[发明专利]最大似然解码器及其解码方法

说明书

技术领域

本发明的一个实施例涉及在再现光盘上的信息的光盘设备、再现硬盘上的信息的硬盘设备、再现从通信/传输路径接收到的信息的通信设备等中所使用的最大似然解码器及其解码方法。

背景技术

近年来，诸如DVD(数字通用光盘)播放器之类的光盘设备已经相当普及。研究和开发了各种方案，并制造成商品。具体来说，也是在光记录/再现领域，推出了高密度记录，而线性记录密度显著地增大。此外，激光波长变短，并且镜头的数值孔径增大。因此，由于倾斜，再现的信号质量大大地降低。因此，作为克服此缺点的措施，普遍地应用PRML(部分响应和最大似然)信号处理方案。

在常规的DVD系统中，使用了再现的信号的二进制化方案，这是一种波形切片方案。在波形切片方案中，根据再现的信号的振幅是高于还是低于阈值，执行二进制化。然而，因为再现的信号的振幅由于高密度记录而缩小，在通过波形切片执行的二进制化中发生了大量的识别错误。已知甚至在以高密度在光盘上记录的信息中，PRML信号处理方案也可以获得比常规级别的切片方案更高的信号质量，因此，PRML信号处理方案也应用于使用蓝激光光束的光盘设备中。

在PRML信号处理方案中，通过均衡器，输入信号被提供到维特比解码器，并从维特比解码器输出解码信号。由输入信号和解码信号生成的均衡误差信号也提供到系数控制器，并且均衡器的系数经过学习控制。维特比解码器将样本点处的实际输入信号与所有假设的路径之间的误差累积相加，并选择具有最小的累加和的路径。对应于选择的路径的比特串被作为解码信号输出。

随着所需的多倍速再现或所需数据速率的增大，最大似然解码器也需要获得高吞吐量。由于吞吐量与电路的操作频率成比例，因此，可以考虑增大操作频率以增大吞吐量。然而，在最大似然解码器中，计算分支度量，必须以高速度执行分支度量和路径度量之间的相加、比较，以及选择的计算。因此，即使仅仅增大操作频率，吞吐量不能轻松地增大。因此，如文献1“A 140-Mb/s，32-State，Radix-4ViterbiDecoder，”P.J.Black，et al.，IEEE JSSC，Vol.27，No.12，December1992，ppl877-1885和文献2“A 210Mb/s Radix-4Bit-level PipelinedViterbi Decoder，”A.K.Yeung，J.M.Rabaey，ISSCC 1995，pp88-89，344，表1所描述的，提出了一种叫做radix-4的方法，其中，通过应用图形算法以将电路的工作速度降低到1/2，而同时保持吞吐量，来增大ACS(相加，比较，选择)计算电路的元件的数量。

为了应付获得更高的吞吐量所需的Blu-ray光盘(商标)，在文献3“Reconfigurable Front-End System For BD/DVD/CD Recorder，”G.S.Choi，IEEE Transactions on Consumer Electronics，Vol.53，No.2，May 2007，pp474-480中报告了一种最大似然解码器，其使用叫做Radix-16的方法进一步降低(1/8)工作速度。

然而，虽然在radix-4或radix-16中可以降低工作速度，但是，ACS电路规模会不利地增大。文献2的表1显示了radix-2和radix-4之间的比较。与radix-2中的50Mbps的吞吐量相比，在radix-4中吞吐量增大到140Mbps。然而，在radix-4中，ACS电路的面积也从7.1mm²(设计规则是2.0μm)增大到33.6mm²(设计规则是1.2μm)。

一般而言，半导体不可避免地具有漏电流，漏电流的产生仅由于存在90nm一代的电路、65nm一代的电路或以后其微构图不能被忽略的电路。

在通过使用采用了radix-4或radix-16的最大似然解码器来降低如上文所描述的工作速度听CD上的音乐或观看DVD上的运动图像时，功率会消耗在不顾所需吞吐量低却增大电路规模的运算单元或存储单元中。甚至在再现同一类型的盘时，取决于光盘的状态，也会以各种速度再现光盘，并且所需的吞吐量也可能变化。吞吐量的变化不仅可能会在再现光盘时发生，而且也会在以双速度(转速变化)再现数据的硬盘设备中或通信系统中所使用的最大似然解码器中发生。更具体地说，在radix-2电路可以正常处理的低吞吐量状态下，规模增大的运算单元或存储单元因此是无用的。因此，甚至在此无用的电路中，也消耗电功率。