JPH09223365A - データ記録再生装置 - Google Patents
データ記録再生装置Info
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- JPH09223365A JPH09223365A JP2892496A JP2892496A JPH09223365A JP H09223365 A JPH09223365 A JP H09223365A JP 2892496 A JP2892496 A JP 2892496A JP 2892496 A JP2892496 A JP 2892496A JP H09223365 A JPH09223365 A JP H09223365A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】EPRML方式を用いる記録再生装置で、可変
利得増幅器の利得制御、アナログディジタル変換器のタ
イミング制御に従来のPRML方式の技術を使用してコ
ストを低減する。 【解決手段】従来のPRMLと同じ手順で記録を行な
い、PR4のチャネル出力を求める。この信号で、可変
利得増幅器、アナログディジタル変換器の制御を行なう
と同時に、(1+D)処理を行なってEPR4チャネル
出力を求める。さらに、1/(1+D)相当の処理を含
むビタビ復号を行なって記録データを再生する。
利得増幅器の利得制御、アナログディジタル変換器のタ
イミング制御に従来のPRML方式の技術を使用してコ
ストを低減する。 【解決手段】従来のPRMLと同じ手順で記録を行な
い、PR4のチャネル出力を求める。この信号で、可変
利得増幅器、アナログディジタル変換器の制御を行なう
と同時に、(1+D)処理を行なってEPR4チャネル
出力を求める。さらに、1/(1+D)相当の処理を含
むビタビ復号を行なって記録データを再生する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気媒体を用いる磁
気ディスク装置の記録再生方式で、特に、拡張パーシャ
ルレスポンスクラス4方式を用いる磁気記録再生装置に
関する。
気ディスク装置の記録再生方式で、特に、拡張パーシャ
ルレスポンスクラス4方式を用いる磁気記録再生装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁気ディスク装置等の磁気記録再
生装置において、高密度でデータを記録再生するための
信号処理方式として、パーシャルレスポンスクラス4お
よびビタビ復号方式(以後、「PRML」と記す)が頻
繁に使用されていた。
生装置において、高密度でデータを記録再生するための
信号処理方式として、パーシャルレスポンスクラス4お
よびビタビ復号方式(以後、「PRML」と記す)が頻
繁に使用されていた。
【0003】このPRMLに関しては、三田によって書
かれた文献である「磁気ディスク用信号処理技術の最近
の展開」(電子情報通信学会論文誌C−II Vol.J
75−C−II,No.11,pp.611−623 1
992年11月号)等に、その技術内容が詳しく記載さ
れており、PRMLは公知、公用の、データ再生方式に
関する技術である。この方式について大まかに述べる
と、以下のような方式である。
かれた文献である「磁気ディスク用信号処理技術の最近
の展開」(電子情報通信学会論文誌C−II Vol.J
75−C−II,No.11,pp.611−623 1
992年11月号)等に、その技術内容が詳しく記載さ
れており、PRMLは公知、公用の、データ再生方式に
関する技術である。この方式について大まかに述べる
と、以下のような方式である。
【0004】パーシャルレスポンス(PR)は、符号間
干渉(隣あって記憶されているビット間に対応する再生
信号同士の干渉)を積極的に利用してデータ再生を行な
う方法である。
干渉(隣あって記憶されているビット間に対応する再生
信号同士の干渉)を積極的に利用してデータ再生を行な
う方法である。
【0005】本方式では、まず、プリコードとよばれる
処理を含む処理を行なったデータを、記録媒体に記録し
ておく。そして、再生時には、プリコード処理と逆の伝
達特性を有する再生系でデータ再生を行なう。このよう
な処理により、符号間干渉が発生しても、データの再生
誤りが発生しにくいシステムを提供可能にする。よっ
て、高密度で記録された記録信号の再生にも対処しう
る。パーシャルレスポンスは、行なわれる処理の種類等
によって、複数種類(クラス)に分類できるが、最も主
流であるのが、クラス4のパーシャルレスポンスである
「PR4」である。
処理を含む処理を行なったデータを、記録媒体に記録し
ておく。そして、再生時には、プリコード処理と逆の伝
達特性を有する再生系でデータ再生を行なう。このよう
な処理により、符号間干渉が発生しても、データの再生
誤りが発生しにくいシステムを提供可能にする。よっ
て、高密度で記録された記録信号の再生にも対処しう
る。パーシャルレスポンスは、行なわれる処理の種類等
によって、複数種類(クラス)に分類できるが、最も主
流であるのが、クラス4のパーシャルレスポンスである
「PR4」である。
【0006】また、ビタビ復号方式(ML)は、いわゆ
る最尤系列推定方式の一種であって、過去のサンプルデ
ータを用いて、最も確からしいデータ系列を再生データ
とするための方式である。
る最尤系列推定方式の一種であって、過去のサンプルデ
ータを用いて、最も確からしいデータ系列を再生データ
とするための方式である。
【0007】そして、パーシャルレスポンスクラス4
(PR4)およびビタビ復号方式(ML)を組合せ、デ
ータの記録再生を行なうのが、PRML方式である。
(PR4)およびビタビ復号方式(ML)を組合せ、デ
ータの記録再生を行なうのが、PRML方式である。
【0008】このPRML方式を用いた記録再生システ
ムを示すブロック図を図2に示し、図2における各部の
信号波形を図7を用いて説明する。
ムを示すブロック図を図2に示し、図2における各部の
信号波形を図7を用いて説明する。
【0009】図2で符号化回路11は、記録するデータ
列(バイナリ)を記録再生処理に適したデータ列(バイ
ナリ)に変換する符号化処理を行う。PRML方式で
は、通常、特公平3−6699号公報にその技術内容が
開示されている符号化/復号化処理を行う。この符号化
処理を行ったデータ列は、(d,k/n)のRun L
ength制限をされたデータ列となる。ただし、dの
値は交換後のデータ列中の任意のデータ“1”と“1”
の間に含まれる“0”の連続する個数の最小値を示し、
kの値は変換後のデータ列中の任意のデータ“1”と
“1”の間に含まれる“0”の連続する個数の最大値を
示し、nの値は変換後のデータ列を一つおきに取り出し
たときのデータ列中の任意のデータ“1”と“1”の間
に含まれる“0”の連続する個数の最大値を示す。ここ
で、PRMLでは、dの値は重要でないが、kの値は、
データ再生時に必要となる同期信号を高精度で生成する
ためにその値が小さいほど望ましく、nの値はビタビ復
号によるデータ判定を行うハードウェアを簡易にするた
めにその値が小さい方が望ましい。現在では、(0,4
/4)のRun Length制限を行う符号化/復号
化処理が広く使われている。図7の(a)記録データを
(0,4/4)の規則に従い符号化した例が、(b)符
号化後データである。
列(バイナリ)を記録再生処理に適したデータ列(バイ
ナリ)に変換する符号化処理を行う。PRML方式で
は、通常、特公平3−6699号公報にその技術内容が
開示されている符号化/復号化処理を行う。この符号化
処理を行ったデータ列は、(d,k/n)のRun L
ength制限をされたデータ列となる。ただし、dの
値は交換後のデータ列中の任意のデータ“1”と“1”
の間に含まれる“0”の連続する個数の最小値を示し、
kの値は変換後のデータ列中の任意のデータ“1”と
“1”の間に含まれる“0”の連続する個数の最大値を
示し、nの値は変換後のデータ列を一つおきに取り出し
たときのデータ列中の任意のデータ“1”と“1”の間
に含まれる“0”の連続する個数の最大値を示す。ここ
で、PRMLでは、dの値は重要でないが、kの値は、
データ再生時に必要となる同期信号を高精度で生成する
ためにその値が小さいほど望ましく、nの値はビタビ復
号によるデータ判定を行うハードウェアを簡易にするた
めにその値が小さい方が望ましい。現在では、(0,4
/4)のRun Length制限を行う符号化/復号
化処理が広く使われている。図7の(a)記録データを
(0,4/4)の規則に従い符号化した例が、(b)符
号化後データである。
【0010】また、復号化回路12は、符号化回路11
とちょうど逆の変換を行い、元々の記録データを出力す
る。
とちょうど逆の変換を行い、元々の記録データを出力す
る。
【0011】プリコード処理部13では、プリコードと
呼ばれる前処理を行う。この処理を行なうことによっ
て、得られるチャネル出力の振幅値が奇数であれば再生
データが“1”、ゼロまたは偶数であれば再生データは
“0”という関係が成り立ち、データの再生処理が容易
になる。実際の処理内容は、パーシャルレスポンスのク
ラスで表現される再生系の伝達特性と逆の伝達特性とな
る処理を施す。例えば、PR4の伝達特性は、(1−D
2)で表現される伝達特性を持つので、プリコード処理
では、1/(1−D2)で表現される伝達特性を持つ処
理を行う。ただし、図2に示した構成では、後述のNR
ZI記録方式を使用するため、プリコード処理部13で
は1/(1+D)で表現される処理を行う。この処理を
行なう回路を図5に示す。この図で、符号31はモジュ
ロ2の加算処理を行なう。モジュロ2加算とは、0+0
=0、0+1=1、1+1=0なる結果が得られる加算
処理である。また、符号32は遅延回路であり、1シス
テムクロックすなわち符号化後データ1ビットに相当す
る時間の遅延を行なう。図7の(c)プリコード後デー
タは、この処理によって(b)符号化後データをプリコ
ードした結果である。
呼ばれる前処理を行う。この処理を行なうことによっ
て、得られるチャネル出力の振幅値が奇数であれば再生
データが“1”、ゼロまたは偶数であれば再生データは
“0”という関係が成り立ち、データの再生処理が容易
になる。実際の処理内容は、パーシャルレスポンスのク
ラスで表現される再生系の伝達特性と逆の伝達特性とな
る処理を施す。例えば、PR4の伝達特性は、(1−D
2)で表現される伝達特性を持つので、プリコード処理
では、1/(1−D2)で表現される伝達特性を持つ処
理を行う。ただし、図2に示した構成では、後述のNR
ZI記録方式を使用するため、プリコード処理部13で
は1/(1+D)で表現される処理を行う。この処理を
行なう回路を図5に示す。この図で、符号31はモジュ
ロ2の加算処理を行なう。モジュロ2加算とは、0+0
=0、0+1=1、1+1=0なる結果が得られる加算
処理である。また、符号32は遅延回路であり、1シス
テムクロックすなわち符号化後データ1ビットに相当す
る時間の遅延を行なう。図7の(c)プリコード後デー
タは、この処理によって(b)符号化後データをプリコ
ードした結果である。
【0012】ライトアンプ14では、図7の(d)に示
すように、プリコード処理部13の出力データが“1”
のときパルス信号を出力する。ヘッドアンプ15では、
図7(e)に示すように、パルス信号の入力毎に書き込
み波形を反転させて記録媒体16の磁化方向を反転させ
る。このように、記録データ“1”に対して書き込み波
形を反転させる(磁化方向を反転させる)記録方法をN
RZI記録と呼ぶ。これに対して、記録データ“1”に
対して正方向、記録データ“0”に対して負方向の書き
込み波形を用いてデータを記録する方法をNRZ記録と
呼ぶ。この両者に本質的な違いはなく、適切なプリコー
ド処理を行うことによって同一の動作となる。これは、
図9に示すように、(b)符号化後データに対して1/
(1−D2)のプリコード処理をおこない、この
(c′)プリコード後データに対してNRZ記録を行う
ときの(e)記録波形は、図7に示したNRZI記録で
の(e)記録波形と同一であることから明らかである。
よって、NRZI記録でのライトアンプ14は、1/
(1−D)の伝達関数を持つとも言える。
すように、プリコード処理部13の出力データが“1”
のときパルス信号を出力する。ヘッドアンプ15では、
図7(e)に示すように、パルス信号の入力毎に書き込
み波形を反転させて記録媒体16の磁化方向を反転させ
る。このように、記録データ“1”に対して書き込み波
形を反転させる(磁化方向を反転させる)記録方法をN
RZI記録と呼ぶ。これに対して、記録データ“1”に
対して正方向、記録データ“0”に対して負方向の書き
込み波形を用いてデータを記録する方法をNRZ記録と
呼ぶ。この両者に本質的な違いはなく、適切なプリコー
ド処理を行うことによって同一の動作となる。これは、
図9に示すように、(b)符号化後データに対して1/
(1−D2)のプリコード処理をおこない、この
(c′)プリコード後データに対してNRZ記録を行う
ときの(e)記録波形は、図7に示したNRZI記録で
の(e)記録波形と同一であることから明らかである。
よって、NRZI記録でのライトアンプ14は、1/
(1−D)の伝達関数を持つとも言える。
【0013】以上が、データ書き込み時の一連の処理で
ある。
ある。
【0014】次に、データ再生時の処理について説明す
る。ヘッドアンプ15を通して記録媒体16から読み出
された信号は、リードアンプ17、可変利得アンプ18
(Variable Gain Amplifier:以後「VGA」と記
す)で増幅される。このVGA18の利得は外部から調
節され、その出力信号が後段のアナログディジタル変換
器19(以後「ADC」と記す)のダイナミックレンジ
を有効利用できるように利得制御が行われる。このVG
A18の出力信号の例が図7(f)VGA出力波形であ
る。
る。ヘッドアンプ15を通して記録媒体16から読み出
された信号は、リードアンプ17、可変利得アンプ18
(Variable Gain Amplifier:以後「VGA」と記
す)で増幅される。このVGA18の利得は外部から調
節され、その出力信号が後段のアナログディジタル変換
器19(以後「ADC」と記す)のダイナミックレンジ
を有効利用できるように利得制御が行われる。このVG
A18の出力信号の例が図7(f)VGA出力波形であ
る。
【0015】VGA18の出力信号は、この出力信号に
同期した(g)サンプリングクロックによってアナログ
ディジタル変換される。変換された信号は、フィルタ2
0によってその出力信号がPR4チャネルの出力値とな
るように波形等化が行われる。なお、記録媒体16から
読み出される再生波形の特性は、記録媒体16の特性や
記録密度によってことなり、この特性ばらつきを補正す
るようにフィルタ20の伝達特性が設定される。よっ
て、記録媒体16やフィルタ20それぞれの伝達関数を
定義することはできないが、説明の便宜上記録媒体の伝
達関数を(1−D)、フィルタ20の伝達関数を(1+
D)とする。また、記録媒体16からフィルタ20まで
の再生系の伝達関数は、記録媒体の特性に関わらず常に
PR4の伝達特性である(1−D2)である。このフィ
ルタ20の出力波形を図7(h)に示す。
同期した(g)サンプリングクロックによってアナログ
ディジタル変換される。変換された信号は、フィルタ2
0によってその出力信号がPR4チャネルの出力値とな
るように波形等化が行われる。なお、記録媒体16から
読み出される再生波形の特性は、記録媒体16の特性や
記録密度によってことなり、この特性ばらつきを補正す
るようにフィルタ20の伝達特性が設定される。よっ
て、記録媒体16やフィルタ20それぞれの伝達関数を
定義することはできないが、説明の便宜上記録媒体の伝
達関数を(1−D)、フィルタ20の伝達関数を(1+
D)とする。また、記録媒体16からフィルタ20まで
の再生系の伝達関数は、記録媒体の特性に関わらず常に
PR4の伝達特性である(1−D2)である。このフィ
ルタ20の出力波形を図7(h)に示す。
【0016】フィルタ20の出力信号を用いて、利得制
御24によってVGA18の利得が適切な値に制御さ
れ、タイミング制御23によってADC19のサンプル
タイミングが適切となるように制御される。利得制御2
4およびタイミング制御23での処理内容の詳細は、J
eff Sonntagらによって書かれた文献「A high speed,
low power PRML read channel device」(IEEE
Transactions on Magnetics vol.31,No.2,Marc
h 1995)等の論文にその技術内容が詳しく記述され
ている公知、公用の技術である。
御24によってVGA18の利得が適切な値に制御さ
れ、タイミング制御23によってADC19のサンプル
タイミングが適切となるように制御される。利得制御2
4およびタイミング制御23での処理内容の詳細は、J
eff Sonntagらによって書かれた文献「A high speed,
low power PRML read channel device」(IEEE
Transactions on Magnetics vol.31,No.2,Marc
h 1995)等の論文にその技術内容が詳しく記述され
ている公知、公用の技術である。
【0017】さらに、フィルタ20の出力信号はビタビ
復号回路25によって図7(j)に示すようなバイナリ
データとなる。最後に復号化回路12に復号化処理が行
われ、もとの記録データ(k)が再生される。
復号回路25によって図7(j)に示すようなバイナリ
データとなる。最後に復号化回路12に復号化処理が行
われ、もとの記録データ(k)が再生される。
【0018】また、記録媒体の記録密度をさらに向上さ
せた場合に対するデータ再生方式として、拡張パーシャ
ルレスポンスクラス4およびビタビ復号方式(Extende
d PRML:以後、「EPRML」と略す)と称される
方式がある。
せた場合に対するデータ再生方式として、拡張パーシャ
ルレスポンスクラス4およびビタビ復号方式(Extende
d PRML:以後、「EPRML」と略す)と称される
方式がある。
【0019】この方式に関しては、T.Sugawaraらに
よって書かれた文献である「Viterbi Detector Incl
uding PRML and EPRML」(IEEE Transac
tionson Magnetics,Vol.29,No.6,Nov.1
993)等に、その技術内容が詳しく記載されており、
EPRMLも公知、公用の、データ再生方式に関する技
術である。PRMLとEPRMLの違いは、PRMLが
クラス4のパーシャルレスポンスを用いるのに対して、
EPRMLが拡張クラス4(EPR4)のパーシャルレ
スポンスを用いる点である。
よって書かれた文献である「Viterbi Detector Incl
uding PRML and EPRML」(IEEE Transac
tionson Magnetics,Vol.29,No.6,Nov.1
993)等に、その技術内容が詳しく記載されており、
EPRMLも公知、公用の、データ再生方式に関する技
術である。PRMLとEPRMLの違いは、PRMLが
クラス4のパーシャルレスポンスを用いるのに対して、
EPRMLが拡張クラス4(EPR4)のパーシャルレ
スポンスを用いる点である。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】EPRML方式を用い
る場合は、PRMLの場合と同様に、高精度でVGA1
8の利得およびADC19で用いるサンプリングクロッ
クのタイミングを制御する必要がある。しかし、EPR
MLでのチャネルの出力は、その振幅値が+2,+1,
0,−1,−2の5値であるため、振幅値が+1,0,
−1の3値であるPRML方式の利得制御技術やタイミ
ング制御技術を応用することは難しく、仮に適用した場
合でも複雑な制御回路を必要とし、コストの上昇をまね
く。
る場合は、PRMLの場合と同様に、高精度でVGA1
8の利得およびADC19で用いるサンプリングクロッ
クのタイミングを制御する必要がある。しかし、EPR
MLでのチャネルの出力は、その振幅値が+2,+1,
0,−1,−2の5値であるため、振幅値が+1,0,
−1の3値であるPRML方式の利得制御技術やタイミ
ング制御技術を応用することは難しく、仮に適用した場
合でも複雑な制御回路を必要とし、コストの上昇をまね
く。
【0021】また、EPRML方式でのビタビ復号処理
の過程で、以下に示す問題が発生する。
の過程で、以下に示す問題が発生する。
【0022】(1+D−D2−D3)なる伝達関数で表現
されるEPR4チャネルは、3重マルコフ過程であると
みなせる。すなわち、ある時刻でのEPR4チャネルの
出力値は、その時刻での入力値(記録データ)とその時
刻での内部状態によって決定する。この時の内部状態は
8個存在する。ビタビ復号とは、各時刻でのチャネルの
出力値から内部状態の推移を求めて、内部状態の推移か
ら入力データ(記録データ)を求める方式である。図4
は従来のEPRML方式でビタビ復号を行うために用い
る状態推移図である。この図でS0〜S7の記号は、8
個の内部状態をそれぞれ示す。また、図中のYk/Ak
の値はそれぞれ、EPR4チャネルの出力値、プリコー
ド前の記録データを示す。矢印は、状態推移の過程を示
し、例えばある時刻での内部状態がS0で、入力データ
Akが“1”であれば、チャネル出力Ykは“+1”で
あり、次の時刻の内部状態はS1に推移することを示
す。同様に、現在の内部状態がS1で、入力データAk
が“0”であれば、チャネル出力Ykは“+2”であ
り、次の時刻の内部状態はS3に推移することを示す。
このような状態推移図から、実際のビタビ復号回路が構
成可能であることが、h.kobayashiによって書かれた
文献である「Apprication of probabilistic decoding
to digital magnetic recoding systems」(IBM Jo
urnal Reserch &Development,15,1,pp.65
−74,Jan.1971)に記載されている。
されるEPR4チャネルは、3重マルコフ過程であると
みなせる。すなわち、ある時刻でのEPR4チャネルの
出力値は、その時刻での入力値(記録データ)とその時
刻での内部状態によって決定する。この時の内部状態は
8個存在する。ビタビ復号とは、各時刻でのチャネルの
出力値から内部状態の推移を求めて、内部状態の推移か
ら入力データ(記録データ)を求める方式である。図4
は従来のEPRML方式でビタビ復号を行うために用い
る状態推移図である。この図でS0〜S7の記号は、8
個の内部状態をそれぞれ示す。また、図中のYk/Ak
の値はそれぞれ、EPR4チャネルの出力値、プリコー
ド前の記録データを示す。矢印は、状態推移の過程を示
し、例えばある時刻での内部状態がS0で、入力データ
Akが“1”であれば、チャネル出力Ykは“+1”で
あり、次の時刻の内部状態はS1に推移することを示
す。同様に、現在の内部状態がS1で、入力データAk
が“0”であれば、チャネル出力Ykは“+2”であ
り、次の時刻の内部状態はS3に推移することを示す。
このような状態推移図から、実際のビタビ復号回路が構
成可能であることが、h.kobayashiによって書かれた
文献である「Apprication of probabilistic decoding
to digital magnetic recoding systems」(IBM Jo
urnal Reserch &Development,15,1,pp.65
−74,Jan.1971)に記載されている。
【0023】ところで、図4の状態推移図で、S0−>
S1−>S2−>S4−>S0−>…という状態推移系
列と、S5−>S3−>S7−>S6−>S5−>…と
いう状態推移系列は、そのチャネル出力値がどちらも、
+1,+1,−1,−1,+1…であるため両者の区別
ができず、ビタビ復号時に状態推移を確定できなくな
る。従来のPRMLでも同様の問題があったが、既に説
明したように記録符号(d,k/n)制限のnの値によ
る制限があるので状態推移を確定できない時間が有限で
あり、この間の情報をメモリに蓄えることによって、最
終的に正しいデータを復号することができる。これと同
じ手法をEPRMLに応用するには、区別のできない状
態推移の系列に対応する記録データ列、“1,1,1,
1,1,…”の長さを有限にする、すなわち符号化後の
データ列における“1”の連続数を制限すればよい。し
かも、状態推移が確定するまでの情報はメモリに保持す
る必要があるので、“1”の連続する最大数は小さい値
が望ましい。しかし、既に述べたようにサンプルクロッ
クを高精度に制御するためには、符号化後のデータ列に
おける“0”の連続数を短く制限する必要があり、結
局、“1”の連続数と“0”の連続数の両方を制限する
符号を構成しなければならない。このような符号を構成
することは困難である。
S1−>S2−>S4−>S0−>…という状態推移系
列と、S5−>S3−>S7−>S6−>S5−>…と
いう状態推移系列は、そのチャネル出力値がどちらも、
+1,+1,−1,−1,+1…であるため両者の区別
ができず、ビタビ復号時に状態推移を確定できなくな
る。従来のPRMLでも同様の問題があったが、既に説
明したように記録符号(d,k/n)制限のnの値によ
る制限があるので状態推移を確定できない時間が有限で
あり、この間の情報をメモリに蓄えることによって、最
終的に正しいデータを復号することができる。これと同
じ手法をEPRMLに応用するには、区別のできない状
態推移の系列に対応する記録データ列、“1,1,1,
1,1,…”の長さを有限にする、すなわち符号化後の
データ列における“1”の連続数を制限すればよい。し
かも、状態推移が確定するまでの情報はメモリに保持す
る必要があるので、“1”の連続する最大数は小さい値
が望ましい。しかし、既に述べたようにサンプルクロッ
クを高精度に制御するためには、符号化後のデータ列に
おける“0”の連続数を短く制限する必要があり、結
局、“1”の連続数と“0”の連続数の両方を制限する
符号を構成しなければならない。このような符号を構成
することは困難である。
【0024】また、EPRML方式を用いる信号処理回
路の開発コストを抑える為には、可能な限り従来のPR
MLの技術をそのまま用いることが望ましい。
路の開発コストを抑える為には、可能な限り従来のPR
MLの技術をそのまま用いることが望ましい。
【0025】本発明の目的は、従来のPRML方式での
符号化/復号化技術、利得制御技術、タイミング制御技
術をそのまま使いながら、より高密度な記録再生に対応
することができるEPRML方式を用いる信号処理回路
を提供することにある。
符号化/復号化技術、利得制御技術、タイミング制御技
術をそのまま使いながら、より高密度な記録再生に対応
することができるEPRML方式を用いる信号処理回路
を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するために、以下の手段を用いる。
明の目的を達成するために、以下の手段を用いる。
【0027】まず、目的の記録データに対してPRML
方式の場合と全く同じ処理で記録を行う。データ再生時
には、PRMLの場合と同じ処理によってPR4のチャ
ネル出力を得る。このPR4出力信号を用いて利得制
御、タイミング制御を行うと同時に、このPR4のチャ
ネル出力に対してさらに(1+D)処理を行うことによ
って、EPR4のチャネル出力を得る。このEPR4出
力に対して1/(1+D)処理を考慮したビタビ復号を
行うことによって、バイナリデータを再生する。最後に
PRMLと同じ復号化処理を行うことによって、記録し
たデータを再生する。以上の動作によって、符号化/復
号化、利得制御、タイミング制御については従来のPR
MLでの技術を適用しつつEPRML方式によるデータ
再生を行うことができる。
方式の場合と全く同じ処理で記録を行う。データ再生時
には、PRMLの場合と同じ処理によってPR4のチャ
ネル出力を得る。このPR4出力信号を用いて利得制
御、タイミング制御を行うと同時に、このPR4のチャ
ネル出力に対してさらに(1+D)処理を行うことによ
って、EPR4のチャネル出力を得る。このEPR4出
力に対して1/(1+D)処理を考慮したビタビ復号を
行うことによって、バイナリデータを再生する。最後に
PRMLと同じ復号化処理を行うことによって、記録し
たデータを再生する。以上の動作によって、符号化/復
号化、利得制御、タイミング制御については従来のPR
MLでの技術を適用しつつEPRML方式によるデータ
再生を行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施例を図
面を参照しつつ説明する。図1は本発明によるEPRM
L方式を用いた記録再生システムの例である。
面を参照しつつ説明する。図1は本発明によるEPRM
L方式を用いた記録再生システムの例である。
【0029】図1で、フィルタ20によってPR4チャ
ネルの出力が得られる。また、PRMLの場合と全く同
じプリコード処理13を行なっている。従って、符号化
11からフィルタ20の出力までは図2の構成と全く同
じであり、フィルタ20の出力でのRun Lengt
hは従来同様に制限されている。よって、フィルタ20
の出力信号を、タイミング制御部23、利得制御部24
の入力信号とすることで、従来のタイミングの制御技
術、利得制御技術をそのまま用いることができる。
ネルの出力が得られる。また、PRMLの場合と全く同
じプリコード処理13を行なっている。従って、符号化
11からフィルタ20の出力までは図2の構成と全く同
じであり、フィルタ20の出力でのRun Lengt
hは従来同様に制限されている。よって、フィルタ20
の出力信号を、タイミング制御部23、利得制御部24
の入力信号とすることで、従来のタイミングの制御技
術、利得制御技術をそのまま用いることができる。
【0030】また、フィルタ20の出力に対して(1+
D)処理21を行なうことによって、EPR4チャネル
の出力信号を得る。これは、PR4の伝達関数が(1−
D2)であり、EPR4の伝達関数は(1+D−D2−D
3)なので、PR4チャネルの出力に対して(1+D)
処理を行なうことによって、EPR4の伝達関数となる
からである。この(1+D)処理を示す回路ブロック図
を図6に示す。図6で、符号33は加算回路である。符
号34は遅延回路であり、その遅延時間はADC19の
サンプリング周期すなわち1ビットのデータに相当する
時間である。フィルタ20の出力信号を(1+D)処理
によってEPR4の出力としたのが図7(i)の波形で
ある。
D)処理21を行なうことによって、EPR4チャネル
の出力信号を得る。これは、PR4の伝達関数が(1−
D2)であり、EPR4の伝達関数は(1+D−D2−D
3)なので、PR4チャネルの出力に対して(1+D)
処理を行なうことによって、EPR4の伝達関数となる
からである。この(1+D)処理を示す回路ブロック図
を図6に示す。図6で、符号33は加算回路である。符
号34は遅延回路であり、その遅延時間はADC19の
サンプリング周期すなわち1ビットのデータに相当する
時間である。フィルタ20の出力信号を(1+D)処理
によってEPR4の出力としたのが図7(i)の波形で
ある。
【0031】さて、図1の構成では、EPR4の伝達特
性と逆特性のプリコード処理を行なっていないので、図
4の状態推移図に基づくビタビ復号処理では、記録デー
タを再生することができない。
性と逆特性のプリコード処理を行なっていないので、図
4の状態推移図に基づくビタビ復号処理では、記録デー
タを再生することができない。
【0032】そこで、ビタビ復号の過程で、1/(1+
D)相当の処理を同時に行なう構成が考えられる。図3
はこのような処理を考慮したビタビ復号処理の状態遷移
を示す図である。この図の場合、ある時刻での内部状態
がS0で、入力データAkが“1”であれば、チャネル
出力Ykは“+1”であり、次の時刻の内部状態はS1
に推移することを示す。同様に、現在の内部状態がS1
で、入力データAkが“0”であれば、チャネル出力Y
kは“+1”であり、次の時刻の内部状態はS2に推移
することを示す。既に述べたように、図3のような状態
遷移図から実際のビタビ復号回路が実現可能であること
が、h.kobayashiによって示されている。この時のビタ
ビ復号回路の複雑さは、状態数に大きく依存して、状態
遷移の規則にはあまり影響されない。よって、図4の状
態遷移図に対応するビタビ復号回路と、図3の状態遷移
図のビタビ復号回路では、その回路規模でほとんど差が
ない。図3の状態推移図に基づいて図7(i)の波形を
ビタビ復号した結果が、図7(j)である。
D)相当の処理を同時に行なう構成が考えられる。図3
はこのような処理を考慮したビタビ復号処理の状態遷移
を示す図である。この図の場合、ある時刻での内部状態
がS0で、入力データAkが“1”であれば、チャネル
出力Ykは“+1”であり、次の時刻の内部状態はS1
に推移することを示す。同様に、現在の内部状態がS1
で、入力データAkが“0”であれば、チャネル出力Y
kは“+1”であり、次の時刻の内部状態はS2に推移
することを示す。既に述べたように、図3のような状態
遷移図から実際のビタビ復号回路が実現可能であること
が、h.kobayashiによって示されている。この時のビタ
ビ復号回路の複雑さは、状態数に大きく依存して、状態
遷移の規則にはあまり影響されない。よって、図4の状
態遷移図に対応するビタビ復号回路と、図3の状態遷移
図のビタビ復号回路では、その回路規模でほとんど差が
ない。図3の状態推移図に基づいて図7(i)の波形を
ビタビ復号した結果が、図7(j)である。
【0033】また、図3の状態推移図に基づいてビタビ
復号を行なった場合は、従来のEPRML方式で問題と
なっていた、ビタビ復号時の状態推移を確定できないと
いう問題を回避することができる。
復号を行なった場合は、従来のEPRML方式で問題と
なっていた、ビタビ復号時の状態推移を確定できないと
いう問題を回避することができる。
【0034】これは、図3の状態推移図で区別できない
状態推移は、S0−>S1−>S2−>S4−>S0−
>…という状態推移系列と、S5−>S3−>S7−>
S6−S5−>…という状態推移系列である。これに対
応するプリコード前の記録データAkは、1,0,1,
0,1,…のように、“1”と“0”が交互に記録され
るデータ列である。ところが、図1に示す構成で記録デ
ータは、符号化11で(d,k/n)のRun Len
gth制限された記録符号に変換されている。このn制
限によって記録データを一つおきに取り出したデータ列
で連続する“0”の個数がn個に制限されているので、
状態推移が確定できない記録パターンの長さが有限とな
る。よって、実現可能な大きさのメモリをビタビ復号部
22に内蔵することによって、正しく再生データを出力
することができる。
状態推移は、S0−>S1−>S2−>S4−>S0−
>…という状態推移系列と、S5−>S3−>S7−>
S6−S5−>…という状態推移系列である。これに対
応するプリコード前の記録データAkは、1,0,1,
0,1,…のように、“1”と“0”が交互に記録され
るデータ列である。ところが、図1に示す構成で記録デ
ータは、符号化11で(d,k/n)のRun Len
gth制限された記録符号に変換されている。このn制
限によって記録データを一つおきに取り出したデータ列
で連続する“0”の個数がn個に制限されているので、
状態推移が確定できない記録パターンの長さが有限とな
る。よって、実現可能な大きさのメモリをビタビ復号部
22に内蔵することによって、正しく再生データを出力
することができる。
【0035】ところで、実施例の信号処理回路は、図8
に示すように集積化し、半導体LSIとすることが考え
られる。入力データ端子、再生データ端子、記録波形出
力端子、読みだし波形入力端子を設け、さらに図8に示
す構成要素を、同一半導体基板上に形成してLSI化し
ておけば、データ記録再生装置の小型にとって都合がよ
い。また、集積回路とすることによって、量産性が向上
し、ひいてはコストの低減も図れることになる。
に示すように集積化し、半導体LSIとすることが考え
られる。入力データ端子、再生データ端子、記録波形出
力端子、読みだし波形入力端子を設け、さらに図8に示
す構成要素を、同一半導体基板上に形成してLSI化し
ておけば、データ記録再生装置の小型にとって都合がよ
い。また、集積回路とすることによって、量産性が向上
し、ひいてはコストの低減も図れることになる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、磁気ディスクなどの記
録再生装置で、従来のPRML方式よりも高性能なEP
RML方式を使いつつ、従来のPRML方式での符号化
/復号化技術、利得制御技術、タイミング制御技術をそ
のまま使うことができるので、より高精度な記録再生に
対応することができる信号処理回路を安価に提供するこ
とができる。
録再生装置で、従来のPRML方式よりも高性能なEP
RML方式を使いつつ、従来のPRML方式での符号化
/復号化技術、利得制御技術、タイミング制御技術をそ
のまま使うことができるので、より高精度な記録再生に
対応することができる信号処理回路を安価に提供するこ
とができる。
【図1】本発明によるEPRML方式を用いた記録再生
システムのブロック図。
システムのブロック図。
【図2】従来のPRML方式を用いた記録再生システム
のブロック図。
のブロック図。
【図3】本発明によるビタビ復号処理部の状態推移の説
明図。
明図。
【図4】従来のEPRML方式でのビタビ復号処理部の
状態推移の説明図。
状態推移の説明図。
【図5】1/(1+D)処理を示す説明図。
【図6】(1+D)処理を示す説明図。
【図7】本発明による記録再生システムでの各部の波形
図。
図。
【図8】本発明をLSIに適用したブロック図。
【図9】NRZ記録方式での書き込み波形の説明図。
11…符号化回路、 12…復号化回路、 13…プリコード処理部、 14…ライトアンプ、 15…ヘッドアンプ、 16…記録媒体、 17…リードアンプ、 18…可変利得アンプ、 19…アナログディジタル変換器、 20…フィルタ、 21…(1+D)処理部、 22…ビタビ復号回路、 23…タイミング制御回路、 24…利得制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西谷 卓史 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式 会社日立製作所システム開発研究所内
Claims (3)
- 【請求項1】拡張パーシャルレスポンスクラス4および
ビタビ復号方式を使用して記録媒体にディジタルデータ
を記録再生する装置において、 前記記録媒体に記録する符号語のデータ列における連続
するゼロの個数がk個以下であり、記録する符号語のデ
ータ列を一つおきに取り出したデータ列における連続す
るゼロの個数がn個以下となる符号化規則によって記録
データを符号化し、符号化したデータに対して、その出
力値を所定時間遅延させた値と前記符号化したデータを
モジュロ2加算して出力値とする処理(1/(1+D)
処理)を行ない、得られたデータの“1”に対して記録
信号を反転させるNRZI記録方式によってデータを記
録し、データ再生時に用いるフィルタは、パーシャルレ
スポンスクラス4の応答波形を出力するフィルタと、前
記パーシャルレスポンスクラス4の応答波形を所定時間
遅延させた信号と前記パーシャルレスポンスクラス4の
応答波形を加算する処理((1+D)処理)の少なくと
も2段階から構成され、得られたフィルタ出力に対して
ビタビ復号によってバイナリデータを出力し、このバイ
ナリデータに対して前記符号化処理と逆の処理である復
号化処理を行なうことを特徴とするデータ記録再生装
置。 - 【請求項2】データ信号を入力するための入力端子と、
符号化したバイナリデータ列における連続するゼロの個
数がk個以下であり、符号化したバイナリデータ列を一
つおきに取り出したデータ列における連続するゼロの個
数がn個以下となる符号化規則によって入力信号を符号
化し、符号化したデータに対して、その出力値を所定時
間遅延させた値と前記符号化したデータをモジュロ2加
算して出力値とする処理(1/(1+D)処理)を行な
い、得られたデータの“1”に対して記録信号を反転さ
せる書き込み信号を出力し、読みだし波形を入力するた
めの入力端子と、入力された読みだし波形をパーシャル
レスポンスクラス4の応答となるように波形等化するフ
ィルタと、得られたパーシャルレスポンスクラス4の応
答波形を拡張パーシャルレスポンスクラス4の応答波形
にする第2のフィルタと、拡張パーシャルレスポンスク
ラス4の応答波形からバイナリデータを出力するビタビ
復号回路と、前記符号化処理と逆の復号化処理を行な
い、復号結果のデータを出力する出力端子とを備えるこ
とを特徴とする信号処理回路。 - 【請求項3】請求項2に示す前記信号処理回路を同一基
板上に形成した半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2892496A JPH09223365A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | データ記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2892496A JPH09223365A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | データ記録再生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09223365A true JPH09223365A (ja) | 1997-08-26 |
Family
ID=12261960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2892496A Pending JPH09223365A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | データ記録再生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09223365A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6125156A (en) * | 1996-10-11 | 2000-09-26 | Hitachi, Ltd. | Data synchronizing signal detecting device |
US6791777B2 (en) | 2000-05-19 | 2004-09-14 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Data synchronizing signal detector, signal processing device using the detector, information recording and reproducing apparatus having the detector and the device, data synchronizing signal detecting method, and information recording medium for using in the method |
-
1996
- 1996-02-16 JP JP2892496A patent/JPH09223365A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6125156A (en) * | 1996-10-11 | 2000-09-26 | Hitachi, Ltd. | Data synchronizing signal detecting device |
US6473477B2 (en) | 1996-10-11 | 2002-10-29 | Hitachi, Ltd. | Data synchronizing signal detecting device |
US6823030B2 (en) | 1996-10-11 | 2004-11-23 | Hitachi, Ltd. | Data synchronizing signal detecting device |
US7184505B2 (en) | 1996-10-11 | 2007-02-27 | Hitachi, Ltd. | Data synchronizing signal detecting device |
US6791777B2 (en) | 2000-05-19 | 2004-09-14 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Data synchronizing signal detector, signal processing device using the detector, information recording and reproducing apparatus having the detector and the device, data synchronizing signal detecting method, and information recording medium for using in the method |
US7256953B2 (en) | 2000-05-19 | 2007-08-14 | Hitachi, Ltd. | Data synchronizing signal detector, signal processing device using the detector, information recording and reproducing apparatus having the detector and the device, data synchronizing signal detecting method, and information recording medium for using in the method |
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