[发明专利]二维信道均衡模型训练方法及二维信道均衡方法

说明书

本发明公开了一种二维信道均衡模型训练方法及二维信道均衡方法，属于磁记录领域，包括：建立基于前馈神经网络的二维信道均衡模型，用于根据回读数据块对其内部的子数据块进行二维均衡，得到均衡之后的回读信息；模型中各隐藏层均采用非线性激活函数；在已写入已知数据的磁盘中，在相邻多个轨道中获取等长的比特序列以构成回读数据块，并获得对应的写入数据块，将回读数据块作为特征信息，将该写入数据块内部的子数据块作为标记信息，由标记信息和特征信息构成训练样本；得到包含多个训练样本的训练样本集后，对二维信道均衡模型进行训练。本发明能够对磁盘进行二维均衡，有效抑制非线性噪声，并避免因重复计算均衡系数而增加系统延迟。

技术领域

本发明属于磁记录领域，更具体地，涉及一种二维信道均衡模型训练方法及二维信道均衡方法。

背景技术

磁盘是目前应用广泛的一种存储设备。由于巨磁阻效应磁头、垂直磁记录介质、高速读写通道等技术的持续发展和应用，磁盘存储的最高记录密度已达到现有技术的理论极限。为突破磁记录的密度瓶颈，学术界和产业界提出了多种技术途径，如比特图案化磁记录(BPMR)、热辅助磁记录(HAMR)、微波辅助磁记录(MAMR)、瓦记录(SMR)、二维磁记录技术(TDMR)等，这些技术途径的信息写入过程都依赖于瓦记录技术。瓦记录技术中，信息写入过程如同叠瓦片一样，通过部分覆盖之前已写入数据的磁道可显著减小磁道宽度，从而提高道密度和整体的面密度。但由于面密度的提高，读头尺寸大于单个比特位的尺寸，记录信号的回读过程同时受到两个(即沿磁道和跨磁道)方向上相邻位元的影响，从而不可避免地引入道间串扰(Inter-track Interference，ITI)和码间串扰(Inter-symbol Interference，ISI)，进一步会严重影响回读数据块的错误率。

为了保证磁盘中回读数据块的错误率满足系统需求，需要通过信道均衡技术消除回读过程中的道间串扰和码间串扰。在数据存储领域，传统的信道均衡技术主要包括线性均衡和非线性均衡。线性均衡方法主要使用有限脉冲响应(FIR)滤波器、迫零均衡器(ZFE)及基于最小均方误差(MSE)准则的自适应线性均衡器等；非线性均衡方法主要使用判决反馈均衡器(Decision-Feedback Equalizer，DFE)，使用这一滤波器仅能消除码间串扰，即仅能实现一维均衡。

目前，磁盘存储系统广泛使用有限脉冲响应滤波器，包括一维FIR滤波器和二维FIR滤波器。采用FIR滤波器的通道模型如图1所示，模型输入端的信号序列/块a经过存储通道变成信号x，经过回读得到信号y，均衡器(滤波器)的作用是尽可能消除信号y中由通道引入的串扰及系统其他噪声，使其输出接近理想通道产生的信号d，通过求解最小化均方误差序列/块e的解，从而计算出输入信号序列/块所对应的最佳均衡器系数。通过这种方法计算得到的滤波器系数尽管能最大限度地匹配每次参与计算的被均衡序列/块，但所得到的均衡器系数通常是最小化MSE的局部最优解，随着磁头的运动，读取数据序列/块的窗口发生改变时每次都要重新计算当前状态的均衡器系数，从而会引入大量计算而增加系统延迟。此外，基于FIR的信道均衡方法的实质是线性均衡方法，对于存在诸如二维串扰及其他非线性噪声的系统而言，无法有效抑制或消除这些非线性噪声。

总体而言，目前，应用于磁盘的二维信道均衡方法，不能有效抑制非线性噪声，并可能在回读过程中增加系统延迟。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种二维信道均衡模型训练方法及二维信道均衡方法，其目的在于，在对磁盘进行二维均衡的同时，有效抑制非线性噪声，并避免因重复计算均衡系数而增加系统延迟。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种适用于磁盘块数据检测的二维信道均衡模型训练方法，包括：

(S1)建立基于前馈神经网络的二维信道均衡模型，用于根据回读得到的原始数据块对其内部的子数据块进行二维均衡，从而得到消除二维串扰之后的回读信号；