JPH05282786A - 磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高密度記録によりＳ／Ｎが悪い磁気記録装置に
おいて、良好なエラーレートを得る読み取り装置を提供
する。 【構成】読み出しヘッド２ａ，２ｂ，２ｃを備え、得ら
れた複数の信号の位相ずれを検出（３ａ，３ｂ，３ｃ）
し、検出された位相ずれ量に応じて信号（または信号か
ら得られる情報）に遅延４ａ，４ｂを与えて加算し、そ
の信号をもとにデータの判定をおこなう。 【効果】ヘッドの数ｎを増やすことによりｎの平方根の
割合でＳ／Ｎが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録装置に係り、特
に、高密度記録により信号電力対雑音電力比の悪い媒体
からディジタルデータを読み出す磁気記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体にディジタルデータを記録
する磁気記録装置の大容量化が進むにつれて磁気ヘッド
を用いて読み取られる信号の信号電力対雑音電力比（以
下Ｓ／Ｎと略す）が、必要な値をクリアしないという問
題が深刻になってきた。このため、狭帯域符号，最尤復
号，エラー訂正符号など高精度信号処理技術の導入が進
められている。たとえば、パーシャルレスポンスクラス
４符号（以下ＰＲ４符号と略す）にビタビ復号を適用し
た例がアイ・イー・イー・イー トランザクションズ
オン マグネティクス（IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETI
CS）２５巻５号４０７２ページに示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＰＲ４符号と
ビタビ復号の併用だけではせいぜい３ｄＢ程度のＳ／Ｎ
改善効果しか得られず、さらなる高密度記録への技術は
十分ではない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、複数の読み取りヘッドと読み出された複数の信号
の位相を調整して加算する手段を設け、加算信号からデ
ータを識別する方法が利用できる。加算する位置は等化
器の前後が、それぞれ可能である。

【０００５】また、他の方法として信号そのものを加算
するのではなく、信号から得られた情報を加算する方法
がある。たとえば復号にビタビ復号が用いられる場合、
最尤パスを選択するのに用いられるステートメトリック
は、受信信号があるビット系列と一致する確率を表して
いる。そこで複数の信号から得られた複数の候補ビット
列について、同じビット列に属するステートメトリック
を加算し、平均ステートメトリックが最も大きいビット
列を最尤復号ビット列とみなすことができる。

【０００６】

【作用】上記解決手段において、ｎ個のヘッドから読み
出されたｎ個の信号を加算すると信号振幅はｎ倍に増加
するのに対して、雑音はランダムであるのでルートｎ倍
でしか増加しない。したがって、ヘッドの数ｎを増やす
につれてルートｎ倍のＳ／Ｎ改善効果が得られる。ただ
し、この時信号の位相は完全に揃っている必要があるた
め、信号の位相のずれを検出して揃える機能が必要とな
る。ディスクには受信回路のＡＧＣやＰＬＬを引き込ま
せるための固定パターンが記録されている。この固定パ
ターンの位相を検出することによりそれぞれの信号間の
位相ずれを検出することができる。識別前に固定パター
ンを検出するためにピーク位置検出回路が利用できる。

【０００７】また、第２の解決手段に関して、前記複数
の信号についてビタビ復号を行うが、復号結果ではな
く、復号途中に計算されるステートメトリックと生き残
りパスを出力させる。これらは信号ごとに異なった遅延
量をもつため第１の手段と同様にして位相合わせが必要
である。第２の手段ではビタビ復号途中で計算されるブ
ランチメトリックが利用できる。ブランチメトリックは
受信レベルが受信論理値にどれだけ近いかを表す量だか
ら、それぞれの信号の複数のブランチメトリックのうち
最大の値をとる論理値を選べば復号前に受信論理値を知
ることができる。これにより前記固定パターンを検出で
き、複数信号間の位相合わせが実現できる。

【０００８】

【実施例】図１に本発明の一実施例になる磁気記録装置
の基本構成を示す。本実施例の装置は、ディスク１，複
数のヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，複数の第１の信号処理部
３ａ，３ｂ，３ｃ，遅延器４ａ，４ｂ，加算器５，第２
の信号処理部６，ビット列相関検出部７，復号器８から
構成される。

【０００９】ディスク１上に記録されたディジタルデー
タは、複数のヘッド２ａ，２ｂ，２ｃにより読み取られ
る。この時ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃの間隔はビット記録
間隔に比べてはるかに広いため、ある時刻でのヘッド２
ａ，２ｂ，２ｃの出力信号は別の記録ビットに対応して
いる。それぞれ第１の信号処理３ａ，３ｂ，３ｃ部を経
た複数の出力信号は遅延器４ａ，４ｂにより互いの位相
差が０となるよう調整され、加算器５に入力される。遅
延器４ａ，４ｂで与えられる遅延は第１のヘッド２ａか
ら読み出された信号を基準に与えられている。したがっ
て、第１の信号処理部３ａの出力にだけは遅延器４は不
要である。

【００１０】この時、ビット列相関検出部７は第１の信
号処理を施された複数の受信信号から、それぞれの位相
ずれを検出し、遅延器４ａ，４ｂに信号間の位相差に等
しい遅延量を与える。こうして位相が揃って加算された
受信信号は第２の信号処理部６で処理されて復号器８で
復号される。

【００１１】図２は等化直前に加算を行う本発明の一実
施例であり、ディスク１，複数のヘッド２ａ，２ｂ，２
ｃ，遅延器４ａ，４ｂ，加算器５，ビット列相関検出部
７，等化器９，識別器１０，復号器８から構成される。
本実施例は図１で第１の信号処理が行われず、第２の信
号処理が等化である場合に相当する。

【００１２】ビット列相関検出部７はディスク１上に記
録されている固定パターンを検出することにより複数の
信号間の位相ずれを検出し、遅延器４ａ，４ｂの遅延量
を最適に調整する。加算器５で加算された受信信号は等
化器９で整形され、識別器１０でディジタルビット列に
変換され、復号器８で復号される。本実施例はヘッド２
の直後で加算を行うため、図１の構成においてヘッドの
数だけ並列に設けなければならない第１の信号処理部が
存在せず、最もハード量の少ない構成となっている。ま
た、この加算を等化器直後で行う方法も可能であり、こ
の場合は符号間干渉の除かれた信号から信号間位相ずれ
を検出するため、位相ずれ量を精度良く検出できる。

【００１３】図３は図２に示した実施例におけるビット
列相関検出部７の詳細を示す図である。固定パターン検
出器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，ピーク検出器２２ａ，２
２ｂ，２２ｃ，カウンタ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，遅延
量制御回路２４から構成される。まず、ピーク検出器２
２ａ，２２ｂ，２２ｃにより受信波形のピーク位置が検
出される。ディスク上の固定パターンとして‘００１０
０１…’のようなパターンを選んでおけば符号間干渉に
よるピーク位置のずれを小さく抑えることができる。こ
のピーク位置を‘１’の記録位置とみなすことにより、
固定パターン検出器２１ａ，２１ｂ，２１ｃはそれぞれ
の信号中のパターンを検出する。パターンが検出される
とカウンタ２３ａ，２３ｂ，２３ｃへトリガパルスが送
られる。カウンタ２３ａ，２３ｂ，２３ｃはそれぞれト
リガパルスで起動されあらかじめ設定されているビット
レートの数倍から１０倍程度の高速クロックをカウント
する。このクロック周期が遅延器４の最小遅延可変量で
ある。遅延量制御回路２４はカウンタ２３ａ，２３ｂ，
２３ｃの出力である異なるカウント値を受けてカウンタ
２３ａを０とする相対カウント値を求め、この値に従っ
て遅延器４ａ，４ｂの遅延量を最適制御する。

【００１４】図４はビタビ復号器出力で受信信号から得
られた情報を加算するの実施例である。ディスク１，ヘ
ッド２ａ，２ｂ，２ｃ，等化器９ａ，９ｂ，９ｃ，ビタ
ビ復号器１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，遅延器４ａ，４ｂ，
ビット列相関検出部７，判定部１２から構成される。本
実施例では、図１の構成の第１の信号処理部３は等化器
９およびビタビ復号器１１であり、加算される情報は信
号そのものではなくビタビ復号の過程で用いられるステ
ートメトリックであり、第２の信号処理部６は複数のス
テートメトリックから最尤系列を求める判定部１２であ
る。

【００１５】まず、通常のビタビ復号器は入力情報から
最尤系列のみを出力するが、本実施例で用いるビタビ復
号器は複数の生き残りパスとそれらに対応するステート
メトリックを出力する。ここでステートメトリックはビ
タビ復号器内ＡＣＳ回路により求められる、ブランチメ
トリックの累積値を指す。また、複数のビタビ復号器１
１ａ，１１ｂ，１１ｃから出力される上記の情報は互い
に異なる記録ビットに対応するから、遅延４ａ，４ｂを
挿入して同じ記録ビットに対応する情報が同時刻に出力
されるようにする。遅延量の最適化はビット列相関検出
部７が行う。最終的に判定部１２はヘッドの数のさらに
複数倍の生き残りパスとステートメトリックとからただ
一つの最尤系列を出力する。

【００１６】図５は図４に記載の実施例のビット列相関
検出部７の詳細を示すブロック図である。固定パターン
検出器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，論理値復号器２５ａ，
25ｂ，２５ｃ、最大ブランチメトリック検出回路２６
ａ，２６ｂ，２６ｃ，カウンタ２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ，遅延量制御回路２４から構成される。まず、最大ブ
ランチメトリック検出回路２５ａ，２５ｂ，２５ｃはヘ
ッドの数だけ並列に備えられ、一つのビタビ復号器から
出力される複数のブランチメトリックを受信し、最大の
ブランチメトリックを選ぶ。論理値復号器２５ａ，２５
ｂ，２５ｃはこのメトリックに対応する論理値を出力す
る。あとは、図２で説明した実施例と同様の動作を行
う。この場合、各ヘッドに対応する情報の位相ずれはビ
ットクロックの整数倍であるから、カウンタ２３ａ，２
３ｂ，２３ｃはビットレートクロックをカウントすれば
よい。このため、回路の動作速度はビットレート程度で
良く、位相ずれ合わせの精度も高い。

【００１７】図６は図４に記載の実施例の判定部１２の
詳細を示すブロック図である。比較器３０ａ，３０ｂ，
３０ｃ，３０ｄ，一致個数検出回路３１ａ，３１ｂ，３
１ｃ，３１ｄ，乗算器３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２
ｄ，最大値検出回路３３，セレクタ３４から構成され
る。本実施例はヘッドの数が２、一つのビタビ復号器１
１が出力する生き残りパスおよびステートメトリックの
数が２組である場合を記述している。計四つの生き残り
パス１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂのうちどれかが一致する場
合は頻繁に発生する。ただし、ビタビ復号の定義により
同じビタビ復号器から出力された生き残りパス１ａと１
ｂまたは２ａおよび２ｂが一致することは有り得ない。
したがって、四つの比較器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３
０ｄを用いて１ａ−２ａ，１ａ−２ｂ，１ｂ−２ａ，１
ｂ−２ｂのパターンが一致するかどうかを調べる。一致
する場合対応するステートメトリックが加算される。こ
こでは簡単のためにどちらか一方のステートメトリック
が２倍される例を示してある。四つの生き残りパスに対
しこの計算を行い、最大値検出回路３３がもっとも累計
メトリックの大きいパターンをセレクタ３４に選択させ
る。累計メトリックが等しい異なるパスがあった場合、
どちらを選択しても尤度は同じである。

【００１８】図７はビタビ復号器出力を用いた別の実施
例である。ディスク１，ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，等化
器９ａ，９ｂ，９ｃ，ビタビ復号器１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，遅延器４ａ，４ｂ，ビット列相関検出部７，多数
決回路１３から構成される。図４に記載の実施例との違
いは、判定回路１２が多数決回路１３になっている点
と、ビット列相関検出回路７の入力に遅延器４ａ，ｂを
経由した信号が入力されている点である。さらにビタビ
復号器１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出力はそれぞれ復号さ
れた一つのデータ列のみであり、ステートメトリックは
出力されない。複数のビタビ復号器１１ａ，１１ｂ，１
１ｃから出力されたデータ列は、遅延４ａ，４ｂによ
り、データ位相が揃えられる。遅延量は最初適当な初期
値がセットされており、ビット列相関検出部７により最
適化される。最終的に多数決回路１３は、ヘッドの数だ
けの入力ビットから頻度の大きいビット１または０をを
出力する。

【００１９】図８は図７に記載の実施例におけるビット
列相関検出部７の実施例である。シフトレジスタ４０
ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，一致検出器４１ａ，４１
ｂ，比較器４２ａ，４２ｂ，遅延量制御回路４３ａ，４
３ｂ，シーケンス制御回路４４から構成される。ビタビ
復号器１１ａ出力の復号ビット列（信号１）と、ビタビ
復号器１１ｂ出力に遅延４ａによる初期遅延が加えられ
た復号ビット列(信号２)は、それぞれシフトレジスタ４
１ａ，ｂに入力され並列かされた後、比較器でビット列
として一致されているかどうかが比較される。一致して
いれば、現在遅延器４ａにセットされている遅延量が最
適として、遅延量を固定する。また、ビット列が一致し
ない場合、遅延器４ａの遅延量を順々に増やし、ビット
列が一致するまで続ける。この時、初期遅延量は予想さ
れる最適遅延より若干小さくしておき、遅延を増やすだ
けの探索法で最適値が必ず見出せるようにする。

【００２０】また、最適遅延の場合に比較するビット列
が本当は完全に一致しているのにビットエラーにより一
致していないと判断されることを防ぐため、比較器４２
にしきい値を設け、たとえば６ビット列の比較では５ビ
ットの一致でそのビット列全体が一致しているとみな
す。このような動作が信号２と３の間，３と４の間、…
ｎ−１とｎとの間で順番に行われすべての遅延器４の最
適遅延量が決定される。この順番の制御はシーケンス制
御回路４４により行われる。

【００２１】なお、上記実施例はすべてヘッドの数だけ
の回路がビットレートクロックで並列に動作する例を記
述したが、動作クロックをビットレートの整数倍に上
げ、回路を時分割多重動作させることにより回路規模を
減らすことも可能である。

【００２２】

【発明の効果】ヘッドの数ｎを増やすことによりｎの平
方根倍の割合でＳ／Ｎが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】等化直前に加算する実施例のブロック図。

【図３】図２に記載の実施例におけるビット列相関検出
ブロック図。

【図４】ビタビ復号器出力で加算する実施例のブロック
図。

【図５】図４に記載の実施例におけるビット列相関検出
ブロック図。

【図６】図４に記載の実施例における判定部のブロック
図。

【図７】ビタビ復号器を用いた他の実施例のブロック
図。

【図８】図７に記載の実施例におけるビット列相関検出
ブロック図。

【符号の説明】

１…ディスク、２…ヘッド、３…第１の信号処理部、４
…遅延、５…加算器、６…第２の信号処理部、７…ビッ
ト列相関検出部、８…復号器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気記録装置において、複数の読みだしヘ
   ッドを備え、前記複数のヘッドから読み取られた信号に
   第１の処理を行い、処理された複数の信号の位相を検出
   し、検出された位相量に応じて前記処理された信号から
   得られる情報を遅延を与えて加算し、前記加算情報に第
   ２の処理を行い、その後にデータの判定をおこなうこと
   を特徴とする磁気記録装置。
2. 【請求項２】請求項１において、等化の直前または直後
   に前記複数の信号を加算する磁気記録装置。
3. 【請求項３】請求項２において、受信信号のピーク位置
   を検出する手段を備え、前記検出手段によりディスク上
   に記録されている固定パターンを読み取ることにより、
   前記複数の信号の遅延量を決める磁気記録装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記複数の信号それぞ
   れについてビタビ復号手段を備え、ブランチメトリック
   を用いて前記位相合わせを行い、複数信号のステートメ
   トリックを用いて最尤系列を推定する磁気記録装置。