CN1127227C - 利用按照时间变化制约代码的通道的信号空间检测器 - Google Patents

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Abstract

从磁盘驱动器(110)中磁盘(112)上检测数据并提供作为包括以多个时间周期提供的数据取样的被采样读出信号。信号空间检测器(320)是为检测数据而配置的，这里，数据是按照具有时间变化最大转变运行制约的代码编码的，该制约在多个时间间隔上在第一制约与第二制约之间周期性地变化。检测器(320)是为接收包括指示多个可能数据码元之一的第一组多个项的输入取样而配置的。当接着被检测的数据取样受第一制约受限制时基于第一制约消除多个可能数据码元中的一个，提供第二组其余多个可能数据码元。通过确定第二组其余多个可能数据码元中的哪一个在输入码元的预定范围内，确定对应于接着被检测的输入取样的估测数据值。

Description

利用按照时间变化制约代码的通道的信号空间检测器
                           发明领域
本发明涉及磁盘驱动器，更具体地说，本发明涉及磁盘驱动器中的数据检测器，这里，数据检测器对按照时间变化制约的代码编码的数据进行检测。
                           发明背景
典型的磁盘驱动器包括安装在轴或主轴上旋转的一个或多个磁盘。典型的磁盘驱动器还包括由液压空气轴承支承的一个或多个传感器，液压空气轴承在每个磁盘上方飞过。把传感器和液压空气轴承总称为数据磁头。驱动器控制器通常用于基于从主系统接收的命令控制磁盘驱动器。驱动器控制器控制磁盘驱动器从磁盘中恢复信息以及将信息存储在磁盘上。
在传统的磁盘驱动器中，电学机械传动器在负反馈、闭环伺服系统内操作。传动器使数据磁头在磁盘表面上径向移动，作磁道搜索操作以及使传感器直接维持在磁盘表面的磁道上方，作磁道跟踪操作。
通过给数据磁头提供写入信号，把代表待存储数据的信息写在磁盘的表面上，通常将信息存储在磁盘表面上的同心磁道中。从磁盘上恢复数据时，驱动器控制器控制电学机械传动器，使得数据头在磁盘上飞转，根据存储在磁盘上的信息产生读出信号。通常对读出信号进行调节，然后由驱动器控制器进行解码，恢复数据。
典型的读出通道包括数据头、预先规定的逻辑(如前置放大电路和滤波电路)、数据检测器和恢复电路、以及误差检测和校正电路。读出通道通常在与磁盘驱动器相关的驱动器控制器中实现的。
在磁盘驱动器中，将每个记录的位数的误差率(误码率)维持在相对较低的水平上是很重要的。为了改善磁盘驱动器中误码率性能，或者为了增大磁盘驱动器中线性记录密度，需要最大似然序列检测(MLSD)方法。这些方法可以利用众所周知的维特比算法来实现。然而，直接实现的MLSD方法成本很高。例如，正向滤波后的通道响应通常时间相当长，可能含有10个或更多个项。因此，维特比检测器则需要210-1状态，这是复杂的，不切实际的。因此，已经研究了会减低复杂性而仍然提供接近于直接MLSD方法的结果的其它技术。
一种技术是通过用反馈删除一些项把维特比算法运用到数目减少的项上。例如，通过删除除两项(和包括主指针)以外所有的，允许维特比检测器仅有四个状态。这种检测器称为减少状态的序列估测器(RSSE)。
另一种技术是选择一个通道响应目标，这不是一个完全弄白的目标，但是它具有数目很少的项。在这种系统中，已经开发了部分响应(PR)目标。在这些目标当中，一个被称为增强的扩展的部分响应最大似然性(E2PRML)目标。在高的记录密度上，已经观察到，对于一些高阶的部分响应通道(如E2PRML通道)，与这些部分响应目标一起使用的检测器所碰到的主要误差事件(两个输入序列之间的差)通常具有+/-(2，-2，2)的形式。这些误差通常是在一次取样漂移三比特时或者在把四比特当作二比特或反之亦然时引起的。
                           发明概要
最近正在研究一类相对较新的代码。这种代码包括已经作为去除从输入位流到数据检测器主要误差事件的方法提出的最大转变运行(MTR)码。MTR码的作用是增大磁记录通道中数据取样之间的最小欧几里得距离。
例如，MTR＝2代码将改善波形中连续转变的运行限制为2。实际上，MTR＝2代码去除包含两个以上连续转变的编码数据的所有图案。因此，MTR＝2代码还去除引起MLSD检测器在高记录密度和更高阶PR通道下的主要误差事件的所有图案。
利用MTR约束，已经研制出一种检测器，称为3D-110检测器，其性能与在高码元密度下具有深度为2的判定反馈的固定延迟树搜索(FDTS/DF(2))相当。检测器是通过考虑接收取样(例如三个取样)在三维空间中的矢量而构成的。计算了三个平面边界并将其用于把信号空间划分为两个区域，每个区域对应于目前正在被处理的位判定为+1或是-1。3D-110检测器还包括去除先导码间干扰(ISI)项和迫使两个后续ISI项分别为1和0的正向滤波器，这里还使指针归一化为1。实现的反馈滤波器去除除两个后续ISI项以外的所有项。因此，通过检测器没有传播误差，能够把等效的离散时间通道脉冲响应表示为110。对通道响应的这种制约可用于简化检测器结构。
虽然磁通道自然响应在高记录密度下接近于110目标，但是它在较低记录密度下明显地偏离110目标。因此，把脉冲响应局限于这种特定的110目标会导致性能同FDTS/DF(2)相比劣化，尤其是在较低记录密度下。即使在高密度下，实际元件在检测器中的实施也会引起通道响应偏离110目标。例如，采用限制长度的有限脉冲响应(FIR)滤波器会引起这种偏差。
因此，虽然3D-110通道在性能和/或简单性上提供了胜过其它检测器(如更复杂的FDTS/DF(2))的显著优点，但是，它也含有上述的缺点。
本发明涉及解决这些以及其它问题并提供其它优点的系统。
从磁盘驱动器中的磁盘上检测数据并提供作为包括以多个时间间隔提供的数据取样的被采样读出信号。信号空间检测器是为检测数据而构造的，这里，数据是按照具有时间变化最大转变运行制约的代码进行编码的，该制约在多个时间间隔上在第一和第二约束条件之间变化。构造检测器是为接收包括指示多个可能数据码元之一的第一组多个项的输入取样。当接着被检测的输入取样受第一约束条件限制时，根据第一约束条件取消多个可能数据码元中的一个，提供第二组多个其余的可能数据码元。通过确定第二组多个其余的可能数据码元中的哪一个在输入码元的预定范围内，确定对应于接着被检测的输入取样的一个估测数据值。
在接收受第二约束条件限制的输入取样时，输入取样包括一个附加项。基于第二约束条件以及基于第一组多个数据码元的一个子集中哪一个在第二输入取样的预定范围内，取消第一组多个可能数据码元中的一个。
在一个实施例中，估测值是通过确定输入取样相对于多维空间中第一组多个平面的位置而确定的，这里，第一组多个平面对多维空间中的第二组多个其余的可能数据码元进行划分。估测值是通过基于输入取样相对于多维空间中多个平面的位置确定其余的可能数据码元中哪一个对应于输入取样而确定的。
                          附图简述
图1是体现本发明特征的磁盘驱动器的俯视图，其上部盖板已经移开。
图2是图1所示磁盘驱动器的高级方框图。
图3是示意图，说明磁通道和相关的读出电路，以便更好地说明这里所采用的注释。
图4-1和4-2示出对应于按照本发明一个方面的检测器的码元星座。
图5-1和5-2表示说明主要误差事件的波形。
图6是说明按照本发明一个方面的检测器的检测器结构的方框图。
图7-1和7-2示出用于说明按照本发明一个方面的检测器的操作的FTDS/DF树。
图8是说明按照本发明一个方面的检测器的检测器结构的方框图。
                     较佳实施例的详细描述
参考图1，图中以图示的形式示出适合于加入本发明技术的旋转磁盘驱动器系统，总体以110表示。多个信息存储磁盘112绕外壳116内的主轴电机组件114转动。每个磁盘112具有多个记录信息的同心圆形记录磁道，以118示意表示。每个磁道118被再划分为多个扇区，以120示意表示。通过参考特定的磁道118和扇区120能够将数据存储在磁盘112上或从磁盘上检索数据。传动器臂组件122较佳可转动地安装在外壳116的一角。传动器臂组件122载有多个磁头万向架组件124，每个万向架组件载有一个滑块125，它具有从磁盘112上读出信息和把信息写入磁盘112的读/写磁头或传感器126。音圈电机128适合于使传动器臂组件122精确地来回旋转，使得传感器126沿弧线130在磁盘112上移动。
图2示出磁盘驱动器系统110的控制电路132的高级方框图。磁盘驱动器系统110包括控制电路132，控制传感器126的位置以及对待写入磁盘112或从磁盘112接收的信息进行处理。微控制器134直接实施磁盘驱动器系统110的所有主要功能。以136总体表示的读/写支承和接口控制电路以及电机和传动器控制器138通过一条通用数据、地址和控制总线140连接至微控制器134。电路136通常经通信总线142提供磁盘驱动器系统110与主计算机系统(未示出)之间的硬件接口。此外，电路136通常提供电机和传动器控制器138与读/写通道144之间的接口。读/写通道144接收来自前置放大器143的的信号，前置放大器又接收来自传感器126的信号。读/写通道144在线路145上起微控制器134与传感器126之间的接口的作用。读/写通道144还在线路146上把信号提供给电机和传动器控制器138。提供控制器138是在线路148上作为微控制器134与电机组件114之间的接口以及在线路150上作为微控制器134与传动器臂组件122之间的接口。
图3是磁通道160和检测器162的示意图，是为了更好地理解这里所采用的注释而提供的。通道160，正如人们所知到的，包括诸如磁盘112的记录媒体和传感器126。检测器162包括加法器164、前滤波器166、正向滤波器168、加法器170、判定装置172和反馈滤波器174。检测器162通常在图2所示的读/写通道144中实现。至磁通道166的输入176最好是数据位序列。当前时间周期k的数据位由ak表示。输入位的序列最好是按照本发明的一个方面根据迫强制MTR＝2代码制约的代码编码的，位是以非归零倒置(NRZI)格式提供的，其中1代表转变，0代表不转变。
当从磁通道读出数据位时，将其提供作为回读信号178。回读信号178通常被通过加法器164增加到回读信号178上的噪声180所劣化，噪声180由n(t)表示。应当注意，噪声n(t)和加法器164仅仅作为劣化回读信号178的噪声代表示出的，因此不是实际硬件实施的一部分。在任何情况下，噪声n(t)存在于回读信号178中并成为回读信号178的一部分。
将已劣化的读出信号182提供给前滤波器156。前滤波器156例如是作为模拟低通滤波器实现的，它阻挡混叠以及滤除高频噪声，通过合适的切换电路186把取样输出184提供给正向滤波器168。
正向滤波器168最好是单独操作或者与其它滤波一起使回读信号上的噪声白噪化并将经过改进的回读信号188(也表示为rk)提供给加法器170。正向滤波器168的一个例子是有限冲激响应(FIR)滤波器，它包括多个抽头。正向滤波器168去除所有的前导码间干扰(ISI)项。允许后续ISI项假设它们自然值，因为对通道系数没有施加制约。判定装置172较佳地可实现这里所描述的多种检测技术，并在其输出端提供信号190(也表示为
Figure C9880505100081
)。
输出 是输入数据序列ak的估计值。输出
Figure C9880505100083
还提供给反馈滤波器174，它被用于把反馈信号192提供给加法器170。反馈信号192与正向滤波器168的输出rk相加。这些信号的组合在加法器170的输出端194(也表示为yk)提供给判定装置172。在本发明的较佳实施例中，希望反馈滤波器174滤除两个后续ISI项以外的所有的项。
因此，假设判定装置172的所有的以前判定是正确的，等效的离散时间通道响应包括三项，表示为(1，f1，f2)。没有普遍性的任何损失，将反馈滤波器174中的主抽头归一化为1。
因此，在时间k，至判定装置172的无噪声输入yk可以写作下式：
          yk＝ak+f1ak-1+f2ak-2    等式1
式中ak是时间k的输入数据位。
通过首先考虑三维空间中的码元星座，能够实现三维信号空间检测器(3D-SSD)。通常，检测器162是作为按照本发明的3D-SSD实现的。正如下文中更详细地描述的，检测器162把能够代表输入数据序列的所有可能码元映射到三维空间中。然后，检测器获得一个输入取样，它具有多个项，指示输入取样序列中的输入数据取样。然后，将输入取样映射到星座中的相同三维空间中。然后，检测器决定哪个可能数据码元在三维空间中最接近于在每个时间间隔上的输入取样。这是模拟的，确定对应于固定延迟检测器(如FDTS/DF检测器)或者前视部分响应通道(如Patel，Rutledge等人在“六次取样前视1，7ML检测通道的性能数据”，IEEE Trans.Magn.1993年11月Vol.29，No.6，pp.4012-4014中所述和Yamasaki等人在“采用使模拟噪声白噪化的检测器的1，7代码EEPR读出通道IC”，PROC.of ISSCC，1997，pp.316-317中所述)的观测取样值与所需取样值之间最小欧几里得距离的路径。
由边界平面分离指向不同检测器判定结果的每一对可能的码元。平面边界通过逻辑规则相组合，信号空间被分成两个区域使得一个对应于+1的检测器判定结果，另一个对应于-1的检测器判定结果。依据检测器输入数据取样在与边界平面相关的三维矢量空间中落在哪里，判定装置172释放一个二元判定结果，作为检测器输出
Figure C9880505100091
正如下面还将描述的，通过取消多余的平面以及还通过取消离与代码相关的最小欧几里得距离(或自由距离)太远的各个码元，可简化检测器的结构。
图4-1和4-2示出分析输入序列的检测器的矢量空间，输入序列具有三个构成观察矢量的项。更具体地说，图4-1和4-2示出以2.25码元密度下Lorentzian通道码元星座。星座具有轴yk(也以数字200表示)和y’k-1(也以数字202表示)。图4-1和4-2中所示的星座还包括第三个轴y”k-2(它也以数字204表示)。y”k-2延伸到包含图4-1和4-2的纸面内和从中出来。
正如将要描述的，基于MTR制约可去除一些码元，能够代表三维观测矢量的所有可能留下的码元被映射到图4-1和4-2中所示的星座中。然后构成平面边界，在由星座限定的三维空间中对这些码元进行划分。然后将观测矢量映射到星座，检测器基于观测矢量在相对于平面边界的星座中驻留在哪里提供一个判定结论。星座轴定义如下：
yk＝ak+f1ak-1+f2ak-2         等式2
    y’k-1＝ak-1+f1ak-2          等式3
            y”k-2＝ak-2            等式4
式中y’k-1和y”k-2表示在时间k-1和k-2时的检测器输入，由于可用的过后判定(即在时间k的
Figure C9880505100101
和 的判定)造成的码间干扰被删除。由于检测器正在处理作为观测矢量的三个输入位，判定装置172必须在检测过程中对每个时间k输入位ak-2(即，在以前两个时间间隔接收的输入位)作出判定。
                             表1
  指数     (ak-2，ak-2，ak) (yk，y’k-1，y”k-2)
    0     (+1，+1，+1) (+1+1+f2，+1+f1，+1)
    1     (+1，+1，-1) (-1+f1+f2，+1+f1，+1)
    2     (+1，-1，+1) (+1-f1+f2，-1+f1，+1)
    3     (+1，-1，-1) (-1-f1+f2，-1+f1，+1)
    4     (-1，+1，+1) (+1+f1-f2，+1-f1，-1)
    5     (-1，+1，-1) (-1+f1-f2，+1-f1，-1)
    6     (-1，-1，+1) (+1-f1-f2，-1-f1，-1)
    7     (-1，-1，-1) (-1-f1-f2，-1-f1，-1)
表1示出能够由观测矢量表示的所有可能的输入序列。表1包括称为指数0-7的指数，对应于2n(这里n＝3)可能码元。表1还包括以ak-2、ak-1和ak写出的可能码元，以及还提供以通道响应写出的轴yk、y’k-1和y”k-2的赋值。
图5-1和5-2示出波形206、208、210和212，代表在高密度和高阶部分响应目标下MLSD检测器所观测的主要误差事件。在图5-1中，波形206代表三位，而波形208代表偏移一个时间间隔的相同三位。已经观察到它代表主要误差事件。在图5-2中，波形210代表四位，而波形212代表两位。已经观察到这种检测器未正确地检测四位，这里两位是实际值，反之亦然。它也代表主要误差事件。
为了消除这种主要误差事件，最好按照不允许三位的MTR＝2制约对输入数据进行编码。因此，在表1中，无论是码元2还是码元5都是不允许的，这取决于
Figure C9880505100111
的值，因为这些码元代表存在三位。例如，采用
Figure C9880505100112
码元5对应于形式(+1，-1，+1，-1)的输入位序列，它包括三个相继的转换，必须被取消。采用同样的记号，这里
Figure C9880505100113
码元2必须被取消。
图4-1中所示的星座具有映射到其上的所有可能的码元，假设 注意，码元2未映射到图4-1所示的星座中。同样，图4-2所示的星座具有映射到其上的所有可能的码元，这里
Figure C9880505100115
注意，码元5已经被取消。
对应于y”k-2＝+1和-1的码元分别由x和o表示。指数表示在码元标识x和o的下方。
图4-1和4-2还示出用于划分映射到星座上各种码元的切面A、B、C和D。开始时，注意到采用四个切面。然而，正如将描述的，为了简化检测器结构，把平面的数目限制为3个(例如，将平面C和D组成形成一个新的平面E，下面将讨论)。为了进一步简化检测器结构，还对平面的方向加以限制。
提供平面A分离码元0和4(以及还有图4-1中的码元1和5)。对于最佳的检测器，判定边界是使连接待分开码元对的直线对分的平面。然而，为了简单起见，将系统限制位于不分离三维空间中两个码元，而是分离它们在y’k-1y”k-2表面上投影的平面上。这一制约是通过取两个坐标实现的，这两个坐标对两个码元之间的距离作用很大。可以看到，y”k-2坐标应当保留，因为对应于对输入位ak-2的不同判定结论的两个码元在这个轴上。在保留的两个坐标(非常低码元密度除外)当中，y’k-1坐标比yk坐标对距离的作用更大。因此，码元投影到y’k-1y”k-2表面。因此切面A限于仅垂直于y’k-1y”k-2表面旋转。
因此，平面A在所选表面上的投影表示为直线，当允许切面旋转时，其方向是变化的。直线上的所有点从投影的码元对起具有相同的距离。
从表1可以看出，码元0和4在y’k-1y”k-2表面上的投影坐标分别由(1+f1，+1)和(1-f1，-1)给出。因此，从下式可获得平面A的方程式：
     (y’k-1-(1+f1))2+(y”k-2-1)2＝(y’k-1-(1-f1))2+(y”k-2+1)2等式5
可以对这一表示式进行简化，得到：
            y”k-2+f1y’k-1-f1＝0      等式6
利用相同的方法，可以将分离码元3和7(以及还有图4-2中的码元2和6)的切面B的方程式写作下式：
            y”k-2+f1y’k-1+f1＝0      等式7
当 时，平面C分离码元3和5。平面C限于仅垂直于yk y”k-2表面表面旋转，因为对码元之间距离作用最大的坐标是对应于yk轴和y”k-2轴的坐标。通过寻找对两个码元在yky”k-2表面上投影进行对分的直线可导出平面方程式。
当 时，对于分离码元2和4的平面D再次重复这一操作。
这些过程产生了下列四个边界平面方程式：
      A：sgn(y”k-2+f1y’k-1-f1)          等式8
      B：sgn(y”k-2+f1y’k-1+f1)          等式9
      C：sgn(y”k-2+(f1-f2)yk-(f1-f2)) 等式10
这里
      D：sgn(y”k-2+(f1-f2)yk+(f1-f2)) 等式11
这里
Figure C9880505100124
还能够将边界C和D进行组合，提供：
          等式12
通过设定(f1-f2)＝1，能够使等式12进一步简化。这一简化对检测器性能的影响可忽略不计，因为，在所感兴趣的较低通道密度上，由这一平面分离的两个码元比由平面A和B分离的这些码元分得更开。因此，在平面趋向和位置上少许变化不会影响到接收取样相对于这一平面的相对位置。因此，等式12可以简化为下式：
     
Figure C9880505100126
    等式13
通过从等式3和4替代y’k-1和y”k-2，可获得三个边界平面的下列关系式：
        A：sgn(yk-2+f1yk-1+ΔA)    等式14
        B：sgn(yk-2+f1yk-1+ΔB)    等式15
        E：sgn(yk-2-yk+ΔE)         等式16
式中ΔA、ΔB和ΔE的值是由下式给出的偏差值：
        
Figure C9880505100127
    等式17
             等式18
                       等式19
偏差值通常作为具有二元输入的短FIR滤波器，两个输入多路复用器或查看表实现的。
判定逻辑可以通过在三维信号空间上移动测试点以及记录测试点相对于平面的相对位置而实现。通过寻找星座中最接近于测试点的码元可获得相应的检测器输出。然后，通过将从检测器导致相同输出判定的情况相组合可获得逻辑规则。然而，对于这里所讨论的三维情况，通过检查便能简单地获得逻辑规则。把边界判定-1映射为0，逻辑规则可以写成下式：
      
Figure C9880505100131
      等式20
这里表示逻辑“与”运算，+表示逻辑“或”运算。
图6是说明按照本发明一个方面的3D-SSD检测器214的结构方框图。检测器214包括延迟运算器216和218、乘法器220、加法电路222、224和226、限幅器228、230、234、与门电路236和或门电路238。正如图6所示，将yk提供给延迟运算器216，它在其输出端240提供y’k-1。该项也提供给延迟运算器218，它在其输出端242提供y”k-2。乘法器220在其输入端244接收f1。加法电路222从其一个输入端246接收偏差值ΔE，从其它两个输入端接收yk和y”k-2。加法电路224在其一个输入端248接收偏差值ΔB，在其它两个输入端接收乘法器220的输出250还有y”k-2。加法电路226在其第一输入端252接收偏差值ΔA，在其其它输入端接收乘法器220的输出250和来自延迟运算器218的y”k-2。加法电路222、224和226的输出分别提供给限幅器228、230和234。限幅器228、230和234的输出229、231和235提供给电路236和238，如图所示。电路238的输出256提供 因此，检测器214使用一个乘法器、三个限幅器、三个加法器和三个输入多路传输器。利用三个限幅器、三个加法器和两个输入多路复用器能够实现相似的3D-111检测器。
在以上的讨论中，检测器214的构造利用了这样的事实，即在每个时间间隔上，表1中的两个码元2或5中仅有一个出现在信号空间星座上。这是因为MTR＝2代码在所有的时间上去除了两个码元中的一个。
然而，利用时间变量转变运行制约也能够去除针对图5-1和5-2所述的主要误差事件。这种制约允许三位，但是仅允许它们在预定间隔上开始。在一个实施例中，时间变量转变运行制约允许三位仅在每个其它(即奇数或偶数)编号的时间间隔上开始。这种类型的放松制约允许开发具有更高速率的代码。因此，采用时间变量MTR代码，码元2和5二者在一个隔一个的时间间隔上都出现在信号星座上是可能的。为了实现按照本发明的3D检测器，必须作出改进，以适应在代码制约上的变化。
为了更好地理解检测根据具有时间变量代码制约的代码而编码的数据所需的改进，可以参考深度2的FDTS/DF树理解按照本发明的信号空间检测器。图7-1示出这样一种树280，这里，树具有从奇数时间间隔k-3(也用数字282表示)开始的根。图7-2示出具有从偶数时间间隔k-3(也用286表示)开始的根的树284。数280和284二者都假设
Figure C9880505100141
无需普遍性的任何损失，在仅允许三位在偶数时间间隔上开始的假设下可继续本讨论。而树280和284的根示出ak-3的值。接下来沿着树从左到右的分支示出取样ak-2、ak-1、ak和ak+1的值。相应的时间间隔沿着每个树的底部示出，在图7-1中由数字288、290、292和294表示，在图7-2中由数字296、298、300和302表示。
通过检查树280和284，可以看出路径2或路径5将不被允许，因为它们中的一个违反代码制约。例如，在图7-1中，路径5会从树上剪掉，因为它展现三位图案(+1，-1，+1，-1)，这是以奇数时间间隔开始的。因此，这里，根对应于奇数时间间隔，情况与前面所述的检测器中的MTR＝2相同。另一方面，如图7-2所示，这里，根对应于偶数时间间隔(这里，允许三位从偶数时间间隔开始)，分支2和5都是允许的。
为了实现具有时间变量MTR代码的FDTS/DF(2)检测器的编码增益，可以在奇数时间上去除有问题的路径和在偶数时间上恢复它们。然而，路径2和5二者都存在增加了待选的树280或284的有误差部分的机会。实际上，当用户密度增大时，这些误差开始变大，以致于抵消了时间变量MTR代码的代码速率好处。
因此，按照本发明的一个方面，使分支2和5在时间上进一步延伸一步(超过时间间隔k)。在图7-1和7-2中这种延伸可用2A、2B、5A和5B标示，还可以用数字304、306、308、310、312、314、316和318表示。路径2和5的延伸并不影响分支的修剪，如图7-1所示。路径2仍然是允许的，路径5仍然是不允许的。然而，在图7-2中，路径的延伸一个额外时间间隔允许分支2B的修剪。换句话说，分支2A在图7-2中仍然是允许的，因为它并不违反时间变量MTR代码制约。然而，分支2B则违反代码制约，因为它代表在奇数时间间隔上开始的三位。同样，图7-2中的分支5B是允许的，而分支5A可以被取消。
修剪后留下的码元，在图7-2中由路径2A和5B表示，对应于形式+/-(2，-2，2，2)的误差时间。因此，这两个码元之间的距离应当是远大于代码的最小欧几里得距离。
利用这一技术，可以采用一个四维观测矢量，它包括ak-2、ak-1、ak和ak+1，来对树作进一步修剪。将四维观测矢量与留下的两个对应于路径2A和5B的码元进行比较，这两个码元中更接近于四维观测矢量的一个被保留，而另一个从树上修剪掉。然而，去除两个码元中的一个使得信号星座的实施与图4-1和4-2中的相似。
为了实现如信号空间检测器的这种检测器，必须发展在选择路径2A或5B的边界判定中能够使用的边界平面。在时间k+1时的取样能够写成下式：
         yk+1＝ak+1+f1ak+f2ak-1    等式21
在新的四维信号空间(yk+1，yk，y’k-1，y”k-2)中，码元2A和5B分别由(+1，+f1-f2，+1-f1+f2，-1+f1，+1)和(-1-f1+f2，-1+f1-f2，1-f1，-1)表示。新的边界平面P使这些点在yk+1 y”k-2表面上投影对分。
假设取样yk+1可以在时间间隔k提供，平面P的方程式可以通过把从代表2A和5B的两个点起的点(yk+1，y”k-2)距离写成下式而获得：(yk+1-(1+f1-f2))2+(y”k-2-1)2＝(yk+1-(-1-f1+f2))2+(y”k-2+1)2      等式22
由于平面B选择点2A和5B之一仅仅影响在偶数时间(即当k-3为偶数)的码元星座，因为它或是去除码元2或是去除码元5。为了缓解由于这一边界造成的计算延迟，最好早一个时间间隔获得判定。因此，能够把方程式22改写成下式，以反映早一个时间间隔获得判定：
   (yk+2-(1+f1-f3))2+(y”k-1-1)2＝(yk+2-(-1-f1+f2))2+(y”k-1+1)2  等式23
然而，困难仍然存在。在时间k计算yk+2需要提供反馈删除的序列
Figure C9880505100151
这里，N是反馈滤波器的长度，但是， 和
Figure C9880505100154
判定在时间仍然不能提供。因此，按照下式定义一个附加参数zk，这里由于反馈抽头f3和f4造成的码间干扰仍然未减去：
          等式24
对于每一个码元，从导致该码元的路径可以直接获得
Figure C9880505100156
和
Figure C9880505100157
的值。例如，等式22的LHS表示从码元2A起的距离，对此 和
Figure C9880505100159
如图7-2所示。另一方面，对于码元5B(即等式22的RHS)，
Figure C98805051001510
和 这一操作与诸如在减少状态序列估测器(RSSE)中使用的局部反馈删除相似。同样，当y”k-1返回变换为yk-1时，对于
Figure C98805051001512
的值也可以使用局部反馈。替换等式23中的yk+2以及利用和
Figure C9880505100162
的局部反馈值，得到以下平面方程式：
        等式25
由于码元2A与5B之间的距离远大于最小欧几里得距离，可以将zk+2的倍数设定为-1，对性能的影响可忽略。因此，限幅器平面P可以由下式给出：
   
Figure C9880505100164
    等式26
如上所述，通过提供在偶数时间间隔上由平面P造成的判定，可以类似于图4-1和4-2中所示的，作出检测器的其余部分的码元星座，以及可以实现按照本发明的改进3D-SSD检测器。虽然所有四个平面A、B、C和D的等式保持不变，但是应用平面C和D的条件需要作一些改动。图4-1所示的星座和平面边界C当
Figure C9880505100165
时应用根从奇数时间间隔起，当P＝-1时根从偶数时间间隔起。另一方面，图4-2所示的星座和边界平面D当 时应用从奇数时间间隔起，或者当P＝+1时从偶数时间间隔起。通过以下注释可以对这作一概括：
(奇数)或P＝-1(偶数)     等式27
(奇数)或P＝+1(偶数)    等式28
再有，可以将两个平面相组合，提供如下的平面E’：
    
Figure C9880505100169
             
Figure C98805051001610
   等式29
式中
Figure C98805051001611
ΔE’当然可以再作为FIR滤波器或两个输入多路复用器来实现。通过等式20再次获得最终判定。
图8是说明按照本发明一个方面的检测器320的结构方框图。检测器320包括第一部分322，类似于图6中所示的检测器214，相似的项编号相似。然而，检测器320还包括第二检测器部分324。检测器部分324是为了实现以上导出的边界平面P而配置的。检测器部分324包括延迟运算器326、328、330和332、两个输入多路传复用334、336、338和340、限幅器342和加法电路344、346和348。
两个输入多路复用器334、336、338和340基于 是+1还是-1，在其输出端提供指定输入中的一个。延迟运算器326在其输入端350接收值zk+2。因此，延伸运算器326和328、加法电路344和346以及多路复用器334和340组合起来，把yk提供给延迟运算器216的输入端。
此外，延迟运算器330接收作为从电路238输出256的
Figure C98805051001613
在其输出端352提供值 这个值作为反馈提供给电路的其余部分。此外，多路传复用336、加法电路338、限幅器342和延迟运算器332进行工作，把限幅器平面P提供给多路复用器338的一个输入端。多路复用器338的另一个输入端与
Figure C9880505100172
相耦合。多路复用器338基于k-3是奇数还是偶数把平面P或
Figure C9880505100173
提供给加法电路222。
因此，可以看出，本发明实现了MTR编码通道的信号空间检测器。由于对通道响应没有强迫制约，因此能够在宽的用户密度范围上使用检测器。此外，信号空间检测器是按照本发明采用MTR＝2制约以及时间变量MTR代码实现的。采用MTR＝2代码，检测器提供了在较低用户密度上高于3D-110检测器的显著增益。采用更高速率的时间变量MTR代码，尤其是在更高密度下，进一步改善了性能。
本发明包括检测从磁盘驱动器110中磁盘112上读出的数据的检测器320。数据提供在被采样读出信号中，包括以多个时间周期提供的数据取样。按照具有时间变化最大转变运行制约的代码对数据进行编码，该制约在多个时间周期地在第一约束条件与第二约束条件之间变化。检测器320包括当接着被检测的数据取样按照第一约束条件受限制时为确定数据取样相对于多维空间中第一组多个平面的位置而配置的第一检测器部分322，每个数据取样具有第一组多个项。检测器320还包括当接着被检测的数据取样按照第二约束条件受限制时为确定数据取样相对于多维空间中至少一个附加平面的位置而配置的第二检测器部分324，每个数据取样具有一个附加项。
在一个实施例中，第一检测器部分322是为基于数据取样相对于多维空间中第一组多个平面的位置检测接着被检测的数据取样对应于多维空间中第一组多个可能码元中的哪一个而配置的。在一个例举的实施例中，第一组多个项包括N项，第一组多个可能码元包括所有2N个可能码元的一个子集。当接着被检测的数据取样受第一约束条件限制时，根据第一约束条件在2N个码元上使这个子集减少。
在一个较佳实施例中，第二组多个项包括N+1项。构造第二检测器部分324，基于第二约束条件和基于接着被检测的数据取样相对于多维空间中至少一个附加平面的位置，检测2N个可能码元中哪一个被取消，以获得子集。
按照例举的实施例，第一检测器部分322包括一个输出部分238，为基于数据取样相对于第一组多个平面的位置提供接着被检测的数据取样的估测值而配置。在例举的实施例中，将输出部分238配置成提供数据取样的估测值，作为数据取样对应的可能码元之一。
本发明也能够作为一种方法实现，这里，信号空间检测器320接收输入取样，包括第一组多个项，指示第一组多个可能数据码元中的一个。当接着被检测的输入取样受第一约束条件限制时，基于第一约束条件，检测器320消除第一组多个可能数据码元中的一个，提供第二组其余多个可能数据码元。检测器320通过确定第二组其余多个可能数据码元中的哪一个在输入码元的预定范围内确定对应于接着被检测的输出取样的估测数据值。
在一个例举的实施例中，接收步骤包括第二输入取样，当接着被检测的输入取样受第二约束条件限制时包括一个附加项。取消步骤包括对于第二输入取样，基于第二约束条件以及基于多个数据码元子集中哪一个在第二输入取样的预定范围内，取消第一组多个可能数据码元中的一个。
在再一个例举实施例中，确定步骤包括确定输入取样相对于多维空间中第一组多个平面的位置，这里，第一组多个平面在多维空间中划分第二组其余多个可能数据码元。确定步骤还包括基于输入取样相对于多维空间中多个平面的位置确定第二组其余多个可能数据码元中的哪一个对应于输入取样。
在另一个例举实施例中，取消步骤包括确定第二输入取样相对于多维空间中至少一个附加平面的位置，以及基于第二输入取样相对于多维空间中至少一个附加平面的位置取消第一组多个可能数据码元中的一个。此外，确定步骤包括确定第二输入取样相对于多维空间中第一组多个平面的位置，这里第一多个平面在多维空间中划分第二组其余多个可能数据码元，以及基于第二输入取样相对于多维空间中多个平面的位置确定第二组其余多个可能数据码元中哪一个对应于第二输入取样。
本发明还可以作为执行上述步骤而配置的信号空间检测器而实现。
应当明白，尽管在以上的描述中已经给出的本发明的各种实施例的许多特征和优点，以及本发明的各种实施例的结构和功能的详细情况，但是，这里公开的内容仅仅是示例性的，在本发明的原理内由所附权利要求中表述的权项一般意义所表示的整个范围，可以详细地作出各种变化，尤其是各部分的结构和排列上。例如，特定的元件可以依据特定的部分响应目标和MTR代码而变化，同时在不偏离本发明的范围和精神的条件下基本上维持相同的功能。

Claims (9)

1.一种检测从磁盘驱动器中磁盘上读出的数据并提供作为被采样读出信号的检测器，所述被采样读出信号包括在多个时间周期中提供的数据取样，所述数据按照具有时间变化最大转变运行制约的代码编码的，所述制约在多个时间间隔上在第一约束条件与第二约束条件之间周期性地变化，其特征在于，所述检测器包括：
第一检测器部分，被配置为当接着被检测的数据取样按照第一约束条件受限制时确定数据取样相对于多维空间中第一组多个平面的位置，每个数据取样具有第一组多个项；以及
第二检测器部分，被配置为当接着被检测的数据取样按照第二约束条件受限制时确定数据取样相对于多维空间中至少一个附加平面的位置，每个数据取样具有一个附加项。
2.如权利要求1所述的检测器，其特征在于：所述第一检测器部分配置为根据所述数据取样相对于所述多维空间中所述第一组多个平面的位置，对接着被检测的数据取样对应于多维空间中第一组多个可能码元中的哪一个码元进行检测。
3.如权利要求2所述的检测器，其特征在于：所述第一组多个项包括数目N项，所述第一组多个可能码元包括2N个所有可能码元的子集，当接着被检测的数据取样受第一约束条件限制时基于第一约束条件在2N个可能码元上使子集减少。
4.如权利要求3所述的检测器，其特征在于：所述第二组多个项包括数目N+1项，这里第二检测器部分配置为基于第二约束条件以及基于数据取样相对于多维空间中至少一个附加平面的位置，检测将取消2N个可能码元中的哪一些码元以获得所述子集。
5.如权利要求4所述的检测器，其特征在于：所述第一检测器部分进一步包括：
基于数据取样相对于第一组多个平面的位置提供接着被检测的数据取样的估测值而配置的输出部分。
6.如权利要求5所述的检测器，其特征在于：所述输出部分是为提供数据取样的估测值作为数据取样对应的多个可能码元中一个而配置的。
7.一种检测从磁盘驱动器中磁盘上读出的数据并提供作为包括在多个时间周期中提供的数据取样的被采样读出信号的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(a)接收一个输入取样，包括第一组多个项，指示第一组多个可能码元中的一个；
(b)当接着被检测的输入取样是受第一约束条件限制时基于第一约束条件消除第一组多个可能数据码元中的一个，提供第二组其余多个可能数据码元；以及
(c)通过确定第二组其余多个可能数据码元中的哪一个在输入码元的预定范围内确定对应于接着被检测的输入取样的估测数据值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的接收步骤(a)包括当接着被检测的输入取样受第二约束条件限制时接收包括一个附加项的第二输入取样的步骤(a)(i)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的消除步骤(b)包括对于第二输入取样，基于第二约束条件以及基于第一组多个数据码元子集中哪个在第二输入取样的预定范围内，消除第一组多个可能数据码元中的一个的步骤(b)(i)。
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