JP2003272316A - ディスク記憶装置及びデータ記録再生方法 - Google Patents
ディスク記憶装置及びデータ記録再生方法Info
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Abstract
ド/ライトチャネルを実現する場合に、良好な誤り訂正
率を確保できると共に、復号化系の回路構成の簡単化を
図り、かつ回路規模の増大化を回避することにある。 【解決手段】ターボ符号化/復号化回路を含むリード/
ライトチャネル5において、インターリーバ長Nとの関
係が「N=c・M,c>0」となる符号長Mを単位とし
てRSC系列に符号化するRSC符号器202を含むタ
ーボ符号化回路20と、RSC系列に対してAPP復号
化処理を行なうAPP復号器210を含むターボ復号化
回路21とを有する。
Description
ク記憶装置の分野に関し、特に、ターボ符号化/復号化
方式を適用したデータ記録再生機能に関する。
表とするディスク記憶装置(以下ディスクドライブと呼
ぶ)では、記録媒体であるディスクからヘッドにより読
出されたリード信号(再生データ信号)または当該ディ
スク上に記録するライト信号(記録データ信号)の信号
処理を行なうための信号処理回路(以下リード/ライト
チャネルと呼ぶ)が設けられている。
パーシャルレスポンス(PR:Partial Response)方式
と、ビタビ(Viterbi)復号化方法とを組み合わせた、
いわゆるPRML(Partial Response Maximum Likelih
ood)方式が採用されている。
は、PRML方式より良好な特性が得られると予想され
るターボ(turbo)符号化/復号化方式が注目されてい
る。先行技術文献としては、例えば「CODING AND ITERA
TIVE DETECTION FOR MAGNETIC RECORDING CHANNELS by
Zining Wu (Kluwer Academic Publishers)」がある。
ルでは、具体的には、縦続連接ターボ符号化/復号化方
式が検討されている。この方式は、再帰的組織畳み込み
符号(RSC:Recursive Systematic Code)を使用し
て、情報系列とパリティ系列とからなる組織符号系列を
生成する。情報系列とは、ディスクドライブでは記録デ
ータ系列(入力情報系列)そのものである。また、パリ
ティ系列とは、誤り訂正ビット列(検査ビット列)であ
る。
に基づいて軟出力復号を得る軟出力ビタビアルゴリズム
(SOVA:Soft-Output Viterbi Algorithm)等によ
る事後確率(APP:A Posteriori Probability)復号
を実行するAPP復号器が使用される
号化方式をリード/ライトチャネルに適用するときに、
RSC符号化器が使用されて、情報系列とパリティ系列
とからなる組織符号系列(RSC)が生成される。とこ
ろで、一般的に、符号系列(誤り訂正符号)の符号長が
大きい程、誤り訂正能力が向上し、結果として良好な誤
り訂正率(改善量)を実現できる。
と、復号系での復号器の構成が複雑になる。ターボ符号
化/復号化方式では、前記のAPP復号器が使用され
る。従って、RSCの符号長が大きくなると、それに伴
なってAPP復号器の構成が複雑化またはその回路規模
が増大化する問題がある。
化/復号化方式を適用したリード/ライトチャネルにお
いて、復号化系に使用されるAPP復号器等の構成の簡
単化を図ることができる構成を提供することにある。
接ターボ符号化/復号化方式を適用したリード/ライト
チャネルを使用するディスクドライブに関し、インター
リーブ機能とRSC符号化機能とにより、実際上の符号
長を増大化することなく、所定の誤り訂正率を確保でき
るターボ符号化/復号化回路を実現することにある。
ディスク記録媒体に対してデータの記録再生を行うため
のヘッドと、ヘッドとの間で伝送する記録データ信号又
は再生データ信号の信号処理回路であって、連接ターボ
符号化/復号化方式を使用する符号化/復号化回路を含
むリード/ライトチャネルとを具備し、当該符号化/復
号化回路は、データ記録時に、記録データ系列に対して
所定のインターリーバ長でのインターリーブ処理を実行
するインターリーバ手段と、当該インターリーバ手段に
よりインターリーブされた記録データ系列を、インター
リーバ長との間で所定の関係を有する符号長を単位とし
て再帰的組織符号化系列に符号化するためのRSC符号
器と、前記再帰的組織符号化系列に対して事後確率方法
での復号化処理を行なうAPP復号器とを有する構成で
ある。
(RSC)をインターリーバ長のサイズ(N)からなる
情報ビット数として構成したときに、実際の符号長M
(N=cM,c>1)に対して見かけ上の符号長を大き
くできる。従って、所定の誤り訂正率を確保できると共
に、一方で実際の符号長Mを抑制することにより、AP
P復号器の構成の複雑化又は回路規模の増大化を回避で
きる。これにより、ディスクドライブのリード/ライト
チャネルに含まれる符号化/復号化回路の簡単化を図る
ことができる。
施の形態を説明する。
施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック
図である。
あるディスク1と、プリアンプ回路4と、リード/ライ
トチャネル5と、ディスクコントローラ(HDC)6と
を有する。
M)2により回転される。ヘッド3は、リードヘッドと
ライトヘッドとを含み、当該リードヘッドによりディス
ク1からデータを読出す。また、ヘッド3は、ライトヘ
ッドによりディスク1上にデータを書き込む。プリアン
プ回路4は、リードヘッドからのリード信号(再生デー
タ信号)を増幅してリード/ライトチャネル5に送出す
るリードアンプ40を有する。また、プリアンプ回路4
は、リード/ライトチャネル5から出力されるライト信
号(記録データ信号)をライト電流に変換してライトヘ
ッドに供給するライトアンプ41を有する。
化/復号化方式を適用したターボ符号/復号回路(ター
ボコーデックと表記する場合がある)50を含む。ライ
トチャネルは、当該ターボ符号化回路とライト信号処理
回路51とからなる。ライト信号処理回路51は、記録
補償(プリコン)回路などを含む。
AGC回路52と、低域通過フィルタ(LPF)53
と、A/Dコンバータ54と、イコライザ(equalize
r)55とを有する。
のリード信号の信号振幅を一定値に制御する。LPF5
3は、リード信号から高域のノイズを除去する。A/D
コンバータ54は、アナログのリード信号をディジタル
信号に変換する。イコライザ55は、通常では、FIR
(Finite Impulse Response)式のディジタルフィルタ
などを含み、波形等化処理を実行する。
ディジタル磁気記録再生におけるライトアンプ41の入
力からイコライザ55の出力までが所望のPR(Partia
l Response)特性を有するPRチャネルであり、一種の
畳み込み符号と見なし、連接ターボ符号における内符号
に相当する。
ック50は、図2に示すように、ターボ符号化回路20
とターボ復号化回路21とから構成される。ターボ符号
化回路20は、ランレングス制限長(RLL:run leng
th limited)符号器200と、インターリーバ201
と、再帰的組織符号系列(RSC:Recursive Systemat
ic Code)符号器202と、PUMUX203と、プリ
コーダ204とを有する。
通常のRLL符号系列に変換する。インターリーバ20
1は、RLL符号系列の撹拌処理(ランダム化)に相当
するインターリーブ処理を実行する。RSC符号器20
2は、RLL符号系列に対して外符号としての再帰的組
織畳込み符号化処理を実行する。PUMUX203は、
パンクチャ(puncture)回路とマルチプレクサ(mutipl
exer)とを合わせた間引き多重化回路であり、情報系列
とパリティ系列とを多重化した組織符号系列を出力す
る。プリコーダ204は、PRチャネルに再帰的特性を
与えるために設けられている。
ネル(内符号)に対するAPP(APosteriori Probabil
ity:事後確率)復号化処理を行なうAPP復号器21
0と、DE−PUMUX211と、インターリーバ21
2と、RSC系列(外符号)に対するAPP復号化処理
を行なうAPP復号器213と、繰り返し復号化処理時
に使用されるPUMUX214と、ディインターリーバ
215とを有する。
ャ(depuncture)回路とディマルチプレクサ(demutipl
exer)とを合わせた回路であり、PUMUX203の逆
変換処理を実行する。また、ディインターリーバ215
は、インターリーバ212の逆変換処理を実行する。
216及びRLL復号器217を含む。硬判定器216
は、APP復号器213から出力される対数尤度比(L
LR:Log Likelihood Ratio)を閾値として2値判定を
実行し、最終的なターボ復号化系列を決定する。RLL
復号器217は、ターボ符号化系列に対してRLL復号
化処理を実行して、元のユーザデータに相当する再生デ
ータ系列(RD)を出力する。ここで、APP復号器2
13は、LLRを除く外符号の外部情報をPUMUX2
14に出力する。
形態のターボコーデック50の動作を説明する。
DC6は、ホストシステム(例えばパーソナルコンピュ
ータ等)から受信した記録データWD(情報系列)をリ
ード/ライトチャネル5に送出する。リード/ライトチ
ャネル5では、ターボ符号化回路20がターボ符号化処
理を実行し、ライト信号処理回路51を経てライトアン
プ41に出力する。
202は、記録データ系列WDのRLL符号系列に対し
てRSC符号化処理を実行する。ここで、RSC符号器
202は、例えば図3に示すように、1ビットの遅延素
子(D)と、mod2加算器(排他的論理和ゲート
(+))とから構成されている。図3は、拘束長が3の
場合のRSC符号器202の具体例を示す。入力情報系
列(Uk)は、RLL符号器200から出力されるRL
L符号系列である。また、RSC符号器202が生成す
るパリティ系列(Pk)は、内部系列(Zk)として表
現される。
に対してインターリーブ処理を実行して、RSC符号器
202に与える。RSC符号器202は、インターリー
バ201によりインターリーバ長Nでインターリーブ処
理(撹拌処理)されたRLL符号系列と共に、RLL符
号器200から出力されるRLL符号系列そのものを入
力する。
すような拘束長Kと冗長ビットJに従って、情報系列と
パリティ系列とからなるRSC(再帰的組織符号系列)
を生成する。
に、インターリーバ長Nに相当する情報ビット列である
RLL符号系列を、符号長Mを単位としてRSC系列に
変換する。即ち、RSC符号器202は、拘束長Kにお
いて、符号長M毎にある状態に遷移するようにJビット
の冗長ビットを挿入する処理を実行する。
から出力されたパリティ系列からmビット毎に1ビット
を取り出して、RSC符号器202からの情報系列に挿
入する処理を実行する。従って、符号化率(パンクチャ
レート)は、「m/(m+1)」となる。
に示すような拘束長Kと冗長ビットJに従って、符号長
Mi毎にある状態に遷移するように、冗長ビットJを挿
入する処理を実行する。
長Miとの間には、下記式(3)に示すような関係があ
る。
化系列に対して前記のような一種の逆変換処理を実行し
た後に、ライト信号処理回路51に送出する。ライト信
号処理回路51は記録補償処理を実行して、ライトアン
プ41に組織符号化系列を送出する。従って、ライトヘ
ッドはライトアンプ41から供給される書き込み電流に
より、ディスク1上にターボ符号化された記録データ信
号を記録する。
り読出されると、当該再生データ信号(DS)は、リー
ドアンプ40により増幅されて、リード/ライトチャネ
ル5に送られる。再生データ信号は、リードチャネルで
の一連の信号処理系を経て、ターボ復号化回路21に送
られる。
210は、イコライザ55のFIR式ディジタルフィル
タからの出力信号と、事前対数尤度比とを入力する。A
PP復号器210は、下記式(4)に示すように、符号
長Mu1を単位として、事後確率(APP)復号化処理
を実行して、外部対数尤度比を出力する。
のPUMUX203の逆変換を実行するDE−PUMU
X211により情報系列に対する事前対数尤度比と、パ
リティ系列に対する事前対数尤度比とに分けられる。情
報系列に対する事前対数尤度比は、インターリーバ20
1と同一機能のインターリーバ212によりインターリ
ーブ処理(撹拌)されて、パリティ系列に対する事前対
数尤度比と共にAPP復号器213に入力される。
すような符号長Mu2を単位として、事後確率(AP
P)復号化処理を実行して、情報系列に対する外部対数
尤度比と、パリティ系列に対する外部対数尤度比とを出
力する。情報系列に対する外部対数尤度比は、インター
リーバ201と逆変換を実行するディインターリーバ2
15により元の系列に戻された後に、パリティ系列に対
する外部対数尤度比と共にPUMUX214に入力され
る。
0のPUMUX203と同一変換処理を実行し、内符号
であるプリコーディッドPRチャネルに対する事前対数
尤度比としてAPP復号器210に入力される。また、
ディインターリーバ215の出力系列は、「0」を閾値
とする硬判定器216に入力される。硬判定器216
は、2値判定結果をRLL復号器217に出力する。R
LL復号器217は、RLL復号化処理を実行して、元
のユーザデータに相当する再生データ系列(RD)を出
力する。
チャネル5では、ターボ符号化/復号化処理が実行され
る。一般的に、符号化/復号化では、符号長が大きい
程、誤り訂正能力が向上し、結果として良好な誤り訂正
率(改善量)を実現できる。しかしながら、単に符号長
を大きくすると、ターボ復号化回路21でのAPP復号
器210,213などの回路構成が複雑化し、回路規模
の増大化を招く。
すように、インターリーバ長Nに対して外符号の符号長
Mを相対的に小さくし、当該符号長Mを単位として符号
/復号処理が実行される。ターボ符号化/復号化方式で
は、外符号と内符号とがインターリーバを介して接続さ
れて、符号化/復号化が実行されるため、見掛け上のり
符号長は小さくならない。ここで、インターリーバ長N
と外符号の符号長Mとの関係を下記式(5)より表現で
きる。
Mを相対的に小さくしても、符号化系列全体の見掛け上
の符号長は小さくならない。
的に小さくすることも可能である。前記式(3)のbを
「1」とした場合に、インターリーバ長Nと内符号の符
号長Miとの関係を下記式(6)より表現する。
号化方式であれば、外符号と内符号の各符号長M,Mi
を相対的に小さくしても、符号化系列全体の見掛け上の
符号長は小さくならない。従って、見掛け上の符号長は
相対的に大きいため、良好な誤り訂正率(改善量)を確
保できる。また、実際上の符号長を相対的に小さくでき
るため、ターボ復号化回路21でのAPP復号器21
0,213などの回路構成を相対的に簡単化し、かつ回
路規模の増大化を回避できる。
ィスクドライブにおいて、連接ターボ符号化/復号化方
式を適用したリード/ライトチャネルを実現する場合
に、良好な誤り訂正率(改善量)を確保できると共に、
復号化系に使用されるAPP復号器などの回路構成の簡
単化を図り、かつ回路規模の増大化を回避できる。
要部を示すブロック図。
の要部を示すブロック図。
ブロック図。
との関係を示す図。
Claims (11)
- 【請求項1】 ディスク記録媒体に対してデータの記録
再生を行うためのヘッドと、 前記ヘッドとの間で伝送する記録データ信号又は再生デ
ータ信号の信号処理回路であって、連接ターボ符号化/
復号化方式を使用する符号化/復号化回路を含むリード
/ライトチャネルとを具備し、 当該符号化/復号化回路は、 データ記録時に、記録データ系列に対して所定のインタ
ーリーバ長でのインターリーブ処理を実行するインター
リーバ手段と、 前記インターリーバ手段によりインターリーブされた記
録データ系列を、前記インターリーバ長との間で所定の
関係を有する符号長を単位として再帰的組織符号化系列
に符号化するためのRSC符号器と、 前記再帰的組織符号化系列に対して事後確率方法での復
号化処理を行なうAPP復号器とを有する構成であるこ
とを特徴とするディスク記憶装置。 - 【請求項2】 前記符号化/復号化回路は、前記インタ
ーリーバ長Nと前記符号長Mとの間に「N=c・M,但
しc>1」の関係を有するように構成されていることを
特徴とする請求項1に記載のディスク記憶装置。 - 【請求項3】 前記符号化/復号化回路は、 前記記録データ系列をランレングス制限コード(RL
L)に変換するRLL符号器を含み、 前記インターリーバ手段は、当該RLL符号器から出力
されるRLL系列に対して所定のインターリーバ長での
インターリーブ処理を実行するように構成されているこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に
記載のディスク記憶装置。 - 【請求項4】 前記RSC符号器は、前記インターリー
バ手段によりインターリーブされたRLL系列を、所定
の符号長を単位とし、所定の冗長ビットを付加した再帰
的組織符号化系列に符号化するように構成されているこ
とを特徴とする請求項3に記載のディスク記憶装置。 - 【請求項5】 前記符号化/復号化回路は、 前記RSC符号器から出力される前記再帰的組織符号化
系列に対して、所定の誤り率を確保する間引き率での間
引き処理を実行するパンクチャ回路と、 当該パンクチャ回路から出力される符号化系列に対して
再帰特性を与えるプリコーダとを含むことを特徴とする
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のディスク
記憶装置。 - 【請求項6】 前記プリコーダは、前記パンクチャ回路
から出力される符号化系列に対して再帰特性を与えると
共に、所定の符号長を単位としてある特定の状態に遷移
するように所定の冗長ビットを付加する処理を実行する
ように構成されていることを特徴とする請求項5に記載
のディスク記憶装置。 - 【請求項7】 ディスク記録媒体に対してデータの記録
再生を行なうディスク記憶装置に適用し、連接ターボ符
号化/復号化方式を利用したデータ記録再生方法であっ
て、 データ記録時に、記録データ系列に対して所定のインタ
ーリーバ長でのインターリーブ処理を実行するインター
リーバ機能と、 前記インターリーバ機能によりインターリーブされた記
録データ系列を、所定の符号長を単位として再帰的組織
符号化系列に符号化するRSC機能と、 前記再帰的組織符号化系列に対して事後確率方法での復
号化処理を行なうAPP復号機能とを実現することを特
徴とするデータ記録再生方法。 - 【請求項8】 前記インターリーバ長Nと前記符号長M
との間に「N=c・M,但しc>1」の関係を有するこ
とを特徴とする請求項7に記載のデータ記録再生方法。 - 【請求項9】 前記記録データ系列をランレングス制限
コード(RLL)に変換する機能を有し、 前記インターリーバ機能は、当該RLL系列に対して所
定のインターリーバ長でのインターリーブ処理を実行す
ることを特徴とする請求項7又は請求項8のいずれか1
項に記載のデータ記録再生方法。 - 【請求項10】 前記RSC機能は、前記インターリー
バ機能によりインターリーブされたRLL系列を、所定
の符号長を単位とし、所定の冗長ビットを付加した再帰
的組織符号化系列に符号化することを特徴とする請求項
9に記載のデータ記録再生方法。 - 【請求項11】 前記RSC機能により得られた前記再
帰的組織符号化系列に対して、所定の誤り率を確保する
間引き率での間引き処理を実行するパンクチャ機能を有
することを特徴とする請求項7から請求項10のいずれ
か1項に記載のデータ記録再生方法。
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