JP2012059353A - テープ・ドライブ装置用の同期型サーボ・チャンネルの操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 データ・テープ・ドライブ用の完全な同期型サーボ・チャンネルを提供する。
【解決手段】 同期型サーボ・チャンネル・パラメータの初期取得と、信号補間のためのタイミング基準の生成と、テープ速度推定値およびｙ位置推定値の生成と、長手方向の位置（ＬＰＯＳ）シンボルの最適な検出とを含むことによって、データ・テープ・ドライブ用の完全な同期型サーボ・チャンネルを提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、全般的には、磁気テープ記憶装置におけるサーボ・チャンネル・アーキテクチャに関し、特に、同期型サーボ・チャンネル・アーキテクチャに関する。

関連出願の相互参照
本発明は、テープ・ドライブ装置における長手方向の位置検出用および位置誤差信号生成用の同期型サーボ・チャンネルを発明の名称とし、２００６年１月２６に出願された、譲渡人が共通で同時係属中の米国特許願第１１／４３０，０３０号（ＩＢＭ（ＩＢＭ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標）整理番号＃ＴＵＣ９２００５０１２８ＵＳ１）に関連するものである。

タイミング基準サーボ（ＴＢＳ：Ｔｉｍｉｎｇ−ｂａｓｅｄ ｓｅｒｖｏ）は、９０年代後半において特にリニア・テープ・ドライブのために開発された技術である。ＴＢＳ装置においては、記録されたサーボ・パターンが方位角の異なる２つの傾斜を有する遷移からなり、このパターンを読み取るための細いヘッドが生成したパルスの相対的タイミングからヘッド位置が得られる。またＴＢＳパターンにより、横の位置誤差信号（ＰＥＳ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ）情報の発生に影響を与えることなく、付加
的な長手方向の位置（ＬＰＯＳ：Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）情報を符号化することができる。これは、図１に示されるように、遷移を公称パターン位置から移動させることによって得られる。テープ装置においては一般にＰＥＳおよびＬＰＯＳを得るための２つの専用サーボ・チャンネルがある。リニア・テープ装置用のタイミング基準トラック追従サーボが、ＬＴＯテープ・ドライブと呼ばれる装置用の標準規格としてリニア・テープ・オープン（ＬＴＯ：Ｌｉｎｅａｒ Ｔａｐｅ−Ｏｐｅｎ）協会によって採用されている。

通常、ＬＰＯＳ情報は、サーボ・チャンネル出力のダイビット信号サンプルにおけるピークの変化を観察することに基づいて検出される。この方法には以下に示す限界がある。
ａ）１μｍあたりのサンプル数で表される一定比がテープ速度に依存しないことを望む場合は、ＡＤ変換器のサンプリング周波数をテープ速度に応じて変化させなければならない。
ｂ）固定サンプリング・レートを選ぶと、その結果として、ＬＰＯＳ検出器（ピーク検出器）における応答の１ダイビットあたりのサンプル数が速度に応じて変化することとなる。
ｃ）加速中および減速中、すなわちテープ速度が目的速度に向かって変化している間、ＬＰＯＳ検出の信頼性は得られない。
ｄ）ピーク検出は、パルス位置変調（ＰＰＭ：ｐｕｌｓｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）技術を用いて生成されるＬＰＯＳパターンの最適な検出方式ではない。
ｅ）基準時間がないために、サーボ・チャンネル出力時における信号の時間的推移を監視することが不可能である。
ｆ）ＬＰＯＳ検出プロセスの信頼性を測る方法がない。

図２に示す従来技術のＬＰＯＳ非同期型アーキテクチャを用いて、高速での十分な解像度をサポートするためには、ＡＤ変換器のサンプリング・レートを高くする必要がある。例えば、目的速度の最大値がｖ＝１２．５ｍ／ｓの場合、ＡＤ変換器のサンプリング・レートを１５ＭＨｚとすると、０．８３μｍの解像度が得られる。ＬＰＯＳのパルス位置変調が＋／−０．２５μｍとなることを望む場合、明らかにそのような解像度は適切な値ではない。特に、非同期型を用いて０．０５μｍの解像度を得るには２５０ＭＨｚのサンプリング・レートが必要となるであろう。

本発明は、同期型サーボ・チャンネル・パラメータの初期取得と、信号補間のタイミング基準の生成と、テープ速度推定値およびｙ位置推定値の生成と、サーボ・バーストに埋め込まれた長手方向の位置（ＬＰＯＳ）シンボルの最適な検出とを備える完全な同期型サーボ・チャンネルを提供する。

サーボ・チャンネル・パラメータの初期取得は、従来のいかなるテープ速度測定方法にもよらず、広い範囲のテープ速度の範囲にわたって盲目的に行われてもよい。さらに初期取得は、テープ・ドライブのモータの電流を参照しなくとも、ＡＤ変換器の出力から生成される。

信号補間のためのタイミング基準の生成は、テープの加速中および減速中であっても、不規則な間隔を有するサーボ・バーストの取得からタイミング情報抽出することにより、広い範囲のテープ速度にわたって行うこともできる。

テープ速度推定値およびｙ位置推定値の生成もまた、ＡＤ変換器の出力から得られ、それによりこれらの推定値の生成とタイミング・リカバリ処理の相互作用を回避することができる。これらの推定値は、雑音の増大の影響を受けるピーク検出を用いるよりも、サーボ・リーダが発するサーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスから求めるのが望ましい。サーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスは、ＡＤ変換器の出力信号のサンプルのシークエンスを観察することにより決定される。

長手方向の位置（ＬＰＯＳ）シンボルの最適な検出もまた、ピーク検出に依存しない。さらに、信頼性指標または信頼性数値を検出出力に与えてもよい。テープ・ドライブが２つの並列サーボ・チャンネルと、各並列サーボ・チャンネルによって検出されるＬＰＯＳシンボルに与えられた信頼性数値とを具える場合、その２つの値を比較し、最も信頼できる検出を表す値を有するシンボルを選択してもよい。

ＬＰＯＳ情報が埋め込まれたサーボ・バーストのＬＴＯの仕様を示す図である。 従来技術のＬＰＯＳ非同期型検出アーキテクチャのブロック図である。 本発明のＬＰＯＳ同期型検出アーキテクチャのブロック図である。 本発明を実施しうる同期型サーボ・チャンネルのブロック図である。 初期取得プロセスを示すフローチャートである。 テープ速度推定値およびｙ位置推定値を計算するためのピーク到着時間間の間隔をプロットした図である。 正確な取得の確率をプロットした図である。 誤った取得の確率をプロットした図である。 サーボ・チャンネル出力における信号対雑音比に対する速度誤差の正規化標準偏差をプロットした図である。 サーボ・チャンネル出力における信号対雑音比に対する平均取得時間をプロットした図である。 図１１Ａはダイビット・パルスの自己相関をプロットした図である。図１１Ｂは自己相関関数の偏導関数をプロットした図である。 タイミング基準生成装置の動作のブロック図である。 さらに詳細なタイミング基準生成装置の動作のブロック図である。 タイミング基準生成装置の線形等価モデルを示す図である。 タイミング基準生成装置の簡略化されたモデルを示す図である。 図１６Ａは、ｖ＝０．５ｍ／ｓにおける、補間信号のサンプルおよびタイミング位相の収束をプロットした図である。図１６Ｂは、ｖ＝１２．５ｍ／ｓにおける、補間信号のサンプルおよびタイミング位相の収束をプロットした図である。 非同期型監視機能の動作を示すフローチャートである。 観察窓の生成を示すタイミング図である。 同期型監視機能のブロック図である。 図２９Ａは、ｖ＝６ｍ／ｓにおける、ｙ位置の推定値の平均偏差および標準偏差をプロットした図である。図２０Ｂは、ｖ＝１２ｍ／ｓにおける、ｙ位置の推定値の平均偏差および標準偏差をプロットした図である。 図２１Ａは、ｖ＝６ｍ／ｓにおける、テープ速度の推定値の標準偏差をプロットした図である。図２１Ｂは、ｖ＝１２ｍ／ｓにおける、テープ速度の推定値の標準偏差をプロットした図である。 図２２Ａは、ピーク検出に基づくＬＰＯＳシンボルに関する多数決に基づく復号化のルール（ｍａｊｏｒｉｔｙ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｒｕｌｅ）を表す図である。図２２Ｂは、ピーク検出に基づくＬＰＯＳシンボルに関する多数決に基づく復号化のルール（ｍａｊｏｒｉｔｙ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｒｕｌｅ）を表す表である。 最適なＬＰＯＳ検出装置のブロック図である。 図２４Ａは、Ａバーストにおける第２と第４のダイビットの測定基準を計算するための整合フィルタの波形をプロットした図である。図２４Ｂは、Ｂバーストにおける第２と第４のダイビットの測定基準を計算するための整合フィルタの波形をプロットした図である。 簡略化されたＬＰＯＳシンボル検出装置のブロック図である。 図２６Ａは、テープ加速中における、速度の推定値をプロットした図である。図２６Ｂは、テープ加速中における、測定基準の計算値をプロットした図である。 ＳＤＲおよび符号決定の信頼性推定値（ｓｙｍｂｏｌ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｅｓｔｉｍａｔｅ）のための装置のブロック図である。 並列サーボ・チャンネルによって検出された２つのＬＰＯＳシンボル間における最大の信頼性指標を有するＬＰＯＳシンボルを選択するための装置のブロック図である。

非同期型サーボ・チャンネル・アーキテクチャ
本発明のアーキテクチャに関して、エイリアシング効果が見込まれることにより生じる制限以外は、動的な補間器を用いることにより、検出器の出力において、いかなるサンプリング・レートも許容される。例えば、磁気遷移間の距離がＬ_ｐ＝２．１μｍの場合、ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）クロックが１５ＭＨｚに固定されているなら、エイリアシング効果を発生させることなく達成しうる最大速度は、Ｖ_ｍａｘ＝２．１×（１５／２）＝１５．７５ｍ／ｓである。この場合、０．０５μｍの解像度を達成するためのバースト補間器後の等価なサンプリング周波数は３１５ＭＨｚに等しい。なお、この値が、非同期型アーキテクチャにおける要求されるサンプリング周波数となる。

図３は、本発明の同期型ＬＰＯＳ検出アーキテクチャ４００の構成ブロックを示す。単位長さあたりのサンプル数が一定でありバースト補間器後の速度に依存しないので、雑音の存在下におけるＰＰＭの最適な検出のために整合フィルタ方法を用いることができる。整合フィルタでは、単位長さあたりのサンプル数が一定となる。さらに、タイミング基準サーボ・バーストにおける個々のダイビットのゼロ・クロス間の距離を測定することにより、位置誤差信号および速度推定値が求められる。信頼性のある位置誤差信号の生成と、速度推定値と、ＬＰＯＳ検出とが、加速中、減速中、および最大速度以下のあらゆる一定速度に対して達成される。この最大速度は、以下の式によって表される。
ｖ_ｍａｘ＝Ｌ_ｐ×（ｆ_ｓ／２） （１）
ここで、Ｌ_ｐはμｍを単位とする磁気遷移間の最小距離であり、ｆ_ｓはＭＨｚを単位とするＡＤＣの一定のサンプリング・レートである。サーボ・チャンネル選択のための信号対雑音プラスひずみ比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｐｌｕｓ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ）の監視もまたサポートされる。

図４は、同期型サーボ・チャンネル４００のさらに詳細なブロック図を示す。同期型サーボ・チャンネル・パラメータの初期取得は、取得回路４０２によって行われる。サーボ・チャンネルの動作ばかりではなくテープ速度推定値およびｙ位置推定値も、パラメータ推定ブロック４０４によって提供される。補間信号のサンプルがテープ速度に依存せずに所定の一定の率で得られるように該サンプルが生成されなければならない時点は、タイミング基準生成ブロック１３００によって決定される。最終的に、ＬＰＯＳシンボルは最適ＬＰＯＳ検出ブロック２３００によって決定される。

同期型サーボ・チャンネル・パラメータの初期取得
同期型サーボ・チャンネルを設計する上での主要な課題は、信号補間の基礎となるタイミング基準を生成するための開始時点および公称ステップ補間間隔（ｎｏｍｉｎａｌ ｓｔｅｐ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｖａｌ）を決定することである。μｓを単位とする公称ステップ補間間隔Ｔ_ｉは、μｍを単位とする公称ステップ補間距離（ｎｏｍｉｎａｌ ｓｔｅｐ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ）ｘ_ｉをテープが移動するのに要する時間であり、この値は、
Ｔ_ｉ＝Ｘ_ｉ／ｖ （２）
で表される。ここでｖは、ｍ／ｓを単位とするテープ速度である。さらに、整合フィルタに基づいて最適なＬＰＯＳシンボルを検出するために、サーボ・リーダの横（ｙ）位置情報も必要となる。したがって初期取得プロセスの結果として、開始時点および公称ステップ補間間隔の他に、テープ速度推定値およびｙ位置の信頼性のある推定値を求める必要がある。

初期取得は、テープ速度またはｙ位置の事前提示なしに、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）の出力信号のサンプルのシークエンスを用いて行われなければならない。したがって、広い範囲のテープ速度に対して、典型的にはＬＴＯテープ・ドライブ装置の場合０．５ｍ／ｓから１２．５ｍ／ｓの範囲において、チャンネル・パラメータに関する信頼性の高い初期取得を行う方法を考え出すことが必要となる。ＡＤＣのサンプリング周波数は一定で、主に１５ＭＨｚから２４ＭＨｚの範囲にあるので、テープ速度が高い場合は取得回路に与えられるサーボ・バーストのダイビットあたりのサンプル数がわずかしかないのに対し、テープ速度が低い場合は、サーボ・バーストのダイビットあたりのサンプル数は数サンプルとなる。初期取得の開始時においてはタイミング情報が得られないので、取得方法は、サーボ・バーストのダイビットにおけるピークを観察することに依存する。通常は、チャンネル出力信号のサンプルの絶対値が所定の閾値よりも大きい場合、サーボ・バーストのダイビットの正のピークまたは負のピークが検出される。したがって低速の場合は、たとえ単一のダイビットから得られる数個の連続した信号サンプルが閾値を超えたとしても、取得方法はピークを一意的に検出することができる必要がある。高速の場合、ダイビットにおける正または負のピークのいずれの信号サンプルも閾値以下であったとしても取得方法がそれに対応できるものでなければならない。ここで、サーボ・フレームは、図１に示されるように、Ｃ、Ｄ、Ａ、およびＢのサーボ・バーストによって特定される。

本発明は、サーボ・フレームにおける［４ ４ ５ ５］バーストの有効なシークエンスを特定することに基づく同期型サーボ・チャンネル・パラメータの初期取得も提供する。これは、サーボ・バーストにおけるダイビットの正および負のピーク間の時間間隔の概算値によって得られる。

初期取得の方法を示すフローチャートが図５に示されている。取得プロセスの開始時において、以下の変数およびアレイが初期化される（ステップ５００）。
ａ）同期型サーボ・チャンネルが取得モードにあることを示す取得フラグ、ａｃｑＦｌａｇ＝０。
ｂ）各サンプリング時に値が１ずつインクリメントされるカウンタ、ｋ＝０。
ｃ）信号サンプルの絶対値が、ｔｈｒｅｓで表される所定の閾値を超える毎に値が１ずつインクリメントされる係数、ｎ＝０。
ｄ）サーボ・バースト内における正および負のダイビット・ピーク数、Ｎ_ｐ＝０。
ｅ）１ダイビット内における２つのピークの時間間隔の概算値、Ｔ_ｐ＝Ｔ_{ｐ，ｍａｘ}。初期値Ｔ_{ｐ，ｍａｘ}は、所定の範囲での全テープ速度に対してダイビット・ピーク間における時間間隔がＴ_{ｐ，ｍａｘ}よりも小さくなるように選択した値である。
ｆ）各要素がピーク到着時間となるようなベクトル、Ｔ＝［］。
ｇ）サーボ・バースト内で検出されたピーク数を各要素とするベクトル、Ｐ＝［］。

各サンプリング時において、カウンタは値が１ずつインクリメントされ（ステップ５０２）、所定のｍａｘＣｎｔ値と比較される（ステップ５０４）。カウンタがｍａｘＣｎｔよりも大きい場合、タイムアウト期限が終了して取得プロセスが再開される。カウンタがｍａｘＣｎｔよりも小さい場合、時間ｋにおける信号サンプルの絶対値（｜ｒ_ｋ｜で表される）が所定の閾値と比較される（ステップ５０８）。｜ｒ_ｋ｜が閾値より大きい場合、信号サンプルはダイビットの正または負のピークに対応して得られた可能性が高い。この場合、係数ｎの値を１だけインクリメントし、第ｎ番目のピークの到着時間と信号サンプルをｔ_ｎ＝ｋＴおよびｒ_ｎ＝ｒ_ｋとして保存する（ステップ５１０）。ここでＴは一定のサンプリング間隔である。上で説明したように、絶対値が閾値より大きい信号サンプルが検出済のピークまたは新しいピークのいずれに属するかを決定する必要がある。この目的のために、ｒ_ｋの符号と、絶対値が閾値よりも大きい以前のサンプルの符号（ｓｇｎ（ｒ_ｎ−１）で表される）とを比較する（ステップ５１２）。

ｓｇｎ（ｒ_ｎ）≠ｓｇｎ（ｒ_ｎ−１）の場合、２つのサンプルは別のピークに属する可能性が高い。２つのサンプルの時間間隔であるｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１をダイビットのピーク間における時間間隔の現在の推定値と比較する（ステップ５１４）。Ｔ_ｐ＞ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１の場合、推定値は更新されて、新しい推定値Ｔ_ｐ＝ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１となる（ステップ５１６）。なお取得プロセスにおいては、最終的にダイビットのピーク間の時間間隔の望ましい推定値が得られるまで、Ｔ_ｐは単調減少する。ｔ_ｎが新しいピークの到着時間であるので、その値がベクトルτに加えられ、ピーク数Ｎ_ｐは値が１だけインクリメントされる（ステップ５１８）。この時点で、新しいピークが、現在考慮中のサーボ・バーストまたは新しいバーストのダイビットのいずれに属するかを決定する必要がある。この目的のために、時間差ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１を値ｍＴ_ｐと比較する（ステップ５２０）。なお、Ｔ_ｐがダイビットのピーク間における公称間隔と等しいものであるとして、すべてのテープ速度およびサーボ・リーダのすべての横の位置に対して、異なるバーストの連続するダイビットのピーク間の時間間隔がｍＴ_ｐより大きく、且つ同じバーストの連続するダイビットのピーク間の時間間隔がｍＴ_ｐより小さくなるように、ｍの値を選択するものとする。ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１＞ｍＴ_ｐの場合、新しいバーストが検出され、以前のバーストで検出されたピーク数Ｎ_ｐ−１の値がベクトルｐに加えられ、現在のバーストのピーク数Ｎ_ｐが１に初期化される（ステップ５２２）。ここで残る作業は、ベクトルｐの最後の４成分がサーボ・フレームのサーボ・バーストのピーク数の好適なシークエンスに対応するかどうかを検証する（ステップ５２４）ことであり、ピーク数の好適なシークエンスは［８ ８ １０ １０］である。好適なシークエンスに対応している場合、サーボ・バーストの［Ｃ Ｄ Ａ Ｂ］のシークエンスに対応する［４ ４ ５ ５］バーストのシークエンスが特定され、同期型サーボ・チャンネル動作を開始するための初期化パラメータを計算することができる（ステップ５２６）。好適なシークエンスに対応していない場合、取得プロセスは引き続き次のサンプリング間隔に対して行われる（ステップ５０２）。

ｓｇｎ（ｒ_ｎ）＝ｓｇｎ（ｒ_ｎ−１）のとき、２つの場合が考えられる。Ｔ_ｐ≧ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１の場合（ステップ５２８）、２つのサンプルは同じピークに属する可能性が高く、ベクトルτとベクトルｐと変数Ｎ_ｐとを更新する処理は行われず、取得プロセスは引き続き次のサンプリング間隔に対して行われる（ステップ５０２）。Ｔ_ｐ＜ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１の場合、２つのサンプルは連続するダイビットに属する同じ極性のピークから得られた可能性が高く、これはピーク検出が失敗したことを意味する。この場合、２つのピーク到着時間値（ｔ’_ｎおよびｔ_ｎで表される）をベクトルτに加え、ピーク数Ｎ_ｐは値が２だけインクリメントされる（ステップ５３０）。損失したピークの到着時間ｔ’_ｎは、損失したピークの極性と、ダイビットのピーク間における時間間隔の推定値Ｔ_ｐと、テープの進行方向とを知ることにより得られる。テープが後進方向にある場合、負の極性を有するピークが最初に得られるのに対し、テープが前進方向にある場合は、サーボ・チャンネルの出力において、正の極性を有するダイビット・ピークが最初に得られる。したがって、テープが前進方向にあって損失したピークの極性が負である場合、またはテープが後進方向にあって損失したピークの極性が正である場合は、損失したピークの到着時間はｔ’_ｎ＝ｔ_ｎ−１＋Ｔ_ｐと推定される。逆の場合は、ｔ’_ｎ＝ｔ_ｎ−Ｔ_ｐと推定される。上述のように、新しいピークが、現在考慮中のサーボ・バーストまたは新しいバーストのダイビットのいずれに属するかをここで決定する必要がある（ステップ５３２）。ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１＞ｍＴ_ｐの場合、新しいバーストが検出される。ここで再び、次のステップを決定するためにテープの進行方向を考慮する必要がある（ステップ５３４）。図５のフローチャートにおいてはテープが前進方向にあると仮定されている。テープが後進方向にある場合についても同様の手順を用いることができる。検出されたピークの極性が負の場合、このピークが新しいバーストにおける第１のピークに対応している可能性が高い。この場合、Ｎ_ｐ−１の値がベクトルｐに加えられ、現在のバーストに対するピークの個数Ｎ_ｐが１に初期化される（ステップ５３６）。次にベクトルｐの最後の４成分がシークエンス［８ ８ １０ １０］に対して検査される（ステップ５３８）。一方、検出されたピークが負の極性を有する場合、新しいバーストの第１のピークが損失された可能性が高い。この場合、Ｔ_ｐ−２の値がベクトルｐに加えられ、現在のバーストに関するピークの個数Ｎ_ｐが２に初期化される（ステップ５４０）。なおこの場合、「Ｃバースト」の第１のダイビットの検出時において、取得装置の実行の複雑さを軽減するために「取得」モードから「追跡」モードへ移行するものとされているために、ベクトルｐの最後の４成分はシークエンス［８ ８ １０ １０］に対して検査されない（図１参照）。

ベクトルｐの最後の４成分においてシークエンス［８ ８ １０ １０］が検出されると、ただちに同期型チャンネル動作を開始するに必要な諸パラメータが計算され、変数ａｃｑＦｌａｇが１に設定され（ステップ５２６）、取得プロセスが正常終了したことが示される。図６に示されているように、Ｃ、Ｄ、およびＡの各バーストのピーク到着時間が、テープ速度推定値およびｙ位置推定値を測定するために考慮されるものとすると、望ましい推定値はそれぞれ次のように求められる（ステップ５２６）。

ここで、テープが前進方向の場合、ｌ＝１００μｍであり、後進方向の場合、ｌ＝９５μｍである。取得プロセスを終了するにあたり、信号補間の基礎となるタイミング基準を生成するために、同期型サーボ・チャンネル動作が開始時ｔ_ｉ，０＝ｔ_ｎにおいて開始され、公称ステップ補間間隔がＴ_ｉ，０＝ｘ_ｉ／ｖ_{ｅｓｔ，０}に設定される（ステップ５２６）。取得プロセスはまた以下の変数を提供する。

ここで、［ｚ］はｚより小さいかまたは等しい値を取る最大の整数値である。このパラメータは、ｘ_ｉの整数倍の値を有する、補間ステップ数の推定値を示す。この補間ステップは、Ｃバーストの第１のダイビットのゼロ・クロスに対応するサンプルと現在のサンプルとを分けるものである。この推定値は、タイミング・リカバリ・ループによる第１のタイミング調整に用いられる。

取得回路４０２を実行する際、ベクトルτおよびｐはそれぞれ長さ３６および４の遅延ラインとして実行される。なお、推定値を計算する回路によって導入される待ち時間は、サーボ・バースト間の時間的なギャップよりも小さくなければならない。さらに、テープ速度推定値およびｙ位置推定値の信頼性を高めるために、正数間の正確な除算を実行する回路を実装する必要がある。上記の要求は、ニュートン・ラフソン法のアルゴリズムを用いて逐次近似法により除数の逆数を計算し、次に非除数を除数の逆数に掛けることにより積を求めて望ましい商を得ることにより満足される。例えば、アルゴリズムを３回繰り返した後の除算の誤差率は０．４％よりも小さく、４回繰り返した後は１．６×１０^−５より小さい。

上で説明した取得方法の性能は、シミュレーションによって詳細に検討されてきた。ローレンツ・モデルを想定すると、単一の移転に対する磁気テープ記録チャンネルの応答は以下のように表される。

ここでパラメータ数ＰＷ５０／２は、速度ｖで動く磁気テープ上の、サーボ・バンドの中心線に平行な線上に位置する地点間の距離（単位：μｍ）を表す。さらに、その速度ｖにおいて、サーボ・リーダは単一の遷移に対するチャンネル応答の最大値とその最大値の半分の値とをそれぞれ生成する。したがって、ダイビット信号パルスは次のように表すことができる。
ｇ（ｔ；ｖ）＝Θ（ｔ；ｖ）−Θ（ｔ−Ｔ_Θ；ｖ） （７）
ここで、Ｔ_Θ＝Ｌ_ｐ／ｖμｍであり、Ｌ_ｐは磁気遷移間の距離を表す。なお、図１が示すように生成されたサーボ・フレーム内のダイビットの場合は、Ｌ_ｐ＝２．１μｍであることを改めて確認しておく。

テープ速度の様々な値およびピーク検出の閾値に対して、正しい取得および誤った取得の確率が、サーボ・チャンネル出力における信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数として、それぞれ図７および８に示されている。初期ｙ位置の推定値が２．５μｍより小さい場合は正しい取得とされ、２．５μｍ以上の場合は誤った取得とされる。各々の確率値は、サーボ・バーストと、加算性白色ガウス雑音と、１５ＭＨｚの値を有するＡＤＣのサンプリング周波数と、一定のテープ速度と、ゼロに等しいｙ位置とを生成するための、ＰＷ５０／２．１μｍ＝０．４を有するローレンツ・チャンネルを想定して、取得プロセスを５００回実行することによって求められた。正規化係数がテープ速度であるとして、初期テープ速度推定値の誤差の正規化標準偏差を与える正しい取得と、平均取得時間を与える正しい取得とが、テープ速度の様々な値に対して、それぞれ図９および１０に示されている。図９および１０において、０．５ｍ／ｓから１２．５ｍ／ｓの範囲のテープ速度の値に対して、両者の４つの曲線がプロットされている。

信号補間のためのタイミング基準の生成
サーボ・チャンネルの同期型動作には、補間された信号サンプルが所定の一定の率となるよう、すなわち１μｍあたりのサンプル数が１／ｘ_ｉとなるように、信号補間のためのタイミング基準の生成が必要である。ここでｘ_ｉはテープ速度に依存しない、公称ステップ補間距離を示す。例えば１／ｘ_ｉ＝０．０５μｍの場合、１／ｘ_ｉの率は１μｍあたり２０サンプル数に等しくなる。時間基準を生成するための自然な参照は、図１に示されているようにサーボ・チャンネル出力に周期的に現れるサーボ・バーストによって得ることができる。したがって、サーボ・チャンネル出力における信号はパイロット信号と考えることができ、そこからタイミング基準を抽出することができる。しかしサーボ・チャンネル信号からタイミング基準を抽出することは、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤサーボ・バーストが等間隔ではないために、直接的な方法ではない。またサーボ・バースト間の間隔はサーボ・リーダのｙ位置に依存し、サーボ・バースト内の連続するダイビット間の時間間隔ばかりではなくサーボ・フレームが反復する期間もテープ速度に依存する。さらに、ＡバーストおよびＢバーストにおいて、ＬＰＯＳ情報を符号化するためのパルス位置変調も考慮する必要がある。テープが前進方向の場合、サーボ・チャンネル信号は次のように表すことができる。

ここでτは回復すべきタイミング位相を示し、ベクトルｂは二進数の記号｛０，１｝に属するＬＰＯＳシンボルのシークエンスを表し、ｗ（ｔ）はスペクトル密度Ｎ_０を有する加算性白色ガウス雑音であり、Ｋ_Ｆはサーボ・チャンネル信号におけるサーボ・フレーム数であり、ｉ＝０，．．．，３に対するｑ_ｉ（・）はＣ、Ｄ、Ａ、およびＢの各サーボ・バーストを示す。集合｛−１，＋１｝は要素ａ_ｋを含む、に対してａ_ｋ＝２ｂ_ｋ−１と定義すると、サーボ・バーストは次のように表すことができる。

ここでＴ_Ｆ＝Ｌ_Ｆ／ｖμｓ、Ｔ_ｄ＝Ｌ_ｄ／ｖμｍ、ξ＝０．０５であり、ｇ（ｔ；ｖ）はダイビット信号パルスを表し、（７）に定義されているように、このパルスはテープ速度ｖに依存する。ここで、図１に示されているように、Ｌ_Ｆ＝２００μｍであり、Ｌ_ｄ＝５μｍであることを改めて確認しておく。テープが前進方向にある場合、ＡバーストおよびＢバーストの定義において項Ｔ_Ｆに乗じる係数が、それぞれ１／２および３／４ではなく９５／２００および１４５／２００であるならば、信号ｒ（ｔ）は（８）と同様に表すことができる。

タイミング位相の推定値を決定するにあたって、従来のタイミング・リカバリ方法の場合は、まず尤度関数を決定し、次に望ましくない確率変数にわたって尤度関数を平均し、最終的に、結果として得られる関数を最大化するタイミング位相の値を求めることとなる。（８）および（９）を見れば、尤度関数が、タイミング位相と、サーボ・リーダのｙ位置と、テープ速度と、ＬＰＯＳ二進数記号のシークエンスとに依存していることがわかる。すると、尤度関数は次のように表すことができる。

ｇ_Ｍ（ｔ；ｖ）＝ｇ（−ｔ；ｖ）であるインパルス応答を有する整合フィルタと導入し、畳み込み積分をｈ（ｔ；ｖ）＝ｒ＊ｇ_Ｍ（ｔ；ｖ）と定義すれば、尤度関数の式は次のように表すことができる。

ＬＰＯＳシンボルの先験分布と同じくｙ位置およびテープ速度の同時確率分布が既知であると仮定すると、タイミング位相の最大尤度（ＭＬ）は次のように表すことができる。

しかしタイミング位相の推定値を求めるための従来のＭＬ推定方法を適用するならば、下記に示す難点が生じることとなる。
ａ）上記の式で示すＭＬ推定方法は、計算が複雑すぎるために、直接的に実行することも、さらには各サーボ・フレームで誤差項を計算するタイミング・リカバリ・ループの形で実行することさえも、好ましくない。
ｂ）尤度関数の最大値を求めるには、畳み込み積分のτに関する偏導関数をまず計算する必要がある。この演算はデジタル領域で行うことができるが、通常はその結果として、実行上の複雑さが増大し、雑音も無視できないほど大きくなる。
ｃ）尤度関数が依存する確率変数は時変確率分布を示すこともある。加速中および減速中に生じるテープ速度の変化によって、数サーボ・フレーム内のテープ速度およびタイミング位相の同時確率分布が著しく変化することもある。

本発明は、さらに、補間されたサーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスを観察することによりタイミング調整が決定されるタイミング・リカバリ・ループに依存する、同期型サーボ・チャンネル動作のためのタイミング基準の生成を提供する。次のセクションで示されるように、ｙ位置およびテープ速度の信頼できる推定値

（以後、それぞれをｙハットおよびｖハットと表記する）が十分に計算されていると仮定し、尤度関数（１１）の指数の合計において４つの項のみが各ｋに対するＬＰＯＳシンボルａ_ｋに依存することに注意すると、タイミング基準の推定値は次のように近似できる。

上記の式で、尤度関数における、ｙ位置およびテープ速度の平均への依存と、ＬＰＯＳシンボルのシークエンスへの依存とが取り除かれている。しかし、尤度関数の最大値を求めるためには、タイミング基準に関する偏導関数の計算がなお必要である。ｙ_ｅｓｔおよびｖ_ｅｓｔが瞬間推定値を示すのに対して、ｙハットおよびｖハットを生成するために低域フィルタリングが仮定されているために、（３）および（４）で定義されたｙ_ｅｓｔおよびｖ_ｅｓｔにかわって、ｙ位置推定値とテープ速度推定値を示すために記号ｙハットおよびｖハットが導入されている。

なお、信号対雑音比の中程度の値から大きな値に対して、時間シフトＴ_ｓを正しく選択するために、ダイビット・パルスＣ_ｇ（ｔ−Ｔ_ｓ；ｖ）＝ｇ＊ｇ_Ｍ（ｔ−Ｔ_ｓ；ｖ）の自己相関関数のピークにより、ｈ（ｔ；ｖ）の各々のピークが近似的に決定される。またｇ（ｔ；ｖ）は奇対称性を有する関数であるから、自己相関関数Ｃ_ｇ（ｔ；ｖ）は偶対称性を有する関数である。したがってタイミング位相が最適値からわずかにそれているために、タイミング位相に関するｈ（ｔ；ｖ）の偏導関数は奇対称性を示し、そのためにまた尤度関数

の偏導関数も奇対称性を示す。これは、図１１ＡおよびＢに示されるようにダイビット・パルスがタイミング位相とその最適値との偏差の関数であるとみなされる場合、ｈ（ｔ；ｖ）の偏導関数の性質が、小さい値の引数に対するダイビット・パルスの性質と同様であることを意味する。

さらに、ｈ（ｔ；ｖ）のピークがサーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスに対応して得られるものであり、ゼロ・クロスはサーボ・バーストのダイビット・パルスのピーク間で起こることに着目すれば、ＭＬ方法により求められるタイミング情報が、ゼロ・クロスに対応するサーボ・チャンネル信号を直接サンプリングすることにより求められるタイミング情報と近似的に等しいと結論できる。したがって、

がタイミング位相の信頼性のある推定値を示す、すなわち

と仮定して、望ましいタイミング情報を次のように表すことができる。

ここで、Гは利得係数を示し、

は加算性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：ａｄｄｉｔｉｖｅ ｗｈｉｔｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｎｏｉｓｅ）のサンプルを示す。なお偏導関数の計算に起因する雑音の増大化は、完全
に解消されている。アナログ・デジタル変換に先だって行われるエイリアシング・フィルタリング処理は、この場合、信号ｒ（ｔ）に対する十分な統計を行うための最適なフィルタリングと近似的に等価である。

誤差フィードバック・コンフィギュレーションにおけるタイミング誤差を決定するために補間されたサーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスに依存する、タイミング基準生成装置１３００は、図１２に示されるような形で考え出すことができる。なお、タイミング誤差を表す式（１５）における合計に対応する平均処理は、ループ・フィルタ１３０２によって行われるものであり、比例積分型であると考えることができる。したがって、無視可能な補間誤差に加えて信頼できるｙ位置推定値およびテープ速度推定値を仮定して、ループ・フィルタに入力されるタイミング誤差の推定値は、次のように表すことができる。

ここで、

はタイミング・リカバリのために考慮されるサーボ・チャンネル信号のゼロ・クロス付近における信号補間のためのタイミング基準生成装置によって与えられる時点を表し、

は、

とゼロ・クロス時との偏差を表し、

は加算性白色ガウス雑音のサンプルである。

タイミング基準生成装置１３００のブロック図が図１３に示されている。信号サンプル｛ｒ｛ｔ_ｎ｝｝が１μｍあたり１／ｘ_ｉサンプル数の望ましい一定の率で得られるように決定される時点を、シークエンス｛ｔ_ｎ｝は表す。明らかに公称ステップ補間間隔Ｔ_ｉとＡＤＣサンプリング間隔Ｔとは一般的に不整合である。したがって、補間時点｛ｔ_ｎ｝の信号サンプルを得るために、線形補間が用いられる。この補間時点｛ｔ_ｎ｝は、次のように再帰的に求められる。
ｔ_ｎ＋１＝ｔ_ｎ＋Ｔ_ｉ，ｎ （１７）
ここで、Ｔ_ｉ，ｎは（２）によって定義されているように、公称ステップ補間間隔の推定値を表す。ステップ補間間隔の推定値は、次のように表すことができる。

ここで、

はテープ速度の推定値から直接導かれたステップ補間間隔の推定値であり、

はループ・フィルタ出力で得られた補正項であり、ｎ_ｚはｎよりも小さいかまたは等しい最大の時間係数であり、ここでタイミング誤差の推定値がループ・フィルタに入力される。補間時間計算部において、第ｎ番目の補間時は次のように、サンプリング間隔Ｔの倍数の形で表される。

ただしここでｋ_ｎおよびμ_ｎは、第ｎ番目の補間時のそれぞれ整数部と小数部を表す。したがって、線形補間は次の式で表す補間信号のサンプルをもたらす。

タイミング基準生成装置１３００の目的は、サーボ・バンドの中心線に平行する線上にあり且つステップ補間距離ｘ_ｉをおいて等間隔に並ぶ、テープ上のポイントに対応するように、サーボ・リーダが生成する信号を再生する補間信号のサンプルを提供することである。しかし一般にはｙ位置およびテープ速度の値は、補間された信号サンプルがサーボ・チャンネル信号のゼロの値に対応するような形にはならない。つまり、タイミング誤差の推定値

は、タイミング基準生成装置によって推定されるように、ステップ補間距離ｘ_ｉの倍数の位置にあって且つゼロ・クロスに最も近接する位置で計算される、補間された信号サンプルによって与えられる。したがって、ステップ補間距離ｘ_ｉはタイミング誤差推定値の下限を決定することとなる。ゼロ・クロスの位置がステップ補間間隔内で均一に分布する任意の値であると仮定すれば、タイミング誤差推定値の下限は

と等しい値となる。例えば、ｘ_ｉ＝０．０５μｍの場合、ゼロ・クロス位置誤差推定値の標準偏差の下限は１４．４ｎｍとなる。なおステップ補間距離ｘ_ｉの値を小さくすることにより、この下限は原則として任意に小さくすることができる。実際には、ゼロ・クロス位置誤差推定値に対するＡＷＧＮの寄与と比較して、

の値が小さい値であれば十分である。

以前に述べたように、サーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスは均等間隔で存在しない。特に、タイミング情報に寄与するゼロ・クロス間の時間間隔は、サーボ・リーダのｙ位置とテープ速度に依存する。また、ＬＰＯＳビットの符号化に用いられるＡバーストおよびＢバーストにおけるダイビットのゼロ・クロスがタイミング情報の抽出には考慮されないことをここで改めて確認しておく。図１３に示されるように、タイミング情報を抽出するための補間信号サンプルは、有限状態機械である「制御部」１３０４によって「補間」カウンタ１３０６と共同して行われる。新しい補間信号サンプルが計算されると、「カウンタ」１３０６は、「制御部」１３０４に入力されるＩｎｔｐＣｎｔの値を１だけインクリメントする。「補間時間計算」部４１０に使用されるステップ補間間隔Ｔ_ｉの推定値が信頼できる値であり、サーボ・フレームの開始に関する情報、すなわちサーボ・フレーム内におけるＣバーストの最初のダイビットの最初のゼロ・クロス時が得られると仮定すると、ｙ位置の信頼できる推定値がわかれば、「制御部」１３０４がタイミング情報を抽出するためにどの補間信号のサンプルを選べばよいかが決定される。「制御部」１３０４は次の変数を出力する。
ａ）ｂｕｒｓｔＦｌａｇ：変数の値が０ならばＣバースト、１ならＤバースト、２ならＡバースト、３ならＢバーストであるという規則にしたがって、現在のサーボ・バーストを特定するための変数。
ｂ）ｄｉｂｉｔＦｌａｇ：サーボ・バースト内の現在のバーストを特定するための変数。
ｃ）ｎｅｗＴｉｍＥｒｒ：ループ・フィルタに新しいタイミング誤差推定値を入力するように宣言された変数。
ｄ）ＩｎｔｐＣｎｔＲｅｓｅｔ：補間「カウンタ」１３０６をリセットするように宣言された変数。

サーボ・フレームの終点、すなわちＢバーストの最後のダイビットのゼロ・クロスにおいて、変数ＩｎｔｐＣｎｔＲｅｓｅｔが「カウンタ」１３０６をリセットするように宣言され、変数ｂｕｒｓｔＦｌａｇはＣバーストの発生を示すために０に設定され、変数ｄｉｂｉｔＦｌａｇもまたＣバーストの第１のダイビットの発生を示すために０に設定される。Ｂバーストの最後のダイビットのゼロ・クロスとＣバーストの第１のダイビットとを区別する補間ステップの数の推定値は、次の変数で表される。

ここで、Ｄ_ＢＣ，０は、ｙ＝０に対して、Ｂバーストの最後のダイビットとＣバーストの第１のダイビットとの距離を示し、テープがそれぞれ前進方向または後進方向の場合に３０μｍまたは３５μｍの値となる。ＩｎｔｐＣｎｔＮｕｍ個の補間ステップが終了し、対応する補間信号サンプルが新しいタイミング誤差推定値としてタイミング・リカバリ・ループ１３０２に入力され、変数ｄｉｂｉｔＦｌａｇが、Ｃバーストの第２のダイビットの次の発生を示すために１に設定されたことを「カウンタ」１３０６が示すとき、変数ｎｅｗＴｉｍＥｒｒが宣言される。次に「制御部」１３０４の動作は継続し、現在のゼロ・クロスと次のゼロ・クロスを区別するための補間ステップ数が計算される。新しいゼロ・クロスが到着するたびに、変数ｎｅｗＴｉｍＥｒｒが宣言され、ｄｉｂｉｔＦｌａｇの値が１だけインクリメントされる。ゼロ・クロスがサーボ・バーストの最後のゼロ・クロスである場合、変数ｂｕｒｓｔＦｌａｇの値は１だけインクリメントされ、変数ｄｉｂｉｔＦｌａｇは０に設定される。なお、ゼロ・クロス間の補関ステップの推定値の個数を示す変数ｉｎｔｐＣｎｔＮｕｍは、次のゼロ・クロスが同じサーボ・バーストに属する場合、

で表され、次のゼロ・クロスが別のサーボ・バーストに属する場合は、（２１）と同様の式で表される。ここで、Ｄ_ＢＣ，０の代わりに、ｙ＝０に対する現在のバーストの最後のダイビットと次のバーストの第１のダイビットとの距離が用いられる。ＡバーストおよびＢバーストの第２および第４のダイビットのゼロ・クロスがＬＰＯＳビットの符号化に用いられる特別な場合は、移動されたダイビットとＩｎｔｐＣｎｔＮｕｍによって与えられる隣接ダイビットとの補間ステップ数が

に等しい値となる。しかしＡバーストおよびＢバーストの第２および第４のダイビットのゼロ・クロスに対応する補間信号サンプルが計算される場合、ｄｉｂｉｔＦｌａｇは値が１だけインクリメントされ、変数ｎｅｗＴｉｍＥｒｒは宣言されない。Ｂバーストの最後のダイビットのゼロ・クロスを得たとき、「カウンタ」１３０６は再びリセットされて、新しいサーボ・フレームの処理が始まる。

なお、同期型サーボ・チャンネル用のタイミング基準生成装置１３００を実行する場合、各補間ステップで補間信号サンプルを明示的に計算する必要はない。補間ステップ・サンプルを実際に計算する回数はわずかでよく、ＡバーストおよびＢバーストで生じるパルス位置変調されたＬＰＯＳ信号のタイミング調整または整合フィルタリングが必要となったときに、その計算回数は「制御部」１３０４によって決定される。

サーボ・チャンネルが正常に動作する場合のタイミング誤差は値が小さいと仮定すると、図１４に示されているタイミング基準生成装置１３００の線形等価モデル１４００が得られる。なお、ここで検討しているタイミング基準生成装置のモデルは、通信受信器またはハードディスク・ドライブなどに通常用いられる離散時間誤差追跡シンクロナイザ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ−ｔｉｍｅ ｅｒｏｒ−ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ）のモデルとは著しく異なるものである。これらの離散時間誤差追跡シンクロナイザにおいては、タイミング誤差の推定値が等間隔の時間毎に計算され、シンクロナイザの動作する周波数オフセットの範囲が公称周波数の数パーセントのオーダーとなっている。

図１４の図を参照する。タイミング誤差検出器１４０２のゲインは、ゼロ・クロスにおけるダイビットの導関数の絶対値によって得られる。（６）および（７）からわかるようにゲインはテープ速度に比例し、したがって

と表すことができる。雑音サンプルη_ｎは、上記で説明したように、ＡＷＧＮと、ゼロ以外の長さを有する補間ステップによって導入される量子化雑音との寄与を含んでいる。推定されるゼロ・クロス時での補間信号をループ・フィルタ１４０６で与えるスイッチ１４０４を含むことによって、連続するタイミング誤差推定値間に存在する可変間隔がモデル化されていて、この推定されるゼロ・クロス時は（１６）の係数がｎ＝ｎ_ｚであり且つ他の時点における零誤差信号によって特徴づけられている。新しいタイミング誤差推定値がループ・フィルタに入力され、新しいタイミング補正項

が計算されるまで、公称ステップ補間間隔

の推定値がタイミング基準生成装置によって用いられることが、（１７）と（１８）を見ればわかる。この動作は、タイミング誤差に対する比例項を生成するループ・フィルタの１分岐にサンプルホールド素要素（ｓａｍｐｌｅ−ａｎｄ−ｈｏｌｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）（１４０８）を含むことによってモデル化される。なお、保持期間の可変期間は、タイミ
ング誤差推定値を増加させる可変のゲインと同等の影響を有する。この効果を埋め合わせるために、図１４においてθ_ｎで表される項を導入して、各タイミング誤差推定値に対して適用されたゲインを「均等化」する必要がある。ゼロ・クロス間の距離の最小値がＬ_ｄ＝５μｍであり、「制御部」１３０４においては最後に到着したゼロ・クロスと次のゼロ・クロスとの間の距離がわかっているので、テープ速度に独立するθ_ｎの値は次のように表すことができる。

ここで

は、時間

におけるゼロ・クロスと次に到着するゼロ・クロスとの距離をμｍを単位として表した値であり、ｎ_ｚはｎよりも小さいかまたは等しい時間係数の最大値であり、そこにおいてタイミング誤差推定値がループ・フィルタに入力される（（１８）参照）。

以前に述べたように、同期型サーボ・チャンネル４００用のタイミング基準生成装置１３００は広い範囲のテープ速度にわたって動作する必要がある。テープ速度の範囲が広いということは、すなわち対応する最小サーボ・チャンネル信号帯域幅の範囲が広いということである。この事実により明らかに、システム・パラメータは無視できない影響を受ける。タイミング基準生成装置がテープ速度に対して原則的に独立となるように、システム・パラメータの選択がなされなければならない。種々のテープ速度に対するシステム性能を評価するために、図１５に示す簡略化モデル５００を検討する。タイミング誤差推定値の間隔が可変であることが可変ゲインθ_ｎの存在によって完全に埋め合わせられていることを、上記で検討したように、仮定し、また、テープ速度推定値が事実上の速度と等しい、すなわちｖハット＝ｖとなって、オフセット項

がなくなったと仮定する。この場合、図１５のループは、周期Ｔ_ｄ＝Ｌ_ｄ／ｖμｓに周期定常する信号を入力に有する誤差追跡シンクロナイザと等価となる。この簡略化モデル１５００を用いると、テープ速度に依存するタイミング基準生成装置１３００のループ帯域幅は次のように表すことができる。

ここで、閉ループ周波数応答Ｈ（ｚ；ｖ）は下のように表すことができる。

ループ・パラメータをγ_ｎ＝γ／ｖハットおよびζ_ｎ＝ζ／ｖハットとし、式Ｈ（ｚ；ｖ）およびＴ_ｄを（２３）に代入すれば、結果として得られるＢ（ｖ）Ｔ_ｄはループの動作を決定するものであり、テープ速度に依存しないことがわかる。例えば、Ｋ_Ｄ＝１、γ＝１．１×１０^−２およびζ＝９．４×１０^−６と仮定すれば、Ｂ（ｖ）Ｔ_ｄ＝０．１８が得られる。

さらにタイミング基準生成装置１３００には、テープの加速中および減速中におけるサーボ・チャンネル動作の信頼性が要求される。なおこの要求は、周波数１／Ｔ_ｄが時間に対して線形変化する条件下においてサーボ・チャンネル動作の信頼性が得られるか否かと同じである。２次タイミング・リカバリ・ループは線形変化する入力周波数の存在下において、図１５の簡略化モデル１５００と同様に、タイミング誤差の値が０にならないことは周知である。ステップ補間間隔推定値

を定期的に更新するよう選択すれば、ループ帯域幅の増加もループ・フィルタのオーダーの増加もなく、この問題を未然に防ぐことができる。このステップ補間間隔推定値は、テープ速度推定値ｖハットを用いることにより、フィルタ出力で補正項によって調整され、補間時を決定するものである。（１８）を参照。結果として、テープ速度が一定である場合、ループ・フィルタの積算計に蓄積された項は無視可能なほど小さくなる。なおこの場合、可変のゲインθ_ｎによる乗算をループ・フィルタ後に、ループの動作が著しい影響を受けないように行ってもよい。

タイミング基準生成装置１３００の性能をシミュレーションによって検討してきた。図１６ＡおよびＢは、Ｃバーストの補間信号のサンプルと、ｖ＝０．５ｍ／ｓ（図１６Ａ）またはｖ＝１２．５ｍ／ｓ（図１６Ｂ）の一定のテープ速度におけるタイミング位相の収束とを示すものである。ゼロ・クロス時付近におけるタイミング誤差推定値としてループ・フィルタに入力されたサンプルは黒塗りの丸印で示されている。この測定結果は、サーボ・バーストとＳＮＲ＝２５ｄＢのＡＧＷＧとを生成するためのＰＷ５０／２．１μｍ＝０．４を有するローレンツ・チャンネル、ＡＤＣのサンプリング周波数ｆ_ｓ＝１５ＭＨｚ、公称ステップ補間距離ｘ_ｉ＝０．２５μｍ、速度推定値に関する初期誤差が１％、ｖ＝０．５ｍ／ｓに対してγ／ｖハット＝１×１０^−１およびζ／ｖハット＝２×１０^−４であり、ｖ＝１２．５ｍ／ｓに対してはγ／ｖハット＝１×１０^−３およびζ／ｖハット＝２×１０^−６のループ・フィルタ・パラメータに対して得られたものである。

サーボ・チャンネル出力信号のゼロ・クロスに基づく推定値の生成
同期型サーボ・チャンネル４００のタイミング基準生成装置１３００が、様々なループ変数値の他にステップ補間間隔の推定値および補間信号のゼロ・クロス時の推定値を決定するためには、信頼性のあるｙ位置推定値ｙ_ｅｓｔとテープ速度推定値ｖ_ｅｓｔが必要であることが、前のセクションで理解できた。したがって次の問題は、ｙ_ｅｓｔとｖ_ｅｓｔの生成である。これらの生成は、ｙ_ｅｓｔおよびｖ_ｅｓｔの生成とタイミング基準の生成との間で相互作用が発生しないように、サーボ・チャンネルＡＤＣ４０６の出力における信号サンプルを用いて行うべきである。これに関する問題として、同期型サーボ・チャンネル動作の監視があげられる。タイミング基準生成装置で発生する偶発的な離調を早期検出することができ、次に取得処理を再開する監視装置を考え出す必要がある。ここで、偶発的な離調は、例えばサーボ・チャンネルの出力信号における一時的機能障害によって決定されてもよい。この場合もまた、サーボ・チャンネルＡＤＣの出力の信号サンプルを直接監視することによって解決策が得られなければならない。

取得プロセス終了時のテープ速度推定値およびｙ位置推定値がそれぞれ（３）および（４）によって得られることを改めて確認しておく。（３）および（４）においては、これらの推定値を計算するために、サーボ・チャンネルＡＤＣの出力におけるＣ、Ｄ、およびＡの各バーストのピーク到着時間が考慮されている（図６も参照）。しかし、ピーク検出に基づいてｙ位置推定値およびテープ速度推定値を生成するには次の難点がある。
ａ）ダイビットのピークの到着時間の決定は、信号の導関数を概算する演算によるため、雑音が大きくなる。
ｂ）Ｃ、Ｄ、およびＡの各バーストのダイビットのピークが１つまたは複数が検出されない場合、信頼性のあるｙ位置推定値およびテープ速度推定値を生成することができない。ピーク検出に損失が発生した場合に対処するために、疑似ピークを挿入してｙ_ｅｓｔおよびｖ_ｅｓｔを得るのは望ましい方法ではない。
ｃ）取得パラメータの損失を検出し、ｙ位置推定値およびテープ速度推定値の生成を正しく再開し検証するには、数サーボ・フレームのオーダーの長い時間がかかる。

本発明は、さらに、位置推定値およびテープ速度推定値と、同期型サーボ・チャンネル４００の動作の同時監視を提供する。同期型サーボ・チャンネル動作の監視方法は、サーボ・チャンネルＡＤＣの出力における信号のゼロ・クロスを検出して推定値ｙ_ｅｓｔおよびｖ_ｅｓｔを得ることと、有限状態機械によって決定される、時間間隔内における同じ信号のピークを検出することとに基づいている。タイミング基準生成装置の有限状態機械である「制御部」１３０４は、必要な監視窓を提供するために用いられる。

初期パラメータ取得プロセスにおいて、テープ速度推定値およびｙ位置推定値は、Ｃ、Ｄ、およびＡの各バーストにおける対応するダイビット間の時間間隔の測定値を用いて決定される。（３）および（４）で与えられる推定値を計算するにあたっては、ダイビットのピーク到着時間が考慮される。一方、タイミング基準の生成するとき、サーボ・バーストのダイビットのゼロ・クロス時を観察することによって、サーボ・チャンネル出力信号のタイミング位相に関する信頼性のある情報が得られるが、整合フィルタ後にサーボ信号のピーク時を決定することによって得られるタイミング情報は、雑音増大の影響を受ける。これは、信号の導関数を概算する演算によってピーク時が決定されることによる。したがって、サーボ・チャンネル出力信号のゼロ・クロス時に得られる時間間隔の測定値を（３）および（４）に導入することによって、雑音の増大に影響されるピーク到着時間の測定値を用いるよりも、より信頼性が高い推定値を得ることができる。

このようにして、サーボ・チャンネル出力信号のゼロ・クロスが発生する確率が高い観察間隔の情報をタイミング基準生成装置１３００が提供するために、ピーク検出が失敗した際の推定値ｙ_ｅｓｔおよびｖ_ｅｓｔを決定する問題を回避することができる。例えばサーボ・チャンネル出力信号における機能的障害などのために、観察間隔においてゼロ・クロスが発生しない状況が偶発的に発生する場合には、タイミング基準生成装置が提供するゼロ・クロスの推定時刻を用いる。しかし、数サーボ・フレームにわたって機能的障害が長時間継続する場合は、タイミング基準生成装置の離調が生じうる。そのような事態発生を検出するために、タイミング基準生成装置によって決定された観察窓内のサーボ・バーストのダイビットのピークの発生がさらに監視される。１サーボ・フレームあたり検出されるピーク数が所定の閾値より少なく、所定の時間間隔以上にわたって閾値よりも低い値が保たれるならば、ロックの喪失が宣言され、初期取得プロセスが再開される。

図４に示されているように、ｙ位置推定値およびテープ速度推定値の生成と同期型サーボ・チャンネル処理の監視とは、２つの機能によって行われる。「非同期型監視機能」４０８は、ゼロ・クロス時を決定し、「制御部」１３０４によって提供される観察間隔に基づいてダイビット・ピークの発生を検出する。なおこの「制御部」１３０４には、前に検討したように、サーボ・フレームのバーストのダイビットに関する全タイミング情報が含まれている。次に「同期型監視機能」１９００はｙ位置推定値とテープ速度推定値を計算し、「非同期型監視機能」４０８から得られた情報に基づいてタイミング基準生成機能の動作を監視する。

非同期型監視機能４０８の動作を示すフローチャートが図１７に示されている。取得プロセスの終了時に次の変数が初期化される（ステップ１７００）。
ａ）同期型サーボ・チャンネルが追跡モードにあることを示す取得フラグａｃｑＦｌａｇを、ａｃｑＦｌａｇ＝１に初期化する。
ｂ）各サンプリング時に値が１だけインクリメントされ、各サーボ・チャンネルの開始時にリセットされるカウンタｋをｋ＝０に初期化する。
ｃ）各ゼロ・クロス時に値が１だけインクリメントされ、各サーボ・フレームの開始時にリセットされる係数ｋ’をｋ’＝０に初期化する。
ｄ）サーボ・フレーム内においてゼロ・クロスにより画定される第ｋ’番目の時間間隔の開始時に０にリセットされ、正のピークが第ｋ’番目の時間間隔において検出された場合に１にリセットされるピーク検出フラグｐｅａｋＤｅｔＦｌａｇ_ｋ’をｐｅａｋＤｅｔＦｌａｇ_ｋ’＝０に初期化する。

各サンプリング時に、新しいフレームの発生が「制御部」１３０４によって信号されたか否かを「非同期型監視機能」４０８が最初に検査する（ステップ１７０２）。サーボ・フレームの終了時すなわちＢバーストの最後のダイビットのゼロ・クロスにおいて、変数ＩｎｔｐＣｎｔＲｅｓｅｔが「カウンタ」１３０６をリセットするために宣言され、変数ｂｕｒｓｔＦｌａｇがＣバーストの発生を示すために０に設定され、変数ｄｉｇｉｔＦｌａｇがＣバーストの第１のダイビットの発生を示すために０に設定されることを、ここで改めて確認する。したがって変数ＩｎｔｐＣｎｔＲｅｓｅｔが宣言された場合、常に変数ｎｅｗＦｒａｍｅが１に設定される。その場合、カウンタｋおよび係数ｋ’がリセットされる（ステップ１７０４）。新しいフレームの発生を検査した後、カウンタｋの値が１だけインクリメントされる（ステップ１７０６）。

次に、カウンタが得た値が、「制御部」１３０４によって提供される第ｋ’番目の観察間隔（ｗＬ_ｋ’，ｗＲ_ｋ’）の上限および下限に対して比較される（ステップ１７０８）。サーボ・チャンネル信号の極性を、ダイビットの正のピークが最初に検出されるものとして仮定する。すると、サーボ・フレームの第ｋ’番目に関連するゼロ・クロスのみではなく正のピークも第ｋ’番目の観察間隔内で検出されることが期待される。「制御部」１３０４はｗＰ_ｋ’で表される第３の変数も提供する。ただしここで、ｗＬ_ｋ’＜ｗＰ_ｋ’＜ｗＲ_ｋ’である。すると（ｗＬ_ｋ’，ｗＲ_ｋ’）は、サンプリング周波数ｆ_ｓ＝１５ＭＨｚ、一定のテープ速度ｖ＝１２．５ｍ／ｓに対する図１８が示すように、ダイビットのピークの検出が期待される第ｋ’番目の観察間内の部分区画を画定する。ｗＬ_ｋ’＜ｋ＜ｗＰ_ｋ’であり（ステップ１７１０）、且つチャンネル出力サンプルｒ_ｋがｔｈｒｅｓで表される所定の閾値より大きい（ステップ１７１２）場合、第ｋ’番目の時間間隔においてダイビット・ピークが検出されたことを示すために、変数ｐｅａｋＤｅｔＦｌａｇ_ｋ’が１に設定される（ステップ１７１４）。ｗＬ_ｋ’＜ｋ＜ｗＲ_ｋ’であり、最新の２つのチャンネル出力サンプルがｒ_ｋ−１≧０且つｒ_ｋ＜０の条件を満たす場合（ステップ１７１６）、ゼロ・クロスが検出され、第ｋ’番目の時間間隔におけるゼロ・クロス時は次のように計算される（ステップ１７１８）。

図１８において黒丸で示される各ゼロ・クロス時は、整数部および小数部として記録されている。ここで整数部の値はｋ−１で表され、小数部は簡単な参照表を用いて決定される。

ｋ＝ｗＲ_ｋ’の場合（ステップ１７２０）、観察間隔は終了し、係数ｋ’の値が１だけインクリメントされ、変数ｐｅａｋＤｅｔＦｌａｇ_ｋ’が０にリセットされる（ステップ１７２２）。上記のように観察間隔の終了以前にゼロ・クロスが検出されなかった場合、タイミング基準生成装置１３００が提供するゼロ・クロスの推定時刻の値が変数ｔ_ｚ，ｋ’に与えられる。

「同期型監視機能」１９００のブロック図が図１９に示されている。カウンタ１９０２が観察窓の上限に達したとき、すなわちｋ＝ｗＲ_ｋ’のとき、ｐｅａｋＤｅｔＦｌａｇ_ｋ’およびｔ_Ｚ，ｋ’の値がそれぞれ累算器１９０４および遅延ライン１９０６に入力される。変数ｎｅｗＦｒａｍｅが１に設定されたとき、すなわち各サーボ・フレームの始点において、カウンタ１９０２、累算器１９０４、および遅延ライン１９０６が常に１に設定される。Ａバーストの終了時に、Ｃ、Ｄ、およびＡバーストにおいて対応するダイビット間の時間間隔が評価される。したがってＡバーストの最後のダイビットと関連する観察窓の終点において、変数ｎｅｗＥｓｔｉｍａｔｅは１に設定され、ｙ位置推定値およびテープ速度推定値の新しい値が計算される。図６に参照する。Ｃ、Ｄ、およびＡバーストにおいて対応するダイビット間の時間間隔の測定値は次のように表すことができる。
Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＝ｓｕｍ_１−ｓｕｍ_２＝ｔ_ｚ，０＋ｔ_ｚ，１＋ｔ_ｚ，２＋ｔ_ｚ，３−（ｔ_ｚ，８＋ｔ_ｚ，９＋ｔ_ｚ，１０＋ｔ_ｚ，１１） （２６）
Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＝ｓｕｍ_３−ｓｕｍ_２＝ｔ_ｚ，４＋ｔ_ｚ，５＋ｔ_ｚ，６＋ｔ_ｚ，７−（ｔ_ｚ，８＋ｔ_ｚ，９＋ｔ_ｚ，１０＋ｔ_ｚ，１１） （２７）

次に「同期型監視機能」４０４はｙ_ｅｓｔおよびｖ_ｅｓｔの各推定値の瞬間値の計算をそれぞれ（３）および（４）にしたがって行う。ここで、ｙ_{ｃｏｎｓｔ}＝ｌ／［２ｔａｎ（π／３０）］であり、ｖ_{ｃｏｎｓｔ}＝４ｌｆ_ｓである。テープが前進方向の場合ｌ＝１００μｍであり、後進方向の場合ｌ＝９５μｍであることをここで改めて確認する。ｙ位置推定値およびテープ速度推定値の平均値ｙハットおよびｖハットは、図１９に示される回路１９００における１次低域フィルタ１９０８Ａおよび１９０８Ｂによって評価される。低域フィルタ１９０８Ａおよび１９０８Ｂの時定数は、推定値の瞬間値に影響する雑音を減少する要求と、推定値の平均値を計算する上での遅延時間を保つ要求との妥協点として選択される。これらの推定値はタイミング基準生成装置によって用いられ、ｙ位置およびテープ速度の変化率の最大値の逆数と比較して小さい値となる。

各フレームの終了時において、累算器１９０４が変数ｐｅａｋＤｅｔＦｌａｇ_ｋ’として保持する値が、検出されたサーボ・バーストのダイビットの正のピークの個数を表す。この個数が次に１９１０においてｍｏｎＴｈｒｅｓで示される所定の閾値と比較され、次に累算器１９０４がリセットされる。ｆｒａｍｅＣｎｔＴｈｒｅｓで表される所定値に等しい個数の連続するサーボ・フレームに対して、フレームにおいて検出されたピークの個数がｍｏｎＴｈｒｅｓよりも小さい場合、ロックの喪失が宣言されて、取得プロセスが再開される。

ｙ位置推定値およびテープ速度推定値を生成するための装置の性能をシミュレーションによって検討してきた。図２０Ａと２０Ｂ、および２１Ａと２１Ｂは、ｙ位置がｙ＝０ｍでありテープ速度がｖ＝６ｍ／ｓである場合（図２０Ａと２１Ａ）とｖ＝１２ｍ／ｓである場合（図２０Ｂと２１Ｂ）の一定値に対して、それぞれｙ位置推定値の平均偏差と標準偏差、およびテープ速度推定値の標準偏差を示す。実際の値と平均値との偏差は無視できるので、テープ速度推定値の平均値は図示しない。２つの図において、ピーク検出に基づく装置の性能についても、比較のために図示してある。結果は、サーボ・バーストを生成するためのＰＷ５０／２．１μｍ＝０．４でＡＤＣのサンプリング周波数がｆ_ｓ＝１５ＭＨｚを有するローレンツ・チャンネルに対して得たものである。

ＬＰＯＳシンボルの最適検出
上述のように、ＡバーストおよびＢバーストにおける第２および第３ダイビットの遷移を図１に示されるように公称パターン位置から移動することにより、ｙ位置推定値およびテープ速度推定値の生成に影響することなく、サーボ・フレームによってＬＰＯＳ情報を符号化することができる。なお、変調間隔（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）はテープ・ドライブ製品に依存する。ＩＢＭ（Ｒ）が開発および販売するＬＴＯ製品（Ｍｏｄｅｌ３５８０等）において変調は±０．０２５μｍであるのに対し、ＩＢＭ企業製品（Ｍｏｄｅｌ３５９２等）において変調は±０．５μｍである。多数の非同期型サーボ・チャンネルにおいては、ＬＰＯＳ情報の検出はサーボ・チャンネル出力のダイビット信号サンプルのピークの移動を観察することに基づいて行われる。ＡバーストおよびＢバーストのダイビット間の８つの間隔の測定値は、１に等しい符号化されたＬＰＯＳシンボルに対して図２２Ａに示されるように、ａからｈの名称が付される。検出器は、図２２Ｂの表にしたがって対応する間隔の測定値の比較を行い、次に、符号化されたＬＰＯＳシンボルを決定するには４つの可能な条件の内で少なくとも３つが真あることを必要とする、多数決に基づく復号化のルール（ｍａｊｏｒｉｔｙ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｒｕｌｅ）を適用する。

ピーク検出とピーク到着時間の記録に基づく従来の方法には次の限界がある。
ａ）ピーク到着時間の差を求めて間隔を測定することによる、多数決に基づく復号化のルールは、パルス位置変調（ＰＰＭ）技術を用いて符号化されたＬＰＯＳシンボルの最適な検出方法ではない。
ｂ）図２２の表に挙げらた４つの条件の内２つが満たされた場合、コイン投げに頼る以外に、その均衡を破る方法が明らかでない。
ｃ）ＬＰＯＳシンボルの決定に関する信頼性の測定方法がない。

本発明は、さらにまた、ＬＰＯＳシンボルの最適な検出法と、ＬＰＯＳ検出プロセスの信頼性の同時監視法を提供する。その方法は、ａ_ｌ∈｛−１，＋１｝である各ＬＰＯＳシンボルに対して２つの仮説

の尤度を生成する測定法に基づくものである。仮説検定に採用される測定法を用いることによって、次にＬＰＯＳ検出に関する信号対雑音プラスひずみ比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｐｌｕｓ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ）の測定値が導入され、それにより、ＬＰＯＳ検出プロセスおよび個々のＬＰＯＳシンボル決定の信頼性の監視が可能となる。特にテープ装置では、ＬＰＯＳ情報が得られる専用サーボ・チャンネルが常に２つ利用可能であり、この新しく導入された信頼性指標は、２つのチャンネルのいずれがより信頼性の高いＬＰＯＳシンボル決定を提供するかを決定するために、容易に用いることができる。

ＡＷＧＮの存在下において所定の集合から波形信号を検出するための最適な受信器に関する式の他に、ダイビット信号パルスの式（７）およびサーボ・チャンネル出力信号の式（８）と（９）もここで改めて確認しておく。（８）および（９）をみれば、ＡバーストおよびＢバーストの第２および第４ダイビットをパルス位置変調することによって、ＬＰＯＳシンボルが符号化されることがわかる。したがって、テープ速度が一定であると仮定
すると、

の仮説の尤度に関連する測定法は次のように表される。

なお（２８）によって与えられる測定法は、整合フィルタによって得られる測定法と等価である。ここで変数ｘ＝ｖｔの変化を導入し、β＝０，１，ｊ＝１，２に対して整合フィルタの波形

を

と定義して、ｂ_ｌ∈｛０，１｝に対するｂ_ｌ＝（ａ_ｌ＋１）／２の類似をここで改めて確認すれば、測定法（２８）の式は次のようになる。

ここで、測定法（３０）を表す式はテープ速度に独立している。補間信号サンプル｛ｒ（ｔ_ｎ）｝が１μｍあたり１／ｘ_ｉ個という一定の率で得られテープ速度に独立した値となるように、タイミング基準生成装置が時刻のシークエンス｛ｔ_ｎ｝を提供することを改めて確認しておく。したがって、エイリアシング効果が回避できるようサンプリング・レートが十分に大きな値であって、Ｎ_Ｆ＝Ｌ_Ｆ／ｘ_ｉが整数値であると仮定すると、測定法は補間信号サンプルを用いてデジタル領域で次のように計算できる。

ここでｉ＝１，２，３，４に対する

は次のように定義される整数の集合を表す。

本発明の最適なＬＰＯＳシンボル検出器２３００は、β＝０，１に対するｍ_β，ｌの値を計算、比較し、図２３に示されるように第ｌ番目のサーボ・フレームで符号化されたＬＰＯＳシンボルに関する決定

すなわち、以下を生成する。

β＝０，１に対する波形

が、ＰＷ５０＝０．８４μｍ、ｙ＝０、およびｘ_ｉ＝０．２５μｍに対する図２４に示されている。

ｉ＝１，２，３，４に対する集合

によって特定される係数の部分集合を考慮することによって、（３１）における合計を計算する測定法計算に要求される複雑さが著しく軽減されることがわかった。特に、β＝０，１およびｊ＝１，２に対する波形

の絶対値の最大値に相当する各集合の４つの係数を考慮するだけで測定法（３１）の近似値が得られ、その近似値が信頼性のあるＬＰＯＳシンボルの決定を提供する。測定法計算のために考慮される、ｉ＝１，２，３，４に対する

の係数の部分集合は、次のように与えられる。

ここでＬ_Ｐ＝２．１μｍはダイビットの正と負のピーク間の距離を表す。例えば、測定法（３１）の近似値を計算するために考慮される、β＝０，１に対する波形

のサンプルが、図２４Ａおよび２４Ｂにおいて大きい方の印によって示されている。

簡略化されたＬＰＯＳシンボル検出装置２５００のブロック図が図２５に示されている。測定法に寄与する項が評価される（（３４）参照）フレーム｛ｔ_ｎ｝に関する１６の補間時の値が、以前に検討したようにサーボ・フレームのバーストのダイビットに関するタイミング情報を完全に具えている「制御部」１３０４によって提供される。時点｛ｔ_ｎ｝に関する情報があれば、図２５のブロック図に示されるように、整合フィルタ波形のサンプルを適切に選択することも可能である。「制御部」１３０４によって決定される各時点ｔ_ｎにおいて補間信号サンプルが計算され、そこからβ＝０，１に対して選択された波形サンプル

が引かれる。その差を二乗して累算し、β＝０，１に対する２つの測定値ｍ_β，ｌを得る。Ｂバーストの第４のダイビットの終了時に発生する、合計間隔の終了時に、「制御部」１３０４により変数ｎｅｗＳｙｍｂｏｌＤｅｃｉｓｉｏｎが１に設定されると、新しいＬＰＯＳシンボルがルール（３３）によって検出され、累算器がリセットされる。それぞれＭ_Ｃ，ｌとＭ_Ｉ，ｌによって表され、且つ正しい仮定と誤った仮定を示すとされる測定値の高値と低値も、ＬＰＯＳ検出プロセスの信頼性指標を決定する処理をさらに行うために、検出装置の出力において与えられる。

測定法（３１）の式は、テープ速度が一定であると仮定して得られたものである。しかし以前に検討したように、速度推定値は、時間変動する速度を追跡するためにタイミング基準生成装置１３００に入力されるものである。したがってＬＰＯＳシンボルの決定は、テープの加速中および減速中でさえ、信頼性を有する。ＳＮＲが２５ｄＢ、初期テープ速度が０．５ｍ／ｓ、テープの加速度が１０ｍ／ｓ^２であるＡＷＧＮサーボ・チャンネルに対して、図２６Ａおよび２６Ｂは、テープが加速中の、推定速度（図２６Ａ）および計算された測定値（図２６Ｂ）を与えるシミュレーション結果を示す。

検出プロセスの品質を決定するために、検出点における信号対雑音プラスひずみ比の平均値を定義する。２つの値、Ｍ_Ｃおよび

をそれぞれ正しい仮定に対する測定法の平均および分散を表すものとして、Ｍ_Ｉおよび

を誤った仮定に対する測定法の平均および分散を表すものとして導入すると、検出点における信号対雑音プラスひずみ比の平均値は次のように定義することができる。

ＬＰＯＳシンボル決定に関する信頼性の測定値は次のように与えられる。

信号対雑音プラスひずみ値の平均値の推定値および各ＬＰＯＳシンボル決定の信頼度の推定値を生成する装置２７００のブロック図が図２７に示されている。

上述のように、ＳＤＲ_{ｅｓｔ，ｌ}およびＲＥＬ_{ｅｓｔ，ｌ}は、それぞれＬＰＯＳ検出プロセスを監視するため、および並列して動作する２つのサーボ・チャンネルによって検出される最大の信頼性を有するＬＰＯＳシンボルを選択するために用いてもよい。図２８は、並列サーボ・チャンネル２８１０Ａおよび２８１０Ｂによって検出される２つのＬＰＯＳシンボルのうち最大の信頼性指標を有するＬＰＯＳシンボルを選択するための装置２８００のブロック図を示す。２８１０Ａおよび２８１９Ｂの２つのチャンネルから得られた信頼性指標は比較モジュール２８２０において比較され、最大の信頼度を有するＬＰＯＳシンボルを表す値が選択器２８３０によって選択される。

同期型サーボ・チャンネルに基づくプロトタイプＬＰＯＳシンボル検出器の性能を測定し、ＬＴＯテープ・ドライブ製品に現在使用されているピーク検出に基づく従来技術のＬＰＯＳシンボル検出器の性能に対して比較してきた。同期型サーボ・チャンネルとＴＢＳ装置はＦＰＧＡを用いて実現され、テープ・ドライブのサーボ・チャンネルＡＤＣの出力における信号を各装置の入力として用いることによって、平行して用いられてきている。同一のＬＰＯＳワード検出器が、ＬＰＯＳシンボルのシークエンスの復号化および、誤差補正をすることなく２つのチャンネルにおける決定誤差の個数の測定のために用いられてきている。テープ・ドライブ動作時にサーボ情報を提供する、２つの物理サーボ・チャンネルＣＨＡおよびＣＨＢが、６．２２ｍ／ｓのテープ速度で、ラップ数によって示されるテープ上の異なった１２の横の位置において、サーボ・リーダによって読み取られる。ＬＰＯＳワード誤差の個数の測定値は、１ラップあたり８００００ＬＰＯＳワードを読み取ることによって得られ、各ラップに対して繰り返される。この結果を表１に示す。

３０番と４６番のラップにおいては同期誤差によりＴＢＳ装置が満足に動作できなかったため、誤差の総数は、これらのラップから得た結果を考慮していない。特にＴＢＳ装置の同期誤差は、サーボ・バンドの端部における間隙検査器の不具合によるものであった。正常な動作条件における２つの装置における誤差の総数を比較すれば、同期型サーボ・チャンネル・アーキテクチャに基づくＬＰＯＳ検出装置が、ＴＢＳに基づくＬＰＯＳ検出装置よりも約４７倍良好な誤差率を達成したことがわかる。表１に示された結果は、特定のテープ・ドライブと特定のテープ・カートリッジを用いて得たものであるが、２つの装置にみられる性能の相違は、概して、ここに示す結果と実質的な相違はないと期待できる。

なお、本発明は、十分に機能するデータ処理装置の状況に基づいて記載してきたが、当業者なら、本発明におけるプロセスはコンピュータが読み取り可能な命令媒体の形態や様々な形態で配布でき、本発明は、配布の際に実際に用いる特定の種類の信号担持媒体に制限されず応用できると理解できるであろう。コンピュータが読み取り可能な媒体としては、フレキシブル・ディスク、ハード・ディスク駆動装置、ＲＡＭ、およびＣＤ−ＲＯＭなどの記録型媒体およびアナログまたはデジタルの通信回線などの伝送型媒体がある。

本発明を図示および説明するために説明してきたが、網羅を意図するものではなく、また発明を開示した形態に限定することを意図するものでもない。当業者には、種々の修正および変更が可能であることが明らかであろう。発明の原則と実際の応用をもっとも良く説明し、考えられる特定の用途にふさわしい種々の修正を含む種々の実施形態について他の当業者をして本発明を理解せしめる目的で、実施形態を選び、説明してきた。さらに、方法および装置に関して上記で説明してきたが、磁気テープ記憶装置における長手方向の位置（ＬＰＯＳ）に関する情報を含むコンピュータ・プログラムに関して、当該技術分野における必要性も満たされることができる。

４００ 本発明の同期型ＬＰＯＳ検出アーキテクチャ
４０６ アナログ・デジタル変換器
２３００ 最適なＬＰＯＳ検出およびパラメータの推定
１３００ タイミング基準の生成

Claims (10)

1. 装填されたテープが、テープ速度と、サーボ要素に対して横の（ｙ）位置と、前記テープの端部に対して長手方向の位置（ＬＰＯＳ）とを有する、データ・テープ・ドライブにおける同期型サーボ・チャンネルの操作方法であって、前記方法が、
   前記テープ速度または前記テープのｙ位置の事前提示なしに、サーボ・チャンネル・アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）から出力される信号サンプルのシークエンスから初期サーボ・チャンネル・パラメータを取得するステップと、
   補間されたサーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスから信号補間のためのタイミング基準を生成し、これによって前記サーボ・チャンネル信号に含まれるサーボ・バーストが不等間隔であるにも関わらず、タイミング情報が抽出されるステップと、
   前記チャンネルＡＤＣから出力される信号サンプルの前記シークエンスからテープ速度推定値およびｙ位置推定値を生成するステップと、
   前記サーボ・バーストに符号化されているＬＰＯＳシンボルを検出し復号化するステップと、
   ＬＰＯＳ検出を監視し、信頼性指標を前記復号化されたＬＰＯＳシンボルに与えるステップとを含む方法。
2. 前記初期サーボ・チャンネル・パラメータを取得するステップが、前記サーボ・チャンネル信号における正または負のピークの有効な４ ４ ５ ５シークエンスを特定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記タイミング基準を生成するステップが、前記補間されたサーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスによってタイミング調整がトリガされるタイミング・リカバリ・ループを実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記タイミング・ループが実質的に前記テープの前記速度に独立である、請求項３に記載の方法。
5. 前記タイミング基準を生成するステップがテープの加速中および減速中に行われる、請求項３に記載の方法。
6. テープ速度推定値およびｙ位置推定値を生成するステップが、前記チャンネルＡＤＣから出力される信号サンプルを用いて前記サーボ・チャンネル信号のゼロ・クロスを決定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. テープ速度推定値およびｙ位置推定値を生成するステップが、前記サーボ・チャンネル信号のダイビットのピークの発生を監視するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. テープ速度推定値およびｙ位置推定値を生成するステップが、ロックの喪失を宣言し、ダイビットのピーク数が所定の閾値より小さい場合に初期取得を再開するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ＬＰＯＳシンボルを検出するステップがパルス幅変調（ＰＷＭ）検出を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記ＬＰＯＳシンボルを検出し復号化するステップが、第１および第２の並列サーボ・チャンネルにおける前記ＬＰＯＳシンボルを同時に検出し復号化し、それにより第１および第２のＬＰＯＳシンボルをそれぞれ生成するステップと、
    信頼性指標を前記復号化されたＬＰＯＳシンボルに与えるステップが、第１の信頼性指標を前記第１のＬＰＯＳシンボルに与え、第２の信頼性指標を前記第２のＬＰＯＳシンボルに与えるステップと、
    前記方法が、前記第１および第２のＬＰＯＳシンボルのうちで最大である与えられた信頼度を有する前記ＬＰＯＳシンボルを選択するステップをさらに含む、 請求項１に記載の方法。

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