(57)【要約】  伝送チャネルの受信機におけるエコライザ適応化及び／又はターゲット適応化のための方法。本方法は、受信信号におけるデータを検出し、データ検出において可能性のある決定エラーを表すエラーシーケンスを導出し、データ検出における決定エラーの確率を表し、エラーシーケンスと受信信号とに基づく第１の値を導出し、第１の値が所定の閾値を下回るか又は上回るかに応じて、イコライザ及び／又はターゲットレスポンスの適応化をイネーブル及び非イネーブルにすることを提供する。
2009516459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データシーケンスが入力され、受信データ信号が出力される伝送チャネルの受信機におけるイコライザ及び／又はターゲットレスポンス適応化のための方法であって、前記受信信号におけるデータを検出するステップを有する方法であって、
当該方法はさらに、
前記データ検出において可能性のあるエラーを表すエラーシーケンスを導出するステップと、
前記エラーシーケンスと前記受信信号とに基づく第１の値であって、前記データ検出においてエラーの確率を表す第１の値を導出するステップと、
前記第１の値が所定の閾値を下回るか又は上回るかに応じて、前記イコライザ及び／又は前記ターゲットレスポンスの適応化をイネーブル及び非イネーブルにするステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記受信機は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置を有し、
前記第１の値は、前記Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置のベストパスと次のベストパスとの間のトータルのパスメトリックの差分から導出される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記受信機は、シンボル単位検出装置を有し、
前記第１の値は、前記検出装置の入力と前記シンボル単位検出装置により検出されたそれの最も近いシンボルとの間の平方された距離と、前記検出装置の入力と前記シンボル単位検出装置により検出されたそれの次に近いシンボルとの間との平方された距離との差分から導出される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記閾値は、前記エラーシーケンスから導出される、請求項１乃至３何れか一項記載の方法。
【請求項５】
前記閾値は、前記エラーシーケンスのユークリッドウェイトに比例する、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記閾値は、前記エラーシーケンスの平方に比例する、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記イコライザ及び／又はターゲットレスポンスの適応化は、前記受信信号と前記エラーシーケンスから導出された第２の値とを相関させるを含む、請求項１乃至６何れか一項記載の方法。
【請求項８】
前記第２の値は、前記伝送チャネルの予想されるターゲットレスポンスと前記エラーシーケンスとから導出される、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記イコライザの適応化は、前記受信信号と前記エラーシーケンスとを相関させることを含む、請求項１乃至６何れか一項記載の方法。
【請求項１０】
前記イコライザ及び／又は前記ターゲットレスポンスの適応化は、前記エラーシーケンスに依存する適応化定数によりスケーリングすることを含む、請求項１乃至９何れか一項記載の方法。
【請求項１１】
前記適応化定数は、前記エラーシーケンスのハミングウェイトに依存する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
送信データシーケンスが入力され、受信データ信号が出力される伝送チャネルの受信機であって、
前記受信データ信号を受信し、基準信号を生成するリニアイコライザと、
前記イコライザを調整する適応化手段と、
前記基準信号を受信し、該受信信号におけるデータを検出するデータ検出装置であって、前記データ検出における可能性のあるエラーを表すエラーシーケンスと前記受信信号とに基づく第１の値であって、前記データ検出における決定エラーの確率を表す第１の値を導出するデータ検出装置と、
前記第１の値が所定の閾値を下回るか又は上回るかに応じて、前記適応化手段をイネーブルにする手段と、
を有する受信機。
【請求項１３】
前記検出装置は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置であり、
前記第１の値は、前記Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置のベストパスと次のベストパスとの間のトータルのパスメトリックの差分から導出される、請求項１２記載の受信機。
【請求項１４】
前記検出装置は、シンボル単位検出装置であり、
前記第１の値は、前記検出装置の入力と前記シンボル単位検出装置により検出されたそれの最も近いシンボルとの間の平方された距離と、前記検出装置の入力と前記シンボル単位検出装置により検出されたそれの次に近いシンボルとの間との平方された距離との差分から導出される、請求項１２記載の受信機。
【請求項１５】
基準信号を生成するターゲットレスポンスと、
前記ターゲットレスポンスを調整する適応化手段と、
前記第１の値が所定の閾値を下回るか又は上回るかに応じて、前記適応化手段をイネーブルにする手段と、
をさらに有する、請求項１２乃至１４何れか一項記載の受信機。
【請求項１６】
前記閾値は、前記エラーシーケンスから導出される、請求項１２乃至１５何れか一項記載の受信機。
【請求項１７】
前記閾値値は、前記ビットエラーシーケンスのユークリッドウェイトに依存する、請求項１３記載の受信機。
【請求項１８】
前記閾値は、前記エラーシーケンスの平方に比例する、請求項１４記載の受信機。
【請求項１９】
前記適応化手段は、前記エラーシーケンスから導出された第２の値と相関させる手段を有する、請求項１２乃至１８何れか一項記載の受信機。
【請求項２０】
前記第２の値は、前記伝送チャネルの予想されるターゲットレスポンスと前記エラーシーケンスとから導出される、請求項１９記載の受信機。
【請求項２１】
前記適応化手段は、前記エラーシーケンスと相関させる手段を有する、請求項１２乃至１８何れか一項記載の受信機。
【請求項２２】
前記適応化手段は、前記エラーシーケンスに依存した適応化定数によりスケーリングする手段を有する、請求項１２乃至２１何れか一項記載の受信機。
【請求項２３】
前記適応化定数は、前記エラーシーケンスのハミングウェイトに依存する、請求項２２記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビットエラーレートを低減するため、データ伝送チャネルのイコライザ適応化システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データストレージシステム並びに有線及び無線通信システムに使用されるデータ伝送チャネルでは、デジタルデータは、ノイズが存在する分散チャネルを介し伝送されるかもしれない。このノイズは、シンプルな加法性白色ガウスノイズであるかもしれないが、またシンボル間干渉などのデータ依存ノイズ又は相関ノイズを有するかもしれない。システムの受信エンドでは、送信されたデジタルデータはサンプリングされたアナログ及びノイズのある受信信号に基づき検出される。受信機のビット検出手段は、受信信号を解析し、送信データのビット又はシンボルのシーケンスを“推定”する。シンボル間干渉及び加法性白色ガウスノイズが存在するデータシーケンスを推定するための最適な受信機は、一般にその過大な複雑さのため実現することができず、これは、各種のサブ最適な受信機の開発を導いてきた。
【０００３】
チャネルの受信エンドのビット検出手段は、典型的には、あるエラー基準を利用して受信又は中継信号のビット検出におけるエラーを最小化する。このような基準の１つは、ある伝送されたビットシーケンスｂを仮定したとき、受信信号ｒと予想又は基準信号との間のユークリッド距離を最小化することである。基準信号は、所望のチャネルの数学モデル、いわゆる、チャネルのターゲットレスポンスｇに基づき計算されるかもしれない。受信信号と基準信号との間のユークリッド距離は、数学的には、
【０００４】
【数１】
2009516459.tif 000003
として記述することができる。ただし、＊は畳み込み演算を表す。予想信号を可能な限り類似させるよう受信信号ｒを変更する従来技術は、受信信号の線形等化によるものである。受信信号は、有限インパルスレスポンスフィルタを備えたリニアイコライザによりフィルタリングされる。フィルタのタップは、エラー基準が最小化されるように適応される。
【０００５】
図１は、従来のＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）システムの概略ブロック図を示す。バイナリシーケンスｂｋが、伝送チャネル１２によりレート１／Ｔにより伝送される。チャネル１２は、有限インパルスレスポンスｈｋを有するリニア又は非リニア分散チャネルであり、例えば、有線若しくは無線通信チャネル又は光若しくは磁気ディスクストレージシステムのリレイチャネルなどであるかもしれない。チャネル出力は、ノイズｎｋの加算により劣化する。受信又は中継信号ｒｋは、サンプリングされたアナログノイズチャネル出力であり、
【０００６】
【数２】
2009516459.tif 000004
により与えられる。
【０００７】
受信信号ｒｋは、イコライザ１４に入力される。チャネルインパルスレスポンスｈｋは、典型的には、大変長いものであり、時間可変的なものであるかもしれない。イコライザ１４について、適応的なパーシャルレスポンスイコライザが、チャネルレスポンスをより短くより明確なインパルスレスポンスに変換するのに利用されるかもしれない。イコライザ１４のインパルスレスポンスｗｋは、チャネル入力からイコライザ出力への一ｍぱる素レスポンス全体が、ターゲットレスポンスｇｋと呼ばれる規定された短いインパルスレスポンスに可能な限り近いものとなるように、適応的に最適化される。ターゲットレスポンスｇｋは、所望のチャネルの数学モデルであり、長さＮｇを有する。イコライザ出力ｘｋは、ビットディシジョン
【０００８】
【数３】
2009516459.tif 000005
を生成するＶｉｔｅｒｂｉ検出装置１６への入力として使用される。Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置トレリスは、ターゲットレスポンスに対応して、Ｎｓ状態を有する。符号化されていないバイナリデータについて、
【０００９】
【数４】
2009516459.tif 000006
となる。
【００１０】
リニアフィルタ又はルックアップテーブル１８が、基準又は予想信号を生成するのに使用される。受信機をチューニングし、システムを処理するデータ支援モードでは、フィルタ１８への入力は伝送されるバイナリシーケンスｂｋである。演算に利用されるディシジョン指向モードでは、フィルタ１８への入力はＶｉｔｅｒｂｉ検出装置の出力
【００１１】
【数５】
2009516459.tif 000007
である。フィルタ１８から出力される基準信号（ｇ＊ｂ）ｋは、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置１６への第２入力として用いられる。
【００１２】
基準信号はまた、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の入力εｋにおけるエラー信号を計算するのに利用される。このエラー信号は、検出装置の入力において所望されるレスポンス、すなわち、ｇｋと、実際のレスポンス、すなわち、ｗ＊ｈｋとの間のミスマッチによる等化ミスにより生ずる残差のシンボル間干渉とチャネルノイズの寄与を含む。Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の入力ｘｋは、理想的には基準信号に等しいが、チャネルノイズ及び残差ＩＳＩの加算により、入力ｘｋは、
【００１３】
【数６】
2009516459.tif 000008
として表現できる。
【００１４】
従来のシステムでは、イコライザ１４の係数はエラー信号εｋに基づき適応的に調整される。イコライザとターゲットは共に、ビットエラーレートを最小化するため、最適なノイズスペクトル密度と最適なターゲットを取得するよう適応化可能である。従来の適応化アルゴリズムの具体例として、ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇメソッド又はＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムがあげられる。しかしながら、これらのアルゴリズムは、等化ミスによる残差シンボル間干渉（ＩＳＩ）等により生じるエラー信号相関又はデータ依存性に関係なく、エラー信号を最小化するよう構成されている（例えば、平均平方の意味で）。これらの方法は、ビットエラーレートを直接最小化するものでなく、ワーストケース状態の下では最適でないビットエラーレートを実現する傾向にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、エラー信号相関及びデータ依存性を考慮し、それの最適値に対するビットエラーレート全体を導出しようとするシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題点に対する解決手段は、可能性のあるエラーシーケンスと入力データ信号とに基づくエラー確率情報をデータ検出装置から抽出する方法において求められる。本発明は、送信データシーケンスが入力され、受信データ信号が出力される伝送チャネルの受信機におけるイコライザ及び／又はターゲット適応化のための方法を提供する。本方法は、受信信号におけるデータを検出し、データ検出において可能性のある決定エラーを表すエラーシーケンスを導出し、データ検出における決定エラーの確率を表し、エラーシーケンスと受信信号とに基づく第１の値を導出し、第１の値が所定の閾値を下回るか又は上回るかに応じて、イコライザ及び／又はターゲットレスポンスの適応化をイネーブル及び非イネーブルにすることを提供する。
【００１７】
第１の値は、好ましくは、受信機に含まれるＶｉｔｅｒｂｉ検出装置におけるベストパスと次のベストパスとの間のパスメトリックの差分から導出される。この閾値は、好ましくは、エラーシーケンスから導出され、エラーシーケンスのユークリッドウェイトに比例するかもしれない。あるいは、第１の値は、一方では検出装置の入力とシンボル単位検出装置により検出されるそれの最も近いシンボルとの間の平方された距離と、他方では検出装置の入力とそれの最も近いシンボルとの間の平方された距離との差分から導出されるかもしれない。
【００１８】
イコライザ及び／又はターゲットレスポンスの適応化は、好ましくは、受信信号とエラーシーケンスから導出された第２の値とを相関させることを含み、第２の値は、好ましくは、伝送チャネルの予想されるターゲットレスポンスとエラーシーケンスとから導出される。あるいは、イコライザ及び／又はターゲットレスポンスの適応化は、受信信号とエラーシーケンスとを相関させることを含むかもしれない。さらに、イコライザ及び／又はターゲットレスポンスの適応化は、好ましくは、エラーシーケンスに依存した適応化定数によるスケーリングを含み、適応化定数は、好ましくは、エラーシーケンスのハミングウェイトに依存する。
【００１９】
本発明はまた、データ信号を受信し、基準信号を生成するリニアイコライザと、イコライザを調整する適応化手段と、基準信号を受信し、受信信号においてデータを検出するデータ検出装置とを有する伝送チャネルの受信機を提供する。検出装置は、受信信号とデータ検出における可能性のある決定エラーを表すエラーシーケンスとに基づき、データ検出における決定エラーの確率を表す第１の値を導出する。第１の値が所定の閾値を下回るか又は上回るかに応じて、適応化回路をイネーブルにするスイッチが提供される。
【００２０】
検出装置は、好ましくは、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置であり、第１の値は、好ましくは、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置におけるベストパスと次のベストパスとの間のトータルのパスメトリックの差分から導出され、閾値は、好ましくは、エラーシーケンスから導出され、エラーシーケンスｅｋのユークリッドウェイトに比例するかもしれない。あるいは、検出装置は、シンボル単位検出装置であってもよく、第１の値は、検出装置の入力とシンボル単位検出装置により検出されるそれの最も近いシンボルとの間の平方された距離と、検出装置の入力とそれの次に近いシンボルとの間の平方された距離との差分から導出される。
【００２１】
受信機は、基準信号を生成するターゲットレスポンスと、ターゲットレスポンスを調整する適応化手段と、第１の値が所定の閾値を下回るか上回るかに応じて、適応化手段をイネーブルにする手段とを含むかもしれない。適応化手段は、好ましくは、適応化信号における信号と、エラーシーケンス又はエラーシーケンスから導出された第２の値とを相関させる手段を有する。ここで、第２の値は、好ましくは、伝送チャネルの予想されるターゲットレスポンスとエラーシーケンスとから導出される。適応化手段はまた、エラーシーケンスのハミングウェイトに依存するかもしれないエラーシーケンスに依存した適応化定数によりスケーリングする手段を有してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の一実施例では、エラー確率情報が、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）システム又はＥＭＬ（Ｅｑｕａｌｉｚｅｄ  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）システムにおけるＶｉｔｅｒｂｉ検出装置から求められる。図２は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の概念図を示す。図２のＶｉｔｅｒｂｉ検出装置は、ターゲットレスポンスｇｋに一致するトレリスにより動作する。このトレリスの各パスは、許容されるビットシーケンスに対応し、検出装置は、トレリスにおいて最も短いパスメトリックを導くシーケンスを選択する。ビットシーケンスｂｋのメトリックは、ユークリッド距離により与えられる。
【００２３】
【数７】
2009516459.tif 000009
ただし、上記の和はすべての受信シンボルインデックスに対して行われる。図２のＶｉｔｅｒｂｉ検出装置は、実際の実現形態は異なる状態数を有するかもしれないが、４状態トレリスを有する。時点ｋＴにおいて、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置は、すべての状態に対して、ＡＣＳ（Ａｄｄ  Ｃｏｍｐａｒｅ  Ｓｅｌｅｃｔ）演算を使用し、各状態で到達するベストなパスを選択する。第２のベストパスは破棄される。例えば、送信されたビットシーケンスｂｋに対応するパスが時点ｋＴで状態Ｓ０に到達した場合、時点ｋＴで状態Ｓ０においてＡＣＳ演算により選択及び破棄されたパスをｂ０ｋ及びｂ１ｋにより示すことができる。
【００２４】
誤ったＡＣＳの決定は、ｂｋに対応する正しいパスが破棄されるとき、すなわち、ｂ１＝ｂであるとき、時点ｋＴにおいて生じる。この場合、（誤って）選択されたパスは、ｂ０＝ｂ＋２ｅとなる。ただし、ｅ＝１／２（ｂ０−ｂ）は、ビットエラーシーケンスと呼ばれる。この誤ったＡＣＳの決定は、
【００２５】
【数８】
2009516459.tif 000010
の確率により発生する。
【００２６】
上記式（５）は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置のＡＣＳ演算が、送信されるビットシーケンスｂｋと許容されるビットエラーシーケンスｅｋが与えられたとき、正しいパスを破棄することにより決定エラーを招く確率を表している。Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の全体のビットエラーレートは、可能性のあるすべてのデータパターンと許容されるビットエラーシーケンスとに対するＡＣＳ決定エラーの確率に直接関連する。実際には、システムパフォーマンスは、シングルビットエラーと特定のダブルビットエラーなどの少数のビットに及ぶ限定的なドミナントビットエラーシーケンスセットにより決定される。Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置トレリスのパスに関して、これは、正しいパスと誤って検出されたパスとが少数のビットについてのみ異なり、再びマージされることを意味する。Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の検出エラーは、これらのパスがマージされる状態におけるＡＣＳエラーにより生じる。このため、所与のビットエラーシーケンスについてＡＣＳエラーの確率を最小化することにより、ビットエラーレート全体における当該特定のビットエラーシーケンスのビットエラーレートの最適化を導く。
【００２７】
イコライザ適応化
図３の実施例は、ＰＲＭＬシステムにおけるＳＡＭ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍａｒｇｉｎ）値と呼ばれるパラメータを利用する。本システムでは、ビット検出は、式（４）に定義されるような最小のユークリッド距離をもたらすデータシーケンス
【００２８】
【数９】
2009516459.tif 000011
を選択することによって実行される。正しいデータシーケンスがＶｉｔｅｒｂｉ検出装置により選択される場合（すなわち、
【００２９】
【数１０】
2009516459.tif 000012
の場合）、それのユークリッド距離は、受信信号におけるノイズのみにより決定される。
【００３０】
【数１１】
2009516459.tif 000013
１以上のビットエラーがビットエラーシーケンスｅ＝１／２（ｂ０−ｂ）により生成される場合（ただし、ｂ０＝ｂ＋２ｅが誤って検出されたビットシーケンスである場合）、検出されたビットシーケンスのユークリッド距離は、
【００３１】
【数１２】
2009516459.tif 000014
となる。
【００３２】
誤って検出されたシーケンスについて所望される信号が、送信されるデータについて所望される信号よりも実際に受信した信号に良好な一致を与えるとき、すなわち、
【００３３】
【数１３】
2009516459.tif 000015
であるとき、決定エラーが発生する。
【００３４】
式（８）において式（６）及び（７）を使用すると、
【００３５】
【数１４】
2009516459.tif 000016
が得られる。これは、
【００３６】
【数１５】
2009516459.tif 000017
として書き換えることができる。
【００３７】
第１の項は、ビットエラーシーケンスのユークリッドウェイト、すなわち、
【００３８】
【数１６】
2009516459.tif 000018
としてしばしば参照されるチャネルを介したビットエラーシーケンスｅの伝送から生じる信号エネルギーに関する。第２の項は、εｋに線形依存する。式（１０）の左辺の値は、一般にＳＡＭ値として示され、
【００３９】
【数１７】
2009516459.tif 000019
となる。
【００４０】
ＳＡＭ値が負である場合、これは、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置により決定エラーが生成されたことを示すものである。１つのＳＡＭ値が、許容される各ビットエラーシーケンスに関連付けされる。ＳＡＭ値は、受信機が決定エラーを生成した確率の直接的な指標を与える。ＳＡＭ値が特定の値以下である場合、受信機は、決定エラーを生成する危険があると言うことができ、以降の同様の状況において（すなわち、同一データ及びデータ依存ノイズの実現の状況）、ＳＡＭ値がより大きくなるように、イコライザのタップが調整されるかもしれない。これは、本発明の基本的な動作機構である。
【００４１】
図３において、本発明の一実現形態のブロック図が示される。伝送チャネル１２（図示せず）からの受信（ノイズを有する）信号ｒｋが、リニアイコライザ１４への入力となる。イコライザの出力ｘｋはＶｉｔｅｒｂｉ検出装置１６への入力であり、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の出力は、検出されたビットシーケンス
【００４２】
【数１８】
2009516459.tif 000020
である。ターゲットチャネルレスポンスモデル１８は、例えば、フィルタ又はルックアップテーブルとして実現される。データ支援モードでは、ターゲット１８は送信されるビットシーケンスｂｋを受信し、ディシジョン指向モードでは、ターゲット１８は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置からローカルなビットシーケンス推定信号１５を受信する。ターゲット１８は、上述されるような基準信号１７を生成し、さらに後述されるように、エラーベクトルδｅを生成する。
【００４３】
イコライザ適応化ループ２２は、ベクトル相関乗算手段２３と、スカラー乗算手段２４と、離散時間統合手段２５とを含む。適応化ループは、イネーブル信号に依存して適応化ループ２２をイネーブル又は非イネーブルにするイネーブルスイッチ又は装置２６を含む。
【００４４】
図３において、受信信号ｒｋ−ｐは、イコライザ１４のｐ番目のイコライザタップ値の適応化のための適応化ループへの入力として示される。各クロックサイクルｋＴにおいて、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置１６のすべての状態において、ＡＣＳ演算が利用される。復号化状態では、すなわち、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置トレリスにおけるバックトラッキングに利用される状態では、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置のＡＣＳモジュールから２つの数値が導出される。第１は、選択された（ベストな）パスと第２のベストパスとの間のパスメトリックの差分が求められる。第２は、ビットエラーシーケンスｅｋが、選択されたパスと次のベストパスに対応する２つのシーケンスの間のビット毎の差分として導出される。Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置１６は、レジスタが選択されたパスと次のベストパスに対応するシーケンスを格納し（上述された従来のシステムでは、次のベストパスは破棄されることに留意されたい）、回路がこれら２つのシーケンスの間のビット毎の差分を計算することを求める。
【００４５】
ベストパス（実際に選択されるパス）と次のベストパスとの間のトータルのパスメトリックの差分は、ＳＡＭ値の計算値となる。ベストパスは、理想的にはビットシーケンスｂのユークリッド距離、すなわち、Ｍ（ｂ）を示す上記式（６）により表され、次のベストパスは、ビットシーケンスｂ＋２ｅのユークリッド距離、すなわち、Ｍ（ｂ＋２ｅ）を示す上記式（７）により表される。しかしながら、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置１６により計算されるＳＡＭ値１９は、検出装置のバックトラッキングの深さとチャネル１２のメモリとにより制限される。ＳＡＭ値１９は、適応化ループ２２のイネーブル信号をもたらす所定の閾値と比較される。
【００４６】
Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置からのビットエラーシーケンスｅｋは、
【００４７】
【数１９】
2009516459.tif 000021
として計算可能なエラーベクトルδｅを計算するのに利用される。ここで、ｇはターゲットレスポンスであり、整数Ｎは、該当するビットエラーシーケンスの最大長に依存する。Ｎは、単にＶｉｔｅｒｂｉ検出装置のバックトラッキングの深さに固定されてもよい。
【００４８】
適応化ループ２２は、受信信号とエラーベクトルとの間の相関をリニアイコライザ１４のタップに加算する。イコライザの適応化は、パスメトリックの差分がビットエラーシーケンスｅｋのユークリッドウェイトに比例した閾値より小さいときに限ってイネーブルとされる。この閾値は、Ｔｈ＝４αδｅＴδｅとして計算されるかもしれない。ただし、αは比例定数である。αに対する満足した選択は、１／２であることがわかっている。
【００４９】
適応化がイネーブルとされるとき、エラーベクトルδｅとイコライザの入力ベクトルｒｋとの内積が、イコライザの各タップについてベクトル乗算手段（相関手段）２３により計算される。ここで、ｐ番目のイコライザのタップの入力ベクトルは、
【００５０】
【数２０】
2009516459.tif 000022
である。結果として得られる内積は、スカラー乗算手段２４により適応化定数−η（ｅ）によりスケーリングされ、その後、イコライザ１４の各イコライザタップの更新されたタップ値を生成するため、理想離散時間統合手段２５にわたされる。適応化ループの帯域幅を決定する適応化定数は、パフォーマンスをさらに向上させるため、ビットエラーシーケンスに依存するかもしれない。最適な適応化定数は、Ｈｗ（ｅ）に比例し、η（ｅ）＝Ｈｗ（ｅ）η０として表現することができる。ただし、Ｈｗ（ｅ）は、ビットエラーシーケンスｅのハミングウェイト、すなわち、ｅにおける非ゼロの個数であり、η０はビットエラーシーケンスｅｋから独立した定数である。定数η０は、適応化ループの帯域幅と、受信信号における高速な変動に追従するためのイコライザの能力とを決定し、当業者に周知の手段を利用して決定することができる。
【００５１】
ディシジョン指向ノードでは、送信されたビットが受信サイドで利用可能でないとき、Ｖｉｔｅｒｂｉトレリスのベストパスと次のベストパスとの間の差分としてとられたＳＡＭ値は常に正となる。この場合、Ｖｉｔｅｒｂｉトレリスのベストパスは、正しいものと仮定され、次のベストパスは、ビットエラーシーケンスを計算するため使用される。イコライザ適応化回路の残りの部分は変更されない。
【００５２】
図５は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の代わりにシンボル単位検出装置を利用したＰＲＭＬシステムにより実現される第３実施例のブロック図である。受信機におけるシンボル単位検出装置の使用は、イコライザの適応化を簡単化することを可能にする。本実施例では、受信機は、リニアイコライザ１４と、マルチレベル閾値（シンボル単位）検出装置３２と、エラーシーケンス生成装置３４と、イネーブル信号生成装置３６と、適応化ループ２２（上記実施例に記載された）とを有する。上述した実施例のＶｉｔｅｒｂｉ検出装置と同様に、検出装置３２は、ｘｋに最も近いシンボルだけでなく、次に最も近いシンボルをも出力するよう変更される。これらの出力は、ｘｋに最も近いシンボルについてはｂ１ｋと、ｘｋに２番目に近いシンボルについてはｂ２ｋと示される。
【００５３】
エラーシーケンス生成装置３４は、各クロックサイクルにおいて可能性のあるエラーシーケンスを生成する。シンボルエラーシーケンスｅｋの導出は、データ支援モードとディシジョン指向モードとで異なっている。データ支援モードでは、送信されたシンボルｂｋは既知であり、エラーシーケンスは、ｂ１ｋ≠ｂｋの場合には（すなわち、検出エラーの場合）、２ｅｋ＝ｂ１ｋ−ｂｋとして、ｂ１ｋ＝ｂｋの場合には（すなわち、検出エラーのない場合）、２ｅｋ＝ｂ２ｋ−ｂ１ｋとして計算可能である。ディシジョン指向モードでは、検出装置３２は、正しい決定を出力すると仮定され、ｅｋは、単に２ｅｋ＝ｂ２ｋ−ｂ１ｋとして計算されるかもしれない。シンボルシーケンスｂｋのユークリッド距離は、Ｍ（ｂ）＝（ｘｋ−ｂｋ）２により与えられる。上述した実施例のＳＡＭ値と同様に、（ｘｋ−ｂ２ｋ）２−（ｘｋ−ｂ１ｋ）２の値は、受信機がディシジョン指向モードにおいて決定エラーをする危険がある確率を表す。
【００５４】
イネーブル信号生成装置３６はまた、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出の場合によりシンプルである。（最終的な）シンボルエラーｅｋが与えられると、イネーブル条件の一般的な表現は、データ支援モードではＭ（ｂ＋２ｅ）−Ｍ（ｂ）＜Ｔｈにより与えられ、ディシジョン指向モードではＭ（ｂ１＋２ｅ）−Ｍ（ｂ１）＜Ｔｈにより与えられる。（この後者の式は、（ｘｋ−ｂ２ｋ）２−（ｘｋ−ｂ１ｋ）２と等しく、決定エラーの確率を表す。）関係Ｍ（ｂ）＝（ｘｋ−ｂｋ）２とＴｈ＝４αｅ２ｋとを使用して、イネーブル条件は、データ支援モードでは、
【００５５】
【数２１】
2009516459.tif 000023
として、ディシジョン指向モードでは、
【００５６】
【数２２】
2009516459.tif 000024
として表すことができる。ただし、ｘ＞０である場合にはｓｉｇｎ（ｘ）＝１であり、そうでない場合、ｓｉｇｎ（ｘ）＝−１である。αの満足いく選択は、１／２である。
【００５７】
イコライザの入力信号ｒｋ−ｐとシンボルエラーシーケンスｅｋとの相関は、相関装置２３により実行される。この場合、相関は、イコライザ１４のｐ番目のタップの適応化についてはｅｋｒｋ−ｐに簡単化される。さらに簡単化されたバージョンは、ｅｋｒｋ−ｐの代わりに、相関ｓｉｇｎ（ｅｋ）ｒｋ−ｐを使用することによって、乗算を必要としないで実現可能である。
【００５８】
直感的には、イコライザの適応化アルゴリズムは、以下のように理解することができる。エラー信号εは、可能のビットエラーシーケンスのシグネチャにプロジェクトされる（すなわち、当該ビットエラーシーケンスがチャネルを介し送信されるときに受信される信号）。このプロジェクションが特定の閾値を超える場合、ビットエラーシーケンスは、当該ビットエラーシーケンスについて予想されるエラー信号とほぼ同様となる。この場合、ビット検出装置は決定エラーを生じさせる可能性があるため、イコライザの適応化がイネーブルとされるべきである。適応化がイネーブルとされる場合、エラーシグネチャに対する受信信号自体のプロジェクションが、イコライザタップから差し引かれる。これは、この受信信号が次に発生したとき、エラーシグネチャに対する前の出現と比較して、イコライザ出力の相対的な変化のプロジェクションが低減される。これは、ビット検出装置が決定エラーをする確率を減少させる。
【００５９】
ターゲットレスポンス適応化
ＥＭＬシステムにおけるＶｉｔｅｒｂｉ検出装置は、リニアターゲットレスポンスｇｋに一致するトレリスにより動作する。所与のビットシーケンスｂｋと許容されるビットエラーシーケンスｅｋとに対して、コスト関数Δｅは、
【００６０】
【数２３】
2009516459.tif 000025
として定義されるかもしれない。ただし、
【００６１】
【数２４】
2009516459.tif 000026
であり、
【００６２】
【数２５】
2009516459.tif 000027
であり、μｅ＝Ｅ［δＴｅε］、αは区間［０，１］の固定値である。
【００６３】
ニアミニマムビットエラーレート適応化は、関連するすべてのビットエラーシーケンスについてコスト関数Δｅを最小化するものである。
【００６４】
コスト関数Δｅは、変数Ｘｅ＝δＴｅε＝Σｋ（ｇ＊ｅ）ｋεｋに関するものである。シーケンスｂｋとシーケンスｂｋ＋２ｅｋとの間のパスメトリックの差分は、Ｘｅのみを介したエラー信号に依存する。Δｅの分子は、ビットエラーシーケンスｅｋのユークリッドウェイト、すなわち、δＴｅδｅに関する。Δｅに基づくターゲットレスポンスの最適化は、δｅの方向へのエラー信号彩色を減少させる傾向があり、ビットエラーシーケンスｅｋのユークリッドウェイトを増加させる傾向がある。上記閾値Ｔｅは、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置における信頼性の低い決定に対応するビットシーケンス、ビットエラーシーケンス及びノイズ実現に適応化を集中させることを表している。Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置におけるパスメトリックに関して、イネーブル条件｛Ｘｅ＞Ｔｅ｝は、
【００６５】
【数２６】
2009516459.tif 000028
として表すことができる。ただし、
【００６６】
【数２７】
2009516459.tif 000029
は、シーケンスｂｋのパスメトリックを示す。閾値処理は、ＢＥＲについて決定的なワーストビットシーケンス及びビットエラーシーケンスのセットを自動的に選択する。例えば、等化ミスＩＳＩを考慮して、閾値処理は、ＩＳＩが破壊的である、すなわち、先行検出ＳＮＲの劣化を導くビットシーケンス及びビットエラーシーケンスｆｒのみに適応化を集中させることに等しい。
【００６７】
μｅへのＴｅの依存性は、μｅがδＴｅδｅよりはるかに小さいため無視することが可能であり、定数係数（１−α）を省略して、コスト関数Δｅは、
【００６８】
【数２８】
2009516459.tif 000030
に書き換えることができる。
【００６９】
イネーブル条件は、Ｍ（ｂ＋２ｅ）−Ｍ（ｂ）として簡単化することが可能である。ただし、上述されるように、閾値Ｔｈ＝４αδＴｅδｅである。
【００７０】
ＢＥＲ全体を最小化するため、異なるビットエラーシーケンスについて異なる関数Δｅが、異なるビットエラーシーケンスに対する異なるウェイトと組み合わされる。ビットエラーシーケンスｅｋのウェイトは、それのハイミングウェイトＨｗ（ｅ）、すなわち、ｅｋにおけるゼロの個数に比例する。所与のビットエラーシーケンスｅｋに対して、式（１３）を最小化するターゲット適応化スキームは、最急降下アルゴリズムに基づくものとすることが可能である。これは、各繰り返しにおいて、ターゲット係数に関してΔｅの勾配の反対方向に追従することからなる。ｐ番目のターゲットタップの適応化は、
【００７１】
【数２９】
2009516459.tif 000031
のように記述することができる。ただし、ｇ（ｋ）ｐは時点ｋＴにおけるｐ番目のターゲットタップである。係数η’（ｅ）は、ターゲット適応化定数を示し、理想的には、ビットエラーシーケンスｅｋのハイミングウェイトに比例し、すなわち、η’（ｅ）＝η０Ｈｗ（ｅ）となる。ただし、η０は正の定数である。
【００７２】
式（１３）のＸ’ｅの期待値をそれの瞬間的な実現と置換し、ｐ番目のターゲットタップに関してそれの勾配をとると、式（１４）の適応化ルールの式が導出できる。これは、
【００７３】
【数３０】
2009516459.tif 000032
として記述することが可能である。ただし、
【００７４】
【数３１】
2009516459.tif 000033
である。式（１５）の右辺の項
【００７５】
【数３２】
2009516459.tif 000034
は、δＴｅεｅの最小化に関するユークリッド距離δＴｅδｅの最大化におけるウェイト係数として解釈可能である。式（１５）を簡単化するため、この項は、イネーブル条件を満たす値βに単に固定することが可能であり、すなわち、β＞１−αである。βのシンプルな選択は、β＝１である。さらに、ドミナントなビットエラーシーケンスに依存して、適応化係数η（ｅ）の式のレシオ
【００７６】
【数３３】
2009516459.tif 000035
は、ｅｋにほぼ独立していると仮定することができる。これは、式（１４）をさらに簡単化する。
【００７７】
これらの近似式を利用し、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置のパスメトリックに関してイネーブル条件を表すことによって、式（１４）及び（１５）は、
【００７８】
【数３４】
2009516459.tif 000036
と書き換えることが可能である。
【００７９】
図６は、ＥＭＬシステムにおけるターゲット適応化及びイコライザ適応化を実現する本発明の実施例を示す。ターゲット適応化ループ４０は、イネーブル信号に応じてターゲット適応化ループ４０をイネーブル又は非イネーブルとするイネーブルスイッチ又は装置４１を有する。ターゲット適応化ループ４０はまた、ベクトル相関乗算手段４２と、スカラー乗算手段４３と、離散時間統合手段４４とを有する。
【００８０】
全体的なターゲット適応化は、以下のように実行される。各クロックサイクルｋＴにおいて、ＡＣＳ演算が、すべての状態におけるＶｉｔｅｒｂｉ検出装置において利用される。復号化状態では、２つの数値が導出される。第１は、選択されたパスと破棄されたパスとの間のパスメトリックの差分が取得される。第２は、ビットエラーシーケンスｅｋが、破棄されたパスと選択されたパスとに対応する２つのシーケンスの間のビット毎の差分として導出される。ビットエラーシーケンスのこの導出は、送信データが受信機に知られていないディシジョン指向（ＤＤ）モードを反映している。送信データが既知のプリアンブルとして受信機に利用可能なデータ支援（ＤＡ）モードでは、送信データに対応する状態がすべてのクロックサイクルにおいて知られているため、ビットエラーシーケンスの導出はよりシンプルである。この場合、ビットエラーシーケンスは、ＡＣＳの決定が正しいものである場合、ＡＣＳ演算により破棄されたパスに対応し、そうでない場合には、選択されたパスに対応する。
【００８１】
ビットエラーシーケンスｅｋは、エラーベクトル
【００８２】
【数３５】
2009516459.tif 000037
を計算するのに利用される。ここで、整数値Ｎは、該当するビットエラーシーケンスの最大長に依存する。Ｎの値は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置のバックトラッキングの深さに固定することができる。パスメトリックの差分がビットエラーシーケンスのユークリッドウェイトに比例した閾値より小さいとき、ターゲット適応化がイネーブルとされる。この閾値は、イコライザ適応化に関して上述されたように、Ｔｈ＝４αδＴｅδｅとして計算されてもよい。イネーブル信号がターゲット適応化をイネーブルとするようセットされると、式（１７）の数式Γ（ｋ）ｐが、ベクトル相関乗算手段４２により評価され、スカラー乗算手段４３において適応化定数−η（ｅ）によりスケーリングされ、その後に、更新されたｐ番目のターゲットタップ値を生成する離散時間統合手段４４にわたされる。Γ（ｋ）ｐの評価は実際の乗算を必要としないことに留意されたい。
【００８３】
デジタル記録システムは、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の出力において残りのビットエラーに対処するため、パリティ・チェック（ＰＣ）及び誤り訂正コード（ＥＣＣ）をしばしば利用する。これらのコードのパフォーマンスは、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の後のドミナントなビットエラーシーケンスに依存する。このため、ＰＣ及びＥＣＣ復号化後のセクタエラーレートを最適化するため、ターゲット及びイコライザ適応化が主としてＰＣ及びＥＣＣによりカバーされない又は“あまり”カバーされないエラーシーケンスに集中されるように、適応化定数η（ｅ）がより良好に選択可能である。すなわち、本発明は、適応化定数η（ｅ）の最適化を通じてセクタエラーレートの最小化を実現するよう一般化することが可能である。
【００８４】
イコライザ適応化とターゲット適応化との間のインタラクション
図６のＥＭＬシステムのビットエラーレートは、イコライザ及びターゲットの各レスポンスが同一の係数によりスケーリングされる場合には、変化しない。このインタラクションは、不動点実現形態におけるサチュレーション又は量子化問題をもたらす大きな値又は小さな値にイコライザとターゲットのエネルギーを増減させる可能性がある。このインタラクションは、様々な方法により解決することができる。１つのアプローチは、ターゲットレスポンスのエネルギーを一定にすることである。式（１７）のターゲット適応化ルールは、各適応化後にターゲットが単位エネルギーを有するようスケーリングされるように変更可能である。
【００８５】
他のインタラクションの効果は、リニアチャネル及び長いイコライザ１４について、ビットエラーレートがターゲットレスポンス１８のフェーズレスポンスから独立しているという事実から生じるかもしれない。モニック制約（ｍｏｎｉｃ  ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）によるＭＭＳＥ適応化から生じる最小のフェーズターゲットレスポンスと反対に、レコーディングチャネルのためのターゲットレスポンスのフェーズの最もシンプルな実際的選択は、リニアフェーズであるかもしれず、これは、フェーズ等化が要求されない、すなわち、ノミナルイコライザが振幅チャネル歪みを処理しさえすればいよいという効果を有している。これは、イコライザの複雑さに関する要求を緩和する。
【００８６】
リニアフェーズターゲットは、ターゲット適応化とタイミングリカバリループとの間に生じるインタラクション問題を自動的に回避し、各クロックサイクルにおいて計算される必要のあるブランチメトリックの総数がほぼ１／２となるため、ＢＥＲのロスなくＶｉｔｅｒｂｉ検出装置の簡単化を可能にする。複雑さの低下はまた、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置トレリスを組み合わせることにより可能となる。さらに、リニアフェーズターゲットについて、ターゲットタップの総数の１／２しか適応される必要がない。これは、ターゲット適応化の複雑さを半分にし、すべてのターゲットタップが適応される必要がある状況と比較して、それのトラッキング能力を向上させる。長さＮｇのシンメトリックなターゲットレスポンスについて、式（１７）の適応化ルールは、
【００８７】
【数３６】
2009516459.tif 000038
として組み合わせることができる。
【００８８】
同様の適応化ルールが、非シンメトリックなターゲットレスポンスについて導出可能である。これは、式（１９）の
【００８９】
【数３７】
2009516459.tif 000039
をそれぞれ
【００９０】
【数３８】
2009516459.tif 000040
と置換し、式（２１）を
【００９１】
【数３９】
2009516459.tif 000041
に変更するものである。
【００９２】
異なるレコーディングチャネルを区別することが可能である。光チャネルと垂直磁気レコーディングチャネルについて、ターゲットは、好ましくはシンメトリックに制限され、それのエネルギーは１に固定される。水平磁気レコーディングチャネルについて、ターゲットは、好ましくは単位エネルギーと非シンメトリックになるよう制限される。
【００９３】
本発明は、いくつかの効果を提供する。本発明は、ビットエラーレートを向上させ、データストレージシステムにおけるデータ読み取り能力を向上させ、又は有線若しくは無線伝送チャネルに対するスループット及び信頼性を向上させることを可能にする。適応化ループの実現の複雑さは、大変低いものである。それの最も簡単な形式では、１つのイネーブル信号が、データ信号の一部（ビットエラーシーケンスに基づく符号反転による）がイコライザタップに加えられるべきか否か示す。さらに、適応化方法は、ワーストケースの状況において最大のパフォーマンスゲインが実現される多くのドメインに適用可能である。
【００９４】
さらに、適応化ループの収束は、本発明を利用することにより向上する。従来のシステムでは、適応化ループは、エラー信号が特定の閾値以下になるときに限ってイネーブルとされるかもしれない。加法性白色ガウスノイズにおける回避できないピーク又は外部的な障害によるものなど、とても大きなエラー期間中は、適応化ループは非イネーブルとされる。しかしながら、非収束適応化ループの初期のケースでは、エラーは大きなものとなる傾向があり、適応化ループの頻繁な非イネーブル化をもたらす。これは、従来のシステムの適応化ループのゆっくりとした初期的な収束を生じさせる。本発明は、この状況に置ける適応化ループの収束を向上させる。最適でないイコライザの初期動作中、ＳＡＭ値は大きなものとなり、このため適応化ループはイネーブルとされる。これは、適応化ループの初期的な帯域幅を高いものにし、収束を迅速化する。収束状態では、ＳＡＭ値は小さなものであり、適応化の頻繁な非イネーブル化を生じさせ、帯域幅と勾配ノイズを低下させる。
【００９５】
本発明は、磁気及び光ストレージシステムに利用可能であるが、有線及び無線通信システムにも利用可能である。適応化方法は、時間的な等化について利用可能であるが、２Ｄストレージ及びＭＩＭＯ（Ｍｕｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）システムと同様に空間的な等化にも利用可能である。さらに、当該技術はバイナリ信号に限定されるものでなく、マルチレベルシンボル伝送にも等しく良好に適用可能である。
【００９６】
一実施例に関して説明された特徴が他の実施例においても利用可能であるということが理解されるべきである。さらに、上述されていない均等物及び変形がまた、添付した請求項に規定される本発明の範囲から逸脱することなく利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】図１は、従来のＰＲＭＬシステムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、Ｖｉｔｅｒｂｉ検出装置の概念図である。
【図３】図３は、ＰＲＭＬシステムにおいて実現される本発明の第１実施例のブロック図である。
【図４】図４は、本発明の簡単化された第２実施例のブロック図である。
【図５】図５は、シンボル単位検出装置を利用したシステムにおける本発明の第３実施例のブロック図である。
【図６】図６は、ＥＭＬシステムにおいて実現される本発明の第４実施例のブロック図である。
【図１】
2009516459.tif 000042
【図２】
2009516459.tif 000043
【図３】
2009516459.tif 000044
【図４】
2009516459.tif 000045
【図５】
2009516459.tif 000046
【図６】
2009516459.tif 000047
【国際調査報告】
2009516459.tif 000048
2009516459.tif 000049
2009516459.tif 000050