CN1161885C - 部分响应最大似然位检测设备及执行此位检测的方法 - Google Patents

部分响应最大似然位检测设备及执行此位检测的方法 Download PDF

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Abstract

公开一种用于从输入信息信号获得位序列的部分响应最大似然(PRML)位检测设备。该设备包括用于接收输入信息信号的输入装置；用于在采样瞬间对输入信息信号进行采样从而获得在所述采样瞬间的输入信息信号的采样的采样装置；用于把所述采样阵列转换为第一或第二二进制值的位阵列的转换装置；用于反复地检测用于所述位阵列的n序列位的随后的序列的状态的检测装置，所述随后的序列通过把n个后续序列位的时间窗口每次在时间上移动一位而得到；用于经这些状态建立最佳路径的装置；和根据经所述状态的最佳路径导出位序列的导出装置。根据本发明，n大于3，并且分配具有同一二进制值的n-1个直接相连的位的n个后续序列位的序列给相同的状态。在特定实施例中n是大于4的奇数。现在，分配具有同一二进制值的n-2个直接相连的位作为这种n位序列中的中心n-2个位的n个后续比特的序列给相同的状态，这导致带有降低的复杂性的PRML检测设备。

Description

部分响应最大似然位检测设备及执行此位检测的方法
技术领域
本发明涉及用于从输入信息信号导出位序列的部分响应最大似然(PRML)位检测设备的领域。
背景技术
早期申请的申请日为1998年9月18日(PHN 17088)的EP专利申请No.98203146.0描述一种用于对这种PRML位检测设备导出幅值的设备。从输入信息信号中导出幅值，该幅值可被用作有限状态机的状态的参考电平，这些状态是所述部分响应最大似然(PRML)位检测设备中的似然性函数的计算所需要的。
对相应的有限状态机(FSM)中的各个状态的PRML检测需要参考幅值电平，从这些电平中计算不同路径的似然性，给出采样信号波形。熟知的维特比算法(Viterbi-algorithm)能非常有效地计算最可能路径。n抽头部分响应(PR)的各个状态相应于例如图1和2所示的可能的n位环境之一。在标准的PRML检测中，选择均衡器设置使得在盘相对于激光束的零倾斜的标称状态中，即带有简单的整数值系数时实现简单对称的部分响应。考虑定时恢复单一的均衡器不可能是最佳的。在这种情况下，可实施带有两个均衡器的方案，一个均衡器用于定时恢复，第二个用于均衡部分响应电平。如果可建立起强健的控制机械，例如从例如目测模式测量信道的斜度并把斜度转变成与均衡器的抽头值相适应的机械，则可使第二个均衡器自适应，从而可跟随信道波动。诸如(能是依赖于游程长度的)标识和非标识之间的系统的非对称的非线性也是一个要进行处理的问题，并且非线性不能解释使用线性部分响应的标准PRML。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的PRML位检测设备，其具有更低的复杂性。
根据本发明，用于从输入信息信号导出位序列的设备包括：
-用于接收输入信息信号的输入装置(1)，
-用于以预定采样频率在采样瞬间ti对输入信息信号进行采样从而获得在所述采样瞬间ti的输入信息信号的采样值的采样装置，所述采样频率与位频率有关，
-计算装置，用于
a)在采样瞬间ti对在所述采样瞬间的大量状态sj的每一个计算最佳路径量度值PM(sj，ti)，并且在紧邻的前一个采样瞬间ti-1对大量状态的每一个确定一个最佳前趋状态，在所述采样瞬间的状态标识n个后续位的序列，
b)从在所述采样瞬间ti的具有最低的最佳路径量度值的状态经最佳前趋状态在时间上回退向采样瞬间ti-N而建立最佳路径，对较早的采样瞬间最佳路径建立得越早，从而在所述采样瞬间ti-N建立一个最佳状态，
c)输出相应于在所述采样瞬间ti-N的所述建立的最佳状态的位序列的所述n位的至少一位，
d)对于随后的采样瞬间ti+1重复所述步骤(a)到(c)，
其特征在于n大于3，并且分配具有同一二进制值的n-1个直接相连位的n个后续位的序列相同状态。
在本发明的另一方面，用于从输入信息信号导出位序列的该设备包括：
-用于接收输入信息信号的输入装置(1)，
-用于以预定采样频率在采样瞬间ti对输入信息信号进行采样从而获得在所述采样瞬间ti的输入信息信号的采样值的采样装置，所述采样频率与位频率有关，
-计算装置，用于
a)在采样瞬间ti对在所述采样瞬间的大量状态sj的每一个计算最佳路径量度值PM(sj，ti)，并且在紧邻的前一个采样瞬间ti-1对大量状态的每一个确定一个最佳前趋状态，在所述采样瞬间的状态标识n个后续位的序列，
b)从在所述采样瞬间ti的具有最低的最佳路径量度值的状态经最佳前趋状态在时间上回退向采样瞬间ti-N而建立最佳路径，对较早的采样瞬间最佳路径建立得越早，从而在所述采样瞬间ti-N建立一个最佳状态，
c)输出相应于在所述采样瞬间ti-N的所述建立的最佳状态的位序列的所述n位的至少一位，
对于随后的采样瞬间ti+1重复所述步骤(a)到(c)，
其特征在于使所述计算装置适合于通过以下步骤在步骤(a)中获得所述采样瞬间ti的所述状态的所述最佳路径量度值：
a1)比较在瞬间ti的所述状态的在紧邻的前一个瞬间ti-1的所有可能的前趋状态的最佳路径量度值，
a2)选择在紧邻的前一个瞬间ti-1的具有最小最佳路径量度值的前趋状态作为所述最佳前趋状态，
a3)把在所述紧邻的前一个采样瞬间ti-1的最佳前趋状态的最佳路径量度值与相应于在所述瞬间ti的所述状态的分支量度值相结合，从而得到对于所述状态的所述最佳路径量度值，用于所述状态的所述分支量度值从在所述采样瞬间的采样值和参考幅值来获得，该参考幅值与所述状态有关。
根据本发明，提供了一种执行部分响应最大似然位检测的方法，包括：
接收输入信息信号；
以预定采样频率在采样瞬间ti对输入信息信号进行采样，从而获得在所述采样瞬间ti的输入信息信号的采样值，所述采样频率与位频率有关；
(a)在采样瞬间上ti对在所述采样瞬间的大量状态sj的每一个计算最佳路径量度值，并且在紧邻的前一个采样瞬间ti-1对大量状态的每一个确定一个最佳前趋状态，在所述采样瞬间的状态标识n个后续位的序列，
(b)从在所述采样瞬间ti的具有最低的最佳路径量度值的状态经最佳前趋状态在时间上回退向采样瞬间ti-N而建立最佳路径，采样瞬间越早，最佳路径建立得越早，从而在所述采样瞬间ti-N建立一个最佳状态；
(c)输出相应于在所述采样瞬间ti-N的建立的最佳状态的位序列的n位的至少其中一位，
(d)对后续的采样瞬间ti+1重复步骤(a)-(c)；
其特征在于n大于3，并将具有相同二进制值的n-1个直接相连位的n个后续位的序列分配相同状态。
根据本发明，提供了一种执行部分响应最大似然位检测的方法，包括：
接收输入信息信号；
以预定采样频率在采样瞬间ti对输入信息信号进行采样，从而获得在所述采样瞬间ti的输入信息信号的采样值，所述采样频率与位频率有关；
(a)在采样瞬间上ti对在所述采样瞬间的大量状态sj的每一个计算最佳路径量度值，并且在紧邻的前一个采样瞬间ti-1对大量状态的每一个确定一个最佳前趋状态，在所述采样瞬间的状态标识n个后续位的序列，
(b)从在所述采样瞬间ti的具有最低的最佳路径量度值的状态经最佳前趋状态在时间上回退向采样瞬间ti-1而建立最佳路径，采样瞬间越早，最佳路径建立得越早，从而在所述采样瞬间ti-N建立一个最佳状态；
(c)输出相应于在所述采样瞬间ti-N的建立的最佳状态的位序列的n位的至少其中一位，以及
对后续的采样瞬间ti+1重复步骤(a)-(c)；
其特征在于，在步骤(a)中，在采样瞬间ti对于该状态获得最佳路径量度值是通过下列步骤实现的：
a1)比较在瞬间ti的所述状态的在紧邻的前一个瞬间ti-1的所有可能的前趋状态的最佳路径量度值；
a2)选择在紧邻的前一个瞬间ti-1的具有最小最佳路径量度值的前趋状态作为所述最佳前趋状态；以及
a3)把在紧邻的前一个采样瞬间ti-1的最佳前趋状态的最佳路径量度值与相应于在所述瞬间ti的所述状态的分支量度值相结合，从而得到对于所述状态的所述最佳路径量度值，用于所述状态的所述分支量度值从在所述采样瞬间的采样值和参考幅值来获得，该参考幅值与所述状态有关。
本发明是基于下面的共识的。根据本发明的如权利要求1所述的设备，状态的数目被显著增加。这导致在用于寻找相应的有限状态机中的最可能路径的计算中复杂性降低。用根据权利要求6的设备，复杂性也被降低，这是因为名义上在PRML检测系统中执行的增加-比较-选择策略已经被更简单的比较-选择-增加策略取代。
附图简述
本发明的这些和其它的方面从下面的附图描述中将变得更明显，而且在下面的附图描述中被进一步阐述，其中：
图1表示用于d＝1信道代码的3抽头状态检测器的有限状态图，
图2表示用于d＝1信道代码的5抽头状态检测器的有限状态图，
图3表示作为用于相变记录的、3抽头和5抽头PRML的、也称为“游程长度后推检测”的全响应ML(FRML)的并且用于阈值检测(TD)的切向盘倾斜的函数的误码率(BER)，
图4表示用于d＝1信道代码的带有降低的复杂性的5抽头PRML状态检测器的有限状态图，
图5表示作为用于相变记录的、5抽头和5抽头的降低的复杂性(r.c)的PRML的、全响应ML(FRML)的并且用于阈值检测(TD)的切向盘倾斜的函数的误码率(BER)，
图6表示作为切向倾斜的函数的用于5抽头PRML的取回的幅值，
图7表示PRML检测的方法，
图8再次表示用于d＝1信道代码的3抽头状态检测器的有限状态图以及用于这个检测器的结构图，
图9表示经状态的各种路径，
图10在图10a中表示用于d＝3信道代码的5抽头状态检测器的有限状态图，在图10b中表示图10a中的带有降低的复杂性的5抽头PRML状态检测器的相应的有限状态图，
图11在图11a中表示用于d＝3信道代码的7抽头状态检测器的有限状态图，在图11b中表示图11a中的带有降低的复杂性的7抽头PRML状态检测器的相应的有限状态图，
图12表示PRML设备的一个实施例。
发明最佳实施方式
将描述一种带有降低的复杂性的PRML位检测设备。部分响应最大似然(PRML)检测是候选来替代在CD和DVD类系统中使用的阈值检测(TD)的标准技术的。对于作为其中使用d＝1信道代码的光记录/再现系统的新的DVR(数字视频记录机)系统，已经建议出一种3抽头PRML检测器。研究表明抽头数目的增加在误码率(BER)方面产生性能的明显提高。但是，这也暗示着维特比结构(Viterbi-trellis)的复杂性提高，而该复杂性是线性依赖于用于n+1抽头的PRML的有限状态机(FSM)中的状态数目的。状态数目Ns等于2乘以Nd＝1(n)，Nd＝1(n)是黄金分割数(Fibonacci numbers)，即用于d＝1的限制条件的长度n的序列数。
状态的数目Ns和连接结构图中的状态的分支数目NB相对于选择的几个抽头数目在表1中表示出来。使用5抽头的PRML的主要缺点是与3抽头PRML相比，它有大大提高的复杂性(+167％)。
    抽头数目     Ns     NB
    35-r.c.5     61016     101626
表1：有限状态机(FSM)的状态的数目Ns和分支数目NB作为PRML检测器的抽头数目的函数(对于d＝1信道代码)
3抽头和5抽头PRML的有限状态图分别在图1和2中表示。图3根据用于相变记录的d＝1实验的误码率(BER)比较性能。3抽头和5抽头之间的增益是由于短游程长度即I2和I3的差分引起的。在3抽头PRML的情况中，I2和I3的最先的位(或最后的位)与同一状态相关；这预示着相同的参考幅值电平被应用于计算似然性。在5抽头PRML的情况中，游程I2和I3经有限状态图跟随独立的路径，从而可解释幅值电平的不同。对于5抽头PRML，附加的状态出现在有限状态图中，其与从I4往上的较长的游程相关。正位侧(+1)上的5抽头状态(-1)(1)4和(1)4(-1)以及负位侧(-1)上的状态(1)4(1)和(1)(-1)4对于游程I4或更长的游程可被访问，状态(1)5和(-1)5对于游程I5或更长的游程可被访问。对于3抽头PRML，长于I3的所有游程通过状态(1)3或(-1)3。
3抽头和5抽头之间的增益不是由于较长游程长度In(n≥3)的外侧位的幅值电平的差分引起的，从而状态(-1)(1)4，(1)4(-1)，(1)5和(-1)(1)3(-1)可被合并成联合状态b1(1)3b5，第一位b1和第五位b5可以是+1或-1。游程的内侧位被定义为游程内的除了两个外侧位的所有位。换言之，对于较长游程的内侧位(从I4向上)，3抽头PRML是足够的。把4个状态合并成单一一个状态(在位符号两侧)使有限状态图中的复杂性降低，如图4所示。现在状态的数目等于10，而不是16，如表1中所示。5抽头-r.c.(降低的复杂性)检测器的性能在图5中表示。与完全展开的(full-fledged)5抽头检测器相比性能损失相对很小。
5抽头的降低的复杂性的PRML的主要优点在于与3抽头PRML相比，它仅使复杂性产生67％的提高，而完全展开的5抽头PRML要求复杂性有167％的提高。
利用早期申请的欧洲专利no.98203146.0中描述的线性平均处理在图6中表示出对于5抽头PRML的在相变光记录实验中取回的作为切向倾斜的函数的幅值电平。对于5抽头的降低复杂性的PRML的状态减少在于把4个高电平和4个低电平减小为仅有两个独立的电平(实际上是带有幅值的最低绝对值的电平)。这两个电平是由状态b113b5在图4中标识的图2中的状态15，14(-1)，(-1)14和(-1)13(-1)的电平和由图4中的状态b1(-1)3b5标识的图2中的状态(-1)5，1(-1)4，(-1)41和1(-1)31的电平。与较短游程I2一致的电平经图2和4中的状态(-1)12(-1)2和(-1)212(-1)、与I3一致的电平经图2和4中的状态13(-1)2和(-1)213保持未扰动。
接着，将给出“位递归”PRML检测器的功能的描述。为了描述的简单，在下面的描述中假设在下面引入的窗口是(n＝)3位长。但是，根据本发明，n应大于3，否则组合状态的基本原理不能适用。
图7表示一系列位应从中被PRML检测器检测到的信号波形a(t)。信号波形可以是模拟输入信息信号或者是过重复采样的数字信号。信号波形在图7给出的瞬间...，ti-2，ti-1，ti，ti+1，ti+2，...的采样瞬间被采样。采样瞬间是“位同步的”或者相对于信号中的位位置具有180度的相位差。在本示例中，表示出的窗口...，wi-1，wi，wi+1，...代表相应于图1的有限状态图的状态的随后的n(在本示例中＝3)采样序列。这些状态由图7中的...，s(ti-1)，s(ti)，s(ti+1)，....给出。状态相应于对于窗口wi-1的3位位序列bi-2，bi-1，bi，对于窗口wi的3位位序列bi，bi+1，bi+2和对于窗口wi+1的3位位序列bi-1，bi，bi，如图7所示。而当d＝0时，可能的状态数目是8，对于d＝1，可能的状态数目是6，如图1所示。
图7所示的序列采样上的部分响应检测以下面的方式来实现。图8再次表示图1的用于d＝1的3抽头部分响应的状态转变图。图8还表示相应于所述响应的结构图。结构图表示对于随后的时间瞬间ti-1和ti的可能状态之间的转变。
在维特比检测器(Viterbi-detector)中的PRML位检测是基于经反复对紧邻的前一个时间瞬间的结构图在时间上回退来找到最佳路径的。这个最佳路径产生在时间瞬间ti-N的状态，该状态相应于在所述时间瞬间ti-N检测到的位，从而在所述时间瞬间ti-N产生检测到的位。通常，与那一状态相关的n位序列的中心位被用作检测到的位。
在前面的叙述中，假设采样频率基本上等于信息信号中的位频率。在一些情况下，它可能对信息信号二次采样，例如，通过因子2。现在以2位的步距执行“后跟踪”算法。现在，在时间ti-N的状态在所述时间瞬间ti-N产生两个检测到的位。
最佳路径的导出可通过执行下面的计算来实现。假设路径费用或路径量度值PM(sj，ti-1)在时间瞬间ti-1对于各个状态sj是已知的，这里在图8中j从1到6。而且，还假设最佳前趋状态PS(sj，ti-1)在时间瞬间ti-1对于各个状态sj是可利用的。现在可以下面的方式在时间瞬间ti对各个状态sj计算路径费用或路径量度值PM(sj，ti)，其中j再次从1到6：
对于从时间瞬间ti-1向时间瞬间ti的转变，对于在时间瞬间ti的各个状态s(k)可计算分支量度值BM(sj(ti-1)，sk(ti))。这意味着在图8的示例中，计算下面的分支量度值：BM[s1(ti-1)，s5(ti)]，BM[s1(ti-1)，s6(ti)]，BM[s2(ti-1)，s1(ti)]，BM[s3(ti-1)，s2(ti)]，BM[s3(ti-1)，s3(ti)]，BM[s4(ti-1)，s2(ti)]，BM[s4(ti-1)，s3(ti)]，BM[s5(ti-1)，s4(ti)]，BM[s6(t-1)，s5(ti)]，和BM[s6(ti-1)，s6(ti)]。
尤其，分支量度值BM[sj(ti-1)，si(ti)]在本示例中可通过下面的公式之一计算：
BM[sj(ti-1)，sk(ti)]＝{ai-A(sk)}2
或
BM[sj(ti-1)，sk(ti)]＝ai-A(sk)
这里ai是在时间瞬间ti的采样值，而A(sk)是相应于状态sk的幅值。幅值A(sk)的导出在早期申请的欧洲专利no.98203146.0中进行了深入描述。对于这里考虑的有限状态机的结构，并如从上面的公式看到的那样，分支量度值BM[sj(ti-1)，sk(ti)]与在时间瞬间ti-1的状态sj无关。
6个路径量度值PM(s1，ti)到PM(s6，ti)可以下面的方式得到：
-PM(s1，ti)＝PM(s2，ti-1)+BM[s2(ti-1)，s1(ti)]。而且，对于状态s1的最佳前趋状态是(总是)状态s2。
-PM(s4，ti)＝PM(s5，ti-1)+BM[s4(ti-1)，s5(ti)]。而且，对于状态s4的最佳前趋状态是(总是)状态s5。
-对于状态s2可得到两个路径量度值，即第一种定义为
PM1(s2，ti)＝PM(s3，ti-1)+BM[s3(ti-1)，s2(ti)]，第二种定义为
PM2(s2，ti)＝PM(s4，ti-1)+BM[s4(ti-1)，s2(ti)]。
两个路径量度值PM1(s2，ti)和PM2(s2，ti)相互比较并且把小的选为实际的路径量度值。假设是PM2(s2，ti)。现在，对状态s2在时间瞬间ti的最佳前趋状态是状态s4。
-对于状态s3可得到两个路径量度值，即第一种定义为
PM1(s3，ti)＝PM(s3，ti-1)+BM[s3(ti-1)，s3(ti)]，第二种定义为
PM2(s3，ti)＝PM(s4，ti-1)+BM[s4(ti-1)，s3(ti)]。
两个路径量度值PM1(s3，ti)和PM2(s3，ti)相互比较并且把小的选为实际的路径量度值。假设是PM1(s3，ti)。现在对状态s3在时间瞬间ti的最佳前趋状态是状态s3。
-对于状态s5可得到两个路径量度值，即第一种定义为
PM1(s5，ti)＝PM(s1，ti-1)+BM[s1(ti-1)，s5(ti)]，第二种定义为
PM2(s5，ti)＝PM(s6，ti-1)+BM[s6(ti-1)，s5(ti)]。
两个路径量度值PM1(s5，ti)和PM2(s5，ti)相互比较并且把小的选为实际的路径量度值。假设是PM1(s5，ti)。现在对状态s5在时间瞬间ti的最佳前趋状态是状态s1。
-对于状态s6可得到两个路径量度值，即第一种定义为
PM1(s6，ti)＝PM(s1，ti-1)+BM[s1(ti-1)，s6(ti)]，第二种定义为
PM2(s6，ti)＝PM(s6，ti-1)+BM[s6(ti-1)，s6(ti)]。
两个路径量度值PM1(s6，ti)和PM2(s6，ti)相互比较并且把小的选为实际的路径量度值。假设是PM2(s6，ti)。现在对状态s6在时间瞬间ti的最佳前趋状态是状态s6。
对随后的时间瞬间每次都执行上述计算。
图9表示对随后的时间瞬间的经状态的各种可能路径。假设在时间瞬间t0的最佳状态是状态13。从而该状态是把在时间瞬间ti的“后跟踪算法”应用于在时间上回退来到达被视为PRML算法的开始点的时间瞬间t0的N个时间瞬间上的结果。假设ti和t0之间的时间间隔(即由N个时间瞬间跨过的时间长度)足够长，那么PRML检测可被视为提供正确检测的位。在时间瞬间t0的首先的位可以下面的方式导出。
建立路径量度值PM(s1，ti)到PM(s6，ti)中的最小值。假设其是路径量度值PM(s4，ti)。现在，在时间回退的方向上执行从时间瞬间ti处的状态s4开始的经它的相应的最佳前趋状态的后跟踪操作，这里最佳前趋状态在时间瞬间ti-1处是状态s5。使用时间瞬间ti-1处的状态s5的最佳前趋状态，可找到在时间ti-2处的状态。这种过程继续执行，直到已经到达作为时间瞬间t0的时间瞬间ti-N处，从而能检测到第一位。可证明在时间瞬间t0，路径导致状态s6，从而检测到的第一位，位b1是“1”位，参见图9a。
在已经计算了所有的路径量度值PM(s1，ti)到PM(s6，ti)时再次执行上述过程。上述后跟踪操作将在时间瞬间t2导致状态s5，从而位b2等于“1”位，参见图9b。
在已经计算了所有的路径量度值PM(s1，ti)到PM(s6，ti)时再次执行上述过程。上述后跟踪操作将在时间瞬间t3导致状态s4，从而位b3等于“0”位，参见图9c。
在上述路径量度值的获取中，尤其对于状态s2，s3，s5和s6，使用“相加-比较-选择”方法，即，首先，分支量度值和路径量度值相加。对所提到的状态执行两次。接着，结果得到的两个路径量度值PM1和PM2相互比较以确定最小的一个。但是，如上述提到的那样，分支量度值仅取决于最终状态。因此，可执行比较-选择-相加操作，结果使算法的复杂性进一步降低。可首先比较时间瞬间ti-1处的可能的前趋状态的路径量度值(当我们考虑得到时间瞬间ti的状态s5的路径量度值时是状态s1和s6)，选择较小的一个并把分支量度值与选择的路径量度值相加来得到对于状态s5的路径量度值。
图10表示本发明在另一个实施例中的应用。尤其，图10a表示对于5抽头PRML的有限状态图，其中d等于3。图10a所示的状态图总共有10个状态。根据本发明，图10a的5抽头的降低复杂性的PRML的状态减少在于把3个高的和3个低的电平降低到仅为两个独立的电平(实际上，是带有最低绝对值幅值的那些)。这导致图10b的有限状态图。这些电平是在图10b中以b113b5标识的图10a的状态15，14(-1)和(-1)14的电平，在图10b中以b1(-1)3b5标识的图10a的状态(-1)5，1(-1)4和(-1)41的电平。
图11表示本发明在另一个实施例中的应用。尤其，图11a表示对于7抽头PRML的有限状态图，其中d等于3。图11a所示的状态图总共有20个状态。并没有把所有状态都表示出来。可以理解在图11a的垂直的虚线左侧的部分有限状态图应或多或少是沿这条线“镜面成象”的，以获得该线的右侧的部分有限状态图。根据本发明，图11a的7抽头的降低复杂性的PRML的状态减少在于把4个高的和4个低的电平降低到仅为两个独立的电平(实际上，是带有最低绝对值幅值的那些)。这导致图11b的有限状态图。这些电平是在图11b中以b115b7标识的图10a的状态17，16(-1)，(-1)16和(-1)15(-1)的电平，并且在与11a中未示出的状态(-1)7，1(-1)6，(-1)61和1(-1)51的相应电平，其应由图11b中的组合状态b1(-1)5b7标识。
图12表示根据本发明的PRML检测设备的实施例。该设备具有用于接收信息信号的一个输入端120，其耦合于采样单元122的输入端。采样单元122用采样频率fs对信息信号进行采样，结果在采样瞬间ti产生提供给计算单元124的采样值ai。该设备还包括其中存储对于各个状态sk一一对应的参考幅值A(sk)的存储器单元126。该设备还包括存储对于各个状态一一对应的并且对于大量的先前时间瞬间的矢量的存储器单元128。对于时间瞬间ti-1的状态sk的矢量代表对于紧邻的前一个时间瞬间ti-1的所述状态的最佳前趋状态。时间瞬间ti的所有可能状态sk的矢量被存储在存储器单元128的竖直列(column)中。而且在存储器单元128中有N个列。
该设备还包括具有和“降低复杂性”的有限状态图中的可能状态sk一样多的存储位置的路径量度值存储器单元130。各个位置具有对于时间瞬间ti的状态sk存储的路径量度值。存储器单元128经连接138耦合于计算单元124。存储器单元130经连接136耦合于计算单元124。存储器单元128还有一个耦合于状态-位转换器单元132的输出端，状态-位转换器单元132具有一个耦合于设备的输出终端134的输出端。
设备的功能如下所述。一由采样单元122提供新的采样值ai给计算单元124，计算单元124从存储器单元126取回A(sk)值并且计算单元124以上面解释的相同的方式计算分支量度值。接着，计算单元124以上面解释的相同的方式计算路径量度值PM(sk，ti)。即，对先前的时间瞬间ti-1应用存储在存储器单元130中的路径量度值PM(sk，ti-1)计算对于各个状态sk的一个路径量度值。得到的路径量度值PM(sk，ti)被存储在存储器单元130中，作为对于时间瞬间ti的新的路径量度值来覆盖旧的路径量度值。而且，导出与各个状态sk一一对应的矢量，代表在时间ti-1的最佳前趋状态。一把存储器单元128中的所有行的内容向左改换一个位置，存储器单元中的最右侧的列可用来接收对于状态sk的矢量。这些矢量经线路138提供给存储器单元128并被存储在最右侧的列中。
计算单元还包括一个比较器(未示出)，用于比较路径量度值PM(sk，ti)来确定最小的一个。这导致时间瞬间ti的一个状态，该状态是应用存储在存储器单元128中的矢量的“后跟踪算法”中的第一个状态。“后跟踪算法”导致指向应用存储器单元128中的最左侧列中的矢量的状态之一。代表所述状态的指示符信号被提供给转换器单元132，其响应选择的状态产生1位(或2位)。
对提供给计算单元124的随后的采样值重复上述算法，结果导致在输出终端134处的位序列。
尽管本发明参考其优选实施例进行描述，应理解它并不局限于此。从而对熟悉本领域的技术人员而言在不脱离权利要求所限定的发明的范围的情况下显然可进行各种变形。作为一个示例，当比较图2和图4时，可看到在描述的实施例中，具有3个中心的“1”的所有状态已经被组合为一个状态，并且具有3个中心的3个“-1”的所有状态已经被合并为一个状态。但是，也可选择来例如把在5位位序列中具有4个“1”的所有状态合并为一个状态并且把在5位位序列中具有4个“-1”的状所有状态合并为一个状态。
作为第二示例，当比较图11a和11b时，可看到在描述的实施例中，具有5个中心的“1”的所有状态已经被组合为一个状态，并且具有5个中心的“-1”的所有状态已经被合并为一个状态。但是，也可选择来如把在7位位序列中具有6个“1”的所有状态合并为一个状态并且把具有6个“-1”的所有状态合并为一个状态。
而且，任何参考符号不限制权利要求的范围。本发明可通过硬件和软件来实施，并且几个“装置”可以硬件的相同项来代表。词语“包括”不排除在权利要求中列出的那些之外的其它元件或步骤的存在。“一个元件”中前面的词语“一个”不排除有大量这种元件存在。另外，本发明在于各个和每一个新颖的特征或特征的组合。

Claims (8)

1.一种用于从输入信息信号导出位序列的部分响应最大似然位检测设备，包括：
-用于接收输入信息信号的输入装置(1)，
-用于以预定采样频率在采样瞬间ti对输入信息信号进行采样从而获得在所述采样瞬间ti的输入信息信号的采样值的采样装置，所述采样频率与位频率有关，
-计算装置，用于
a)在采样瞬间ti对在所述采样瞬间的大量状态sj的每一个计算最佳路径量度值PM(si，ti)，并且在紧邻的前一个采样瞬间ti-1对大量状态的每一个确定一个最佳前趋状态，在所述采样瞬间的状态标示n个后续位的序列，
b)从在所述采样瞬间ti的具有最低的最佳路径量度值的状态经最佳前趋状态在时间上回退向采样瞬间ti-N而建立最佳路径，采样瞬间越早，最佳路径建立得越早，从而在所述采样瞬间ti-N建立一个最佳状态，
c)输出相应于在所述采样瞬间ti-N的所述建立的最佳状态的位序列的所述n位的至少一位，
d)对于随后的采样瞬间ti+1重复所述步骤(a)到(c)，
其特征在于n大于3，并且分配具有同一二进制值的n-1个直接相连位的n个后续位的序列相同状态。
2.如权利要求1的设备，其特征在于n是偶数。
3.如权利要求1的设备，其特征在于n是大于4的奇数，并将n个后续位的序列分配相同状态，所述n个后续位的序列具有和这种n位序列的中心n-2位相同二进制值的n-2个直接相连的位。
4.如权利要求3的设备，其特征在于n＝5。
5.如权利要求1的设备，其特征在于所述计算装置适用于通过把所述紧邻的前一个采样瞬间ti+1的最佳前趋状态的最佳路径量度值与相应于所述状态的分支量度值组合得到用于一个状态的所述最佳路径量度值，用于所述状态的所述分支量度值从在所述采样瞬间的采样值和参考幅值得到，该参考幅值与所述状态有关。
6.一种执行部分响应最大似然位检测的方法，包括：
接收输入信息信号；
以预定采样频率在采样瞬间ti对输入信息信号进行采样，从而获得在所述采样瞬间ti的输入信息信号的采样值，所述采样频率与位频率有关；
(a)在采样瞬间ti上对在所述采样瞬间的大量状态si的每一个计算最佳路径量度值，并且在紧邻的前一个采样瞬间ti-1对多个状态的每一个确定一个最佳前趋状态，在所述采样瞬间的状态标识n个后续位的序列，
(b)从在所述采样瞬间ti的具有最低的最佳路径量度值的状态经最佳前趋状态在时间上回退向采样瞬间ti-N而建立最佳路径，采样瞬间越早，最佳路径建立得越早，从而在所述采样瞬间ti-N建立一个最佳状态；
(c)输出相应于在所述采样瞬间ti-N的建立的最佳状态的位序列的n位的至少其中一位，
(d)对后续的采样瞬间ti+1重复步骤(a)-(c)；
其特征在于n大于3，并将具有相同二进制值的n-1个直接相连位的n个后续位的序列分配相同状态。
7.一种执行部分响应最大似然位检测的方法，包括：
接收输入信息信号；
以预定采样频率在采样瞬间ti对输入信息信号进行采样，从而获得在所述采样瞬间ti的输入信息信号的采样值，所述采样频率与位频率有关；
(a)在采样瞬间ti上对在所述采样瞬间的大量状态sj的每一个计算最佳路径量度值，并且在紧邻的前一个采样瞬间ti-1对多个状态的每一个确定一个最佳前趋状态，在所述采样瞬间的状态标识n个后续位的序列，
(b)从在所述采样瞬间ti的具有最低的最佳路径量度值的状态经最佳前趋状态在时间上回退向采样瞬间ti-N而建立最佳路径，采样瞬间越早，最佳路径建立得越早，从而在所述采样瞬间ti-N建立一个最佳状态；
(c)输出相应于在所述采样瞬间ti-N的建立的最佳状态的位序列的n位的至少其中一位，以及
对后续的采样瞬间ti+1重复步骤(a)-(c)；
其特征在于，在步骤(a)中，在采样瞬间ti对于该状态获得最佳路径量度值是通过下列步骤实现的：
a1)比较在瞬间ti的所述状态的在紧邻的前一个瞬间ti-1的所有可能的前趋状态的最佳路径量度值；
a2)选择在紧邻的前一个瞬间ti-1的具有最小最佳路径量度值的前趋状态作为所述最佳前趋状态；以及
a3)把在紧邻的前一个采样瞬间ti-1的最佳前趋状态的最佳路径量度值与相应于在所述瞬间ti的所述状态的分支量度值相结合，从而得到对于所述状态的所述最佳路径量度值，用于所述状态的所述分支量度值从在所述采样瞬间的采样值和参考幅值来获得，该参考幅值与所述状态有关。
8.如权利要求7所述的执行部分响应最大似然位检测的方法，其特征在于n大于3，并且分配具有同一二进制值的n-1个直接相连的位的n个后续位的序列相同状态。
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