CN100461288C - 具有带伪噪声序列的伺服图案的数据记录系统 - Google Patents

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CN100461288C CNB2005100667302A CN200510066730A CN100461288C CN 100461288 C CN100461288 C CN 100461288C CN B2005100667302 A CNB2005100667302 A CN B2005100667302A CN 200510066730 A CN200510066730 A CN 200510066730A CN 100461288 C CN100461288 C CN 100461288C
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Abstract

一种数据记录系统，使用记录介质，其中轨道以具有良好自相关性质的伪噪声(PN)序列作为伺服信息，用于控制记录头的位置。第一组交替轨道使用作为具有良好自相关性质的PN序列的领头伪随机二进制序列(PRBS)，以及相对于领头PRBS循环移位的跟随PRBS。与第一组交错的第二组交替轨道也具有领头PRBS和相对于领头PRBS循环移位的跟随PRBS，但第二组轨道中的每个的领头PRBS沿轨道相对于第一组轨道中的领头PRBS偏移开。头定位控制系统使用领头PRBS产生伺服定时标记(STM)，使用循环移位产生轨道标识(TID)，并使用来自相邻轨道的跟随PRBS产生头位置误差信号(PES)。

Description

具有带伪噪声序列的伺服图案的数据记录系统
本申请(代理人卷号HSJ920040068US1)与共同提交的序列号No.(代理人卷号HSJ920040068US2)、题为DATA RECORDING MEDIUM WITHSERVO PATTERN HAVING PSEUDO-NOISE SEQUENCES(具有带伪噪声序列的伺服图案的数据记录介质)的申请有关。两申请都基于共同的说明书，其中，此申请的权利要求针对一种数据记录系统，而代理人卷号为HSJ920040068US2的权利要求针对一种数据记录介质。
技术领域
本发明一般涉及数据记录系统，如磁记录硬盘驱动器，更特别地涉及预记录伺服图案和伺服定位系统，用于在数据轨道上定位和保持读/写头。
背景技术
磁记录硬盘驱动器使用伺服机械定位系统来将读/写头保持在期望的数据轨道上，并根据需要逐个轨道地查找以执行读和写操作。具体的“伺服”信息写在每个盘表面上每个中心数据轨道的沿圆周间隔开(circumferentially-spaced)的伺服扇区的字段中。伺服图案跨过多个轨道构成，使得随着头通过图案上方，可以对来自头的回读(read-back)信号进行解码，以产生头的径向位置。伺服图案在制造期间以称为伺服写入(servowriting)的工艺写在盘上。
在传统的伺服写入中，使用规则的写入头，结合专门的伺服写入器，在多次通过中写入伺服图案。每次通过必须精确地沿圆周对准。未对准导致伺服系统中出现错误。随着径向轨道密度和沿圆周或沿轨道方向数据位的线密度增大，越来越难以精确地沿圆周对准伺服字段。
需要具有伺服图案的磁记录盘、以及具有伺服解码系统的盘驱动器，其对于预先记录的伺服字段的未对准不敏感。
发明内容
本发明为一种数据记录系统，其使用记录介质，其中轨道以具有良好自相关性质并能够由相关滤波器检测的伪噪声(PN)序列作为伺服信息。PN序列可以用于编码伺服定时标记(STM)以标识每个轨道中伺服图案的开始。在每个轨道中具有PN序列的伺服图案可以由控制系统解码以获得轨道标识(TID)和表示轨道之间头位置的位置误差信息(PES)，其中PN序列沿轨道相对于相邻轨道的PN序列偏移开。
根据本发明的一个方面，提供了一种记录系统，包括：记录介质，具有多个相邻的轨道，轨道上具有伺服定位信息，伺服定位信息形成伺服图案，所述伺服图案包括：(a)在第一轨道中，多个第一轨道伪噪声PN序列，其中，在领头的PN序列和跟随的PN序列之间存在循环移位；以及(b)在与第一轨道相邻的第二轨道中，沿轨道相对于第一轨道PN序列偏移的多个第二轨道PN序列，其中，在领头的PN序列和跟随的PN序列之间存在循环移位；头，读取轨道中的PN序列；致动器，连接至头，用于将头定位于不同的轨道，并将头保持在轨道上；以及解码器，用于响应由头在第一和第二轨道中读取的PN序列产生头位置信号给致动器。
根据本发明的另一方面，提供了一种磁记录盘驱动器，包括：磁记录盘，具有多个同心圆轨道，每个轨道具有多个角形间隔开的伺服扇区，每个轨道中的伺服扇区沿圆周和沿径向与相邻轨道中的伺服扇区对准，且其中径向相邻轨道中的伺服扇区形成伺服图案，所述伺服图案包括：(a)在第一组交替轨道的每个中，自相关且能够由相关滤波器检测的领头伪噪声PN序列、以及与领头PN序列相同的跟随PN序列；以及(b)在与所述第一组逐个轨道交错的第二组交替轨道的每个中，相对于所述第一组的领头PN序列沿圆周偏移的领头PN序列、以及与领头PN序列相同的跟随PN序列，其中每个轨道在领头和跟随PN序列之间具有循环移位，循环移位对逐个相邻的轨道以固定的增量增大；头，读取伺服扇区中的PN序列；致动器，连接至头，用于将头定位于不同的轨道，并将头保持在轨道上；以及解码器，用于响应由头在伺服扇区中读取的PN序列产生头位置信号给致动器。
在一个实施例中，使用称作伪随机二进制序列(PRBS)的特定类型的PN序列。第一组交替轨道具有领头PRBS和相对于领头PRBS循环移位的跟随PRBS。与第一组交错的第二组交替轨道也具有领头PRBS和相对于领头PRBS循环移位的跟随PRBS，但第二组轨道中的每个的领头PRBS相对于第一组轨道的领头PRBS沿轨道偏移开。轨道中的第一或领头PRBS由头定位控制系统作为STM使用。循环移位跨过轨道以固定增量增加，且由控制系统使用以获得TID。轨道中的跟随PRBS由控制系统作为PES使用。
在本发明的磁记录盘驱动器实施中，伺服图案为角形(angularly)间隔开的伺服扇区，第二组交替轨道的扇区中使用的PRBS为第一组交替轨道的扇区中使用的PRBS的反转。该盘驱动器包括相关器，其在每次检测到来自第一组轨道的PRBS时输出单个正双脉冲，并在每次检测到反转PRBS时输出单个负双脉冲。用通过检测每个轨道中的第一或领头PRBS而得出的双脉冲的过零点作为定时以产生STM。领头与跟随PRBS之间的循环移位沿径向对于每个轨道以固定的增量增加，使得每个轨道中领头与跟随PRBS之间的循环移位的长度表示TID。通过检测相邻两个轨道中的跟随PRBS而得出的双脉冲的幅度差异表示发送到盘驱动器致动器的PES，以将头保持在轨道上。
为了更全面地理解本发明的本质和优点，下面将结合附图进行详细描述。
附图说明
图1为本发明可用的类型的现有技术盘驱动器的方框图；
图2A为图1所示盘驱动器的盘上典型数据轨道的一部分；
图2B为图2A的数据轨道中一个伺服扇区的放大图；
图3为图1的现有技术盘驱动器的伺服电子装置的方框图；
图4A为具有四字符组PES图案的现有技术伺服图案；
图4B示出了沿圆周未对准对图4A的现有技术伺服图案的影响；
图5A为本发明的伺服图案；
图5B为用于图5A的伺服图案的伪随机二进制序列(PRBS)；
图6为本发明的伺服解码器的方框图；
图7示出了相关器的输出及其如何用于检测图5A的伺服图案的伺服定时标记(STM)；
图8示出了相关器的输出及其如何用于对图5A的伺服图案的轨道标识(TID)字段进行解码；
图9示出了相关器的输出及其如何用于对图5A的伺服图案的位置错误信号(PES)字段进行解码；以及
图10为一般用于产生PRBS的线性反馈移位寄存器(LFSR)的视图。
具体实施方式
现有技术的描述
图1为本发明可用的类型的盘驱动器的方框图。所示的盘驱动器为使用固定块“无首标”结构以扇区伺服和区位记录(ZBR)格式化的盘驱动器。
该盘驱动器，总体表示为102，包括数据记录盘104、传动臂106、数据记录换能器108(也称作头、记录头或读/写头)、音圈马达110、伺服电子装置112、读/写电子装置113、接口电子装置114、控制器电子装置115、微处理器116、以及RAM 117。记录头108可以是电感读/写头或电感写入头与磁阻读取头的组合。通常，在由盘马达旋转的盘芯上叠放有多个盘，独立的记录头与每个盘的每个表面相关联。数据记录盘104具有旋转中心111，且沿方向130旋转。为了头定位的目的，将盘104划分为一组沿径向间隔开的同心轨道，示出其中之一为轨道118。这些轨道沿径向分组成为多个区，示出其中三个为区151、152和153。每个轨道包括多个沿圆周或角形间隔开的伺服扇区。每个轨道中的伺服扇区沿圆周与其它轨道中的伺服扇区对齐，使得其沿一般的径向跨过这些轨道延伸，如沿径向定向的伺服部分120所表示。每个轨道具有指示轨道起始的参考索引(index)121。在每一区中，轨道还沿圆周划分为多个用于存储用户数据的数据扇区154。数据扇区不包含用于唯一地标识数据扇区的数据扇区标识(ID)字段，所以驱动器被视作具有“No-ID(无ID)”TM型数据结构，也称作“无首标”数据结构。如果盘驱动器具有多个头，则在所有的盘数据表面上处于相同半径的一组轨道称作“柱面(cylinder)”。
读/写电子装置113接收来自头108的信号，将来自伺服扇区的伺服信息传递到伺服电子装置112，并将数据信号传递到控制器电子装置115。伺服电子装置112使用伺服信息以在140产生电流，用于驱动音圈马达110定位头108。接口电子装置114通过接口162与主机系统(未示出)通信，传递数据和命令信息。接口电子装置114还通过接口164与控制器电子装置115通信。微处理器116通过接口170与其它各个盘驱动电子装置通信。
在盘驱动器102的工作中，接口电子装置114通过接口162接收从数据扇区154读取或向其中写入的请求。控制器电子装置115从接口电子装置114接收所请求的数据扇区的列表，并将其转换为唯一标识期望的数据扇区位置的区、柱面、头和数据扇区号。头和柱面信息传递至伺服电子装置112，其将头108定位在适当的柱面上的适当数据扇区上方。如果提供给伺服电子装置112的柱面号与头108当前定位于其上方的柱面号不相同，则伺服电子装置112首先执行查找操作，以将头108重新定位于适当的柱面上方。
一旦伺服电子装置112已将头108定位于适当的柱面上方，伺服电子装置112开始执行扇区计算，以定位和识别期望的数据扇区。随着伺服扇区通过头108下方，无首标结构技术识别每个伺服扇区。简言之，使用伺服定时标记(STM)来对伺服扇区定位，来自含索引标记121的伺服扇区的大量STM唯一地标识每个伺服扇区。与伺服电子装置112和控制器电子装置115相关联地保持额外的信息，以控制数据扇区中数据的读取或写入。
在图2A中，放大示出了盘104上典型轨道118的一部分。示出了四个完整的数据扇区(201、202、203和204)。还示出了三个代表性的伺服扇区210、211和212。由此示例可见，一些数据扇区被伺服扇区分割开，而一些数据扇区没有紧随伺服扇区而开始。例如，数据扇区202和204分别被伺服扇区211和212分割开。数据扇区202分割为数据段221和222，而数据扇区204分割为数据段224和225。数据扇区203紧随数据扇区202的末端开始，而非紧随伺服扇区开始。索引标记121表示轨道的开始，并示为包括在伺服扇区210中。
图2B是一个图2A所示伺服扇区的放大图。通常，每个伺服扇区包括STM 306。STM 306起用于读取轨道标识(TID)字段304和位置误差信号(PES)字段305中的后续伺服信息的定时参考作用。STM有时还称为伺服地址标记或伺服起始标记。每个伺服扇区还包括自动增益控制(AGC)字段302，用于控制调节由头108读取的信号的强度的可变增益放大器(VGA)。
图3为伺服电子装置112的方框图。操作中，控制器电子装置115将输入提供给致动器(actuator)定位控制404，其进而向致动器提供信号140以对头定位。控制器电子装置115使用从伺服扇区读取的伺服信息来确定对致动器定位控制404的输入428。由读/写电子装置113(图1)读取伺服信息，并将信号166输入到伺服电子装置112。STM解码器400从读/写电子装置113接收时钟控制(clocked)的数据流166作为输入，并从控制器电子装置115接收控制输入430。一旦检测到STM，便产生STM发现信号420。STM发现信号420用于调整定时电路401，定时电路401控制伺服扇区其余部分的操作序列。
检测到STM后，轨道标识(TID)解码器402从定时电路401接收定时信息422，读取通常被Gray(格雷)码编码的时钟控制数据流166，随后将解码的TID信息424传递到控制器电子装置115。接着，PES解码电路403从读/写电子装置166捕获PES信号，随后将位置信息426传递至控制器电子装置115。对PES解码电路403的输入通常是模拟的，尽管其可以是数字的或其它任何类型。PES解码电路403不必存在于伺服电子装置模块112中。
图4A为一般用于扇区伺服系统的类型的传统伺服图案的示意图，并且为了清晰而示出了仅四个轨道(轨道中心线分别为328、329、330和331的轨道308、309、310和311)的极为简化的图案。伺服图案沿着箭头130所示方向相对于头108移动。介质的两种可能的磁状态表示为黑色和白色区域。图4A示出了盘的一个伺服部分120中仅四个径向相邻伺服扇区中的伺服图案，但该图案沿径向延伸通过每个伺服部分120中的所有数据轨道。
该伺服图案包括四个不同的字段：AGC字段302、STM字段306、轨道ID字段304和PES字段305。PES字段305中的伺服定位信息为包括字符组(burst)A至D的传统四字符组图案。自动增益控制(AGC)字段302为一串规则的跃变(transition)，且名义上在所有的径向位置处都相同。AGC字段302允许伺服控制器为后面的字段校准定时和增益参数。STM字段306在所有的径向位置处都相同。选择STM图案使得其不会出现在伺服图案的其它位置且不会出现在数据记录中。STM用于对AGC字段的末端定位，并用于在初始化盘驱动器时帮助定位伺服图案。TID字段304包括通常被Gray编码且随着记录的双位(dibit)的存在或不存在而写入的轨道号。TID字段304确定径向位置的整数部分。位置误差信号(PES)字符组A至D用于确定径向位置的小数部分。每个PES字符组包括一串规则间隔开的磁跃变，跃变在图4A中由黑色和白色区域之间的跃变来表示。PES字符组径向排列，使得跃变的字符组为一个轨道宽，且中心线到中心线相隔两个轨道宽。PES字符组从其相邻字符组偏移，使得当头位于在偶数轨道(中心线为330的轨道310)上方中心时，来自字符组A的回读信号最大化，来自字符组B的回读信号最小化，且来自字符组C和D的回读信号相等。随着头沿着一个方向偏移轨道移动，来自字符组C的回读信号增大，来自字符组D的回读信号减小，直到头到轨道之间的中间位置时来自字符组C的回读信号最大化，来自字符组D的回读信号最小化，且来自字符组A和B的回读信号再次相等。随着头继续沿着相同的方向移动，来自字符组B的回读信号增大而来自字符组A的回读信号减小，直到头位于下一轨道(具有奇数轨道号，例如中心线为331的轨道311)上方中心，来自字符组B的回读信号最大化，来自字符组A的回读信号最小化，而来自字符组C和D的回读信号相等。
图4A所示现有技术的伺服图案利用规则写入头逐个轨道地写入。每个单个轨道与其相邻轨道的对准是写入伺服图案的关键问题。可能出现两种不同的对准问题。轨道对准不良(TMR)因伺服写入期间头径向位置的误差而产生。这转变为从伺服图案获得的伺服位置信息中的可重复误差。沿圆周或沿轨道的未对准因伺服写入期间头沿圆周位置的误差而出现。沿圆周未对准导致跨越超过一个轨道的轮廓(feature)变得不规则或扭曲。图4B示出了图4A所示伺服图案上沿圆周未对准312的影响。实际中，沿圆周未对准肯定比伺服图案中最小圆周轮廓小得多。随着记录密度增大，伺服图案轮廓相应地变得更小，且沿圆周的未对准成为更大的问题。
沿圆周未对准的影响在头从写在不同轨道上的轮廓读取重要贡献(contribution)的情况下最显著。例如，如图4B所示，在头位于轨道中心线328与轨道中心线329之间的中间位置时，来自两个轨道的AGC字段302贡献破坏性地进行干扰。
本发明的描述
下面将关于磁记录硬盘驱动器实现而描述本发明，但本发明可一般地适用于将数据记录在同样包括用于定位数据记录头或换能器的伺服信息的相邻数据轨道中的数据记录系统。
下面将使用伪随机二进制序列(PRBS)描述本发明，但其适用于使用其他的伪噪声(PN)序列。在本发明的上下文中，PN序列是任何具有适合由相关滤波器检测的近似噪声状自相关性质的序列。PRBS为具有使得其成为所描述的实施例的良好选择的非常好自相关性质的特定类型的PN序列。
图5A示出了本发明的伺服图案。由一对PRBS字段取代了现有技术中的AGC、STM、TID和PES字段。每个伺服轨道中的PRBS字段是相同的，但相邻轨道中的PRBS字段不同。交替轨道(例如，奇数伺服轨道)中的第一PRBS字段相对于其它轨道(即，偶数伺服轨道)中的第一PRBS字段偏移。伺服轨道上的第一或领头的PRBS充当STM。STM提供对用于编码TID和PES的第二PRBS字段开窗口(windowing)的参考。TID由于第一PRBS字段与第二PRBS字段之间的循环移位而按沿圆周的相位关系编码。随着读取头沿径向跨过相邻的伺服轨道，PES从来自不同伺服轨道的第二或随后的PRBS字段的相对贡献得出。PRBS字段提供了处理沿圆周未对准的有效方法，因为相邻轨道上的PRBS字段无需进行精确的相位对准。
PRBS的性质、产生PRBS的方法、以及相关性的概念在技术文献中熟知且被广泛地描述，例如见Mac Williams and Sloane，Proceedings of theIEEE，VOL.64，NO.12，pp 1715-1729。
两个序列a(t)和b(t)的相关性如下定义：
R a , b ( τ ) = Σ t a ( t ) b ( τ + t )
此相关性定义在信号处理领域是公知的，且与相关性的统计学定义非常相似：
R a , b ( τ ) = E [ a ( t ) b ( τ + t ) ] = lim N → ∞ 1 N Σ t = 0 N - 1 a ( t ) b ( τ + t )
在这两种情况下，数量τ都被称为序列a与序列b之间的“滞后”。如上给出的相关性总和非常类似于卷积和，且可以证明a(t)与b(t)的相关性等于a(t)与b(-t)的卷积。由此推论，可以使用具有脉冲响应b(-t)的滤波器获得输入序列a(t)与固定参考序列b(t)的相关性。这种滤波器称为与序列b(t)匹配的相关器。
伪随机二进制序列(PRBS)，也称作最大长度移位寄存器序列(M序列)，是具有多种有趣性质的二进制位周期序列。特别地，N位PRBS的自相关函数，即N位PRBS图案与其自身的相关性，对于零滞后为1，而对于直到滞后N的其它情况(再往上(whereupon)则重复)为1/N。这是给予伪随机二进制序列其名称的性质，因为纯随机二进制位的序列在零滞后下将具有自相关1，而在其它情况自相关为0。这一性质的直接推论为：如果将周期性的PRBS输入到与相同PRBS的单个周期匹配的相关器，则该相关器将在每次PRBS重复时输出单个窄脉冲。如果周期性的PRBS使用磁记录系统记录，且所得回读信号输入到匹配的相关器中，则该相关器将在每次PRBS重复时输出对磁记录系统的双脉冲响应。对于有限长度(即，不无限重复)的PRBS，相关器输出将在把一个全周期输入到相关器之后有效，并且将保持有效直到PRBS最后一个样本输入到相关器。
PRBS可以使用线性反馈移位寄存器(LFSR)产生，其中反馈多项式是基本(primitive)的。PRBS通常为2n-1位长，其中n为整数。图10为具有5个锁存器的LFSR的示例，其实现5阶多项式，用于产生31位PRBS。对于5阶多项式，有6个将产生PRBS的基本多项式。在此处描述的优选实施例中，使用两个PRBS。这两个序列通过获取PRBS和反转的PRBS(即PRBS的每个1反转为0而每个0反转为1)而形成。反转序列也是PRBS，且具有极性与输入到与原始序列匹配的相关器时的原始序列的极性相反的双脉冲响应。当向与原始PRBS相匹配的相关器输入反转PRBS时，存在其上为零相关的范围。在滞后值的这一范围上，两序列称作正交。相关器是与PRBS相匹配的数字有限脉冲响应(FIR)滤波器。相关器在滤波器的脉冲响应h[k]等于时间翻转PRBS的一个周期的方面上是匹配的，即
h[k]＝x[n-k]  k＝0，1，...n-1
伪随机序列的自相关性质的结果是：当把PRBS输入到匹配的相关器中时，输出为1或-1/n。
图5A中，标为+PRBS的图案表示原始序列，而标为-PRBS的图案表示反转序列。图5B示出了来自原始PRBS(+PRBS)和反转PRBS(-PRBS)的所记录的磁化图案的示例，其中黑色区域表示阳极(“北”)磁化而浅色区域表示阴极(“南”)磁化。+PRBS在图5A中一组交替的伺服轨道(例如，偶数伺服轨道)中使用，而-PRBS在与第一组交错的另一组交替的伺服轨道(即，奇数伺服轨道)中使用。每个奇数伺服轨道中的第一-PRBS相对于每个偶数伺服轨道中的+PRBS偏移固定数量的位。由此，任何轨道(第一轨道)中使用的PRBS为紧邻第一轨道的第二轨道中所用的PRBS的反转。这允许唯一地识别偶数和奇数轨道。STM字段采用这些交替轨道的唯一性来分析(resolve)相邻轨道之间出现的偏移。
在每个轨道中，用于STM字段的领头PRBS与用于PES字段的跟随PRBS之间存在循环移位。循环移位随着伺服轨道数增大而增大。在STM字段与PES字段之间为循环不连续，这是因通过增大PES字段中的循环移位产生的PRBS的中断而导致的。STM字段和PES字段合起来包括轨道ID(TID)字段。
在每个PRBS字段前后是作为PRBS周期一部分的循环填充。相关器的输出仅对与获得相邻轨道之间的偏移所需的额外PRBS的长度相结合的两个循环填充的长度有效。循环填充越长，保持有效的相关器输出越长。
图6为取代现有技术STM解码器400、TID解码器402和PES解码器403(图3)的伺服解码器601的方框图。来自R/W电子装置113(图3)的回读信号在166输入到与+PRBS匹配的+PRBS相关器602。当相关器602匹配+PRBS时，其产生正双脉冲。当相关器602接收-PRBS输入时，其产生负双脉冲。相关器602的输出输入到+Sync(同步)相关器604和-Sync相关器605。Sync相关器604和605对来自+PRBS相关器602的双脉冲输出起匹配滤波器的作用，且在双脉冲输出的过零点处产生信号峰值。+Sync相关器604在+PRBS双脉冲响应的过零点处产生正峰值，而-Sync相关器605在-PRBS双脉冲响应的过零点处产生正峰值。由此，+Sync相关器604唯一地识别具有正双脉冲响应的偶数轨道，而-Sync相关器605唯一地识别具有负双脉冲响应的奇数轨道。Sync相关器604和605的输出馈送到为TID解码器620和PES解码器630产生窗口的定时控制模块610中。TID解码器620计算头位置的整数部分，而PES解码器630产生头位置的小数部分。
图7示出了随着头从轨道N移动到相邻轨道N+1，STM字段的典型相关器双脉冲输出。此处，对相邻的轨道使用交替的+PRBS图案和-PRBS图案，其中-PRBS图案相对于+PRBS图案具有固定的偏移，这允许唯一地识别偶数和奇数轨道。相关器602输出的过零点通过查找Sync相关器604和605的输出峰值而识别。通过唯一地识别偶数和奇数轨道，可以通过为TID解码器620和PES解码器630产生窗口的定时控制模块610而考虑到相邻轨道上的偏移。由此，用于STM字段中PRBS的Sync相关器604和605的输出起STM解码器的作用。
图8示出了随着头从轨道N移动到轨道N+2，TID字段的典型相关器602双脉冲输出。双脉冲过零点的位置指示出所记录的PRBS沿圆周的位置。每个伺服轨道中领头和跟随PRBS之间的循环移位随着伺服轨道数增加改变固定的增量。通过比较第二或跟随PRBS相对于第一或领头PRBS的相位或循环移位，而在TID解码器620(图6)中分析TID。在图8的示例中，轨道N+1中第一-PRBS字段的固定偏移为距轨道N中第一+PRBS字段八位。由此，轨道N上的第一PRBS相位为0，而轨道N上的第二PRBS相位为0加XN。相位差或循环移位XN直接与由TID解码器620在424输出的轨道N TID成比例。轨道N+1上的第一PRBS相位为8(因为固定偏移8位)，而轨道N上的第二PRBS相位为8加XN+1。同样，相位差或循环移位XN+1直接与由TID解码器620在424输出的轨道N+1 TID成比例。循环移位对于每一轨道增加固定数量的位，例如1位。如图8的示例所示，循环移位为每轨道1位，这样，XN为零，XN+1为1位，而XN+2为2位。
相邻轨道之间的固定偏移(此示例中为8)被选择为提供图案在其上正交的适当区域。优化值取决于PRBS的长度和记录图案的密度。另外，对偶数和奇数轨道使用+PRBS和-PRBS对于解码TID字段是不需要的，但对于解码STM字段是有用的性质。由此，如果为STM使用独立的标记或图案，则可以对所有的轨道使用相同的PRBS，只要相邻轨道中的领头PRBS之间存在固定的沿圆周的偏移。
图9示出了随着头从轨道N移动到相邻轨道N+1并读取PES字段，发送到PES解码器630的典型相关器602双脉冲输出。随着头位于轨道N正上方，相关器602对PES字段中的+PRBS产生强输出。随着头从轨道N移动到轨道N+1，对于轨道N的PES字段中的+PRBS的相关器输出减小，而对于轨道N+1的PES字段中的-PRBS的输出增大。随着头位于轨道N与轨道N+1的中间位置，对于+PRBS和-PRBS的输出相等。随着头位于轨道N+1正上方，相关器602为-PRBS产生强输出。在优选实施例中，作为特定时间窗口内相关器输出的绝对值之和测量输出的幅度。偶数轨道的贡献在中心在+PRBS的双脉冲响应上的窗口中测量，而奇数轨道的贡献在中心在-PRBS的双脉冲响应上的窗口中测量。同样，对偶数和奇数轨道使用+PRBS和-PRBS图案对于解码PES是不需要的，但其对于解码STM字段是有用的性质。并且，虽然在优选实施例中，用于每个轨道中PES字段的PRBS与用于STM字段中的PRBS相同，但是PES字段可以是不同的PRBS，这将需要其自己的相关器。
在上述描述中，在每个轨道中使用两个PRBS，第一或领头PRBS字段用于解码STM，而第二或跟随PRBS字段用于PES。然而，本发明完全可以适用于其中PRBS用于解码STM或PES的系统。例如，上述在相邻轨道中使用PRBS以确定PES的系统可以与其它用于确定STM和TID的传统技术一起使用，而无需每个轨道中独立的领头PRBS字段。
伺服轨道的间距不必与数据轨道的间距相同。伺服轨道的间距是任意的，但优选与读取换能器的有效宽度相关。如果轨道间距过小，则有效读取宽度将覆盖两个以上的轨道。因为PRBS图案沿径向对于仅两个轨道是正交的，所以这将导致系统的性能退化。如果伺服轨道间距过大，则沿径向将存在解码的PES改变很小或根本不改变的区域。
另外，对于STM字段或PES字段的双脉冲响应的区域可以用于后续伺服扇区的增益控制。
如上所述，本发明不限于磁记录硬盘驱动器，而是可以一般地适用于在同样包括用于定位数据记录头或换能器的伺服信息的相邻数据轨道中记录数据的数据记录系统。这些系统包括磁带记录系统和光盘记录系统。
虽然已经参考优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以进行各种形式和细节上的改动。因此，所公开的发明应视为仅是说明性的，且对其范围的限制仅如所附权利要求所指出。

Claims (18)

1.一种记录系统，包括：
记录介质，具有多个相邻的轨道，所述轨道具有伺服定位信息，伺服定位信息形成伺服图案，所述伺服图案包括：(a)在第一轨道中，多个第一轨道伪噪声PN序列，其中，在领头的PN序列和跟随的PN序列之间存在循环移位；以及(b)在与第一轨道相邻的第二轨道中，沿轨道相对于第一轨道PN序列偏移的多个第二轨道PN序列，其中，在领头的PN序列和跟随的PN序列之间存在循环移位；
头，读取轨道中的PN序列；
致动器，连接至头，用于将头定位于不同的轨道，并将头保持在轨道上；以及
解码器，用于响应由头在第一和第二轨道中读取的PN序列产生头位置信号给致动器。
2.如权利要求1所述的系统，其中，每个PN序列为伪随机二进制序列PRBS。
3.如权利要求1所述的系统，其中，伺服图案还包括在每个PN序列之前的循环填充字段，所述循环填充字段是在其之后的PN序列的周期的一部分。
4.如权利要求1所述的系统，其中，解码器包括响应PN序列的检出产生双脉冲的相关器。
5.如权利要求4所述的系统，其中，第二轨道PN序列为第一轨道PN序列的反转，且其中相关器响应第一轨道PN序列的检出产生正双脉冲，而响应第二轨道PN序列的检出产生负双脉冲。
6.如权利要求5所述的系统，还包括：与相关器连接的正同步相关滤波器，用于检测表示第一轨道伺服定时标记STM的正双脉冲过零点；以及与相关器连接的负同步相关滤波器，用于检测表示第二轨道STM的负双脉冲过零点。
7.如权利要求6所述的系统，其中第一轨道PN序列为第一轨道中的领头PN序列，其中第二轨道PN序列为第二轨道中的领头PN序列，且还包括：
在所述第一轨道中，跟随领头PN序列且与领头PN序列相同的PN序列；以及领头PN序列及其跟随PN序列之间的循环移位；
在所述第二轨道中，跟随领头PN序列且与领头PN序列相同的PN序列；以及领头PN序列及其跟随PN序列之间的循环移位，第二轨道中的循环移位与第一轨道中的循环移位不同；以及
轨道标识TID解码器，与相关器连接，且响应于第一轨道STM测量第一轨道中的循环移位，并响应于第二轨道STM测量第二轨道中的循环移位。
8.如权利要求4所述的系统，其中，解码器响应来自第一轨道PN序列的双脉冲和来自第二轨道PN序列的双脉冲的幅度差产生头位置信号。
9.一种磁记录盘驱动器，包括：
磁记录盘，具有多个同心圆轨道，每个轨道具有多个角形间隔开的伺服扇区，每个轨道中的伺服扇区沿圆周和沿径向与相邻轨道中的伺服扇区对准，且其中径向相邻轨道中的伺服扇区形成伺服图案，所述伺服图案包括：(a)在第一组交替轨道的每个中，自相关且能够由相关滤波器检测的领头伪噪声PN序列、以及与领头PN序列相同的跟随PN序列；以及(b)在与所述第一组逐个轨道交错的第二组交替轨道的每个中，相对于所述第一组的领头PN序列沿圆周偏移的领头PN序列、以及与领头PN序列相同的跟随PN序列，其中每个轨道在领头和跟随PN序列之间具有循环移位，循环移位对逐个相邻的轨道以固定的增量增大；
头，读取伺服扇区中的PN序列；
致动器，连接至头，用于将头定位于不同的轨道，并将头保持在轨道上；以及
解码器，用于响应由头在伺服扇区中读取的PN序列产生头位置信号给致动器。
10.如权利要求9所述的盘驱动器，其中，每个PN序列为伪随机二进制序列PRBS。
11.如权利要求9所述的盘驱动器，其中，伺服图案还包括在每个PN序列之前的循环填充字段，所述循环填充字段是在其之后的PN序列的周期的一部分。
12.如权利要求9所述的盘驱动器，其中，第二组轨道中的PN序列与第一组轨道中的PN序列不同。
13.如权利要求12所述的盘驱动器，其中，第二组轨道中的PN序列为第一组轨道中的PN序列的反转。
14.如权利要求9所述的盘驱动器，其中，解码器包括响应PN序列的检出产生双脉冲的相关器。
15.如权利要求14所述的盘驱动器，其中，第二组轨道中的PN序列为第一组轨道中的PN序列的反转，且其中相关器响应第一组轨道中的PN序列的检出产生正双脉冲，而响应第二组轨道中的PN序列的检出产生负双脉冲。
16.如权利要求15所述的盘驱动器，还包括：与相关器连接的正同步相关滤波器，用于检测表示第一组轨道的伺服定时标记STM的正双脉冲过零点；以及与相关器连接的负同步相关滤波器，用于检测表示第二组轨道的STM的负双脉冲过零点。
17.如权利要求16所述的盘驱动器，还包括轨道标识TID解码器，与相关器连接，且响应于第一组轨道的STM测量第一组轨道中的循环移位，并响应于第二组轨道的STM测量第二组轨道中的循环移位。
18.如权利要求14所述的盘驱动器，其中，解码器响应来自第一组轨道的PN序列的双脉冲和来自第二组轨道的PN序列的双脉冲的幅度差产生头位置信号。
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