CN104508743A - 匹配图案信号解码 - Google Patents

Abstract

一种光带解码系统包括解码器，该解码器可以将代表地址索引的匹配图案信号(72)应用到包括代表该地址索引的多周期摆动块的轨道地址信号(74)，从而输出具有对应于该多周期摆动块的峰值的信号。该解码器也可以基于该峰值的幅度识别该地址索引。

Description

匹配图案信号解码

技术领域

本公开涉及光带和对来自其的信息的解码。

背景技术

预格式化具有摆动边缘台和沟槽轨道的光学介质是用于在该介质上嵌入记录轨道地址的有效方法。摆动图案块通常是一系列调频、调幅或调相的正弦波并且被用作用于该介质记录轨道的完整地址字段的构建块。这些地址字段通常包括索引子字段(IF)、定时恢复子字段(TRF)和地址比特子字段(AF)。

发明内容

一种光带解码系统包括解码器，该解码器将代表地址索引的匹配图案信号应用到包括代表该地址索引的多周期摆动块的轨道地址信号，从而输出具有对应于该多周期摆动块的峰值的信号。该解码器也基于该峰值的幅度识别该地址索引。

一种用于解码光带的方法包括将代表地址索引的匹配图案信号应用到包括代表该地址索引的多周期摆动块的轨道地址信号，从而输出具有对应于该多周期摆动块的峰值的信号，检测该峰值，并基于该峰值的幅度识别该地址索引。

一种光带解码系统包括解码器，该解码器将代表比特1的匹配图案信号应用到包括代表比特0的块和代表比特1的多周期摆动块的轨道地址信号，从而输出具有对应于比特1的峰值且缺少对应于比特0的峰值的信号。该解码器也基于选定时间处信号的幅度检测比特。

附图说明

图1示出了索引块波形。

图2示出了地址比特块波形。

图3示出了定时恢复块波形。

图4示出了包括图1到图3的块的地址图案波形。

图5是轨道地址解码器的框图。

图6示出了摆动图案波形(没有噪声)被加到它自己的延迟版本，以及作为结果的索引图案波形。

图7示出了摆动图案波形(没有噪声)和作为结果的索引图案波形。

图8示出了未滤波的摆动图案波形(有噪声)和作为结果的索引图案波形。

图9示出了滤波后的摆动图案波形和作为结果的索引图案波形。

图10和图11是信号处理系统的框图。

图12和图13分别示出了来自摆动格式图案生成器的没有噪声的波形输出和有噪声的波形输出。

图14示出了带通滤波器的波形输出。

图15示出了针对2周期带格式的索引图案的波形。

图16示出了针对2周期带格式的比特“1”的波形。

图17示出了针对2周期带格式的地址的波形。

图18示出了调谐到图15的索引图案的匹配滤波器的应用。

图19示出了图18的匹配滤波器的应用的结果。

图20示出了调谐到图16的比特“1”图案的匹配滤波器的应用。

图21示出了确认索引的定时要求。

图22示出了具有索引、3个比特“1”和地址比特的波形。

具体实施方式

此处将描述本公开的实施例。然而应当理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他的实施例可以采用各种形式以及备选形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或缩小以示出特定组件的细节。因此，此处公开的具体结构细节和功能细节不应当被解读为限制而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域技术人员将理解地，参考图中任意一个图解和描述的各个特征可以与一或多个其他图中图解的特征结合以产生未明确图解或描述的实施例。所图解的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，针对特定的应用或实现，可以希望与本公开的教导一致的特征的各个组合和修改。

参考图1到图4，双周期摆动块图案(诸如图1的索引块、图2的地址比特块和图3的定时恢复块)已经被实现为用于光带介质的诸如图4的图案的地址字段图案的基础单元示例。本示例中的相位调制的双周期块代表该索引字段或同步字段(IF)，围绕该索引字段的一组单调周期字段(TRF)可以被用于该解码器的定时恢复，并且八个随后的周期对代表地址字段(AF)的8比特。

参考图5和图6，轨道地址解码器10可以包括延迟滤波器12、阈值检测器18、锁相环(PLL)20、同步器22、同步的整流器24、同步的可重置积分器26和阈值检测器28。延迟滤波器12可以包括延迟块14和求和块16。诸如图6的摆动图案的摆动图案可以被输入到延迟块14和求和块16。延迟块14的作为结果的输出(诸如图6的延迟图案)也可以被输入到求和块16。求和块16的作为结果的输出(诸如图6的索引图案)可以被输入到阈值检测器18。阈值检测器18的输出和图6的摆动图案可以被输入到锁相环20。锁相环20的作为结果的输出可以被输入到同步器22。同步器22的输出和图6的摆动图案可以被输入到同步的整流器24。同步的整流器24的作为结果的输出和图6的摆动图案可以被输入到同步的可重置积分器26。同步的可重置积分器26的作为结果的输出可以被输入到阈值检测器28。在该结构中，阈值检测器28的输出获得与该摆动图案相关联的地址。

延迟滤波器或缓冲器12生成相对原始摆动图案延迟半周期的图案。在求和块16处将两个图案相加得到可检测的同步半周期(索引)，当该索引图案的峰值超过索引阈值时，可以由阈值比较器18检测该同步半周期(索引)。一旦检测到，被锁到参考图4讨论的定时恢复子字段的单调图案的锁相环20建立地址子字段的每个比特的定时，并且经由本领域中广为人知的同步器22、同步的整流器24、同步的可重置积分器26和阈值检测器28解码该地址。

因为光学记录系统中的摆动图案可能容易受到介质噪声和预格式化处理瑕疵的影响，所以稳健且高效的轨道地址编码/解码方案对于可靠的数据记录和数据检索处理会是有用的。易受到影响是因为以下事实：物理摆动纳米结构的幅度与台和沟槽结构相比相对小，这是由读/写信道符号间干扰施加的限制引起的。因此，此处公开的是可以提高某些示例中摆动信号图案的有效信噪比(SNR)的摆动编码、预补偿和解码技术。

预补偿摆动图案

分别参考图7和图8，在信道中没有噪声和有噪声的情况下检查示例解码器性能。在过多的噪声下，因为解码器可能不能够区别嵌入在信号中的数据和与该信号相关联的噪声，所以解码器功能的可靠性会被折中。不与摆动图案(有噪声)的索引字段对应的索引图案(有噪声)的峰值，例如，可能会超过索引阈值。这会导致解码器错误地检测索引字段。同样地，与摆动图案(有噪声)的索引字段对应的索引图案(有噪声)的峰值，例如，可能会不超过索引阈值。这会导致解码器未检测到索引字段。

参考图9，可以通过将窄带通(BP)滤波器应用到以图案载频为中心的摆动信号来改善索引图案SNR。然而由于该摆动信号被调幅并调相，所以窄带通(BP)滤波器的应用可能改变图案的形状并从而影响解码器的性能。即，因为例如超过索引阈值信号的被滤波的索引的峰值可能不再与地址索引块相对应，所以解码器可能不能够解码被滤波的索引信号。

某些预补偿策略可以在介质的刻制(格式化)之前将逆滤波器(例如，以载频为中心的逆BP滤波器、具有载频处的拐点频率的逆低通(LP)滤波器等)应用到摆动图案。介质上刻制的摆动图案被预补偿以使得读回摆动图案的解码器滤波(例如BP滤波、LP滤波等)在滤波器的输出处获得(基本上)原始信号形状。

参考图10，传统的信号处理框图包括针对光学介质34的介质预格式化处理30和驱动地址解码处理32。在预格式化处理30期间，轨道地址信息36被输入到摆动格式图案生成器38以预格式化光学介质34。在驱动地址解码处理32期间，光学拾取单元40从光学介质34读取数据。该数据被随后输入到本领域中广为人知的摆动图案检测器42和轨道地址解码器44。然而，如上所提到的，驱动地址解码过程32会被与该信号相关联的过多的噪声妨碍。

参考图11，改善的信号处理框图的示例包括针对光学介质50的介质预格式化处理46和驱动地址解码处理48。在预格式化处理46期间，轨道地址信息52被输入到摆动格式图案生成器54，在某些示例中其生成代表针对光学介质50的轨道地址的地址图案的调幅和调相的未补偿摆动图案。应用逆BP滤波器56以预补偿该未补偿摆动图案。该预补偿的摆动图案被随后压印在光学介质50上。

在驱动地址解码处理48期间，光学拾取单元58从光学介质50读取数据。该数据被随后输入到摆动图案检测器60、BP滤波器62和轨道地址解码器64。然而因为逆BP滤波器56预补偿了摆动图案以负责与BP滤波器62的应用相关联的形状改变效果，所以BP滤波器62的应用不以使得摆动图案的形状不能被轨道地址解码器64识别的方式改变摆动图案的形状。

分别参考图12和图13，图解了来自摆动格式图案生成器54(原始摆动图案信号)和逆BP滤波器56(预补偿摆动图案信号)的信道中没有噪声和有噪声的示例输出。如上所述，在光学介质50上的压印之前BP滤波器56的应用改变摆动图案的波形，使得在驱动地址解码处理48期间的BP滤波器62的应用之后，摆动图案可以被轨道地址解码器64解码。

参考图14，来自BP滤波器62的示例输出(被滤波的摆动图案)与由如上参考图5讨论地将延迟版本加到其自身产生的索引图案一起被示出。BP滤波压制噪声并且基本上得到原始的摆动地址图案。如上所述，该信号被随后输入到轨道地址解码器64，其操作非常类似图5的轨道地址解码器10。因为原始摆动信号的周期图案形状几乎没有改变，所以即使信道中有噪声，轨道地址解码器的索引解码器也因此可以通过检测超过阈值的索引摆动图案峰值来检测索引摆动图案的同步字段。即，大于索引阈值的峰值仍然对应于被解码的摆动图案的地址索引块。

基于匹配滤波器的光带解码

参考图15到图17，如上所述，某些带格式的轨道地址可以在摆动中被编码为正弦波系列。地址比特的块被诸如图15的索引图案的索引图案描绘。该地址被编码为格雷编码值，其中多周期(例如，双周期)的正弦波(诸如图16的比特“1”波形)的出现代表比特“1”并且缺少这样的正弦波代表比特“0”。在出现轨道噪声时，针对包括图15和图16的波形的图17的地址图案的快速并且可靠的地址解码可以例如促进数据的及时读取和写入。此处描述的技术可以使用针对索引和比特检测的匹配滤波器方法解码地址。在某些情况下，由于这些匹配滤波器拒绝带外信号噪声的能力，它们可以是有利的。

在一个示例中，可以使用两种不同的匹配滤波器解码轨道地址信息：一个具有代表图15的索引波形的系数，以及另一个具有代表图16的比特“1”波形的系数。参考图18，可以通过应用匹配滤波器66检测在诸如图17的地址波形的地址波形内编码的索引，该匹配滤波器66包括乘法器68和积分器70并且根据下式被调谐到图15的双周期波形：

$\mathrm{Ri}\left(T\right)={\mathrm{\Σ}}_{x=0}^{33}l((T+1)*33-x)*A(33*T+x)$     公式1

其中Ri(T)是滤波器66的输出，并且T是解码器的采样时间(T＝0，1，2，3，...)。即，滤波器输出Ri(T)是索引波形l(n)和地址波形A(n)的卷积。换言之，类似图15中示出的原形双周期索引信号图案72可以和类似图17中示出的图案的地址图案74一起被输入到乘法器68；乘法器68的输出被随后输入到积分器70。

参考图19，积分器70的输出被示出。当峰值信号值超过预定阈值时发生索引检测。可以例如通过实验等针对每个编码方案确定该阈值。地址解码器首先搜索索引。一旦检测到，它随后切换模式并搜索比特的预定图案以确定该索引的位置。

参考图20，可以通过应用匹配滤波76检测比特“1”，其中该匹配滤波器76包括乘法器78和积分器80并根据下式被调谐到图16的比特“1”波形。

$\mathrm{Ra}\left(T\right)={\mathrm{\Σ}}_{x=0}^{33}a((T+1)*33-x)*A(33*T+x)$     公式2

其中Ra(T)是滤波器76的输出并且T是解码器的采样时间(T＝0，1，2，3，...)。即，滤波器输出Ra(T)是比特“1”波形a(n)和地址波形A(n)的卷积。换言之，类似图16中示出的图案的原形比特“1”信号图案82可以和类似图17中示出的图案的地址图案84一起被输入到乘法器78。乘法器78的输出被随后输出到积分器80。

参考图21，积分器80的输出被示出。某些地址格式将三个比特“1”放置在索引波形之后的预定时间处。可以通过检测这三个比特“1”来确认该索引。基于调谐到图16的比特“1”的匹配滤波器的结果来检测比特“1”。为了有效，这些比特“1”应该具有正确的幅度和距该索引的定时。一旦确认该索引，通过在对图16的比特“1”的匹配滤波器响应中搜索峰值来检测地址比特。通过幅度和距最近检测到的比特“1”的定时来确认比特“1”。针对地址检测，比特的质量也被分配。该质量提供比特已经被误检测的可能性的指示。

参考图22，来自图17的信号的完全解码的地址被示出。如果比特“1”调谐的匹配滤波器输出中的峰值高于预定阈值并且位于最后比特“1”检测之后的预期时间处，那么高质量(HQ)比特“1”被检测到。如果该峰值低于不同的预定阈值，那么HQ比特“0”被检测到。如果该峰值在这两个阈值之间，那么低质量比特被检测到。如果该峰值低于HQ比特“1”阈值但是高于中间阈值(LQ阈值)，那么低质量(LQ)比特“1”被检测到。如果该峰值低于中间阈值但是高于HQ比特“0”阈值，那么低质量比特“0”被检测到。可以例如通过实验针对每个编码方案确定这些阈值。

在图22的示例中，该索引被具有距该索引的正确的定时的三个比特“1”(单调)确认。在此示例[11000101]中，地址被随后检测到。所有的8个地址比特恰好是高质量的。该相同的方法可以被用于解码利用三周期或其他图案编码的地址。

此处公开的过程、方法或算法可以交付处理设备、控制器或计算机使用或由处理设备、控制器或计算机实现，该处理设备、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，该过程、方法或算法可以以多种形式被作为可由控制器或计算机执行的数据和指令存储，该多种形式包括但不限于永久存储在诸如ROM器件的不可写存储介质上的信息和可变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM器件和其他磁介质和光学介质)上的信息。该过程、方法或算法也可以在软件可执行对象中被实现。作为替换地，可以使用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他的硬件组件或器件)或硬件、软件和固件组件的结合来全部或部分具体化该过程、方法或算法。

虽然以上描述了示例性的实施例，但是这些实施例并不意在描述权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词是描述性的词而不是限制性的词，并且应当理解在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可以被结合以形成可能未被明确描述或图解的本发明的进一步实施例。虽然各个实施例可能已经被描述为针对一或多个所期待的特征提供优点或优选于其他实施例或在先技术实现，但是本领域技术人员意识到，一或多个特征或特性可以被折衷以达到所期待的的整体系统属性，其依赖于具体应用或实现。这些属性可以包括但不限于成本、强度、持久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可服务性、重量、可制造性和组装的容易性等。如此，针对一或多个特性被描述为与其他实施例或在先技术实现相比较不被期待的实施例并不在本公开的范围之外并且针对特定的应用它会是被期待的。

Claims (15)

1.一种光带解码系统，包括：

解码器，被配置为(i)将代表地址索引的匹配图案信号应用到包括代表所述地址索引的多周期摆动块的轨道地址信号，从而输出具有对应于所述多周期摆动块的峰值的信号，以及(ii)基于所述峰值的幅度识别所述地址索引。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述轨道地址信号进一步包括代表比特0的块和代表比特1的多周期摆动块，并且其中所述解码器进一步被配置为将代表比特1的另一个匹配图案信号应用到所述轨道地址信号，从而输出具有对应于所述比特1的峰值并且缺少对应于所述比特0的峰值的另一个信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述解码器被进一步配置为响应于识别所述地址索引而识别跟随所述地址索引的比特的预定图案以确认所述地址索引的位置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述比特的预定图案包括预定数量的比特1。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述解码器被进一步配置为响应于确认所述地址索引的位置而基于选定时间处另一个信号的幅度来检测跟随所述比特的预定图案的地址比特。

6.根据权利要求5所述的系统，其中当在所述选定时间其中之一处所述另一个信号的幅度大于阈值时，检测到比特1，并且其中当在所述选定时间的所述其中之一处所述另一个信号的幅度小于所述阈值时，检测到比特0。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述解码器被进一步配置为向每个所检测的比特分配质量值，所述质量值代表基于所述选定时间处所述另一个信号的幅度误检测所述比特的可能性。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述解码器被进一步配置为当所述另一个信号的幅度大于比所述阈值大的另一个阈值时，向比特1分配高质量值，并且当所述另一个信号的幅度小于所述另一个阈值并大于所述阈值时，向比特1分配低质量值。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述解码器被进一步配置为当所述另一个信号的幅度小于比所述阈值小的另一个阈值时，向比特0分配高质量值，并且当所述另一个信号的幅度大于所述另一个阈值并小于所述阈值时，向比特0分配低质量值。

10.一种用于解码光带的方法，包括：

将代表地址索引的匹配图案信号应用到包括代表所述地址索引的多周期摆动块的轨道地址信号，从而输出具有对应于所述多周期摆动块的峰值的信号；

检测所述峰值；以及

基于所述峰值的幅度识别所述地址索引。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述轨道地址信号进一步包括代表比特0的块和代表比特1的多周期摆动块，所述方法进一步包含将代表比特1的另一个匹配图案信号应用到所述轨道地址信号从而输出具有对应于所述比特1的峰值并且缺少对应于所述比特0的峰值的另一个信号。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括，响应于识别所述地址索引，识别跟随所述地址索引的比特的预定图案以确认所述地址索引的位置。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括，响应于确认所述地址索引的所述位置，基于选定时间处所述另一个信号的幅度检测跟随所述比特的预定图案的地址比特。

14.一种光带解码系统，包括：

解码器，被配置为(i)将代表比特1的匹配图案信号应用到包括代表比特0的块和代表比特1的多周期摆动块的轨道地址信号，从而输出具有对应于所述比特1的峰值并且缺少对应于所述比特0的峰值的信号，并且(ii)基于选定时间处所述信号的幅度检测比特。

15.根据权利要求14所述的系统，其中当在所述选定时间其中之一处所述幅度大于阈值时，检测到比特1，并且其中当在所述选定时间的所述其中之一处所述幅度小于所述阈值时，检测到比特0。