JP2004095096A - Digital signal recording and reproducing device, recording and reproducing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル信号記録再生装置(国際特許分類G11B 20/10)に関するものであり、特に磁気テープ等の磁気記録媒体から読み出されたディジタル信号に含まれる隣接するライトヘッドからのクロストークによる影響を軽減する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の磁気テープ装置におけるデータを記録再生する際の信号処理の流れについて図5を用いて説明する(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
ライトヘッド201によって記録媒体102に記録されたデータはリードヘッド203により読み出され、アナログ前置フィルタ204に入力される。アナログ前置フィルタ204に入力されたアナログ再生信号は、高域の雑音をカットされ、波形等化が行われる。続いてアナログ前置フィルタ204により波形等化が行われたアナログ再生信号は、A/D変換器105によりサンプリングされディジタル再生信号となり、後置等化器(図示せず)でさらに波形等化が行われ、復号手段(図示せず)により復号が行われ2値データが得られる。
【0004】
ここで、従来の磁気テープ装置では、通常の書き込み動作時にはライトヘッド201により記録媒体である磁気テープにデータを書き込み、その直後にリードヘッド203によりデータの読み出しチェックを行うリードアフターライトと称する動作を行い、このときに読み出しエラーが検出された場合には、再びライトヘッド201によりデータを書き込むという書き込みリトライ動作を実行している。
【0005】
リードアフターライトについて具体的に図面を参照して、従来の磁気テープ装置における動作の一例を説明する。図6は従来のディジタル信号記録再生装置で採用されているリードヘッド及びライトヘッドを備えた回転ドラム210である。
【0006】
回転ドラム210にはライトヘッド201aおよび201b、リードヘッド203a、および203bがそれぞれ交互に配置されており、2組のリードヘッド、ライトヘッド(ライトヘッド201aとリードヘッド203aの組、ライトヘッド201bとリードヘッド203bの組)が互いに異なるアジマス角の記録トラックに対してデータの記録再生を行っている。つまり、2組のリードヘッド、ライトヘッドを用いて互いに異なるデータ(Ach、Bch)の記録再生を交互に行っている。
【0007】
回転ドラム210では、ライトヘッド201aにより磁気テープ213にデータを書き込むと、ライトヘッド201aの回転ドラム1/4回転後方に配置されたリードヘッド203aによりデータの読み出しチェックを行う。そして、このとき読み出しエラーが検出された場合には、再びライトヘッド201aによりデータを書き込む。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−245307号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
次世代の磁気テープを記録媒体としたディジタル磁気記録再生系では、更に高速化した記録再生信号処理を行うために3組以上の互いに異なるデータが同時に信号処理される。一例として、回転ドラム210に8つのライトヘッド及び8つのリードヘッドが設置され、磁気テープが回転ドラムの中心に対して180度巻きつけられた場合、図4のような構造となる。
【0010】
図4において、ライトヘッド101a、ライトヘッド101e、リードヘッド103a、リードヘッド103eはAch、ライトヘッド101b、ライトヘッド101f、リードヘッド103b、リードヘッド103fはBch、ライトヘッド101c、ライトヘッド101g、リードヘッド103c、リードヘッド103gはCch、ライトヘッド101d、ライトヘッド101h、リードヘッド103d、リードヘッド103hはDchのライトヘッドおよびリードヘッドである。
【0011】
ここで、4組の互いに異なるデータに対して図4のように8つのリードヘッドおよびライトヘッドが設置されているのは、回転ドラムの中心に対して180度巻きつけられた磁気テープに4ch同時記録・再生を行い回転ドラムが半回転する度に各chに2つずつ設置されているリードヘッドおよびライトヘッドを交互に切り替えて記録・再生を行うことでより高速化した記録再生信号処理を行うためである。
【0012】
このような状態でリードアフターライトを行うと例えば、リードヘッド103aでデータの読み出しを行う際に、隣接するライトヘッド101bでは他のデータの書き込みが行われている。この場合、リードヘッド103aから読み出されるデータは、Achの記録トラックに記録されているデータだけでなく、ライトヘッド101bがBchに書き込む動作によって生じる磁場の影響を受けてしまい、再生信号の劣化を招いてしまう。
【0013】
このような隣接するライトヘッドの記録動作に起因するクロストークが発生した場合、従来のディジタル信号記録再生装置をそのまま用いると、再生信号が劣化し、波形等化がうまく行われない結果、信号品質の低下を招いてしまうといった問題点があった。
【0014】
更に、このようなクロストークは隣接するライトヘッドの記録動作に依存するものであり、他の記録トラックに関するデータに起因する非線形の現象である。そのため、従来の線形等化器を用いたとしても効率よくクロストークの影響を取り除くことは困難である。
【0015】
本発明は、上記従来の信号記録再生装置の問題点を考慮し、上述したようなリードアフターライトを行う際のライトヘッドによる書き込みとリードヘッドによる読み出しが同時に起こる場合に発生するクロストークの影響を軽減できるディジタル信号記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
第1の本発明は、記録媒体上にデータを書き込むライトヘッドと、記録媒体上に書き込まれているデータを読み出すリードヘッドと、前記リードヘッドにより読み出されたアナログ再生信号をディジタル化しディジタル再生信号を出力するA/D変換器と、前記ディジタル再生信号を入力とする信号等化回路を備え、
前記ライトヘッドの書き込み動作が前記リードヘッドの読み出し動作と同時に起こる場合に発生するクロストークの影響を前記信号等化回路が非線形等化を行うことで軽減するディジタル信号記録再生装置である。
【0017】
第2の本発明は、前記信号等化回路が、
前記ディジタル再生信号を入力し、縦続接続された複数個の第1の遅延素子によって、前記再生信号を所定時間ずつ遅延し、遅延されたそれぞれの前記ディジタル再生信号をそれぞれ出力する複数ユニットを有する第1の入力層と、
前記ライトヘッドがデータを書き込む際に用いる記録信号を入力し、縦続接続された複数個の第2の遅延素子によって、前記記録信号を所定時間ずつ遅延し、遅延されたそれぞれの前記記録信号をそれぞれ出力する複数ユニットを有する第2の入力層と、
前記第1の入力層および第2の入力層各ユニットの出力を入力とし、学習により決定される第n(nは自然数)の等化係数と前層各ユニット出力との積和を非線形関数により変換し出力する、n層からなる中間層と、
前記中間層各ユニットの出力と前記学習により決定される第n+1の等化係数との積和を出力する出力層とを有し、
前記第1から第n+1の等化係数は、前記出力層の出力と、所定の等化目標値との等化誤差を最小とするように行う学習によって決定される第1の本発明のディジタル信号記録再生装置である。
【0018】
第3の本発明は、前記信号等化回路が、前記第1の入力層に入力される前記ディジタル再生信号と前記第2の入力層に入力される前記記録信号の同期が取れていない場合においても、前記クロストークの影響を軽減するように前記学習を行う第1の本発明のディジタル信号記録再生装置である。
【0019】
第4の本発明は、記録媒体上にデータを書き込むライトヘッドと、記録媒体上に書き込まれているデータを読み出すリードヘッドと、前記リードヘッドにより読み出されたアナログ再生信号をディジタル化しディジタル再生信号を出力するA/D変換器と、前記ディジタル再生信号を入力とする信号等化回路を備えたディジタル信号記録再生装置の記録再生方法であって、
前記信号等化回路が非線形等化を行うことによって、前記ライトヘッドの書き込み動作が前記リードヘッドの読み出し動作と同時に起こる場合に発生するクロストークの影響を軽減するディジタル信号記録再生方法である。
【0020】
本発明の上述した構成によって、リードアフターライトを行う場合のライトヘッドによる書き込みとリードヘッドによる読み出しが同時に起こる場合に発生するクロストークの影響を軽減する。
【0021】
また、第5の本発明は、第1の本発明のディジタル信号記録再生装置の前記信号等化回路として、コンピュータを機能させるためのプログラムである。
【0022】
また、第6の本発明は、第5の本発明のプログラムを担持した媒体であって、コンピュータにより処理可能なことを特徴とする媒体である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図1、図2、図3を参照しながら説明する。図1は本発明の実施の形態におけるディジタル信号記録再生装置の構成例である。
【0024】
図1において、ライトヘッド101により記録媒体102に記録されたデータはリードヘッド103により読み出され、ローパスフィルタ104に入力される。ローパスフィルタ104に入力されたアナログ再生信号は、高域の周波数通過を制限されることにより高域ノイズをカットされる。
【0025】
ここで、ローパスフィルタ104は高域の通過周波数を制限する機能のみを持てば良いので、1次あるいは2次の次数を持つフィルタで構成すればよい。即ち、従来例では高域ノイズのカットと波形等化の役割を果たすために複雑な構造を持つ高次のフィルタが用いられていたが、本発明では、ディジタル再生信号の波形等化を行い、ライトヘッド101からの記録信号を用いることでクロストークの影響を軽減する非線形フィルタ106により波形等化がなされるので、ローパスフィルタ104を複雑な構造にする必要がない。そのためアナログ部品の数が減ることにより、実装した場合に個々の性能のばらつきが少なくなる。
【0026】
高域の通過周波数を制限されたアナログ再生信号は、A/D変換器105によりサンプリングが行われディジタル再生信号に変換される。
【0027】
A/D変換器105によってサンプリングされたディジタル再生信号はライトヘッド101が記録する際に用いる記録信号と共に非線形フィルタ106に入力される。本発明の信号等化回路の一例である、非線形フィルタ106はディジタル再生信号の波形等化を行い、なおかつクロストークによる影響を軽減した信号を出力する。
【0028】
非線形フィルタ106により波形等化され、かつ、クロストークの影響が軽減された信号は後置等化器(図示しない)によって更なる波形等化が行われた後、復号手段(図示しない)によって2値化の処理が行われる。
【0029】
ここで、非線形フィルタ106の動作を図2、図3を用いて説明する。本発明では、高等生物の脳を構成する神経細胞の機能を工学的にモデル化したニューラルネットを用いて非線形フィルタを構成する。
【0030】
図2は本発明のn層からなる中間層が1層(n=1)である場合、つまり入力層、中間層、出力層の3層構造からなるニューラルネット型非線形フィルタである。図2において、非線形フィルタ106は縦続接続された複数個からなる遅延素子114と複数の入力層ユニット115を有する入力層A110及び入力層B111と、乗算器118及び複数の中間層ユニット116を有する中間層112と、乗算器118と一つの出力層ユニット117を有する出力層113からなる。
【0031】
A/D変換器105から出力されたディジタル再生信号は1データ・サンプリング・クロック時間遅延量を有する遅延素子114により遅延されて、次段の遅延素子114に出力される。遅延素子114により遅延されたディジタル再生信号は、入力層A110のNA個からなる各入力層ユニット115に入力される。
【0032】
入力層BのNB個からなる各入力層ユニット115には、隣接するライトヘッドによって記録されるべきディジタルデータである記録信号が入力層Aの場合と同様、遅延素子114により遅延され、入力される。
【0033】
入力層A110及び入力層B111における各入力層ユニット115は入力された信号をそのまま出力する。すなわち、入力層A110と入力層B111をまとめてNA+NB個の入力層ユニットからなる入力層として考えると、入力層i番目の入力層ユニットにはk番目のディジタル再生信号Ri(k)あるいは記録信号Wi(k)が入力される。ここで、0<i≦NAの場合は上述したディジタル再生信号Ri(k)が、NA+1≦i≦NA+NBの場合は上述した記録信号Wi(k)が入力層ユニット115の入力となる。
【0034】
入力層ユニット115からの出力Xi(k)は乗算器118により、入力層i番目の入力層ユニット115と中間層j番目の中間層ユニット116間の結合荷重Vji(k)が掛けられて、中間層ユニット116への入力の一つになる。中間層ユニット116の出力Yj(k)は中間層ユニット116の入力の総和Uj(k)を図3で示されるようなシグモイド関数で変換したものになる。即ち、
【0035】
【数1】
【0036】
【数2】
f(u)=1/(1+exp(−C・u))
の式が成立する。数2で示されるf(u)は飽和型であるシグモイド関数であり、非線形性を持つ。さらに、定数Cはシグモイド関数の傾きを決定するパラメータであり、図3ではC=1の場合を示している。
【0037】
ここで、中間層ユニット116に非線形関数であるシグモイド関数を用いると、次のような効果が得られる。
【0038】
即ち、入力層ユニット115にクロストークの影響をうけたディジタル再生信号Ri(k)が入力された場合、つまり、これは通常の振幅値から大きく外れたデータである可能性がある。この結果、中間層ユニット116に入力される入力値の絶対値が非常に大となっていた場合、従来の線形等化器では、このクロストークの影響を軽減することができず、理想値から大きく外れた値を出力してしまう。しかしながら、非線形の飽和関数であるシグモイド関数を使うことで、このような現象が起きたときに中間層ユニットの出力値を有限範囲内で抑えることができるため、クロストークの影響を効果的に軽減できる一因となる。
【0039】
また、図示していないが、シグモイド関数の傾きCを変化させると、関数の入力uに対して出力f(u)が飽和する範囲が変化する。そのため、実際に発生するクロストークによるディジタル再生信号Ri(k)の振幅の変化量に合わせて最適なクロストークの影響を抑える値にフィッティングすることが可能である。
【0040】
中間層ユニット116の出力は中間層j番目の中間層ユニット116と出力層ユニット117間の結合荷重Wj(k)が掛けられて、出力層ユニット117への入力の一つになる。出力層ユニット117では、入力された信号の総和を出力する。すなわち、出力層ユニット117の出力Z(k)は次式のようになる。
【0041】
【数3】
【0042】
結合荷重Vji(k)、Wj(k)は数4、数5を繰り返すことで修正される誤差逆伝播法によって学習が行われ決定される。
【0043】
【数4】
Wj(k)=Wj(k)+ΔWj(k)
【0044】
【数5】
Vji(k)=Vji(k)+ΔVji(k)
誤差逆伝播法とは、出力層のユニットが教師信号にできるだけ近い値を出力するように各結合荷重を調整するものである。すなわち、出力層ユニット出力と教師信号の2乗誤差を結合荷重で微分し、それに基づいて最急降下法を適用し、結合荷重の変化量を求める方法である。ここで、非線形フィルタ106の理想出力を教師信号として用いる。
【0045】
まず全ての結合荷重の値に、初期値としてランダムな小さな値を設定し、k番目の入力データが入力された時に期待される教師信号をT(k)とすると、出力層ユニット117の出力Z(k)との2乗誤差Eは
【0046】
【数6】
E=1/2(T(k)−Z(k))・(T(k)−Z(k))
となる。数6の2乗誤差Eをもとに、出力層、中間層の結合荷重の変化量ΔWj(k)、ΔVji(k)は以下の式により求められる。
【0047】
【数7】
ΔWj(k)=α(T(k)−Z(k))・Yj(k)
【0048】
【数8】
ΔVji(k)=β(T(k)−Z(k))・Wj(k)・Yj(k)・(1−Yj(k))
ここで、α、βはそれぞれ学習のスピードを定める定数である。これらの式より、出力層ユニット117が教師信号にできるだけ近い値を出力するように出力層、中間層の結合荷重が更新される学習が行われる。
【0049】
以上の学習アルゴリズムにより、学習用に作成したテストパターンを用いて事前学習を行うことで出力層、中間層の各結合荷重が更新される。ここで、本実施の形態のように第2の入力層を設け、隣接するライトヘッドの記録信号を入力とし学習を行うことで、第2の入力層ユニットと中間層ユニット間の結合荷重は、クロストークが発生する場合にはクロストークの影響を軽減するように更新される。この結果、クロストークが発生した場合においても上述した非線形フィルタ106は理想出力に近い値を出力し、クロストークの影響を軽減することが可能となる。
【0050】
また、上述した非線形フィルタ106では、入力層Aに入力されるディジタル再生信号と、入力層Bに入力される隣接するライトヘッドに用いる記録信号の同期が取れていない場合においても、入力層Bのユニットを複数にすることで、クロストークの影響を軽減することが可能となる。これは、入力層Aに入力されるk番目のディジタル再生信号Ri(k)(i=0,・・・,NA)がクロストークの影響を受けたものであるとすると、クロストークの発生原因となる隣接するライトヘッドのk番目の記録信号Wi(k)(i=NA+1、・・・、NA+NB)が入力層Bのユニットのいずれかに入力されることで、クロストークの影響を軽減するように結合係数の更新がなされる学習が行われ、その結果、理想値に近い出力を得ることができる。即ち、入力層Aの入力ユニット115に入力されるk番目のディジタル再生信号Ri(k)に対応するk番目の記録信号Wi(k)はNA+1≦i≦NA+NBである入力層Bの入力層ユニット115に入力されればよい。
【0051】
以上のように、本実施の形態によるディジタル信号記録再生装置によれば、クロストークの影響を含むディジタル再生信号と、クロストークの発生原因となる隣接するライトヘッドの記録信号を非線形フィルタ106に入力し、理想出力値と出力ユニットの誤差を利用して学習を行うことで各結合係数が決定され、そのためクロストークの影響が効果的に軽減される作用を有する。
【0052】
なお、本実施の形態のディジタル磁気記録再生装置においては、非線形フィルタ106の中間層ユニット116における特性関数としてシグモイド関数を用いたが、一定以上の入力値に対して出力値を一定以内で抑えることのできる関数であれば他の関数を用いても良い。その場合においても、学習により各結合係数はクロストークの影響を軽減するように決定される。
【0053】
また、本実施の形態の非線形フィルタ106は入力層、中間層、出力層からなる3層構造階層型ニューラルネットワークであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば中間層が2層以上(n≧2)であってもよい。
【0054】
学習についてはテストパターンを用いて事前学習を行い各結合係数を決定したが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、ヘッドや電気部品の経時変化による特性変化によってクロストークの状態が変わっても、例えば記録媒体の出し入れを行う度に学習を行うことで、最適な特性を保つことが可能である。また、入力層B111に入力される記録信号を隣接ヘッドで用いられるものとして説明を行ったが、これは隣接ヘッドのみに限定されるものではない。即ち、クロストークの影響を及ぼす可能性のあるライトヘッドからの記録信号であれば、それに起因するクロストークは本発明によって効果的に軽減することが可能である。複数以上の記録信号を入力層B111に入力する場合は、入力層Bの入力ユニットを増やしてそれぞれの記録信号を入力するか、または複数以上の記録信号の和を入力する等の構成にすればよい。
【0055】
更に、上記実施の形態のディジタル信号記録再生装置では、回転ヘッドにヘッドを搭載した磁気記録再生装置の例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定ヘッドを用いたテープ記録装置や、ハードディスクのように回転媒体に記録する記録再生装置であってもよい。
【0056】
また、本発明は、上述した本発明の記録再生装置の信号等化回路を、コンピュータを利用して実現するプログラムである。さらにはそのようなプログラムを格納したCDROMなどの、コンピュータでアクセス可能な媒体である。
【0057】
このように、本発明の各構成要素は、AND,OR回路等のハードウェア回路で実現しても良いし、コンピュータを利用してソフトウェア的に実現してもかまわない。
【0058】
【発明の効果】
以上のように本発明のディジタル信号記録再生装置によれば、クロストークの影響を効率よく軽減された出力を得ることが可能となるディジタル信号記録再生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるディジタル信号記録再生装置の回路図である。
【図2】同装置における非線形フィルタの回路図である。
【図3】同装置における非線形フィルタで用いられる非線形関数を説明するための図である。
【図4】従来のディジタル信号記録再生装置の回路図である。
【図5】従来のディジタル信号記録再生装置において用いられているライトヘッド、リードヘッドを有する回転ドラムを説明するための図である。
【図6】次世代のディジタル信号記録再生装置において用いられる、従来例に比べて多数のライトヘッド及びリードヘッドを有する回転ドラムを説明するための図である。
【符号の説明】
101 ライトヘッド
102 記録媒体
103 リードヘッド
104 ローパスフィルタ
105 A/D変換器
106 非線形フィルタ
110 入力層A
111 入力層B
112 中間層
113 出力層
114 遅延素子
115 入力層ユニット
116 中間層ユニット
117 出力層ユニット
118 乗算器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital signal recording / reproducing apparatus (International Patent Classification G11B 20/10), and particularly to crosstalk from an adjacent write head included in a digital signal read from a magnetic recording medium such as a magnetic tape. It is about technology to reduce the impact.
[0002]
[Prior art]
The flow of signal processing when recording and reproducing data in a conventional magnetic tape device will be described with reference to FIG.
[0003]
Data recorded on the
[0004]
Here, in a conventional magnetic tape device, during a normal write operation, data is written on a magnetic tape as a recording medium by a
[0005]
An example of the operation of a conventional magnetic tape device will be described with reference to the drawings specifically for read-after-write. FIG. 6 shows a rotary drum 210 provided with a read head and a write head employed in a conventional digital signal recording / reproducing apparatus.
[0006]
Write heads 201a and 201b and read heads 203a and 203b are alternately arranged on the rotating drum 210, and two sets of read heads and write heads (a set of a write head 201a and a read head 203a, a set of a write head 201b and a read The head 203b) records and reproduces data on recording tracks having different azimuth angles. That is, recording and reproduction of different data (Ach, Bch) are alternately performed using two sets of read heads and write heads.
[0007]
In the rotary drum 210, when data is written on the
[0008]
[Patent Document 1]
JP 9-245307 A
[Problems to be solved by the invention]
In a digital magnetic recording / reproducing system using a next-generation magnetic tape as a recording medium, three or more sets of different data are simultaneously signal-processed in order to perform recording / reproducing signal processing at a higher speed. As an example, when eight write heads and eight read heads are installed on the rotating drum 210, and the magnetic tape is wound around the center of the rotating drum by 180 degrees, a structure as shown in FIG. 4 is obtained.
[0010]
In FIG. 4, the
[0011]
Here, as shown in FIG. 4, eight read heads and write heads are provided for four sets of mutually different data because a magnetic tape wound 180 degrees around the center of a rotating drum is used for four channels simultaneously. Performing recording / reproducing and performing read / write by alternately switching between two read heads and write heads provided for each channel every time the rotary drum makes a half rotation, thereby performing faster recording / reproducing signal processing. That's why.
[0012]
If read-after-write is performed in such a state, for example, when data is read by the
[0013]
When crosstalk occurs due to the recording operation of such an adjacent write head, if the conventional digital signal recording / reproducing apparatus is used as it is, the reproduced signal is degraded, and the waveform equalization is not performed properly. However, there has been a problem that this leads to a decrease in
[0014]
Further, such crosstalk depends on a recording operation of an adjacent write head, and is a non-linear phenomenon caused by data on another recording track. Therefore, it is difficult to efficiently remove the influence of crosstalk even if a conventional linear equalizer is used.
[0015]
The present invention considers the problems of the conventional signal recording / reproducing apparatus and considers the influence of crosstalk that occurs when writing by the write head and reading by the read head occur simultaneously when performing the above-mentioned read-after-write. It is an object of the present invention to provide a digital signal recording / reproducing apparatus which can reduce the number of digital signals.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a write head for writing data on a recording medium, a read head for reading data written on the recording medium, and a digital reproduction signal for digitizing an analog reproduction signal read by the read head. An A / D converter that outputs a digital reproduction signal, and a signal equalization circuit that receives the digital reproduction signal as an input.
A digital signal recording / reproducing apparatus for reducing the influence of crosstalk occurring when a write operation of the write head occurs simultaneously with a read operation of the read head by performing non-linear equalization by the signal equalization circuit.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, the signal equalizing circuit comprises:
A second unit that receives the digital reproduction signal, delays the reproduction signal by a predetermined time by a plurality of first delay elements connected in cascade, and outputs each of the delayed digital reproduction signals. One input layer,
The write head inputs a recording signal used when writing data, delays the recording signal by a predetermined time by a plurality of cascade-connected second delay elements, and outputs each of the delayed recording signals. A second input layer having a plurality of output units;
The output of each unit of the first input layer and the second input layer is used as an input, and the product sum of the nth (n is a natural number) equalization coefficient determined by learning and the output of each unit of the preceding layer is calculated by a nonlinear function. An intermediate layer composed of n layers for converting and outputting;
An output layer that outputs a product sum of an output of each unit of the intermediate layer and an (n + 1) th equalization coefficient determined by the learning,
The first to (n + 1) th equalization coefficients are determined by learning performed to minimize an equalization error between the output of the output layer and a predetermined equalization target value. It is a recording and reproducing device.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, when the signal equalization circuit is not synchronized between the digital reproduction signal input to the first input layer and the recording signal input to the second input layer, Also, there is provided a digital signal recording / reproducing apparatus according to the first aspect of the present invention which performs the learning so as to reduce the influence of the crosstalk.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a write head for writing data on a recording medium, a read head for reading data written on the recording medium, and a digital reproduction signal for digitizing an analog reproduction signal read by the read head. A digital signal recording / reproducing apparatus, comprising: an A / D converter that outputs the digital reproduction signal; and a signal equalization circuit that receives the digital reproduction signal.
A digital signal recording / reproducing method for reducing the influence of crosstalk generated when the write operation of the write head occurs simultaneously with the read operation of the read head by performing nonlinear equalization by the signal equalization circuit.
[0020]
According to the above-described configuration of the present invention, the influence of crosstalk that occurs when writing by the write head and reading by the read head occur simultaneously when performing read-after-write is reduced.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to function as the signal equalizing circuit of the digital signal recording / reproducing apparatus according to the first aspect of the present invention.
[0022]
A sixth aspect of the present invention is a medium carrying the program of the fifth aspect of the present invention, wherein the medium can be processed by a computer.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. FIG. 1 shows a configuration example of a digital signal recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0024]
In FIG. 1, data recorded on a
[0025]
Here, since the low-
[0026]
The analog reproduced signal whose high-pass frequency is restricted is sampled by the A /
[0027]
The digital reproduction signal sampled by the A /
[0028]
The signal whose waveform has been equalized by the
[0029]
Here, the operation of the
[0030]
FIG. 2 shows a neural network type nonlinear filter according to the present invention in which the number of intermediate layers composed of n layers is one (n = 1), that is, a three-layer structure of an input layer, an intermediate layer, and an output layer. In FIG. 2, the
[0031]
The digital reproduction signal output from the A /
[0032]
As in the case of the input layer A, a recording signal, which is digital data to be recorded by an adjacent write head, is delayed and input to each of the NB
[0033]
Each
[0034]
The output X i (k) from the
[0035]
(Equation 1)
[0036]
(Equation 2)
f (u) = 1 / (1 + exp (−C · u))
Is satisfied. F (u) shown in
[0037]
Here, when a sigmoid function that is a nonlinear function is used for the
[0038]
That is, when the digital reproduction signal R i (k) affected by the crosstalk is input to the
[0039]
Although not shown, when the slope C of the sigmoid function is changed, the range in which the output f (u) is saturated with respect to the input u of the function changes. Therefore, it is possible to fit an optimum value for suppressing the influence of crosstalk in accordance with the amount of change in the amplitude of the digital reproduction signal R i (k) due to crosstalk actually occurring.
[0040]
The output of the
[0041]
[Equation 3]
[0042]
The connection weights V ji (k) and W j (k) are determined by learning by an error backpropagation method modified by repeating
[0043]
(Equation 4)
W j (k) = W j (k) + ΔW j (k)
[0044]
(Equation 5)
V ji (k) = V ji (k) + ΔV ji (k)
The error backpropagation method adjusts each connection weight so that the output layer unit outputs a value as close as possible to the teacher signal. That is, the square error between the output of the output layer unit and the teacher signal is differentiated by the connection weight, and the steepest descent method is applied based thereon, thereby obtaining the change amount of the connection weight. Here, the ideal output of the
[0045]
First, a random small value is set as an initial value for all connection weight values, and an expected teacher signal when the k-th input data is input is T (k), and an output Z of the
(Equation 6)
E = 1 / (T (k) −Z (k)) · (T (k) −Z (k))
It becomes. Based on the squared error E of Equation 6, the change amounts ΔW j (k) and ΔV ji (k) of the connection load of the output layer and the intermediate layer are obtained by the following equations.
[0047]
(Equation 7)
ΔW j (k) = α (T (k) −Z (k)) · Y j (k)
[0048]
(Equation 8)
ΔV ji (k) = β (T (k) −Z (k)) · W j (k) · Y j (k) · (1−Y j (k))
Here, α and β are constants that determine the learning speed. From these equations, learning is performed in which the output weights of the output layer and the intermediate layer are updated so that the
[0049]
According to the learning algorithm described above, the connection weights of the output layer and the intermediate layer are updated by performing pre-learning using the test pattern created for learning. Here, the coupling load between the second input layer unit and the intermediate layer unit is reduced by providing the second input layer as in the present embodiment and performing learning with the recording signal of the adjacent write head as an input. When crosstalk occurs, it is updated so as to reduce the influence of crosstalk. As a result, even when crosstalk occurs, the above-described
[0050]
Further, in the above-described
[0051]
As described above, according to the digital signal recording / reproducing apparatus of the present embodiment, the digital reproduced signal including the influence of the crosstalk and the recording signal of the adjacent write head which causes the crosstalk are input to the
[0052]
In the digital magnetic recording / reproducing apparatus according to the present embodiment, the sigmoid function is used as the characteristic function in the
[0053]
Although the
[0054]
As for learning, each coupling coefficient is determined by performing preliminary learning using a test pattern, but the present invention is not limited to this. That is, even if the state of the crosstalk changes due to a change in characteristics of the head or the electric component due to a change over time, optimal characteristics can be maintained by learning, for example, each time a recording medium is inserted and removed. Further, the description has been made assuming that the recording signal input to the input layer B111 is used by the adjacent head, but this is not limited to only the adjacent head. That is, if the recording signal is from a write head that may affect the crosstalk, the crosstalk caused by the recording signal can be effectively reduced by the present invention. When a plurality of recording signals are input to the input layer B111, the input units of the input layer B may be increased to input the respective recording signals, or the sum of the plurality of recording signals may be input. Good.
[0055]
Further, in the digital signal recording / reproducing apparatus of the above-described embodiment, an example of a magnetic recording / reproducing apparatus in which a head is mounted on a rotary head has been described. However, the present invention is not limited to this, and a tape using a fixed head is used. It may be a recording device or a recording / reproducing device that records on a rotating medium such as a hard disk.
[0056]
Further, the present invention is a program for realizing the above-described signal equalization circuit of the recording / reproducing apparatus of the present invention using a computer. Further, it is a computer-accessible medium such as a CDROM storing such a program.
[0057]
Thus, each component of the present invention may be realized by a hardware circuit such as an AND or OR circuit, or may be realized by software using a computer.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the digital signal recording / reproducing apparatus of the present invention, it is possible to obtain a digital signal recording / reproducing apparatus capable of obtaining an output in which the influence of crosstalk is efficiently reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a digital signal recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a nonlinear filter in the device.
FIG. 3 is a diagram for explaining a nonlinear function used in a nonlinear filter in the device.
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional digital signal recording / reproducing apparatus.
FIG. 5 is a diagram for explaining a rotary drum having a write head and a read head used in a conventional digital signal recording / reproducing apparatus.
FIG. 6 is a diagram for explaining a rotating drum having a larger number of write heads and read heads than a conventional example, which is used in a next-generation digital signal recording / reproducing apparatus.
[Explanation of symbols]
101
111 Input layer B
112
Claims (6)
前記ライトヘッドの書き込み動作が前記リードヘッドの読み出し動作と同時に起こる場合に発生するクロストークの影響を前記信号等化回路が非線形等化を行うことで軽減するディジタル信号記録再生装置。A write head for writing data on a recording medium, a read head for reading data written on the recording medium, and an A / D converter for digitizing an analog reproduction signal read by the read head and outputting a digital reproduction signal Device, a signal equalization circuit that receives the digital reproduction signal as input,
A digital signal recording / reproducing apparatus for reducing the influence of crosstalk occurring when a write operation of the write head occurs simultaneously with a read operation of the read head by performing non-linear equalization by the signal equalization circuit.
前記ディジタル再生信号を入力し、縦続接続された複数個の第1の遅延素子によって、前記再生信号を所定時間ずつ遅延し、遅延されたそれぞれの前記ディジタル再生信号をそれぞれ出力する複数ユニットを有する第1の入力層と、
前記ライトヘッドがデータを書き込む際に用いる記録信号を入力し、縦続接続された複数個の第2の遅延素子によって、前記記録信号を所定時間ずつ遅延し、遅延されたそれぞれの前記記録信号をそれぞれ出力する複数ユニットを有する第2の入力層と、
前記第1の入力層および第2の入力層各ユニットの出力を入力とし、学習により決定される第n(nは自然数)の等化係数と前層各ユニット出力との積和を非線形関数により変換し出力する、n層からなる中間層と、
前記中間層各ユニットの出力と前記学習により決定される第n+1の等化係数との積和を出力する出力層とを有し、
前記第1から第n+1の等化係数は、前記出力層の出力と、所定の等化目標値との等化誤差を最小とするように行う学習によって決定される請求項1に記載のディジタル信号記録再生装置。The signal equalization circuit,
A second unit that receives the digital reproduction signal, delays the reproduction signal by a predetermined time by a plurality of first delay elements connected in cascade, and outputs each of the delayed digital reproduction signals. One input layer,
The write head inputs a recording signal used when writing data, delays the recording signal by a predetermined time by a plurality of cascade-connected second delay elements, and outputs each of the delayed recording signals. A second input layer having a plurality of output units;
The output of each unit of the first input layer and the second input layer is used as an input, and the product sum of the nth (n is a natural number) equalization coefficient determined by learning and the output of each unit of the preceding layer is calculated by a nonlinear function. An intermediate layer composed of n layers for converting and outputting;
An output layer that outputs a product sum of an output of each unit of the intermediate layer and an (n + 1) th equalization coefficient determined by the learning,
The digital signal according to claim 1, wherein the first to (n + 1) th equalization coefficients are determined by learning performed to minimize an equalization error between an output of the output layer and a predetermined equalization target value. Recording and playback device.
前記信号等化回路が非線形等化を行うことによって、前記ライトヘッドの書き込み動作が前記リードヘッドの読み出し動作と同時に起こる場合に発生するクロストークの影響を軽減するディジタル信号記録再生方法。A write head for writing data on a recording medium, a read head for reading data written on the recording medium, and an A / D converter for digitizing an analog reproduction signal read by the read head and outputting a digital reproduction signal Recording and reproducing method of a digital signal recording and reproducing apparatus, comprising:
A digital signal recording / reproducing method for reducing the influence of crosstalk occurring when a write operation of the write head occurs simultaneously with a read operation of the read head by performing non-linear equalization by the signal equalization circuit.
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