CN1842859A - 用于数据存储系统的读取均衡器 - Google Patents

Abstract

一种用于扫描记录载体上的轨道以便读取信息的设备，其具有用于生成读取信号的光头。轨道中的标记具有用于表示信息的多个不同的形状。该设备通过一个线性均衡器(81)和一个非线性均衡器(89)的组合来处理该读取信号。该线性均衡器(81)被安排成基于具有单一预定义形状的标记来进行均衡化，该非线性均衡器(89)被安排成减少其形状不同于所述预定义形状的标记在该读取信号中的符号间干扰。由于基于针对所述单一预定义形状对所述线性均衡器(81)进行了优化这一事实对非线性均衡器(89)作了优化，所以通过该非线性均衡器(89)可以有效地减少保留在读取信号中的符号间干扰。

Description

用于数据存储系统的读取均衡器

本发明涉及一种用于扫描记录载体上的轨道以便读取信息的设备，该设备包括一个通过用于扫描轨道中的标记的辐射束而生成读取信号的光头，所述标记具有用于表示信息的多种不同形状。

本发明进一步涉及一种在读取记录载体上的轨道内的信息期间使读取信号均衡化的方法，该方法包括接收由轨道中的标记生成的读取信号，所述标记具有用于表示信息的多种不同形状。

所述记录载体可以是可记录类型并且具有用于记录信息的轨道，例如盘状载体上的螺旋形轨道。为了扫描该轨道，该光头通过一个定位单元被定位在该轨道上。该光头具有激光器和生成用于读取标记的辐射束的光学元件。所述标记是表示信息的物理模式，并且是可以光学检测的。EP 0585095公开了一种用于使来自这种记录载体的读取信号均衡化的设备和方法。再现均衡器包括一个使来自记录介质的源信号线性均衡化的线性均衡器，以及一个用于抵消包含在该再现信号内的符号间干扰(ISI)的非线性抵消装置。该非线性抵消装置包括一个存储ISI数据的查找表、一个生成用来从该查找表中读出ISI数据的地址的电路以及一个从经均衡化的源信号中减去所读取的ISI数据的电路。所述设备具有基于经均衡化的源信号自动计算和/或更新保存在非线性抵消装置中的ISI数据的计算装置。在起始阶段，该计算装置计算ISI数据，并且在正常操作模式下，使用所计算得到的ISI数据。一个问题在于，该公知的均衡化系统在高密度记录下不能充分减少符号间干扰。

本发明的一个目的是提供一种用于有效地抑制符号间干扰的读取设备和相应的方法。

为了这个目的，在开头段落中描述的所述设备具有用于处理读取信号的读取装置，该读取装置包括用于使读取信号均衡化的线性均衡器和非线性均衡器的组合，该线性均衡器被安排成基于具有单一预定义形状的标记进行均衡化，该非线性均衡器被安排成减少其形状不同于所述预定义形状的标记在读取信号中的符号间干扰，由于所述线性均衡器是基于所述单一预定义形状，因此符号间干扰保留在读取信号内。

开头段落中描述的方法包括利用使读取信号均衡化的线性均衡化和非线性均衡化的组合来处理读取信号，该线性均衡化被安排成基于具有单一预定义形状的标记进行均衡化，该非线性均衡化被安排成减少其形状不同于所述预定义形状的标记在读取信号中的符号间干扰，由于所述线性均衡化是基于所述单一预定义形状，因此符号间干扰保留在读取信号内。

上述措施的效果是，线性均衡化是基于对将被辨别的其中一个标记的预定义选择，并且基于该线性均衡化针对所述第一形状而被优化这一事实将非线性均衡化适配成减少具有不同形状的标记的符号间干扰。

本发明还基于以下认知。在近来的光学记录系统中使用多级别代码。多级别代码需要来自单一标记的不同信号级别下的读取信号，并且写在记录介质上的标记通常被认为是不同的灰度级。所述灰度级对应于读取信号的级别。但是，从物理角度讲，由于记录介质的性质，灰色不能被写入，例如相变材料处于晶体状态或者无定形状态、磁系统内的磁化是上或者下等等。本发明的发明人已经看到，多级别记录中的信息被包含在标记的形状中而不是反射率中。特别地，该信息被包含在产生不同读取信号级别的标记的长度中。由于标记的长度不同以便在读出时刻获得所需的信号级别，因此在其它相关时刻的读取信号(即之前和随后的符号的读出时刻的读取信号)也被所谓的符号间干扰所影响。在接收机中应用均衡化，以便恢复所需的信号级别并减少符号间干扰。首先，本发明的发明人针对所选择的其中一个预期读取信号形状优化了线性均衡器。其次，他们根据一种新的描述性信道模型确定了残留的符号间干扰，该信道模型考虑了对于实际上由不同形状的标记所生成的读取信号使用所述经优化的线性均衡器。在知道对于多个不同标记形状的其中一个预定义形状优化了线性均衡器的情况下，基于所述信道模型来优化非线性均衡器。

在所述设备的一个实施例中，所述读取装置用于处理读取信号，以便在读出时刻针对所述多个不同形状生成已处理读取信号的相应数量的不同级别。所述均衡器功能特别适合在多级别存储系统中恢复读取信号。但是，应当注意的是，该均衡器也可以被用在不同的读出系统中，例如用于对二进制读出信号中的过零点进行优化。

在所述设备的一个实施例中，所述多个不同形状包括较长和较短的形状，并且线性均衡器被安排成基于具有较长形状的标记进行均衡化。本发明的发明人已经看到，当线性均衡器基于较长形状而被优化时，较短形状的残留符号间干扰较小。其优点在于，符号间干扰可以通过非线性均衡器被进一步减少。

在所述设备的一个实施例中，线性均衡器被安排成基于具有所述不同形状当中的最长形状的标记进行均衡化。在一个实际实施例中，该最长形状被证明是具有最小残留符号间干扰的选择。

在从属权利要求中给出其它实施例。

参照在下面的说明中以举例方式描述的实施例以及附图，本发明的这些和其它方面将变得更加清楚并且进一步地被阐述，其中：

图1概括性地示出了一个光学记录处理，

图2示出一个扫描设备，

图3示出一个用于多级别存储系统的信道模型，

图4示出均衡化后的脉冲，

图4a示出使用针对最小长度脉冲优化的均衡器的脉冲，

图4b示出使用针对中等长度脉冲优化的均衡器的脉冲，

图4c示出使用针对最大长度脉冲优化的均衡器的脉冲，

图5示出取决于均衡器的符号间干扰值，

图6示出读取信号均衡化，

图7示出一个线性均衡器，

图8示出线性均衡器和系数适配，

图9示出用于读取信号均衡化的替换电路，

图10示出ISI计算器的校正值，以及

图11示出线性化器的校正值。

不同附图中的相应元件具有相同的附图标记。

图1概括性地示出了一个光学记录处理。记录设备的相关元件包括转盘1和用于在由箭头5表示的方向上围绕轴3旋转盘形记录载体4的驱动马达2。该记录载体具有用于记录标记8的轨道11，通过生成用于确定该光头相对于轨道的位置的伺服跟踪信号的伺服模式来定位该轨道。该伺服模式例如可以是较浅的摆动凹槽(通常称为预刻凹槽)和/或锯齿模式(通常称为预刻凹坑或伺服凹坑)。记录载体4包括一个辐射敏感记录层，该层在暴露于足够高密度的辐射时会发生光学可检测的变化(例如反射率变化)，以便形成标记8，所述标记构成代表信息的记录模式。在该记录模式中，所述标记具有表示信息的特定形状。该表示方式可以基于通常称为信道代码的调制方案。

所述辐射敏感层由例如辐射敏感染料或相变材料构成，其结构可以在辐射的影响下从无定形状态变为晶体状态或者反之亦然。光学写入头6与(旋转的)记录载体的轨道相对放置。光学写入头6包括一个用于生成写入光束13的辐射源，例如固态激光器。该写入光束13的强度I按通常方式根据一个控制信号进行调制。该写入光束13的强度随写入强度而改变，该写入强度足够引起辐射敏感记录载体的光学特性中的可检测变化，从而形成标记和在标记间形成进一步称为空间的中间区域。在写入系统中，使用不引起任何可检测变化的低(或零)强度来形成空间。采用相变材料的高密度可重写系统通常基于直接覆写(DOW)方式的写入。因此，当要写入空间时，需要某一写入脉冲以擦除盘上之前可能存在的数据。通常，给出一个熔化脉冲(高功率)，其后是特定周期的较低电平，以便使晶体区域(部分)再生为先前熔化的区域。所述标记可以具有任意光学可读的形式，例如当在诸如染料、合金或相变材料之类的材料上进行记录时，所述标记例如可以是反射系数不同于周围环境的区域，或者当在磁-光材料上进行记录时，所述标记可以是磁化方向不同于周围环境的区域。

为了进行读取，所述记录层被一个强度为恒定强度的读取电平的光束13扫描，该恒定强度足够低，以避免光学特性中的可检测变化。在扫描期间，从记录载体反射的读取光束按照所扫描的信息模式而被调制。对读取光束的调制可以通过辐射敏感检测器以通常方式检测，该检测器生成表示光束调制的读取信号。

图2示出用于在记录载体11上记录和/或读取信息的扫描设备。该记录载体可以是只读类型的，例如压制而成的CD或DVD-ROM，或者该记录载体可以是可写或可重写类型的，例如可记录DVD或BD(蓝光光盘)。该设备配备有用于扫描记录载体上的轨道的扫描装置，该装置包括用于旋转记录载体11的驱动单元21、包括一个光头和附加电路的扫描单元22、用于在轨道上的径向方向上粗略定位该光头的定位单元25和控制单元20。该光头包括一个用于生成辐射光束24的已知类型的光学系统，该辐射光束通过光学元件被引导聚焦在记录载体的信息层的轨道上的辐射点23上。该光头和附加电路构成了用于生成从该辐射光束检测到的信号的扫描单元。通过辐射源(比如激光二极管)生成该辐射光束24。该光头进一步包括(未示出)一个用于沿着所述光束的光轴移动辐射光束24的焦点的聚焦致动器和一个用于在径向方向上将辐射点23精确定位在轨道中心的跟踪致动器。该跟踪致动器可以包括用于径向移动光学元件的旋管(coil)或者被替换地安排来改变反射元件的角度。

应当注意的是，图2示出一种用于写入和读取信息的扫描设备。可选择地，单纯的重放设备只包括以下描述的读取元件。为了写入信息，所述辐射被控制成在记录层上产生光学可检测的标记。为了读取信息，由信息层反射的辐射被该光头中的通常类型的检测器(如四象限二极管)所检测，以用于生成读取信号和包括用于控制所述跟踪和聚焦致动器的跟踪误差信号和聚焦误差信号的其它检测器信号。通过读取处理单元30处理读取信号，该处理单元包括一个根据本发明的均衡器以及通常类型的解调器、去格式化器和输出单元，以便恢复所述信息。因此，用于读取信息的元件包括驱动单元21、光头、定位单元25和读取处理单元30。所述设备包括用于处理输入信息以生成用于驱动光头的写入信号的写入处理装置，所述写入处理装置包括输入单元27、格式化器28和激光功率单元29。所述控制单元20控制信息的记录和恢复，并被安排用于接收来自用户或主计算机的命令。控制单元20通过控制线路26(例如系统总线)与所述输入单元27、格式化器28和激光功率单元29、读取处理单元30、驱动单元21以及定位单元25相连接。该控制单元20包括控制电路(例如微处理器)、程序存储器和控制门，以用于执行所述写入和/或读取功能。该控制单元20也可以作为逻辑电路中的状态机来实现。

所述控制单元20通过控制线路26(例如系统总线)与所述输入单元27、格式化器28和激光功率单元29、读取处理单元30、驱动单元21以及定位单元25相连接。该控制单元20包括控制电路(例如微处理器)、程序存储器和控制门。该控制单元20也可以作为逻辑电路中的状态机来实现。

在一个实施例中，所述记录设备是一个单纯的存储系统，例如在计算机中使用的光盘驱动器。控制单元20被安排成通过标准化接口和主计算机系统中的处理单元通信。数字数据被直接接口到格式化器28和读取处理单元30。

在一个实施例中，所述设备被安排作为单机单元，例如消费者使用的视频记录或重放设备。该设备中所包括的控制单元20或者附加主控制单元被安排成由用户直接控制，并且执行文件管理系统的功能。所述设备包括应用数据处理(如音频和/或视频处理)电路。用户信息被呈现在输入单元27上，该单元可以包括用于输入信号(比如模拟音频和/或视频或者数字未压缩音频/视频)的压缩装置。例如在WO98/16014-A1(PHN 16452)中描述了适当的音频压缩装置，而在MPEG2标准中描述了适当的视频压缩装置。输入单元27将音频和/或视频处理为信息单元，所述信息单元被传送给格式化器28。读取处理单元30可以包括适当的音频和/或视频解码单元。

格式化器28用于根据记录格式来添加控制数据以及格式化和编码该数据，例如通过添加纠错码(ECC)以及进行交织和信道编码。此外，格式化器28包括用于在已调制信号中引入同步模式的同步装置。已格式化单元包括地址信息，并且在控制单元20的控制下被写入记录载体上的相应的可寻址位置。由格式化器28输出的已格式化数据被传送给激光功率单元29。

该激光功率单元29接收表示将被写入的标记的已格式化数据，并且生成用于驱动光头中的辐射源的激光功率控制信号。为了进行多级别记录，不同的标记被用于在特定读出时刻的读出期间生成不同级别的读出信号。轨道被细分成恒定长度的单元(cell)，每个单元包含一个表示多个信号级别当中的一个的标记。传统上，所述标记被视为是灰色的。但是，由于形成标记的物理现象的特性，“灰色”并不是标记的物理构造。实际上通过标记的不同形状(特别是长度)来生成传统多级别系统的读取信号级别。该激光功率单元29被安排成生成用于准确地写入优选形状的标记的功率模式。并不原样检测标记的不同长度，而是将其检测为单元中的符号的读取信号值的不同级别，这是因为用于检测单元内容的辐射点的大小大约是该单元本身的大小。换而言之，相对于检测系统，将符号(单元)大小选择成尽可能小。实际上，辐射点还将检测到引起符号间干扰(ISI)的相邻单元的内容。在满足Nyquist要求的情况下，可以通过线性均衡化来补偿线性ISI。该要求指出，符号率应当低于系统带宽的两倍。在本例中，符号率是f_symbol而带宽是fc＝2NA/λ的光学截止频率，则我们发现在f_symbol＜4NA/λ的情况下ISI可以被完全消除(即完全响应系统)。非线性ISI出现在实际的高密度系统中。

为了理解符号间干扰，现在讨论一个用于写入和读取标记的信道模型。首先，计算由于脉宽(或持续时间)调制(PWM)系统的非线性特性引起的残留ISI。该残留ISI被证明是不能被忽略的。ISI的影响可以通过写入期间的措施(写入信道中的预失真，此处不做讨论)而减小，但是也可以在读回时通过均衡化来减小。根据本发明的均衡器以下述模型为依据。

图3示出用于多级别存储系统的信道模型。信道51具有由a[k]表示的输入符号，它们通过脉冲调制器52传送后被转换为离散时间波形。脉冲调制器52由傅里叶对c_p(t)C_p(f)来描述。如果是振幅调制，则只使用一个脉冲形状，通过a_k调制其振幅。如果是脉宽调制，则根据要被发送的符号a_k使用具有不同持续时间的不同脉冲。该脉冲由以下傅里叶对给出：

$c_p\left(t\right)=\mathrm{\Π}\left(\frac{t}{D}\right)\↔C_p\left(f\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\πfD}\right)}{\mathrm{\πf}}$

以上使用的块函数∏由下式定义：

在脉宽调制中，持续时间D取决于要被发送的符号，例如根据 $D=\frac{P}{M}T,$ 其中M是字母表大小， $T=\frac{1}{f_{\mathrm{symbol}}}$ 是符号时间，而p是脉冲索引。

光学信道由它的调制传输函数(MTF)来指定：

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{2}{\mathrm{\π}}\arccos \left(\frac{\left|f\right|}{f_c}\right)-\frac{2\left|f\right|}{\mathrm{\π}{f}_c}\sqrt{1-{\left(\frac{\left|f\right|}{f_c}\right)}^2}& \left|f\right|\≤f_c\\ 0& \left|f\right|>f_c\end{array}\right\}$

其中 $f_c=\frac{2\mathrm{NA}}{\mathrm{\λ}}$ 是信道的光学截止频率(NA是透镜的数值孔径，而λ是波长)。选择均衡器EQ以获得一个无ISI(称为完全响应，或FR)系统。从图3所示模型可以清楚看出，该FR均衡器是依赖于脉冲调制器的，因为必须满足RCβ(f)的总响应。索引e被用于强调该均衡器属于脉冲e。由于预先不知道脉冲，所以不可能在接收机中使用相应的均衡器。所以，脉宽调制系统不可能是FR的。相反，该系统将是非线性的，并且具有残留ISI。通过适当的补偿，非线性和ISI可以变小。可以通过写入信道内的预补偿来应用补偿。但是，也可以在读取信道内进行补偿，这在不可能准确控制写入信道时(类似ROM和R的只读盘，或老化后的类似RW的已写盘)具有优势。首先假设一个线性系统，通过使用在半符号率(根据Nyquist要求)周围显示出退化对称性(vestigial symmetry)的传输函数使该信道变成无ISI的。结果，作为用于此目的的常用函数的所谓升余弦响应(或缩写为RC响应)由下式给出

$R{C}_{\mathrm{\β}}\left(f\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{f_{\mathrm{symbol}}}& 0\≤\left|f\right|\≤\frac{1-\mathrm{\β}}{2}{f}_{\mathrm{symbol}}\\ \frac{1}{2f_{\mathrm{symbol}}}\{1-\sin [\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\β}}(\frac{f}{f_{\mathrm{symbol}}}-\frac{1}{2})\left]\right\}& \frac{1-\mathrm{\β}}{2}{f}_{\mathrm{symbol}}\≤\left|f\right|\≤\frac{1+\mathrm{\β}}{2}{f}_{\mathrm{symbol}}\\ 0& \left|f\right|\≥\frac{1+\mathrm{\β}}{2}{f}_{\mathrm{symbol}}\end{array}\right.$

参数β确定多余带宽(0≤β≤1，β＝0对应于非多余带宽，即正弦响应信道，并且β＝1对应于100％多余带宽)。现在RC函数的截止频率被置于MTF截止频率处(也有其它选择，但是这将意味着放弃MTF的某一HF部分)。所以，β不再是一个独立的参数，而是直接与盘上的密度联系在一起。其由下式给出：

$\mathrm{\β}=\frac{2f_c-f_{\mathrm{symbol}}}{f_{\mathrm{symbol}}}$

由于β不再是一个独立的参数，因此在使用上述值的时候它被从符号中去掉。所述替换得到：

$RC\left(f\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{f_{\mathrm{symbol}}}& 0\≤\left|f\right|\≤f_{\mathrm{symbol}}-f_c\\ \frac{1}{2f_{\mathrm{symbol}}}\{1-\sin [\frac{\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{symbol}}}{2f_c-f_{\mathrm{symbol}}}(\frac{f}{f_{\mathrm{symbol}}}-\frac{1}{2})\left]\right\}& f_{\mathrm{symbol}}-f_c\≤\left|f\right|\≤f_c\\ 0& \left|f\right|\≥f_c\end{array}\right.$

对于脉冲p产生无ISI响应的均衡器由下式给出：

$E{Q}_p\left(f\right)=\frac{{\mathrm{RC}}_{\mathrm{\β}}\left(f\right)}{C_p\left(f\right)\mathrm{MTF}\left(f\right)}$

如果我们现在施加不同的脉冲(即均衡器对于该脉冲不是无ISI的)，那么将产生残留ISI。假设对于脉冲e该均衡器不是无ISI的，则当施加脉冲p时，输出脉冲响应函数可以被写为：

$y\left(t\right)=F^{-1}\left\{C_p\left(f\right)\mathrm{MTF}\left(f\right){\mathrm{EQ}}_e\left(f\right)\right\}$

$=F^{-1}\left\{\frac{{\mathrm{RC}}_{\mathrm{\β}}\left(f\right)}{C_e\left(f\right)}{C}_p\left(f\right)\right\}$

当p≠e时，该结果将有ISI。

图4示出均衡化之后的脉冲。将所述脉冲绘制成得到非线性和ISI类型的印象。为了这一目的，使用M＝8的多级别系统。

图4a示出使用针对最小长度脉冲优化的均衡器的脉冲。利用以上公式将该均衡器针对p＝1进行优化。其中示出了8个不同脉冲的脉冲响应y(t)，y轴是标称读出时刻61。间隔为T的信号值是在相邻单元的读出时刻的残留ISI值：下一相邻单元62和第二后续相邻单元63。标称的最大信号级别64被表示在y轴上，并且对应于级别＝8。可以看出，级别＝1的脉冲响应66由于均衡器是为该脉冲确定的因此在y轴上具有标称值1。级别＝8的脉冲响应65显著偏离最大级别64。

图4b示出使用针对中等长度脉冲优化的均衡器的脉冲。利用以上公式，将该均衡器针对p＝4.5进行优化。图6a中示出了8个不同脉冲的脉冲响应y(t)。可以看出，级别＝1的脉冲响应68由于均衡器不是为该脉冲确定的因此在y轴上具有大于1的标称值。级别＝8的脉冲响应67显著偏离最大级别64，但是小于图6a中所示。

图4c表示使用针对最大长度脉冲优化的均衡器的脉冲。利用以上公式，将该均衡器针对p＝8进行。图6a中示出了8个不同脉冲的脉冲响应y(t)。可以看出，级别＝1的脉冲响应70由于均衡器不是为该脉冲确定的因此在y轴上具有显著大于1的标称值。级别＝8的脉冲响应69现在准确地处于最大级别64。

图5示出取决于均衡器的符号间干扰值。该表格给出了针对e＝1、e＝4.5和e＝8而优化的三个均衡器的ISI值。应当注意的是，图7表格中的各值与图6中绘制的脉冲响应相对应。该表格对于每个均衡器示出标称读出时刻(n＝0)下的信号值，以及接下来三个相邻读出时刻(n＝1，2，3)处的8个不同信号级别(脉冲长度p＝1到p＝8)的ISI值。

应当注意的是，该模型只描述了由于长度调制脉冲的均衡化的非线性效应。也有其它的非线性效应，例如光盘的读出本质上是非线性的。但是，由于所研究的非线性效应是非常严重的，所以当前的利用线性MTF的信道模型是实用的工具。此外，该模型假设标记只在长度上被调制，而没有在幅度或形状上被调制。测量结果证实了长度调制在当前的高密度介质(例如使用快速冷却、快速生长相变材料的介质)中是主要的效应。

从以上叙述可以推断，需要线性化和ISI补偿的组合。因此，首先针对单一标记长度对线性均衡器进行优化，如图7所示。其次，考虑基于所述模型优化的线性均衡器对非线性均衡器进行优化，例如如图5所示。虽然非线性和ISI效应趋向于随着密度稍微减小，但是所述效应与密度不十分相关。非线性和ISI效应主要是脉冲长度调制系统的特性，并且可以通过所提出的均衡化被成功地补偿。

为了读取信号均衡化，所提出的补偿跨距至少是最接近的相邻单元(3个抽头)，但是可以是多于一个相邻单元(5个抽头)，从而可以进一步改善系统性能。如果ISI不是太严重，则从单一样本(其中忽略其它的ISI)中产生ISI的近似，随后从相邻信号样本中减去该近似值。对于具有更严重ISI的系统，所述相邻样本也可以被包括进来，以用于计算ISI校正值。所述校正值可以被计算出来或者可以是一个查找表，该查找表可以被包括来在有限脉冲响应(FIR)均衡器中提供表格查找或者非线性函数。该想法在图6和9所示的非线性均衡器中被执行。

图6示出利用线性均衡器和非线性均衡器的组合进行的读取信号均衡化。在输入端80上将读取信号输入给线性均衡器81。如上所述，针对预定义脉冲优化该线性均衡器，如图7中所示。用于减少符号间干扰的非线性均衡器89被耦合到线性均衡器81，并且给线性化器88提供输出信号。该非线性均衡器包括多个具有一个符号的延迟D的延迟元件82、83、84，以用于在之前和随后的符号读出时刻时确定前一个信号和下一个信号。所述前一个信号和下一个信号被耦合到用于计算校正值的计算器85、86。在求和单元87中从主信号中减去所述校正值。该ISI计算器基于上述信道模型，并且在图10中示出。

图7示出一个线性均衡器。该均衡器作为一个使用有限脉冲响应(FIR)结构的离散时间数字滤波器来实现。在输入端32上，读取信号被接收到一系列延迟元件33。该输入信号与乘法单元34的第一输入端相耦合，该乘法单元在第二输入端上具有称为C₀的滤波器系数。输入信号的经延迟的版本被分别耦合到具有相应系数(C₁，C₂，C₃，C₄)的乘法单元。相乘后的结果被耦合到求和单元36，以便生成输出信号37。选择线性均衡器的系数，以使得该输出结果对于特定的所选择标记长度值p没有ISI。如上所述，在脉宽调制系统中，对于所有p的无ISI操作是不可能的。对于给定的存储系统，信道响应是已知的，并且可以预先确定系数。可选择地，或者作为附加校准，通过自适应均衡器方法自适应地确定所述系数。

图8示出一个线性均衡器和系数适配。线性均衡器单元40对应于以上参考图7所描述的线性均衡器，其中系数35基于最小均方单元44的输出是可适配的，如箭头45所示。线性均衡器40的输出37被耦合到符号检测器41，其检测所接收的符号。符号检测器41的输出被耦合到目标响应单元42，其在对所检测的符号的均衡化之后提供期望的响应信号。求和单元43将该期望响应和输出端37上的真实信号进行比较，并且为最小均方单元44提供输入信号。当LMS均衡器被用于对遭受ISI和噪声影响的信道进行均衡化时，所述LMS均衡器旨在使得均衡器输出和所选择的均衡器加信道的目标响应之间的均方误差最小化(例如见J.W.M.Bergmans的“Digital baseband transmission andrecording (数字基带传输和记录)”一书，Kluwer，Boston，1996 ISBN0-7923-9775-4)。所述目标响应是全响应函数(离散时间内：在位同步实现的情况下是Δ脉冲)。但是应当注意的是，根据本发明，所述适配被限制为特定的脉冲长度。例如，当对于脉冲长度8设置线性均衡器时，只有该长度的符号被选择在所述算法中使用。更新算法使得其它脉冲长度对所述适配不起作用。

图9示出用于读取信号均衡化的替换电路。线性均衡器81、ISI计算器85、求和单元87和线性化器88与图6中对应。该非线性均衡器包括多个不同的延迟元件，第一延迟元件链91、92、93延迟单一ISI计算器85的校正值。第二延迟元件链94、95延迟输入信号。在求和单元87内从主信号中减去所述校正值。

图10示出用于ISI计算器的校正值。曲线101表示输入和输出之间的关系。表格102给出从输入到输出的数值关系。所述校正值基于图5中所示的p＝4.5的均衡器和n＝1的下一个相邻单元的值。

图11示出线性化器的校正值。曲线103表示输入和输出之间的关系。表格104给出从输入到输出的数值关系。所述校正值基于图5中所示的p＝4.5的均衡器和n＝0的标称信号的值。应当注意的是，该线性化器也可以与检测器/辨别器相组合，该检测器/辨别器接收均衡化之后的读取信号的输出值，并将多级别读取信号转换为数字值，例如每个符号的3比特值。

应当注意的是，上述均衡器特别适于在光学记录的多级别系统中使用。但是该系统也适于使用不同脉冲形状的其它类型的记录，其中可以只针对其中一个脉冲形状来优化该均衡器，而其它脉冲将引起残留ISI。此外，该系统还适于只读系统，这是因为对于写入信道没有影响并且可以只在读取信道内进行均衡化。

在一个实施例中，通过读取校准增大由上述模型建立的校正值。可以向记录载体提供已知的测试模式，该模式可以在均衡器中被读取并被分析，以便对参数进行适配。还可以使用盘上的其他学习模式或从数据中检测的信号，以便使均衡器参数适合于实际的记录载体。例如，在读信号中，预定义单元可以被选择性地用于校准均衡器。由于线性均衡器针对具有预定义长度的标记而优化，因此只有由所述标记引起的读取信号被用于校准该线性均衡器。

应当注意的是，在均衡器的选择和残留ISI之间存在一定关系。当对于读取信道预先定义了一个特定的均衡器选择时，可以使写入策略功率模式的优化适用于该均衡器。因此，令为不同标记定义的功率模式适用于所假定的读取信道和均衡器。从图5的表格中很明显地看到，如果均衡器针对最长脉冲长度而被优化，那么主要的非线性ISI和非线性与中等长度的脉冲有关。中等长度的脉冲的写入策略比起最短或最长脉冲的写入策略通常允许更自由的适配。所以，优选地均衡器针对较长的、特别是最长的标记而被优化。用于写入最长标记的功率模式可以针对最大读取信号而被优化，即由于读取均衡器针对这种脉冲而被优化，所以在写入策略上对于减少ISI不需要附加的要求。

虽然通过多级别光学记录系统的实施例大体上阐述了本发明，但是本发明也可以被用在二进制记录系统中，例如用于获取读取信号的过零点的位置。应当注意的是，在本文献中，“可记录”一词包括可重写和一次可记录。此外，对于信息载体描述了光盘，但是其它介质(比如光学卡或磁带)也可以被使用。应当注意的是，在文本中“包括”一词不排除其它元件或步骤的存在，并且元件之前的“一个”或“一种”不排除多个这种元件的存在，任何附图标记均不限制本发明的范围，本发明可以通过硬件和软件的结合来实现，并且几个“装置”可以通过相同的硬件项来表示。此外，所述实施例不限制本发明的范围，本发明在于每个新颖特征或上述特征的组合。

Claims (7)

1、用于扫描记录载体(4)上的轨道(11)以便读取信息的设备，该设备包括：

一个光头(22)，其通过用于扫描轨道中的标记的辐射束来生成读取信号，所述标记具有用于表示信息的多种不同形状；

用于处理该读取信号的读取装置(30)，该读取装置包括用于均衡化该读取信号的一个线性均衡器(81)和一个非线性均衡器(89)的组合；

该线性均衡器(81)被安排成基于具有单一预定义形状的标记来进行均衡化；以及

该非线性均衡器(89)被安排成减少其形状不同于所述预定义形状的标记在该读取信号中的符号间干扰，由于所述线性均衡器是基于所述单一预定义形状，因此符号间干扰保留在该读取信号内。

2、如权利要求1中的设备，其中所述读取装置(30)用于处理该读取信号，以便在读出时刻针对所述多个不同形状生成已处理读取信号的相应数量的不同级别。

3、如权利要求1或2中的设备，其中所述多个不同形状包括较长和较短的形状，并且所述线性均衡器(81)被安排成基于具有较长形状的标记进行均衡化。

4、如权利要求3中的设备，其中所述线性均衡器(81)被安排成基于具有所述不同形状当中的最长形状的标记进行均衡化。

5、如权利要求1中的设备，其中所述线性均衡器(81)包括一个具有耦合到各乘法元件的延迟元件的有限脉冲响应滤波器，所述乘法元件包含基于所述单一预定义形状的乘法系数。

6、如权利要求1中的设备，其中所述非线性均衡器(89)包括耦合到一个符号间干扰计算器(85，86)的各延迟元件，该符号间干扰计算器被安排成基于表示一个标记序列的一个读取信号值序列来计算符号间干扰。

7、一种在读取记录载体上的轨道内的信息期间对读取信号进行均衡化的方法，该方法包括：

接收由轨道中的标记生成的读取信号，所述标记具有用于表示信息的多个不同的形状；

通过线性均衡化和非线性均衡化的组合来处理该读取信号，以便对该读取信号进行均衡化；

该线性均衡化被安排成基于具有单一预定义形状的标记来进行均衡化；以及

该非线性均衡化被安排成减少其形状不同于所述预定义形状的标记在该读取信号中的符号间干扰，由于所述线性均衡化是基于所述单一预定义形状，因此符号间干扰保留在该读取信号内。

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