帶局部反饋的減少狀態(tài)viterbi檢測器中的流水線式判決反饋單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測器中的流水線式判決反饋單元。公開了一種流水線判決反饋單元（DFU），用于帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測器。所公開的流水線判決反饋單元提高可以由減少狀態(tài)Viterbi檢測器通過基于部分碼間干擾的估值的流水線計算而達到的最大數(shù)據(jù)速率。為此，公開了一種流水線判決反饋單元，計算多個基于部分碼間干擾的估值，其中至少一個基于部分碼間干擾的估值是根據(jù)一個選定的基于部分碼間干擾的估值得出的；以及從對于到一個狀態(tài)的路徑延伸所計算出的基于部分碼間干擾的估值當中選擇所述選定的基于部分碼間干擾的估值。
【專利說明】帶局部反饋的減少狀態(tài)VITERBI檢測器中的流水線式判決反饋單元
[0001]本申請是申請日為2004年11月12日、申請?zhí)枮?00480044426.1、發(fā)明名稱為“帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測器中的流水線式判決反饋單元”的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關申請的交叉引用
[0003]本發(fā)明涉及名稱為“Method and Apparatus for Multiple Step ViterbiDetection with Local Feedback” 的美國專利申請序列號 N0.10/853, 087;名稱為“Method and Apparatus for Reduced-State Viterbi Detection in a Read Channel ofa Magnetic Recording System” 的美國專利申請序列號 N0.10/853，090;名稱為 “Methodand Apparatus for Precomputation and Pipelined Selection of Branch Metrics ina Reduced State Viterbi Detection” 的美國專利申請序列號 N0.10/853，089;名稱為“Method and Apparatus for Precomputation and Pipelined Selection of Intersymbolinterference Estimates in a Reduced State Viterbi Detector，，的美國專利申請序列號N0.10/853，088，每個專利申請以引用的方式被包含在本文中。
【技術(shù)領域】
[0004]本發(fā)明總地涉及均衡、檢測和譯碼技術(shù)，更具體地，涉及復雜性降低的序列估計技術(shù)的實現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0005]磁記錄讀信道把模擬讀信道變換成被記錄在磁介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)的估值。讀磁頭和磁介質(zhì)把噪聲和其它失真引入到讀信號中。隨著磁記錄中信息密度的增加，碼間干擾(ISI)也變得更嚴重(即，信道脈沖響應變長)。在讀信道芯片中，Viterbi檢測器典型地被用來在存在碼間干擾和噪聲的情形下檢測讀數(shù)據(jù)位。然而，當信道脈沖響應很長時，與Viterbi譯碼器有關的硬件復雜性變得過大，因為Viterbi檢測器所考慮的狀態(tài)數(shù)隨信道脈沖響應的長度呈指數(shù)增加。為了降低Viterbi檢測器的復雜性，已提出多種技術(shù)。
[0006]例如，可以通過使用只考慮縮短脈沖響應的減少狀態(tài)柵格，以及通過使用過去幸存碼元作為局部反饋而消除由于每個狀態(tài)的脈沖響應拖尾引起的碼間干擾，從而降低Viterbi檢測器的硬件復雜性。例如，參閱J.ff.M.Bergmans, “Digital BasebandTransmission and Recording”，Kluwer Academic Publishers,326(1996)或授權(quán)給 Haratsch 等的名稱為 “Method and Apparatus for Reducing the ComputationalComplexity and Relaxing the Critical Path of Reduced-State SequenceEstimation(RSSE)Techniques”的美國專利申請?zhí)?690754，這兩篇文獻以引用的方式被包含進來。
[0007]帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的誤碼率性能可以接近采用最大似然序列估計(MLSE)的、不帶局部反饋的全部狀態(tài)Viterbi檢測器的性能。然而,帶局部反饋的Viterbi檢測器實施方案的可達到的最大數(shù)據(jù)率與不帶局部反饋的Viterbi檢測器實施方案相比要低很多，因為在一個時鐘周期內(nèi)不得不執(zhí)行多得多的運算。因此，需要一種用于以高數(shù)據(jù)率執(zhí)行帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測的方法和設備，所述高數(shù)據(jù)率是推動高端存儲應用的發(fā)展所需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]總地公開了一種流水線判決反饋單元(DFU)，其用于帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測器。所公開的流水線判決反饋單元提高由減少狀態(tài)Viterbi檢測器通過基于部分碼間干擾的估值的流水線計算而達到的最大數(shù)據(jù)速率，其中基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值或部分無碼間干擾信號估值。為此，公開了一種流水線判決反饋單元，計算多個基于部分碼間干擾的估值，其中至少一個基于部分碼間干擾的估值是根據(jù)一個選定的基于部分碼間干擾的估值得出的；以及從對于到一個狀態(tài)的路徑延伸所計算出的基于部分碼間干擾的估值當中選擇所述選定的基于部分碼間干擾的估值。
[0009]在一個示例性的實施例中，公開了一種對于具有信道脈沖響應的信道計算基于碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括至少一個用于計算基于部分碼間干擾的估值的功能性單元。該功能性單元包括至少一個復接器，用于從對于到一個狀態(tài)的路徑延伸的、基于部分碼間干擾的估值當中選擇基于部分碼間干擾的估值；至少一個流水線寄存器，用于存儲基于部分碼間干擾的估值；以及至少一個算術(shù)電路，例如加法器或減法器，用來將與至少一個信道系數(shù)有關的碼間干擾考慮進來。
[0010]所公開的方法和設備也可以用于其它應用，諸如在銅質(zhì)I千兆比特或10千兆比特以太網(wǎng)中
[0011]通過參考以下的詳細說明和附圖，將更加全面地了解本發(fā)明，以及本發(fā)明的另外的特性和優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是對于具有ISI和加性噪聲的通信信道的傳統(tǒng)系統(tǒng)模型的示意性框圖；
[0013]圖2顯示對于具有記憶力L=I的信道的柵格圖；
[0014]圖3顯示對于具有記憶力L=4的信道的柵格圖；
[0015]圖4顯示對于具有記憶力L=4和縮短信道記憶力K=I的信道的、對應于圖3的完全狀態(tài)柵格的減少狀態(tài)柵格圖；
[0016]圖5是對于帶局部反饋的示例性的傳統(tǒng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的示意性框圖；
[0017]圖6顯示對應于圖4的柵格的、帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的詳細的狀態(tài)平行實施方案；
[0018]圖7是包含流水線判決反饋單元(DFU)的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的示意性框圖；
[0019]圖8是顯示在DFU中具有一個流水線級的、圖7的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的實施方案的示意性框圖；
[0020]圖9是包含流水線判決反饋單元的另一個減少狀態(tài)Viterbi檢測器的示意性框圖；
[0021]圖10是顯示在DFU中具有三個流水線級的、圖9的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的實施方案的示意性框圖；
[0022]圖11是顯示在DFU中具有三個流水線級的、圖9的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的另一個實施方案的不意性框圖；
[0023]圖12是顯示圖10的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的另一個實施方案的示意性框圖；
[0024]圖13是包含流水線的DFU和流水線分支度量單元(BMU)的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的示意性框圖；
[0025]圖14是顯示在DFU中具有兩個流水線級和在BMU中具有一個流水線級的、圖13的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的實施方案的示意性框圖；
[0026]圖15顯示在銅電纜線上1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸；
[0027]圖16是1000BASE-T接收機實施方案的示意性框圖；
[0028]圖17是對于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)的等效的離散時間信道模型的示意性框圖；
[0029]圖18是在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中的卷積編碼的示意性框圖；
[0030]圖19顯示在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中規(guī)定的四維柵格碼的柵格圖；
[0031]圖20顯示在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中的一維和四維子集劃分；
[0032]圖21是顯示包含流水線式DFU和BMU的、用于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測器的實施方案的示意性框圖；
[0033]圖22是顯示使用一個流水線級計算部分無ISI信號估值的示意性框圖；
[0034]圖23是顯示考慮更新的幸存信息的部分無ISI信號估值的選擇的示意性框圖；
[0035]圖24是顯示使用一個流水線級計算部分無ISI信號估值和預計算一維誤差度量值的示意性框圖；
[0036]圖25是顯示在圖24上A型和B型一維誤差度量值的計算的示意性框圖；
[0037]圖26是顯示一維誤差度量值的選擇的示意性框圖；以及
[0038]圖27是顯示對應于圖19所示的柵格圖的一個狀態(tài)的幸存路徑存儲單元的行的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明提高可以由減少狀態(tài)Viterbi檢測器達到的最大數(shù)據(jù)速率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，流水線判決反饋單元被提供給根據(jù)基于部分ISI的估值計算無ISI信號估值或ISI估值的減少狀態(tài)Viterbi檢測器，其中基于部分ISI的估值是使用選定的基于部分ISI的估值而計算的，所選定的基于部分ISI的估值是使用ACS判決從用于到相關狀態(tài)的幸存路徑延伸的數(shù)值當中選擇的?；诓糠諭SI的估值是部分ISI估值或部分無ISI信號估值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，部分無ISI信號估值或部分ISI估值是使用與檢測器所考慮的柵格結(jié)構(gòu)相對應的復接器網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以流水線方式來計算的。
[0040]關于也被稱為減少狀態(tài)序列估值(RSSE)、(延時)判決反饋序列估值(DFSE)和并行判決反饋均衡(PDFE)的帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測的詳細討論，例如參閱授權(quán)給 Haratsch 等的、名稱為 “Method and Apparatus for Reducing theComputational Complexity and Relaxing the Critical Path of Reduced-StateSequence Estimation(RSSE)Techniques” 的美國專利申請?zhí)?6690754，該專利以引用的方式被包含在本文中并引用為參考文獻。也參閱Lee和Messerschmidt, “DigitalCommunication，，，Kluwer Academic Publishers, 2nd ed.(1994)。
[0041]圖1是具有ISI和加性噪聲的通信信道100的傳統(tǒng)系統(tǒng)模型的示意性框圖。雖然示例性實施例是結(jié)合基帶通信討論的，但這里討論的教導也可以應用于帶通通信系統(tǒng)，這對于本領域的技術(shù)人員是很清楚的。此外，雖然為了易于說明，在圖1中假設不采用柵格編碼調(diào)制(TCM)，但所公開的技術(shù)可推廣到使用TCM或其它調(diào)制方案的通信系統(tǒng)，下面將進一步描述。
[0042]調(diào)制器110把信息碼元比映射成信道碼元an。為了易于說明，假設每個信息碼元的信息比特數(shù)為I。換句話說，信息碼元bn等價于單個信息比特bn。調(diào)制器110根據(jù)以下規(guī)則把信息碼元bn映射成二電平信道碼元an:
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種用于使用減少狀態(tài)檢測技術(shù)計算信道的基于部分碼間干擾的估值的方法，所述信道具有信道脈沖響應，所述方法包括以下步驟: 從先前對于到每個所述狀態(tài)的路徑延伸所計算出的基于部分碼間干擾的估值當中，選擇基于部分碼間干擾的估值；以及 針對每個狀態(tài)，對于至少一個信道系數(shù)的每個信道系數(shù)僅計算一個新的基于部分碼間干擾的估值，其中，所述新的基于部分碼間干擾的估值的至少一個是基于所選擇的所述基于部分碼間干擾的估值的，并且其中，所述新的基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值和部分無碼間干擾信號估值中的一個或多個。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇步驟是基于從相應狀態(tài)的判決進行的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中考慮由于所述信道脈沖響應的多個信道系數(shù)造成的碼間干擾的基于部分碼間干擾的估值是基于碼間干擾的估值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算步驟還包括將所述選擇的基于碼間干擾的估值和與至少一個其它信道系數(shù)有關的碼間干擾相加的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值或部分無碼間干擾信號估值。
6.一種對于具有信道脈沖響應的信道計算基于部分碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括: 復接器，用于從先前所計算出的基于部分碼間干擾的估值當中，選擇基于部分碼間干擾的估值；以及 處理元件，用于針對每個狀態(tài)，對于至少一個信道系數(shù)的每個信道系數(shù)僅計算一個新的基于部分碼間干擾的估值，其中，所述基于部分碼間干擾的估值的至少一個是基于所選擇的所述基于部分碼間干擾的估值的，并且其中，所述新的基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值和部分無碼間干擾信號估值中的一個或多個。
7.一種對于具有信道脈沖響應的信道計算基于部分碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括: 至少一個功能性單元，用于針對每個狀態(tài)，對于至少一個信道系數(shù)的每個信道系數(shù)僅計算一個新的基于部分碼間干擾的估值，其中，所述新的基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值和部分無碼間干擾信號估值中的一個或多個，并且其中所述功能性單元包括: 至少一個復接器，用于從先前對于到一個狀態(tài)的路徑延伸所計算的基于部分碼間干擾的估值當中，選擇所述新的基于部分碼間干擾的估值； 至少一個流水線寄存器，用于存儲基于部分碼間干擾的估值；以及 至少一個加法器，用于將一個考慮了與至少一個信道系數(shù)有關的碼間干擾的數(shù)值、和部分碼間干擾估值與部分無碼間干擾信號估值中的一個相加。
8.一種對于具有信道脈沖響應的信道計算基于部分碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括: 多個算術(shù)電路，用于針對每個狀態(tài)，對于至少一個信道系數(shù)的每個信道系數(shù)僅計算一個新的基于部分碼間干擾的估值； 多個復接器，被配置為寄存器交換結(jié)構(gòu)，用于從先前對于到一個狀態(tài)的路徑延伸所計算的基于部分碼間干擾的估值當中，選擇基于部分碼間干擾的估值；以及 多個寄存器，用于存儲所選擇的所述基于部分碼間干擾的估值和新計算的所述基于部分碼間干擾的估值中的一個或多個。
9.一種計算基于部分碼間干擾的估值的寄存器交換結(jié)構(gòu)，包括多個功能性單元，其中每個功能性單元包括: 寄存器，存儲基于部分碼間干擾的估值； 復接器，使用判決來選擇基于部分碼間干擾的估值，所述判決是基于與所述基于部分碼間干擾的估值以及所述判決相關的狀態(tài)的；以及 算術(shù)電路，針對每個狀態(tài)，對于每個信道抽頭僅計算一個基于部分碼間干擾的估值。
【文檔編號】H04L25/03GK103905354SQ201410122909
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2004年10月8日
【發(fā)明者】埃里?！·哈拉特施 申請人:艾格瑞系統(tǒng)有限公司