JP5073052B2 - 誤り訂正回路及びディスク記憶装置 - Google Patents

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Description

本発明は、記憶ディスクの読み出し信号の誤りを訂正する誤り訂正回路及びディスク記憶装置に関する。
磁気ディスク装置等のディスク記憶装置では、ディスク記憶媒体に、連続記録媒体を使用してきた。近年、記録密度向上のため、この連続記録媒体に代わり、媒体上に記憶ドットを作成した非連続媒体を用いる手法が提案されている。この手法は、ビットパターンドメディア(BPM)方式と呼ばれている。
この孤立した記憶ドットに、磁気ヘッドで記録を行うため、ライト同期方法が用いられている。図1は、ライト同期方法の説明図である。図1に示すように、ライト同期方式は、記録媒体上に形成された各記録ドットDの間隔に合わせて、ライトクロックWRCを補正し、ライトクロックWRCに同期して、ライトデータを記録する方法である。これにより、正しくデータを、各ドットDに書き込む方法である。
このライト同期方法に関連して、ライト時のエラーを訂正する誤り訂正方式が、必要になる。特に、Insertion/Deletionエラーを訂正する誤り訂正方式が必要となる。
Insertion/Deletionエラーが発生する要因として、ディスクが偏心を持つ場合や、プロセス起因の高次変動がある場合が考えられる。図2は、偏心を持つディスクの説明図を示す。図2に示すように、ディスク1000の中心が、回転軸1100からずれているため、ディスク1000に、回転速度の速い場所1020と遅い場所1010とが発生する。この回転速度の違いにより、図3に示すように、1つのトラックで見ると、ライトクロックWRCとドットDTが同期しない現象が発生する。
図3に示すように、回転速度の速い場所で、ライトクロックWRCを基準とすると、ドットDTの各位置が広がって見えるため、このような場所で、ライトクロックWRCに同期したデータ(1ビット)が、記録ドットDTへ記録できなくなり、1ビット抜けが生じる。これを、Deletionエラーという。
一方、回転速度の遅い場所では、ライトクロックWRCを基準とすると、ドットDTの各位置が狭まって見えるため、このような場所で、ライトクロックWRCに同期して、2つの記録ドットDTが対応するため、1ビット増加する。これを、Insertionエラーという。
1ビットのInsertion/Deletionエラーが発生すると、発生箇所以降の記録データがシフトし、シフトエラーとなるため、バーストエラーの状態となる。例えば、図4は、誤りのないセクタデータに対し、1ビット
Insertionエラーが、そのセクタデータの4ビット目で発生する様子を表す。図4に示すように、1ビットInsertionエラーが発生した後、発生箇所以降のビット列が右シフトにずれてしまい、バーストエラー状態となる。
このため、磁気ディスク装置等で用いられているリードソロモン符号などの誤り訂正符号の誤り訂正能力を超えてしまい、訂正が不可能となる。
ライト同期に関連したInsertion/Deletionエラーを訂正する方式は、磁気テープや光ディスクにおいて、提案されている。例えば、Insertion/Deletionエラー訂正方式の1つとして、3ビットマーカー方式が、F.
F. Sellersにより、提案されている(非特許文献1参照)。
図5は、既提案の3ビットマーカーの符号化方法を示す。図5に示されるように、オリジナルのデータ列の所定のビット長(ここでは、m>1ビット)ごとに、「100」の値をもつ3ビットマーカーMKを挿入し、符号化を行う。
Insertion/Deletionエラーが発生した場合、シフトエラーによりマーカーMKの値がずれるため、ずれた値を参考にしてInsertion/Deletionエラーの訂正を行う。
また、3ビットマーカーではなく、2ビットのマーカーを用いる方式が、提案されている(例えば、特許文献1参照)。この2ビットマーカー方式では、所定のビット長ごとに、「01」の値をもつ2ビットマーカーを挿入し符号化を行い、Insertion/Deletionエラーの検出を行う。
特開平7−176139号公報 F.F. Sellers Jr, "Bitloss and gain correction code", IRE Trans. Inform. Theory, vol. IT-8, pp.35-38, Jan. 1962.
記録密度向上のためには、冗長ビットを減らす必要があり、マーカー方式を採用する場合に、3ビットマーカー方式よりも、2ビットマーカー方式の方が、冗長度が少なくて済む。
しかしながら、2ビットマーカー方式では、マーカー上に、通常の誤りビットがあった場合に、誤り訂正能力が低下する。例えば、マーカー値「01」の最初のビットが、通常の1ビット誤りであった場合、マーカー値として、「11」が検出される。
このため、もし、マーカー上に通常の誤りビットがあった場合は、誤訂正をしてしまう問題があり、誤訂正によるシフトエラー発生のため、バーストエラーを引き起こしてしまう。
従って、本発明の目的は、2ビットマーカー方式における誤り訂正能力を向上するための誤り訂正回路及びディスク記憶装置を提供することにある。
この目的の達成のため、誤り訂正回路は、予め決められたビット数間隔で、複数の2ビットのマーカーが挿入されたデータ列を受信し、誤りを訂正する誤り訂正回路であって、前記データ列から前記2ビットのマーカーをサンプルし、複数のマーカーのサンプル値から、前記マーカー上の誤りか、インサーションエラーであるか、デリーションエラーであるかを判定するマーカー復号器と、前記マーカー復号器からのデータ列の誤り訂正を、前記データ列の誤り訂正符号を用いて行う誤り訂正器とを有し、前記マーカー復号器は、前記インサーションエラーである、又は前記デリーションエラーであると判定した場合に、前記インサーションエラー、又は前記デリーションエラーの誤り訂正を行い、且つ前記2ビットのマーカーを除去したデータ列を出力する。
又、ディスク記憶装置は、データ列に対し、予め決められたビット数間隔で、複数の2ビットのマーカーを挿入するマーカー符号器と、前記マーカー符号器からのデータ列を、回転するディスク媒体に記録し、前記ディスク媒体から前記記録された前記データ列を読み出すヘッドと、前記ヘッドから読み出された前記データ列から前記2ビットのマーカーをサンプルし、複数のマーカーのサンプル値から、前記マーカー上の誤りか、インサーションエラーであるか、デリーションエラーであるかを判定するマーカー復号器と、前記マーカー復号器からのデータ列の誤り訂正を、前記データ列の誤り訂正符号を用いて行う誤り訂正器とを有し、前記マーカー復号器は、前記インサーションエラーである、又は前記デリーションエラーであると判定した場合に、前記インサーションエラー、又は前記デリーションエラーの誤り訂正を行い、且つ前記2ビットのマーカーを除去したデータ列を出力する。
データ列に挿入された2ビットマーカーの複数のサンプルの状況に応じて、マーカーに、ビット誤りが発生したのか、InsertionエラーまたはDeletionエラーが発生したのかを判断して訂正を行うため、マーカーの誤りによる、誤訂正によるシフトエラーを防止でき、バーストエラーを防止できる。
ライト同期方法の説明図である。 偏心を持つディスクの説明図である。 インサーションエラー及びデリーションエラーの説明図である。 インサーションエラーによるデータシフトの説明図である。 従来の3ビットマーカー方法の説明図である。 本発明のディスク記憶装置の一実施の形態の外観図である。 図6のディスク媒体の断面図である。 本発明の信号記録・再生回路の一実施の形態のブロック図である。 図8のマーカー符号器のブロック図である。 図9のマーカー符号化動作の説明図である。 本発明の2ビットマーカー復号方法の説明図である。 図11の復号方法のマーカー値の説明図である。 本発明の終端マーカー復号方法の説明図である。 図13の復号方法のマーカー値の説明図である。 本発明のマーカー復号器の第1の実施の形態のブロック図である。 図15の復号器の2ビットマーカーによるインサーション/デリーションエラー発生判定処理の説明図である。 図15の復号器の終端マーカーによるインサーション/デリーションエラー発生判定処理の説明図である。 図15の復号器のインサーション/デリーションエラー発生位置特定処理のAC区間の説明図である。 図15の復号器のインサーション/デリーションエラー発生位置特定処理のCD区間の説明図である。 図18、図19のハミング距離による位置特定処理の説明図である。 他の受信列に対する図15の復号器のインサーション/デリーションエラー発生位置特定処理の説明図である。 更に、他の受信列に対する図15の復号器のインサーション/デリーションエラー発生位置特定処理の説明図である。 図21の受信列のハミング距離による位置特定処理の説明図である。 図22の受信列のハミング距離による位置特定処理の説明図である。 図15の復号器の終端マーカーによるインサーション/デリーションエラー発生位置特定処理の説明図である。 図25の受信列のハミング距離による位置特定処理の説明図である。 図15の復号器のエラー訂正処理の説明図である。 図15の復号器の他のエラー訂正処理の説明図である。 本発明のマーカー復号器の第2の実施の形態のブロック図である。 図29の復号器の2ビットマーカーの未挿入動作の説明図である。
符号の説明
1 ディスクエンクロージャ
3 磁気ディスク
4 スピンドルモータ
5 アクチュエータ(VCM)
6 プリアンプ
7 リードチャネル回路
8 ハードディスクコントローラ
30 基板
34 記録ドット
70 マーカー符号器
78 マーカー復号器
85 ECC復号器
20、40 未挿入箇所計算部
42 2ビットマーカー挿入部
44 終端マーカー挿入部
10 I/Dエラー発生判定部
12 I/Dエラー保存部
14 I/Dエラー発生位置特定部
16 I/Dエラー訂正部
18 マーカー除去部
22 第2のI/Dエラー発生位置特定部
以下、本発明の実施の形態を、ディスク記憶装置、信号記録・再生回路、マーカー復号器の第1の実施の形態、マーカー復号器の第2の実施の形態、他の実施の形態の順で説明する。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限られない。
(ディスク記憶装置)
図6は、本発明のディスク記憶装置の一実施の形態の外観図である。図6は、ディスク記憶装置として、磁気ディスク装置(ハードディスクドライブ)を例に示す。
図6に示すように、ディスクエンクロージャ(DEという)1は、磁気ディスク装置の各構成要素を収容する。DE1内では、磁気記録媒体である磁気ディスク3が、スピンドルモータ4の回転軸に設けられている。
DE1に取り付けられたスピンドルモータ4は、磁気ディスク3を回転する。アクチュエータ(VCMという)5は、アーム(ヘッドアクチュエータという)52を回転する。アーム52に設けられたサスペンションの先端には、磁気ヘッド53が設けられている。従って、VCM5は、磁気ヘッド53を磁気ディスク3の半径方向に移動する。
アクチュエータ5は、回転軸を中心に回転するボイスコイルモータ(VCM)で構成される。図6では、磁気ディスク装置に、1枚の磁気ディスク3が搭載され、2つの磁気ヘッド53が、同一のアクチュエータ5で同時に駆動される。
磁気ヘッド53は、リード素子と、ライト素子とからなる。磁気ヘッド53は、スライダに、磁気抵抗(MR)素子を含むリード素子を積層し、その上にライトコイルを含むライト素子を積層して、構成される。
磁気ディスク3の外側には、磁気ヘッド53を磁気ディスク3から退避し、パーキングするためのランプ機構54が設けられる。
又、図6のDE1の下部には、プリント回路アッセンブリ(制御回路部)が設けられ、プリント回路アッセンブリには、図8以下で説明するハードディスクコントローラ(HDC)、マイクロコントローラ(MCU)、リード/ライトチャネル回路(RDC)、サーボコントロール回路、データバッファ(RAM)、ROM(リードオンリーメモリ)が設けられる。この磁気ディスク3として、以下で説明するビットパターンド媒体が用いられ、磁気ヘッド53は、垂直記録ヘッドで構成される。
図7は、図1の磁気ディスク媒体の断面図である。図7に示すように、磁気ディスク媒体3は、基板30上に、軟磁性裏打ち層32、磁気記録層(硬磁性材料)34を設けた多層構造である。磁気記録層34は、軟磁性裏打ち層32に、ドット状に埋め込まれた形態をなす。即ち、各記録ドットが孤立して設けられている。
(信号記録・再生回路)
図8は、本発明の一実施の形態の記録再生系の主要部の回路ブロック図である。図8に示すように、磁気ディスク装置の記録再生系は、大きく分けて、ハードディスクコントローラ(HDC)8、リードチャネル(RDC)7、そしてプリアンプ6とからなる。
記録系を説明する。記録データは、HDC8に入力する。HDC8内で、CRC符号器80は、記録データからCRC(Cyclic Redundacy Code)を作成し、記録データに作成したCRCパリテイを付加する。記録符号器82は、CRCパリテイを付加された記録データ列を、RLL(Run
Length Limited)符号などの拘束条件が満たされる列に変換する。そして、ECC符号器83は、記録符号器82の出力データ列に、ECC(Error
Correction Code)パリティを付加する。
HDC8のECC符号器83の出力データ列は、RDC7のマーカー符号器70に入力する。マーカー符号器70は、図9で後述するように、所定数の2ビットのマーカーを挿入し、符号化を行う。次に、ライト同期補償器71は、データ列を、ライトクロックに同期補正する。
このライト同期補償されたデータ列は、ドライバ72を経由し、プリアンプ6に記録データを送出する。プリアンプ6では、ドライバ60が、記録ヘッド53−1へのライト電流を発生する。
次に、再生系を説明する。再生ヘッド53−2からのアナログ電圧は、プリアンプ6のアンプ62によって、増幅された後、RDC7に出力される。RDC7においては、増幅されたアナログ信号が、可変利得アンプ(VGA:Variable Gain Amp)73、ローパスフィルタ(LPF)74、AD(アナログ・デジタル)コンバータ(ADC)75を経由して、デジタル信号へ変換される。
FIR(Finite Response)フィルタ76が、PR波形等化を行った後、Viterbi検出器などの検出器77が、最尤復号を行う。マーカー復号器78は、後述するように、マーカー符号器70で挿入した2ビットマーカーを参考にして、Insertion/Deletionエラーを検出し、訂正を行う。
マーカー復号器78から出力されたInsertion/Deletionエラー訂正後のビット列は、HDC8のECC復号器85へ入力される。ECC復号器85は、リードソロモン(RS)符号を用いて、誤り訂正を行う。ECC復号が成功した場合は、ECC復号器85の出力データ列は、記録復号器87、CRC復号器89を経て、再生データとして出力される。
逆に、ECC復号が、失敗した場合は、ECC復号器85は、失敗フラグを、マーカー復号器78に出力する。失敗フラグを受け取ったマーカー復号器78は、近隣のセクタで発生したInsertion/Deletionエラーの発生位置情報を参考にしながら、Insertion/Deletionエラーの発生位置を予測して再訂正を行う。
図9は、図8のマーカー符号器70のブロック図、図10は、図9の2ビットマーカーの説明図である。図9に示すように、マーカー符号器70の基本構成は、2ビットマーカー挿入部42と終端マーカー挿入部44からなる。又、必要に応じて、マーカー符号器70は、未挿入箇所計算部40を有する。
2ビットマーカー挿入部42は、1セクタ内の所定のデータ長に対し、2ビットのマーカー値(ここでは、図10のように、「10」)Mを付加する。例えば、セクタサイズが、4KByteサイズとし、ECC符号器で、1シンボル=12ビットのリードソロモン符号を用いることにする。
ここでは、1セクタは、データセクタに、リードソロモン符号のパリティが付加された状態を表すことにする。図10は、1セクタ内でのマーカーの挿入状態を示し、2ビットマーカー挿入部42は、所定のデータ長に対し、2ビットマーカー値「10」を付加する。
又、終端マーカー挿入部44は、セクタの終端において、12ビットのマーカー値「010010010010」を付加して、出力する。図10では、5シンボル=60ビットおきに、2ビットマーカー値「10」が付加され、セクタの終端には、12ビットのマーカー値「010010010010」が付加されている様子を示す。
セクタの終端では、復号側で、2ビットマーカーでInsertionエラー又はDeletionエラーのどちらのエラーが発生したのかを判定するのは難しいため、12ビットのマーカーを付与している。この詳細は、後述する。
次に、マーカー復号器78のマーカー復号原理を説明する。図11は、マーカー復号器78の2ビットマーカーのInsertion/Deletionエラーの訂正動作の説明図、図12は、マーカー復号器78の2ビットマーカーのInsertion/Deletionエラーの検出動作の説明図である。
マーカー復号器78は、マーカー値からInsertion/Deletionエラーの発生を検知する。図11は、1ビットの Insertionエラーが発生している様子を示す。Insertionエラーが発生するとシフトエラーが起こるためマーカー値が変化する。図12はInsertion/Deletionエラーなし、Insertionエラーあり、Deletionエラーありの3つの場合の2ビットマーカー値を示す。2ビットマーカー値は、Insertion/Deletionエラーなしの場合は、「10」の値をとり、Insertionエラーありの場合は、「01」、「11」いずれかの値をとり、Deletionエラーありの場合は、「01」、「00」のいずれかの値をとる。
図12から、Insertionエラーあり、Deletionエラーありの両方で、マーカー値が、「01」の値をもつため、マーカー値が、「01」である場合には、どちらのエラーが発生したかは、判別できない。例えば、図11の例では、「×」で示すInsertionエラーが発生した直後のマーカー値は、「01」のため、直後のマーカー値からでは、どちらのエラーが発生したかは判定できない。
このため、図11に示すように、Insertionエラーが発生した直後のマーカー値以降の数サンプルのマーカー値を参考にして、どちらのエラーが発生したか判定する。図11では、8サンプルのマーカー値を調査して、どちらのエラーが発生したかを判定する。図11の例では、8サンプル中、4サンプルが、「01」、残りの4サンプルが、「11」を表している。
Insertionエラーのみに発生するマーカー値「11」が、8サンプル中、4サンプルあるため、マーカー復号器78は、Insertionエラーが発生したと判定する。
ここで、Insertionエラー発生後のマーカー値が、「01」の値となる確率と、「11」の値となる確率とは、共に1/2となるため、サンプル数はそれほど多くする必要はない。
また、この数サンプル参照する方法は、Insertion/Deletionエラーが、1回発生すると、しばらく、次のInsertion/Deletionエラーは発生しないという性質があるために、有効な方法である。
図13は、マーカー復号器78の終端マーカーのInsertion/Deletionエラーの訂正動作の説明図、図14は、マーカー復号器78の終端マーカーのInsertion/Deletionエラーの検出動作の説明図である。
図13に示すように、終端マーカー値は、12ビットの値である。図14は、Insertion/Deletionエラーなし、Insertionエラーあり、Deletionエラーありの3つの場合の終端マーカー値を示す。終端マーカー値は、Insertion/Deletionエラーなしの場合は、「010010010010」の値をとり、Insertionエラーありの場合は、「001001001001」、「101001001001」のいずれかの値をとり、Deletionエラーありの場合は、「100100100100」、「100100100101」のいずれかの値をとる。どの値も異なるため、1サンプルのみで判定できる。
(マーカー復号器の第1の実施の形態)
図15は、マーカー復号器78の第1の実施の形態のブロック図である。図16は、2ビットマーカーのエラー検出動作の説明図、図17は、終端マーカーのエラー検出動作の説明図である。
図15に示すように、マーカー復号器78の基本構成は、I(Insertion)/D(Deletion)エラー発生判定部10、I/Dエラー発生位置特定部14、I/Dエラー訂正部16、マーカー除去部18、I/Dエラー保存部12とを有する。
I/Dエラー発生判定部10は、図10で説明した8個のマーカーのうち、どのマーカー値の発生頻度が多いかを調べることにより、Insertion/Deletionエラーが発生したかどうかを判定する。
即ち、I/Dエラー発生判定部10は、I/Dエラーを表すマーカー値「01」、「11」、「00」が、8個のマーカーのうち、7個以上発生していた場合、I/Dエラー発生によるシフトエラーが発生したと判断し、Insertionエラー又はDeletionエラーのどちらのエラーが発生したのか判定を行う。I/Dエラーを表すマーカー値「01」、「11」、「00」が、8個のマーカーのうち、6個以下発生していた場合、I/Dエラー発生によるシフトエラーが発生しているかどうかが不明と判定する。
また、I/Dエラー発生判定部10は、I/Dエラーなしを表すマーカー値「10」が、8個のマーカーのうち、6個以上ある場合、I/Dエラーなしと判定する。
図16は、受信列の一例を示し、8個のマーカー(図の斜線で示す)ごとに、受信列を、4つの受信列に分割した状態を示す。図16の受信列の例を使って、I/Dエラー発生判定部10の判定方法をより詳細に説明する。
I/Dエラー発生判定部10は、最初に、AB区間の8個のマーカーを調べる。AB区間ではエラーなしを表す「10」のマーカーが7個、I/Dエラーを表す「11」のマーカーErが1個ある。I/Dエラーなしを表すマーカーが6個以上あるため、I/Dエラー発生判定部10は、AB区間は、I/Dエラーなしと判定する。
即ち、I/Dエラーを表す「11」のマーカーErが1個あっても、マーカーの通常エラーと判断し、AB区間には、Insertion/Deletionエラーはないと判定する。
次に、I/Dエラー発生判定部10は、BC区間の8個のマーカーを調べる。BC区間では、エラーなしを表す「10」のマーカーが4個、I/Dエラーを表す「11」、「01」のマーカーErが4個ある。I/Dエラー発生判定部10は、I/Dエラー発生によるシフトエラーが発生しているかどうかが不明と判断する。
次に、I/Dエラー発生判定部10は、CD区間の8個のマーカーを調べる。CD区間では、エラーなしを表す「10」のマーカーが1個、I/Dエラーを表す「11」、「01」、「00」のマーカーが7個ある。このため、I/Dエラー発生判定部10は、I/Dエラー発生によるシフトエラーが発生したと判断する。
次に、I/Dエラー発生判定部10は、Insertionエラーが発生したのか、Deletionエラーが発生したのかを判定するために、Insertionエラーを表す「11」のマーカーと、Deletionエラーを表す「00」のマーカーの個数をカウントする。CD区間では、「11」のマーカーが1個、「00」のマーカーが1個と、同数のため、Insertionエラーが発生したのか、Deletionエラーが発生したのか判定できない。
後述するI/Dエラー保存部12に、何も情報がない場合、I/Dエラー発生判定部10は、次のDE区間の8個のマーカーを調べる。DE区間では、「11」のマーカーが5個、「00」のマーカーが0個である。DE区間とCD区間のマーカーとを合計すると、「11」のマーカーが6個、「00」のマーカーが1個となる。
「11」のマーカー数が多いため、I/Dエラー発生判定部10は、CD区間で、Insertionエラーの発生によりシフトエラーが発生したと判定し、CD区間内の「00」のマーカーは、通常誤りにより発生したと判断する。そして、I/Dエラー発生判定部10は、CD区間で、Insertionエラーの発生により、シフトエラーが発生しているという情報を出力する。さらに、I/Dエラー発生判定部10は、最後のI/Dエラーなしの区間は、AB区間であるという情報を出力する。
また、I/Dエラー発生判定部10は、今回のInsertionエラーの発生が初回である場合、「このセクタではInsertionエラーが発生する」という情報を、I/Dエラー保存部12に保存する。
前述のように、I/Dエラー発生判定部10は、CD区間でシフトエラーが発生したと判断した後、I/Dエラー保存部12を参照する。I/Dエラー保存部12に、「このセクタではInsertionエラーが発生する」(又は「このセクタではDeletionエラーが発生する」)という情報が保存されている場合、次のDE区間を調べずに、この情報から、CD区間で、Insertionエラー(又はDeletionエラー)の発生によりシフトエラーが発生したと判定する。
図2で説明したように、Insertionエラーが発生する場所と、Deletionエラーが発生する場所が分かれているため、1セクタ内にInsertionエラーとDeletionエラーの両方が発生することはなく、InsertionエラーのみかDeletionエラーのみが発生するという特性を持つ。このため、I/Dエラー保存部に情報がある場合、それを使用することができる。
次に、図17のセクタ終端部の受信列により、セクタ終端部のエラー検出動作を説明する。セクタ終端では、2ビットマーカーMで、Insertionエラー又はDeletionエラーのどちらのエラーが発生したのかを判定するのは難しい。このため、I/Dエラー発生判定部10は、終端マーカーMEを利用して、判定を行う。
即ち、I/Dエラー発生判定部10は、終端マーカーMEの「1」の数をカウントして判定を行う。図17の受信列では、終端マーカーMEの直前の2つの1ビットマーカーMが、I/Dエラーである値「01」である例を示す。
図14の正常な終端マーカー値のテーブルと比較すると、図17の終端マーカー値MEは、I/Dエラーなしの状態で、「1」の値が立つ位置に、1個の「1」がある。又、Insertionエラーありの状態で、「1」の値が立つ位置に、4個の「1」があり、Deletionエラーありの状態での「1」の値が立つ位置に、0個の「1」がある。
結果として、Insertionエラーありの状態での「1」の数が、その他の状態での「1」の数より、多くなる。このため、I/Dエラー発生判定部10は、セクタ終端で、Insertionエラーの発生によるシフトエラーが発生していると判定し、その情報を出力する。
次に、図15のI/Dエラー発生位置特定部14を説明する。図18乃至図25は、I/Dエラー発生位置特定部14の動作説明図である。
I/Dエラー発生位置特定部14は、I/Dエラー発生判定部10から出力されたInsertionエラー(又はDeletionエラー)によるシフトエラーが発生した区間情報と、最後のI/Dエラーなし区間情報を使って、Insertionエラー(又はDeletionエラー)の発生位置を特定する。
この発生位置の特定に、ハミング距離を用いた特定方法を用いる。図18乃至図20により、ハミング距離を用いた位置特定方法を説明する。I/Dエラー発生位置特定部14は、例えば、図16のように、最後のI/Dエラーなし区間は、AB区間であるという情報と、Deletionエラーによるシフトエラーが発生した区間はCD区間であるという情報を受けると、図18及び図19に示すように、両方の区間を含むAD区で、Insertion/Deletionエラーが発生していないマーカー列MA0を用意する。
このマーカー列MA0は、マーカー値が、正しい「10」である。I/Dエラー発生位置特定部14は、マーカー列MA0と受信列(AD区間)との間で、各マーカーのハミング距離を計算する。尚、図18及び図19では、マーカーを斜線で示し、その隣のブロックの数字は、ブロック番号を示す。例えば、1ブロックは、5シンボルで構成される。
図18、図19の例では、AB区間での各マーカーのハミング距離の合計は、「0」、BC区間での各マーカーのハミング距離は、「5」、CD区間での各マーカーのハミング距離は、「11」であり、AD区間での合計値は、「16」となる。
次に、図19の受信列のCD区間の最後の位置(シンボル位置1)で、Deletionエラーが発生したと仮定した列MA1を用意する。図19に示すように、ブロック位置1のマーカー値を、図12のDeletionエラーのマーカー値に従い、「00」、「11」に変更する。
そして、同様に、I/Dエラー発生位置特定部14は、マーカー列MA1と受信列(AD区間)との間で、各マーカーのハミング距離を計算する。図18、図19の例では、AB区間での各マーカーのハミング距離の合計は、「0」、BC区間での各マーカーのハミング距離は、「5」、CD区間での各マーカーのハミング距離は、「9」であり、AD区間での合計値は、「14」となる。
以下、同様に、ブロック位置2〜24の各々で、Deletionエラーが発生したと仮定した列MA2〜24を用意し、ハミング距離の計算を、シンボル位置2〜24でDeletionエラーが発生したと仮定した列MA2〜24と、受信列との間で計算する。
図20は、各ブロック位置0〜24で、Deletionエラーが発生したと仮定した列MA0〜24と受信列との間で計算されたハミング距離の合計を、縦軸に、横軸にブロック位置を示したものである。尚、ブロック位置0は、Insertion/Deletionエラーが発生していないマーカー列MA0とのハミング距離である。
図20に示すように、ハミング距離の合計は、ブロック位置「11」で最小値を示すため、I/Dエラー発生位置特定部14は、受信列のブロック番号「11」の位置で、Deletionエラーが発生したと判定し、発生位置を、I/Dエラー訂正部16に出力する。
次に、受信列がInsertion/Deletionエラーをもち、さらにマーカーに通常誤りがある例の位置特定を説明する。図21、図22は、受信列がInsertion/Deletionエラーをもち、さらにマーカーに通常誤りがある2つの受信列の例(受信列1、受信列2)を示す。図21、図22のマーカー値は、ブロック位置「9」、「11」の後のマーカー値のみ異なっており、前述のように、AD区間の受信列を示す。
前述と同様に、受信列1、受信列2に対し、ハミング距離を計算し、ハミング距離の合計を計算する。図23は、図21の受信列1の各ブロック位置でのハミング距離の合計の結果を示す図である。図23に示すように、受信列1については、ブロック位置「12」で、ハミング距離の合計が、最小となるため、I/Dエラー発生位置特定部14は、ブロック位置「12」で、Deletionエラーが発生したと判定し、発生位置を出力する。
図24は、図22の受信列2の各ブロック位置でのハミング距離の合計の結果を示す図である。図24に示すように、受信列2では、ブロック位置「10」と「12」で、ハミング距離の合計が、最小の値をもつ。このため、I/Dエラー発生位置特定部14は、ブロック位置「10」〜「12」で、Deletionエラーが発生すると判定し、発生位置「10」〜「12」を出力する。
次に、セクタ終端でのハミング距離を用いたエラー位置特定処理を説明する。図25は、セクタ終端でのハミング距離を用いたエラー位置特定処理の受信列の説明図、図26は、そのブロック位置とハミング距離の合計との関係図である。図25の受信列は、Insertionエラーによるシフトエラーが発生している例を示す。
I/Dエラー発生位置特定部14は、2ビットマーカーの場合と基本的に同じ、ハミング距離の計算を行う。即ち、図25に示すように、Insertion/Deletionエラーが発生していない終端マーカーの参照列MA0を用意し、参照列MA0と受信列との間で各マーカーのハミング距離を計算する。図25の例では、各マーカーのハミング距離の合計が、「13」となる。
次に、図25の受信列のブロック番号1で、Insertionエラーが発生したと仮定した参照列MA1を用意する。参照列MA1は、シンボル番号1で、1ビット挿入されているため、終端マーカー値は、参照列MA0の終端マーカー値が、全体に1ビットシフトした値となる。そして、同様に、参照列MA1と受信列との間で各マーカーのハミング距離を計算する。図25の例では、各マーカーのハミング距離の合計が、「7」である。
次に、図25の受信列の2ビットマーカーM2で、Insertionエラーが発生したと仮定した参照列MA2を用意し、参照列MA2と受信列との間で、各マーカーのハミング距離を計算する。図25の例では、各マーカーのハミング距離の合計が、「5」となる。
同様の操作を続けていき、各ブロック番号に対するハミング距離の合計を計算した結果を図26に示す。図26に示すように、ブロック位置「4」で、ハミング距離の合計が、最小となる。I/Dエラー位置特定部14は、位置「4」で、Insertionエラーが発生したと判定し、発生位置を出力する。
次に、I/Dエラー訂正部16を説明する。図27及び図28は、I/Dエラー訂正動作の説明図である。I/Dエラー訂正部16は、I/Dエラー発生位置特定部14により出力されたI/Dエラー発生位置情報を元に、エラー訂正を行う。
例えば、図21の受信列1の例では、I/Dエラー発生位置特定部14は、図23に示したように、位置「12」で、Deletionエラーが発生していると判定した。
I/Dエラー訂正部16は、これを受け、図27に示すように、受信列のブロック位置「12」の1ブロック(=5シンボル)の中の3シンボル目に、Deletionエラーが起きたと仮定する。
そして、Deletionエラーであるから、この1ブロックに1ビットを挿入する。例えば、3シンボル目に、1ビットを挿入し、全体をシフトする。強制的に、1ビットを挿入したため、誤りシンボルとなる可能性が高いことから、3シンボル目にイレージャーフラグを立てる。このイレージャーフラグは、ECC復号器85が、エラーの可能性のあるブロックとして、認識し、ECC訂正の際に、誤りを検出した時に、イレージャーフラグの立っているブロックを誤り位置として、訂正する。
一方、図22の受信列2の例では、I/Dエラー発生位置特定部14は、図24に示したように、位置「10」〜「12」でDeletionエラーが発生していると判定した。I/Dエラー訂正部16は、図28に示すように、受信列のブロック位置10〜12に、イレージャーフラグを立てる。さらに、受信列の位置12の最初のビット位置に、1ビットを挿入して、訂正を行う。
次に、訂正が完了した位置の次の区間から、I/Dエラー発生判定部10は、I/Dエラーが発生したかどうかの判定を続ける。I/Dエラーが発生していると判定した場合は、I/Dエラー発生位置特定部14が、位置の特定を行い、I/Dエラー訂正部16が、エラー訂正を行う。これらの操作は、セクタの終端に達するまで繰り返し行われ、全訂正を終了する。
訂正が完了したセクタデータは、マーカー除去部18に入力される。マーカー除去部18は、セクタデータから、すべての2ビットマーカーと終端マーカーを除去し、出力する。
このように、数サンプルのマーカー値の参照により、Insertion/Deletionエラーと、マーカーの通常エラーとの判別ができ、且つInsertion/Deletionエラー発生と判定した時に、そのサンプルのI/Dエラー値の数から、Insertionエラーであるか、Deletionエラーであるかを判別できる。
このようにマーカー復号器78は、複数のサンプルから状況に応じて、マーカーに、ビット誤りが発生したのか、InsertionエラーまたはDeletionエラーが発生したのかを判断して訂正を行う。
即ち、Insertion/Deletionエラーが1回発生すると、しばらく次のInsertion/Deletionエラーは発生しないという性質を利用し、2ビットマーカー方式に対し、マーカー上に通常の誤りがあるということを判定することができ、誤訂正を防止できる。また通常の誤りであるかどうかがわからない箇所には、イレージャーフラグを立てることによって、誤訂正を防ぐ。
更に、Insertionエラーが発生する場所と、Deletionエラーが発生する場所が分かれているという性質を利用し、1セクタに1回目のInsertionエラー又はDeletionエラーが発生した場合、どちらのエラーが発生したか記憶し、2回目以降に、Insertion/Deletionエラーが発生した場合、1回目の記憶情報を参考にして、Insertionエラー、Deletionエラーのどちらのエラーが発生したかを判定する。これにより、誤訂正を防ぐことができる。
(マーカー復号器の第2の実施の形態)
図29は、本発明のマーカー復号器の第2の実施の形態のブロック図、図30は、図29の実施の形態の未挿入箇所計算部の説明図である。図29のマーカー復号器78において、図15で説明したものと同一のものは、同一の記号で示してあり、マーカー復号器78は、I(Insertion)/D(Deletion)エラー発生判定部10、I/Dエラー発生位置特定部14、I/Dエラー訂正部16、マーカー除去部18、I/Dエラー保存部12とを有する。
更に、マーカー復号器78は、位置情報からマーカー未挿入箇所を検出する未挿入箇所計算部20と、第2のI/Dエラー発生位置特定部22とを有する。
第2のI/Dエラー発生位置特定部22は、後述するように、ECC復号器85が、セクタの復号が失敗した場合、近隣のセクタで発生したInsertion/Deletionエラーの発生位置情報を受け、その情報を参考にしながら、Insertion/Deletionエラーの発生位置を予測して、I/Dエラー訂正部16に再訂正を行わせる。この機能により、誤り訂正能力が向上する。
未挿入箇所計算部20は、図9のマーカー符号器70の未挿入箇所計算部40に関連する。即ち、ライト同期の位相が調整された後、しばらくはInsertion/Deletionエラーは発生しない。そこでライト同期の位相が調整された後、しばらくは、2ビットのマーカーを挿入しないようにする。
この2ビットマーカーの未挿入について、図30で説明する。図30は、磁気ディスク3の1トラックのサーボ領域90とデータ領域92の説明図である。図30に示すように、1つのトラック3−1上に、複数のサーボ領域90とデータ領域92とが設けられ、ライトクロックを含めた位相は、サーボ単位で調整される。
このため、ライトクロックは、サーボ領域90のサーボ信号で、磁気ディスク3の回転速度に合わせて、同期化されるため、データ領域92の先頭から、しばらくはInsertion/Deletionエラーは発生しない。即ち、データ領域92の先頭から、しばらくは、ライトクロックと、磁気ディスク3の記録ドットとのずれが生じない。
このため、ずれが生じない部分に、2ビットマーカーを挿入することは意味がない。そこで、この部分には、2ビットマーカーの挿入を行わないようにすることで、冗長度を減らすことが可能となる。
この未挿入処理を行う場合は、サーボ領域とデータ領域とセクタの位置関係を、メモリなどにあらかじめ記録しておき、未挿入位置にあたるかを判定する。
例えば、データ領域92の先頭とセクタの先頭が同じであり、データ領域92の先頭から、10000ビット目までは、Insertion/Deletionエラーは発生しないとすると、以下のように冗長度を減らして符号化率を向上させることができる。
一例として、以下の条件を設定して、符号化率を計算する。先ず、セクタサイズ:4KByte=32000ビット、未挿入処理なし:60ビット(5シンボル)に、2ビットマーカーを挿入、未挿入処理あり:最初の10000ビットには、2ビットマーカーを挿入せず、10001ビット以降、60ビットに、2ビットマーカーを挿入の条件とする。
このとき、挿入ビットの総数は、未挿入処理なし:1066ビット、未挿入処理あり:734ビットとなる。
このため、符号化率は、未挿入処理なし:32000/(32000+1066)≒0.967となる。一方、未挿入処理あり:32000/(32000+734)≒0.977となる。このように、未挿入処理ありの場合は、未挿入処理なしの場合に比べて、符号化率が、0.01向上する。
この2ビットマーカーの未挿入処理を行う場合、図9で示したように、マーカー符号器70に、未挿入箇所計算部40を付け加える。未挿入箇所計算部40には、メモリからの位置関係情報を入力する。入力された位置関係情報から、データ領域の先頭が、セクタの何ビット目になるか計算する。
例えば、計算結果からデータ領域の先頭が、セクタの100ビット目になることがわかった場合、200ビット目から10100ビット目までの間には、2ビットマーカーを挿入しないように、開始位置・終了位置情報(開始位置, 終了位置)=(200ビット目,10100ビット目)を、2ビットマーカー挿入部42に出力する。
2ビットマーカー挿入部42は、入力された開始位置・終了位置情報を使って、入力されたデータ列の200ビット目から10100ビット目までの間には、2ビットマーカーを挿入しない処理をする。
この開始位置が、100ビット目ではなく、200ビット目から行う理由は、もし、100ビット目の直前で、Insertion/Deletionエラーが発生した場合、マーカーがないと、誤りを検知することができない問題があるためである。
同様に、図29のマーカー復号器78に、未挿入箇所計算部20を付け加える。未挿入箇所計算部20には、メモリからの位置関係情報を入力する。入力された位置関係情報から、データ領域の先頭が、セクタの何ビット目になるか計算する。
例えば、計算結果からデータ領域の先頭が、セクタの100ビット目になることがわかった場合、200ビット目から10100ビット目までの間には、2ビットマーカーのエラーを検出しないように、開始位置・終了位置情報(開始位置, 終了位置)=(200ビット目,10100ビット目)を、I/Dエラー発生判定部10に出力する。
I/Dエラー発生判定部10は、入力された開始位置・終了位置情報を使って、入力されたデータ列の200ビット目から10100ビット目までの間には、2ビットマーカーのI/Dエラーを検出しない処理をする。
次に、図29の第2のI/Dエラー発生位置特定部22を使用した復号方法について、説明する。あるトラック上のあるデータ領域で、Insertion/Deletionエラーが発生した場合、近隣のトラックや近隣のデータ領域上でも、ほぼ同じ地点で、Insertion/Deletionエラーが発生する確率が高い。即ち、トラック・データ領域と、Insertion/Deletionエラー発生地点とは相関があると考えられる。
このため、リードソロモン(ECC)復号器85で、あるセクタの復号が失敗した場合、再リードにより、近隣のセクタ(同一トラック又は、隣接トラック)の復号を行い、復号により得られたInsertion/Deletionエラーの発生位置の情報を、メモリに記憶する。
リードソロモン復号が失敗したセクタを、マーカー復号器78が、再復号する際、メモリに記憶されたエラーの発生位置の情報を使って、Insertion/Deletionエラーの発生位置を特定し、訂正を行う。
このInsertion/Deletionエラーの発生位置の情報を得るには、サーボ領域・データ領域とセクタの位置関係が判明している必要があり、メモリなどにあらかじめそれらの位置関係情報を記録しておく。
この第2のI/Dエラー発生位置特定部22を使用した復号方法では、I/Dエラー発生判定部10、I/Dエラー発生位置特定部14、未挿入箇所計算部20、I/Dエラー保存部12は使用しない。
第2のI/Dエラー発生位置特定部22は、リードソロモン復号失敗フラグと、I/Dエラー発生位置情報を受け取り、Insertion/Deletionエラーが発生していると思われるビット位置を特定する。
例えば、第2のI/Dエラー発生位置特定部22は、1つ目の他セクタからのI/Dエラー発生位置情報により、20100ビット目に、Insertionエラーが発生すると判定し、2つ目の他セクタからのI/Dエラー発生位置情報により、20120ビット目に、Insertionエラーが発生すると判定した場合、20081ビット目から20140ビット目までの区間に、Insertionエラーが発生すると判定する。
そして、第2のI/Dエラー発生位置特定部22は、開始・終了位置情報(開始位置, 終了位置)=(20081,20140)を、I/Dエラー訂正部16に出力する。開始・終了位置情報が入力されたI/Dエラー訂正部16は、20081ビット目から20140ビット目までの区間を含むシンボルに対し、イレージャーフラグを立て、20081ビット目を削除して訂正を行う。
その後、マーカー除去部18で、各マーカーを除去して出力する。
このように、セクタの復号が失敗した場合、近隣のセクタで発生したInsertion/Deletionエラーの発生位置情報を受け、その情報を参考にしながら、Insertion/Deletionエラーの発生位置を予測して、再訂正を行う機能を付け加える。この機能により誤り訂正能力が向上する。
又、ライト同期の位相が調整された後、しばらくはInsertion/Deletionエラーは発生しない。そこでライト同期の位相が調整された後、しばらくは、2ビットのマーカーを挿入しないようにする。
(他の実施の形態)
上述の実施の形態では、ディスク装置として、ビットパターンド媒体を用いた磁気ディスク装置で説明したが、他のライト同期により、記録を行うディスク装置にも適用できる。又、2ビットマーカーの参照サンプル数を、8で説明したが、複数、望ましくは、4サンプル以上であれば、良い。
更に、誤り訂正を、リードソロモン符号を用いた例で説明したが、LDPC(低密度パリテイ符号)など他の誤り訂正方法を採用できる。
以上、本発明の実施の形態により説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限られず、本発明の趣旨の範囲において、種々の変形が可能であり、これらを、本発明の範囲から排除するものではない。
データ列に挿入された2ビットマーカーの複数のサンプルの状況に応じて、マーカーに、ビット誤りが発生したのか、InsertionエラーまたはDeletionエラーが発生したのかを判断して訂正を行うため、2ビットマーカーを用いて、符号化率を向上するとともに、2ビットマーカーを用いても、マーカーの誤りによる、誤訂正によるシフトエラーを防止でき、バーストエラーを防止できる。

Claims (5)

  1. 予め決められたビット数間隔で、複数の2ビットのマーカーが挿入されたデータ列を受信し、誤りを訂正する誤り訂正回路であって、
    前記データ列から前記2ビットのマーカーをサンプルし、複数のマーカーのサンプル値から、前記マーカー上の誤りか、インサーションエラーであるか、デリーションエラーであるかを判定するマーカー復号器と、
    前記マーカー復号器からのデータ列の誤り訂正を、前記データ列の誤り訂正符号を用いて行う誤り訂正器とを有し、
    前記マーカー復号器は、
    前記データ列から前記2ビットのマーカーをサンプルし、3個以上のマーカーのサンプル値から、前記マーカー上の誤りか、インサーションエラーであるか、デリーションエラーであるかを判定するI/Dエラー発生判定部と、
    前記I/Dエラー発生判定部からの前記インサーションエラー又は前記デリーションエラーの判定結果を受け、前記3個以上のマーカーのサンプル値から、前記インサーションエラー又は前記デリーションエラーの発生位置を特定する位置特定部と、
    前記データ列の前記特定されたエラー発生位置のエラー訂正を行うI/Dエラー訂正部と、
    前記エラー訂正されたデータ列から、前記2ビットのマーカーを除去するマーカー除去部とを有する
    ことを特徴とする誤り訂正回路。
  2. 前記誤り訂正回路は、ディスク記憶装置を構成し、
    前記ディスク記憶装置は、データ列に対し、予め決められたビット数間隔で、複数の2ビットのマーカーを挿入するマーカー符号器と、前記マーカー符号器からのデータ列を、回転するディスク媒体に記録し、前記ディスク媒体から前記記録された前記データ列を読み出すヘッドとを有し、
    前記誤り訂正回路は、前記ヘッドから読み出された前記データ列を受信し、受信したデータ列を、誤り訂正の対象とし、
    前記ディスク媒体が、記録ドットが孤立して形成されたビットパターンド媒体からなる
    ことを特徴とする請求項1に記載の誤り訂正回路。
  3. データ列に対し、予め決められたビット数間隔で、複数の2ビットのマーカーを挿入するマーカー符号器と、
    前記マーカー符号器からのデータ列を、回転するディスク媒体に記録し、前記ディスク媒体から前記記録された前記データ列を読み出すヘッドと、
    前記ヘッドから読み出された前記データ列から前記2ビットのマーカーをサンプルし、複数のマーカーのサンプル値から、前記マーカー上の誤りか、インサーションエラーであるか、デリーションエラーであるかを判定するマーカー復号器と、
    前記マーカー復号器からのデータ列の誤り訂正を、前記データ列の誤り訂正符号を用いて行う誤り訂正器とを有し、
    前記マーカー復号器は、
    前記データ列から前記2ビットのマーカーをサンプルし、3個以上のマーカーのサンプル値から、前記マーカー上の誤りか、インサーションエラーであるか、デリーションエラーであるかを判定するI/Dエラー発生判定部と、
    前記I/Dエラー発生判定部からの前記インサーションエラー又は前記デリーションエラーの判定結果を受け、前記3個以上のマーカーのサンプル値から、前記インサーションエラー又は前記デリーションエラーの発生位置を特定する位置特定部と、
    前記データ列の前記特定されたエラー発生位置のエラー訂正を行うI/Dエラー訂正部と、
    前記エラー訂正されたデータ列から、前記2ビットのマーカーを除去するマーカー除去部とを有する
    ことを特徴とするディスク記憶装置。
  4. データ列に対し、予め決められたビット数間隔で、複数の2ビットのマーカーを挿入するマーカー符号器と、
    前記マーカー符号器からのデータ列を、回転するディスク媒体に記録し、前記ディスク媒体から前記記録された前記データ列を読み出すヘッドと、
    前記ヘッドから読み出された前記データ列から前記2ビットのマーカーをサンプルし、複数のマーカーのサンプル値から、前記マーカー上の誤りか、インサーションエラーであるか、デリーションエラーであるかを判定するマーカー復号器と、
    前記マーカー復号器からのデータ列の誤り訂正を、前記データ列の誤り訂正符号を用いて行う誤り訂正器とを有し、
    前記マーカー復号器は、前記インサーションエラーである、又は前記デリーションエラーであると判定した場合に、前記インサーションエラー、又は前記デリーションエラーの誤り訂正を行い、且つ前記2ビットのマーカーを除去したデータ列を出力し、前記マーカー符号器は、前記ディスクに記録する前記データ列の前記インサーションエラー又はデリーションエラーの発生しないデータに対し、前記2ビットのマーカーの挿入を禁止する
    ことを特徴とするディスク記憶装置。
  5. 前記ディスク媒体が、記録ドットが孤立して形成されたビットパターンド媒体からなる
    ことを特徴とする請求項3または4に記載のディスク記憶装置。
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