CN1193164A - 补偿跟踪误差信号的硬盘噪声退化的光数据储存系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一个在光学数据存储系统中补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的系统。该系统包括一个硬盘扇区探测电路,其根据所接收的代表磁光盘上硬盘扇区的探测的第一个输入信号产生第一个输出信号;一个逻辑电路,其根据所接收的第一个输出信号和第二个输入信号产生第二个输出信号;以及跟踪误差信号重建电路,其根据所接收的跟踪误差信号和第二个输出信号产生一个近似的跟踪误差信号。本发明可以作为硬件电路或作为硬件和在计算机可读出媒质中包含的和在数字计算机中实现的软件之组合来实施。

Description

补偿跟踪误差信号的硬盘噪声 退化的光数据储存系统

本发明涉及光盘驱动系统，更具体地说，涉及修正由于磁光盘上预格式化扇区信息引起的跟踪误差信号的不正常的系统。

2.有关技术的说明

光学数据驱动系统包括CD唱机和计算机数据存储设备，其采用平行光如激光束在旋转的光盘上写入和/或读出。光盘能存储大量数据。数据的存取是靠将激光束聚焦到光盘上，然后检测反射光束中被编码的信息来实现的。已知有各种类型的光学系统，包括只读存储器(ROM)、一次写入多次读出存储器(WORM)和可擦存储器。可擦系统包括磁光(MO)和相位变化记录媒质。

在光盘驱动系统中，数据通常以两种组态中的任一种来存储。在第一种组态中，数据被存储在光盘上所形成的一系列同心的磁道上。对光盘的特定区域(因而对特定数据)的随机存取是如下实现的，即激光束径向地扫描穿过光盘上的磁道，以便定位到所希望的磁道，然后沿着该磁道扫描，直到激光束找到光盘上所需的特定区域或扇区为止。在第二种组态中，数据被存储在单一的螺旋形磁道上。对该螺旋形磁道的随机存取是以类似于圆形磁道的方式进行的。激光束径向地扫描穿过相邻螺旋形磁道转圈的边界以便定位所希望的转圈，直到抵达光盘上所需的特定区域或扇区为止。

激光束在跟随数据磁道的情况下必须同时严格地聚焦在光盘上。保持聚焦是靠移动物镜来实现，采用聚焦致动器使激光束经过该透镜指向有关的光盘上。跟踪位置的调整如下实现，即采用线性致动器在旋转的光盘上以相对于光盘上的磁道的径向方向移动产生激光束的光头。光头一般也包含聚焦透镜、聚焦致动器和束转向镜子。各种聚焦和跟踪伺服方案是成熟的技术。

最广泛使用的一个跟踪伺服方案采用跟踪凹槽。数据磁道区也称为接合区(land)。跟踪凹槽被模制到光盘每个数据磁道的两边。凹槽可能是V形或梯形。已聚焦的激光束具有可与接合区宽度相比拟的高斯直径，并指向光盘的凹槽结构。由凹槽引起的激光束的衍射产生一不同的强度分布，处于零和正或负第一衍射序列(order)之间，其取决于束斑相对于凹槽的径向位置。当束从一个接合区段移开单向凹槽段移动时，通常衍射到第一序列的强度越强。这些光强度分布被映射到伺服控制光探测器，并被用于产生一个跟踪误差信号(TES)，该跟踪误差信号再控制安放在光头的线性致动器，以便使束保持在磁道上。通常也使用相同的光探测器来产生一个聚焦误差信号(FES)。FES被用于控制聚焦致动器，以保持光束聚焦在光盘上。

当光盘驱动器执行一个搜索操作以便扫描或寻找特定磁道的一个特定扇区时，提出一个问题。由预格式化扇区信息或硬盘扇区引起的跟踪误差信号(TES)的不正常会造成搜索误差。驱动器的内部电子“搜索”电路依赖于当物镜扫描横切旋转的光盘时所遇到的每个磁道的精确计数。在不存在预格式化扇区信息时光盘的跟踪误差信号类似于正弦波。象TES信号那样的正弦波的每个零交叉代表接合区的中心或磁道特性的凹槽区的一个交叉。电子跟踪电路依赖于零交叉以便精确地确定跟踪误差环路正在以开环方式工作期间所横切的数据磁道数目。同样地，当“搜索”已被完成并且跟踪伺服开始闭合环路工作时，电子跟踪电路“锁定”在TES信号的零交叉上。当激光束的聚焦光斑问询光盘上的一个硬盘扇区范围时，TES被恶化，引起TES信号的电压幅度不恰当地趋于零。当光盘驱动系统正工作在“搜索”方式时，TES信号这样的不恰当的零值会造成跟踪计数器不正确地计数横切的磁道数目，导致“搜索”错误。TES信号的不正常也造成搜索电路在相对于零交叉的错误时间上开始闭环工作，这可能也导致一个搜索错误。最后的影响是降低“搜索”性能和可靠性。

因此，需要有一个系统能克服在光盘驱动系统中由于探测预格式化扇区信息引起的跟踪误差信号的不正常造成的搜索误差的问题。

                        发明概述

本发明通过实现一个电子电路以便在硬盘扇区不正常使真正TES信号退化时计算近似的TES信号来克服前面所述的问题。这个近似的TES信号用线性内插方法计算并在探测硬盘扇区时替代真正的TES信号。本发明采用一个电路以便当硬盘扇区正被探测时在MO盘上探测，并采用另一个电路提供TES信号的内插。

在本发明的装置中，一个硬盘扇区探测电路采用来自数据前置放大器的ROM输出来检测硬盘扇区的存在。ROM信号后跟一个峰值检波器，一个幅度阈值传感器和一个脉冲宽度阈值电路。峰值检波器提供一个块的充电时间和慢的放电时间，因此峰值检波器的输出跟随代表硬盘扇区探测的ROM信号的高频含量的峰值。峰值检波器的输出是一个脉冲，其周期稍大于典型的硬盘扇区脉冲。幅度阈值电路和脉冲宽度阈值电路提供抗扰度，因此噪声尖峰不会偶然地模拟一个硬盘扇区探测状态。

TES内插电路在硬盘扇区探测电路产生一个输出脉冲的时间间隔内被启动。TES内插电路通过采用模拟微分元件连续计算TES信号的电压变化率(dv/dt)来工作。微分元件后面跟一个一阶取样保持电路，它被设置为仅当硬盘扇区被探测时才是保持方式。取样保持电路后跟一个具有极点和零点位置的积分器，以便对消微分元件电路的影响。在不存在硬盘扇区情况下，原来的TES信号传过未受影响的电路。然而，当硬盘扇区被探测时，取样保持电路捕获TES斜率(dV_TES/dt)的上一个值。积分器则将斜率相对于时间积分，在硬盘扇区被探测时提供TES信号的线性内插。图6示出在周期T1和T2期间的一个合成的或重建的TES信号。本发明提供一个近似的TES信号，它非常类似于硬盘扇区还没有被探测时所存在的TES信号。

本发明也可以以一个采用硬件和软件组合的数字系统来实现，其中软件可以被存储在一个计算机可读出的媒质上。

本发明的优点是克服了光盘驱动系统中存在的由于探测光盘上预格式化扇区信号引起的跟踪误差信号的不正常所造成的搜索误差的问题。

本发明的另一个重要优点是可以采用易于实现的微分和积分技术根据需要的那样实时重建跟踪误差信号。

在阅读了附图和技术特性以及权利要求之后，本发明的这些和其它优点会变得更加显而易见。

                        附图简单说明

图1示出体现本发明各种特性的与补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的系统组合在一起的一个光盘驱动系统。

图2示出在图1的光盘驱动系统中产生跟踪误差信号(TES)的四象限光探测器电路。

图3和4说明了一个理想跟踪误差信号(TES)如何对应于磁光盘的凹槽结构。

图5示出受磁光盘上硬盘扇区探测影响一个跟踪误差信号。

图6示出由图5的TES信号经积分重建的一个合成跟踪误差信号。

图7是在图1的光盘驱动系统中所用的补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的系统130的方块图。

图8是图7的TES重建电路138的方块图。

图9是图7的逻辑电路142的方块图。

图10是图7的硬盘扇区探测电路140的方块图。

图11是实现硬盘扇区探测电路的电子电路的一个例子。

图12-17是说明硬盘扇区探测电路的各种部件的工作的定时图。

图18是实现TES重建和逻辑电路的电子电路的一个例子。

图19-23是说明TES重建和逻辑电路的各种部件的工作的定时图。

图24示出包括硬件和软件部件的实现本发明的一个系统。

图25示出在图24所示的计算机中所实现的软件例程的一个例子。

图26示出在图24所示的计算机中所实现的使用统计方法估计跟踪误差信号的值的软件例程的一个例子。

在所有附图中，同样的标记号码指同样的部件。

                    优选实施例的说明

参见图1，示出一个光盘驱动系统10，其中包括一个跟踪误差信号(TES)补偿系统130，用于补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化。除了TES补偿系统130之外的光盘驱动系统10和其全部部件的工作在通常给定的美国专利5220546中详细描述，此处绘出供参照。TES补偿系统接收来自四象限探测器62的跟踪误差信号(TES)63A、由差动输出放大器85产生的硬盘扇区探测输入信号87和由微处理器40在光盘驱动系统正工作在“搜索”方式时(也曾在美国专利5220546中描述)产生的“搜索”或JUMP信号131。信号87编码TES补偿系统130确定是否已在磁光盘(MO)30上探测硬盘扇区所依据的信息。JUMP信号131是一个逻辑信号，表示扫描光盘30的激光束72是否已指向光盘的磁道。TES补偿系统130的输出是跟踪误差信号63B。加到聚焦和跟踪系统54；TES信号63B可以用表1底行中所标识的四类信号中的一个来表征，这取决于信号131和146的逻辑电平，如此处进一步描述的那样。

TES信号63A的产生参照图2和3来说明。四象限探测器62有四个独立的光敏感部件A、B、C和D。部件A和D被连接到模拟电流求和电路102以供给和信号(A+D)至差分放大器104的负输入端。同样地，部件B和C的输出信号被连接到第二个电流求和电路103，其同样也供给它们和信号(B+C)至差分放大器104的正输入端。电流和(A+D)与电流与(B+C)之差由差分放大器104提供作为跟踪误差信号63A。象限探测器62的部件对(A、D)和(B、C)可以用磁道中心线100分开，如图2所示，该磁道中心线在光斑101上被由旋转光盘30所反射的激光束72所照射。记录磁道可以如所示的凹槽或以台面115定位。在磁道跟踪期间，磁道中心线100、110或111的相对位置对于部件A、B、C和D移动，导致在部件对(A、D)和(B、C)上被反射的激光束72的光强度有所不同。不同的强度导致TES 63A被理想化为一个正弦波，如在图4中所例举的那样。

图3示出MO盘30的局部剖视图，其中磁道95被画成与精确成形的凹槽97相一致，由于凹槽的弧长很小，看来是直的。磁道中心线100、110和111位于相应凹槽97的中心。当激光束72找到MO盘30并聚焦在凹槽97中的磁道95上时，能被反射到象限探测器62的最大被反射的激光束强度用光斑101表示(图2)。参见图3和4，当激光束72扫描过磁道95时，激光束72随着它通过在凹槽97和台面99的垂直边界上的零轴交叉115而减小，在凹槽  台面边界115上到达正峰值117和负峰值116。

在图4中例举的TES信号63A被理想化为一个正弦波。然而，当激光束在MO盘30上扫描一个硬盘扇区(未示出)时，TES信号63A的电压电平的模值下降到参考电压V_Ref(通常为OV)，这造成此处前面所述的问题。图5示出受硬盘扇区影响的TES信号63A，硬盘扇区可能例如引起在每个时间间隔T1和T2期间TES信号63A的电压模值在区间134近似等于V_Ref。图6示出一个重建信号144，它已被重建并对间隔T1和T2被内插了区间136，因此信号144相当精确地表示如图5所示的受硬盘扇区影响的信号63A。这样一来，图1所示的系统10有益地包括了一个TES补偿系统130，它修正了TES信号由激光束72探测硬盘扇区引起的任何信号恶化。

参见图7，其中示出的TES补偿系统130补偿图1所示的光数据存储系统10中跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化。系统130包括一个TES重建电路138、一个硬盘扇区探测电路140和一个逻辑电路142。由四象限探测器62产生的TES信号63A被TES重建电路138和逻辑电路142所接收。硬盘扇区探测电路140产生一个输出信号146，该信号在电路140确定由差分放大器85(图1)提供的输入信号87表示激光束72正在扫描光盘30上的硬盘扇区时最好具有逻辑HIGH电压电平。然而，当硬盘扇区探测电路140根据信号87不探测硬盘扇区时，信号146最好为逻辑LO。逻辑电路142产生一个具有预置逻辑电平的输出信号148，例如当逻辑电路142接收：1)来自微处理器40表示激光束72正指出MO盘30上的转移磁道的最好具有逻辑HIGH电压电平的JUMP信号131，或2)来自硬盘扇区探测电路140的逻辑HIGH信号时，为逻辑HIGH。按照例子的方式，当信号148为逻辑电路HIGH时，TES，重建电路138产生一个被重建TES信号144，其内插到已受激光束72探测硬盘扇区影响TES信号63A的区间。然而，如果来自微处理器40(图1)的信号131为逻辑LO，表示系统10不正工作在“搜索”方式(当激光束72不指向在MO盘30上的诸如磁道100、110、111等的磁道作扫描或转移时)，那么TES信号63A直接通过逻辑电路142并作为信号64B输出，而不管信号146是否为逻辑LO或是逻辑HIGH。然而，如果信号131是逻辑HIGH而信号146为逻辑LO，那么TES重建电路138在没有任何内插情况下微分和积分TES信号63A。TES补偿系统130的工作归纳在表1中。

            表1，作为信号131和146逻辑状态函数的输出

                         信号63B的特性

信号名称	情况No.1	情况No.2	情况No.3	情况No.4
					JUMP信号131	逻辑HIGH	逻辑HIGH	逻辑LO	逻辑LO
HS直接信号146	逻辑HIGH	逻辑LO	逻辑LO	逻辑HIGH
					输出信号63B	积分和内插d(TES)/dt	积分d(TES)/dtWO/内插	直接通过TES信号	在接通时TES信号

参见图8，TES补偿电路138包括一个微分电路152、一个具有连接到缓冲器161的常闭开关的取样保持电路和积分电路162。微分电路152将输入信号例如跟踪误差信号(TES)63A变换成时间微分TES信号154A。当开关156闭合时，该时间微分TES信号154A直接通过常闭开关156并被存储在缓冲器161中。然而，当开关156断开时，微分电路与积分电路162隔离。开关156的状态由输入信号148控制。例如，当输入信号148是逻辑LO时，开关156通常是闭合的，当信号148是逻辑HIGH时是断开的。如上所述，当输出信号146表示硬盘扇区探测电路140已探测磁光(“MO”)盘30上的“硬盘扇区”，并且由微处理器40产生的JUMP信号131的值是逻辑HIGH，表示MO盘系统10正工作在“搜索”方式时，输入信号148为逻辑HIGH。当开关156闭合时，缓冲器161通常存储时间微分TES信号154B的瞬时值。然而，当开关156断开时，缓冲器161存储当开关156从常闭状态变为断开状态的瞬间时间微分TES信号154B的上一个有效值。积分电路162产生一个积分输出信号144，它是信号148为逻辑HIGH时的周期内存储在取样保持电路158中的时间微分TES信号154C的积分。因此，积分TES信号144实质上是TES信号63A的一个近似，仿佛信号63A未曾受硬盘扇区的探测的影响一样。

图9所示的逻辑电路142包括一个常闭开关170、一个常开开关172和一个与门174。当来自微处理器40的信号131为逻辑LO，表示光盘系统10不工作在“搜索”方式时常闭开关170让TES信号63A直接通过。然而，当信号131是逻辑HIGH时，则开关170断开，因而阻止TES信号63A直接通过逻辑电路142。当信号131是逻辑HIGH，则常开开关172闭合，因而来自TES重建电路138的积分输出信号144从逻辑电路142输出。当JUMP(也称“搜索”)信号131和由硬盘扇区探测电路140产生的信号146都是逻辑HIGH时，则与门174的输出信号148为逻辑HIGH，致使TES重建电路138的常闭开关156处于断开状态。

参见图10，硬盘扇区探测电路140包括数据前置放大器180、峰值检波器184、幅度阈值检波器188和脉冲宽度阈值检波器192。硬盘扇区探测电路140使用图12所例举的信号87来确定何时探测MO盘30上的硬盘扇区。数据前置放大器将由差分放大器85提供的信号87变换为图12所例举的已放大信号182。峰值检波器184将信号182的峰值变换为图13所示的代表信号182峰值的信号186。幅度阈值电路188将信号186的峰值变换为信号190，它代表信号186超过阈值的值，例如最好代表信号186峰值的百分之八十或更大的一个信号。按例子的方式，在图15中表示信号190。脉冲宽度阈值电压192用作脉冲宽度滤波器，因而仅当信号190的脉冲宽度超过某一限度时，例如大于约2微秒时才能使脉冲宽度阈值电路192产生一个输出信号146，它最好具有逻辑HIGH状态，以表示硬盘扇区探测电路已依据输入信号87探测到硬盘扇区。信号146(图17)最好具有在40-80微秒范围内的脉冲宽度T_pwT。如图9所示，输出信号146被提供作为上述的逻辑电路142的与门174的一个输入。

硬盘扇区探测电路140可以如图11所示的那样实现。信号86和它的配对信号86一起构成信号87，并由差分输出放大器85产生。信号86和86都被加到数据前置放大器180的差分放大器202上，它产生通常由如图12所示的一系列脉冲206构成的，带宽通常在20-40MHz范围的单端输出信号182。通过同时将信号86和86加到差分放大器202，在信号87中存在的任何噪声通常被对消掉。单端输入信号182被加到峰值检波器电路184，该电路可以如图11所示的方式实现。峰值检波器电路184的输出信号186如图13所示。

由峰值检波器电路184产生的输出信号186被加到幅度阈值检波器电路188的差分放大器210。该差分放大器210产生一个如图14所示的输出信号212，其峰值213为2-6伏范围，波形由非常快速的上升时间常数TPK_210rise和非常慢的下降时间常数TPK_210decay为表征，因此信号212代表信号182的峰值的一个良好的取样。按照例子的方式，如由峰值检波电路184所建立的那样，TPK_210decay＞100^*TPK_210rise。比较器放大器214将信号212变换成输出信号190，如图15所例举的那样，它可能有约5V的峰值，约2微秒的相对地慢的上升时间常数TPK_210rise，以及很快的下降时间常数TPK_210decay，因此信号190快速放电。在图15中例举的幅度阈值检波器188的输出信号190通常具有高于信号186幅度20％范围的一个电压幅度。参照图14和15，当信号212的电压幅度等于或大于阈值电平L1时，信号190增加到电压逻辑电平，例如可能是+5V。然而，当信号212的电压幅度下降到阈值电平L1以下时，信号190的电压幅度几乎瞬间放电到零。

脉冲宽度阈值电路192可以按照图11所示的例子的方式来实现。脉冲宽度阈值电路192将信号190变换为一个具有预定脉冲宽度T_PWT，例如在约60至80微秒范围的输出信号146。脉冲宽度阈值电路192的比较器216产生一个通常的矩形脉冲218，具有例如+5V逻辑电平和约20至40微秒范围的脉冲宽度T₂₁₆。由比较器216产生的信号218被延迟一个时间周期T_PLY，该时间周期由RC电路215建立，从信号190由参考电压电平例如0V开始增加的时间t0开始。时间延迟T_DLY确保信号190中的噪声分量不含因信号146被不适当地触发引起的错误地表示硬盘扇区的探测。换句话说，时间延迟T_DLY增加了硬盘扇区的实际探测导致信号146的产生的概率。输出信号218则加到多态振荡器220，它产生信号146(图17)，即脉冲宽度最好为约60至80微秒的脉冲周期T_PWT的一个脉冲。通常，信号146的脉冲宽度比信号218的脉冲宽度大约为40微秒。存在时间延迟T_DLY的另一个原因是确保如果硬盘扇区不再被硬盘扇区探测电路140探测，TES内插信号144不会被中断，其中已知硬盘扇区探测电路的带宽远大于聚焦和跟踪电路54的带宽。

按本例子的方式实现TES重建电路138和逻辑开关电路142的电子电路如图18所示。差动电路152包括一个由5KΩ电阻153和0.002μf电容器151并联组成的低通滤波器，以减小TES信号63A中的噪声。经滤波的信号63A被运算放大器159微分，得到时间微分信号154A，加到常闭开关156上。

当闭合时，开关156输出时间微分信号154B，该信号从微分电路152接收来加到取样保持电路158的时间微分信号154A。该取样保持电路包括常闭开关156、由一个0.001μf电容器构成的缓冲器161和运算放大器163。然而，当JUMP信号131和硬盘扇区探测信号146的值都为逻辑HIGH，这使逻辑电路142的与门174的输出信号148为逻辑HIGH时，开关156处于“断开”状态。取样保持电路158所包含的0.001μf电容器161存储时间微分信号154的值。电路158的运算放大器163提供一条高阻路径，用于将输入信号154B与放大器163的输出信号154C隔离。由5kΩ电阻165和0.002μf电容器167并联构成的积分电路162和由5kΩ电阻153和0.002μf电容器151并联构成的微分电路152一起提供具有零极点补偿的电路138。

图18例举的TES重建电路138和逻辑电路142的工作参照图19-23的定时图来作进一步说明。图19、20和21共同说明，在JUMP信号131和硬盘扇区逻辑信号146的电压电平均为逻辑HIGH的时间间隔T_m内，与门174的输出信号148则亦为逻辑HIGH。在这样的情况下，由硬盘扇区探测信号146所代表的在MO盘30上硬盘扇区的探测使得在间隔T_m内TES信号63A的电压电平处在参考电压V_R上或其附近，如图22所示。然而，如图23所示，在时间间隔T_m内，TES重建电路138提供一个被积分和被重建的信号144，它是在节点236(图18)上输出的信号63B。

积分电路162的运算放大器177积分取样保持电路158的输出信号154。由积分电路162的运算放大器177产生的已积分输出信号144被直接加到逻辑电路142的常开开关230。当JUMP信号131的值为逻辑HIGH时，逻辑电路142的常开开关230被闭合，因此当JUMP信号131的值为高时已积分信号144直接加至运算放大器232。运算放大器232在已积分输出信号144和输出信号63B之间提供一个缓冲器。然而，如果JUMP信号131的值为逻辑LO，则TES信号63A直接通过逻辑电路142的常闭开关234，常开开关230仍保持断开。TES信号63A或已积分输出信号144中任一个被加到节点236上，然后由运算放大器232作缓冲放大，其产生一个被缓冲的TES输出信号63B。被缓冲的输出信号63B代表TES信号63A还是已积分输出信号144，取决于输入信号131和146的值。

系统130也可以作为硬件/软件组合的实施例，如图24所示，包括硬盘扇区探测电路140，其提供硬盘扇区输出信号146，加到一个数字数据处理器或计算机300。加到计算机300的其它输入包括TES信号63A和JUMP信号131。计算机300执行图25所示的一个计算机可执行程序302，其采用信号131和146的电平作为输入以便如前所述确定输出信号63B的特性。按照例子的方式，程序302最好能被编码到计算机的ROM上或在软盘、磁光盘、磁带等等上，当计算机300读出时其执行图25所示的方法步骤。

参见图25，其中示出本发明的数字装置所举例说明的流程图302所代表的一个程序。从步骤303开始，程序302转到步骤304，TES信号63A的数字表示一TES(n)被取样，其中n代表具有取样周期Ts的最近的周期性时间取样间隔。然后在步骤306，确定是否信号131和146两者都是逻辑HIGH。如果在步骤306的确定结果是YES，则程序302转到步骤310，其确定被取样的TES信号的第k阶导数，其中虽k是正整数。从步骤310，程序302继续到步骤312，其确定最近的时间取样周期的一个近似的TES输出信号TESO(n)。然后在步骤314，TESO的最后P值被存储，此处P为正整数。在步骤316，最近的TESO的近似值被输出。程序302在步骤318结束。然而，如果在步骤306上确定的结果为NO，则程序302转到步骤308，TESO(n)的值被设置为等于来自最近的第n个时间间隔的被取样TES信号TES(n)的值。从步骤308，程序302继续到步骤314，如上所述。

在步骤310本发明的数字装置的一个实施例中，在步骤310上TES(n)值的第k阶的导数的确定可如下面式1所示的那样来计算： $\frac{{\mathrm{dTES}}_{\left(n\right)}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{TE}{S}_{\left(n\right)}-{\mathrm{TES}}_{(n-1)}}{T_S},$

式中k是正整数且k＝1，Ts代表取样时间间隔，(n-1)代表最近的时间间隔n之前一个取样时间间隔。在这样的情况下，然后在步骤312上，TES输出信号的近似值TESO(n)可以按下面的式2来确定： ${\mathrm{TESO}}_{\left(n\right)}={\mathrm{TESO}}_{(n-1)}+\frac{{\mathrm{dTESO}}_{(n-1)}}{\mathrm{dt}}\·T_S$

在本发明的数字装置的第二个实施例中，在步骤310上TES信号的更高阶导数可以如举例那样来确定，其中k是正整数且k＞1。在这样的情况下，这样的k阶导数可以按下面的式(3)来确定： $\frac{d^k{\mathrm{TESO}}_{\left(m\right)}}{{\mathrm{dt}}^k}=\frac{\frac{d^{(k-1)}{\mathrm{TESO}}_{\left(m\right)}}{{\mathrm{dt}}^{(k-1)}}-\frac{d^{(k-1)}{\mathrm{TESO}}_{(m-1)}}{{\mathrm{dt}}^{(k-1)}}}{T_S}$

其中应当指出，

，其中m代表最近的取样时间间隔。然后，在步骤312，在最近的取样间隔上的近似TES输出信号TESO(n)的值可以如下面的式5所示那样采用台劳级数来近似： ${\mathrm{TESO}}_{\left(n\right)}={\mathrm{TESO}}_{(n-1)}+\frac{{\mathrm{dTES}}_{(n-1)}}{\mathrm{dt}}\·T_S\·+\frac{d^2{\mathrm{TES}}_{(n-1)}}{d^{2}t}\·T_S^2+\…\frac{d^k{\mathrm{TES}}_{(n-1)}}{d^{k}t}\·T_S^k$ $=\underset{k=0}{\overset{v}{\mathrm{\Σ}}}\frac{d^k{\mathrm{TES}}_{(n-1)}}{d^{k}t}\·T_S^k$

式中k和v为整数因而k≥0和v≥0。

参见图26，本发明的另一个装置呆以在紧挨步骤310之前进一步包括一个步骤309，在该处采用众所周知的“最小二乘”统计方法来确定TES信号的估计值ETES(n)，以便更有效地估计刚好在探测硬盘扇区之前，即当信号131为逻辑HIGH时TES信号的值。在步骤309上采用“最少二乘”统计技术的优点是使噪声在被取样的TES信号中的影响减至最小，当被取样的TES信号的导数TES(n)被确定时，其可以被强调。因为在探测硬盘扇区信号146之前，TES信号的值在步骤304被存储，所以有可能使用最小二乘曲线拟合法来拟合TES(n)取样以便估计适应于TES(n)的相应值的最有可能值ETESn。ETESn的值则可以被用来确定导数，如用上面式子所描述的那样，但其中用ETESn代表TESn。

显然，根据上述技术有可能存在许多本发明的改进和变形。例如，尽管本发明已描述了通过内插重建信号63A，其信号63A已被理想化为一个正弦波，但也可以理解，本发明可以被采用来重建任何与时间有关的信号。此外，本发明可以被应用于不是光盘驱动系统的场合。另外，一个可以实现的硬件电路可使用更高阶导数近似TES信号。因此，可以理解，在附加的权利要求范围内，本发明可以在除了如特别描述的那些之外来实施。

Claims (22)

1.在光学数据存储系统中补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的系统，包括：

硬盘扇区探测电路，其根据所接收的代表磁光盘上硬盘扇区的探测的第一个输入信号产生第一个输出信号；

逻辑电路，其根据所接收的所说的第一个输出信号和第二个输入信号产生第二个输出信号；以及

跟踪误差信号重建电路，其接收跟踪误差信号和所说的第二个输出信号的同时，产生重建的跟踪误差信号。

2.权利要求1的系统，其特征在于所说的跟踪误差信号重建电路包括：

微分电路，其把所说的跟踪误差信号变换成时间微分的跟踪误差信号；

取样保持电路，用于存储所说的时间微分的跟踪误差信号并用于当所说的第二个输出信号有第一个逻辑电平时直接通过所说的时间微分的跟踪误差信号；以及

积分电路，用于通过积分当所说的第二个输出信号有所说的第一个逻辑电平时由所说的取样保持电路直接通过的所说的时间微分的跟踪误差信号，以及通过积分当所说的第二个输出信号有第二个逻辑电平时在所说的取样保持电路中所存储的所说的时间微分的跟踪误差信号，来产生所说的重建跟踪误差信号。

3.权利要求1的系统，其特征在于所说的硬盘扇区探测电路包括：

放大器，用于将所说的第一个输入信号变换为第一个被放大的输入信号；

峰值检波电路，用于将所说的被放大的第一个输入信号变换为代表所说的第一个被放大的输入信号的峰值幅度的一个峰值幅度信号；

幅度阈值检测电路，用于将所说的峰值幅度信号变换为代表超过阈值的所说的峰值幅度信号的所说的峰值幅度的一个幅度阈值信号；以及

脉冲宽度阈值电路，用于根据当所说的幅度阈值信号有超过预定周期的脉冲宽度时所接收的所说的幅度阈值信号，产生所说的第一个输出信号。

4.权利要求1的系统，其特征在于所说的逻辑电路包括：

第二个开关，用于除了当所说的第二个开关接收所说的第二个输入信号时之外直接通过所说的跟踪误差信号；

第三个开关，用于除了当所说的第三个开关接收所说的第二个输入信号时之外直接通过所说的已重建的跟踪误差信号；以及

与门，用于当所说的与门接收所说的第一个输入信号和所说的第二个输入信号时，产生所说的第二个输出信号。

5.权利要求3的系统，其特征在于所说的第一个输入信号有脉冲宽度PW1，由所说的脉冲宽度阈值电路产生的所说的第一个输出信号有脉冲宽度PW_TH，其中PW_TH＞1.10×PW₁。

6.权利要求1的系统，其特征在于所说的跟踪误差信号由四象限检波器产生。

7.权利要求2的系统，其特征在于所说的跟踪误差信号重建电路包括：

常闭开关，其在所说的第二个输出信号有所说的第一个逻辑电平时提供所说的时间微分的跟踪误差信号，加到所说的积分电路；以及

缓冲器，其存储从所说的常闭开关接收的所说的时间微分的跟踪误差信号。

8.在光学数据存储系统中补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的方法，包括如下步骤：

根据所接收的代表磁光盘上硬盘扇区的探测的第一个输入信号产生第一个输出信号；

根据所接收的所说的第一个输出信号和第二个输入信号产生第二个输出信号；以及

根据所接收的跟踪误差信号和所说的第二个输出信号产生重建的跟踪误差信号。

9.权利要求8的方法，其特征在于产生重建的跟踪误差信号的步骤还包括以下步骤：

将所说的跟踪误差信号变换为时间微分的跟踪误差信号；

将所说的时间微分的跟踪误差信号的一个最近的值存储在信号存储的存储器中；

通过积分存储在所说的存储器中的所说的时间微分的跟踪误差信号，产生所说的重建的跟踪误差信号；以及

根据所接收的所说的第二个输出信号中断所说的存储步骤。

10.权利要求8的方法，其特征在于产生所说的第一个输出信号的步骤包括：

将所说的第一个输入信号变换为第一个被放大的输入信号；

将所说的第一个被放大的输入信号变换为代表所说的第一个被放大的输入信号的峰值幅度的一个峰值幅度；

将所说的峰值信号变换为代表超过一阈值的所说的峰值幅度信号的峰值幅度的一个幅度阈值信号；以及

根据所接收的具有超过一个预定时间周期的脉冲宽度的所说的幅度阈值信号，产生所说的第一个输出信号。

11.权利要求8的方法，其特征在于还包括除了当所说的第二个输出信号信号被接收时之外输出所说的跟踪误差信号的步骤。

12.权利要求8的方法，其特征在于还包括除了当所说的第二个输入信号被接收时之外直接通过所说的重建的跟踪误差信号的步骤。

13.权利要求8的方法，其特征在于还包括当所说的第一个输出信号和所说的第二个输入信号都被接收时产生所说的第二个输出信号的步骤。

14.权利要求8的方法，其特征在于所说的第一个输入信号有脉冲宽度PW₁，由所说的脉冲宽度阈值电路产生的所说的第一个输出信号有脉冲宽度PN_TH，其中PW_TH＞1.10^*PW₁。

15.在光学数据存储系统中补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的方法，包括如下步骤：

1)以周期性的速率取样跟踪误差信号；

2)确定第一个和第二个信号每个是否具有预定的逻辑电平；

3)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平的话，确定所说的被取样的跟踪误差信号的k阶导数，其中k是正整数；

4)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平的话，根据所说的k阶导数确定跟踪误差输出信号；

5)如果所说的第一个和第二个信号的所说的逻辑电平都不是为所说的预定的逻辑电平，根据所说的被取样的跟踪误差信号确定所说的跟踪误差输出信号。

6)存储预定数目的所说的跟踪误差输出信号；以及

7)产生代表最近的所说的跟踪误差输出信号的一个输出信号。

16.权利要求15的方法，其特征在于在步骤(4)中，所说的跟踪误差输出信号按台劳级数展开来确定。

17.在光学数据存储系统中补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的方法，包括如下步骤：

1)以周期性的速率取样跟踪误差信号；

2)确定第一个和第二个信号每个是否具有预定的逻辑电平；

3)采用最小二乘统计技术确定所说的跟踪误差信号的估计值；

4)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平的话，确定所说的跟踪误差信号的所说的估计值的k阶导数，其中k是正整数；

5)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平，根据所说的k阶导数确定跟踪误差输出信号；

6)如果所说的第一个和第二个信号的所说的逻辑电平都不是为所说的预定的逻辑电平，根据所说的被取样的跟踪误差信号确定所说的跟踪误差输出信号；

7)存储预定数目的所说的跟踪误差输出信号；以及

8)产生代表最近的所说的跟踪误差输出信号的一个输出信号。

18.权利要求17的方法，其特征在于在步骤(5)中，所说的跟踪误差输出信号按台劳级数展开来确定。

19.在光学数据存储系统中补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退化的系统，包括：

硬盘扇区探测电路，其根据所接收的代表磁光盘上硬盘扇区的探测的第一个输入信号产生第一个输出信号；

计算机，用于接收跟踪误差信号和第二个输入信号，以及用于实施如下步骤：

1)以周期性的速率取样跟踪误差信号；

2)确定第一个和第二个信号每个是否具有预定的逻辑电平；

3)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平的话，确定所说的被取样的跟踪误差信号的k阶导数，其中k为正整数；

4)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平，根据所说的k阶导数确定跟踪误差输出信号；

5)如果所说的第一个和第二个信号的所说的逻辑电平都不是为所说的预定的逻辑电平，根据所说的被取样的跟踪误差信号确定所说的跟踪误差输出信号；

6)存储预定数目的所说的跟踪误差输出信号；以及

7)产生代表最近的所说的跟踪误差输出信号的一个输出信号。

20.权利要求19的系统，其特征在于所说的跟踪误差输出信号按台劳级数据开来确定。

21.在光学数据存储系统中补偿跟踪误差信号的硬盘扇区噪声退货的系统，包括：

硬盘扇区探测电路，其根据所接收的代表磁光盘上硬盘扇区的探测的第一个输入信号产生第一个输出信号；

计算机，用于接收跟踪误差信号和第二个输入信号，以及用于实施如下步骤：

1)以周期性的速率取样跟踪误差信号；

2)确定第一个和第二个信号每个是否具有确定的逻辑电平；

3)采用最小二乘统计技术确定所说的跟踪误差信号的估计值；

4)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平的话，确定所说的跟踪误差信号的所说的估计值的k阶导数，其中k为正整数；

5)如果所说的第一个和第二个信号每个有所说的预定的逻辑电平，根据所说的k阶导数确定跟踪误差输出信号；

6)如果所说的第一个和第二个信号的所说的逻辑电平都不是为所说的预定的逻辑电平，根据所说的被取样的跟踪误差信号确定所说的跟踪误差输出信号；

7)存储预定数目的所说的跟踪误差输出信号；以及

8)产生代表最近的所说的跟踪误差输出信号的一个输出信号。

22.权利要求21的方法，其特征在于所说的跟踪误差输出信号按台劳级数展开来确定。

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