JPH0562365A - Demodulation method for magnetic recording and reproducing device - Google Patents

Demodulation method for magnetic recording and reproducing device

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JPH0562365A
JPH0562365A JP3222931A JP22293191A JPH0562365A JP H0562365 A JPH0562365 A JP H0562365A JP 3222931 A JP3222931 A JP 3222931A JP 22293191 A JP22293191 A JP 22293191A JP H0562365 A JPH0562365 A JP H0562365A
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JP
Japan
Prior art keywords
data
magnetic recording
output
learning
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3222931A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Muto
弘 武藤
Takao Sugawara
隆夫 菅原
Kiichirou Kasai
希一郎 笠井
Takenori Oshima
武典 大島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH0562365A publication Critical patent/JPH0562365A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To demodulate data with a high reliability by judging the state of a data string consisting of inputted samples and learning corresponding demodulated data and using weight data of an obtained neuron layer. CONSTITUTION:Data before encoding corresponding to a sample value is outputted to a perceptron 20 consisting of N input elements 22, L hidden elements 23, M output elements 24, and two stages of neuron layers 26 connecting them. A serial reproduced signal is inputted to a delay element array whose extent of delay is equal to or shorter than the period of data bits connected in series, and the reproduced signal is converted to N kinds of signal shifted from one another by the extent of delay. In the next sampling stage, a parallel signal is obtained. The state of the data string is judged by this learning, and weight data of neuron layers obtained by the learning routine is used to perform demodulation. Thus, a decoder is used to perform demodulation of high reliability even if the resolution is degraded by high-density recording or the signal is degraded by noise.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体からの再生信号
を逐次復調する磁気記録再生装置の復調方法に関し、特
に、再生信号に或る規則性がある記録媒体からの再生信
号、例えば、磁気ディスク装置の再生信号の復調を、ニ
ューラル・ネットを用いて行う磁気記録再生装置の復調
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a demodulation method of a magnetic recording / reproducing device for sequentially demodulating a reproduction signal from a recording medium, and more particularly to a reproduction signal from a recording medium having a regularity in the reproduction signal, for example, a magnetic field. The present invention relates to a demodulation method for a magnetic recording / reproducing device in which a reproduction signal of a disk device is demodulated by using a neural net.

【0002】コンピュータシステムの高速化に伴い、外
部記憶装置としての磁気ディスク装置に対しても高速
化、大容量化が要求されている。このため、磁気ディス
ク装置の復調回路の扱う信号は周波数が高くなり、媒体
上の記録密度(BPI)が上昇して信号品質が劣化して
しまう。従って、ヘッド−媒体系の改善ばかりでなく、
磁気ディスク装置からの再生信号の復調回路系における
信号品質の改善策が必要とされている。
With the increase in speed of computer systems, there has been a demand for higher speed and larger capacity of magnetic disk devices as external storage devices. Therefore, the frequency of the signal handled by the demodulation circuit of the magnetic disk device becomes high, the recording density (BPI) on the medium increases, and the signal quality deteriorates. Therefore, not only the improvement of the head-medium system,
There is a need for measures for improving the signal quality in the demodulation circuit system of the reproduced signal from the magnetic disk device.

【0003】[0003]

【従来の技術】一般に、磁気ディスク装置は、上位の計
算機から送られてくるデータを磁気ディスクに記録する
が、実際には、記録時にこの送られてくるデータを磁気
記録に適するように並び変える符号化が行われ、その符
号化データが磁気ディスクに記録される。そして、磁気
ディスクから再生された信号の復調時には、まず、再生
信号から符号化されたデータを取り出し、これを復号し
て上位計算機に送り返せるデータに加工することが行わ
れている。
2. Description of the Related Art Generally, a magnetic disk device records data sent from a host computer on a magnetic disk. Actually, at the time of recording, the sent data is rearranged so as to be suitable for magnetic recording. Encoding is performed and the encoded data is recorded on the magnetic disk. When demodulating a signal reproduced from a magnetic disk, first, encoded data is extracted from the reproduced signal, decoded, and processed into data that can be sent back to a host computer.

【0004】図5はこのような磁気ディスク装置におけ
る復調回路の従来の構成を示すものである。磁気ヘッド
70により再生された信号は、磁気ヘッド70の近くに
配置されたプリアンプ71により増幅された後、自動利
得制御回路(AGC) 72、波形等化回路73、及び低
域通過フィルタ (LPF)74を通り、復調処置を行う
に当たって十分な振幅となってP点に到達する。
FIG. 5 shows a conventional structure of a demodulation circuit in such a magnetic disk device. The signal reproduced by the magnetic head 70 is amplified by a preamplifier 71 arranged near the magnetic head 70, and then an automatic gain control circuit (AGC) 72, a waveform equalization circuit 73, and a low pass filter (LPF). After passing through 74, the amplitude reaches a point P with a sufficient amplitude for performing the demodulation treatment.

【0005】P点においてこの信号は2つに分けられ、
一方は微分回路75へ、他方はレベルスライス回路77
へ導かれる。微分回路75で微分された信号はQ点を経
てゼロクロス検出回路76へ入力され、微分波形のゼロ
クロス点に対応したゼロクロスパルスが生成される。そ
して、ゼロクロス検出回路76からのバルスはR点を経
てゲート回路78に入力される。他方、レベルスライス
回路77に入力されたP点の出力は予め設定された所定
のスライスレベル電圧と比較され、信号波形がレベルス
ライス電圧を越えた時にレベルスライスゲートが開かれ
て、信号がレベルスライス回路77からS点を経てゲー
ト回路78に入力される。ゲート回路78はゼロクロス
パルスとゲート信号により、再生信号のピークとは無関
係なパルスを除去し、プリアンプ71から入力されるア
ナログ信号のピーク点に対応するパルス化データを発生
する。
At point P, this signal is divided into two,
One to the differentiation circuit 75, the other to the level slice circuit 77.
Be led to. The signal differentiated by the differentiating circuit 75 is input to the zero-cross detecting circuit 76 via the Q point, and a zero-cross pulse corresponding to the zero-cross point of the differential waveform is generated. Then, the pulse from the zero cross detection circuit 76 is input to the gate circuit 78 via the point R. On the other hand, the output at point P input to the level slice circuit 77 is compared with a predetermined slice level voltage set in advance, and when the signal waveform exceeds the level slice voltage, the level slice gate is opened and the signal is level sliced. The signal is input from the circuit 77 to the gate circuit 78 via the point S. The gate circuit 78 removes a pulse irrelevant to the peak of the reproduction signal by the zero-cross pulse and the gate signal, and generates pulsed data corresponding to the peak point of the analog signal input from the preamplifier 71.

【0006】図6(a) 〜(e) は図5の従来の復調回路に
示した各点P〜Tにおける波形を示している。図6(a)
はP点におけるヘッド70の再生波形信号であり、図6
(b)はQ点における波形で、P点における波形の微分波
形である。従って、この波形には再生波形のピークとは
無関係なパルスが含まれる。また、図6(c) はR点にお
けるゼロクロス検出回路76の出力波形で、Q点におけ
る波形が零点を過ったときにハイレベル"H" になる信号
である。更に、図6(d) はS点におけるレベルスライス
回路77の出力波形であり、レベルスライス回路77に
設定されているスライスレベル電圧VHとVL (図6(a) に
示す) をP点における再生信号が越えたときにハイレベ
ル"H" になる。図6(e)はT点におけるゲート回路78
からの出力波形を示しており、再生波形のピークとは無
関係のパルスが除去された復調データである。
FIGS. 6A to 6E show waveforms at points P to T shown in the conventional demodulation circuit of FIG. Figure 6 (a)
Is a reproduced waveform signal of the head 70 at point P, and FIG.
(b) is a waveform at point Q, which is a differential waveform of the waveform at point P. Therefore, this waveform contains a pulse that is not related to the peak of the reproduced waveform. Further, FIG. 6C shows an output waveform of the zero-cross detection circuit 76 at the R point, which is a signal which becomes a high level "H" when the waveform at the Q point passes the zero point. Further, FIG. 6 (d) shows the output waveform of the level slice circuit 77 at the S point, and the slice level voltages VH and VL (shown in FIG. 6 (a)) set in the level slice circuit 77 are reproduced at the P point. It goes high when the signal crosses. FIG. 6E shows the gate circuit 78 at the point T.
Shows the output waveform from the demodulated data in which a pulse irrelevant to the peak of the reproduced waveform is removed.

【0007】このように、従来回路によれば、再生信号
のピークに対応したパルス化データを得ることができ
る。
As described above, according to the conventional circuit, it is possible to obtain pulsed data corresponding to the peak of the reproduction signal.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成された従来の復調回路では、記録データの
"1" に対応するピークの検出をレベルスライスと微分波
形のゼロクロス点検出とで行っている。従って、3ビッ
トパターンにおける中央のピークのように、波形を観察
した時、前後の関係からピークと予想されてもスライス
レベルを下回った場合ピークとしては認識されず復調誤
りとなってしまうことがあり、また、記録データの"0"
に対応する部分でもスライスレベルを越えることによ
り、ピークとして認識されてしまうという問題がある。
このように、従来の復調方法では、記録データの"0" に
対応する部分のレベルが記録データの"1" に対応するピ
ークのレベルを上回った場合、復調不可能になってしま
うのである。よって、更に高密度記録を行う場合には、
扱う信号の品質がますます劣化し、S/Nの低下や分解
能の低下を引き起こすことになる。
However, in the conventional demodulation circuit configured as described above, the recording data
The peak corresponding to "1" is detected by the level slice and the zero cross point detection of the differential waveform. Therefore, when observing the waveform like the center peak in the 3-bit pattern, even if it is expected to be a peak from the front-back relationship, if it falls below the slice level, it may not be recognized as a peak and a demodulation error may occur. , Also, recorded data "0"
There is a problem in that even a portion corresponding to (1) is recognized as a peak when the slice level is exceeded.
As described above, in the conventional demodulation method, when the level of the portion corresponding to "0" of the recording data exceeds the peak level corresponding to "1" of the recording data, it becomes impossible to demodulate. Therefore, when performing higher density recording,
The quality of the signal to be handled deteriorates more and more, resulting in a decrease in S / N and a decrease in resolution.

【0009】本発明は前記従来の磁気記録再生装置のよ
うに、再生信号にある規則性のある再生信号の復調方法
における問題点を解消し、再生信号中に従来のスライス
レベルを下回る"1" 信号や、スライスレベルを越える
"0" 信号が含まれる場合でも、"1" 信号は"1" として、
"0" 信号は"0" として復調し、更には、再生信号から直
接、上位計算機に戻せる復調データが得られる、信頼性
の高い磁気記録再生装置の復調方法を、ニューラル・ネ
ットを用いて提供することを目的としている。
The present invention solves the problem in the method of demodulating a reproduction signal having regularity in the reproduction signal as in the conventional magnetic recording / reproducing apparatus described above, and "1" which is lower than the conventional slice level in the reproduction signal. Exceeding signal or slice level
A "1" signal is a "1" even if it contains a "0" signal,
"0" signal is demodulated as "0", and further, the demodulation data of the magnetic recording / reproducing device with high reliability that can obtain the demodulated data that can be directly returned from the reproduced signal to the host computer is provided by using the neural net. The purpose is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の磁気記録再生装置の復調方法の原理構成が第1図に
示される。第1図に示すように、本発明は、上位の計算
機からのデータを磁気記録に適した符号化を行って磁気
記憶媒体に記憶する磁気記録再生装置における、磁気記
録媒体より再生した信号から符号化前の上位計算機から
のデータを復調する方法であって、パーセプトロンの学
習段階1では、N個の入力素子とL個の隠れ素子,M個
の出力素子,及びこれらを結ぶ2段のニューロン層から
なるパーセプトロンに、磁気記録媒体からのあらゆるN
個のサンプル値に対応した符号化前のデータを出力する
ような学習が実行される。データ変換段階2では、前記
磁気記録媒体からのシリアルな再生信号が、直列に接続
したデータビット周期と同一、または短い遅延量Tdを
持つN−1個の遅延要素列に入力され、前記再生信号が
遅延量Tdの時間間隔ずつずれたN種類の信号に変換さ
れる。サンプリング段階3では、このN種類の信号に対
して、遅延量TdのN倍のサンプル周期Tsの並列なサ
ンプリングが行われてパラレル信号が得られる。そし
て、データ復調段階4では、得られたN個のサンプル値
が、前記パーセプトロンに入力され、M個の出力素子の
値が閾値と比較され、N個のサンプルから成る入力デー
タ列の状態が判断されてこれに対応する復調データが出
力される。
FIG. 1 shows a principle configuration of a demodulation method of a magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention for achieving the above object. As shown in FIG. 1, the present invention uses a signal reproduced from a magnetic recording medium in a magnetic recording / reproducing apparatus that encodes data from a high-order computer and stores the encoded data in a magnetic recording medium. A method for demodulating data from a high-order computer before conversion, wherein in learning stage 1 of the perceptron, N input elements and L hidden elements, M output elements, and a two-stage neuron layer connecting them From a magnetic recording medium to a perceptron consisting of
Learning is performed so as to output uncoded data corresponding to the sample values. In the data conversion step 2, the serial reproduction signal from the magnetic recording medium is input to N-1 delay element trains having the same or shorter delay amount Td as the data bit period connected in series, and the reproduction signal is reproduced. Are converted into N types of signals that are shifted by the delay amount Td by time intervals. In the sampling stage 3, parallel sampling is performed on the N types of signals for a sampling period Ts that is N times the delay amount Td to obtain a parallel signal. Then, in the data demodulation stage 4, the obtained N sample values are input to the perceptron, the values of the M output elements are compared with a threshold value, and the state of the input data string consisting of N samples is determined. Then, the demodulated data corresponding to this is output.

【0011】前述のパーセプトロンは、最適なニューロ
ン層の重みを磁気記録再生装置の出荷前に学習により記
憶手段に書き込み、稼働時にこの記憶手段から重みデー
タをニューロン層に与えることにより、復調が行われる
ようにする。なお、磁気記録再生装置の復調器は、装置
の稼働時、或いは時間間隔をおいて定期的に、複数の学
習パターンにより複数回ずつ学習を行い、この学習ルー
チンにより求められたニューロン層の重みデータで記憶
手段に記憶されたニューロン層の重みデータを書き換え
る形態でも良い。
The above-described perceptron performs demodulation by writing optimum neuron layer weights into the storage means by learning before shipment of the magnetic recording / reproducing apparatus and applying weight data to the neuron layers from this storage means during operation. To do so. It should be noted that the demodulator of the magnetic recording / reproducing apparatus performs learning a plurality of times by a plurality of learning patterns at the time of operation of the apparatus or at regular intervals, and the weight data of the neuron layer obtained by this learning routine. Alternatively, the weight data of the neuron layer stored in the storage unit may be rewritten.

【0012】[0012]

【作用】本発明の磁気記録再生装置の復調器によれば、
磁気記録再生装置からの再生信号は、データビット周期
と同一、または短い遅延量Tdを持つN−1個の遅延要
素によって、遅延量Tdの時間間隔ずつずれたN種類の
信号として出力され、この遅延量TdのN倍のサンプル
周期Tsで並列にサンプリングされてニューラルネット
に入力される。ニューラルネットには、予め再生信号の
データ列の状態に応じてこれを上位計算機からのデータ
に変換する学習パターンが記憶されており、ニューラル
ネットでは、入力されたN個のサンプルから成る入力デ
ータ列の状態を判断して、これに対応する復調データが
出力される。この時、複数の学習パターンにより複数回
ずつ学習が行われ、この学習ルーチンにより求められた
ニューロン層の重みデータを使用して復調が行われる。
According to the demodulator of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention,
The reproduction signal from the magnetic recording / reproducing apparatus is output as N kinds of signals which are shifted by the delay amount Td by the time interval by N-1 delay elements having the same or shorter delay amount Td as the data bit period. The signals are sampled in parallel at a sampling period Ts which is N times the delay amount Td and input to the neural network. The neural network stores in advance a learning pattern for converting the data sequence of the reproduced signal into data from the host computer. In the neural network, the input data sequence consisting of N input samples is stored. The state of is determined and the demodulated data corresponding to this is output. At this time, learning is performed a plurality of times by a plurality of learning patterns, and demodulation is performed using the weight data of the neuron layer obtained by this learning routine.

【0013】[0013]

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は本発明の磁気記録再生装置の復調器
の一実施例の構成を示すものである。本発明は、磁気記
録媒体からの再生信号から記録データの復調を行う磁気
記録再生装置の復調器であるが、以下には再生信号に正
負のピークが必ず交互に現れる磁気ディスク装置の再生
信号を例にとって以後説明する。なお、磁気ディスク装
置においては、前述のように、上位の計算機から送られ
てくるデータを磁気ディスクに記録する際に、上位の計
算機から送られてくるデータを磁気記録に適するように
並び変える符号化が行われ、その符号化データが磁気デ
ィスクに記録される。そして、磁気ディスクから再生さ
れた再生信号は、直接的には、この符号化されたデータ
に対応するものとする。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of the demodulator of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention. The present invention is a demodulator of a magnetic recording / reproducing apparatus that demodulates recorded data from a reproduced signal from a magnetic recording medium. In the following, a reproduced signal of a magnetic disk device in which positive and negative peaks always appear alternately in the reproduced signal will be described. An example will be described later. In the magnetic disk device, as described above, when recording the data sent from the host computer on the magnetic disk, the code that rearranges the data sent from the host computer to be suitable for magnetic recording. The encoded data is recorded on the magnetic disk. The reproduction signal reproduced from the magnetic disk directly corresponds to this encoded data.

【0014】図2には、N個の連続したサンプル値を基
に復調を行う場合を示しており、磁気記録の特徴、およ
び使用する符号等の条件から得られる、N個の連続する
サンプル値が取り得る状態の総数がM個である場合を示
している。図において、21は遅延要素列であり、遅延
時間τ=Td(Td はデータ周期) を持つN−1個の遅延
素子から構成される。この遅延要素列21に入力される
磁気ディスク装置(図示せず)からの再生信号は、互い
に遅延時間Td だけ時間のずれたN−1個の信号に分け
られて遅延要素列21から出力される。
FIG. 2 shows a case where demodulation is performed based on N consecutive sample values, and N consecutive sample values obtained from the characteristics of the magnetic recording and the conditions such as the code used. Shows the case where the total number of possible states is M. In the figure, reference numeral 21 denotes a delay element sequence, which is composed of N-1 delay elements having a delay time τ = Td (Td is a data period). The reproduction signal from the magnetic disk device (not shown) input to the delay element array 21 is divided into N-1 signals that are delayed by the delay time Td and output from the delay element array 21. ..

【0015】再生信号と、互いに時間時間Td だけ時間
のずれたN−1個の信号の合計N個の信号はN個のサン
プルとして、N個の入力素子22と、L個の隠れ素子2
3と、M個の出力素子24、及びこれらを結ぶ2段のニ
ューロン層26、27からなるパーセプトロン20に入
力される。パーセプトロン20の出力素子24の数M
は、磁気記録媒体からの再生信号のN個のサンプル値の
取りうるパターンの数である。そして、パーセプトロン
は、以下に説明する学習により、あるデータパターンが
入力素子22に入力された時に、それに対応する出力素
子24に出力信号が出るように、各ニューロン層26、
27の重みが決定される。
A total of N-1 signals of the reproduced signal and the N-1 signals which are shifted in time by Td from each other are taken as N samples, and N input elements 22 and L hidden elements 2 are provided.
3 and M output elements 24, and two-stage neuron layers 26 and 27 connecting these output elements 24 are input to the perceptron 20. The number M of output elements 24 of the perceptron 20
Is the number of patterns that the N sample values of the reproduction signal from the magnetic recording medium can take. Then, the perceptron performs learning described below so that when a certain data pattern is input to the input element 22, an output signal is output to the corresponding output element 24, each neuron layer 26,
27 weights are determined.

【0016】パーセプトロン20の各ニューロン層2
6、27は、それぞれVij, Wijで表される重みを持
ち、隠れ素子23、及び出力素子24の値Yp Zq は次
の、式のようになる。 Yp =σ(ΣWkp・Xk ) … Zq =σ(ΣVpq・Yp ) … 但し、Σはk=0〜Nまでの和をとり、0≦p≦L,
≦q≦Mであるものとする。そして、σ(S)は次式で
定義する。
Each neuron layer 2 of the perceptron 20
Reference numerals 6 and 27 have weights represented by Vij and Wij, respectively, and the value Yp Zq of the hidden element 23 and the output element 24 is expressed by the following equation. Yp = [sigma] ([Sigma] Wkp * Xk) ... Zq = [sigma] ([Sigma] Vpq * Yp) ... However, [Sigma] is the sum of k = 0 to N, and 0≤p≤L , 0.
It is assumed that ≦ q ≦ M. Then, σ (S) is defined by the following equation.

【0017】 σ(S)=1/(1+exp(−S)) … いま、学習パターンの集合をXとし、パーセプトロンの
出力をh(X)、目標関数をd(X)とすれば、それぞ
れは次のように表される。 h(X)=(h0(X),h1(X),h2(X),…hq (X),…hM (X)) … d(X)=(d0(X),d1(X),d2(X),…dq (X),…dM (X)) … 但し、hq (X) =Zq であり、次の, ´式のよう
に、目標関数dq (X)は、Xの学習パターンのうち、
qの学習パターンについては、"1" を、その他の学習パ
ターンのときは"0" を出力するものとする。
Σ (S) = 1 / (1 + exp (−S)) Now, let us say that the set of learning patterns is X, the output of the perceptron is h (X), and the target function is d (X). It is expressed as follows. h (X) = (h 0 (X), h 1 (X), h 2 (X), ... hq (X), ... h M (X)) ... d (X) = (d 0 (X), d 1 (X), d 2 (X), ... dq (X), ... d M (X)), where hq (X) = Zq, and the target function dq ( X) is the learning pattern of X
For the learning pattern of q, "1" is output, and for other learning patterns, "0" is output.

【0018】 dq (X) = 1(qの学習パターンのとき) … dq (X) = 0(その他の学習パターンのとき) … ´ また、学習パターンXを与えたときの隠れ素子23の状
態をf(X)とし、次の式で表す。 f(X)=(f0(X),f1(X),f2(X),…fp (X),…fL (X)) … 以上をもとに、{h(X)−d(X)}2 が最小になる
ように、隠れ素子23と出力素子24間のニューロン層
27の重みVpq, 及び入力素子22と隠れ素子23間の
ニューロン層26の重みWkpを決定する手順を図3に示
す。
Dq (X) = 1 (in the case of a learning pattern of q) ... dq (X) = 0 (in the case of other learning patterns) ... ′ Further, the state of the hidden element 23 when the learning pattern X is given is Let f (X) be represented by the following formula. f (X) = (f 0 (X), f 1 (X), f 2 (X), ... fp (X), ... f L (X)) ... Based on the above, {h (X) - d (X)} as 2 is minimized, the procedure for determining a hidden element 23 weight Vpq neuron layer 27 between the output element 24, and the weight Wkp neuron layer 26 between the input element 22 and the hidden element 23 As shown in FIG.

【0019】ステップ301 ではニューロン層27の重み
pqとニューロン層26の重みWkpとを任意に定める。
次いで、ステップ302 において、式、 Vpq=Vpq−ΔΣδ2q(X) ・fp(X) を用いてp=0,1,2,…,L、q=0,1,2,
…,Mについて隠れ素子23と出力素子24間の重みV
pqを更新し、続いてステップ303 において、式、 Wkp=Wkp−ΔΣδ1p(X) ・X を用いてk=0,1,2,…,N、p=0,1,2,
…,Lについて隠れ素子23と入力素子22間の重みW
kpを更新する。ただし、上式において、δ1p(X) とδ2q
(X) は次式, で表され、Σはq=0〜Mの和をとる
ものとする。
In step 301, the weight V pq of the neuron layer 27 and the weight W kp of the neuron layer 26 are arbitrarily determined.
Then, in step 302, p = 0,1,2, ..., L, q = 0,1,2, using the equation: Vpq = Vpq−ΔΣδ 2 q (X) · fp (X)
The weight V between the hidden element 23 and the output element 24 for M
pq is updated, and subsequently in step 303, k = 0,1,2, ..., N, p = 0,1,2, using the equation, Wkp = Wkp−ΔΣδ 1 p (X) · X.
The weight W between the hidden element 23 and the input element 22 for L
Update kp. However, in the above equation, δ 1 p (X) and δ 2 q
(X) is expressed by the following equation, and Σ is the sum of q = 0 to M.

【0020】 δ1p(X) ={Σδ2q(X) ・Vpq}・fp(X) ・(1−fp(X)) … δ2q(X) ={hq(X)−dq(X)}hq(X)・(1−hq(X)) … 続くステップ304 では誤差{h(X)−d(X)}2
十分小さいか否かが判定され、小さくない時(NO)はステ
ップ302 に戻ってステップ302, 303を繰り返し、十分小
さい時(YES)はステップ305 にてこのルーチンを終了す
る。
Δ 1 p (X) = {Σδ 2 q (X) ・ Vpq} ・ fp (X) ・ (1−fp (X)) ... δ 2 q (X) = {hq (X) −dq ( X)} hq (X) .multidot. (1-hq (X)) ... In the following step 304, it is judged whether or not the error {h (X) -d (X)} 2 is sufficiently small, and when it is not small (NO) Returns to step 302 and repeats steps 302 and 303, and when it is sufficiently small (YES), this routine ends in step 305.

【0021】このようにして、以上の実施例ではN個の
サンプル値のあるパターンがパーセプトロン20に入力
された時に、そのパターンに1対1に対応した出力素子
24に出力が出るようにニューロン層26とニューロン
層27の最適な重みWkpとVpqを学習によって求める。
最適なニューロン層26,27の重みWkpとVpqは磁気
記録再生装置の出荷前に学習により決定してROMに記
憶させておき、稼働時にこのROMから重みデータをニ
ューロン層26,27にそれぞれ与えるようにする。
In this way, in the above embodiment, when a pattern having N sample values is input to the perceptron 20, the neuron layer is arranged so that an output is output to the output element 24 corresponding to the pattern one to one. The optimum weights Wkp and Vpq of the neuron layer 26 and the neuron layer 27 are obtained by learning.
The optimum weights Wkp and Vpq of the neuron layers 26 and 27 are determined by learning before shipment of the magnetic recording / reproducing apparatus and stored in the ROM, and the weight data is applied to the neuron layers 26 and 27 from the ROM during operation. To

【0022】前述のニューロン層26とニューロン層2
7に与える学習パターンは、磁気ディスクの磁化状態に
応じて再生されたデータから、一挙に上位の計算機から
のデータを復号するようにする。この学習について図4
を用いて説明する。例えば、上位の計算機から与えられ
るデータが“101011”であったとし、このデータ
が、符号機41によって磁気記録に適したデータ“10
0101”に変換されて磁気ディスク42に記録された
とする。この場合、磁気ディスク42からのヘッド43
による再生信号は波形44で示されるような形となる。
従来はこの波形44を復調して磁気記録に適したデータ
“100101”を求め、これを復号器45を用いて上
位の計算機から与えられるシリアルデータのパラレル変
換データ“101011”を得ていたが、本発明では、
この波形44に対して、ニューロン層26とニューロン
層27に与える学習パターンにより、磁気記録に適した
データ“100101”を求めることなく、一挙に上位
の計算機から与えられるシリアルデータのパラレル変換
データ“101011”を求めるようにしている。
The above-mentioned neuron layer 26 and neuron layer 2
The learning pattern given to 7 is such that the data from the host computer is decoded at once from the data reproduced according to the magnetization state of the magnetic disk. About this learning Figure 4
Will be explained. For example, suppose that the data given from the host computer is "101011", and this data is "1010" suitable for magnetic recording by the encoder 41.
It is assumed that the data is converted to 0101 ″ and recorded on the magnetic disk 42. In this case, the head 43 from the magnetic disk 42 is recorded.
The reproduced signal by means of the waveform has a shape as shown by the waveform 44.
Conventionally, the waveform 44 is demodulated to obtain data “100101” suitable for magnetic recording, and the decoder 45 is used to obtain parallel conversion data “101011” of serial data given from a host computer. In the present invention,
With respect to this waveform 44, the parallel conversion data “101011” of the serial data given from the upper-level computer at once is obtained without obtaining the data “100101” suitable for magnetic recording by the learning pattern given to the neuron layer 26 and the neuron layer 27. I am trying to ask.

【0023】このように、パーセプトロン20の出力素
子24から入力データパターンに1対1に対応する上位
の計算機から与えられるシリアルデータのパラレル変換
データの出力が出るので、出力素子24にはパラレル−
シリアル変換回路25を接続しておけば、復号器を用い
ることなく上位の計算機から与えられたシリアルデータ
を復調データとして得ることができる。
As described above, since the output element 24 of the perceptron 20 outputs the parallel conversion data of the serial data given by the higher-order computer, which corresponds to the input data pattern in a one-to-one manner, the output element 24 is parallel-connected.
If the serial conversion circuit 25 is connected, the serial data given by the host computer can be obtained as demodulated data without using a decoder.

【0024】なお、パーセプトロン20のニューロン層
26,27の重みWkpとVpqの学習による決定は、磁気
記録再生装置の出荷前に行うのみでなく、装置の稼働
時、或いは時間間隔をおいて定期的に、複数の学習パタ
ーンにより複数回ずつ学習を行い、この学習ルーチンに
より求められたニューロン層の重みデータでRAM等に
記憶されたニューロン層の重みデータを書き換えるよう
にしても良い。
The determination of the weights Wkp and Vpq of the neuron layers 26 and 27 of the perceptron 20 is made not only before the shipment of the magnetic recording / reproducing apparatus but also at the time of operation of the apparatus or at regular intervals. Alternatively, learning may be performed a plurality of times using a plurality of learning patterns, and the neuron layer weight data stored in the RAM or the like may be rewritten with the neuron layer weight data obtained by the learning routine.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
気記録媒体からの再生信号が、高密度記録により分解能
が低下したり、ノイズにより信号が劣化しても、データ
の復調が復号器を用いることなく可能であり,磁気ディ
スク装置の信頼性向上に寄与するところが大きい。
As described above, according to the present invention, even if the resolution of the reproduced signal from the magnetic recording medium is lowered due to high density recording or the signal is deteriorated due to noise, the data demodulation is performed by the decoder. This is possible without using a magnetic disk drive and greatly contributes to improving the reliability of the magnetic disk device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の磁気記録再生装置の復調方法を示す原
理構成図である。
FIG. 1 is a principle configurational diagram showing a demodulation method of a magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.

【図2】本発明の磁気記録再生装置の復調方法に使用す
るニューラル・ネットの一実施例の構成を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of a neural net used in the demodulation method of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.

【図3】図2の磁気記録再生装置の復調器の動作を示す
フローチャートである。
3 is a flowchart showing an operation of a demodulator of the magnetic recording / reproducing apparatus of FIG.

【図4】本発明のニューラル・ネットの動作を説明する
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the neural net of the present invention.

【図5】従来の磁気ディスク装置の復調回路図である。FIG. 5 is a demodulation circuit diagram of a conventional magnetic disk device.

【図6】従来の図6の回路の各部の動作波形を示す波形
図である。
6 is a waveform diagram showing operation waveforms of respective parts of the conventional circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…パーセプトロン 21…遅延要素列 22…入力素子 23…隠れ素子 24…出力素子 25…パラレル−シリアル変換回路 26…ニューロン層 27…ニューロン層 20 ... Perceptron 21 ... Delay element sequence 22 ... Input element 23 ... Hidden element 24 ... Output element 25 ... Parallel-serial conversion circuit 26 ... Neuron layer 27 ... Neuron layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 武典 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Takenori Oshima 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上位の計算機からのデータを磁気記録に
適した符号化を行って磁気記憶媒体に記憶する磁気記録
再生装置において、磁気記録媒体より再生した信号から
符号化前の上位計算機からのデータを復調する方法であ
って、 N個の入力素子とL個の隠れ素子,M個の出力素子,及
びこれらを結ぶ2段のニューロン層からなるパーセプト
ロンに、磁気記録媒体からのあらゆるN個のサンプル値
に対応した符号化前のデータを出力するように学習させ
るパーセプトロンの学習段階(1) と、 前記磁気記録媒体からのシリアルな再生信号を、直列に
接続したデータビット周期と同一、または短い遅延量T
dを持つN−1個の遅延要素列に入力し、前記再生信号
を遅延量Tdの時間間隔ずつずれたN種類の信号に変換
するデータ変換段階(2) と、 このN種類の信号を遅延量TdのN倍のサンプル周期T
sで並列にサンプリングしてパラレル信号を得るサンプ
リング段階(3) と、 得られたN個のサンプル値を、前記パーセプトロンに入
力し,M個の出力素子の値を閾値と比較し,N個のサン
プルから成る入力データ列の状態を判断して,これに対
応する復調データを出力するデータ復調段階(4) と、 を備えることを特徴とする磁気記録再生装置の復調方
法。
1. A magnetic recording / reproducing apparatus which encodes data from a higher-order computer and stores it in a magnetic storage medium by performing encoding suitable for magnetic recording, from a higher-order computer before encoding from a signal reproduced from the magnetic recording medium. A method for demodulating data, in which N input elements and L hidden elements, M output elements, and a perceptron composed of two stages of neuron layers connecting these elements are used for every N elements from a magnetic recording medium. A learning step (1) of a perceptron for learning to output uncoded data corresponding to a sample value, and a serial reproduction signal from the magnetic recording medium, which is the same as or shorter than the data bit period connected in series. Delay amount T
A data conversion step (2) of inputting to N-1 delay element trains having d and converting the reproduction signal into N kinds of signals which are shifted by a time interval of a delay amount Td, and delaying the N kinds of signals. Sample period T that is N times the amount Td
Sampling step (3) for parallel sampling with s to obtain a parallel signal, and the obtained N sample values are input to the perceptron, the values of M output elements are compared with a threshold value, and N A demodulation method for a magnetic recording / reproducing apparatus, comprising: a data demodulation step (4) for determining a state of an input data string consisting of samples and outputting demodulated data corresponding to the state.
【請求項2】 前記パーセプトロンの出力素子の数Mが
入力素子の数Nと等しく設定されており、入力素子に入
力したサンプル値と1対1に対応する出力がこの出力素
子が出力され、このN個の復調データ列が前記サンプル
周期Tsでパラレル─シリアル変換されて出力されるこ
とを特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生装置の復
調方法。
2. The number M of output elements of the perceptron is set equal to the number N of input elements, and an output corresponding to the sample value input to the input element in a one-to-one correspondence is output from this output element. 2. The demodulation method of the magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein N demodulated data strings are parallel-serial converted at the sample period Ts and output.
【請求項3】 前記パーセプトロンの出力素子の数M
が、入力素子の数Nを使用する符号のコードレート数C
r 倍した数だけあり、再生信号の復調と復号が同時に行
われ、これがパラレル─シリアル変換されて出力される
ことを特徴とする第1項記載の復調方法。
3. The number M of output elements of the perceptron
Is the code rate number C of the code using the number N of input elements
There is only a few that r times, performed the decoding and demodulation of the reproduced signal at the same time, this demodulation method according paragraph 1, characterized in that the parallel ─ are serially converted output.
【請求項4】 最適なニューロン層の重みを磁気記録再
生装置の出荷前に学習により記憶手段に書き込み、稼働
時にこの記憶手段から重みデータを前記ニューロン層に
与えることにより、復調を行うことを特徴とする請求項
1から3のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置の復
調方法。
4. The demodulation is performed by writing the optimum weight of the neuron layer into the storage means by learning before shipment of the magnetic recording / reproducing apparatus, and by giving the weight data from the storage means to the neuron layer during operation. The demodulation method of the magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1.
【請求項5】 装置の稼働時、或いは時間間隔をおいて
定期的に、複数の学習パターンにより複数回ずつ学習を
行い、この学習ルーチンにより求められたニューロン層
の重みデータで記憶手段に記憶されたニューロン層の重
みデータを書き換えることを特徴とする請求項1から4
の何れか1項に記載の磁気記録再生装置の復調方法。
5. When the apparatus is in operation or periodically at time intervals, learning is performed a plurality of times with a plurality of learning patterns, and the weight data of the neuron layer obtained by this learning routine is stored in the storage means. 5. The weight data of the neuron layer is rewritten.
13. A demodulation method for a magnetic recording / reproducing apparatus according to any one of 1.
JP3222931A 1991-09-03 1991-09-03 Demodulation method for magnetic recording and reproducing device Withdrawn JPH0562365A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0752702A1 (en) * 1995-07-07 1997-01-08 Hewlett-Packard Company Artificial neural network read channel
US6335913B1 (en) 1998-03-20 2002-01-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Disk memory device and disk read-out signal processor

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EP0752702A1 (en) * 1995-07-07 1997-01-08 Hewlett-Packard Company Artificial neural network read channel
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