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高密度光存储系统PRML数据通道的研究与ASIC设计实现

王岳  
【摘要】:PRML(部分响应最大似然)检测技术,最初应用于太空通信。它最早是应用在海盗 号(Viking spacecraft)火星探测器从火星传送数据到地球的过程中。而在近十年中也被广 泛的应用在光盘记录系统中,替代了独立的峰值符号检测技术。PRML主要包括两部 分:部分响应均衡器和最大似然检测器。 在光存储技术的记录密度、容量、数据传输率不断增大的同时,对光盘信号的检测 技术提出了更高的要求。以往所采用的峰值检测技术,对接收的模拟信号进行抽样判 决,在数据率较低、信噪比较高的情况下可以满足系统的要求。但是当数据率增加的同 时,信噪比也随之降低,因此继续采用峰值检测方法将无法完成对数据的正确检测。进 而提出了PRML检测技术,从而彻底的改变了光盘信号的检测方法。 本文侧重于部分响应最大似然检测实现技术的研究,在分析介绍了部分响应系统和 最大似然序列检测理论后,重点阐述了基于ASIC实现部分响应最大似然检测技术的方 法。设计并实现了部分响应均衡器、定时恢复电路以及Viterbi最大似然序列检测器。 最后,对PRML检测器在DVD伺服芯片中的应用做了简要介绍。 为了提高系统数据检测速度,在设计最大似然序列检测器时我们对传统的Viterbi 译码过程进行了改进。首先,通过改变Viterbi序列检测器状态转换图的拓扑结构,将 传统的Viterbi算法中每次判决一个码元符号改进为每次判决两个码元符号,按照同样 的方法也可以进行更大数据量的判决;其次,由于运算量的加大使得硬件资源占用急剧 增加,我们又提出了一种新的方法,对Viterbi序列检测器的状态进行分组,将原有的 状态图进行了折叠,使得Viterbi算法所需要搜索的节点减少一半,大大降低了运算 量,也节省了硬件资源的开销。在提高PRML读取通道的数据速率方面取得了一定的 进展。 文中程序采用Verilog HDL语言编写,使用Modelsim5. 6d和Synopsys v2000. 05分 别做了仿真验证和综合。


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