JP2697050B2

JP2697050B2 - データ記録方法，データ再生方法，データ記録装置及びデータ再生装置

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Publication number: JP2697050B2
Application number: JP63322699A
Authority: JP
Inventors: ▲吉▼秀新福
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH02168403A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ディジタル信号を記録媒体に記録し、そ
れを再生する場合等に用いて好適な記録・再生方法に関
する。

〔発明の概要〕

この発明は、記録媒体の先頭部にインパルス信号を記
録する初期ステップと、所定の２値データを多値データ
に変換するステップと、ある方向に磁化された第１領域
と、この第１領域と逆方向に磁化された第２領域と、ラ
ンダムな磁化方向を有する第３領域からなる３つの領域
を配列してこの多値データを記録媒体に記録する記録す
るステップとを具備してこの記録媒体にデジタルデータ
を記録すると共に、再生時には、このある方向に磁化さ
れた第１領域と、この第１領域と逆方向に磁化された第
２領域と、このランダムな磁化方向を有する第３領域か
らなる３つの領域を配列して記録されたこの多値データ
を記録媒体から読み出して再生信号を得る読み出しステ
ップと、この読み出しステップによる再生信号と磁化ベ
クトルの変化に対する応答信号を表す孤立波形情報（第
４図）とを用いて、最尤度の高い予想データを求め、こ
の予想データを検出データとする検出ステップとによ
り、磁化の変化に伴う再生出力を大きく得ることができ
ると共に符号自体の自由度を上がることができ、従来に
比べて記録線密度を向上できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、ディジタル信号を磁気記録媒体に記録する場
合、磁化の反転層に1,0の２値のディジタル信号を対応
させるか（NRZI法）、或いは極性の違いにディジタル信
号を対応させている（NRZ法）。

第10図は従来の記録方法における磁化の状態と符号の
対応を示したもので、NRZI法では磁化反転の有無に1,0
の２値のディジタル信号を対応させ、NRZ法は極性の違
いにディジタル信号を対応させていることがわかる。

これ等の方法では、1,0の繰り返し信号が頻繁に記録
されると再生ヘッドのギャップ長に起因するギャップロ
ス、記録媒体とヘッドの距離によるスペーシングロス等
により出力低下をまねきエラーを生じる。実際に現在実
用化されているディジタルの記録再生装置は記録される
パターンの最高繰り返し周波数の出力（C/N比）で記録
密度の値が決められている。

また、従来行っている記録方式は、或る方向に磁化ベ
クトルを揃えている領域があると、その隣接に反対方向
の極性をもった領域が存在する。この領域の長さが同一
で繰り返されると、単一周期の信号を記録したことにな
る。この周期を変えて記録再生出力をプロットすると第
11図の如くなる。すなわち第11図において、横軸は繰り
返し信号の波長（λ）当りのギャップ長（ｇ），縦軸は
記録又は再生出力である。この第11図より周期信号の波
長（λ）がギャップ近傍になると急激に出力が低下して
いることがわかる。これが記録密度の限界を決めてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、現在商品化されている、或いは予定されて
いる高密度記録ディジタルレコーダは、磁気記録媒体及
びデバイス（ヘッド）の性能アップ分は、トラックピッ
チを狭くすることにより実現されている。しかし、この
ようにトラックピッチを狭くするには機械的精度を上げ
る必要があり、量産性を損ない、システム全体のコスト
が高価になる等の欠点がある。

この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、記録線密
度を向上し、システム全体の高性能化、低廉化を図るこ
とができる記録・再生方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による記録・再生方法は、記録時は記録媒体
の先頭部にインパルス信号を記録する初期ステップと、
所定の２値データを多値データに変換するステップと、
ある方向に磁化された第１領域と、この第１領域と逆方
向に磁化された第２領域と、ランダムな磁化方向を有す
る第３領域からなる３つの領域を配列してこの多値デー
タを記録媒体に記録するステップとを具備してこの記録
媒体にデジタルデータを記録する。再生時には、このあ
る方向に磁化された第１領域と、この第１領域と逆方向
に磁化された第２領域と、このランダムな磁化方向を有
する第３領域からなる３つの領域を配列して記録された
この多値データを記録媒体から読み出して再生信号を得
る読み出しステップと、この読み出しステップによる再
生信号と磁化ベクトルの変化に対する応答信号を表す孤
立波形情報（第４図）とを用いて演算し、最尤度の高い
予想データを求め、この予想データを検出データとす
る。

〔作用〕

磁化の方向がランダムな状態（消磁状態とは限らな
い）を導入することにより、磁化の変化に伴う再生出力
を大きく得ることができる。また、媒体に記録する変調
符号を多値化することにより符号の最適化のための自由
度が増大する。この２つより従来に比べて記録線密度を
向上でき、例えば３値の場合約４倍程度に記録線密度を
上げることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第９図に基づい
て詳しく説明する。

先ず、この発明の基本原理を第６図〜第９図を参照し
て説明する。第６図はこの発明による磁化の状態と符号
の対応関係を３値の場合を例に示したもので、この発明
では第６図Ａの如く矢印ａ及びｂで示す磁化ベクトルの
領域の他に符号ｃで示すような磁化の方向がランダムな
領域を考える。ここで磁化の方向がランダムな領域とは
一方向に磁化された領域の長さがヘッドギャップ長の半
分以下で、磁化の方向が反転する領域が２個以上連続し
ている場所あるいは消磁された状態を云う。そして、こ
れ等の領域に第６図Ｂに示すように、例えば矢印ａの磁
化ベクトルの領域には−1,矢印ｂの磁化ベクトルの領域
には1,符号ｃのランダムな磁化領域には０を夫々対応さ
せて記録するようにする。

また、第７図は拡大系として５値の場合を示すもの
で、値が1.0（図示せず）,0.5,−0.5,−1.0は夫々磁化
強度が異なる。このように拡大系として磁化ベクトルの
強度を変化させることにより３値に限らず、５値,7値等
の多値符号を対応させることにより磁化の変化を大きく
とることができ、符号の自由度を上げることができる。
因みに、上述の３値の場合、次のように記録線密度の向
上が期待できる。

ここでlog₁₀3は３値の符号効率,log₁₀2は２値の符号
効率、2.5は実験値である。この実験値は磁化の変化分
が現状のヘッドでとれる値である。なお、この値は従来
の記録方式に対して磁化ベクトルを小さくできる分で本
方式に最適化した場合さらに大きくなる可能性がある。

さて、第11図を参照して説明したように従来の記録方
式では周波数信号の波長がギャップ近傍になると急激に
出力が低下し、これが記録密度の限界を決めていた。し
かし、ここで重要なことは磁化ベクトルの大きさが小さ
いために出力低下するのではない点である。例えば第８
図及び第９図に示すように或る方向を向いた磁化ベクト
ルが、磁化の方向がランダムな領域の中に孤立して存
在する場合を考える。

第８図は磁化の長さＬがギャップ長ｇより大きい場
合、第９図は磁化の長さＬがギャップ長ｇよりも小さい
場合である。いずれの場合も磁化ベクトルの先端部と
後端部をヘッドギャップが通過するときにヘッドの巻線
に磁化の変化に対応した電流が流れ、磁化ベクトルの存
在と極性を検出することができる。つまり、上述の３種
類の磁化領域を検出することができる。このとき検出さ
れる再生波形を孤立波形といい、これは或る方向を得た
単一磁化の応答波形と云える。この発明では再生時は後
述の如くこの孤立波形を用いて確定された再生データを
得るようにする。なお、この孤立波形を得るには記録時
に通常のデータに先行してインパルス波形を例えばテー
プの先頭部に記録するようにする。

次にこの発明の一実施例を第１図〜第５図を参照し乍
ら説明する。

第１図は本実施例の構成を示すもので、（１）は記録
信号としての入力データ（一般には２値信号）が印加さ
れる入力端子であって、この入力端子（１）からの入力
データは変調回路（２）に供給され、ここで入力データ
を磁化の変化が大きくとれる多値（３値以上）に変換す
る。変調回路（２）で多値に変換された信号は記録アン
プ（３）で増幅され、記録ヘッド（４）により磁気テー
プ（５）上に例えば第６図Ａに示すように記録される。
なお、磁化の方向がランダムな領域を記録するときは例
えば記録ヘッド（４）に電流を長さず、そのコイル両端
の電位差を０にする。或いは磁化の方向がランダムな領
域を記録するときは記録ヘッド（４）のコイル両端間で
他の磁化領域より２倍以上の周期の高周波で磁化するよ
うにしてもよく、また、記録ヘッドギャップ長の1/2以
下の磁化領域長になるように磁化してもよい。

また、上述の如く入力データを磁気テープ（５）に記
録するに先立って磁気テープ（５）の例えば先頭部に上
述の孤立波を記録すべく端子（６）よりインパルス波形
を記録アンプ（３）に供給する。

再生時には再生ヘッド（７）より磁気テープ（５）か
ら再生信号が再生され、再生アンプ（８）に供給されて
増幅され、周波数特性がフラットになるように補正され
る。再生アンプ（８）からの信号はA/D変換回路（９）
でA/D変換される。そして、入力データに先行して記録
されたインパルスに対応する第４図に示すような再生孤
立波形の値（孤立波値）がRAM（10）に取り込まれる。
この再生孤立波形は符号間干渉がおこらないコード、例
えばサンプリング間隔０〜16の間が［1000,0000,0000,0
000］に対応している。

また、A/D変換された再生データは検出回路（11）に
供給される。

検出回路（11）は例えば４ビット単位の検出の場合、
次式に従って検出を行う。

上記（２）において、は例えば３値のデータ系列、である。または過去のデータでW₀〜W₃は検出データ要素である。つま
り、は３値データ系列を示す第３図Ａからもわかるように既
に過去のビットであるのでその値ははっきりしており、は“0"である。一方W₀〜W₃は未だ未確定であるので、上
記（２）式を用いて求める。すなわち、上記（２）式のの所には検出回路（11）内からのメモリ（図示せず）か
らの過去のデータ（過去ビット）が挿入され、H₀〜H₃に
は第３図Ｂの如き孤立波形の各サンプル位置の値がRAM
（10）より読み出されて挿入され、Y₀〜Y₃にはA/D変換
回路（９）からの再生出力の値が挿入される。そして、
W₀〜W₃に記録した時の変調コードに対応した値を入れ、
波形の差の値が最も小さくなるときのW₀〜W₃の値を、求める検出
データ、つまり確定されたデータとする。第３図Ａの破
線はこの状態を示したもので、W₀は“0"、W₁は“1"、W₂
は“0"、W₃は“−1"で、これ等の値が確定されたデータ
である。

このようにして確定されたデータ（多値信号）は復調
回路（12）に供給されて出力端子（13）に出力データと
して取り出される。

第２図は検出回路（11）の具体的回路の一例を示すも
ので、同図において、（20）はA/D変換回路（９）より
入力値列（再生出力）が供給される入力端子であって、この入力端子（20）か
らの入力直列は複数個例えば16個の加算器（21₀）〜（21₁₅）のプラ
ス端子に供給される。また、（22）はRAM（10）から読
み出された孤立波値が供給される入力端子であって、この入力端子（22）か
らの孤立波値は複数個例えば16個のたたみ込み演算器（23₀）〜（23
₁₅）に供給される。このたたみ込み演算器（23₀）〜（2
3₁₅）には夫々メモリ（図示せず）より過去のデータ
と予測データ直列W₀〜W₁₅が供給される。たたみ込み演
算器（23₀）〜（23₁₅）内においてのたたみ込み演算が行われ、その結果その出力側に演算
後の値A₀〜A₁₅が得られ、これ等が夫々加算器（21₀）〜
（21₁₅）のマイナス端子に供給され、上述の（２）式の
計算がなされ、波形の差が得られる。

この波形の差は２乗回路（24₀）〜（24₁₅）に供給され、実質的にそ
の絶対値がとられる。２乗回路（24₀）〜（24₁₅）の出
力は比較回路（25）に供給され、ここでの最小値の比較が行われる。そして、実質的にの値が一番小さいものが選択され、このときのWi（W₀〜
W₁₅のうちの１つ）が最も本当らしい系列（検出デー
タ）とされ出力端子（26）に取り出される。

第５図のこの状態を波形的に見たもので、実線がたた
み込み演算器（23₀）〜（23₁₅）で演算の結果得られた波形、つまり孤立波の重ね合せによる波
形である。これは先の式（２）ではＷ＊Ｈの演算により
得られる。破線は入力端子（20）により入って来る再生
出力の波形である。そして、両者の一番差のない所、つまりの値が一番小さい所の値を最尤度が高い（最も本当らし
い）系列と着做し、これを正規の検出データとする。因
みにこのコードは［10100−1010−10−1010］の再生波
形である。なお、第５図の一番左側で実線と破線がずれ
ているのは巡回型の重ね合せでないためずれているもの
で、再生波形と孤立波の重ね合わせ波形がずれているた
めではない。なお、上述の実施例では長手媒体とリング
ヘッドの組合せの場合を例にとり説明したが、これに限
定されず、垂直媒体等の配向性の違う記録媒体において
もヘッドを工夫すれば、この発明を適用できる。

このようにして本実施例では現在用いられている磁気
記録媒体（テープ，ディスク等）とデバイス（ヘッド）
のそのまま用いても従来の２〜３倍程度の記録線密度の
向上が望める。このときトラックピッチ等のデイメンジ
ョンはそのままでよい。更に本方式に合った記録媒体や
デバイスの開発によりより一層の向上が望める。また、
従来の記録方式を包含するため、従来の記録方式で記録
されたディジタル信号も検出出来、いわゆる上位変換が
可能である。更に従来の記録方式と同様にコンタクトプ
リントによるソフトテープの量産化も可能である。

〔発明の効果〕

上述の如くこの発明によれば、記録媒体の先頭部にイ
ンパルス信号を記録する初期ステップと、所定の２値デ
ータを多値データに変換するステップと、ある方向に磁
化された第１領域と、この第１領域と逆方向に磁化され
た第２領域と、ランダムな磁化方向を有する第３領域か
らなる３つの領域を配列してこの多値データを記録媒体
に記録する記録ステップとを具備してこの記録媒体にデ
ジタルデータを記録し、再生時には、このある方向に磁
化された第１領域と、この第１領域と逆方向に磁化され
た第２領域と、このランダムな磁化方向を有する第３領
域からなる３つの領域を配列して記録されたこの多値デ
ータを記録媒体から読み出して再生信号を得る読み出し
ステップと、この読み出しステップによる再生信号と磁
化ベクトルの変化に対する応答信号を表す孤立波形情報
（第４図）とを用いて演算し、最尤度の高い予想データ
を求め、この予想データを検出データとするようにした
ので、従来に比し、記録線密度を向上でき、もってシス
テム全体の高性能化、低廉化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
はこの発明の要部の一例を示す回路構成図、第３図はこ
の発明の動作を説明するための状態遷移図、第４図はこ
の発明で使用される孤立波形図、第５図はこの発明によ
る演算波形と再生出力の比較図、第６図及び第７図はこ
の発明による磁化の状態と符号の対応図、第８図及び第
９図はこの発明による磁化の長さとギャップ長と再生孤
立波形の関係図、第10図は従来の磁化の状態と符号の対
応図、第11図は従来のギャップと記録再生出力の関係図
である。（２）は変調回路、（３）は記録アンプ、（４）は記録
ヘッド、（５）は磁気テープ、（７）は再生ヘッド、
（８）は再生アンプ、（９）はA/D変換回路、（10）はR
AM、（11）は検出回路、（12）は復調回路、（21₀）〜
（21₁₅）は加算器、（23₀）〜（23₁₅）はたたみ込み演
算器、（24₀）〜（24₁₅）は二乗回路、（25）は比較回
路である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体の先頭部にインパルス信号を記録
する初期ステップと、所定の２値データを多値データに変換するステップと、ある方向に磁化された第１領域と、該第１領域と逆方向
に磁化された第２領域と、ランダムな磁化方向を有する
第３領域からなる３つの領域を配列して多値データを記
録媒体に記録する記録ステップとを具備するデータ記録方法。
【請求項２】上記第１及び第２領域は、それぞれ少なく
とも２つの磁化強度の領域種類を持つことを特徴とする
特許請求の範囲１に記載のデータ記録方法。
【請求項３】上記第３領域は、一方向に磁化された領域
の長さがヘッドギャップ長の半分以下で、磁化方向が反
転する領域が２個以上連続している領域である特許請求
の範囲１に記載のデータ記録方法。
【請求項４】記録媒体の先頭部にインパルス信号を記録
する初期化手段と、所定の２値データを多値データに変換する変換手段と、ある方向に磁化された第１領域と、該第１領域と逆方向
に磁化された第２領域と、ランダムな磁化方向を有する
第３領域からなる３つの領域を配列して多値データを記
録媒体に記録する記録手段とを具備するデータ記録装置。
【請求項５】上記第１及び第２領域は、それぞれ少なく
とも２つの磁化強度を持つことを特徴とする特許請求の
範囲４に記載のデータ記録装置。
【請求項６】上記第３領域は、一方向に磁化された領域
の長さがヘッドギャップ長の半分以下で、磁化方向が反
転する領域が２個以上連続している領域である特許請求
の範囲４に記載のデータ記録装置。
【請求項７】ある方向に磁化された第１領域と、該第１
領域と逆方向に磁化された第２領域と、ランダムな磁化
方向を有する第３領域からなる３つの領域を配列して記
録された多値データを記録媒体から読み出して再生信号
を得る読み出しステップと、上記読み出しステップによる再生信号と磁化ベクトルの
変化に対する応答信号を表す孤立波形情報とを用いて、
最尤度の高い予想データを求め、該予想データを検出デ
ータとする検出ステップとを具備するデータ再生方法。
【請求項８】上記第１及び第２領域は、それぞれ少なく
とも２つの磁化強度の領域種類を持つことを特徴とする
特許請求の範囲７に記載のデータ再生方法。
【請求項９】記録媒体の先頭部に記録されたインパルス
信号を読み出す初期ステップを具備する特許請求の範囲
７に記載のデータ再生方法。
【請求項１０】上記第３領域は、一方向に磁化された領
域の長さがヘッドギャップ長の半分以下で、磁化方向が
反転する領域が２個以上連続している領域である特許請
求の範囲７に記載のデータ再生方法。
【請求項１１】ある方向に磁化された第１領域と、該第
１領域と逆方向に磁化された第２領域と、ランダムな磁
化方向を有する第３領域からなる３つの領域を配列して
記録された多値データを記録媒体から読み出して再生信
号を得る読出手段と、上記読出手段による再生信号と磁化ベクトルの変化に対
する応答信号を表す孤立波形情報とを用いて、最尤度の
高い予想データを求め、該予想データを検出データとす
る検出手段とを具備するデータ再生装置。
【請求項１２】上記第１及び第２領域は、それぞれ少な
くとも２つの磁化強度の領域種類を持つことを特徴とす
る特許請求の範囲11に記載のデータ再生装置。
【請求項１３】記録媒体の先頭部に記録されたインパル
ス信号を読み出す初期手段を具備する特許請求の範囲11
に記載のデータ再生装置。
【請求項１４】上記第３領域は、一方向に磁化された領
域の長さがヘッドギャップ長の半分以下で、磁化方向が
反転する領域が２個以上連続している領域である特許請
求の範囲11に記載のデータ再生装置。