JP4191393B2 - 情報記録再生装置及び方法並びに信号復号回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク、ＭＯ、光ディスク、磁気テープなどの情報記録再生装置及び方法に関し、特に反復型復号に磁気記録再生系の雑音特性を取り込んで復号する情報記録再生装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、記録再生装置には、記録した信号を誤りなく再生するため、強力なエラー訂正機能が搭載されている。このエラー訂正によって初めて、ノイズが含まれた不安定な信号の中から記録信号を確実に復元することが可能となる。
【０００３】
近年、記録再生装置のエラー訂正は、主としてＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）及びＥＣＣ（Error Correction Code）と呼ぶ２つの手法の組合せによって実現されている。
【０００４】
ＰＲＭＬは、記録チャネルを符号間干渉のあるパーシャルレスポンスチャネル（ＰＲチャネル）とみなし、一般にビタビ検出器を用いた最尤復号（Maximum Likelihood Decoding）を行う方法である。
【０００５】
また近年、ＰＲＭＬに変わる新しい符号・復号方法として、ターボ符号や低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ: Low Density Parity Check Code）等が提案されている。これらは反復計算で復号を行うことから、ここでは反復型復号法（iterative decoding method）と総称する。
【０００６】
反復型復号法としては、米国特許第５４４６７４７号明細書図面に開示されているターボ符号が代表的である。ターボ符号は、２つの再帰的組織畳み込み符号(RSC: Recursive systematic convolutional code)をランダムインターリーバを介して接続した並列連接(parallel concatenation)符号であり、復号は２つの軟入出力復号器を用いた反復計算によって行う。
【０００７】
ターボ符号は通信の分野で考案されたが、磁気記録再生系のＰＲチャネルに適用する場合、２つの要素符号器(constituent encoder）をランダムインターリーバを介して縦列連接(serial concatenation）した構成を取る。この時、チャネルに近い要素符号器を内符号器（inner encoder）、もう一方の要素符号器を外符号器（outer encoder）と呼ぶ。ＰＲチャネルでは、チャネル自体を畳み込み符号器とみなすことができるので、内符号器は明に設ける必要がない。一方、外符号器としては、２つの再帰的組織畳み込み符号（ＲＳＣ）を用いるものや１つの再帰的組織畳み込み符号（ＲＳＣ）を用いるものなどが各種提案されている。
【０００８】
また、文献「R. G. Gallager, "Low-Density Parity-Check Codes," Cambridge, MA: MIT Press, 1９６３」に開示される低密度パリティ検査符号（LDPC: Low density parity check codes）を用いる場合もある。
反復型復号法の復号器は、内復号器と外復号器と呼ぶ２つの要素復号器(constituent decoder）で構成する。反復型復号法で特徴的な点は、最大事後確率（MAP: Maximum a posteriori Probability）復号を行うという点であり、そのため２つの要素復号器はいずれも軟入力・軟出力（SISO: Soft-In/Soft-Out）復号器となる。SISO復号器は単なる０または１といった硬判定結果を出力するのではなく、０.４や０.９といった信頼度情報を出力する。
畳込み符号等の状態遷移で定義される符号に対する軟入力軟出力（SISO）復号の具体的計算法として、ＢＣＪＲアルゴリズム（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）がある。ＢＣＪＲアルゴリズムは、文献「 L. R. Bahl et al., "Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. ２０, pp. ２４８-８７, 1９７４.」に詳しく説明されている。このような反復型復号法は、ＰＲＭＬ復号法を上回る高いエラー訂正能力を有しており、次世代符号復号方法として有望視されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、情報記録再生装置にあっては、磁気記録再生チャネルの雑音特性を正確に予測して復号過程に取り入れるようにすれば、エラーレート性能を向上させることができる。
【００１０】
従来の情報記録再生装置における雑音予測法(Noise prediction scheme)としてベースとなる復号法は、ビタビによる最尤復号法（Viterbi Maximum Likelihood）であり、例えば米国特許第６１５８０２７号明細書図面、同第６１０４７６６号明細書図面、同第５７８４４１５号明細書図面およびＥＰＣ特許第ＷＯ９８５２３３０号明細書図面などがある。
【００１１】
しかしながら、これらの特許の中には、最大事後確率復号法（ＭＡＰ：maximum a posteriori probability)、ターボ（Turbo）復号法、低密度パリティ検査符号法（ＬＤＰＣ）等の反復型復号法（Iterative decoding Method）へ雑音予測法を適用したものではない。また、これらの特許では、雑音相関の入力信号パターン依存性は全く考慮しておらず、雑音モデルとしての取り扱いが極めて不十分であった。
【００１２】
一方、論文「A.Kavcic and A.Patapoutian、"A signal-dependent autoregressive channel models、"IEEE Trans. Magn.、 vol.35、 no.5、pp.2316-2318、 Sept. 1999.」や論文「A.Kavcic、 "Soft-Output Detector for Channels with Intersymbol Interference and Markov Noise Memory、" Proc. IEEE Global Telecom. Conf.、 Dec. 1999.」では、過去の雑音に対する相関が入力信号パターンに依存するということを初めて議論し、これをビタビアルゴリズムや最大事後確率アルゴリズム（ＭＡＰアルゴリズム）に適用しているが、未来の雑音に対する相関は考慮されていない。
【００１３】
また、論文、 Dec. 1999.「Y.Wu and J.R.Cruz、 "Noise predictive turbo systems、" TMRC'2000 Paper E5、 Aug. 2000.」や論文「T.R.Oenning、 "Channel capacity and coding for magnetic recording channels with media noise、" PhD thesis、 the University of Minnesota、 Sept. 2000.」では、雑音予測法(Noise prediction scheme)に基づいた雑音相関の対処法を、反復型復号法へ適用する方法を初めて議論しているが、雑音相関が入力信号のパターンに依存するということは考慮しておらず、雑音モデルの取り扱いが不十分であった。
【００１４】
本発明は、磁気記録再生チャネルの雑音特性を正確にモデル化し、この雑音モデルの特性を効率的に復号過程に取り入れることにより復号性能を向上させる情報記録再生装置及び方法並びに信号復号回路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】
図１は、本発明の原理説明図である。本発明は、図１（Ａ）の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生装置において、過去及び未来、即ち過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する図１（Ｃ）の自己相関１２２のような雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部８４と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部８８と、記憶部８８に記憶した雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って図１（Ｂ）の周波数スペクトル１１８を持つ有色雑音を、周波数スペクトル１２０の白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求める白色化雑音演算部９１と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル情報）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号演算部とを備え、この入力信号から最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
このように本発明は、情報記録再生装置に特有の雑音モデルとして、過去及び未来の入力信号パターンに依存した相関を持つガウス−マルコフ型（Gauss-Markov型）の有色雑音モデルを仮定し、この雑音モデルの特性をできるだけ計算効率のよい方法で復号に取り込むことで、復号性能を向上させる。特に、有色雑音モデルをガウス型（Gauss型）で表現し、入力信号依存性のある正確な相関値（分散）を用いることで復号性能を向上させる。
【００１７】
また本発明は、一般的な反復型復号（Iterative decoding）を行う情報記録再生装置において、同様に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求める白色化雑音演算部と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル情報）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号算出部とを備え、この入力信号から反復型復号における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
この場合にも、有色雑音モデルをガウス型（Gauss型）で表現し、入力信号依存性のある正確な相関値（分散）を用いることで復号性能を向上させる。
【００１９】
本発明は、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う簡易型の情報記録再生装置として、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号演算部とを備え、この入力信号から最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
このように等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器を使用すれば、過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算が不要となり、入力信号の計算に使用する雑音パラメータも雑音の分散のみとなり、計算量が大幅に低減し、メモリ使用量も少なく、非常に実用性の高い簡潔な装置構成となる。
【００２１】
また本発明は、一般的な反復型復号を行う同じく簡易型の情報記録再生装置として、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル情報）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号演算部とを備え、この入力信号から反復型復号における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
本発明は、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生装置において、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
このように本発明にスライデング・ウインドウ法（Sliding Window法）を適用することにより、更に復号処理で使用するメモリ領域を削減できる。
【００２４】
また本発明は、一般的な反復型復号（Iterative decoding）を行う情報記録再生装置において、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
更に本発明は、ビタビ復号を行う情報記録再生装置において、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求める白色化雑音演算部と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）からビタビ復号のブランチメトリック（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出するブランチメトリック算出部とを備え、この入力信号からビタビ復号における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
ここで最大事後確率復号、反復型復号およびビタビ復号における白色化雑音演算部は、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける現在の一つ前の状態ｓk-1から現在の状態ｓkへ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間ｋ−Ｌ−１〜ｋ＋Ｍの全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定する。
【００２７】
また本発明の情報記録再生装置は、過去Ｎビットのみ又は未来Ｑビットにおける入力信号パターンを対象とすることで、簡略化しても良い。
【００２８】
雑音相関演算部は、入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求める。これにより正確な入力信号に依存した雑音の相関と分散を求めることができる。
【００２９】
雑音相関演算部は、ＭＴＲ拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求める。これによりＭＴＲ拘束によって出現確率が低く抑えられたパターンが存在した場合でも、効果的に雑音相関を求めるためにトレーニング回数を削減する。またＭＴＲ拘束を考慮した復号を行うことによって、復号に要する状態とパスを削減し、効率を高めて復号性能（エラーレート）を向上できる。
【００３０】
雑音相関演算部は、記憶部に、雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、このオフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用し、より正確な復号を行う。
【００３１】
雑音相関演算部は、記憶部に、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に使用することで、正確な復号を行う。
【００３２】
雑音相関演算部は、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることで、トレーニング効率を向上させる。
【００３３】
雑音相関演算部は、記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることで、精度の高い復号を行う。更に、雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して記憶部を更新し、雑音パラメータの時間劣化に対応した耐久性のある装置を実現する。
【００３４】
本発明は最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求め、
過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３５】
本発明は、一般的な反復型復号を行う情報記録再生方法において、
過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求め、
過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３６】
本発明は最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３７】
本発明は、反復型復号を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶部し、
記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３８】
本発明は最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化後の入力信号系列を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶部し、
等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度をスライデングしながら算出することを特徴とする。
【００３９】
本発明は、反復型復号を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度をスライデングしながら算出することを特徴とする。
【００４０】
本発明は、ビタビ復号を行う情報記録再生方法において、
過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関値ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求め、
過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）からビタビ復号のブランチメトリック（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する。これ以外の特徴は、装置構成の場合と同じになる。
【００４１】
更に本発明は、信号復号回路を提供するものであり、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出する雑音相関演算部と、雑音の相関と分散を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から符号器の入力信号を算出する入力信号演算部とを備えたことを特徴とする。
【００４２】
また本発明の信号復号回路は、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、雑音の分散を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
更に本発明の信号復号回路は、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、雑音の分散を記憶する記憶部と、等化後の入力信号の系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、記憶部に記憶した分散から入力信号（チャネル信号）を求め、尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部とを備えたことを特徴とする。これらの信号復号回路における他の特徴は、情報記録再生装置の場合と同じになる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図である。図２において、ハードディスクドライブは、ＳＣＳＩコントローラ１０、ドライブコントロール１２及びディスクエンクロージャ１４で構成される。勿論、ホストとのインタフェースはＳＣＳＩコントローラ１０に限定されず、適宜のインタフェースコントローラが使用できる。
【００４５】
ＳＣＳＩコントローラ１０には、ＭＣＵ（メインコントロールユニット）１６、制御記憶として使用されるＤＲＡＭもしくはＳＲＡＭを用いたメモリ１８、制御プログラムを格納するフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを使用したプログラムメモリ２０、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）２２及びデータバッファ２４が設けられる。
【００４６】
ドライブコントロール１２には、ドライブインタフェースロジック２６、ＤＳＰ２８、リードチャネル３０及びサーボドライバ３２が設けられる。
【００４７】
更にディスクエンクロージャ１４にはヘッドＩＣ３４が設けられ、ヘッドＩＣ３４に対し記録ヘッドと再生ヘッドを備えた複合ヘッド３６−１〜３６−６を接続している。
【００４８】
複合ヘッド３６−１〜３６−６は磁気ディスク３８−１〜３８−３の各記録面に対し設けられ、ＶＣＭ４０によるロータリアクチュエータの駆動で磁気ディスク３８−１〜３８−３の任意のトラック位置に移動される。磁気ディスク３８−１〜３８−３はスピンドルモータ４２により一定速度で回転される。
【００４９】
図３は、図２のリードチャネル３０の構成であり、反復型復号法を採用している。図３において、[０、１]のバイナリーパターンからなるユーザデータは、誤訂正検出のためのＣＲＣ(Cyclic redundancy check codes)符号器４４に入力された後、エラー訂正のためのＥＣＣ(Error Correcting Code)符号器４６に入力される。
【００５０】
次に、ＥＣＣ符号器４６の出力結果がＰＬＬ(Phase Locked Loop)による再生時のタイミング補正を可能ならしめるためのＲＬＬ(Run Length Limited)符号器に入力される。この例では、磁気記録再生チャネルの特性を考慮して連続磁化反転を制限するＭＴＲ（Maximum Transition Run ）符号を採用していることから、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８に入力される。
【００５１】
ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８の出力結果ｕkは、外符号器ユニット５０の外符号器５２に入力される。外符号器５２の出力ｘkは、ヘッド／媒体５６を介して磁気記録後に再生される。再生されたアナログ信号は、等化器５８を介してＰＲ４、ＥＰＲ４、ＥＥＰＲ４、ＭＥＥＰＲ４等の所望の目標波形となるように信号が整形され、チャネル信号ｙkとなる。
【００５２】
ところで、ヘッド／媒体５６と等化器５８からなる磁気記録再生チャネル５４は、外符号器５２の出力信号ｘkを磁気記録再生チャネル５４の出力信号ｙkに変換する符号器とみなすことが可能であり、ここでは内符号器５４と呼ぶものとする。
【００５３】
等化器５８で整形されたアナログ信号ｙkは、外符号器５２と内符号器５４に対する復号器である反復型復号器６０で復号され、ＲＬＬ／ＭＴＲ復号器６２、ＥＣＣ復号器６４、ＣＲＣ検出器６６を介して最終的な復号データが得られる。
【００５４】
図４は、図３のリードチャネルにおけるＣＲＣ符号器４４から内符号器５４までの詳細である。ユーザデータは、ＣＲＣ符号器４４によりＥＣＣにおける誤訂正を検出するためのパリティが付加され、ＥＣＣ符号器４６においてリード・ソロモン符号による誤り訂正のためのパリティが付加され、その出力結果がＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８に入る。
【００５５】
ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８からの出力信号ｕkはインターリーバ７０により乱数化され、その系列が外符号器５２に入力される。ここで、外符号器５２の出力する外符号は、復号結果として［０，１］の２値判定(硬判定)の結果（ディジタル値）を出力するのではなく、復号系列が0もしくは1である確からしさ(信頼性情報)を表す軟判定結果（アナログ値）を入出力する軟判定復号器による反復復号を前提とした符号であるターボ符号、低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ等を用いるものとする。
【００５６】
ＰＵＭＵＸ(Puncturing & Multiplexer)７２は、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８の出力ｕkに対する外符号器５２の出力ｐkを記録系列ｘk に変換する。ここで、ＰＵＭＵＸ７２は、長さＵlenビットのＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８の出力ｕkを、長さＸlenビットのＰＵＭＵＸ出力ｘkに変換する比を表す符号化率Ｕlen／Ｘlenが所望の値となるように、外符号器出力ｐkを適当に間引いた(Puncturing)後に符号器出力ｕkに加える(Multiplexer)。
【００５７】
ＰＵＭＵＸ出力ｘkは、ヘッド／媒体５６で記録再生され、周波数制限によって雑音を抑圧するＣＴフィルタ(Continuous Time Filter)７８と、ＣＴＦ出力を有限の遅延線とタップによって最終的に波形整形するＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ８０を備えた等化器５８により、再生された波形が所望の信号波形に等化される。
【００５８】
ここで、ＦＩＲフィルタ８０の出力ｙkは、ヘッド／媒体５６、ＣＴフィルタ７８、及びＦＩＲフィルタ８０からなる磁気記録再生チャネルを内符号器５４とみなした場合、ＰＵＭＵＸ７２の出力ｘkに対する内符号系列となる。
図５は、図３の内符号器５４からＣＲＣ検出器６６までの詳細である。磁気記録再生チャネルである内符号器５４により系列ｘkが等化器５８の出力となる内符号系列ｙkに変換され、磁気記録再生チャネルに対する復号器となる反復型復号器６０に設けた内符号復号器８６に送られる。内符号復号器８６は、この例では、最大事後確率復号を行うＭＡＰ復号器とする。
【００５９】
ここで、内符号系列ｙkは、磁気記録再生チャネルである内符号器５４を通過することにより、必然的に信号成分だけでなく雑音成分までも含むこととなり、雑音相関演算部８４で後の説明で明かにする手法で推定した雑音の相関とその標準偏差σの値を、内符号復号器８６上のメモリ８８に保持する。
【００６０】
内符号復号器８６では最大事後確率アルゴリズム（ＭＡＰアルゴリズム）により、内符号系列ｙk、標準偏差σ、及び記録系列ｘkに対する事前情報Λａ（ｘk）から、磁気記録再生チャネルにおける状態の時間遷移を表すトレリス線図上の各状態におけるｋ−１時点からｋ時点への遷移確率である演算ブロック９０のγk、トレリスの始端からｋ−１時点までの各状態にいたる確率である演算ブロック９４のα k 、トレリスの終端からｋ時点までの各状態にいたる確率である演算ブロック９５のβk、そしてα k 、βk、γkの積より計算される各ビットに対する信頼性情報である演算ブロック９６のΛ（ｘk）を算出する。
【００６１】
演算ブロック９６の信頼性情報Λ(xk)から事前情報Λａ(xk)を演算ブロック９８で減じることにより外部情報Λｅ(xk)を計算し、これが出力となる。出力された外部情報Λe(xk)は、図４のＰＵＭＵＸ７２の逆操作を行うＤＥ−ＰＵＭＵＸ１００、インターリーバー１０２を経て、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器出力系列ukに対する事前情報Λa (uk)として外符号復号器１０４に入力される。
【００６２】
外符号復号器１０４で外符号を復号した後、適当な反復終了条件を満たしていなければ、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器出力系列ukに対する外部情報Λe(uk)を、図４のインターリーバー７０の逆操作を行うデ・インターリーバー１０６及びＰＵＭＵＸ１０８を介して内符号復号器８６に記録系列xk に対する事前情報Λa(xk)として送る。
【００６３】
反復復号器６０は、このように複数の復号器間で信頼性情報を反復して計算することにより、復号の精度を高める。尚、反復型復号器については、論文「Z. Wu、"Coding and Iterative Detection for Magnetic Recording Channels、" Kluwer Academic Publishers、 2000.」がある。
【００６４】
反復型復号器６０における反復計算の過程で、外符号復号器１０４において適当な反復終了条件を満たしていれば、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器出力系列ukに対する信頼性情報Λ(uk)が硬判定ブロック１１０に送られ、［０，１］の２値判定される。
【００６５】
２値判定された結果は、ＲＬＬ／ＭＴＲ復号器６２に送られる。その復号結果に対しＥＣＣ復号器６４によりエラー訂正が行われ、最終的にＣＲＣ検出器６６により誤訂正の検査がされてからユーザデータが得られる。
【００６６】
次に、図５の磁気記録再生チャネルに対するＭＡＰ復号器となる内符号復号器８６で行われるＢＣＪＲ復号法（Ｂａｈｌ−Ｃｏｃｋｅ−Ｊｅｉｎｅｋ−Ｒａｖｏｖ復号法）の手順について説明する。記録系列ｘkに対する図５の内符号器５４である磁気記録再生チャネルがＰＲチャネル、例えばＰＲ４チャネルとなっているものとする。このＰＲ４チャネルの各状態を図６のように定めるものとすると、各状態における時間に対する推移を表す状態推移図は図７のように表せる。
【００６７】
ここで、ＰＲ４チャネルにおける雑音nkが平均値が０、分散がσ2のガウス分布であると仮定し、ｋ−１時点の状態からｋ時点の状態へ遷移するときの理想等化値をd[sk-1 → sk]と表すと、雑音nkの確率密度関数は次式となる。
【００６８】
【数１】
【００６９】
この式(1)の両辺に(2π)1/2σを乗じ，その自然対数をとることによって，チャネル情報は次式のようになる。
【００７０】
【数２】
【００７１】
チャネル情報Λc(xk)と記録系列xkに対する事前情報Λa(xk)からＰＲ４チャネルに対する最大事後確率復号は図８のように行われる。ここで、γk(ｓk-1,sk)はk時点における各状態にk-1時点の各状態から遷移する確率、αk-1( ｓk-1)はk-1時点における各状態にトレリスの始端から至る確率、βk(sk)はk時点における各状態にトレリスの終端から溯って至る確率であり、それぞれ式(3)〜(5)で表すことができる。
【００７２】
【数３】
【００７３】
ただし、初期状態と終了状態を状態S0と仮定すると、終端条件は以下の通りである。
【００７４】
【数４】
【００７５】
ここで、k時点におけるxk が“1”となる事後確率と“0”となる事後確率の比の自然対数(対数尤度比)で表される信頼性情報Λ(xk)は次式となる。
【００７６】
【数５】
【００７７】
ただし、(sk-1,sk),xk=1はxk=1に関連付けられた全ての状態遷移を、(sk-1,sk),xk=0はxk=0に関連付けられた全ての状態遷移を意味する。そして、式(7)から、図５の演算ブロック９８のようにして、事前情報Λa(xk)を差し引くことで外部情報Λe(xk)を得る。図５の内符号復号器８６は、この外部情報Λe(xk)を出力とする。
【００７８】
【数６】
【００７９】
図９は、ＢＣＪＲ復号アルゴリズムにおける計算の手順をまとめたフローチャートである。まずステップＳ１で（２）（３）式に基づいてΛ k （ｓk-1，ｓk）を算出する。次に、ステップＳ２で（４）式に基づきαk（ｓk）を求め、ステップＳ３で（５）式に基づいてβk（ｓk）を求める。最後にステップＳ４で（７）（８）式に基づいてΛ k （ｘk）
Λe（ｘk）を得る。
【００８０】
なお、計算量を減らすため、ＢＣＪＲ復号法を対数領域で計算するLogＭＡＰ復号法も提案されている。LogＭＡＰ復号法では、(3)〜(7)式が以下の(9)〜(13)式に置き替わるが、計算の手順は同様である。
【００８１】
【数７】
【００８２】
ただし、
【００８３】
【数８】
【００８４】
である。さらに、(14)式を、
【００８５】
【数９】
【００８６】
と近似し計算量を一層削減するMax-LogＭＡＰ復号法も提案されている。
【００８７】
また、ＳＯＶＡ（ Soft Output Viterbi Algorithm）復号法においても同様である。ＳＯＶＡ復号法は、ビダビ復号法を軟出力を行うように拡張したものであり、原理的にはＢＣＪＲ復号法と同じ軟入力軟出力のＳＩＳＯ復号法である。
【００８８】
ＢＣＪＲ復号法とＳＯＶＡ復号法の違いは、ＢＣＪＲ復号法が全ての可能なパス（状態遷移の系列）を考えて事後確率を求めるのに対し、ＳＯＶＡ復号法は一部のパスだけから事後確率を求める点にある。そのため、ＳＯＶＡ復号法は、ＢＣＪＲ復号法より性能は劣るものの、計算量は少ない。
【００８９】
またパスの選び方は異なるが、原理的に同じＳＩＳＯ復号法であることから、各状態遷移に対するパスメトリックの計算はＢＣＪＲ復号法と同じ（３）（４）式あるいは（９）（１０）式に基づいている。従って、本発明による（２５）（２６）式をそのまま適用することができる。
【００９０】
なお、ＳＯＶＡ復号法については、論文「 J. Hagenauer and P. Hoeher, "A viterbi algorithm with soft-decision outputs and its applications", IEEE GlobeCom, pp. 1680-86, 1989.」などがある。
【００９１】
式(２)〜(８)の計算を行う従来の最大事後確率復号器は、チャネル雑音nkを式(1)で示されるような、雑音間に相関のない白色雑音を前提にして構成されており、雑音間に相関のある実際のチャネルに適用しても十分な性能が得られなかった。
【００９２】
また、従来の最大事後確率復号器は、記録密度の増大に伴いますます無視できなくなる、媒体上の記録信号パターンに依存したＰＥ（Partial Erasure）やＮＬＴＳ(Non Linear Transition Shift)等の非線形要因による影響を考慮しておらず、今後の磁気記録装置における記録密度増大に対処するには、はなはだ不十分であった。
【００９３】
そこで、本発明の第１実施形態では、媒体上の記録信号パターンに依存したＰＥ やＮＬＴＳ等の非線形要因による性能劣化に対応するため、過去Nビット、未来Qビットの２値記録信号xk-N ,…, xk,,…, xk-Qに対する2N+Q+1個の状態Sm 0 〜Sm 2^(N+Q+1)-1を図１０のテーブルのように定め、信号、雑音パラメータに対してこの記録信号状態依存性を持たせるものとする。
【００９４】
そして、状態Sm 0〜Sm 2^(N+Q+1)-1に対する本発明における等化後波形ykの平均値d(Sm 0)〜d(Sm 2^(N+Q+1)-1)を、トレーニング系列を使用して図５の雑音相関演算部８４により図１０のように求める。このトレーニング系列を使用した雑音相関の演算は、図４及び図５のトレーニング系列発生器７４、セレクタ７６，８２、雑音相関演算部８４により実現され、この点は後の説明で明らかにする。また、図１０において、Ｎ＝０とすることで未来のみ、Ｑ＝０とすることで過去のみの記録信号依存性を考慮することによって、トレーニング回数、平均値計算時間、図１０の記録信号状態依存性を格納するメモリを削減できる。
【００９５】
この第１実施形態では、次式によってk時点における等化器出力雑音nkを導出するものとする。
【００９６】
【数１０】
【００９７】
ここで、sm kはk時点における図１０から定まる状態である。また装置の簡略化のため、d(sm k)の代わりに、状態sm kに対する理想等化波形を用いてもよい。
【００９８】
図１１は、雑音モデルの説明図である。式(１６)から求めた図１１（Ａ）の等化器５８における出力雑音ｎkが、図１１（Ｂ）のように、周波数スペクトル１１８のように周波数依存性を持った有色雑音であり、図１１（Ｃ）の時間軸上では、過去Lビット、未来Mビットの雑音と相関のあるガウス−マルコフ（Ｇａｕｓｓ−Ｍａｒｋｏｖ）系列の自己相関１２２を持つとする。なお、白色ガウス雑音については破線の周波数スペクトル１２０と自己相関１２４を持つ。
【００９９】
この時、出力雑音nk は次式のようになる。
【０１００】
【数１１】
【０１０１】
ここに、e-L(sm k)〜e -1 (sm k)は記録状態sm kに依存した過去Lビットの雑音の現時点に対する重み、e1(sm k)〜eM(sm k)は記録状態sm kに依存した未来Mビットの雑音の現時点に対する重み、wkは現時点に加わる白色ガウス雑音である。
【０１０２】
wkはnk-L、…、nk-1、 nk+1、 …、 nk+Lと無相関なので、e-L(sm k)、…、 e-1(sm k)、 e1(sm k)、…、eM(sm k)としてはwkの分散
【０１０３】
【数１２】
【０１０４】
が最小となる値を求めれば良い。但し、< >は期待値を表している。
【０１０５】
従って、状態sm kに対するnkの自己相関関数の期待値をRnn( j |sm k) = <nk nk+ j| sm k >、 −L≦j≦Mとすると、最小二乗法より、
【０１０６】
【数１３】
【０１０７】
が成立すればよい。
【０１０８】
よって、nkの(L+M+1)×(L+M+1)共分散行列をRi、j(sm k) = [ Rnn(j-i| sm k)]、 1≦i、 j≦L+M+1としたとき、その L+1行、L+1列成分を除いた行列R＼L+1(sm k)を
【０１０９】
【数１４】
【０１１０】
とし、e(sm k)={e-L(sm k)、…、 e-1(sm k)、e1(sm k)、…、e M (sm k)}、 r(sm k)={Rnn(-L| sm k)、…、Rnn(-1| sm k)、Rnn(1| sm k)、…、Rnn(M| sm k)}T とおくと、
【０１１１】
【数１５】
【０１１２】
によりe(sm k)が求まる。このときの白色ガウス雑音wk の分散σ2(sm k)は
【０１１３】
【数１６】
【０１１４】
となる。
【０１１５】
この第１実施形態では、復号の精度を高めるため、式(２)のチャネル情報の計算において、記録パターンに依存した過去及び未来の雑音に対する相関を導入した雑音予測最大事後確率復号法（ＮＰＭＡＰ復号法(Noise Predictive Maximum A posteriori Probability)）を行う。
【０１１６】
式(２１)、(２２)より求まるe(sm k)、σ(sm k)は、図１２のテーブルに示す媒体上の信号の状態に対する雑音の相関及び標準偏差のように、図１０の状態sm kに依存しているものとすると、チャネル情報Λc（yk)の計算において図１２のテーブルを用いることで、記録信号依存型の雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）が実現できる。
【０１１７】
ここで最大事後確率復号器（ＭＡＰ復号器）の入力雑音が過去Ｌビット、未来Ｍビットの雑音と相関のあるマルコフ系列であると仮定すれば、相関のない白色雑音を前提とした式(１)に対して、その確率密度関数は次式となる。
【０１１８】
【数１７】
【０１１９】
式(２３)の両辺に(２π)1/2を乗じ、その自然対数をとることによって、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における記録信号に依存したチャネル情報Λc（ｙk|ｓk m）が得られる。
【０１２０】
【数１８】
【０１２１】
式(２４)を計算するためには、過去Ｌビットおよび未来Ｍビットの雑音を推定する必要がある。そこで、ＰＲチャネルの状態sk-1から状態skへ遷移するパスを通過する区間k-L-1〜k+ Mの全てのパスメトリックを計算し、その値が最小となるパスを求める。
【０１２２】
図１３はＰＲ４チャネルで、過去Ｌビット＝２ビット、未来Ｍビット＝２ビットとして、状態s0からs1へ遷移するパスを通過する区間k-３〜k+２の全てのパスメトリックを計算し、その値が最小となるパスを求めた具体例である。
【０１２３】
そして、最短パスに相当する等化波形の平均値d(Sm k-L-1)〜d(Sm k+M)を図１２から求め、式(１６)より等化後雑音nkを推定するものとする。よって、式(２４)は次式となる。
【０１２４】
【数１９】
【０１２５】
図１４は、ＰＲ４チャネルで、過去Ｌビット＝２ビット、未来Ｍビット＝２ビットとしてとした場合の雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）における式（２５）による状態のチャネル情報Λc（ｙk|ｓk m）の具体的な計算例である。
【０１２６】
この式（２５）によるチャネル情報の演算は、図５の演算ブロック９０に内蔵している白色化雑音演算部９１と入力信号演算部９２で行う。即ち、白色化雑音演算部９１は、記憶部８８に記憶した図１２のテーブルの雑音の相関ｅ（ｓ m k ）を使って、図１１（Ｂ）の周波数スペクトル１１８を持つ有色雑音を、周波数スペクトル１２０の白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値（式（２５）の右辺第２項の分子）求める。
【０１２７】
そして、入力信号演算部９２が、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から式（２５）のチャネル情報Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出し、その後に、このチャネルから最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における尤度を求める。
【０１２８】
ここで、式(２５)におけるd(Sm k-L-1)〜d(Sm k+M)を推定する方法としては、図１３のような最短パス選択方式ではなく、図８の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）におけるα,βである式(４),(５)もしくは式(１０),(１１)を用いてもよいし、適当な回数繰り返し復号を行った復号結果を用いてもよい。
【０１２９】
また装置を簡略化するため、d(Sm k-L-1)〜d(Sm k+M)の代わりに状態Sm kに対する理想等化波形を用いてもよいし、式(２５)の右辺の第一項を省略してもよい。
【０１３０】
また、Ｌ＝０とすることで未来のみ、Ｍ＝０とすることで過去のみの雑音相関を考慮することで、トレーニング回数、雑音パラメータ計算時間、図１２の信号状態に対する雑音パラメータのテーブルを格納するメモリを削減できる。
【０１３１】
式(２５)から求まるチャネル情報Λc（yk)を用いて式(３)〜(７)、対数領域で計算するときは式(９)〜(１３)に適用することで最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を実施できる。
【０１３２】
図１５は、第１実施形態におけるトレーニング信号の記録再生による、信号状態に対する雑音パラメータ取得のためのトレーニング機能を示す。
【０１３３】
トレーニング系列の記録再生中は、ＣＲＣ符号器４４からＰＵＭＵＸ７２に至る系列による符号化は行われず、セレクタ７６の切替えによりトレーニング系列生成器７４から生成されたランダムなトレーニング系列をヘッド/媒体５６により記録再生し、ＣＴフィルタ７８及びＦＩＲフィルタ８０からなる等化器５８により所望の等化波形に整形する。
【０１３４】
等化器５８からの等化波形は、セレクタ８２の切替により雑音相関演算部８４に与えられ、等化波形の平均値から図１０における等化後波形の平均値d(sm k)のテーブルを作成し、この平均値d(sm k)から、式(１６)〜(２２)よりe(sm k)、σ(sm k)を計算して図１２の信号状態に対する雑音パラメータのテーブルを完成させ、スイッチ８５を閉じることで、図１０及び図１２のテーブルをメモリ８８に保存する。
【０１３５】
図１６は、トレーニング終了後のデータ系列の記録再生状態である。このデータ系列の記録再生中は、セレクタ７６によりトレーニング系列生成器７４は切り離され、ユーザデータ系列に対してＣＲＣ符号器４４からＰＵＭＵＸ７２に至る過程で符号化が施され、ヘッド／媒体５６により記録再生し、ＣＴフィルタ７８及びＦＩＲフィルタ８０からなる等化器５８により所望の等化波形に整形される。
【０１３６】
再生過程では、セレクタ８２により雑音相関演算部８４は切り離され、等化波形は反復型復号器６０に送られる。そして、反復型復号器６０の初段にあたる内符号復号器８６（磁気記録再生チャネルに対するＭＡＰ復号器）で、図５のＰＵＭＵＸ１０８の出力である事前情報Λa(xk)と、メモリ８８に保存されている図１０及び図１２のテーブルを参照して式（２５）によりチャネル情報を求めた後、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う。
【０１３７】
次に本発明の第２実施形態を説明する。本発明の第１実施形態にあっては、図１１の周波数スペクトル１１８および自己相関１２２のように、等化後雑音を相関のある有色雑音としてモデル化していたが、等化後雑音が相関のない白色雑音に近くなるような等化目標をもつ等化器５８を選択することで、等化後雑音を白色雑音にモデル化できる。この時、ＰＲチャネル情報情報Λc（ｙk|ｓk m）は次式となる。
【０１３８】
【数２０】
【０１３９】
式(２６)から求まるチャネル情報Λc（yk)を用いて式(３)〜(７)、或いは対数領域で計算するときは式(９)〜(１３)に適用することで、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を実現できる。
【０１４０】
この第２実施形態では、雑音パラメータが記録信号に依存した標準偏差σ(sm k)だけとなり、式(２５)と比較して、過去Lビット、未来Mビットの信号d(sm k-L-1)〜d(sm k+M)を推定する必要がないため、計算量が大幅に低減し、大幅な装置の高速化が可能となる。
【０１４１】
また、装置のメモリに保持しなければならない雑音パラメータも記録信号に依存した標準偏差σ(sm k)だけとなるので、メモリ削減が可能である。
【０１４２】
更に第２実施形態にあっては、式(２６)において、d(sm k -L-1)〜d(sm k+M)の代わりに状態sm kに対する理想等化波形を用いてもよいし、右辺の第一項を省略してもよく、これによって更に装置を簡略化できる。
【０１４３】
次に本発明の第３実施形態を説明する。第２実施形態において、記録信号に依存した標準偏差を用いた最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を実施する場合、スライデング・ウインドウ法（Sliding Window法）を採用することにより装置メモリの削減が実現できる。
【０１４４】
スライデング・ウインドウ法では、図５の内符号復号器８６において、まず、系列長Nsの受信系列ykを系列長Nuの小さな系列、即ちウインドウ(Window)に分割する。この分割した系列長Nuの系列に対する信頼性情報を、式(２６),(３)〜(７)に従ってそれぞれ計算することにより、最大事後確率復号器（ＭＡＰ復号器）おけるα（ｘk），β（ｘk），γ（ｘk），Λ（ｘk）、即ち図５の演算ブロック９０，９４，９５，９６を格納するメモリを削減でき、また復号遅延を短くすることができる。
【０１４５】
ここで、分割した系列長Nuのウインドウのすぐ後につづく系列長Ntの系列を、式(５)のβの計算を信頼できるものとするためのトレーニング系列として利用する。また分割されたウインドウ数は
【０１４６】
【数２１】
【０１４７】
となる。
【０１４８】
図１７は、スライデング・ウインドウ法を具体的に説明する。まず、1番目のウインドウ１３２−１において、系列ｙ1，…ｙNuに対する信頼性情報Λ1，…，ΛNuを、式(２６),(３)〜(７)から求める。但し、βNuの計算にはトレーニング系列ｙNu+1，…，ｙNu+Ntを用いる。
【０１４９】
i番目のウインドウ１３２−ｉにおいても、同様に、トレーニング系列ｙiNu+1，…，ｙiNu+Ntを用いてβiNuを計算し、信頼性情報Λ(i-1)Nu+1，…，ΛiNuを求める。最後のＮwind番目のウインドウ１３２−Ｎでは、系列ｙ(Nwind-1)Nu+1，…，ｙNを用いて、式(２６),(３)〜(７)から信頼性情報Λ(Nwind-1)Nu+1，…，ΛNを求める。
【０１５０】
この第３実施形態におけるスライデング・ウインドウ法を適用して信頼性情報を算出する場合の詳細は、図１８のフローチャートのようになる。即ち、ステップＳ１で入力系列を小さな系列であるウインドウに分割し、ステップＳ２でウインドウ番号を１にセットした後、ウインドウ番号がＮwind−１に達するまでステップＳ３〜Ｓ８を繰り替えして信頼性情報を求める。そしてステップＳ３でウインドウ番号がＮwindに達したら、ステップＳ９〜Ｓ１２により信頼性情報を求める。
【０１５１】
なお、スライデング・ウインドウ法については、論文「 S.Benedetto, D. Divsalar, G. Montorsi, and F. Pollara, “Soft-output decoding algorithms in iterative decoding of turbo codes,”JPL TDA Progress Report, vol. 42-124, Feb. 15, 1996.」や、論文「MAP decoder for convolutional codes,”IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 16, pp.260-264, Feb. 1998.」などがある。
【０１５２】
次に本発明の第４実施形態を説明する。本発明の第４実施形態は、図１３のような最短パス選択方式を採用することにより、ビタビ復号においても、過去だけでなく未来の雑音に対する相関を取り入れた雑音予測最尤復号法（ＮＰＭＬ；Noise Predictive Maximum Likelihood)を実現する。この雑音最尤復号法ＮＰＭＬにおけるブランチメトリック計算式は、式(２５)と同じになる。
【０１５３】
即ち、第４実施形態は、ビタビ復号を行う情報記録再生装置において、過去及び未来における入力信号パターンに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散からビタビ復号の入力信号を算出して入力信号算出部とを備えることになる。
【０１５４】
次に本発明の第５実施形態を説明する。本発明の第１実施形態で、ＲＬＬ符号としてＭＴＲ符号（Maximum Transition Run）を採用したとき、ＭＴＲ符号の拘束条件やパーシャルレスポンスＰＲによっては、図６、図１０、図１２における状態の消失やトレリス上のパスが制限される場合がある。そこで第５実施形態にあっては、状態の消失やトレリス上のパスの制限を考慮し、効率のよいd(sm k)、e(sm k)、σ(sm k)のトレーニングを行い、効率のよい復号を行う。
【０１５５】
図１９は、４連続以上の磁化反転を禁止した１６／１７ＭＴＲ符号にＥＥＰＲ４を適用した場合のＰＲチャネルにおける状態であり、過去Ｌビット＝３、未来Ｑビット＝０としている。
【０１５６】
この場合、ＭＴＲ符号の拘束条件により、ＮＲＺ符号で“０１０１”及び“１０１０”に相当する状態が存在しない。また、図２０はＥＥＰＲ４の状態遷移であり、状態遷移するパスは拘束条件がない場合は３２本であるのに対し、拘束条件がある場合は点線の６本のパスが消失することで２６本に減らすことができる。そのため図５の内符号復号器８６で必要とするメモリ及び計算量を少なくすることができる。
【０１５７】
更に図２１のように、第５実施形態あっては、雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）で使用する状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)に対するテーブルも同じく減らすことができるので、反復型復号器６０で必要とするメモリ及び計算量を少なくすることができ、加えて、図２１のパラメータを計算するトレーニングも簡略化できる。
【０１５８】
本発明の第６実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、トラック幅方向に対して任意のオフトラック間隔で保持し、セクタ先頭のプリアンブルの振幅値の変化からオフトラック量を検知し、オフトラック量に応じた雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を適用して雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）を行う。
【０１５９】
具体的には、プリアンブルの振幅値が低下してオフトラック量が増加したら、オフトラック量に応じて状態に対する等化信号の平均値d(sm k)を減少させ、雑音の相関e(sm k)と雑音の標準偏差σ( sm k)は増加させる。このため再生ヘッドがオフトラックした場合でも精度の高い復号ができる。
【０１６０】
本発明の第７実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、ディスク媒体のゾーン毎、シリンダ毎或いはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に適用する。このため、媒体位置に応じて正確な復号ができる。
【０１６１】
本発明の第８実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を求めるためのトレーニング系列を記録再生する専用のトレーニングセクタ或いはトレーニングシリンダを設けることにより、トレーニング効率を向上させる。
【０１６２】
本発明の第９実施形態は、一度計算した状態に対する等化信号の平均値d (sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、各セクタのプリアンブルの振幅値を用いてオフトラックの場合と同様にして補正することで、より精度の高い復号ができる。
【０１６３】
本発明の第１０実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、装置内温度の変動時、装置起動からの経過時間、エラー発生時などのある特定のタイミングでトレーニング系列を使用して再計算して記憶し、これを復号に適用することで、時間的な劣化に対応した耐久性の高い装置が実現できる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。また本発明は上記の実施形態に記載された数値による限定は受けない。
【０１６４】
（付記１）
情報記録再生装置において、
現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の相関と前記分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、
前記る白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。（１）
【０１６５】
（付記２）
情報記録再生装置において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。（２）
【０１６６】
（付記３）
情報記録再生装置において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
等化後の入力信号の系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散から入力信号（チャネル信号）の尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。（３）
【０１６７】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記復号器は反復型復号として最大事後確率復号又はビタビ復号を行うことを特徴とする情報記録再生装置。
【０１６８】
（付記５）
付記１記載の情報記録再生装置において、前記白色化雑音演算部は、過去及び未来における現在の一つ前の状態から現在の状態へ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間の全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１６９】
（付記６）
付記１乃至５のいずれか記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、過去のみ又は未来のみの入力信号パターンを対象とすることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７０】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の情報記録再生装置において、
前記雑音相関演算部は、入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と前記平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７１】
（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、ＭＴＲ拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７２】
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、前記雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、該オフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７３】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に使用することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７４】
（付記１１））
付記１乃至１０のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７５】
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７６】
（付記１３）
付記１乃至１５のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して前記記憶部を更新することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７７】
（付記１４）
情報記録再生方法において、
現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散と、雑音の相関を求めて記憶し、
前記雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求め、
前記白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から復号器の入力信号を算出することを特徴とする情報記録再生方法。（４）
【０１７８】
（付記１５）
情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出して記憶し、
前記記憶した分散から復号器の入力信号を算出することを特徴とする情報記録再生方法。（５）
【０１７９】
（付記１６）
最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化後の入力信号系列を対象に、過去及び未来における入力信号パターンに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散を算出して記憶部し、
等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散から入力信号の尤度をスライデングしながら算出することを特徴とする情報記録再生方法。（６）
【０１８０】
（付記１７）
付記１４乃至１６のいずれかに記載の情報記録再生方法において、前記雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して前記記憶部を更新することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８１】
（付記１８）
付記１４記載の情報記録再生方法において、過去及び未来における現在の一つ前の状態から現在の状態へ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間の全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８２】
（付記１９）
付記１４乃至１８のいずれか記載の情報記録再生方法において、過去のみ又は未来のみの入力信号パターンを対象とすることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８３】
（付記２０）
付記１４乃至１８のいずれかに記載の情報記録再生方法において、
入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と前記平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８４】
（付記２１）
付記１４乃至２０のいずれかに記載の情報記録再生方法において、MTR拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８５】
（付記２２）
付記１４乃至２１のいずれかに記載の情報記録再生方法において、雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶部に記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、該オフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８６】
（付記２３）
付記１４乃至２２のいずれかに記載の情報記録再生方法において、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶してそれぞれの復号に使用することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８７】
（付記２４）
付記１４乃至２３のいずれかに記載の情報記録再生方法において、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８８】
（付記２５）
付記１４乃至２４のいずれかに記載の情報記録再生方法において、記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８９】
（付記２６）
付記１４乃至２５のいずれかに記載の情報記録再生方法において、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して記憶部を更新することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１９０】
（付記２７）
信号復号回路において、
現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の相関と前記分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、
前記白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、を備えたことを特徴とする信号復号回路。（７）
【０１９１】
（付記２８）
信号復号回路において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、を備えたことを特徴とする信号復号回路。（８）
【０１９２】
（付記２９）
信号復号回路において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
等化後の入力信号の系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散から入力信号（チャネル信号）の尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部と、
を備えたことを特徴とする信号復号回路。（９）
【０１９３】
（付記３０）
付記２７乃至２９のいずれかに記載の信号復号回路において、反復方復号根最大事後確率復号又はビタビ復号を行うことを特徴とする信号復号回路。
【０１９４】
（付記３１）
付記２７記載の信号復号回路において、前記白色化雑音演算部は、過去及び未来における現在の一つ前の状態から現在の状態へ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間の全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定することを特徴とする信号復号回路。
【０１９５】
（付記３２）
付記２７乃至３１のいずれか記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、過去のみ又は未来のみの入力信号パターンを対象とすることを特徴とする信号復号回路。
【０１９６】
（付記３３）
付記２７乃至３２のいずれかに記載の信号復号回路において、
前記雑音相関演算部は、入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と前記平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする信号復号回路。
【０１９７】
（付記３４）
付記２７乃至３３のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、ＭＴＲ拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする信号復号回路。
【０１９８】
（付記３５）
付記２７乃至３４のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、前記雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、該オフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用することを特徴とする信号復号回路。
【０１９９】
（付記３６）
付記２７乃至３５のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に使用することを特徴とする信号復号回路。
【０２００】
（付記３７））
付記３７乃至３６のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることを特徴とする信号復号回路。
【０２０１】
（付記３８）
付記２７乃至３７のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることを特徴とする信号復号回路。
【０２０２】
（付記３９）
付記２７乃至３７のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して前記記憶部を更新することを特徴とする信号復号回路。
【０２０３】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、磁気記録再生装置に特有の雑音モデルとして、過去、未来の入力信号パターンに依存した相関を持つガウス−マルコフ型（Ｇａｕｓｓ−Ｍａｒｋｏｖ型）の有色雑音モデルを仮定し、この雑音モデルの特性をできるだけ計算効率のよい方法で取り込むことで、復号性能（エラーレート性能）を向上させることができる。
【０２０４】
また本発明は最大事後確率復号法（ＭＡＰ復号法）などの反復型復号法において、有色雑音モデルをガウス型で表現し、入力信号依存性のある正確な相関値（分散）を用いることで、復号性能を向上させるることができる。
【０２０５】
またビタビ復号法においても、過去と未来の雑音相関に対する入力信号パターン依存性を正確に考慮することで、復号特性を向上させることができる。
【０２０６】
更に、過去と未来の雑音相関に対する入力信号パターン依存性を、トレーニングにより求めて復号にて利用していることとから、装置個々の状態に適合した最適な復号を動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図
【図３】図２の記録再生系となるリードチャネルのブロック図
【図４】図３のＣＲＣ符号化から反復型復号器までの構成を取り出したブロック図
【図５】図３のうち符号化からＣＲＣ検出器までの構成を取り出したブロック図
【図６】ＰＲ４チャネルにおける状態の説明図
【図７】ＰＲ４チャネルにおける状態遷移の説明図
【図８】最大事後確率復号法（ＭＡＰ復号法）におけるα、β、γの計算法の説明図
【図９】最大事後確率復号法（ＭＡＰ復号法）における計算手順のフローチャート
【図１０】本発明の復号で使用する媒体上の記録信号に対する状態と等化の地波形の平均値を格納したテーブルの説明図
【図１１】本発明の復号過程で取り込む雑音モデルの説明図
【図１２】本発明の復号で使用する媒体上の信号の状態に対する雑音の相関と標準偏差を格納したテーブルの説明図
【図１３】本発明の雑音予測最大事後確率復号法（ＮＰＭＡＰ復号法）における最短パスの選択例の説明図
【図１４】本発明の雑音予測最大事後確率復号法（ＮＰＭＡＰ復号法）における状態のチャネル情報の計算例の説明図
【図１５】トレーニング信号の記録再生による状態の信号及び雑音パラメータを取得するトレーニング機能のブロック図
【図１６】トレーニングで取得した信号の状態に対する信号及び雑音パラメータを取り入れて復号するデータ信号記録再生のブロック図
【図１７】本発明の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）に適用するスライデング・ウインドウ法の説明図
【図１８】スライデング・ウインドウ法を用いた本発明の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）のフローチャート
【図１９】１６／１７ＭＴＲ符号にＥＥＰＲ４を適用した場合のＰＲチャネルの状態説明図
【図２０】１６／１７ＭＴＲ符号にＥＥＰＲ４を適用した場合のＰＲチャネルの状態遷移の説明図
【図２１】図２０のＰＲチャネルを対象とした媒体上の信号状態に対する雑音の相関と標準偏差、および等化信号の平均値を格納したメモリテーブルの説明図
【符号の説明】
１０：ＳＣＳＩコントローラ
１２：ドライブコントロール
１４：エンクロージャ
１６：メインコントロールユニット（ＭＣＵ）
１８：メモリ
２０：プログラムメモリ
２２：ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）
２４：データバッファ
２６：ドライブインタフェースロジック
２８：ＤＳＰ
３０：リードチャネル（ＲＤＣ）
３２：サーボドライバ
３４：ヘッドＩＣ
３６−１〜３６−６：復号ヘッド
３８−１〜３８−３：磁気ディスク
４０：スピンドルモータ（ＳＰＭ）
４２：ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
４４：ＣＲＣ符号器
４６：ＥＣＣ符号器
４８：ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器
５０：外符号器ユニット
５２：外符号器
５４：内符号器（磁気記録再生チャネル）
５６：ヘッド／媒体
５８：等化器
６０：反復型復号器
６２：ＲＬＬ／ＭＴＲ復号器
６４：ＥＣＣ復号器
６６：ＣＲＣ検査器
７０，１０２：インターリーバー
７２，１０８：ＰＵＭＵＸ
７４：トレーニング系列発生器
７６，８２：セレクタ
７８：ＣＴフィルタ
８０：ＦＩＲフィルタ
８４：雑音相関演算部
８６：内符号復号器（ＭＡＰ復号器）
８８：メモリ
９０，９４，９５，９６，９８：演算ブロック
９１：白色化雑音演算部
９２：入力信号演算部
１００：ＤＥ−ＰＵＭＵＸ
１０４：外符号復号器
１０６：デ・インターリーバー
１１０：硬判定ブロック
１３２−１，１３２−ｉ，１３２−Ｎ：ウインドウ
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク、ＭＯ、光ディスク、磁気テープなどの情報記録再生装置及び方法に関し、特に反復型復号に磁気記録再生系の雑音特性を取り込んで復号する情報記録再生装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、記録再生装置には、記録した信号を誤りなく再生するため、強力なエラー訂正機能が搭載されている。このエラー訂正によって初めて、ノイズが含まれた不安定な信号の中から記録信号を確実に復元することが可能となる。
【０００３】
近年、記録再生装置のエラー訂正は、主としてＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）及びＥＣＣ（Error Correction Code）と呼ぶ２つの手法の組合せによって実現されている。
【０００４】
ＰＲＭＬは、記録チャネルを符号間干渉のあるパーシャルレスポンスチャネル（ＰＲチャネル）とみなし、一般にビタビ検出器を用いた最尤復号（Maximum Likelihood Decoding）を行う方法である。
【０００５】
また近年、ＰＲＭＬに変わる新しい符号・復号方法として、ターボ符号や低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ: Low Density Parity Check Code）等が提案されている。これらは反復計算で復号を行うことから、ここでは反復型復号法（iterative decoding method）と総称する。
【０００６】
反復型復号法としては、米国特許第５４４６７４７号明細書図面に開示されているターボ符号が代表的である。ターボ符号は、２つの再帰的組織畳み込み符号(RSC: Recursive systematic convolutional code)をランダムインターリーバを介して接続した並列連接(parallel concatenation)符号であり、復号は２つの軟入出力復号器を用いた反復計算によって行う。
【０００７】
ターボ符号は通信の分野で考案されたが、磁気記録再生系のＰＲチャネルに適用する場合、２つの要素符号器(constituent encoder）をランダムインターリーバを介して縦列連接(serial concatenation）した構成を取る。この時、チャネルに近い要素符号器を内符号器（inner encoder）、もう一方の要素符号器を外符号器（outer encoder）と呼ぶ。ＰＲチャネルでは、チャネル自体を畳み込み符号器とみなすことができるので、内符号器は明に設ける必要がない。一方、外符号器としては、２つの再帰的組織畳み込み符号（ＲＳＣ）を用いるものや１つの再帰的組織畳み込み符号（ＲＳＣ）を用いるものなどが各種提案されている。
【０００８】
また、文献「R. G. Gallager, "Low-Density Parity-Check Codes," Cambridge, MA: MIT Press, 1９６３」に開示される低密度パリティ検査符号（LDPC: Low density parity check codes）を用いる場合もある。
反復型復号法の復号器は、内復号器と外復号器と呼ぶ２つの要素復号器(constituent decoder）で構成する。反復型復号法で特徴的な点は、最大事後確率（MAP: Maximum a posteriori Probability）復号を行うという点であり、そのため２つの要素復号器はいずれも軟入力・軟出力（SISO: Soft-In/Soft-Out）復号器となる。SISO復号器は単なる０または１といった硬判定結果を出力するのではなく、０.４や０.９といった信頼度情報を出力する。
畳込み符号等の状態遷移で定義される符号に対する軟入力軟出力（SISO）復号の具体的計算法として、ＢＣＪＲアルゴリズム（Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv）がある。ＢＣＪＲアルゴリズムは、文献「 L. R. Bahl et al., "Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. ２０, pp. ２４８-８７, 1９７４.」に詳しく説明されている。このような反復型復号法は、ＰＲＭＬ復号法を上回る高いエラー訂正能力を有しており、次世代符号復号方法として有望視されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、情報記録再生装置にあっては、磁気記録再生チャネルの雑音特性を正確に予測して復号過程に取り入れるようにすれば、エラーレート性能を向上させることができる。
【００１０】
従来の情報記録再生装置における雑音予測法(Noise prediction scheme)としてベースとなる復号法は、ビタビによる最尤復号法（Viterbi Maximum Likelihood）であり、例えば米国特許第６１５８０２７号明細書図面、同第６１０４７６６号明細書図面、同第５７８４４１５号明細書図面およびＥＰＣ特許第ＷＯ９８５２３３０号明細書図面などがある。
【００１１】
しかしながら、これらの特許の中には、最大事後確率復号法（ＭＡＰ：maximum a posteriori probability)、ターボ（Turbo）復号法、低密度パリティ検査符号法（ＬＤＰＣ）等の反復型復号法（Iterative decoding Method）へ雑音予測法を適用したものではない。また、これらの特許では、雑音相関の入力信号パターン依存性は全く考慮しておらず、雑音モデルとしての取り扱いが極めて不十分であった。
【００１２】
一方、論文「A.Kavcic and A.Patapoutian、"A signal-dependent autoregressive channel models、"IEEE Trans. Magn.、 vol.35、 no.5、pp.2316-2318、 Sept. 1999.」や論文「A.Kavcic、 "Soft-Output Detector for Channels with Intersymbol Interference and Markov Noise Memory、" Proc. IEEE Global Telecom. Conf.、 Dec. 1999.」では、過去の雑音に対する相関が入力信号パターンに依存するということを初めて議論し、これをビタビアルゴリズムや最大事後確率アルゴリズム（ＭＡＰアルゴリズム）に適用しているが、未来の雑音に対する相関は考慮されていない。
【００１３】
また、論文、 Dec. 1999.「Y.Wu and J.R.Cruz、 "Noise predictive turbo systems、" TMRC'2000 Paper E5、 Aug. 2000.」や論文「T.R.Oenning、 "Channel capacity and coding for magnetic recording channels with media noise、" PhD thesis、 the University of Minnesota、 Sept. 2000.」では、雑音予測法(Noise prediction scheme)に基づいた雑音相関の対処法を、反復型復号法へ適用する方法を初めて議論しているが、雑音相関が入力信号のパターンに依存するということは考慮しておらず、雑音モデルの取り扱いが不十分であった。
【００１４】
本発明は、磁気記録再生チャネルの雑音特性を正確にモデル化し、この雑音モデルの特性を効率的に復号過程に取り入れることにより復号性能を向上させる情報記録再生装置及び方法並びに信号復号回路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】
図１は、本発明の原理説明図である。本発明は、図１（Ａ）の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生装置において、過去及び未来、即ち過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する図１（Ｃ）の自己相関１２２のような雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部８４と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部８８と、記憶部８８に記憶した雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って図１（Ｂ）の周波数スペクトル１１８を持つ有色雑音を、周波数スペクトル１２０の白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求める白色化雑音演算部９１と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル情報）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号演算部とを備え、この入力信号から最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
このように本発明は、情報記録再生装置に特有の雑音モデルとして、過去及び未来の入力信号パターンに依存した相関を持つガウス−マルコフ型（Gauss-Markov型）の有色雑音モデルを仮定し、この雑音モデルの特性をできるだけ計算効率のよい方法で復号に取り込むことで、復号性能を向上させる。特に、有色雑音モデルをガウス型（Gauss型）で表現し、入力信号依存性のある正確な相関値（分散）を用いることで復号性能を向上させる。
【００１７】
また本発明は、一般的な反復型復号（Iterative decoding）を行う情報記録再生装置において、同様に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求める白色化雑音演算部と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル情報）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号算出部とを備え、この入力信号から反復型復号における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
この場合にも、有色雑音モデルをガウス型（Gauss型）で表現し、入力信号依存性のある正確な相関値（分散）を用いることで復号性能を向上させる。
【００１９】
本発明は、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う簡易型の情報記録再生装置として、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号演算部とを備え、この入力信号から最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
このように等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器を使用すれば、過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算が不要となり、入力信号の計算に使用する雑音パラメータも雑音の分散のみとなり、計算量が大幅に低減し、メモリ使用量も少なく、非常に実用性の高い簡潔な装置構成となる。
【００２１】
また本発明は、一般的な反復型復号を行う同じく簡易型の情報記録再生装置として、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル情報）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する入力信号演算部とを備え、この入力信号から反復型復号における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
本発明は、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生装置において、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
このように本発明にスライデング・ウインドウ法（Sliding Window法）を適用することにより、更に復号処理で使用するメモリ領域を削減できる。
【００２４】
また本発明は、一般的な反復型復号（Iterative decoding）を行う情報記録再生装置において、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
更に本発明は、ビタビ復号を行う情報記録再生装置において、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求める白色化雑音演算部と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）からビタビ復号のブランチメトリック（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出するブランチメトリック算出部とを備え、この入力信号からビタビ復号における尤度を求めるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
ここで最大事後確率復号、反復型復号およびビタビ復号における白色化雑音演算部は、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける現在の一つ前の状態ｓk-1から現在の状態ｓkへ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間ｋ−Ｌ−１〜ｋ＋Ｍの全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定する。
【００２７】
また本発明の情報記録再生装置は、過去Ｎビットのみ又は未来Ｑビットにおける入力信号パターンを対象とすることで、簡略化しても良い。
【００２８】
雑音相関演算部は、入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求める。これにより正確な入力信号に依存した雑音の相関と分散を求めることができる。
【００２９】
雑音相関演算部は、ＭＴＲ拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求める。これによりＭＴＲ拘束によって出現確率が低く抑えられたパターンが存在した場合でも、効果的に雑音相関を求めるためにトレーニング回数を削減する。またＭＴＲ拘束を考慮した復号を行うことによって、復号に要する状態とパスを削減し、効率を高めて復号性能（エラーレート）を向上できる。
【００３０】
雑音相関演算部は、記憶部に、雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、このオフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用し、より正確な復号を行う。
【００３１】
雑音相関演算部は、記憶部に、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に使用することで、正確な復号を行う。
【００３２】
雑音相関演算部は、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることで、トレーニング効率を向上させる。
【００３３】
雑音相関演算部は、記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることで、精度の高い復号を行う。更に、雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して記憶部を更新し、雑音パラメータの時間劣化に対応した耐久性のある装置を実現する。
【００３４】
本発明は最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求め、
過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３５】
本発明は、一般的な反復型復号を行う情報記録再生方法において、
過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求め、
過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３６】
本発明は最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した分散σ（ｓm k）から最大事後確率復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３７】
本発明は、反復型復号を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶部し、
記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から反復型復号の入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出することを特徴とする。
【００３８】
本発明は最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化後の入力信号系列を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶部し、
等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度をスライデングしながら算出することを特徴とする。
【００３９】
本発明は、反復型復号を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散σ（ｓm k）から入力信号（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を求め、尤度をスライデングしながら算出することを特徴とする。
【００４０】
本発明は、ビタビ復号を行う情報記録再生方法において、
過去Ｎビット及び未来Ｑビットにおける入力信号パターンｘk-N，…，ｘk-Qに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関値ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を算出して記憶し、
記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関ｅ（ｓm k）とその分散σ（ｓm k）を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値ｎkを求め、
過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）からビタビ復号のブランチメトリック（チャネル信号）Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出する。これ以外の特徴は、装置構成の場合と同じになる。
【００４１】
更に本発明は、信号復号回路を提供するものであり、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出する雑音相関演算部と、雑音の相関と分散を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から符号器の入力信号を算出する入力信号演算部とを備えたことを特徴とする。
【００４２】
また本発明の信号復号回路は、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、雑音の分散を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
更に本発明の信号復号回路は、等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、雑音の分散を記憶する記憶部と、等化後の入力信号の系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、記憶部に記憶した分散から入力信号（チャネル信号）を求め、尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部とを備えたことを特徴とする。これらの信号復号回路における他の特徴は、情報記録再生装置の場合と同じになる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図である。図２において、ハードディスクドライブは、ＳＣＳＩコントローラ１０、ドライブコントロール１２及びディスクエンクロージャ１４で構成される。勿論、ホストとのインタフェースはＳＣＳＩコントローラ１０に限定されず、適宜のインタフェースコントローラが使用できる。
【００４５】
ＳＣＳＩコントローラ１０には、ＭＣＵ（メインコントロールユニット）１６、制御記憶として使用されるＤＲＡＭもしくはＳＲＡＭを用いたメモリ１８、制御プログラムを格納するフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを使用したプログラムメモリ２０、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）２２及びデータバッファ２４が設けられる。
【００４６】
ドライブコントロール１２には、ドライブインタフェースロジック２６、ＤＳＰ２８、リードチャネル３０及びサーボドライバ３２が設けられる。
【００４７】
更にディスクエンクロージャ１４にはヘッドＩＣ３４が設けられ、ヘッドＩＣ３４に対し記録ヘッドと再生ヘッドを備えた複合ヘッド３６−１〜３６−６を接続している。
【００４８】
複合ヘッド３６−１〜３６−６は磁気ディスク３８−１〜３８−３の各記録面に対し設けられ、ＶＣＭ４０によるロータリアクチュエータの駆動で磁気ディスク３８−１〜３８−３の任意のトラック位置に移動される。磁気ディスク３８−１〜３８−３はスピンドルモータ４２により一定速度で回転される。
【００４９】
図３は、図２のリードチャネル３０の構成であり、反復型復号法を採用している。図３において、[０、１]のバイナリーパターンからなるユーザデータは、誤訂正検出のためのＣＲＣ(Cyclic redundancy check codes)符号器４４に入力された後、エラー訂正のためのＥＣＣ(Error Correcting Code)符号器４６に入力される。
【００５０】
次に、ＥＣＣ符号器４６の出力結果がＰＬＬ(Phase Locked Loop)による再生時のタイミング補正を可能ならしめるためのＲＬＬ(Run Length Limited)符号器に入力される。この例では、磁気記録再生チャネルの特性を考慮して連続磁化反転を制限するＭＴＲ（Maximum Transition Run ）符号を採用していることから、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８に入力される。
【００５１】
ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８の出力結果ｕkは、外符号器ユニット５０の外符号器５２に入力される。外符号器５２の出力ｘkは、ヘッド／媒体５６を介して磁気記録後に再生される。再生されたアナログ信号は、等化器５８を介してＰＲ４、ＥＰＲ４、ＥＥＰＲ４、ＭＥＥＰＲ４等の所望の目標波形となるように信号が整形され、チャネル信号ｙkとなる。
【００５２】
ところで、ヘッド／媒体５６と等化器５８からなる磁気記録再生チャネル５４は、外符号器５２の出力信号ｘkを磁気記録再生チャネル５４の出力信号ｙkに変換する符号器とみなすことが可能であり、ここでは内符号器５４と呼ぶものとする。
【００５３】
等化器５８で整形されたアナログ信号ｙkは、外符号器５２と内符号器５４に対する復号器である反復型復号器６０で復号され、ＲＬＬ／ＭＴＲ復号器６２、ＥＣＣ復号器６４、ＣＲＣ検出器６６を介して最終的な復号データが得られる。
【００５４】
図４は、図３のリードチャネルにおけるＣＲＣ符号器４４から内符号器５４までの詳細である。ユーザデータは、ＣＲＣ符号器４４によりＥＣＣにおける誤訂正を検出するためのパリティが付加され、ＥＣＣ符号器４６においてリード・ソロモン符号による誤り訂正のためのパリティが付加され、その出力結果がＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８に入る。
【００５５】
ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８からの出力信号ｕkはインターリーバ７０により乱数化され、その系列が外符号器５２に入力される。ここで、外符号器５２の出力する外符号は、復号結果として［０，１］の２値判定(硬判定)の結果（ディジタル値）を出力するのではなく、復号系列が0もしくは1である確からしさ(信頼性情報)を表す軟判定結果（アナログ値）を入出力する軟判定復号器による反復復号を前提とした符号であるターボ符号、低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ等を用いるものとする。
【００５６】
ＰＵＭＵＸ(Puncturing & Multiplexer)７２は、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８の出力ｕkに対する外符号器５２の出力ｐkを記録系列ｘk に変換する。ここで、ＰＵＭＵＸ７２は、長さＵlenビットのＲＬＬ／ＭＴＲ符号器４８の出力ｕkを、長さＸlenビットのＰＵＭＵＸ出力ｘkに変換する比を表す符号化率Ｕlen／Ｘlenが所望の値となるように、外符号器出力ｐkを適当に間引いた(Puncturing)後に符号器出力ｕkに加える(Multiplexer)。
【００５７】
ＰＵＭＵＸ出力ｘkは、ヘッド／媒体５６で記録再生され、周波数制限によって雑音を抑圧するＣＴフィルタ(Continuous Time Filter)７８と、ＣＴＦ出力を有限の遅延線とタップによって最終的に波形整形するＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ８０を備えた等化器５８により、再生された波形が所望の信号波形に等化される。
【００５８】
ここで、ＦＩＲフィルタ８０の出力ｙkは、ヘッド／媒体５６、ＣＴフィルタ７８、及びＦＩＲフィルタ８０からなる磁気記録再生チャネルを内符号器５４とみなした場合、ＰＵＭＵＸ７２の出力ｘkに対する内符号系列となる。
図５は、図３の内符号器５４からＣＲＣ検出器６６までの詳細である。磁気記録再生チャネルである内符号器５４により系列ｘkが等化器５８の出力となる内符号系列ｙkに変換され、磁気記録再生チャネルに対する復号器となる反復型復号器６０に設けた内符号復号器８６に送られる。内符号復号器８６は、この例では、最大事後確率復号を行うＭＡＰ復号器とする。
【００５９】
ここで、内符号系列ｙkは、磁気記録再生チャネルである内符号器５４を通過することにより、必然的に信号成分だけでなく雑音成分までも含むこととなり、雑音相関演算部８４で後の説明で明かにする手法で推定した雑音の相関とその標準偏差σの値を、内符号復号器８６上のメモリ８８に保持する。
【００６０】
内符号復号器８６では最大事後確率アルゴリズム（ＭＡＰアルゴリズム）により、内符号系列ｙk、標準偏差σ、及び記録系列ｘkに対する事前情報Λａ（ｘk）から、磁気記録再生チャネルにおける状態の時間遷移を表すトレリス線図上の各状態におけるｋ−１時点からｋ時点への遷移確率である演算ブロック９０のγk、トレリスの始端からｋ−１時点までの各状態にいたる確率である演算ブロック９４のα k 、トレリスの終端からｋ時点までの各状態にいたる確率である演算ブロック９５のβk、そしてα k 、βk、γkの積より計算される各ビットに対する信頼性情報である演算ブロック９６のΛ（ｘk）を算出する。
【００６１】
演算ブロック９６の信頼性情報Λ(xk)から事前情報Λａ(xk)を演算ブロック９８で減じることにより外部情報Λｅ(xk)を計算し、これが出力となる。出力された外部情報Λe(xk)は、図４のＰＵＭＵＸ７２の逆操作を行うＤＥ−ＰＵＭＵＸ１００、インターリーバー１０２を経て、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器出力系列ukに対する事前情報Λa (uk)として外符号復号器１０４に入力される。
【００６２】
外符号復号器１０４で外符号を復号した後、適当な反復終了条件を満たしていなければ、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器出力系列ukに対する外部情報Λe(uk)を、図４のインターリーバー７０の逆操作を行うデ・インターリーバー１０６及びＰＵＭＵＸ１０８を介して内符号復号器８６に記録系列xk に対する事前情報Λa(xk)として送る。
【００６３】
反復復号器６０は、このように複数の復号器間で信頼性情報を反復して計算することにより、復号の精度を高める。尚、反復型復号器については、論文「Z. Wu、"Coding and Iterative Detection for Magnetic Recording Channels、" Kluwer Academic Publishers、 2000.」がある。
【００６４】
反復型復号器６０における反復計算の過程で、外符号復号器１０４において適当な反復終了条件を満たしていれば、ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器出力系列ukに対する信頼性情報Λ(uk)が硬判定ブロック１１０に送られ、［０，１］の２値判定される。
【００６５】
２値判定された結果は、ＲＬＬ／ＭＴＲ復号器６２に送られる。その復号結果に対しＥＣＣ復号器６４によりエラー訂正が行われ、最終的にＣＲＣ検出器６６により誤訂正の検査がされてからユーザデータが得られる。
【００６６】
次に、図５の磁気記録再生チャネルに対するＭＡＰ復号器となる内符号復号器８６で行われるＢＣＪＲ復号法（Ｂａｈｌ−Ｃｏｃｋｅ−Ｊｅｉｎｅｋ−Ｒａｖｏｖ復号法）の手順について説明する。記録系列ｘkに対する図５の内符号器５４である磁気記録再生チャネルがＰＲチャネル、例えばＰＲ４チャネルとなっているものとする。このＰＲ４チャネルの各状態を図６のように定めるものとすると、各状態における時間に対する推移を表す状態推移図は図７のように表せる。
【００６７】
ここで、ＰＲ４チャネルにおける雑音nkが平均値が０、分散がσ2のガウス分布であると仮定し、ｋ−１時点の状態からｋ時点の状態へ遷移するときの理想等化値をd[sk-1 → sk]と表すと、雑音nkの確率密度関数は次式となる。
【００６８】
【数１】
この式(1)の両辺に(2π)1/2σを乗じ，その自然対数をとることによって，チャネル情報は次式のようになる。
【００７０】
【数２】
チャネル情報Λc(xk)と記録系列xkに対する事前情報Λa(xk)からＰＲ４チャネルに対する最大事後確率復号は図８のように行われる。ここで、γk(ｓk-1,sk)はk時点における各状態にk-1時点の各状態から遷移する確率、αk-1( ｓk-1)はk-1時点における各状態にトレリスの始端から至る確率、βk(sk)はk時点における各状態にトレリスの終端から溯って至る確率であり、それぞれ式(3)〜(5)で表すことができる。
【００７２】
【数３】
ただし、初期状態と終了状態を状態S0と仮定すると、終端条件は以下の通りである。
【００７４】
【数４】
ここで、k時点におけるxk が“1”となる事後確率と“0”となる事後確率の比の自然対数(対数尤度比)で表される信頼性情報Λ(xk)は次式となる。
【００７６】
【数５】
ただし、(sk-1,sk),xk=1はxk=1に関連付けられた全ての状態遷移を、(sk-1,sk),xk=0はxk=0に関連付けられた全ての状態遷移を意味する。そして、式(7)から、図５の演算ブロック９８のようにして、事前情報Λa(xk)を差し引くことで外部情報Λe(xk)を得る。図５の内符号復号器８６は、この外部情報Λe(xk)を出力とする。
【００７８】
【数６】
図９は、ＢＣＪＲ復号アルゴリズムにおける計算の手順をまとめたフローチャートである。まずステップＳ１で（２）（３）式に基づいてΛ k （ｓk-1，ｓk）を算出する。次に、ステップＳ２で（４）式に基づきαk（ｓk）を求め、ステップＳ３で（５）式に基づいてβk（ｓk）を求める。最後にステップＳ４で（７）（８）式に基づいてΛ k （ｘk）
Λe（ｘk）を得る。
【００８０】
なお、計算量を減らすため、ＢＣＪＲ復号法を対数領域で計算するLogＭＡＰ復号法も提案されている。LogＭＡＰ復号法では、(3)〜(7)式が以下の(9)〜(13)式に置き替わるが、計算の手順は同様である。
【００８１】
【数７】
ただし、
【００８３】
【数８】
である。さらに、(14)式を、
【００８５】
【数９】
と近似し計算量を一層削減するMax-LogＭＡＰ復号法も提案されている。
【００８７】
また、ＳＯＶＡ（ Soft Output Viterbi Algorithm）復号法においても同様である。ＳＯＶＡ復号法は、ビダビ復号法を軟出力を行うように拡張したものであり、原理的にはＢＣＪＲ復号法と同じ軟入力軟出力のＳＩＳＯ復号法である。
【００８８】
ＢＣＪＲ復号法とＳＯＶＡ復号法の違いは、ＢＣＪＲ復号法が全ての可能なパス（状態遷移の系列）を考えて事後確率を求めるのに対し、ＳＯＶＡ復号法は一部のパスだけから事後確率を求める点にある。そのため、ＳＯＶＡ復号法は、ＢＣＪＲ復号法より性能は劣るものの、計算量は少ない。
【００８９】
またパスの選び方は異なるが、原理的に同じＳＩＳＯ復号法であることから、各状態遷移に対するパスメトリックの計算はＢＣＪＲ復号法と同じ（３）（４）式あるいは（９）（１０）式に基づいている。従って、本発明による（２５）（２６）式をそのまま適用することができる。
【００９０】
なお、ＳＯＶＡ復号法については、論文「 J. Hagenauer and P. Hoeher, "A viterbi algorithm with soft-decision outputs and its applications", IEEE GlobeCom, pp. 1680-86, 1989.」などがある。
【００９１】
式(２)〜(８)の計算を行う従来の最大事後確率復号器は、チャネル雑音nkを式(1)で示されるような、雑音間に相関のない白色雑音を前提にして構成されており、雑音間に相関のある実際のチャネルに適用しても十分な性能が得られなかった。
【００９２】
また、従来の最大事後確率復号器は、記録密度の増大に伴いますます無視できなくなる、媒体上の記録信号パターンに依存したＰＥ（Partial Erasure）やＮＬＴＳ(Non Linear Transition Shift)等の非線形要因による影響を考慮しておらず、今後の磁気記録装置における記録密度増大に対処するには、はなはだ不十分であった。
【００９３】
そこで、本発明の第１実施形態では、媒体上の記録信号パターンに依存したＰＥ やＮＬＴＳ等の非線形要因による性能劣化に対応するため、過去Nビット、未来Qビットの２値記録信号xk-N ,…, xk,,…, xk-Qに対する2N+Q+1個の状態Sm 0 〜Sm 2^(N+Q+1)-1を図１０のテーブルのように定め、信号、雑音パラメータに対してこの記録信号状態依存性を持たせるものとする。
【００９４】
そして、状態Sm 0〜Sm 2^(N+Q+1)-1に対する本発明における等化後波形ykの平均値d(Sm 0)〜d(Sm 2^(N+Q+1)-1)を、トレーニング系列を使用して図５の雑音相関演算部８４により図１０のように求める。このトレーニング系列を使用した雑音相関の演算は、図４及び図５のトレーニング系列発生器７４、セレクタ７６，８２、雑音相関演算部８４により実現され、この点は後の説明で明らかにする。また、図１０において、Ｎ＝０とすることで未来のみ、Ｑ＝０とすることで過去のみの記録信号依存性を考慮することによって、トレーニング回数、平均値計算時間、図１０の記録信号状態依存性を格納するメモリを削減できる。
【００９５】
この第１実施形態では、次式によってk時点における等化器出力雑音nkを導出するものとする。
【００９６】
【数１０】
ここで、sm kはk時点における図１０から定まる状態である。また装置の簡略化のため、d(sm k)の代わりに、状態sm kに対する理想等化波形を用いてもよい。
【００９８】
図１１は、雑音モデルの説明図である。式(１６)から求めた図１１（Ａ）の等化器５８における出力雑音ｎkが、図１１（Ｂ）のように、周波数スペクトル１１８のように周波数依存性を持った有色雑音であり、図１１（Ｃ）の時間軸上では、過去Lビット、未来Mビットの雑音と相関のあるガウス−マルコフ（Ｇａｕｓｓ−Ｍａｒｋｏｖ）系列の自己相関１２２を持つとする。なお、白色ガウス雑音については破線の周波数スペクトル１２０と自己相関１２４を持つ。
【００９９】
この時、出力雑音nk は次式のようになる。
【０１００】
【数１１】
ここに、e-L(sm k)〜e -1 (sm k)は記録状態sm kに依存した過去Lビットの雑音の現時点に対する重み、e1(sm k)〜eM(sm k)は記録状態sm kに依存した未来Mビットの雑音の現時点に対する重み、wkは現時点に加わる白色ガウス雑音である。
【０１０２】
wkはnk-L、…、nk-1、 nk+1、 …、 nk+Lと無相関なので、e-L(sm k)、…、 e-1(sm k)、 e1(sm k)、…、eM(sm k)としてはwkの分散
【０１０３】
【数１２】
が最小となる値を求めれば良い。但し、< >は期待値を表している。
【０１０５】
従って、状態sm kに対するnkの自己相関関数の期待値をRnn( j |sm k) = <nk nk+ j| sm k >、 −L≦j≦Mとすると、最小二乗法より、
【０１０６】
【数１３】
が成立すればよい。
【０１０８】
よって、nkの(L+M+1)×(L+M+1)共分散行列をRi、j(sm k) = [ Rnn(j-i| sm k)]、 1≦i、 j≦L+M+1としたとき、その L+1行、L+1列成分を除いた行列R＼L+1(sm k)を
【０１０９】
【数１４】
とし、e(sm k)={e-L(sm k)、…、 e-1(sm k)、e1(sm k)、…、e M (sm k)}、 r(sm k)={Rnn(-L| sm k)、…、Rnn(-1| sm k)、Rnn(1| sm k)、…、Rnn(M| sm k)}T とおくと、
【０１１１】
【数１５】
によりe(sm k)が求まる。このときの白色ガウス雑音wk の分散σ2(sm k)は
【０１１３】
【数１６】
となる。
【０１１５】
この第１実施形態では、復号の精度を高めるため、式(２)のチャネル情報の計算において、記録パターンに依存した過去及び未来の雑音に対する相関を導入した雑音予測最大事後確率復号法（ＮＰＭＡＰ復号法(Noise Predictive Maximum A posteriori Probability)）を行う。
【０１１６】
式(２１)、(２２)より求まるe(sm k)、σ(sm k)は、図１２のテーブルに示す媒体上の信号の状態に対する雑音の相関及び標準偏差のように、図１０の状態sm kに依存しているものとすると、チャネル情報Λc（yk)の計算において図１２のテーブルを用いることで、記録信号依存型の雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）が実現できる。
【０１１７】
ここで最大事後確率復号器（ＭＡＰ復号器）の入力雑音が過去Ｌビット、未来Ｍビットの雑音と相関のあるマルコフ系列であると仮定すれば、相関のない白色雑音を前提とした式(１)に対して、その確率密度関数は次式となる。
【０１１８】
【数１７】
式(２３)の両辺に(２π)1/2を乗じ、その自然対数をとることによって、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における記録信号に依存したチャネル情報Λc（ｙk|ｓk m）が得られる。
【０１２０】
【数１８】
式(２４)を計算するためには、過去Ｌビットおよび未来Ｍビットの雑音を推定する必要がある。そこで、ＰＲチャネルの状態sk-1から状態skへ遷移するパスを通過する区間k-L-1〜k+ Mの全てのパスメトリックを計算し、その値が最小となるパスを求める。
【０１２２】
図１３はＰＲ４チャネルで、過去Ｌビット＝２ビット、未来Ｍビット＝２ビットとして、状態s0からs1へ遷移するパスを通過する区間k-３〜k+２の全てのパスメトリックを計算し、その値が最小となるパスを求めた具体例である。
【０１２３】
そして、最短パスに相当する等化波形の平均値d(Sm k-L-1)〜d(Sm k+M)を図１２から求め、式(１６)より等化後雑音nkを推定するものとする。よって、式(２４)は次式となる。
【０１２４】
【数１９】
図１４は、ＰＲ４チャネルで、過去Ｌビット＝２ビット、未来Ｍビット＝２ビットとしてとした場合の雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）における式（２５）による状態のチャネル情報Λc（ｙk|ｓk m）の具体的な計算例である。
【０１２６】
この式（２５）によるチャネル情報の演算は、図５の演算ブロック９０に内蔵している白色化雑音演算部９１と入力信号演算部９２で行う。即ち、白色化雑音演算部９１は、記憶部８８に記憶した図１２のテーブルの雑音の相関ｅ（ｓ m k ）を使って、図１１（Ｂ）の周波数スペクトル１１８を持つ有色雑音を、周波数スペクトル１２０の白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値（式（２５）の右辺第２項の分子）求める。
【０１２７】
そして、入力信号演算部９２が、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散σ（ｓm k）から式（２５）のチャネル情報Λｃ（ｙk|ｓm k）を算出し、その後に、このチャネルから最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）における尤度を求める。
【０１２８】
ここで、式(２５)におけるd(Sm k-L-1)〜d(Sm k+M)を推定する方法としては、図１３のような最短パス選択方式ではなく、図８の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）におけるα,βである式(４),(５)もしくは式(１０),(１１)を用いてもよいし、適当な回数繰り返し復号を行った復号結果を用いてもよい。
【０１２９】
また装置を簡略化するため、d(Sm k-L-1)〜d(Sm k+M)の代わりに状態Sm kに対する理想等化波形を用いてもよいし、式(２５)の右辺の第一項を省略してもよい。
【０１３０】
また、Ｌ＝０とすることで未来のみ、Ｍ＝０とすることで過去のみの雑音相関を考慮することで、トレーニング回数、雑音パラメータ計算時間、図１２の信号状態に対する雑音パラメータのテーブルを格納するメモリを削減できる。
【０１３１】
式(２５)から求まるチャネル情報Λc（yk)を用いて式(３)〜(７)、対数領域で計算するときは式(９)〜(１３)に適用することで最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を実施できる。
【０１３２】
図１５は、第１実施形態におけるトレーニング信号の記録再生による、信号状態に対する雑音パラメータ取得のためのトレーニング機能を示す。
【０１３３】
トレーニング系列の記録再生中は、ＣＲＣ符号器４４からＰＵＭＵＸ７２に至る系列による符号化は行われず、セレクタ７６の切替えによりトレーニング系列生成器７４から生成されたランダムなトレーニング系列をヘッド/媒体５６により記録再生し、ＣＴフィルタ７８及びＦＩＲフィルタ８０からなる等化器５８により所望の等化波形に整形する。
【０１３４】
等化器５８からの等化波形は、セレクタ８２の切替により雑音相関演算部８４に与えられ、等化波形の平均値から図１０における等化後波形の平均値d(sm k)のテーブルを作成し、この平均値d(sm k)から、式(１６)〜(２２)よりe(sm k)、σ(sm k)を計算して図１２の信号状態に対する雑音パラメータのテーブルを完成させ、スイッチ８５を閉じることで、図１０及び図１２のテーブルをメモリ８８に保存する。
【０１３５】
図１６は、トレーニング終了後のデータ系列の記録再生状態である。このデータ系列の記録再生中は、セレクタ７６によりトレーニング系列生成器７４は切り離され、ユーザデータ系列に対してＣＲＣ符号器４４からＰＵＭＵＸ７２に至る過程で符号化が施され、ヘッド／媒体５６により記録再生し、ＣＴフィルタ７８及びＦＩＲフィルタ８０からなる等化器５８により所望の等化波形に整形される。
【０１３６】
再生過程では、セレクタ８２により雑音相関演算部８４は切り離され、等化波形は反復型復号器６０に送られる。そして、反復型復号器６０の初段にあたる内符号復号器８６（磁気記録再生チャネルに対するＭＡＰ復号器）で、図５のＰＵＭＵＸ１０８の出力である事前情報Λa(xk)と、メモリ８８に保存されている図１０及び図１２のテーブルを参照して式（２５）によりチャネル情報を求めた後、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う。
【０１３７】
次に本発明の第２実施形態を説明する。本発明の第１実施形態にあっては、図１１の周波数スペクトル１１８および自己相関１２２のように、等化後雑音を相関のある有色雑音としてモデル化していたが、等化後雑音が相関のない白色雑音に近くなるような等化目標をもつ等化器５８を選択することで、等化後雑音を白色雑音にモデル化できる。この時、ＰＲチャネル情報情報Λc（ｙk|ｓk m）は次式となる。
【０１３８】
【数２０】
式(２６)から求まるチャネル情報Λc（yk)を用いて式(３)〜(７)、或いは対数領域で計算するときは式(９)〜(１３)に適用することで、最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を実現できる。
【０１４０】
この第２実施形態では、雑音パラメータが記録信号に依存した標準偏差σ(sm k)だけとなり、式(２５)と比較して、過去Lビット、未来Mビットの信号d(sm k-L-1)〜d(sm k+M)を推定する必要がないため、計算量が大幅に低減し、大幅な装置の高速化が可能となる。
【０１４１】
また、装置のメモリに保持しなければならない雑音パラメータも記録信号に依存した標準偏差σ(sm k)だけとなるので、メモリ削減が可能である。
【０１４２】
更に第２実施形態にあっては、式(２６)において、d(sm k -L-1)〜d(sm k+M)の代わりに状態sm kに対する理想等化波形を用いてもよいし、右辺の第一項を省略してもよく、これによって更に装置を簡略化できる。
【０１４３】
次に本発明の第３実施形態を説明する。第２実施形態において、記録信号に依存した標準偏差を用いた最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を実施する場合、スライデング・ウインドウ法（Sliding Window法）を採用することにより装置メモリの削減が実現できる。
【０１４４】
スライデング・ウインドウ法では、図５の内符号復号器８６において、まず、系列長Nsの受信系列ykを系列長Nuの小さな系列、即ちウインドウ(Window)に分割する。この分割した系列長Nuの系列に対する信頼性情報を、式(２６),(３)〜(７)に従ってそれぞれ計算することにより、最大事後確率復号器（ＭＡＰ復号器）おけるα（ｘk），β（ｘk），γ（ｘk），Λ（ｘk）、即ち図５の演算ブロック９０，９４，９５，９６を格納するメモリを削減でき、また復号遅延を短くすることができる。
【０１４５】
ここで、分割した系列長Nuのウインドウのすぐ後につづく系列長Ntの系列を、式(５)のβの計算を信頼できるものとするためのトレーニング系列として利用する。また分割されたウインドウ数は
【０１４６】
【数２１】
となる。
【０１４８】
図１７は、スライデング・ウインドウ法を具体的に説明する。まず、1番目のウインドウ１３２−１において、系列ｙ1，…ｙNuに対する信頼性情報Λ1，…，ΛNuを、式(２６),(３)〜(７)から求める。但し、βNuの計算にはトレーニング系列ｙNu+1，…，ｙNu+Ntを用いる。
【０１４９】
i番目のウインドウ１３２−ｉにおいても、同様に、トレーニング系列ｙiNu+1，…，ｙiNu+Ntを用いてβiNuを計算し、信頼性情報Λ(i-1)Nu+1，…，ΛiNuを求める。最後のＮwind番目のウインドウ１３２−Ｎでは、系列ｙ(Nwind-1)Nu+1，…，ｙNを用いて、式(２６),(３)〜(７)から信頼性情報Λ(Nwind-1)Nu+1，…，ΛNを求める。
【０１５０】
この第３実施形態におけるスライデング・ウインドウ法を適用して信頼性情報を算出する場合の詳細は、図１８のフローチャートのようになる。即ち、ステップＳ１で入力系列を小さな系列であるウインドウに分割し、ステップＳ２でウインドウ番号を１にセットした後、ウインドウ番号がＮwind−１に達するまでステップＳ３〜Ｓ８を繰り替えして信頼性情報を求める。そしてステップＳ３でウインドウ番号がＮwindに達したら、ステップＳ９〜Ｓ１２により信頼性情報を求める。
【０１５１】
なお、スライデング・ウインドウ法については、論文「 S.Benedetto, D. Divsalar, G. Montorsi, and F. Pollara, “Soft-output decoding algorithms in iterative decoding of turbo codes,”JPL TDA Progress Report, vol. 42-124, Feb. 15, 1996.」や、論文「MAP decoder for convolutional codes,”IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 16, pp.260-264, Feb. 1998.」などがある。
【０１５２】
次に本発明の第４実施形態を説明する。本発明の第４実施形態は、図１３のような最短パス選択方式を採用することにより、ビタビ復号においても、過去だけでなく未来の雑音に対する相関を取り入れた雑音予測最尤復号法（ＮＰＭＬ；Noise Predictive Maximum Likelihood)を実現する。この雑音最尤復号法ＮＰＭＬにおけるブランチメトリック計算式は、式(２５)と同じになる。
【０１５３】
即ち、第４実施形態は、ビタビ復号を行う情報記録再生装置において、過去及び未来における入力信号パターンに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を算出する雑音相関演算部と、過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した過去及び未来の状態に対する雑音の相関とその分散を使って有色雑音を白色化した過去及び未来の状態に対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、過去及び未来の状態に対する白色化した雑音値とその分散からビタビ復号の入力信号を算出して入力信号算出部とを備えることになる。
【０１５４】
次に本発明の第５実施形態を説明する。本発明の第１実施形態で、ＲＬＬ符号としてＭＴＲ符号（Maximum Transition Run）を採用したとき、ＭＴＲ符号の拘束条件やパーシャルレスポンスＰＲによっては、図６、図１０、図１２における状態の消失やトレリス上のパスが制限される場合がある。そこで第５実施形態にあっては、状態の消失やトレリス上のパスの制限を考慮し、効率のよいd(sm k)、e(sm k)、σ(sm k)のトレーニングを行い、効率のよい復号を行う。
【０１５５】
図１９は、４連続以上の磁化反転を禁止した１６／１７ＭＴＲ符号にＥＥＰＲ４を適用した場合のＰＲチャネルにおける状態であり、過去Ｌビット＝３、未来Ｑビット＝０としている。
【０１５６】
この場合、ＭＴＲ符号の拘束条件により、ＮＲＺ符号で“０１０１”及び“１０１０”に相当する状態が存在しない。また、図２０はＥＥＰＲ４の状態遷移であり、状態遷移するパスは拘束条件がない場合は３２本であるのに対し、拘束条件がある場合は点線の６本のパスが消失することで２６本に減らすことができる。そのため図５の内符号復号器８６で必要とするメモリ及び計算量を少なくすることができる。
【０１５７】
更に図２１のように、第５実施形態あっては、雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）で使用する状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)に対するテーブルも同じく減らすことができるので、反復型復号器６０で必要とするメモリ及び計算量を少なくすることができ、加えて、図２１のパラメータを計算するトレーニングも簡略化できる。
【０１５８】
本発明の第６実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、トラック幅方向に対して任意のオフトラック間隔で保持し、セクタ先頭のプリアンブルの振幅値の変化からオフトラック量を検知し、オフトラック量に応じた雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を適用して雑音予測最大事後確率復号（ＮＰＭＡＰ）を行う。
【０１５９】
具体的には、プリアンブルの振幅値が低下してオフトラック量が増加したら、オフトラック量に応じて状態に対する等化信号の平均値d(sm k)を減少させ、雑音の相関e(sm k)と雑音の標準偏差σ( sm k)は増加させる。このため再生ヘッドがオフトラックした場合でも精度の高い復号ができる。
【０１６０】
本発明の第７実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、ディスク媒体のゾーン毎、シリンダ毎或いはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に適用する。このため、媒体位置に応じて正確な復号ができる。
【０１６１】
本発明の第８実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を求めるためのトレーニング系列を記録再生する専用のトレーニングセクタ或いはトレーニングシリンダを設けることにより、トレーニング効率を向上させる。
【０１６２】
本発明の第９実施形態は、一度計算した状態に対する等化信号の平均値d (sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、各セクタのプリアンブルの振幅値を用いてオフトラックの場合と同様にして補正することで、より精度の高い復号ができる。
【０１６３】
本発明の第１０実施形態は、状態に対する等化信号の平均値d(sm k)、雑音の相関e(sm k)、雑音の標準偏差σ(sm k)を、装置内温度の変動時、装置起動からの経過時間、エラー発生時などのある特定のタイミングでトレーニング系列を使用して再計算して記憶し、これを復号に適用することで、時間的な劣化に対応した耐久性の高い装置が実現できる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。また本発明は上記の実施形態に記載された数値による限定は受けない。
【０１６４】
（付記１）
情報記録再生装置において、
現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の相関と前記分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、
前記る白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。（１）
【０１６５】
（付記２）
情報記録再生装置において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。（２）
【０１６６】
（付記３）
情報記録再生装置において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
等化後の入力信号の系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散から入力信号（チャネル信号）の尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。（３）
【０１６７】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記復号器は反復型復号として最大事後確率復号又はビタビ復号を行うことを特徴とする情報記録再生装置。
【０１６８】
（付記５）
付記１記載の情報記録再生装置において、前記白色化雑音演算部は、過去及び未来における現在の一つ前の状態から現在の状態へ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間の全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１６９】
（付記６）
付記１乃至５のいずれか記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、過去のみ又は未来のみの入力信号パターンを対象とすることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７０】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の情報記録再生装置において、
前記雑音相関演算部は、入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と前記平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７１】
（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、ＭＴＲ拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７２】
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、前記雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、該オフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７３】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に使用することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７４】
（付記１１））
付記１乃至１０のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７５】
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７６】
（付記１３）
付記１乃至１５のいずれかに記載の情報記録再生装置において、前記雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して前記記憶部を更新することを特徴とする情報記録再生装置。
【０１７７】
（付記１４）
情報記録再生方法において、
現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散と、雑音の相関を求めて記憶し、
前記雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求め、
前記白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から復号器の入力信号を算出することを特徴とする情報記録再生方法。（４）
【０１７８】
（付記１５）
情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化信号を対象に、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出して記憶し、
前記記憶した分散から復号器の入力信号を算出することを特徴とする情報記録再生方法。（５）
【０１７９】
（付記１６）
最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）を行う情報記録再生方法において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化後の入力信号系列を対象に、過去及び未来における入力信号パターンに依存した過去及び未来の状態に対する雑音の分散を算出して記憶部し、
等化後の入力信号系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散から入力信号の尤度をスライデングしながら算出することを特徴とする情報記録再生方法。（６）
【０１８０】
（付記１７）
付記１４乃至１６のいずれかに記載の情報記録再生方法において、前記雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して前記記憶部を更新することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８１】
（付記１８）
付記１４記載の情報記録再生方法において、過去及び未来における現在の一つ前の状態から現在の状態へ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間の全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８２】
（付記１９）
付記１４乃至１８のいずれか記載の情報記録再生方法において、過去のみ又は未来のみの入力信号パターンを対象とすることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８３】
（付記２０）
付記１４乃至１８のいずれかに記載の情報記録再生方法において、
入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と前記平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８４】
（付記２１）
付記１４乃至２０のいずれかに記載の情報記録再生方法において、MTR拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８５】
（付記２２）
付記１４乃至２１のいずれかに記載の情報記録再生方法において、雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶部に記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、該オフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８６】
（付記２３）
付記１４乃至２２のいずれかに記載の情報記録再生方法において、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶してそれぞれの復号に使用することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８７】
（付記２４）
付記１４乃至２３のいずれかに記載の情報記録再生方法において、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８８】
（付記２５）
付記１４乃至２４のいずれかに記載の情報記録再生方法において、記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることを特徴とする情報記録再生方法。
【０１８９】
（付記２６）
付記１４乃至２５のいずれかに記載の情報記録再生方法において、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して記憶部を更新することを特徴とする情報記録再生方法。
【０１９０】
（付記２７）
信号復号回路において、
現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の相関と前記分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散を使って有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、
前記白色化した雑音値と白色化した雑音の分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、を備えたことを特徴とする信号復号回路。（７）
【０１９１】
（付記２８）
信号復号回路において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した分散から復号器の入力信号を算出する入力信号演算部と、を備えたことを特徴とする信号復号回路。（８）
【０１９２】
（付記２９）
信号復号回路において、
等化後雑音が白色雑音に近くなる等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からの入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出する雑音相関演算部と、
前記雑音の分散を記憶する記憶部と、
等化後の入力信号の系列を小さなウインドウ系列に分割し、ウインドウ系列の順番に、前記記憶部に記憶した分散から入力信号（チャネル信号）の尤度を算出するスライデング・ウインドウ処理部と、
を備えたことを特徴とする信号復号回路。（９）
【０１９３】
（付記３０）
付記２７乃至２９のいずれかに記載の信号復号回路において、反復方復号根最大事後確率復号又はビタビ復号を行うことを特徴とする信号復号回路。
【０１９４】
（付記３１）
付記２７記載の信号復号回路において、前記白色化雑音演算部は、過去及び未来における現在の一つ前の状態から現在の状態へ遷移するパスを通過する過去及び未来の区間の全てのパスの内、パスメトリックが最小となる最短パスの等化波形平均値を求めて白色化した等化雑音値を推定することを特徴とする信号復号回路。
【０１９５】
（付記３２）
付記２７乃至３１のいずれか記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、過去のみ又は未来のみの入力信号パターンを対象とすることを特徴とする信号復号回路。
【０１９６】
（付記３３）
付記２７乃至３２のいずれかに記載の信号復号回路において、
前記雑音相関演算部は、入力信号パターンに対する等化信号の平均値を求め、等化波形と前記平均値との差により入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする信号復号回路。
【０１９７】
（付記３４）
付記２７乃至３３のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、ＭＴＲ拘束等の拘束条件付き符号を磁気記録して再生する場合、拘束を掛けないランダムな入力信号を使用したトレーニングにより、入力信号パターンに依存した雑音の相関とその分散を求めることを特徴とする信号復号回路。
【０１９８】
（付記３５）
付記２７乃至３４のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、前記雑音の相関と分散をトラック幅方向に対する再生ヘッドの所定のオフトラック間隔で記憶し、媒体プリアンブル部の振幅値の変化からオフトラック量を検知し、該オフトラック量に応じた雑音の相関と分散を前記記憶部から読み出して復号に使用することを特徴とする信号復号回路。
【０１９９】
（付記３６）
付記２７乃至３５のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に、雑音の相関と分散をゾーン毎、シリンダ毎、あるいはセクタ毎に記憶して、それぞれの復号に使用することを特徴とする信号復号回路。
【０２００】
（付記３７））
付記３７乃至３６のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、媒体のトレーニングセクタ又はトレーニングシリンダに記録したトレーニング系列の再生信号から雑音の相関と分散を求めることを特徴とする信号復号回路。
【０２０１】
（付記３８）
付記２７乃至３７のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、前記記憶部に記憶した雑音の相関とその分散を、媒体の各セクタ毎のプリアンブルの振幅値に応じて補正して求めることを特徴とする信号復号回路。
【０２０２】
（付記３９）
付記２７乃至３７のいずれかに記載の信号復号回路において、前記雑音相関演算部は、ある特定のタイミングで、雑音の相関と分散を再計算して前記記憶部を更新することを特徴とする信号復号回路。
【０２０３】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、磁気記録再生装置に特有の雑音モデルとして、過去、未来の入力信号パターンに依存した相関を持つガウス−マルコフ型（Ｇａｕｓｓ−Ｍａｒｋｏｖ型）の有色雑音モデルを仮定し、この雑音モデルの特性をできるだけ計算効率のよい方法で取り込むことで、復号性能（エラーレート性能）を向上させることができる。
【０２０４】
また本発明は最大事後確率復号法（ＭＡＰ復号法）などの反復型復号法において、有色雑音モデルをガウス型で表現し、入力信号依存性のある正確な相関値（分散）を用いることで、復号性能を向上させるることができる。
【０２０５】
またビタビ復号法においても、過去と未来の雑音相関に対する入力信号パターン依存性を正確に考慮することで、復号特性を向上させることができる。
【０２０６】
更に、過去と未来の雑音相関に対する入力信号パターン依存性を、トレーニングにより求めて復号にて利用していることとから、装置個々の状態に適合した最適な復号を動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図
【図３】図２の記録再生系となるリードチャネルのブロック図
【図４】図３のＣＲＣ符号化から反復型復号器までの構成を取り出したブロック図
【図５】図３のうち符号化からＣＲＣ検出器までの構成を取り出したブロック図
【図６】ＰＲ４チャネルにおける状態の説明図
【図７】ＰＲ４チャネルにおける状態遷移の説明図
【図８】最大事後確率復号法（ＭＡＰ復号法）におけるα、β、γの計算法の説明図
【図９】最大事後確率復号法（ＭＡＰ復号法）における計算手順のフローチャート
【図１０】本発明の復号で使用する媒体上の記録信号に対する状態と等化の地波形の平均値を格納したテーブルの説明図
【図１１】本発明の復号過程で取り込む雑音モデルの説明図
【図１２】本発明の復号で使用する媒体上の信号の状態に対する雑音の相関と標準偏差を格納したテーブルの説明図
【図１３】本発明の雑音予測最大事後確率復号法（ＮＰＭＡＰ復号法）における最短パスの選択例の説明図
【図１４】本発明の雑音予測最大事後確率復号法（ＮＰＭＡＰ復号法）における状態のチャネル情報の計算例の説明図
【図１５】トレーニング信号の記録再生による状態の信号及び雑音パラメータを取得するトレーニング機能のブロック図
【図１６】トレーニングで取得した信号の状態に対する信号及び雑音パラメータを取り入れて復号するデータ信号記録再生のブロック図
【図１７】本発明の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）に適用するスライデング・ウインドウ法の説明図
【図１８】スライデング・ウインドウ法を用いた本発明の最大事後確率復号（ＭＡＰ復号）のフローチャート
【図１９】１６／１７ＭＴＲ符号にＥＥＰＲ４を適用した場合のＰＲチャネルの状態説明図
【図２０】１６／１７ＭＴＲ符号にＥＥＰＲ４を適用した場合のＰＲチャネルの状態遷移の説明図
【図２１】図２０のＰＲチャネルを対象とした媒体上の信号状態に対する雑音の相関と標準偏差、および等化信号の平均値を格納したメモリテーブルの説明図
【符号の説明】
１０：ＳＣＳＩコントローラ
１２：ドライブコントロール
１４：エンクロージャ
１６：メインコントロールユニット（ＭＣＵ）
１８：メモリ
２０：プログラムメモリ
２２：ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）
２４：データバッファ
２６：ドライブインタフェースロジック
２８：ＤＳＰ
３０：リードチャネル（ＲＤＣ）
３２：サーボドライバ
３４：ヘッドＩＣ
３６−１〜３６−６：復号ヘッド
３８−１〜３８−３：磁気ディスク
４０：スピンドルモータ（ＳＰＭ）
４２：ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
４４：ＣＲＣ符号器
４６：ＥＣＣ符号器
４８：ＲＬＬ／ＭＴＲ符号器
５０：外符号器ユニット
５２：外符号器
５４：内符号器（磁気記録再生チャネル）
５６：ヘッド／媒体
５８：等化器
６０：反復型復号器
６２：ＲＬＬ／ＭＴＲ復号器
６４：ＥＣＣ復号器
６６：ＣＲＣ検査器
７０，１０２：インターリーバー
７２，１０８：ＰＵＭＵＸ
７４：トレーニング系列発生器
７６，８２：セレクタ
７８：ＣＴフィルタ
８０：ＦＩＲフィルタ
８４：雑音相関演算部
８６：内符号復号器（ＭＡＰ復号器）
８８：メモリ
９０，９４，９５，９６，９８：演算ブロック
９１：白色化雑音演算部
９２：入力信号演算部
１００：ＤＥ−ＰＵＭＵＸ
１０４：外符号復号器
１０６：デ・インターリーバー
１１０：硬判定ブロック
１３２−１，１３２−ｉ，１３２−Ｎ：ウインドウ
Claims (6)
- 入力信号から情報を再生する情報記録再生装置において、
雑音を含むトレーニング用の入力信号から現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出するトレーニングを行う雑音相関演算部と、
前記トレーニングによる前記雑音の相関と前記分散のテーブルを記憶する記憶部と、
前記トレーニング後に、前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散のテーブルを使って、入力信号の有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、
前記入力信号と前記白色化雑音値と前記雑音の分散から、最大事後確率復号における尤度を求める復号器の入力信号である前記最大事後確率の入力信号を算出する入力信号演算部と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。 - 入力信号から情報を再生する情報記録再生装置において、
雑音を含む入力信号を等化したときの等化後雑音を白色雑音とする等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からのトレーニング用の入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出するトレーニングを行う雑音相関演算部と、
前記トレーニングによる前記雑音の分散のテーブルを記憶する記憶部と、
前記トレーニング後に、入力信号と前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散のテーブルから、最大事後確率復号における尤度を求める復号器の入力信号である前記最大事後確率復号の入力信号を算出する入力信号演算部と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。 - 入力信号から情報を再生する情報記録再生方法において、
雑音を含むトレーニング用の入力信号から現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散と、雑音の相関を求めるトレーニングを行い、前記雑音の相関と前記分散をテーブルに記憶し、
前記トレーニング後に、前記雑音の相関と分散のテーブルを使って入力信号の有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求め、前記入力信号と前記白色化雑音値と前記雑音の分散から、最大事後確率復号における尤度を求める復号器の入力信号である前記最大事後確率復号の入力信号を算出することを特徴とする情報記録再生方法。 - 入力信号から情報を再生する情報記録再生方法において、
雑音を含むトレーニング用の入力信号を、等化後雑音を白色雑音とする等化目標を備えた等化器で等化したときの等化信号を対象に、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出するトレーニング行い、前記雑音の相関と前記分散をテーブルに記憶し、
前記トレーニング後に、前記入力信号と前記記憶した雑音の相関と分散のテーブルから、最大事後確率復号における尤度を求める復号器の入力信号である前記最大事後確率復号の入力信号を算出することを特徴とする情報記録再生方法。 - 入力信号を復号する信号復号回路において、
雑音を含むトレーニング用の入力信号から現在と過去又は未来における入力信号バターンに依存した現在に対する雑音の分散と雑音の相関を算出するトレーニング行う雑音相関演算部と、
前記トレーニングによる前記雑音の相関と前記分散のテーブルを記憶する記憶部と、
前記トレーニング後に、前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散のテーブルを使って、入力信号の有色雑音を白色化した前記入力信号パターンに対する白色化雑音値を求める白色化雑音演算部と、
前記入力信号と前記白色化雑音値と前記雑音の分散から、最大事後確率復号における尤度を求める復号器の入力信号である前記最大事後確率復号の入力信号を算出する入力信号演算部と、
を備えたことを特徴とする信号復号回路。 - 入力信号を復号する信号復号回路において、
雑音を含む入力信号を等化したときの等化後雑音を白色雑音とする等化目標を備えた等化器と、
前記等化器からのトレーニング用の入力信号に対し、現在と過去又は未来における入力信号パターンに依存した現時点に対する雑音の分散を算出するトレーニングを行う雑音相関演算部と、
前記トレーニングによる前記雑音の分散のテーブルを記憶する記憶部と、
前記トレーニング後に、前記入力信号と前記記憶部に記憶した雑音の相関と分散のテーブルから、最大事後確率復号における尤度を求める復号器の入力信号である前記最大事後確率復号の入力信号を算出する入力信号演算部と、
を備えたことを特徴とする信号復号回路。
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