JP3892945B2 - サンプリングされた振幅リードチャネルおよび2進データをリードする方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ記憶システム用のサンプリングされた振幅リードチャネルにおけるタイミングリカバリに関する。具体的には、本発明は、各サンプル事例におけるアナログリード信号の傾きを制御することによって、タイミングリカバリのための位相誤差推定値の正確さを改善する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタルコンピュータ用の磁気ディスク記憶システムにおいて、(典型的には、誘導性コイル型の)ライトヘッドは、複数の2進「1」値および「0」値から構成されるシーケンスを記録するために、磁束の遷移を磁気ディスクの表面上にライトする。記録されたこの2進データをリードするために、回転する磁気ディスクの近傍に位置づけられたリードヘッドは、磁束の遷移を検出し、対応するパルスをアナログリード信号に発生する。これらのパルスは、それからリードチャネル回路により、推定された2進シーケンスに検出・復号化される。誤差がない場合、推定された2進シーケンスは、記録されている2進シーケンスに等しいが、推定された2進シーケンス内に誤差をもたらす原因になる、アナログリード信号の信号対雑音比の低下を招く数多くの要因がある。
【0003】
パルス検出処理時の誤差は、符号間干渉(ISI)および/またはチャネルノイズによりもたらされることが最も多い。従来、リードチャネルは、アナログリード信号におけるピークを検出する簡単なアナログピーク検出器のかたちで実現されてきた。しかし、ISIおよびチャネルノイズが増大すると、アナログピーク検出器の精度も急速に低下する。この悪影響を緩和するために、最近の記憶システムは、ISIおよびチャネルノイズが検出アルゴリズムに与える影響を考慮に入れた、さらに高度なディジタル信号処理回路を有するサンプリングされた振幅リードチャネルを用いている。
【0004】
この目的のために、サンプリングされた振幅リードチャネルは、アナログリード信号をサンプリングすることによって、離散時間サンプル値のシーケンスを生成するサンプリングデバイスと、サンプル値をボーレート(符号ビットレート)に同期させるタイミングリカバリとを備えている。その後、シーケンス検出器が、それらの同期サンプル値を文脈に従って推定することによって、推定された2進データについて最尤(most likely)のシーケンスを選択する。公知の離散時間シーケンス検出方法としては、最尤シーケンス検出(MLSD)、ビタビ検出(MLSDの近似)を用いたパーシャルレスポンス(PR)、判定帰還等化(DFE)、改善された判定帰還等化(EDFE)、および判定帰還を用いた固定遅延ツリー検索(FDTS/DF)などが挙げられる。
【0005】
MLSD(またはその近似)を実施する離散時間シーケンス検出器は、ある与えられた信号対雑音比においてビット誤りレートを大幅に改善することができるものの、それらの検出器は、それでも、リードチャネルのその他の局面により制約を受けている。例えば、公知のビタビ型シーケンス検出器は、リード信号が所望のパーシャルレスポンスに等化され、かつタイミングリカバリがボーレートに対して正確に同期がとられている時のみ、最適に動作する。タイミングリカバリに誤差が発生すると、検出アルゴリズムに誤差をもたらしうる信号雑音が生じる結果となる。
【0006】
タイミングリカバリの動作は、リードチャネルのダイパルス応答、すなわち、あるビット期間のあいだライト電流をオンにスイッチングすることに対するリードチャネルの応答から理解される。パーシャルレスポンスクラスIV(PR4)リードチャネルのダイパルス応答は、図3Aに示されている。同期のとられた各サンプリング事例において、ダイパルスサンプル値は、…0、0、+1、0、−1、0、0、…である。ユーザデータを磁気ディスクにライトする時、データビットは、「1」ビットが正の電流を誘導し(a(n)=+1)、「0」ビットが負の電流を誘導する(a(n)=−1)ように、記録ヘッドコイル内の電流を変調する。結果として得られるアナログリード信号y(t)は、ダイパルス応答h(t−nT)の遅延されたバージョンの線形結合である。
【0007】
y(t)=Σa(n)・h(t−nT) (1)
ここで、Tは、ボーレート間隔である。タイミングリカバリは、サンプル値がダイパルス応答+1、0、−1のみの関数となるように(すなわち、サンプルが、+2、0または−2の値をとるように)、アナログリード信号のサンプルを、ボーレート(符号ビットレート)に同期させることを試みる。
【0008】
従来、タイミングリカバリは、サンプリングデバイス(例えば、アナログ・ディジタル変換器)が、データ変調レートに対応する周波数でアナログリード信号をサンプリングするように、サンプリングデバイスを制御する。あるいは、アナログリード信号は、非同期的にサンプリングされてもよく、非同期サンプル値を補間することによって、同期サンプル値を発生してもよい。
【0009】
もしタイミングリカバリがボーレートに対して同期がとられないのなら、サンプリングされたダイパルス応答には誤差が生じ、例えば、(…0、−0.1、+0.9、+0.1、−0.9、−0.1、0…)のようになる。また、これに対応して、リード信号のサンプル値にも誤差が生じる。タイミング誤差または位相誤差を補償するために、位相同期ループ(PLL)は、サンプルがボーレートに対して同期がとられるまで、サンプリング周波数(または補間間隔)を調整する。
【0010】
PR4リードチャネルの位相同期ループでは、位相誤差ΔΘは、通常、タイミング勾配アルゴリズムを用いて計算される。
【0011】
ΔΘ=Yk・(Xk-1)+Yk-1・(Xk) (2)
ここで、Ykは、実際のサンプル値であり、Xkは、推定されたPR4サンプル値または理想のPR4サンプル値である。位相誤差ΔΘは、電圧制御された発振器(VCO)の動作を制御し、VCOの出力は、サンプリング周波数の同期がとられるまで、アナログ・ディジタル変換器(A/D)のようなサンプリングデバイスのサンプリング周波数を制御する。あるいは、補間間隔を位相誤差ΔΘから計算し、補間フィルタを用いて同期サンプル値を発生するのに用いてもよい。
【0012】
従来のPR4リードチャネルにおいて本発明に関連する別の構成要素は、入力データシーケンスを、それがディスクにライトされる前にプリコードする、1/(1+D2)プリコーダである。1/(1+D2)プリコーダがPR4チャネルの(1−D2)伝達関数を補償し、ビット誤りの伝搬を防止することは、当業者には理解できるであろう。しかし、このプリコーダの特徴は、ある与えられた入力シーケンスに対して、プリコーダの初期状態(すなわち、D2遅延レジスタの初期状態である00、01、10、11)次第で、可能な出力シーケンスが4つあるということにある。1/(1+D2)プリコーダの4つの初期状態に対応する4つのアナログリード信号のすべてが、タイミングリカバリに最適な波形を示すわけではない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
方程式(2)のタイミング勾配アルゴリズムは、それぞれのサンプル事例においてアナログリード信号の傾きを近似することによって、位相誤差ΔΘを計算する。しかし、この傾きの近似は、図5に示されているように、データに依存する。図5は、従来のPR4リードチャネルにおいてディスク上にライトされた同一のデータシーケンスに対する2つの可能なアナログリード信号(すなわち、これら2つの可能なアナログリード信号は、1/(1+D2)プリコーダの初期状態に依存している)を示している。サンプル事例3とサンプル事例4との間で、上側の波形におけるアナログリード信号の傾きは、下側の波形におけるアナログリード信号の傾きよりも十分によく規定されうる。容易に理解できるように、これは、符号間干渉(ISI)の与える影響が、(破線で示されているように)第2のダイパルス応答の極性次第で変わってくるからである。よって、下側の波形に比べて、上側の波形のほうが、方程式(2)の位相誤差推定値にはるかに近似した傾きを与えることができる。
【0014】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、各サンプル事例においてアナログリード信号におけるパルスの傾きを制御することによって、タイミングリカバリPLLにおける位相誤差推定値を最適化する能力をもつ、PR4リードチャネルを提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明によるディスク記憶媒体上に位置づけられたリードヘッドからのアナログリード信号におけるパルスをサンプリングすることによって発生された離散時間サンプル値のシーケンスからディジタルデータをリードする、サンプリングされた振幅リードチャネルは、(a)タイミングリカバリのための位相誤差推定値を改善する第1のマッピングに従って、ライト動作の間に、ユーザデータをコードワードに符号化するエンコーダであって、該位相誤差推定値が、該アナログリード信号における該パルスの傾きの関数として発生される、エンコーダと、(b)リード動作の間に該アナログリード信号をサンプリングすることによって、該離散時間サンプル値のシーケンスを発生する、サンプリングデバイスと、(c)同期サンプル値を該離散時間サンプル値および該位相誤差推定値の関数として発生する、タイミングリカバリと、(d)該同期サンプル値から該コードワードを検出する、離散時間検出器と、を備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【0016】
ある実施形態では、前記第1のマッピングが、以下の表3A〜表3Fに従って作用する。
【0017】
【表3A】
【0018】
【表3B】
【0019】
【表3C】
【0020】
【表3D】
【0021】
【表3E】
【0022】
【表3F】
【0023】
ある実施形態では、前記第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って、リード動作の間に、前記コードワードを復号化するデコーダをさらに備えている。
【0024】
ある実施形態では、前記第2のマッピングが、以下の表4A〜表4Gに従って作用する。
【0025】
【表4A】
【0026】
【表4B】
【0027】
【表4C】
【0028】
【表4D】
【0029】
【表4E】
【0030】
【表4F】
【0031】
【表4G】
【0032】
ある実施形態では、Yk・(Xk-1)+Yk-1・(Xk)(ここで、Ykは、実際のサンプル値であり、Xkは、推定されたサンプル値である)に比例する前記位相誤差推定値を発生する位相誤差検出器をさらに備えている。
【0033】
ある実施形態では、(a)前記ユーザデータに応答して、該ユーザデータにより発生された前記位相誤差推定値の質を測定する、グレーダと、(b)もし該測定された質が、所定の閾値を下回っているのなら、該ユーザデータを前記第1のマッピングに従ってマッピングする手段と、をさらに備えている。
【0034】
ある実施形態では、前記コードワードがそれぞれ、前記ユーザデータが前記第1のマッピングに従ってマッピングされたどうかを示すマップビットを含んでいる。
【0035】
ある実施形態では、前記第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って、リード動作の間に前記コードワードを復号化するデコーダをさらに備えている、サンプリングされた振幅リードチャネルであって、もし前記ユーザデータが該第1のマッピングに従ってマッピングされていないことを前記マップビットが示すのなら、該デコーダが、該コードワードを該第2のマッピングに従ってマッピングしない。
【0036】
ある実施形態では、前記アナログリード信号の傾きをあるサンプル事例において制御する手段をさらに備えている。
【0037】
ある実施形態では、前記傾きを制御する前記手段が、前記コードワードを前記ディスクにライトするNRZI変調器を備えている。
【0038】
ある実施形態では、前記エンコーダが、(a)前記コードワードが所定のランレングス制約に違反しているかどうかを検出する、RLL検出器と、(b)該コードワードが、該ランレングス制約に違反しないように、該コードワードを修正する手段と、をさらに備えている。
【0039】
ある実施形態では、前記コードワードの符号レートが、16/17である。
【0040】
本発明によるディスク記憶媒体上に位置づけられたリードヘッドからのアナログリード信号におけるパルスをサンプリングすることによって発生された離散時間サンプル値のシーケンスから2進データをリードする、サンプリングされた振幅リードチャネルは、該2進データが第1のマッピングに従って符号化されたコードワードを含んでいる、サンプリングされた振幅リードチャネルであって、(a)該アナログリード信号をサンプリングすることによって、該離散時間サンプル値のシーケンスを発生する、サンプリングデバイスと、(b)該離散時間サンプル値に応答して同期サンプル値を発生する、タイミングリカバリであって、あるサンプル事例における該アナログリード信号の該パルスの傾きに対して位相誤差推定値を発生する位相誤差検出器を備えている、タイミングリカバリと、(c)該同期サンプル値から該コードワードを検出する、離散時間検出器と、(d)該第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って該コードワードを復号化するデコーダであって、該第1のマッピングが、該タイミングリカバリ用の該位相誤差推定値を改善する、デコーダと、を備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【0041】
ある実施形態では、(a)もし対応する位相誤差推定値の質が所定の閾値を下回っているのなら、前記2進データが前記第1のマッピングを用いて符号化され、(b)もし該対応する位相誤差推定値の該質が該所定の閾値を下回っていないのなら、該2進データが該第1のマッピングを用いて符号化されず、(c)前記コードワードがそれぞれ、前記ユーザデータが該第1のマッピングに従ってマッピングされたどうかを示すマップビットを含んでおり、かつ(d)もし該コードワードが該第1のマッピングを用いて符号化されたことを該マップビットが示すのなら、前記デコーダが、前記第2のマッピングを用いて該コードワードのそれぞれを復号化するのに該マップビットを用いる。
【0042】
ある実施形態では、前記コードワードの符号レートが、16/17である。
【0043】
ある実施形態では、前記位相誤差推定値を発生する前記位相誤差検出器が、Yk・(Xk-1)+Yk-1・(Xk)(ここで、Ykは、実際のサンプル値であり、Xkは、推定されたサンプル値である)に従って動作する。
【0044】
本発明によるディスク記憶媒体上に位置づけられたリードヘッドからのアナログリード信号におけるパルスをサンプリングすることによって発生された離散時間サンプル値のシーケンスから2進データをリードする方法において、該2進データが第1のマッピングに従って符号化されたコードワードを含んでいる、方法は、(a)該アナログリード信号をサンプリングすることによって、該離散時間サンプル値のシーケンスを発生するステップと、(b)あるサンプル事例における該アナログリード信号の該パルスの傾きに対する位相誤差を推定するステップと、(c)該離散時間サンプル値および該ステップ(b)の該位相誤差推定値に応答して、同期サンプル値を発生するステップと、(d)該同期サンプル値から該コードワードを検出するステップと、(e)該第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って該コードワードを復号化するステップであって、該第1のマッピングが、タイミングリカバリ用の該位相誤差推定値を改善する、ステップと、を含んでおり、そのことにより上記目的が達成される。
【0045】
ある実施形態では、前記位相誤差を推定する前記ステップが、Yk・(Xk-1)+Yk-1・(Xk)(ここで、Ykは、実際のサンプル値であり、Xkは、推定されたサンプル値である)に従って作用する。
【0046】
ある実施形態では、前記コードワードが、符号化されていない2進データに対応する前記位相誤差推定値の測定された質に依存して、前記第1のマッピングを用いて選択的に符号化される、2進データをリードする方法であって、該コードワードが該第1のマッピングに従って符号化されたかどうかを示すマップビットを該コードワードにおいて復号化するステップをさらに含んでいる。
【0047】
ある実施形態では、前記コードワードが、16/17の符号レートで符号化される。
【0048】
以下に作用を説明する。
【0049】
より正確な位相誤差推定値を与えることによってタイミングリカバリを改善する符号化スキームを有する、磁気記録用のパーシャルレスポンスクラスVI(PR4)リードチャネルが開示される。本発明では、(あいまいな初期状態を避けるために)従来の1/(1+D2)プリコーダは用いられないので、リードチャネルは、磁気ディスク上にライトされる磁束の遷移を直接、制御することができる。これにより、リードチャネルには、各サンプル事例においてアナログリード信号に十分に規定された傾きを生成する基準に従ってユーザデータを符号化することが可能になるので、タイミングリカバリの位相誤差推定値の正確さを改善することができる。
【0050】
符号化処理のあいだ、入力ユーザデータシンボルは、そのシンボルをリードすることにより得られる位相誤差推定値の質に従って「グレードが決められる」。もしシンボルのグレードが所定の閾値を下回っているのなら、そのシンボルは、より正確な位相誤差推定値が得られるようにする基準に従ってマッピングされる。マッピングされたシンボルに「1」ビットが加えられると、結果として生ずるコードワードがマッピングされることを示す。もしシンボルのグレードが所定の閾値を上回っており、結果として得られる位相誤差推定値が、十分に正確であることを示すのなら、そのシンボルは、マッピングなしで直接、コードワードに符号化され、そのコードワードがマッピングされないことを示す「0」ビットが付加される。
【0051】
その後、これらのコードワードは、1/(1+D2)プリコーダによりプリコードするのではなく、よく知られているNRZIフォーマットに従ってディスク上に直接、ライトされる。このようにして、あるサンプリング事例におけるアナログリード信号の傾きを知ることができるので、上述のマッピング処理を簡単にすることができる。
【0052】
リードバック時に、一対のインタリーブされたスライディング閾値検出器として実施されるPR4ビタビ検出器は、予備データシーケンスを出力する。この予備データシーケンスを、NRZI変換器に通すことによって、推定されたNRZIデータシーケンスを生成する。その後、エンコーダとは逆の演算を実施するデコーダが、推定されたNRZIシーケンスを推定されたユーザデータシーケンスに復号化する。誤差がない場合、推定されたユーザデータシーケンスは、もともと記録されていたユーザデータシーケンスに等しい。
【0053】
【発明の実施の形態】
本願は、以下の同時係属中の米国特許出願、すなわち、「サンプル推定等化、欠陥スキャニング、チャネル品質、ディジタルサーボ復調、タイミングリカバリ用のPIDフィルタおよびDCオフセット制御を含むサンプリングされた振幅リードチャネル」と題された米国特許出願第08/341,251号、「同期パーシャルレスポンス記録のための改善されたタイミングリカバリ」と題された米国特許出願第08/313,491号(現在、共に取り下げられている)、および「サンプリングされた振幅磁気記録のための改善された欠陥許容シンクマーク検出器」と題された米国特許出願第08/533,797号に関連している。本願は、また、以下に掲げるいくつかの米国特許、すなわち、「同期波形サンプリング用のタイミングリカバリ回路」と題された米国特許第5,359,631号、「複雑さの低減されたビタビ型シーケンス検出器のための方法および装置」と題された米国特許第5,291,499号、「同期波形サンプリングのための利得制御回路」と題された米国特許第5,297,184号、「ディジタルパルス検出器」と題された米国特許第5,329,554号、および「同期リードチャネル」と題された米国特許第5,424,881号にも関連している。上に列挙した特許出願および特許のすべては、同一の譲受人に譲渡されており、本願でも、それらのすべてが参考として援用される。
【0054】
本発明の上記局面および利点、ならびにその他の局面および利点は、添付の図面を参照しながら以下に述べる本発明の詳細な説明を読めば、よりよく理解できるであろう。
【0055】
(従来のサンプリングされた振幅リードチャネル)
図1をここで参照すれば、従来のサンプリングされた振幅リードチャネルの詳細なブロック図が示されている。ライト動作のあいだ、ユーザデータ2またはデータ発生器4からのプリアンブルデータ(例えば2Tのプリアンブルデータ)が、媒体上にライトされる。RLLエンコーダ6は、RLL制約条件にしたがって、ユーザデータ2を2進シーケンスb(n)8に符号化する。1/(1+D2)プリコーダ10は、記録チャネル18および等化器フィルタの伝達関数を補償し、ビット誤りの伝搬を防止するために、2進シーケンスb(n)8をプリコードする。プリコーダ10の出力(プリコードされたシーケンス〜b(n)12)は、〜b(N)=0をa(N)=−1に、かつ〜b(N)=1をa(N)=+1に変調するNRZ変調器14によって、シンボルa(n)16に変換される。ライト回路9は、シンボルa(n)16に応答して、ボーレート1/Tで記録ヘッドコイル中の電流を変調することによって、2進シーケンスを媒体上に記録する。周波数シンセサイザ52は、ボーレートライトクロック54をライト回路9に供給する。また、周波数シンセサイザ52は、記録ヘッドがその上に位置しているゾーンに従ってチャネルデータレート信号(CDR)30により調整される。
【0056】
記録された2進シーケンスを媒体からリードするとき、タイミングリカバリ28は、まず、リードチャネルへの入力としてマルチプレクサ60を通したライトクロック54を選択することによって、ライト周波数にロックする。いったんライト周波数にロックされると、マルチプレクサ60は、記録されたユーザデータよりも前にディスク上に記録されたアクイジションプリアンブルを得るために、リードヘッドからの信号19をリードチャネルへの入力として選択する。可変利得増幅器22は、アナログリード信号58の振幅を調整し、アナログフィルタ20は、エイリアシングノイズを減衰させるとともに、所望の応答を得るために初期等化をおこなう。サンプリングデバイス24は、アナログフィルタ20からのアナログリード信号62をサンプリングし、離散時間等化器フィルタ26は、所望の応答を得るためにサンプル値25をさらに等化する。パーシャルレスポンス記録においては、所望の応答は、例えば、しばしば以下の表5から選択される。
【0057】
【表5】
【0058】
等化の後、リード信号58の振幅と、サンプリングデバイス24の周波数および位相とをそれぞれ調整するために、等化されたサンプル値32は、判定により向きの決められた利得制御50と、タイミングリカバリ回路28とに与えられる。タイミングリカバリは、等化されたサンプル32をボーレートに同期させるために、ライン23を介してサンプリングデバイス24の周波数を調整する。周波数シンセサイザ52は、温度、電圧およびプロセスのばらつきに対してタイミングリカバリ周波数を所定の値に揃えるために、センタ周波数の粗い設定値をライン64を介してタイミングリカバリ回路28に与える。チャネルデータレート(CDR)信号30は、シンセサイザ52の周波数範囲を、現在のゾーンについてのデータレートにしたがって調整する。利得制御50は、チャネルの周波数応答の大きさを所望のパーシャルレスポンスに一致させるために、ライン21を介して可変利得増幅器22の利得を調整する。
【0059】
等化されたサンプル32は、PR4シーケンス検出器34(典型的には、一対のインタリーブされたスライディング閾値検出器として実施される)にも送られる。PR4シーケンス検出器34は、サンプル値から推定された2進シーケンス^b(n)33を検出する。RLLデコーダ36は、PR4シーケンス検出器34からの推定された2進シーケンス^b(n)33を、推定されたユーザデータ37に復号化する。データシンク検出器66は、RLLデコーダ36の動作をフレームに同期させるために、データセクタ15の中のシンクマーク70(図2Bに示す)を検出する。誤差がなければ、推定された2進シーケンス^b(n)33は、記録された2進シーケンスb(n)8と一致し、復号化されたユーザデータ37は、記録されたユーザデータ2と一致する。
【0060】
(データフォーマット)
図2Aは、1連の同心円状データトラック13を備えた磁気媒体のデータフォーマットの1例を示す。ここで、それぞれのデータトラック13は、サーボウェッジ17の埋め込まれた複数のセクタ15を有している。サーボコントローラ(不図示)が、サーボウェッジ17内のサーボデータを処理し、そのサーボデータに応答して、リード/ライトヘッドを所望のトラック上に位置づける。また、サーボコントローラは、サーボウェッジ17内のサーボバーストを処理することによって、データをライトしたり、リードしたりしながら、所望のトラックのセンタライン上にヘッドを位置合わせし続ける。サーボウェッジ17は、簡単な離散時間パルス検出器によっても、あるいは離散時間シーケンス検出器34によっても検出されうる。もしシーケンス検出器34がサーボデータを検出すれば、サーボウェッジ17のフォーマットは、ユーザデータセクタ15と同様に、プリアンブルと、シンクマークとを含むことになる。
【0061】
図2Bは、アクイジションプリアンブル68、シンクマーク70およびデータ72を備えたユーザデータセクタ15のフォーマットを示す。タイミングリカバリは、アクイジションプリアンブル68を処理することによって、データ72をリードする前に正しいサンプリング周波数および位相を得ており、シンクマーク70は、データ72の始まりを区切る。
【0062】
記憶密度の全体を増加させるために、ディスクは、1トラック当たり14個のデータセクタを有する外側のゾーン11と、1トラック当たり7個のデータセクタを有する内側のゾーン27とに区分される。実用時には、ディスクは、実際には、ゾーン当たりのセクタ数が互いに異なる複数のゾーンに区分される。その場合、データは、それぞれ異なるデータレートでそれぞれのゾーンに記録されたり、そこから検出されたりする。
【0063】
(従来のタイミングリカバリ)
図3Aは、結合された記録チャネルq(t) 42、アナログフィルタf(t) 44、および離散時間等化器c(n)46のPR4ダイパルス応答h(t)40を示している。もしサンプリング周波数および位相が正しい(τ=0)なら、等化されたサンプルシーケンスは、{0、 0、 +1、 0、 −1、 0、 0、…}となる。これに対して、位相誤差(τ!=0)は、等化されたサンプルシーケンスに誤差をもたらす。例えば位相誤差をもつサンプルシーケンスは、{+0.1、−0.2、 +0.4、 +0.8、−0.4、−0.8、 +0.2、 −0.1、 …}でありうる。これらの誤差は、符号間干渉(ISI)が存在する時には大きくなる。図3Bに示されているように、最適なサンプリングの事例は、ISIが最小になる、アイダイヤグラムの開口48において起こる。理想的なPR4記録チャネルでは、最適なサンプリング位相は、τ=0の時(すなわち、リード信号のサンプルが、ボーレートと同期がとられている時)である。
【0064】
図1に示す従来のPR4リードチャネルでは、タイミングリカバリ回路28は、サンプリングデバイスを同期させることによって、リード信号のサンプル値をボーレートに同期させる。図4は、従来のサンプリングタイミングリカバリ回路28の概観を示している。可変周波数発振器(VFO)164は、典型的にはディジタルリードチャネルにおけるアナログ・ディジタル変換器(A/D)であるサンプリングデバイス24のサンプリングクロック23を制御する。マルチプレクサ159は、アクイジションのあいだは等化されていないサンプル値25を選択し、トラッキングのあいだは等化されたサンプル値32を選択することによって、付随するレイテンシを避けるために、アクイジションのあいだ、離散等化器フィルタ26をタイミングループから除く。位相誤差推定器155は、ライン149を介して受け取られたサンプル値と、ライン143上の、スライサのようなサンプル値推定器141からの推定されたサンプル値Xkとに応答して、位相誤差推定値を発生する。ループフィルタ160は、位相誤差をフィルタリングすることによって、サンプリングクロック23と、ボーレートとの間の周波数差に比例した値に落ちつく周波数オフセットΔf 167を発生する。周波数オフセットΔf 167は、周波数シンセサイザ52からのセンタ周波数制御信号64とともに、サンプリングクロック23をVFO 164の出力において調整することによって、サンプリングをボーレートに同期させる。
【0065】
ゼロ位相スタート回路162は、VFO 164の動作をアクイジションの始めに停止させることによって、サンプリングクロック23と、リード信号62との間の初期位相誤差を最小にする。これは、VFO 164をディセーブルし、アナログリード信号62におけるゼロクロスを検出し、検出されたゼロクロスと第1のボーレートサンプルとの間の所定の遅延の後にVFO 164を再びイネーブルすることによっておこなわれる。
【0066】
図4の位相誤差推定器155は、以下の確率勾配方程式(2)に従って動作する。
【0067】
ΔΘ=Yk・(Xk-1)+Yk-1・(Xk) (2)
ここで、Ykは、実際のサンプル値149であり、Xkは、スライサ141の出力における推定されたサンプル値143である。
【0068】
位相誤差ΔΘを推定するための上記方程式は、それぞれのサンプル事例におけるアナログリード信号に含まれるパルスの傾きを近似することに基づいている。もしこの傾きが十分に規定されないのなら、位相誤差推定値の精度が低下する。1/(1+D2)プリコーダ10を用いる、図1に示す従来のPR4リードチャネルでは、データシンボルを表すアナログパルスの傾きは、そのシンボルがディスク上にライトされた時のプリコーダ10の状態によってはうまく規定できない。このことは、図5に示されている。図5は、従来のPR4リードチャネルにおいてディスク上にライトされた同一のデータシンボルに対する2つの可能なアナログリード信号(すなわち、これら2つの可能なアナログリード信号は、1/(1+D2)プリコーダの初期状態に依存している)を示している。サンプル事例3とサンプル事例4との間で、上側の波形におけるアナログリード信号の傾きは、下側の波形におけるアナログリード信号の傾きよりも十分によく規定されうる。容易に理解できるように、これは、符号間干渉(ISI)の与える影響が、(破線で示されているように)第2のダイパルス応答の極性次第で変わってくるからである。よって、下側の波形に比べて、上側の波形のほうが、方程式(2)の位相誤差推定値にはるかに近似した傾きを与えることができる。
【0069】
(改善されたサンプリングされた振幅リードチャネル)
図6は、本発明による改善されたサンプリングされた振幅リードチャネルを示している。符号化スキームを簡単にするために、図1に示されている従来のRLLエンコーダ6の代わりに、後述するようにタイミングリカバリの位相誤差推定値を改善する本発明によるRLL/タイミングエンコーダ170が用いられている。さらに、図1の1/(1+D2)プリコーダ10およびNRZ変調器14は用いられない。その代わり、符号化されたデータシンボルb(n)8は、NRZI変調器172を用いて磁気ディスクに直接、ライトされる。すなわち、データシンボルb(n)8内の「1」ビットについては、NRZI変調器172は、ライト電流を(正から負に、またはその逆に)トグルし、「0」ビットについては、ライト電流を変更しないままにする。
【0070】
記録された2進データをリードする時には、図6のリードチャネルは、上述した図1に示す従来技術によるリードチャネルと同様に動作する。好ましくは2つのインタリーブされたスライディング閾値検出器として実施される、ビタビ型のPR4シーケンス検出器174は、図1の検出器34と同様に、等化されたサンプル値32の偶数インタリーブおよび奇数インタリーブを処理する。しかし、従来の1/(1+D2)プリコーダ10が用いられないので、PR4シーケンス検出器174は、データシーケンス176内で検出された「1」に対応するそれぞれの磁気遷移について符号ビット178を出力する(すなわち、シーケンス検出器174は、符号付きのPR4データを出力する)。符号ビット178には、それぞれのインタリーブにおいてシーケンス検出器174により出力される「1」ビットおよび「0」ビットのそれぞれが関連づけられる。例えば、もし偶数のインタリーブにおいて正の遷移が検出されれば、シーケンス検出器174は、偶数のインタリーブにおいて負の遷移が検出されるまで、複数の「+0」値が後続する「+1」を出力する。表6による組合わせロジックを伴って実施されるNRZI変換器180は、符号付きのPR4データを推定された符号付きのNRZIシーケンス(SNRZI)^b(n)33に変換する。そしてこのようにして、ディスクにライトされたデータシンボルb(n)8の表現に変換しなおす。
【0071】
【表6】
【0072】
PR4シーケンス検出器174およびNRZI変換器180について代わりに実施可能な形態が、図7Aおよび図7Bに示されている。この実施の形態では、スライディング閾値ビタビ検出器171Aおよび171Bは、等化されたサンプル値32の偶数インタリーブおよび奇数インタリーブをそれぞれ処理するが、上述したような符号ビット178は出力しない。その代わり、それぞれの検出器は、(従来のNRZI状態遷移図ではなく)図7Aに示されているNRZ状態遷移図に従って動作するように改変されている。2つの状態173Aおよび173Bは、NRZシーケンスの状態、すなわち、磁束の極性を示している。遷移の分岐には、参照符号±S/Xというラベルがつけられている。ここで、±Sは信号サンプルを表し、Xは2進NRZシーケンスを表す。検出器171Aおよび171Bにより出力されるNRZシーケンス175Aおよび175Bが、マルチプレクサ177で組み合わされることによって、シフトレジスタ181へとシフトされる完全なNRZシーケンス179を形成する。シフトレジスタの出力176は、その後、NRZシーケンス179を1−Dフィルタ180に通すことによって、符号付きのNRZIシーケンス^b(n)33に変換される。ここで、フィルタ内の加算器183は、10を底とする(XORゲートではない)。
【0073】
推定されたNRZIシーケンス^b(n)33は、推定されたユーザデータシーケンス37を発生するために、RLL/タイミングエンコーダ170とは逆のマッピングに従って、RLL/タイミングデコーダ182により復号化される。誤り検出および訂正(EDAC)回路184は、推定されたユーザデータシーケンス内の誤りを検出、訂正することによって、ホストコンピュータに転送される訂正されたユーザデータシーケンス186を発生する。
【0074】
上述したように、図1に示す従来の1/(1+D2)プリコーダ10は、ビット誤りの伝搬を防止する。このことは、ビット指向の誤り検出を用い、例えばファイヤコードのような訂正符号を用いる記憶システムには必要である。本発明は、後述する独特のエンコーダ170/デコーダ184実現方式により、このビット誤り伝搬の問題に対処する。EDAC回路184は、例えば、リードソロモン符号のような公知のバイト指向の誤り訂正符号のいずれかに従って動作する。このような符号の詳細については、当業者にはよく知られている。
【0075】
(エンコーダ)
本発明の一局面は、ディスク上にライトされる磁気遷移を制御し、それによりリードバック時に結果として得られるアナログパルスの各サンプル事例における傾きを制御することによって、図6のタイミングリカバリ回路28における位相誤差推定値を改善することができるように、データを符号化すること(170)にある。本発明によれば、磁束遷移を制御することが可能である。なぜなら、図1に示す従来のPR4リードチャネルに見られる1/(1+D2)プリコーダ10は、図示されているように、図6のPR4リードチャネルでは用いられないからである。換言すれば、データシンボルのある与えられた入力シーケンスについて、結果として得られるアナログリード信号は、あいまいさなしに決めることができる。よって、このリード信号は、結果として得られる位相誤差推定値の質に従って評価されうる。
【0076】
よって、本発明では、ユーザデータシンボルはそれぞれ、そのシンボルが生成することになる最終的な位相誤差推定値の質に従って、そのグレードが決められる。もし、あるデータシンボルのグレードが所定の閾値を超えており、結果として得られる位相誤差推定値が十分に正確であることが示されるのなら、そのデータシンボルは、修正なしでディスクにライトされる。しかし、もしそのグレードが閾値を下回っているのなら、そのデータシンボルは、位相誤差推定値の正確さを改善する新しいシンボルに符号化される。
【0077】
本発明によるRLL/タイミングエンコーダ170の詳細なブロック図は、図8Aに示されている。ユーザデータ2は、17ビットシフトレジスタ188に下位バイト190と上位バイト192とをロードすることによって、一度に16ビット処理される。シフトレジスタの中央ビット194は「0」にセットされ、コードワードが当初はマッピングされないことを示す。以下の説明から理解できるように、現在のコードワードのグレードを決めることができるように、以前のコードワードの下位バイト196が、レジスタ198にロードされる。
【0078】
グレーダ200は、それぞれのビットがシフトレジスタ188からライン202を介してシフトアウトするときに、現在のコードワードにおけるそれぞれのビットのグレードを決める。コードワードのこれらのビットは、グレードが決められた後、ライン202を介して再びレジスタ188へとシフトしなおされる。ビットのグレードは、レジスタ206に蓄積され(204)、全コードワードのグレード208は、比較器210において以前の閾値と比較される。閾値を超えたかどうかによって、レジスタ188にシフトしなおされていた現在のコードワードが、この時点で符号化される。
【0079】
好ましい実施の形態では、比較器210における閾値は、18である。もしコードワードのグレード208が18を超えているのなら、そのコードワードはマッピングされない。なぜなら、このコードワードは、すでに、正確な位相誤差推定値を発生できるからである。逆に、もしコードワードのグレード208が18を下回っているのなら、上位バイト192および下位バイト190は、以下の表7A〜表7Fに従って動作する8/8エンコーダ212により、より正確な位相誤差推定値を与える新しいコードワード214にそれぞれ独立してマッピングされる。この選択的マッピングは、グレード比較器210の出力218と、FORCE MAP信号220およびINHIBIT信号222とによって制御されるマルチプレクサ216を通して実施される。これら2つの信号については、以下に詳しく説明する。
【0080】
【表7A】
【0081】
【表7B】
【0082】
【表7C】
【0083】
【表7D】
【0084】
【表7E】
【0085】
【表7F】
【0086】
コードワードに含まれるそれぞれのビットのビットグレードは、以下の表8に従って生成される。最も正確な位相誤差推定値を与えるビットシーケンスについては、表8は、現在グレードが決められつつある対応するビットに関連づけられたグレード値を示している。すなわち、図8Aのグレーダ200は、現在グレードが決められつつある(202)ビットを、周辺のビットの文脈に則って評価する。もし入力シーケンスと、表8に掲げられてシーケンスのうちのいずれか一つとの間に一致が見られれば、グレーダ200は、グレードの決められたビットに対応するグレード値を出力する。そうでなければ、グレーダ200は、ゼロのグレードを出力する。
【0087】
【表8】
【0088】
例えば、以前のコードワードと現在のコードワードとが以下のようである場合を考える。
【0089】
以前のコードワード 現在のコードワード
…XXX01101 1100101100111011
図8Aのグレーダ200は、現在のコードワードの最初のビットに対してビットグレード2を出力する。なぜなら、このビットは、表8の第1欄、第6行のシーケンス「01110」の第3のビットであるからである。第2のビットについては、グレード2が出力される。なぜなら、このビットは、第1欄、第6行のシーケンス「01110」の第4のビットであるからである。第3のビットについては、グレード0が出力される。なぜなら、このビットは、表8の行のどれとも一致しないからである。第4のビットには、グレード2が割り当てられる。なぜなら、このビットは、第1行のシーケンスと一致するからである。以下も同様である。
【0090】
一致が見られるのは、表8のシーケンスが現在のコードワードを超えない場合のみである。例えば、現在のコードワードのビット16のグレードを決める時、表8では、行3の最後の欄、ならびに、行10および11の第1欄のみが用いられる。なぜなら、その他のシーケンスは、すべて現在のコードワードの端を超えているからである。さらに、表8の最後の行は、一致がほかに見られない時には、現在のコードワードのビット13〜16のグレードを決めるのに用いられる。
【0091】
タイミングリカバリのための位相誤差推定値の正確さを最適化するためにユーザデータを符号化することに加えて、RLL/タイミングエンコーダ170は、コードワードが確実に以下の制約を満たすようにしなければならない。すなわち、
1.リードバック時には、リード信号のサンプル値に含まれる、連続する非ゼロのサンプルの間に最大k個の(kの好ましい値は14である)サンプルが確実に発生するようにする制約と、
2.リードバック時には、リード信号サンプル値に含まれる偶数および奇数のインタリーブの両方で、現在のコードワードの中央ビットに続くビットから始まり、後続するコードワードの中央ビットで終わる17ビットから構成されるそれぞれのシーケンスに、非ゼロのサンプル値が確実に発生するようにする制約と、の2つである。
【0092】
上記第1の制約は、RLL(d、k)符号の公知のk制約に類似している。すなわち、この制約は、PR4リードチャネル用のタイミングリカバリ28を確実に正しく動作させる。なぜなら、位相誤差推定値は、非ゼロのサンプル値が等化器26の出力において処理される時のみ計算されるからである。上記第2の制約は、PR4シーケンス検出器34において確実にパスを除外すること(path closure)ができるようにし(すなわち、疑似破局的な誤り事象を符号化の対象から外し(code out))、PR4シーケンス検出器34によりどのような最小距離の誤り事象が発生されても、そのような誤り事象が3つよりも多くのコードワードバイトに影響を及ぼす事態を確実に防止できる。これにより得られる効果については、以下に述べるEDAC回路184の説明を読めば、もっとよく理解できるであろう。
【0093】
図8Aにおいて、ランレングス検出器224は、現在のコードワード188の上位バイト228、以前のコードワード226の予め処理された(prepended)下位バイト198およびマッピングされたコードワード214を決めることによって、上記2つの制約が満たされているかどうかを判定する。上記2つの制約についてチェックをおこなうためには、入力シーケンスを1+Dフィルタ(不図示)に通すことによって、その入力シーケンスをPR4フォーマットに変換しなければならない。もし現在のコードワードがマッピングされておらず、上記ランレングス制約に違反しているのなら、ランレングス検出器224は、マルチプレクサ216においてコードワードが強制的にマッピングされるようにするFORCE MAP信号220をアサートする。表7A〜表7Fに示すようにマッピング用にセットされたコードワードは、もしFORCE MAP信号220がアクティベートされれば、マッピング後のコードワードが上記制約を必ず満たすことを保証する。
【0094】
もし、より正確な位相誤差推定値を与えるために、現在のコードワードが新しいコードワード214にマッピングされる(212)のなら、ランレングス検出器224は、マッピングされたコードワード214と、以前のコードワードの予め処理された下位バイト198とをチェックすることによって、上記2つの制約が満たされているかどうかをチェックする。もしマッピングされたコードワード214が上記制約に違反しているのなら、ランレングス検出器224は、マルチプレクサ216におけるマッピングを禁止するINHIBIT信号222をアサートする。表7A〜表7Fのマッピング用にセットされたコードワードは、もしINHIBIT信号222がアクティベートされれば、マッピングされていないコードワードが上記制約を必ず満たすことを保証する。
【0095】
8/8エンコーダ212は、表7A〜表7Fに従ってマッピングされたコーワード214を以下のように生成する。まず、エンコーダ212は、レジスタ228に格納されている現在のコードワードの上位バイト192を表7A〜表7Fに従ってマッピングする。次に、レジスタ230に格納されている現在のコードワードの下位バイト190がビット反転(bit-wise reversed)され(232)、上位バイト228と同じマッピングを用いて(すなわち、表7A〜表7Fを用いて)8/8エンコーダ212により符号化される。マルチプレクサ216の出力におけるマッピングされた/マッピングされていないコードワード234は、17ビットのシフトレジスタ226にロードされる。上位バイトは、レジスタ236にロードされ、下位バイトは、ビット反転された(238)後、レジスタ240にロードされる。シフトレジスタ226の中央ビット242は、もしコードワードがマッピングされているのなら、マルチプレクサ244を介して「1」ビットとしてロードされ、もしコードワードがマッピングされていないのなら、「0」ビットとしてロードされる。中央ビット242は、図6のデコーダ182により、リード動作の間にコードワードを復号化するのに用いられる。このことについては、EDAC回路184を説明する次のセクションで図8Bを参照して詳しく説明する。
【0096】
(誤り検出および訂正)
図6に示されている本発明によるリードチャネルは、RLL/タイミングデコーダ182により出力された推定されたデータシーケンス37における誤りを訂正する、誤り検出および訂正回路(EDAC)184においてバイト指向の誤り訂正符号(ECC)を実施する。例えば、リードソロモン符号のようなバイト指向のEDACシステムでは、ディスクにライトされるコードワードを形成するためにデータに付加される冗長シンボルを生成するために、データは数学的に処理される。これらの冗長シンボルは、その後、リードバック時に、推定され復号化されたデータシーケンス37における誤りを検出し、訂正するために用いられる。
【0097】
ここで、再び図2Aおよび図2Bを参照すると、トラック13における各セクタ15は、単一のECCコードワードを表すことができる。すなわち、1個のセクタのデータフィールド72は、ユーザデータと、そのユーザデータの終わりに付加される冗長シンボルとを含むことができる。しかし、磁気記録システムにおいて最もよく発生する誤りは、典型的には、2つ以上の連続するバイトに及ぶバースト誤りである。多数のコードワードをつくるために1個のセクタにおけるデータをインタリーブすれば、EDAC回路184のパフォーマンスが改善されることはよく知られている。なぜなら、バースト誤りは、単一のコードワードに影響を及ぼすのではなく、多数のコードワードにわたって広がるからである。このことは、図9Aに示されている。図9Aは、3つのインタリーブされたコードワードに分割された、典型的な512バイトセクタを示している。データバイト0は、コードワード1の第1のバイトであり、データバイト3は、その第2のバイトである。データバイト1は、コードワード2の第1のバイトであり、データバイト4は、その第2のバイトである。以下も同様である。もしバースト誤りがデータバイト3に始まり、データバイト5で終わるのなら、インタリーブされていないシステムのように1個のコードワード中の3つのバイトに誤りがあるのではなく、1コードワードにつき1バイトのみに誤りがあることになる。本発明では、EDAC回路184は、好ましくは、3インタリーブ・リードソロモン誤り訂正符号として実施される。このような符号は、例えば、米国特許第5,446,743号に開示されている。この特許は、本発明と同一の譲受人に譲渡されている。
【0098】
インタリーブされたバイト指向の符号を用いた誤り訂正に関する、従来の技術によるリードチャネルの別の局面は、図1に示されているRLLエンコーダ6およびRLLデコーダ36(ENDEC)である。典型的には、検出されたデータシーケンスにおけるそれぞれのビット誤りが、復号化された出力シーケンスにおける1バイトのみに影響を及ぼすだけですむように、従来のENDECの符号レートは選択される。例えば、先に引用した米国特許第5,422,760号は、9ビットの各コードワードを8ビットのデータバイトに復号化することによって、復号化された出力シーケンスにおいて9ビットの誤りからのビット誤り伝搬を1バイトまたは2バイトに制限する、8/9 ENDECを開示している。しかし、このような従来の8/9 ENDECに関する欠点としては、レートが8/9と低いことに伴うオーバーヘッドのために記憶容量が低下することが挙げられる。例えば、レート16/17のようなもっと高いレートのENDECを従来の技術により実施すれば、2つのコードワードに広がるバースト誤りが、復号化されたシーケンス37における4つのバイトに悪影響を及ぼす結果、図9Aのコードワードのうちの1つが、誤りを含むバイトを2つ含むことになってしまう。本発明は、検出された2進シーケンス33において9ビット以下の広がりをもつどのようなバースト誤りでも、復号化された出力シーケンス37では最大でも2バイトに影響を及ぼすようにし、17ビット以下の誤りなら、最大でも3バイトに影響を及ぼすようにする、レート16/17 ENDECを設けることによってこの問題を克服する。よって、図9Aにおけるインタリーブされたそれぞれのコードワードでは、17ビット以下の広がりをもつどのような誤りに対しても、検出された2進シーケンス33における誤りを含むバイトは最大でも1バイトとなる。
【0099】
このことは、本発明によれば、コードワードの最初の8ビットを、最後の8ビットからは独立して復号化することにより達成される。本発明によるデコーダ182は、図8Bに示されている。PR4/NRZI変換器180により出力された推定されたNRZIシーケンス^b(n)33は、8ビット上位バイトレジスタ248、中央ビットレジスタ250および下位バイトレジスタ252を有するレジスタ246へとシリアルにシフトされる。いったん17ビットのコードワードの全体がレジスタ246内にシフトされれば、上位バイト248が、8/8デコーダ256への入力としてマルチプレクサ254を通して選択される。8/8デコーダ256は、以下の表9A〜表9Gに従って復号化されたバイト258を出力する。中央ビット250は、受け取られたコードワードが図8Aの8/8 RLL/タイミングエンコーダ170により符号化されたかどうかによって、復号化されたバイト258か、または、上位バイト262をマルチプレクサ260を介して選択する。マルチプレクサ260の出力は、デマルチプレクサ263を通してルーティングされ、16ビットレジスタ266の上位バイト264に格納される。次に、コードワードの下位バイト252がビット反転され(268)、マルチプレクサ254を通してルーティングされた後、表9A〜表9Gに従って8/8デコーダ256によりマッピングされる(すなわち、コードワードの上位バイト248を復号化するのにも、下位バイト252を復号化するのにも同じデコーダが用いられるので、回路のコストを下げ、その複雑さを緩和することができる)。中央ビット250は、受け取られたコードワードが図8Aの8/8 RLL/タイミングエンコーダ170により符号化されたかどうかによって、復号化されたバイト258か、または、下位バイト262をマルチプレクサ260を介して選択する。マルチプレクサ260の出力は、デマルチプレクサ263を通してルーティングされ、ビット反転された(270)後、16ビットレジスタ266の下位バイト272に格納される。
【0100】
【表9A】
【0101】
【表9B】
【0102】
【表9C】
【0103】
【表9D】
【0104】
【表9E】
【0105】
【表9F】
【0106】
【表9G】
【0107】
以上の説明により、本発明によるデコーダ182が、17ビットのコードワードを上位バイト、下位バイトの順で互いに独立して復号化することは明らかであろう。すなわち、従来の技術とは異なり、本発明では、もしあるコードワードの下位バイトに誤りが含まれていれば、その上位バイトを正しく復号化する。逆の場合も同様である。その結果、あるコードワードの第1のビットに始まり、第2のコードワードの第1のバイトを超えて広がっている(つまり、少なくとも25ビット長である)誤りは、復号化された出力の3バイトに影響を及ぼすのみとなる。また、17ビット以下の広がりをもつ誤りは、3つの連続する復号化されたバイトに影響を及ぼすのみとなる。なぜなら、17ビットの誤りは、最大でも1個の中央ビットに影響を及ぼすのみであるからである。よって、17ビット以下の広がりをもつどのような誤りでも、図9Aに示されている3つのインタリーブでは、1コードワードにつき1バイトにしか悪影響を及ぼさない。
【0108】
図6のPR4シーケンス検出器34における最小距離誤り事象が、17ビットを超える広がりをもつことにより、連続するコードワードの2つの中央ビットに悪影響を及ぼし、復号化された出力のうちの4バイトが誤りを含むようになることもありうる。このことは、図9Bに示されている。図9Bは、あるインタリーブにおいて検出されたシーケンスのトレリス図274およびディスク上に記録された対応するコードワード275を示す図である。このシーケンス例では、チャネルノイズが原因で、シーケンス検出器は、第1のコードワード280の第5のビット278で偽の正遷移276を検出しており、後続するコードワード286の第10のビット284で負遷移282を検出している。その結果、PR4シーケンス検出器34により出力される誤りを含むシーケンス出力は、正しいシーケンスである…0−、0−、0−、0−、0−、0−、0−、0−、0−、0−、0−、0−、…ではなく、…1+、0+、0+、0+、0+、0+、0+、0+、0+、0+、0+、1−、…となる。第1のコードワード280の中央ビット288の絶対値は正しく「0」と検出されるものの、符号ビットは、誤って「+」として検出されるので、PR4/NRZI変換器180は、正しくない値を出力することになる。よって、第1のコードワード280の両バイトともに、誤って復号化されることになる。同様に、第2のコードワード286の第1のバイトの符号ビットも誤っているので、それらのビットもまた、PR4/NRZI変換器180により誤って復号化されることになる。最後に、第2のコードワード286の第2のバイトも誤って復号化される。なぜなら、第1のビット284における偽の負遷移282は、正しい値である「0−」ではなく、「1−」として検出されるからである。よって、本発明の一局面は、PR4シーケンス検出器における最小距離誤り事象が、2つの連続するコードワードの中央ビットを超えて広がるのを防止することによって、その誤り事象の長さを3つの連続するコードワードバイトに制約することである。
【0109】
本発明では、偶数インタリーブおよび奇数インタリーブの両方において、17ビットのシーケンスごとに非ゼロのサンプル値が検出されるように入力シーケンスを符号化することによって、PR4検出器における最小距離誤り事象の長さを3コードワードバイトに制約する。ここで、それぞれの17ビットシーケンスは、ある17ビットコードワードの中央ビット289の直後のビットから始まり、後続するコードワードの中央ビット290で終わる。このことは、図9Cに示されている。図9Cは、第1のコードワード294の第2のバイトに「1」ビット300が符号化されていることを除いて、図9Bに示すシーケンスと同じコードワードシーケンスに対するトレリス図292を示している。このようにして、第1のコードワード294の中央ビット289に続く最初のビットに始まり、第2のコードワード298の中央ビット290で終わる広がりの中で、非ゼロのサンプル値296が、リード信号のサンプル値において検出される。図からわかるように、これにより、(ノイズサンプル276の振幅が、第1のコードワード294における「1」ビット300により生成される信号サンプル296の振幅よりも小さい(その可能性は高い)とすれば)正のノイズサンプル276によりもたらされた最小距離誤り事象が、2つの連続する中央ビットに広がることを防止することができる。
【0110】
よって、上述したように、図8Aのエンコーダ170は、現在のコードワード188の上位バイト228、以前のコードワード226の予め処理された下位バイト198およびマッピングされたコードワード214を評価するRL検出器224を備えている。もし上記制約が満たされないのなら、RL検出器224は、上述したように(FORCE MAP信号220またはINHIBIT信号222を介して)コードワードが強制的にマッピングされるようにするか、または、マッピングを禁止する。
【0111】
よって、各コードワードの上位バイトおよび下位バイトを互いに独立して復号化し、かつ、PR4検出器における最小距離誤り事象が2つの連続するコードワードの中央ビットに広がることを防止することによって、17ビット以下の長さをもつ誤り事象により悪影響を及ぼされる連続するコードワードバイトの数は、最大でも3となる。すなわち、図9Aの3インタリーブシステムの場合、17ビット以下のバースト誤り事象は、それぞれのコードワードでわずか1バイトに悪影響が及ぼされるにすぎない。このようにして、本発明によれば、従来の技術による16/17 ENDECで見られるような4コードワードバイトにわたる誤りの伝搬を防止しつつ、効率のよいレート16/17 ENDECを実施することができる。
【0112】
本発明の各局面は、本願明細書で以上に開示した実施の形態によって完全に実現される。しかし、本発明のさまざまな局面が、他の異なる実施の形態によっても、本発明の本質的作用からはずれることなく実現可能であることは、当業者には理解できよう。例えば、図8Aに示すエンコーダ170および図8Bに示すデコーダ182は、組み合わせのロジックを用いても、あるいはルックアップテーブルを用いても実施することができる。このような改変およびその他の改変は、以上に開示した教示を考慮すれば、自明であり、単なる設計上の選択事項にすぎない。以上に開示した特定の実施の形態は、あくまでも例示を目的とするものであり、本発明の範囲を限定するためのものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲により適切に解釈されるべきである。
【0113】
【発明の効果】
本発明によれば、各サンプル事例においてアナログリード信号におけるパルスの傾きを制御することによって、タイミングリカバリPLLにおける位相誤差推定値を最適化する能力をもつ、PR4リードチャネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のサンプリングされた振幅リードチャネルのブロック図である。
【図2A】複数のユーザデータセクタおよび複数の埋め込みサーボデータセクタから構成される複数の同心円状データトラックを有する磁気ディスク記憶媒体のデータフォーマットの一例を示す図である。
【図2B】ユーザデータセクタのフォーマットの一例を示す図である。
【図3A】タイミング位相誤差τをもつPR4リードチャネルのサンプリングされたダイパルス応答を示す図である。
【図3B】PR4リードチャネルの3レベル「アイダイアグラム」を示す図である。
【図4】位相同期ループに用いられる位相誤差推定器を有するPR4リードチャネルのための従来のタイミングリカバリ回路を示す詳細ブロック図である。
【図5】従来のPR4リードチャネルに1/(1+D2)プリコーダを用いる時の、同一のユーザデータ入力シーケンスから得られる2つのアナログリード波形を示す図である。
【図6】本発明による改善されたサンプリングされた振幅リードチャネルのブロック図である。
【図7A】ダイコードシーケンスの場合のNRZ状態遷移図である。
【図7B】図7Aの状態遷移図に従って動作する、スライディング閾値ビタビシーケンス検出器の実現形態を示す図である。
【図8A】図4の位相誤差推定器の動作を最適化するために、ユーザデータを符号化する16/17エンコーダを詳細に示す図である。
【図8B】検出されたNRZIデータシーケンスを推定されたユーザデータシーケンスに復号化する際に、図8Aのエンコーダとは逆の演算をおこなう16/17デコーダを詳細に示す図である。
【図9A】3つのインタリーブされたECCコードワードのかたちで磁気ディスク上に記録される1セクタのデータを示す図である。
【図9B】最小距離PR4誤り事象が2つの連続するコードワードの中央のビット間に広がることによって、復号化された出力シーケンスの4つのバイトに悪影響を及ぼすことを説明する図である。
【図9C】図9Bの誤り伝搬を防止する、本発明による符号化制約を示す図である。
【符号の説明】
2 ユーザデータ
4 データ発生器
9 ライト回路
18 磁気記録チャネル
20 アナログ受信フィルタ
22 可変利得増幅器
24 A/D変換器
26 離散等化器フィルタ
28 タイミングリカバリ
50 利得制御
52 周波数シンセサイザ
60 マルチプレクサ
66 データシンク検出器
172 NRZI変調器
174 PR4シーケンス検出器
180 PR4/NRZI変換器
182 RLL/タイミングデコーダ
186 誤り訂正されたユーザデータ
Claims (20)
- ディスク記憶媒体上に位置づけられたリードヘッドからのアナログリード信号におけるパルスをサンプリングすることによって発生された離散時間サンプル値のシーケンスからディジタルデータをリードする、サンプリングされた振幅リードチャネルであって、
(a)タイミングリカバリのための位相誤差推定値を改善する第1のマッピングに従って、ライト動作の間に、ユーザデータをコードワードに符号化するエンコーダであって、該位相誤差推定値が、該アナログリード信号における該パルスの傾きの関数として発生される、エンコーダと、
(b)リード動作の間に該アナログリード信号をサンプリングすることによって、該離散時間サンプル値のシーケンスを発生する、サンプリングデバイスと、
(c)同期サンプル値を該離散時間サンプル値および該位相誤差推定値の関数として発生する、タイミングリカバリと、
(d)該同期サンプル値から該コードワードを検出する、離散時間検出器と、を備えている、サンプリングされた振幅リードチャネル。 - 前記第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って、リード動作の間に、前記コードワードを復号化するデコーダをさらに備えている、請求項1に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- Yk・(Xk−1)+Yk−1・(Xk)(ここで、Ykは、実際のサンプル値であり、Xkは、推定されたサンプル値である)に比例する前記位相誤差推定値を発生する位相誤差検出器をさらに備えている、請求項1に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- (a)前記ユーザデータに応答して、該ユーザデータにより発生された前記位相誤差推定値の質を測定する、グレーダと、
(b)もし該測定された質が、所定の閾値を下回っているのなら、該ユーザデータを前記第1のマッピングに従ってマッピングする手段と、
をさらに備えている、請求項1に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。 - 前記コードワードがそれぞれ、前記ユーザデータが前記第1のマッピングに従ってマッピングされたどうかを示すマップビットを含んでいる、請求項6に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- 前記第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って、リード動作の間に前記コードワードを復号化するデコーダをさらに備えている、サンプリングされた振幅リードチャネルであって、もし前記ユーザデータが該第1のマッピングに従ってマッピングされていないことを前記マップビットが示すのなら、該デコーダが、該コードワードを該第2のマッピングに従ってマッピングしない、請求項7に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- 前記アナログリード信号の傾きをあるサンプル事例において制御する手段をさらに備えている、請求項1に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- 前記傾きを制御する前記手段が、前記コードワードを前記ディスク記憶媒体にライトするNRZI変調器を備えている、請求項9に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- 前記エンコーダが、
(a)前記コードワードが所定のランレングス制約に違反しているかどうかを検出する、RL検出器と、
(b)該コードワードが、該ランレングス制約に違反しないように、該コードワードを修正する手段と、
を備えている、請求項1に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。 - 前記コードワードの符号レートが、16/17である、請求項1に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- ディスク記憶媒体上に位置づけられたリードヘッドからのアナログリード信号におけるパルスをサンプリングすることによって発生された離散時間サンプル値のシーケンスから2進データをリードする、サンプリングされた振幅リードチャネルにおいて、該2進データが第1のマッピングに従って符号化されたコードワードを含んでいる、サンプリングされた振幅リードチャネルであって、
(a)該アナログリード信号をサンプリングすることによって、該離散時間サンプル値のシーケンスを発生する、サンプリングデバイスと、
(b)該離散時間サンプル値に応答して同期サンプル値を発生する、タイミングリカバリであって、あるサンプル事例における該アナログリード信号の該パルスの傾きに対して位相誤差推定値を発生する位相誤差検出器を備えている、タイミングリカバリと、
(c)該同期サンプル値から該コードワードを検出する、離散時間検出器と、
(d)該第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って該コードワードを復号化するデコーダであって、該第1のマッピングが、該タイミングリカバリ用の該位相誤差推定値を改善する、デコーダと、
を備えている、サンプリングされた振幅リードチャネル。 - (a)もし対応する位相誤差推定値の質が所定の閾値を下回っているのなら、前記2進データが前記第1のマッピングを用いて符号化され、
(b)もし該対応する位相誤差推定値の該質が該所定の閾値を下回っていないのなら、該2進データが該第1のマッピングを用いて符号化されず、
(c)前記コードワードがそれぞれ、前記ユーザデータが該第1のマッピングに従ってマッピングされたどうかを示すマップビットを含んでおり、かつ
(d)もし該コードワードが該第1のマッピングを用いて符号化されたことを該マップビットが示すのなら、前記デコーダが、前記第2のマッピングを用いて該コードワードのそれぞれを復号化するのに該マップビットを用いる、請求項13に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。 - 前記コードワードの符号レートが、16/17である、請求項13に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。
- 前記位相誤差推定値を発生する前記位相誤差検出器が、
Yk・(Xk−1)+Yk−1・(Xk)(ここで、Ykは、実際のサンプル値であり、Xkは、推定されたサンプル値である)
に従って動作する、請求項13に記載のサンプリングされた振幅リードチャネル。 - ディスク記憶媒体上に位置づけられたリードヘッドからのアナログリード信号におけるパルスをサンプリングすることによって発生された離散時間サンプル値のシーケンスから2進データをリードする方法において、該2進データが第1のマッピングに従って符号化されたコードワードを含んでいる、方法であって、
(a)該アナログリード信号をサンプリングすることによって、該離散時間サンプル値のシーケンスを発生するステップと、
(b)あるサンプル事例における該アナログリード信号の該パルスの傾きに対する位相誤差を推定するステップと、
(c)該離散時間サンプル値および該ステップ(b)の該位相誤差推定値に応答して、同期サンプル値を発生するステップと、
(d)該同期サンプル値から該コードワードを検出するステップと、
(e)該第1のマッピングの逆である第2のマッピングに従って該コードワードを復号化するステップであって、該第1のマッピングが、タイミングリカバリ用の該位相誤差推定値を改善する、ステップと、
を含んでいる、2進データをリードする方法。 - 前記位相誤差を推定する前記ステップが、
Yk・(Xk−1)+Yk−1・(Xk)(ここで、Ykは、実際のサンプル値であり、Xkは、推定されたサンプル値である)
に従って作用する、請求項17に記載の2進データをリードする方法。 - 前記コードワードが、符号化されていない2進データに対応する前記位相誤差推定値の測定された質に依存して、前記第1のマッピングを用いて選択的に符号化される、2進データをリードする方法であって、該コードワードが該第1のマッピングに従って符号化されたかどうかを示すマップビットを該コードワードにおいて復号化するステップをさらに含んでいる、請求項17に記載の2進データをリードする方法。
- 前記コードワードが、16/17の符号レートで符号化される、請求項17に記載の2進データをリードする方法。
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