[发明专利]在具有链接纠错码的磁性记录通道中不平衡保护编码的方法和设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2000年6月27日提交的题为“用于具有串联纠错码的磁性记录通道中的不平衡保护编码”的60/214,699美国临时申请的优先权。

发明领域

本发明涉及编码系统。具体来说，本发明涉及记录通道中，如盘驱动器和其他数据存储系统中的编码系统。

发明背景

在数据通讯系统中，数字信息通过一个通道从一个发送器被传达至一个接收器。“通道”是一个总称，它可包括许多不同媒介，如记录媒介、电话线和电磁频谱。在数据存储系统中，如磁性盘驱动器，通道包括一个存储媒介，并且数字信息被发送到存储媒介，在恢复前存储一段时间，再传达至接收器。

一个典型的磁性盘驱动器包括安置在枢轴或主轴上旋转的一个或几个硬性盘。每个盘有一个流体动力轴承和传感器组成的关联头，用于与盘表面的通讯。机电传动器将数据头在盘表面放射状地移动用于轨迹寻查操作，并将传感器直接控制在盘表面的所需轨迹上用于轨迹追踪操作。驱动控制器依据从主系统接收的命令控制盘驱动器，从而找回来自盘的信息并将信息存储在盘上。驱动控制器包括各种子系统，如一个用于与主系统通讯的“主界面”，一个用于控制传动器的“伺服系统”，一个用于在存储媒介上记录数据的“写入通道”，以及一个用于接收来自存储媒介的已记录的数据的“读取通道”。

信息一般存储在盘表面的同心数据轨迹上。通过传感器的电流方向受控制，从而在经选择的数据轨迹内编码盘表面的磁通量反转。在一种被称为不归零反转(NRZI)编码的编码类型中，数字“1”由在数据轨迹中从一个磁性区域到下一个的一个磁通量反转来表示，数字“2”由在数据轨迹中从一个磁性区域到下一个的一个磁通量反转的缺损来表示。

在恢复来自盘的数据中，伺服系统控制机电传动器，从而数据头飞过所需数据轨迹，感应存储在数据轨迹中的流量反转，并根据那些流量反转产生一个读取的信号。所读取的信号一般是有条件的，随后，信号被读取通道解码以恢复流量反转所代表的数据。一个典型的读取通道包括自动获取控制电路、一个低通路过滤器、一个模拟-数字转换器或取样器、一个序列探测器和一个解码器。

以前一个维特比探测器被用作读取通道的序列探测器。当探测器的输入数据由一个信号加上附加白高斯噪音组成以及当使用一个典型的分支公制(向探测器提供的信号中的误差平方)，该维特比探测器是作为一个最大可能性(ML)的序列探测器进行工作。然后，探测到的位序列被传至解码器，从而被解码为原始用户数据。

所有的通道，包括盘驱动存储通道，将噪音传入它们传达的信号中。为了探测以及有时纠正由通道噪音引起的信号误差，人们已开发了多个编码技术。这些编码技术将由一些数据位形成的用户数据字转化成由一些数据位形成的编码文字。强加在编码文字中的代码约束能经设计以避免易于产生错误事件的位序列，并能允许探测以及有时纠正从通道接收到的的信号的误差。

用户数据位的数目与代码位的数目的平均比率m/n被称为是代码码的编码率。一般来说，在一个接收通道中探测和纠正误差的能力可能随着编码率的下降而增加，因为一个低编码率意味着编码文字中的多个多余的信息。然而，每个编码器附加的额外的位增加了通过通道传送信号所需的时间和能量。

已经提出了几种类型代码约束。例如，在一个盘驱动器中，旋转磁性媒介的主轴电机的旋转速度随时间改变。这导致读取信号电压脉冲之间的非均匀时间间隔。一个相位锁定回路(PLL)被用于将读取记时钟的相位和频率锁定在读取信号电压脉冲的相位和频率。为确保定期更新PLL，可使用一个代码，该代码限制读取信号中的连续的“0”的数目不超过最大数目“k”。这种代码被称作含“k”约束的游程长度限制(RLL)码。“k”值越小，PLL的性能越好。然而，“k”值越小，代码变得越难实施。

该代码还可能限制在代码位流中的连续的“1”的数目以限制符号之间干扰的效应，这种效应是在被传送信号中的连续转化互相干扰的时候产生的。这样的代码被称作含“j”约束的最大转化运行(MTR)码，其中“j”为通道信号中所允许的连续转化的最大数目。例如，为避免三个或三个以上连续转化，可设计含MTR约束的j＝2的代码。虽然MTR码降低符号之间的干扰，但是它们除去了多个可获取的编码文字，使得很难有时不可能用高编码率实施MTR限制。