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磁记录技术作为目前信息存储的主要方式之一,其中水平磁记录常用洛仑兹脉冲作为信道冲激响应,但随着记录密度的增长出现了“超顺磁效应”;而常以反双曲正切函数表示其脉冲响应的垂直磁记录在高密度存储时具有更大的优势,成为近年来磁记录领域研究者们所关注的热点。早期的磁盘采用峰值检测技术来降低系统中的码间干扰(ISI),它适用于高信噪比及低码率的情况。由于高密度、大容量、快读取速度的要求使得磁记录存储中的ISI也日趋严重,传统的峰值检测技术已不能满足要求。而上世纪90年代末出现的PRML技术能有效地提高了存储容量和读取速度,被应用于商业磁盘中。
本文侧重研究了磁记录信道下消除码间干扰的信道检测技术以及提高系统性能的方法。根据磁记录信道的时频特性,通过PR均衡将磁记录信道等效成部分响应信道,构建并实现了部分响应信道的ML检测和Log-MAP检测,并对两种方式进行仿真和优势分析。结果表明:在PR4/EPR4以及几组MMSE均衡获得的GPR信道下两种检测方案均能达到缓解ISI影响的功能。BCJR检测输出的软信息可以和高效纠错码进行迭代检测,为了进一步提高磁记录系统的整体性能,本文构建了基于LDPC码的Turbo均衡框架。对比RS码硬判决的译码性能,仿真结果表明:在BER达到10-5级别时,Turbo均衡至少存在2dB的性能增益,说明在磁记录系统中采用这种方式存在着研究价值。由此研究并分析了Turbo均衡在不同的部分响应信道、不同迭代次数以及不同码率的性能。仿真结果表明:帧长为4096比特时,Thrbo均衡相比于无编码系统能获得较大的编码增益。对PR4、EPR4以及4阶GPR信道在总复杂度大致相同的条件下,外迭代为5次内迭代为3次的配置方式能使系统获得相对较好的性能。在此基础上,仿真获得当LDPC码率为0.89,PR4信道在BER达到2×10-6级别时比无编码系统有5.2dB增益,较EPR4信道检测性能有0.3dB优势,而此时4阶和5阶GPR信道在BER达到5×10-6时的增益分别为5.8dB和5.6dB;当码率增大至0.94时,系统性能下降1dB左右。此工作对推进磁盘存储信道中信号处理机制和纠错码技术研究提供了可行的研究方向。