JP2888161B2

JP2888161B2 - 情報再生装置

Info

Publication number: JP2888161B2
Application number: JP7055729A
Authority: JP
Inventors: 成哉内田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH08249829A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は情報再生装置に係り、特
に磁気記録媒体から再生した信号に対してパーシャルレ
スポンス等化及びビタビ検出を行って情報を再生する情
報再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクや磁気テープなどの磁気記
録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置では、
従来より再生信号に対して、しきい値によるレベル判定
法、微分回路とゼロクロス検出器を用いたピーク検出法
などを適用して情報を再生していたが、最近では、高記
録密度化に伴う符号間干渉の増大、信号対雑音比（Ｓ／
Ｎ）の低下などによるエラーレートの悪化を低減するた
め、新しい信号処理技術として、パーシャルレスポンス
等化（ＰＲ等化）やビタビ検出法などが用いられつつあ
る。

【０００３】このＰＲ等化とビタビ検出を用いた新しい
信号処理方式（ＰＲＭＬ方式）では、高記録密度化によ
り影響が大きくなる符号間干渉を積極的に利用してお
り、再生データの前後関係を考慮することによって、可
能性の最も高いデータ列を選択し誤り率を改善してい
る。

【０００４】パーシャルレスポンス等化方式は、送出符
号とは異なった符号に等化して識別する方法の総称であ
り、多くの方法が考えられているが、そのうちＰＲ
（１，０，−１）方式による記録再生過程を図１０に示
す。記録データが図１０（Ａ）に示す如き場合、この記
録データをプリコーダによって予めインターリーブドＮ
ＲＺＩ変換して同図（Ｂ）に示すデータを生成し、これ
に基づいて同図（Ｃ）に示すような記録電流を生成して
磁気記録媒体に記録を行う。

【０００５】この磁気録媒体の再生時には、磁気記録媒
体から再生された信号に対してＰＲ（１，０，−１）方
式による再生等化を行い、図１０（Ｄ）に示す３値の等
化波形を得る。そして、この等化波形の「１」及び「−
１」をそれぞれ「１」とし、かつ、等化波形の「０」を
「０」とすることにより、図１０（Ｅ）に示す如く再生
データを得ることができる。

【０００６】ここで、ＰＲ（１，０，−１）方式では、
図１１（Ａ）に示す孤立再生波形は、再生等化によって
同図（Ｂ）に示す等化波形となるため、符号間干渉によ
るサンプリング点での測定値は０及び±１の３値に限定
される。図１２はこのＰＲ（１，０，−１）方式による
等化の状態遷移図を示す。この図１２に基づいてビタビ
検出が行われる。

【０００７】ところで、ＰＲ等化には適応等化型トラン
スバーサルフィルタが用いられるが、そのタップゲイン
の更新は以下のように行われる。等化器出力をｙ_k、レ
ベル判定結果をｄ_kとすると誤差成分の２乗平均Ｅと誤
差成分ε_kとはそれぞれ次式で表される（ｋは時間を表
す）。

【０００８】

【数１】また、等化器入力ベクトルをＸ_k、タップゲインベクト
ルをＡ_k、等化器入力をｘ_k、時間ｋにおけるタップ番号
ｊのタップゲインをａ_j,kと表すものとすると、等化器
出力ｙ_kは次式で表される。

【０００９】ｙ_k＝Ｘ_k・Ａ_k （３）Ｘ_k＝（ｘ_k、ｘ_k+1、．．．、ｘ_k+N-1）（４）Ａ_k＝（ａ_0,k、ａ_1,k、．．．、ａ_j,k、．．．、ａ_N-1,k）（５）（１）式をタップゲインベクトルＡ_kについて微分する
と（６）式が得られる。そして、この（６）式を変形し
た（７）式に基づいてタップゲインベクトルＡ_kが逐次
更新される。ただし、（７）式中、Δａは定数である。

【００１０】

【数２】次に、ビタビ検出器の動作について説明する。ビタビ検
出は、入力データ列の前後関係の規則性を利用して存在
し得るデータ列の中から最も確からしいデータ列を選択
することで誤りを低減する復号方法である。ここで、等
化波形の時刻ｋでのサンプル値をＹ_k、図１２の状態Ｓ
１から状態Ｓ２への遷移のメトリックをＬ₁₂と表し、図
１２の各メトリックを次式で定義するものとする。

【００１１】

【数３】ある時刻ｋで状態Ｓ１となるパスメトリックの最小値を
Ｍ_k（１）と表すものとすると、各状態へのパスメトリ
ックの最小値は次式で表される。

【００１２】

【数４】上記の（８）式及び（９）式に基づいて最尤パス選択を
行い、データを再生する。実際には、インターリーブド
ＮＲＺＩとＰＲ（１，０，−１）等化を用いたことによ
り、再生データの偶数番目の列と、奇数番目の列の間に
相関が無いため、それぞれを並列化し、ＰＲ（１，−
１）として処理することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のＰＲ
等化方式とビタビ検出を用いた従来の情報再生装置で
は、再生波形が孤立再生波形の重ね合わせで表現される
こと、つまり、線形性が成立することが正常な再生のた
めの基本的な条件であるため、磁気記録媒体上の記録密
度が上昇すると非線形効果が顕著になり、再生データの
誤り率が悪化する。また、再生ヘッドとして磁気抵抗効
果型ヘッド（ＭＲヘッド）を用いると、図１３に示すよ
うに、孤立再生波形の出力が符号によって異なる非対称
性を生じる。このような再生波形の歪みは線形なフィル
タで取り除くことは困難であり、従来の情報再生装置で
は再生データの誤り率を悪化させてしまう。

【００１４】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
再生ヘッドとしてＭＲヘッドを用いたときに生じる孤立
再生波形の非対称性による再生波形の歪を予め考慮した
ＰＲＭＬチャネルを用いることにより非対称性を補償
し、再生データの誤り率を改善し得る情報再生装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する
ため、本発明は磁気記録媒体からＭＲヘッドで再生した
信号に対して適応等化フィルタ構成の等化器によりパー
シャルレスポンス等化を行い、ビタビ検出器でビタビ検
出を行って情報を再生する情報再生装置において、等化
器の出力信号を予め定めたレベル判定値で判定するレベ
ル判定器と、レベル判定器の出力レベル判定結果と等化
器の出力信号との誤差成分を生成して等化器のタップゲ
インにフィードバックする減算器と、レベル判定器の出
力レベル判定結果に基づいて等化器の出力信号をレベル
補償して前記ビタビ検出器へ出力するレベル補償器とを
有し、等化器は、レベル判定器のレベル判定値を入力誤
差成分に応じて逐次更新する手段を有し、更新したレベ
ル判定値をレベル判定値に入力すると共に、レベル補償
器に入力して補償パラメータを逐次更新するようにした
ものである。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】等化器を構成している適応等化型トランスバ
ーサルフィルタは、再生波形が線形であり、かつ、対称
であれば正しくパーシャルレスポンス等化できるが、Ｍ
Ｒヘッドからの非対称な再生信号波形に対しては収束が
悪化する。そこで、本発明では、レベル判定値を固定す
るのではなく、タップゲインと同様に逐次更新すること
で、等化器出力の収束を改善する。等化器の出力信号を
レベル補償器により対称な再生波形での等化レベルに補
償してビタビ検出器に入力するか、等化レベルをレベル
判定値と一致させたビタビ検出器を用いることにより、
データ検出が正常にできる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面と共に説
明する。図１は本発明装置の第１実施例のブロック図を
示す。本実施例は請求項１、２、３及び４に示した発明
の実施例で、磁気記録媒体１に記録されたデータを再生
するＭＲヘッド２、増幅回路３、等化器４、レベル判定
器５、レベル補償器６及びビタビ検出器７から構成され
ている。等化器４はトランスバーサルフィルタにより構
成されている。

【００２１】図１において、磁気記録媒体１の既記録信
号はＭＲヘッド２により再生され、増幅回路３により増
幅された後等化器４に供給される。等化器４によりＰＲ
等化された再生信号はレベル判定器５及び減算器６に供
給される一方、レベル補償器７に供給される。レベル判
定器５は等化器４の出力信号ｙ_ｋのレベル判定結果ｄ_ｋ
を減算器６及びレベル補償器７にそれぞれ供給する。

【００２２】減算器６は等化器４の出力信号ｙ_ｋからレ
ベル判定結果ｄ_ｋを差し引いて、（２）式に示した誤差
成分ε_ｋを生成して等化器４に供給する。これにより、
等化器４はレベル判定器５で設定されているレベル判定
値に等化されたデータを出力する。このとき、レベル判
定値は誤差成分ε_ｋが最小となるように設定する。等化
器４の出力信号ｙ_ｋは、レベル補償器７によりビタビ検
出器８に適した等化レベルに補償されてビタビ検出器８
に供給される。

【００２３】ここで、上記レベル判定値は例えば（１，
０，−α）に設定されている。図５はこのときの等化波
形の例を示す。図１３に示したような非対称性がなけれ
ば再生信号波形は従来の等化レベルを（１，０，−１）
とする等化器により図５の点線で示した波形に等化され
る。しかし、ＭＲヘッド２の再生信号のように非対称性
がある場合は、前記したように等化レベルを（１，０，
−１）とする等化器では歪が発生するが、本実施例の等
化器４からの等化波形は図５に実線で示すように（１，
０，−α）の３値に等化され、この方が等化誤差が小さ
くできる。

【００２４】図６は等化器４の出力の補償法を示す。等
化器４の出力等化波形は（１，０，−α）の３値に等化
されているため、その頻度分布は図６（Ａ）に示す如
く、（１，０，−α）の３値で頻度が高い。そこで、図
１に示したレベル補償器７はレベル判定器５のレベル判
定結果を基に、この図６（Ａ）に示す補償前の頻度分布
のしきい値−α／２以下の−αレベルに対応する等化器
出力を１／α倍することによって、図６（Ｂ）に示すよ
うに等化レベルを（１，０，−１）に補償してビタビ検
出器８に供給する。

【００２５】次に、請求項３の実施例について説明す
る。この実施例は上記の図１の等化レベル補償器７の動
作を図７に示すように変更したものである。前述したよ
うに、等化器４の出力等化波形は（１，０，−α）の３
値に等化されているため、その頻度分布は図７（Ａ）に
示す如きものである。そこで、レベル補償器７はレベル
判定器５のレベル判定結果を基に、この図７（Ａ）に示
す補償前の頻度分布の等化波形のうち、しきい値−α／
２以下のレベルにオフセットとして（α−１）を加算す
ることによって、図７（Ｂ）に示すように等化レベルを
（１，０，−１）に補償してビタビ検出器８に供給す
る。

【００２６】次に、請求項４の発明の実施例について説
明する。本実施例ではレベル判定器５のレベル判定値を
（１，−β，−１）に定めたものである。これにより、
等化器４の出力等化波形は、入力再生波形が対称のとき
には図８に点線で示した波形となるが、非対称のときに
は図８に実線で示す波形となり、等化誤差を小さくでき
る。

【００２７】次に、この等化器出力の補償法について図
９と共に説明する。図１に示した等化器４の出力等化波
形は図８と共に説明したように、（１，−β，−１）の
３値に等化されているため、その頻度分布は図９（Ａ）
に示す如く、（１，−β，−１）の３値で頻度が高い。

【００２８】そこで、図１に示したレベル補償器７はレ
ベル判定器５のレベル判定結果を基に、この図９（Ａ）
に示す補償前の頻度分布の等化波形のうち、しきい値
（１−β）／２以下で、しきい値−（１＋β）／２以上
のレベルに対応する等化器出力だけにオフセットとして
βを加算することにより、図９（Ｂ）に示すように等化
レベルを（１，０，−１）に補償してビタビ検出器８に
供給する。

【００２９】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図２は本発明の第２実施例のブロック図を示す。同
図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。本実施例は請求項５、６及び７記載の発
明の実施例で、図２に示すように、図１に示したレベル
補償器７及びビタビ検出器８の代わりに、非対称な等化
レベルをそのまま用いてデータ検出するビタビ検出器１
０を用いたものである。

【００３０】この場合の判定器５のレベル判定値が
（１，０，−α）に設定されている場合には、ビタビ検
出器１０における図１２の各メトリックは次式のように
変形される。

【００３１】

【数５】図２に示したビタビ検出器１０は、この（１０）式と前
記（９）式とを用いてパスメトリックを計算し、最尤パ
スを求める。

【００３２】また、図２の判定器５のレベル判定値が
（１，−β，−１）に設定されている場合には、ビタビ
検出器１０における図１２の各メトリックは次式のよう
に変形される。

【００３３】

【数６】図２に示したビタビ検出器１０は、この（１１）式と前
記（９）式とを用いてパスメトリックを計算し、最尤パ
スを求める。

【００３４】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図３は本発明の第３実施例のブロック図を示す。同
図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。本実施例は請求項８、９、１０及び１１
記載の発明の実施例で、図３に示すように、適応等化フ
ィルタからなる等化器１２より、後述の逐次更新される
レベル判定値Ｄ_jをレベル判定器５及びレベル補償器７
にそれぞれ入力してその動作を制御するものである。

【００３５】ここで、レベル判定値Ｄ_jは、前記（１）
式をレベル判定結果ｄ_kで微分して得られる（１２）式
の微分結果から（１３）式に基づいて得られる。なお、
（１３）式中、Δｄは定数であり、ｉはそれぞれの等化
レベルにつけた番号である。

【００３６】

【数７】本実施例において、等化レベル及びレベル判定値を
（１，０，−α）とおいたときには、Ｄ_-1＝−αについ
てのみ（１３）式を用いて逐次更新する。この場合、レ
ベル補償器７によるレベル補償法には図６と共に説明し
た１／α倍による補償法と、図７と共に説明した（α−
１）を加算する方法のいずれかがある。すなわち、この
場合は、レベル判定器５とレベル補償器７における上記
のαの値が逐次更新されることになる。

【００３７】また、図３の実施例において、等化レベル
及びレベル判定値を（１，−β，−１）とおいて、Ｄ₀
＝−βについてのみ（１３）式を用いて逐次更新するよ
うにしてもよい。この場合は、レベル補償器７によるレ
ベル補償法は、図９と共に説明した、オフセットとして
βを加算する方法が用いられる。この場合は、レベル判
定器５とレベル補償器７における上記のβの値が逐次更
新されることになる。

【００３８】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図４は本発明の第４実施例のブロック図を示す。同
図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。本実施例は請求項１２、１３及び１４記
載の発明の実施例で、図４に示すように、図３に示した
等化器１２を用いると共に、レベル補償器７及びビタビ
検出器８の代わりに、等化レベルを外部から制御できる
ビタビ検出器１４を用いたものである。

【００３９】本実施例において、等化レベル及びレベル
判定値を（１，０，−α）とおいたときには、Ｄ_-1＝−
αについてのみ（１３）式を用いて逐次更新する。この
場合、ビタビ検出器１４は（９）式及び（１０）式に従
って、パスメトリックの計算を行いデータを検出する。

【００４０】また、図４の実施例において、等化レベル
及びレベル判定値を（１，−β，−１）とおいて、Ｄ₀
＝−βについてのみ（１３）式を用いて逐次更新するよ
うにしてもよい。この場合は、ビタビ検出器１４は
（９）式及び（１１）式に従って、パスメトリックの計
算を行いデータを検出する。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パーシャルレスポンス等化とビタビ検出を用いた情報再
生装置において、ＭＲヘッドにより再生された信号波形
に対して、等化器のレベル判定値を固定するのではな
く、タップゲインと同様に逐次更新することにより等化
器の収束を改善し、また、等化器の出力信号をレベル補
償器により対称な再生波形での等化レベルに補償してビ
タビ検出器に入力するか、等化レベルをレベル判定値と
一致させたビタビ検出器を用いることにより、データ検
出が正常にできるようにしたため、再生波形が符号によ
って非対称になっていても、非対称性を補償して再生で
き、よって従来に比べて誤り率を大幅に改善することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例のブロック図である。

【図３】本発明の第３実施例のブロック図である。

【図４】本発明の第４実施例のブロック図である。

【図５】レベル判定値を（１，０，−α）としたときの
ＰＲ等化波形の一例を示す図である。

【図６】レベル判定値を（１，０，−α）としたときの
補償方法説明図である。

【図７】レベル判定値を（１，０，−α）としたときの
別の補償方法説明図である。

【図８】レベル判定値を（１，−β，−１）としたとき
のＰＲ等化波形の一例を示す図である。

【図９】レベル判定値を（１，−β，−１）としたとき
の補償方法説明図である。

【図１０】ＰＲ（１，０，−１）等化の記録再生過程説
明図である。

【図１１】ＰＲ（１，０，−１）等化における孤立再生
波形の説明図である。

【図１２】ＰＲ（１，０，−１）等化の状態遷移図であ
る。

【図１３】ＭＲヘッドによる非対称な孤立再生波形の一
例を示す図である。

【符号の説明】

１磁気記録媒体２磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）４、１２等化器５レベル判定器６減算器７レベル補償器８、１０、１４ビタビ検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ１１Ｂ 20/18 ５３４Ｇ１１Ｂ 20/18 ５３４Ａ５７０５７０Ｆ５７２５７２Ｂ５７２Ｆ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 20/14 G11B 20/18 G11B 5/39

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体からＭＲヘッドで再生した
信号に対して適応等化フィルタ構成の等化器によりパー
シャルレスポンス等化を行い、ビタビ検出器でビタビ検
出を行って情報を再生する情報再生装置において、前記等化器の出力信号を予め定めたレベル判定値で判定
するレベル判定器と、該レベル判定器の出力レベル判定結果と前記等化器の出
力信号との誤差成分を生成して前記等化器のタップゲイ
ンにフィードバックする減算器と、前記レベル判定器の出力レベル判定結果に基づいて前記
等化器の出力信号をレベル補償して前記ビタビ検出器へ
出力するレベル補償器とを有し、前記等化器は、前記レ
ベル判定器のレベル判定値を入力誤差成分に応じて逐次
更新する手段を有し、更新した該レベル判定値を前記レ
ベル判定値に入力すると共に、前記レベル補償器に入力
して補償パラメータを逐次更新することを特徴とする情
報再生装置。
【請求項２】前記等化器は、前記レベル判定器のレベ
ル判定値に基づいてパーシャルレスポンス（１，０，−
α）等化を行い、前記レベル補償器は、該レベル判定値
に基づいて前記等化器の出力等化波形の−αレベルに対
応するレベルを１／α倍してパーシャルレスポンス
（１，０，−１）等化された信号を得ると共に、補償パ
ラメータαを前記等化器よりの更新されたレベル判定値
に基づいて逐次更新することを特徴とする請求項１記載
の情報再生装置。
【請求項３】前記等化器は、前記レベル判定器のレベ
ル判定値に基づいてパーシャルレスポンス（１，０，−
α）等化を行い、前記レベル補償器は、該レベル判定値
に基づいて前記等化器の出力等化波形の−αレベルに対
応するレベルに（α−１）のオフセットを加算してパー
シャルレスポンス（１，０，−１）等化された信号を得
ると共に、補償パラメータαを前記等化器よりの更新さ
れたレベル判定値に基づいて逐次更新することを特徴と
する請求項１記載の情報再生装置。
【請求項４】前記等化器は、前記レベル判定器のレベ
ル判定値に基づいてパーシャルレスポンス（１，−β，
−１）等化を行い、前記レベル補償器は、該レベル判定
値に基づいて前記等化器の出力等化波形の−βレベルに
対応するレベルにβのオフセットを加算してパーシャル
レスポンス（１，０，−１）等化された信号を得ると共
に、補償パラメータβを前記等化器よりの更新されたレ
ベル判定値に基づいて逐次更新することを特徴とする請
求項１記載の情報再生装置。