TWI455120B - 在硬碟機中用於選擇性資料保留解碼之方法及裝置 - Google Patents

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Description

在硬碟機中用於選擇性資料保留解碼之方法及裝置
本發明係關於用於一硬碟機中之重試操作之技術，更特定言之，本發明係關於用於該等硬碟機中之實體重讀操作之技術。
在儲存系統中，由於磁軌(track)及扇區(sector)間隔越來越近及由於心軸馬達引起之自旋速率增加，讀取儲存媒體時發生錯誤之可能性明顯增加。儲存系統使用多種不同技術以消除或減少當自一儲存媒體讀取資料時可能發生之錯誤。儲存系統中之多數錯誤偵測及校正技術係使用冗餘資訊及特殊硬體。例如，諸如低密度奇偶校驗(LDPC)碼之錯誤校正碼通常係用於偵測及校正該等錯誤。LDPC碼係基於一奇偶校驗矩陣H之分組碼。例如可參照IEEE資訊理論彙刊，vol. IT-8,21-28(1962年1月)之R.G. Gallagher的「低密度奇偶校驗碼」。
當在一讀取操作期間遇見一錯誤時，典型地實施一重試操作，一信號藉此可自一緩衝器或儲存媒體本身(或二者)重讀。當一重讀操作自該儲存媒體執行時，操作條件可藉由例如重放置轉換器而改變，以獲得一不同信號。重讀操作典型地持續至錯誤資料自該儲存媒體正確讀取，或持續至已執行一預定義數量之重試操作。
一個現存之重試技術中，一「即時(on-the-fly)」軟通道偵測器執行初始讀取操作。若該「即時」偵測器遇見一錯誤，則一第二軟通道偵測器可處理緩衝之樣本以執行一電子重試，該電子重試與該「即時」偵測器相比典型地使用附加反覆。若該電子重試失敗，將啟動一實體重讀操作，藉此將該轉換器重放置於目標區域之上以獲得一新信號。
在一硬碟機中需要改良之實體重讀操作。在一硬碟機中進一步需要用於選擇性資料保留解碼之改良方法及裝置。
一般而言，多種方法及裝置係提供用於在一硬碟機中改良之實體重讀操作。根據本發明之一個態樣，所揭示之方法及裝置選擇性保留一硬碟機中之資料。一信號係在一反覆讀取通道中藉由以下而讀取：對一讀取信號中複數個區段之每一者指派一可靠性度量；對複數個讀取操作重複該指派步驟；及基於指派之可靠性度量選擇性保留該等區段。例如，讀取信號可藉由放置一轉換器於一儲存媒體上而獲得。
例如，該可靠性度量可基於與一給定區段相關聯之軟位元決策、與一給定區段相關聯之對數似然比或一給定區段之一雜訊估計。例如，該雜訊估計可藉由自該等區段中減去一參考信號而獲得。
本發明的更深一層之瞭解，及本發明之進一步特點及優點，可參考以下之詳盡描述及圖式而獲得。
本發明提供用於硬碟機中實體重讀操作之改良技術。根據本發明之一個態樣，在一實體重讀操作期間，該硬碟機可自多重讀取操作之間選擇性地保留最可靠之信號區段。一例示性實施例中，指派至每一區段的一可靠性度量識別最可靠之信號區段。
圖1係一例示性習知之以LDPC碼為基礎之反覆硬碟機100的一概要方塊圖。如圖1中所示，一類比前端110產生均衡樣本Y。例如，該等均衡樣本Y可於一有限脈衝響應(FIR)濾波之後獲得。對於習知反覆解碼技術之詳細討論，可參看例如IEEE磁學彙刊，2001年3月，第37卷，第2期E. Yeo等人之「用於磁記錄通道中之反覆解碼器之VLSI架構」，該案以引用之方式併入本文中。
通常被稱為一「即時」偵測器的一第一軟通道偵測器120處理稱為YNew 之均衡樣本，並以軟位元決策形式，諸如對數似然比(LLR)產生一系列可靠資訊用於每一Y樣本。該等LLR值被寫入一記憶體140並藉由一LDPC解碼器160以一吾人熟知之反覆方式處理，以產生儲存於一記憶體180中之硬決策。一般而言，一硬位元決策係基於該LLR值之正負號獲得。類似地，該LLR值之量值提供該決策之可靠性的一指示。
如先前所指示，若該「即時」偵測失敗，一第二軟通道偵測器130將處理該自一記憶體125獲得之緩衝Y樣本以執行一電子重試操作。與該第一軟通道偵測器120在即時偵測期間所使用的相比，該電子重試操作典型地在該第二軟通道偵測器130與LDPC解碼器160之間包括更多之反覆。如圖1中所示，該LDPC解碼器160將解碼資訊儲存至一在該電子重試操作期間被該第二軟通道偵測器130使用之外部記憶體150。
若該電子重試操作失敗，該硬碟機100將執行一實體重讀操作。在一實體重讀操作期間，磁頭或轉換器(未顯示)被重放置於目標區域之上以再次自儲存媒體讀取信號。當習知實體重讀技術自儲存媒體讀取一全新之信號時，本發明基於一可靠性度量而選擇性地保留信號之部分。
在實體重讀期間之選擇性資料保留
根據本發明之一態樣，在一實體重讀操作期間，硬碟機可自多重讀取操作之間選擇性保留最可靠之信號區段。一例示性實施例中，一可靠性度量被用於識別最可靠之信號區段。一可靠性度量可被指派至多重讀取操作之每一信號區段，且更可靠之信號區段係藉由比較每一區段之可靠性度量值而選擇。以此方式，本發明基於指派至每一區段之一信號品質或可靠性值而選擇性保留信號區段。例如，一信號區段可包括Y信號之N個樣本，諸如N等於32或16個樣本。根據一個例示性硬碟格式，每一扇區之樣本數量約5,000左右。
圖2係一例示性之併入本發明之特徵且以LDPC為基礎之反覆硬碟機200的一概要方塊圖。類比前端210、軟通道偵測器220、230、記憶體240、250及LDPC解碼器260以與上文圖1中討論之對應元件類似之方式操作。如圖2所示，該反覆硬碟機200同樣包括藉由一選擇電路280產生之一選擇信號控制之一多工器270。該選擇信號係基於指派至區段之可靠性度量而決定該多工器270是否選擇一新信號Ynew 或自Y記憶體225讀取的一保留信號Yold 。
一般而言，該選擇信號係基於指派至每一區段之可靠性度量而選擇該新信號區段Ynew 或保留信號區段Yold 以儲存於Y記憶體225中以用於後續使用。一例示性實施例中，於每一重讀操作之後且對於該重讀信號中之每一區段，該新信號Ynew 或保留信號Yold 被儲存於Y記憶體225中，對應之可靠性度量係經指派至選定區段。此種方式下，本發明基於該指派之可靠性度量而選擇性地保留該等信號區段。
雖然本發明係使用LDPC解碼技術繪示，但本發明可應用於一以一反覆方式處理軟(可靠性)資訊之硬碟機中的渦輪碼及其它反覆碼，如一般技術者所瞭解。
如圖2所示，該LDPC解碼器260同樣產生一參考信號。一般而言，該參考信號係一基於信號樣本中之雜訊之可靠性指示元。一例示性實施例中，該參考信號係藉由LDPC解碼器260產生之硬決策與部分響應目標之卷積。
例示性可靠性度量
如以上所指示，指派至每一區段之可靠性值提供相應區段之一可靠性指示。如先前所指示，軟通道偵測器220、230係基於選擇信號處理均衡樣本YNew 或YOld 並為每一Y樣本產生以軟位元決策形式諸如LLR的一系列可靠性資訊。一個例示性實施例中，指派至每一區段之可靠性值可基於與該區段中每一樣本相關聯之軟位元決策或LLR。例如，對於每一區段Si 之可靠性值Rsi 可表示為如下：
RSi =Σabs(軟位元決策)或Σabs(LLR)，
其中該和係一給定區段中之樣本之和。一般而言，當基於軟位元決策或LLR時，可靠性值RSi 越大，區段越可靠。
在一另一變動中，對於每一區段Si 之可靠性值RSi 可基於藉由LDPC解碼器260產生之參考信號，如下：
RSi =Σabs(Y-參考信號)，
其中該和同樣係一給定區段中之樣本之和，且該可靠性值RSi 越大，該區段越不可靠(因為更多雜訊指示一更不可靠之信號)。
如先前所指示，每一重讀操作之後及對於該重讀信號中之每一區段，新信號Ynew 或保留信號Yold 被儲存於Y記憶體225中，相應之可靠性度量經指派至選定區段。此種方式下，本發明基於該指派之可靠性度量而選擇性地保留信號區段。儲存於Y記憶體225中之最終信號集可包括不同重試嘗試中讀取之區段。每一讀取操作之後，反覆硬碟機200基於該Y記憶體225中儲存之最終信號區段集而偵測並解碼信號。
結論
雖然本發明之例示性實施例已就數位邏輯塊描述，然如熟習此項技能者將瞭解的，在數位領域中可將多種功能以一軟體程式、以藉由電路元件或狀態機之硬體，或以硬體及軟體二者之組合實施為處理步驟。該軟體可被使用於例如一數位信號處理器、微控制器或通用電腦中。該硬體及軟體可嵌入一積體電路中實施之電路中。
因此，本發明之功能可由多種方法及實踐該等方法之裝置的形式而體現。本發明之一或多個態樣可由例如無論儲存於一儲存媒體、載入一機器及/或藉由該機器執行或透過某傳輸媒體傳輸的程式碼之形式而實現，其中當該程式碼載入一諸如電腦之機器並藉由該機器執行時，該機器變成一用於實踐本發明之裝置。當在一通用處理器上實施時，該等程式碼區段結合該處理器提供以類似於特定邏輯電路操作一器件。本發明同樣可在一積體電路、一數位信號處理器、一微處理器及一微控制器之一或多個中實施。
複數個相同晶粒典型地以一重複圖案形成於一晶圓表面上。每一晶粒包括一於此描述之器件，且可包括其它結構或電路。單個晶粒係自該晶圓切割或分割，隨後封裝為一積體電路。熟悉此項技術者應瞭解如何分割晶圓及封裝晶粒以製作積體電路。如此製造之積體電路應被視為本發明之一部分。
應瞭解此處顯示及描述之實施例及變動僅為本發明之原理的例示，在不脫離本發明之範疇及精神下，熟習此項技術者可實施多種修飾。
100、200．．．以LDPC碼為基礎之反覆硬碟機
110、210．．．類比前端
120．．．第一軟通道偵測器
125、225．．．Y記憶體
130．．．第二軟通道偵測器
140．．．記憶體
150、250．．．外部記憶體
160、260．．．LDPC解碼器
180．．．硬決策之記憶體
220、230．．．軟通道偵測器
240．．．記憶體FIFO
270．．．多工器
280．．．選擇電路
圖1係一例示性習知之以LDPC碼為基礎之反覆硬碟機之概要方塊圖；及
圖2係一例示性之併入本發明之特點的以LDPC為基礎之反覆硬碟機200之概要方塊圖。
200．．．以LDPC碼為基礎之反覆硬碟機
210．．．類比前端
220、230．．．軟通道偵測器
225．．．Y記憶體
240．．．記憶體FIFO
250．．．外部記憶體
260．．．LDPC解碼器
270．．．多工器
280．．．選擇電路

Claims (10)

  1. 一種用於讀取一反覆讀取通道中之一信號之方法，該方法包括：獲得一初始讀取信號，該讀取信號具有複數個區段；指派一可靠性度量至該複數個區段之每一者；一旦偵測到一錯誤則重複該獲得及指派步驟；及基於該指派之可靠性度量而自二或多個該初始讀取信號及一或多個重複實體讀取操作中選擇性地保留區段。
  2. 根據請求項1之方法，其中該可靠性度量係被指派至每一區段以用於產生對應於每一初始讀取區段之一組區段之複數個讀取操作，且藉由比較在一對應組區段中之每一區段之可靠性度量值而選擇在每一組區段中更可靠之信號區段。
  3. 根據請求項1之方法，其中該可靠性度量係基於與一給定區段相關聯之一或多個軟位元決策、基於與一給定區段相關聯之各對數似然比、及基於一給定區段之一雜訊估計。
  4. 一種反覆讀取通道，其包括：一選擇電路，用於選擇一讀取信號中之一或多個區段，該一或多個區段之每一者具有一指派之可靠性度量，其中該讀取信號係經獲得而用於一初始讀取操作及一或多個重複實體讀取操作；及一多工器，其耦合至一記憶體以用於基於該指派之可靠性度量而自二或多個該初始讀取操作及該一或多個重 複實體讀取操作中選擇性地保留一或多個區段。
  5. 根據請求項4之反覆讀取通道，其中該可靠性度量係被指派至每一區段，用於產生對應於每一初始讀取區段之一組區段之複數個讀取操作，且藉由比較在一對應組區段中之每一區段之可靠性度量值而選擇在每一組區段中更可靠之信號區段。
  6. 根據請求項4之反覆讀取通道，其中該可靠性度量係基於與一給定區段相關聯之一或多個軟位元決策、基於與一給定區段相關聯之各對數似然比、及基於一給定區段之一雜訊估計。
  7. 一種用於讀取一反覆讀取通道中之一信號之方法，其包括：指派一可靠性度量至一讀取信號中之複數個區段的每一者；對於複數個讀取操作重複該指派步驟；及基於該指派之可靠性度量而自一初始讀取操作中之二或多個及自一或多個重複實體讀取操作中選擇性地保留該等區段。
  8. 根據請求項7之方法，其中該讀取信號係藉由將一轉換器放置於一儲存媒體上且經由該一或多個重複實體讀取操作而獲得。
  9. 根據請求項7之方法，其中該可靠性度量係基於與一給定區段相關聯之一或多個軟位元決策、基於與一給定區段相關聯之各對數似然比、及基於一給定區段之一雜訊 估計。
  10. 根據請求項9之方法，其中該雜訊估計係藉由自該等區段中減去一參考信號而獲得。
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