专利名称：数据解码设备和方法
技术领域：
本发明涉及数据解码，具体地涉及数据解码设备及其方法，该数据解码设备通过在具有部分响应类(partial-response class)4(PR4)或扩展部分响应类4(EnPR4)信道的数字记录／重现设备中使用一条信道构成的最大似然率解码器解码数据可显著地减小硬件尺寸。
已经开发出的有关部分响应最大似然(PRML)技术，正如同一种通过对信号处理而不明显改变常规记录和重现设备特性的增加记录密度的方法，其包括了维特比解码处理，并且已经提供了许多特定的装置。
图1是具有PR4(1，0，-1)信道的数字盒式磁带录像机(DVCR)的方框图。在图1中，不归零反相(NRZI)变换器102将输入信号变换为以1或-1表示的NRZI码。预编码器108将NRZI码变换为交错NRZI码。这里，NRZI变换器102和预编码器108均被构成为具有1／1+D特性，其中D指记录数据的1比特延迟(单位延迟)。在NRZI变换器102或预编码器108中具有1／1+D结构，输入信号与由延迟单元106或112延迟的信号在“异”门(XOR)104或110中进行“异”(XOR)运算以便输出和将执行“异”运算的信号馈送返回到延迟单元。
重现系统的重现放大器116对通过具有1-D特性即差动特性的信道114的重现信号进行放大。此时，已放大的重现信号是一个PR(+1，-1)模式信号。均衡器118补偿在重现放大器116中放大的信号的波形失真和幅度失真。具有1+D特性即积分(integral)特性的信道解调器120将从均衡器118输出的PR(+1，-1)模式信号变换为PR4(+1，0，-1)模式信号。换句话说，信道解调器120包括一个加法器124和一个延迟电路122，并且具有与预编码器108的1／1+D特性相反的1+D特性，以便改善噪声特性并且减小眼孔图样的孔径比。计时检测器140使用内部安装的锁相环(PLL)检测在均衡器118中已均衡的重现信号的计时，并且输出用于均衡器118和该最大似然解码器(Maximum Likelihood decoder)126所要求的驱动时钟。
这里，由于具有PR4信道的数字记录／重现设备的记录系统包括两个延迟电路，重现系统就需要四(22)即4状态维特比解码器。但是，在DVCR中，两个(1+D)信道是交错的，所以需要2状态维特比解码器。换句话说，图1中所示的最大似然解码器126是这样构成的，以使得执行相同操作的2状态解码器130及132和2状态维特比解码器分别并联连接。多路分解器128和多路复用器138根据从计时检测器140输出的驱动时钟操作。解码的数据从多路复用器138输出。
以两信道构成状态检测器和维特比解码器的理由是应用了一种维特比算法，使得从信道解调器120输出的PR4(+1，0，-1)数据被变换为PR(+1，-1)数据，以满足在“+1”之后读出“0”或“-1”和决不读出“+1”的条件以及在“-1”之后读出“0”或“+1”和决不读出“-1”的条件。
并且，具有图1所示的PR4信道的DVCR可使用最大似然解码算法诸如维特比解码算法以进行数据的解码，其被称为PRML系统。
图2是具有EPR4(1，1，-1，-1)信道的数字记录／重现系统的方框图，该信道在EnPR4信道中具有最简单的结构，相应于图1所示的相同部件的详细说明在这里将被省略。具有EPR4信道的数字记录／重现设备的典型例子是硬盘驱动器。
在图2中，与图1中所示的PR4系统相比较，预编码器208包括了另一个延迟电路214，使其具有1／(1+D)2特性，其中预编码器208称为EPR4(1，1，-1，-1)预编码器。由于记录系统包括了三个延迟电路206，212和214，所以重现系统要求23即8状态维特比解码器250至264和8状态检测器234至248。并且，信道解调器222包括了一个加法器228和两个延迟电路224及226，使它具有(1+D)2特性，与具有1／(1+D)2特性的预编码器208一致。在图2中，“SD”是指一个状态检测器，而“VD”是指一个维特比解码器。从计时检测器268输出的驱动时钟CK提供到多路分解器232、第一至第八维特比解码器250至264和一个多路复用器266。标号218和220分别表示一个放大器和一个均衡器。
图3是具有EnPR4信道的数字记录／重现设备的概念方框图。其中，对应于具有1／(1+D)n+1特性的预编码器304的信道解调器312被构成为具有(1+D)n+1特性。最大似然解码器314包括2n+2维特比解码器，2n+2状态检测器，一个多路分解器，该多路分解器用于多路分解信道解调器312的输出以便输出给2n+2状态检测器，和一个多路复用器，其用于多路复用2n+2维特比解码器的输出以便输出已解码的数据。换句话说，每2n+2状态检测器和维特比解码器被并联连接构成。将解调数据多路分解为2n+2信道后，由所构成的维特比解码器独立地解码以对相应于各个信道，然后再多路复用。这是为了应用维特比算法，通过将信道解调器312的EnPR4信号分为PR(1，-1)信号以使满足下列条件即，在“+1”之后读出“0”或“-1”并且决不读出“+1”和在“-1”之后读出“0”或“+1”并且决不读出“-1”。
最后EPR4系统和E2PR4系统比PR4系统和EPR4系统分别有着更强的抗噪声的性能，但其信号频带被减少了。因此，信道频带的记录密度增加。但是，眼孔图样的孔径比被减小了并且使硬件变得更复杂。换句话说，常规的PR4系统要求只有并联构成的四个最大似然解码器(一个DVCR两个)，EPR4系统要求具有并联构成的八个最大似然解码器，而EnPR4系统要求具有并联构成的2n+2最大似然解码器。因此，使硬件负担急剧地增加。
本发明的第一目的是提供在具有PR4信道的数字记录／重放设备中的一种数据解码设备，它利用包含一条信道的最大似然解码器解码数据可极大地减小硬件的尺寸，从噪声方面来考虑它同时还保持了PR4系统的性能。
本发明的第二目的是提供在具有EnPR4信道的数字记录／重现设备中的一种数据解码设备，它利用包含一条信道的最大似然解码器解码数据可极大地减小硬件尺寸，同时从噪声方面来考虑它还保持了EnPR4系统的性能。
本发明的第三目的是提供在以PR4模式记录数据的数字记录／重现设备中的一种数据解码设备，用于选择地把数据解码为PR4模式或EnPR4模式。
本发明的第四目的是提供在以EnPR4模式记录数据的数字记录／重现设备中的一种数据解码设备，用于将数据解码为各个类型。
本发明的第五目的是提供在具有PR4信道的数字记录／重现设备中的一种数据解码方法，利用包含一条信道的最大似然解码器解码在PR(+1，-1)状态中的数据，同时从噪声来考虑还保持了PR4系统的性能。
本发明的第六目的是提供在具有EnPR4信道的数字记录／重现设备中的一种数据解码方法，利用包含一条信道的最大似然解码器解码PR(+1，-1)状态中的数据，同时从噪声来考虑还保持了EnPR4系统的性能。
本发明的第七目的是提供在以PR4模式记录数据的数字记录／重现设备中的一种数据解码方法，利用包含一条信道的最大似然解码器选择地把数据解码为PR4模式或EnPR4模式。
本发明的第八个目的是提供在以EnPR4模式记录数据的数字记录／重现设备中的一种数据解码方法，利用包含一条信道的最大似然解码器把数据解码为各种类型。
为了实现本发明的目的，提供在具有PR4信道的系统中的一种数据解码设备，该系统包括具有1／(1+D)特性的一个预编码器，该数据解码设备包括包含一条信道的一个最大似然解码器，用于最大似然解码通过该信道接收的PR(+1，-1)信号以便输出已最大似然解码的数据；和具有(1+D)特性的一个信道解调器，该特性与该预编码器的特性相反，用于信道解调已最大似然解码的数据以便输出已解码的数据。
根据本发明的另一方面，提供在具有EnPR4信道的系统中的一种数据解码设备，该系统包括具有1／(1+D)n+1特性的一个预编码器，该数据解码设备包括具有(1+D)特性的前置滤波器的一个单元，用于将通过该信道接收的PR(+1，-1)信号变换为PR4(+1，0，-1)信号，一个状态检测器，用于根据按照PR(+1，-1)变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)的正和负状态值；和具有1／(1+D)特性的一个反向前置滤波器，用于反馈接收的正和负状态值，将PR4(+1，0，-1)信号变换为PR(+1，-1)信号并且输出变换的信号到该状态检测器、n+1组的预编码器，该状态解码器和反向预滤波器串联连接；包括一条信道的一个维特比解码器，用于维特比解码从该单元输出的PR(+1，-1)信号并输出该已维特比解码的数据；和具有(1+D)n+1特性的一个信道解调器，该特性是预编码器的反向特性，该解调器用于信道解调该已维特比解码的数据以便输出已解码的数据。
而且，根据本发明的另一方面，提供在具有PR4信道的系统中的一种数据解码设备，该系统包括具有1／(1+D)特性的一个预编码器，该数据解码设备包括具有(1+D)特性的前置滤波器的一个单元，用于将通过该信道接收的PR(+1，-1)信号变换为PR4(+1，0，-1)信号；一个状态检测器，用于依据按照PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)的正和负状态值；和一个反向前置滤波器，它具有1／(1+D)特性，用于反馈接收的正和负状态值，再将PR4(+1，0，-1)信号变换为PR(+1-1)信号并且将已变换的信号输出到该状态检测器、n+1组的预编码器，该状态解码器和反向前置滤波器串联连接；包含一条信道的一个维特比解码器，用于维特比解码从该单元输出的PR(+1，-1)信号并且输出该已维特比解码的数据；和具有(1+D)特性的第一信道解调器，该特性是该预编码器的反向特性，该解调器用于信道解调该已维特比解码的数据以便输出PR4模式的解码数据；具有(1+D)n特性的第二信道解调器，用于信道解调第一信道解调器的输出以便输出EnPR4模式的解码数据；和一个选择器，用于根据PR4／EnPR4模式信号选择第一和第二信道解调器的输出之一。
本发明还提供有用于具有PR4信道的系统的数据解码方法，该系统包括具有1／(1+D)特性的一个预编码器，该数据解码方法包括步骤(a)直接地最大似然解码通过该信道接收的PR(+1，-1)信号以便输出已最大似然解码的数据；和(b)将该已最大似然解码的数据延迟单位比特以使具有(1+D)特性，该特性是该预编码器的反向特性，将已延迟的数据加到该已最大似然解码的数据以便输出解码的数据。
本发明并提供在具有EnPR4信道的系统中的数据解码方法，该系统包括具有1／(1+D)n+1特性的一个预编码器，该数据解码方法包括步骤(a)将通过该信道接收的PR(+1，-1)信号单位比特使具有(1+D)特性，将延迟的信号加到PR(+1，-1)信号以便将该结果变换为PR4(+1，0，-1)信号；(b)从反馈信号中减去PR4(+1，0，-1)信号以使具有(1+D)特性，再将该结果变换为PR(+1，-1)信号；(c)依据按照在(b)步骤中变换的PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值，并且把通过将正状态值加到负状态值得到的反馈信号输出；(d)重复(a)至(c)步骤(n+1)次；(e)维特比解码在执行(d)步骤之后输出的PR(+1，-1)信号，并且输出该维特比解码的数据；和(f)将维特比解码的数据的(n+1)比特延迟的数据加到维特比解码的数据以使具有(1+D)n+1特性，该特性是该预编码器的反向特性，并且输出解码的数据。
本发明还提供在具有PR4信道的系统中的数据解码方法，该系统包括具有1／(1+D)特性的一个预编码器，该数据解码方法包括步骤(a)将通过该信道接收的PR(+1，-1)信号延迟单位比特以使具有(1+D)特性，将延迟的信号加在PR(+1，-1)信号，再次将该结果变换为PR(+1，0，-1)信号，(b)从反馈信号中减去PR(+1，0，-1)信号使具有(1+D)特性，再次将该结果变换为PR(+1，-1)信号；(c)依据按照在(b)步骤中变换的PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值，并且把通过将正状态值加到负状态值得到的反馈信号输出；(d)重复(a)至(c)步骤(n+1)次；(e)维特比解码在执行(d)步骤之后输出的PR(+1，-1)信号，并且输出维特比解码的数据；和(f)以该维特比解码的数据进行单位比特延迟该维特比解码的数据使具有(1+D)特性，该特性是该预编码器的反向特性，并且将延迟的数据加到该维特比解码的数据，以便输出PR4模式解码的数据；(g)将PR4模式解码的数据延迟n比特以使具有(1+D)n特性，和将n比特延迟的数据加到PR4模式解码数据以便输出EnPR4模式解码的数据；和(h)根据PR4／EnPR4模式信号选择PR4模式解码的数据和EnPR4模式解码的数据之一。
本发明的上述目的和优点通过参照附图对优选实施例进行的详细描述将变得更加清楚，其中图1是具有PR4信道的常规数字视频盒式磁带录像机的方框图；图2是具有EPR4信道的常规数字记录／重现设备的方框图；图3是具有EnPR4信道的常规数字记录／重现设备的方框图；图4是根据本发明的一个实施例的数据解码设备的方框图；图5是根据本发明另一个实施例的数据解码设备的方框图；图6A至6H是图5所示的数据解码设备的工作波形图；图7是根据本发明的又一个实施例的数据解码设备的方框图；图8是根据本发明再一个实施例的数据解码设备的方框图；以及图9A至9L是图8所示的数据解码设备的工作波形图。
在图4中，一个取样与保持电路(SAMPLE&HOLD 410)取样和保持从均衡器(未示出)输出的已均衡的信号。这里，在根据计时检测器450中产生的驱动时钟执行取样的时刻，取样与保持电路410的输出状态保持在一个模拟电平，而不是数字电平“1”或“0”。
峰值检测器420是一个实现状态检测器的例子。换句话说，正峰值检测器423和负峰值检测器425分别是正状态值检测器和负状态值检测器的举例。与从峰值检测器420的取样与保持电路410输出的信号Vs相结合设置正峰值检测门限值(以下称为正门限值)和负峰值检测门限值(以下称为负门限值)。相应的门限值由具有彼此相反极性的峰值检测值控制。正峰值(Hn)和负峰值(Ln)根据该设置的门限值从均衡的信号中被检测。
换句话说，峰值检测器420的多路分解器与放大器(DEMUX & AMP)421只从取样与保持电路410输出的信号Vs中检测正(+)值，从而输出以预定电平放大的正信号Va给第一自动门限控制器(ATC1)422和正峰值检测器423。而且，DEMUX & AMP 421只检测从取样与保持410输出的信号Vs中的负(-)值，从而输出以预定电平放大的负信号Vb给第二自动门限控制器(ATC2)424和负峰值检测器425。
ATC1 422自动地设置“+1”的门限值Vra，以便用来与从DEMUX &AMP 421输出的已放大的正信号Va相结合检测正峰值，和当从负峰值检测器425检测到激活状态的负峰值(在这里为逻辑“1”)时在该时重置“-1”的门限值Vrb为预定值。正峰值检测器423比较该放大的正信号Va与由ATC1422设置的该正门限值，然后将相应于已放大的正信号Va的正峰值Hn输出并且将该正峰值Hn反馈到ATC2 424。
ATC2 422自动地设置“-1”的门限值Vrb，以便用来与从DEMUX &AMP 421输出的已放大的负信号Vb相结合检测负峰值，并且在从正峰值检测器423检测到激活状态的正峰值(在这里为逻辑“1”)时重置“-1”的门限值Vrb为一个预定值。负峰值检测器425比较该放大的负信号Vb与由ATC2 424设置的该负门限值，然后输出相应于已放大的负信号Vb的负峰值Ln并且将该负峰值Ln反馈到ATC2 422。正峰值检测器423的正峰值Hn和负峰值检测器425的负峰值Ln是数字数据。
具有前述结构的峰值检测器在由本发明的申请人申请的韩国专利申请中公开了，申请号为97-30468。但是，根据本发明的峰值检测器420可采用任何结构，所述结构利用了一个门限值检测输入信号的正和负值。另外，使用ATC的峰值检测器已在题为“实现第二代大容量存储器件的信号处理方法PRML”一文中公开，该文作者为Imai和Miyaki等，发表在1994年1月日本的Nikkei Electronics第599期第72-79页上。在上述文章中公开的峰值检测器检测的是输入信号的正峰值，因为该信号的正和负峰值基本上相应于在二值数(binary state number)情况下的矩阵，并且通过保持正在用作新门限值的检测值以便为检测下一个正峰值作准备并且同时更新用于检测负峰值的门限值。类似地，峰值检测器检测输入信号的负峰值，并且通过保持正在用作新门限值的检测值为检测下一个负峰值作准备和更新用于检测正峰值的门限值。但是，这种峰值检测器不能在希望的时间完全更新相反的门限值。因此，已提出了图4中所示的峰值检测器，提供了更好的维特比解码效率。这里，ATC意味着门限值与该输入信号一起被更新。
作为PR(+1，-1)维特比解码器的维特比解码器430接收并且维特比解码从峰值检测器420检测的正峰值Hn和负峰值Ln。维特比解码器430可采用使用维特比算法的任何类型的维特比解码器。具体地，可使用不要求模／数(A／D)变换器的维特比解码器。与常规的解码器相比，模拟维特比解码器具有简单的电路，它使集成电路的面积最小，因而减少了费用和功耗。因此，这个解码器适合于需要低电力的小尺寸产品(small-sized product)，诸如数字视频摄录像机。
图4中所示的数据解码设备采用了一个模拟维特比解码器。在采用常规的数字维特比解码器的情况下，取样与保持电路410必须用A／D变换器代替。
具有(1+D)特性的信道解调器440解调维特比解码的数据并且输出最终解码的数据。由于维特比解码器430的输出是数字数据，信道解调器440可以用一个D触发器和延迟电路442构成，延迟电路442根据在定时检测器450中产生的驱动时钟工作。加法器441可用“异或”门构成。定时检测器450检测已均衡的重现信号的定时，输出用于取样及保持电路410、维特比解码器430和信道解调器440需要的驱动时钟。
图4所示的数据解码设备维特比解码其信道未被解调的PR(+1，-1)信号，而不解码由该信道解调器解调的PR4(+1，0，-1)信号，与图1中所示的相比。因此，峰值检测器420和维特比解码器430可只由单个信道构成。维特比解码器430的输出由具有(1+D)特性的信道解调器440解调，然后输出最终解码的数据。
但是，由于图4所示的数据解码设备在使用(1+D)特性信道解调之前检测了峰值，当许多噪声与重现信号相重叠时，从峰值检测器420输出的正峰值Hn和负峰值Ln中的差错便增加了，因而降低了该数据解码设备的整个性能。因此，图4所示的数据解码设备可适用于具有抗噪声强的PR4信道的记录／重现设备。特别地，如果与重现信号相重叠的噪声是可忽略的电平时，该电平不会影响解码数据所希望的性能，从实现简单和价格观点的考虑看，图4所示的设备具有显著的竞争性。
但是，由于作为信道的磁记录／重现设备采用了磁头或磁带，使得在产生的噪声中涉及到许多因素，而与重现信号重叠的噪声电平通常是不可以忽略的。因此，重要的是减少确定数据解码效率的噪声电平。
这里，产生该噪声的主要原因包括磁带颗粒性质，磁头阻抗和重现放大器的起始偏置电阻。再者，因为通过包括一个重现磁头、重现放大器和均衡器的各个处理器之后，到达该维特比解码器的输入信号的频谱已经发生了变化。
图5表示包括一个信道状态检测器和维特比解码器的数据解码设备。该设备能够解决这样的噪声问题，图5中所示的取样和保持电路510、作为状态检测器例子的峰值检测器540、信道解调器560和定时检测器570与图4中所示的相应元件相同，因此这里不再对其详细操作进行说明。
在图5中，具有(1+D)特性的前置滤波器520延迟取样与保持电路510的输出信号Vs一周期D(Period D)它相应于记录数据的一比特，并且在加法器521中将延迟的信号和取样与保持电路510的输出信号Vs相加。由于前置滤波器520用作低通滤波器，使噪声特性(noise characterstic)得到改善，但是眼孔图样(eye pattern)的孔径比被减小了。前置滤波器520将PR(+1，-1)信号变换为PR4(+1，0，-1)信号。
反向前置滤波器530具有1／(1+D)特性，该特性是前置滤波器520的反向特性。减法器531从峰值检测器540的负峰值检测器545输出的负峰值Ln中减去从正峰值检测器543输出的正峰值Hn。相减的结果由延迟电路532延迟一周期D，它相应于记录数据的一比特，然后将反馈信号Fs反馈到加法器533。加法器533将前置滤波器520的输出和反馈信号Fs相加，将该结果输出给峰值检测器540。这时，反馈信号Fs是具有负值的信号。
这里，从前置滤波器520输出的PR4(+1，0，-1)信号根据反向前置滤波器530的(1+D)特性再次被变换为原始的PR(+1，-1)信号，以便允许只使用峰值检测器540和维特比解码器550进行数据解码。从噪声问题方面来看，由于峰值检测器540的数字状态输出被反馈和该加法器533将反馈信号Fs与具有数字形式的前置滤波器520的模拟输出信号相加，噪声电平几乎与常规PR4系统中的噪声电平相同，该系统具有位于状态检测器及维特比解码器前面的信道解调器。换句话说，图5所示的数据解码设备可得到相应于PR4(+1，0，-1)系统的噪声特性和相应于PR(+1，-1)系统的孔径比的重现输出。因此，改善了维特比解码器的性能并且简化了其结构，从而变成充分地竞争性。
图6A至6H是图5所示的数据解码设备的工作波形图。图6A表示取样与保持电路510的输出信号Vs的波形，而图6B表示由前置滤波器520的延迟电路522将该取样与保持电路510的输出信号Vs延迟了记录数据的一比特周期所得到的信号波形。图6C表示前置滤波器520中的加法器521输出的波形，图6D表示从峰值检测器540的正峰值检测器543输出的正峰值Hn的波形，图6E表示从负峰值检测器545输出的负峰值Ln的波形，和图6F表示从反向前置滤波器530中的延迟电路532输出的反馈信号Fs的波形。图6G表示从维特比解码器550输出的维特比解码数据的波形，而图6H表示从信道解调器560输出的最终解码数据的波形。
图7是数据解码设备的方框图，它可用于具有EnPR4信道的数字记录／重现设备。为了方便说明起见，EPR4模式将被作为一个例子来叙述。这里省去了对与图5所示元件相同元件的说明。
本发明的系统与图2所示常规EPR4系统之间的主要差别在于前者由一个1状态检测器和一个维特比解码器构成，而后者是由8(23)状态检测器和8个维特比解码器构成。并且，信道解调器690被设置在维特比解码器680的后端；从而具有了(1+D)2特性，对应于具有1／(1+D)2特性的EPR4系统的预编码器。
根据本发明的数据解码设备包括第一前置滤波器620具有与该EPR4系统的噪声特性相对应(cope)的(1+D)特性；第一反向前置滤波器630具有与前置滤波器620的特性相反的1／(1+D)特性；第一峰值检测器640，用于从第一反向前置滤波器630的输出中检测正峰值和负峰值以便将这些值反馈给第一反向前置滤波器630；第二前置滤波器650，用于变换第一反向前置滤波器630的输出为PR4(+1，0，-1)信号；第二反向前置滤波器660用于变换第二前置滤波器650的输出为PR(+1，-1)信号和第二峰值检测器670用于从第二反向前置滤波器660的输出中检测正峰值和负峰值以便将它们反馈到第二反向前置滤波器660。因此，该数据解码设备采用了一个信道维特比解码器，使得输入到维特比解码器680的信号采取PR(+1，-1)形式，同时使用两个前置滤波器620及650和两个反向前置滤波器630及660保持EPR4系统的噪声电平。
这里，适用于具有EnPR4信道的数字记录／重现设备的数据解码设备，包括n+1前置滤波器；它具有(1+D)特性；n+1反向前置滤波器它具有1／(1+D)特性，和信道解调器，在维特比解码器后端具有(1+D)n+1特性。
由于根据本发明适用于EnPR4系统的数据解码设备具有(1-D)特性的磁信道，其输出取PR(1，-1)信号形式，它满足维特比解码算法的要求。因此，本发明的目的是使用一信道维特比解码器将这个重现信号用作为解码信号而不将其变换为另一种形式信号。
在这种情况下，按常规，由于该信号没有通过具有低通滤波特性即(1+D)n+1的信道解调器，所以噪声影响严重，从而降低了该解码设备的效率。但是，根据本发明，峰值检测器的输出信号具有了数字信息，该输出信号被反馈，和在维特比解码器的前面构成一个反向前置滤波器，用于将峰值检测器的输出信号加到具有低通滤波器特性(1+D)的前置滤波器的输出信号上，因而将噪声电平改善到EPR4(1，1，-1，-1)系统的电平，同时保持数据解码设备作为PR(+1，-1)状态的信号。因此，在具有磁信道的记录／重现系统中数据解码设备可以很容易被实现。
而且，根据本发明，如图5和7所示，可构成的该数据解码设备只对应PR4模式或EmPR4模式的系统。否则，如图8中所示，可构成的该数据解码设备相应于各类系统。
图8是具有PR4信道的数据解码设备的方框图，它可选择地重现一个信号成为PR4信号或成为EPR4信号，其中与图7中所示相同的元件不再详细说明。为了说明方便起见，将EPR4模式作为EnPR4模式的一个例子进行说明。
在图8中，第一反向前置滤波器730将第一前置滤波器的输出信号PR4(1，0，-1)模式变换为PR(+1，-1)模式信号。第二前置滤波器750和第二反向前置滤波器760以与第一前置滤波器720及第一反向前置滤波器730相同的方式构成以便相应于EPR4解码器。
第一信道解码器790具有(1+D)特性，而且其输出是解码数据用于输入到选择器810的第一输入端口的PR4系统。连接到第一信道解调器790的输出端口的第二信道解调器800具有(1+D)特性，而且其输出是解码数据用于输入到选择器810的第二输入端口的EPR4系统。如果该信号是PR4模式信号，则选择器810选择第一信道解调器790的输出，而如果该信号是EPR4模式信号，则根据模式信号PR4／EPR4选择第二信道解调器800的输出。
因此，如果数据是在具有PR4信道的数字记录／重现设备中由图8所示的EPR4系统解码的，可使噪声特性得到改善，而且眼孔图样的孔径比也增加了。因此，本发明可应用于要求极好解码效率的系统。
再次参考图8，在具有PR4信道的数字记录／重现设备中，数据解码是以PR4模式或EPR4模式选择地执行的。这里，通过增加一个预编码器和一个反向前置滤波器，数据解码可按诸如E2PR、E3PR和E4PR的各种类型选择地执行。而且，通过在具有EnPR4信道的数字记录／重现设备中构成前置滤波器和反向前置滤波器，可执行数据解码大于n+1，因此改善了噪声特性和增加眼孔图样的孔径比。
图9A至9L是图8所示的数据解码设备的工作波形图，说明了在没有噪声与信道相重叠的情况下解码输入到维特比解码器780的重现信号的过程。
详细地讲，图9A表示了从取样与保持电路710输出的信号Vs的波形，图9B表示了从取样与保持电路710输出的信号Vs由第一前置滤波器720的延迟电路722延迟后产生的信号波形，图9C表示第一前置滤波器720输出信号的波形，和图9D表示从第一反向前置滤波器730的延迟电路732输出的反馈信号Fs1的波形。反馈信号Fs1是从峰值检测器740的输出信号中检测的。因此，这个信号是被变换为数字电平的信号。由于该反馈信号Fs1不包括模拟噪声，第一反向前置滤波器730可执行1／(1+D)操作而不增加噪声。
图9E表示第一反向前置滤波器730输出信号的波形，图9F表示由第二前置滤波器750的延迟电路752延迟第一反向前置滤波器730的输出后产生的信号波形，图9G表示从第二正峰值检测器773输出的正峰值Hn的波形，和图9H表示从第二负峰值检测器775输出的负峰值的波形。
图9I表示从第二反向前置滤波器760的延迟电路762输出的反馈信号Fs2的波形，图9J表示从维特比解码器780输出的解码数据波形，图9K是第一信道解调器790输出的信号波形，和图9L表示第二信道解调器800输出信号的波形。
根据本发明，在具有诸如数字磁记录／重现设备的PR4(+1，0，-1)信道的系统中，当重现信号用维特比解码方法解码时，构成这样的系统，以使噪声电平相应于PR4(+1，0，-1)系统的噪声电平和眼孔图样孔径比相应于PR(+1，-1)系统的孔径比。因此，一个状态检测器和一个维特比解码器被构成为一条信道，使得与PR4(+1，0，-1)系统相比改善了维特比解码器的效率，和允许通过PR(+1，-1)系统进行状态检测。换句话说，从容易实施和制造成本方面考虑，明显的保证了竞争性。
而且，在具有诸如数字磁记录／重现设备的EnPR4信号的系统中，当重现信号用维特比解码方法解码时，该系统被这样构成，以使该噪声电平相应于EnPR4系统的噪声电平，而眼孔图样的孔径比相应于PR(+1，-1)系统的眼孔图样孔径比。因此，由一条信道组成的维特比解码器被构成，从而改善维特比解码器的效率并允许由PR(+1，-1)系统进行状态检测。换句话说，从容易实现和制造成本观点来看，可以保证显著的竞争性。
另外，除了具有PR4信道或EnPR4信道的系统中每个类型外，本发明具有按各种类型选择解码数据的效果。
权利要求
1．在包括了1／(1+D)特性的预编码器具有PR4信道的系统中，一种数据解码设备，包括由一条信道组成的最大似然率解码器，用于最大似然解码通过该信道接收的PR(+1，-1)信号，以便输出最大似然解码的数据；和具有(1+D)特性的一个信道解调器，该特性是所说预编码器的反向特性，用于信道解调该最大似然率解码的数据以输出解码的数据。
2．根据权利要求1的数据解码设备，其中，所述最大似然解码器包括一个状态检测器，根据按照通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变化的正及负门限值检测PR(+1，-1)信号的正及负状态值；和一个维特比解码器，用于接收该正及负状态值并且将它们维特比解码。
3．根据权利要求1的数据解码设备，其中，还包括一个取样与保持电路，用于取样和保持通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解调器的驱动时钟。
4．根据权利要求1的数据解码设备，其中，还包括一个模／数(A／D)变换器，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变换为数字数据；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解调器的驱动时钟。
5．在包括了1／(1+D)特性的预编码器具有PR4信道的系统中，一种数据解码设备，包括具有(1+D)特性的前置滤波器，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变换为PR4(+1，0，-1)信号；具有1／(1+D)特性的反向前置滤波器，用于将通过所述信道接收的PR(+1，0，-1)信号再变换为PR(+1，-1)信号；由一条信道组成的一个最大似然解码器，用于最大似然解码从所述反向前置滤波器输出的PR(+1，-1)信号并且输出最大似然解码的数据；以及具有(1+D)特性的一个信道解调器，该特性是所述预编码器的反向特性，用于信道解调最大似然解码的数据，以输出解码的数据。
6．根据权利要求5的数据解码设备，其中，所述最大似然解码器包括一个状态检测器，根据按照通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变化的正及负门限值检测PR(+1，-1)信号的正及负状态值；和一个维特比解码器，用于接收该正及负状态值并且将它们维特比解码。
7．根据权利要求5的数据解码设备，其中，所述前置滤波器包括第一延迟电路，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号延迟一个单位值，以便输出该延迟的信号；和第一加法器，用于将该延迟的信号加到通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号上，以便输出PR4(+1，0，-1)模式的第一附加信号。
8．根据权利要求7的数据解码设备，其中，所述反向前置滤波器包括一个减法器，用于从该负状态值中减去该正状态值；第二延迟电路，用于将所述减法器的输出延迟一个单位值，以便输出反馈信号；和第二加法器，用于将第一附加信号加到该反馈信号上以便输出PR(+1，-1)信号。
9．根据权利要求5的数据解码设备，其中还包括一个取样与保持电路，用于取样和保持通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解调器的驱动时钟。
10．根据权利要求5的数据解码设备，其中还包括一个模／数(A／D)变换器，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变换为数字数据；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解码器的驱动时钟。
11．根据权利要求5的数据解码设备，其中，所述信道解调器包括一个D触发器，用于单位延迟该最大似然解码数据一个单位值；和一个“异”逻辑电路，用于对该最大似然解码数据和所述D触发器的输出执行“异”运算。
12．在包括了1／(1+D)n+1特性的预编码器具有EnPR4信道的系统中，一种数据解码设备，包括具有(1+D)特性的前置滤波器的一个单元，用于将通过该信道接收的PR(+1，-1)信号变换为PR4(+1，0，-1)信号；一个状态检测器，用于根据按照PR(+1，-1)变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)的正和负状态值；和具有1／(1+D)特性的一个反向前置滤波器，用于反馈接收的正和负状态值，将PR4(+1，0，-1)信号再次变换为PR(+1，-1)信号并且输出该变换的信号到所述状态检测器、n+1组的预编码器，所述状态解码器和所述反向前置滤波器串联连接；包括一条信道的一个维特比解码器，用于维特比解码从所述单元输出的PR(+1，-1)信号并且输出该维特比解码的数据；和具有(1+D)n+1特性的一个信道解调器，该特性是所述预编码器的反向特性，用于信道解调该维特比解码的数据以便输出解码的数据。
13．根据权利要求12的数据解码设备，其中，所述单元的第一预编码器包括第一延迟电路，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号延迟一个单位值，以便输出第一延迟的信号；和一个加法器，将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号加到所述第一延迟的信号上，以便输出PR4(+1，0，-1)模式的第一附加信号，和其中第二个至第(n+1)个的每个预编码器，包括一个延迟电路，用于单位延迟从正好在前的反向前置滤波器输出的PR(+1，-1)信号一个单位期间并输出延迟的信号；和一个加法器，用于将从正好在前的反向前置滤波器输出的PR(+1，-1)信号加到延迟一单位周期的所述延迟信号上从而输出PR4(+1，0，-1)信号。
14．根据权利要求12的数据解码设备，其中，每个所述反向前置滤波器包括一个减法器，用于从所述状态检测器输出的负状态值中减去该正状态值；第二延迟电路，用于将所述减法器的输出延迟一个单位值并输出反馈信号；和第二加法器，将所述预编码器的输出信号加到该反馈信号。
15．根据权利要求12的数据解码设备，其中，还包括一个取样与保持电路，用于取样和保持通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解调器的驱动时钟。
16．根据权利要求12的数据解码设备，其中，还包括一个模／数(A／D)变换器，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变换为数字数据；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解调器的驱动时钟。
17．根据权利要求12的数据解码设备，其中，所述信道解调器包括串联连接的n+1延迟电路，用于(n+1)比特延迟该最大似然解码的数据；和一个“异”逻辑电路，用于对该最大似然解码数据和所述n+1延迟电路的输出执行“异”运算。
18．在包括了1／(1+D)特性的预编码器具有PR4信道的系统中，一种数据解码设备，包括具有(1+D)特性的前置滤波器的一个单元，用于将通过该信道接收的PR(+1，-1)信号变换为PR4(+1，0，-1)信号；一个状态检测器，用于依据按照PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测正和负状态值；和一个反向前置滤波器，它具有1／(1+D)特性，用于反馈接收的正和负状态值，再将PR4(+1，0，-1)信号变换为PR(+1，-1)信号并且输出已变换的信号到该状态检测器、n+1组的所述预编码器，所述状态解码器和所述反向前置滤波器串联连接；包括一条信道的一个维特比解码器，用于维特比解码从所述单元输出的PR(+1，-1)信号并且输出该维特比解码的数据；和具有(1+D)特性的第一信道解调器，该特性是所述预编码器的反向特性，用于信道解调该维特比解码的数据以便输出PR4模式的解码数据；具有(1+D)n特性的第二信道解调器，用于信道解调第一信道解调器的输出以便输出EnPR4模式的解码数据；和一个选择器，用于根据PR4／EnPR4模式信号选择第一和第二信道解调器的输出之一。
19．根据权利要求18的数据解码设备，其中，所述单元的第一预编码器包括第一延迟电路，用于延迟通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号一个单位周期，以便输出第一延迟的信号；和一个加法器，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号加到所述延迟的信号，以便输出PR4(+1，0，-1)模式的第一附加信号，和其中第二至第(n+1)个的每个预编码器包括一个延迟电路，用于将从正好在前的反向前置滤波器输出的PR(+1，-1)信号延迟一个单位周期从而输出延迟的信号；和一个加法器，将从正好在前的反向前置滤波器输出的PR(+1，-1)信号加到所述延迟的信号以便输出PR4(+1，0，-1)信号。
20．根据权利要求18的数据解码设备，其中，每个所述反向前置滤波器包括一个减法器，用于从所述状态检测器输出的负状态值中减去该正状态值；第二延迟电路，用于将所述减法器的输出延迟一个单位值从而输出反馈信号；和第二加法器，用于将所述预编码器的输出信号加到该反馈信号。
21．根据权利要求18的数据解码设备，其中，还包括一个取样与保持电路，用于取样和保持通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解码器的驱动时钟。
22．根据权利要求18的数据解码设备，其中，还包括一个模／数(A／D)变换器，用于将通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变换为数字数据；和一个计时检测器，用于检测通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号的计时，以便产生所述取样与保持电路、所述最大似然解码器和所述信道解调器的驱动时钟。
23．根据权利要求18的数据解码设备，其中，所述第一信道解调器包括一个单位延迟电路，用于将最大似然解码的数据延迟一个单位值；和一个“异”逻辑电路，用于对最大似然解码的数据和所述单位延迟电路的输出执行“异”运算。
24．根据权利要求18的数据解码设备，其中，所述第二信道解调器包括串联连接的n个延迟电路，用于将所述第一信道解调器的输出延迟n比特；和一个“异”逻辑电路，用于对所述第一信道解调器的输出和所述n个延迟电路的输出执行“异”运算。
25．在包括了1／(1+D)n+1特性的预编码器具有EnPR4信道的系统中，一种数据解码设备，包括具有(1+D)特性的前置滤波器的一个单元，用于将通过该信道接收的PR(+1，-1)信号变换为PR4(+1，0，-1)信号；一个状态检测器，用于依据按照PR(+1，-1)变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值；和一个反向前置滤波器，它用于反馈接收的该正和负状态值，再将PR4(+1，0，-1)信号变换为PR(+1，-1)信号并且输出已变换的信号到所述状态检测器，m(m是大于n+1的整数)组所述前置滤波器、所述状态解码器和所述反向前置滤波器被串联连接；包含一条信道的一个维特比解码器，用于维特比解码从所述单元输出的PR(+1，-1)信号并且输出该维特比解码的数据；和具有1／(1+D)n+1特性的第一信道解调器，该特性是所述预编码器的反向特性，用于信道解调该维特比解码的数据从而输出第一解码的数据；具有(1+D)p(P=m-n-1)特性的第二信道解调器，用于信道解调所述第一信道解调器的输出从而输出第二解码数据；和一个选择器，用于根据模式信号选择所述第一和第二信道解调器的输出之一。
26．一种对具有PR4信道的系统进行数据解码的方法，该系统包括具有1／(1+D)特性的一个预编码器，该数据解码方法，包括步骤(a)直接地最大似然解码通过该信道接收的PR(+1，-1)信号以便输出最大似然解码的数据；和(b)延迟该最大似然率解码的数据单位比特使具有(1+D)特性，该特性是该预编码器的反向特性，将已延迟的数据加到该最大似然解码的数据以便输出解码的数据。
27．根据权利要求26的数据解码方法，其中，所述(a)步骤包括以下步骤(a1)依据按照通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值；和(a2)接收正和负状态值并且对它们进行维特比解码。
28．在包括1／(1+D)特性的预编码器的具有PR4信道的系统中的数据解码方法，所述数据解码方法，包括步骤(a)延迟通过该信道接收的PR(+1，-1)信号单位比特使具有(1+D)特性，将延迟的信号加到PR(+1，-1)信号以便变换该结果为PR4(+1，0，-1)信号；(b)从反馈信号中减去PR4(+1，0，-1)信号，使具有(1+D)特性，再次将该结果变换为PR(+1，-1)信号；(c)依据按照在(b)步骤中变换的PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值，并且把通过将正状态值加到负状态值得到的反馈信号输出；(d)接收该正和负状态值并且对它们进行维特比解码以便输出维特比解码的数据；和(e)延迟该维特比解码的数据，使具有(1+D)特性，该特性是所述预编码器的反向特性，并且将该延迟的数据加到该维特比解码的数据从而输出解码的数据。
29．在包括了1／(1+D)n+1特性的预编码器具有EnPR4信道的系统中的数据解码方法，该数据解码方法包括步骤(a)延迟通过所述信道接收的PR(+1，-1)信号单位比特使具有(1+D)特性，将延迟的信号加到PR(+1，-1)信号，以便将该结果变换为PR4(+1，0，-1)信号；(b)从反馈信号中减去PR4(+1，0，-1)信号使具有(1+D)特性，再将该结果变换为PR(+1，-1)信号；(c)依据按照在(b)步骤中变换的PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值，并且把将正状态值加到负状态值得到的反馈信号输出；(d)重复(a)至(c)步骤(n+1)次；(e)维特比解码在执行(d)步骤之后输出的PR(+1，-1)信号，并且输出该维特比解码的数据；和(f)将维特比解码数据的(n+1)比特已延迟的数据加到维特比解码的数据使具有(1+D)n+1特性，该特性是该预编码器的反向特性，并且输出解码的数据。
30．在包括了1／(1+D)特性的预编码器具有PR4信道的系统中的数据解码方法，所述数据解码方法，包括步骤(a)延迟通过该信道接收的PR(+1，-1)信号单位比特使具有(1+D)特性，将延迟的信号加在PR(+1，-1)信号，再次将该结果变换为PR(+1，0，-1)信号；(b)从反馈信号中减去PR(+1，0，-1)信号使具有(1+D)特性，再次将该结果变换为PR(+1，-1)信号；(c)依据按照在(b)步骤中变换的PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值，并且把通过将正状态值加到负状态值得到的反馈信号输出；(d)重复(a)至(c)步骤(n+1)次；(e)维特比解码在执行(d)步骤之后输出的PR(+1，-1)信号，并且输出该维特比解码的数据；(f)用维特比解码的数据把该维特比解码的数据进行单位比特延迟使具有(1+D)特性，该特性是该预编码器的反向特性，并且将延迟的数据加到该维特比解码的数据，从而输出PR4模式解码的数据；(g)将PR4模式解码的数据进行n比特延迟使具有(1+D)n特性，并且将n比特延迟的数据加到PR4模式解码数据以便输出EnPR4模式解码的数据；和(h)根据PR4／EnPR4模式信号选择PR4模式解码的数据和EnPR4模式解码的数据之一。
31．在包括了1／(1+D)n+1特性的预编码器具有EnPR4信道的系统中的数据解码方法，所述数据解码方法，包括步骤(a)延迟通过该信道接收的PR(+1，-1)信号单位比特使具有(1+D)特性，将延迟的信号加在PR(+1，-1)信号，将该结果变换为PR4(+1，0，-1)信号；(b)从反馈信号中减去PR4(+1，0，-1)信号使具有(1+D)特性，再次将该结果变换为PR(+1，-1)信号；(c)依据按照在(b)步骤中变换的PR(+1，-1)信号变化的正和负门限值检测PR(+1，-1)信号的正和负状态值，并且把通过将正状态值加到负状态值得到的反馈信号输出；(d)重复所述(a)至(c)步骤m(m是大于n+1的整数)次；(e)维特比解码在执行(d)步骤之后输出的PR(+1，-1)信号，并且输出维特比解码的数据；(f)延迟该维特比解码的数据n+1比特使具有(1+D)n+1特性，该特性是所述预编码器的反向特性，并且将n+1比特延迟的数据加到该维特比解码的数据以便输出以EnPR4模式解码的第一解码的数据；(g)延迟第一解码的数据P比特使具有(1+D)p(P=m-n-1)特性，将P比特延迟的数据加到第一解码的数据以便输出第二解码的数据；和(h)根据模式信号选择第一解码数据和第二解码数据之一。
全文摘要
一种数据解码设备及其方法,当在数字磁记录/重现设备中解码重现信号时,包含一条信道的维特比解码器是这样构成的以使得该噪声电平对应于E
文档编号H04L25/03GK1205578SQ98105260
公开日1999年1月20日 申请日期1998年2月26日 优先权日1997年7月10日
发明者岩村总一, 全镇圭 申请人:三星电子株式会社