JP2014007724A - トラッピング・セットを破壊するための装置および方法 - Google Patents

トラッピング・セットを破壊するための装置および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エラー訂正を改善すること。
【解決手段】エラー訂正データ処理装置は、第1のデータセットに基づき第1セットのフィルタ係数を較正し、かつ第2のデータセットに基づき第2セットのフィルタ係数を較正するように動作可能なノイズ予測較正回路と、第1セットのフィルタ係数を受信するように動作可能な第1のノイズ予測検出器とを備える。装置はさらに、第1のノイズ予測検出器により第1のグローバル反復を実行して、違反チェック・カウント値を判定するように動作可能な復号器と、違反チェック・カウント値が所定値よりも小さい場合に、第2セットのフィルタ係数を受信し、違反チェック・カウント値が所定値よりも大きい場合に、第1セットのフィルタ係数を受信するように動作可能な第2のノイズ予測検出器とを備える。
【選択図】図1

Description

記憶システム、携帯電話システム、および無線伝送システムを含む種々のデータ転送システムが開発されている。各システムでは、データが何らかの媒体を介して、送信者から受信者へ転送される。例えば、記憶システムでは、データが、送信者から(例えば、書込み機能を介して)記憶媒体へ転送され、記憶媒体から受信者へ(例えば、読取り機能を介して)転送される。あらゆるデータ転送の有効性は、種々の要因により生じる損失に影響される。場合によっては、符号化/復号プロセスを使用してシステムの能力を高めることにより、データエラーを検出し、このようなエラーを訂正する。
エラー検出およびエラー訂正の適用において、符号語(例えば、エラー訂正符号化データ)を回復しようとする際に、エラー訂正を使用する復号器が、1つまたは複数のトラッピング・セットに遭遇することがある。このトラッピング・セットは、復号器が符号語を適切に復号することを妨げる。エラー訂正を改善するために、復号器と検出器との間のターボ反復が、異なる技術、例えば、(i)トラッピング・セットを破壊する技術、および/または(ii)エラー訂正復号器が、トラッピング・セット上で収束することを防ぐ技術を使用することができる。
本発明の一実施形態によれば、データ処理システムにおけるエラー訂正を改善するための方法は、第1のデータセットに基づき第1セットのフィルタ係数を較正し、第2のデータセットに基づき第2セットのフィルタ係数を較正するステップと、第1のノイズ予測検出器により、第1セットのフィルタ係数を受信するステップと、第1のノイズ予測検出器および復号器により第1のグローバル反復を実行し、違反チェック・カウント値を判定するステップと、第2のノイズ予測検出器により、違反チェック・カウント値が規定値よりも小さい場合に、第2セットのフィルタ係数を受信し、違反チェック・カウント値が規定値よりも大きい場合に、第1セットのフィルタ係数を受信するステップとを含む。記載した他の実施形態は、エラー訂正データ処理装置およびデータ処理システムをさらに含む。
本発明の実施形態は、添付図面に関連して以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるだろう。
以下の図面は、例として示すものに過ぎず、限定されるものではない。同一の参照符号は、(使用時に)複数の図面を通して対応する要素を示す。
本発明の1つまたは複数の実施形態で有用な例示的な通信装置を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態による、ノイズ予測較正(NPCAL)およびノイズ予測フィルタ(NPFIR)ローディング・アーキテクチャの例示的なコンポーネントを示す図である。 本発明の実施形態により使用される、NPCALアーキテクチャの例示的なコンポーネントを示す図である。 失敗してトラッピング・セットを生じる先行技術のシステムに適用された例示的なデータ・セクタ(左列)と、本発明による装置に適用された、収束する同一のデータ・セクタ(右列)の収束挙動を示す例示的なデータの表である。 本発明の実施形態による、図2に示すアーキテクチャによる例示的な方法の少なくとも一部を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による方法を実行するように構成された例示的な電子システムの少なくとも一部を示すブロック図である。
図中の要素は、簡単かつ明確にするために示されたものであることを理解されたい。例示的な実施形態の図示を妨げないようにするため、商業的に実現可能な実施形態において有用または必要となり得る、一般的なよく理解された要素は示されていないこともある。
本明細書で、読取りチャネル通信装置で使用されるように構成されたノイズ予測較正(NPCAL)およびノイズ予測フィルタ(NPFIR)ローディング技術の例示的な実施形態の文脈において、本発明の原理を説明する。しかし、本発明は、例示的に示され本明細書に記載された、特定の装置および方法に限定されるものではないことを理解されたい。
本発明の例示的な実施形態について、低密度パリティ検査(LDPC)および最大事後確率(MAP)技術を参照して本明細書で説明するが、本発明は、これらの特定の技術を使用することに限定されないことを理解されたい。さらに、本明細書中の教示により、本発明の範囲内で、図示した実施形態に多くの修正を加えてもよいことが、当業者に明らかになるだろう。すなわち、本明細書に記載された特定の実施形態に対して限定されることはなく、限定を推測すべきではない。
準備として、本発明の実施形態を明確にして説明するために、以下の表は、本明細書で使用される用語として、ある頭字語およびその対応する定義の要約を表す。
Figure 2014007724
図1は、本発明の技術を使用可能な、ハードディスクドライブ(HDD)等の記憶装置のための通信装置100である。システム100の書込み経路には、元情報データと呼ばれる一連のビットを発生するデータソース105があり、このビットはLDPC符号器110に送られる。HDDの例では、データセットが、HDDの記憶媒体からのセクタであってもよい。LDPC符号器110は、その名前が示すように、LDPCエラー符号化訂正技術を使用して元情報データを符号語に符号化するエラー訂正符号器である。反復エラー訂正符号(LDPC符号)を使用して、所与の信号対雑音比(SNR)に対してより低いビットエラーレートを達成する。この技術は、信頼性を欠く通信チャネルまたは雑音のある通信チャネルを通じたデータ伝送においてエラーを制御するために使用される。他の適切な符号化技術を、本発明の異なる実施形態で使用可能であることを理解されたい。符号語は、インタリーバ(Π)115に送られ、ここで不連続に配置されてチャネル120に送られる。符号語をインタリーブする1つの利点は、符号語を、例えば、HDDプラッタに記憶された後に回復することについてバーストエラーが有する作用を減らすことである。チャネル120は、例えば、記憶媒体または通信媒体であってもよい。
読取り経路では、アナログデータがチャネル120内の媒体から検索され、ここでデータに、増幅、アナログ−デジタル変換、有限インパルス応答(FIR)フィルタリング、等化(Equalization)、および媒体からデータを検索するのに適した他の処理技術等の処理が実行される。検出器125は、チャネル120から符号語を受信する。読取り経路の検出器は、軟出力ビタビ・アルゴリズム(SOVA)検出器またはMAPアルゴリズム検出器等の本技術分野で公知の他のタイプのチャネル検出器であってもよい。本明細書中の開示に基づいて、当業者は、本発明の異なる実施形態により使用可能な種々のチャネル検出器を認識するだろう。本発明の本実施形態では、検出器125および検出器150が、本技術分野で周知の、MAP検出技術を実施するノイズ予測チャネル検出器である。本発明の本実施形態では、検出器125および検出器150が、ブランチ・メトリック計算のためのNPフィルタリングを含む。NPCAL回路170は、適応フィルタである最小二乗平均(LMS)アルゴリズムを含み、このアルゴリズムを使用して、エラー信号(すなわち、所望の信号と実際の信号との差)の最小二乗平均を生じることに関連するデータが読み取られるときに、フィルタ係数を見つけることにより所望のフィルタを模倣する。NPCAL回路170は、信号経路165によりフィルタ係数を検出器125および150にロードするためのNPFIRフィルタ・ローディング回路180に接続される。NPCAL回路170は、チャネル120から出力を取り、検出器125および150のノイズ予測フィルタのためのフィルタ係数に達するために、データが読み取られるときに、データを較正または調整する。すなわち、検出器125および150でのノイズのフィルタリングを改善するために、係数を自己調節して継続的に更新するように適応処理される。検出器125からの出力を、デインタリーバ(Π−1)130を使用してデインタリーブする。これは、符号語のビットが書込み経路にインタリーブされ、後で復号するために元の順序に戻すように再配置される必要があるためである。デインタリーバ(Π−1)130は、デインタリーブされた符号語をLDPC復号器135に送る。
LDPC復号器135はデータ復号プロセスを実行し、このプロセスで、復号されたデータが硬判定として出力160により送られるか、またはインタリーバ(Π)140に送られる。一般に、LDPC復号器135により適用されたデータ復号プロセスが収束する場合、収束結果が硬判定として出力160で提供され、その特定のデータセットについての処理が完了する。LDPC復号器135は、(i)LDPC復号器135が、ゼロ・シンドロームを有する収束された符号語に到達するとき、すなわち、違反チェックの数がゼロであるとき、または、(ii)LDPC復号器135が、正確に復号された符号語に到達することなく、最大許容回数の局所反復を実行するとき、すなわち、LDPC復号器135が故障したときに終了する。復号器135は、終了すると、復号された符号語を硬判定として出力160で出力する。本発明の異なる実施形態で、他の適切な復号技術を使用してもよいことに注目されたい。
あるいは、所定回数のグローバル反復後に、LDPC復号器135が有効符号語上で収束しない場合には、(i)満足されないチェックノード値を判定し、(ii)満足されないチェックノード値を特定の閾値(例えば20)と比較する。実験により判定可能な特定の閾値を使用して、復号器135が(i)トラッピング・セット上で収束したか、または(ii)トラッピング・セット上での収束に対応しない通信チャネル内でエラーを受けたかを予測することができる。満足されないチェックノード値が、特定の閾値以上である場合、復号器135が通信チャネル内でエラーを受ける可能性がある。このようなエラーは、例えば、HDDプラッタの傷や通信チャネル内の過度のノイズにより生じ得る。このようなエラーが生じると、正しい符号語を回復するために、データの再読取り等のさらなる動作が必要となり得る。場合によっては、復号器135が、正しい符号語を回復することができないこともある。満足されないチェックノード値が特定の閾値よりも小さい場合には、復号器135が、トラッピング・セット不良またはエラー上で収束した可能性がある。トラッピング・セットが生じたときに、本発明により本明細書に開示されたようなある技術を使用して、トラップを破壊し、復号器を収束させることができる。
検出器125と復号器135との間の第1のグローバル反復後で、データ復号プロセスが収束に失敗した後、非収束データセットが、インタリーブのためにインタリーバ(Π)140に送られ、検出器150に送られる。検出器150は、LDPC復号器135により生成された出力データの助けにより次のデータ検出を実行する。検出器150が検出プロセスを開始する前に、NPCAL回路170により処理されたフィルタ係数が、信号経路165により、NPFIRフィルタ・ローディング回路180から検出器150へロードされる。これにより、計算された最新のフィルタ係数が、確実に検出器150により使用されるようになる。先に生成されたデータを使用することにより、検出器150は、通常、次の検出をより高い精度で実行する。データが予めインタリーブされているため、この次のチャネル検出の出力は、デインタリーバ(Π−1)145に渡される。インタリーブされたデータはLDPC復号器135に送られ、LDPC復号器135は、正しく復号された符号語を生成しようとして、1つまたは複数の復号反復(「局所反復」)を実行することにより、別の復号パスをデータに送る。第1の反復と同様に、データが収束するか否かについて判定が行われる。データが収束する場合、LDPC復号器135はその出力を硬判定として出力160に書き込み、その特定のデータセットについての処理を完了する。あるいは、データが収束していない場合、LDPC復号器135は、その出力をインタリーバ(Π)140に送り、ここで出力は検出器150に戻されて、必要かつ可能な場合に別のグローバル反復を受ける。例示的な簡潔さのため、簡単なアーキテクチャを図1に示すが、複数の起点および入/出力構成、ならびに異なるトポロジーを有する同等のアーキテクチャを、本発明に合わせて使用してもよいことを理解されたい。
一般に、確率伝搬復号器(例えば、LDPC復号器135)は、局所動作方法において、チェックノード(例えば、パリティ検査ノード)と可変ノード(例えば、ビットノード)との間で信頼性情報を反復して渡す部分最適復号器である。チェックノードおよび可変ノードは、その隣接するノード(接続されたノード)からの情報のみを認める。
LDPC符号のサイクルが存在することにより、このような復号器は、前述したトラッピング・セット・エラー等の小さなエラーを受ける。本発明の実施形態によれば、ノイズ予測検出器、例えば、検出器125および検出器150が使用される読取りチャネルシステムにおけるNPCALおよびNPFIRフィルタ・ローディングにより、トラッピング・セット・エラー回復が達成される。
メッセージ・パッシング復号の初期段階において、特別な低確率ノイズサンプルの存在下で、1つの特定のトラッピング・セット(初期トラッピング・セットと呼ばれる)内の可変ノードは、誤ったビット値についての信頼性推定値を大きく増加させる。この情報は、トラッピング・セットの他の可変ノードに伝播し、一部はそれ自体がすでに不信頼ビット推定値を有する。この初期バイアシング後、外部変数が、通常、初期に誤った推定値の訂正を開始する。しかし、そのときまでに、トラッピング・セットの可変ノードは、その決定値を誤った値にすでに大きくバイアスしている。トラッピング・セット内でエラーを検出することのできるチェックノードが非常に少ないため、この誤った情報が、復号プロセスの終了までグラフ内に留まる。本発明の実施形態によれば、トラッピング・セット不良を防ぐ有効な方法は、トラッピング・セットにつながる「飽和」段階に復号器が到達する前に、チャネルを乱すことである。
本発明の実施形態によれば、復号器および検出器、例えば、図1に示すLDPC復号器135および検出器150間のターボ反復を使用して性能を向上させる。ターボ反復は、当然、あるレベルの障害をLDPC復号器に導入することにより、一時的なトラッピング・セット不良(グローバル反復からグローバル反復へのエラーパターンの変化)を生じさせる。場合によっては、検出器からの割込みをさらに非常に限定することにより、トラッピング・セットにつながる強いノイズを破壊するため、より強い外乱が必要となる。本発明の一実施形態では、例えば、第2およびそれ以上のグローバル反復において検出器150の検出を修正することにより、第2およびそれ以上のグローバル反復における検出中に第2の検出器を修正して、トラッピング・セットを破壊する。第1の検出器および復号器間の第1のグローバル反復が終了(すなわち、検出器および第1の復号器の動作が終了)した後、エラー事象がトラッピング・セット・エラーである可能性がある(すなわち、満足されないチェックの数が、規定の(例えば、プログラムされた)閾値よりも小さい)場合、本発明の実施形態によれば、異なるノイズ予測フィルタ係数が第2の検出器にロードされて、残りのグローバル反復を行う。これにより、ノイズパターンを効果的に破壊することができるため、復号器の収束につながる。
本発明の実施形態は、符号語を復号するときに生じるトラッピング・セット・エラー等の小さなエラーを訂正するための代替実施を提供する装置および技術に向けたものである。特に、図2は、本発明の実施形態による、NPCALおよびNPFIRフィルタ・ローディング・アーキテクチャ200の例示的なコンポーネントを示す。図2を、図1に示すノイズ予測検出器を有する例示的な通信装置l00の文脈で説明するが、この構成に限定されるものではない。
NPCALおよびNPFIRフィルタ・ローディング・アーキテクチャ200では、検出器125および150が図1で配置されているように、チャネル後の読取り経路に第1の検出器があり、バックエンドに第2の検出器がある。図1および2を参照すると、NPCAL回路170が、フィルタ係数を較正または調整して検出器により使用可能にするよう動作する。この実施形態では、NPCAL回路170が、本技術分野で公知のように、NPFIR応答フィルタ等のノイズ予測フィルタを備える。符号語が読み取られているときに、NPCAL回路170は、LMSアルゴリズムを適用して、所望の信号と実際の信号との差に関連する2セットのフィルタ係数を算出する。量の異なる2セットのセクタ(例えば、セット1=1000セクタ、セット2=500セクタ)が、NPCAL回路170によりサンプリングされ較正されて、検出器125、150のノイズ予測フィルタのためのフィルタ係数に達する。NPCAL回路170は、2セットのセクタを並行して適応較正して、両セットのフィルタ係数を判定する。係数は、先の係数値および新たにサンプリングされたセットのセクタを使用して適応更新され、検出器のノイズ予測フィルタのために両セットのフィルタ係数を継続的に判定し更新する。
本発明の実施形態によれば、NPCAL回路l70は、セクタをサンプリングして第1セットのフィルタ係数(図2にNPFIR1で示す)を較正または調整し、第2のセクタをサンプリングして第2セットのフィルタ係数(図2にNPFIR2で示す)を較正または調整することにより、2セットのフィルタ係数(NPFIR候補)を検出のために使用できるようにする。本発明の実施形態によれば、(進行中の適応処理、検出およびフィルタリングのために)第1および第2セットの係数が検出器125にロードされ、第1または第2セットの係数のいずれかが検出器150にロードされる。例えば、トラッピング・セット・エラーが生じていることがわかると、トラッピング・セットを破壊しようとして第2セットの係数が検出器150にロードされる。特に、検出器125および復号器135間の第1のグローバル反復後に、トラッピング・セット・エラーが生じていることがわかると、トラッピング・セットを破壊しようとして、検出器150および復号器135間の第2およびそれ以上のグローバル反復のために、第2セットの係数が検出器150にロードされる。検出器により処理されている各データセットの終了時にフィルタ係数が検出器にロードされ、検出器により受けられる次のデータセットの検出の実行に使用される。
入力制御信号239により、NPCAL回路170は、チャネル120から出るデータストリームの2セットのセクタをサンプリングするように動作する。セクタをサンプリングする信号が、読取りヘッドから送られる。この読取りヘッドは、媒体の磁気方向を感知し、リードバック信号を発生する。その後、リードバック信号は、限定されないが、本技術分野で周知の増幅、アナログ−デジタル変換(ADC)、デジタル有限インパルス応答(DFIR)フィルタリング、等化、および媒体からデータを検索するのに適した他の処理技術等の1つまたは複数の処理技術により処理される。セクタの量およびセクタを選択するための方法は、本発明の実施形態により、本技術分野で公知の技術を使用した実験に基づく。サンプリングされたセクタ(Yk1およびYk2で示す)は、符号語およびノイズを含む。両セットのサンプリングされたセクタYk1、Yk2は、入力237を介してNPCAL回路170に送られ、これらのセクタYk1、Yk2を使用して、第1セットのフィルタ係数(NPFIR1)および第2セットのフィルタ係数(NPFIR2)を較正する。
NPCAL回路170への入力238は、NRZデータのバイポーラ・シーケンスを処理用にNPCAL回路に送るための非ゼロ復帰(NRZ)バスと接続するように構成される。NRZバスは、通信装置100に接続された、例えばホストコンピュータ等のより大きなシステムの一部であり、NRZフォーマットで符号化されたデータを、読取りまたは書込みチャネル回路に送る。当業者に公知であるように、NRZフォーマットはデータを符号化する方法であり、NRZフォーマットにおいて、2進数を表す信号は、連続するビットが高(1)から低(0)またはその逆に変化するときに、正電圧およびゼロ(または負)電圧が交替する。
図3は、サンプリングされたデータYk1、Yk2およびNRZデータのそれぞれの入力237および入力238のさらなる詳細を示す。較正プロセスの一部として、本技術分野で公知の方法で、Yk1およびYk2サンプルデータおよびNRZデータを処理して、係数315を調節するのに使用されるエラー値またはノイズ値を確立する。この例では、4つの係数(タップとして示す)310、312、314、316がある。図2に戻り、本発明の例示的な本実施形態では、較正プロセスの一部として、NPCAL回路170が、LMSアルゴリズムを2つのサンプルセクタ(YkIおよびYk2)およびNRZデータに適用してノイズまたはエラーを算出し、ノイズを最小にする手段として係数を適応または調節するのに使用する。NPCAL回路170が2セットの係数、すなわち、NPFIR1およびNPFIR2を較正しているため、プロセスは、並行して実行される。本実施形態ではNPCAL回路170が重複しているが、図示および説明の明確さのため、単一の回路として示されていることに注目されたい。あるいは、本発明の他の実施形態によれば、第1および第2セットの係数を、第1および第2セットのサンプリングされたセクタを切り替えることにより、単一のNPCAL回路170を使用して順次算出することができる。この状況では、第1および第2セットのサンプリングされたセクタ間の切替えのために、マルチプレクサまたは代わりのスイッチング回路(明確に図示せず)を備えることができる。検出器は、係数を検出プロセスの一部として使用して、データをフィルタリングすることにより、データを予想したデータに近づけて、より復号の準備が整うようにし、性能を向上させる。
図5は、図2に示すアーキテクチャによる例示的な方法の少なくとも一部を示すフローチャート500である。ブロック510で、NPCAL回路170は、例えば、第1セットのフィルタ係数(NPFIR1)を較正するためのデータの1000セクタをサンプリングし、ブロック515で、例えば、第2セットのフィルタ係数(NPFIR2)を較正するためのデータの500セクタをサンプリングする。ブロック520、525で、NPCAL回路170は、2つの較正プロセスを並行して実行し、検出器125、150により使用される2つの異なるセットの係数(候補NPFIR1およびNPFIR2)を生成する。
NPCAL回路170が第1および第2セットの係数(NPFIR1およびNPFIR2)を判定した後、第1セットの係数NPFIR1が、係数を更新および改善する適応調整または較正プロセスの一部として、検出器125にロードされる。本発明の本実施形態では、ブロック530で、ローディング・モジュール210(図2)が、図2にピンポン・シャドウ・レジスタ215として示される第1のピンポン・バッファにNPFIR1をロードする。ブロック540で、ローディング検出器150より前の、NPFIR1またはNPFIR2のいずれかによる適応較正プロセスの一部として、NPFIR1がマルチプレクサ230を通って検出器125へ渡される。本実施形態では、図1に示すNPFIRフィルタ・ローディング回路180が、ローディング回路210、第1のピンポン・バッファ215、第2のピンポン・バッファ220、比較器225、およびマルチプレクサ230を備える。また、1セットのフィルタ係数とともに検出器150が更新される。
本発明の実施形態によれば、検出器150が2セットの別個の係数、NPFIR1またはNPFIR2にアクセスし、これらの一方が検出器150にロードされる。前述したように、セットの係数は、異なるセクタサンプルおよび異なるセクタサンプルサイズに基づいているため、少なくとも一部が別個になっている。しかし、本発明の実施形態は、特定のセクタサンプルおよび/またはサンプルサイズに限定されるものではない。検出器125が新しい係数を更新しロードしている間に、検出器150が現在使用可能な係数にアクセスするため、ピンポン・バッファ215、220がローディングプロセスの一部として使用される。
引続き図2および5を参照すると、ブロック530で、ローディング回路210が、第1セットの係数(NPFIR1)を、入力242を介して第1のピンポン・バッファ215にロードし、第2セットの係数(NPFIR2)を、入力241を介して第2のピンポン・バッファ220にロードする。ブロック540で、ピンポン・バッファ215のバッファが、NPCAL回路170から、先のセットの係数(例えば、検出器150で現在使用可能な係数(NPFIR1))の結果を保持し、ピンポン・バッファ215の別のバッファが、NPCAL回路170から、現在判定されている新しいセットの係数(新NPFIR1)を保持する。同様に、ブロック545で、ピンポン・バッファ220のバッファが、NPCAL回路170から、先のセットの係数(例えば、検出器150に現在使用可能な係数(NPFIR2))の結果を保持し、ピンポン・バッファ220の別のバッファが、NPCAL回路170から、現在判定されている新しいセットの係数(新NPFIR2)を保持する。比較器225からの出力信号により、マルチプレクサ230を作動させて、ピンポン・バッファ215、220の出力を切り替え、1セットの係数(例えば、NPFIR1またはNPFIR2のいずれか)のみを検出器150にロードできるようにする。
比較器225は、満足されないチェックノードの数、例えば、トラッピング・セット・エラーを表す可能性のある所定値またはカウント値を表す規定の閾値を受信する。比較器225により所定値を違反チェック・カウント値と比較した後、比較結果を示す出力信号を使用してマルチプレクサ230を制御し、どのピンポン・バッファ215または220からフィルタ係数を受信すべきかを判定する。本発明の本実施形態では、最初に復号器が呼び出されたときには、違反チェック・カウント値が、復号器125の満足されないチェックノードの数である。例えば、図1に示す、検出器125、インタリーバ(El)140、および復号器135間の第1のグローバル反復の後に、違反チェック・カウント値がサンプリングされる。
本実施形態では、決定ブロック560で、違反チェック・カウント値が閾値以上である場合、比較器225はマルチプレクサ230を作動させて、ブロック565で、セットの係数(例えば、NPFIR1)を第1のピンポン・バッファ215から検出器150へロードする。あるいは、決定ブロック560で、違反チェック・カウント値が閾値未満である場合(例えば、トラッピング・セット)、比較器225はマルチプレクサ230を作動させて、ブロック565で、セットの係数(例えば、NPFIR2)を第2のピンポン・バッファ220から検出器150へロードする。第1のグローバル反復(検出器125および第1の復号器の動作が終了)後、エラー事象がトラッピング・セット・エラーである可能性がある(満足されないチェックノードの数/違反チェック・カウント値が閾値よりも小さい)場合、復号器135および検出器150間の残りのグローバル反復のために異なるノイズ予測フィルタ係数が検出器150にロードされ、たとえば、第2およびそれ以上のグローバル反復で検出器150の検出が修正されることを理解されたい。これにより、トラッピング・セット・エラー等のノイズパターンを効果的に破壊することができるため、復号器の収束につながる。
図4は、本発明の実施形態による、検出器/復号器出力を書き込まれた実際のデータと比較する、例示的なターボ反復データの表400である。データは、失敗してトラッピング・セットを生じる先行技術のエラー訂正システムに適用されたセクタ(左列405)と、本発明によるシステムに適用された、収束する同一のセクタ(右列410)の収束挙動(例えば、ビットエラー数)を表す。表400を見ると、列405は、例えば、図1に示す、検出器125およびLDPC復号器135間、および検出器150およびLDPC復号器135間の反復からの先行技術の結果を示す。列405、410のデータは、同一の4kビットセクタに基づく例示的なデータセットを表すことに注目されたい。列405、410の各行は、検出器125(map1で示す)、検出器150(map2で示す)、LDPC復号器135(dec1で示し、検出器125およびLDPC復号器135間の第1のグローバル反復を表す)、LDPC復号器135(dec2で示し、検出器150およびLDPC復号器135間のグローバル反復を表す)に関連するビットエラーの数を含む。表から明らかなように、複数のmap2−dec2データセットにより示される通り、検出器150およびLDPC復号器135間に複数のグローバル反復がある。
map1−dec1に関連する列405のデータは、検出器125とLDPC復号器135との間のグローバル反復を表し、ここで復号器が初めて呼び出されて、チャネルからセクタ(符号語)を処理する。図1を参照すると、例えば、これは、一般に、検出器125、インタリーバ(Π−1)130、および復号器135間の通信経路により表される。map2−dec2に関連する列405のデータは、例えば、検出器150およびLDPC復号器135間のグローバル反復を表す。図1では、例えば、この経路は一般に、復号器135、インタリーバ(Π)140、デインタリーバ(Π−1)145、および検出器150間の経路により表される。
列410のデータは、本発明による、例えば、図1に示し、図2に記載されたアーキテクチャを使用する、検出器125およびLDPC復号器135間、ならびに検出器150およびLDPC復号器135間の反復からのビットエラー結果を示す。map1−dec1に関連する列410のデータは、検出器125およびLDPC復号器135間のグローバル反復を表し、ここで復号器が初めて呼び出されて、チャネルからセクタ(符号語)を処理する。図1を参照すると、例えば、これは、一般に、図2に記載されたアーキテクチャを使用する、検出器125、インタリーバ(Π−1)130、および復号器135間の通信経路により表される。map2−dec2に関連する列410のデータは、例えば、図2に記載されたアーキテクチャを使用する、検出器150およびLDPC復号器135間のグローバル反復を表す。図1のこの経路は、例えば、一般に、LDPC復号器135、インタリーバ(Π)140、デインタリーバ(Π−1)145、および検出器150間の経路により表される。表400に示すように、map2−dec2ビットエラーの多くの例により示される通り、検出器150および復号器135間に多くのグローバル反復がある。列405のデータは、収束せずトラッピング・セット・エラーとなる先行技術の構成により処理され(例えば、1セットの係数または1候補を処理)、列410のデータは、本発明による構成により処理された(例えば、2セットのフィルタ係数または2候補を処理)結果として収束することを理解されたい。
列405を参照すると、グローバル反復1(415)では、単一セットの係数(本技術分野で公知)による処理により、検出器125(map1)による検出後にセクタが65ビットエラーを有し、復号器135(dec1)による復号後にセクタが7ビットエラーを有した。検出器125およびLDPC復号器135間の第1のグローバル反復後、map2−dec2で示す、検出器150および復号器135間のいくつかのグローバル反復によりセクタが処理される。
単一セットの係数を使用するグローバル反復2(420)では、検出器150(map2)による検出後、セクタが4ビットエラーを有し、復号器135(dec2)による復号後にセクタが6ビットエラーを有した。列405(430)の末尾を参照すると、復号器135が収束していれば、LDPC復号が成功したと考えられ、検出器125が次の復号すべきセクタを受け入れただろう。しかし、復号器135は収束していないため、失敗した。ビットエラーのサイズは、はるかに大きい4kビットセクタと比較して小さいが、所定回数n回の反復でゼロに収束できず、または列405を訂正できないことを理解されたい。この挙動は、先行技術システムの問題であるトラッピング・セットを示す。
本発明の実施形態によれば、列405に示す例示的なデータセットのトラッピング・セットを破壊する1つの方法は、検出器125および復号器135間の第1のグローバル反復後に、第2セットの係数を検出器150にロードすることである。列410を参照し、列410のデータが、列405のデータセットを生成するのに使用された同一の4kビットセクタに基づく例示的なデータセットを示すが、列410のデータセットは、本発明の実施形態により処理されて、エラーを示さないゼロに収束することを理解されたい。
列410を見ると、グローバル反復1(435)は、検出器125(map1)および復号器135(dec1)間の第1のグローバル反復を表し、ここで復号器が初めて呼び出されて、チャネルからセクタ(符号語)を処理する。検出器125(map1)による検出後にセクタは65ビットエラーを有し、復号器135(dec1)による復号後にセクタは7ビットエラーを有する。検出器125(map1)および復号器135(dec1)間の第1のグローバル反復後、ビットエラーの数は、列405の先行技術例のデータセットと同一である。これは、同一のセクタは同一の方法で処理されるからである。しかし、本発明の実施形態によれば、この第1のグローバル反復後、トラッピング・セットを破壊しようとして、異なるノイズ予測フィルタ係数を検出器150にロードして、検出器150(map2)および復号器135(dec2)間でグローバル反復を行う。
第2セットの係数を使用するグローバル反復2(440)では、検出器150(map2)による検出後にセクタが4ビットエラーを有し、復号器135(dec2)による復号後にセクタが4ビットエラーを有した。図2および4を参照すると、グローバル反復2(440)について、ローディング回路210は、係数を継続的に更新するプロセスの一部として第1セットの係数を検出器125にロードし、2セットの係数をピンポン・バッファ215、220にそれぞれロードする。比較器225により、第1のグローバル反復からの違反チェック・カウント値を、例えば20に設定された閾値と比較する。違反チェック・カウント値(すなわち、満足されないチェックノード)が閾値未満である場合には、比較器225はマルチプレクサ230を作動させて、ピンポン・バッファ220から検出器150へ第2セットの係数(例えば、NPFIR2)をロードする。この特定の例では、違反チェック・カウント値が、トラッピング・セットを示す7である(435)ため、比較器225を作動させてマルチプレクサ230に信号を送り、第2セットの係数(例えば、NPFIR2)を検出器150にロードする。違反チェック・カウント値が閾値以上である場合には、マルチプレクサ230が第1セットの係数(例えば、NPFIR1)をピンポン・バッファ215から検出器150にロードする(現在のデータセットには当てはまらない)。第2セットの係数が検出器150にロードされると、検出器150は、復号器が収束するかタイムアウトするまで、検出器125から更新された係数(例えば、NPFIR2)を受信しながら、復号器との間のグローバル反復を続ける。この例では、復号器がゼロに収束し、ビットエラーがない(450)ことを示す。
本発明の実施形態は、ハードウェア的側面、ソフトウェア的側面、またはハードウェアおよびソフトウェア的側面を使用することができる。ソフトウェアは、限定されないが、ファームウェア、常駐型ソフトウェア、マイクロコード等を含む。本発明の1つまたは複数の実施形態あるいはその一部を、1つまたは複数のプログラムを含む機械読取可能な媒体を備えた製造品の形で実施することができる。このプログラムは、実行時に、本発明の実施形態の少なくとも一部を実行するために使用される方法ステップを実施するプログラムであり、すなわち、コンピュータ使用可能なプログラム符号が持続的な方法で記憶されて、示された1つまたは複数の方法ステップを実行する、有形のコンピュータ可読追記型記憶媒体(または複数のこのような媒体)を含むコンピュータ・プログラム製品である。さらに、本発明の1つまたは複数の実施形態またはその要素を、メモリおよびメモリに結合された少なくとも1つのプロセッサ(例えば、DSP)を備え、例示的な方法ステップを実行するように、またはその実行を促進するように動作する装置の形で実施することができる。
本明細書で使用されるように、動作を「促進すること」は、動作を実行すること、動作を容易にすること、動作の実行を助けること、または動作を実行させることを含む。したがって、例としてのみ、限定されることなく、1つのプロセッサで実行する指示は、リモートプロセッサで実行する指示により実行される動作を、適切なデータまたはコマンドを送って動作を実行させるか、または動作の実行を助けることにより、促進することができる。疑念を避けるため、動作者が、動作を実行すること以外によって動作を促進する場合、それでもその動作は、一部の要素または要素の組合せにより実行される。
さらに、別の態様では、本発明の1つまたは複数の実施形態あるいはその要素を、本明細書に記載された1つまたは複数の方法ステップを実施するための手段の形で実施することができる。この手段は、(i)ハードウェアモジュール、(ii)1つまたは複数のハードウェアプロセッサで実行するソフトウェアモジュール、あるいは(iii)ハードウェアおよびソフトウェアモジュールの組合せを含むことができ、(i)〜(iii)はどれも、本明細書で説明した特定の技術を実施し、ソフトウェアモジュールは、有形のコンピュータ可読追記型記憶媒体(または複数のこのような媒体)に記憶される。バス、ネットワーク等を介した適切な相互接続も含むことができる。
本発明の実施形態は、電子装置または代替システム(例えば、データ処理システム、メモリ記憶システム、携帯電話システム、無線伝送システム、ネットワークシステム等)での使用に特に適したものであり得る。例えば、図6は、本発明の実施形態による、例示的な処理システム600の少なくとも一部を示すブロック図である。例えば、DSPまたはその一部を表し得るシステム600は、プロセッサ610(例えば、図2に示すNPCAL回路170)、プロセッサに(例えば、バス650または代替接続手段を介して)結合された、あるいはプロセッサに埋め込まれたメモリ620、ならびにプロセッサと連動するように動作する入/出力(I/O)回路630を備える。プロセッサ610は、(例えば、メモリ620に記憶されプロセッサ610にロードされ得る1つまたは複数のプロセス640により)本発明の実施形態による機能の少なくとも一部を実行するように構成され得る。その例示的な実施形態については、先の図面に示され本明細書で前述した。
本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、例えば、中央処理装置(CPU)および/または他の処理回路(例えば、ネットワークプロセッサ、マイクロプロセッサ、DSP等)を含むもの等のあらゆる処理装置を含むものであることを理解されたい。さらに、プロセッサは、複数の処理装置を参照することができ、処理装置に関連した種々の要素を他の処理装置により共有することができることを理解されたい。本明細書で使用される「メモリ」という用語は、例えば、RAM、読取り専用メモリ(ROM)、固定記憶媒体(例えば、ハードドライブ)、リムーバブル記憶媒体(例えば、ディスケット)、フラッシュメモリ等の、プロセッサまたはCPUに関連するメモリあるいは他のコンピュータ可読媒体を含むものである。さらに、本明細書で使用される「入出力回路」という用語は、例えば、データをプロセッサに入力するための1つまたは複数の入力装置(例えば、キーボード、マウス等)、および/あるいは、プロセッサに関連する結果を表すための1つまたは複数の出力装置(例えば、ディスプレイ等)を含むものである。
したがって、本明細書に記載されたように、本発明の実施形態による方法を実行するための指示または符号を含むアプリケーション・プログラム、またはそのソフトウェア・コンポーネントを、1つまたは複数の関連する記憶媒体(例えば、ROM、固定記憶装置またはリムーバブル記憶装置)に持続的に記憶することができ、使用する準備ができると、全体または一部が(例えば、RAMに)ロードされてプロセッサにより実行される。いずれの場合にも、先の図面に示すコンポーネントの少なくとも一部を、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組合せ(例えば、関連メモリを有する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、アプリケーション特有の集積回路(ASIC)、機能回路、関連メモリを有する1つまたは複数の動作可能にプログラムされた汎用デジタルコンピュータ等)の種々の形で実施可能であることを理解されたい。本明細書中の本発明の実施形態の教示により、当業者は、本発明の実施形態の他の実施を考えることができるだろう。
本発明の実施形態の少なくとも一部を、集積回路で実施することができる。集積回路を形成する際、通常、半導体ウェーハの表面に同一のチップを繰返しパターンで作成する。各チップは、本明細書に記載されたデバイスを備え、他の構造および/または回路を含むことができる。個々のチップは、ウェーハからカットまたはダイスされた後、集積回路としてパッケージされる。当業者には、ウェーハをダイスし、チップをパッケージして集積回路を製造する方法がわかるだろう。このように製造された集積回路は、本発明の一部とみなされる。
本発明の実施形態による集積回路は、基本的に、複数のプロセッサまたはバスの相互接続を任意の使用可能なアプリケーションおよび/または電子システムにおいて使用することができる。本発明の実施形態の技術を実施するための適切なシステムは、限定されないが、サーバ、パーソナルコンピュータ、データ記憶ネットワーク等を含むことができる。このような集積回路を組み込んだシステムを、本発明の実施形態の一部とみなすことができる。本明細書に示された本発明の実施形態の教示により、当業者は、本発明の実施形態の他の実施、および技術のアプリケーションを考慮することができるだろう。
本明細書に記載された本発明の実施形態の説明は、種々の実施形態の構造を全体的に理解できるようにするものであり、本明細書に記載された構造を使用可能な装置およびシステムのすべての要素および特徴を完全に説明するものではない。本明細書中の教示により、他の多くの実施形態が当業者に明らかになるだろう。他の実施形態を本明細書から使用し導き出して、本開示の範囲を逸脱することなく、構造的、論理的な代替および変更を行うことができるようにする。図面は描写的なものに過ぎず、縮尺を合わせて描かれたものではない。したがって、明細書および図面を、限定的な意味ではなく、例示的な意味で考慮すべきである。
本出願の範囲を単一の実施形態に限定または、実際に複数の実施形態が示されている場合には、発明の概念に限定することなく、便宜上のみ「実施形態」という用語により、本発明の主題の実施形態を個々にかつ/またはまとめて本明細書で言及している。したがって、特定の実施形態が本明細書で図示され記載されているが、同一の目的を達成する構成を、図示した特定の実施形態に置き換えてもよいことを理解されたい。すなわち、本開示は、種々の実施形態のあらゆるすべての適応または変形を含むものである。本明細書に明記していない前記実施形態の組合せおよび他の実施形態が、本明細書中の教示により、当業者に明らかになるだろう。
読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるようにする要約を要求する米国特許法施行規則第1.72条(b)(37 C.F.R.§1.72(b))に従い、要約を提示している。これは、特許請求の範囲またはその意味を解釈または限定するために使用するものではないという理解の下で提出されたものである。加えて、前述した発明を実施するための形態において、開示を簡素化するために、種々の特徴を単一の実施形態にまとめていることがわかる。この開示方法は、特許請求された実施形態が、各請求項に明記されたものよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映したものと解釈されるべきではない。むしろ、添付の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は単一の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、以下の特許請求の範囲は、発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は別々に特許請求された主題として独立している。
本明細書に記載された本発明の実施形態の教示により、当業者は、本発明の実施形態の他の実施および技術の適用を考慮することができるだろう。添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態を本明細書で説明したが、本発明の実施形態はこれらの正確な実施形態に限定されるものではなく、当業者により、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の他の変更および修正を加えることができることを理解されたい。

Claims (24)

  1. 第1のデータセットに基づき第1セットのフィルタ係数を較正し、かつ第2のデータセットに基づき第2セットのフィルタ係数を較正するように動作可能なノイズ予測較正回路と、
    前記第1セットのフィルタ係数を受信するように動作可能な第1のノイズ予測検出器と、
    前記第1のノイズ予測検出器により第1のグローバル反復を実行して、違反チェック・カウント値を判定するように動作可能な復号器と、
    前記違反チェック・カウント値が所定値よりも小さい場合に、前記第2セットのフィルタ係数を受信し、前記違反チェック・カウント値が前記所定値よりも大きい場合に、前記第1セットのフィルタ係数を受信するように動作可能な第2のノイズ予測検出器とを備えた、エラー訂正データ処理装置。
  2. 前記復号器および前記第2のノイズ予測検出器が、前記第2セットのフィルタ係数に基づき、第2およびそれ以上のグローバル反復を実行するように動作可能である、請求項1に記載の装置。
  3. 前記違反チェック・カウント値が前記所定値よりも小さい場合、前記第2のノイズ予測検出器および前記復号器間の前記第2およびそれ以上のグローバル反復における検出中に、前記第2の検出器が前記第2セットのフィルタ係数により修正される、請求項1に記載の装置。
  4. 前記第1セットのフィルタ係数を記憶するように動作可能な第1のバッファと、
    前記第2セットのフィルタ係数を記憶するように動作可能な第2のバッファと、
    前記第1セットのフィルタ係数または前記第2セットのフィルタ係数の前記第2のノイズ予測検出器へのローディングを切り替えるように動作可能なマルチプレクサとをさらに備える、請求項1に記載の装置。
  5. 前記マルチプレクサを作動させて、前記違反チェック・カウント値および前記所定値に基づき、前記第1セットのフィルタ係数または前記第2セットのフィルタ係数のいずれかのローディングを切り替えるように動作可能な比較器をさらに備える、請求項4に記載の装置。
  6. フィルタ係数を前記第1のノイズ予測検出器および前記第2のノイズ予測検出器にロードするように動作可能なローディング回路をさらに備える、請求項1に記載の装置。
  7. 前記第1のノイズ予測検出器および前記第2のノイズ予測検出器が、それぞれ軟出力ビタビ・アルゴリズム検出器(SOVA)を備え、またはそれぞれ最大事後確率(MAP)アルゴリズム検出器を備える、請求項1に記載の装置。
  8. 前記復号器が低密度パリティ検査(LDPC)アルゴリズムを備える、請求項1に記載の装置。
  9. 前記ノイズ予測較正回路が、最小二乗平均(LMS)アルゴリズムを適用して、前記第1セットのフィルタ係数および前記第2セットのフィルタ係数を較正する、請求項1に記載の装置。
  10. 前記違反チェック・カウント値がトラッピング・セットを表す、請求項1に記載の装置。
  11. 前記所定値がエラー事象のタイプを表す、請求項1に記載の装置。
  12. 前記データ処理装置の少なくとも一部が、少なくとも1つの集積回路内に作成される、請求項1に記載の装置。
  13. 第1のデータセットに基づき第1セットのフィルタ係数を較正し、かつ第2のデータセットに基づき第2セットのフィルタ係数を較正するステップと、
    第1のノイズ予測検出器により、前記第1セットのフィルタ係数を受信するステップと、
    前記第1のノイズ予測検出器および復号器により、第1のグローバル反復を実行して、違反チェック・カウント値を判定するステップと、
    第2のノイズ予測検出器により、前記違反チェック・カウント値が規定値よりも小さい場合に、前記第2セットのフィルタ係数を受信し、前記違反チェック・カウント値が前記規定値よりも大きい場合に、前記第1セットのフィルタ係数を受信するステップとを含む、データ処理システムにおけるエラー訂正を改善するための方法。
  14. 前記復号器および前記第2のノイズ予測検出器間の前記第2セットのフィルタ係数に基づき、第2およびそれ以上のグローバル反復を実行するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記違反チェック・カウント値が前記規定値よりも小さい場合、前記第2のノイズ予測検出器および前記復号器間の前記第2およびそれ以上のグローバル反復における検出中に、前記第2のノイズ予測検出器を前記第2セットのフィルタ係数により修正するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  16. 前記第1セットのフィルタ係数を第1のバッファに記憶するステップと、
    前記第2セットのフィルタ係数を第2のバッファに記憶するステップと、
    前記第1セットのフィルタ係数または前記第2セットのフィルタ係数の前記第2のノイズ予測検出器へのローディングを切り替えるステップとをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  17. 前記第1セットのフィルタ係数および前記第2セットのフィルタ係数の一方を、前記違反チェック・カウント値および前記規定値の関数としてロードするステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
  18. 前記第1のノイズ予測検出器および前記第2の予測検出器の両方により、軟出力ビタビ・アルゴリズム検出器(SOVA)を適用するステップ、または両方が最大事後確率(MAP)アルゴリズム検出器を適用するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  19. 前記復号器により低密度パリティ検査(LDPC)を適用するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  20. 前記較正ステップが、最小二乗平均(LMS)アルゴリズムを適用するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  21. 前記違反チェック・カウント値がトラッピング・セットを表す、請求項13に記載の方法。
  22. 前記規定値がエラー事象のタイプを表す、請求項13に記載の方法。
  23. 第1および第2のノイズ予測検出器を備えるデータ処理システムであって、
    メモリと、
    前記メモリに結合された少なくとも1つのプロセッサとを備え、前記プロセッサが、少なくとも第1および第2のデータセットを得るように動作し、前記第1のデータセットに基づき第1セットのフィルタ係数を較正し、かつ前記第2のデータセットに基づき第2セットのフィルタ係数を較正するよう動作し、前記第1のノイズ予測検出器により、前記第1セットのフィルタ係数を受信するように動作し、前記第1のノイズ予測検出器および復号器により、第1のグローバル反復を実行して、違反チェック・カウント値を判定するよう動作し、前記第2のノイズ予測検出器により、前記違反チェック・カウント値が規定値よりも小さい場合に、前記第2セットのフィルタ係数を受信し、前記違反チェック・カウント値が前記規定値よりも大きい場合に、前記第1セットのフィルタ係数を受信するように動作する、データ処理システム。
  24. コンピュータ・プログラム製品を備えた製造品であって、前記コンピュータ・プログラムが、実行されると、請求項13に記載の方法のステップを実施する実行可能なプログラム指示を持続的な方法で記憶する有形のコンピュータ可読追記型記憶媒体を含む、製造品。
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