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PRML技术最早是用于深层空间探测器的数据通信,在20世纪70年代末期,IBM研究小组提出将其应用于硬盘信号的检测技术上,这才使得当今的硬盘在存储容量和存储密度上有了巨大的发展。从上世纪90年代末至今,由于光学技术的发展,DVD等大容量的光存储产品的问世,使得光盘信号处理问题日趋紧迫。PRML技术此时从磁存储领域被引入到光存储领域,以它独特的动力推动光盘工业的发展。
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。因此对PRML检测技术的需求迫在眉睫。然而国外较早掌握PRML检测技术的少数几家大公司为了自己的利益,将光存储的几项关键技术列为机密。国内光学工业起步晚,虽有不少DVD生产厂家,在光存储领域拥有的属于自主知识产权的技术却还相对较少,绝大部分前端信号检测及伺服控制芯片都要靠进口,因此作者扎根于本课题的研究,希望为我国的光存储的发展提供一些动力。
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,重点阐述了部分响应最大似然检测技术的实现方法。设计并实现了部分响应均衡器、不对称性补偿器、定时恢复电路以及维特比最大似然序列检测器。
本文对PRML技术的实现进行了深入的研究,给出了一个可行的适用于16倍速DVD播放机的PRML读通道设计实现方案。本方案的实现与采用传统的峰值检测技术读取相比大大的提高了DVD光盘数据的准确率,为将来设计更高的读取速率的碟机提供了发展空间。本文对PRML数据读出通道从算法仿真到Verilog语言实现都给出了详细的介绍。在设计实现基于Viterbi算法的最大似然序列检测器时,提出了新的设计思想,由传统的每次判决一个输入采样值改进到每次判决三个输入采样值,提高了译码速度;同时为了节约硬件资源,又把不同的状态进行分组,从而将维特比状态转换以及网格搜索进行折叠。状态分组的实现可以减少资源的浪费,降低硬件的成本。而三输入符号的同时判决对于提高数据读取速率有很大的帮助,能够将判决延时缩短一倍多,从而为后端的纠错解码预留了更多时间。文中各个模块程序采用VerilogHDL语言编写,使用Modelsim5.5和Synplify分别做了仿真验证和综合。结果表明,该方案无论在解码速度还是准确率方面都比传统的阈值判决方法有很大的改善。