JPH10283743A - サーボデコーダ - Google Patents

サーボデコーダ

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JPH10283743A
JPH10283743A JP10016251A JP1625198A JPH10283743A JP H10283743 A JPH10283743 A JP H10283743A JP 10016251 A JP10016251 A JP 10016251A JP 1625198 A JP1625198 A JP 1625198A JP H10283743 A JPH10283743 A JP H10283743A
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JP10016251A
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T Behrens Richard
ティー. ベーレンス リチャード
Christopher P Zook
ピー. ズーク クリストファー
A Tarke Steven
エイ. ターク スティーブン
David E Reed
イー. リード デイビッド
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Original Assignee
Cirrus Logic Inc
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速なシーク動作およびより信頼性の高いト
ラック動作を可能にするサーボコード構成、およびより
高い記録密度に対処するサーボコード構成を実現するサ
ーボデコーダを提供する。 【解決手段】 サーボデコーダは、ディスク記憶媒体の
上で読出しヘッドを位置決めするために、複数の同心状
データトラックに分割され且つ埋込みサーボセクタを有
する該ディスク記憶媒体上に記録されたエラー訂正サー
ボコードをデコードする。このサーボデコーダは、該記
録されたサーボコードを表す検出コードワードを受け取
るように接続された入力と、該検出コードワードを、サ
ーボウェッジ(servo wedge)に記録されたトラックアド
レスを表すデコード済みコードワードにマッピングする
マッパー(mapper)とを備える。ここで、少なくとも2つ
の検出コードワードが1つのデコード済みコードワード
にマッピングし、該読出しヘッドが、ある選択トラック
をシークする際に、隣接トラックの検出コードワード
が、該隣接トラックの1つを表すデコード済みコードワ
ードにマッピングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルコンピュ
ータ用のディスク記憶システムの制御に関する。より具
体的には、記録ヘッドをディスク記憶媒体上に位置決め
するためのエラー訂正サーボコードに関する。
【0002】
【従来の技術】磁気および光学ディスク記憶装置は、大
量のデジタルデータを不揮発的に記憶するために、ホス
トコンピュータシステムによって一般的に使用される。
典型的には、記憶装置内で回転するディスク記憶媒体
は、(磁気ディスク記憶媒体の場合は同心状に、光学デ
ィスク記憶媒体の場合は同心状またはらせん状に間隔を
おいて配置される)いくつかのデータトラックに分割さ
れ、各データトラックは、さらにいくつかのデータセク
タに分割される。特定のトラック上の目標とするデータ
セクタにデータを書込むため、および同データセクタか
らデータを読出すために、記録ヘッド(読出しヘッド/
書込みヘッド)は、サーボ制御装置によって、トラック
上に位置決めされる。その後、トラックにデータを書込
むために、データは記録ヘッドの書込みコイルの電流
(またはレーザビームの強度)を変調する役割を果たし
て、対応する磁束(または反射型光学)遷移のシーケン
スをディスクの表面上に書込む。この記録データを読出
すために、記録ヘッドは再びトラック上を通過し、磁束
(または反射型光学)遷移を、記録データを表すパルス
のシーケンスを含むアナログ読出し信号に変換する。そ
の後これらのパルスが検出され、読出しチャネルにより
推定データシーケンスへとデコードされ、エラーがない
場合は、推定データシーケンスは記録データシーケンス
と一致する。
【0003】図1Aは、ディスク記憶媒体の典型的なフ
ォーマットを示し、データトラック13は、同心状の放
射状に間隔をおいて配置された情報の「リング」として
記録される。各トラックは、ディスクの全体に一定の間
隔で記録された埋込みサーボウェッジまたはサーボスポ
ーク17を有する所定の数のデータセクタ15を含む。
埋込みサーボウェッジは、読出しおよび書込み動作中に
記録ヘッドを選択トラック上に位置決めするために、サ
ーボ制御装置によって処理される。図1Bに示すよう
に、サーボウェッジの各サーボセクタは、典型的には、
(図1Cに示すデータセクタ15と類似する)サーボデ
ータ71と同期するためのタイミング情報(プリアンブ
ル68および同期70)を含み、サーボデータ71は、
磁気ヘッドを選択トラック上に粗く位置決めするための
トラックアドレス73、および記録ヘッドを選択トラッ
クの中心線上に緻密に位置決めするための、正確な間隔
およびオフセットで配置されたサーボバースト75を含
む。
【0004】従って、読出しおよび書込み動作中、サー
ボ制御装置は2つの機能、すなわち、トラックアドレス
を用いて選択トラックをシークする機能、およびサーボ
バーストを用いてトラックの中心線をトラックする機能
を果たす。選択トラックのシークは、記録ヘッドが目標
とするトラックに達するまで、記録ヘッドをディスクの
表面上で放射状に移動することを必要とする。記録ヘッ
ドがディスク上を放射状に横切るとき、サーボ制御装置
は、埋込みサーボウェッジに記録された現在のトラック
アドレスを読出し、記録ヘッドの現在の位置を決定す
る。設計上考慮すべき固有の事項は、選択トラックをシ
ークする際、サーボウェッジを読出すときに、記録ヘッ
ドは2つの隣接するトラックの間を浮動し得るというこ
とである。記録ヘッドが2つの隣接トラックの間を浮動
する場合、検出されたトラックアドレスが、2つの隣接
トラックアドレスの一方にデコードし、サーボ制御装置
の動作のエラーを避けるということが重要である。
【0005】従来技術によるディスク記憶システムは、
トラック間の干渉による検出アドレスの曖昧さ(ambigui
ty)を、2つの隣接トラックアドレスの一方を優先させ
ることによって確実に解消するために、典型的にはグレ
イコードと呼ばれるコード化技術を用いる。グレイコー
ドの書込み許可特性(enabling characteristic)は、
隣接トラックアドレスを表すコードワードが、NRZ領
域においてわずか1隣接ビット(NRZI領域では2隣
接ビット)しか違わないということである。図4は、N
RZバイナリトラックアドレスを、ディスクに記録され
たNRZグレイコードトラックアドレスにコード化する
従来型のサーボエンコーダを示す。ここで隣接NRZグ
レイコードトラックアドレスはわずか1ビットしか違わ
ない。この方法では、記録ヘッドがシーク動作中に2つ
の隣接トラックの間を浮動するとき、検出されたコード
ワードの曖昧さは、2つの隣接トラックアドレスの一方
を優先させることによって解消される。
【0006】ディスク記憶システムのためのサーボシス
テムを開発するにあたっての別の設計上考慮すべき固有
の事項は、検出されたサーボデータの完全性である。読
出し信号のノイズによって生じる検出されたサーボデー
タにおけるエラーは、サーボ制御装置の性能を、シーク
動作およびトラック動作の両方で低下させる。従来、サ
ーボウェッジ17のサーボデータは、非常に低密度で記
録され、これにより、シンボル間の干渉(ISI)によ
って生じるエラーを最小限にする。さらに、磁気記憶シ
ステムは通常、d=1ランレングス制限(RLL)コー
ド制約を用いてサーボデータを記録して、隣接する磁気
遷移の書込みを防止し、これにより非線形遷移シフト
(NLTS)として知られる現象によって生じるエラー
を最小限にする。NLTSは、第1の遷移からの反磁場
が、書込みヘッドの磁場と相互に作用し、すぐ後に続く
遷移がディスクに書込まれる際にその位置をシフトする
ときに生じる。
【0007】エラー訂正コード(ECC)は周知であり
(例えばハミング、CRC、リード−ソロモンなど)、
典型的にはデータセクタのユーザデータにおけるエラー
を訂正するために用いられるが、このようなコードは通
常、サーボデータにおけるエラーを訂正するためには使
用されない。ECCがサーボデータを訂正するために使
用されないのは、おそらく上述したグレイコード制約に
よるものであろう。すなわち、サーボデータは、ハミン
グコードなどの従来のエラー訂正コードを用いてコード
化され得ず、かつその後隣接トラックアドレスがわずか
1ビットしか異ならないように配列され得ない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ディスク記憶システム
の今日の傾向は、サーボウェッジに記憶されるデータ量
の増加である。例えば、サーボウェッジは、「ID-Les
s」ディスク記憶システムと呼ばれるものにおけるデー
タセクタの相対位置を捜し出すためのデータを含み得
る。サーボウェッジのデータ量が増加するにつれて、サ
ーボウェッジはトラックの記録可能領域のかなりの量を
消費し始める。サーボウェッジが消費する領域を削減す
る方法の1つに、サーボウェッジの記録密度を高める方
法があるが、前述のように、記録密度を高めると、IS
Iによって生じるエラーの数が増加する。
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、サーボデータのデータの完全性を向上
させ、それによりより迅速なシーク動作およびより信頼
性の高いトラック動作を可能にするサーボコード構成、
さらに、ISIの増加によるビットエラー数の増加を補
償することによって、より高い記録密度に対処するサー
ボコード構成を実現するサーボデコーダを提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によるサーボデコ
ーダは、ディスク記憶媒体の上で読出しヘッドを位置決
めするために、複数の同心状データトラックに分割され
且つ埋込みサーボセクタを有する該ディスク記憶媒体上
に記録されたエラー訂正サーボコードをデコードするサ
ーボデコーダであって、(a)該記録されたサーボコー
ドを表す検出コードワードを受け取るように接続された
入力と、(b)該検出コードワードを、サーボウェッジ
(servo wedge)に記録されたトラックアドレスを表すデ
コード済みコードワードにマッピングするマッパー(map
per)とを備えており、(i)少なくとも2つの検出コー
ドワードが1つのデコード済みコードワードにマッピン
グし、(ii)該読出しヘッドが、ある選択トラックを
シークする際に、隣接トラックの検出コードワードが、
該隣接トラックの1つを表すデコード済みコードワード
にマッピングすることにより上記目的を達成する。
【0011】(a)前記記憶媒体の表面特性を変化させ
ることによって、サーボコードワードが各トラック上に
記録され、(b)隣接トラック上に記録されたサーボコ
ードワードが、1つより多くの表面変化で相違するよう
であってもよい。
【0012】隣接トラック上に記録されたサーボコード
ワードが、所定数の表面変化で相違してもよい。
【0013】(a)前記記憶媒体が、磁気ディスクであ
り、(b)前記表面変化が磁気遷移であってもよい。
【0014】(a)前記サーボコードが、エラー訂正コ
ードであり、各デコード済みコードワード間の最小距離
がN(但し、Nは1より大きい整数)であり、(b)前
記マッパーは、所定数の検出コードワードを所定のデコ
ード済みコードワードにマッピングしてもよく、ここ
で、(i)該所定数の検出コードワードは、int
((N+1)/2)未満である該所定のデコード済みコ
ードワードからの距離を含み、(ii)int(x)
は、xの整数部分を表し、(a)隣接トラックアドレス
を表すコードワードは、Nに等しいビット数分だけ相違
してもよい。
【0015】前記マッピングが、検出コードワード中の
int((N−1)/2)個のビットエラーを訂正して
もよい。
【0016】前記エラー訂正コードが、レート4/7の
ハミングコードであり、N=3であってもよい。
【0017】前記サーボデコーダが、データサンプルシ
ーケンスを前記検出コードワードに復調する格子状検出
器をさらに備え、(a)該格子状検出器が少なくとも1
つの最小距離エラーイベントを含み、(b)前記サーボ
コードが、該格子状検出器の少なくとも1つの最小距離
エラーイベントを訂正してもよい。
【0018】(a)前記サーボコードが、ランレングス
制限d=1制約とともに記録され、(b)前記格子状検
出器がPR4検出器であってもよい。
【0019】前記サーボコードが、ビットシフト最小距
離エラーイベントを訂正してもよい。
【0020】前記サーボコードが、ジビットドロップイ
ン最小距離エラーイベントを訂正してもよい。
【0021】各デコード済みコードワードが、連続する
「1」のビットの対の間にk個(但し、k mod 3
=1)の「0」のビットを含むように強制するコード制
約を前記サーボコードが含んでもよい。
【0022】(a)前記サーボコードが、ランレングス
制限d=1制約とともに記録され、(b)前記格子状検
出器が、該d=1制約に適合してもよい。
【0023】前記格子状検出器がPR4検出器であって
もよい。
【0024】隣接トラックアドレスが前記最小距離エラ
ーイベントに関して相違するように、前記トラックアド
レスを前記サーボウェッジに構成してもよい。
【0025】あるいは、本発明によるサーボデコーダ
は、複数の同心状データトラックに分割されたディスク
記憶媒体上に記録された、該ディスク記憶媒体の上で読
出しヘッドを位置決めするためのエラー訂正サーボコー
ドをデコードするサーボデコーダであって、(a)該記
録されたサーボコードを表す検出コードワードを受け取
るように接続された入力と、(b)該検出コードワード
を、デコード済みコードワードにマッピングするマッパ
ーとを備えており、(i)該読出しヘッドが、ある選択
トラックをシークする際に、隣接トラックの検出コード
ワードが、該隣接トラックの1つを表すデコード済みコ
ードワードにマッピングし、(ii)読出し動作中に該
読出しヘッドが選択トラックのデータをトラッキングす
る際に、検出コードワードをデコード済みコードワード
にマッピングし、これにより、ある検出コードワード中
の所定数のエラーを訂正することにより上記目的を達成
する。
【0026】前記サーボデコーダが格子状検出器をさら
に備えてもよく、(a)該格子状検出器が、少なくとも
1つの最小距離エラーイベントを含み、(b)前記サー
ボコードが、該格子状検出器の少なくとも1つの最小距
離エラーイベントを訂正してもよい。
【0027】あるいは、本発明によるサーボデコーダ
は、複数の同心状データトラックに分割されたディスク
記憶媒体上に記録された、該ディスク記憶媒体の上で読
出しヘッドを位置決めするためのエラー訂正サーボコー
ドをデコードするサーボデコーダであって、(a)該記
録されたサーボコードを表す検出コードワードを受け取
るように接続された入力と、(b)該検出コードワード
を、サーボウェッジに記録されたトラックアドレスを表
すデコード済みコードワードにマッピングするマッパー
とを備えている。隣接トラックアドレスが該デコード済
みコードワードの距離特性(property)に関して相違する
ように、該トラックアドレスを該サーボウェッジに構成
することにより上記目的を達成する。
【0028】
【発明の実施の形態】データフォーマット例示の目的
で、図1Aは、一連の同心状データトラック13を含
み、各データトラック13が、埋込みサーボウェッジ1
7を有する複数のセクタ15を含む、記録ディスクのデ
ータフォーマット例を示す。埋込みサーボウェッジは、
典型的には、ディスクが製造された後に、専門のサーボ
ライタを用いてディスク上に書き込まれる。記憶システ
ムが、標準動作中にサーボウェッジに重ね書きしないこ
とが重要である。サーボウェッジの各サーボセクタは、
図1Bに示されるような、プリアンブル68およびサー
ボデータ71に同期する同期フィールド70を含む。サ
ーボデータ71は、典型的には、データの書き込みおよ
び読み出しの間に、選択されたトラック上で記録ヘッド
を大まかに位置決めするためのトラックアドレス73
と、選択トラックの中心線上で記録ヘッドを緻密に位置
決めするためのサーボバースト75とを含む。さらに、
サーボデータは、各データセクタの前の別個の「IDフ
ィールド」を記録するためではなく、データセクタの相
対位置を示すために使用されるデータを含み得る。トラ
ックアドレス73は、典型的には、アナログまたは離散
時間パルス検出器によって検出されるが、サンプル振幅
読み出しチャネルにおいて、離散時間シーケンス検出器
を用いても検出され得る。サーボバースト75は、典型
的には、アナログまたは離散時間バーストエリア検出器
を用いて検出される。
【0029】外側トラックでの記憶容量は、周囲の記憶
領域の増加およびISIの低下のために増加し得る。従
って、図1Aに示されるディスクは、トラック毎に14
のデータセクタを含む外側ゾーン11と、トラック毎に
7つのデータセクタを含む内側ゾーン27とに分割され
る。実地では、ディスクは、実際には数個のゾーンに分
割され、容量およびデータ転送速度が、内側ゾーンから
外側ゾーンに向けて増加する。
【0030】シーク動作の間、記録ヘッドがディスク上
をターゲットトラックに向かって放射状に横切る間、サ
ーボウェッジを読みとる際に、ヘッドは2つの隣接トラ
ックにまたがり得る。この場合、隣接トラックアドレス
の間のトラック間干渉により、検出されるコードワード
に曖昧さが生じる。このため、隣接トラックアドレスの
一方または他方のいずれかが選ばれて、曖昧さが解消さ
れるように、トラックアドレスをコード化することが重
要である。従来、トラックアドレスは、グレイコード制
約に従ってコード化され、つまり隣接トラックアドレス
はNRZ領域において1ビットだけ異なる(図3を参
照)。このようにして、1つの異なるビットにおける曖
昧さは、2つの隣接トラックアドレスのうちのいずれか
1つを選ぶことで常に解消される。
【0031】図1Cは、トラック13中のデータセクタ
15の例示のフォーマットを示す。サーボセクタ17と
同様に、データセクタ15は、プリアンブルフィールド
68、およびセクタデータ(すなわち、ユーザデータ7
2)に同期するための同期フィールド70を含む。さら
に、データセクタは、典型的に、リードバックの際の読
出し信号中のノイズによって生じるユーザデータ72中
のエラーを検出および訂正するために使用される所定の
エラー訂正符号(ECC)を伴ういくらかの冗長バイト7
7を含む。従来のECCは、通常、サーボトラックアド
レス73中のエラーを訂正するために採用されない。こ
れはおそらく、上記した従来のグレイコード制約に従っ
てECCコードワードを構成することが不可能であるた
めである。つまり、従来のエラー訂正符号を用いてサー
ボトラックアドレスをコード化し、コードワードを、隣
接するコードワードがNRZ領域において1ビットだけ
異なるように構成することは不可能である。
【0032】以下の説明からより明確になるように、本
発明は、コードワードを、隣接するコードワードがコー
ドの距離特性に関して異なるように構成することによっ
て、従来のグレイコードの欠点を克服している。この様
に、シーク動作の間に記録ヘッドが隣接トラックをまた
いで生じる曖昧さは、従来のグレイコード制約と同様
に、隣接トラックのいずれか1つを選ぶことによって解
消される。しかし、本発明は、検出されたコードワード
中のエラーを訂正することが可能であるため、サーボ制
御の信頼性を向上し、サーボデータを高密度で記録する
ことを可能にするという点において、従来のグレイコー
ドを卓越した利点を提供する。
【0033】従来のサンプル振幅読出しチャネル(Sampl
ed Amplitude Read Channel)ここで、従来のサンプル振
幅読出しチャネルの詳細なブロック図を示す図2を参照
する。書き込み動作の間、データ生成器4は、ユーザデ
ータ72を記録する前に予めディスクに記録されたプリ
アンブルデータ68および同期マーク70を出力する
(図1Cを参照)。RLLエンコーダ6は、ユーザデータ
2を、RLL制約に従ってバイナリシーケンスb(n)8
にコード化する。プリコーダ10は、バイナリシーケン
スb(n)8をプリコードして、記録チャネル18および
等価器フィルタの伝達関数を補償して、プリコードされ
たシーケンス〜b(n)12を形成する。プリコードされ
たシーケンス〜b(n)12は、〜b(N)=0をa(N)=
−1、および〜b(N)=1をa(N)=+1に翻訳14す
ることによって、シンボルa(n)16に変換される。シ
ンボルa(n)16に応答する書き込み回路9は、記録ヘ
ッドコイル中の電流(またはレーザビームの強度)をボー
レート1/Tにて変調し、バイナリシーケンスを記録媒
体に記録する。周波数シンセサイザ52はボーレート書
き込みクロック54を書き込み回路9に付与し、記録ヘ
ッドが覆うゾーンに従ってチャネルデータレート信号
(CDR)30によって調節される。
【0034】記録媒体から記録されたバイナリシーケン
スを読出す場合、タイミング回復28は、まず、マルチ
プレクサ60を介して、書き込みクロック54を読出し
チャネルへの入力として選択することによって書き込み
周波数にロックする(locks to)。いったん書き込み周波
数にロックされると、マルチプレクサ60は、記録され
たユーザデータ72に先行してディスクに記録された取
得プリアンブル68の周波数ロックおよび位相ロックを
行うために読出しヘッドから信号19を、読出しチャネ
ルへの入力として選択する。変数ゲイン増幅器22は、
アナログ読出し信号58の振幅を調節する。アナログフ
ィルタ20は、折り返しひずみノイズを減衰するととも
に、所望の応答に向かって初期等化を提供する。サンプ
リング素子24は、アナログフィルタ20からのアナロ
グ読出し信号62をサンプルし、離散時間等価器フィル
タ26は、所望の応答に向かってサンプル値25のさら
なる等化を提供する。部分的な応答記録において、例え
ば、所望の応答はよく表1から選択される。
【0035】
【表1】
【0036】等化の後、等化されたサンプル値32は、
読出し信号58の振幅、ならびにサンプリング素子24
の周波数および位相をそれぞれ調節するために、判断に
従うゲイン制御50およびタイミング回復28回路にそ
れぞれ適応される。タイミング回復28は、等化された
サンプル32をボーレートに同期するために、ライン2
3を介してサンプリング素子24の周波数を調節する。
ゲイン制御50は、所望の部分的応答に対してチャネル
の周波数応答の大きさを一致させるために、ライン21
を介して変数ゲイン増幅器22のゲインを調節する。周
波数シンセサイザ52は、温度、電圧、およびプロセス
変動に対してタイミング回復周波数を中心づけるため
に、ライン64を介してタイミング回復回路28に設定
されたコース中心周波数を提供する。
【0037】等化されたサンプルY(n)32は、サンプ
ル値から推定バイナリシーケンス^b(n)33を検出す
る最大尤度(ML)ビタビシーケンス検出器などの離散時
間シーケンス検出器34に最終的に入力される。サーボ
データは、マルチプレクサ82を介して選択される、離
散時間シーケンス検出器34を用いて、あるいは、離散
時間パルス検出器80を用いて検出され得る。RLLデ
コーダ36は、シーケンス検出器34からの推定バイナ
リシーケンス^b(n)33を推定ユーザデータ37にデ
コードする。サーボデコーダ84は、マルチプレクサ8
2の出力の推定データシーケンスを、推定サーボデータ
86にデコードする。データ同期検出器66は、RLL
デコーダ36およびサーボデコーダ84の動作をそれぞ
れフレームするために、データセクタ15およびサーボ
セクタ17にある同期マーク70を検出する(図1Bお
よび1C)。本発明のコード化スキームに従って動作す
るサーボデコーダ84の詳細を、以下のセクションにお
いて記載する。
【0038】サーボデコーダ シーク動作の間にトラック間干渉により読出し信号が曖
昧になっても、図2のサーボデコーダ84は、推量デー
タシーケンスの有効なトラックアドレスへのデコードを
果たす。図3は、従来のグレイ(Gray)コードに従って
動作する先行技術のサーボエンコーダを示しており、N
RZバイナリトラックアドレスは、隣接するトラックア
ドレスがNRZ領域において1ビットだけが異なるよう
に、NRZグレイコードトラックアドレスにコード化さ
れる。したがって、記録ヘッドがシーク動作中、隣接す
るトラックにまたがるとき、1ビットが曖昧であっても
問題にならない。これは、検出されたコードワードが、
隣接するトラックアドレスの一方または他方のトラック
アドレスにデコードされるからである。しかし、上述の
ように、従来のグレイコードでは、検出されたコードワ
ードのランダムエラーを訂正することができない。従来
のグレイコードは、シーク動作中に、隣接トラックアド
レスのトラック間干渉によって生じる特定の1ビットエ
ラーだけを訂正する。
【0039】ECCサーボデコーダ 本発明は、ランダムビットエラーを訂正することができ
るコード化スキームに従ってバイナリトラックアドレス
をコード化し、且つシーク動作中のトラック間干渉の結
果として生じた曖昧さを解決することにより、従来のサ
ーボグレイコードの制限を克服する。図4は、本発明の
例示的な実施形態を示しており、NRZバイナリトラッ
クアドレスは、検出されたコードワード中の任意のラン
ダム1ビットエラーを訂正することができる(7,4)
ハミングコードを用いてコード化される。この(7,
4)ハミングコードのエラー訂正手順は周知である。ま
ず、検出されたコードワードに対して3回パリティチェ
ックを行うことにより、シンドロームが計算される。結
果として得られた3シンドロームビットは、ゼロでなけ
れば、ビットエラーの位置を表す。誤ったビットは反転
され、これにより、検出されたコードワードが訂正され
る(エラーが1ビットのみであると仮定した場合)。訂
正後、ルックアップテーブルまたは組合せ論理などの任
意の既知の技術を用いて7コードワードビットを4情報
ビットにマッピングすることにより、コードワードがデ
コードされる。
【0040】結果として得られるコードワードを、隣接
するコードワードが、ハミングコードの最小距離と等し
いビット数だけ異なるように配列することによって、従
来のグレイコードと等価な効果が達成される。このよう
にして、トラック間干渉によって生じる曖昧さを解決す
ることができる。即ち、ハミングコードの最小距離に等
しいビット数に曖昧さが存在するように有効コードワー
ドが壊れると、曖昧さは、この壊れたコードワードまた
は隣接コードワードを直すように解決(訂正)される。
例えば、図4のテーブルの最初の2コードワード000
0000および0101010の場合を考える。読出ヘ
ッドが、シーク動作中にこれらの2コードワードの間を
移動すると、トラック間干渉により3つの「1」ビット
に曖昧さが生じる。この場合、最も検出される可能性の
高いコードワードは、 00000000101010 0100000 0001000 0000010 0101000 0001010 0100010 である。誤ったコードワードが、隣接する有効なコード
ワード0000000または0101010と1ビット
ずつ異なっていることに注目されたい。したがって、誤
ったコードワードは、隣接するコードワード(トラック
アドレス)のうちの一方または他方のコードワード(ト
ラックアドレス)に訂正され、これにより従来のグレイ
コードと同じ効果が得られる。しかし、従来のグレイコ
ードとは異なり、本発明は、幾つかの検出コードワード
を有効なコードワードに訂正またはマッピングする。即
ち、訂正プロセスは、検出コードワードの有効なコード
ワードへの多数対1のマッピングであると考えることが
できる。
【0041】4kから32k個のデータトラックを表す
ために要求される12から15ビット長のトラックアド
レスをコード化するためには、図4に示す7ビットのコ
ードワードブロックが連結され得る。従来のグレイコー
ドの特性を維持するためには、一度に変えるブロックの
数が1つだけでなければならない。図4のシーケンスが
実行された後、より順序が先のブロックが変えられ、図
4のシーケンスが逆の順序で実行される。
【0042】図4のコードワードは、リターン・トゥー
・ゼロ(RZ)、ノン・リターン・トゥー・ゼロ(NR
Z)、およびノン・リターン・トゥー・ゼロ・インバー
ス(NRZI)を含む周知の従来のフォーマットのうち
の任意のものを用いてディスクに書き込むことができ
る。RZでは、「1」ビットが磁気ジビットを変調し、
「0」ビットが無磁気ジビット(即ち、dc)を変調
し、NRZでは、「1」ビットが「正」の磁束方向を変
調し、「0」ビットが負の磁束方向を変調する。NRZ
Iでは、「1」ビットが磁束遷移を変調し、「0」ビッ
トは磁束遷移を変調しない。NRZまたはNRZIフォ
ーマットは、RZと比べてより高情報率で且つより高密
度であるため、NRZまたはNRZIフォーマットが好
ましい。しかし、NRZおよびNRZIフォーマットに
は、コードワードを正確に検出するためのd=0検出器
(好ましくは、図2のシーケンス検出器34)が必要で
ある。さらに、この特定のコードにより、隣接して磁気
遷移が起こるため、サーボ書込み装置に、非線形遷移シ
フト(NLTS)を補償するために書込前補償回路が必
要である。
【0043】本実施形態のさらに他の局面は、すべてが
「0」ビットであるコードワードが用いられることであ
る。データシーケンスに「1」ビットが検出された場合
にのみタイミング情報が得られることは周知である。し
たがって、RLL(d,k)コード中の制約kの意味
は、制約kが、連続する「0」ビットの最大数をk個に
制限することである。本実施形態におけるRLL(d,
k)コードの制約kと同等なものを得るために、各連結
されたコードワード間にジビットが挿入される。検出さ
れたコードワードをバイナリトラックアドレスにデコー
ドする場合、このジビットは単に無視されるだけであ
る。
【0044】したがって、エラー訂正コードの距離特性
を活用することにより、従来のグレイコードワードと同
じ結果を達成するようにコードワードを配列することが
できる。シーク動作中に記録ヘッドが2つの隣接トラッ
クにまたがった場合にトラック間干渉によって、検出さ
れたコードワードに生じる曖昧さは、これらの隣接する
トラックアドレスのうちの一方のトラックアドレスを直
すように解決される。さらに、エラー訂正コードの距離
特性は、シーク動作およびトラッキング動作中のランダ
ムビットエラーの訂正を可能にし、これにより、サーボ
制御の性能が向上し、サーボデータのより高密度な記録
が可能となる。
【0045】図4に示した例示的なハミングコードの最
小距離は3である。当業者には明らかであるように、図
4の(7,4)ハミングコード以外のコードを用いて同
じ結果を達成することも可能である。例えば、より大き
い最小距離を有するコードを用いて、1ビットよりも多
いビットエラーを訂正することも可能である。これらの
変形およびその他の明らかな変形は、本発明の意図した
範囲内にあるものである。
【0046】格子状検出器サーボコード 本発明のECCハミングコードの実施の形態を実施可能
にする基本的な考え方は、最尤ビタビシーケンス検出器
などの離散時間格子状シーケンス検出器の距離特性まで
拡大され得る。例えば、部分応答クラスIV(PR4)
読出しチャネルに関連する格子状シーケンス検出器を考
える。このチャネル用の伝達機能は、多項式(1−
2)により表される。Dは、チャネルまたはボーレー
トを示す遅延オペレータである。図2の入力シンボルa
(n)16が+1または−1の値を取る場合、チャネル
32の出力はセット{+2、0、−2}内の値を取る。
RP4ビタビシーケンス検出器34は、サンプルに関連
する最も見込みの高い推定データシーケンスを決定する
状況において、チャネルサンプル値32を検査すること
により動作する。
【0047】PR4シーケンス検出器の動作は、図5A
に示す状態遷移図から理解される。各状態90は、最後
の2つの入力シンボルa(n)16により表され(プリ
コーディング10の後)、1つの状態から別の状態への
各ブランチは、現在の入力シンボルa(n)16および
それが読返しの間に生成する対応サンプル値32により
ラベル付けされる。従って、読返し中、サンプルシーケ
ンスは、状態遷移図に従って入力シンボルシーケンスa
(n)(記録されたシーケンス)に復調され得る。しか
し、タイミングエラー、等価化の誤りなどによる読出し
信号中のノイズは、読返しサンプル値を不明瞭にし、正
確な復調データシーケンス内に曖昧さをもたらす。そこ
で、ビタビ検出器の機能は、サンプル値を最も見込みの
高いデータシーケンスに復調することにより、この曖昧
さを解消することである。
【0048】ビタビ検出器の復調プロセスは、図5Aの
状態遷移図を図5Bの格子図として表すことにより理解
される。格子図はサンプル値の時間シーケンスと、サン
プルシーケンスを生成し得た存在し得る記録された入力
シーケンスa(n)とを表す。存在し得る入力シーケン
スa(n)の各々に関して、エラーメトリックが、ノイ
ズレスシステムにおいて生成され得た予想されたサンプ
ル値のシーケンスとチャネルから読み出された実際のサ
ンプル値との差に対して演算される。例えば、ユークリ
ッドメトリックが、予想サンプル値と実際のサンプル値
との間の累積二乗差(accumulated square differenc
e)として演算される。最小のユークリッドメトリック
を生成する入力シーケンスa(n)は、実際のサンプル
値を生成した見込みが最も高いシーケンスである。従っ
て、このシーケンスは、ビタビ検出器の出力として選択
される。
【0049】復調プロセスを容易にするために、ビタビ
シーケンス検出器は、存在し得る入力シーケンスa
(n)および対応するメトリックの各々を記憶するパス
メモリを有する。ビタビシーケンス検出器の周知の特性
は、存在し得る入力シーケンスを記憶するパスが、ある
数のサンプル値が処理された後(入力シーケンスが適切
に制約される限り)、最も見込みの高い入力シーケンス
に「マージする」ということである。実際、必要とされ
るパスメモリの最大数は、格子図内の状態の数に等し
い。最も見込みの高い入力シーケンスは、常に、これら
のパスのうちの1つによって表され、これらのパスは、
ある数のサンプル値が処理された後、最終的に1つのパ
ス(すなわち、最も見込みの高い入力シーケンス)にマ
ージする。
【0050】パスメモリの「マージ」は、図5Bの格子
図から理解される。図5Bにおいて、「サバイバ」シー
ケンスを実線で示す。格子図内の各状態は、2つの状態
のうちの一方から達することができることに注目された
い。すなわち、各状態に導かれる2つの遷移ブランチが
ある。新しいサンプル値毎に、ビタビアルゴリズムが再
帰的に新しいエラーメトリックを演算し、最小エラーメ
トリックに対応する各状態ごとに単一のサバイバシーケ
ンスを保持する。換言すると、ビタビアルゴリズムは、
2つの入力ブランチのうちの1つを各状態になるように
選択する。なぜなら、ブランチのうち1つだけが最小エ
ラーメトリックに対応するからである。その結果、選択
されなかったブランチに対応する格子を通過するパス
は、選択されたパスにマージする。最終的に、サバイバ
シーケンスのすべてが、図5Bに示すサンプル値を生成
している見込みが最も高い推定データシーケンスを表す
格子を通過する1つのパスにマージする。
【0051】ビタビ検出器により選択された、最も見込
みの高いシーケンスが実際には不正確なシーケンスとな
るように十分に、ノイズがサンプル値を変更することは
可能である。これは、エラー訂正コードのハミング距離
に似ている。すなわち、ビタビシーケンス検出器は、そ
れに関連して、存在し得るデータシーケンスとそれらに
対応するサンプルシーケンスとの間の最小距離を有す
る。読出し信号内に十分なノイズがあると、検出された
データシーケンス内の最小距離エラーイベントと呼ばれ
る結果が起こり得る。格子図に関して述べると、最小距
離エラーイベントは、現在の状態から分岐し、後の状態
で再マージする2つのパスの間で起こり得る。
【0052】最小距離エラーイベントの長さ(すなわ
ち、共通の状態にマージする前に格子を通過するサンプ
ル期間の数)は変化する。読出しチャネル内のノイズサ
ンプルが統計的に独立しておりガウス確率分布を有する
場合、最小距離エラーイベントは、長さに関係なく均等
な確率で起こる。しかし、読出しチャネル内のノイズサ
ンプルは独立したガウス分布を有していない。なぜな
ら、等価フィルタはノイズサンプルをゆがめまたは相関
づける傾向があるからである。このことは、最小距離エ
ラーイベントの確率分布を変化させ、特に、最小長さエ
ラーイベントが本発明の関心であるサーボデータ密度に
対して最も起こりやすいように、分布を変化させる。
【0053】PR4検出器内の最小長さエラーイベント
は、NRZI領域内の1ビットシフトおよびジビット
「ドロップイン」または「ドロップアウト」を含む。1
ビットシフトエラーイベントは、図6Aの格子図により
説明される。一例としてのデータシーケンスを格子の上
に示す。上のシーケンス{01100110}は正確な
シーケンスであり、下のシーケンス{0011011
0}はビットシフトエラーイベントを含む。データシー
ケンスをPR4領域内に示す。RP4領域において、N
RZI領域内の対応するビットシフトエラーイベント
は、{01000100}の第1の「1」ビットが右に
1つシフトしてその結果{00100100}となった
シーケンスである。図6Aの格子図から、ビットシフト
エラーイベントは、上の状態から分岐し、下の状態から
3サンプル期間のエラー長の後再マージする2つのパス
に対応することに留意されたい。ジビットドロップイン
エラーイベントの例を、図6Bに示す。図6Bにおい
て、正しいPR4シーケンス{00000110}は誤
ってPR4{01010110}として検出されてい
る。すなわち、NRZIシーケンス{0000010
0}は、誤ってNRZIシーケンス{0110010
0}として検出されている。エラーイベントは、図6B
の格子図において、上の状態から分岐し、3サンプル期
間後に上の状態に再マージする2つのパスにより、説明
される。ジビットドロップアウトエラーイベントは、ジ
ビットドロップインエラーイベントの逆であり、図6B
の正しいシーケンスと誤ったシーケンスとを交換するこ
とにより説明される。
【0054】従って、本発明の1つの目的は、PR4シ
ーケンス検出器のビットシフトおよびジビットドロップ
イン最小距離エラーイベントを訂正し得るサーボコード
化スキームを提供することである。(コードは、有効コ
ードワードにおいてはジビットは起こり得ないというこ
とを意味するd=1のランレングス制限によって制約さ
れるため、ジビットドロップアウトエラーイベントにつ
いては考慮されない。)シーク動作中のトラック間干渉
による検出コードワードにおけるあいまい性を解決する
ための従来のグレイコード制約の特性は、隣接コードワ
ードが、トラック間干渉によって生じる最もおこりやす
いエラーであるビットシフトエラーイベントに対しては
互いに異なるように、コードワードを配置することによ
って実現される。
【0055】本発明の格子状サーボコードの実施態様の
理解を助けるために、以下の用語の定義を行う。
【0056】d=1制約 − (NRZI領域での)連
続する「1」ビット間に生じてしまう「0」ビットの最
小数を1に制約するランレングス制限(RLL)。
【0057】コードワードサイズ − コードワード内
のビット数;以下の実施例でのコードワードサイズは1
2ビットである。
【0058】グループ − コードワード内の、「1」
ビットの両端間のこれら両端の「1」ビットを含むバイ
ナリ桁のセット。例えば、コードワード0010101
00000はグループ10101を含む。
【0059】グループ長さ − グループ内のバイナリ
桁数。例えば、10101のグループ長さは5である。
【0060】グループシフト − グループを特定のビ
ット数だけ左または右にシフトすること。例えば、コー
ドワード001010100000内でグループ101
01を右に1つだけグループシフトさせると、0001
01010000となり、左に1つだけグループシフト
させると、010101000000となる。
【0061】グループセット{x} − 特定のグルー
プxをシフトすることによって生成され得るコードワー
ドセット。例えば、グループ10101はグループセッ
ト、101010000000、0101010000
00、001010100000、000101010
000、000010101000、00000101
0100、000000101010、および0000
00010101を生成する。
【0062】単一シフト − コードワード内の単一
「1」ビットのシフト。例えば、コードワード0010
10100000内のビットb5を右に単一ビットシフ
トさせると、001010010000となる。
【0063】コードワードランク − コードワード内
の「1」ビットの数。
【0064】同一遷移 − 2つのコードワード内のち
ょうどに同じ位置に生じ同じフラックス状態に導く、2
つのコードワード内の2つのフラックス遷移(NRZI
における「1」ビット)。
【0065】類似遷移 − 同じ位置にはないが、同じ
フラックス状態に導く、2つのコードワード内の2つの
フラックス遷移(NRZIでは「1」ビット)。さら
に、コードワードの一方の2つの連続するフラックス遷
移は、他方のコードワードの対応するフラックス遷移と
インターリーブされなければならない。すなわち、一方
のコードワードの2つのフラックス遷移は、他方のコー
ドワードの2つのフラックス遷移の間で生じることはで
きない。以下のコードワード、00010000101
0および000101000010では、最初と最後の
遷移が同一であり、内側の遷移は類似である。以下のコ
ードワード、001010000100および0001
00001010では、すべての遷移が類似であり、同
一のものはない。また、以下のコードワード、1000
01010000および010100001000で
は、遷移のいずれも同一でも類似でもない。
【0066】本発明の格子状サーボコードの以下の実施
態様は、コードワード内にd=1制約を含む。何故な
ら、サーボのライターは、通常は、非線形遷移シフト
(NLTS)を補償するために書込前補償回路を用いな
いからである。d=1制約は考慮されサーボコードの実
現を助けるが、本発明の一般的な意味では、制約は必要
ない。すなわち、当業者であれば、d=1制約を行わず
に本発明の局面によるサーボコードを容易に作成し得
る。
【0067】バイナリNRZトラックアドレスを本発明
のNRZIトラックアドレスにコード化するサーボエン
コーダを図7に示す。ルックアップテーブルまたは組み
合わせロジックを含むサーボエンコーダを実現するため
には、いかなる既知の方法でも用いることができる。本
発明の理解を助けるために、図7の表の各コードワード
を表すために以下の符号が用いられる。
【0068】0k01k12k2...1nkn ここで、上付添字は、「0」ビットが連続して反復され
る回数を示し、下付添字は「1」ビットのインデックス
であり、nはコードワードのランク(各コードワード内
の「1」ビット数であり、定数)である。例えば、図7
の表の第1のコードワード001010100000
は、k0=2、k1=1、k2=1、k3=5、および
n=3として表される。コードワードを連結するときd
=1制約を満たすためには、k0>0かまたはkn>0
であることが必要である。図7の例では、kn>0であ
るが、この選択は任意である。
【0069】図6Aの格子図によって示される単一ビッ
トシフトエラーイベントに対するコードワードの距離特
性は、以下のように理解される。3つの「1」ビットを
有する任意のグループA(すなわち、ランクはn=3)
について考慮すると、グループセット{A}内のコード
ワードのすべては、3つの単一「1」ビットシフトの分
だけ互いに異なる。すなわち、いずれかの方向に1つだ
けグループシフトすることは、3つの単一「1」ビット
シフトを包含する。Bが3つの単一「1」ビットシフト
の分だけAとは異なるとき、第2のグループBについて
考慮する。この場合も、グループセット{B}内のコー
ドワードのすべては、3つの単一「1」ビットシフトの
分だけ互いに異なる。さらに、グループBは3つの単一
「1」ビットシフトの分だけグループAとは異なるた
め、グループセット{B}内のコードワードは、少なく
とも3つの単一「1」ビットシフトの分だけグループセ
ット{A}内の各コードワードとは異なる。従って、図
7のコードワードの表を、各コードワードが3つの単一
「1」ビットシフトの分だけ異なるように構築し、従っ
ていずれのコードワード内の1つの単一「1」ビットシ
フトを訂正し得る特性を有するためには、グループの検
査が必要なだけである。
【0070】特に、図7のいずれのコードワードにおい
てもグループは、11から1nのビットを含む。図7のコ
ードワードは以下の制約、すなわち、「mod」がモジ
ュロ2の加算(modulo 2 addition)であるとき、k1
mod 3=1、k2 mod3=1、...、k(n−
1) mod 3=1によって得られた。これは「kmo
d 3」制約と呼ばれ、(kn>0制約と共に)d=1
制約および単一シフト距離要件の両方を満たす。
【0071】いくつかのコードワードでは、k0=0で
あり、11の左への単一シフトを行うとコードワードか
らはみ出し、これにより「1」ビット数が3より少ない
検出コードワードが生成される。これは容易に解決され
る。すなわち、kn>0制約により、1nが単一シフト
によってコードワードから外れて右にシフトするのは不
可能である。このため、2つの「1」ビットを含むコー
ドワードが検出されると、これは、単に第1位置に
「1」ビットを挿入することによって訂正される。
【0072】図6Bに示すジビットドロップインエラー
事象を参照して、NRZI領域において、ドロップインエラ
ー事象は、検出されたコードワード中に2つの連続する
「1」ビットが挿入されることである。検出されたコー
ドワードは3つ以上の「1」ビットを含むことになるた
め、このエラーを検出するのは容易である。エラーを訂
正するためには、検出されたコードワードからどの余分
な「1」ビットを除去するべきかが曖昧であってはなら
ない。以下の説明は、ジビットドロップインエラー事象
を訂正する能力は、d=1およびk mod 3制約
(ならびに後述の「kn←→size」制約)の結果であるこ
とを示している。
【0073】ジビットドロップインエラーは、様々な現
れ方をするが、最も基本的な区別は、検出されたコード
ワード中に、余分な「1」ビットが1つ入っているか2
つ入っているかである。1つの余分な「1」ビットの挿
入は、検出されたコードワードと、連接する(concatena
ted)コードワードとの境界をまたぐようにジビットドロ
ップインエラーが起こる際に、発生する。2つの余分な
「1」ビットの挿入は、完全に検出されたコードワード
内においてジビットドロップインエラーが起こる際、あ
るいは、連接するコードワード間の境界にまたがってコ
ードワードの両端でジビットドロップインエラーが起こ
る際に、発生する。これらの大きな区別の中にさらなる
区別が存在する。各場合ともに、ジビットドロップイン
エラーが唯一のエラーであると仮定した場合に訂正可能
であることを示す。
【0074】検出されたコードワードが1つの余分な
「1」ビットを含む場合を考える。この場合、ドロップ
インエラー事象は、コードワード境界にまたがって起こ
っているはずである。すなわち、この余分な「1」ビッ
トは、最上位ビットまたは最下位ビットである。もし最
下位ビットが「1」ビットであれば、上述のkn>0制
約のため、このビットがエラーのはずである。そうでな
ければ、エラーは最上位ビットで起こっているはずであ
る(最上位ビットが余分な「1」ビットを含んでい
る)。このように、エラーである「1」ビットを「0」
ビットに変更することにより、正しいコードワードが生
成される。検出されたコードワードにおける最下位ビッ
トにおける「1」ビットエラーは、コードワード境界に
またがるジビットドロップインに起因して、あるいは以
前に検出されたコードワードのl1ビットが1つ左にシ
フトすること(すなわちビットシフトエラー事象)に起
因して発生することに注意されたい。どちらの場合にお
いても、現コードワードを正しくデコードするに際し
て、ジビットドロップインエラー事象と結果は同じであ
る。
【0075】次に、検出されたコードワードが2つの余
分な「1」ビットを含んでおり、最下位ビットが「0」
ビットである場合を考える。この場合、検出されたコー
ドワード中において2つの隣接する「1」ビットがエラ
ーとして含まれている。これら隣接する「1」ビットの
エラーが正しい「1」ビットの隣で発生している場合、
検出されたコードワードは3つの隣接するビットを有す
ることになる。いずれにせよ、「k mod 3」制約を
破ることなく除去し得る隣接「1」ビットの対は、1対
だけである。
【0076】このことは、隣接する「1」ビットのエラ
ーがどこで起こるかに関わらず、隣接する「1」ビット
のエラーの左または右に正しい「1」ビットが存在し、
検出されたコードワード中において1110kの形の
「セクション」を形成しているはずであることに着目す
ることによって、証明される。ここで、「セクション」
とは、3つの隣接する「1」ビット(そのうち2つがエ
ラーである)およびそれに続く数個「0」ビット(0k
と示す)を意味する。「k mod 3」制約を満たすた
めには、k mod 3=1(この場合最初の2つの
「1」ビットがエラーである)であるか、(k+2) m
od 3=1(この場合最後の2つの「1」ビットがエ
ラーである)である。k mod 3=1かつ(k+2)
mod 3=1であることは不可能なので、コードワー
ド訂正は曖昧でない。
【0077】最後に、検出されたコードワードが2つの
余分な「1」ビットを含んでおり、最下位ビットが
「1」ビットである場合を考える。この場合、kn>0
制約のため、最下位ビットの「1」ビットがエラーのは
ずである。従って2つの可能性が残る。すなわち、ジビ
ットドロップインエラー事象がコードワードの終わりで
起こった(b1ビットがエラーである)、あるいは、コ
ードワード境界にまたがってジビットドロップインエラ
ー事象が起こった(最上位bnがエラーの「1」ビット
である)かである。これらのビットのうち1つだけが
「1」ビットならば、そのビットおよび最下位ビットを
「0」に変更することによってコードワードは訂正され
る。これらのビットの両方とも「1」ビットならば、
「k mod 3」制約を破らずに変更し得るのはそのう
ちの1つだけである。これは、「kn←→size」と
呼ぶ追加的制約が満たされる限り、真である。
【0078】「kn←→size」制約は、k0=0な
らばkn mod 3!=0であるような集合に、有効な
コードワードが属していることを要求する。その理由
は、k0=0ならばl1がコードワードの最上位ビット
にあり、また、kn mod 3=0(かつkn>0)な
らばジビットドロップインエラーが検出されたコードワ
ードの最下位の2ビットで起こり得るのでlnとジビッ
トドロップインとの間の距離をk(n−2)に縮める(k
(n−2) mod 3=1とする)ためである。以下の例
に示すように、これは検出されたコードワードをデコー
ドする際における曖昧さにつながる。
【0079】n=3でありコードワード長が14である
コードワードの集合を考える。有効なコードワード1000
0100001000と00000100001010とを区別するには曖昧さが
存在する。最初のコードワードは、最下位の2ビットが
ジビットドロップインエラーによって変更されて100001
00001011になるかもしれず、2番目のコードワードは両
境界にまたがるジビットドロップインエラーによって変
更されることによりやはり10000100001011になるかもし
れない。このように、2つの有効なコードワードが、最
小距離エラー事象(ジビットドロップイン)によって、
同じ間違ったコードワード(本来訂正可能なはずの)に
変化するかもしれない。コードワードランクnに対して
適切にコードワードサイズを選択することにより、この
曖昧さを回避することが可能である。コードワードサイ
ズはknの関数であるため、この制約を「kn←→si
ze」制約と呼ぶ。
【0080】従来のグレイコード(Gray code)と同じ効
果を得るために、本発明は以下の制約をさらにコード化
する: 1.隣接するコードワードはn個の単一シフトだけ異な
っているか(nはコードワードランクを表す)、1つの
遷移の3個の単一シフトだけ正確に異なっており、 2.隣接するコードワードがn個の単一シフトだけ異な
っている場合、全ての遷移は同様であり、隣接するコー
ドワードが1つの遷移の3個の単一シフトだけ正確に異
なっている場合、シフトされた遷移以外全てが同一であ
る。
【0081】上記制約は、従来のグレイコードと同じ効
果(後述)を達成するために十分であるが、必要ではな
いかもしれない。すなわち、同じ効果を得ることができ
る制約が他にもあり得る。このような改変は本発明の意
図する範囲内である。
【0082】上記制約を説明するため、図7の表中の最
初の2つのコードワードを考える。これら2つのコード
ワードは、n個の単一シフトだけ異なっており、上記定
義と同様な遷移を有する。対応するフラックス遷移は:
【0083】
【表2】
【0084】である。シーク動作中のトラック間干渉に
より最も起こりやすいエラーはビットシフトエラー、す
なわちフラックス遷移が起こる時の検出エラーである。
従って、最もありがちな検出されたコードワードは、
【0085】
【表3】
【0086】である。
【0087】誤ったコードワードは、1つまたはその他
の隣接する有効なコードワードと単一のビットシフト
(即ち、上述したように本発明によって訂正され得るエ
ラー)だけ異なることに留意されたい。換言すると、検
出されたコードワードのうち最も誤っている可能性が高
いものは、1つまたはその他の隣接する有効なコードワ
ードに適切にデコードされ、それによって、従来のグレ
イコードと同一の効果をもたらす。
【0088】ここで、図7に示す表の最後の2つのコー
ドワードについて考えてみよう。これらは、ちょうど3
つの単一シフトだけ異なる1つの遷移のコードワードで
あり、ここで、シフトした遷移以外すべてが同一であ
る。対応するフラックス遷移は、以下の通りである。
【0089】
【表4】
【0090】最も誤っている可能が高い検出されたコー
ドワードは、以下の通りである。
【0091】
【表5】
【0092】再び、誤ったコードワードは、1つまたは
その他の隣接する有効なコードワードと単一のビットシ
フト(上述したように本発明によって訂正され得るエラ
ー)だけ異なることに留意されたい。換言すると、検出
されたコードワードのうち最も誤っている可能が高いも
のは、1つまたはその他の隣接する有効なコードワード
に適切にデコードされ、それによって、従来のグレイコ
ードと同一の効果をもたらす。
【0093】読出しヘッドが、シークの終了時に「プル
イン(pulls-in)」するとき、または読出しおよび書込
み動作中にセンターラインをトラックしている間の外乱
のために、ターゲットトラックのセンターラインの周囲
で振動している場合、隣接するトラックアドレスからの
トラック間干渉もまたエラーを誘導し得る。この結果、
上記のようなビットシフトエラー事象が発生し得るが、
ジビットドロップインエラーが発生することもある。例
えば、読出しヘッドが、010100001000のトラックアドレ
スを有するトラックのセンターラインを追従している状
況を考えてみよう。010101000000のトラックアドレスを
有する隣接トラックからのトラック間干渉は、ジビット
ドロップインエラー事象を引き起こし、010100111000の
誤って検出されたコードワードとなり得る。このこと
を、読出しヘッドがセンターラインから逸脱し、次にセ
ンターラインに戻るフラックス遷移によって説明する。
【0094】
【表6】
【0095】しかし、上記のように、ジビットドロップ
インは、訂正可能なエラー事象であるので、本発明は、
従来のグレイコードの望ましい特性をまだ保持している
ことになる。
【0096】従って、隣接するコードワードが、シーケ
ンス検出器における訂正可能なエラー事象に対して異な
るようにコードワードを配置することによって、本発明
のコーディング方法は、従来のグレイコードと同一の所
望の効果をもたらす。再び、これは、上述した本発明の
ハミングコード実施態様におけるハミング距離に対して
コードワードを配列することに類似する。さらに、当業
者には言うまでもなく、本発明は、拡張部分応答(EP
R)、決定帰還等化(DFE)等の他のデータ検出技
術、およびまだ開発されていない将来のデータ検出技術
にも適用可能である。但し、これは、距離特性が本願で
教示されているように用いられる場合に限られる。さら
に、所望のグレイコード特性を達成するための上記の制
約は十分であるが、同一の効果をもたらす他の制約も存
在し得る。さらに他の実施態様において、本発明は、格
子状コード制約に整合する公知のシーケンス検出器およ
び将来のシーケンス検出器と組み合わせて用いられ得
る。
【0097】例えば、シーケンス検出器が制約と「整
合」する場合、RLL d=1コード制約は、格子状コ
ードの1つのタイプとして見なされ得る。これを図8に
示す。図8は、内部ブランチ(点線で示す)がd=1制
約のために削除されていること以外は、図5Aと同様の
従来のPR4読出しチャネルに対する状態遷移図であ
る。即ち、d=1制約は、連続した「1」ビットまたは
遷移が発生するのを防止するため、対応の遷移は、状態
図から削除される。これによって、特定のエラーが「コ
ードアウト(coded out)」されるので、システムに対
するコーディングゲイン全体が向上する。例えば、上記
のジビットドロップインエラーは、シーケンス検出器に
よってコードアウトされるので、エラー訂正サーボコー
ドの開発を考慮する必要はない。この結果、より効率の
良い(より高いレート)エラー訂正サーボコードを設計
することが可能となり得る。
【0098】また、ちょうど上述したように、格子状コ
ード制約(図8に示すd=1など)に整合する検出器
は、(図5Aに示すような)従来のシーケンス検出器に
対してさらなるエラー訂正ゲインを提供する。例えば、
d=1制約に整合するPR4シーケンス検出器は、すべ
てのジビットドロップインエラー事象を「訂正」し、サ
ーボコードは、上記の単一のビットシフトエラーなどの
所定数のさらなるエラー事象を訂正し得る。
【0099】しかし、格子状コード制約に整合するシー
ケンス検出器を実行する際に固有の問題点は、通常、ス
ループットが低く、複雑性が高いことである。例えば、
図5Aに従って動作する従来のPR4シーケンス検出器
は、単に、一対のインターリーブされたスライディング
閾値シーケンス検出器として実行され得る。ここで、イ
ンターリーブされた検出器はそれぞれ、ボーレートの半
分で動作する。逆に、図8に示すようなd=1制約に整
合するPR4シーケンス検出器は、ボーレートで動作し
なければならないより複雑な加算−比較−選択(AC
S)型のシーケンス検出器を必要とする。従って、エラ
ー許容の増加と複雑性及びスループットとの間でトレー
ドオフが存在する。好ましい実施態様は、設計者の要求
に従って選択される。
【0100】グレイコード制約に従って動作する従来の
サーボデコーダは、検出されたコードワードを、1対1
マッピング関係を用いて、対応するバイナリトラックア
ドレスにマッピングする。例えば、図3に示すNRZグ
レイアドレスを表す検出されたコードワードは、1対1
を対応するNRZバイナリトラックアドレスにマッピン
グする。これとは対照的に、本発明のエラー訂正能力
は、多対1マッピング関係を用いて達成される。有効な
コードワードとはビットシフトまたはジビットドロップ
インエラー事象だけ異なる検出されたコードワードはす
べて、この有効なコードワードにマッピングされる。
【0101】表7および表8は、上記の例示的な格子状
サーボコードによるバイナリトラックアドレスのNRZ
Iトラックアドレスへの実際のマッピングを示す。表7
および表8の最後の段は、第2段に示す有効なコードワ
ードにおけるビットシフトまたはジビットドロップイン
エラー事象に対応する検出されたコードワードを含む。
即ち、図2のサーボデコーダ84は、第3段における検
出されたコードワードのすべてを第2段における対応す
る有効なコードワードにマッピングし、すべてのビット
シフトおよびジビットドロップインエラー事象を訂正す
る。要するに、検出されたコードワードは、実際には、
表7および表8の第1段に示すトラックアドレスのバイ
ナリ表現にマッピングされる。検出されたコードワード
を対応する有効なコードワードにマッピングするための
デコーダ84は、ルックアップテーブルまたは組合せ論
理などの任意の周知の技術を用いて実行され得る。
【0102】上記のハミングコード実施態様と同様に、
4kから32k個のデータトラックを表すために必要な
12から15ビット長のトラックアドレスをコード化す
るためには、図7に示す12ビットコードワードブロッ
クが連結され得る。従来のグレイコード特性を保持する
ためには、一度に1つのブロックを変更するだけでよ
い。図7に示すシーケンスが実施された後、より高次の
ブロックが変更され、図7のシーケンスは逆の順序で実
施される。
【0103】本発明の目的は、本願で開示した実施態様
を用いて十分に実現されている。当業者には言うまでも
なく、本発明の局面は、主要な作用から逸脱せずに他の
様々な実施態様を用いて達成され得る。開示した特定の
実施態様は、例示的なもので、以下の請求の範囲によっ
て適切に理解されるように本発明の範囲を限定するもの
ではない。
【0104】
【表7】
【0105】
【表8】
【0106】
【発明の効果】本発明によれば、新規なコード化スキー
ムに従って動作するディスク記憶システムのためのサー
ボデコーダが提供される。この新規なコード化スキーム
によれば、記録ヘッドが2つの隣接するトラックの間に
ある場合でも、シーク動作中にサーボトラックアドレス
を表す検出コードワードを正確にデコードすることがで
きるとともに、シンボル間干渉等の検出コードワード読
出し信号中のノイズによって生じた検出コードワード中
のエラーを訂正することができる。第1の実施形態にお
いては、上記コード化スキームは、検出コードワード中
の所定数のビットエラーを訂正可能なエラー訂正コード
(ECC)を含む。従来のグレイコードと同等の効果を
得るために、隣接するトラックアドレスがECCコード
の最小距離に等しいビット数分だけ相違するようにコー
ドワードを構成する。第2の実施形態においては、サー
ボコードは、格子型シーケンス検出器に関連する特定の
最小距離エラーイベントを訂正する。この実施形態にお
いて従来のグレイコードと同等の効果を得るために、隣
接するトラックアドレスが訂正後の最小距離エラーイベ
ントに関するビット数分だけ相違するように、コードワ
ードを構成する。このようにすれば、あるシーク動作中
に記録ヘッドが2つの隣接トラックにまたがった場合に
も、検出されたコードワードのアンビギュイティ(ambig
uity)が解消され、隣接するトラックアドレスのいずれ
か一方が選択される。さらに、本発明は、上記コードの
エラー訂正能力により、サーボシーク動作およびトラッ
キング動作の性能を向上させ、サーボデータのより高密
度な記録を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 複数の同心状データトラックおよび埋込み
サーボウェッジから構成され、各データトラックは複数
のデータセクタに分割されている、ディスク記憶媒体の
フォーマット例を示す図である。
【図1B】 サーボデータが、典型的にはディスク上で
記録ヘッドの大まかな位置決めを行うためのトラックア
ドレスと、トラックの中心線上で記録ヘッドの緻密な位
置決めを行うためのサーボバーストとを含む、サーボウ
ェッジのサーボセクタのフォーマット例を示す図であ
る。
【図1C】 データトラックのデータセクタのフォーマ
ット例を示す図である。
【図2】 本発明のサーボデコーダを含む、サンプル振
幅読み出しチャネルのブロック図である。
【図3】 NRZバイナリトラックアドレスをNRZグ
レイトラックアドレスにコード化する、従来技術のサー
ボエンコーダを示す図である。
【図4】 検出されたコードワードにおいて単一のビッ
トエラーを訂正可能な(7、4)ハミングコードを使用
し、隣接トラックアドレスを表すコードワードが、従来
のグレイコード制約を達成するために、ハミングコード
の最小距離に等しいビット数だけ相違するように構成さ
れる、本発明の実施形態を示す図である。
【図5A】 サンプル振幅読み出しチャネルの、従来の
部分応答クラス−IV(PR4)シーケンス検出器の状
態遷移図である。
【図5B】 図5Aの状態遷移図に対応する、従来の格
子状図である。
【図6A】 図5Bの格子を通って処理される時のサン
プルシーケンス例、およびNRZI領域における単一ビ
ットシフトによって生じる最小距離エラー事象を示す図
である。
【図6B】 図5Bの格子を通って処理される時のサン
プルシーケンス例、およびNRZI領域におけるジビッ
ト「ドロップイン」によって生じる最小距離エラー事象
を示す図である。
【図7】 図6Aの単一ビットシフトエラー事象および
図6Bのジビット「ドロップイン」エラー事象を訂正す
るようにサーボトラックアドレスをコード化し、さら
に、従来のグレイコード制約を達成するために、隣接ト
ラックアドレスが正確に3ビットシフト分相違するよう
にコードワードを構成する、本発明の別の実施形態を示
す図である。
【図8】 ランレングス制限d=1コード制約に一致し
た、改変PR4シーケンス検出器の状態図を示す図であ
る。
【符号の説明】
2 ユーザデータ 4 データ生成器 6 RLLエンコーダ 8 バイナリシーケンス 9 書込み回路 10 プリコーダ 16 シンボル 18 磁気記録チャネル 19 信号 20 アナログフィルタ 21 ライン 22 変数ゲイン増幅器 23 ライン 26 離散時間等価器フィルタ 28 タイミング回復 30 チャネルデータレート信号 32 等化されたサンプル値 33 推定バイナリシーケンス 34 シーケンス検出器 36 RLLデコーダ 37 推定ユーザデータ 50 ゲイン制御 52 周波数シンセサイザ 54 書込みクロック 58 読み出し信号 60 マルチプレクサ 62 アナログ読出し信号 64 ライン 66 データ同期検出器 80 離散時間パルス検出器 82 マルチプレクサ 84 サーボデコーダ 86 推定サーボデータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595158337 3100 West Warren Aven ue,Fremont,Californ ia 94538,U.S.A. (72)発明者 クリストファー ピー. ズーク アメリカ合衆国 コロラド 80503, ロ ングモント, セージ バレー ロード 8901 (72)発明者 スティーブン エイ. ターク アメリカ合衆国 コロラド 80501, ロ ングモント, ブロス ストリート 841 (72)発明者 デイビッド イー. リード アメリカ合衆国 コロラド 80021, ウ エストミンスター, ウエスト 99ティー エイチ プレイス 9747

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディスク記憶媒体の上で読出しヘッドを
    位置決めするために、複数の同心状データトラックに分
    割され且つ埋込みサーボセクタを有する該ディスク記憶
    媒体上に記録されたエラー訂正サーボコードをデコード
    するサーボデコーダであって、 (a)該記録されたサーボコードを表す検出コードワー
    ドを受け取るように接続された入力と、 (b)該検出コードワードを、サーボウェッジ(servo w
    edge)に記録されたトラックアドレスを表すデコード済
    みコードワードにマッピングするマッパー(mapper)とを
    備え、ここで、 (i)少なくとも2つの検出コードワードが1つのデコ
    ード済みコードワードにマッピングし、 (ii)該読出しヘッドが、ある選択トラックをシーク
    する際に、隣接トラックの検出コードワードが、該隣接
    トラックの1つを表すデコード済みコードワードにマッ
    ピングする、サーボデコーダ。
  2. 【請求項2】 (a)前記記憶媒体の表面特性を変化さ
    せることによって、サーボコードワードが各トラック上
    に記録され、 (b)隣接トラック上に記録されたサーボコードワード
    が、1つより多くの表面変化で相違する、請求項1に記
    載のサーボデコーダ。
  3. 【請求項3】 隣接トラック上に記録されたサーボコー
    ドワードが、所定数の表面変化で相違する、請求項2に
    記載のサーボデコーダ。
  4. 【請求項4】 (a)前記記憶媒体が、磁気ディスクで
    あり、 (b)前記表面変化が磁気遷移である、請求項2に記載
    のサーボデコーダ。
  5. 【請求項5】 (a)前記サーボコードが、エラー訂正
    コードであり、各デコード済みコードワード間の最小距
    離がN(但し、Nは1より大きい整数)であり、 (b)前記マッパーは、所定数の検出コードワードを所
    定のデコード済みコードワードにマッピングし、ここ
    で、 (i)該所定数の検出コードワードは、int((N+
    1)/2)未満である該所定のデコード済みコードワー
    ドからの距離を含み、 (ii)int(x)は、xの整数部分を表し、 (a)隣接トラックアドレスを表すコードワードは、N
    に等しいビット数分だけ相違する、請求項1に記載のサ
    ーボデコーダ。
  6. 【請求項6】 前記マッピングが、検出コードワード中
    のint((N−1)/2)個のビットエラーを訂正す
    る、請求項5に記載のサーボデコーダ。
  7. 【請求項7】 前記エラー訂正コードが、レート4/7
    のハミングコードであり、N=3である、請求項5に記
    載のサーボデコーダ。
  8. 【請求項8】 データサンプルシーケンスを前記検出コ
    ードワードに復調する格子状検出器をさらに備え、 (a)該格子状検出器が少なくとも1つの最小距離エラ
    ーイベントを含み、 (b)前記サーボコードが、該格子状検出器の少なくと
    も1つの最小距離エラーイベントを訂正する、請求項1
    に記載のサーボデコーダ。
  9. 【請求項9】 (a)前記サーボコードが、ランレング
    ス制限d=1制約とともに記録され、 (b)前記格子状検出器がPR4検出器である、請求項
    8に記載のサーボデコーダ。
  10. 【請求項10】 前記サーボコードが、ビットシフト最
    小距離エラーイベントを訂正する、請求項8に記載のサ
    ーボデコーダ。
  11. 【請求項11】 前記サーボコードが、ジビットドロッ
    プイン最小距離エラーイベントを訂正する、請求項8に
    記載のサーボデコーダ。
  12. 【請求項12】 各デコード済みコードワードが、連続
    する「1」のビットの対の間にk個(但し、k mod
    3=1)の「0」のビットを含むように強制するコー
    ド制約を前記サーボコードが含む、請求項8に記載のサ
    ーボデコーダ。
  13. 【請求項13】 (a)前記サーボコードが、ランレン
    グス制限d=1制約とともに記録され、 (b)前記格子状検出器が、該d=1制約に適合する、
    請求項8に記載のサーボデコーダ。
  14. 【請求項14】 前記格子状検出器がPR4検出器であ
    る、請求項13に記載のサーボデコーダ。
  15. 【請求項15】 隣接トラックアドレスが前記最小距離
    エラーイベントに関して相違するように、前記トラック
    アドレスを前記サーボウェッジに構成する、請求項8に
    記載のサーボデコーダ。
  16. 【請求項16】 複数の同心状データトラックに分割さ
    れたディスク記憶媒体上に記録された、該ディスク記憶
    媒体の上で読出しヘッドを位置決めするためのエラー訂
    正サーボコードをデコードするサーボデコーダであっ
    て、 (a)該記録されたサーボコードを表す検出コードワー
    ドを受け取るように接続された入力と、 (b)該検出コードワードを、デコード済みコードワー
    ドにマッピングするマッパーとを備え、ここで、 (i)該読出しヘッドが、ある選択トラックをシークす
    る際に、隣接トラックの検出コードワードが、該隣接ト
    ラックの1つを表すデコード済みコードワードにマッピ
    ングし、 (ii)読出し動作中に該読出しヘッドが選択トラック
    のデータをトラッキングする際に、検出コードワードを
    デコード済みコードワードにマッピングし、これによ
    り、ある検出コードワード中の所定数のエラーを訂正す
    る、サーボデコーダ。
  17. 【請求項17】 格子状検出器をさらに備え、 (a)該格子状検出器が、少なくとも1つの最小距離エ
    ラーイベントを含み、 (b)前記サーボコードが、該格子状検出器の少なくと
    も1つの最小距離エラーイベントを訂正する、請求項1
    6に記載のサーボデコーダ。
  18. 【請求項18】 複数の同心状データトラックに分割さ
    れたディスク記憶媒体上に記録された、該ディスク記憶
    媒体の上で読出しヘッドを位置決めするためのエラー訂
    正サーボコードをデコードするサーボデコーダであっ
    て、 (a)該記録されたサーボコードを表す検出コードワー
    ドを受け取るように接続された入力と、 (b)該検出コードワードを、サーボウェッジに記録さ
    れたトラックアドレスを表すデコード済みコードワード
    にマッピングするマッパーと、を備え、 隣接トラックアドレスが該デコード済みコードワードの
    距離特性(property)に関して相違するように、該トラッ
    クアドレスを該サーボウェッジに構成する、サーボデコ
    ーダ。
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