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TWI533290B - 在一經接收信號內偵測一同步標記的方法及讀取通道 - Google Patents

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TWI533290B
TWI533290B TW100109975A TW100109975A TWI533290B TW I533290 B TWI533290 B TW I533290B TW 100109975 A TW100109975 A TW 100109975A TW 100109975 A TW100109975 A TW 100109975A TW I533290 B TWI533290 B TW I533290B
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艾利希Ｆ 哈瑞區
楊少華
奈納德 米拉迪諾維奇
李元興
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安華高科技通用Ｉｐ（新加坡）公司
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Description

在一經接收信號內偵測一同步標記的方法及讀取通道
本發明係關於用於同步標記(syncMark)偵測的技術，且更特定而言，係關於用於使用一極點距離度量位置偵測一同步標記的技術。
儲存系統(諸如磁碟機)通常包含一個或多個具有複數個同心資料磁軌的磁碟或其他儲存媒體。在一寫入或讀取作業期間，通常將一換能器定位於一目的地磁軌上。通常將伺服頭位置資訊紀錄於磁碟上。圖1中展示用於磁碟機的一個常見記錄格式100，其包含分別在經記錄資料140之前及之後的一伺服位址標記(SAM)型樣110以及一同步標記型樣120及一後置項型樣130，該伺服位址標記型樣110識別下一組嵌入伺服資訊的開始。
通常，一伺服解調變器基於最近偵測的SAM判定從何處開始搜尋一SAM型樣。通常，伺服解調變器在基於最近偵測之SAM時序的一時間窗期間搜尋SAM。一旦偵測到SAM，通常以高度準確性知道SAM與同步標記間的間隔。因此，一同步標記位置偵測器通常可在一相對小窗內搜尋同步標記。一旦識別同步標記，則同步標記位置偵測器可判定資料區段定位於記錄磁軌內何處。例如歸因於同步標記上回讀信號毀壞或失真超出同步標記偵測器容限之信號缺陷，同步標記偵測器可能錯過偵測同步標記。
已為改良同步標記偵測提議或建議許多技術。例如參見名為「Method and Apparatus for Synchronization Mark Detection with DC Compensation」的美國專利案第7,561,649號以及名為「Method and Apparatus for Detecting a SyncMark in a Hard Disk Drive」的美國公開申請案第2010/0115209號，其等各者以引用方式併入本文中。一項技術為一同步標記搜尋窗內多個位置計算一度量(諸如歐幾里德(Euclidean)距離度量)並將經計算度量與一同步標記度量臨限值比較。若一位置之經計算度量滿足同步標記度量臨限值，則宣佈在此位置找到同步標記。若經計算度量不滿足同步標記度量臨限值，則將同步標記度量臨限值增加且從磁碟實體重新讀取資料，以另外嘗試使用此新的同步標記度量臨限值偵測同步標記。重新讀取資料導致額外讀取時間及功率且亦減少通道讀取速度。
圖2中展示的另一技術將一次要同步標記240(通常稱為同步標記2或SM2)插入資料中。當同步標記偵測器無法偵測第一同步標記120時，硬碟機可依賴於第二同步標記240來定位及偵測資料。通常以一恆定長度分隔第一同步標記120及第二同步標記240。通常，使用足以儲存第一同步標記120與第二同步標記240間之資料的一緩衝器在進行中恢復缺失同步標記的資料。然而同步標記240必須插入資料中並因此損害格式效率，導致資料容量相對於圖1技術減少。
因此需要改良在一硬碟機中偵測一同步標記之技術。
一般而言，提供用於基於一極點距離度量之一位置偵測一同步標記的方法及裝置。可在一磁性媒體上記錄該同步標記或在一通信通道上接收該同步標記。根據本發明之一個態樣，藉由以下方式在一經接收信號中偵測一同步標記：計算介於該經接收信號與讀取該同步標記時預期該經接收信號之一理想版本間之一距離度量，其中為一搜尋窗內複數個位置計算該距離度量；判定該搜尋窗內一實質上極點距離度量；且基於該實質上極點距離度量之一位置偵測該同步標記。
在一個實施例中，若距離度量滿足預定義標準(諸如距離度量低於一臨限值以下)，則偵測到該同步標記。在另一實施例中，當不滿足一預定義度量臨限值T時，使用該實質上極點距離度量之該位置偵測該同步標記。在一進一步實施例中，不關於一預定義極點距離度量臨限值而使用該實質上極點距離度量之該位置偵測該同步標記。在又一實施例中，使用該實質上極點距離度量來判定一度量臨限值T以重新讀取該經接收信號。例如，用於重新讀取該經接收信號的該度量臨限值為該實質上極點距離度量或該實質上極點距離度量之一函數。
可視情況在該實質上極點距離度量低於一第二臨限值T2時調節該同步標記偵測。可由一使用者預定義及/或程式化各種臨限值。該距離度量可包括一平方差之總和或該經接收信號與該經接收信號之該理想版本間之一歐幾里德距離。
將藉由參考下列[實施方式]及圖式獲得對本發明及本發明之進一步特徵及優點之一更徹底理解。
本發明提供用於偵測一同步標記之改良技術。根據本發明的一個態樣，藉由為一搜尋窗內複數個位置計算一距離度量而在一經接收信號中偵測一同步標記。基於一極點距離度量之一位置偵測同步標記。在一個例示性實施例中，當不滿足一預定義度量臨限值時，使用極點距離度量之位置偵測同步標記。在另一例示性實施例中，不關於一預定義度量臨限值而使用極點距離度量之位置偵測同步標記。在又一例示性實施例中，使用極點距離度量作為用於重新讀取經接收信號之一預定義度量臨限值。雖然本文中在一例示性硬碟機之背景中闡釋本發明，但可在需要偵測嵌入於使用者資料內之一個或多個同步標記的任何系統中利用本發明。
本發明改良用於基於一距離度量與一個或多個對應臨限值之一比較偵測一同步標記的許多現存技術。有關使用距離度量的適當同步標記偵測技術的討論，例如參見名為「Method and Apparatus for Synchronization Mark Detection With DC Compensation」之美國專利案第7,561,649號及名為「Method and Apparatus for Detecting a SyncMark in a Hard Disk Drive」之美國公開申請案第2010/0115209號，其等各者以引用方式併入本文中。
如上文討論，圖1及圖2繪示用於磁碟機之例示性習知記錄格式。圖3繪示併入本發明特徵用於磁碟機之一替代記錄格式300。如圖3中展示，揭示的記錄格式300以類似圖1方式包含識別下一組嵌入伺服資訊之開始的一伺服位址標記(SAM)型樣110及一第一同步標記型樣120。
如下文中討論，預期第一同步標記型樣120在介於位元索引k1與k2間之一搜尋窗320內。可基於離一SAM或一擷取(ACQ)結束之一距離判定位元索引k1及k2之位置。ACQ發生在前置項2T型樣上，且ACQ結束應在2T型樣上並在實際同步標記位置之前。同步標記之搜尋窗可從ACQ結束開始且持續長達時脈週期之一程式化數字。有關2T型樣及前置項的討論，例如參見名為「Method and Apparatus for Improved Address Detection」的美國公開申請案第2005/0243455號。
此外，所揭示記錄格式300視情況包含在一磁區末端之一第二同步標記型樣330，在圖1格式中，在磁區末端處通常預期一後置項型樣130。預期第二同步標記型樣330在一搜尋窗340中。以此方式，當硬碟機錯過第一同步標記型樣120時，所揭示記錄格式300容許偵測第二同步標記型樣330。因此，可在進行中達成資料恢復，而不必相對於圖1格式減少資料容量。兩個同步標記120、330間之分隔提供避免媒體缺陷及引起同步標記偵測失敗的其他因素的可靠保護。
硬碟機編碼器/解碼器(編碼解碼器)通常可保留經接收信號及偵測資料之一完整磁區以供多個解碼反覆。解碼程序通常包括一已知方式的偵測及解碼之多個階段。
雖然在圖3之記錄格式300的背景中闡釋本發明，結合圖5至圖7討論各個實施例，但熟習此項技術之一般技術人士將清楚可以圖1至圖3中展示的例示性記錄格式(及額外記錄格式)之任一者實施本發明。
圖4係一例示性反覆硬碟機400之一示意性方塊圖。如圖4中展示，一類比及數位前端405產生等化樣本Y。例如，可在一有限脈衝回應(FIR)濾波之後獲得等化樣本Y。有關習知反覆解碼技術的詳細討論，例如參見2001年3月《IEEE Trans. on Magnetics》第37卷第2號E. Yeo等人的「VLSI Architectures for Iterative Decoders in Magnetic Recording Channels」，其以引用方式併入本文中。
一軟通道偵測器420處理等化樣本Y，且為各個Y樣本產生軟位元判定形式(諸如對數似然率(LLR))的一系列可靠性資訊。由一LPDC解碼器430以一已知反覆方式處理LLR值以產生硬判定及軟判定。在一硬判定緩衝器440中儲存硬判定。一般而言，一硬位元判定與各自偵測器及解碼器軟輸出(LLR)值密切相關。類似地，偵測器及解碼器輸出LLR值的量值提供硬位元判定可靠性之一指示。
如先前指示，解碼程序通常包括以一習知方式偵測及解碼之多個階段。LDPC解碼器430利用局域反覆，且若解碼不集中於LDPC解碼器局域反覆中，則利用LDPC解碼器與軟通道偵測器420間之全域反覆。對於各個全域反覆而言，發送解碼器軟輸出(LLR)返回至偵測器以供另一輪偵測。
圖5係一流程圖，其描述併入本發明特徵之一同步標記偵測程序500之一例示性實施。一般而言，圖5之例示性同步標記偵測程序500記住在一搜尋窗內具有一最低距離度量的位置，並在不滿足一預定義臨限值T之情況下使用此位置建立同步標記。
如圖5中展示，在步驟510期間，同步標記偵測程序500一開始在用於搜尋窗320的一位元索引範圍[k1,k2]內遞增一位元索引t。此後，在步驟520期間，例示性同步標記偵測程序500如下以在週期i為經接收等化信號樣本γ i 計算經接收樣本{γ i - L + 1 ,γ i - L + 2 ,...,γ i }之區塊與讀取同步標記時預期的理想樣本區塊間之一同步標記偵測器度量值M t ：
其中L為同步標記長度。如本文中使用的術語「極點距離度量」應包含最小或最大距離度量。若將方程式(1)之定義用於距離度量，則利用一最小距離度量來偵測同步標記。然而，若將方程式(1)之定義之一負版本用於距離度量，則將利用一最大距離度量來偵測同步標記。有關計算一同步標記偵測器度量值(諸如一平方差總和或一歐幾里德距離)之適當技術的更詳細討論，例如參見美國專利案第7,561,649號，該案以引用方式併入本文中。在步驟530期間執行一測試以判定位元索引是否等於k1(搜尋窗320內之第一位置)。若在步驟530期間判定位元索引等於k1，則在步驟540期間將Mmin初始化為Mk1。然而，若在步驟530期間判定位元索引不等於k1，則在步驟550期間將Mmin設定為(Mmin,Mt)之較低者，且亦記錄對應於新Mmin的位元索引k*。
在步驟560期間執行一進一步測試以判定M t 是否滿足一預定義臨限值T。注意，在例示性實施例中，若M t 低於臨限值T，則稱為「滿足」一臨限值T。在一替代實施例中，若M t 高於臨限值T，則稱為滿足一臨限值T。若在步驟560期間判定M t 滿足預定義臨限值T，則在步驟565期間在t處找到同步標記且相應地重新架構(reframe)信號。然而，若在步驟560期間判定M t 不滿足預定義臨限值T，則在步驟570期間執行一進一步測試以判定位元索引t是否等於k2(搜尋窗320內之最終位置)。
若在步驟570期間判定位元索引不等於k2，則程式控制返回至步驟510且以上述方式繼續。然而，若在步驟570期間判定位元索引等於k2，則在步驟580期間產生找到同步標記信號且基於k*處之經偵測同步標記位置而重新架構信號。如圖5之例示性實施例中展示，可視情況在Mmin值在一第二臨限值T2以下時調節步驟580。以此方式，若最小距離度量Mmin對於偵測同步標記而言過高，則可宣佈一讀取失敗。接著可從磁碟實體重新讀取資料且可另外嘗試使用程序500偵測同步標記。視情況，當實體重新讀取資料時，可增加同步標記度量臨限值T。
注意，可由一使用者預定義或程式化臨限值T及T2。在M t 大於T的情況下距離度量M t 滿足臨限值T的一替代實施例中，可視情況在Mmin值高於一第二臨限值T2時調節步驟580。在此情形中，亦由一最大值運算替代步驟550中之最小值運算。換言之，接著基於一最大距離度量判定同步標記。
圖6係一流程圖，其描述併入本發明特徵的一同步標記偵測程序600之一例示性替代實施。一般而言，圖6之例示性同步標記偵測程序600不關於一預定義最小距離臨限值T而使用一搜尋窗內具有一最低距離度量之位置來建立同步標記。
如圖6中展示，在步驟610期間，同步標記偵測程序600一開始在用於搜尋窗320的位元索引範圍[k1,k2]內遞增位元索引t。此後，例示性同步標記偵測程序600在步驟620期間以類似於圖5之步驟520之一方式計算同步標記偵測器度量值M t 。
在步驟630期間執行一測試以判定位元索引是否等於k1(搜尋窗320內之第一位置)。若在步驟630期間判定位元索引等於k1，則在步驟640期間將Mmin初始化為Mk1。然而，若在步驟630期間判定位元索引不等於k1，則在步驟650期間將Mmin設定為(Mmin,Mt)之一較低者，且亦記錄對應於Mmin的位元索引k*。
在步驟670期間執行一進一步測試以判定位元索引是否等於k2(搜尋窗320內之最終位置)。若在步驟670期間判定位元索引不等於k2，則程式控制返回至步驟610並以上述方式繼續。然而，若在步驟670期間判定位元索引等於k2，則在步驟680期間產生找到同步標記信號且基於k*處之經偵測同步標記位置而重新架構信號。如圖6的例示性實施例中展示，可視情況在Mmin值在一第二臨限值T2以下時調節步驟680。以此方式，若最小距離度量Mmin對於偵測同步標記而言過高，則可宣佈一讀取失敗。在此情形中，可如結合圖5所描述，藉由從磁碟實體重新讀取而另外嘗試偵測同步標記。
注意，可由一使用者預定義或程式化臨限值T及T2之一者或多者。在一替代實施例中，因距離度量之不同計算，由一最大值運算替代步驟650中之最小值運算，且可視情況在Mmin值高於一第二臨限值T2時調節步驟680。在此情形中，基於一最大距離度量判定同步標記。
圖7為一流程圖，其描述併入本發明特徵的一同步標記偵測程序700之另一替代實施。一般而言，圖7之例示性同步標記偵測程序700動態使用最小距離度量作為用於重新讀取經接收信號(例如在一傳統同步標記偵測失敗後)的一預定義度量臨限值。例如，可將下一個讀取週期之臨限值設定為最小距離度量Mmin，或者設定為乘以一比例因數或加入一偏移值的最小距離度量Mmin。可由一使用者視情況預定義或程式化比例因數或偏移值。
如圖7中展示，在步驟710期間，同步標記偵測程序700在用於搜尋窗320之位元索引範圍[k1,k2]內視情況遞增位元索引t。此後在步驟720期間，例示性同步標記偵測程序700以類似於圖5之步驟520之一方式計算同步標記偵測器度量值M t 。
在步驟730期間執行一測試以判定M t 是否滿足一預定義臨限值T。若在步驟730期間判定M t 滿足預定義臨限值T，則在步驟740期間在t處找到同步標記且相應地重新架構信號。然而，若在步驟730期間判定M t 不滿足預定義臨限值T，則在步驟750期間執行一進一步測試以判定位元索引是否等於k1(搜尋窗320內的第一位置)。
若在步驟750期間判定位元索引等於k1，則在步驟760期間將Mmin初始化為Mk1。然而，若在步驟750期間判定位元索引不等於k1，則在步驟770期間將Mmin設定為(Mmin,Mt)之較低者。視情況，亦可記錄對應於Mmin之位元索引k*。
在步驟780期間執行一進一步測試以判定位元索引是否等於k2(搜尋窗320內的最終位置)。若在步驟780期間判定位元索引不等於k2，則程式控制返回至步驟710且以上述方式繼續。然而，若在步驟780期間判定位元索引等於k2，則在步驟790期間設定臨限值T為Mmin以重新讀取磁碟。在一替代實施例中，臨限值T可設定為下一個讀取週期的Mmin函數，例如等於最小距離度量Mmin乘以一比例因數或加入一偏移值。可視情況由一使用者預定義或程式化比例因數及偏移值。在一替代實施中，可添加一額外步驟：若用於重新讀取磁碟之新計算的臨限值T高於一第二臨限值T2，則將新臨限值T設定為T2。如以上結合圖5及圖6所討論，雖將一最小距離度量用於此例示性實施例，但亦可利用一最大距離度量。
有關使用例如在磁區結束處之一第二同步標記的改良偵測技術的詳細討論，參見例如於2008年10月31日申請，名為「Methods and Apparatus for Detecting a SyncMark in a Hard Disk Drive」的美國專利申請案(代理人案號第08-0283號)，該案以引用方式併入本文中。
有關其他同步標記偵測技術的討論，參見例如名為「Method and Apparatus for Improved Address Detection」的美國專利申請案第2005/0243455號。
結論
雖然已關於數位邏輯方塊描述本發明之例示性實施例，但熟習此項技術者應清楚，在數位領域中，可以一軟體程式、以硬體利用電路元件或狀態機器、或者以軟體與硬體兩者的組合，將各種功能實施為處理步驟。可在例如一數位信號處理器、微控制器或通用電腦中利用此類軟體。可在實施於一積體電路內之電路中體現此類硬體及軟體。
因此，可以方法及實踐此等方法之裝置形式體現本發明功能。可以例如儲存於一儲存媒體中、載入一機器及/或由一機器執行或者經由某傳輸媒體傳輸的程式碼形式體現本發明之一個或多個態樣，其中，當程式碼載入一機器(諸如一電腦)或由一機器執行時，該機器變為用於實踐本發明的一裝置。當在一通用處理器上實施時，程式碼片段與處理器組合以提供操作類似於特定邏輯電路的一器件。亦可在一積體電路、一數位信號處理器、一微處理器及一微控制器之一者或多者中實施本發明。
通常以晶圓之一表面上之一重複圖案形成複數個相同晶粒。各個晶粒包含本文中描述的一器件，且可包含其他結構或電路。個別晶粒從晶圓切割或切成方塊，接著封裝為一積體電路。熟習此項技術者將瞭解如何將晶圓切為方塊並封裝晶粒以產製積體電路。將如此製造之積體電路視為本發明之部分。
應瞭解本文中展示及描述的實施例及變動僅為本發明原理之闡釋且可在不脫離本發明範疇及精神的情況下由熟習此項技術者實施各種修改。
100．．．普通記錄格式
110．．．伺服位址標記型樣
120．．．同步標記型樣
130．．．後置項型樣
140．．．記錄資料
240．．．次要同步標記
300．．．記錄格式
320．．．搜尋窗
330．．．第二同步標記型樣
340．．．搜尋窗
400．．．硬碟機
405．．．類比及數位前端
420．．．軟通道偵測器
430．．．LPDC解碼器
440．．．硬判定緩衝器
圖1繪示用於磁碟機之一例示性習知記錄格式；
圖2繪示用於磁碟機的一替代例示性習知記錄格式；
圖3繪示併入本發明特徵用於磁碟機之一例示性記錄格式；
圖4係一例示性反覆硬碟機之一示意性方塊圖；及
圖5至圖7係描述併入本發明特徵的同步標記偵測程序之例示性實施的流程圖。
110．．．伺服位址標記型樣
120．．．同步標記型樣
300．．．記錄格式
320．．．搜尋窗
330．．．第二同步標記型樣
340．．．搜尋窗

Claims (10)

  1. 一種在一經接收信號內偵測一同步標記的方法，該方法包括下列步驟：計算介於該經接收信號與讀取該同步標記時預期該經接收信號之一理想版本間之一距離度量(distance metric)，其中為一搜尋窗內複數個位置計算該距離度量；判定該搜尋窗內的一實質上極點(extreme)距離度量；及基於該實質上極點距離度量之一位置偵測該同步標記。
  2. 如請求項1之方法，其中在不滿足一預定義度量臨限值T時，使用該實質上極點距離之該位置偵測該同步標記。
  3. 如請求項1之方法，其中不關於一預定義極點距離度量臨限值而使用該實質上極點距離度量之該位置來偵測該同步標記。
  4. 如請求項1之方法，其中使用該實質上極點距離度量來判定用於重新讀取該經接收信號之一度量臨限值T。
  5. 如請求項1之方法，其中該同步標記包括在一磁區信號內資料之後的一第二同步標記。
  6. 如請求項1之方法，其中該實質上極點距離度量包括一最小距離度量及一最大距離度量的一者或多者。
  7. 一種讀取通道，其包括：一讀取頭，其用於從一儲存媒體獲得一區(sector)信 號，該區信號包括至少一個同步標記及資料；一記憶體；及至少一個處理器，其耦接至該記憶體，其可操作以：計算該經接收信號與讀取該同步標記時預期該經接收信號之一理想版本間之一距離度量，其中為一搜尋窗內複數個位置計算該距離度量；判定該搜尋窗內的一實質上極點距離度量；及基於該實質上極點距離度量之一位置偵測該同步標記。
  8. 如請求項7之讀取通道，其中用於重新讀取該經接收信號的該度量臨限值T為該實質上極點距離度量及該實質上極點距離度量之一函數的一者或多者。
  9. 如請求項7之讀取通道，其中該同步標記為於一磁性媒體上記錄且於一通信通道上接收的一者或多者。
  10. 如請求項7之讀取通道，其中該距離度量包括一平方差之總和或介於該經接收信號與該經接收信號之該理想版本間之一歐幾里德距離的一者或多者。
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