JP2001176213A - データ信号を読む方法、データ信号を読むためのシステムおよび磁気ディスク記憶システム - Google Patents

データ信号を読む方法、データ信号を読むためのシステムおよび磁気ディスク記憶システム

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JP2001176213A JP2000311756A JP2000311756A JP2001176213A JP 2001176213 A JP2001176213 A JP 2001176213A JP 2000311756 A JP2000311756 A JP 2000311756A JP 2000311756 A JP2000311756 A JP 2000311756A JP 2001176213 A JP2001176213 A JP 2001176213A
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ピーター・マキューアン
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ホッセイン・セダラット
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランダム誤りおよび一時誤りの影響を受け
る、1つ以上のデータシンボルを表わすデータ信号から
符号化されたデータを回復するための方式(装置および
方法)を提供する。 【解決手段】 この方式に従ったシステムは、一時誤り
検出器、信頼性検出器、消去フラッガおよびデコーダを
含む。一時誤り検出器はデータ信号を受信するよう結合
され、データ信号における一時誤り(たとえばTA)の
1つ以上の特徴(たとえば開始場所および中間場所)を
識別するよう構成される。信頼性検出器は、各データシ
ンボルに対する信頼性計量を計算するよう構成される。
消去フラッガは、一時誤り検出器および信頼性検出器か
ら受信した信号に基づいて消去を識別する。デコーダ
は、消去フラッガの出力に基づいてデータシンボルを消
去または有効なデータシンボルとして扱うよう構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】この出願は、ランダム誤りおよび一時誤
りの影響を受ける符号化情報を読むためのシステムおよ
び方法に関する。
【0002】さまざまな誤り訂正符号化手法が、典型的
にデジタル通信システム(たとえば、光ディスクなどの
記憶媒体から情報を読むためのシステム)において用い
られて、情報が記憶媒体に転送され、および情報が記憶
媒体から転送される速度を増加させ、かつ誤りが生じる
率を低減する。数多くの誤り訂正手法は、誤り訂正コー
ド(たとえば8ビットデータシンボルを有するリードソ
ロモン(Read Solomon)コードを用いて情報を符号化し
不適切に読出されたデータシンボルを訂正するのに用い
られる冗長(または検査)シンボルを情報に埋込む。誤
り(値が不正確で場所が不明であるデータシンボル)お
よび消去(信頼性のない値を有するが場所は知られてい
るデータシンボル)は誤り訂正コード(ECC)デコー
ダにより識別され訂正される。ECCデコーダは、コー
ドの誤り訂正能力が、誤りの数の2倍と消去の数との和
より大きい際にデータのブロックを正しく復号化でき
る。典型的には、さらなる交差検査コードを用いてEC
Cデコーダが正しくデータブロックを復号化するのに失
敗した際にこれを検出する。交差検査がパスすると、訂
正されたデータシンボルはホストコンピュータに返信さ
れる。しかしながら、ECCが失敗すると、データブロ
ックを再び読まなければならず、記憶媒体上のデータに
アクセスするのに必要な時間が増加する。ECCデコー
ダは誤りの倍の数の消去を訂正することができるため、
ECCデコーダの失敗率は、たとえば一時誤りなどによ
って破壊されたデータシンボルを消去することによって
低減することができる。理想的には、ECCデコーダは
誤った消去(正しい値を有するデータシンボルであって
消去されてしまったもの)の数が大きくなりすぎること
なく破壊されたデータシンボルを消去すべきである。
【0003】記憶媒体上に記憶されるデジタル情報を読
むプロセスにより、結果生じるデータ信号にランダムノ
イズおよび一時誤り(たとえば、データ検出器によって
仮定されるランダムノイズ源とは別の源による誤り)が
導入される。磁気抵抗(MR)ヘッドを用いる磁気記録
システム(磁気ディスクドライブ)のリードチャネルに
おいて生成される信号は、熱により引き起こされる一時
誤り(たとえば熱アスペリティ(heat asperity))の
影響を受ける。熱アスペリティ(TA)は、MRヘッド
が磁気記憶ディスクの表面上の汚染または何らかの別の
隆起した特徴と衝突する際に引き起こされ得る。この衝
突によりMR要素の温度が上昇し、よってその抵抗が増
加する。この抵抗の変化により、MR要素の出力におい
て電圧トランジェントを生じる。このトランジェントの
大きさはデータ信号の大きさに対して大きいこともあ
り、トランジェント持続時間はビット時間に対して長い
かもしれない。この結果、熱アスペリティはリードチャ
ネルに多数の誤りを導入し得る。実際、誤りの数はEC
Cデコーダが訂正するには大きすぎるかもしれない。熱
アスペリティなどの一時誤りに効率よく対処する能力が
ないことはシステム全体の性能および信頼性を低減す
る。
【0004】一時誤り検出器は、一時誤りの始まりおよ
び終わり(または中間点)を検出し、データ信号におけ
る連続したシンボルを消去としてラベル付けするのに用
いられてきた。テープドライブにおいて、たとえばドロ
ップアウト検出器を用いて、データ信号振幅の包絡線
(envelope)がしきい値より下がる際にドロップアウト
の始まりを検出し、かつデータ信号包絡線が回復した際
にドロップアウトの終わりを検出するよう用いられても
よい。(ウィリアム・ライアン(William Ryan)による
「ドロップアウト検出およびビタビ信頼性計量消去フラ
ッギングとの比較性能」(“Comparative Performance
Between Drop-Out Detection and ViterbiReliability
Metric Erasure Flagging,”Ampex Corp., Intermag '9
2 Conference Digest, GA-05, 1992年4月を参照。)M
Rヘッドを備えた磁気ディスクドライブでは、熱アスペ
リティ検出器が、低域フィルタ処理された信号の大きさ
がしきい値を超えた際にTAの始まりを定義し、低域フ
ィルタ処理された信号がTAの識別された始まりの後に
初めてゼロを交差する際にTAの中間点を定義してもよ
い。
【0005】ランダム誤りのみ(一時誤りではない)の
影響を受けるサンプリングされたデータ検出システムに
おいて、別の消去ラベル付けシステムが提案されてい
る。このシステムにおいて、検出器は、データサンプル
が決定境界(decision boundary)に近すぎる際には必
ず消去を生じる。各データシンボルに対し、通常、信頼
性計量が、そのデータシンボルにおけるビットに影響を
与える決定に対し、最小の決定マージンに基づいて計算
される(データサンプルと決定境界との距離が決定マー
ジンである)。ゼロマージンが存在する場合、データシ
ンボルは2分の1の誤り確率を有し、決定マージンが増
大するにつれ、誤り確率が減少する。あるアプローチで
は、データはソフト出力ビタビ検出器を用いて検出さ
れ、ある特定の時間における決定マージン(このアプロ
ーチではビタビ差分計量)は、最良パスに対するパス計
量と、その時点で最良パスと再びマージする際の拒否さ
れたパスに対するパス計量との差の大きさに対応する。
(たとえば、「ソフト決定出力によるビタビアルゴリズ
ムおよびその応用」(“A Viterbi Algorithm with Sof
t-Decision Outputs and Its Applications,”J. Hagen
auerおよびP. Hoeher, Proc. of IEEE GLOBECOME '89 C
onference, Dallas, Texas, 1989年11月, pp. 1680-168
6を参照。)
【0006】
【発明の概要】この発明は、ランダム誤りおよび一時誤
りの影響を受ける、1つ以上のデータシンボルを表わす
データ信号からの符号化されたデータを回復するための
方式に関する。この発明は、一時誤り検出器、信頼性検
出器、消去フラッガおよびデコーダを含むシステムを特
徴とする。一時誤り検出器は、データ信号を受信するよ
う結合され、データ信号における一時誤り(たとえばT
A)の1つ以上の特徴(たとえば開始場所および中間場
所)を識別するよう構成される。信頼性検出器は、各デ
ータシンボルに対し信頼性計量を計算するよう構成され
る。消去フラッガは、一時誤り検出器および信頼性検出
器から受信した信号に基づいて消去を識別する。デコー
ダは、消去フラッガの出力に基づいてデータシンボルを
消去としてか、または有効データシンボルとして扱うよ
うに構成される。
【0007】別の局面では、この発明は、上述のシステ
ムの特徴に加えて、少なくとも1つの磁気記憶ディスク
と、その少なくとも1つの磁気記憶ディスクから符号化
されたデータ信号を抽出するよう構成される少なくとも
1つの磁気抵抗(MR)ヘッドとを含む磁気ディスク記
憶システムを特徴とする。
【0008】実施例には以下の特徴の1つ以上が含まれ
てもよい。一実施例では、データブロックの初めにおい
て始まり、識別された一時誤り開始場所において終わる
第1の消去期間が規定され、第1の消去期間の終わりに
おいて始まり、識別された中間場所から予め選択された
数のデータシンボル分だけ後に終わる第2の消去期間が
規定され、第2の消去期間の終わりにおいて始まる第3
の消去期間が規定される。第3の消去期間は第2の一時
誤りが検出された際に終わり得る。第1の消去期間内の
各データシンボルは有効データシンボルとしてラベル付
けされてもよく、第2の消去期間内の各データシンボル
は消去としてラベル付けされてもよく、第3の消去期間
内の各データシンボルは、計算された信頼性計量の最小
信頼性しきい値に対する比較に基づいて消去または有効
データシンボルとしてラベル付けされてもよい。代わり
に、第1の消去期間内の各データシンボルは、第1の計
算された信頼性計量の第1の最小信頼性しきい値に対す
る比較に基づいて消去または有効データシンボルとして
ラベル付けされてもよく、第2の消去期間内の各データ
シンボルは、第2の計算された信頼性計量(これは第1
の信頼性計量とは異なる)の第2の最小信頼性しきい値
に対する比較に基づいて消去または有効データシンボル
としてラベル付けされてもよい。同様に、第3の消去期
間は第3の信頼性計量および対応するしきい値を用いて
もよい。第3の計算された信頼性計量は第1および第2
の信頼性計量とは異なっていてもよい。たとえば、第1
の信頼性計量は加法的ホワイトガウシアンノイズモデル
に基づいて計算されてもよく、第2または第3の信頼性
計量は同じノイズモデルに基づいてではあるが、異なっ
た平均値および分散(variance)により計算されてもよ
い。
【0009】消去フラッガは、一時誤り検出器および信
頼性検出器の双方により生成される消去情報の論理和を
求めることにより1つ以上のデータシンボルを消去とし
てラベル付けしてもよい。
【0010】計算された信頼性計量はビタビ差分計量に
基づいていてもよい。データシンボルは、そのデータシ
ンボルに関連付けられる任意の時間に対し、計算された
ビタビ差分計量が最小信頼性しきい値より小さい場合に
消去としてラベル付けされてもよい。代わりに、計算さ
れた信頼性計量は、データシンボルにわたる最良パスに
沿ったビタビパス計量における増加であってもよい(た
とえば、データシンボルの終わりと一致した時点で終わ
る最良パスに対するビタビパス計量からデータシンボル
の初めと一致する時点で終わる最良パスに対するビタビ
パス計量を引く)。データシンボルはビタビパス計量が
最小信頼性しきい値を超えた際に消去としてラベル付け
されてもよい。
【0011】この発明の利点には以下のようなものがあ
る。この発明では、熱アスペリティなどの一時誤りのE
CC失敗率に対する影響を、一時検出器および信頼性検
出器からの情報のすべてを用いて低減する。一時誤りの
影響を受けるデータ信号における消去を正しく識別する
システムの能力を向上させることにより、この発明では
デコーダがデータ信号におけるより多数の誤りを訂正す
ることが可能となる。
【0012】他の特徴および利点は図面および特許請求
の範囲を含む以下の説明から明らかになるであろう。
【0013】
【好ましい実施例の説明】図1を参照して、磁気ディス
ク記憶システム10は、各々が軸18について回転する
よう構成される複数の磁気記憶ディスク12、14およ
び16と、複数のヘッド支持アセンブリ22、24、2
6、28、30および32を含むヘッドスタックアセン
ブリ20とを含み、ヘッド支持アセンブリの各々はそれ
ぞれ対応のスライダ34、36、38、40、42およ
び44にジンバル機構によって結合される。各スライダ
34−44は、磁気記憶ディスク12−16からデータ
を読出し、データを書込むことのできる1つ以上の磁気
読取/書込トランスデューサ(MRヘッド)を支持す
る。各磁気記憶ディスク12−16は各ディスク上に支
持される磁気記録媒体に情報を記憶し、その情報は同心
データトラックの環状パターンに記憶される。ディスク
が回転するにつれ、スライダをディスクの表面上の適当
な場所へ移動させることによって、ディスクの異なる場
所に記憶されているデータにアクセスすることができ
る。スライダ運動はアクチュエータアセンブリ46によ
り制御され、アクチュエータアセンブリ46はデータ支
持アセンブリ22−32の位置を制御する。ヘッド支持
アセンブリ22−32は、ディスク12−16の表面に
対してスライダ34−44をずらせる。ディスク12−
16の回転により、スライダ34−44とディスク12
−16の表面との間にエアーベアリングが生じ、このエ
アーベアリングがスライダ34−44をディスク12−
16の表面の上方に小さい実質的に一定の距離だけ持ち
上げる。
【0014】上に説明したように、記憶ディスク12−
16から情報を読出すプロセスはランダムノイズおよび
一時誤りを含む干渉の影響を受けやすい。これらの誤り
の重大性を低減するため、情報は公知の誤り訂正コード
手法を用いて記憶ディスク12−16上に符号化され、
この公知の誤り訂正コード手法により、レコーダがリー
ドチャネルに導入される誤りのうちいくつかまたはその
すべてを訂正することが可能となる。しかしながら、特
定の誤り(たとえば熱アスペリティ)はリードチャネル
にかなりの数の誤りを導入し得る。記憶ディスクから読
まれたデータ信号における誤りの数がデコーダの誤り訂
正能力を超えている場合、リードチャネルは記憶ディス
クがもう1回回転して読出プロセスを繰返すのを待たな
ければならない。複数回の読出の試行は望ましいもので
はない。なぜなら、さらに読出を試みる度に、記憶シス
テムのアクセス時間全体が増加するためである。以下に
詳細に説明するように、この発明は、記憶ディスクから
読出されたデータ信号における消去を識別するのに用い
ることのできる信頼性計量を計算することによって熱ア
スペリティなどの一時誤りの影響を低減する。データ信
号における消去を正しく識別するシステムの能力を向上
させることにより、この発明ではデコーダがデータ信号
におけるより多数の誤りを訂正することが可能となる。
【0015】[基本的なリードチャネル構成]図2を参
照して、リードチャネル48の一実施例において、MR
ヘッド35は、磁気記憶ディスク12上に記憶される局
所的な磁気遷移により生じるMR要素における抵抗変化
の結果としてデータ信号50を発生する。MRヘッド3
5はデータ信号50を一時誤り検出器52およびデータ
検出器54に送信する。一時誤り検出器52はデータ信
号50を分析し、データ信号50における一時誤り(た
とえばTA)の1つ以上の特徴(たとえば開始場所およ
び中間場所)を識別する。データ検出器54はデータ信
号50からデータシンボルを抽出する。データ検出器5
4は、各データシンボルに対し信頼性計量を計算する信
頼性検出器56を含む。また、データ検出器54は、た
とえば、ここに引用により援用されるナッドソン(Knud
son)による米国特許第5,521,945号に記載さ
れるEPR4ポストプロセッサを含んでいてもよい。一
時誤り検出器52からの一時誤りの場所情報と、データ
検出器54からの抽出されたデータシンボルおよび信頼
性計量情報とが消去フラッガ58に送信される。消去フ
ラッガ58は少なくとも一部は、1つ以上の信頼性計量
と1つ以上の対応する最小信頼性しきい値との比較に基
づいて消去を識別する。消去が識別された後、デコーダ
59がデータ信号50における誤りおよび消去を訂正
し、データ検出器54から受信したデータシンボルから
訂正されたデータシンボル60のシーケンスを生成す
る。
【0016】リードチャネル48の構成要素の詳細な説
明を図2から図5に関連して以下に挙げる。
【0017】一時誤り検出器 一時誤り検出器52はさまざまな一時誤り検出手法を用
いて実現してもよい。2つの異なる一時誤り検出器の実
施例を以下に説明する。
【0018】アナログ一時検出器構成 図3を参照して、一実施例では、アナログ一時誤り検出
器70は、可変利得増幅器からの符号化されたデータ信
号を受ける入力74を備える低域フィルタ72を含む
(たとえば図4の実施例を参照)。低域フィルタ72は
データ信号をフィルタ処理し、一時誤り信号を通過させ
るよう構成される。たとえば、低域フィルタ72は、周
波数が約2MHz以上であるデータ信号をフィルタ処理
して除くように構成されていてもよい。低域フィルタ7
2の出力は、比較器76の負端子および比較器78の正
端子のそれぞれに結合される。比較器76の正端子はプ
ログラム可能な負のしきい値(−Vth)に結合され、比
較器78の負端子はプログラム可能な正のしきい値(+
th)に結合される。比較器76、78の出力は出力8
4を有する論理和ゲート80において組合わされる。一
時誤りが生じた際(たとえば熱アスペリティの結果)、
低域フィルタ72の出力信号の振幅が増大する。この振
幅がVthを超えると、比較器76、78の出力信号の一
方がハイの論理レベルに対応し、この場合、出力84も
ハイの論理レベルとなる。それ以外の場合では、双方の
比較器の出力信号はローの論理レベルに対応し、この場
合、出力84もローの論理レベルとなる。より高い精度
のため、信号の包絡線を追跡するしきい値を用いてもよ
い。
【0019】一時誤りの開始場所は、一時誤りが検出さ
れたことを一時誤り検出器70の出力が初めて示す(た
とえばハイの論理レベルに切換わる)時に対応し得る。
一時誤りの中間場所は、一時誤りの識別された開始場所
以降、データ信号の大きさが初めてゼロを交差した際に
これを判定するよう構成されるゼロ交差検出器81によ
って検出されてもよい。一時誤りの開始場所および中間
場所ならびに他の特徴を識別するための他の手法を用い
てもよい。アナログ一時誤り検出器230を用いて、一
時誤りを補償するためデータ信号を修正してもよい。T
Aに対しては、データ信号を高域フィルタ処理すること
によってベースラインのずれを取除く試みがなされる。
図4の実施例では、高域フィルタ処理は、VGA210
の上流にあるAC結合回路209がTA231の検出さ
れた初めに応答するようにさせ、かつVGA210の下
流にあるAC結合回路211における時定数をTA23
2の検出された中間点に応答させることによって行なわ
れる。
【0020】期間定義プロセッサ82は消去フラッガ5
8に結合される出力83を有する。期間定義プロセッサ
82はデータ信号における異なった消去期間を識別する
よう構成される。たとえば、期間定義プロセッサ82
は、第1の消去期間の終わりと識別された一時誤り開始
場所における第2の消去期間の始まりを識別してもよ
く、第2の消去期間の終わりと、識別された一時誤り中
間場所から予め選択された数のデータシンボル分だけ後
における第3の消去期間の始まりとを識別してもよい。
第2の消去期間の終わりの前の予め選択された数のデー
タシンボルは実験に基づいて定めてもよい。
【0021】デジタル一時検出器構成 別の実施例では、等化器212(図4)の出力はアナロ
グデジタル(A/D)コンバータ214によりデジタル
化され、一時誤り検出器の入力はA/Dコンバータの出
力に結合される。デジタル一時誤り検出器234は、A
/Dコンバータの出力において生成されるデジタル化さ
れたサンプルの移動平均(MA)を計算し、かつこのM
Aをプログラム可能なしきい値(MAth)と比較するこ
とによって一時誤りの存在を検出する。デジタル一時誤
り検出器234はA/Dコンバータの出力からデータサ
ンプル(yk)を読む。デジタル一時誤り検出器234
は以下のようにサンプル時間kに対応するMAkを計算
する。
【0022】
【数1】
【0023】ここでNは移動平均の長さである。N=2
4の実現例では、ランダムノイズを平均することによっ
て良好な性能が得られる。計算されたMAがデータシン
ボルに関連づけられる任意のサンプル時間に対するMA
thより大きい場合、対応するデータシンボルを消去して
もよい。
【0024】一実現例では、A/Dコンバータ入力にお
けるデータ信号にはどんなDCオフセットもなく、この
場合、一時誤りがない場合計算されたMAは小さくなる
であろう。この実現例では、(ノイズおよび一時誤りの
ない場合の)最大ノイズレスMAをデータ信号に対して
計算してもよい。しきい値(MAth)は最大ノイズレス
MAよりもかなり高いものでなければならず、これによ
り一時誤り検出器が誤ってランダムノイズを一時誤りと
して扱うことがないようにする。
【0025】データ検出器 データ検出器54はサンプルデータ検出システムであ
り、このサンプルデータ検出システムにおいて読出信号
は等化器212によってフィルタ処理され、アナログデ
ジタルコンバータ214によって1/Tのチャネルレー
トでサンプリングされ、ここでTはチャネルシンボルの
持続時間である。特に、データ検出器54は部分応答最
尤度(PRML:partial response maximum likelihoo
d)シグナリングと称される同期サンプリング検出手法
を実現する。一実現例では、ビタビ検出器が離散的サン
プル216(yk)の結果生じるシーケンスに対し動作
する。このビタビ検出器は、ゼロ平均を有する加法的
な、独立した、同一に分布するガウスノイズにおけるサ
ンプリングされた部分応答リードチャネルの最尤度検出
のため設計される。このビタビ検出器は、格子状図の分
岐に沿った「最良」ルートを定める反復法を実現する。
各格子分岐に対し、その分岐に対する確率の対数に対応
する計量が計算される場合、ビタビアルゴリズムを用い
て最高のログ確率を蓄積する格子に沿ったパスを定める
ようにしてもよい(すなわち、「最尤度」シーケン
ス)。
【0026】この発明を実現するのに用いてもよいデー
タ検出器の記載は、グエン(Nguyen)による米国特許第
5,341,387号(「PRMLクラスIVサンプリ
ングデータ検出のための調整可能な検出しきい値を有す
るビタビ検出器」(“Viterbi Detector Having Adjust
able Detection Thresholds For PRML Class IV Sampli
ng Data Detection”))およびナッドソンによる米国
特許第5,521,945号(「サンプルデータ検出の
ための複雑さの低減されたEPR4ポストプロセッサ」
(“Reduced Complexity EPR4 Post-Processor For Sam
pled Data Detection”))において見出されるであろ
う。これらはともにここに引用により援用される。
【0027】データ検出器222はPRML読出データ
チャネルと関連して実現されるのが好ましいが、これは
ピーク検出リードチャネルなどの他のリードチャネルと
関連して実現されてもよい。
【0028】信頼性検出器 信頼性検出器56は、各データシンボルに対する信頼性
計量を計算する。この情報は一時誤り検出器70、23
4により抽出された一時誤りの特徴に関連する情報とと
もに、消去フラッガ58が少なくとも一部において、信
頼性計量の最小信頼性しきい値に対する比較に基づいて
消去を識別することを可能にする。より高い精度で消去
を識別することにより、デコーダがデータ信号において
より多数の誤りを訂正することができるため、システム
性能に対する一時誤りの影響を低減することができる。
【0029】以下に詳細に説明するように、信頼性検出
器56により、データシンボル内のデータビットのいず
れかが誤りであるという尤度を示す信頼性計量(たとえ
ばビタビパス計量またはビタビ差分計量)を計算するこ
とによって消去フラッガ58が誤りを識別する精度を向
上できる。
【0030】パス計量 ビタビパス計量とは、検出されたパス上の蓄積された二
乗ユークリッド距離である。パス計量が急速に距離を蓄
積する場合、計算されたパスにおける状態遷移がより信
頼性がおけないものであることと、よって対応するデー
タシンボルが誤りである可能性がより高いことが推断で
きる。このように、一実施例では、パス計量が増加する
速度が最小信頼性しきい値を超える場合、対応するデー
タシンボルが消去としてラベル付けされる。一実現例で
は、パス計量は2進値として記憶され、消去フラッガ5
8は、この2進値のビットのうちの1つが変化しないま
まであるサイクルの数をモニタし、そのサイクルの数が
予め選択されたしきい値よりも小さい場合にしきい値遷
移に先行するデータシンボルが消去としてラベル付けさ
れる。
【0031】ビタビ検出器は、ノイズの多いサンプルの
シーケンスとノイズレスサンプルのすべての可能なシー
ケンスとの間の二乗ユークリッド距離を最小にすること
によってパス計量を生成するよう構成されてもよい。上
述したように、ビタビアルゴリズムは、格子を通る最小
計量パスを定めるための反復アルゴリズムであり、この
場合の計量は二乗ユークリッド距離である。各クロック
サイクルにおいて、ビタビ検出器は状態計量を更新し、
状態の各々に対して1つのサバイバーパス(survivor p
ath)を選択する。サバイバーパスはある特定の状態に
つながる最小計量パスを表わし、状態計量はサバイバー
パスに関連づけられる計量を表わす。状態計量を更新す
るため、検出器はサバイバーパスを延長して次の格子深
さにおける各状態への2つのパスを得る。パス計量は状
態計量を分岐計量に加算することによって得られ、この
分岐計量は、現在のノイズの多いサンプルと分岐に関連
づけられるノイズレスサンプルとの間の二乗ユークリッ
ド距離を表わす。各状態に入る2つのパスに関連づけら
れるパス計量は比較され、最小計量パスがサバイバーパ
スとして選択され、このパスに対するパス計量が新しい
状態計量として選択される。
【0032】ビタビパス計量は、ここに引用により援用
されるパタポーシャン(Patapoutian)他による米国特
許第5,661,760号に記載されるように計算され
てもよい。
【0033】差分計量 ビタビ差分計量とは、検出されたビタビパスの二乗ユー
クリッド距離と、検出されたパスにマージする競合する
ビタビパスの二乗ユークリッド距離との差である。この
差分計量が小さい場合、対応するデータシンボルが誤り
である可能性が高いことが推断できる。すなわち、一実
施例において、差分計量が最小信頼性しきい値よりも小
さい場合、対応するデータシンボルは消去としてラベル
付けされる。
【0034】ビタビ検出器は、たとえばパタポーシャン
他による米国特許第5,661,760号に記載される
ように差分計量を生成するよう構成してもよい。差分計
量は、ある特定の状態に入る2つのパス計量の差として
規定される。差分計量の符号は2つのパス計量の比較に
等しい。
【0035】消去フラッガ 消去フラッガ58は、少なくとも一部は、1つ以上の上
述の信頼性計量の1つ以上の対応する最小信頼性しきい
値に対しての比較に基づいて消去を識別する。
【0036】一実施例では、一時誤りがアナログ一時誤
り検出器70によって検出されると、消去フラッガ58
がデータブロックの初めにおいて始まり識別された一時
誤り開始場所において終わる第1の消去期間と、第1の
消去期間の終わりにおいて始まり識別された中間場所か
ら予め選択された数のデータシンボル分だけ後に終わる
第2の消去期間と、第2の消去期間の終わりにおいて始
まる第3の消去期間とを規定してもよい。第3の消去期
間は第2の一時誤りが検出された際に終わってもよい。
第1の消去期間内の各データシンボルは有効データシン
ボルとしてラベル付けされてもよく、第2の消去期間内
の各データシンボルは消去としてラベル付けされてもよ
く、第3の消去期間内の各データシンボルは、計算され
た信頼性計量と最小信頼性しきい値との比較に基づいて
消去または有効データシンボルとしてラベル付けされて
もよい。代わりに、第1の消去期間内の各データシンボ
ルは、第1の計算された信頼性計量と第1の最小信頼性
しきい値との比較に基づいて消去または有効データシン
ボルとしてラベル付けされてもよく、第2の消去期間内
の各データシンボルは、(第1の信頼性計量とは異な
る)第2の計算された信頼性計量と第2の最小信頼性し
きい値との比較に基づいて消去または有効データシンボ
ルとしてラベル付けされてもよい。同様に、第3の消去
期間は第3の信頼性計量および対応するしきい値を用い
てもよい。第3の計算された信頼性計量は第1および第
2の信頼性計量とは異なっていてもよい。たとえば、第
1の信頼性計量は加法的ホワイトガウシアンノイズモデ
ルに基づいて計算されてもよく、第2または第3の信頼
性計量は同じノイズモデルに基づいてであるが異なった
平均値および分散を用いて計算されてもよい。
【0037】デコーダ デコーダ59は従来の誤り訂正復号化手法を用いて誤り
を訂正し、データ検出器54から受取ったデジタルデー
タ値からデータシンボル60を生成する。
【0038】[詳細なリードチャネル構成]図4に示さ
れるように、部分応答サンプリングデータ磁気リードチ
ャネル48は、回転磁気記憶ディスク12およびMRヘ
ッド35を含む。MRヘッド35は、スライダと記憶デ
ィスク12から情報を読むための(および情報を書込む
ための)トランスデューサとを含む閉ループサーボ内で
動作するロータリ音声コイルアクチュエータにより位置
づけされてもよい。読出動作モードにおいて、磁束遷移
がMRヘッド35の読出要素において引き起こされ、パ
ス206にわたって読出プリアンプ208に供給され
る。電圧制御利得増幅器(VGA)210はデータ信号
を制御可能に増幅する。等化器212は、利得の正規化
されたデータ信号の等化の一部(またはすべて)を予め
定められたスペクトル(たとえばPR4スペクトル)に
与える。アナログデジタル(A/D)コンバータ214
はチャネルレートにおいてデータ信号をサンプリングし
てデータ信号の離散的時間サンプルをもたらす。等化さ
れた信号は次に、タイミング制御ループ218を制御す
るよう印加され、タイミング制御ループ218はA/D
コンバータ214内のサンプリングの速度および位相を
設定する。また、等化された信号は利得制御ループ22
0に印加され、利得制御ループ220はVGA210を
制御して正規化された利得をもたらす。等化された信号
はデータ検出器54によって分析される。データ検出器
54はビタビ検出器223を含んでいてもよく、これは
米国特許第5,341,387号に記載されるように、
記憶ディスク12から読出されたデータ信号の最尤度シ
ーケンス推定値からなる検出されたデータ信号224を
生じるよう構成される。データ検出器54はまた、上述
のように信頼性計量226(たとえばパス計量または差
分計量)を計算するよう構成される。検出されたデータ
信号224は変調デコーダ227の入力に供給され、変
調デコーダ227は、変調コード違反が起こったかどう
かを示す第1の出力と、検出されたデータシンボルに対
応する第2の出力とを生成する。計算された信頼性計量
信号226および変調デコーダ出力信号は消去フラッガ
58の入力に供給される。消去フラッガ58の出力と変
調デコーダ227からの検出されたデータシンボルとは
誤り訂正コード(ECC)デコーダ59の入力に供給さ
れる。たとえばナッドソンによる米国特許第5,52
1,945号に記載されるようなEPR4ポストプロセ
ッサもまたリードチャネル200の複雑さを低減するた
めに設けられていてもよい。
【0039】アナログ一時誤り検出器230は、可変利
得増幅器(VGA)210の出力において生成された信
号を受け、低域フィルタの出力がしきい値を超えると消
去フラグ228に「1」(ハイの論理レベル)を供給す
る。プリアンプの出力がしきい値以下である場合、一時
誤り検出器230は消去フラッガ58に「0」(ローの
論理レベル)を供給する。デジタル一時誤り検出器23
4はデータ検出器の入力において等化されたデータサン
プルを受け、計算された移動平均値がプログラム可能な
しきい値を超えた場合に消去フラッガ58に「1」(ハ
イの論理レベル)を供給する。計算された移動平均値が
しきい値以下である場合、一時誤り検出器230は消去
フラッガ58に「0」(ローの論理レベル)を供給す
る。
【0040】図5に示されるように、一実現例では、消
去フラッガ58は、アナログ一時誤り検出器70および
デジタル一時誤り検出器234から一時誤り情報を受
け、変調デコーダ227から変調コード違反情報を受
け、信頼性検出器56から信頼性計量情報を受けるよう
構成される。ANDゲート250、252により、アナ
ログ一時誤り情報か、デジタル一時誤り情報か、アナロ
グ一時誤り情報およびデジタル一時誤り情報の双方に基
づいてか、またはアナログおよびデジタル一時誤り情報
のいずれにも基づくことなく、消去を識別するように消
去フラッガ58をプログラムできる。ANDゲート25
4、256、258により、消去フラッガ58を以下の
もの、すなわち、一時誤り情報、比較器260によって
行なわれる、計算された信頼性計量と最小信頼性しきい
値との比較、および変調デコーダ227から受取った変
調コード違反情報、のうちの1つ以上に基づいて消去を
識別するようプログラムすることができる。受取った情
報とプログラムされた情報選択に基づいて、消去フラッ
ガ58は、ある特定のデータシンボルがECCデコーダ
59によって消去として扱われるべきであるか否かを示
す消去フラグを出力する。
【0041】再び図4を参照して、ECCデコーダ59
は公知の誤り訂正手法を用いて訂正されたデータシンボ
ルからなる誤りの訂正された出力信号60を発生する。
たとえば、誤りを訂正するだけを目的とする実現例で
は、リードソロモンECCデコーダが4つのステップ、
すなわち、1)シンドロームを計算するステップと、
2)誤り場所多項式を計算するステップと、3)誤り場
所を識別するステップと、4)誤り値を計算するステッ
プと、を行なうよう構成される。誤りおよび消去を訂正
するための実現例では、リードソロモンECCデコーダ
は、さらに、5)計算されたシンドロームを修正するス
テップと、6)修正されたシンドロームに対する誤り場
所多項式を計算するステップと、7)誤り場所を識別す
るステップと、8)誤り値および消去値を計算するステ
ップの付加的なステップとを行なうよう構成される。
【0042】図6(A)から図6(F)を参照して、動
作中、消去フラッガ58により生成されるソフト決定情
報を取込むことにより(これは少なくとも一部は、信頼
性検出器56により供給される信頼性計量情報に基づい
て計算されたものである)、リードチャネル48が消去
を識別する精度が向上し、よって、ECCデコーダ59
により訂正され得る誤りの数が増加する。たとえば、プ
リアンプ208の出力において生成される一時誤り信号
270は図6(A)の特性振幅プロファイルを有し得
る。TA訂正の後、AC結合回路211の出力261に
おいて生成される一時誤り信号は図6(B)の特性振幅
プロファイルを有し得る。一時誤り信号261を受信し
た際、一時誤り検出器70、234は図6(C)のプロ
ファイルを有する消去フラグ265を生成する。信頼性
検出器56は、1つ以上の計算された信頼性計量226
と1つ以上の対応する最小信頼性しきい値との比較に基
づいて消去フラグ228(図6(D))を生成する。変
調デコーダ227は変調コード制約に違反があった場合
に誤りを識別する。変調デコーダ227により生成され
る消去フラッガは図6(E)のプロファイルを有してい
てもよい。この結果、消去信号266(図6(F))が
消去フラッガ58のORゲート259の出力において生
成される。出力信号266はこのため、一時誤り検出お
よび信頼性計算の結果として識別される消去の重ね合わ
せに対応する。
【0043】他の実施例も特許請求の範囲内に含まれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 アクチュエータアセンブリと、各々がそれぞ
れ対応のMRヘッドに結合される複数のヘッド支持アセ
ンブリと、複数の磁気記憶ディスクを含む磁気記憶ドラ
イブシステムの側面図である。
【図2】 図1の磁気記憶ドライブシステムのリードチ
ャネルのブロック図である。
【図3】 アナログ一時誤り検出器のブロック図であ
る。
【図4】 磁気記憶ドライブシステムのリードチャネル
のブロック図である。
【図5】 消去フラッガのブロック図である。
【図6】 (A)から(F)は経時的にプロットされた
図4のリードチャネルの異なる構成要素の出力により生
成される信号のグラフ図である。
【符号の説明】
10 磁気ディスク記憶システム、12,14,16
磁気記憶ディスク、18 軸、20 ヘッドスタックア
センブリ、22,24,26,28,30,32 ヘッ
ド支持アセンブリ、34,36,38,40,42,4
4 スライダ、35 MRヘッド、48 リードチャネ
ル、50 データ信号、52 一時誤り検出器、54
データ検出器、56 信頼性検出器、58 消去フラッ
ガ、59誤り訂正コード(ECC)デコーダ、70 ア
ナログ一時誤り検出器、72低域フィルタ、76,78
比較器、80 論理和ゲート、82 期間定義プロセ
ッサ、84 出力、200 リードチャネル、208
プリアンプ、209AC結合回路、210 VGA、2
11 AC結合回路、212 等化器、214 A/D
コンバータ、218 タイミング制御ループ、220
利得制御ループ、222 データ検出器、223 ビタ
ビ検出器、224 データ信号、226 信頼性計量、
227 変調デコーダ、228 消去フラグ、230
アナログ一時誤り検出器、231,232 TA、23
4 デジタル一時誤り検出器、250,252 AND
ゲート、254,256,258 ANDゲート、25
9 ORゲート、260 比較器、261 出力、26
6 消去信号、270一時誤り信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 20/18 572 G11B 20/18 572B 572F G06F 11/10 330 G06F 11/10 330L G11B 20/14 341 G11B 20/14 341B H03M 13/41 H03M 13/41 H04L 1/00 H04L 1/00 B (72)発明者 ホッセイン・セダラット アメリカ合衆国、94309 カリフォルニア 州、スタンフォード、ピィ・オゥ・ボック ス・11809(番地なし) (72)発明者 ケリー・フィッツパトリック アメリカ合衆国、01776 マサチューセッ ツ州、スドゥベリー、ラン・ブルック・サ ークル、17

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ランダム誤りおよび一時誤りの影響を受
    ける1つ以上の符号化されたデータシンボルを表わすデ
    ータ信号を読む方法であって、 データ信号における一時誤りの1つ以上の特徴を識別す
    るステップと、 1つ以上のデータシンボルに対する信頼性計量を計算す
    るステップと、 識別された一時誤り特徴と計算された信頼性計量の最小
    信頼性しきい値に対する比較とに基づいて1つ以上のデ
    ータシンボルを消去または有効データシンボルとしてラ
    ベル付けするステップと、 誤りおよび消去を訂正することによって訂正されたデー
    タシンボルを生成するステップとを含む、方法。
  2. 【請求項2】 識別された一時誤り特徴が一時誤りの開
    始場所に対応し、一時誤りの識別された開始場所におい
    て始まるいくつかの連続したデータシンボルを消去とし
    てラベル付けするステップをさらに含む、請求項1に記
    載の方法。
  3. 【請求項3】 第1のデータシンボルから始まり識別さ
    れた一時誤り開始場所において終わる第1の消去期間
    と、識別された一時誤り開始場所において始まり一時誤
    りの識別された中間場所からいくつかの連続データシン
    ボル分だけ後に終わる第2の消去期間とを規定するステ
    ップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 第1の消去期間内の各データシンボルは
    有効データシンボルとしてラベル付けされ、第2の消去
    期間内の各データシンボルは消去としてラベル付けされ
    る、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 第1の消去期間内の各データシンボル
    は、第1の計算された信頼性計量と第1の最小信頼性し
    きい値との比較に基づいて消去または有効データシンボ
    ルとしてラベル付けされ、第2の消去期間内の各データ
    シンボルは、第2の計算された信頼性計量と第2の最小
    信頼性しきい値との比較に基づいて消去または有効デー
    タシンボルとしてラベル付けされる、請求項3に記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 第1および第2の信頼性計量は異なった
    ものである、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 第1および第2の最小信頼性しきい値は
    異なったものである、請求項5に記載の方法。
  8. 【請求項8】 第2の消去期間の終わりにおいて始まる
    第3の消去期間を規定するステップをさらに含み、第3
    の消去期間内の各データシンボルは、第3の計算された
    信頼性計量と第3の最小信頼性しきい値との比較に基づ
    いて消去または有効データシンボルとしてラベル付けさ
    れる、請求項5に記載の方法。
  9. 【請求項9】 第3の信頼性計量は第1および第2の信
    頼性計量とは異なる、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 計算される信頼性計量はビタビ差分計
    量に基づく、請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 データシンボルは、計算されたビタビ
    差分計量がデータシンボルに関連づけられる任意の時間
    に対する最小信頼性しきい値より小さい場合に消去とし
    てラベル付けされる、請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 計算される信頼性計量はビタビパス計
    量である、請求項1に記載の方法。
  13. 【請求項13】 データシンボルは、データシンボルに
    わたって蓄積されたビタビパス計量が最小信頼性しきい
    値を超える際に消去としてラベル付けされる、請求項1
    2に記載の方法。
  14. 【請求項14】 変調コード検証に基づいて1つ以上の
    データシンボルを消去または有効データシンボルとして
    ラベル付けするステップをさらに含む、請求項1に記載
    の方法。
  15. 【請求項15】 ランダム誤りおよび一時誤りの影響を
    受ける、1つ以上の符号化されたデータシンボルを表わ
    すデータ信号を読むためのシステムであって、 符号化されたデータシンボルを受けるよう結合され、デ
    ータ信号における一時誤りの1つ以上の特徴を識別する
    よう構成される一時誤り検出器と、 1つ以上のデータシンボルに対して信頼性計量を計算す
    るよう構成される信頼性検出器と、 識別された一時誤り特徴と計算された信頼性計量の最小
    信頼性しきい値に対する比較とに基づいて1つ以上のデ
    ータシンボルを識別または有効データシンボルとしてラ
    ベル付けするよう構成される消去フラッガと、 消去フラッガに結合され、誤りおよび消去を訂正するこ
    とにより訂正されたデータシンボルを生成するよう構成
    されるデコーダとを含む、システム。
  16. 【請求項16】 一時誤り検出器は、熱アスペリティに
    より生じる一時誤りの特徴を識別するよう構成される、
    請求項15に記載のシステム。
  17. 【請求項17】 一時誤り検出器は、ドロップアウトま
    たは欠陥により生じる一時誤りの特徴を識別するよう構
    成される、請求項15に記載のシステム。
  18. 【請求項18】 信頼性検出器は、ソフト出力ビタビ検
    出器である、請求項15に記載のシステム。
  19. 【請求項19】 信頼性検出器は、データシンボルにお
    ける各ビットに対してビタビ差分計量を計算するよう構
    成され、データシンボルに、最も低い計算されたビタビ
    差分計量に対応する信頼性計量を割当てる、請求項18
    に記載のシステム。
  20. 【請求項20】 消去フラッガは、割当てられたビタビ
    差分計量が最小信頼性しきい値より小さい場合にデータ
    シンボルを消去としてラベル付けする、請求項19に記
    載のシステム。
  21. 【請求項21】 信頼性検出器は、データシンボルにわ
    たって蓄積されたビタビパス計量を計算するよう構成さ
    れる、請求項18に記載のシステム。
  22. 【請求項22】 消去フラッガは、データシンボルにわ
    たって蓄積された計算されたビタビパス計量が最小信頼
    性しきい値を超えた場合にデータシンボルを消去として
    ラベル付けする、請求項21に記載のシステム。
  23. 【請求項23】 少なくとも1つの磁気記憶ディスク
    と、 ランダム誤りおよび一時誤りの影響を受ける、1つ以上
    の符号化されたデータシンボルを表わすデータ信号を前
    記少なくとも1つの磁気記憶ディスクから抽出するよう
    構成される少なくとも1つの磁気抵抗(MR)ヘッド
    と、 符号化されたデータシンボルを受けるよう結合され、デ
    ータ信号における一時誤りの1つ以上の特徴を識別する
    よう構成される一時誤り検出器と、 1つ以上のデータシンボルに対する信頼性計量を計算す
    るよう構成される信頼性検出器と、 識別された一時誤り特徴と計算された信頼性計量の最小
    信頼性しきい値に対する比較とに基づいて1つ以上のデ
    ータシンボルを消去または有効データシンボルとしてラ
    ベル付けするよう構成される消去フラッガと、 消去フラッガに結合され、誤りおよび消去を訂正するこ
    とによって訂正されたデータシンボルを生成するよう構
    成されるデコーダとを含む、磁気ディスク記憶システ
    ム。
  24. 【請求項24】 信頼性検出器は、ソフト出力ビタビ検
    出器である、請求項23に記載のシステム。
  25. 【請求項25】 ビタビ検出器は、データシンボルにお
    ける各ビットに対してビタビ差分計量を計算するよう構
    成され、データシンボルに、最も低い計算されたビタビ
    差分計量に対応する信頼性計量を割当て、消去フラッガ
    は、割当てられたビタビ差分計量が最小信頼性しきい値
    より小さい場合にデータシンボルを消去としてラベル付
    けする、請求項24に記載のシステム。
  26. 【請求項26】 ビタビ検出器は、データシンボルに対
    するビタビパス計量を計算するよう構成され、消去フラ
    ッガは、データシンボルにわたって蓄積された計算され
    たビタビパス計量が最小信頼性しきい値を超える際にデ
    ータシンボルを消去としてラベル付けする、請求項24
    に記載のシステム。
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