DE10050746A1 - Systeme und Verfahren zum Lesen von kodierten Informationen, die zufälligen Fehlern und Sprungfehlern unterworfen sind - Google Patents
Systeme und Verfahren zum Lesen von kodierten Informationen, die zufälligen Fehlern und Sprungfehlern unterworfen sindInfo
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Abstract
Es werden eine Vorrichtung und Verfahren zum Wiedergewinnen von kodierten Daten aus einem Datensignal beschrieben, das ein oder mehrere Datensymbole darstellt und zufälligen Fehlern und Sprungfehlern unterworfen ist. Ein derartiges System umfaßt einen Sprungfehlerdetektor, einen Zuverlässigkeitsdetektor, eine Irrungs-Flagg-Schaltung und ein Dekoder. Der Sprungfehlerdetektor empfängt das Datensignal und ist so aufgebaut, daß er eine oder mehrere charakteristische Eigenschaften (beispielsweise eine Startstelle und eine Mittelpunktsstelle) des Sprungfehlers (beispielsweise einer thermischen Rauheit) im Datensignal identifiziert. Der Zuverlässigkeitsdetektor ist so aufgebaut, daß er eine Zuverlässigkeitsmaßzahl für jedes Datensymbol berechnet. Die Irrungs-Flagg-Schaltung identifiziert Irrungen auf der Basis von Signalen, die sie vom Sprungfehlerdetektor und Zuverlässigkeitsdetektor empfängt. Der Dekoder ist so aufgebaut, daß er ein Datensymbol als Irrung oder als gültiges Datensymbol in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Irrungs-Flagg-Schaltung behandelt.
Description
Die Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Lesen von kodierten Informationen,
die zufälligen Fehlern und Sprungfehlern unterworfen sind.
Bei digitalen Kommunikationssystemen (beispielsweise einem System zum Lesen von
Informationen von einem Speichermedium, wie z. B. einer optischen Platte) werden ty
pischerweise verschiedene Fehlerkorrektur-Kodierverfahren verwendet, um die Rate zu
erhöhen, mit der Informationen auf das Speichermedium und von diesem übertragen
werden kann, und um die Rate zu vermindern, mit der Fehler auftreten. Viele Fehler-
Korrekturverfahren umschließen die Verwendung eines Fehlerkorrekturkodes (bei
spielsweise eines Reed-Solomon-Codes mit 8-Bit-Datensymbolen) zum Kodieren der
Information und zum Ergänzen der Information mit Redundanz- oder Prüfsymbolen, die
verwendet werden, um inkorrekt gelesene Datensymbole zu korrigieren. Fehler (Daten
symbole mit falschen Werten und unbekannten Positionen) und Irrungen (Da
tensymbole mit unzuverlässigen Werten aber bekannten Positionen) werden von einem
Fehlerkorrekturkode(ECC)-Dekoder identifiziert und korrigiert. Der ECC-Dekoder kann
dann einen Datenblock korrekt dekodieren, wenn die Fehler-Korrekturkapazität des
Kodes größer ist als die Summe der doppelten Anzahl von Fehlern und der Anzahl von
Irrungen. Typischerweise wird ein zusätzlicher Gegenprüfkode verwendet, um zu de
tektieren, ob der ECC-Dekoder nicht in der Lage war, einen Datenblock korrekt zu de
kodieren. Wenn die Gegenprüfung keinen Fehler anzeigt, werden die korrigierten Da
tensymbole zum Host-Computer zurück übertragen. Wenn jedoch der ECC versagt,
muß der Datenblock erneut gelesen werden, wodurch die Zeit erhöht wird, die erfor
derlich ist, um auf die Daten auf dem Speichermedium zuzugreifen. Der ECC-Dekoder
kann doppelt so viele Irrungen wie Fehler korrigieren; somit kann die Versagensrate
des ECC-Dekoders dadurch reduziert werden, daß Datensymbole, die beispielsweise
durch einen Sprungfehler beschädigt sind, gelöscht werden. Idealerweise sollte der
ECC-Dekoder beschädigte Datensymbole löschen, ohne daß zu viele falsche Irrungen
(d. h. Datensymbole, die korrekte Werte besitzen und dennoch gelöscht worden sind)
erzeugt werden.
Das Verfahren zum Lesen von digitaler Information, die auf einem Speichermedium ge
speichert ist, führt in das sich ergebende Datensignal zufällige Rausch- und Sprung
fehler ein (d. h. Fehler, die auf anderen Quellen als den Quellen des zufälligen Rau
schens beruhen, die auf den Datendetektor einwirken). Signale, die in den Lesekanälen
von magnetischen Aufzeichnungssystemen (beispielsweise Magnetplattenlaufwerken)
erzeugt werden, die magnetoresistive (MR-)Köpfe verwenden, unterliegen thermisch
induzierten Übergangs- bzw. Sprungfehlern (transient errors) (beispielsweise thermi
schen Rauhheiten). Eine thermische Rauhheit (TA) kann erzeugt werden, wenn ein
magnetoresistiver Kopf mit einer Verschmutzung oder einer anderen Erhebung auf der
Oberfläche der magnetischen Speicherplatte zusammenstößt. Die Kollision bewirkt,
daß die Temperatur und somit auch der Widerstandswert des magnetoresistiven Ele
mentes anwächst. Die Änderung des Widerstandes erzeugt einen Spannungssprung
am Ausgang des magnetoresistiven Elementes. Die Größe des Sprungs kann groß sein
im Vergleich zur Größe des Datensignals und die Dauer des Sprungs kann lang sein im
Vergleich zur Bitzeit. Infolge hiervon kann eine thermische Rauhheit eine große Anzahl
von Fehlern im Lesekanal bewirken. Tatsächlich kann die Anzahl von Fehlern zu groß
sein, als daß sie der ECC-Dekoder korrigieren könnte. Die Unfähigkeit, in wirksamer
Weise Sprungfehler, wie z. B. thermische Rauhheiten zu handhaben, vermindert die
Gesamtleistung und Zuverlässigkeit des Systems.
Sprungfehlerdetektoren wurden verwendet, um den Anfang und das Ende (oder Mittel
punkt) eines Sprungfehlers zu detektieren und nachfolgende Symbole in einem Daten
signal als Irrungen zu kennzeichnen. Bei einem Bandlaufwerk kann beispielsweise ein
Ausfalls-Detektor verwendet werden, um den Anfang eines Ausfalls zu detektieren,
wenn die Hüllkurve einer Datensignalamplitude unter einen Schwellenwert abfällt, und
das Ende des Ausfalls zu detektieren, wenn sich die Hüllkurve des Datensignals erholt
(siehe z. B. "Comparative Performance Between Drop-Out Detection and Viterbi Re
laiability Metric Erasure Flagging" von William Ryan, Ampax Corp., Intermag '92 Confe
rence Digest, GA-05, April 1992). Bei einem Magnetplattenlaufwerk mit magnetoresi
stiven Köpfen kann ein Detektor für eine thermische Rauhheit den Anfang einer thermi
schen Rauhheit detektieren, wenn die Größe des tiefpaßgefilterten Signals einen
Schwellenwert überschreitet, und kann den Mittelpunkt der thermischen Rauhheit defi
nieren, wenn das tiefpaßgefilterte Signal das erste Mal nach dem identifizierten Anfang
der thermischen Rauhheit den Nullwert durchläuft.
Für ein Abtastdaten-Detektionssystem, das nur zufälligen Fehlern (keinen Sprungfeh
lern) unterliegt, wurde ein anderes Irrungs-Kennzeichnungssystem vorgeschlagen. Bei
diesem System erzeugt ein Detektor immer dann Irrungen, wenn Datenproben zu nahe
an einer Entscheidungsgrenze liegen. Für jedes Datensymbol wird üblicherweise eine
Zuverlässigkeitsmetrik bzw. -maßzahl auf der Basis des minimalen Entscheidungsran
des (d. h. der Abstand zwischen der Datenprobe und der Entscheidungsgrenze ist der
Entscheidungsrand) für eine Entscheidung berechnet, welche die Bits in dem Daten
symbol betrifft. Wenn der Rand Null ist, hat das Datensymbol eine Fehlerwahrschein
lichkeit von ein halb; wenn der Entscheidungsrand wächst, nimmt die Fehlerwahr
scheinlichkeit ab. Bei einem Lösungsvorschlag werden die Daten unter Verwendung ei
nes Soft-Ausgangs-Viterbi-Detektors detektiert und der Entscheidungsrand (bei diesem
Vorschlag eine Viterbi-Differenz-Maßzahl) entspricht zu einer speziellen Zeit der Größe
der Differenz zwischen der Pfadmaßzahl für den besten Pfad und der Pfadmaßzahl für
denjenigen Pfad, der verworfen wurde, wenn er sich zu diesem Zeitpunkt mit dem be
sten Pfad wieder vereinigte (siehe beispielsweise "A Viterbi Algorithm with Soft-Deci
sion Outputs and Its Applications" von J. Hagenauer und P. Hoher, Proceedings of
IEEE GLOBECOME '89 Conference, Dallas, Texas, November 1989, Seiten 1680-
1686).
Die Erfindung betrifft ein Schema zum Wiedergewinnen von kodierten Daten aus einem
Datensignal, das ein oder mehrere Datensymbole darstellt und sowohl zufälligen Feh
lern als auch Sprungfehlern unterworfen ist. Die Erfindung liefert ein System, das einen
Sprungfehlerdetektor, einen Zuverlässigkeitsdetektor, eine Irrungs-Flagg-Vorrichtung
und einen Dekoder umfaßt. Der Sprungfehlerdetektor ist so angeschlossen, daß er das
Datensignal empfängt, und ist so aufgebaut, daß er eine oder mehrere Eigenschaften
(beispielsweise eine Anfangsstelle und eine Mittelpunktstelle) eines Sprungfehlers (bei
spielsweise einer thermischen Rauhheit) im Datensignal identifiziert. Der Zuverlässig
keitsdetektor ist so aufgebaut, daß er ein Zuverlässigkeitsmaß (eine Zuverlässigkeits
maßzahl) für jedes Datensymbol berechnet. Die Irrungs-Flagg-Vorrichtung identifiziert
Irrungen auf der Basis von Signalen, die vom Sprungfehlerdetektor und vom Zuverläs
sigkeitsdetektor empfangen werden. Der Dekoder ist so aufgebaut, daß er auf der Ba
sis des Ausgangssignals der Irrungs-Flagg-Vorrichtung ein Datensymbol als Irrung oder
als gültiges Datensymbol behandelt.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt liefert die Erfindung ein Magnetplatten-Spei
chersystem, das zusätzlich zu den Merkmalen des oben beschriebenen Systems we
nigstens eine magnetische Speicherplatte und wenigstens einen magnetoresistiven
MR-Kopf aufweist, der so konfiguriert ist, daß er ein kodiertes Datensignal von wenig
stens einer Magnetspeicherplatte extrahiert.
Ausführungsformen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen.
Bei einer Ausführungsform werden eine erste Irrungsperiode, die am Start des Daten
blocks beginnt und an einer identifizierten Sprungfehler-Startstelle endet, eine zweite Ir
rungsperiode, die am Ende der ersten Irrungsperiode beginnt und an einer vorbe
stimmten Anzahl von Datensymbolen nach einer identifizierten Mittelpunktstelle endet,
und eine dritte Irrungsperiode definiert, die am Ende der zweiten Irrungsperiode be
ginnt. Die dritte Irrungsperiode kann dann enden, wenn ein zweiter Sprungfehler de
tektiert wird. Jedes Datensymbol innerhalb der ersten Irrungsperiode kann als gültiges
Datensymbol gekennzeichnet werden; jedes Datensymbol innerhalb der zweiten Ir
rungsperiode kann als Irrung gekennzeichnet werden; und jedes Datensymbol inner
halb der dritten Irrungsperiode kann als Irrung oder als gültiges Datensymbol in Ab
hängigkeit von einem Vergleich der berechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl mit dem Mi
nimums-Zufälligkeitsschwellenwert gekennzeichnet werden. Alternativ kann jedes Da
tensymbol innerhalb der ersten Irrungsperiode als Irrung oder als gültiges Datensymbol
in Abhängigkeit von einem Vergleich einer ersten berechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl
mit einem ersten Minimums-Zufälligkeitsschwellenwert gekennzeichnet werden und je
des Datensymbol innerhalb der zweiten Irrungsperiode kann als Irrung oder als gültiges
Datensymbol in Abhängigkeit von einem Vergleich einer zweiten berechneten Zuver
lässigkeitsmaßzahl (die von der ersten Zuverlässigkeitsmaßzahl verschieden ist) mit ei
nem zweiten Minimums-Zufälligkeitsschwellenwert gekennzeichnet werden. In ähnli
cher Weise kann die dritte Irrungsperiode eine dritte Zuverlässigkeitsmaßzahl und ei
nen entsprechenden Schwellenwert verwenden. Die dritte berechnete Zuverlässig
keitsmaßzahl kann von der ersten und der zweiten Zuverlässigkeitsmaßzahl verschie
den sein. Beispielsweise kann die erste Zuverlässigkeitsmaßzahl auf der Basis eines
additiven Gauss'schen Modells des weißen Rauschens berechnet werden und die
zweite oder dritte Zuverlässigkeitsmaßzahl kann auf der Basis des gleichen
Rauschmodells doch mit einem anderen Mittelwert und einer anderen Varianz berech
net werden.
Die Irrungs-Flagg-Schaltung kann ein oder mehrere Datensymbole als Irrungen da
durch kennzeichnen, daß Irrungsinformationen, die sowohl vom Sprungfehlerdetektor
als auch vom Zuverlässigkeitsdetektor erzeugt werden, einer ODER-Verknüpfung un
terzogen werden.
Die berechnete Zuverlässigkeitsmaßzahl kann auf einer Viterbi-Differenz-Maßzahl ba
sieren. Ein Datensymbol kann als Irrung gekennzeichnet werden, wenn die berechnete
Viterbi-Differenz-Maßzahl für irgendeine dem Datensymbol zugeordnete Zeit kleiner ist
als der Minimums-Zufälligkeitsschwellenwert. Alternativ kann die berechnete Zuver
lässigkeitsmaßzahl das Anwachsen in einer Viterbi-Pfad-Maßzahl längs des besten
Pfades über das Datensymbol sein (d. h., die Viterbi-Pfad-Maßzahl für den besten Pfad,
der an einem Zeitpunkt endet, der mit dem Ende des Datensymbols zusammenfällt,
vermindert um die Pfadmaßzahl für den besten Pfad, der an der Zeit endet, die mit dem
Start des Datensymbols zusammenfällt). Ein Datensymbol kann als Irrung gekenn
zeichnet werden, wenn die Viterbi-Pfad-Maßzahl den Minimums-Zufälligkeitsschwel
lenwert übersteigt.
Zu den Vorteilen der Erfindung gehört folgendes: Die Erfindung vermindert den Einfluß
von Sprungfehlern, wie z. B. thermischen Rauhheiten auf die ECC-Versagensrate durch
Verwendung der gesamten Information vom Sprungdetektor und vom Zuverläs
sigkeitsdetektor. Dadurch, daß die Fähigkeit des Systems verbessert wird, Irrungen in
einem Datensignal aufgrund von Sprungfehlern korrekt zu identifizieren, ermöglicht es
die Erfindung dem Dekoder, eine größere Anzahl von Fehlern im Datensignal zu korri
gieren.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie
der Zeichnung und den Ansprüchen.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Magnetspeicher-Laufwerksy
stems, das eine Betätigungseinheit, eine Vielzahl von Kopf-Trageinhei
ten, von denen jede mit einem entsprechenden magnetoresistiven Kopf
verbunden ist, und eine Vielzahl von magnetischen Speicherplatten um
faßt,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Lesekanals des magnetischen Speicherlauf
werksystems aus Fig. 1,
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines analogen Sprungfehlerdetektors,
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Lesekanals eines magnetischen Speicher
laufwerksystems,
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Irrungs-Flagg-Schaltung, und
Fig. 6A
bis 6F Diagramme von über der Zeit aufgetragenen Signalen, die von den Aus
gängen verschiedener Teile des Lesekanals aus Fig. 4 erzeugt werden.
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein magnetisches Plattenspeichersystem 10 eine Vielzahl von
Magnetspeicherplatten 12, 14 und 16, von denen jede so aufgebaut ist, daß sie um ei
ne Achse 18 rotiert, sowie eine Kopfstapel-Baugruppe 20, die eine Vielzahl von Kopf
träger-Baugruppen 22, 24, 26, 28, 30 und 32 umfaßt, von denen jede durch einen Kar
danmechanismus mit einem entsprechenden Gleitstück 34, 36, 38, 40, 42 und 44 ver
bunden ist. Jedes Gleitstück 34 bis 44 trägt einen oder mehrere magnetische Le
se/Schreibübertrager (MR-Köpfe), die Daten von einer magnetischen Speicherplatte 12
bis 16 lesen oder auf diese schreiben können. Jede magnetische Speicherplatte 12 bis
16 speichert Information in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, das von jeder
Platte getragen wird; die Information wird in einem ringförmigen Muster von kon
zentrischen Datenspuren gespeichert. Während sich eine Platte dreht, kann auf Daten,
die an verschiedenen Stellen auf der Platte gespeichert sind, dadurch zugegriffen wer
den, daß ein Gleitstück an die entsprechenden Stellen auf der Oberfläche der Platte
bewegt wird. Die Gleitstückbewegung wird von einer Betätigungs-Baugruppe 46 ge
steuert, welche die Positionen der Kopfträger-Baugruppen 22 bis 32 steuert. Die Kopf
träger-Baugruppen 22 bis 32 sind so aufgebaut, daß sie die Gleitstücke 34 bis 44 ge
gen die Oberflächen der Platten 12 bis 16 vorspannen. Die Rotation der Platten 12 bis
16 erzeugt Luftlager zwischen den Gleitstücken 34 bis 44 und den Oberflächen der
Platten 12 bis 16. Die Luftlager heben die Gleitstücke 34 bis 44 über die Oberflächen
der Platten 12 bis 16 um einen kleinen, im wesentlichen konstanten Abstand an.
Wie oben erläutert unterliegt der Vorgang des Lesens von Information von den Spei
cherplatten 12 bis 16 Störungen, zu denen zufällige Rausch- und Sprungfehler gehö
ren. Um die Bedeutung dieser Fehler zu vermindern, wird die Information auf den Spei
cherplatten 12 bis 16 unter Verwendung bekannter Fehlerkorrektur-Kodierverfahren ko
diert, die es einem Dekoder ermöglichen, einige oder alle Fehler zu korrigieren, die in
den Lesekanälen auftreten. Gewisse Fehler (z. B. thermische Rauhheiten) können je
doch eine beträchtliche Anzahl von Fehlern im Lesekanal bewirken. Wenn die Anzahl
der Fehler in einem Datensignal, das von einer Speicherplatte gelesen wird, die Fehler-
Korrekturkapazität des Dekoders übersteigt, muß der Kanal warten, bis die Speicher
platte eine weitere Umdrehung durchlaufen hat, und den Leseprozeß wiederholen.
Mehrfache Leseversuche sind nicht wünschenswert, weil jeder zusätzliche Lesever
such die Gesamtzugriffszeit des Speichersystems erhöht. Wie unten im einzelnen er
läutert wird, vermindert die Erfindung den Einfluß von Sprungfehlern, wie z. B. thermi
schen Rauhheiten dadurch, daß eine Zuverlässigkeitsmetrik (bzw. Maßzahl) berechnet
wird, die verwendet werden kann, um Irrungen im Datensignal zu identifizieren, das von
einer Speicherplatte gelesen wird. Dadurch, daß die Fähigkeit des Systems verbessert
wird, in zutreffender Weise Irrungen im Datensignal zu identifizieren, ermöglicht es die
Erfindung dem Dekoder, eine größere Anzahl von Fehlern im Datensignal zu korrigie
ren.
Gemäß Fig. 2 erzeugt bei einer Ausführungsform eines Lesekanals 48 der magneto
resistive Kopf 34 ein Datensignal 50 infolge von Widerstandsänderungen im ma
gnetoresistiven Element, die durch lokalisierte magnetische Übergänge bewirkt werden,
die auf der Magnetspeicherplatte 12 gespeichert sind. Der magnetoresistive Kopf 34
überträgt das Datensignal 50 an einen Sprungfehlerdetektor 52 und einen Datendetek
tor 54. Der Sprungfehlerdetektor 52 analysiert das Datensignal 50 und identifiziert eine
oder mehrere charakteristische Eigenschaften (beispielsweise eine Startstelle und eine
Mittelpunktstelle) eines Sprungfehlers (beispielsweise einer thermischen Rauhheit) im
Datensignal 50. Der Datendetektor 54 entnimmt Datensymbole aus dem Datensignal
50. Der Datendetektor 54 umfaßt einen Zuverlässigkeitsdetektor 56, der eine Zuverläs
sigkeitsmaßzahl für jedes Datensymbol berechnet. Der Datendetektor 54 kann auch ei
nen EPR4-Nachprozessor umfassen, wie er in dem für Knudson erteilten US-Patent Nr.
5,521,945 beschrieben ist, dessen Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme mit
aufgenommen wird. Die Sprungfehler-Orts-Information vom Sprungfehlerdetektor 52
sowie die extrahierten Datensymbole und die Zuverlässigkeitsmaßzahl-Information vom
Datendetektor 54 werden an eine Irrungs-Flagg-Schaltung 58 übertragen. Die Irrungs-
Flagg-Schaltung 58 identifiziert Irrungen zumindest teilweise auf der Basis eines Ver
gleichs von einer oder mehrerer der Zuverlässigkeitsmaßzahlen mit einem oder mehre
ren entsprechenden Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwerten. Nachdem die Irrun
gen identifiziert worden sind, korrigiert ein Dekoder 59 Fehler und Irrungen im Datensi
gnal 50 und erzeugt eine Sequenz von korrigierten Datensymbolen 60 aus den vom
Datendetektor 54 empfangenen Datensymbolen.
Eine detaillierte Beschreibung der Bestandteile des Lesekanals 48 folgt unter Be
zugnahme auf die Fig. 2 bis 5.
Der Sprungfehlerdetektor 52 kann unter Verwendung verschiedener Sprungfehler
detektionsverfahren realisiert werden. Zwei verschiedene Sprungfehlerdetektoraus
führungsformen werden im folgenden beschrieben.
Gemäß Fig. 3 umfaßt bei einer Ausführungsform ein analoger Sprungfehlerdetektor 70
ein Tiefpaßfilter 72 mit einem Eingang 74, der das kodierte Datensignal von einem Ver
stärker mit veränderlichem Gewinn (siehe beispielsweise Ausführungsform aus Fig. 4)
erhält. Das Tiefpaßfilter 72 ist so aufgebaut, daß es Datensignale ausfiltert und
Sprungfehlersignale durchläßt. Beispielsweise kann das Tiefpaßfilter 72 so aufgebaut
sein, daß es Datensignale mit einer Frequenz von ungefähr 2 MHz oder mehr ausfiltert.
Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 72 wird an die negativen bzw. positiven An
schlüsse der Komparatoren 76 und 78 angelegt. Der positive Anschluß des Kompara
tors 76 ist mit einem programmierbaren negativen Schwellenwert (-Vth) verbunden,
während der negative Anschluß des Komparators 78 mit einem programmierbaren po
sitiven Schwellenwert (+Vth) verbunden ist. Die Ausgangssignale der Komparatoren 76,
78 werden durch ein logisches ODER-Gatter 80 verknüpft, das einen Ausgang 82 be
sitzt. Wenn ein Sprungfehler auftritt (beispielsweise infolge einer thermischen Rauhheit)
nimmt die Amplitude des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 72 zu. Wenn diese Am
plitude den Wert Vth übersteigt, entspricht eines der Ausgangssignale der Komparato
ren 76, 78 einem hohen Logikpegel, so daß in diesem Fall der Ausgang 82 auf einem
hohen Logikpegel liegt; andernfalls entsprechen die Ausgangssignale beider Kompa
ratoren einem niederen Logikpegel, so daß in diesem Fall der Ausgang 82 auf einem
niederen Logikpegel liegt. Für eine verbesserte Genauigkeit kann ein Schwellenwert
verwendet werden, der der Einhüllenden des Signals folgt.
Eine Startstelle eines Sprungfehlers kann dem ersten Zeitpunkt entsprechen, in wel
chem das Ausgangssignal des Sprungfehlerdetektors 70 anzeigt, daß ein Sprungfehler
detektiert worden ist (d. h. auf einen hohen Logikpegel schaltet). Eine Mittelpunktstelle
eines Sprungfehlers kann durch einen Nulldurchgangsdetektor 81 detektiert werden,
der so aufgebaut ist, daß er feststellt, wann die Größe des Datensignals den Nullwert
das erste Mal nach der identifizierten Startstelle eines Sprungfehlers durchläuft. Andere
Verfahren zur Identifizierung der Start- und Mittelpunktstellen können ebenso verwen
det werden, wie andere Eigenschaften eines Sprungfehlers. Der analoge Sprungfehler
detektor 230 kann verwendet werden, um das Datensignal so zu modifizieren, daß der
Sprungfehler kompensiert wird. Bei einer thermischen Rauhheit wird versucht, die
Grundlinienverschiebung durch eine Hochpaßfilterung des Datensignals zu beseitigen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird die Hochpaßfilterung dadurch bewirkt, daß
die Wechselspannungs-Koppelungs-Schaltung 209, die dem Verstärker mit variablem
Gewinn 210 vorausgeht, veranlaßt wird, auf die Detektion des Beginns einer thermi
schen Rauhheit 231 anzusprechen, und daß die Zeitkonstante in der Wechselspan
nungs-Koppelungs-Schaltung 211, die auf den Verstärker mit variablem Gewinn 210
folgt, veranlaßt wird, auf dem detektierten Mittelpunkt einer thermischen Rauhheit 232
anzusprechen.
Ein Perioden-Definitionsprozessor 82 besitzt einen Ausgang 83, der mit der Irrungs-
Flagg-Schaltung 58 verbunden ist. Der Perioden-Definitionsprozessor 82 ist so auf
gebaut, daß er unterschiedliche Irrungsperioden im Datensignal identifiziert bzw. de
finiert. Beispielsweise kann der Perioden-Definitionsprozessor 82 das Ende einer ersten
Irrungsperiode und den Anfang einer zweiten Irrungsperiode an einer identifizierten
Sprungfehler-Anfangsstelle identifizieren bzw. definieren und er kann das Ende der
zweiten Irrungsperiode und den Anfang einer dritten Irrungsperiode an einer vorbe
stimmten Anzahl von Datensymbolen nach einer identifizierten Sprungfehler-
Mittelpunktstelle identifizieren bzw. definieren. Die vorgewählte Anzahl von Da
tensymbolen vor dem Ende der zweiten Irrungsperiode kann empirisch ermittelt wer
den.
Bei einer anderen Ausführungsform wird das Ausgangssignal eines Equaliziers 212
(Fig. 4) durch einen Analog/Digital-Wandler 214 digitalisiert und der Eingang des
Sprungfehlerdetektors ist mit dem Ausgang des Analog/Digital-Konverters verbunden.
Ein digitaler Sprungfehlerdetektor 234 detektiert das Vorhandensein eines Sprungfeh
lers durch Berechnung eines sich bewegenden Mittelwertes der digitalisierten Proben,
die am Ausgang des Analog/Digital-Konverters erzeugt werden, und durch Vergleich
des sich bewegenden Mittelwertes mit einem programmierbaren Schwellenwert (MAth).
Der digitale Sprungfehlerdetektor 234 liest Datenproben (yk) vom Ausgang des Ana
log/Digital-Konverters. Der digitale Sprungfehlerdetektor 234 berechnet den sich bewe
genden Mittelwert MAk entsprechend einer Abtastzeit k nach folgender Gleichung:
wobei N die Länge des sich bewegenden Mittelwertes ist. Eine Realisierung mit N = 24
führt zu einer guten Leistung durch Herausmittelung von Zufallsrauschen. Wenn der be
rechnete sich bewegende Mittelwert MA für irgendeine Probenzeit, die dem Datensym
bol zugeordnet ist, größer ist als der programmierbare Schwellenwert MAth, so kann
das entsprechende Datensymbol gelöscht werden.
Bei einer Realisierung ist das Datensignal am Analog/Digital-Konverter-Eingang frei von
jeglichem Gleichspannungs-Offset, wobei in diesem Fall der berechnete sich bewegen
de Mittelwert MA beim Fehlen eines Sprungfehlers klein sein sollte. Bei dieser Realisie
rung kann der maximale rauschfreie, sich bewegende Mittelwert MA (beim Fehlen von
Rauschen und Sprungfehlern) für ein Datensignal berechnet werden. Der Schwellen
wert MAth sollte signifikant größer sein als der maximale rauschfreie MA, so daß der
Sprungfehlerdetektor nicht in unzutreffender Weise zufälliges Rauschen als Sprung
fehler behandelt.
Der Datendetektor 54 ist ein Abtastdaten-Detektionssystem, bei dem das gelesene Si
gnal durch einen Equaliser 212 gefiltert und mit der Kanalrate 1/T durch einen Ana
log/Digital-Konverter 214 abgetastet wird, wobei T die Dauer eines Kanalsymbols ist.
Insbesondere realisiert der Datendetektor 54 das synchrone Abtast-Detekti
onsverfahren, das als Teilantwort-Signalisierung mit maximaler Wahrscheinlichkeit
(PRML = Partial Response Maximum Likelihood) bezeichnet wird. Bei einer Realisie
rung arbeitet ein Viterbi-Detektor auf der sich ergebenden Sequenz von diskreten Abta
stungen 216 (yk). Der Viterbi-Detektor ist für eine Maximalwahrscheinlichkeits-
Detektion des Abtast-Teilantwort-Lesekanals mit additivem, unabhängigem und zufällig
verteiltem Gauss'schen Rauschen mit dem Mittelwert Null konstruiert. Der Viterbi-
Detektor realisiert ein iteratives Verfahren zur Ermittelung der "besten" Route längs der
Arme eines Verzweigungs- bzw. Gitterdiagramms. Wenn für jeden Verzweigungsarm
eine Maßzahl (Metrik) berechnet wird, die dem Logarithmus der Wahrscheinlichkeit für
diesen Zweig entspricht, dann kann der Viterbi-Algorithmus verwendet werden, um den
Pfad längs des Gitters zu ermitteln, der die höchste logarithmische Wahrscheinlichkeit
(d. h. die Sequenz mit "maximaler Wahrscheinlichkeit" ansammelt).
Eine Beschreibung von Datendetektoren, die verwendet werden können, um die vor
liegende Erfindung zu realisieren, finden sich in dem für Nguyen erteilten US-Patent Nr.
5,341,387 ("Viterbi Detector Having Adjustable Detection Thresholds for PRML Class IV
Sampling Data Detection") und in dem für Knudson erteilten US-Patent Nr. 5,521,945
("Reduced Complexity EPR4 Post-Processor For Sampled Data Detection"), deren Of
fenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Obwohl der Datendetektor 222 vorzugsweise in Verbindung mit einem PRML-Lese-
Datenkanal realisiert wird, kann er auch in Verbindung mit anderen Lesekanälen wie
z. B. einem Scheitel-Detektions-Lesekanal eingesetzt werden.
Der Zuverlässigkeitsdetektor 56 berechnet eine Zuverlässigkeitsmaßzahl (Metrik) für
jedes Datensymbol. Diese Information ermöglicht es zusammen mit Informationen, wel
che die Eigenschaften des Sprungfehlers, die von den Sprungfehlerdetektoren 70, 234
erarbeitet wurden, daß die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 Irrungen zumindest teilweise auf
der Basis eines Vergleichs der Zuverlässigkeitsmaßzahlen mit einem Minimums-
Zuverlässigkeitsschwellenwert ermittelt. Dadurch, daß Irrungen mit größerer Genauig
keit identifiziert werden, kann der Einfluß von Sprungfehlern auf die Leistungsfähigkeit
des Systems vermindert werden, weil der Dekoder eine größere Anzahl von Fehlern im
Datensignal korrigieren kann.
Wie im folgenden im einzelnen erläutert wird, kann der Zuverlässigkeitsdetektor 56
durch Berechnung der Zuverlässigkeitsmaßzahl (beispielsweise einer Viterbi-Pfad-
Maßzahl oder einer Viterbi-Differenz-Maßzahl), die für die Wahrscheinlichkeit kenn
zeichnend ist, daß irgend eines der Datenbits in einem Datensymbol mit einem Fehler
behaftet ist, die Genauigkeit erhöhen, mit welcher die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 Feh
ler identifiziert.
Die Viterbi-Pfad-Maßzahl ist der akkumulierte, quadratische euklidische Abstand auf
dem detektierten Pfad. Wenn die Pfadmaßzahl den Abstand schnell anhäuft, kann an
genommen werden, daß die Zustandsübergänge in dem berechneten Pfad in stärkerem
Maße unzuverlässig sind und daß folglich es um so wahrscheinlicher ist, daß das ent
sprechende Datensymbol einen Fehler aufweist. Somit wird bei einer Ausführungsform
dann, wenn die Geschwindigkeit, mit der die Pfadmaßzahl anwächst, einen minimalen
Zuverlässigkeitsschwellenwert überschreitet, das entsprechende Datensymbol als Ir
rung gekennzeichnet. Bei einer Ausführungsform wird die Pfadmaßzahl als Binärwert
gespeichert und die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 überwacht die Anzahl von Zyklen bei
denen eines der Bits des Binärwerts unverändert bleibt; wenn die Anzahl von Zyklen
kleiner ist als ein vorgewählter Schwellenwert, dann wird das Datensymbol, das dem
Schwellenwert-Durchgang vorausgeht, als Irrung gekennzeichnet.
Der Viterbi-Detektor kann so aufgebaut sein, daß er eine Pfadmaßzahl dadurch er
zeugt, daß er den quadratischen euklidischen Abstand zwischen der Sequenz von ver
rauschten Proben und allen möglichen Sequenzen von rauschfreien Proben minimiert.
Wie oben erläutert, ist der Viterbi-Algorithmus ein iterativer Algorithmus zur Bestim
mung des eine minimale Maßzahl besitzenden Pfades durch ein Gitter, wobei in diesem
Fall der quadratische euklidische Abstand die Maßzahl ist. Während eines jeden Takt
zykluses bringt ein Viterbi-Detektor die Zustandsmaßzahlen auf den neuesten Stand
und wählt einen überlebenden Pfad für jeden der Zustände aus. Der überlebende Pfad
stellt den zu einem speziellen Zustand führenden Pfad mit der kleinsten Maßzahl dar,
und die Zustandsmaßzahl stellt die Maßzahl dar, die diesem überlebenden Pfad zuge
ordnet ist. Um die Zustandsmaßzahlen auf den neuesten Stand zu bringen, erweitert
der Detektor die überlebenden Pfade so, daß er zwei Pfade zu jedem Zustand in der
nächsten Gitter-Ebene bzw. -Tiefe erhält. Eine Pfadmaßzahl wird dadurch erhalten, daß
eine Zustandsmaßzahl zu einer Verzweigungsmaßzahl hinzugefügt bzw. addiert wird,
wobei die Verzweigungsmaßzahl den quadratischen euklidischen Abstand zwischen
der momentanen, verrauschten Probe und der der Verzweigung zugeordneten
rauschfreien Probe darstellt. Die Pfadmaßzahlen, die den beiden Pfaden zugeordnet
sind, welche zu jedem Zustand führen, werden verglichen, und der Pfad mit der kleine
ren Maßzahl wird als überlebender Pfad ausgewählt und die Pfadmaßzahl für diesen
Pfad wird als neue Zustandsmaßzahl ausgewählt.
Die Viterbi-Pfadmaßzahl kann so berechnet werden, wie dies in dem für Patapoutian
und andere erteilten US-Patent Nr. 5,661,760 beschrieben ist, dessen Offenba
rungsgehalt durch Bezugnahme hier aufgenommen wird.
Die Viterbi-Differenzmaßzahl ist die Differenz zwischen dem quadratischen euklidi
schen Abstand des detektierten Viterbi-Pfades und dem quadratischen euklidischen
Abstand eines konkurrierenden Viterbi-Pfades, der mit dem detektierten Pfad zu
sammenläuft. Wenn die Differenzmaßzahl klein ist, kann angenommen werden, daß
das entsprechende Datensymbol wahrscheinlich fehlerbehaftet ist. Somit wird bei einer
Ausführungsform dann, wenn die Differenzmaßzahl kleiner ist als ein Minimums-
Zuverlässigkeitsschwellenwert, das entsprechende Datensymbol als Irrung gekenn
zeichnet.
Der Viterbi-Detektor kann so aufgebaut sein, daß er eine Differenzmaßzahl erzeugt, wie
dies in dem für Patapoutian und andere erteilten US-Patent Nr. 5,661,760 beschrieben
ist. Die Differenzmaßzahl wird als die Differenz zwischen den beiden Pfadmaßzahlen
definiert, die in einen bestimmten Zustand führen. Das Vorzeichen der Differenzmaß
zahl ist das Äquivalent eines Vergleichs der beiden Pfadmaßzahlen.
Die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 identifiziert Irrungen zumindest teilweise auf der Basis
eines Vergleichs einer oder mehrerer der oben beschriebenen Zuverlässigkeits
maßzahlen mit einem oder mehreren entsprechenden Minimums-Zuverlässigkeits
schwellenwerten.
Bei einer Ausführungsform kann dann, wenn ein Sprungfehler vom analogen Sprung
fehlerdetektor 70 detektiert worden ist, die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 eine erste Ir
rungsperiode definieren, die am Beginn des Datenblocks anfängt und an der Anfangs
stelle eines identifizierten Sprungfehlers endet, sowie eine zweite Irrungsperiode, die
am Ende der ersten Irrungsperiode beginnt und nach einer vorgewählten Anzahl von
Datensymbolen nach einer identifizierten Mittelpunktstelle endet, sowie eine dritte Ir
rungsperiode, die am Ende der zweiten Irrungsperiode beginnt. Die dritte Irrungsperi
ode kann dann enden, wenn ein zweiter Sprungfehler detektiert wird. Jedes Datensym
bol innerhalb der ersten Irrungsperiode kann als gültiges Datensymbol gekennzeichnet
werden; jedes Datensymbol innerhalb der zweiten Irrungsperiode kann als Irrung ge
kennzeichnet werden und jedes Datensymbol innerhalb der dritten Irrungsperiode kann
als Irrung oder als gültiges Datensymbol in Abhängigkeit von einem Vergleich der be
rechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl mit dem Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert
gekennzeichnet werden. Alternativ kann jedes Datensymbol innerhalb der ersten Ir
rungsperiode als Irrung oder als gültiges Datensymbol in Abhängigkeit von einem Ver
gleich einer ersten berechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl mit einem ersten Minimums-
Zuverlässigkeitsschwellenwert und jedes Datensymbol innerhalb der zweiten Irrungspe
riode als Irrung oder als gültiges Datensymbol in Abhängigkeit von einem Vergleich ei
ner zweiten berechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl (die von der ersten Zuverlässig
keitsmaßzahl verschieden ist) mit einem zweiten Minimums-
Zuverlässigkeitsschwellenwert gekennzeichnet werden. In ähnlicher Weise kann die
dritte Irrungsperiode eine dritte Zuverlässigkeitsmaßzahl und einen entsprechenden
Schwellenwert verwenden. Die dritte berechnete Zuverlässigkeitsmaßzahl kann von der
ersten und der zweiten Zuverlässigkeitsmaßzahl verschieden sein. Beispielsweise kann
die erste Zuverlässigkeitsmaßzahl auf der Basis eines Modells eines additiven weißen
Gauss'schen Rauschens berechnet werden und die zweite oder dritte Zuverlässig
keitsmaßzahl kann auf der Basis des gleichen Rauschmodells aber mit einem unter
schiedlichen Mittelwert und einer unterschiedlichen Varianz berechnet werden.
Der Dekoder 59 korrigiert Fehler unter Verwendung von herkömmlichen Fehlerkor
rektur-Dekodierverfahren und erzeugt Datensymbole 60 aus den vom Datendetektor 54
empfangenen digitalen Datenwerten.
Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt ein magnetischer Abtastdatenlesekanal 48 mit Teilantwort
eine rotierende magnetische Speicherplatte 12 und einen magnetoresistiven Kopf 34.
Der magnetoresistive Kopf 34 kann von einer Schwingspulen-Dreh-Betäti
gungseinrichtung positioniert werden, die innerhalb einer geschlossenen Regelschleife
arbeitet, wobei ein Gleitstück und ein Übertrager zum Lesen von Informationen von der
Speicherplatte 12 und zum Schreiben von Informationen auf diese vorgesehen sind. In
einem Lese-Betriebszustand werden Magnetflußübergänge in einem Leseelement des
magnetoresistiven Kopfes 34 induziert und über einen Pfad 206 einem Lese-
Vorverstärker 208 zugeführt. Ein Verstärker 210 mit spannungsgesteuertem bzw. va
riablem Gewinn (VVG) verstärkt in steuerbarer Weise das Datensignal. Ein Equaliser
bzw. Entzerrer 212 sorgt für eine gewisse (oder vollständige) Entzerrung des gewinn
normalisierten Datensignals auf ein vorbestimmtes Spektrum (beispielsweise ein PR4-
Spektrum). Ein Analog/Digital-Konverter 214 tastet das Datensignal mit der Kanalrate
ab, um zeitdiskrete Abtastungen des Datensignals zu liefern. Das entzerrte Signal wird
dann verwendet, um eine Zeittakt-Steuerschleife 218 zu steuern, welche die Rate und
die Phase der Abtastung innerhalb des Analog/Digital-Wandlers 214 einstellt. Das ent
zerrte Signal wird auch an die Gewinn-Steuerschleife 220 angelegt, die den Verstärker
210 mit spannungsgesteuertem Gewinn so steuert, daß er einen normalisierten Gewinn
liefert. Das entzerrte Signal wird von einem Datendetektor 54 analysiert. Der Datende
tektor 54 kann einen Viterbi-Detektor 223 umfassen, der so aufgebaut ist, daß er ein
detektiertes Datensignal 224 liefert, das aus einer Sequenzabschätzung mit maximaler
Wahrscheinlichkeit des von der Speicherplatte 12 gelesenen Datensignals besteht, wie
dies im US-Patent Nr. 5,341,387 beschrieben ist. Der Datendetektor 54 ist auch so auf
gebaut, daß er eine Zuverlässigkeitsmaßzahl 226 (z. B. eine Pfadmaßzahl oder eine
Differenzmaßzahl) berechnet, wie dies oben beschrieben wurde. Das detektierte Da
tensignal 224 wird an den Eingang eines Modulationsdekoders 227 angelegt, der ein
erstes Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob eine Modulations-Kode-Verletzung auf
getreten ist, und ein zweites Ausgangssignal, das den detektierten Datensymbolen ent
spricht. Das berechnete Zuverlässigkeitsmaßzahlsignal 226 und das Modulationsdeko
der-Ausgangssignal werden dem Eingang der Irrungs-Flagg-Schaltung 58 zugeführt.
Das Ausgangssignal der Irrungs-Flagg-Schaltung 58 und die detektierten Datensym
bole vom Modulationsdekoder 227 werden dem Eingang eines Fehlerkorrekturkode-
(ECC)Dekoders 59 zugeführt. Ein EPR4-Nachprozessor, wie er für dem für Knudson
erteilten US-Patent 5,521,945 beschrieben ist, kann ebenfalls vorgesehen werden, um
die Komplexität des Lesekanals 200 zu vermindern.
Ein analoger Sprungfehlerdetektor 230 erhält das Signal, das am Ausgang eines Ver
stärkers 210 mit veränderlichem Gewinn erzeugt wird und liefert eine "1" (hoher Lo
gikpegel) an die Irrungs-Flagg-Schaltung 58, wenn ein Tiefpaßfilter-Ausgangssignal ei
nen Schwellenwert übersteigt. Wenn das Ausgangssignal des Vorverstärkers kleiner
oder gleich dem Schwellenwert ist, liefert der Sprungfehlerdetektor 230 eine "0" (niedri
ger Logikpegel) an die Irrungs-Flagg-Schaltung 58. Ein digitaler Sprungfehlerdetektor
234 erhält die entzerrte Datenprobe am Eingang zum Datendetektor und liefert eine "1"
(hoher Logikpegel) an die Irrungs-Flagg-Schaltung 58, wenn der berechnete Wert des
sich bewegenden Mittelwertes einen programmierbaren Schwellenwert übersteigt.
Wenn der Wert des berechneten, sich bewegenden Mittelwerts kleiner oder gleich dem
Schwellenwert ist, liefert der Sprungfehlerdetektor 230 eine "0" (niedriger Logikpegel)
an die Irrungs-Flagg-Schaltung 58.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist bei einer Ausführungsform die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 so
aufgebaut, daß sie eine Sprungfehlerinformation vom analogen Sprungfehlerdetektor
70 und einen digitalen Sprungfehlerdetektor 234, Modulationskode-Verletzungs-
Information vom Modulationsdekoder 227 und Zuverlässigkeitsmaßzahl-Information
vom Zuverlässigkeitsdetektor 56 erhält. UND-Gatter 250, 252 ermöglichen es, die Ir
rungs-Flagg-Schaltung 58 so zu programmieren, daß sie eine Irrung auf der Basis der
analogen Sprungfehlerinformation, der digitalen Sprungfehlerinformation, sowohl der
Analog- als auch der Digital-Sprungfehlerinformation oder auf der Basis von keiner der
analogen oder digitalen Sprungfehlerinformationen identifiziert. Die UND-Gatter 254,
256, 258 ermöglichen es, die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 so zu programmieren, daß sie
eine Irrung auf der Basis von einer oder mehreren der folgenden Informationen identifi
ziert: Sprungfehlerinformation, einem Vergleich der berechneten Zuverlässigkeitsmaß
zahl mit einem Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert, der von einem Komparator
260 durchgeführt wird, und einer Modulationskode-Verletzungs-Information, die vom
Modulationsdekoder 227 erhalten wird. Auf der Basis der erhaltenen Information und
der programmierten Informationsauswahl gibt die Irrungs-Flagg-Schaltung 58 ein Ir
rungssignal (erasure flagg) ab, das anzeigt, ob ein spezielles Datensymbol vom ECC-
Dekoder 59 als Irrung behandelt werden soll oder nicht.
Gemäß Fig. 4 erzeugt der ECC-Dekoder 59 ein fehlerkorrigiertes Ausgangssignal 60,
das aus korrigierten Datensymbolen besteht, wobei bekannte Fehlerkorrekturverfahren
verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform die nur zum Korri
gieren von Fehlern dient, ein Reed-Solomon-Fehlerkorrekturdekoder so aufgebaut sein,
daß er vier Schritte durchführt: 1) Berechnen von Syndromen, 2) Berechnen von Feh
lerstellen-Polynomen, 3) Identifizieren der Fehlerstellen und 4) Berechnen von Fehler
werten. Bei einer Ausführungsform zur Korrektur von Fehlern und Irrungen wird ein
Reed-Solomon-ECC-Dekoder so konfiguriert, daß er die folgenden zusätzlichen
Schritte ausführt: 5) Modifizieren der berechneten Syndrome, 6) Berechnen der Fehler
stellen-Polynome für die modifizierten Syndrome, 7) Identifizieren der Fehlerstellen, und
8) Berechnen der Fehlerwerte und der Irrungswerte.
Gemäß den Fig. 6A bis 6F verbessert im Betrieb die Einbeziehung von Soft-Decision-
Information, die von der Irrungs-Flagg-Schaltung 58 erzeugt wird (und die zumindest
teilweise auf der Basis der vom Zuverlässigkeitsdetektor 56 gelieferten Zu
verlässigkeitsmaßzahl-Information berechnet wird) die Genauigkeit, mit welcher der Le
sekanal 48 Irrungen identifiziert und erhöht somit die Anzahl von Fehlern, die vom
ECC-Dekoder 59 korrigiert werden können. Beispielsweise kann das Sprungfehler
signal 260, das am Ausgang des Vorverstärkers 208 erzeugt wird, das charakteristi
sche Amplitudenprofil von Fig. 6A besitzen. Nach der Korrektur der thermischen Rauh
heit kann das Sprungfehlersignal, das am Ausgang 261 der Wechselspannungs-
Kopplungsschaltung 211 erzeugt wird, das charakteristische Amplitudenprofil der Fig.
6B aufweisen. Nach dem Empfang des Sprungfehlersignals 261 erzeugen die Sprung
fehlerdetektoren 70, 234 Irrungs-Flagg-Signale 265, die das Profil der Fig. 6C besitzen.
Der Zuverlässigkeitsdetektor 56 erzeugt Irrungssignale 228 (Fig. 6D) auf der Basis ei
nes Vergleichs von einer oder mehrerer berechneter Zuverlässigkeitsmaßzahlen 226
mit einem oder mehreren entsprechenden Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwerten.
Der Modulationsdekoder 227 identifiziert Fehler, wenn die Modulationskode-
Bedingungen verletzt sind. Die Irrungs-Flagg-Signale, die vom Modulationsdekoder 227
erzeugt werden, können das Profil der Fig. 6E besitzen. Infolge hiervon wird ein Ir
rungssignal 266 (Fig. 6F) am Ausgang des ODER-Gatters 259 der Irrungs-Flagg-
Schaltung 58 erzeugt. Das Ausgangssignal 266 entspricht somit der Überlagerung von
Irrungen, die als Ergebnis der Sprungfehlerdetektion und der Zuverlässigkeitsberech
nung identifiziert wurden.
Weitere Ausführungsformen liegen im Bereich der Patentansprüche.
Claims (26)
1. Verfahren zum Lesen eines Datensignals, das ein oder mehrere kodierte
Datensymbole darstellt und zufälligen Fehlern und Sprungfehlern unter
liegt, mit folgenden Schritten:
- - Identifizieren von einer oder mehreren Eigenschaften eines Sprung fehlers im Datensignal,
- - Berechnen einer Zuverlässigkeitsmaßzahl für ein oder mehrere Daten symbole,
- - Kennzeichnen von einem oder mehreren Datensymbolen als Irrungen oder als gültige Datensymbole auf der Basis der identifizierten Sprungfehlereigenschaft und eines Vergleichs der berechneten Zu verlässigkeitsmaßzahl mit einem Minimums-Zuverlässigkeitsschwel lenwert, und
- - Erzeugen von korrigierten Datensymbolen durch Korrektur der Fehler und Irrungen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein identifiziertes Sprungfehlermerk
mal einer Anfangsstelle des Sprungfehlers entspricht, und bei dem weiter
hin eine Anzahl von nachfolgenden Datensymbolen beginnend mit der
identifizierten Anfangsstelle des Sprungfehlers als Irrungen gekennzeich
net wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt umfaßt, daß eine er
ste Irrungsperiode, die mit einem ersten Datensymbol beginnt und an einer
identifizierten Sprungfehler-Anfangsstelle endet, und eine zweite Irrungs
periode definiert werden, die mit der identifizierten Sprungfehler-Anfangs
stelle beginnt und nach einer Anzahl von nachfolgenden Datensymbolen
nach der identifizierten Mittelpunktsstelle des Sprungfehlers endet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei der jedes Datensymbol innerhalb der er
sten Irrungsperiode als gültiges Datensymbol gekennzeichnet wird und bei
der jedes Datensymbol innerhalb der zweiten Irrungsperiode als Irrung ge
kennzeichnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jedes Datensymbol innerhalb der er
sten Irrungsperiode als Irrung oder als gültiges Datensymbol in Abhängig
keit von einem Vergleich einer ersten berechneten Zuverlässigkeitsmaß
zahl mit einem ersten Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert und jedes
Datensymbol innerhalb der zweiten Irrungsperiode als Irrung oder als gül
tiges Datensymbol in Abhängigkeit von einem Vergleich einer zweiten be
rechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl mit einem zweiten Minimums-Zuver
lässigkeitsschwellenwert gekennzeichnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die ersten und zweiten Zuverlässig
keitsmaßzahlen verschieden sind.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der erste und der zweite Minimums-
Zuverlässigkeitsschwellenwert verschieden sind.
8. Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin den Schritt umfaßt, daß eine
dritte Irrungsperiode definiert wird, die am Ende der zweiten Irrungsperiode
beginnt, wobei jedes Datensymbol innerhalb der dritten Irrungsperiode als
Irrung oder als gültiges Datensymbol in Abhängigkeit von einem Vergleich
einer dritten berechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl mit einem dritten Mini
mums-Zuverlässigkeitsschwellenwert gekennzeichnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die dritte Zuverlässigkeitsmaßzahl
von der ersten und der zweiten Zuverlässigkeitsmaßzahl verschieden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zuverlässigkeitsmaßzahl auf der
Basis einer Viterbi-Differenzmaßzahl berechnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei der ein Datensymbol als Irrung gekenn
zeichnet wird, wenn die berechnete Viterbi-Differenzmaßzahl für irgendei
nen Zeitpunkt, der dem Datensymbol zugeordnet ist, kleiner ist als der Mi
nimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert.
12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zuverlässigkeitsmaßzahl, die be
rechnet wird, eine Viterbi-Pfadmaßzahl ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei der ein Datensymbol als Irrung gekenn
zeichnet wird, wenn die Viterbi-Pfadmaßzahl, die über das Datensymbol
akkumuliert wird, den Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert über
schreitet.
14. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt umfaßt, daß eines
oder mehrere Datensymbole als Irrungen oder als gültige Datensymbole in
Abhängigkeit von einer Modulationskode-Verifikation gekennzeichnet wer
den.
15. System zum Lesen eines Datensignals, das ein oder mehrere kodierte
Datensymbole darstellt und zufälligen Fehlern sowie Sprungfehlern unter
worfen ist, wobei das System folgende Bestandteile umfaßt:
- - einen Sprungfehlerdetektor, der so angeschlossen ist, daß er das ko dierte Datensymbol empfängt, und der so aufgebaut ist, daß er eine oder mehrere charakteristische Eigenschaften eines Sprungfehlers im Datensignal identifiziert,
- - einen Zuverlässigkeitsdetektor, der so aufgebaut ist, daß er eine Zu verlässigkeitsmaßzahl für ein oder mehrere Datensymbole berechnet,
- - eine Irrungs-Flagg-Schaltung, die so aufgebaut ist, daß sie ein oder mehrere Datensymbole als Irrungen oder als gültige Datensymbole in Abhängigkeit von der identifizierten Sprungfehlereigenschaft und ei nem Vergleich der berechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl mit einem Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert kennzeichnet, und
- - einen Dekoder, der mit der Irrungs-Flagg-Schaltung verbunden und so aufgebaut ist, daß er dadurch korrigierte Datensymbole erzeugt, daß er die Fehler und Irrungen korrigiert.
16. System nach Anspruch 15, bei dem der Sprungfehlerdetektor so aufgebaut
ist, daß er ein charakteristisches Merkmal eines Sprungfehlers identifiziert,
der durch eine thermische Rauhheit verursacht wird.
17. System nach Anspruch 16, bei dem der Sprungfehlerdetektor so aufgebaut
ist, daß er ein charakteristisches Merkmal eines Sprungfehlers identifi
ziert, der durch einen Drop-Out oder einen Defekt verursacht wird.
18. System nach Anspruch 15, bei dem der Zuverlässigkeitsdetektor ein Soft-
Ausgangs-Viterbi-Detektor ist.
19. System nach Anspruch 18, bei dem der Zuverlässigkeitsdetektor so auf
gebaut ist, daß er eine Viterbi-Differenzmaßzahl für jedes Bit in einem
Datensymbol berechnet und dem Datensymbol eine Zuverlässigkeitsmaß
zahl entsprechend der niedrigsten berechneten Viterbi-Differenzmaßzahl
zuordnet.
20. System nach Anspruch 19, bei dem die Irrungs-Flagg-Schaltung das Da
tensymbol als Irrung kennzeichnet, wenn die zugeordnete Viterbi-Diffe
renzmaßzahl kleiner ist als der Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert.
21. System nach Anspruch 18, bei dem der Zuverlässigkeitsdetektor so auf
gebaut ist, daß er eine Viterbi-Pfadmaßzahl berechnet, die über ein Da
tensymbol akkumuliert ist.
22. System nach Anspruch 21, bei dem die Irrungs-Flagg-Schaltung das Da
tensymbol als Irrung kennzeichnet, wenn die über das Datensymbol ak
kumulierte, berechnete Viterbi-Pfadmaßzahl den Minimums-Zuverlässig
keitsschwellenwert übersteigt.
23. Magnetisches Speicherplattensystem, das folgende Bestandteile umfaßt:
- - wenigstens eine magnetische Speicherplatte,
- - wenigstens einen magnetoresistiven Kopf, der so aufgebaut ist, daß er von der wenigstens einen magnetischen Speicherplatte ein Datensi gnal abnimmt, das ein oder mehrere kodierte Datensymbole darstellt und zufälligen Fehlern und Sprungfehlern unterworfen ist, sowie
- - einen Sprungfehlerdetektor, der so angeschlossen ist, daß er das ko dierte Datensymbol empfängt, und der so aufgebaut ist, daß er eine oder mehrere charakteristische Eigenschaften eines Sprungfehlers im Datensignal identifiziert, einen Zuverlässigkeitsdetektor, der so aufge baut ist, daß er eine Zuverlässigkeitsmaßzahl für eines oder mehrere Datensymbole berechnet,
- - eine Irrungs-Flagg-Schaltung, die so aufgebaut ist, daß sie eines oder mehrere Datensymbole als Irrungen oder als gültige Datensymbole in Abhängigkeit von der identifizierten Sprungfehlereigenschaft und ei nem Vergleich der berechneten Zuverlässigkeitsmaßzahl mit einem Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert kennzeichnet, und einen De koder, der mit der Irrungs-Flagg-Schaltung verbunden und so aufge baut ist, daß er dadurch korrigierte Datensymbole erzeugt, daß er Fehler und Irrungen korrigiert.
24. System nach Anspruch 23, bei dem der Zuverlässigkeitsdetektor ein Soft-
Ausgangs-Viterbi-Detektor ist.
25. System nach Anspruch 24, bei dem der Viterbi-Detektor so aufgebaut ist,
daß er eine Viterbi-Differenzmaßzahl für jedes Bit in einem Datensymbol
berechnet und dem Datensymbol eine Zuverlässigkeitsmaßzahl entspre
chend der niedrigsten berechneten Viterbi-Differenzmaßzahl zuordnet, und
daß die Irrungs-Flagg-Schaltung das Datensymbol als Irrung kennzeich
net, wenn die zugeordnete Viterbi-Differenz-Metrik kleiner als der Mini
mums-Zuverlässigkeitsschwellenwert ist.
26. System nach Anspruch 24, bei dem der Viterbi-Detektor so aufgebaut ist,
daß er eine Viterbi-Pfadmaßzahl für ein Datensymbol berechnet und daß
die Irrungs-Flagg-Schaltung das Datensymbol als Irrung kennzeichnet,
wenn die berechnete Viterbi-Pfadmaßzahl, die über das Datensymbol ak
kumuliert ist, den Minimums-Zuverlässigkeitsschwellenwert übersteigt.
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