JPH05143908A

JPH05143908A - 磁気再生装置

Info

Publication number: JPH05143908A
Application number: JP32673191A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okada; 浩岡田; Takahito Seki; 貴仁関
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1993-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ヘッド当たり変動によるエラーレート劣化等
の悪影響を防止する。【構成】磁気ヘッド１１からの再生信号の再生特性を
イコライザとなるフィルタ１４で補償した後、復号回路
１５で復号する。適応制御部１７は、復号回路１５での
復号誤差（残差）とフィルタ１４への入力とに基づいて
フィルタ１４の特性を最適なものに調整（修整）する。
ヘッド切換スイッチングパルスＳＷＰが端子２０を介し
てタイミング発生回路２１に送られ、ヘッドの１スキャ
ン内の複数箇所のタイミングが作られ、これらの各タイ
ミング毎に適応制御部１７での適応動作が行わせ、ヘッ
ド当たり変動による再生ＲＦレベル変動に追従させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気再生装置に関し、
特に、例えば回転磁気ヘッド装置を用いて磁気テープに
記録されたビデオ信号を再生するための磁気再生装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気記録再生においては、磁気
記録媒体に対する記録再生特性による振幅歪みや位相歪
み等を補償するために、等化器（イコライザ）が用いら
れる。近年、このような磁気記録再生においても通信で
用いられているような適応等化方式が採用されるように
なってきている。

【０００３】適応等化は、従来より電話回線を利用した
高速データ伝送を行うための技術として開発されてきた
ものである。電話回線では、回線の接続状態により伝送
路特性が変化する。このため固定イコライザを用いたの
では伝送路特性を補正しきれず、適応的にイコライザの
特性を調整する必要が生じる。

【０００４】このような通信系では、波形等が予め判っ
ている信号を伝送して伝送路特性を調べた後に必要な信
号を伝送する方法（自動等化）と、送信したい信号自体
を用いて伝送路特性を調べる方法（適応等化）とがあ
る。いずれの場合も、等化器の目的は、伝送路を通過す
る際に歪んでしまった受信信号波形から歪みを自動的に
取り除くことによって送信信号波形を忠実に復元するこ
とにある。

【０００５】以上のような適応等化の磁気記録再生への
適用を考察するため、磁気記録再生装置として、ビデオ
信号をディジタル信号に変換し、いわゆるパーシャルレ
スポンス方式を用いて磁気テープ（ビデオテープ）に記
録再生するようなディジタルＶＴＲ（ビデオテープレコ
ーダ）を想定する。このパーシャルレスポンス方式と
は、伝送路（あるいは記録媒体）の伝達特性による符号
間干渉を積極的に利用して、符号のスペクトラムを整形
する方式のことであり、例えば、パーシャルレスポンス
クラスＩＶには、ＮＲＺＩ符号、インターリーブドＮＲ
ＺＩ符号等が属している。記録側にはいわゆるプリコー
ダが設けられ、入力データの再生時（識別時）の符号誤
りの伝播を避けるために中間系列に変換する。このよう
なパーシャルレスポンス方式を利用して磁気記録再生を
行うディジタルＶＴＲに上記適応等化方式を採用した場
合の再生側の構成の一例を図７に示す。

【０００６】この図７において、磁気テープ（図示せ
ず）に記録された磁気信号は、磁気ヘッド１０１により
電気信号に変換された後、再生アンプ１０２により増幅
され、検出特性回路１０３に送られる。この検出特性回
路１０３は、上記パーシャルレスポンスの検出特性（エ
ンコード特性）である（１＋Ｄ）の特性を有している。
検出特性回路１０３からの出力信号は、いわゆるＦＩＲ
（有限インパルス応答）フィルタあるいはトランスバー
サルフィルタから成るイコライザ１０４に供給されて適
応的なイコライジング処理が施された後、復号回路１０
５に供給され、レベル比較（コンパレート）等による
“１”、“０”の判別がなされて記録時のデータ系列の
復号が行われる。

【０００７】復号回路１０５からの出力ｄが加算器（誤
差検出器）１０６に送られてイコライザ１０４からの出
力ｙが減算されることで、誤差（残差）ｅが取り出さ
れ、この誤差ｅが適応制御部１０７に送られる。この適
応制御部１０７には、上記検出特性回路１０３からの出
力ｘがいわゆる参照入力として供給されている。適応制
御部１０７は、上記誤差（残差）の信号パワーを最小と
するようにイコライザ１０４のフィルタ特性を調整す
る。イコライザ１０４にいわゆるトランスバーサルフィ
ルタが用いられている場合には、各タップ毎の乗算係数
（タップ係数）が適応的に修整、更新されて、トランス
バーサルフィルタの特性が、磁気記録再生の際の電磁変
換特性の逆特性に近い形となるように調整される。

【０００８】復号回路１０５からの出力は、信号処理回
路１０８に送られて、同期ブロックの再生、エラー訂正
等が行われ、ビデオ信号処理回路１０９に送られて元の
画像データの復元が行われる。この他、図示しないが、
信号処理回路１０８からの出力データは、オーディオ信
号処理回路や、サブコード信号処理回路等に送られてそ
れぞれの処理が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ディジタルＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等において
現実に記録再生を行っている際に、回転磁気ヘッドと磁
気テープとの接触状態、いわゆるヘッド当たり等に応じ
て、再生ＲＦ信号波形が変動することが知られている。
例えば図８のＡは、回転磁気ヘッド装置として、互いに
１８０°の角度割りを持って配設された一対の磁気ヘッ
ドの一方から得られる再生ＲＦ信号のエンベロープ波形
を示しており、テープとの接触開始点Ｐa から接触終了
点Ｐb までの間（１スキャン内）にレベル等が変動して
いる。このような再生ＲＦ信号に対して、上述したよう
な適応等化を行わせた場合に、１スキャン内のＲＦ当た
り変動に上記タップ係数を追従させることは安定性の面
より困難である。そこで、図８のＢに示すタイミングパ
ルスに応じて、上記１スキャン内のこのタイミングの再
生ＲＦ信号のデータに基づき上記タップ係数を算出しフ
ィルタ特性を最適化するような適応等化処理を行ってい
る。

【００１０】しかしながら、図８のＡに示すようなヘッ
ド当たりの変動があると、上記算出されたタップ係数は
上記図８のＢのタイミングパルス部分では最適のフィル
タ係数を実現するものの、他の部分では必ずしも最適と
はいえず、上記テープとの接触開始点Ｐa から接触終了
点Ｐb までの全体に亘って最適なタップ係数とはならな
くなり、例えばエラーレートの劣化等の悪影響が生ずる
虞れがある。

【００１１】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、例えば磁気ヘッドとテープ等の記録媒体
との接触状態の変化によるＲＦ再生波形の変動が生じて
いるときに、波形全体に亘って最適な適応等化処理が施
せるような磁気再生装置の提供を目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気再生装
置は、磁気記録媒体に記録された磁気データを再生する
磁気再生装置において、磁気ヘッドからの再生信号の特
性を補償するイコライザとなるフィルタと、このフィル
タからの出力信号を復号する復号回路と、上記フィルタ
への入力信号及び上記復号回路への入出力信号に基づい
て上記フィルタの特性を適応的に調整する適応制御部
と、上記磁気ヘッドからの再生信号の周期に応じて１周
期内の複数箇所のサンプルタイミングのパルスを発生す
るタイミング発生手段とを有し、このタイミング発生手
段から得られる各タイミング毎に上記適応制御部での適
応動作を行わせることにより、上述の課題を解決する。

【００１３】ここで、上記再生信号の周期は、上記磁気
ヘッドが回転ヘッド装置の回転ドラム等に設けられてい
る場合のドラム回転周期に対応する。

【００１４】

【作用】再生信号の１周期につき複数箇所でそれぞれ適
応動作を行わせていることより再生信号の全体に亘り最
適な適応等化を行わせることができ、エラーレート改善
が図れる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明に係る磁気再生装置の一実施
例としての、前述したようなディジタルＶＴＲの再生系
の概略構成を示すブロック回路図である。この図１にお
いて、磁気テープ（図示せず）に記録された磁気信号
は、ＶＴＲのメカブロック（図示せず）内の磁気ヘッド
１１により電気信号に変換された後、再生アンプ（ヘッ
ドアンプ）１２により増幅され、検出特性回路１３に送
られる。この検出特性回路１３は、前述したパーシャル
レスポンスの検出特性（エンコード特性）である（１＋
Ｄ）の特性を有している。検出特性回路１３からの出力
信号は、イコライザの主要部となるディジタルフィルタ
１４に供給される。このディジタルフィルタ１４として
は、一般的にいわゆるＦＩＲ（有限インパルス応答）フ
ィルタあるいはトランスバーサルフィルタが用いられ、
そのフィルタ特性が後述する適応制御部１７により適応
的に調整されるようになっている。このフィルタ１４か
らの出力信号は、復号回路１５に供給され、レベル比較
（コンパレート）等による“１”、“０”の判別がなさ
れて記録時のデータ系列の復号が行われる。この復号回
路１５からの出力信号は、出力端子１５_OTを介して取り
出され、前述した図６に示す信号処理回路１０８等に送
られる。

【００１６】加算器（誤差検出器）１６は、復号回路１
５の出力ｄからイコライザのフィルタ１４の出力ｙを減
算することで誤差（残差）ｅを取り出し、この誤差ｅを
適応制御部１７に送っている。適応制御部１７には、上
記検出特性回路１３からの出力ｘがいわゆる参照入力と
して供給されている。この適応制御部１７が上記誤差
（残差）の信号パワーを最小とするようにディジタルフ
ィルタ１４の係数（タップ係数）を修整、更新すること
で、イコライザ特性が磁気記録再生の際の電磁変換特性
の逆特性に近い形となるように調整される。すなわち、
ディジタルフィルタ１４と適応制御部１７とでいわゆる
適応フィルタを構成しており、適応等化器とは、イコラ
イザに適応フィルタを用いたものと見ることができる。

【００１７】この図１において、適応制御部１７からデ
ィジタルフィルタ１４への係数信号路に係数記憶手段と
しての係数メモリ１８が、また、検出特性回路１３から
適応制御部１７への入力信号路の途中に記憶手段として
のメモリ１９が設けられている。また、入力端子２０に
はヘッド切換スイッチングパルスＳＷＰが供給され、こ
のヘッド切換スイッチングパルスＳＷＰは、タイミング
発生回路２１に送られる。タイミング発生回路２１は、
記憶手段であるメモリ１９や係数メモリ１８のデータ取
り込みのタイミングや、適応制御部１７での演算動作の
タイミング等を制御するためのタイミングパルスを発生
する。

【００１８】ここで図２は、この図１の回路の動作を説
明するための波形図であり、先ず図２のＡでは、回転ド
ラム上で互いに１８０°の角度割りを持って配設された
一対の磁気ヘッドの一方からの再生ＲＦ信号のエンベロ
ープ波形を示している。この再生ＲＦ波形において、テ
ープとの接触開始点Ｐa から接触終了点Ｐb までのいわ
ゆる１走査（１スキャン）の期間内では、ヘッド当たり
の変化が原因となってレベル変動等が生じている。そこ
で、この接触開始点Ｐa から接触終了点Ｐb までの１ス
キャン内の複数箇所、例えば６箇所で、図２のＢ１〜Ｂ
６に示すようなタイミングパルスをタイミング発生回路
２１により発生させている。これらの各タイミングに
て、上記検出特性回路１３からの再生ＲＦ信号をメモリ
１９に取り込み、各タイミングでメモリ１９からデータ
を適応制御部１７に送っている。適応制御部１７では、
各々のタイミング毎に最適なタップ係数の組を計算し、
係数記憶用の係数メモリ１８へと送る。係数メモリ１８
からは、ヘッド当たり波形の各位置に対応したタップ係
数の組が順次ディジタルフィルタ１４へと送られる。こ
れにより、ヘッド当たり波形の各部毎に最適なタップ係
数が用いられ、エラーレートの改善が図れる。ここで、
図２のＣに示すように、上記各タイミングにそれぞれ１
対１で対応してタップ係数を切り換えるようにしてもよ
いが、さらにこれらの各タイミングの間のタップ係数も
いわゆる補間により求めて、図２のＤに示すように、上
記各タイミングよりも細かい時間間隔でタップ係数を切
り換えるようにしてもよい。これによって、フィルタ特
性の変化を急峻でなくすることができ、円滑なフィルタ
係数切換が可能となる。なお、適応等化や補間処理の演
算のため再生信号データ取り込みから最適タップ係数算
出までに時間がかかる場合には、上記再生ＲＦ信号波形
の周期性を利用して、１周期前の再生データに基づくタ
ップ係数を現在の周期の同じタイミングで用いるように
してもよい。

【００１９】次に、上記フィルタ１４と適応制御部１７
とから成るいわゆる適応フィルタの具体的な構成の一例
について、図３を参照しながら説明する。この図３にお
いて、入力端子１４_INからの参照入力ｘは、タップ数に
応じた遅延素子、例えば４個の遅延阻止２１ａ、２１
ｂ、２１ｃ、２１ｄの直列回路に送られている。入力端
子１４_INからの入力ｘ₀及び各遅延素子２１ａ、２１
ｂ、２１ｃ、２１ｄからの各出力ｘ_-1、ｘ_-2、ｘ_-3、ｘ
_-4は、それぞれ係数乗算器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２
２ｄ、２２ｅに送られ、それぞれフィルタ係数（フィル
タタップ係数）ｗ₀、ｗ₁、ｗ₂、ｗ₃、ｗ₄と乗算さ
れた後、加算される。すなわち、係数乗算器２２ａ、２
２ｂからの各出力は加算器２３ａで加算され、係数乗算
器２２ｃからの出力と加算器２３ａからの出力は加算器
２３ｂで加算され、以下同様に加算器２３ｃ、２３ｄで
各係数乗算器２２ｄ、２２ｅからの出力も順次加算さ
れ、出力ｙとなって、上記復号回路１５に送られてい
る。各フィルタ係数ｗ₀、ｗ₁、ｗ₂、ｗ₃、ｗ₄は、
適応制御部１７からの係数修整（更新）制御信号により
修整されるようになっている。

【００２０】適応制御部１７で用いられる適応アルゴリ
ズムとしては、多くの手法のものが提案されているが、
その一具体例として、ＬＭＳ（リーストミーンスクウェ
ア、最小自乗平均）アルゴリズムについて説明する。こ
こで、上記遅延素子の個数を一般化してＬ個とし、遅延
素子２１₁、２１₂、・・・、２１_Lとする。このと
き、上記最初の入力ｘ₀とこれらの各遅延素子２３₁、
２３₂、・・・、２３_Lからの各出力ｘ_-1、ｘ_-2、・・
・、ｘ_-Lがそれぞれ係数乗算器２４₀、２４₁、２
４₂、・・・、２４_Lに送られ、それぞれフィルタ係数
ｗ₀、ｗ₁、ｗ₂、・・・、ｗ_Lと乗算されて、加算器
に送られて加算されるものとする。

【００２１】入力ｘのデータ系列のｋ回目のサンプル周
期時点（時刻ｋ）における入力データ及び上記各遅延素
子２１₁、２１₂、・・・、２１_Lからの各遅延出力デ
ータを、それぞれｘ_k、ｘ_k-1、ｘ_k-2、・・・、ｘ
_k-Lとするとき、ＦＩＲフィルタ処理される入力ベクト
ルＸ_kを、Ｘ_k＝〔ｘ_kｘ_k-1 ｘ_k-2 ・・・ｘ_k-L〕^T・・・（１）とおく。この（１）式のＴは転置記号を示す。この入力
ベクトルＸ_kに対して、上記各フィルタ係数（加重係
数）をｗ_k0、ｗ_k1、ｗ_k2、・・・、ｗ_kLとし、ＦＩＲフ
ィルタ出力をｙ_kとすると、入出力の関係は次の（２）
式のようになる。

【００２２】ｙ_k＝ｗ_k0ｘ_k＋ｗ_k1ｘ_k-1＋・・・＋ｗ_kLｘ_k-L・・・（２）さらに、フィルタ係数ベクトル（加重ベクトル）Ｗ
_kを、Ｗ_k＝〔ｗ_k0 ｗ_k1 ｗ_k2 ・・・ｗ_kL〕^T ・・・（３）と定義すれば、入出力関係は、ｙ_k＝Ｘ_k ^TＷ_k＝Ｗ_k ^TＸ_k ・・・（４）のように記述される。希望の応答をｄ_kとすれば、出力
との誤差ε_kは、 ε_k＝ｄ_k−ｙ_k ＝ｄ_k−Ｘ_k ^TＷ_k ・・・（５）のように表される。ε_kが、０に近づくように、Ｗ_kを
更新するため、次式を用いる。

【００２３】Ｗ_k+1＝Ｗ_k−μ▽_k ・・・（６）この式でμは、適応の速度と安定性を決める利得因子で
あり、▽_kは、グラジエントを表す。ＬＭＳアルゴリズ
ムでは、▽_kは、ε_k ²の短時間平均より推定したもの
ではなく、ε_k ²を直接偏微分して用いる。 ▽_k＝δε_k ²／δＷ＝−２ε_kＸ_k ・・・（７）この（７）式を上記（６）式に代入して、係数更新式
は、Ｗ_k+1＝Ｗ_k＋２με_kＸ_k ・・・（８）のように表される。

【００２４】ところで、ディジタルＶＴＲ等のディジタ
ル信号再生装置において、ビデオテープ等の記録媒体か
ら再生された信号を、再生アンプで増幅した段階で、直
ちにＡ／Ｄ変換を施し、以下の信号処理をディジタルで
行わせることが考えられており、このような構成を採る
磁気再生装置で、上述したようなヘッド当たりの変化に
より再生ＲＦ信号の変動が生じている場合において、Ａ
／Ｄ変換の前に、あるいはＡ／Ｄ変換と同時にゲイン補
正を行うことが好ましい。

【００２５】すなわち図４は、再生信号処理をディジタ
ル的に行うＶＴＲの再生系の最も初段に設けられている
Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換までの構成の具体
例を示している。この図４において、磁気テープから磁
気ヘッド３１により再生された再生ＲＦ信号は、再生ア
ンプ（ヘッドアンプ）３２により増幅され、可変ゲイン
（利得）のアンプ３３に送られて利得が可変制御され
る。可変ゲインアンプ３３からの出力は、アンチエリア
シング用のＬＰＦ（ローパスフィルタ）３４を介してＡ
／Ｄ変換器３５に送られ、ディジタル信号に変換されて
出力端子３８より取り出される。この出力端子３８から
の信号は、必要に応じて上述したような適応等化処理が
施された後、復号回路により復号される。

【００２６】さらに、この図４の例では、再生アンプ３
２からの出力信号（図５のＡ参照）をエンベロープ検出
回路３６に送ってエンベロープ検波し（図５のＢ参
照）、補正特性算出回路３７に送っている。補正特性算
出回路３７では、エンベロープ検波された図５のＢに示
すようなレベル情報に対し、ヘッド当たり波形の各タイ
ミング毎に積算し、ノイズの影響を排除する。その後、
逆特性を算出して図５のＣに示すような補正特性波形を
出力し、これを可変ゲインアンプ３３に送ってゲイン
（利得）を制御することにより、入力レベル大の部分で
はゲインを小さく、入力レベル小の部分ではゲインを大
きくして、略々一定のレベルの出力が可変ゲインアンプ
３３から得られるようにしている。このようにすること
で、一般のＡＧＣ回路では追従しきれないゲインコント
ロールを行うことができ、後段での復号の際のエラーレ
ートが改善される。

【００２７】この図４の構成の代わりに、図６に示すよ
うに、Ａ／Ｄ変換器４５の基準電圧（Ｒｅｆレベル）を
再生信号エンベロープに応じて補正するようにすること
も考えられる。すなわち、この図６に示す構成において
は、磁気ヘッド４１からの再生ＲＦ信号は、再生アンプ
（ヘッドアンプ）４２で増幅された後、アンチエリアシ
ング用のＬＰＦ（ローパスフィルタ）４４を介してＡ／
Ｄ変換器４５に送られてディジタル信号に変換され、出
力端子４８より取り出される。また、再生アンプ４２か
らの出力をエンベロープ検出回路４６に送ってエンベロ
ープ検波した後補正特性算出回路４７に送り、算出され
た補正特性出力をＡ／Ｄ変換器４５の基準電圧（Ｒｅｆ
レベル）として送っている。この場合の補正特性出力
は、上記図５のＢに示すエンベロープ検波出力（再生信
号レベル）と相似の波形であり、この再生信号レベルに
相似の波形がＡ／Ｄ変換器４５のＲｅｆ端子に供給され
ることにより、入力レベルが大の部分ではＲｅｆレベル
が大きく、入力レベルが小の部分ではＲｅｆレベルが小
さくなって、いわゆるＡＧＣがかけられたのと同じ結果
が得られ、しかも一般のＡＧＣ回路では追従しきれない
ゲインコントロールを行うことができ、後段の復号回路
でのエラーレートが改善される。

【００２８】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、例えば、フィルタ１４の具体的構成
や、適応制御部１７に用いられるアルゴリズム等は上記
実施例のＦＩＲフィルタやＬＭＳアルゴリズムに限定さ
れない。また、適用機器はディジタルＶＴＲに限定され
ず、ディジタルテープレコーダ、アナログＶＴＲ等にも
本発明を適用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る磁気再生装置によれば、磁気記録媒体に記録さ
れた磁気データを再生する磁気再生装置において、磁気
ヘッドからの再生信号の特性を補償するイコライザとし
て適応フィルタを用い、磁気ヘッドからの再生信号の１
周期内の複数箇所のサンプルタイミングの各タイミング
毎に上記適応制御部での適応動作を行わせることによ
り、再生信号の１周期の全体に亘り最適な適応等化を行
わせることができ、エラーレート改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気再生装置の一実施例となるデ
ィジタルＶＴＲの再生系の一部の概略構成を示すブロッ
ク回路図である。

【図２】該実施例の動作説明に用いられる波形図であ
る。

【図３】該実施例に用いられる適応等化器（適応フィル
タ）の内部構成の具体例を示すブロック回路図である。

【図４】再生信号レベルに応じたゲイン制御の一例を示
すブロック回路図である。

【図５】この図４の例の動作説明に用いられる波形図で
ある。

【図６】再生信号レベルに応じたゲイン制御の他の例を
示すブロック回路図である。

【図７】従来技術の説明に供するディジタルＶＴＲの再
生系の概略構成を示すブロック回路図である。

【図８】回転ヘッド装置のヘッド当たり変動による再生
ＲＦ信号の変動を示す波形図である。

【符号の説明】

１１・・・・・磁気ヘッド１３・・・・・検出特性回路１４・・・・・フィルタ（イコライザ）１５・・・・・復号回路（コンパレータ）１６・・・・・加算器（誤差検出器）１７・・・・・適応制御部１８・・・・・係数メモリ１９・・・・・再生データ記憶用メモリ２１・・・・・タイミング発生回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体に記録された磁気データを
再生する磁気再生装置において、磁気ヘッドからの再生信号の特性を補償するイコライザ
となるフィルタと、このフィルタからの出力信号を復号する復号回路と、上記フィルタへの入力信号及び上記復号回路への入出力
信号に基づいて上記フィルタの特性を適応的に調整する
適応制御部と、上記磁気ヘッドからの再生信号の周期に応じて１周期内
の複数箇所のサンプルタイミングのパルスを発生するタ
イミング発生手段とを有し、このタイミング発生手段から得られる各タイミング毎に
上記適応制御部での適応動作を行わせることを特徴とす
る磁気再生装置。