JPH09326170A - 磁気ディスク記録装置の等化フィルタ係数設定方法 - Google Patents

磁気ディスク記録装置の等化フィルタ係数設定方法

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JPH09326170A
JPH09326170A JP14257796A JP14257796A JPH09326170A JP H09326170 A JPH09326170 A JP H09326170A JP 14257796 A JP14257796 A JP 14257796A JP 14257796 A JP14257796 A JP 14257796A JP H09326170 A JPH09326170 A JP H09326170A
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JP
Japan
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filter coefficient
equalization
equalization filter
track
value
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JP14257796A
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Masao Adachi
正雄 足立
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】等化に要する時間の短縮やフィルタ係数の収束
性や安定性、復号エラーレート情報を用いた等化フィル
タ係数の最適化、ということが十分には配慮されておら
ないという問題があった。 【解決手段】書き込みから読みだしまでのチャネル特性
変動に対し感度の高い書き込み信号パターンを識別し、
判別余裕メトリックの変動分を算出し、変動分より等化
フィルタ係数の修正量を算出し、トラック対応の等化フ
ィルタ係数を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク記録装
置の等化フィルタ係数設定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術として、図2に示すような 特
開平 2-150114 号、特開平 6-44508 号公報に記載され
るものがある。そこでは、パーシャルレスポンスの目標
等化波形に対して、等化後の信号から目標応答波形と等
化誤差を求め、その誤差量に基づき等化器のフィルタ係
数を変更して、チャネル入力から等化器出力への入出力
特性を目標応答のPR4(Partial-response class I
V)となるようにトラック半径に応じたチャネル特性の
変動の影響を補償するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は局所て
きな読みだし信号パターンに依存した調整をしており、
等化に要する時間の短縮やフィルタ係数の収束性や安定
性、復号エラーレート情報を用いた等化フィルタ係数の
最適化、ということが十分には配慮されておらないとい
う問題があった。
【0004】本発明の目的は、パーシャルレスポンス信
号化を利用する記録システムにおけるトラック半径に応
じたチャネル特性の変動を補償する等化フィルタ係数の
高速安定な決定方法を提供することにある。
【0005】本発明の第二の目的は、トラック半径に応
じた等化フィルタ係数の記憶に必要なメモリ量を少なく
する方法を提供することにある。
【0006】本発明の第三の目的は、復号エラーレート
と直接関係するビタビメトリック情報を用いた等化フィ
ルタ係数の最適化方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目標であるトラック
半径に応じたチャネル特性の変動を補償する等化フィル
タ係数の高速安定な決定を達成するために、本発明は書
き込みから読みだしまでのチャネル特性変動に対し感度
の高い書き込み信号パターンを識別するステップと、判
別余裕メトリックの変動分を算出するステップと、上記
変動分より等化フィルタ係数の修正量を算出し、トラッ
ク対応の等化フィルタ係数を変更するステップとを施し
た。また、上記エラーパスはビタビ判別において誤判別
しやすいエラーパスとしている。上記方法により、ノイ
ズに対して信号成分が大きくなる信号パターン情報を選
択して、等化フィルタ係数を調整しているので、高速安
定なフィルタ係数の設定ができる。
【0008】上記目標であるトラック半径に応じた等化
フィルタ係数の記憶に必要なメモリ量を少なくし高速に
等化フィルタ係数を決定するために、上記等化フィルタ
係数を求める手段は、複数の異なるトラックにおいて前
もって求められた等化フィルタ係数(2つの異なるトラ
ックにおいて求められた等化フィルタ係数のベクトル表
示をC1、C2とする)を初期値とし、他のトラックでの
等化フィルタ係数ベクトルはそれらの内挿あるいは外挿
の線形探索(C=C1+a×(C2−C1)、a:求めるべ
き係数)で求めることと、トラック対応の等化フィルタ
係数の記憶を、各トラック対応のa値と全トラックに対
して2つだけのベクトル(例えば、C1と(C2−C1))
で記憶手段において記憶することとしたものである。上
記方法により、トラック対応で各タップの係数を記憶す
る場合と比較し、必要記憶量が少なくてすむ。また、一
次元探索なので、高速に等化フィルタ係数を設定するこ
とができる。各トラック対応の最適なフィルタ係数ベク
トルは、線形補間で近似できるという事実を利用したも
のである。
【0009】上記目標であるビタビメトリック情報を用
いた等化フィルタ係数の最適化を実現するために、判別
余裕メトリックの変動分[すなわち、チャネル特性変動
に伴う等化誤差による{(エラーパスのビタビメトリッ
ク値)−(上記書き込み信号パターン対応の等化後出力
(真のパス)のビタビメトリック値)}の変動分]を算
出するステップと、上記変動分より等化フィルタ係数の
修正量を算出し、トラック対応の等化フィルタ係数の記
憶値を変更するステップと、を施したものである。ま
た、等化目標がEPRであるとき、上記判別余裕メトリ
ックの変動分の算出関数として、 ±[w(k+3)+w(k+2)-W
(k+1)-W(k)]、あるいは、±[w(k+5)+w(k+4)-W(k+1)-W
(k)] あるいは、±[w(k+5)-w(k+3)+W(k+2)-W(k)]、のう
ちの1つあるいは複数個を用いることとしたものであ
る。上記方法により、誤判別となるまでのビタビメトリ
ックの余裕の変動分にもとづきフィルタ係数を調整して
いる。また、等化目標応答をEPR、すなわち、NRZ
表現の書き込み信号 x(k) ∈ {1,0},に対し、等化後の
信号 y(k) を y(k) = x(k)+x(k-1)-x(k-2)-x(k-3) とな
るように等化する場合において、{(エラーパスのビタ
ビメトリック値)−(上記書き込み信号パターン対応の
等化後出力(真のパス)のビタビメトリック値)}の変
動分]は、1ビットの単独エラー、x(k)≠x^(k) に対し
しては、 {([e^(k+3)]2+[e^(k+2)]2+[e^(k+1)]2+[e^(k)]2)−
([e(k+3)]2+[e(k+2)]2+[e(k+1)]2+[e(k)]2)}- 4, であり、その期待値は、 2×[w(k+3)+w(k+2)-W(k+1)-W(k)], for x(k)=0, -2×[w(k+3)+w(k+2)-W(k+1)-W(k)], for x(k)=1, となる。2ビットの非連続エラー、x(k)=x(k+2)≠x^(k)
=x^(k+2) に対しての変動分は、 {([e^(k+5)]2+[e^(k+4)]2+[e^(k+3)]2+[e^(k+2)]2+[e
^(k+1)]2+[e^(k)]2)−([e(k+5)]2+[e(k+4)]2+[e(k+
3)]2+[e(k+2)]2+[e(k+1)]2+[e(k)]2)}- 4, であり、その期待値は、 2×[w(k+5)+w(k+4)-W(k+1)-W(k)], for x(k)=0, -2×[w(k+5)+w(k+4)-W(k+1)-W(k)], for x(k)=1, となる。3ビットの連続エラー、x(k)=1-x(k+1)=x(k+2)
≠x^(k)=1-x^(k+1)=x^(k+2) に対しての変動分は、 {([e^(k+5)]2+[e^(k+4)]2+[e^(k+3)]2+[e^(k+2)]2+[e
^(k+1)]2+[e^(k)]2)−([e(k+5)]2+[e(k+4)]2+[e(k+
3)]2+[e(k+2)]2+[e(k+1)]2+[e(k)]2)}- 4, であり、その期待値は、 2×[w(k+5)-w(k+3)+W(k+2)-W(k)], for x(k)=0, -2×[w(k+5)-w(k+3)+W(k+2)-W(k)], for x(k)=1, となる。このことより、請求項3の関数で誤判別となる
までのビタビメトリックの余裕の変動分の1/2を表す
ことが確かめられる。ただし、上式におけるe^(k+j) と
e(k+j) は次で定義されるものである。
【0010】e^(k+j) ≡ y(k+j) - [x^(k+j)+x^(k+j-1)
-x^(k+j-2)-x^(k+j-3)], e(k+j) ≡ y(k+j) - [x(k+j)+x(k+j-1)-x(k+j-2)-x(k+
j-3)], j=0,1,…,5, x^(k) : x(k) の復号値。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施例を図
1、図3ないし図6により説明する。本実施例では等化
目標応答をEPR、すなわち、NRZ表現の書き込み信
号 x(k) ∈ {1,0},に対し、等化後の信号 y(k) を y(k)
= x^(k)+x^(k-1)-x^(k-2)-x^(k-3)となるように等化す
る場合であり、また、ディスク制御装置を出荷するとき
のフィルタ係数のチューニングの場合であり、ディスク
面には、チャネル特性変動に対し感度の高い信号パター
ン(NRZ表現) [ 1,0,0,1,0,0,1 ] が繰り返し書き
込まれおり、また、規格化線密度(≡Pw50/T、Pw50:チ
ャネルのステップ応答出力の半値幅、1/T:読みだしビッ
トレート)が2と3のトラックに対応して等化フィルタ
係数が前もって求められておりそれらのベクトルをC
1、C2 で表すものとして本発明を説明する。
【0012】図3は本実施例における磁気ディスク記録
装置のブロック図を示す。この図において、ドライブ装
置11から読みだされた再生信号1は可変利得増幅器1
2で増幅されて、アナログディジタル変換器13におい
てアナログ信号からディジタル信号2に変換される。そ
して、フィルタ14でその出力波形が目標の応答波形
(チャネルのダイパルス応答が(1,1,−1,−
1)、特性となるように波形等化が行なわれる。VGA
/VFO制御回路では、可変利得増幅器12での増幅率
とアナログディジタル変換器13のサンプリングのタイ
ミングを調整している。ビタビ復号回路16では、波形
等化後の信号4から復号データ5の”1”または”0”
への判別を行なう。フィルタ14における媒体のトラッ
ク依存のフィルタ係数については、フィルタ係数変更回
路22が読み取り用ヘッドのサーボ制御回路あるいは読
み取った情報から得られる読み取りデータのトラック情
報6とSRAM21(C1、(C2−C1)、トラック対応
のパラメータaを記憶)の情報を参照し、C=C1+a
×(C2−C1)、で上記トラックに適応するフィルタ係
数ベクトルCを計算して、その計算された係数値に設定
する。また、aの値が更新された時も、フィルタ係数変
更回路が同様に、フィルタ係数を設定する。SRAM2
1に記憶されるトラック対応のパラメータaは学習回路
24によって学習的に求められたものである。パラメー
タaの学習回路24はディスク制御装置を出荷するとき
に一度働かせてトラック対応のフィルタ係数を求める時
にのみ使用するものである。以上が本発明によるデータ
の再生回路の機能の概略である。以下では本発明の特徴
をなすパラメータaの学習回路24のアルゴリズムにつ
いて詳述する。
【0013】回路24の構成概略は図1に示すものであ
る。図4は本実施例における磁気ディスク記録装置の等
化フィルタ係数設定方法のパラメータaの学習回路24
のアルゴリズムのフローチャートを示す。書き込みから
読みだしまでのチャネル特性変動に対し感度の高い書き
込み信号パターンを識別するステップ31では、ビタビ
復号回路16の出力値である x^(k) [書き込み信号(N
RZ表現) x(k) の推定値]と フィルタ14の出力 y
(k) を記憶し、 x^(k-3)=1,x^(k-2)=0,x^(k-1)=0,x^(k)=1,x^(k+1)=0,x^
(k+2)=0,x^(k+3)=1, が成り立つかどうか判別し、成り立つ場合は、 e(k+3-j) = y(k+3-j)-[x^(k+3-j)+x^(k+2-j)-x^(k+1-j)
-x^(k-j)], j=0,1,2,3 w(k+3-j) = w(k+3-j)+ e(k+3-j)/N, j=0,1,2,3 で e(k+3-j) と w(k+3-j) 求め、 N 個の e(k+3-j) に
対し w(k+3-j) が求められたら次の判別余裕メトリック
の変動分を算出するステップ32へ進み、一致しない場
合あるいは N 個の e(k+3-j) の平均値がまだ求まらな
い場合には次のサンプリング時間を待つ。平均化処理は
ノイズの影響を減らすためである。変動分を算出するス
テップ32では、Δdfree2 = Δdfree1,として前回の変
動分を Δdfree2 として記憶し、Δdfree1 = [w(k+3)+w
(k+2)-W(k+1)-W(k)]で今回の変動分Δdfree1 を算出
し、信号パターンを識別するステップ31の w(k+3-j)
を w(k+3-j)=0,j=0,1,2,3 にリセットし、ステップ3
3へ行く。等化フィルタ係数の修正量を算出し、トラッ
ク対応の等化フィルタ係数の記憶値を変更するステップ
33では、 a を以下の条件にもとづき更新し、 Δa =Δa/2, if (Δdfree1)×(Δdfree2)<0, a = a + Δa, if Δdfree1≧0, a = a - Δa, if Δdfree1<0, とおく。
【0014】また、その時点でのaを上記トラックにお
けるパラメータとしてSRAM21のトラック対応の番
地に格納し、Δdfree1<C1(定数)が成立するかどうかを
調べ、成立するとき学習を終了する。ただし、終了する
前に、次のトラックの最適化を行なうためのΔaの初期
値として 0.1 をセットしておく。上記条件が成立しな
いときは、C=C1+a×(C2−C1)、にて計算される
Cのフィルタ係数に等化フィルタ係数を変更した後、パ
ラメータaの学習を続ける。信号パターン [ 1,0,0,1,
0,0,1 ] とaとΔdfree1関数は図5に示す関係があるの
で、上記方法にて最適なaが求まる。
【0015】以上の説明から、好ましい実施例に鑑みて
本発明の多くの変更および変形が可能であることは容易
に理解されよう。例えば、信号パターン [ 1,0,0,1,0,
0,1 ]の代わりに、チャネル特性変動に対し感度の高い
[1,0,0,0,0,0,1]、を用いれば変動分関数 Δdfree3 ≡
[w(k+3)+w(k+2)-W(k+1)-W(k)] とaは図6の関係にある
ので、 Δdfree3 の±符号を逆にすることで、同様のロ
ジックで最適なaを求めることも可能である。また、両
方の信号パターンをもちいて、(Δdfree1 - Δdfree3)
を新しい変動分関数として最適なaを求めることも可能
である。同様に、変動分関数が [w(k+5)+w(k+4)-W(k+1)
-W(k)] である場合には、チャネル特性変動に対し感度
の高い書き込み信号パターン(NRZ表現)である [0,1,
1,0,1,0,1,1,0] や [0,1,1,1,1,1,1,1,0]、変動分関数
が [w(k+5)-w(k+3)+W(k+2)-W(k)]である場合には、チャ
ネル特性変動に対し感度の高い書き込み信号パターン
(NRZ表現)である [0,1,0,1,0,1,0,1,0] や [0,1,0,
0,1,0,0,1,0] を用いて等化フィルタ係数の最適化も本
特許の方法で実現できる。
【0016】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、トラック半径に応じたチャネル特性の変動
を補償する等化フィルタ係数を高速安定に決定でき、ト
ラック半径に応じた等化フィルタ係数の記憶に必要なメ
モリ量を少なくし、復号エラーレートと直接関係するビ
タビメトリック情報を用いた等化フィルタ係数の最適化
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適応等化フィルタの係数学習回路のブ
ロック図。
【図2】従来の適応等化フィルタの係数学習回路のブロ
ック図。
【図3】本実施例における磁気ディスク記録装置のブロ
ック図。
【図4】パラメータaの学習アルゴリズムのフローチャ
ート。
【図5】判別余裕メトリックの変動分関数とaと信号パ
ターンの説明図。
【図6】判別余裕メトリックの変動分関数とaと信号パ
ターンの説明図。
【符号の説明】
5…復号データ、 6…トラック位置情報、 11…ドライブ装置、 12…可変利得増幅器、 13…アナログディジタル変換器、 14…等化フィルタ、 15…VGA/VFO制御回路、 16…ビタビ復号回路、 21…SRAM、 22…フィルタ係数変更回路、 24…パラメータaの学習回路、 31…パターン識別ステップ、 33…等化係数設定ステップ、 32…判別余裕メトリックの変動分算出ステップ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記憶媒体上の複数のデータトラック内にデ
    ータを書き込む手段、記録媒体からデータを読み取る手
    段、上記読み取り手段によって得られた信号を等化する
    手段、上記等化手段によって得られた信号から記録媒体
    に書き込まれた信号をビタビ復号する手段、上記記録媒
    体の読み取り位置に対応する等化フィルタ係数を記憶す
    る手段、読み取り用ヘッドのサーボ制御回路あるいは読
    み取った情報から得られる読み取りデータのトラック位
    置情報と上記記憶情報にもとづき上記等化手段のフィル
    タ係数を変更する手段よりなる磁気ディスク記録装置に
    おいて、書き込みから読みだしまでのチャネル特性変動
    に対し感度の高い書き込み信号パターンを識別するステ
    ップと、判別余裕メトリックの変動分であるチャネル特
    性変動に伴う等化誤差による{(エラーパスのビタビメ
    トリック値)−(上記書き込み信号パターン対応の等化
    後出力(真のパス)のビタビメトリック値))}の変動
    分を算出するステップと、上記変動分より等化フィルタ
    係数の修正量を算出し、トラック対応の等化フィルタ係
    数を変更するステップとを有し、上記エラーパスはビタ
    ビ判別において誤判別しやすいエラーパスとすることを
    特徴とする磁気ディスク記録装置の等化フィルタ係数設
    定方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記等化フィルタ係数
    を求める手段は、複数の異なるトラックで求められた等
    化フィルタ係数を初期値とし、ベクトル表示をC1、C
    2とし、他のトラックでの等化フィルタ係数ベクトルは
    それらの内挿あるいは外挿の線形探索(C=C1+a×
    (C2−C1)、(a:求めるべき係数))で求めること
    と、トラック対応の等化フィルタ係数の記憶を、各トラ
    ック対応のa値と全トラックに対して二つだけのベクト
    ルで上記記憶手段で記憶する磁気ディスク記録装置の等
    化フィルタ係数設定方法。
  3. 【請求項3】上記読み取り用等化フィルタにおいて等化
    目標がEPRであるとき、上記判別余裕メトリックの変
    動分の算出関数として、 ±[w(k+3)+w(k+2)-W(k+1)-W(k)]、あるいは、±[w(k+5)
    +w(k+4)-W(k+1)-W(k)]あるいは、±[w(k+5)-w(k+3)+W(k
    +2)-W(k)]、ただし、W(k)は k サンプリングにおける等
    化誤差あるいはその平均値(期待値)を示す、のうちの
    一つあるいは複数個を用いる請求項1あるいは請求項2
    の磁気ディスク記録装置の等化フィルタ係数設定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010150624A1 (ja) * 2009-06-23 2010-12-29 日本電気株式会社 等化装置、等化方法及びプログラム

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