JP2012504299A - ハードディスク・ドライブにおける選択的データ保持復号のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

ハードディスク・ドライブにおける改良された物理的再読取り動作のための方法および装置が提供される。開示される方法および装置は、ハードディスク・ドライブの中にデータを選択的に保持する。信号は、読み取られた信号における複数のセグメントのそれぞれに信頼性メトリックを割り当てること、この割り当てるステップを、複数の読取り動作に関して繰り返すこと、および割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、それらのセグメントを選択的に保持することによって、反復読取りチャネルにおいて読み取られる。読み取られた信号は、記憶媒体上にトランスデューサを位置付けることによって獲得されることが可能である。この信頼性メトリックは、所与のセグメントのソフト・ビット判定、対数尤度比、または雑音推定に基づくことが可能である。

Description

本発明は、ハードディスク・ドライブにおける再試行動作のための技術に関し、より詳細には、そのようなハードディスク・ドライブにおける物理的再読取り動作のための技術に関する。

ストレージ・システムにおいて、トラックおよびセクタが狭い間隔で一緒に置かれるとともに、スピンドル・モータによってもたらされるスピン速度が高まるにつれ、記憶媒体を読み取る間に生じる誤りの尤度が大幅に高まる。ストレージ・システムは、いくつかの異なる技術を使用して、記憶媒体からデータを読み取っている際に生じる可能性があるそのような誤りを解消する、または減らす。ストレージ・システムにおけるほとんどの誤り検出技術および誤り訂正技術は、冗長な情報、および特殊なハードウェアを使用する。例えば、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号などの誤り訂正符号が、しばしば、そのような誤りを検出し、訂正するのに使用される。ＬＤＰＣ符号は、パリティ検査行列Ｈに基づくブロック符号である。例えば、Ｒ．Ｇ．Ｇａｌｌａｇｈｅｒ、「Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｖｏｌ．ＩＴ−８、２１〜２８頁、（１９６２年１月）を参照されたい。

読取り動作中に誤りが生じた場合、通常再試行動作が実施され、これにより、バッファから、または記憶媒体自体から（あるいはバッファと記憶媒体の両方から）信号が再び読み取られることが可能である。再読取り動作が記憶媒体から実行される際、動作条件は、異なる信号を得るように、例えば、トランスデューサの位置付けを変えることによって、変更されることが可能である。再読取り動作は、通常、誤ったデータが記憶媒体から正しく読み取られるまで、または事前定義された回数の再試行動作が実行されるまで、続けられる。

１つの既存の再試行技術では、「オンザフライ」のソフト・チャネル検出器が、初期読取り動作を実行する。「オンザフライ」検出器が、誤りに出会った場合、第２のソフト・チャネル検出器が、バッファリングされたサンプルを処理して、「オンザフライ」検出器よりもさらに多くの繰返しを通常、用いる電子再試行を実行することが可能である。この電子再試行が失敗した場合、物理的再読取り動作が開始されて、これにより、トランスデューサが目標区域上で位置付け変更されて、新たな信号が獲得される。

Ｒ．Ｇ．Ｇａｌｌａｇｈｅｒ、「Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｖｏｌ．ＩＴ−８、２１〜２８頁、（１９６２年１月） Ｅ．Ｙｅｏ他、「ＶＬＳＩ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｅｒｓ ｉｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．２、２００１年３月

ハードディスク・ドライブにおける改良された物理的再読取り動作の必要性が存在する。ハードディスク・ドライブにおける選択的データ保持復号のための改良された方法および装置のさらなる必要性が存在する。

概して、ハードディスク・ドライブにおける改良された物理的再読取り動作のための方法および装置が提供される。本発明の一態様によれば、開示される方法および装置は、ハードディスク・ドライブの中にデータを選択的に保持する。信号は、読み取られた信号における複数のセグメントのそれぞれに信頼性メトリックを割り当てること、この割り当てるステップを、複数の読取り動作に関して繰り返すこと、および割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、それらのセグメントを選択的に保持することによって、反復読取りチャネルにおいて読み取られる。例えば、読み取られた信号は、記憶媒体上にトランスデューサを位置付けることによって獲得されることが可能である。

信頼性メトリックは、例えば、所与のセグメントに関連するソフト・ビット判定、所与のセグメントに関連する対数尤度比、または所与のセグメントの雑音推定に基づくことが可能である。雑音推定は、例えば、セグメントから基準信号を取り去ることによって得られることが可能である。

本発明、ならびに本発明のさらなる特徴および利点のより完全な理解が、後段の詳細な説明、および図面を参照することによって得られよう。

例示的な従来のＬＤＰＣ符号ベースの反復ハードディスク・ドライブを示す概略ブロック図である。 本発明の特徴を組み込んだ例示的なＬＤＰＣベースの反復ハードディスク・ドライブ２００を示す概略ブロック図である。

本発明は、ハードディスク・ドライブにおける物理的再読取り動作のための改良された技術を提供する。本発明の一態様によれば、物理的再読取り動作中、ハードディスク・ドライブは、複数の読取り動作のなかから最も信頼できる信号セグメントを選択的に保持することができる。１つの例示的な実施形態において、各セグメントに割り当てられた信頼性メトリックは、最も信頼できる信号セグメントを識別する。

図１は、例示的な従来のＬＤＰＣ符号ベースの反復ハードディスク・ドライブ１００の概略ブロック図である。図１に示されるとおり、アナログ・フロントエンド１１０が、等化されたサンプルＹを生成する。例えば、等化されたサンプルＹは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタリングの後に得られることが可能である。従来の反復復号技術のさらなる説明については、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、Ｅ．Ｙｅｏ他、「ＶＬＳＩ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｅｒｓ ｉｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．２、２００１年３月を参照されたい。

「オンザフライ」検出器と、しばしば、呼ばれる第１のソフト・チャネル検出器１２０が、Ｙ_Ｎｅｗと呼ばれる、これらの等化されたサンプルを処理し、対数尤度比（ＬＬＲ）などのソフト・ビット判定の形態で各Ｙサンプルに関する一連の信頼性情報を生成する。これらのＬＬＲ値が、メモリ１４０に書き込まれ、ＬＰＤＣ復号器１６０によって、知られている反復する仕方で処理されて、メモリ１８０の中に格納されるハード判定が生成される。一般に、ハード・ビット判定は、ＬＬＲ値の符号に基づいて得られる。同様に、ＬＬＲ値の大きさにより、判定の信頼性の示度が与えられる。

前述したとおり、オンザフライ検出が失敗した場合、第２のソフト・チャネル検出器１３０が、メモリ１２５から獲得された、バッファリングされたＹサンプルを処理して、電子再試行動作を実行する。この電子再試行動作は、通常、オンザフライ検出中に第１のソフト・チャネル検出器１２０によって使用されるより多くの反復を、第２のソフト・チャネル検出器１３０とＬＰＤＣ復号器１６０の間で備える。図１に示されるとおり、ＬＰＤＣ復号器１６０は、電子再試行動作中に、第２のソフト・チャネル検出器１３０によって使用される外部メモリ１５０の中に復号された情報を格納する。

電子再試行動作が失敗した場合、ハードディスク・ドライブ１００は、物理的再読取り動作を実行する。物理的再読取り動作中、ヘッダまたはトランスデューサ（図示せず）は、記憶媒体から信号を再び読み取るように目標区域上で位置付け変更される。従来の物理的再読取り技術は、記憶媒体から完全に新しい信号を読み取るが、本発明は、信頼性メトリックに基づいて、信号のいくつかの部分を選択的に保持する。

物理的再読取り中の選択的データ保持
本発明の一態様によれば、物理的再読取り動作中、ハードディスク・ドライブは、複数の読取り動作のなかから最も信頼できる信号セグメントを選択的に保持することができる。１つの例示的な実施形態において、信頼性メトリックが、最も信頼できる信号セグメントを識別するのに使用される。信頼性メトリックは、複数の読取り動作に関する各信号セグメントに割り当てられることが可能であり、各セグメントの信頼性メトリックの値を比較することによって、より信頼性のある方の信号セグメントが選択される。このようにして、本発明は、各セグメントに割り当てられた信号品質値または信頼性値に基づいて、信号セグメントを選択的に保持する。例えば、信号セグメントは、３２または１６のサンプルに等しいＮなどの、Ｙ信号のＮ個のサンプルを備えることが可能である。したがって、１つの例示的なハードディスク・フォーマットによれば、１セクタ当たりのサンプルの数は、５，０００のオーダである。

図２は、本発明の特徴を組み込んだ例示的なＬＤＰＣベースの反復ハードディスク・ドライブ２００の概略ブロック図である。アナログ・フロントエンド２１０、ソフト・チャネル検出器２２０、２３０、メモリ２４０、２５０、およびＬＰＤＣ復号器２６０は、前述した図１の対応する要素と同様の仕方で動作する。図２に示されるとおり、反復ハードディスク・ドライブ２００は、選択回路２８０によって生成された選択信号によって制御されるマルチプレクサ２７０も含む。選択信号は、セグメントに割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、マルチプレクサ２７０が新たな信号Ｙ_ｎｅｗを選択するか、またはＹメモリ２２５から読み取られた、保持される信号Ｙ_ｏｌｄを選択するかを決定する。

一般に、選択信号は、各セグメントに割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、後の使用のためにＹメモリ２２５の中に格納するように、新たな信号セグメントＹ_ｎｅｗ、または保持される信号セグメントＹ_ｏｌｄを選択する。１つの例示的な実施形態において、各再読取り動作の後、再読取りされた信号における各セグメントに関して、新たな信号Ｙ_ｎｅｗ、または保持される信号Ｙ_ｏｌｄが、対応する信頼性メトリックが選択されたセグメントに割り当てられて、Ｙメモリ２２５の中に格納される。このようにして、本発明は、割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、信号セグメントを選択的に保持する。

本発明は、ＬＤＰＣ復号技術を使用して例示されるが、本発明は、当業者には明白なとおり、反復する仕方でソフト（信頼性）情報を処理するハードディスク・ドライブにおけるターボ符号、およびその他の反復する符号に適用されてもよい。

図２に示されるとおり、ＬＰＤＣ復号器２６０は、基準信号の生成も行う。一般に、基準信号は、信号サンプルにおける雑音に基づく信頼性指標である。１つの例示的な実施形態において、基準信号は、ＬＰＤＣ復号器２６０によって生成されたハード判定と部分応答目標の畳込みである。

例示的な信頼性メトリック
前述したとおり、各セグメントに割り当てられた信頼性値は、対応するセグメントの信頼性の示度を与える。前述したとおり、ソフト・チャネル検出器２２０、２３０は、選択信号に基づいて、等化されたサンプルＹ_ＮｅｗまたはＹ_Ｏｌｄを処理し、ＬＬＲなどのソフト・ビット判定の形態で、各Ｙサンプルに関する一連の信頼性情報を生成する。１つの例示的な実施形態において、各セグメントに割り当てられる信頼性値は、そのセグメントにおける各サンプルに関連するソフト・ビット判定またはＬＬＲに基づくことが可能である。例えば、各セグメントＳ_ｉに関する信頼性値Ｒ_Ｓｉは、以下のとおり表現されることが可能である。すなわち、

Ｒ_Ｓｉ＝Σａｂｓ（ソフト・ビット判定）またはΣａｂｓ（ＬＬＲ）

ただし、合計は、所与のセグメントにおけるサンプルにわたる。一般に、ソフト・ビット判定またはＬＬＲに基づく場合、信頼性値Ｒ_Ｓｉが大きいほど、そのセグメントは信頼性が高い。

さらなる変種において、各セグメントＳ_ｉに関する信頼性値Ｒ_Ｓｉは、以下のとおり、ＬＰＤＣ復号器２６０によって生成された基準信号に基づくことが可能である。すなわち、

Ｒ_Ｓｉ＝Σａｂｓ（Ｙ−基準信号）

ただし、合計はやはり、所与のセグメントにおけるサンプルにわたり、信頼性値Ｒ_Ｓｉが大きいほど、そのセグメントは信頼性が低い（より多くの雑音は、より低い信頼性の信号を示すので）。

前述したとおり、各再読取り動作の後、再読取りされた信号における各セグメントに関して、新たな信号Ｙ_ｎｅｗ、または保持される信号Ｙ_ｏｌｄが、対応する信頼性メトリックが選択されたセグメントに割り当てられて、Ｙメモリ２２５の中に格納される。このようにして、本発明は、割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、信号セグメントを選択的に保持する。Ｙメモリ２２５の中に格納された最終信号セットは、異なる再試行の試みにおいて読み取られたセグメントを含むことが可能である。各読取り動作の後、反復ハードディスク・ドライブ２００は、Ｙメモリ２２５の中に格納された信号セグメントの最終セットに基づいて、信号を検出し、復号する。

結論
本発明の例示的な実施形態は、デジタル論理ブロックに関連して説明されてきたが、当業者には明白なとおり、様々な機能が、デジタル領域で、ソフトウェア・プログラムにおける処理ステップとして、回路要素または状態マシンによってハードウェアにおいて、あるいはソフトウェアとハードウェアの両方の組合せにおいて実施されることが可能である。そのようなソフトウェアは、例えば、デジタル・シグナル・プロセッサ、マイクロコントローラ、または汎用コンピュータにおいて使用されることが可能である。そのようなハードウェアおよびソフトウェアは、集積回路内に実装される回路内で実施されることが可能である。

このため、本発明の機能は、それらの方法を実施するための方法および装置に形態で実施され得る。本発明の１つまたは複数の態様は、記憶媒体の中に格納され、マシンに読み込まれ、さらに／またはマシンによって実行されるか、何らかの伝送媒体を介して伝送されるかにかかわらず、例えば、プログラム・コードの形態で実現されることが可能であり、このプログラム・コードが、コンピュータなどのマシンに読み込まれ、そのマシンによって実行されると、そのマシンが、本発明を実施するための装置となる。汎用プロセッサ上で実施される場合、プログラム・コード・セグメントは、そのプロセッサと一緒になって、専用の論理回路と同様に動作するデバイスをもたらす。また、本発明は、集積回路、デジタル・シグナル・プロセッサ、マイクロプロセッサ、およびマイクロコントローラの１つまたは複数において実施されることも可能である。

複数の同一のダイが、ウェーハの表面上に繰り返されるパターンで、通常、形成される。各ダイが、本明細書で説明されるデバイスを含み、さらに他の構造体または回路を含むことが可能である。個々のダイは、ウェーハからカットされ、またはダイシングされ、その後、集積回路としてパッケージ化される。当業者は、ウェーハをどのようにダイシングし、ダイをパッケージ化して、集積回路を製作すべきかを知っている。そのように製造された集積回路は、本発明の一部と考えられる。

本明細書で示され、説明される実施形態および変種は、本発明の原理を単に例示するものであること、および本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく、様々な変形形態が当業者によって実施されることが可能であることを理解されたい。

Claims (20)

1. 反復読取りチャネルにおいて信号を読み取る方法であって、
   複数のセグメントを有する読み取られた信号を獲得し、
   前記複数のセグメントのそれぞれに信頼性メトリックを割り当て、
   誤りが検出されると、前記獲得と前記割り当てとを繰り返し、そして、
   前記割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、前記セグメントを選択的に保持する、ことを含む方法。
2. 前記読み取られた信号は、記憶媒体上にトランスデューサを位置付けることによって獲得される、請求項１に記載の方法。
3. 前記信頼性メトリックは、複数の読取り動作に関する各セグメントに割り当てられ、そして、各セグメントの前記信頼性メトリックの値を比較することによって、他のセグメントと比べてより信頼性のある方の信号セグメントが選択される、請求項１に記載の方法。
4. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連するソフト・ビット判定に基づく、請求項１に記載の方法。
5. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連する対数尤度比に基づく、請求項１に記載の方法。
6. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連する雑音推定に基づく、請求項１に記載の方法。
7. 前記雑音推定は、前記セグメントから基準信号を取り去ることによって獲得される、請求項６に記載の方法。
8. 反復読取りチャネルであって、
   読み取られた信号における１つまたは複数のセグメントを選択する選択回路を含み、前記１つまたは複数のセグメントの各々は割り当てられた信頼性メトリックを有し、前記読み取られた信号は複数の読取り動作に関して獲得され、さらに、
   前記割り当てられた信頼性メトリックに基づいて前記セグメントを選択的に保持するメモリに結合されたマルチプレクサとを備える、反復読取りチャネル。
9. 前記読み取られた信号は、記憶媒体上にトランスデューサを位置付けることによって獲得される、請求項８に記載の反復読取りチャネル。
10. 前記信頼性メトリックは、複数の読取り動作に関する各セグメントに割り当てられ、そして、各セグメントの前記信頼性メトリックの値を比較することによって、他のセグメントと比べて、より信頼性のある方の信号セグメントが選択される、請求項８に記載の反復読取りチャネル。
11. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連するソフト・ビット判定に基づく、請求項８に記載の反復読取りチャネル。
12. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連する対数尤度比に基づく、請求項８に記載の反復読取りチャネル。
13. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連する雑音推定に基づく、請求項８に記載の反復読取りチャネル。
14. 前記雑音推定は、前記セグメントから基準信号を取り去ることによって獲得される、請求項１３に記載の反復読取りチャネル。
15. 反復読取りチャネルにおいて信号を読み取る方法であって、
    読み取られた信号における複数のセグメントの各々に信頼性メトリックを割り当て、
    前記割り当てを複数の読取り動作に関して繰り返し、
    前記割り当てられた信頼性メトリックに基づいて、前記セグメントを選択的に保持する、ことを含む方法。
16. 前記読み取られた信号は、記憶媒体上にトランスデューサを位置付けることによって獲得される請求項１５に記載の方法。
17. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連するソフト・ビット判定に基づく、請求項１５に記載の方法。
18. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連する対数尤度比に基づく、請求項１５に記載の方法。
19. 前記信頼性メトリックは所与のセグメントに関連する雑音推定に基づく、請求項１５に記載の方法。
20. 前記雑音推定は、前記セグメントから基準信号を取り去ることによって獲得される、請求項１９に記載の方法。

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