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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich das Gebiet des Lesekanalabgleichs in einer Magnetaufzeichnungsvorrichtung und insbesondere eine Leseabgleichsniveausteuerung in einem Bandlaufwerk.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Magnetaufzeichnungsvorrichtungen, so wie Magnetbandlaufwerke, werden dazu verwendet, Computerdaten zur Speicherung und Wiederherstellung aufzuzeichnen. Verschiedene Techniken wurden über die Jahre entwickelt, um die Eigenschaften des Datenlesens und -schreibens auf magnetischen Medien zu verbessern.
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Auf Seite des Lesekanals werden weithin Filter mit endlicher Impulsantwort (Finite Impulse Response(FIR)Filter) als Mittel zum Abgleichen der Lesekanalantwort mit einer gegebenen Zielantwort, wie zum Beispiel PR4, EPR4 oder dergleichen, verwendet. Die Antwort dieser Filter wird durch einen Koeffizientensatz gesteuert. Oftmals wird die Antwort des FIR-Filters während des Betriebs des Bandlaufwerks verändert, um Veränderungen in den Kanaleigenschaften, wie zum Beispiel Veränderungen des Aufzeichnungsmediums, des Lesekopfes, der Elektronik oder dergleichen, auszugleichen. Insbesondere Bandlaufwerke müssen Schwankungen der Kanaleigenschaften, welche durch den Austausch des Aufzeichnungsmediums verursacht werden, bewältigen.
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Ein grundsätzliches Verfahren zur Änderung der FIR-Filterkoeffizienten, um die FIR-Filterantwort zu optimieren, geschieht durch Umsetzen der LMS(Least Mean Square)-Hardwareanpassungsfähigkeit. Der LMS-Algorithmus benötigt einen Koeffizientensatz als Startpunkt. Es ist wichtig, dass dieser Startpunkt gut genug ist, um Daten zu ermitteln, damit der LMS-Algorithmus eine gültige Eingabe über die idealen Abtastwerte aufweist. Darüber hinaus können sich die LMS-Koeffizienten selbst dahingehend entwickeln, dass sie ungeeignet für die Datenermittlung während Veränderungen in der Kanalantwort, beispielsweise bei Signalausfällen, sind. Dies kann dazu führen, dass es zu einem Blockieren kommt.
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Die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik stellen sicher, dass wenn die Datenermittlung begonnen wird, der Startpunkt der Koeffizienten des FIR-Filters mittels des Kanalsteuerungssystems in die Firmware eingebettet werden kann. Dieser Anfangspunkt für die Koeffizienten wird ebenfalls bereitgestellt, wenn ein Blockieren ermittelt wird.
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Aus der
DE 696 30 784 T2 sind eine gattungsgemäße Leseschaltung für eine Magnetaufzeichnungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Lesen von Daten von einem magnetischen beschreibbaren Medium bekannt. Die
DE 693 26 664 T2 und die
DE 692 26 997 T2 beschreiben ähnliche Vorrichtungen und Verfahren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die bekannte Leseschaltung und das bekannte Verfahren derart fortzuentwickeln, dass der FIR-Filter bei nachlassender Datenqualität und Überschreiten eines diesbezüglichen Schwellwertes möglichst schnell auf Filterkoeffizienten zurückgreifen kann, die eine gute Datenqualität hervorbringen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch eine Leseschaltung gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 3 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Magnetaufzeichnungssystem bereit, das einen Kanalabgleich aufweist, insbesondere einen Lesekanalabgleich, der von einem Koeffizientensatz gesteuert wird. Ein Koeffizientenspeicher wird bereitgestellt, in welchem ein Koeffizientensatz gespeichert wird, der für das Ermitteln der Daten erfolgreich verwendet worden ist. Im Falle der Ermittlung von Fehlern in den Daten des Abgleichprozesses wird der verwendete Koeffizientensatz durch einen Koeffizientensatz aus dem Koeffizientenspeicher ersetzt. Dabei werden Fehler im Abgleich des Lesekanals behoben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Magnetaufzeichnungssystems, welches eine Kanalabgleichsvorrichtung und einen Koeffizientenspeicher gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung einschließt; und
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2 zeigt ein Blockdiagramm eines Lesekanals gemäß der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 umfasst ein Magnetaufzeichnungssystem einen Schreibkanal 10 zum Schreiben von Daten auf ein Aufzeichnungsmedium 12 und einen Lesekanal 14 zum Lesen der Daten von dem Aufzeichnungsmedium 12. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Eingangsdaten 16 über den Schreibkanal 10 an der Abgleichsvorrichtung 18 bereitgestellt, welche eine Abgleichsfunktion auf den Datenfluss anwendet, bevor die Daten aufgezeichnet werden. Die Daten mit dem darauf angewendeten Abgleich werden dem Schreibkopf 20 bereitgestellt, welcher die Daten auf das beschreibbare Medium 12 schreibt. Das beschreibbare Medium 12 speichert die Daten, beispielsweise für eine Datensicherung, einen Datentransfer zu anderen Computer, oder aus anderen Gründen.
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Das beschreibbare Medium 12 kann jede Art von beschreibbarem Medium sein, ist jedoch bevorzugt ein magnetisches beschreibbares Band, wie etwa ein Band in einer Kassette. Die Datenschreib-/Lesevorrichtung für derartige Medien ist ein magnetisches Kassettenbandlaufwerk, welches, wie es auch von auf dem Gebiet Erfahrenen verstanden wird, die notwendige Bandbewegungsvorrichtung und Führungen, einen Lese-/Schreibkopf und einen Kassettenlade- und Auswurfmechanismus einschließt. Die Datenschreib-/Lesevorrichtung, welche gewöhnlich als Bandlaufwerk bezeichnet wird, kann ein Bestandteil eines Datensicherungs-systems, etwa für ein Computernetzwerk sein, und kann ein Bestandteil einer so genannten automatischen Ladevorrichtung sein. Es können statt dessen andere magnetische Aufnahmemedien und Aufnahme-/Lesesysteme bereitgestellt sein und werden von dieser Erfindung mit berücksichtigt.
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Das beschreibbare Medium 12 kann sofort von einem Lesekopf 22 ausgelesen werden, etwa um zu bestätigen, dass die Daten ordnungsgemäß geschrieben worden sind, oder nachdem eine gewisse Zeitdauer vergangen ist. Beispielsweise können die Daten für eine Datenwiederherstellung von einem Datensicherungssatz aus vergangener Zeit verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, dass das beschreibbare Medium 12 von einer anderen Lese-/Schreibvorrichtung beschrieben wurde und von der vorliegenden Vorrichtung beispielsweise als Teil einer Programminstallation oder eines Datentransfers ausgelesen wird. Der Lesekopf 22, welcher in der gleichen physikalischen Einheit wie der Schreibkopf oder auch einzeln vorliegen kann, stellt das von dem Aufzeichnungsmedium ermittelte Signal einer Decodiervorrichtung 24 bereit. Der Decoder 24 entschlüsselt das Signal und erhält von diesem die Daten 26. Der Decoder 24 einer Ausführungsform schließt einen Analog-Digital-Wandler, einen Filter und einen Detektor als Teil eines Detektionspfades ein. Der Filter der bevorzugten Ausführungsform arbeitet gemäß den Filterkoeffizienten, und diese Koeffizienten ändern sich während des Betriebs der Vorrichtung. Die von dem Filter zu jeder gegebenen Zeit verwendeten Koeffizientenwerte enthalten einen Koeffizientensatz.
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Die vorliegende Erfindung sorgt dafür, dass der Koeffizientensatz, welcher ermittelt wurde, den Abgleich während des Lesens der Daten erfolgreich durchzuführen, in einem Koeffizientenspeicher 28 abgespeichert wird. Der Koeffizientenspeicher 28 empfängt und behält den Koeffizientensatz zur Verwendung durch den Decoder 24 bei, beispielsweise falls Schwierigkeiten beim Datenlesen und -schreiben entstehen. Falls ein Fehler auftritt oder falls ein anderes Problem entsteht, wird der Koeffizientensatz aus dem Speicher 28 gelesen und dem Decoder 24 bereitgestellt. Der Decoder 24 greift auf den Koeffizientensatz zurück, der in dem Koeffizientenspeicher 26 abgespeichert ist. Es wird in Erwägung gezogen, dass der Koeffizientenspeicher ebenfalls den aktuell verwendeten Koeffizientensatz während des Lesevorgangs abspeichert.
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Der Koeffizientenspeicher kann durch eine Vielfalt verschiedener Speichermittel bereitgestellt werden, einschließlich als getrennte Speichereinheit, oder als Chip, oder als ein Abschnitt eines größeren Datenspeichers oder einer Archivierung. Der Koeffizientenspeicher ist vorzugsweise ein RAM oder ein anderer Festkörperspeicher, kann jedoch statt dessen ein Plattenspeicher oder ein andersartiger Speicher sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Koeffizientenspeicher ein Speicher, der auf dem gleichen Chip wie der FIR-Filter bereitgestellt ist. Der Speicher einer Ausführungsform ist ein Register, welches verschiedene Flip-Flops enthält, auf dem Decoderchip. Das Register kann beispielsweise ein hardwaregesteuertes Register sein.
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Der Decoder 24 bestimmt, ob die Daten erfolgreich empfangen worden sind und ob sie eine Qualitätsprüfung bestanden haben. Falls dem so ist, werden die Daten als gute Daten festegesetzt und der Koeffizientensatz, der verwendet worden ist um diese Daten zu erhalten, wird als ein guter Koeffizientensatz identifiziert. Der neueste gute Koeffizientensatz wird bei der bevorzugten Ausführungsform in dem Speicher 28 abgespeichert. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass der Koeffizientensatz nicht jedes Mal gespeichert werden muss, wenn gute Daten ermittelt worden sind, sondern weniger häufig, als bei jeder Bestimmung guter Daten gespeichert wird. Der Koeffizientensatz einer erfolgreichen vergangenen Verwendung, einschließlich aus neuester Vergangenheit oder sogar aus weiter entfernter Vergangenheit, kann bereitgestellt werden.
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Genauer und mit Bezug auf 2 schließt die Decodervorrichtung 24 einer bevorzugten Ausführungsform einen Analog-Digital-Wandler 30 ein, der das Analogsignal von dem Lesekopf empfängt, einen Finite Impulse Response(FIR)-Filter 32, der einen Least Means Square(LMS)-Koeffizientenanpassungsalgorithmus einschließt, einen Interpolator 34, der an seinem Ausgang die eigentlichen Abtastungen erzeugt, und einen Detektor 36, der die ermittelten Daten ausgibt. Ein Phasenregelkreis (PLL) 38 wird in einer Rückkopplungsschleife 40 von dem Ausgang des Interpolators 34 und von dem Detektor 36 bereitgestellt, um den Interpolator 34 mit Informationen über die Abtastposition zu versorgen. Ebenfalls werden eine Rückkopplungsschleife 42 von dem Ausgang des Interpolators 34 und eine Rückkopplungsschleife 44 von dem Detektor 36 zu dem Filter 32 bereitgestellt. Dies stellt eine typische Anordnung der Bestandteile in einem Lesekanal dar und kann beispielsweise abhängig von den Bedürfnissen des Benutzers variiert werden.
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Insbesondere ist der Filter 32 einer bevorzugten Ausführungsform ein FIR-Filter, dessen Abgriffskoeffizienten mittels des LMS-Algorithmus gesteuert werden. Die Koeffizienten sind die Abgriffsgewichtungen des FIR-Filters. Diese steuern die Filterantwort. Der FIR wird dazu verwendet, die Lesekanalantwort mit einem bestimmten Partial-Response Ziel (beispielsweise PR4, EPR4 und dergleichen) abzugleichen. Bei einer Ausführungsform verwendet der Filter zwölf Koeffizienten, obwohl mehr oder weniger verwendet werden könnten. Die Anzahl der verwendeten Koeffizienten ist ein Kompromiss zwischen Leistungsfähigkeit und Kosten. Es besteht eine große Variation in den gradientenbasierten LMS-Algorithmen, die alle von der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen sind. Andere Filterarten sind möglich.
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Gemäß den Prinzipien der Erfindung wird ein Koeffizientenspeicher 46 bereitgestellt, der in Verbindung mit dem Filter 32 steht.
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Das Lesekanalsystem verwendet einen Analog-Digital-Wandler 30 mit einer Abtastrate, die höher als die Bitrate des Systems ist. Dies ist komplizierter, als den Analog-Digital-Wandler 30 mit der Bit-Abtastrate abzutasten, ist jedoch in dem Bandlaufwerk notwendig, weil die Geschwindigkeitsschwankungen in dem Bandlaufwerk zu schnell ablaufen, um die Abtastposition des Analog-Digital-Wandlers 30 von dem Phasenregelkreis 38 steuern zu lassen. Dies würde den FIR-Filter 32 zu einem Bestandteil des Phasenregelkreises 38 machen und dadurch verursachen, dass die Verzögerung in der Rückkopplungsschleife zu lang ist, um einen schnelle Antwort zu erhalten. Deshalb muss in einem Bandlaufwerk der FIR-Filter 32 außerhalb der Phasenregelkreisrückkopplungsschleife 40 angeordnet sein und muss bei einer Abtastrate arbeiten, die höher als die Bitrate ist. Die Interpolation 34 wird dazu verwendet, die Rate des Analog-Digital-Wandlers 30 und die des FIR-Filters 32 auf diejenige Bitrate abzusenken, die für den Detektor 36 geeignet ist. Der Detektor 36 einer Ausführungsform ist ein Viterbi-Detektor.
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In dem FIR-Filterblock 32 verwendet die LMS-Funktion Information von dem Detektor 36 über die idealen Abtastwerte. Die Koeffizienten werden gemäß der folgenden Formel aktualisiert: Cxn+1 = Cxn + uSxnEn, wobei Cxu+1 der neue Wert des FIR-Filterkoeffizienten x an der Stelle n + 1 ist, Cxn der vorangegangene Wert des FIR-Filterkoeffizienten x an der Stelle n ist, u die LMS-Verstärkung ist, Sxu der FIR-Filtereingangsabtastwert an der Tastposition x bei der Abtastung n ist, und En die Differenz zwischen der gegenwärtigen FIR-Filterausgabe und der idealen FIR-Filterausgabe bei der Abtastung n ist.
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Der LMS-Algorithmus ist auf die Umgebung des Bandlaufwerks ausgelegt, wobei der FIR-Filter 32 und der Detektor 36 bei verschiedenen Raten arbeiten. Aufgrund des übermäßigen Abtastens sind Bitabtastungen nicht so häufig wie die Analog-Digital-Abtastungen zugänglich. Deshalb ist der En-Term der LMS-Formel nur für einen Anteil der FIR-Filtereingangsabtastungen zugänglich. Ebenfalls ist der En-Term wegen der Interpolation nicht zu genau dem gleichen Zeitpunkt wie die FIR-Filtereingangsabtastungen zugänglich. Diese Handhabung aktualisiert die FIR-Filterkoeffizienten nicht, falls kein neues En zugänglich ist, und abhängig davon, wie die Abtastposition das En den nächsten FIR-Filtereingangsabtastungen zuordnet.
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Der LMS-Koeffizientenalgorithmus benötigt einen Startpunkt für die Koeffizienten. Falls dieser Startpunkt für die Datenbestimmung nicht gut genug ist, empfängt der LMS-Algorithmus keine gültigen Informationen über die idealen Abtastwerte und wird nicht arbeiten. Während des Betriebs des Filters wechseln die Koeffizienten, um Änderungen im System nachzugeben. Derartige Änderungen im Bandlaufwerksystem können Veränderungen in der Temperatur, Verschiebungen in der Elektronik, Schwankungen am Tonkopf-Bandübergang und dergleichen umfassen.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Lesekanal 24 mit dem Koeffizientenspeicher 46 zum Speichern dessen bereit, was der letzte gute Koeffizientensatz (Last Good Coefficient (LGC) Set) genannt wird. Durch die Inbetriebnahme des Laufwerks oder das Zurücksetzen des Laufwerks wird der LMS-Algorithmus des Filters 32 mit Werten aus dem Speicher 46 voreingestellt, die als gut gewesen bestimmt worden sind. Die Art und Weise, wie die vorliegende Vorrichtung bestimmt, dass die Daten gut sind, besteht aus der Durchführung einer Fehlerüberprüfung an den Daten. Eine solche Fehlerüberprüfung ist eine CRC(Cyclical Redundancy Checking)-Überprüfung. Eine weitere Möglichkeit ist eine ECC(Error Correcting Code)-Überprüfung. Die Datenüberprüfung wird auf einen Abschnitt des Datenstroms angewendet und bestimmt, ob der Abschnitt ordnungsgemäß entschlüsselt wurde oder nicht. Der jeweils in der Bandlaufwerkvorrichtung vorliegende Datenabschnitt wird gewöhnlich als Datenblock bezeichnet. Für Bandlaufwerkvorrichtungen, die magnetische Aufzeichnungsbänder verwenden, die gemäß dem LTO(Linear Tape-Open)-Standard konfiguriert worden sind, wird der Datenblock als Kennwortvierer bezeichnet. Der Datenblock umfasst typischerweise ein paar Hundert Bytes und enthält einen Fehlerbestimmungs- oder einen Fehlerbehebungscode.
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Wenn die Vorrichtung hergestellt wird, stellt der Hersteller einen anfänglichen Koeffizientensatzwerte in dem Speicher 46 bereit. Später, wenn ein Datenblock gelesen wird und die Daten beispielsweise über das Ausführen einer CRC-Überprüfung bestimmt worden sind, gut zu sein, wird der Speicher mit dem Koeffizientensatz aktualisiert. Wenn der Filter arbeitet und sich die Koeffizientenwerte verändern, wird der letzte gute Koeffizientensatz dem Speicher 46 bereitgestellt, um den vorausgegangenen Koeffizientensatz, der in dem Speicher 46 gespeichert worden war, zu ersetzen. Jedes Mal, wenn Daten erfolgreich die CRC-Überprüfung bestehen, wird der Speicher mit dem gegenwärtigen Koeffizientensatz aktualisiert, so dass der Speicher den letzten guten Koeffizientensatz beibehält. Der vorangegangene letzte gute Koeffizientensatz wird mit einem neuen Koeffizientensatz aktualisiert, der erfolgreich dazu verwendet wurde, Daten zu lesen.
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Datenfehler oder schlechte Daten können aus vielen Quellen entstehen. Der Koeffizientensatz kann schlecht werden, falls der Decoder keine ordnungsgemäßen Daten entschlüsselt. Bei einem magnetischen Bandlaufwerk kann dies das Ergebnis von Ausfällen der von dem Band gelesenen Daten sein, oder aufgrund von Bandstörungen, Bandgeschwindigkeitsschwankungen, Zuständen außerhalb des Bandlaufes oder dergleichen auftreten. Es ist ebenfalls möglich, dass die Koeffizienten schlecht werden, falls der LMS-Algorithmus wegen Instabilitäten, einer Verschiebung oder dergleichen, nicht ordnungsgemäß arbeitet.
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Es ist abzusehen, dass eine Bestimmung durchgeführt wird, ob Datenfehler aufgrund des Filtervorgangs aufgetreten sind, um den Austausch des gegenwärtigen Koeffizientensatzes mit dem letzten guten Koeffizientensatz aus dem Speicher zu veranlassen. Der Austausch des gegenwärtigen Koeffizientensatzes wird über die Bestimmung veranlasst, dass ein Datenabschnitt nicht ordnungsgemäß entschlüsselt wurde. Der Austausch des Koeffizientensatzes mit dem letzten guten Koeffizientensatz wird durchgeführt, bevor das Auslesen des nächsten Datenabschnitts eingeleitet wird. Alternativ kann der Austausch vor dem Entschlüsseln des nächsten Abschnitts durchgeführt werden. Es ist im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten, dass der Austausch eines schlechten Koeffizientensatzes mit einem guten Koeffizientensatz aus dem Speicher zu jeder Zeit nach der Entdeckung des schlechten Koeffizientensatzes eintreten kann.
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Falls ein oder mehrere Datenblöcke gelesen und als schlecht bestimmt wurden, wie etwa durch Nichtbestehen einer CRC-Überprüfung, werden die FIR-Filterkoeffizienten, die verwendet wurden, um diese Daten zu erhalten, als schlechte Koeffizienten berücksichtigt und nicht weiterverwendet. Statt dessen wird der letzte gute Koeffizientensatz aus dem Speicher in den Filter geladen und dazu verwendet, die Daten zu filtern. Der letzte gute Koeffizientensatz, wie er in dem Speicher gespeichert ist, wird mit ziemlicher Sicherheit ein gültiges Datenergebnis erzeugen. Speziell der letzte gute Koeffizientensatz wurde bestätigt, die Entschlüsselung von ordnungsgemäßen Daten hervorzubringen und stellt den letztbekannten guten Abgleich des Lesekanals dar und erzeugt demnach höchstwahrscheinlich ein gutes Ergebnis, wenn er noch einmal verwendet wird. Dies verhindert ein eventuelles plötzliches Blockieren.
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Die bevorzugte Ausführungsform stellt sicher, dass der letzte gute Koeffizientensatz aktualisiert und durch die Hardware in den Koeffizientensatz des FIR-Filters 46 geladen wird. Das befreit von der Auflage, dies über die Laufwerkfirmware zu tun. Insbesondere wird eine Hardwaresteuerung zur Steuerung der letzten guten Koeffizientenspeicheraktualisierung und der Wiederherstellungsfunktionen bereitgestellt. Die Hardwaresteuerung für die letzte gute Koeffizientenaktualisierung und die Wiederherstellung erlaubt, dass das System oder die Laufwerkfirmware vereinfacht werden und vermindert damit die Komplexität des Systems. Bei einer Ausführungsform ist der Speicher ein hardwaregesteuertes Register innerhalb des Decoderchips, obwohl auch jede Speicherart gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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Somit wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Datenfehlern und plötzlichem Blockieren aufgrund schlechter Filterkoeffizienten gezeigt und beschrieben. Der letzte gute Koeffizientensatz wird in einem Speicher gespeichert und wird zur Verwendung in dem Filter von dem Speicher abgerufen, wenn ein Datenfehler gefunden wird.
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Obwohl weitere Modifikationen und Veränderungen von Fachleuten vorgeschlagen werden können, ist es die Absicht der Erfinder, mit dem hierauf gewährten Patent alle Änderungen und Modifikationen, die auf vernünftige Weise und genau in den Umfang ihres Beitrags zum Stand der Technik fallen, einzuschließen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
