專利名稱：用于基于rll存儲系統的串話消除方案的制作方法
技術領域：
本發明涉及串話消除方法、用于實施串話消除方法的計算機程序、包括串話消除裝置的信號處理器以及用于讀取沿著存儲媒體上的軌道存儲的信號的設備，所述設備包括串話消除裝置。
本發明涉及存儲系統，其中沿著存儲媒體上的軌道存儲數據。在現代存儲系統中，軌道間距選擇為相對小，以允許高存儲密度。結果，當讀取目標軌道時，寫在旁軌上的數據可能出現在恢復信號中。這種軌道間干擾被稱作串話。
本發明有利地用于這樣的存儲系統，以便通過除去串話來改進恢復信號。例如，本發明應用于光存儲系統(DVD，Blu-ray盤，小波形因數光盤......)、磁存儲系統(特別是硬盤)、磁-光存儲系統。
由于光存儲系統，當系統中存在徑向傾斜時，因為光點隨之更加在旁軌上擴展，所以串話甚至更加嚴重。
背景技術：
在美國專利6,134,211中描述了一種串話除去設備。此設備具有三個讀取元件，同時讀取主軌道和兩個相鄰軌道。對利用三個讀取元件讀取的三個信號進行采樣，以提供三個采樣序列。串話除去電路對三個采樣序列應用自適應信號處理(例如LMS自適應算法)，以產生來自相鄰軌道的與無串話成分的主軌道相關的串話除去的采樣序列。
自適應處理包括自適應濾波，更新濾波系數，以便收斂到使得出現在串話除去的采樣序列中的錯誤值為零。
通過使用基準采樣提取電路來實現此收斂。當三個連續采樣的值從正變換到負或從負變換到正時，基準采樣提取電路提取三個連續采樣值的中心采樣值。將提取的采樣值提供給減法器，該減法器計算提取的采樣值和基準值之間的差。此差被用作誤差(e)，該誤差必須被收斂到零，以更新濾波系數。
在此方案中，假定中心采樣值是在理想的過零點時間上的采樣值。如果采樣是位同步采樣，才能作出此假定。
在US 6,134,211中，通過在利用時間恢復電路驅動的時鐘上運行模-數轉換器和串話消除電路來實現這一點。固此，此串話消除方案僅在時間恢復電路已經獲得頻率和相位鎖定時是可操作的。
在US 6,134,211中，當采樣序列保持在異步狀態中時(也就是說，當沒有鎖定時間恢復電路時)，根據固定的預定系數對這些序列進行濾波。這有助于避免濾波系數的發散，但是導致上傾斜(ramp-up)問題如果時間恢復電路由于強的串話而不能收斂，則串話消除方案將仍然是低效的并且系統將被堵塞。
現有技術系統的另一個問題是它幾乎不與異步接收機體系結構相兼容。
在這樣的異步體系結構中，模-數轉換器和濾波器在固定時鐘上運行。在串話消除電路的輸出端上利用由時間恢復電路控制的采樣率轉換器來完成從固定時鐘域到位同步域的躍遷。對于每個相鄰軌道需要鎖定到時間恢復電路的附加的采樣率控制器來產生導出上述誤差(e)所需的位同步采樣。
而且，如果固定時鐘(濾波器運行的時鐘)和利用時間恢復電路驅動的時鐘(更新濾波系數的時鐘)基本上彼此不同，也將要求逆采樣率轉換器將濾波系數從由時間恢復電路驅動的時鐘域插入(interpolate)到固定時鐘域。
這將導致體系結構增加的復雜性。
發明內容
本發明的目標之一是建議一種用于解決以上問題的串話消除的解決方案。
這利用權利要求1中所述的串話消除方法、權利要求2中所述的程序、權利要求3-5中所述的包括串話消除裝置的信號處理器以及權利要求6-8中所述的用于讀取沿著存儲媒體上的軌道存儲的信號的設備來實現。
根據本發明的串話消除裝置用于接收與目標軌道相關的主信號和與旁軌有關的衛星信號，所述主信號顯示躍遷和兩個躍遷之間的不同長度的游程。它們包括濾波裝置，用于利用自適應濾波器對衛星信號進行濾波，從而生成濾波版本的衛星信號，更新裝置，用于通過最小化主信號的兩個躍遷之間的實際的和期望的游程長度之間的失配來更新自適應濾波器的系數，處理裝置，用于通過減去所述濾波版本的衛星信號從所述主信號中生成改進的主信號。
根據本發明，當更新濾波系數時將被最小化的誤差是主信號的兩個躍遷之間實際的和期望的游程長度之間的失配。與現有技術最小化方案相反，本發明的最小化方案不使用理想的轉移時間的概念。因此，它不要求使用位同步采樣。所建議的最小化方案要求頻率鎖定而不是相位鎖定。
所建議的最小化方案的第一優勢是它解決上述的上傾斜問題。
所建議的最小化方案的第二優勢是它能夠以異步體系結構來實現而沒有任何附加的硬件復雜性。
有利地，當用于具有利用時間恢復電路驅動的位時鐘的異步接收機中時，本發明的串話消除裝置操作在相對于這個位時鐘是異步的固定時鐘上。
在這種情況下，如果位時鐘頻率不同于固定時鐘頻率，提供額外的時間恢復裝置，以導出位時鐘頻率和固定時鐘頻率之間的比率，所述比率由所述更新裝置用于更新所述系數。
將參考下列附圖進一步說明本發明的這些及其他方面圖1和2是根據本發明的用于讀取存儲媒體的設備的例子的功能方框圖；圖3和4是用于3點(3-spot)串話消除方案中的軌道和光點的第一和第二配置的示意圖；圖5是根據本發明的串話消除裝置的功能方框圖；圖6是顯示兩個躍遷和兩個躍遷之間的游程的接收信號的示意圖。
具體實施例方式
本發明應用于具有軌道的存儲媒體，其中每個軌道形成360°旋轉的螺旋線。沿著軌道記錄編碼數據。用于光記錄系統中的編碼方案是游程長度受限編碼方案(RLL)。當利用RLL編碼方案對沿著軌道記錄的數據編碼時，軌道呈現出對應于相同值的游程的標記，并且標記的邊緣對應于兩個游程之間的躍遷。標記的尺寸對應于游程的長度。它是基準單位尺寸標記的整數倍。
圖1和2顯示用于讀取這樣的盤的設備的第一和第二例子的方框圖。顯示在圖1的設備具有標號6-1。圖2的設備具有標號6-2。根據圖1和2，設備6-1和6-2包括光單元8，該光單元具有三個讀取元件用于讀取與主軌道相關的主信號的主讀取元件12，和兩個用于讀取與鄰近于主軌道的兩個軌道相關的兩個衛星信號的衛星讀取元件11和13。在后續的說明中，這些衛星信號之中的一個被稱作上(upper)衛星信號，而另一個衛星信號被稱作下(lower)衛星信號。三個讀取元件發送三個光點21，22和23。
圖3和4顯示三個光點21，22和23相對于將被讀取的三個軌道31，32和33的位置。主光點22是以主軌道32為中心。衛星光點21和23的中心可在圖3中表示的衛星軌道31和33上，或者在圖4中表示的主軌道32與相鄰軌道31和33之間。由圖3和4中的衛星光點21和23讀取的衛星信號據說“與相鄰軌道相關”，因為光點21和23與相鄰軌道的至少一部分重疊。
圖4的實施例對于可重寫光盤系統是有利的，因為它允許重用3點推-拉徑向跟蹤裝置，所述裝置當前在所有這樣的系統中是可用的(利用讀取元件11，12和13讀取的信號與主光點21，22和23能用于跟蹤和用于串話消除)。
返回到圖1和2，由三個讀取元件11，12和13讀取的三個信號輸入到包括串話消除裝置42和解碼裝置44的信號處理器40。由解碼裝置44產生的信號輸入到生成輸出信號(例如音頻或視頻信號)的再現電路46。
圖5是串話消除裝置42的功能表示圖。串話消除裝置42包括三個模-數轉換器51，52和53，用于采樣主信號、上衛星信號和下衛星信號。三個模-數轉換器51，52和53在固定時鐘55上操作，并生成主采樣序列62、下衛星采樣序列61和上衛星采樣序列63。下和上衛星采樣序列61和63分別由下自適應濾波器71和上自適應濾波器73進行處理，這生成下衛星采樣序列的濾波版本81和上衛星采樣序列的濾波版本83。主采樣序列62由可選均衡器90進行處理，這生成主采樣的均衡序列92。隨后，減法器93從主采樣的均衡序列92中減去下衛星采樣序列的濾波版本81和上衛星采樣序列的濾波版本83，從而生成主采樣的改進序列102。
可替換地，如果省略均衡器90，通過從主采樣序列62中減去下衛星采樣序列的濾波版本81和上衛星采樣序列的濾波版本83，生成主采樣的改進序列102。
將主采樣102的改進序列輸入到由時問恢復電路130驅動的采樣率轉換器120(例如鎖相環路電路)．采樣率轉換器120的輸出是解碼裝置44的輸入。
主采樣102的改進序列以及下與上衛星采樣61和63的序列由下與上系數更新裝置111和113進行處理。下與上系數更新裝置111和113分別更新由下濾波器71和由上濾波器73使用的系數。
串話消除裝置42的行為可以利用下列數學表達式來形式化C~m=Cm-Σkfk+Sm-k+-Σkfk-Sm-k-]]>(等式1)其中Sm+是上衛星信號的采樣m；Sm-是下衛星信號的采樣m；Cm是主信號的采樣m；fk+是上濾波器的系數，而fk-是下濾波器的系數， 是在減法器93的輸出上獲得的改進的主采樣m。
有利地，用于更新濾波系數的算法是LMS算法(最小均方)。根據本發明，算法的驅動項Zm(即，將被最小化的項)是主信號的兩個躍遷之間的實際的和期望的游程長度之間的失配。
這意味著(fk±)m+1=(1-μ)(fk±)m-μ∂∂fk±(Zm)2]]>(等式2)將參考圖6在下面說明本發明的串話最小化方案。如從本說明書中可以顯而易見的，為了所建議的方案正確地操作，PLL驅動的位時鐘與運行模-數轉換器51，52和53的固定時鐘之間的比率α必須是可利用的。在圖5中，兩個箭頭141和143指示將頻率比α提供給第一和第二系數更新裝置111和113。箭頭141和143表示為虛線，因為如果頻率比α等于1，則可能省略它們。
有利地由串話消除裝置42外部的時間恢復電路提供比率α，并且比率α特別地為快速近似恢復位頻率而設計。這樣的外部時間恢復電路已經出現在大多數的讀取設備中。
例如，在一些系統中(主要在可寫/可重寫系統中)，擺動(wobble)時鐘可以方便地被用來估算比率α。圖1給出將有利地用于這樣的系統中的實施的例子在圖1中，外部時間恢復電路具有標號50-1，并且連接在主讀取元件12和串話消除裝置42之間的路徑中。在其它系統(主要在ROM系統中)，平均游程長度測量可以用于同一目的。圖2給出將有利地用于這樣的系統中的實現的例子在圖2中，外部時間恢復電路具有標號50-2，并且連接在串話消除裝置42和解碼裝置44之間的路徑中。
圖5是接收的主信號的示意圖。表示了兩個連續的躍遷Xm和Xm+1。
是在躍遷Xm的左側的改進的主采樣； 是在躍遷Xm的右側的改進的主采樣； 是在躍遷Xm+1的左側的改進的主采樣； 是在躍遷Xm+1的右側的改進的主采樣； 是在采樣 之前的改進的主采樣； 是在采樣 之后的改進的主采樣； 是在采樣 之前的改進的主采樣； 是在采樣 之后的改進的主采樣；m是躍遷Xm的理想時間和躍遷Xm的實際時間之間的時間間隔(在圖5，m＜0)；m+1是躍遷Xm+1的理想時間和躍遷Xm+1的實際時間之間的時間間隔(在圖5中，m+1＜0)；dm+1，m是兩個躍遷Xm和Xm+1之間實際的游程長度。
在下文中，為了簡化目的而不失一般性，假設兩個采樣之間的時間間隔等于1，躍遷矩(moment)m＝1對應于上升躍遷，和時間間隔m從間隔[-12,+12]]]>中取值。
現在將說明本發明的更新方案的第一實施。當固定的系統時鐘是(幾乎)等于PLL驅動位時鐘時(即當比率α接近1時)，這個第一實施例是可應用的，但是兩個時鐘之間沒有相位鎖定時。
選擇將被最小化的LMS驅動參數Zm等于實際的游程長度dm+1，m和期望的游程長度之間的差dm+1，m(exp)。當沒有碼元間干擾和沒有時鐘頻率變化時，考慮時鐘間隔的整數應該理想地擬合在RLL編碼信號中的躍遷之間，dm+1，m(exp)可以近似為dm+1,m(exp)=round(dm+1,m),]]>其中round(x)被定義為最接近于實數x的整數。
因而Zm＝ζ(dm+1，m)其中ζ(x)＝x-round(x) (等式3)并且dm+1，m＝[(m+1，L)-(m，L)]+m+1-m其中[(m+1，L)-(m，L)]表示采樣 和 之間的采樣間隔的整數。
在下文中，假定串話不是非常大，以便對于濾波系數小的變化|ζ(dm+1,m)|<12]]>根據此假設，Zm可以近似為以下Zm＝ζ(dm+1，m)≈m+1-m+E，其中E是獨立于濾波系數的整數。
(等式4)時間間隔m可以近似計算為改進的主采樣的函數gm 線性逼近的一般形式是
可以使用簡單的2項線性逼近法，這給出 其中ηk，L＝ηk，R＝η＞0以及 根據這個簡單的2項線性逼近法和上面的等式3Zm≈ζ(ηRm·(-1)m+1+[(m+1，L)-(m，L)])＝ζ(ηRm)·(-1)m+1其中Rm=C~(m,L)+C~(m,R)+C~(m+1,L)+C~(m+1,R)]]>可以如下計算等式2中的項∂∂fk±(Zm)2:]]> ⇒∂∂fk±(Zm)2≈2·η·ζ(ηRm)·[S(m,L)-k±+S(m,R)-k±+S(m,1,L)-k±+S(m+1,R)-k±]]]>最后，用于更新濾波系數的表達式是(fk±)m+1=(1-μ)(fk±)m-2·μ·η·ζ(ηRm)·(S(m,L)-k±+S(m,R)-k±+S(m+1,L)-k±+S(m+1,R)-k±)]]>(公式5)現在將說明本發明的更新方案的第二實現，當固定系統時鐘(濾波器運行的時鐘)不等于PLL驅動位時鐘時(當比率α≠1時)，可以使用這第二實現。
在此第二實現中，也選擇將被最小化的LMS驅動參數Zm等于實際的游程長度dm+1，m和期望的游程長度dm+1，m(exp)之間的差值，但是必須修改用來計算dm+1，m、m和m+1的數學公式，以考慮頻率比α。
即，為了測量比特間隔中的游程長度，兩個躍遷之間的采樣數目必須乘以α，這意味著dm+1，m＝α·[(m+1，L)-(m，L)]+m+1-m躍遷相位m也必須乘以α。這意味著m的線性逼近法的一般形式為 線性逼近法的簡單2項表達式為 最后，用于更新濾波系數的表達式為 (等式6)將注意根據等式5和6，本發明的最小化方案不使用理想的轉換時間的概念。
相對于所描述的串話消除方法、信號處理器和讀取設備，可以建議修改或改進而不偏離本發明的范圍。本發明并不局限于所提供的例子。具體地-所描述的第一和第二實現基于簡單的2項線性近似法用于計算時間間隔m和m+1，這不是限制性的。可以使用其它的近似法。例如，可以使用多于2項的線性逼近法。可以以類似于2項線性逼近法的方式來導出用于這些其它逼近法的LMS更新方案。
-用于上述實現中的最小化算法是LMS算法。這不是限制性的。其它的最小化算法也可用來最小化Zm。通過使用與上述的用于LMS算法相同的原則可以容易地導出相應的系數更新等式。
-在參考圖5所述的串話消除裝置中，均衡主信號。在備選方案實施例中，可以由自適應濾波器以類似于下與上衛星信號的方式來處理主信號。
可以在硬件或者軟件中實現上述的功能。圖1、2和5是根據本發明的設備和信號處理器的功能示意圖。其硬件實現可能不同于這個功能方框表示。
單詞“包括”并不排除所列出之外的元件或步驟的存在。
權利要求
1.一種串話消除方法，使用與目標軌道(32)相關的主信號(62)和與旁軌(31，33)相關的衛星信號(61，63)，所述主信號顯示躍遷(Xm)和兩個躍遷(Xm，Xm+1)之間不同長度(dm+1，m)的游程，所述消除方法包括以下步驟利用自適應濾波器(71，73)對所述衛星信號進行濾波，從而生成濾波版本(81，83)的所述衛星信號，通過最小化主信號的兩個躍遷之間的實際的和期望的游程長度之間的失配，更新所述自適應濾波器的系數，和處理所述主信號，從而生成改進的主信號(102)，所述處理包括減去所述濾波版本的所述衛星信號。
2.一種程序，包括指令，用于在處理器執行所述程序時實施根據權利要求1的串話消除方法。
3.一種信號處理器(40)，包括串話消除裝置(42)，用于接收與目標軌道(32)相關的主信號(62)和與旁軌(31，33)相關的衛星信號(61，63)，所述主信號顯示躍遷(Xm)和兩個躍遷(Xm，Xm+1)之間不同長度(dm+1，m)的游程，所述串話消除裝置包括濾波裝置(71，73)，用于利用自適應濾波器對所述衛星信號進行濾波，從而生成濾波版本(81，83)的所述衛星信號，更新裝置(111，113)，用于通過最小化主信號的兩個躍遷之間實際的(dm+1，m)和期望的游程長度(dm+1，m(exp))之間的失配來更新所述自適應濾波器的系數，和處理裝置(93)，用于通過減去所述濾波版本的衛星信號從所述主信號中生成改進的主信號(102)。
4.如權利要求3所述的信號處理器，包括固定時鐘(55)、時間恢復裝置(130)以及利用所述時間恢復裝置驅動的位時鐘(120)，所述固定時鐘相對于所述位時鐘是異步的，其中在所述固定時鐘上操作所述串話消除裝置。
5.如權利要求4所述的信號處理器，其中所述位時鐘具有位時鐘頻率，而所述固定時鐘具有基本上不同于所述位時鐘頻率的固定時鐘頻率，使得所述位時鐘頻率和所述固定時鐘頻率之間的比率實質上不同于1，所述信號處理器進一步包括時間恢復裝置(50-1，50-2)，用于估算所述比率，并將所述比率提供給所述更新裝置，所述更新裝置被設計為考慮所述比率來更新所述系數。
6.一種用于讀取沿著存儲媒體(1)上的軌道存儲的信號的設備(6-1，6-2)，包括如權利要求3所述的信號處理器。
7.一種用于讀取沿著存儲媒體上的軌道存儲的信號的設備，包括如權利要求4所述的信號處理器。
8.一種用于讀取沿著存儲媒體上的軌道存儲的信號的設備，包括如權利要求5所述的信號處理器。
全文摘要
本發明涉及游程長度受限碼存儲系統。在現代存儲系統中，選擇軌道間隔為相對小，以允許高存儲密度。因此，當讀取目標軌道時，寫在旁軌上的數據可能出現在恢復信號中。這種軌道間干擾被稱為串話。本發明建議一種基于最小化(dm+1，m)信號的兩個躍遷(xm，xm+1)之間的實際的(dm+1，m)和期望的(exp)游程長度之間的失配的串話消除方案。所建議的方案顯著地改善接收機的上傾斜特性，并允許更為有效的硬件實施。
文檔編號G11B7/005GK1771557SQ200480009352
公開日2006年5月10日 申請日期2004年3月23日 優先權日2003年4月7日
發明者A·帕迪, B·殷 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司