專利名稱：用于重構(gòu)游程受約束序列的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從代表的模擬輸入信號中重構(gòu)游程受約束的n進制數(shù)字序列的器件，所述器件包括一個用于接收所述信號的輸入，一個用于對輸入信號進行時間離散采樣的采樣單元，一個分區(qū)(branch)度量計算單元，用于對已采樣輸入信號的后續(xù)樣本計算分區(qū)度量值的集合，分區(qū)度量值集合中的每一個是樣本幅值相應于特定狀態(tài)的似然性的指示，一個狀態(tài)被定義為一個n進制數(shù)字序列，一個用于對度量值進行延遲的延遲單元，一個耦合到延遲單元的全程(path)度量計算單元，用于從分區(qū)度量值計算全程度量值，全程度量值是樣本序列相應于狀態(tài)序列的似然性的指示，一個用于提供重構(gòu)的游程受約束n進制數(shù)字序列的輸出。
本發(fā)明涉及一種包括所述器件的用于再生記錄載體的設(shè)備。
本發(fā)明還涉及一種用于再生被傳輸信號的器件。
在受害于符號間干擾和噪聲的傳輸或存儲信道中，為改善比特誤碼率，與諸如閾值檢測器之類的單次采樣檢測器相比，序列比特檢測器更為優(yōu)先。通常情況下，著名的Viterbi搜索算法被用來從所有可能序列的大集合中找出最可能的序列。
舉例來說，下面描述了一個d＝2的游程受限(RLL)碼(例如，在DVD的情況下EFM+碼)3抽頭Viterbi檢測的實現(xiàn)方式。d＝2的RLL碼3抽頭檢測器的狀態(tài)圖和格子結(jié)構(gòu)分別示于

圖1A和圖1B。在此情況下，輸入信號的6個可能狀態(tài)(a-f)得到區(qū)分。狀態(tài)a-f中的每一個對應于一個n進制數(shù)值序列，在這種情況下，位如圖1A所示。每個序列反過來在眼圖中必然伴有一個特定電平，即所謂的參考電平(r1_a，....，r1_f)。參考電平是已知的或是從輸入信號值估計的。一個全程度量(PMs，n)與每一個狀態(tài)(St)有關(guān)。這通過把先前狀態(tài)的全程度量(PMs，n-1)與由第n個輸入樣本(Ssn)和參考電平(r1)導出的分區(qū)度量(BMs，n)相加計算的。在具有多于一個的電位先行狀態(tài)的狀態(tài)(a，d)的情況下，具有最小全程度量的先行狀態(tài)被首先選擇，存儲先行狀態(tài)以便于以后的反向跟蹤。全程度量值借助全程度量計算單元5計算，該單元參考圖2更詳細地描述。圖2所示的全程度量計算單元包括加法單元50b，50c，50e，50f，以計算狀態(tài)b，c，e和f的全程度量值。圖3A中詳細示出了加法單元50b。加法單元50c，50e，50f與此相同。全程度量計算單元5還包括比較選擇加法單元50a和50d。比較選擇加法單元之一50a更詳細示于圖3B中。另一比較選擇加法單元50d和50a相同。另外，比較選擇加法單元50a和50d提供輸出信號PDa和PDd，指示狀態(tài)a和d的先行狀態(tài)中哪一個具有最小的全程度量值。如圖2所示，在已知的檢測器中，全程度量計算單元5的輸出通過延遲單元55和標準化單元59耦合到其輸入。后一單元59例如通過把該設(shè)定值從其它值中減去防止設(shè)定的全程度量值無限制增大。這樣，狀態(tài)a，...，f中的每一個狀態(tài)的最短全程度量值Pma，....Pmf是遞歸計算的。仍如圖2所示，全程度量計算單元5耦合到最小值檢測器7上。后者選擇具有最小全程度量值的狀態(tài)Smin。全程度量計算單元5和最小值檢測器被耦合到反向跟蹤單元8上。反向跟蹤單元8包括具有延遲單元81a，...，81d并具有延遲單元82a，...，82d的第一延遲鏈，延遲單元81a，...，81d的每一延遲單元把先行狀態(tài)信息PDa延遲一個時鐘周期，延遲單元82a，...，82d的每一延遲單元把先行狀態(tài)信息PDd延遲一個時鐘周期。在已知的檢測器中，對每個狀態(tài)的全程度量值遞歸計算只有一個時鐘周期可用。因此這種已知的檢測器存在一個缺點，即其全程度量值的計算嚴重限制了器件可達到的速度。
本發(fā)明的目的在于為在開頭段落中描述的器件提供一種克服這一缺點的措施。根據(jù)本發(fā)明，該器件的特征在于延遲單元形成延遲單元鏈的一部分，該鏈的第一延遲單元耦合到分區(qū)度量計算單元，并且全程度量計算單元形成全程度量計算單元鏈的一部分，該鏈包括具有與延遲單元耦合的第一輸入和與先前全程度量計算單元的輸出耦合的第二輸入的全程度量計算單元。
在根據(jù)本發(fā)明的該器件中，每個狀態(tài)的全程度量值是從一時窗內(nèi)的分區(qū)度量值集合估計出來的。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當格子結(jié)構(gòu)中遠離現(xiàn)在網(wǎng)格的那些網(wǎng)格部分對位檢測沒有貢獻并且由此可以忽略時，該估計是可靠的。延遲單元鏈和全程度量計算單元鏈形成流水線結(jié)構(gòu)。這使得相應于這些鏈的長度的多個時鐘周期可用于計算全程度量值成為可能。全程度量值的計算不再限制器件可以達到的速度，使得檢測處理顯著增加。另外，因為全程度量值計算為從預定數(shù)量的分區(qū)度量值的加和，因此標準化步驟的多余的。
在根據(jù)本發(fā)明的器件中，在一特定時窗內(nèi)的分區(qū)度量值都是同時可用的。這使得以任何順序計算全程度量值成為可能。其實施例由權(quán)利要求2和3描述。
權(quán)利要求4的實施例是特別有利的，因為其中反向跟蹤單元是多余的。
根據(jù)本發(fā)明的器件特別適于用在用于再生記錄載體的設(shè)備中。
此外，根據(jù)本發(fā)明的器件適于用在用于再生被傳輸信號的接收器中。
參考附圖，更為詳細地說明這些其它方面。其中圖1A和圖1B分別示出了d＝2的RLL碼三抽頭檢測器的狀態(tài)圖和格子結(jié)構(gòu)，圖2示出了包括一個延遲單元和一個全程度量值計算單元的常規(guī)器件的單元，圖3A和圖3B示出圖2所示的常規(guī)單元的一部分，圖4示出了按照本發(fā)明的器件的第一實施例，圖5示出了按照本發(fā)明的器件的第二實施例，圖5A和圖5B示出圖5中器件的一部分，圖6A示出了兩種局部格子結(jié)構(gòu)的組合，圖6B示出了按照本發(fā)明的器件的第三實施例，圖7A和圖7B分別更詳細示出了圖6A中器件的一個部分，圖8示意性示出用于再生記錄載體的設(shè)備，圖9示意性示出用于再生被傳輸信號的器件。
按照本發(fā)明的器件的實施例示于圖4中，該器件從代表所述序列的模擬輸入信號Si中重構(gòu)游程受約束的n進制數(shù)字序列。所示器件包括用于接收所述信號Si的輸入1。用于產(chǎn)生具有輸入信號Sr的時間離散樣本Ss，n的已采樣輸入信號Ss的采樣單元2耦合到輸入1。該器還包括分區(qū)度量計算單元3，用于對樣本輸入信號Ss的后續(xù)樣本Ssn計算分區(qū)度量值BMs，n的集合。分區(qū)度量值BMs，n集合中的每個集合是樣本的幅值相應于一個特定狀態(tài)的似然性的指示，一個狀態(tài)被定義為一個n進制數(shù)字序列。在圖4所示的實施例中，分區(qū)度量單元3分別為狀態(tài)a，...，f計算分區(qū)度量值BMa，n，...，BMf，n。該器件還配有一個延遲單元4i和用于從分區(qū)度量值BMs，n中計算全程度量值PMs，n的全程度量計算單元5a。全程度量計算單元5a被耦合到延遲單元4i上。全程度量值PMs，n是樣本Ss，n序列相應于狀態(tài)St的序列的似然性的指示。所示器件有一個輸出7，用于提供重構(gòu)的游程受約束的n進制數(shù)字序列Sr。
根據(jù)本發(fā)明的器件的特征在于，延遲單元4I形成延遲單元4a，...，4i的延遲鏈4中的一部件。鏈4中的第一延遲單元4a耦合到分區(qū)度量計算單元3上。全程度量計算單元5a形成全程度量計算單元5a，...，5h的全程度量計算單元鏈5的一部分。全程度量計算單元鏈5包括一個或多個具有與延遲單元4g耦合的第一輸入5b1并具有與前一段全程度量計算單元5a耦合的第二輸入5b2的全程度量計算單元5b。
該器件配有一個最小全程度量決定單元7，它耦合到鏈5中最后的全程度量單元鏈5h上。最小全程度量決定單元7產(chǎn)生一個信號Smin，它指示狀態(tài)a，...，f中的哪一個具有從全程度量值PMa，n-1到PMf，n-1的最小全程度量。
信號Smin被供給反向跟蹤單元8，此反向跟蹤單元進一步接收來自全程度量計算單元化5e，5f，5g和5h的先行狀態(tài)信息5e4，5f4，5g4和5h4。反向跟蹤單元8計算具有相應于樣本Ss，n-5的最大似然性的狀態(tài)。該反向跟蹤單元從由信號Smin指示的狀態(tài)開始反向跟蹤。
在圖4所示的實施例中，全程度量計算鏈5至少包括一個全程度量計算單元5a，此單元具有一個與延遲單元4h耦合的第一輸入5a1，并具有與第一另外的全程度量計算單元5b的第二輸入5b2耦合的輸出5a3，所述另外的全程度量計算單元5b配有耦合到在延遲單元4h前面的另一延遲單4g上的第一輸入5b1。
如圖4所示，按照本發(fā)明的器件以流水線方式計算全程度量值，使得多于一個的時鐘周期可用于每個全程度量值的計算。當分區(qū)度量值BMn，s可用時，器件的全程度量計算單元5a就計算PMs，n+61，這是計算PMs，n+6的第一階段。同時，器件的全程度量計算單元5b計算PMs，n+52，這是計算PMs，n+5的第二階段。同時，全程度量計算單元5c，5d，5e，5f，5g計算PMs，n+43，PMs，n+34，PMs，n+25，PMs，n+16和PMs，n7和PMs，n-1。
按照本發(fā)明的另一實施例示于圖5。在此格子結(jié)構(gòu)是以反方向，即向著過去方向建立的。所述實施例不同于圖4所示的實施例，其中的全程度量計算單元鏈105至少包括一個具有與延遲單元104b耦合的第一輸入105a1，并具有與第二另外的全程度量計算單元104b的第二輸入105b2耦合的輸出105a3的全程度量計算單元105a。另外的全程度量計算單元105b配有第一輸入105b1，它耦合到在延遲單元104b前面的另外的延遲單元104c上。在圖5所示的實施例中，具有相應于樣本Ss，n-5的最大似然性的狀態(tài)通過正向跟蹤計算，由最小全程度量決定單元107產(chǎn)生的起始信號Smin指示出狀態(tài)a，...，f中的那一個具有從全程度量值PMa，n-1到值PMf，n-1中的最小全程度量。當樣本Sn，n-1到樣本Sn，n-9的每個狀態(tài)的所有分區(qū)度量值都在延遲鏈中可用時，最小全程度量值可以以任何順序計算。在圖5所示的實施例中，在時間點n-k由全程度量計算單元所計算的全程度量值PMs，n-k的集合是從相應于那一時間點輸入信號的樣本Ss，n-k的分區(qū)度量值的集合及后續(xù)時間點n-k+1時的全程度量值PMs，n-kt1的集合計算得來的。
在圖5所示的實施例中，全程度量計算單元105a，...，105h同時分別計算全程度量值PMs，n-2，......，PMs，n-9的相應的階段。
在本實施例中，狀態(tài)b，c，e和f分別有邏輯后續(xù)狀態(tài)a，b，d和e。以暫時的意義上講，邏輯后續(xù)狀態(tài)表明那些后面提到的狀態(tài)不會超越前面提到的狀態(tài)，但如果向時間的反方向跨越格子結(jié)構(gòu)，則后面提到的狀態(tài)超越前面提到的狀態(tài)。因此，例如，通過將全程度量值PMc， n-k+1和分區(qū)度量值BMb，n-k相加計算狀態(tài)b的全程度量值PMb，n-k。狀態(tài)a有a和b作為可能的邏輯后續(xù)狀態(tài)，狀態(tài)d有d和e作為可能的邏輯后續(xù)狀態(tài)。因此，通過將狀態(tài)a的分區(qū)度量值BMa，n-k與后續(xù)狀態(tài)a和b的全程度量值PMs，n-k+1中的最小值相加，計算得出全程度量值PMa， n-k。圖5A和5B說明了這一點。
如圖6A所示，圖1B中的格子結(jié)構(gòu)也可看作是兩種合并的局部格子結(jié)構(gòu)的組合?；谶@種觀點，本發(fā)明中器件的另一實施例示于圖6B。圖6B中的器件部分遵從時序格子結(jié)構(gòu)，部分遵從反時序格子結(jié)構(gòu)。圖6B所示的器件包括全程度量計算單元的第一個全程度量計算單元鏈205，這些單元以與圖4實施例中相同的順序耦合到延遲鏈204的延遲單元，即彼此后續(xù)的全程度量計算單元與彼此先行的延遲單元相耦合。該器件還包括全程度量計算單元的第二全程計算鏈205’，這些單元以與圖5的實施例相同的順序耦合到延遲鏈204的延遲單元，耦合順序同圖5，即彼此后續(xù)的全程度量計算單元與后續(xù)的延遲單元相耦合。圖5所示器件配有第三另外的全程度量計算單元205c。該單元具有耦合到第一另外的全程度量計算單元205a的第一類輸入205c1，和耦合到第二另外的全程度量計算單元的205b上的第二輸入205c2。在這一情況下，由具有最低全程度量值的信號Smin所指示的狀態(tài)是被檢測到的狀態(tài)，使得在這一實施例中反向跟蹤或正向跟蹤單元是多余的。
第三另外的全程度量計算單元205c的一些部分詳示于圖7A和圖7B中，圖7A示出了一個用于計算狀態(tài)b的全程度量值PMb，n-k的模塊254。該模塊具有用于接收全程度量值PMa，n-k-1的第一輸入，并具有用于接收全程度量值PMc，n-k+1的第二輸入。該模塊包括加法單元254，用于把這些全程度量值PMc，n-k+1和PMa，n-k-1與在第三輸入接收到的分區(qū)度量值BMb，n-k相加，從而得到全程度量值PMb，n-k。第三另外的全程度量計算單元205c包括同樣的一些模塊用于計算全程度量值PMc，n-k，PMe，n-k和PMf，n-k。
圖7B示出了第三另外的全程度量計算單元205c的另一模塊255。該模塊包括用于接收全程度量值PMa，n-k-1和PMf，n-k-1的第一輸入。這些第一輸入耦合到最小值檢測器256上，該檢測器把這兩個全程度量值中的最小值體提給加法單元257。該模塊包括用于接收全程度量值PMa， n-k+1和PMb，n-k+1的第二輸入。這些第二輸入耦合到另一最小值檢測器258上，該檢測器將兩個全程度量值中的最小值提供給加法單元257。加法單元257把由最小值檢測器256和258所選擇的最小的兩個全程度量值加到分區(qū)度量值BMa，n-k上，從而獲得全程度量值PMa，n-k。第三另外的全程度量計算單元205c包括與模塊254完全相同的一模塊，用于計算全程度量值PMd，n-k。
圖7所示的器件包括一個單元207，用于確定在時刻n-k，此處為時刻n-5，狀態(tài)a，...，f中哪一個狀態(tài)具有最小的全程度量值。所述狀態(tài)Smin代表了重構(gòu)的n進制值Sr。在序列包括奇數(shù)個n進制值時，重構(gòu)的n進制值Sr最好是定義所述狀態(tài)的序列的中心n進制值。在序列包括偶數(shù)個(2k)n進制值的情況下，重構(gòu)的n進制值Sr最好是第k或第k+1的n進制值。
圖8示意性示出了再生記錄載體9的設(shè)備。所示設(shè)備包括一個讀出單元10，用于響應存儲在記錄載體9上的圖樣產(chǎn)生讀出信號。存儲在記錄載體上的圖形可以例如是用磁或光的方式檢測的圖形。記錄載體可以例如是磁帶、卡或盤的形式。圖8所示的設(shè)備還包括一個按照本發(fā)明的器件11，例如，在圖4、5和6之一中示出的器件的實施例。圖8所示的設(shè)備還包括一個糾錯和解碼單元12，它耦合到所述器件的輸出上，用于從重構(gòu)的n進制信號Sr中產(chǎn)生已糾錯信號Scorr。例如，該單元12包括一個CIRC解碼器。
圖9示意性示出了用于再生被傳輸信號的接收器。該接收器包括一個接收單元，用于接收并解調(diào)被傳輸信號。被傳輸信號例如是用QPSK，QAM或OFDM方法調(diào)制在載波上的。已解調(diào)信號作為輸入信號提供給按照本發(fā)明的器件21，例如，在圖4，圖5和圖6之一中示出的器件的實施例。同樣，圖9所示設(shè)備還包括一個糾錯和解碼單元22，它耦合到所述器件21的輸出，用于從已重構(gòu)n進制信號Sr中產(chǎn)生已糾錯信號Scorr。單元22例如包括CIRC解碼器。
應該說明的是，本發(fā)明的保護范圍不限于這里描述過的實施例。本發(fā)明的保護范圍也不受權(quán)利要求中參考號碼的限制。“包括”一詞并不排除在權(quán)利要求中提到的部件以外的部件。在元件前的詞“一個”也不排除可以使用多個該元件。形成本發(fā)明的一部分的裝置可以用專用硬件實現(xiàn)，也可以用編程的通用目的處理器實現(xiàn)。本發(fā)明具備每一個新特征及這些新特征的組合。
權(quán)利要求
1.用于從代表所述序列的模擬輸入信號(Si)中重構(gòu)游程受約束的n進制數(shù)字序列的器件，該器件包括一個用于接收所述信號(Si)的輸入(1)，一個用于對輸入信號(Si)進行時間離散采樣的采樣單元(2)，一個分區(qū)度量計算單元(3)，用于對已采樣輸入信號(Ss)的后續(xù)樣本(Ssn)計算分區(qū)度量值(BMs，n)的集合，分區(qū)度量值集合中的每一個是樣本(Ssn)幅值相應于特定狀態(tài)(S)的似然性的指示，一個狀態(tài)被定義為一個n進制數(shù)字序列，一個用于對度量值進行延遲的延遲單元(4i)，一個耦合到延遲單元(4i)的全程度量計算單元(5a)，用于從分區(qū)度量值(BMs，n)計算全程度量值(PMs，n-k)，全程度量值是樣本序列相應于狀態(tài)序列的似然性的指示，一個用于提供重構(gòu)的游程受約束n進制數(shù)字序列的輸出(6)其特征在于延遲單元(4i)形成延遲單元的延遲鏈(4)的一部分，延遲鏈的第一延遲單元(4a)耦合到分區(qū)度量計算單元(3)，并且全程度量計算單元(5a)形成全程度量計算單元的全程度量計算鏈(5)的一部分，全程度量計算鏈(5)包括一個或多個具有與延遲單元(4g)耦合的第一輸入(5b1)和與前面的全程度量計算單元(5a)耦合的第二輸入(5b2)的全程度量計算單元(5b)。
2.按照權(quán)利要求1的器件，其特征在于全程度量計算鏈(5)至少包括一個全程度量計算單元(5a)，其第一輸入(5a1)耦合到延遲單元(4h)，其輸出(5a3)耦合到第一另外的全程度量計算單元(5b)的第二輸入(5b2)，所述第一另外的全程度量計算單元(5b)提供有第一輸入(5b1)，它們耦合到先于延遲單元(4h)的另外延遲單元(4g)。
3.按照權(quán)利要求1的器件，其特征在于全程度量計算單元(105)的鏈至少包括一個全程度量計算單元(105a)，其第一輸入(105a1)耦合到延遲單元(104b)，并且其輸出(105a3)耦合到第二另外的全程度量計算單元(105b)的第二輸入(105b2)，所述另外的全程度量計算單元(105b)提供有第一輸入(105b1)，這些輸入耦合到后于延遲單元(104b)的另外延遲單元(104c)。
4.按照權(quán)利要求2和3的器件，其特征為第三另外的全程度量計算單元(205c)，其第一輸入(205c1)耦合到第一另外的全程度量計算單元(205a)，其第二輸入(205c2)耦合到第二另外的全程度量計算單元(205b)。
5.一種用于再生記錄載體(9)的設(shè)備，包括讀出單元(10)，用于響應存儲在記錄載體(9)內(nèi)的圖形產(chǎn)生讀信號(Si)，按照權(quán)利要求1至4之一的器件(11)，接收讀信號(Si)作為其輸入信號，耦合到所述器件(11)的輸出的糾錯及解碼單元(12)。
6.一種用于再生被傳輸信號(St)的接收器，包括接收單元(20)，用于接收并解調(diào)被傳輸信號(St)，按照權(quán)利要求1至4之一的器件(21)，接收已解調(diào)信號(Si)作為其輸入信號，耦合到所述器件的輸出的糾錯與解碼單元(22)。
全文摘要
描述了一種用于從代表所述序列的模擬輸入信號(Si)中重構(gòu)游程受約束的n進制數(shù)字序列的器件，該器件包括用于接收所述信號(Si)的輸入(1)，它耦合到用于對輸入信號(Si)進行時間離散采樣的采樣單元(2)。該器件還包括一個分區(qū)度量計算單元(3)，用于計算已采樣輸入信號(Ss)的后續(xù)樣本(Ssn)的分區(qū)度量值(BMs，n)的集合。分區(qū)度量值集合中的每一個是樣本(Ssn)的幅值對應于特定狀態(tài)(S)的似然性的指示，一個狀態(tài)定義被為一個n進制數(shù)字序列。該器件還包括一個延遲單元(4i)，它形成延遲單元的延遲鏈(4)的一部分。延遲鏈中的第一延遲單元(4a)耦合到分區(qū)度量計算單元(3)上。該器件還包括全程度量計算單元的全程度量計算鏈(5)，該全程度量計算鏈(5)包括一個或多個具有與延遲單元(4g)耦合的第一輸入(5b1)和與前面的全程度量計算單元(5a)耦合的第二輸入(5b2)的全程度量計算單元(5b)。全程度量計算單元(5a)從分區(qū)度量值(BMs，n)中計算出全程度量值(PMs，n－k)，全程度量值是樣本序列相應于狀態(tài)序列的似然性的指示。
文檔編號H03M13/41GK1533636SQ01803053
公開日2004年9月29日 申請日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月8日
發(fā)明者R·奧特, W·M·J·M·科尼, J·W·M·貝格曼斯, J M 科尼, M 貝格曼斯, R 奧特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司