CN1291376C - 在磁盘中用来对同步标记进行解码的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在一个进行垂直磁记录的磁盘驱动器中，读/写通道(30)具有一个同步标记产生器(38)。该同步标记产生器(38)会在读/写通道(30)开始向盘(1)写入数据之前产生一个第一同步标记。第二同步标记所具有的比特模式包括一系列代表正极性的比特以及一系列代表负极性的比特。稍长的那一系列比特的比特长度与第二同步标记的总比特长度的比值至少为50%，但小于85%。

Description

在磁盘中用来对同步标记 进行解码的方法和装置
技术领域
本发明涉及进行垂直磁记录的一个磁盘驱动器。更确切的，本发明涉及在磁盘的数据扇区中写入同步标记的技术。
背景技术
在以硬盘驱动器为代表的大多数磁盘驱动器中，主系统(例如个人电脑)所提供的用户数据被分成4096比特(512字节)的数据块。这些数据块被记录在一个盘状记录媒质(此后称为“盘”)的记录区域中。盘的记录区域是以所谓的数据扇区为单位来管理的。每个数据块(也就是用户数据的一部分)与其它数据一起记录在一个数据扇区中。
每个数据块都以一定的形式存储在一个数据扇区中。也就是说，数据块包括一个前序、一个同步标记、用户数据以及ECC(纠错码)数据。前序是具有一定频率的信号。该前序是为了在调整磁头从数据扇区再现的信号幅度时进行AGC(自增益控制)，或者是为了在解码时实现时钟同步。同步标记是一个用来检测用户数据头的比特模式。
现行技术的一个趋势是把同步标记分成两个同步标记。这样，用户数据也被分成两个用户数据项。第一用户数据项(比特长度：X比特)记录在第一与第二同步标记之间，第二用户数据项(比特长度：4096-X比特)记录在第二同步标记之后。(例如参见美国专利5844920,1996和日本专利申请KOKAI Publication 2001-143406。)
第一同步标记被用来检测跟在它后面的第一用户数据项的头。它可以是一个随机模式，且其比特长度可以是大约10到50比特。在磁盘驱动器中，一个解码器会将再现的信号进行解码，从而产生一系列比特。这些比特会与第一同步标记的参考比特模式进行对比。也就是说进行模式匹配，从而检测第一同步标记。
更确切的，当发现比特模式与参考比特模式相一致时，那么就说明检测到了第一同步标记。一旦检测到第一同步标记，跟在第一同步标记的最后一个比特之后的比特就被认为是跟在第一同步标记之后的用户数据的第一比特。接着就会开始对用户数据的解码。在实际中，如果即使除了两个比特以外的其它比特都与参考比特模式一致，那么就会认为已经检测到了第一同步标记。
热不平度(TA，thermal asperity)会导致检测不到第一同步标记，这种TA主要是由于作为磁头的GMR元件的特性所导致的。(更多关于TA细节参见日本专利申请KOKAI Publication 10-49806。)如果没有检测到第一同步标记，那么系统就会尝试着去检测第二同步标记。
如果没有检测到第一同步标记而检测到了第二同步标记，那么第一用户数据项(比特长度：X比特)就会被认为是错误数据或者已删除数据。只要需要，第一用户数据项可以通过使用了ECC数据的纠错过程来进行正确的解码。
如上所述，当由于热不平度(TA)而不能够检测到第一同步标记时就会使用第二同步标记。根据这一点，第二同步标记的比特模式就必须能够在存在热不平度的情况下也可以可靠的被检测到。
传统的进行纵向磁记录的磁盘驱动器中所使用的第二同步标记一般具有的比特模式是一系列根据NRZ(非归零)规则安排的“0”和“1”。在纵向磁记录中，对应于这一比特模式的任何要被复制的信号都具有恒定的幅度，它们很难被“直流-消去”。
正如现有技术中所证实的，当发生了热不平度(TA)时，再现信号的基线就会偏移。结果，任何再现信号的幅度变化都可能会导致数据检测中的错误。第二同步标记比第一同步标记更容易发生由于基线偏移而造成的检测错误。
进行垂直磁记录的磁盘驱动器所再现的任何信号都具有包含直流分量的低频分量。所以，当读取通道具有对低频分量截止的传输特性时，所有再现信号都会发生一个称为“低频带截止紧缩(low-bandcutoff strain)”的基线偏移。
对于具有低频带截止特性的读取通道，第二同步标记是有问题的，这是因为它的比特模式是根据了NRZ(非归零)规则的一系列“0”和“1”。读取通道对具有固定幅度的第二同步标记所产生的基线偏移在第二同步标记的最末端部分几乎达到最大。这样，基线偏移就会不可避免的在紧跟第二同步标记之后且具有随机比特模式的用户数据中延续一段时间。
总之，在进行垂直磁记录的任何磁盘驱动器中，第二同步标记所导致的基线偏移都会持续一段时间。所以，磁盘驱动器就有可能无法检测到紧跟在第二同步标记之后的用户数据的前几个比特。
发明内容
本发明的一个目标就在于提供一个包括了用来记录同步标记的装置的磁盘驱动器，该同步标记能够以很高的几率被检测到，且不会给跟在同步标记之后的用户数据的检测增加误码率。
该磁盘驱动器包括：一个盘状记录媒质，所述盘状记录媒质所含有的每个数据扇区都具有一个第一同步标记区域、一个第二同步标记区域和一个数据区域；一个在盘状记录媒质的每个数据扇区中写入数据的磁头；用来产生第一同步标记以及第二同步标记的比特模式的同步标记产生装置，所述第一同步标记被用来检测每个数据扇区的头，所述第二同步标记与第一同步标记的比特模式不同，第二同步标记的比特模式包括一系列代表正极性的比特以及一系列代表负极性的比特，比另一系列比特长的那一系列比特的比特长度至少是第二同步标记总比特长度的50％，但同时又不超过对应了从数据区域再现数据过程中所能承受的误码率而设定的最大上限；以及用来将数据信号加到磁头上的写入装置，所述数据信号包括由同步标记产生装置所产生的第一同步标记和第二同步标记。
附图说明
作为说明书一部分的附图解释了本发明的实施例，它们和上面的一般性描述以及下面对实施例的具体描述一起解释了本发明的原理。
图1中的框图表示了根据本发明第一实施例的磁盘驱动器的主要部件；
图2A和2B表示了第一实施例中所采用的数据扇区的数据格式；
图3A到3F表示了第一实施例中所采用的第二同步标记的比特模式；
图4解释了第一实施例中使用的第二同步标记所希望的比特模式；
图5A和5B表示了第二同步标记的比特模式的第一变形；
图6A和6B表示了第二同步标记的比特模式的第二变形；
图7A和7B表示了第二同步标记的比特模式的第三变形；
图8中的框图表示了根据本发明的另一实施例的磁盘驱动器的主要部件；
图9A到9C表示了用在另一实施例中的第二同步标记的比特模式；
图10A到10C表示了用在另一实施例中第二同步标记的其它比特模式；
图11中的框图表示了本发明另一实施例所使用的前编码器；以及
图12中的框图表示了本发明另一实施例所使用的前编码器。
具体实施方式
下面将会通过参考附图来描述本发明的实施例。
图1中的框图表示了根据本发明第一实施例的盘磁盘驱动器的主要部件。
(磁盘驱动器的配置)
根据该实施例的磁盘驱动器是一个垂直磁性记录装置。如图1所示，它包括一个盘1、一个主轴电动机(SPM)12、一个探头10、一个驱动装置、以及一个控制/信号处理电路系统。盘1会在垂直于它表面的方向上表现出磁各向异性。SPM12会旋转盘1。探头10包括一个写入头和一个读取头。写入头可以进行垂直磁性记录。读取头包括一个巨磁阻(GMR)元件。促动器控制着探头10，并使得探头10能够在盘1上方的径向方向上移动。
促动器包括一个臂11和一个音圈电机(VCM)13。臂11控制着探头10，且包括一个悬架。VCM13会产生驱动力。微处理器(CPU)43会对促动器进行伺服控制，从而使得促动器能够将探头10移动到盘1上的一个目标位置(也就是盘1的一个目标磁道)。
控制/信号处理电路系统具有一个探头放大电路20、一个读取/写入(R/W)通道30、一个硬盘控制器(HDC)41、CPU43、存储器44以及一个电机驱动器14。电机驱动器14将驱动电流提供给VCM13和SPM12。
HDC41被作为磁盘驱动器和主系统(例如一台个人电脑或者一个数字设备)之间的接口。它能够传送从盘1读取的数据(此后将被称为“读取数据”)以及将要写入盘1的数据(此后将被称为“写入数据”)。HDC41含 有一个纠错电路(ECC)42，从而就可以确定从读/写通道30得到的读取数据是不是有错。如果读取数据出错，那么HDC41就会纠正读取数据。
CPU43是磁盘驱动器的主要控制部件。换句话说，伺服系统的主要元件伺服控制了促动器，能够最终将探头10移动到目标磁道。CPU43会根据读/写通道30中所提供的伺服解调电路40所产生的伺服数据，来控制探头10的查找操作和跟踪。更具体的，CPU43控制了加在电机驱动器14中VCM驱动器14B上的控制电压。通过对其输入电压控制，VCM驱动器14A就驱动和控制了促动器的VCM13。
存储器44包括一个RAM、一个ROM以及一个闪存EEPROM。它记录了用来控制CPU43的程序以及多个控制数据项。除了VCM驱动器14B之外，电机驱动器14还包括一个SPM驱动器14A。SPM驱动器14A驱动了SPM12。
探头放大电路20具有一个写入放大器21和一个读取放大器22。写入放大器21将写入数据转换成将被送到写入头上的记录电流。读取放大器22将读取头从盘1所读取的任何信号进行放大。被放大的信号被送到读/写通道30。读取头所读取的信号对应了由写入头通过垂直磁记录二写到盘1中的数据(也就是同步信号和用户数据)。
读/写通道30具有两个子通道，也就是读取通道和写入通道。写入通道具有一个同步标记产生器38和一个数据调制器。该数据调制器与一个数据解调器(将在下面描述)一起组成了数据调制/解调制电路39。该数据调制/解调制电路39会以一个预设的编码率M/N来进行运行宽度限制(RLL)编码/解码。(也就是说，电路39会将M比特用户数据编码成要记录的N比特数据。)
正如下文中所要提到的，同步标记产生器38会产生与盘1中每个扇区数据格式相一致的两个比特模式(比特列)。这两个比特模式对应了第一同步标记和第二同步标记。这些比特模式会被加到在被数据调制/解调制电路39调制后将而写入的用户数据中(见图2)。
读取通道包括一个高通滤波器(HPF)31、一个自增益控制(AGC)放大器32、一个低通滤波器(LPF)33、一个模数(A/D)转换器34、一个数字有限冲击响应(FIR)滤波器35、一个viterbi探测器36、一个同步标记检测器37以及伺服解调电路40。
HPF31可以将直流偏置屏蔽在AGC放大器32以及读取放大器22(提供在探头放大电路20中)之外，从而实现交流耦合。AGC放大器32能够对自身进行控制，从而将复制自盘1的任何信号放大到一个理想的恒定幅度。LPF33能够将高于预设频带的任何频率的噪声清除出去。
A/D转换器34能够将来自盘1的模拟信号转换成数字信号。数字FIR滤波器35会对数字信号进行均衡，对该信号加入一个perpartial response(PR)类型的波形，从而使得信号变得适合于诸如PR3方案的垂直磁记录。
所述viterbi检测器36通过使用viterbi算法来检测记录的比特，所述viterbi算法指的是将具有所希望的PR波形的数字信号解码成具有最大相似度的信号。
同步标记检测器37会进行比特模式匹配，从而就可以从viterbi检测器36所检测到的比特中发现第一同步标记。在长于应该检测到第一同步标记的时间且短于应该监测到第二同步标记的时间的这样的一个时间段内，同步标记检测器37有可能检测不到第一同步信号。在这样的情况下，同步标记检测器37会通过比特匹配来检测第二同步标记。
伺服解调电路40会将来自盘1伺服扇区2的再现信号进行解调，从而产生伺服信号。伺服信号就是已经记录在伺服扇区区域2中的伺服数据。(伺服数据包括一个圆柱码和一个伺服-突发信号。)
(数据格式)
如图2A所示，盘1在两个表面上都有多个数据道3。数据道3是彼此共心的。如图2A所示，每个数据道3包括多个数据扇区4。在磁盘驱动器中，从主系统中传送过来的数据会被分成数据块，这些数据块被记录在盘1的数据扇区4中。
数据调制/解调制电路39会以一定的编码比M/N对用户数据进行调制，从而产生Y比特数据。该Y比特数据被记录在数据扇区3中。如图2B所示，该Y比特数据按照其再现顺序包括一个前序100、第一同步标记110、第一用户数据项120、第二同步标记130、第二用户数据项140、ECC数据150以及后后序160。第一用户数据项120是一个包含X比特的调制数据。第二用户数据项140是包含(X-Y)比特的调制数据。ECC数据也是被调制的。
前序100是一个能够将探头10从数据扇区中所读取的任何信号幅度调整到预定值的ACT，或者是一个能够在对数据进行解码的过程中进行时钟同步的一定频率的信号。第一用户数据项120是具有X比特长度的调制数据，它是编码字的比特长度N的N倍。
(同步标记的检测与数据写入)
下面将通过参考图3A到3F以及图4，还有图1和图2A、2B来解释本实施例中同步标记的写入。首先将描述同步标记是怎样被检测的。
在磁盘驱动器中，CPU43通过将探头移动到作为盘1的目标磁道的数据道3上来进行伺服控制(也就是对探头进行定位)。探头10会向或从数据道3中的数据扇区4读取或者写入数据。从数据扇区4读取的数据或者即将写入数据扇区4的数据包括第一同步标记110以及第二同步标记130，还包括用户数据项120和140。
在数据读取操作中，当同步标记检测器37检测到第一同步标记110时，数据调制/解调制电路39就会对第一用户数据项120进行解调(或解码)。当同步标记检测器37检测到第二同步标记130时，数据调制/解调制电路39就会对第二用户数据项140进行解调(或解码)。然后，同步标记检测器37就会对viterbi检测器36所输出的一系列比特与一个同步标记的参考比特模式进行模式匹配，这里所述的viterbi检测器36已经对数字再现信号进行了解码。当发现这一些列比特与参考比特模式是一样的时候，同步标记检测器37就会向数据调制/解调制电路39输出表示模式匹配的结果的数据。
从模式匹配的结果中，数据调制/解调制电路39就可以确认紧跟在同步标记最后一个比特之后的比特组成了被调制的用户数据。然后，电路39就会将被调制的N比特再现数据解调成M比特用户数据，也就是原始数据。
即使S比特同步标记中所有比特所组成的模式不完全与参考比特模式相同，同步标记检测器37也会认为同步标记已经被检测到。例如，如果S比特同步标记中的(S-1)比特或者(S-2)比特与参考比特模式中对应比特相同，那么检测器37就会认为已经检测到同步标记。
同步标记检测器37首先会检测第一同步标记110。如果成功检测到第一同步标记110，从对应第二同步标记130的比特中所提取的比特就形成了从viterbi检测器36中输出的一些列比特。这些比特被提供到数据调制/解调制电路39。
如果同步标记检测器37没有检测到第一同步标记110，它检测第二同步标记。可以预测从数据扇区开始再现数据到可以检测到第一同步标记的时间。同样也可以预测能够检测到第二同步标记的时间。这样，如果经过的时间长于检测第一同步标记所需的预测时间而又短于检测第二同步标记所需的预测时间，同时又没有检测到第一同步标记110，那么就可以确保不可能检测到第一同步标记110。
同步标记检测器37有可能会检测不出第一同步标记110，而成功检测到第二同步标记130。如果是这样，数据调制/解调制电路39就会对跟在第二同步标记130后面的第二用户数据项140进行解调。所得到的解调数据是比特长度为(Y-X)×N/M的用户数据。数据调制/解调制电路39会在解调数据的头部加上一些数据项，例如对应第一用户数据项(X比特)的(X×N)/M个“0”。该数据项与解调数据的组合被输出到HDC41。
在HDC41中，ECC42所使用的ECC数据150包含在数据调制/解调制电路39所输出的解调数据150中。这样，ECC42就会对比特长度为(X×N)/M且对应了第一用户数据项的数据进行纠错，从而对第一用户数据项(比特长度：X)进行了解码。
要加到用户数据中的ECC数据150可以是诸如RS(Reed-Solomon)码这样的纠错码。ECC数据150可以是含有GF(210)比特且包含40个符号(400比特)的RS码。在这种情况下，最多可以对20个符号(200比特)进行纠错。这样，只要(X×N)/M等于或小于400((X×N)/M≤400)，那么即使数据项110，也就是比特长度为(X×N)/M的解调数据，彻底错了，ECC42也能够可靠的对第一用户数据项110进行解调。
(第二同步标记的写入)
正如前文所指出的，由于热不平度(TA)所导致的再现信号中的基线偏移，在从盘1中读取数据时有可能检测不到第一同步标记110。通常，TA会在探头接触到盘1上的微小突起(缺陷)时发生，从而不可避免的对再现信号产生基线偏移。
基线偏移是基线发生的阶梯式的改变。它会沿着一条指数函数所表示的曲线逐渐减小，直到再现信号的基线变成一个正常的值。当信号的基线发生变化时，信号的幅度就会变化。数据检测的错误就不可避免的会发生。数据检测错误尤其会在读/写通道30中发生。这是因为第一同步标记110的模式是用户数据所不具有的随机比特模式。
根据这一点，第二同步标记130所具有的比特模式就最好能够在再现信号的基线发生改变的情况下，也能使得第二同步标记130以较高的几率被检测到(也就是在所有的检测错误的风险时)。
更确切的，第二同步标记130所具有的模式必须具有长的直流-消去区域，其中逐个排列的只有多个“0”或者多个“1”，从而使得再现信号能够在同样的幅度上保持较长的时间。换句话说，第二同步标记130所希望具有的比特模式中的比特对应了盘1的被正磁化或者负磁化的那些部分。
然而，根据本实施例的磁盘驱动器是进行垂直磁记录的。所以，如果TA造成了基线偏移，那么该偏移会在具有恒定幅度的第二同步标记130最末端达到最大值。所以，在紧跟着第二同步标记130的第二用户数据项的开始部分也会存在基线偏移。
第二用户数据项140具有的比特模式几乎是随机的。所以，如果第二同步标记130具有的比特模式给第二同步标记130加入了一个长的直流-消去区域，那么第二用户数据项就不能被可靠的检测。从而就会在检测比特时产生错误。
这是因为垂直磁记录的读/写通道50具有一个低频带频率截止的特性。所以，在具有连续多个“0”或“1”序列的第二同步标记130种就会发生基线偏移。该基线偏移是一种低频带频率截止紧缩，因此是一个问题。
根据本实施例的磁盘驱动器会在写入数据的过程中在盘1的一个数据扇区中写入第二同步模式130。该第二同步模式130在发生基线偏移的情况下也能够被可靠的检测到，同时它不会降低对跟在第二同步标记130之后的第二用户数据项140进行检测的能力。适合作为第二同步标记130的比特模式将在下文中描述。
图4中的实验表明了第二同步标记130会怎样影响对第二用户数据项140的检测能力，这里的第二用户数据项被记录在存有第二同步标记的区域之后的部分。在图4中，x轴表示了同样极性(也就是，全“0”或全“1”)的连续比特对组成第二同步标记130的所有比特的比值(％)。而y轴表示了在再现第二用户数据项140时所观察到的误码率(对数坐标)。
该实验的假设在于可忍受的最高误码率为-6。正如图4所明示的，在第二同步标记130所应该具有的理想比特模式中，相同极性的连续比特(也就是多个“0”或“1”)占所有比特的比值至少为50％但要小于85％。换句话说，在第二同步标记130的比特模式中，相同极性的连续比特(也就是k个“0”或“1”)占所有比特的比值不应为80％或更多。
假设第二同步标记130的比特模式具有定义了比特长度Tm的连续比特“0”(每个都代表了负的极性)，以及定义了比特长度Tp的连续比特“1”(每个都代表了正的极性)。
记录在盘1中组成第二同步标记130的两种比特模式可以具有相同的比特长度，也就是Tp＝Tm。换句话说，组成第二同步标记130的一半(50％)数量的比特代表正的极性，而剩下的一半(50％)数量的比特代表负的极性。这种类型的比特模式被称为“直流平衡模式”。
可替换的，第二同步标记130可以至少具有两种比特模式，其中比特长度Tp和Tm满足|Tp-Tm|≤10比特。
通常，第二同步标记130的比特长度为20比特或者更大。假设第二同步标记130的总比特长度为20比特，两个比特模式的比特长度Tp和Tm满足|Tp-Tm|≤10比特。那么，让Tp＝15、Tm＝5。这样，相同极性比特所定义的最长比特长度占组成第二同步标记130的所有比特的比值就是0.75(＝15/20)。该比值满足了上述要求，也就是相同极性的连续比特占所有比特的比值至少为50％但要小于85％。
第二同步标记130最好不包含NRZ-记录规则的比特模式，这是因为它们很可能会在PRML系统中导致标记130的检测失误。(在NRZ-记录规则中，比特“0”和“1”是交替记录在盘1中的，其中每个比特“0”代表负极性，而每个“1”代表正极性。)更具体的，第二同步标记130不能包含“101”、“010”、“1010”、“0101”、“10101”或“01010”这样的比特模式。第二同步标记130所包含的比特模式最好也不要含有表示用RLL调制的用户数据或者ECC数据的记录比特。
下面将通过参考图3A到3F来描述一个满足了上述要求的第二同步标记130的比特模式。
图3A和3D代表了同步标记130中所包含的比特模式。该比特模式由S1和S2这两个区域组成。区域S1都为比特“0”(表示负极性)，且比特长度为Tm。区域S2都为比特“1”(表示正极性)，且比特长度为Tp。注意这里的比特长度Tm和Tp是相等的(Tm＝Tp)。
如图3A所示，比特长度L为1的第二同步标记130的第一区域A不会组成像“101”或“010”这样的比特模式。如果第一用户数据项120的最后一个比特K是“1”，那么比特“1”就会被记录在第一区域A中。这是因为如果在第一区域A中记录“0”的话，那么就会形成“101”这样的模式。
如图3D所示，如果用户数据项120的最后一个比特K是“0”，那么记录到第一区域A的比特就会是“0”。这是因为如果在第一区域A中记录“1”的话，那么就会形成“010”这样的模式。
所以，第二同步标记130的比特模式会根据第一用户数据项120的最后一个比特K的值而发生图3A和图3D所示的改变。但是，第二同步标记130的第一区域A中的比特不用于同步标记检测器37所进行的比特模式匹配操作。
用户数据和ECC数据是用RLL码进行调制的。NRZI-记录规则中最大的运行宽度为10比特。也就是说，代表相同极性的连续比特的数量应该为10或者更少。
在第二同步标记130的比特模式中，区域S1和区域S2各自具有11比特。第二同步标记130的比特模式既不会包含用户数据的比特模式也不会包含ECC数据的比特模式。注意，用户数据和ECC数据都是用RLL码进行调制的。
图5A和5B表示了第二同步标记的比特模式的第一变形。图6A和6B表示了该比特模式的第二变形。图7A和7B表示了该比特模式的第三变形。
图5A和5B的两个比特模式与图3A和3D的不同之处在于，区域S1是由比特“1”所定义的，区域S2是由比特“0”所定义的。但区域S1的比特长度Tp与区域S2的比特长度Tm是相等的。
也就是说，比特“1”都被记录在区域S1，它们中的每个都表示了正极性，而比特“0”都被记录在区域S2，它们中的每个都表示了负极性，也就是，第二同步标记130包含的比特模式是由区域S1和区域S2所组成的。
图5A的比特模式中的第一区域A是比特“1”，这是因为第一用户数据项120的最后一个比特K是“1”。相反的，图5B的比特模式中的第一区域A是比特“0”，这是因为第一用户数据项120的最后一个比特K是“0”。
图6A和6B中的比特模式的特征在于，区域S1和S2的比特长度不同。更确切的，由比特“0”所定义的区域S1的比特长度Tm小于区域R2的比特长度Tp。也就是，Tm＜Tp。注意|Tp-Tm|＝1≤10比特。
这样，比特“0”(代表负极性)就被记录在区域S1中，其比特长度相应的就是Tm。而比特“1”(代表正极性)就被记录在区域S2中，其比特长度相应的就是Tp。从而，第二同步标记130具有的比特模式就包含区域S1和S2。
图6A的比特模式中的第一区域A是比特“1”，这是因为第一用户数据项120的最后一个比特K是“1”。相反的，图6B的比特模式中的第一区域A是比特“0”，这是因为第一用户数据项120的最后一个比特K是“0”。
图7A和7B中的比特模式都包含有区域A、S1、S2、S3和S4。区域A的比特长度为L。区域S1和S3是由比特“0”定义的，且比特长度分别为Tm1和Tm2。区域S2和S4是由比特“1”定义的，且比特长度分别为Tp1和Tp2。注意，|Tp-Tm|＝1。区域A、S1、S2、S3和S5组成了第二同步标记130的比特模式。
图7A的比特模式中的第一区域A是比特“1”，这是因为第一用户数据项120的最后一个比特K是“1”。另一方面，图7B的比特模式中的第一区域A是比特“0”，这是因为第一用户数据项120的最后一个比特K是“0”。
综上，当在图2B所示的扇区格式中写入数据时，作为第一同步标记110写入的是一个普通随机模式，而作为第二同步标记130写入的是满足图4所示要求的比特模式。
第二同步标记130所包含的比特模式中，一半(50％)是由代表负极性的连续比特“0”所定义的，而剩下的一半(50％)是由代表正极性的连续比特“1”所定义的。
区域A(也就是第二同步标记130的第一区域)中的比特会根据第一用户数据的最后一个比特的值而取“0”或者“1”。这样，第二同步标记130就不会包含有可能导致标记130检测错误的比特模式，例如“101”、“010”、“1010”、“0101”、“10101”或“01010”。
在根据本实施例进行垂直磁记录的磁盘驱动器中，即使在从盘1读取数据时第二同步标记130发生了TA所导致的基线偏移，第二同步标记130也能以很高的几率被检测到。这就降低了再现第二用户数据项140时的误码率。
(另一实施例)
图8、图9A到9C、图10A到10C、图11以及图12表示了本发明的另一个实施例。
图8中的框图表示了根据本发明另一实施例的磁盘驱动器的主要部件。如图8所示，该磁盘驱动器包括一个前编码器71和一个后编码器72。前编码器71和后编码器72分别包含在写入通道和读取通道中。该磁盘驱动器在其它方面与图1中的磁盘驱动器相同。与图1所示磁盘驱动器相同的部件在这里采用相同的附图标记，并且这里对它们将不再描述。
如图11所示，前编码器71具有一个异或门710和两个1比特延时元件711和712。前编码器71电路的传输特性由传输多项式1/1-D2来表示。
如图12所示，后编码器72具有两个1比特延时元件720和721以及一个异或门722。后编码器72电路的传输特性由传输多项式1-D2来表示。
在图8所示的读/写通道70中，用户数据将按照下面所述的方式写入到盘1上的。首先，数据调制/解调制电路39会使用具有一定编码比(M/N)的RLL码将加入到数据中的用户数据和ECC数据进行调制。接着，前编码器71对用户数据和ECC数据进行调制。然后，探头10将输出的数据记录到盘1上。
为了从盘1读取数据，viterbi检测器36会检测一系列数据比特。后编码器72对这些将被送到数据调制/解调制电路39的一系列比特进行解调。电路39将这一系列比特进行解调。
在另一个实施例中，第二同步标记130的比特模式被设计成被前编码器71所调制的模式。也就是说，第二同步标记130的比特模式与后编码器72所解调的比特模式一致。
同样在另一个实施例中，第二同步标记130的比特模式使得即使第二同步标记130由于TA而发生了基线偏移，第二同步标记130也可以被可靠的检测到。该比特模式不会降低对于跟在第二同步标记130后面的第二用户数据项140的检测能力。更确切的，在该比特模式中，相同极性(正或负)的连续比特占所有比特的比值是从50％到85％。此外，第二同步标记130至少包括的一个比特模式含有比特长度为Tp的区域，该区域由代表正极性的连续比特“1”组成，还含有比特长度为Tm的区域，该区域由代表负极性的连续比特“0”组成，其中|Tp-Tm|＝1≤10比特。
此外，第二同步标记130不包含NRZ-记录规则的比特模式，这是因为它们很可能会在PRML系统中导致标记130的检测失误。(在NRZ-记录规则中，比特“0”和“1”是交替记录在盘1中的，其中每个比特“0”代表负极性，而每个“1”代表正极性。)换句话说，第二同步标记130不能包含“101”、“010”、“1010”、“0101”、“10101”或“01010”这样的比特模式。第二同步标记130所包含的比特模式也不含有表示用RLL调制的用户数据或者ECC数据的记录比特。
图9A到9C表示了用在另一个实施例中的第二同步标记130的比特模式。
图9A表示了在第一同步标记110与第二同步标记130之间的第一用户数据120的最后一个比特为“1”时第二同步标记130所具有的比特模式。该比特模式包括两个区域S1和S2。区域S1由连续的比特“0”(代表负极性)所定义。区域S2由连续的比特“1”(代表正极性)所定义。区域S1和S2所具有的比特长度分别为Tp和Tm。比特长度Tp和Tm是相等的。
图9B表示了在第一同步标记110与第二同步标记130之间的第一用户数据120的最后一个比特为“0”时第二同步标记130所具有的比特模式。该比特模式与图9A中所示的比特模式相反。也就是说，该比特模式包括两个区域S1和S2。区域S1由连续的比特“1”(代表正极性)所定义。区域S2由连续的比特“0”(代表负极性)所定义。
正如上文中结合第一实施例所述的，第二同步标记130的比特长度为1的第一区域A使得“101”或“010”这样的比特模式不会出现。如果第一用户数据项120的最后一个比特K是“1”，那么比特“1”就会被记录在第一区域A中。这是因为如果在第一区域A中记录“0”的话，那么就会形成“101”这样的模式。
如果用户数据项120的最后一个比特K是“0”，那么记录到第一区域A的比特就会是“0”。这是因为如果在第一区域A中记录“1”的话，那么就会形成“010”这样的模式。这就是为什么记录在第一区域A中的是一个比特“0”。
在该实施例中，同步标记检测器37会通过使用从后编码器72输出的一系列比特来进行比特匹配。根据viterbi检测器36从第一用户数据项120所检测到的比特，第二同步标记130的第一区域A中的比特会在从后编码器72输出时发生改变。换句话说，区域A的第一比特是可变的。所以，在用来检测第二同步标记130的比特模式匹配中是不使用区域A中的第一比特的。
图10A到10C表示了用在本发明另一个实施例中的第二同步标记130其它比特模式。在这些比特模式中，区域S1和S2的比特长度为L1和L2，其中|L1-L2|＝1。
上述两个实施例都是进行垂直磁记录的磁盘驱动器。它们可以减小对紧跟在第二同步标记后的数据进行解码的负面影响，从而获得数据解码的低误码率。
此外，在两个实施例中，第二同步标记都可以可靠且正确的被检测。这就减少了数据解码重试的次数，从而提高了数据吞吐量。
综上，本发明提供的磁盘驱动器能够以很高的几率检测同步标记，并且在对跟着同步标记的用户数据进行复制时不会增加误码率。
熟悉技术的人很容易发现其它的优点以及改动。所以，在广义上，本发明不限于这里所展示和说明的具体细节以及实施例。相应的，可以在不偏离所附权利要求及其等效内容所定义的一般发明概念的精神或范围的情况下作多种改动。

Claims (17)

1.一种磁盘驱动器，包括盘状记录媒质以及一个磁头，所述盘状记录媒质所含有的每个数据扇区都具有一个第一同步标记区域、一个第二同步标记区域和一个数据区域，所述磁头在盘状记录媒质的每个数据扇区中写入数据并从所述盘状记录媒质读取数据，该磁盘驱动器特征在于包括：
用来产生第一同步标记以及第二同步标记的比特模式的同步标记产生装置，所述第一同步标记被用来检测每个数据扇区的头，所述第二同步标记与第一同步标记的比特模式不同，第二同步标记的比特模式包括代表作为磁极性的正极性的连续比特以及代表作为磁极性的负极性的连续比特，所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度至少是第二同步标记总比特长度的50％，但同时又不超过根据从数据区域再现数据过程中所能承受的误码率而设定的上限；
用来将数据信号加到磁头上的写入装置，所述数据信号包括由同步标记产生装置所产生的第一同步标记和第二同步标记；
用来通过所述磁头从所述盘状记录媒质读取所述数据信号的读取装置；以及
用来从所述读取装置读取的所述数据信号检测所述第一和第二同步标记的同步标记检测器。
2.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度与第二同步标记总比特长度的比值至少是50％，但同时要小于85％。
3.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度至少为50％，且其比特长度的上限最多是根据可承受误码率的上限的80％。
4.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度至少为50％，且其比特长度的上限小于根据可承受误码率的上限的100％。
5.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于数据区域包括一个前序、所述第一同步标记、一个第一数据区域、所述第二同步标记和一个第二数据区域，所述第二同步标记跟在第一数据区域之后且在第二数据区域之前，第一数据区域在所述第一同步标记之前。
6.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于第二同步标记的比特模式包括的至少一个模式由比特长度为Tp的第一系列比特以及比特长度为Tm的第二系列比特组成，第一系列的比特表示正极性，第二系列的比特表示负极性，且第一系列与第二系列之间的比特数量之差最多为十(10)。
7.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于第二同步标记的比特模式不同于记录于数据区域里的用户数据比特模式。
8.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于第二同步标记的比特模式包括除了“101”、“010”、“1010”、“0101”、“10101”和“01010”这六种以外的模式。
9.权利要求1中的磁盘驱动器，其特征在于数据区域包括一个第一数据区域和一个第二数据区域，第一数据区域在第一同步标记区域之前，第二同步标记区域跟在第一数据区域之后且在第二数据区域之前，第二同步标记的比特模式包括第一数据区域所记录最后一个比特(“0”或“1”)，并包括除了“101”、“010”、“1010”、“0101”、“10101”和“01010”这六种以外的模式。
10.用于磁盘存储装置中的一个方法，所述磁盘存储装置使用一个磁头在一个含有数据扇区的盘状记录媒质上进行垂直磁记录，每个数据扇区都包括一个第一同步标记区域、一个第二同步标记区域和一个数据区域，所述方法特征在于包括：
在向扇区的数据区域写入数据之前，在第一同步标记区域中写入用来检测每个扇区头的第一同步标记；以及
在第二同步标记区域中写入第二同步标记，该第二同步标记在比特模式上与第一同步标记不同，第二同步标记的比特模式包括代表作为磁极性的正极性的连续比特以及代表作为磁极性的负极性的连续比特，所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度至少是第二同步标记总比特长度的50％，但同时又不超过根据从数据区域再现数据过程中所能承受的误码率而设定的最大上限；
通过所述磁头从所述盘状记录媒质读取一个包含所述第一同步标记和第二同步标记的数据信号；以及
从所述数据信号检测所述第一和第二同步标记。
11.权利要求10中的方法，其特征在于所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度与第二同步标记总比特长度的比值至少是50％，但同时要小于85％。
12.权利要求10中的方法，其特征在于所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度至少为50％，且其比特长度的上限最多是根据可承受误码率的上限的80％。
13.权利要求10中的方法，其特征在于所述正极性的连续比特或所述负极性的连续比特的比特长度至少为50％，且其比特长度的上限小于根据可承受误码率的上限的100％。
14.权利要求10中的方法，其特征在于第二同步标记的比特模式所包括的至少一个模式由比特长度为Tp的第一系列比特以及比特长度为Tm的第二系列比特组成，第一系列的比特表示正极性，第二系列的比特表示负极性，且第一系列与第二系列之间的比特数量之差最多为十(10)。
15.权利要求10中的方法，其特征在于第二同步标记的比特模式不同于记录于数据区域里的用户数据比特模式。
16.权利要求10中的方法，其特征在于第二同步标记的比特模式包括除了“101”、“010”、“1010”、“0101”、“10101”和“01010”这六种以外的模式。
17.权利要求10中的方法，其特征在于数据区域包括一个前序、所述第一同步标记、一个第一数据区域、所述第二同步标记和一个第二数据区域，第一数据区域在第一同步标记区域之前，第二同步标记区域跟在第一数据区域之后且在第二数据区域之前，第二同步标记的比特模式包括第一数据区域所记录最后一个比特(“0”或“1”)，并包括除了“101”、“010”、“1010”、“0101”、“10101”和“01010”这六种以外的模式。
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