专利名称：基于极限距离度量的位置检测同步标记的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于同步标记(syncMark)检测的技术，更具体地，涉及利用极限距离度量(extreme distance metric)的位置来检测同步标记的技术。
背景技术：
存储系统，例如盘驱动器，一般包括一个或多个盘或者具有多个同心数据轨道的其它存储介质。在写或者读操作过程中，换能器一般位于目的地轨道上。伺服头位置信息一般记录到盘上。如图1所示，一种用于盘驱动器的普通记录格式100包括识别下一组嵌入的伺服信息的开始的伺服地址标记(SAM)模式110以及分别在所记录数据140前面与后面的同步标记模式120和后同步模式130。一般来说，伺服解调器基于最新检测到的SAM确定从哪里开始搜索SAM模式。一般来说，伺服解调器在基于最新检测到的SAM的定时的时间窗口中搜索SAM。一旦检测到 SAM，SAM与同步标记之间的间隔一般就高度准确地获知了。因此，同步标记位置检测器一般可以在相对小的窗口中搜索同步标记。一旦识别出同步标记，同步标记位置检测器就可以确定数据扇区位于记录轨道中的什么位置。例如由于在关于同步标记的回读信号被破坏或者失真超过同步标记检测器容限的信号缺陷，同步标记检测器可能未能检测到同步标记。已经提出或者推荐了多种用于改进同步标记检测的技术。参见，例如，标题为 "Method and Apparatus for Synchronization Mark Detection With DC Compensation" 的美国专利 No. 7，561，649 禾P标题为"Method and Apparatus for Detecting a SyncMark in a Hard Disk Drive”的美国公开申请No. 2010/0115209，这两个专利中的每一个都通过引用包含于此。一种技术针对同步标记搜索窗口中的多个位置计算度量(例如欧几里德距离度量)，并且比较计算出的度量与同步标记度量阈值。如果针对一个位置计算出的度量满足同步标记度量阈值，则声明在那个位置找到了同步标记。如果所计算出的度量不满足同步标记度量阈值，则同步标记度量阈值增加并且从盘物理地重新读取数据，利用这个新的同步标记度量阈值进行另一次检测同步标记的尝试。重新读取数据导致附加的读取时间和功率，而且降低了通道读取吞吐量。如图2所示，另一种技术在数据中插入次同步标记240 (常常称为同步标记2或者 SM2)。当同步标记检测器未能检测到第一同步标记120时，硬盘驱动器可以依赖于该第二同步标记240来定位并检测数据。第一同步标记120和第二同步标记240 —般隔开恒定的长度。一般来说，足以存储第一同步标记120和第二同步标记240之间的数据的缓冲区用于恢复针对丢失的同步标记的即时数据。但是，第二同步标记240必须插入到数据中并因此削弱了格式效率，导致相对于图1的技术数据容量降低。因此，需要用于检测硬盘驱动器中的同步标记的改进技术。
发明内容
总的来说，提供了用于基于极限距离度量的位置检测同步标记的方法与装置。同步标记可以记录在磁性介质上或者在通信通道上接收。根据本发明的一方面，在接收到的信号中检测同步标记，这是通过以下步骤进行的计算接收到的信号与读取同步标记时所期望的接收到的信号的理想版本之间的距离度量，其中该距离度量是针对搜索窗口中的多个位置进行计算的；确定该搜索窗口中的基本上极限的距离度量；以及基于所述基本上极限的距离度量的位置检测同步标记。在一种实施方式中，如果距离度量满足预定的标准，例如距离度量低于阈值，则检测同步标记。在另一种实施方式中，当不满足预定的度量阈值T时，利用基本上极限的距离度量的位置来检测同步标记。在另一种实施方式中，利用基本上极限的距离度量的位置检测同步标记，而不考虑预定的距离度量阈值。在又一种实施方式中，基本上极限的距离度量用于确定用来重新读取接收到的信号的度量阈值T。例如，用来重新读取接收到的信号的度量阈值T是基本上极限的距离度量或者是基本上极限的距离度量的函数。同步标记检测可以可选地以基本上极限的距离度量低于第二阈值T2为条件。各种阈值可以被用户预先定义和/或编程。距离度量可以包括接收到的信号与接收到的信号的理想版本之间的方差之和或者欧几里德距离。对本发明及本发明更多特征和优点的更完整的理解将通过参考以下具体描述和附图来获得。
图1说明了用于盘驱动器的示例传统记录格式；图2说明了用于盘驱动器的可选示例传统记录格式；图3说明了包含了本发明特征的、用于盘驱动器的示例记录格式；图4是示例迭代硬盘驱动器的示意性框图；以及图5-7是描述包含了本发明特征的同步标记检测处理的示例实现方式的流程图。
具体实施例方式本发明提供了用于检测同步标记的改进技术。根据本发明的一个方面，通过计算针对搜索窗口中多个位置的距离度量，在接收到的信号中检测同步标记。基于极限距离度量的位置检测同步标记。在一种示例实施方式中，当不满足预定的度量阈值时，利用极限距离度量的位置检测同步标记。在另一种示例实施方式中，利用极限距离度量的位置检测同步标记，而不考虑预定的度量阈值。在又一种实施方式中，极限距离度量用作用于重新读取接收到的信号的预定度量阈值。尽管本发明在此是在示例硬盘驱动器的环境下说明的，但是本发明可以在需要检测嵌入在用户数据中的一个或多个同步标记的任何系统中采用。本发明基于距离度量与一个或多个对应阈值的比较改进了检测同步标记的多种现有技术。对于利用距离度量的适当的同步标记检测技术的讨论，参见例如标题为“Method and Apparatus for Synchronization Mark Detection With DC Compensation" StJ^H 专利 No. 7，561，649 禾口标题为“Method and Apparatus for Detecting a SyncMark in a Hard Disk Drive”的美国公开申请No. 2010/0115209，这两个专利中的每一个都通过引用包含于此。如以上所讨论的，图1和2说明了用于盘驱动器的示例传统记录格式。图3说明了包含本发明特征的、用于盘驱动器的可选记录格式300。如图3所示，以类似于图1的方式，所公开的记录格式300包括识别下一组嵌入的伺服信息的开始的伺服地址标记(SAM) 模式110及第一同步标记模式120。如下文将讨论的，期望第一同步标记模式120在位索引1^和1^2之间的搜索窗口 320中。位索引1^和1^2的位置可以基于距SAM的距离或者获取(ACQ)的结束来确定。ACQ在前同步码2T模式上出现，而ACQ的结束应当在2T模式上并且在实际的同步标记位置之前。 用于同步标记的搜索窗口可以从ACQ的结束开始并持续所编程数量的时钟循环。对于2T 模式和前同步码的讨论，参见例如标题为“Method and Apparatus for Improved Address Detection” 的美国公开申请 No. 2005/0243455。此外，所公开的记录格式300还可选地在扇区的结束处包括第二同步标记模式 330，在图1的格式中在那里通常将预期出现后同步模式130。预期第二同步标记模式330 位于搜索窗口 340中。以这种方式，当第一同步标记模式120被硬盘驱动器错过时，所公开的记录格式300允许检测第二同步标记模式330。因此，数据的恢复可以即时实现，而不会相对于图1的格式降低数据容量。两个同步标记120、330之间的间隔提供了对抗介质缺陷和造成同步标记检测失败的其它因素的可靠保护。硬盘驱动器编码器/解码器(编解码器)一般可以保持接收到的信号和所检测数据的完整部分多个解码迭代。在已知的方式中，解码处理一般涉及检测和解码的多个阶段。尽管本发明在此是在图3的记录格式300、结合图5-7所讨论的每一个实施方式的环境下说明的，但是如对本领域普通技术人员显而易见的，本发明可以以图1-3所示示例记录格式(及附加记录格式)中的任何一种实现。图4是示例迭代硬盘驱动器400的示意性框图。如图4所示，模拟和数字前端405 产生均衡的样本Y。例如，均衡的样本Y可以在有限脉冲响应(FIR)滤波之后获得。对于传统迭代解码技术的详细讨论，参见例如E. Yeo等人的“VLSI Architectures for Iterative Decoder in Magnetic Recording Channels，，，IEEE Trans, on Magnetics, Vol. 37, No. 2, 2001年3月，该文献通过引用包含于此。软通道检测器420处理均衡的样本Y，并以软位判定的形式生成用于每个Y样本的一系列可靠性信息，例如对数似然率(LLR)。LPDC解码器430以已知的迭代方式处理LLR 值，以产生硬和软判定。硬判定被存储在硬判定缓冲器440中。通常，硬位判定与相应的检测器和解码器软输出(LLR)值紧密相关。同样，检测器和解码器输出LLR值的幅值提供了对硬位判定的可靠性的指示。如前面所指出的，在已知的方式中，解码过程一般涉及检测和解码的多个阶段。 LDPC解码器430采用局部迭代，并且，如果解码不在LDPC解码器局部迭代中收敛的话，则在LDPC解码器和软通道检测器420之间采用全局迭代。对于每次全局迭代，解码器软输出 (LLR)都发送回检测器，用于另一轮的检测。图5是描述包含了本发明特征的同步标记检测处理500的示例实现方式的流程图。总的来说，图5的示例同步标记检测处理500记住搜索窗口中具有最低距离度量的位置，并且，如果不满足预定的阈值T的话，则使用该位置确定同步标记。如图5所示，同步标记检测处理500首先在步骤510中在位索引范围Rl，k2]上对搜索窗口 320递增位索引t。其后，示例同步标记检测处理500在步骤520中如下在循环i中，针对所接收的均衡信号样本巧，在所接收样本的块{ri_M，ri_L+2,…，rj与当读取同步标记时所预期的理想样本的块·[& ,H] 1之间，计算同步标记检测器度量值Mt 其中L是同步标记的长度。如在此所使用的，术语“极限距离度量”应当包括最小或者最大距离度量。如果对于距离度量使用公式(1)的定义，则采用最小距离度量来检测同步标记。但是，如果对于距离度量使用公式(1)定义的负版本，则将采用最大距离度量来检测同步标记。对于用于计算同步标记检测器度量值(例如方差之和或者欧几里德距离) 的适当技术的更详细讨论，参见例如美国专利No. 7，561，649，该专利通过引用包含于此。在步骤530中执行一个测试，以确定位索引是否等于1^，即搜索窗口 320中的第一个位置。如果在步骤530中确定位索引等于Ic1，则在步骤540中将Mmin初始化成Mkl。但是，如果在步骤 530中确定位索引不等于Ic1，则在步骤550中将Mmin设置成(Mmin，Mt)中较小的那个，并且还记录对应于新Mmin的位索引k *。在步骤560中执行另一个测试，以确定Mt是否满足预定的阈值T。应当指出，在示例实施方式中，如果Mt低于阈值T，则称为“满足”阈值T。在可选实施方式中，如果Mt高于阈值T，则称为满足阈值T。如果在步骤560中确定Mt满足预定阈值T，则在步骤565中在t 处找到同步标记且相应地重新构造信号。但是，如果在步骤560中确定Mt不满足预定阈值 T，则在步骤570中执行另一个测试，以确定位索引t是否等于1 ，即搜索窗口 320中最后的位置。如果在步骤570中确定位索引不等于1 ，则程序控制返回到步骤510并以上述方式继续。但是，如果在步骤570中确定位索引等于1 ，则在步骤580中生成同步标记找到信号并且基于在k *处检测到的同步标记位置重新构造信号。如图5的示例实施方式中所示出的，步骤580可以可选地以Mmin的值低于第二阈值T2为条件。在这种方式中，如果最小距离度量Mmin太高，以至于不能检测到同步标记，则可以声明读失败。然后，数据可以从盘物理地重新读取，并且可以执行利用处理500检测同步标记的另一次尝试。可选地，同步标记度量阈值T可以在物理地重新读取数据时增加。应当指出，阈值T和T2中的一个或者多个可以由用户预先定义或者编程。在可选实施方式中，其中如果Mt大于T的话，则距离度量Mt满足阈值T，步骤580可以可选地以Mmin 的值高于第二阈值T2为条件。在这种情况下，步骤550中的最小化操作也被最大化操作代替。换句话说，同步标记是基于最大距离度量确定的。图6是描述包含本发明特征的同步标记检测处理600的示例可选实现方式的流程图。总的来说，图6的示例同步标记检测处理600使用搜索窗口中具有最低距离度量的位置来确定同步标记，而不考虑预定的最小距离阈值T。如图6所示，同步标记检测处理600首先在步骤610中针对搜索窗口 32在位索引范围[kl，k2]上递增位索引t。其后，以类似于图5中步骤520的方式，示例同步标记检测处理600在步骤620中计算同步标记检测器度量值Mt。在步骤630中执行一个测试，确定位索引是否等于Ic1，即搜索窗口 320中的第一个位置。如果在步骤630中确定位索引等于Ic1，则在步骤640中将Mmin初始化成Mkl。但是，如果在步骤630中确定位索引不等于Ic1，则在步骤650中将Mmin设置成(Mmin，Mt)中较小的那
6个，并且还记录对应于Mmin的位索引k *。在步骤670中执行另一个测试，以确定位索引是否等于k2，即搜索窗口 320中最后的位置。如果在步骤670中确定位索引不等于1 ，则程序控制返回到步骤610并以上述方式继续。但是，如果在步骤670中确定位索引等于1 ，则在步骤680中生成同步标记找到信号并且基于在k *处检测到的同步标记位置重新构造信号。如图6的示例实施方式中所示出的，步骤680可以可选地以Mmin的值低于第二阈值T2为条件。在这种方式中，如果最小距离度量Mmin太高，以至于无法检测到同步标记，则可以声明读取失败。在这种情况下，如联系图5所描述的，通过从盘物理地重新读取数据，可以执行检测同步标记的另一次尝试。应当指出，阈值T和T2中的一个或者多个可以由用户预先定义或者编程。在可选实施方式中，利用距离度量的不同计算，步骤650中的最小化操作被最大化操作代替，并且步骤680可以可选地以Mmin的值高于第二阈值T2为条件。在这种情况下，同步标记是基于最大距离度量确定的。图7是描述包含本发明特征的同步标记检测处理700的另一种可选实现方式的流程图。总的来说，图7的示例同步标记检测处理700动态地使用最小距离度量作为用于重新读取接收到的信号(例如，在传统的同步标记检测失败之后)的预定度量阈值。例如，用于下一次读取循环的阈值可以设置成最小距离度量Iin或者设置成最小距离度量Mmin乘以缩放因子或者加上偏移值。缩放因子和偏移值可以可选地由用户预先定义或者编程。如图7所示，同步标记检测处理700首先在步骤710中针对搜索窗口 320在位索引范围[kl，k2]上递增位索引t。其后，以类似于图5中步骤520的方式，示例同步标记检测处理700在步骤720中计算同步标记检测器度量值Mt。在步骤730中执行一个测试，以确定Mt是否满足预定阈值T。如果在步骤730中确定Mt满足预定阈值T，则在步骤740中在t处找到同步标记并且相应地重新构造信号。但是，如果在步骤730中确定Mt不满足预定阈值T，则在步骤750执行另一个测试，以确定位索引是否等于k1;即搜索窗口 320中的第一个位置。如果在步骤750中确定位索引等于Ic1，则在步骤760中将Mmin初始化成Mkl。但是， 如果在步骤750中确定位索引不等于Ic1，则在步骤770中将Mmin设置成(Mmin，Mt)中较小的那个。可选地，还可以记录对应于Mmin的位索引k 。在步骤780中执行另一个测试，以确定位索引t是否等于k2，即搜索窗口 320中最后的位置。如果在步骤780中确定位索引不等于1 ，则程序控制返回到步骤710并以上述方式继续。但是，如果在步骤780中确定位索引等于1 ，则在步骤790中将阈值T设置成Mmin， 用于进行盘的重新读取。在可选实施方式中，对于下次读取循环，阈值T可以设置成Mmin的函数，例如，等于最小距离度量Mmin乘以缩放因子或者添加偏移值。缩放因子和偏移值可以可选地由用户预先定义或者编程。在可选实现方式中，可以添加附加的步骤如果为重新读取盘而新计算出的阈值T高于第二阈值T2,则新阈值T设置成T2。尽管对这种示例实施方式使用最小距离度量，但如以上联系图5和6所讨论的，最大距离度量也可以采用。对于利用例如在扇区结束处的第二同步标记的改进检测技术的详细讨论，参见例如于 2008年 10 月 31 曰提交且标题为"Method and Apparatus for Detecting a SyncMark in a Hard Disk Drive”的美国专利申请(律师卷号08-(^83)，该申请通过引用包含于此。对于其它同步标记检测技术的讨论，参见例如标题为“Method and Apparatus forImproved Address Detection” 的美国公开申请 No. 2005/0243455。Mrk尽管本发明的示例实施方式已经关于数字逻辑块进行了描述，但是，对于本领域技术人员来说，很显然各种功能都可以在数字域中作为软件程序的处理步骤、在硬件中由电路元件或状态机或者由软件和硬件的组合来实现。这种软件可以在例如数字信号处理器、微控制器或者通用计算机中采用。这种硬件和软件可以在集成电路中所实现的电路中体现。因此，本发明的功能可以以方法和用于实践那些方法的装置的形式体现。本发明的一个或多个方面可以以例如存储在存储介质中、加载到机器中和/或由机器执行或者通过某种传输介质传输的程序代码的形式体现，其中，当程序代码加载到例如计算机的机器中并由该机器执行时，该机器变成用于实践本发明的装置。当程序代码段在通用处理器上实现时，程序代码段与处理器结合，以便提供类似于特定逻辑电路运行的器件。本发明还可以在集成电路、数字信号处理器、微处理器和微控制器中的一个或多个中实现。多个相同的管芯(die) —般是以重复的模式在晶片的表面上形成的。每个管芯都包括在此所述的器件，而且可以包括其它结构或者电路。单个管芯从晶片上切割下来，然后封装成集成电路。本领域技术人员将知道如何切割晶片和封装管芯，来生产集成电路。如此制造的集成电路被认为是本发明的一部分。应当理解，在此所示出和描述的实施方式及其变体仅仅是为了说明本发明的原理，而且在不背离本发明范围与主旨的情况下，可以由本领域技术人员来实现各种修改。
权利要求
1.一种用于检测接收到的信号中的同步标记的方法，所述方法包括以下步骤 计算所述接收到的信号与读取所述同步标记时预期的所述接收到的信号的理想版本之间的距离度量，其中所述距离度量是针对搜索窗口中的多个位置计算的； 确定所述搜索窗口中的基本上极限的距离度量；以及基于所述基本上极限的距离度量的位置检测所述同步标记。
2.如权利要求1所述的方法，其中当不满足预定的度量阈值T时，利用所述基本上极限的距离度量的所述位置检测所述同步标记。
3.如权利要求1所述的方法，其中利用所述基本上极限的距离度量的所述位置检测所述同步标记，而不考虑预定的极限距离度量阈值。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述基本上极限的距离度量用于确定用来重新读取所述接收到的信号的度量阈值T。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述同步标记包括在扇区信号中跟在数据后面的第二同步标记。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述基本上极限的距离度量包括最小距离度量和最大距离度量中的一个或多个。
7.一种读取通道，包括读取头，用于从存储介质获得扇区信号，所述扇区信号包括至少一个同步标记和数据；存储器；以及至少一个耦合到所述存储器的处理器，可操作为计算所述接收到的信号与读取所述同步标记时预期的所述接收到的信号的理想版本之间的距离度量，其中所述距离度量是针对搜索窗口中的多个位置计算的； 确定所述搜索窗口中的基本上极限的距离度量；以及基于所述基本上极限的距离度量的位置检测所述同步标记。
8.如权利要求7所述的读取通道，其中用于重新读取所述接收到的信号的所述度量阈值T是所述基本上极限的距离度量和所述基本上极限的距离度量的函数中的一个或多个。
9.如权利要求7所述的读取通道，其中所述同步标记是在磁性介质上记录和在通信通道上接收的一个或多个。
10.如权利要求7所述的读取通道，其中所述距离度量包括所述接收到的信号与所述接收到的信号的所述理想版本之间方差之和以及欧几里德距离中的一个或多个。
全文摘要
提供了基于极限距离度量的位置检测同步标记的方法与装置。通过以下步骤在接收到的信号中检测同步标记计算接收到的信号与读取同步标记时所预期的接收到的信号的理想版本之间的距离度量，其中距离度量是针对搜索窗口中的多个位置计算的；确定搜索窗口中基本上极限的距离度量；并且基于该基本上极限的距离度量的位置检测同步标记。所述距离度量可以包括接收到的信号与接收到的信号的理想版本之间的方差之和或者欧几里德距离。
文档编号G11B27/30GK102270481SQ20111010291
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月25日 优先权日2010年5月28日
发明者E·F·哈拉特什, N·米拉德诺维奇, 李元兴, 杨少华 申请人:Lsi公司