TWI387864B - 於垂直磁場讀取通道之前饋直流復原 - Google Patents

於垂直磁場讀取通道之前饋直流復原 Download PDF

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Description

於垂直磁場讀取通道之前饋直流復原
本發明係概括關於磁性媒體讀取通道，且尤指於垂直磁場讀取通道之前饋直流(DC)復原。
參考第1圖，顯示具有一垂直磁性媒體12的一種習用系統10之前端的例圖。由垂直磁性媒體12所感測之一讀取訊號係具有於直流分量之大量功率。於一習用的讀取通道，在一磁阻(MR,magneto－resistive)讀取頭14之一前置放大器電路16與於一類比前端電路18之交流(AC)耦合係阻斷自該媒體12讀取之資料的直流分量之傳輸。前置放大器16與類比前端電路18係僅為移除所傳輸的訊號之於直流的極窄頻帶，以避免大的訊號雜訊比(SNR,signal－to－noise ratio)損失。造成的無直流訊號顯示於直流之尖銳的頻率響應變化，且為難以等化至預先定義的部分響應目標(target)。為適當等化該無直流訊號而不蒙受重大的SNR損失，通常實施一種長的等化器目標與長的等化器。然而，該等常見實施係造成複雜且功率貧乏的系統。替代而言，藉由反饋自一偵測器20之硬(hard)決策以重新填入喪失的直流訊號(即：直流復原)係可達成一類似的SNR增益。
欲處理直流復原問題之現存解決方式係具有一反饋迴路，其起始自偵測器20且終止於類比前端電路18之一類比至數位轉換器(ADC,analog－to－digital converter)。反饋迴路係計算及復原在偵測器20之前遺失的直流分量。
現存的解決方式係具有一個本質問題，即具有存在於反饋迴路之內的長延遲。歸因於不能夠時間倒流(即反因果關係(anti－causality)的問題)，反饋延遲係設定其對於現存的反饋直流復原方式之SNR增益的一限制。再者，於反饋迴路之反饋延遲係產生會引起迴路不穩定性之複雜的迴路行為。
本發明係關於一種於垂直磁場讀取通道之前饋直流復原方法。該種方法係概括包含步驟：(A)產生一前饋訊號，藉由實行於一輸入訊號之一第一偵測，其中，該輸入訊號之一直流分量係先前為濾除於該垂直磁場讀取通道；(B)產生一復原訊號，藉由總和該輸入訊號與該前饋訊號，該總和係復原其先前濾除的直流分量；及(C)產生一輸出訊號，藉由實行於該復原訊號之一第二偵測，其中，該第一偵測係無關於該第二偵測。
本發明之目的、特點與優點係包括：提供於垂直磁場讀取通道之前饋直流復原，其可(i)藉由有效提供一種無限長的脈衝響應而達成較佳的誤差率性能，相較於運用一種有限脈衝響應等化器之習用方式，及/或(ii)降低其關聯於反饋迴路之穩定度問題。
參考第2圖，一種系統100之方塊圖係顯示為根據本發明的一個較佳實施例。系統(或設備)100係概括實施針對於實施一垂直記錄方式之一磁性媒體(例如：媒體12)的 一讀取通道。系統100係概括包含：讀取頭14、前置放大器電路16、一電路(或模組)102、及一電路(或模組)104。
讀取頭14係可藉由感測其讀取自一垂直記錄磁性媒體之資料而產生一訊號(例如：讀取(READ))。一類比訊號(例如：ANG)係可由電路16所產生且提出至電路102。電路102係可產生及提出一數位訊號(例如：DIG)至電路104。一反饋訊號(例如：FB)係可提出自電路104而返回至電路102。電路104係可產生一輸出訊號(例如：OUT)。
讀取頭14係可實施為一種磁阻式讀取頭。其他技術係可運用以實施該讀取頭14而符合一特定應用之準則。訊號“讀取”係歸因於垂直記錄技術而概括為包括大的低頻分量。下文，低頻分量係可稱為直流(DC)分量。
電路16係可實施為其安裝於頭14之一種前置放大器電路。電路16係可運作以放大訊號“讀取”而產生訊號ANG。於電路16之高通濾波係可衰減其關於訊號“讀取”之訊號ANG的直流分量。
電路102係概括實施一類比電路。電路102係可運作以(i)針對於頭14之非對稱特性以調整訊號ANG，(ii)低通濾波該訊號ANG，(iii)數位化該訊號ANG以產生訊號DIG及(iv)基於反饋訊號FB而實行一反饋直流復原至訊號ANG。訊號DIG係可輸送其代表由該頭14所感測的資料之一序列的離散符號至電路104。於一些實施例，電路102係可製造於一晶片而無關於該頭14/電路16之組件。
電路104係可實施為一數位處理器電路。電路104係 可運作以(i)產生該訊號FB至電路102，及(ii)轉換(偵測)其接收於訊號DIG之該序列的符號，以複製其記錄於媒體之資料。電路104係可進而運作以實行一前饋直流復原迴路，以復原其可能已經由電路16及/或電路102所濾除之訊號“讀取(READ)”的直流分量。於一些實施例，電路104係可製造於另一晶片而無關於該電路102及/或頭14/電路16之組件。
參考第3圖，電路104之一個實例實施的詳細方塊圖係顯示。電路104係概括為包含：一電路(或模組)110、一電路(或模組)112、與一電路(或模組)114。電路104係可接收自電路102之訊號DIG。一訊號(例如：IN)係可由電路110所產生且為提出至電路112及電路114。電路112係可產生訊號OUT。電路114係可產生訊號FB、與其為轉移至電路112之一前饋訊號(例如：FF)。
電路110係可實施為一等化電路。電路110係可運作以頻率等化該訊號DIG而產生訊號IN。於一些實施例，該等化係可藉由實施一種有限脈衝響應(FIR,finite impulse response)濾波器而達成。其他的等化技術係可實施以滿足一特定應用之準則。
電路112係可實施為一偵測器電路。電路112係可運作以(i)同步於訊號IN之資料與於訊號FF之資料，(ii)復原先前濾除的直流分量為回到訊號IN，(iii)等化該復原訊號，及(iv)基於其接收於訊號IN之直流復原符號以偵測最可能的資料序列而產生訊號OUT。如此，電路112係可稱 為一主要偵測器電路。於一些實施例，電路112係可實行一種維特比(Viterbi)偵測。其他的偵測技術係可實施以滿足一特定應用之準則。
電路114係概括實施為另一偵測器電路。電路114係可運作以(i)實行於訊號IN之資料的一初步偵測，(ii)濾波該偵測之一結果以產生訊號FF，及(iii)濾波該偵測之結果以產生訊號FB。如此，電路114係可稱為一種初步偵測器電路。
電路114之任務係概括為包括：作出於其接收於訊號IN的位元之初步決策；及，驅動一內部直流復原前饋濾波器。由直流復原濾波器所產生的訊號FF係可輸送其濾除自訊號“讀取”之失去的直流分量。電路112係可添加直流分量至訊號IN。結合的訊號係可由一主要等化器且然後為電路112之內的一主要偵測器所處理。因此，主要偵測器之目標係概括為全直流目標。於電路112之一延遲線功能係可位於電路110與主要等化器之間，以同步化該訊號IN與訊號FF。上述的整體直流復原方式係有效為添加失去的直流訊號至無直流的預先等化訊號，使得主要偵測器係可忽略於讀取通道之前端的高通濾波器之存在。
參考第4圖，系統100之一個實例實施的功能方塊圖係顯示。第5圖係概括說明自該種系統100的模擬之實例濾波器參數的數個圖表。系統100係概括為包含：一方塊(或模組)122、一方塊(或模組)124、一方塊(或模組)126、一方塊(或模組)127、一方塊(或模組)128、一方塊(或模組) 130、一方塊(或模組)132、一方塊(或模組)134、一方塊(或模組)136、一方塊(或模組)137、一方塊(或模組)138、一方塊(或模組)140、一方塊(或模組)142、一方塊(或模組)144與一方塊(或模組)146。如運用於下文，一讀取通道訊號係可概括指稱其流通該系統100為自方塊122至訊號OUT之讀取資料。
方塊122係可代表讀取頭14之作業。方塊122係可自垂直磁性媒體所感測的資料而產生初始的電氣訊號“讀取(READ)”。方塊124與126係可代表電路16之作業。高通濾波(HPF,high pass filtering)係可由方塊124所實行。高通濾波係可於所有先前的高通濾波器之中而提供一高的截止頻率。一可變增益放大(VGA,variable gain amplification)係可由方塊126所實行。訊號ANG係可由方塊126所產生。
方塊127-132係概括代表電路102之作業。方塊127係可實施一總和模組，其為於一直流復原反饋迴路之起始而相加該訊號ANG與訊號FB。方塊128係可運作以提供其對於該頭14之一磁阻非對稱性(MRA)特性的補償。於一些實施例，方塊128係可實施一種二次MRC(QMRC,quadratic MRC)補償。方塊130係概括運作以實施一種連續時間濾波器(CTF,continuous time filter)能力。該CTF係可提供讀取通道訊號之波形平滑化及相位等化。一類比至數位轉換(ADC,analog-to-digital)係可由方塊132所實行。方塊132係可轉換該讀取通道訊號為自一類比域至一數位域，如同輸送於訊號DIG。
方塊134－144係概括代表電路104之作業。方塊134係可實施一種等化模組，其藉由等化該訊號DIG而產生該訊號IN。其他的等化技術係可實施以滿足一特定應用之準則。針對於方塊134之一組的實例參數係圖示於第5圖之圖表160。
方塊136係概括實施一延遲模組。方塊136係可運作以延遲該訊號IN於一段時間週期。該時間週期係可匹配其通過方塊142與144之一延遲。一旦為延遲時，訊號IN係可稱為一延遲訊號(例如：DEL)。訊號DEL係可轉移至方塊137。
方塊137係可實施另一總和模組。方塊137係可運作以相加該訊號DEL至一前饋訊號(例如：FF)而產生一復原訊號(例如：RES)。該相加係概括為復原其由方塊124、128、130、及/或134所濾除之讀取通道訊號的直流方量。
方塊138係可實施為一個主要等化模組。方塊138係概括為運作以在一主要偵測作業之前而等化該訊號RES。於一些實施例，方塊138係可實施為一種有限脈衝響應(FIR)濾波器。其他的等化技術係可實施以滿足一特定應用之準則。針對於方塊138之一組的實例參數係圖示於第5圖之圖表162。
方塊140係概括實施一主要偵測模組。方塊140係可運作以產生訊號OUT，藉由偵測其接收自方塊138之直流復原且等化的資料。於一些實施例，方塊140係可實施為一種維特比偵測器。其他的偵測設計係可實施以滿足一特 定應用之準則。針對於方塊140之一組的實例參數係圖示於第5圖之圖表164。
方塊142係可實施一初步偵測模組。方塊142係可運作以產生一偵測訊號(例如：F)，藉由實行訊號IN之一初步偵測。訊號F係概括為開始其通過方塊144與137之一前饋迴路，其復原該讀取通道訊號之直流層面。訊號F係亦開始其通過方塊146至方塊127之一反饋迴路。針對於方塊142之一組的實例參數係圖示於第5圖之圖表166。
由方塊140所實施之主要偵測係可為不同於由方塊142所實行之初步偵測。主要偵測係可相較於初步偵測為具有不同目標，由於失去的直流分量係可復原且一SNR係概括為針對於方塊140而改良。再者，主要偵測之誤差率係可相較於初步偵測之誤差率而為較低許多，歸因於復原直流分量。
方塊144係可實施為一直流復原(DCR,DC restoration)濾波器。方塊144係概括運作為(i)一低通濾波器、及(ii)一放大器，自偵測的訊號F以產生前饋訊號FF。於一些實施例，放大係可具有約為2之一比例因數。其他的比例因數係可如為適當而實施。
方塊144係可具有如下所述之一種脈衝響應。令讀取通道在一主導高通極點(pole)(通常為於電路102之一高通極點)之前的一脈衝響應係h(z)。令主導高通濾波器係概括描述為N(z)/D(z)。因此，方塊144之一理想脈衝響應係可為h(z)*{(D(z)－N(z))/(D(z))}*Q(z)，其中，“*”係多項式 迴積(convolution)且Q(z)係等化器。於一些實施例，方塊144係可實施為一種簡單的低通濾波器以取代於上式之(D(z)-N(z))/D(z)且具有如同主導高通濾波器之相同的截止頻率。針對於方塊144之一組的實例參數係圖示於第5圖之圖表168與170。
方塊146係可實施為另一直流復原濾波器。方塊146係概括運作以自偵測訊號F而產生反饋訊號FB。訊號F係可形成該直流復原反饋迴路之一起點。方塊146係概括為復原MRA失真之失去的直流分量，使得由方塊128所實行之MRA修正係正確作用。
前饋迴路(例如：方塊142與144)以及延遲方塊136係概括為解決於現存的解決方式所固有之反因果關係問題。因此，系統100係可達成一種最佳的誤差率性能。最佳的誤差率性能係概括定義為當(i)無高通濾波器為存在於讀取通道且(ii)等化器與目標為共同最佳化時之誤差率。再者，由於直流復原係基於前饋迴路，本發明係關於常見於僅有反饋的技術之穩定度問題而較為強健。
視通道條件而定，諸如：於讀取頭之磁阻非對稱性，針對於系統100之模擬結果係顯示的是：本發明係可達成其誤差率為較佳於上文所定義的最佳誤差率。良好的誤差率係概括為歸因於直流復原方式，其運作為具有無限長的脈衝響應之一種等化方式。
本發明係可應用至其包括一後置處理器且具有奇偶碼(parity code)或否之系統。於該等情形，初步偵測器(例如： 方塊142)係可免除且主要偵測器(例如：方塊140)係可透過直流復原前饋濾波器而驅動該直流復原迴路。復原的直流訊號係可接著為運用於後置處理器之內的分支度量計算以改良誤差率。
由第2至5圖之例圖所實行的功能係可運用其根據本說明書揭示內容所程式規劃之一種習用的通用數位電腦而實施，如將為熟悉相關技藝人士所顯而易知。適當的軟體編碼係可易於由熟悉此技藝的程式設計師為基於本發明之揭示內容而準備，如亦將為熟悉相關技藝人士所顯而易知。
本發明係亦可藉由ASIC、FPGA之準備、或藉由互連一適當網路之習用的構件電路而實施，如為揭示於本文，其修改係將為熟悉此技藝人士所顯而易知。
本發明係因此亦可包括一電腦產品，其可為一種儲存媒體，包括其可為運用以程式規劃一電腦以實行一種根據本發明之方法的指令。該種儲存媒體係可包括而不限於：任何型式的碟片，其包括軟碟、光碟、CD－ROM、磁光碟、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、快閃記憶體、磁或光卡、或是其適用於儲存電子指令之任何型式的媒體。
儘管本發明係已經關於其較佳實施例而為特定顯示及描述，將為熟悉此技藝人士所瞭解的是：於形式與細節之種種的變化係可作成而未脫離本發明之範疇。
10‧‧‧系統
12‧‧‧垂直磁性媒體
14‧‧‧磁阻(MR)讀取頭
16‧‧‧前置放大器電路
18‧‧‧類比前端電路
20‧‧‧偵測器
100‧‧‧系統
102‧‧‧類比電路
104‧‧‧數位處理器電路
110‧‧‧等化器(電路)
112‧‧‧主要偵測器(電路)
114‧‧‧初步偵測器(電路)
122‧‧‧讀取頭
124‧‧‧高通濾波(HPF)模組
126‧‧‧可變增益放大(VGA)模組
127‧‧‧總和模組
128‧‧‧磁阻非對稱性(MRA)補償模組
130‧‧‧連續時間濾波器(CTF)模組
132‧‧‧類比至數位轉換(ADC)模組
134‧‧‧等化模組
136‧‧‧延遲模組
137‧‧‧總和模組
138‧‧‧等化模組
140‧‧‧主要偵測模組
142‧‧‧初步偵測模組
144、146‧‧‧直流復原(DCR)濾波器
160‧‧‧參數(FIR1)
162‧‧‧參數(FIR2)
164‧‧‧參數(VD2)
166‧‧‧參數(VD1)
168‧‧‧參數(DCR2分子)
170‧‧‧參數(DCR2分母)
本發明之此等及其他目的、特點、與優點係由上述的 詳細說明及隨附的申請專利範圍與圖式而為顯明，其中：第1圖係於其具有垂直磁性媒體系統的一種習用系統之前端的例圖；第2圖係根據本發明的一個較佳實施例之一種系統的方塊圖；第3圖係一種數位處理器電路之一個實例實施的詳細方塊圖；第4圖係該種系統之一個實例實施的功能方塊圖；及第5圖係說明自該種系統的模擬之實例濾波器參數的數個圖表。
14‧‧‧磁阻(MR)讀取頭
16‧‧‧前置放大器電路
100‧‧‧系統
102‧‧‧類比電路
104‧‧‧數位處理器電路

Claims (20)

  1. 一種於垂直磁場讀取通道之前饋直流復原方法，包含步驟：(A)藉由對一輸入訊號中一序列的第一符號實行一第一偵測而產生一前饋訊號，其中，(i)該輸入訊號之一直流分量係先前為濾除於該垂直磁場讀取通道，且(ii)該等第一符號係代表讀取自一磁性媒體之資料；(B)藉由總和該輸入訊號與該前饋訊號而在一復原訊號中產生一序列的第二符號，該總和係復原其先前濾除的該直流分量；及(C)藉由對該復原訊號中的該等第二符號實行一第二偵測而在一輸出訊號中產生該資料的一第一最可能序列，其中，該第一偵測係無關於該第二偵測。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，步驟(A)係包含子步驟：藉由對該輸入訊號實行該第一偵測，在一第一中間訊號中產生該資料的一第二最可能序列。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，步驟(A)係更包含子步驟：藉由將該資料的該第二最可能序列加以低通濾波而產生該前饋訊號。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，更包含步驟：藉由對該輸入訊號實行該第一偵測而產生一第二中間訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，更包含步驟：藉由將該第二中間訊號加以低通濾波產生一反饋訊號，其中該反饋訊號係驅動於該垂直磁場讀取通道之一直流復原反饋作 業。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，步驟(C)係包含子步驟：在該總和之前，將該輸入訊號延遲一時間長度，該時間長度係將該輸入訊號中的該等第一符號與該前饋訊號中的對應資訊同步化。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中，步驟(C)係更包含子步驟：藉由等化該復原訊號產生一中間訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，步驟(C)係更包含子步驟：藉由在該中間訊號上實行該第二偵測產生該輸出訊號。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，(i)該第一偵測係包含一第一維特比(Viterbi)偵測，(ii)該第二偵測係包含一第二維特比偵測，且(iii)該第二維特比偵測係相較於該第一維特比偵測而達成一較佳的訊號雜訊比。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，更包含步驟：藉由讀取其垂直記錄於該磁性媒體之該資料，產生一讀取訊號；高通濾波該讀取訊號，藉以移除該直流分量；及藉由在該高通濾波之後數位化該讀取訊號產生該輸入訊號。
  11. 一種電路，包含：一初步偵測模組，構成以藉由對一輸入訊號中一序列的第一符號實行一第一偵測而產生一前饋訊號，其中，(i)該輸入訊號之一直流分量係先前濾除於一垂直磁場讀取通 道，且(ii)該等第一符號係代表讀取自一磁性媒體之資料；及一主要偵測模組，構成以(i)藉由總和該輸入訊號與該前饋訊號而在一復原訊號中產生一序列的第二符號，該總和係復原其先前濾除的該直流分量，且(ii)藉由對該復原訊號中的該等第二符號實行一第二偵測而在一輸出訊號中產生該資料的一第一最可能序列，其中，該第一偵測係無關於該第二偵測。
  12. 如申請專利範圍第11項之電路，其中，該初步偵測模組係包含一偵測器，其構成以藉由對該輸入訊號實行該第一偵測而在一第一中間訊號中產生該資料的一第二最可能序列。
  13. 如申請專利範圍第12項之電路，其中，該初步偵測模組係更包含一第一濾波器模組，其構成以藉由低通濾波該資料的該第二最可能序列而產生該前饋訊號。
  14. 如申請專利範圍第12項之電路，其中，該偵測器係更構成以藉由對該輸入訊號實行該第一偵測而產生一第二中間訊號。
  15. 如申請專利範圍第14項之電路，其中，該初步偵測模組係更包含一第二濾波器模組，其構成以藉由低通濾波該第二中間訊號產生一反饋訊號，該反饋訊號係驅動於該垂直磁場讀取通道之一直流復原反饋作業。
  16. 如申請專利範圍第11項之電路，其中，該主要偵測模組係包含一延遲模組，其構成以在該總和之前而延遲該 輸入訊號一時間長度，該時間長度係將該輸入訊號中的該等第一符號與該前饋訊號中的對應資訊同步化。
  17. 如申請專利範圍第16項之電路，其中，該主要偵測模組係更包含一總和模組，其構成以藉由總和該前饋訊號與自該延遲模組之該輸入訊號而產生該復原訊號。
  18. 如申請專利範圍第17項之電路，其中，該主要偵測模組係更包含一等化模組，其構成以等化該復原訊號。
  19. 如申請專利範圍第18項之電路，其中，該主要偵測模組係更包含一偵測器，其構成以藉由對該復原訊號實行該第二偵測產生該輸出訊號。
  20. 一種電路，包含：用於藉由對一輸入訊號中一序列的第一符號實行一第一偵測而產生一前饋訊號之構件，其中，(i)該輸入訊號之一直流分量係先前於一垂直磁場讀取通道被濾除，且(ii)該等第一符號係代表讀取自一磁性媒體之資料；用於藉由總和該輸入訊號與該前饋訊號而在一復原訊號中產生一序列的第二符號之構件，該總和係復原其先前濾除的該直流分量；及用於藉由對該復原訊號中的該等第二符號實行一第二偵測而在一輸出訊號中產生該資料的一第一最可能序列之構件，其中，該第一偵測係無關於該第二偵測。
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