KR100459877B1

KR100459877B1 - 비선형 등화 장치

Info

Publication number: KR100459877B1
Application number: KR1019980000199A
Authority: KR
Inventors: 김영수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2005-01-17
Also published as: GB9900224D0; GB2335333A; US6292816B1; DE19900344A1; GB2335333B; KR19990065092A; JPH11259984A

Abstract

본 발명은 디지털 자기 기록매체에서 사용되는 비선형 등화장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 비선형 등화장치는 입력값(r_k)를 선형필터링하는 선형필터; 각각 미래 ν개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 각 패턴에 의해 선택되는 2^τ+ν개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션을 곱한 값을 출력하는 복수개의 탭들을 구비한 패턴종속필터; 및 현재 및 미래 데이터 시퀀스의 모든 조합에 대하여, 오차값(e_k)를 식

에 의하여 구하고, 최소의 오차 제곱값이 생성된 조합에서 가정된 현재 데이터를 원래의 데이터(a_k)로서 검출하는 검출기를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 고밀도 디지털 자기 저장기기의 비선형적 채널을 미래 ν비트와 과거 τ비트의 트랜지션절대값의 패턴에 따라 선택되어지는 트랜지션 펄스들로 나타냄으로써, 인접한 데이터와의 상호작용으로 발생하는 디지털 자기 저장 채널의 비선형 왜곡을 표현하기에 효과적이며, 특히 미래 비트의 영향을 고려할 수 있으므로 모델링 오차를 월등히 줄일 수 있다.

Description

비선형 등화 장치

본 발명은 등화장치에 관한 것으로서, 특히 디지털 자기 기록매체에서 사용되는 비선형 등화장치에 관한 것이다.

하드디스크 드라이버(이하에서는 HDD라 한다)와 같은 디지털 자기 기록매체에서는 기록 밀도가 높아지면 비선형적 특성이 심각하게 발생된다. 이 비선형적 특성은 인접한 트랜지션(transition)들 간의 상호 작용 때문에 발생한다. 이전에 기록된 트랜지션의 소자 필드(demagnetization field)는 다음에 기록되는 트랜지션의 위치를 이동시키고, 트랜지션들 간의 폭을 넓혀주는 작용을 하며, 인접한 트랜지션들은 서로를 지우려는 작용을 하여, 결과적으로 재생 신호의 크기가 줄어든다. 이런 현상들을 각각 비선형 트랜지션 이동(nonlinear transition shift : NLTS), 트랜지션 확장(transition broadening) 및 부분적 삭제(partial erasure)라고 부른다.

데이터를 기록할 때에는 주위의 몇 비트만이 이와 같은 비선형적 왜곡을 발생시킨다. 그러나, 재생 신호에서의 신호간의 간섭 효과는 많은 비트에 걸쳐서 존재하여 비선형적 왜곡은 많은 비트에 영향을 미치게 된다. 신호 검출기가 이 비선형적 왜곡을 효과적으로 처리하지 못하는 경우, 데이터 검출 신뢰도는 떨어지게 된다.

종래의 기술(미국 특허 PN 5,132,988)에 의하면, 결정 피드백 등화기(Decision-feedback equalizer : 이하에서 DFE라 한다)에 의해 데이터를 검출하되, 피드백 필터(feedback filter) 대신에 피드백 램(feedback RAM)을 사용하여 비선형적 왜곡을 처리한다. 그런데, 비선형 왜곡을 처리하기 위한 램(RAM) 모델은 과거 데이터에 의한 비선형 왜곡만을 모델링하므로 현재와 미래 데이터에 의한 상호 작용을 고려할 수 없다는 근본적인 한계를 지니고 있다.

또한, 이 등화기는 피드백 단에서 필터링하는 데이터의 범위가 1비트 증가함에 따라 램의 크기는 2배 증가하므로, 피드백 단에서 처리할 수 있는 데이터의 수가 램의 크기에 의해 제한받는다.

젱(W. Zeng)과 문(J. Moon)에 의한 종래의 연구["A practical nonlinear model for magnetic recording channels," IEEE Trans. Magn., vol. 30, no. 6, pp. 4233-4235, Nov. 1994]는 채널의 선형적 및 비선형적 특성을 3개의 펄스로 나타낸다. 이 3개의 펄스는 인접한 데이터에 트랜지션이 없는 트랜지션 응답(고립 트랜지션 응답(isolated transition response)), 1비트 과거에 트랜지션이 존재하는 경우 및 2비트 과거에 트랜지션이 존재하는 경우의 트랜지션 응답(디비트 응답(dibit response))이며, 각각 실제로 재생신호를 측정하여 얻는다.

그런데, 이 모델은 채널 특성을 발생 가능한 모든 데이터 시퀀스로부터 구한 것이 아니고, 극히 제한된 상황에서의 채널 신호를 측정한 것에 불과하다. 결국, 이 모델은 신뢰도를 높이기 위하여 모델을 수학적으로 최적화하거나, 보다 일반적인 상황에서의 채널 특성을 구하는 방법 등은 제시하지 않고 있다. 또한, 이 모델이 동작하는데 필요한 논리 변수(예를들면, Q_k, R_k, ERA 및 CHO)들을 생성하는 논리 규칙은 수학적으로 유도된 것이 아니고, 단지 저자의 경험에 의존하여 만들어졌다. 젱(W. Zeng)과 문(J. Moon)에 의해 제안된 이 모델을 사용한 비선형 등화기["Decision feedback equalizer with pattern dependent dynamic threshold," IEEE Trans. Magn., vol. 32, no. 4, pp. 3266-3273, July 1996]는 이 모델이 갖고 있는 한계와 문제점들을 그대로 갖고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 인접한 과거 비트뿐만 아니라 현재 또는 미래 비트 데이터와의 상호작용으로 발생하는 비선형 왜곡을 효과적으로 처리할 수 있는 적응적인 비선형 등화 장치 및 그 장치의 패턴종속필터를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 ν=1일 때의 현재 및 미래 데이터 트랜지션절대값에 대한 검색 트리를 나타낸 도면이다.

도 2는 미래 ν개 및 과거 τ개의 데이터 패턴에 따라 변하는 필터탭값을 갖는 필터를 포함한 본 발명에 의한 비선형 등화기의 블럭도이다.

도 3은 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 패턴에 따라 변하는 필터탭값을 갖는 필터를 포함한 본 발명에 의한 비선형 등화기의 블럭도이다.

도 4는 도 3의 비선형 등화기가 파이프라인 방식에 의해 오차값을 구하는 오차값산출기의 블럭도이다.

도 5는 본 발명에 의한 비선형 등화장치의 패턴종속필터의 구성도 도시한 블럭도이다.

도 6은 데이터 패턴에 따라 변하는 필터탭값을 갖는 도 5의 패턴종속필터에서 제n번필터탭(P_n)의 실시예(n=2, 3, ..., N)이다.

도 7은 데이터 패턴에 따라 변하는 필터탭값을 갖는 도 5의 패턴종속필터에서 제1번필터탭(P₁)의 실시예이다.

도 8은 데이터 패턴에 따라 변하는 필터탭값을 갖는 도 5의 패턴종속필터에서 제0번필터탭(P₀)의 실시예이다.

도 9는 기존의 등화기와 본 발명의 성능을 비교하기 위한 그래프이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 전송채널을 통하여 수신하거나 저장 기기에 기록된 데이터를 재생한 입력값(r_k)로부터 원래의 데이터(a_k)를 검출하는 비선형 등화장치는 입력값(r_k)를 선형필터링하는 선형필터; 각각 미래 ν개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 각 패턴(b_k-n+ν:k-n+1,b_k-n-1:k-n-τ)에 의해 선택되는 2^τ+ν개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱한 값을 출력하는 N개의 탭들 p_n(b_k-n+ν:k-n+1,b_k-n-1:k-n-τ)을 구비한 패턴종속필터(여기에서, x_k-n= (a_k-n- a_k-n-1)/2 ∈{-1,0,1}이고, b_k-n= |x_k-n| ∈ {0,1}이고, b_k-n-1:k-n-τ=(b_k-n-1b_k-n-2… b_k-n-τ), b_k-n+ν:k-n+1=(b_k-n+νb_k-n+ν-1… b_k-n+1)이고, n = 0, 1, 2, …, N이고, N은 1+ν이상의 소정의 정수이다); 및 현재 및 미래 데이터 시퀀스의 모든 조합에 대하여, 오차값(e_k)를 식

(여기에서, f_m은 상기 선형필터이다)에 의하여 구하고, 최소의 오차 제곱값이 생성된 조합에서 가정된 현재 데이터를 원래의 데이터(a_k)로서 검출하는 검출기를 포함함을 특징으로 한다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 기준시각을 k-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 선택되고, 오차값 e_k-3에 의해 적응적으로 갱신되는 2^τ+1개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 제0번필터탭 내지 제N번필터탭을 구비한 본 발명에 의한 비선형 등화장치의 패턴종속필터에 있어서(여기에서, a_k는 상기 비선형 등화장치에서 검출되는 원래의 데이터이고, x_k-n= (a_k-n- a_k-n-1)/2 ∈{-1,0,1}이고, b_k-n= |x_k-n| ∈ {0,1}이고, b_k-n-1:k-n-τ=(b_k-n-1b_k-n-2… b_k-n-τ)이고, n = 0, 1, …, N이고, N은 2이상의 소정의 수이다), 각 필터탭은 2^τ+1개의 탭값을 저장하는 버퍼리스트; 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 2^τ+1개의 탭값 중 하나를 선택하는 탭값선택수단; 상기 탭값선택수단에 의해 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 현재트랜지션곱셈기; 및 기준시각을 k-3-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-2-n,b_{k-4-n:k-3-τ-n})에 의해 선택된 탭값에 μx_k-3-ne_k-3을 더하여 탭값을 갱신하는 탭값갱신수단을 포함함을 특징으로 한다.

이하에서 먼저 본 발명이 기초하는 이론을 설명한다.

본 발명에 의해 등화기 오차 e_k를 구하는 과정은 다음과 같다.

이진 데이터 시퀀스를 a_k(a_k는 +1 또는 -1이다)라 하고, a_k를 디스크에 기록한 후 재생한 샘플 신호 또는 a_k를 전송채널을 통해 수신한 샘플 신호를 r_k라 하자. r_k는 유한 임펄스 응답 필터(finite impulse response filter : 이하에서 FIR이라 한다) f_n에 의해 필터링되고, 데이터 패턴에 따라 변하는 펄스 p_n(.)의 중첩에 의해 목표 신호가 생성된다. 그러면, f_n에 의해 필터링된 r_k와 목표 신호의 차이가 등화기 오차값 e_k이다. 즉,

여기서, x_k= (a_k-a_k-1)/2 = -1 : 데이터의 -ve 트랜지션,

0 : 데이터의 트랜지션 없음,

+1 : 데이터의 +ve 트랜지션을 나타낸다.

그리고, b_k= |x_k| = 1 : 트랜지션 발생 유,

0 : 트랜지션 발생 무를 나타내고,

b_k-1:k-τ는 τ개의 데이터 셋 (b_k-1b_k-2… b_k-τ)를 나타내고,

펄스 p_n(b_k-n+ν:k-n+1,b_k-n-1:k-n-τ)는 각각의 샘플 n에서 미래 ν 비트의 트랜지션b_k-n+ν:k-n+1과 과거 τ 비트의 트랜지션 b_k-n-1:k-n-τ의 상태에 따라 변하는 값을 갖는다.

수학식 1에 의해 구한 등화기 오차값을 사용하여 현재 데이터 a_k를 구하는 방법은 다음과 같다. 현재 및 미래 N₀+ν개의 데이터의 가능한 모든 조합들에 대해 출력오차의 제곱 e_k*e_k를 구한 다음, 최소값을 얻는 경우에 가정된 현재 데이터의 값을 찾아서 현재 데이터 a_k의 값으로 결정한다. 즉,

수학식 1에서 데이터의 패턴에 따라 변하는 펄스는 패턴 상태값 s_k를 사용하여 다음과 같이 표시될 수 있다.

여기서, δ(m-s_k-n)는 델타 함수로서, m＝s_k-n일 때 1의 값을 갖고, m≠s_k-n이면 0의 값을 갖는다.

M=2^Τ+ν

i_k-n=[δ(s_k-n) δ(s_k-n-1) … δ(s_k-n-M+1)]^t

p_n=[p_n(0) p_n(1) … p_n(2^τ+ν-1)]^t

수학식 3은 펄스 p_n(b_k-n+ν:k-n+1,b_k-n-1:k-n-τ)를 크기가 M인 두 벡터의 곱으로 나타낸 것이다. 수학식 3을 이용하여 수학식 1을 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

예를들어, s_k-n=0인 상태는 현재 데이터 a_k-n을 중심으로 미래 ν개의 비트와 과거 τ 개의 비트에서 트랜지션이 발생하지 않은 경우를 나타낸다. 어떤 임의의 트랜지션 패턴 m₀를 선택한 다음, 펄스 중심 탭(n=0)인 p₀(m₀)을 1로 지정하면, 수학식 10을 필터 f_n와 펄스 p_n(.)에 대하여 동시에 최적화할 수 있다. 즉,

여기서, p₀(m₀) = 1,

이며, 는 에서 p₀(m₀)를 제거하여 구한 벡터이고, 는 에서 w_k(m₀)를 제거하여 구한 벡터이다.

그러면, 오차 자승 평균을 최소화하는 최적의 필터와 펄스는 다음과 같이 구해진다.

이 최적 필터와 펄스를 적응적으로 구하는 과정은 다음과 같다.

이것을 더 자세히 쓰면 다음과 같다.

f_n=f_n-μe_kr_k-n, n=-L₀,…,L₁

단, p₀(m₀)=1.

수학식 2에 의하면 비선형 등화기에서 데이터를 검출하기 위해서는 현재 및 미래 (N₀+ν)개의 데이터에 대하여 출력오차 제곱을 구해서 최소값을 갖는 a_k의 값을 찾아야 한다. 그러나, (N₀+ν)의 값이 큰 경우, 이 검출 과정은 매우 복잡하므로 보다 간단한 방법을 찾을 필요가 있다.

펄스가 현재 및 과거 신호값만 갖도록 N₀= 0으로 하고, ν = 1로 지정하는 경우를 살펴보자. 이 경우, 필터 f_n와 펄스 p_n(.)는 DFE의 피드포워드 필터와 피드백 필터와 비슷하게 작용한다. 그러나, 펄스의 패턴 s_k가 1개의 미래 데이터의 값을 필요로 하므로 미래 비트에 대한 검색이 필요하다. 이에, 수학식 9를 고쳐 쓰면 다음과 같다.

여기서,

과거 데이터는 검출하여 이미 알고 있으므로 z_k값은 구할 수 있다. 그러므로 현재 데이터 a_k에 대한 검출은 현재 및 1개의 미래 데이터가 가질 수 있는 모든 값에 대하여 상기 수학식 21의 오차 제곱을 구한 다음 최소값을 주는 a_k값을 현재 데이터의 값으로 결정한다. 도 1은 n=1 일 경우 데이터 검출을 위한 검색 트리(search tree)를 나타낸다.

그런데, n = 1일 경우 다음과 같이 데이터 검출 과정을 단순화할 수 있다. 과거 트랜지션 b_k-n(여기에서, n > 0)을 이미 알고 있다고 할 때, 위의 수학식 21에서 고려해야 하는 트랜지션 패턴(b_k, b_k+1)은 (0,0), (0,1), (1,0), (1,1)의 4 가지 이다. 그러나,w _k-n= x_k-n i ^t _k-n이므로 b_k= 0인 경우, w_k는 b_k+1값에 관계없이 항상 0이다. 즉,w _k(b_k= 0) = 0. 그리고, 인접한 미래 비트의 트랜지션은 부분 삭제 현상을 발생하여 현재 비트의 트랜지션 펄스 크기를 작게한다.

그러므로

|w_k(b_k=1,b_k+1=1)P₀| ≤ |w_k(b_k=1,b_k+1=0)P₀|

이 성립하게 되며, 현재 비트의 값은 b_k= 0인 경우와 b_k= b_k+1= 1인 경우 사이에서 항상 결정된다. 현재 비트의 값을 결정하는 b_k= 0인 경우와 b_k= b_k+1= 1인 경우와의 중간지점은 다음과 같다.

현재 비트 값의 검출은 다음과 같은 문턱값 검출기(threshold detector)로 간단히 구현된다.

MR 헤드로 신호를 재생하는 경우, 신호가 양수 및 음수 방향에 따라 특성이 다르다. 본 발명은 방향에 따라 다른 신호의 특성을 펄스의 패턴에 현재 데이터의 상태를 추가하면 고려할 수 있다. 즉 펄스를 p_n(b_k-n+ν:k-n+1,c_k,b_k-n-1:k-n-τ) 로 정의하고 변수들 c_k, M, s_k를 다음과 같이 다시 정의하여 사용한다.

M=2^Τ+ν+1

그 외의 다른 수식은 이전과 동일하다. 단, 0번째 탭은 c_k값이 필요하지만, b_k=1라고 가정한 경우에는 c_k값이 c_k-1 값의 보수(complement)와 같다는 특성을 이용하여 회로를 구성하면 된다.

도 2는 수학식 1에서 정의한 오차값를 사용하여 수학식 2의 방법으로 이진 데이터(a_k)를 검출하는 비선형 등화기의 전체 블록도이다.

수신된 입력값(r_k)을 선형필터(200)로 처리한 다음, 과거 τ개 및 미래 ν개의 데이터 패턴에 따라 다른 탭값을 갖는 패턴종속필터(210)에 의해 이미 검출된 데이터를 필터링한다. 검출기(220)는 선형필터(200)의 출력값에서 패턴종속필터(210)의 출력값을 빼서 오차값을 구하되, 아직 검출하지 않은 현재 및 미래의 데이터의 모든 조합에 대하여 수학식 1의 오차값을 구한다. 그리고, 검출기(220)는 각 조합의 오차값 중, 수학식 2와 같이 최소오차제곱값을 생성하는 a_k를 구하여, 이를 최종 출력 데이터로서 결정한다.

이때, 수학식에서는 a_k가 +1 또는 -1의 값을 갖지만, 회로에서는 1 또는 0의 값을 갖는다.

이하에서 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 패턴종속필터가 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터의 패턴에 따라 다른 탭값을 갖는 경우를 설명한다.

도 3에 의하면, 본 발명의 일실시예에 있어서 수학식 25에 따른 현재 데이터 a_k를 구하는 과정은 다음과 같다. 본 실시예에서 패턴종속필터(310)는 다수의 필터탭들, 즉 제0번필터탭 내지 제N번필터탭(P₀내지 P_N)(320 내지 320+N)과 트랜지션산출기(330)를 구비하고, 검출기(340)는 과거탭값합산기(342), 미래탭값합산기(344) 및 문턱값검출기(346)을 구비한다.

과거탭값합산기(342)는 제2번필터탭(322) 내지 제N번필터탭(320+N)의 출력값을 모두 합하고, 미래탭값합산기(344)는 제0번필터탭(320) 및 제1번필터탭(321)의 출력값을 모두 합한다.

선형필터(300)에 의해 필터링된 입력값 r_k에서 과거탭값합산기(332)의 출력값을 빼서 수학식 22의 z_k를 얻는다. 다시, 미래탭값합산기(334)의 출력값에 1/2을 곱하여 수학식 24의 T_k를 얻는다.

문턱값검출기(346)는 수학식 25와 같이 z_k에서 T_k를 뺀 신호에 대해 0을 기준으로 한 문턱값을 검출함으로써 현재 데이터 a_k를 검출한다.

이때, 수학식에서는 b_k가 |(a_k-a_k-1)/2|로 정의되지만, 회로에서는 a_k와 a_k-1를 배타논리합(XOR)하여 얻는다. 즉, 트랜지션산출기(330)는 a_k를 제1지연수단(332)에 의해 1클럭 지연함으로써 a_k-1을 얻고, a_k및 a_k-1을 배타논리합게이트(336)에 의해 배타논리합하여 b_k를 얻고, b_k를 제2지연수단(334)에 의해 1클럭 지연함으로써 b_k-1을 얻는다. a_k-1및 b_k-1은 제0번필터탭(320) 내지 제N번필터탭(320+N)에서 사용된다.

도 4에 의하면, 상기 실시예에 있어서 등화기 오차값을 구하는 과정은 다음과 같다. 이 과정은 파이프라인 방식으로 구현된다.

제1번필터탭(321)의 두 출력값w _k-1(b_k=0)p ₁과w _k-1(b_k=1)p ₁은 버퍼(401) 및 버퍼(402)에 저장됨으로써 각각 1클럭씩 지연된다. 제1필터탭값선택기(410)는 b_k-1이 1이면 1클럭 지연된w _k-1(b_k=1)p _1,b_k-1이 0이면 1클럭 지연된w _k-1(b_k=0)p ₁를 선택한다.

제0번필터탭(320)의 두 출력w _k(b_k=1,b_k+1=1)p ₀과w _k(b_k=1,b_k+1=0)p ₀은 버퍼(403, 404) 및 버퍼(405, 406)에 차례로 저장됨으로써 각각 2클럭씩 지연된다. 다음, 제2필터탭값선택기(420)는 b_k-1이 1이면 2클럭 지연된w _k(b_k=1,b_k+1=1)p _0,b_k-1이 0이면 2클럭 지연된w _k(b_k=1,b_k+1=0)p ₀를 선택한다. 그리고, 제3필터탭값선택기(430)는 b_k-2가 1이면 제2필터탭값선택기(420)의 출력값_,b_k-2가 0이면 0을 선택한다.

z_k는 버퍼(407)에 저장됨으로써 1클럭 지연되어 z_k-1가 된다. 제1오차값가산기(440)는 z_k-1에서 제1필터탭값선택기(410)의 출력값을 빼고, 제1오차값가산기(450)의 출력값은 버퍼(408)에 저장됨으로써 1클럭 지연된다. 제2오차값가산기(450)는 버퍼(408)의 출력값에서 제3오차값선택기(430)의 출력값을 빼고, 제2오차값가산기(450)의 출력값은 버퍼(409)에 저장되어 1클럭 지연됨으로써, 3클럭 지연된 오차값 e_k-3가 된다.

도 5에 의하면, 본 발명에 의한 비선형 등화기의 패턴종속필터에 구비된 필터탭들 중 하나의 구성도이다. 본 발명에 의한 필터탭은 버퍼리스트(500), 탭값선택수단(510), 현재트랜지션곱셈기(520) 및 탭값갱신수단(530)을 포함한다.

버퍼리스트(500)는 기준시각을 k-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 선택되고, 오차값 e_k-3에 의해 적응적으로 갱신되는 2^τ+1개의 탭값을 저장하기 위한 2^τ+1개의 버퍼를 구비한다.

탭값선택수단(510)은 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 버퍼리스트(500)에서 출력되는 2^τ+1개의 탭값 중 하나를 선택한다.

그리고, 현재트랜지션곱셈기(520)는 탭값선택수단(510)에 의해 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력한다.

한편, 탭값갱신수단(530)은 갱신탭값선택수단(532), 증감값산출수단(534), 갱신탭값산출기(536) 및 갱신탭선택수단(536)을 구비한다. 여기에서, 기준시각은 k-3-n으로 한다.

갱신탭값선택수단(532)은 기준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-2-n,b_{k-4-n:k-3-τ-n})에 의해 버퍼리스트(500)에서 출력되는 2^τ+1개의 탭값 중 하나를 선택하고, 증감값산출수단(534)은 스탭 사이즈 μ, 현재 데이터값 a_k-3-n, 3클럭 지연된 오차값 e_k-3을 입력하여 증감값 μx_k-3-ne_k-3을 산출한다. 그리고, 갱신탭값산출기(536)는 갱신탭값선택수단(532)에 의해 선택된 탭값에 증감값산출수단(536)에 의해 산출된 값을 가산하여 갱신된 탭값을 산출하여, 갱신탭선택수단(538)에 의해 선택된 버퍼리스트(500)의 버퍼에 저장한다.

이에, 버퍼리스트(500)에 구비된 각각의 버퍼는 갱신탭선택수단(538)의 제어를 받아 버퍼의 출력값과 갱신탭값산출기(536)의 출력값 중 하나의 값을 선택하는 제1버퍼선택기 및 'LOAD' 제어신호에 의해 제1버퍼선택기의 출력값 및 초기값 중 하나의 값을 선택하는 제2버퍼선택기를 구비한다.

도 6에 의하면, 데이터의 패턴에 따라 다른 탭값을 갖는 제n번필터탭 P_n(n=2~N)의 일실시예의 구성은 다음과 같다. 제n번필터탭 P_n은 값w _k-n p _n을 출력한다. 여기에서는, k-n을 현재시간으로 기준한다.

버퍼 p_n(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ+1-1)는 각 패턴에 대한 탭값을 저장한다. 이 값은 동작 초기에 "LOAD"라는 제어신호가 온(ON)되면서 초기값 p⁰ _n(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ+1-1)으로 지정된다. 참조번호 600은 0번째 버퍼를, 참조번호 605는 (2^τ+1-1)번째 버퍼를 표시한다.

본 실시예에 있어서, 도 5의 탭값선택수단(510)은 하위탭값선택멀티플렉서(610), 상위탭값선택멀티플렉서(615) 및 탭값선택기(620)를 구비한다.

하위탭값선택멀티플렉서(610)는 과거 τ비트 트랜지션절대값의 패턴 b_k-1-n:k-t-n에 의해, 하위 2^τ개의 탭값 p_n(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ-1) 중에서 하나를 선택한다. 상위탭값선택멀티플렉서(615)는 과거 τ비트 트랜지션절대값의 패턴 b_k-1-n:k-t-n에 의해, 상위 2^τ개의 탭값 p_n(i)(여기에서, i = 2^τ, .., 2^τ+1-1) 중에서 하나를 선택한다.

하위탭값선택멀티플렉서(610)의 출력값은 b_k+1-n=0일 때의 탭값과 관계있고, 상위탭값선택멀티플렉서(615)의 출력값은 b_k+1-n=1일 때의 탭값과 관계있다. 따라서, 탭값선택기(620)는 미래 1비트 트랜지션값 b_k+1-n을 사용하여 하위탭값선택멀티플렉서(610)과 상위탭값선택멀티플렉서(615)의 출력값 중 하나를 선택한다. 이 결과는 수학식 3의 연산i ^t _k-n p _n에 해당한다.

본 실시예에 있어서, 도 5의 현재트랜지션곱셈기(520)는 부호선택기(625) 및 현재트랜지션유무선택기(630)를 구비한다.

부호선택기(625)는 a_k-n이 1이면 탭값선택기(620)의 출력값을, a_k-n가 0이면 탭값선택기(620)의 출력값에 -1을 곱한 값을 선택한다. 이 과정은 b_k-n=1이라고 가정하였을 때, x_k-n를 탭값선택기(620)의 출력값에 곱하는 것과 같다. 그 다음, 현재트랜지션유무선택기(630)는 b_k-n에 따라 부호선택기(625)의 출력값과 0 중에서 하나를 선택하여 출력한다.

따라서, 부호선택기(625)와 현재트랜지션유무선택기(630)는 탭값선택기(620)의 출력값i ^t _k-n p _n에 x_k-n를 곱하는 것과 동일한 작용을 한다. 결국, 현재트랜지션유무선택기(630)의 출력값은w _k-n p _n=x_k-n i ^t _k-n p _n로서, 제n번필터탭 P_n의 출력값이 된다.

상기한 과정들과 동시에, 제n번필터탭 P_n은 도 4에서 설명된 바와 같이 생성된 오차값 e_k-3를 사용하여 탭값을 갱신한다. 갱신 과정은 수학식 20에 기초한다. 이 과정에서는 기준시간을 k-3-n으로 한다.

갱신탭값선택수단(635)은 멀티플렉서로 구현되며, 미래 1비트 트랜지션 b_k-2-n및 과거 τ비트 트랜지션 b_{k-4-n:k-3-t-n}에 의해 버퍼 p_n(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ+1-1)의 출력값 중에서 하나를 선택한다. 다음, 증감값산출수단(640)은 a_k-3-n, μ 및 오차값 e_k-3를 입력하여 μa_k-3-ne_k-3을 구하고, 갱신탭값산출기(645)는 일종의 가산기로서, 갱신탭값선택수단(635)의 출력값에 μa_k-3-ne_k-3을 더한다.

갱신탭선택수단(650)은 디멀티플렉서로 구현되며, 2^τ+1개의 출력단자 중 b_k-2-n및 b_{k-4-n:k-3-t-n}에 의해 선택된 하나의 출력단자에만 1을 출력하고, 나머지 2^τ+1-1개의 출력단자에는 0을 출력한다. 즉, 갱신탭선택수단(650)는 b_k-2-n및 b_{k-4-n:k-3-t-n}에 따라, 2^τ+1개의 버퍼 p_n(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ+1-1) 중에서 하나를 선택하는 작용을 한다. 제어신호 "UPDATE"가 하이(high)이고, b_k-3-n값이 1이면, 갱신탭값산출기(645)의 출력값을 선택된 버퍼의 입력값으로 하고, "UPDATE"가 로(low)이거나, b_k-3-n값이 0이면, 원래 탭값을 다시 버퍼로 입력한다. 선택되지 않은 다른 버퍼들은 원래 탭값을 계속 유지한다.

도 7에 의하면, 데이터의 패턴에 따라 다른 탭값을 갖는 제1번필터탭 P₁의 일실시예의 구성은 다음과 같다. 제1번필터탭 P₁의 동작과정은 도 6에 도시된 제n번필터탭 P_n(n=2~N)의 동작과정과 기본적으로 유사하나, 제1필터탭 P₁은w _k-1(b_k=1)p ₁와w _k-1(b_k=0)p ₁의 두 값을 출력한다. 여기에서는, k-1을 현재시간으로 기준한다.

버퍼 p₁(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ+1-1)는 각 패턴에 대한 탭값을 저장한다. 동작 초기에 "LOAD"라는 제어신호가 온(ON)되면서 초기값 p⁰ ₁(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ+1-1)으로 지정된다. 참조번호 700은 0번째 버퍼를, 참조번호 705는 (2^τ+1-1)번째 버퍼를 표시한다.

본 실시예에 있어서, 도 5의 탭값선택수단(510)은 하위탭값선택멀티플렉서(710) 및 상위탭값선택멀티플렉서(715)를 구비한다.

하위탭값선택멀티플렉서(710)은 과거 τ비트 트랜지션 패턴 b_k-2:k-τ-1에 의해, 하위 2^τ개의 버퍼값 p₁(i)(여기에서, i = 0, 1, ..., 2^τ-1) 중에서 하나를 선택한다. 상위탭값선택멀티플렉서(715)는 과거 τ비트 트랜지션 패턴 b_k-2:k-τ-1에 의해, 상위 2^τ개의 버퍼값 p₁(i)(여기에서, i = 2^τ, ..., 2^τ+1-1) 중에서 하나를 선택한다.

하위탭값선택멀티플렉서(710)의 출력값은 b_k=0 일때 탭값과 관계있고, 상위탭값선택멀티플렉서(715)의 출력값은 b_k=1일 때의 탭값과 관계있다.

본 실시예에 있어서, 도 5의 현재트랜지션곱셈기(520)은 하위탭값현재트랜지션곱셈기(720) 및 상위탭값현재트랜지션곱셈기(725)를 구비한다.

하위탭값현재트랜지션곱셈기(720)와 상위탭값현재트랜지션곱셈기(725)는 각각 부호선택기(721, 726) 및 현재트랜지션유무선택기(722, 727)를 구비하고, 이들의 작용은 각각 하위탭값선택멀티플렉서(710) 및 상위탭값선택멀티플렉서(715)의 출력값에 x_k-1를 곱하는 것과 동일하다. 결국, 현재트랜지션유무선택기(722, 727)의 출력값은 각각w _k-1(b_k=1)p ₁와w _k-1(b_k=0)p ₁로서, 제1번필터탭 P₁의 출력값이 된다.

제1번필터탭 P₁에서 오차값 e_k-3을 사용하여 탭값을 갱신하는 과정은 도 6의 설명과 동일하다.

도 8에 의하면, 데이터의 패턴에 따라 다른 탭값을 갖는 제0번필터탭 P₀의 일실시예의 구성은 다음과 같다. 제0번필터탭 P₀의 동작과정은 도 6에 도시된 제n번필터탭 P_n(n=2~N)의 동작과정과 기본적으로 유사하나, 제0필터탭 P₀은w _k(b_k=1,b_k+1=1)p ₀와w _k(b_k=1,b_k+1=0)p ₀의 두 값을 출력한다. 여기에서는, k를 현재시간으로 기준한다.

버퍼 p₀(i)(여기에서, i = 1, ..., m₀-1, m₀+1, …, 2^τ+1-1)는 각 패턴에 대한 탭값을 저장한다. 0번째 탭값 p₀(m₀)은 항상 1로 고정된다. m₀는 0에서 2^τ+1-1의 값 중에서 선택된 어떤 고정된 값이다. 동작 초기에 "LOAD"라는 제어신호가 온(ON)되면서, 초기값 p₀(i)(여기에서, i = 1, ..., m₀-1, m₀+1, …, 2^τ+1-1)으로 지정된다. 도 8은 m₀=0으로 선택하여 구현한 실시예를 나타낸 것이다. 참조번호 800은 1번째 버퍼를, 참조번호 805는 (2^τ+1-1)번째 버퍼를 표시한다.

본 실시예에 있어서, 도 5의 탭값선택수단(510)은 하위탭값선택멀티플렉서(810) 및 상위탭값선택멀티플렉서(815)를 구비한다.

하위탭값선택멀티플렉서(810)는 과거 τ비트 트랜지션절대값의 패턴(bk-1:k-τ)에 의해, 하위 2^τ개의 탭값 p0(i)(여기에서, i = 0, 1, .., 2τ-1) 중에서 하나를 선택한다. 상위탭값선택멀티플렉서(815)는 과거 τ비트 트랜지션절대값의 패턴(b_k-1:k-τ)에 의해, 상위 2^τ개의 탭값 p₀(i)(여기에서, i = 2^τ, .., 2^τ+1-1) 중에서 하나를 선택한다.

하위탭값선택멀티플렉서(810)의 출력값은 b_k+1=0일 때의 탭값과 관계있고, 상위탭값선택멀티플렉서(815)의 출력은 b_k+1=1일 때의 탭값과 관계있다.

본 실시예에 있어서, 도 5의 현재트랜지션곱셈기(520)는 하위탭값현재트랜지션곱셈기(820) 및 상위탭값현재트랜지션곱셈기(825)를 구비한다.

하위탭값현재트랜지션곱셈기(820)는 a_k-1=0이면 하위탭값선택멀티플렉서(810)의 출력값을 그대로, a_k-1=1이면 하위탭값선택멀티플렉서(810)의 출력값에 (-1)을 곱한 값을 선택하고, 상위탭값현재트랜지션곱셈기(825)는 a_k-1=0이면 상위탭값선택멀티플렉서(815)의 출력값을 그대로, a_k-1=1이면 상위탭값선택멀티플렉서(815)의 출력값에 (-1)을 곱한 값을 선택한다. 즉, 하위탭값현재트랜지션곱셈기(820) 및 상위탭값현재트랜지션곱셈기(825)는 각각 하위탭값선택멀티플렉서(810) 및 상위탭값선택멀티플렉서(815)의 출력값에 b_k=1이라고 가정했을 때의 x_k를 곱하는 것과 동일한 작용을 한다. 따라서, 하위탭값현재트랜지션곱셈기(820) 및 상위탭값현재트랜지션곱셈기(825)는 각각w _k(b_k=1,b_k+1=1)p ₀와w _k(b_k=1,b_k+1=0)p ₀을 출력한다.

제0번필터탭 P₀에서 오차값 e_k-3을 사용하여 탭값을 갱신하는 과정은 도 6의 설명과 동일하다.

본 발명의 성능을 실험하기 위한 채널데이터는 다음과 같이 생성하였다. 랜덤 이진 데이터 시퀀스를 RLL(0,4/4)로 부호화하여 얻은 이진 데이터 a_k(=+1, -1), x_k= (a_k-a_k-1)/2에 대한 채널신호 r_k는 다음과 같이 이득(gain)(g_k)과 펄스 h(t)의 위상(ε_k)이 데이터에 영향을 받으며 백색가산잡음(n_k)이 더해진 형태이다.

여기에서, 펄스 h(t)는

h(t)=[1+(2t/pw₅₀)²]^-1

이며, pw₅₀은 2.5×(9/8)의 값을 지정하였다. 그리고, 잡음의 크기는 다음과 같이 정의하여 더하였다.

SNR_mfb=E｛[h(kT)-h(kT-T)]²｝/E｛n² _k｝

이득 변화 (γ= 0.6)

b_k-1	b_k+1	g_k
0	0	1
0	1	γ
1	0	γ
1	1	γ²

펄스 위상 변화

b_k-2	b_k-1	ε_k/T
0	0	0
0	1	0.5
1	0	0.125
1	1	0.375

도 9는 기존의 선형적 DFE와 램-DFE의 검출 비트 에러율(bit-error-rate : BER) 성능을 본 발명이 τ=1일때와 τ=2 일때와 비교하여 나타내었다. PDFE(4, τ=1)는 각 필터탭이 4개의 다른 값을 갖고, 미래 1비트와 과거 1비트의 데이터 값에 따라 선택되는 것을 나타내며, PDFE(8, τ=2)는 각 필터탭이 8개의 다른 값을 갖고, 미래 1비트와 과거 2비트의 데이터값에 따라 선택되는 것을 나타낸다. 도 9에 의하면, 본 발명의 성능이 기존의 방법에 비하여 월등히 우수함을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 고밀도 디지털 자기 저장기기의 비선형적 채널을 미래 ν비트와 과거 τ비트의 트랜지션절대값의 패턴에 따라 선택되어지는 트랜지션 펄스들로 나타냄으로써, 인접한 데이터와의 상호작용으로 발생하는 디지털 자기 저장 채널의 비선형 왜곡을 표현하기에 효과적이며, 미래 비트의 영향을 고려할 수 없는 종래의 모델에 비하여 모델링 오차를 월등히 줄일 수 있다.

본 발명의 기초가 되는 모델은 수학적으로 유도되어, 최적화된 모델링 오차를 구할 수 있고, 모델의 ν와 τ값을 적절히 선택함으로써 주어진 채널에서 원하는 모델 및 등화기의 성능과 복잡도를 적절히 조정(trade off)할 수 있다.

본 발명의 기초가 되는 모델에 있어서, ν값이 1보다 큰 경우에는 현재 및 ν개 미래 데이터를 검색해야 현재 데이터를 검출할 수 있지만, ν=1인 경우에는 채널과 모델의 특성을 이용하여 단순히 0을 기준으로 하는 문턱값검출기에 의해 간단하게 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 비선형 등화기는 완전히 적응적으로 구현된다.

Claims

전송채널을 통하여 수신하거나 저장 기기에 기록된 데이터를 재생한 입력값(r_k)로부터 원래의 데이터(a_k)를 검출하는 장치에 있어서,

입력값(r_k)를 선형필터링하는 선형필터;

각각 미래 ν개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 각 패턴(b_k-n+ν:k-n+1,b_k-n-1:k-n-τ)에 의해 선택되는 2^τ+ν개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱한 값을 출력하는 N개의 탭들 p_n(b_k-n+ν:k-n+1,b_k-n-1:k-n-τ)을 구비한 패턴종속필터; 및

(여기에서, x_k-n= (a_k-n- a_k-n-1)/2 ∈{-1,0,1}이고, b_k-n= |x_k-n| ∈ {0,1}이고, b_k-n-1:k-n-τ=(b_k-n-1b_k-n-2… b_k-n-τ), b_k-n+ν:k-n+1=(b_k-n+νb_k-n+ν-1… b_k-n+1)이고, n = 0, 1, 2, …, N이고, N은 1+ν 이상의 소정의 정수이다)

현재 및 미래 데이터 시퀀스의 모든 조합에 대하여, 오차값(e_k)를 식

(여기에서, f_m은 상기 선형필터이다)

에 의하여 구하고, 최소의 오차 제곱값이 생성된 조합에서 가정된 현재 데이터를 원래의 데이터(a_k)로서 검출하는 검출기를 포함함을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
제1항에 있어서, 상기 패턴종속필터는

기준시각을 k라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1,b_k-1:k-τ)에 의해 선택되는 2^τ+1개의 탭값을 구비하고, 현재 및 미래의 트랜지션절대값을 각각 (b_k=1, b_k+1=0) 및 (b_k=1, b_k+1=1)로 가정한 탭값을 선택하고, 선택된 각각의 탭값에 현재의 트랜지션(x_k)을 곱하여 출력하는 제0번필터탭;

기준시각을 k-1이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k,b_k-2:k-1-τ)에 의해 선택되는 2^τ+1개의 탭값을 구비하고, 미래의 트랜지션절대값을 각각 (b_k=1) 및 (b_k=0)로 가정한 탭값을 선택하고, 선택된 각각의 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-1)을 곱하여 출력하는 제1번필터탭;

각각 기준시각을 k-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 선택되는 2^τ+1개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 제2번필터탭 내지 제N번필터탭; 및

(여기에서, n = 2, …, N이고, N은 2 이상의 소정의 정수이다)

상기 검출기에서 검출된 원래의 데이터(a_k)로부터 상기 제0번필터탭 내지 상기 제N번필터탭에서 사용하기 위한 1클럭 지연된 데이터(a_k-1) 및 1클럭 지연된 트랜지션절대값(b_k-1)을 산출하는 트랜지션산출기를 구비하고,

상기 검출기는

제2번필터탭 내지 제N번필터탭의 출력값을 모두 합하는 과거탭값합산기;

b_k=b_k+1=1을 가정한 제0번필터탭의 출력값, b_k=0를 가정한 제1번필터탭의 출력값 및 b_k=1를 가정한 제1번필터탭의 출력값을 모두 합하는 미래탭값합산기; 및

상기 선형필터의 출력값에서 상기 과거탭값합산기의 출력값을 빼고, 다시 상기 미래탭값합산기의 출력값에 1/2을 곱한 값을 뺀 값으로부터 0을 기준으로 한 문턱값을 검출하여 출력하는 문턱값산출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
제2항에 있어서, 상기 패턴종속필터는

상기 선형필터의 출력값에서 상기 과거탭값합산기의 출력값을 뺀 값(z_k)으로부터 상기 제1번필터탭의 두 출력값들을 1클럭 지연시켜 b_k-1에 의해 선택된 값을 빼고 상기 제0번필터탭의 두 출력값들을 2클럭 지연시켜 b_k-1및 b_k-2에 의해 선택된 값을 빼고 1클럭 지연시킴으로써 3클럭 지연된 오차값(e_k-3)을 산출하는 오차값산출기를 부가하여 구비하고,

상기 제0번필터탭 내지 상기 제N번필터탭은 각각 상기 오차값산출기에서 산출된 3클럭 지연된 오차값에 의해 트랜지션절대값 패턴에 대응하는 탭값을 수정하는 것을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
제2항에 있어서, 상기 패턴종속필터의 트랜지션산출기는

상기 검출기에서 검출된 원래의 데이터(a_k)를 1클럭 지연시키는 제1지연수단;

상기 원래의 데이터(a_k)와 상기 제1지연수단에 의해 1클럭 지연된 원래의 데이터(a_k-1)을 배타논리합하는 배타논리합게이트;

상기 배타논리합게이트의 출력을 1클럭 지연시켜 1클럭 지연된 트랜지션절대값(b_k-1)을 산출하는 제2지연수단을 구비함을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
제3항에 있어서, 상기 패턴종속필터의 오차값산출기는

파이프라인으로 구축되어 3클럭 지연된 오차값(e_k-3)을 산출하는 것을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
제5항에 있어서, 상기 오차값산출기는

상기 제1번필터탭의 두 출력값들을 1클럭 지연시키고, b_k-1=0이면 b_k=0을 가정한 출력값을, b_k-1=1이면 b_k=1을 가정한 출력값을 선택하는 제1필터탭값선택기;

상기 제0번필터탭의 두 출력값들을 2클럭 지연시키고, b_k-1=0이면 b_k+1=0을 가정한 출력값을, b_k-1=1이면 b_k+1=1을 가정한 출력값을 선택하는 제2필터탭값선택기;

b_k-2=0이면 0을, b_k-2=1이면 상기 제2필터탭값선택기에 의해 선택된 값을 선택하는 제3필터탭값선택기;

상기 선형필터의 출력값에서 상기 과거탭값합산기의 출력값을 뺀 값(z_k)을 1클럭 지연시키고, 1클럭 지연된 z_k에서 상기 제1필터탭값선택기에 의해 선택된 값을 빼는 제1오차값가산기; 및

상기 오차값제1가산기의 출력값을 1클럭 지연시키고, 1클럭 지연된 상기 오차값제1가산기의 출력값에서 상기 제3필터탭값선택기에 의해 선택된 값을 빼고, 다시 1클럭 지연시켜 3클럭 지연된 오차값(e_k-3)을 산출하는 제2오차값가산기를 구비함을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
기준시각을 k-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 선택되고, 오차값 e_k-3에 의해 적응적으로 갱신되는 2^τ+1개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 제0번필터탭 내지 제N번필터탭을 구비한 비선형 등화장치의 패턴종속필터에 있어서, 각 필터탭은

(여기에서, a_k는 상기 비선형 등화장치에서 검출되는 원래의 데이터이고, x_k-n= (a_k-n- a_k-n-1)/2 ∈{-1,0,1}이고, b_k-n= |x_k-n| ∈ {0,1}이고, b_k-n-1:k-n-τ=(b_k-n-1b_k-n-2… b_k-n-τ)이고, n = 0, 1, …, N이고, N은 2이상의 소정의 수이다)

2^τ+1개의 탭값을 저장하는 버퍼리스트;

미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 2^τ+1개의 탭값 중 하나를 선택하는 탭값선택수단;

상기 탭값선택수단에 의해 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 현재트랜지션곱셈기; 및

기준시각을 k-3-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-2-n,b_{k-4-n:k-3-τ-n})에 의해 선택된 탭값에 μx_k-3-ne_k-3을 더하여 탭값을 갱신하는 탭값갱신수단을 포함함을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제7항에 있어서, 탭값갱신수단은

기준시각을 k-3-n이라 할 때,

기준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-2-n,b_{k-4-n:k-3-τ-n})에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 2^τ+1개의 탭값 중 하나를 선택하는 갱신탭값선택수단;

스탭 사이즈 μ, 현재 데이터값 a_k-3-n, 3클럭 지연된 오차값 e_k-3을 입력하여 μx_k-3-ne_k-3을 산출하는 증감값산출수단;

상기 갱신탭값선택수단에 의해 선택된 탭값에 상기 증감값산출수단에 의해 산출된 값을 가산하여 갱신된 탭값을 산출하는 갱신탭값산출기; 및

상기 버퍼리스트에서 갱신된 탭값이 저장될 버퍼를 지정하는 갱신탭선택수단을 구비함을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제8항에 있어서, 상기 버퍼리스트는

2^τ+1개의 탭값을 저장하는 2^τ+1개의 버퍼들을 구비하고,

상기 버퍼들은 각각

상기 갱신탭선택수단의 제어를 받아 상기 버퍼의 출력값 및 상기 갱신탭값산출기의 출력값 중 하나의 값을 선택하는 제1버퍼선택기;

'LOAD' 제어신호에 의해 상기 제1버퍼선택기의 출력값 및 초기값 중 하나의 값을 선택하는 제2버퍼선택기를 구비함을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제7항에 있어서, 상기 제2번필터탭 내지 상기 제N번필터탭의 탭값선택수단들은 각각

과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 하위 2^τ개의 탭값 중 하나를 선택하는 하위탭값선택멀티플렉서;

과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 상위 2^τ개의 탭값 중 하나를 선택하는 상위탭값선택멀티플렉서; 및

미래 1개의 데이터 트랜지션절대값 b_k+1-n이 0이면 상기 하위탭값선택멀티플렉서의 출력값을 선택하고, 1이면 상기 상위탭값선택멀티플렉서의 출력값을 선택하는 탭값선택기를 구비함을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제10항에 있어서, 상기 제2번필터탭 내지 상기 제N번필터탭의 현재트랜지션곱셈기는

a_k-n=1이면 상기 탭값선택수단의 출력값을, a_k-n=0이면 상기 탭값선택수단의 출력값에 (-1)을 곱한 값을 선택하는 부호선택기;

b_k-n=1이면 상기 부호선택기의 출력값을, b_k-n=0이면 0을 선택하여 출력하는 현재트랜지션유무선택기를 구비함을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제7항에 있어서, 상기 제1번필터탭의 탭값선택수단은

과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-2:k-τ-1)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 하위 2^τ개의 탭값 중 하나를 선택하는 하위탭값선택멀티플렉서; 및

과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-2:k-τ-1)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 상위 2^τ개의 탭값 중 하나를 선택하는 상위탭값선택멀티플렉서를 구비하고,

상기 제1번필터탭의 현재트랜지션곱셈기는

상기 하위탭값선택멀티플렉서에 의해 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-1)을 곱하여 출력하는 하위탭값현재트랜지션곱셈기; 및

상기 상위탭값선택멀티플렉서에 의해 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-1)을 곱하여 출력하는 상위탭값현재트랜지션곱셈기를 구비하여,

각각 b_k=0인 경우 및 b_k=1인 경우를 가정한 출력을 지님을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제12항에 있어서, 상기 제1번필터탭의 하위탭값현재트랜지션곱셈기 및 상위탭값현재트랜지션곱셈기는 각각

a_k-1=1이면 입력값을 그대로, a_k-1=0이면 입력값에 (-1)을 곱한 값을 선택하는 부호선택기;

b_k-1=1이면 상기 부호선택기의 출력값을, b_k-1=0이면 0을 선택하여 출력하는 현재트랜지션유무선택기를 구비함을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제7항에 있어서, 상기 제0번필터탭의 탭값선택수단은

과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-1:k-τ)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 하위 2^τ개의 탭값 중 하나를 선택하는 하위탭값선택멀티플렉서; 및

과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k-1:k-τ)에 의해 상기 버퍼리스트에서 출력되는 상위 2^τ개의 탭값 중 하나를 선택하는 상위탭값선택멀티플렉서를 구비하고,

상기 제0번필터탭의 현재트랜지션곱셈기는

상기 하위탭값선택멀티플렉서에 의해 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k)을 곱하여 출력하는 하위탭값현재트랜지션곱셈기; 및

상기 상위탭값선택멀티플렉서에 의해 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k)을 곱하여 출력하는 상위탭값현재트랜지션곱셈기를 구비하여,

각각 b_k=1이고 b_k+1=0인 경우 및 b_k=1이고 b_k+1=1인 경우를 가정한 출력을 지님을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제14항에 있어서, 상기 제0번필터탭의 버퍼리스트는

0에서 2^τ+1-1까지의 값들 중에서 선택된 소정의 값을 m₀라 할 때, m₀번째 탭값 p₀(m₀)을 항상 1로 고정하는 것을 특징으로 하는 패턴종속필터.
제14항에 있어서, 상기 제0번필터탭의 하위탭값현재트랜지션곱셈기 및 상위탭값현재트랜지션곱셈기는 각각

a_k-1=0이면 입력값을 그대로, a_k-n=1이면 입력값에 (-1)을 곱한 값을 선택하여 출력하는 것을 특징으로 하는 패턴종속필터.
전송채널을 통하여 수신하거나 저장 기기에 기록된 데이터를 재생한 입력값(r_k)로부터 원래의 데이터(a_k)를 검출하는 장치에 있어서,

입력값(r_k)를 선형필터링하는 선형필터;

각각 미래 ν개, 현재 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 각 패턴(b_k-n+ν:k-n+1,c_k-n,b_k-n-1:k-n-τ)에 의해 선택되는 2^τ+ν+1개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱한 값을 출력하는 N개의 탭들p_n(b_k-n+ν:k-n+1,c_k-n,b_k-n-1:k-n-τ)을 구비한 패턴종속필터; 및

(여기에서, x_k-n= (a_k-n- a_k-n-1)/2 ∈{-1,0,1}이고, b_k-n= |x_k-n| ∈ {0,1}이고, b_k-n-1:k-n-τ=(b_k-n-1b_k-n-2… b_k-n-τ), b_k-n+ν:k-n+1=(b_k-n+νb_k-n+ν-1… b_k-n+1)이고, c_k-n는 a_k>0이면 1이고, 다른 경우에는 0이고, n = 0, 1, 2, …, N이고, N은 1+ν 이상의 소정의 정수이다)

현재 및 미래 데이터 시퀀스의 모든 조합에 대하여, 오차값(e_k)를 식

(여기에서, f_m은 상기 선형필터이다)

에 의하여 구하고, 최소의 오차 제곱값이 생성된 조합에서 가정된 현재 데이터를 원래의 데이터(a_k)로서 검출하는 검출기를 포함함을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
제17항에 있어서, 상기 패턴종속필터는

기준시각을 k라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1,c_k,b_k-1:k-τ)에 의해 선택되는 2^τ+2개의 탭값을 구비하고, 현재 및 미래의 트랜지션절대값을 각각 (b_k=1, b_k+1=0) 및 (b_k=1, b_k+1=1)로 가정한 탭값을 선택하고, 선택된 각각의 탭값에 현재의 트랜지션(x_k)을 곱하여 출력하는 제0번필터탭;

기준시각을 k-1이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k,c_k-1,b_k-2:k-1-τ)에 의해 선택되는 2^τ+2개의 탭값을 구비하고, 미래의 트랜지션절대값을 각각 (b_k=1) 및 (b_k=0)로 가정한 탭값을 선택하고, 선택된 각각의 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-1)을 곱하여 출력하는 제1번필터탭;

각각 기준시각을 k-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,c_k-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 선택되는 2^τ+2개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 제2번필터탭 내지 제N번필터탭; 및

(여기에서, n = 2, …, N이고, N은 2 이상의 소정의 정수이다)

상기 검출기에서 검출된 원래의 데이터(a_k)로부터 상기 제0번필터탭 내지 상기 제N번필터탭에서 사용하기 위한 1클럭 지연된 데이터(a_k-1) 및 1클럭 지연된 트랜지션절대값(b_k-1)을 산출하는 트랜지션산출기를 구비하고,

상기 검출기는

제2번필터탭 내지 제N번필터탭의 출력값을 모두 합하는 과거탭값합산기;

b_k=b_k+1=1을 가정한 제0번필터탭의 출력값, b_k=0를 가정한 제1번필터탭의 출력값 및 b_k=1를 가정한 제1번필터탭의 출력값을 모두 합하고, 1/2을 곱하는 미래탭값합산기;

상기 선형필터의 출력값에서 상기 과거탭값합산기의 출력값을 빼고, 다시 상기 미래탭값합산기의 출력값을 뺀 값으로부터 0을 기준으로 한 문턱값을 검출하여 출력하는 문턱값산출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 비선형 등화장치.
전송채널을 통하여 수신하거나 저장 기기에 기록된 데이터를 재생한 입력값(r_k)로부터 원래의 데이터(a_k)를 검출하는 방법에 있어서,

입력값(r_k)를 선형필터링하여 를 구하는 단계;

기준시각을 k-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 선택되는 2^τ+1개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 필터탭을 p_n(b_k-n+1,b_k-n-1:k-n-τ)라 할 때, 이미 알고 있는 데이터로부터

를 구하는 단계;

(여기에서, x_k-n= (a_k-n- a_k-n-1)/2 ∈{-1,0,1}이고, b_k-n= |x_k-n| ∈ {0,1}이고, b_k-n-1:k-n-τ=(b_k-n-1b_k-n-2… b_k-n-τ)이고, n = 0, 1, 2, …, N이고, N은 2^ν이상의 소정의 정수이다)

현재 및 미래 1개의 비트에 연속적으로 트랜지션이 발생하는 경우(b_k=b_k+1=1)의 필터탭 p₁및 p₀의 출력값과 현재에 트랜지션이 발생하지 않을 경우(b_k=0)의 필터탭 p₁및 p₀의 출력값의 중간값 T_k를 구하는 단계;

z_k-T_k가 0과 같거나 0보다 큰 경우에는 a_k를 +1로 결정하고, 0보다 작은 경우에는 a_k를 -1로 결정하여 원래의 데이터 a_k를 검출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 원래의 데이터 검출방법.
전송채널을 통하여 수신하거나 저장 기기에 기록된 데이터를 재생한 입력값(r_k)로부터 원래의 데이터(a_k)를 검출하는 방법에 있어서,

입력값(r_k)를 선형필터링하여 를 구하는 단계;

기준시각을 k-n이라 할 때, 시준시각으로부터 미래 1개, 현재 1개 및 과거 τ개의 데이터 트랜지션절대값의 패턴(b_k+1-n,c_k-n,b_k-1-n:k-τ-n)에 의해 선택되는 2^τ+2개의 탭값을 구비하고, 선택된 탭값에 현재의 트랜지션(x_k-n)을 곱하여 출력하는 필터탭을 p_n(b_k-n+1,c_k-n,b_k-n-1:k-n-τ)라 할 때, 이미 알고 있는 데이터로부터

를 구하는 단계;

(여기에서, x_k-n= (a_k-n- a_k-n-1)/2 ∈{-1,0,1}이고, b_k-n= |x_k-n| ∈ {0,1}이고, b_k-n-1:k-n-τ=(b_k-n-1b_k-n-2… b_k-n-τ)이고, c_k-n는 a_k>0이면 1이고, 다른 경우에는 0이고, n = 0, 1, 2, …, N이고, N은 2^ν이상의 소정의 정수이다)

현재 및 미래 1개의 비트에 연속적으로 트랜지션이 발생하는 경우(b_k=b_k+1=1)의 필터탭 p₁및 p₀의 출력값과 현재에 트랜지션이 발생하지 않을 경우(b_k=0)의 필터탭 p₁및 p₀의 출력값의 중간값 T_k를 구하는 단계;

z_k-T_k가 0과 같거나 0보다 큰 경우에는 a_k를 +1로 결정하고, 0보다 작은 경우에는 a_k를 -1로 결정하여 원래의 데이터 a_k를 검출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 원래의 데이터 검출방법.