KR100424131B1 - 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율을 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율을 결정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 매체로 형성된 디스크(112)와 디스크(112)에 데이터를 기록하고 디스크(112)로부터 데이터를 검색하는 데이터 헤드(126)를 가진 샘플링된 데이터 시스템에서의 비트 에러율을 결정하는 시스템에 관한 것이다. 패턴은 소정의 이벤트와 연관된 격리된 인스턴스(248)를 포함하는 디스크(112)상에 기록된다. 패턴은 디스크(112)로부터 검색되고 격리된 인스턴스(248)는 감소된 매체 잡음 성분을 가진 대표 인스턴스(Sav(n))를 얻기 위해 결합된다. 대표 인스턴스(Sav(n))는 잡음 시퀀스를 얻기 위해 각각의 격리된 인스턴스(248)와 결합된다. 자기 상관 성분(R)은 디스크(112)로부터 판독된 인스턴스와 잡음 시퀀스를 기초로 획득된다. 대표 인스턴스와 소정의 채널 모델에 대한 채널 필요 조건을 기초로 임펄스 응답(h(n))을 가진 채널 필터가 개발된다. 대표 인스턴스는 필터 출력 샘플(smp)을 얻기 위해 필터를 통과하며 비트 에러율을 나타내는 에러값은 필터 출력 샘플과 자기 상관 성분(R)을 기초로 결정된다.

Description

샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율을 결정하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING BIT ERROR RATE IN A SAMPLED DATA SYSTEM}
전형적인 디스크 드라이브는 허브 또는 스핀들에서 회전을 위해 장착된 하나 이상의 자기 디스크를 포함한다. 전형적인 디스크 드라이브는 또한 각 자기 디스크상에 떠있는 유체 역학적 공기 베어링에 의해 지지되는 트랜스듀서를 포함한다. 트랜스듀서와 유체 역학적 공기 베어링은 총괄하여 데이터 헤드로서 참조된다. 드라이브 콘트롤러는 통상적으로 호스트 시스템으로부터 수신된 명령을 기초로 디스크 드라이브를 제어하기 위해 사용된다. 드라이브 콘트롤러는 자기 디스크로부터 정보를 검색하고 자기 디스크상에 정보를 저장하기 위해 디스크 드라이브를 제어한다.
전기 기계적 엑추에이터는 네거티브 피드백, 폐루프 서보 시스템내에서 동작한다. 엑추에이터는 트랙 탐색 동작을 위해 데이터 헤드를 디스크 표면에서 방사상으로 이동시키며 트랙의 다음 동작을 위해 디스크의 트랙위에 직접 트랜스듀서를 유지시킨다.
저장되는 데이터를 나타내는 자기 디스크 표면의 자속 반전을 인코딩하기 위해 데이터 헤드에 기록 신호를 제공함으로써 정보는 전형적으로 자기 디스크 표면의 동심 트랙에 저장된다. 디스크로부터 데이터를 검색하는데 있어서, 드라이브 콘트롤러는 전기 기계적 엑추에이터를 제어하여 데이터 헤드가 자기 디스크위에 떠있도록 하며 자기 디스크의 자속 반전을 감지하고 이 자속 반전에 기초하여 판독 신호를 생성하도록 한다. 자기 디스크에 저장된 자속 반전에 의해 나타나고 다음으로 데이터 헤드에 의해 제공된 판독 신호에 나타난 데이터를 재생하기 위해 드라이브 콘트롤러에 의해 조건 설정된 후 디코딩된다.
전형적인 리드 백 시스템(read back system)은 데이터 헤드, 전제 조건 설정 로직(preconditioning logic; 예를 들면 프리엠플리피케이션 회로와 필터링 회로), 데이터 검출기, 복구 회로, 에러 검출 및 수정 회로를 포함한다. 리드 백 시스템은 개별 회로로서 실행되거나 디스크 드라이브와 연관된 드라이브 콘트롤러에서 실행될 수 있다.
디스크 드라이브에서, 레코딩된 비트수당 에러율(비트 에러율)이 상대적으로 낮은 레벨에서 유지되는 것은 중요하다. 기능 설정(functioning) 디스크 드라이브에서, 비트 에러율은 다수의 방식으로 추정될 수 있다. 예를 들면, 다수의 데이터 패턴은 디스크 드라이브의 디스크에 연속적으로 기록되고 그리고 디스크로부터 연속적으로 판독될 수 있으며, 데이터 판독시 마주치는 에러수는 단순하게 카운트될 수 있다. 그러나, 차세대 디스크 드라이브의 개발 동안, 차세대 디스크 드라이브에서의 실행을 위해 데이터 헤드를 선택하기 전에, 드라이브 제작자가 다수의 다른 데이터 헤드 또는 다른 타입의 데이터 헤드를 테스트하고 평가하는 것은 통상적이다. 데이터 헤드의 개발은 종종 데이터 헤드로 최종 사용될 판독 채널 회로의 개발에 선행한다. 그러므로, 판독 채널 회로를 유용하게 하지 않고 이 데이터 헤드를 사용하는 시스템의 비트 에러율을 추정하는 것은 어렵다.
과거에는, 추정에 최소한의 도움이 되는 측정을 함으로써 상기 헤드를 사용하는 시스템의 비트 에러율을 추정하기 위한(판독 채널 회로가 유용하지 못함) 다른 시도가 이루어졌지만, 성공하지는 못하였다. 전형적으로, 상기 측정은 측정될 수있는 정도의 디스크상에 레코딩된 신호와 잡음을 포함한다. 그러나, 상기 이전 측정은 디스크 드라이브 시스템의 상기 데이터 헤드를 이용하는데 마주치는 비트 에러율과 만족스럽게 상관되지 않는다.
본 발명은 이 경우와 다른 경우의 문제를 처리하는 시스템에 관한 것으로 이전 기술에 대해 다른 개선점을 제공한다.
본 발명은 샘플링된 데이터 시스템에 관한 것으로, 특히, 디스크에 데이터를 기록하고 디스크로부터 데이터를 검색하는데 사용되는 데이터 헤드와 디스크를 포함하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율을 결정하는 시스템에 관한 것이다.
도 1은 상부 케이싱이 제거된 디스크 드라이브의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스크 드라이브의 하이 레벨 블록 다이어그램이다.
도 3은 판독/기록 채널 일렉트로닉스를 사용하지 않고 데이터 헤드와 연관된 비트 에러율을 결정하는 시스템을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4는 주요 에러 이벤트를 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 시스템의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 6은 도 3에 도시된 시스템을 더욱 자세히 설명한 블록 다이어그램이다.
도 7-1은 본 발명의 일 실시예에 따른 격리된 펄스의 패턴을 도시한다.
도 7-2는 잡음없는 샘플을 얻기 위해 도 7-1에 도시된 격리된 인스턴스에 대한 조작을 도시한다.
도 8은 본 발명의 다른 측면에 따라 도 6에 도시된 시스템의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 측면에 따른 필터 입력에서의 자기 상관 메트릭스를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 필터 출력부에서의 자기 상관 메트릭스를 도시한다.
시스템은 자기 매체로 형성된 디스크와 디스크상에 데이터를 기록하고 디스크로부터 데이터를 검색하는 데이터 헤드를 가진 샘플링된 데이터 시스템의 에러 비트율을 결정한다. 소정의 이벤트와 연관된 M 격리된 인스턴스를 포함하는 디스크상에 패턴이 기록된다. 패턴은 디스크로부터 검색되고 M 격리된 인스턴스는 축소된 전기 잡음 성분을 가진 대표 인스턴스를 얻기 위해 결합된다. 대표 인스턴스는 M 잡음 시퀀스를 얻기 위해 각각의 격리된 인스턴스와 결합된다. 자기 상관 성분은 디스크로부터 판독된 M 인스턴스와 M 잡음 시퀀스를 기초로 얻어진다. 대표 인스턴스와 소정의 채널 모델에 대한 채널 필수 조건을 기초로 임펄스 반응을 가진 채널 필터가 개발된다. 대표 인스턴스는 필터 출력 샘플을 얻기 위해 필터를 통과하며, 비트 에러율을 나타내는 에러값은 필터 출력 샘플과 자기 상관 성분을 기초로 결정된다.
본 발명은 방법 및 장치로서 실행될 수 있다.
본 발명은, 데이터 헤드를 사용하는 디스크 드라이브와 일반적으로 연관된 판독/기록 채널 회로가 필요없이, 데이터 헤드를 사용하는 데이터 샘플링 시스템과 연관된 비트 에러율이 결정되는 시스템을 제공한다. 그러나, 본 발명의 충분한 이해를 위해, 디스크 드라이브와 그에 연관된 판독/기록 채널 회로는 여기에서 명확하게 설명된다.
도 1을 참조하면, 회전식 자기 디스크 드라이브 시스템이 개략적으로 도시되어 있으며 일반적으로 110으로 참조된다. 다수의 자기 정보 저장 디스크(112)는 하우징(116)의 내부에서 스핀들 모터 조립체(114)의 주변에 장착된다. 각각의 자기 디스크(112)는 레코딩 정보를 위해 118로 개략적으로 지시된 다수의 동심원 레코딩 트랙을 가진다. 각각의 트랙(118)은 120로 개략적으로 지시된 다수의 섹터로 세분된다. 데이터는 특정 트랙(118)과 섹터(120)를 참조하여 디스크(112)상에 저장되거나 디스크(112)로부터 검색될 수 있다. 액추에이터 암 조립체(122)는 바람직하게 하우징(116)의 모퉁이에 회전식으로 장착된다. 엑추에이터 암 조립체(122)는 자기 디스크(112)로부터 정보를 판독하고 자기 디스크(112)상에 정보를 기록하는 트랜스듀서(126) 또는 판독/기록 헤드를 가진 슬라이더(125)를 각각 이동시키는 다수의 헤드 짐벌 조립체(124)를 이동시킨다. 음성 코일 모터(128)는 엑추에이터 암 조립체(122)의 후면과 정면에서 정밀하게 회전하도록 제작된다. 이 때, 트랜스듀서(126)는 아크(130)를 따라 자기 디스크(112)를 가로질러 이동한다.
도 2에 디스크 드라이브 시스템(110)의 제어 회로(132)의 하이 레벨 블록 다이어그램이 도시되어 있다. 디스크 드라이브 시스템(110)은 트랜스듀서(126)의 위치를 제어하고 디스크(112)에 기록되거나 디스크(112)로부터 검색되는 정보를 처리하는 제어 회로(132)를 포함한다. 마이크로 콘트롤러(134)는 디스크 드라이브 시스템(110)의 모든 주요 기능을 직접 실행한다. 136으로 지시된 기록/판독 지원 및 인터페이스 제어 회로와 모터 및 엑추에이터 콘트롤러(138)는 범용 데이터, 주소 및 제어 버스(140)에 의해 마이크로 콘트롤러(134)에 접속되어 있다. 일반적으로, 회로(136)는 디스크 드라이브 시스템(110)과 호스트 컴퓨터(도시되지 않음)의 사이에서 통신 버스(142)를 경유하여 하드웨어 인터페이스를 제공한다. 또한, 회로(136)는 모터 및 엑추에이터 콘트롤러(138)와 판독/기록 채널(144) 사이에서 인터페이스를 제공한다. 판독/기록 채널(144)은 마이크로 콘트롤러(134)와 라인(145)를 지난 트랜스듀서(126)의 사이에서 인터페이스로서 동작한다. 판독/기록 채널(144)은 또한 라인(146)을 지나 모터 및 엑추에이터 콘트롤러(138)에 신호를 제공한다. 콘트롤러(138)는 마이크로 콘트롤러(134)와 모터 조립체(114)의 사이에서 라인(148)을 지나 인터페이스로 제공되며 마이크로 콘트롤러(134)와 엑추에이터 암 조립체(122)의 사이에서 라인(150)을 지나 인터페이스로 제공된다.
디스크(122)에 기록되는 데이터는 다음에 판독/기록 채널(144)에 데이터를 제공하는 판독/기록 지원 인터페이스 회로(136)에 제공된다. 판독/기록 채널(144)은 데이터를 디스크(122) 표면의 데이터를 인코딩하기 위해 동작하는 데이터 헤드(126)에 통과시킨다.
디스크(112)로부터 데이터를 판독하기 위해, 헤드(126)는 데이터가 기록되고 트랙의 자속 반전을 나타내는 판독 신호를 생성하는 디스크(112) 표면의 트랙을 통과한다. 판독 신호는 데이터 헤드(126)로부터 전형적으로 채널 필터와 검출기를 포함하는 판독/기록 채널(144)에 제공된다. 일반 타입의 채널 필터는 여러 탭을 가진 유한 임펄스 응답(FIR) 필터이다. 일반 타입의 검출기는 공지된 방식의 트렐리스 구조에 따라 데이터를 검출하는 비터비-타입 검출기이다. 필터는 데이터가 검출되는 비터비 검출기로 데이터를 통과시킨다. 검출된 데이터는 전형적으로 데이터가 다음 처리를 위해 디코딩되고 통과되는 데코더에 제공된다.
제작자가 새롭거나 다른 데이터 헤드(126)를 평가할 때, 드라이브 제작자는 새로운 데이터 헤드와 함께 사용될 판독/기록 채널 회로(144)에 액세스하지 않을 수도 있다. 판독/기록 채널 회로(144)는 전형적으로 데이터 헤드가 테스트되고 평가되는 시점에서 완전하게 개발되지 않을 수도 있다.
도 3은 헤드(126)와 디스크(112)를 포함하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율의 비트 에러율 측정 시스템의 블록 다이어그램이다. 도 3에 도시된 시스템은 콘트롤러(200), 서보 콘트롤러(202), 데이터 헤드(126), 디스크(112)를 포함한다. 콘트롤러(200)는 패턴 제너레이터(204)와 비트 에러율(BER) 소자(206)를 포함한다. 비트 에러율은 헤드(126)와 매체(112,또는 디스크)를 사용하여 이루어진 측정으로부터 직접 계산될 수 있으며, 판독/기록 채널 일렉트로닉스는 필요하지 않다.
본 발명에 따른 측정에 의해 특정 에러 이벤트에 대한 에러의 가능성이 계산된다.
패턴 제너레이터(204)는 주요 에러 이벤트(또는 원하는 비트 에러율에 대해 다른 원하는 에러 이벤트)와 연관된 패턴을 생성한다. 패턴 제너레이터(204)는 헤드(126)에 결합되고 디스크(112) 표면에 패턴을 기록하기 위해 헤드(126)를 제어한다. 서보 콘트롤러(202)는 도 2에 도시된 모터와 액추에이터 제어 회로(138)와 같은 임의의 적당한 서보 제어기일 수 있다. 서보 제어기(202)는 디스크(112)와 관련하여 헤드(126)의 방사 위치를 제어한다.
BER 소자(206)는 해당 판독/기록 채널 회로없이, 헤드(126)로부터 디스크(112)에 직접 기록되는 패턴을 검색한다. 헤드(126)로부터의 가공되지 않은 판독 신호(통상적인 증폭과 조건 설정을 거친후)는 시스템과 연관된 비트 에러율을 측정하기 위해 BER 소자(206)에 의해 사용된다.
도 4에 제 1 파형(208)과 제 2 파형(210)이 도시되어 있다. 이 시스템에서 하나의 주요 에러 이벤트는 디스크(112) 표면에 도 4의 파형(208)으로 도시된 다이펄스를 기록하며 파형(210)으로 지시된 일정한 자화를 판독하여 생성된 것이다. 즉, 주요 에러 이벤트는 기대 샘플(+/- (10-1))과 판독 샘플(000)에 의한 것이다. 그러므로, 비트 에러율이 임의의 원하는 에러 이벤트에 대해 측정될 수 있지만, 본 발명은 다이펄스가 기록되고 일정한 자화가 판독되는 에러 이벤트에 대해 설명된다.
명확하게 하기 위해, 트렐리스 검출기를 사용하여 마주치는 에러의 가능성에 대한 기술이 지금부터 기술된다. 트렐리스에 의해 결정이 이루어졌을 때, 비터비-타입의 검출기의 경우와 같은 특정 에러 이벤트의 가능성을 고려해본다. 부정확한 경로의 경로 메트릭이 트렐리스에 의한 정확한 경로의 경로 메트릭보다 작을 때 에러 이벤트가 발생한다. 정확한 경로는 병합 상태의 경로 메트릭(Ma)을 가진 경로 "a"라고 가정하며, 부정확한 경로는 병합 상태의 경로 메트릭(Mb)을 가진 경로 "b"라고 가정한다.
(방정식 1)
여기에서 sk는 잡음 샘플을 나타내고 ak는 경로 a와 경로 b의 잡음없는 값을 나타낸다.
방정식 1은 다음과 같이 다시 표현할 수 있다.
(방정식 2)
여기에서 ek= ak- bk이며 nk는 시간 k에서의 잡음 샘플을 나타낸다. 시퀀스[ek]는 에러를 일으키는 에러 이벤트인 것을 주의한다. PR4 채널의 경우, [ek] = [10-1] 또는 [-101]이다. EPR4 채널의 경우, [ek] = [11-1-1] 또는 [-1-111]이다.
물론, 다른 에러 이벤트가 고려될 수도 있다. 합을 nkek로 나눈 값은 가우시안에 매우 근접할 것이다. 그러므로, 표준 Q(또는 에러) 기능이 사용될 수 있다. 그러므로, 방정식 2는 다음과 같다.
(방정식 3)
방정식 3은 다음과 같이 효과적인 신호 대 잡음비(ESNR)를 정의한다.
(방정식 4)
특히, PR4 채널의 경우,
(방정식 5)
EPR4 채널의 경우,
(방정식 6)
여기에서,
DEN =
R(t1,t1) + R(t2,t2) + R(t3,t3) + R(t4,t4)
+ 2R(t1,t2) - 2R(t1,t3) - 2R(t1,t4)
- 2R(t2,t3) -2R(t2,t4) +2R(t3,t4)
PR4 채널과 EPR4 채널에 대해 일반적이면서 명확하게 비트 에러율에 대해 설명되었지만, 비트 에러율값을 얻기 위해 측정이 이루어진 시스템의 경우 더욱 자세히 설명될 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 BER 소자(206)의 동작을 도시한 흐름도(블록 230-272)이다. 또한, 도 6은 BER 소자(206)의 기능 블록 다이어그램을 더 자세히 설명한다.
BER 소자(206)는 패턴 검색 소자(212), 데이터 기억 장치(214), 패턴 정렬 및 평균화 소자(216), 대표 인스턴스 제너레이터(218), 잡음 시컨스 제너레이터(220), 자기 상관 메트릭스 제너레이터(222), 채널 필터 제너레이터(224), RO제너레이터(226), BER 결정 소자(228)을 포함한다. 도 6에 도시된 모든 블록은 실질적으로 프로그램 모듈, 메모리 및 타이밍 회로와 연관된 마이크로 콘트롤러 또는 단일 집적된 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있다. BER 소자(206)의 동작은 도 5와 6에서 설명된다.
우선, 일단 기록된 적당한 패턴은 신호 정렬에 사용되는 격리된 펄스로 시작된다. 이 설명을 위해, 에러 이벤트는 다이펄스를 기록하며 일정한 자화를 판독하기 위한 것이고, 적당한 패턴은 격리된 다이펄스이다. 기록된 패턴은 바람직하게 에러 이벤트를 초래하는 다수의(예를 들면 M) 격리된 인스턴스를 포함한다. 디스크(112) 표면에 기록된 패턴의 일 예가 도 7-1에 도시되어 있다. 도 7-1에 전압축(242)과 시간축(244)이 도시되어 있다. 조정 펄스(alignment pulse;246)는 패턴의 제 1 프레임에 제공된다. 그에 따라 다수의 격리된 임펄스(248)가 레코딩된다.
물론, 본 에러 이벤트가 쉬프트된 트라이펄스(tripulse)라면, M 격리된 트라이펄스는 디스크(112)에 기록될 것이다.
일 실시예에서, 패턴은 에러 이벤트를 초래하는 격리된 인스턴스를 포함한다(220). 디스크(112)상의 패턴 기록은 도 5의 블록 230에 도시되어 있다.
다음으로, 패턴 검색 소자(212)는 디스크(112)로부터 패턴을 검색한다. 패턴 검색 소자(212)는 일 실시예에서 데이터 헤드(126)로부터 판독 신호를 검색하는 통상적인 증폭 및 신호 조건 설정 회로를 포함한다. 패턴 검색 소자(212)는 하나 이상의 솔리드(solid) 상태 메모리 장치를 포함하는 데이터 저장 소자(214)에 디스크 드라이브(1121)의 판독 신호를 나타내는 신호를 제공한다. 판독 및 레코딩 패턴은 도 5의 블록 232에 도시되어 있다.
일 실시예에서, 전기 잡음과 실질적으로 무관한 비트 에러율을 얻을 수 있다. 이를 위해, 패턴 검색 회로(212)는 패턴을 여러번(20회) 판독하며 데이터 저장 소자(214)에 각각의 판독 패턴을 저장한다. 이는 도 5의 블록 234에 도시되어 있다. 여러번 패턴을 판독하는 이유는 디스크(112)로부터 판독된 여러 패턴이 판독 신호와 연관된 전기 잡음을 억제하기 위해 평균화될 수 있기 때문이다. 그러므로 평균 패턴은 상당히 감소된 전기 잡음 성분을 가질 것이다. 물론, 패턴이 판독되고 평균화되는 횟수가 많을 수록 연관된 전기 잡음 성분은 줄어들 것이다. 만일 전기 잡음이 비트 에러율의 계산에 포함된다면, 패턴은 디스크(112) 표면으로부터 단지 한번만 판독될 것이다.
어떤 경우에서도, 만일 패턴이 한번 이상 판독되면, 각각의 패턴은 패턴 정렬과 평균 소자(216)에 의해 데이터 저장 소자(214)로부터 검색된다. 패턴 정렬과 평균화 소자(216)는 모든 패턴을 적절하게 정렬하기 위해 조정 신호(246; 실시예의 격리된 펄스)를 사용한다. 소자(216)은 평균된 패턴을 얻기 위해 모든 패턴을 평균한다. 만일 패턴이 N번 판독되고 N 패턴이 평균된다면, 패턴과 연관된 전기 잡음 성분은 1/의 인자에 의해 감소될 것이다.
또한, 스핀들 지지 디스크(112)가 회전하는 속도는 편차가 생길 수 있다. 그러므로, 소자(216)는 평균하기 전에 시핀들 속도 편차를 수용하기 위해 패턴의 길이를 선택적으로 조절할 수 있다. 패턴의 평균과 패턴 길이의 정렬은 도 5의 블록 236, 238, 240에 도시되어 있다.
디스크에 기록된 패턴은 M 격리된 인스턴스를 포함하는 것을 상기하자. 일단 평균 패턴이 획득되면, 평균된 패턴의 M 격리된 인스턴스는 M 격리된 인스턴스와 연관된 임의의 매체 잡음을 억제하기 위해 평균될 수 있도록 분리되고 시간적으로 정렬된다. 도 7-2는 시간축(250)과 전압축(252)을 가진 그래프이다. 도 7-2는 평균을 위해 정렬된 격리된 다수의 인스턴스(254)를 도시한다. 격리된 인스턴스(254)를 평균하기 위해, 대표 인스턴스 제너레이터(218)는 데이터 저장 소자(214)로부터 평균된 패턴을 검색하고 패턴을 M 격리된 펄스로 분리하며 펄스를 정렬하고 평균한다. 이는 도 5의 블록(256)에 도시되어 있다. 평균 신호는 억제된 매체 잡음 성분을 가진 Sav(n)으로 지정된다. 그러므로, 신호(Sav(n))는 전기 잡음과 매체 잡음이 모두 제거되도록 유도된다.
신호(Sav(n))는 M 잡음 시퀀스를 얻기 위해 M 격리된(및 잡음이 있는) 인스턴스로부터 감산된다. 잡음 시퀀스 제너레이터(220)는 데이터 저장 소자(214)로부터 M 격리된 잡음 있는 시퀀스와 잡음 없는 시퀀스(Sav(n)에 포함)를 모두 검색하고, 잡음 없는 시퀀스에서 잡음 있는 시퀀스를 감산한다. 이는 자기 상관 메트릭스 제너레이터(222)에 제공되는 M 잡음 시퀀스를 발생시킨다. 이는 도 5의 블록 258에 도시되어 있다.
자기 상관 메트릭스 제너레이터(222)는 자기 상관 메트릭스(R)를 얻기 위해 M 격리된 잡음 있는 인스턴스에 대해 M 잡음 시퀀스를 평균한다. 자기 상관 메트릭스의 표현은 다음과 같다.
(방정식 7)
여기에서 k는 M 잡음 시퀀스에 대해 0에서 M-1까지 가산된다. 인덱스 i,j 는 특정 잡음 시퀀스의 포인트로 참조된다. 잡음 시퀀스의 길이는 L이다. 자기 상관 메트릭스의 발생은 도 5의 블록 260에 도시되어 있다.
다음으로, 채널 필터 제너레이터(224)는 채널 필터를 생성한다. 이를 실행하는데 있어, 채널 필터 제너레이터(224)는 채널 필터 입력으로 신호(Sav(n))를 사용하고 채널 필터 출력부에 채널 필요 조건을 부과한다.
원하는 채널 모델(즉, 채널 균등화 타겟)의 필요 조건과 일치하는 채널 필요 조건이 선택된다. 예를 들면, 일 실시예에서, 채널 요구 조건은 PR4 채널, EPR4 채널, E2PR4 채널중 하나와 대응된다. 채널 필터 입력과 채널 필터 출력부에서의 채널 필요 조건에 기초하여, 채널 필터 제너레이터(224)는 임펄스 반응(h(n))을 가진 채널 필터를 생성한다. 임펄스 반응(h(n))의 길이는 L이다. 이는 도 5의 블록 262에 도시되어 있다.
다음으로, R0제너레이터(226)는 채널 필터 출력부(R0)에서 자기 상관 메트리스를 발생시킨다. 이를 위해, RO제너레이터(226)는 우선 L 메트릭스에 의해 2L-1인 메트릭스(H)를 생성한다(R은 L 메트릭스에 의한 L이다). H 메트릭스는 다음과 같은 방식으로 h(n)으로부터 발생된다.
(방정식 8)
여기에서 L은 잡음 시퀀스의 길이이다.
비터비 트렐리스 입력일 때 채널 필터 출력부에서의 잡음 자기 상관은 전술한 R과 H로부터 계산될 수 있다. 채널 필터 출력의 자기 상관 메트릭스는 다음과 같다.
(방정식 9)
여기에서 E는 기대 연산자(expectation operator)이며 n'(i)는 필터링된 잡음 시퀀스이다.
채널 필터 출력부에서의 필터링된 잡음은 다음과 같다.
(방정식 10)
여기에서 n(k)는 채널 필터 입력 잡음 시퀀스이고 h(n)은 채널 필터의 유니트 샘플 반응이다. n(k)와 h(n)의 길이는 1이다. 방정식 10을 9로 치환하면 다음과 같다.
(방정식 11)
여기에서,
방정식 11은 다음과 같은 메트릭스 표시로 표현할 수 있다.
(방정식 12)
여기에서
H (i,j) = h(j-i), 0≤(j-i)≤L-1
H (i,j) = 0 , 다른 경우.
H 메트릭스를 형성하고 채널 필터 출력부(R0)에서 자기 상관 매트릭스를 유도하는 것은 도 5의 블록 264와 266에 도시되어 있다.
신호(Sav(n))는 임펄스 응답(h(n))을 가진 필터를 통과한다. 이는 smp가 샘플값을 나타내는 채널 필터 출력부에서 잡음 없는 샘플(+/-(smp,0,-smp))을 제공한다. 그러므로, 방정식 5와 6으로 지정된 비트 에러율을 계산하기 위한 충분한 정보가 존재한다. 특히, PR4 채널에 대해, 비트 에러율은 다음과 같이 계산될 수 있다.
(방정식 13)
여기에서 Q는 표준 가우시안 q-함수이다. 비트 에러율 결정 소자는 R0제너레이터(226)으로부터 채널 필터 출력부(R0)에서의 자기 상관 성분의 적당한 값을 검색하고 채널 필터(224)로부터 잡음 없는 샘플을 검색하며 비트 에러율(229)을 계산한다. 이는 도 5의 블록 268, 270, 272에 도시되어 있다. 이때, 판독/기록 채널 회로와 중요 근사없이 실행되었음에 유의한다.
하나 이상의 에러 이벤트와 대응되는 BER을 포함하는 총 BER은 본 발명에 의한 것이다. 도 8에 상기 총 비트 에러율의 계산에 관한 흐름도가 도시되어 있다. 우선, 다른 에러 이벤트와 연관된 격리된 인스턴스를 가진 각각의 여러 패턴이 디스크(112)에 기록된다. 이는 블록 274와 276에 도시되어 있다. 여러 패턴중 첫번째가 선택되고 이 패턴으로 대표되는 에러 이벤트와 연관된 비트 에러율이 결정된다. 이는 블록 278과 280에 도시되어 있다. 비트 에러율의 결정은 도 5에 도시된 바와 같이 실행된다. 만일 어떤 패턴이 남아있다면, 이 패턴은 선택되고 이 패턴과 연관된 비트 에러율이 또한 결정된다. 이는 블록 282, 284에 도시되어 있다.
모든 비트 에러율이 계산된 후, 전체 비트 에러율의 우성(dominance)에 따라 가중된다. 가중 함수는 바람직하게 경험적으로 결정된다. 이는 블록 286에 도시되어 있다. 모든 가중된 비트 에러율은 고려되는 여러 에러 이벤트에 대한 총 비트 에러율을 얻기 위해 모두 가산된다. 이는 블록 288 및 290으로 도시되어 있다.
도 9에 채널 필터 출력부에서의 자기 상관 메트릭스가 도시되어 있다. 시간은 축 300과 302를 따르는 나노초로 표현되고 전압은 축 304를 따라 표현된다. 패턴에서 격리된 인스턴스의 전이 간격은 10 마이크로인치(254nm)이며, 축(304)은 volts2×10-5의 유니트이다.
그러므로, 본 발명은 판독/기록 채널 회로와 임의의 중요 근사(approximation)없이 데이터 샘플링 시스템의 비트 에러율을 얻는데 사용될 수 있다. 전체 측정은 대략 3분 정도 소요되며 데이터 헤드 구조를 개량하며 차세대 디스크 드라이브의 실행을 위한 다른 종류의 데이터 헤드를 비교하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 자기 매체로 형성된 디스크(112)와 디스크(112)상에 데이터를 기록하고 디스크(112)로부터 데이터를 검색하는 데이터 헤드(126)를 가진 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율을 결정하는 방법으로서 실행될 수 있다. 이 방법은 디스크(112)상에 패턴을 기록하는 단계(230)를 포함하며, 상기 패턴은 소정의 에러 이벤트와 연관된 M 격리된 인스턴스(248)을 포함한다. 이 방법은 또한 디스크(112)로부터 패턴을 검색하며 감소된 매체 잡음 성분을 가진 대표 인스턴스(Sav(n))를 얻기 위해 M 격리된 인스턴스(248)를 결합하는 단계(256)를 포함한다. 이 방법은 또한 M 잡음 시퀀스를 얻기 위해 각각의 M 격리된 인스턴스(248)와 대표 인스턴스를 결합하는 단계(248), 디스크(112)와 M 잡음 시퀀스로부터 판독된 M 인스턴스를 기초로 자기 상관 성분(R)을 획득하는 단계(260), 대표 인스턴스와 소정의 채널 모델에 대한 채널 필요 조건을 기초로한 임펄스 응답(h(n))을 가진 채널 필터를 획득하는 단계(262), 필터 출력 샘플(smp)을 얻기 위해 임펄스 응답(h(n))을 가진 대표 인스턴스를 필터로 통과시키는 단계(268), 필터 출력 샘플과 자기 상관 성분(R)을 기초로 비트 에러율(BER)을 나타내는 에러값을 결정하는 단계(270)를 포함한다.
일 실시예에서, 이 방법은 또한 디스크(112)로부터 검색된 패턴을 저장하는 단계(232)를 포함한다. 검색 단계는 또한 다수의 검색된 패턴을 얻기 위해 디스크(112)로부터의 패턴을 여러번 검색하는 단계(234), 감소된 전기 잡음 성분을 가진 대표 검색 패턴을 얻기 위해 검색된 패턴을 결합하는 단계(238)를 더 포함한다.
일 실시예에서, 검색된 패턴을 결합하는 단계(238)는 검색된 패턴을 시간적으로 정렬하고 평균하는 단계를 더 포함한다.
디스크(112)는 어떤 속도에서 회전할 수 있으며 검색된 패턴을 시간적으로 정렬하는 단계(238)는, 일 실시예에서, 속도의 편차를 수용하기 위해 검색된 패턴의 길이를 조절하는 단계(240)를 포함한다.
M 인스턴스를 결합하는 단계(256)는, 일 실시예에서, 대표 인스턴스를 얻기 위해 M 격리된 인스턴스(248)를 시간적으로 정렬하고 평균하는 단계(256)를 더 포함한다. 바람직한 실시예에서, M 잡음 시퀀스를 얻는 것은 M 시퀀스로부터 대표 인스턴스를 감산하는 단계(258)에 의해 실행된다. 또한, 자기 상관 성분을 획득하는 단계는 자기 상관 메트릭스(R)를 얻기 위해 M 격리된 인스턴스(248)에 대해 M 잡음 시퀀스를 평균하는 단계(260)를 더 포함한다.
또한, 다른 에러 이벤트와 연관된 다수의 격리된 인스턴스(248)를 각각 포함하는 패턴이 디스크(112)에 기록될 수 있다. 에러 이벤트와 대응되는 총 비트 에러율을 나타내는 에러값은 가중된 에러값을 기초로 결정된다.
본 발명은 또한 장치로서 실행될 수 있다. 패턴 기록 소자(204)는 디스크(112)에 패턴을 기록한다. 패턴 검색 소자(212)는 패턴을 검색한다. 제 1 결합 소자(218)는 대표 인스턴스를 획득하며 제 2 결합 소자(220)는 잡음 시퀀스를 획득하고 자기 상관 제너레이터(222)는 자기 상관 성분(R)을 발생시킨다. 채널 필터 제너레이터(224)는 채널 필터를 생성하고 에러 결정 소자(228)는 필터 출력 샘플과 자기 상관 성분을 기초로 비트 에러율을 나타내는 에러값(229)을 결정한다. 패턴 검색 소자(212)는 일 실시예에서 데이터 저장 소자(214)를 포함하며 디스크(112)로부터 패턴을 여러번 검색하도록 구성된다.
본 발명의 여러 실시예의 이점과 특성이 기술되었지만, 본 발명의 여러 실시예의 구조와 기능 역시 자세히 설명되었다. 본 발명의 사상내에서 다양한 변용이 가능하며, 예를 들면, 특정 엘리멘트는 특정 균등화 타겟과 BER이 원하는 에러 이벤트에 따라 변용할 수 있으며, 본 발명의 영역과 사상에 벗어나지 않고 실질적으로 동일한 기능을 유지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 자기 기록 매체로 형성된 디스크와 디스크상에 데이터를 기록하고 디스크로부터 데이터를 검색하는 데이터 헤드를 가진 샘플링된 데이터 시스템에서의 비트 에러율을 결정하는 방법에 있어서,
    (a) 소정의 에러 이벤트와 연관되는 격리된 인스턴스를 포함하는 패턴을 디스크상에 기록하는 단계;
    (b) 상기 디스크로부터 패턴을 검색하는 단계;
    (c) 감소된 매체 잡음 성분을 가진 대표 인스턴스를 얻기 위해 상기 격리된 인스턴스를 결합하는 단계;
    (d) 대응되는 개수의 잡음 시퀀스를 얻기 위해 상기 각각의 격리된 인스턴스와 대표 인스턴스를 결합하는 단계;
    (e) 상기 디스크로부터 판독된 격리된 인스턴스와 잡음 시퀀스를 기초로 자기 상관 성분을 획득하는 단계;
    (f) 상기 대표 인스턴스와 소정의 채널 모델에 대한 채널 필요 조건을 기초로 임펄스 응답을 가진 채널 필터를 획득하는 단계;
    (g) 필터 출력 샘플을 얻기 위해 상기 임펄스 응답을 가지는 필터로 상기 대표 인스턴스를 통과시키는 단계; 및
    (h) 상기 필터 출력 샘플과 자기 상관 성분을 기초로 비트 에러율을 나타내는 에러값을 결정하는 단계를 포함하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 검색 단계(b)는:
    (b) (i) 다수의 검색 패턴을 얻기 위해 디스크로부터 패턴을 여러번 검색하는 단계; 및
    (b) (ii) 감소된 전기 잡음 성분을 가진 대표 검색 패턴을 얻기 위해 상기 검색된 패턴들을 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 결합 단계 (b) (ii)는:
    (d) (i) 상기 검색된 패턴을 시간적으로 정렬하는 단계; 및
    (d) (ii) 상기 검색된 패턴을 평균하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 디스크가 어떤 하나의 속도에서 회전하며, 시간적으로 정렬하는 단계는 속도의 편차를 수용하기 위해 상기 검색된 패턴의 길이를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 단계(c)는:
    (c) (i) 격리된 인스턴스를 시간적으로 정렬하는 단계; 및
    (c) (ii) 대표 인스턴스를 얻기 위해 상기 격리된 인스턴스를 평균하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 획득 단계(e)는 자기 상관 메트릭스를 얻기 위해 격리된 인스턴스에 대하여 잡음 시퀀스를 평균하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 기록 단계(a)는 서로 다른 에러 이벤트와 연관된 다수의 격리된 인스턴스를 각각 포함하는 다수의 패턴을 디스크상에 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 각각의 다수의 패턴에 대하여, (b)내지 (h)의 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (i) 가중된 에러값을 얻기 위해 결정된 각각의 에러값을 가중하는 단계; 및
    (j) 가중된 에러값을 기초로 에러 이벤트에 대응되는 총 비트 에러율을 나타내는 총 에러값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 방법.
  10. 자기 기록 매체로 형성된 디스크를 가진 샘플링된 데이터 시스템에서의 비트 에러율을 결정하는 장치에 있어서,
    소정의 에러 이벤트와 연관된 격리된 인스턴스를 포함하는 패턴을 디스크상에 기록하기 위해 디스크에 면하여 배치된 패턴 기록 소자;
    디스크로부터 패턴을 검색하기 위해 디스크에 면하여 배치된 패턴 검색 소자;
    상기 패턴 검색 소자에 결합되어 있으며, 감소된 매체 잡음 성분을 가진 대표 인스턴스를 얻기 위해 격리된 인스턴스를 결합하는 제 1 결합 소자;
    상기 제 1 결합 소자에 결합되어 있으며, 대응되는 개수의 잡음 시퀀스를 얻기 위해 각각의 격리된 인스턴스와 대표 인스턴스를 결합하는 제 2 결합 소자;
    상기 제 2 결합 소자에 결합되어 있으며, 디스크로부터 판독된 격리된 인스턴스와 잡음 시퀀스를 기초로 자기 상관 성분을 생성하는 자기 상관 성분 제너레이터;
    상기 제 1 결합 소자에 결합되어 있으며, 대표 인스턴스를 받아서 필터 출력 샘플을 제공하도록 배치된 소정의 채널 모델의 필요 조건과 상기 대표 인스턴스를 기초로 임펄스 응답을 가진 채널 필터를 생성하는 채널 필터 제너레이터; 및
    상기 자기 상관 성분 제너레이터와 채널 필터에 결합되어 있으며, 필터 출력 샘플과 자기 상관 성분을 기초로 비트 에러율을 지시하는 에러값을 결정하는 에러 결정 소자를 포함하는 샘플링된 데이터 시스템의 비트 에러율 결정 장치.
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