專利名稱：二維光學(xué)記錄的通道同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使來(lái)自二維光學(xué)讀出系統(tǒng)的一組數(shù)據(jù)通道的信號(hào)同步的方法。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)這種同步方法的設(shè)備和一種包含這種設(shè)備的二維光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)裝置。
本發(fā)明例如與光學(xué)載體上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)特別相關(guān)。
背景技術(shù)：
在一個(gè)常規(guī)的二維光學(xué)記錄系統(tǒng)中，比特被堆疊(stack)在規(guī)則的二維網(wǎng)格上的存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)，并且在切向和徑向之間無(wú)法進(jìn)行區(qū)分。該系統(tǒng)在理想情況下是各向同性的。
實(shí)際上，二維記錄載體的二維區(qū)域以略微不同的方式組織以所謂“寬螺線(broad spiral)”的連續(xù)旋轉(zhuǎn)來(lái)填充二維區(qū)域。在這種寬螺線方式下，切線方向被定義為朝向沿著螺線前進(jìn)的方向。這種系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)以一種并行的方式讀出，寬螺線的所有比特行被同時(shí)讀出。
以這種寬螺線方式組織的數(shù)據(jù)由相對(duì)較大量的行組成，例如9行、11行或13行，如圖1所示為9行的情形。通過(guò)在半導(dǎo)體激光二極管的光束中引入光柵產(chǎn)生給定數(shù)量的光點(diǎn)。光點(diǎn)通過(guò)具有相對(duì)較大視場(chǎng)的物鏡聚焦在介質(zhì)上，如圖2所示，其方式為單獨(dú)的衍射受限點(diǎn)對(duì)于至少中心艾里輪廓(Airy profile)(1，4)和第一艾里環(huán)(2，5)不交疊。對(duì)于衍射光柵，一種實(shí)用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是第二艾里環(huán)(3，6)交疊。
圖3示出能夠在11條并行通道上進(jìn)行比特檢測(cè)的常規(guī)硬件的框圖。為此，來(lái)自光電二極管集成電路PDIC的信號(hào)ch1-ch11經(jīng)可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA(31)放大，經(jīng)噪聲和抗混疊濾波器LPF(32)低通濾波，并經(jīng)利用頻率接近1采樣/比特的異步時(shí)鐘CLK的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(33)進(jìn)行數(shù)字化。數(shù)字化的采樣被用于進(jìn)一步的處理，象均衡、采樣速率轉(zhuǎn)換和比特檢測(cè)。均衡器2D-EQ(35)、采樣速率轉(zhuǎn)換器2D-SRC(36)和比特檢測(cè)器2D-BD(37)在此由一個(gè)硬件接口CNTRL(38)控制。
由不同通道產(chǎn)生的采樣out1-out11相互之間具有一個(gè)相對(duì)的相位延遲，該延遲相應(yīng)于存儲(chǔ)介質(zhì)上的光點(diǎn)(spot)排列。在執(zhí)行某些信號(hào)處理算法之前，這種延遲必須由補(bǔ)償裝置COMP(34)進(jìn)行補(bǔ)償。例如二維均衡需要來(lái)自相互之間具有一個(gè)預(yù)定相位關(guān)系的不同通道的采樣。相對(duì)于該相位關(guān)系的每種偏離將導(dǎo)致二維均衡器具有不同的性質(zhì)。而且，顛倒采樣速率轉(zhuǎn)換2D-SRC和均衡2D-EQ的順序?qū)⒃诒忍貦z測(cè)器和采樣速率轉(zhuǎn)換2D-SRC的總定時(shí)恢復(fù)回路(數(shù)據(jù)輔助的或決策引導(dǎo)的時(shí)鐘恢復(fù))上加入均衡2D-EQ的一個(gè)附加回路延遲。
但是相對(duì)相位延遲可以不同于整數(shù)個(gè)通道時(shí)鐘周期。所述延遲是以通道時(shí)鐘周期表示的整數(shù)倍延遲Δx與以所述通道時(shí)鐘的分?jǐn)?shù)表示的分?jǐn)?shù)倍延遲δx之和。通過(guò)利用級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器來(lái)補(bǔ)償整數(shù)倍延遲相對(duì)較簡(jiǎn)單，該觸發(fā)器由通道時(shí)鐘來(lái)計(jì)時(shí)，如圖3的框圖所示。但是對(duì)分?jǐn)?shù)倍延遲進(jìn)行補(bǔ)償是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。一個(gè)可能的解決方案在T.I.Laakso、V.Vlimki、M.Karjalainen和U.K.Laine的IEEE SignalProcessing Magazine(vol.13，no.1，pp.30-60，1996)的“Splitting the unitdelay-tools for fractional delay filter design(對(duì)單位延遲的分割-用于分?jǐn)?shù)倍延遲濾波器設(shè)計(jì)的工具)”中進(jìn)行了描述。該文是利用一個(gè)內(nèi)插濾波器，其抽頭取決于實(shí)際測(cè)得的延遲。例如在大多數(shù)情況下一個(gè)簡(jiǎn)單的4抽頭內(nèi)插濾波器就足夠了，雖然濾波器的性能不夠理想。但是可能需要一些過(guò)采樣以能夠在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)所述內(nèi)插濾波器。
無(wú)論如何，在延遲可被補(bǔ)償之前需要獲得可用的延遲信息。一個(gè)可能的定時(shí)恢復(fù)方案基于利用訓(xùn)練模式的數(shù)據(jù)輔助定時(shí)恢復(fù)，并且當(dāng)相位鎖定在訓(xùn)練模式上時(shí)，對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)完成至決策引導(dǎo)的定時(shí)恢復(fù)的切換。這種解決方案在J.W.M.Bergmans的“Digital BasebandTransmission and Recording(數(shù)字基帶傳輸和記錄)”(KluwerAcademic Publishers，1996)中進(jìn)行了描述。按照該方案，通道的響應(yīng)被劃分為實(shí)際的目標(biāo)響應(yīng)和由受控參數(shù)(即在這里為相對(duì)相位延遲)失配引起的殘留的碼間干擾ISI響應(yīng)。
遺憾的是，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知道在獲得健壯的(robust)相位信息之前需要幾百個(gè)比特。這在定時(shí)恢復(fù)回路上施加了一個(gè)大的回路延遲，從而導(dǎo)致穩(wěn)定性問(wèn)題或者嚴(yán)重的帶寬限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使來(lái)自二維光學(xué)讀出系統(tǒng)的一組數(shù)據(jù)通道的信號(hào)同步的方法，其復(fù)雜程度低于現(xiàn)有技術(shù)。
為此，按照本發(fā)明的同步方法包括下列步驟-使一對(duì)相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)互相關(guān)以確定在所述相鄰?fù)ǖ乐g的一個(gè)相對(duì)相位延遲；-對(duì)于該組數(shù)據(jù)通道的不同對(duì)相鄰?fù)ǖ乐貜?fù)該互相關(guān)步驟；-補(bǔ)償由此獲得的相對(duì)相位延遲，以便使來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)相互對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)該同步方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括-適于確定相鄰?fù)ǖ缹?duì)之間的相對(duì)相位延遲的互相關(guān)器；-一個(gè)延遲補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償由此獲得的相對(duì)相位延遲，以便使來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)相互對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明最后還涉及一種包含這種同步設(shè)備的二維光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)裝置，它能夠向一個(gè)二維均衡器發(fā)送同步信號(hào)，該二維均衡器與一個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換器和一個(gè)比特檢測(cè)器串聯(lián)。
按照本發(fā)明的第一實(shí)施例，互相關(guān)基于對(duì)信號(hào)間串?dāng)_的利用，這些信號(hào)是在對(duì)應(yīng)于相鄰比特行的連續(xù)通道內(nèi)測(cè)得的。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，互相關(guān)基于對(duì)信號(hào)間相似性的利用，這些信號(hào)是在對(duì)應(yīng)于相鄰比特行的連續(xù)通道內(nèi)測(cè)得的，所述相似性由一個(gè)預(yù)定的報(bào)頭(preamble)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)在二維比特網(wǎng)格除所述網(wǎng)格的切線方向以外的一個(gè)基本方向上(即寬螺線)是均勻的，所述二維比特網(wǎng)格對(duì)應(yīng)于一組相鄰的比特行。
這些實(shí)施例簡(jiǎn)化了該二維采樣速率轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，并且使所述轉(zhuǎn)換器與二維均衡器的設(shè)計(jì)互不相關(guān)(orthogonal)。
因此可能在二維均衡器的前面進(jìn)行第一延遲補(bǔ)償，該二維均衡器使二維采樣速率轉(zhuǎn)換器無(wú)需進(jìn)行延遲補(bǔ)償并且直接從信號(hào)中獲得相對(duì)相位信息。
這種延遲補(bǔ)償?shù)母郊雍锰幨?，其可以?dú)立于系統(tǒng)的其它部分被設(shè)計(jì)和測(cè)試，因?yàn)樗灰蕾囌９ぷ鞯亩〞r(shí)恢復(fù)和比特檢測(cè)。
另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是以單獨(dú)的采樣速率轉(zhuǎn)換器形式實(shí)現(xiàn)的二維延遲補(bǔ)償器僅需來(lái)自比特檢測(cè)器的單個(gè)延遲參數(shù)，而這種檢測(cè)器能夠從每個(gè)通道中提取延遲信息。這產(chǎn)生了N倍多的時(shí)鐘恢復(fù)信息，這里N為同時(shí)檢測(cè)到的并行通道的數(shù)量，并且硬件也更為簡(jiǎn)單。


現(xiàn)在將參考附圖并通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)地描述，其中-圖1示出一個(gè)9行寬螺線，其帶有一個(gè)9光點(diǎn)光柵；-圖2示出兩個(gè)相鄰光點(diǎn)的艾里輪廓；-圖3示出按照現(xiàn)有技術(shù)的用于對(duì)11條并行通道進(jìn)行比特檢測(cè)的設(shè)備的框圖；-圖4a和4b分別示出作為相鄰軌道(track)之間相對(duì)相位延遲的函數(shù)的相關(guān)函數(shù)及其一階導(dǎo)數(shù)的演變(evolution)；-圖5是按照本發(fā)明的用于完成對(duì)11條并行通道的比特檢測(cè)的一個(gè)完整設(shè)備的框圖；-圖6示出按照本發(fā)明的利用光學(xué)串?dāng)_的延遲補(bǔ)償器第一實(shí)施例的框圖；-圖7示出利用光學(xué)串?dāng)_的延遲補(bǔ)償器另一實(shí)施例的框圖；-圖8是一個(gè)仍利用光學(xué)串?dāng)_進(jìn)行前饋延遲補(bǔ)償?shù)膶?shí)施例的框圖；-圖9是對(duì)應(yīng)于利用光學(xué)串?dāng)_的單參數(shù)延遲補(bǔ)償器的實(shí)施例的框圖；-圖10是一個(gè)延遲補(bǔ)償器的實(shí)施例的框圖，其利用光學(xué)串?dāng)_并且包括一個(gè)控制模數(shù)時(shí)鐘以便將相對(duì)相位延遲保持為整數(shù)的振蕩器；-圖11是一個(gè)9行寬螺線格式的示意略圖，包括報(bào)頭部分和數(shù)據(jù)部分；-圖12是基于這種報(bào)頭結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的另一實(shí)施例的框圖；以及-圖13是基于這種報(bào)頭結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的又一實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種使來(lái)自二維光學(xué)讀出系統(tǒng)的一組數(shù)據(jù)通道的信號(hào)同步的方法和設(shè)備。
在下面的描述中，所述發(fā)明在光學(xué)載體上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的情況下進(jìn)行描述。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，所述發(fā)明同樣適用于等同的系統(tǒng)，舉例來(lái)說(shuō)，比如當(dāng)磁性讀取/寫入頭由于磁頭之間的最小距離(如由于處理限制)而需要關(guān)于磁道的傾斜布置時(shí)的二維磁記錄系統(tǒng)。
一個(gè)目的是使同步設(shè)備成為一個(gè)獨(dú)立操作的信號(hào)處理塊，獨(dú)立于進(jìn)一步的定時(shí)恢復(fù)和采樣速率轉(zhuǎn)換器塊。
二維光學(xué)記錄系統(tǒng)在徑向和切向上易受大的碼間干擾ISI。這意味著一方面，實(shí)際讀出的軌道l的信號(hào)具有由軌道l+1的信號(hào)引起的大的分量。另一方面，軌道l+1的信號(hào)包含由軌道l的信號(hào)引起的大的分量。
結(jié)果，如果軌道l和l+1的信號(hào)是相關(guān)的并且在這樣獲得的相關(guān)信號(hào)內(nèi)搜索最高峰值，則可以得到在軌道l和軌道l+1的信號(hào)之間相對(duì)相位延遲的量度。
實(shí)際上，相關(guān)信號(hào)具有作為象圖4a所示的相對(duì)相位延遲的函數(shù)的典型形狀。但是必須指出的是，相關(guān)性僅僅給出在0延遲附近一個(gè)有限范圍內(nèi)的有效信息。
軌道l和軌道l+1的相關(guān)信號(hào)R可以寫為如下R(k,(Δ+δ))=E(rkTlr(k+Δ+δ)Tl+1)---(1)]]>這里rkTl為在時(shí)刻kT處行l(wèi)的重放采樣r。
為了找到最大值，我們搜索一階導(dǎo)數(shù)為零的相對(duì)相位延遲，即dd(Δ+δ)TE(rkTlr(k+Δ+δ)Tl+1)=0]]>等同于E(rkTldd(Δ+δ)Tr(k+Δ+δ)Tl+1)=0---(2)]]>由于對(duì)(Δ+δ)T的導(dǎo)數(shù)等于對(duì)t的導(dǎo)數(shù)，因此可以寫為E(rkTlddtr(k+Δ+δ)Tl+1)=0---(3)]]>最后一個(gè)函數(shù)具有如圖4b所示的“S形曲線”的特性。
由此獲得的信息可以用于一個(gè)可變延遲級(jí)來(lái)補(bǔ)償軌道l與軌道l+1之間的相對(duì)相位延遲。通過(guò)對(duì)每對(duì)相鄰軌道重復(fù)該過(guò)程，可以使以“寬螺線”布置的所有軌道相互對(duì)準(zhǔn)。
圖5是按照本發(fā)明對(duì)11條并行通道進(jìn)行比特檢測(cè)的完整架構(gòu)的框圖。
這種架構(gòu)能夠從一個(gè)光電二極管PDIC中接收信號(hào)ch1-ch11。所述架構(gòu)包括-能夠放大信號(hào)ch1-ch11的可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA(31)，-對(duì)放大信號(hào)進(jìn)行低通濾波的噪聲和抗混疊濾波器LPF(32)，-將濾波后信號(hào)數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(33)，其利用一個(gè)頻率接近1個(gè)采樣/比特的異步時(shí)鐘CLK，-對(duì)數(shù)字化信號(hào)的相對(duì)相位延遲的整數(shù)部分進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置COMP(34)，所述裝置包括D觸發(fā)器，-一個(gè)對(duì)相對(duì)相位延遲的分?jǐn)?shù)部分進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难舆t補(bǔ)償器(51)，以及對(duì)補(bǔ)償信號(hào)作進(jìn)一步處理的裝置，所述處理裝置包含串聯(lián)的-一個(gè)二維均衡器2D-EQ(52)，-N個(gè)一維采樣速率轉(zhuǎn)換器SRC(53)，以及-一個(gè)二維比特檢測(cè)器2D-BD(54)。
后面的塊(54)生成比特決策。那些比特決策通過(guò)二維通道的目標(biāo)響應(yīng)進(jìn)行傳遞，由此產(chǎn)生理想的波形采樣。將這些理想波形采樣從信號(hào)波形的實(shí)驗(yàn)值中減去以得到可與目標(biāo)響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)相關(guān)的誤差采樣，以便產(chǎn)生可以驅(qū)動(dòng)N個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換器的定時(shí)信息。該技術(shù)被稱為決策引導(dǎo)的定時(shí)恢復(fù)，并且在J.W.M.Bergmans的“Digital BasebandTransmission and Recording(數(shù)字基帶傳輸和記錄)”(KluwerAcademic Publishers，1996，第10-11章)中被更為詳細(xì)地描述。
延遲補(bǔ)償器和進(jìn)一步處理裝置在這里都由硬件接口CNTRL(55)控制。
圖6示出按照本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)延遲補(bǔ)償器的第一實(shí)施例。
按照本發(fā)明的該實(shí)施例，方程(3)所述的函數(shù)通過(guò)對(duì)對(duì)應(yīng)于軌道l+1的第一信號(hào)求導(dǎo)并且將所述導(dǎo)數(shù)與對(duì)應(yīng)軌道l的第二信號(hào)相乘來(lái)獲得，所述導(dǎo)數(shù)由一個(gè)能夠執(zhí)行(1-D2)運(yùn)算的第一微分器電路(61)來(lái)近似。D是能夠延遲一個(gè)采樣間隔的單位延遲算子。必須指出的是，第二信號(hào)是來(lái)自軌道l由第一延遲電路(62)(例如觸發(fā)器)延遲了預(yù)定延遲D的信號(hào)。這也是不利用(1-D)運(yùn)算執(zhí)行微分器的理由，因?yàn)檫@將導(dǎo)致(例如通過(guò)內(nèi)插)難以實(shí)現(xiàn)的等價(jià)延遲D/2。必須進(jìn)一步指出的是，在過(guò)采樣低時(shí)，由于“真實(shí)的”完整(full-fledged)微分器的較差表現(xiàn)，所以(1-D2)微分器導(dǎo)致電路增益降低。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的微分器。
由乘法引起的相對(duì)相位誤差被用作第一積分環(huán)路濾波器(63)的輸入，它將誤差強(qiáng)制為零。濾波器輸出隨后被用作第一可變延遲電路VD(64)的輸入。所述可變延遲電路接收來(lái)自軌道l+1的信號(hào)作為另一個(gè)輸入，并且提供一個(gè)由(1-D2)微分器使用的輸出。
如圖6所示，上述針對(duì)相鄰軌道l和l+1的基本原理被反復(fù)使用以使所有的軌道都相互對(duì)準(zhǔn)。例如，第一可變延遲電路(64)的輸出經(jīng)第二延遲電路(65)延遲一個(gè)延遲D，隨后與第二微分器(66)的輸出相乘。相乘的結(jié)果被送至第二積分環(huán)路濾波器(67)的一個(gè)輸入。該濾波器的輸出被送至第二可變延遲電路VD(68)的一個(gè)輸入。所述可變延遲電路接收來(lái)自軌道l+2的信號(hào)作為另一個(gè)輸入，并且饋給第二微分器的輸入。
延遲補(bǔ)償器的輸出是軌道l的信號(hào)波形、軌道l+1的信號(hào)波形的延遲形式和軌道l+2的信號(hào)波形的延遲形式，當(dāng)然，當(dāng)延遲補(bǔ)償器被反復(fù)用于更多的軌道時(shí)是系統(tǒng)內(nèi)使用的別的軌道的延遲形式。
圖7示出按照本發(fā)明的延遲補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)方式的另一實(shí)施例。該實(shí)施例允許對(duì)比特檢測(cè)架構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。
按照本發(fā)明的該實(shí)施例，軌道l的信號(hào)經(jīng)第一延遲電路(70)延遲一個(gè)延遲D。軌道l+1的信號(hào)經(jīng)第一可變延遲電路(71)延遲一個(gè)第一可變延遲VD1，并且該可變延遲信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由第一(1-D2)微分器(72)產(chǎn)生。第一延遲電路(70)和第一(1-D2)微分器(72)的輸出相乘，并且相乘的結(jié)果被送至一個(gè)第一積分環(huán)路濾波器(73)的一個(gè)輸入，該濾波器能夠控制第一可變延遲電路(71)的可變延遲VD1。
軌道l+2的信號(hào)經(jīng)第二可變延遲電路(74)延遲一個(gè)第二可變延遲VD2，隨后經(jīng)第二延遲電路(75)延遲一個(gè)延遲D。第一(1-D2)微分器(72)和第二延遲電路(75)的輸出相乘，并且相乘的結(jié)果被送至一個(gè)第二積分環(huán)路濾波器(76)的一個(gè)輸入，該濾波器能夠控制第二可變延遲電路(74)的可變延遲VD2。
軌道l+3的信號(hào)經(jīng)第三可變延遲電路(77)延遲一個(gè)第三可變延遲VD3，并且該可變延遲信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由第二(1-D2)微分器(78)產(chǎn)生。第二延遲電路(75)和第二(1-D2)微分器(78)的輸出相乘，并且相乘的結(jié)果被送至一個(gè)第三積分環(huán)路濾波器(79)的一個(gè)輸入，該濾波器能夠控制第三可變延遲電路(77)的可變延遲VD3。
上述針對(duì)相鄰軌道l至l+3的原理被反復(fù)使用以使所有的軌道互相對(duì)準(zhǔn)。
必須指出的是，用于下一級(jí)的信號(hào)經(jīng)過(guò)延遲后分接(tap)，并且由于積分環(huán)路濾波器的存在，該可變延遲自動(dòng)隨軌道數(shù)量的增加而變得較長(zhǎng)。為了確保每條控制回路工作在S曲線的合適范圍，在信號(hào)進(jìn)入可變延遲回路之前，需要對(duì)標(biāo)稱延遲進(jìn)行補(bǔ)償。因此，框圖內(nèi)所示的每個(gè)可變延遲就由一個(gè)大的固定部分和一個(gè)較小的可變部分組成。但是即使那樣，由于誤差的累積以及啟動(dòng)時(shí)總誤差可能已經(jīng)處于S曲線的合適范圍以外，所以這樣的疊加(stacking)仍然可能引起一些問(wèn)題。而且一個(gè)控制回路的輸出是下一回路的輸入。這可能導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)的收斂時(shí)間。
延遲補(bǔ)償器的輸出是軌道l、l+1、l+2和l+3的信號(hào)波形，它們?nèi)拷?jīng)由各自可變延遲電路進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并且如果反復(fù)使用該延遲補(bǔ)償器塊，則對(duì)于別的軌道也存在可變延遲信號(hào)波形。
如果想避開(kāi)向下一級(jí)饋送延遲形式的信號(hào)這個(gè)問(wèn)題，可以僅僅對(duì)每對(duì)相鄰的通道應(yīng)用回路并采用原始的非延遲信號(hào)。在此種情況下，在第一回路后需要有另外的延遲來(lái)補(bǔ)償總延遲。
圖8示出這樣一個(gè)具有前饋延遲補(bǔ)償?shù)膶?shí)施例的框圖。
按照本發(fā)明的該實(shí)施例，軌道l的信號(hào)經(jīng)第一延遲電路(81)延遲一個(gè)延遲D。軌道l+1的信號(hào)經(jīng)第一可變延遲電路(82)延遲一個(gè)可變延遲VD，并且該可變延遲信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由第一(1-D2)微分器(83)產(chǎn)生。第一延遲電路(81)和第一(1-D2)微分器(83)的輸出相乘，并且相乘的結(jié)果被送至第一積分環(huán)路濾波器(84)的一個(gè)輸入，該濾波器能夠控制第一可變延遲電路(82)的可變延遲VD。軌道l的信號(hào)和第一可變延遲電路(82)的輸出構(gòu)成延遲補(bǔ)償器的輸出。
軌道l+1的信號(hào)經(jīng)第二延遲電路(85)延遲一個(gè)延遲D。軌道l+2的信號(hào)經(jīng)第二可變延遲電路(86)延遲一個(gè)可變延遲VD，并且該可變延遲信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由第二(1-D2)微分器(87)產(chǎn)生。第二延遲電路(85)和第二(1-D2)微分器(87)的輸出相乘，并且相乘的結(jié)果被送至第二積分環(huán)路濾波器(88)的一個(gè)輸入，該濾波器能夠控制第二可變延遲電路(86)的可變延遲VD。第一積分環(huán)路濾波器(84)的輸出被加到第二積分環(huán)路濾波器(88)的輸出上。第三可變延遲電路(89)受控于第一積分環(huán)路濾波器(84)的輸出和第二可變延遲電路(86)的輸出。第三可變延遲電路(89)的輸出形成延遲補(bǔ)償器的另一輸出。
上述針對(duì)相鄰軌道l至l+2的原理被反復(fù)使用以使所有的軌道互相對(duì)準(zhǔn)。
大量乘法器的使用并不總是希望的。因此也可以在微分器之后取信號(hào)的符號(hào)。因?yàn)檫@種信號(hào)的直流分量DC為零(因?yàn)樗窃夹盘?hào)的微分形式)，因此可以采用取值為零的恒定限幅器電平(slicer level)?，F(xiàn)在，如果限幅器的輸出為負(fù)，則相乘就簡(jiǎn)化為符號(hào)位的反轉(zhuǎn)。因此，在圖6至8中，可以用一個(gè)后面是一個(gè)基準(zhǔn)電平為零的限幅器的(1-D2)微分器來(lái)代替每個(gè)(1-D2)微分器。限幅器在其輸出上產(chǎn)生符號(hào)位，因此使得互相關(guān)器內(nèi)所有的乘法器變得不合時(shí)宜。結(jié)果，僅僅通過(guò)采用符號(hào)位就對(duì)(1-D2)微分器的輸出進(jìn)行了限幅。符號(hào)的值即符號(hào)位與延遲電路D輸出處的信號(hào)的符號(hào)位組合在一起。這由一個(gè)組合電路實(shí)現(xiàn)，該電路在互相關(guān)器內(nèi)代替了乘法器。這種顯著的硬件簡(jiǎn)化所帶來(lái)的小缺點(diǎn)是，環(huán)路增益變得依賴于輸入數(shù)據(jù)。這對(duì)于啟動(dòng)時(shí)捕獲鎖定的速度可能會(huì)產(chǎn)生小的影響。但是由于自適應(yīng)方向仍然保持不變，因此系統(tǒng)最終將收斂至同一穩(wěn)定情形。
本發(fā)明的另一實(shí)施例在于采用N個(gè)寄存器來(lái)存儲(chǔ)N個(gè)可變延遲的積分器值。隨后實(shí)現(xiàn)了單個(gè)互相關(guān)器的功能并且被依次用于每對(duì)相鄰的軌道。為了實(shí)現(xiàn)積分功能，更新值與寄存器值相加并且被再次存儲(chǔ)在同一寄存器內(nèi)。只有延遲的變化足夠慢才能夠應(yīng)用這種簡(jiǎn)化。
上述實(shí)施例示出最一般形式的延遲補(bǔ)償，其中假設(shè)每個(gè)延遲都是獨(dú)立的并隨時(shí)間變化。
但是在一些實(shí)際情況下，可以放心地假定，對(duì)于每對(duì)軌道，軌道間的延遲是相同的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)光點(diǎn)配置(即光柵)來(lái)固定它。因此只有一個(gè)參數(shù)需要控制。
為此，如圖9所示，軌道2至N的信號(hào)經(jīng)一組N-1個(gè)可變延遲電路(91)延遲一個(gè)可變延遲VD。軌道1的信號(hào)和延遲的信號(hào)構(gòu)成一組N-1個(gè)互相關(guān)器(92)的輸入。互相關(guān)器的輸出被相加并且加法的結(jié)果被取為整個(gè)積分環(huán)路濾波器(93)的輸入。環(huán)路濾波器輸出隨后是N-1可變延遲級(jí)中每一級(jí)的輸入。圖9還示出，當(dāng)軌道間延遲等于(Δ+δ)T時(shí)，軌道l的總延遲為(l-1)*(Δ+δ)T。這種架構(gòu)解決了圖6和7中存在的收斂性問(wèn)題。
為了使硬件復(fù)雜度最小化，也可能減少互相關(guān)器的數(shù)量，因?yàn)槔硐肭闆r下它們都示出相同的結(jié)果。例如將一個(gè)互相關(guān)器用于上面2行，而將另一個(gè)用于下面2行。
圖10是包括振蕩器的實(shí)施例的框圖，該振蕩器用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘以便使相對(duì)相位延遲保持為一個(gè)整數(shù)。
實(shí)際上，通過(guò)內(nèi)插濾波器對(duì)分?jǐn)?shù)倍延遲進(jìn)行補(bǔ)償并非易事。它需要一定的過(guò)采樣以使濾波器的實(shí)現(xiàn)變得可行。因此如果軌道間延遲始終等于通道時(shí)鐘周期的整數(shù)倍，則是有好處的。
為此，模數(shù)時(shí)鐘的調(diào)諧方式為，延遲始終為一個(gè)整數(shù)倍的延遲，即(Δ+δ)T＝ΔT1等同于fcl=l1+(δΔ)fc]]>這里fc為時(shí)鐘頻率。
一種實(shí)現(xiàn)方式的實(shí)例是通過(guò)減去整數(shù)倍延遲來(lái)將分?jǐn)?shù)倍延遲從總延遲中分離出來(lái)。
如圖10所示，軌道1至N的信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(101)數(shù)字化。隨后采用向數(shù)字化信號(hào)補(bǔ)償整數(shù)倍延遲的裝置(102)，所述裝置包含用于軌道2的K個(gè)D觸發(fā)器和用于軌道N的K(N-1)個(gè)D觸發(fā)器，這里K為相鄰軌道間延遲的標(biāo)稱整數(shù)倍部分。通過(guò)利用一組N-1個(gè)互相關(guān)器(103)使相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)互相關(guān)來(lái)確定分?jǐn)?shù)倍延遲。該組互相關(guān)器的輸出被相加，并且相加的結(jié)果形成積分環(huán)路濾波器(104)的一個(gè)輸入。環(huán)路濾波器的輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)受控振蕩器(105)，該受控振蕩器(105)產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的時(shí)鐘。
要指出的是，該配置僅在所有相鄰?fù)ǖ篱g的延遲皆相等的特定情形下工作。延遲補(bǔ)償器和均衡器之后的采樣速率轉(zhuǎn)換器必須能夠應(yīng)對(duì)該變化的模數(shù)時(shí)鐘，并且必須能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為在采樣速率轉(zhuǎn)換器輸出處的固定時(shí)鐘。
本發(fā)明另一實(shí)施例在于采用一個(gè)報(bào)頭模式的預(yù)定結(jié)構(gòu)，其在二維比特網(wǎng)格除切線方向以外的一個(gè)基本方向上是均勻的。
圖11是一種9行寬螺線格式的示意略圖，該格式包括報(bào)頭部分和數(shù)據(jù)部分。報(bào)頭部分被安排為使對(duì)應(yīng)于相鄰比特行的連續(xù)通道內(nèi)的信號(hào)波形顯示出互相關(guān)器所用的相似性。
報(bào)頭模式的均勻性對(duì)于位于連續(xù)比特行上的連續(xù)讀出光點(diǎn)產(chǎn)生相似的信號(hào)波形，但是具有固定的延遲。前面的實(shí)施例基于互相關(guān)器的連續(xù)比特行間的串?dāng)_。這個(gè)附加實(shí)施例基于互相關(guān)器的連續(xù)比特行內(nèi)信號(hào)波形的相似性。在本發(fā)明前面的實(shí)施例中，互相關(guān)器持續(xù)處于激活狀態(tài)而沒(méi)有任何中斷。在本發(fā)明的此附加實(shí)施例中，互相關(guān)器僅在二維比特網(wǎng)格的報(bào)頭部分處于激活狀態(tài)而在數(shù)據(jù)部分處于非激活狀態(tài)。
圖12是本發(fā)明該附加實(shí)施例的框圖。它基于沿二維比特網(wǎng)格除切線方向以外的一個(gè)基本方向上報(bào)頭的均勻性。延遲補(bǔ)償器的輸入由來(lái)自寬螺線的N行(從0到N-1行)的N個(gè)信號(hào)組成。其中一行(在本例中為第N-1行)被取作一個(gè)基準(zhǔn)行并且在系統(tǒng)內(nèi)不被延遲地傳輸。其它的第0到N-2行被輸入一個(gè)自適應(yīng)延遲電路AD(121)。自適應(yīng)延遲電路的輸出從非延遲基準(zhǔn)行中被減去，由此形成一個(gè)誤差e。誤差e經(jīng)延遲電路D(122)延遲一個(gè)時(shí)鐘周期。利用一個(gè)微分器(123)(在本例中為一個(gè)(1-D2)微分器電路)確定該基準(zhǔn)行的信號(hào)的導(dǎo)數(shù)。所述微分器的輸出與延遲電路D的輸出相乘，從而得到信號(hào)的相關(guān)。該乘法器的輸出形成回路開(kāi)關(guān)(124)的輸入，該回路開(kāi)關(guān)受控于確定采集窗口的控制塊AW(125)。回路開(kāi)關(guān)的輸出由環(huán)路濾波器PID(126)用來(lái)形成延遲信息。濾波器PID輸出上的延遲信息確定可變延遲塊內(nèi)每行的延遲。在延遲塊之后，包括非延遲基準(zhǔn)信號(hào)的信號(hào)由一個(gè)下采樣器(127)進(jìn)行2倍的下采樣。最后，根據(jù)報(bào)頭檢測(cè)器(128)的輸出確定采集窗口。報(bào)頭檢測(cè)器在下采樣器的輸出信號(hào)上工作。在這種方式下，僅在報(bào)頭期間更新延遲值，其中數(shù)據(jù)沿二維比特網(wǎng)格除切線方向以外的一個(gè)基本方向是均勻的。
仍然按照另一實(shí)施例，按照本發(fā)明的方法采用第“1”行與第“N-2”行之間的內(nèi)部行之一(第“k”行)代替第“0”行(或第“N-1”行)作為基準(zhǔn)信號(hào)，其它所有行(除了靠近保護(hù)帶的其它外部行)都必需通過(guò)互相關(guān)與其對(duì)準(zhǔn)。這意味著所有內(nèi)部比特行第“2”、“3”、...、“N-2”行的HF信號(hào)與第“k”行對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于外部比特行，必需采用另一過(guò)程。例如可以將第“0”與“1”行之間的相位延遲取為與第“1”與“2”行之間已經(jīng)獲得的相同。第“0”行的總相位延遲于是變?yōu)?第“i”行的相位延遲以Di表示)D0＝D1+(D1-D2)。對(duì)于第二外部行，可以將第“N-2”與“N-1”行之間的相位延遲取為與第“N-3”與“N-2”行之間獲得的相同。第“N-1”行的總相位延遲于是變?yōu)镈N-1＝DN-2-(DN-3-DN-2)。圖13示出該實(shí)施例的示意圖。需要指出的是，對(duì)于實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方式，現(xiàn)在還需要使基準(zhǔn)行(第“k”行)有一個(gè)固定的延遲，從而對(duì)于“延遲補(bǔ)償塊”獲得的都是正的延遲值。該固定的延遲不應(yīng)當(dāng)小于一個(gè)最小值，該最小值等于外部行第“0”行(或外部行第“N-1”行)與第“k”行之間的(預(yù)期的)延遲。該“預(yù)期的”延遲可根據(jù)寬螺線的幾何結(jié)構(gòu)和激光光點(diǎn)(由衍射光柵產(chǎn)生)的間隔得到。
對(duì)于密度有一定程度降低的二維系統(tǒng)，另一實(shí)施例是可能的。這里也許無(wú)需一個(gè)完整的二維比特檢測(cè)器?？赡艿氖牵捎么?dāng)_抵消XTC并在XTC之后簡(jiǎn)單地獨(dú)立應(yīng)用一維PRML檢測(cè)器。在這種配置中，自適應(yīng)濾波器被應(yīng)用于從中央通道減去其之前的相鄰?fù)ǖ?，其包含相?duì)相位信息。通過(guò)確定濾波器抽頭的“質(zhì)心”可以提取相位信息。
以上僅以舉例的方式描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，并且對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不偏離如由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍的情況下可以對(duì)上述實(shí)施例做出改動(dòng)和變化。而且在權(quán)利要求書中，置于括號(hào)間的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對(duì)權(quán)利要求的限制。術(shù)語(yǔ)“包括”并未將那些在權(quán)利要求內(nèi)未列出的單元或步驟排除在外。術(shù)語(yǔ)“一個(gè)”或“一”并未將多個(gè)的情形排除在外。本發(fā)明可以借助包含幾個(gè)獨(dú)立單元的硬件以及借助合適編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)列舉若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個(gè)可由同一項(xiàng)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。僅僅在相互不同的獨(dú)立權(quán)利要求中引述某些措施這樣一個(gè)事實(shí)，并不表示無(wú)法利用這些措施的組合來(lái)獲益。
權(quán)利要求
1.一種使來(lái)自一個(gè)二維光學(xué)讀取系統(tǒng)的一組數(shù)據(jù)通道的信號(hào)同步的方法，所述方法包括下列步驟-使一對(duì)相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)互相關(guān)以確定在所述相鄰?fù)ǖ乐g的一個(gè)相對(duì)相位延遲；-對(duì)于該組數(shù)據(jù)通道的不同對(duì)相鄰?fù)ǖ?，重?fù)該互相關(guān)步驟；-補(bǔ)償由此獲得的該相對(duì)相位延遲，以便使來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)相互對(duì)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該互相關(guān)步驟基于信號(hào)間的串?dāng)_，該信號(hào)在對(duì)應(yīng)于相鄰比特行的連續(xù)通道內(nèi)測(cè)得。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述互相關(guān)基于在對(duì)應(yīng)于相鄰比特行的連續(xù)通道內(nèi)測(cè)得的信號(hào)間的相似性，所述相似性由一個(gè)預(yù)定的報(bào)頭結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該報(bào)頭結(jié)構(gòu)沿對(duì)應(yīng)于一組相鄰比特行的二維比特網(wǎng)格的一個(gè)方向是均勻的，所述方向不同于所述網(wǎng)格的切線方向。
4.一種使來(lái)自在二維光學(xué)讀取系統(tǒng)中使用的一組數(shù)據(jù)通道的信號(hào)同步的設(shè)備，所述同步設(shè)備包含-適于確定相鄰?fù)ǖ缹?duì)之間的相對(duì)相位延遲的互相關(guān)器；-一個(gè)延遲補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償由此獲得的該相對(duì)相位延遲，以便使來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)相互對(duì)準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，對(duì)于當(dāng)前的一對(duì)相鄰?fù)ǖ?，該延遲補(bǔ)償器包括-一個(gè)延遲電路(62；70；81)，用于使來(lái)自一對(duì)中第一通道的信號(hào)延遲一個(gè)預(yù)定的延遲，由此形成一個(gè)延遲信號(hào)；-一個(gè)與一個(gè)微分器電路(61；72；83)串聯(lián)的第一可變延遲電路(64；71；82)，用于確定來(lái)自一對(duì)中第二通道的一個(gè)導(dǎo)數(shù)信號(hào)；-一個(gè)積分環(huán)路濾波器(63；73；84)，其能夠接收該延遲信號(hào)和該導(dǎo)數(shù)信號(hào)的一個(gè)互相關(guān)，所述濾波器能夠控制該可變延遲電路的可變延遲。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中該延遲信號(hào)或該導(dǎo)數(shù)信號(hào)構(gòu)成對(duì)應(yīng)于下一對(duì)相鄰?fù)ǖ赖囊粋€(gè)互相關(guān)器的一個(gè)輸入。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中該積分環(huán)路濾波器(84，88)的輸出被相加，對(duì)于當(dāng)前的一對(duì)相鄰?fù)ǖ溃撗舆t補(bǔ)償器包括一個(gè)第二可變延遲電路(89)，其受控于該積分環(huán)路濾波器的累積輸出和當(dāng)前一對(duì)中第二通道的第一可變延遲電路(86)的輸出，該累積輸出對(duì)應(yīng)于所有在前的相鄰?fù)ǖ缹?duì)，該第二可變延遲電路的輸出形成該同步設(shè)備的一個(gè)輸出。
8.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，包括-用于存儲(chǔ)N個(gè)可變延遲的積分器值的N個(gè)寄存器，這里N為整數(shù)；-依次用于每對(duì)相鄰?fù)ǖ赖膯蝹€(gè)互相關(guān)器電路，一個(gè)更新值與一個(gè)寄存器值相加并被存儲(chǔ)在同一寄存器內(nèi)以便實(shí)現(xiàn)積分功能。
9.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，包括-一組N-1個(gè)可變延遲電路(91)，用于延遲從第2到第N軌道的信號(hào)一個(gè)可變延遲，這里N為整數(shù)；-一組互相關(guān)器(92)，用于使每對(duì)延遲信號(hào)相關(guān)；-一個(gè)積分環(huán)路濾波器(93)，用于接收該相關(guān)信號(hào)之和，并且用于饋給該組N-1個(gè)可變延遲電路(91)的輸入。
10.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，包括-一組N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(101)，用于數(shù)字化從第1到第N通道的信號(hào)，這里N為整數(shù)；-用于向該數(shù)字化信號(hào)補(bǔ)償一個(gè)整數(shù)倍延遲的裝置(102)；-一組N-1個(gè)互相關(guān)器(103)，用于使來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖难a(bǔ)償信號(hào)相關(guān)；-一個(gè)積分環(huán)路濾波器(104)，用于對(duì)該相關(guān)信號(hào)之和進(jìn)行積分；-一個(gè)受控振蕩器(105)，其由該積分環(huán)路濾波器驅(qū)動(dòng)，該振蕩器產(chǎn)生該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘。
11.一種二維光學(xué)記錄和/或再現(xiàn)裝置，包括一個(gè)如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其能夠向一個(gè)二維均衡器發(fā)送同步信號(hào)，該二維均衡器與一個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換器和一個(gè)比特檢測(cè)器串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使來(lái)自一個(gè)二維光學(xué)讀出系統(tǒng)的一組數(shù)據(jù)通道的信號(hào)同步的方法。所述方法包括使一對(duì)相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)互相關(guān)以確定在所述相鄰?fù)ǖ乐g的一個(gè)相對(duì)相位延遲的步驟。它還包括下述步驟對(duì)于該組數(shù)據(jù)通道的不同對(duì)相鄰?fù)ǖ?，重?fù)該互相關(guān)步驟。它最后包括下述步驟補(bǔ)償由此獲得的該相對(duì)相位延遲，以便使來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖男盘?hào)相互對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明基于例如在一個(gè)互相關(guān)器內(nèi)相鄰?fù)ǖ乐g存在的光學(xué)串?dāng)_的使用，該互相關(guān)器能夠確定在兩條相鄰?fù)ǖ乐g的相對(duì)相位。
文檔編號(hào)G11B27/30GK1806288SQ200480016816
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月17日
發(fā)明者A·伊明克, W·科伊內(nèi), J·伯格曼斯, J·里亞尼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司