JP2010129109A

JP2010129109A - 信号処理装置および信号処理方法

Info

Publication number: JP2010129109A
Application number: JP2008300245A
Authority: JP
Inventors: Takao Sugawara; 隆夫菅原; Nobuhiko Shinohara; 宜彦篠原
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: JP5684451B2

Abstract

【課題】信号処理装置および信号処理方法を提供すること。
【解決手段】被記録媒体に形成されている同一トラックから信号を読取る同一極性の複数のＭＲ素子７０と、前記複数のＭＲ素子により読取られた信号の各々を離散化して複数のサンプル値列を得る複数の離散化部と、前記複数のサンプル値列の各々から同期信号を検出する複数の同期検出部と、前記複数の同期検出部による同期検出に基づいて前記複数のサンプル値列を同期させて加算する加算部１５２と、を備える信号処理装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、信号処理装置および信号処理方法に関する。

従来、磁気ディスク装置におけるＳＮ比やＢＥＲ（ビットエラーレート）を改善するために、ヘッド、媒体、および信号処理技術などの研究が行なわれている。例えば、より大きい信号振幅を得るためのＭＲ（ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔｉｖｅ）感度の向上、媒体の粒径の微細化および媒体ノイズの低減、低いＳＮ比でも所定のエラー率を確保するためのＬＤＰＣ（ＬｏｗＤｅｎｓｉｔｙＰａｒｉｔｙＣｈｅｃｋ）コードおよび繰り返し復号（ＩｔｅｒａｔｉｖｅＤｅｃｏｄｉｎｇ）などの信号処理技術などが研究されている。

また、近日、２のＭＲ素子により同一トラックから読取られた信号を加算して復号するためのデュアルストライプヘッドが提案されている。なお、デュアルストライプヘッドについては、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００１−１４６０３号公報

しかし、従来のデュアルストライプヘッドでは、２のＭＲ素子が離隔して設けられているため、一方のＭＲ素子から読取られた信号に対し、他方のＭＲ素子から読取られた信号は遅延している。このため、媒体の記録密度を高くすると、２のＭＲ素子が同一の記録ビットから信号を正常に読取ることが困難になってしまうという問題があった。すなわち、従来のデュアルストライプヘッドでは、２のＭＲ素子間の距離に応じて媒体の記録密度が制限されてしまうことが懸念された。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数のＭＲ素子により読取られた信号を同期させて加算することが可能な、新規かつ改良された信号処理装置および信号処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被記録媒体に形成されている同一トラックから信号を読取る同一極性の複数のＭＲ素子と、前記複数のＭＲ素子により読取られた信号の各々を離散化して複数のサンプル値列を得る複数の離散化部と、前記複数のサンプル値列の各々から同期信号を検出する複数の同期検出部と、前記複数の同期検出部による同期検出に基づいて前記複数のサンプル値列を同期させて加算する加算部と、を備える信号処理装置が提供される。

かかる構成においては、１のＭＲ素子のみを利用する場合と比較して、信号成分がＮ倍（Ｎ＝ＭＲ素子の数）となる一方、信号処理の過程で混入する電気的ノイズは√Ｎ倍となるため、ＳＮ利得の向上を図ることが可能である。さらに、加算部が複数のサンプル値列を同期させて加算するため、被記録媒体の記録密度を高くしても正常な結果を得ることが可能となる。

また、前記信号処理装置は、前記加算部における加算後に、繰り返し復号を行なう復号部をさらに備える。ここで、繰り返し復号により向上されるＳＮ利得は、全ノイズに対する被記録媒体をノイズ元とする媒体ノイズの割合が高いほど顕著に現れる。また、上記複数のサンプル値列を同期させて加算する構成によれば、全ノイズに対する媒体ノイズの割合を高めることができる。したがって、上記複数のサンプル値列を同期させて加算する構成と繰り返し復号を組み合わせることにより、繰り返し復号により得られるＳＮ利得を相乗的に向上することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被記録媒体に形成されている同一トラックから同一極性を有する複数のＭＲ素子が信号を読取るステップと、前記複数のＭＲ素子により読取られた信号の各々を離散化して複数のサンプル値列を得るステップと、前記複数のサンプル値列の各々から同期信号を検出するステップと、同期検出に基づいて前記複数のサンプル値列を同期させて加算するステップと、を含む信号処理方法が提供される。

以上説明したように本発明にかかる信号処理装置および信号処理方法によれば、複数のＭＲ素子により読取られた信号を同期させて加算することが可能である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態にかかるＨＤＤの概要
〔１−１〕ＨＤＤの外観
〔１−２〕ディスクの構成
〔１−３〕本実施形態に至る経緯
〔２〕本実施形態にかかるＨＤＤの詳細な説明
〔２−１〕ＨＤＤの構成
〔２−２〕ＨＤＤの動作
〔３〕まとめ

〔１〕本実施形態にかかるＨＤＤの概要
まず、図１を参照し、本実施形態にかかるＨＤＤ１０について概略的に説明する。

〔１−１〕ＨＤＤの外観
図１は、本実施形態にかかるＨＤＤ１０の外観図である。本実施形態にかかるＨＤＤ１０は、図１に示したように、ベース部材１１上に設置されたスピンドルモータ３０と、スピンドルモータ３０に装着された被記録媒体としてのディスク群２０と、データの再生および記録のための読み出し／書き込みヘッドをディスク群２０上の所定位置に移動させるためのアクチュエータ４０とを備える。なお、ディスク群２０は複数のディスクを含む。また、一般には、図１のベース部材１１に対応するカバー部材が存在し、ベース部材１１がカバー部材で覆われて１つの筐体（ハウジング）を構成するが、カバー部材については図示および説明を省略する。

アクチュエータ４０は、ベース部材１１に設置されたピボット４２に回転自在に結合されたスイングアーム４４と、スイングアーム４４の一側端部に設置されたヘッド４８をディスク群２０の表面方向に付勢されるように支持するサスペンション４６と、スイングアーム４４を回転させるためのボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭという。）５０と、を備える。なお、スイングアーム４４、サスペンション４６、およびヘッド４８は、ディスク群２０に含まれる各ディスクの間にも設けられる。

ＶＣＭ５０は、例えば、サーボ制御システムにより制御され、ＶＣＭコイルに入力される電流とマグネットにより形成された磁場との相互作用により、フレミングの左手の法則による方向にスイングアーム４４を回転させるヘッド駆動部として機能する。すなわち、ＨＤＤ１０の電源がオンとなってディスク群２０が回転し始めると、ＶＣＭ５０は、スイングアーム４４を回転させて、読み出し／書き込みを行なうヘッド４８をディスク群２０の記録面上に移動させる。一方、ＨＤＤ１０の電源がオフとなってディスク群２０の回転が停止すると、ＶＣＭ５０は、スイングアーム４４を回転させて、ヘッド４８がディスク群２０の記録面から外れるようにする。

また、ヘッド４８は、図１１に示すプリアンプＩＣ１００やリードチャネルＩＣ１２０の機能により、ディスク群２０を構成するあるディスクの一面へのデータを記録、またはディスクの一面からのデータの読み出しを行なう。

なお、このような信号処理装置としての機能を有するＨＤＤ１０は、例えばＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置に設けられてもよい。

〔１−２〕ディスクの構成
続いて、図２〜図４を参照してディスク群２０を構成するあるディスク２１の構成を説明する。

（パターンド媒体）
図２は、ディスク群２０に含まれるディスク２１の構成例を示した説明図である。より詳細には、図２では、ディスク２１がパターンド媒体である場合を示している。ディスク２１の一面には、図２に示したように、記録ビット２２と、非記録ビット２３とが規則的に形成されている。記録ビット２２は、微小な磁性体であり、１ドットごとに１ビットの情報が記録される記録領域として機能する。

記録ビット２２の各々は、トラック方向に所定間隔で形成され、非記録ビット２３により分離されている。また、各トラックも非記録ビット２３により分離されている。ヘッド４８は、例えばあるトラック上を移動し、該トラックに含まれる記録ビット２２上に位置している間に情報を記録し、非記録ビット２３上に位置している間に磁場を反転させる。したがって、このようなパターンド媒体であるディスク２１への記録には、ディスク２１の回転に同期した記録方法が必要であるが、パターンド媒体には、連続媒体の記録密度の限界を超えて、高密度記録が可能である。

なお、図２においてはトラックを直線的に示しているが、厳密には円弧状であってもよい。また、トラックの形状は、ディスク２１の同心円と複数回交差する正弦波であっても、多角形であってもよい。

（ディスクリート媒体）
図３は、ディスク群２０に含まれるディスク２１の他の構成例を示した説明図である。より詳細には、図３では、ディスク２１がディスクリート媒体である場合を示している。ディスク２１は、図３に示したように、トラック方向に磁性体の薄膜２４が連続的に配置された媒体である。そして、この薄膜２４にヘッド４８で面内あるいは面に垂直に磁化した微小な領域を作り、０、１の情報ビットを書き込む。また、各磁性体の薄膜２４の間には溝２５が設けられている。

なお、図２及び図３ではディスク２１がパターンド媒体又はディスクリート媒体である例について説明したが、ディスク２１はかかる例に限定されない。ディスク２１は、例えば連続媒体など、任意の構成を有する媒体であってよい。

（フォーマット構成）
図４は、ディスク２１のフォーマットの一例を示す説明図である。当該ディスク２１のフォーマットは、例えば図４Ａに示したように、サーボ領域３２０−１（Ｓｅｒｖｏ１）、３２０−２（Ｓｅｒｖｏ２）と、データ領域３１０−１（Ｄａｔａ１）、３１０−２（Ｄａｔａ２）、・・・、３１０−Ｎ（ＤａｔａＮ）と、サーボ領域とデータ領域間のギャップ部（Ｇａｐ）とを含む。

図４Ａに示した一例では、データ領域はＮ個あり、各データ領域は例えば５１２バイトのデータを保持する。この図４Ａに示されたフォーマットを一単位として、サーボ領域およびデータ領域がトラック方向に繰り返し配列される。

図４Ｂは、図４Ａの各データ領域（Ｄａｔａ１、２、・・・、Ｎ）の詳細を示す説明図である。データ領域（Ｄａｔａ１、２、・・・、Ｎ）のフォーマットは、例えば図４Ｂに示したように、データ読み出しの際に同期を取るためのプリアンブル部（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）３１１と、データの先頭を示すデータ先頭部であるＳｙｎｃＭａｒｋ（同期信号）３１２と、例えば５１２バイトからなるデータ部（Ｄａｔａ）３１３と、エラー訂正のためのＥＣＣ及びエラー検出のためのＣＲＣを有するＥＣＣ／ＣＲＣ３１４とを含む。

図４Ｃは、図４Ａの各サーボ領域（Ｓｅｒｖｏ１、２）の詳細を示す説明図である。サーボ領域（Ｓｅｒｖｏ１、２）のフォーマットは、例えば図４Ｃに示したように、サーボ読み出しの際に同期を取るためのプリアンブル部（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）３２１と、サーボの先頭を示すサーボ先頭部（ＳｙｎｃＭａｒｋ）３２２と、ヘッド情報やセクター情報等が含まれるグレーコード（ＧｒａｙＣｏｄｅ）３２３と、位置決めをするための情報等が含まれるバースト（Ｂｕｒｓｔ）３２４とを含む。

〔１−３〕本実施形態に至る経緯
従来、磁気ディスク装置におけるＳＮ比やＢＥＲを改善するために、ヘッド、媒体、および信号処理技術などの研究が行なわれている。例えば、より大きい信号振幅を得るためのＭＲ感度の向上、媒体の粒径の微細化および媒体ノイズの低減、低いＳＮ比でも所定のエラー率を確保するためのＬＤＰＣコードおよび繰り返し復号などの信号処理技術などが研究されている。

なお、媒体ノイズ以外の突発的なノイズはガウス分布に従う熱雑音が大部分を占め、エラーが生じた場合には再読み出し（Ｒｅｒｅａｄ）により、正常にデータを復調できる確立を高めることができる。

ここで、磁気ディスク装置の容量や記録密度は年約４０％で向上しているが、記録ビットの微細化によるＳＮ比の低下、およびＢＥＲの劣化が懸念されている。また、上記のＬＤＰＣコードおよび繰り返し復号においてパリティビットを増やすと、訂正能力は向上するが、媒体における周波数がより高くなるため、ノイズが強調され、本来の効果が得られないという問題がある。また、再読み出しの頻度が高まると、磁気ディスク装置の性能が低下してしまう。

そこで、上記事情を一着眼点にして本実施形態にかかるＨＤＤ１０を創作するに至った。本実施形態にかかるＨＤＤ１０によれば、複数のＭＲ素子により読取られた信号を同期させて加算することにより、ＳＮ利得の向上を図ることが可能である。以下、このようなＨＤＤ１０について詳細に説明する。

〔２〕本実施形態にかかるＨＤＤの詳細な説明
〔２−１〕ＨＤＤの構成
図５は、本実施形態にかかるＨＤＤ１０の構成を示した機能ブロック図である。図５に示したように、本実施形態にかかるＨＤＤ１０は、ヘッド４８と、プリアンプＩＣ１００と、リードチャネルＩＣ１２０と、を備える。

本実施形態においては、図５に示したように、ヘッド４８が複数のＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂを備える。以下、図６を参照し、当該ヘッド４８の詳細な構造を説明する。

図６は、ヘッド４８の構成を示した説明図である。より詳細には、図６には、ディスク面を視点とした場合のヘッド４８の構成を模式的に示している。図６に示したように、ヘッド４８は、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂと、ＭＲ素子７０Ａの磁気シールドおよび電極７２Ａと、ＭＲ素子７０Ｂの磁気シールドおよび電極７２Ｂと、絶縁層７４と、を備える。

ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂは、同一トラックから信号を読取るため、同一の幅、および同一のトラック上に配置される。また、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂは、各々により読取られる信号が干渉しない程度の間隔Ｌで配置される。なお、ヘッド４８には、ディスク２１への書き込みを行なうための機構も積層されるが、図６においては記載を省略している。

また、本明細書においては、同一トラックから信号を読取るＭＲ素子が２つである例に重きをおいて説明するが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、同一トラックから信号を読取るＭＲ素子が３つ以上の任意の数設けられる場合にも同様に本発明を適用可能である。

ここで図５を参照してＨＤＤ１０の構成の説明に戻ると、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂの各々には、電気信号としてディスク２１から信号（磁気再生信号）を読取るための端子が独立して設けられている。そして、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂの各々により読取られた信号は、以下に説明するように、プリアンプＩＣ１００およびリードチャネルＩＣ１２０において個別に処理される。

プリアンプＩＣ１００は、ＭＲ素子７０Ａにより読取られた信号を増幅する増幅器１０８Ａ、およびＭＲ素子７０Ａにより読取られた信号を増幅する増幅器１０８Ｂを備える。

リードチャネルＩＣ１２０は、ＶＧＡ１２４Ａおよび１２４Ｂと、ＣＴＦ１２８Ａおよび１２８Ｂと、ＡＤＣ１３２Ａおよび１３２Ｂと、ＦＩＲフィルタ１３６Ａおよび１３６Ｂと、ＡＧＣ１４０Ａおよび１４０Ｂと、ＴＲＣ１４４Ａおよび１４４Ｂと、ＳＭＤ１４８Ａおよび１４８Ｂと、加算部１５２と、データ検出部１５６と、復号部１６０と、を備える。

ＶＧＡ（ＶａｒｉａｂｌｅＧａｉｎＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）１２４Ａは、増幅器１０８Ａにより増幅された信号を、ＡＧＣ１４０Ａによる制御に基づき、所望の出力振幅になるように増幅する。同様に、ＶＧＡ１２４Ｂは、増幅器１０８Ｂにより増幅された信号を、ＡＧＣ１４０Ｂによる制御に基づき、所望の出力振幅になるように増幅する。このため、ＶＧＡ１２４Ａおよび１２４Ｂは、ＭＲ素子７０ＡとＭＲ素子７０Ｂの感度や、増幅器１０８Ａと１０８Ｂの増幅率が異なる場合であっても、信号を同一の振幅にして出力することが可能である。

ＣＴＦ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＴｉｍｅＦｉｌｔｅｒ）１２８Ａは、ＶＧＡ１２４Ａから出力された信号の高域ノイズの抑制や、所定帯域のブーストなどの信号特性の粗調整を行なうアナログフィルタである。同様に、ＣＴＦ１２８Ｂは、ＶＧＡ１２４Ｂから出力された信号の高域ノイズの抑制や、所定帯域のブーストなどの信号特性の粗調整を行なうアナログフィルタである。

ＡＤＣ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）１３２Ａは、ＣＴＦ１２８Ａから出力された信号をアナログ形式からデジタル形式に変換する、すなわち離散化する離散化部として機能する。同様に、ＡＤＣ１３２Ｂは、ＣＴＦ１２８Ｂから出力された信号を離散化する離散化部として機能する。なお、以下では、ＡＤＣ１３２Ａにおける離散化により得られるサンプル値列をサンプル値列Ａと称し、ＡＤＣ１３２Ｂにおける離散化により得られるサンプル値列をサンプル値列Ｂと称する。

ＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ１３６Ａは、サンプル値列Ａの信号特性の微調整（波形等化など）を行なうデジタルフィルタである。同様に、ＦＩＲフィルタ１３６Ｂは、サンプル値列Ｂの信号特性の微調整を行なうデジタルフィルタである。

ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）１４０Ａは、ＦＩＲフィルタ１３６Ａから出力されるサンプル値列Ａの振幅に基づき、ＶＧＡ１２４Ａにおける増幅率を制御する。同様に、ＡＧＣ１４０Ｂは、ＦＩＲフィルタ１３６Ｂから出力されるサンプル値列Ｂの振幅に基づき、ＶＧＡ１２４Ｂにおける増幅率を制御する。

ＴＲＣ（ＴｉｍｉｎｇＲｃｃｏｖｅｒｙＣｉｒｃｕｉｔ）１４４Ａは、プリアンブル部３１１におけるサンプル値列Ａの値に基づき、ＡＤＣ１３２Ａにおいて所望の信号位置でサンプリングが行なわれるよう位相制御する。同様に、ＴＲＣ１４４Ｂは、プリアンブル部３１１におけるサンプル値列Ｂの値に基づき、ＡＤＣ１３２Ｂにおいて所望の信号位置でサンプリングが行なわれるよう位相制御する。以下、図７を参照し、当該ＴＲＣ１４４の機能を具体的に説明する。

図７は、複数のＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂにより読取られるアナログ形式の信号、およびサンプル値列を示した説明図である。図７に示したように、ＴＲＣ１４４は、プリアンブル部３１１において、１、１、０、０、１、１、０、０、・・・という規則にしたがってサンプル値が得られるよう、ＡＤＣ１３２におけるサンプリングのタイミングを制御する。

ここで、ＭＲ素子７０Ｂにより読取られるアナログ形式の信号（以下、アナログ信号Ｂ）は、ＭＲ素子７０Ａにより読取られるアナログ信号Ａに対し、Ｌ（素子間隔）／Ｖ（ヘッド４８とディスク２１の相対速度）で表される遅延時間ｄを有する。

また、当該遅延時間ｄは、必ずしもサンプリング周期Ｔの整数倍とはならず、例えば遅延時間ｄ＝ｎＴ＋φと書き換えられる（ｎはサンプル値列の遅延ビット数（整数））。しかし、上記のようにＴＲＣ１４４Ａおよび１４４Ｂが、ＡＤＣ１３２ＡおよびＡＤＣ１３２Ｂにおけるサンプリングの位相制御を行なうため、上記φはＴＲＣ１４４Ａおよび１４４Ｂにより吸収される。このため、ＡＤＣ１３２ＡおよびＡＤＣ１３２Ｂは、図７に示したように、アナログ信号上の同一の位置でサンプリングを行うことが可能となる。

図５に示したＳＭＤ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭａｒｋＤｅｔｅｃｔｏｒ）１４８Ａは、サンプル値列Ａから、データ部３１３の開始を示すＳｙｎｃＭａｒｋ３１２を検出する同期検出部として機能する。同様に、ＳＭＤ１４８Ｂは、サンプル値列Ｂから、データ部３１３の開始を示すＳｙｎｃＭａｒｋ３１２を検出する同期検出部として機能する。そして、加算部１５２が、サンプル値列Ａおよびサンプル値列Ｂを、ＳＭＤ１４８Ａおよび１４８ＢによるＳｙｎｃＭａｒｋ３１２の検出に基づいて同期させて加算する。以下、図８を参照し、ＳＭＤ１４８および加算部１５２の機能を具体的に説明する。

図８は、データ線頭部３１２付近のアナログ信号およびサンプル値列を示した説明図である。図８に示したように、加算部１５２は、ＳＭＤ１４８ＡによるＳｙｎｃＭａｒｋ３１２の検出により、サンプル値列Ａのｘ番目のサンプル値でＳｙｎｃＭａｒｋ３１２が終了し、ｘ＋１番目のサンプル値からデータ部３１３が開始することを把握する。同様に、加算部１５２は、ＳＭＤ１４８ＢによるＳｙｎｃＭａｒｋ３１２の検出により、サンプル値列Ｂのｙ番目のサンプル値でＳｙｎｃＭａｒｋ３１２が終了し、ｙ＋１番目のサンプル値からデータ部３１３が開始することを把握する。

したがって、サンプル値列Ａのｘ＋１番目のサンプル値と、サンプル値列Ｂのｙ＋１番目のサンプル値は、同一の信号位置に対応するサンプル値であると判断できるため、加算部１５２は、双方のサンプル値を加算する。同様に、加算部１５２は、サンプル値列Ａのｘ＋２番目のサンプル値と、サンプル値列Ｂのｙ＋２番目のサンプル値を加算し、サンプル値列Ａのｘ＋３番目のサンプル値と、サンプル値列Ｂのｙ＋３番目のサンプル値を加算する。一般化すると、加算部１５２は、サンプル値列Ａのｘ＋ｚ番目のサンプル値と、サンプル値列Ｂのｙ＋ｚ番目のサンプル値を加算する。

なお、上記では加算部１５２がサンプル値列ＡとＢのデータ開始部（z>0）から加算する例を示したが、データ検出部１５６ではＳｙｎｃＭａｒｋの符号間干渉も考慮する場合もあり、この場合には時間を遡って、ＳｙｎｃＭａｒｋ開始位置から加算が必要となる場合がある。従って、x＋ｚ番目のサンプル値と、サンプル値列Ｂのｙ＋ｚ番目のサンプル値を加算する際に、バッファなどを用いて、z<0としてもよい。また、上記ではＳｙｎｃＭａｒｋ３１２の検出に基づいてサンプル値列ＡおよびＢを同期させて加算する例を説明したが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、加算部１５２は、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂの素子間隔ｄ、サンプリング周期、およびディスク回転速度から、サンプル値列Ａに対するサンプル値列Ｂの遅延ビット数を特定し、当該遅延ビット数に基づいてサンプル値列ＡおよびＢの同期および加算を行なってもよい。

以下、図９および図１０を参照し、加算部１５２における上記加算により得られる効果について説明する。

図９は、図５に示した機能ブロック図を、信号成分およびノイズ成分に着目して書き換えた説明図である。図９において、ｓはディスク２１からの信号元を示し、ｎｍはディスク２１からの媒体ノイズを示し、ＭＲＧ１はＭＲ素子７０Ａの感度（ゲイン）を示し、ＭＲＧ２はＭＲ素子７０Ｂの感度（ゲイン）を示し、ｎ１ｅおよびｎ２ｅはヘッド４８およびプリアンプＩＣ１００などで混入する電気的ノイズを示す。この場合、加算部１５２へのＭＲ素子７０Ａを介する入力ｉ１は以下の式１のように表され、ＭＲ素子７０Ｂを介する入力ｉ２は以下の式２のように表される。

ここで、説明の便宜上、ＭＲＧ１＝ＭＲＧ２＝１と仮定すると、加算部１５２からの出力ａは、以下の数式３のように表現される。

また、電気的ノイズｎ１ｅの標準偏差をσ１ｅとし、電気的ノイズｎ２ｅの標準偏差をσ１ｅとし、電気的ノイズｎ１ｅおよびｎ２ｅが無相関であると仮定すると、加算部１５２からの出力の標準偏差σａｅは、以下の数式４のように表現される。

上記の各パラメータを利用すると、本実施形態によるＳＮ利得（ＳＮＧ）は、以下の数式５のように表現される。

さらに、媒体ノイズと電気的ノイズを合わせた全ノイズσｔを以下の数式６のように定義し、全ノイズに対する媒体ノイズ比ｒを以下の数式７のように定義すると、数式８が得られる。

図１０は、媒体ノイズ比ｒと本実施形態により得られるＳＮ利得との関係を示した説明図である。図１０に示したように、本実施形態により得られるＳＮ利得は、媒体ノイズ比が小さいほど大きくなる。ここで、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂの感度を２倍にした場合の効果は本実施形態より大きくなるが、図１０の三角のプロットで示したように、双方を組み合わせることによりさらなるＳＮ利得を得ることが可能となる。

なお、媒体ノイズ比は、ＨＤＤ１０の記録密度やデータ転送速度に依存し、例えば周波数帯域の狭い１．８”では０．８〜０．９、周波数帯域が広い３．５”では０．５〜０．７程度である。したがって、本実施形態は、径が大きく高速回転であるＨＤＤ１０において顕著な効果が得られると予測される。また、高密度化が進み、ディスク２１からの信号やノイズが微弱になった場合に媒体ノイズ比が小さくなるため、本実施形態による効果が大きくなると予測される。

ここで図５を参照してＨＤＤ１０の構成の説明に戻ると、データ検出部１５６は、加算部１５２における加算により得られたサンプル値の０、１判定を行なう。上述したように、加算部１５２における加算により得られたサンプル値は通常より高いＳＮ利得を有するため、データ検出部１５６はより高い精度で２値化（０、１判定）を行なうことが可能となる。

復号部１６０は、データ検出部１５６により２値化されたビット値列を復号する。より詳細には、本実施形態においては、ディスク２１に信号がＬＤＰＣコードにより記録されていることを想定しており、復号部１６０は、ＬＤＰＣコードを繰り返し復号により復号する。このように復号部１６０が繰り返し復号を行なうことにより、上記の加算部１５２における加算との相乗効果が得られる。以下、この相乗効果について、図１１〜図１３を参照して説明する。

図１１は、ＬＤＰＣコードと繰り返し復号の採用により予測されるＳＮ利得を示した説明図である。ここでのＳＮ利得は、所定のビットエラーレートを得るためのＳＮ比の従来のＰＲＭＬ方式との差分に該当する。また、ＳＮ利得は、媒体ノイズ比だけでなく、規格化線密度（信号の立ち上がり時間をビット周期で規格化した値、ＵｓｅｒＢｉｔＤｅｎｓｉｔｙ：ＵＢＤとも呼ばれる。）にも依存するが、ＵＢＤ＝１．２に設定して算出した。

図１１に示したように、ＬＤＰＣコードと繰り返し復号の採用により予測されるＳＮ利得は、媒体ノイズ比が大きくなるほど向上する。これは、現在の磁気記録における媒体ノイズの特質と繰り返し復号の処理方式によるものと推測される。

具体的には、現在の磁気記録において、媒体ノイズは磁化遷移のジッタ（Ｊｉｔｔｅｒ）あるいは遷移幅のばらつきによって起こると考えている。従って、同じＳＮ比でも媒体ノイズ比が小さい場合には、電気的ノイズが支配的である為、再生信号に均等に（どこの位置にも確率的に分散量が同じ様に）ノイズが重畳しているが、媒体ノイズ比が大きい場合には、ノイズが磁化遷移の密な所に集中し、粗な所ではノイズがほとんど無い状態である。

一方、繰り返し復号は、Ｓｕｍ−ＰｒｏｄｕｃｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍなどの確率伝播Ａｌｇｏｒｉｔｈｍを用い、信頼度の高い情報（再生信号）で信頼度の低い情報を救う方式である。したがって、繰り返し復号は、ノイズが平均的に重畳している場合よりも、ノイズの密と粗の領域が存在して信頼度の高い粗な領域の情報を利用できる場合に適していると考えられる。また、上記のように、媒体ノイズ比が大きい場合に媒体ノイズが磁化遷移の密な所に集中していると推測されるため、繰り返し復号は、媒体ノイズ比が大きいほど有利であると考えられる。

ここで、本実施形態によれば、図１２に示すように、媒体ノイズ比を高めることが可能である。

図１２は、本実施形態の適用により媒体ノイズ比が変化する様子を示した説明図である。本実施形態では、電気的ノイズや全ノイズを低減できるため、図１２に示したように、結果的に媒体ノイズ比を大きくすることができる。例えば、０．７であった媒体ノイズ比は、本実施形態により０．８以上に向上される。

また、上述のように繰り返し復号は媒体ノイズ比が大きいほど有利であると考えられるため、本実施形態によるサンプル値列ＡおよびＢの加算部１５２における加算は、図１３に示すように繰り返し復号による効果を一層顕著にする。なお、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂの感度を２倍にした場合の効果は本実施形態より大きくなるが、図１２の三角のプロットで示したように、双方を組み合わせることによりさらなる媒体ノイズ比の向上を図ることが可能となる。

図１３は、本実施形態において繰り返し復号を適用した場合のＳＮ利得を示した説明図である。繰り返し復号、およびサンプル値列ＡおよびＢの加算を別個に適用した場合に得られるＳＮ利得を加算すると、すなわち、図１０の丸プロットと図１１のプロットを加算すると、図１３の四角プロットが得られる。これに対し、本実施形態においては、繰り返し復号とサンプル値列ＡおよびＢの加算を同時に適用することにより、図１３の三角プロットに示したように、より高いＳＮ利得を得ることが可能である。

〔２−２〕ＨＤＤの動作
以上、図１〜図１２を参照して本実施形態にかかるＨＤＤ１０の構成について説明した。続いて、図１４を参照し、本実施形態にかかるＨＤＤ１０において実行される信号処理方法について説明する。

図１４は、本実施形態にかかるＨＤＤ１０において実行される信号処理方法の流れを示したフローチャートである。図１４に示したように、まず、ＨＤＤ１０は、ＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂによりディスク２１の同一トラックから信号を読取る（Ｓ２０４）。そして、ＨＤＤ１０は、双方の信号に対して個別に離散化、信号処理などを行う（Ｓ２０８）。

その後、ＭＲ素子７０Ａにより読取られた信号のサンプル値列ＡからＳＭＤ１４８ＡがＳｙｎｃＭａｒｋ３１２を検出し、ＭＲ素子７０Ｂにより読取られた信号のサンプル値列ＢからＳＭＤ１４８ＢがＳｙｎｃＭａｒｋ３１２を検出する（Ｓ２１２）。そして、加算部１５２が、サンプル値列ＡおよびＢを同期させて加算する（Ｓ２１６）。さらに、加算部１５２における加算により得られたサンプル値列をデータ検出部１５６が２値化し、２値化により得られたビット列を復号部１６０が繰り返し復号により復号する（Ｓ２２０）。

〔３〕まとめ
以上説明したように、本実施形態にかかるＨＤＤ１０は、複数のＭＲ素子７０Ａおよび７０Ｂにより読取られた信号を個別に処理し、離散化により得られたビット値列ＡおよびＢを同期させて加算することにより、ＳＮ利得を向上することができる。なお、仮にアナログ段階で同期をとるためには一方の信号の遅延量を適切に制御する必要がある点でも、ＳｙｎｃＭａｒｋ３１２の検出に基づいてデジタル段階で同期を行なう本実施形態は有利である。

また、本実施形態によれば、図１２に示したように媒体ノイズ比が高まる。このため、本実施形態に媒体ノイズ比が高いほど有利である繰り返し復号を適用することにより、ＳＮ利得の相乗的な向上を実現できる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本実施形態にかかるＨＤＤの外観図である。ディスク群に含まれるディスクの構成例を示した説明図である。ディスク群に含まれるディスクの他の構成例を示した説明図である。ディスクのフォーマットの一例を示す第１の説明図である。ディスクのフォーマットの一例を示す第２の説明図である。ディスクのフォーマットの一例を示す第３の説明図である。本実施形態にかかるＨＤＤの構成を示した機能ブロック図である。ヘッドの構成を示した説明図である。複数のＭＲ素子により読取られるアナログ形式の信号、およびサンプル値列を示した説明図である。データ線頭部付近のアナログ信号およびサンプル値列を示した説明図である。図５に示した機能ブロック図を、信号成分およびノイズ成分に着目して書き換えた説明図である。媒体ノイズ比と本実施形態により得られるＳＮ利得との関係を示した説明図である。ＬＤＰＣコードと繰り返し復号の採用により予測されるＳＮ利得を示した説明図である。本実施形態の適用により媒体ノイズ比が変化する様子を示した説明図である。本実施形態において繰り返し復号を適用した場合のＳＮ利得を示した説明図である。本実施形態にかかるＨＤＤにおいて実行される信号処理方法の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１０ＨＤＤ
７０、７０Ａ、７０ＢＭＲ素子
１３２Ａ、１３２ＢＡＤＣ
１４８Ａ、１４８ＢＳＭＤ
１５２加算部
１６０復号部

Claims

被記録媒体に形成されている同一トラックから信号を読取る同一極性の複数のＭＲ素子と；
前記複数のＭＲ素子により読取られた信号の各々を離散化して複数のサンプル値列を得る複数の離散化部と；
前記複数のサンプル値列の各々から同期信号を検出する複数の同期検出部と；
前記複数の同期検出部による同期検出に基づいて前記複数のサンプル値列を同期させて加算する加算部と；
を備える、信号処理装置。
前記信号処理装置は、前記加算部における加算後に、繰り返し復号を行なう復号部をさらに備える、請求項１に記載の信号処理装置。
被記録媒体に形成されている同一トラックから同一極性を有する複数のＭＲ素子が信号を読取るステップと；
前記複数のＭＲ素子により読取られた信号の各々を離散化して複数のサンプル値列を得るステップと；
前記複数のサンプル値列の各々から同期信号を検出するステップと；
同期検出に基づいて前記複数のサンプル値列を同期させて加算するステップと；
を含む、信号処理方法。