本变参数自适应信号调理模块 (2)的第二输入端，该误差产生模块0-2)的输出端分别连接所述的增量产生模块(2-3) 的第二输入端和参数自适应调整模块0-4)的第二输入端，所述的参数自适应调整模块 (2-4)的输出端接所述的增量运算模块(2- 第三输入端，所述的增量运算模块(2- 的输出端接所述的信号调理向量生成模块0-5)，该信号调理向量生成模块0-5)的输出端接所述的零阶保持模块0-6)的输入端，该零阶保持模块0-6)的输出端接所述的数据处理模块0-7)的第二输入端，该数据处理模块0-7)的第一输入端即本变参数自适应信号调理模块的第一输入端，该数据处理模块0-7)的输出端即为本变参数自适应信号调理模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的数据接收器，其特征在于所述的时钟恢复模块(3)由数字插值模块(3-1)、误差产生模块(3-2)、时域误差检测模块(3- 、环路滤波模块(3-4)，数控振荡模块(3-5)和期望输出生成模块(3-6)构成，各模块连接关系如下所述的期望输出生成模块(3-6)的两个输入端分别为本时钟恢复模块(3)的第二、第三输入端，该期望输出生成模块(3-6)的输出端接所述的误差检测模块(3-2)的第二输入端，所述的数值插值模块(3-1)第一输入端即为本时钟恢复模块C3)的输入端，该数值插值模块(3-1)的输出端即为为本时钟恢复模块(3)的输出端，该数值插值模块(3-1)的输出端还接所述的误差产生模块(3-2)的第一输入端，该误差检测模块(3-2)的输出端接到所述的时域误差检测模块(3-3)，该时域误差检测模块(3-3)的输出端接到所述的环路滤波模块(3-4)，该环路滤波模块(3-4)的输出端接所述的数控振荡模块(3-5)，该数控振荡模块(3- 的第一输出端和第二输出端连接所述的数字插值模块(3-1)的第二、第三输入端。
5.根据权利要求1所述的数据接收器，其特征在于所述的自适应最大似然译码模块 (4)由第二目标响应选择模块(4-1)、分支度量计算模块(4- 、最优分支选择模块(4-3)和最优路径管理模块(4-4)组成，其连接关系如下所述的第二目标响应选择模块(4-1)的输出端接所述的分支度量计算模块(4- 的第二输入端，该分支度量计算模块G-2)的第一输入端即为本自适应最大似然译码模块(4) 的输入端，该分支度量计算模块G-2)的输出端接所述的最优分支选择模块G-3)，该最优分支选择模块G-3)的输出端接所述的最优路径管理模块G-4)，该最优路径管理模块 (4-4)的输出端即为本自适应最大似然译码模块的输出端。
6.一种基于自由时钟采样的变参数自适应PRML数据接收器的数据处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)、所述的目标响应选择模块(5)选择相应的目标响应P输入所述的变参数自适应信号调理模块( 和时钟恢复模块(3)；2)、所述的自由时钟采样模块(1)根据自由时钟(1-1)提供的采样频率仁对输入的信号频率为f的模拟传输信号r (t)进行自由时钟采样形成数字数据r (η)，向所述的变参数自适应信号调理模块⑵输出，其中fs = (1 2)f ；3)、所述的变参数自适应信号调理模块( 对输入的数字数据r(n)进行信号调理，输出调理后的信号χ (η)，包括下列步骤①由所述的期望输出生成模块(2-1)将所述的目标响应选择模块( 输入的目标响应 P和自适应最大似然译码模块(4)输入的a(k)进行卷积运算
全文摘要
一种用于高密度光盘存储系统的基于自由时钟采样的变参数自适应PRML数据接收器及其数据处理方法，该数据接收器由自由时钟采样模块、变参数自适应信号调理模块、时钟恢复模块、自适应最大似然译码模块和目标响应选择模块构成，本发明采用了变参数自适应信号调理技术、数字插值时钟恢复技术和基于PRML原理的最大似然译码技术，能够满足高密度存储数据读出时的高速数据传输要求，同时能较好的消除码间干扰，降低误码率。
文档编号G11B7/08GK102243880SQ20111006366
公开日2011年11月16日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者王景龙, 阮昊 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所