KR101409130B1 - 테이프 드라이브내에서의 서보 판독 신호를 위한 워드 동기화 - Google Patents

테이프 드라이브내에서의 서보 판독 신호를 위한 워드 동기화 Download PDF

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Abstract

테이프 드라이브(1)에서의 자기 테이프(3)로부터 판독된 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호에서의 N-비트 간격들로 발생하는 L-비트 싱크 워드들을 검출하기 위한 방법 및 장치가 제공한다. 소프트 출력 검출기(11)는 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호를 처리하여 서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트들에 대응하는 일련의 소프트 출력 샘플들을 생성한다. 그런 다음, 싱크 워드 검출기(12)는 일련의 소프트 출력 샘플들에서의 슬라이딩 L-샘플 블럭의 각각의 위치들에 대한 블럭 상관 값들을 생성한다. 블럭 상관 값은, 각각의 샘플들과 싱크 워드의 대응 비트들간의 상관성을 표시하는 비트 상관 값들을 각각의 블럭 위치에서 계산하고, 각각의 비트 상관 값 빼기(-) 대응 샘플값의 미리결정된 함수값을 합산함으로써 생성된다. 그런 다음, 싱크 워드 검출기(12)는 일련의 소프트 출력 샘플의 (N+L-l)개 샘플 시퀀스에서 최대 블럭 상관 값을 갖는 블럭 위치에서의 싱크 워드를 검출한다.

Description

테이프 드라이브내에서의 서보 판독 신호를 위한 워드 동기화{WORD SYNCHRONIZATION FOR SERVO READ SIGNALS IN TAPE DRIVES}
본 발명은 일반적으로 테이프 저장 시스템내에서의 서보 판독 신호를 위한 워드 동기화에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 테이프 드라이브내의 자기 테이프로부터 판독된 펄스 위치 변조(pulse-position-modulation; PPM) 인코딩된 서보 패턴 판독 신호내에서 싱크(sync) 워드를 검출하기 위한 방법 및 장치가 제공된다.
일반적으로, 동기형 디지털 통신 수신기들은 심볼 동기화 및 워드 동기화(프레임 동기화로서도 알려짐) 서브시스템들과 같은 다양한 유형의 동기화 서브시스템들을 포함한다. 심볼 동기화가 이미 달성되었다고 가정하면, 워드 동기화의 업무는 수신한 데이터 스트림내의 싱크 워드의 위치를 판단하는 것으로 이루어진다. 워드 동기화를 위한 다양한 기술들이 "Frame synchronization techniques"(R. A. Scholtz, IEEE Trans, on Commun., vol. 28, August 1980, pp. 1204-1213)에서 설명되어 있다. 워드 동기화에 관한 초창기 연구에서는, 상관 결정 규칙의 개념이 도입되었었다(R. H. Barker의 "Group synchronization of binary digital systems" in Communication Theory, W. Jackson, Ed. London. Butterworth, 1953, pp. 273-287 참조). 이 규칙에 따르면, 수신한 데이터 스트림내의 비트들은 최대 상관의 위치에서 검출된 각각의 싱크 워드 비트들 및 싱크 워드와 상관된다. 미국 특허 5,073,906는 이동 위성 통신 수신기에서의 소프트 출력 샘플들에 대한 상관 기술을 채택하고 있는데, 여기서는 샘플들이 싱크 워드 비트들과 상관되어 상호상관값을 생성하며, 이 상호상관값은 싱크 워드 검출을 위한 평균 전력에 의존하는 문턱값과 비교된다. 부가적 백색 가우시안 잡음의 존재에서 수신된 대척 이진 신호(antipodal binary signal)에 특별히 관련된 최적의 워드 동기화 알고리즘이 "Optimum frame synchronization" J. L. Massey, IEEE Trans, on Commun., vol. 20, April 1972, pp. 115-119(위의 Scholtz 참조문헌을 참조하라)에서 제안되었다. 구체적으로, 대척 이진 신호에 관한 최적의 워드 동기화 알고리즘에 대한 상관 결정 규칙은 신호 대 잡음비(SNR)에 의존하는 부가적인 교정 항에 의해 수정된 상관 결정 규칙인 것으로 판명되었다. 최적의 워드 동기화 알고리즘의 하이 SNR 및 로우 SNR 근사화가 또한 제시되었다. 시뮬레이션 결과는 대척 이진 신호에 관한 최적의 워드 동기화 알고리즘의 하이 SNR 근사화가 거의 최적의 워드 동기화 알고리즘만큼 수행한다라는 것을 증명하였다["Some optimum and suboptimum frame synchronizers for binary data in Gaussian noise"(P. T. Nielsen, IEEE Trans, on Commun., vol. 21, June 1973, pp. 770-772 참조)]. "Frame synchronization for Gaussian channels,"(G. L. Lui and H. H. Tan, IEEE Trans, on Commun., vol. 35, August 1987, pp. 818-829)에서, 벡터 공간에서의 대척 이진 신호에 관한 최적의 워드 동기화 알고리즘은 최대우도 원샷 수신기 구조를 가정하는 가우시안 채널상에서의 코히어런트 및 비코히어런트 위상 복조 모두에 까지 확장되었다["Principles of Communication Engineering"(J. M. Wozencraft and I. M. Jacobs, John Wiley & Sons, 1965) 참조].
테이프 저장 시스템에서, 타이밍 기반 서보(Timing-based servo; TBS) 기술은 데이터 트랙에 인접한 테이프의 종방향으로 연장하는 전용 서버 트랙에서 서보 정보를 기록하기 위해 채택된다. LTO(Linear Tape Open) 컨소시엄은 TBS 접근법을 채택하였고, 역호환성을 제공하며 높은 트랙 밀도를 갖는 후속하는 LTO 표준안들에서 변경되지 않은 채로 유지되는 LTO 테이프 드라이브들을 위한 견고하고, 확장가능한 전용 서보 패턴을 표준화하였다. TBS 서보 패턴은 "Data interchange on 12.7 mm 384-track magnetic tape cartridges - Ultrium-1 format,"(June 2001, pp. 48 - 56)에서 상세히 설명되어 있다. 아래에서 보다 자세하게 설명되는, 서보 패턴은 두 개의 상이한 방위각 기울기를 갖는 일련의 줄무늬를 정의하는 자기 전이들로 구성된다. 헤드의 횡단 위치는 줄무늬 패턴을 판독하는 좁은 서보 헤드에 의해 생성된 상대적인 펄스들의 타이밍으로부터 유도될 수 있다. TBS 패턴들은 또한 횡단 위치 에러 신호(position error signal; PES)의 생성에 영향을 미치지 않고서 부가적인 종방향 위치(longitudinal position; LPOS) 정보의 인코딩을 가능하게 해준다. LPOS 정보는 전이들의 공칭 패턴 위치로부터 테이프의 종방향으로 서보 패턴의 전이들(줄무늬들)을 이동시킴으로써 인코딩된다. LPOS 정보는 서보 패턴의 36개 프레임들에 걸쳐 36 비트 워드들로 기록되며, 각각의 LPOS 워드는 테이프상의 특정한 절대적 종방향 위치를 표시한다. 따라서, 각각의 서보 프레임은 1비트의 LPOS 정보를 인코딩하며, 이 비트 값은 서보 패턴 줄무늬들에서 특정한 이동에 의해 표시된다. 36 비트 LPOS 워드의 첫번째 8개의 비트들은 알려진 동기화 워드를 구성한다. LPOS 비트들은 서보 프레임 줄무늬들의 종방향 위치를 이동시킴으로써 기록되기 때문에, 결과적인 서보 헤드 판독 신호는 싱크 워드들이 위치 데이터의 복구를 위해 확인되어야만 하는 PPM 인코딩된 신호이다.
LTO 드라이브들에서의 종래의 워드 동기화 시스템은 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호로부터 유도된 하드 출력 비트들에 상관 결정 규칙을 적용한다. 본 출원인의 미국 특허 7,245,450 및 "Synchronous Servo Channel Design for Tape Drive Systems"(Cherubini et al., Proc. 17th Annual ASME Information Storage and Processing Systems Conf. ISPS 2007, Santa Clara University, CA, June 18-19, 2007, pp. 160-162)에서 설명된 바와 같이, 하드 출력 비트들은 서보 판독 신호 샘플들의 보간 이후의 정합 필터 접근법을 이용하여 검출된다. 싱크 워드 검출기가 첨부된 도면들 중의 도 1에서 도시된다. +1 값 또는 -1 값의 하드 출력 비트들
Figure 112013049627523-pct00001
의 스트림은 일련의 일곱 개의 지연 엘리먼트들(D)을 통해 클럭킹(clock)되고, 이 지연 엘리먼트들(D)의 입력/출력은 여덟 개의 비트들(
Figure 112013049627523-pct00002
)의 슬라이딩 블럭을 각각의 승산기에 제공한다. 도시된 바와 같이, 알려진 싱크 워드 비트들, 즉
Figure 112013049627523-pct00003
(여기서, p0 = 1 이고, pi = -1이며, i = 1,...7이다)은 승산기의 다른 입력에 제공된다. 결과적인 비트 상관 값들은 합산되어, 출력 비트 스트림에서의 슬라이딩 8비트 블럭의 각 위치에서의 블럭 상관 값 Ck 을 생성한다. 블럭 상관 값들은 검출기에 제공되고, 검출기는 현재의 블럭과 예상된 싱크 워드간의 정합을 나타내는, Ck =8일 때의 워드 싱크 표시자를 출력한다.
물론, 테이프 드라이브들의 신뢰적인 동작을 위해서는 교란 및 잡음의 존재에서 워드 동기화 동작의 견고함이 중요하다. LPOS 정보를 되읽을 때의 에러 및 LPOS 워드의 동기화에서의 에러는 정규의 드라이브 서보 동작 동안에 거짓 위치 정보를 생성시킬 수 있다. 따라서, 테이프 드라이브를 위한 개선된 워드 싱크 시스템이 요망된다.
본 발명의 일 양태는 테이프 드라이브에서의 자기 테이프로부터 판독된 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호에서 N-비트 간격들로 발생하는 L-비트 싱크 워드들을 검출하기 위한 워드 동기화 장치를 제공한다. 본 장치는,
PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호를 처리하여 서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트들에 대응하는 일련의 소프트 출력 샘플들을 생성하기 위한 소프트 출력 검출기;와
각각의 샘플들과 싱크 워드의 대응 비트들간의 상관성을 표시하는 비트 상관 값들을 각각의 블럭 위치에서 계산하고, 각각의 비트 상관 값 빼기(-) 대응 샘플값의 미리결정된 함수값을 합산함으로써 일련의 소프트 출력 샘플들에서의 슬라이딩 L-샘플 블럭의 각각의 위치들에 대한 블럭 상관 값들을 생성하기 위한 싱크 워드 검출기
를 포함하며, 싱크 워드 검출기는 일련의 소프트 출력 샘플의 (N+L-l)개 샘플 시퀀스에서 최대 블럭 상관 값을 갖는 블럭 위치에서의 싱크 워드를 검출하도록 구성된다.
상술한 종래의 LTO 시스템은 싱크 워드를 (두 개의 잠재적인 값들 중의 하나의 값으로서 결정된 값들을 갖는) 하드 출력 비트들로부터 검출하는 하드 결정 워드 동기화를 수행한다. 본 발명은 (두 개의 잠재적인 비트 값들 중의 하나의 값으로 아직 결정되지 않은 값들을 갖는) 소프트 출력 샘플들에 기초한 소프트 결정 워드 동기화 시스템을 제공함으로써 이러한 관행으로부터 탈피한다. PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호로부터의 소프트 출력 샘플들을 생성하기 위해 소프트 출력 검출기가 제공된다. 그런 후 싱크 워드 검출기는 소프트 출력 샘플들 중 L-샘플 블럭과 알려진 L-비트 싱크 워드의 대응 비트들을 상관시키는 슬라이딩 블럭 상관 동작을 수행한다. 하지만, 싱크 워드 검출기는, 비트 상관 값들을 단순히 합산하는 것이 아니라, 결과 값들을 합산하여 블럭 상관 값을 생성하기 이전에 각 샘플에 대한 비트 상관 값으로부터 소프트 출력 샘플 값의 함수값을 감산하도록 구성된다. 그런 후, 소프트 출력 검출기로부터의 (N+L-l)개 샘플 시퀀스에서의 블럭 상관 값을 최대화하는 블럭 위치에서(즉, L-샘플 블럭의 N개 순차적 위치들에 대해서) 싱크 워드가 확인되는데, 여기서, N은 PPM 인코딩된 비트 패턴에서의 싱크 워드 주기이다. 본 발명의 실시예들은 상술한 종래의 시스템과 비교하여 에러율 성능에서 상당한 개선을 제공한다. 이것은 동작 효율성이 개선되도록 해주고, 특히 멀티 테라바이트 테이프 카트리지를 지원하도록 구상된 높은 트랙 밀도에서 이로울 것이다. 또한, 현재의 LTO 테이프 헤드 어셈블리는 데이터 밴드 및 이 데이터 밴드의 어느 한 쪽에서 구동되는 두 개의 서보 밴드들에 걸쳐진다. 이에 따라, 보통 두 개의 개별적인 서보 헤드들로부터의 정보가 데이터 헤드들을 횡측으로 위치시키는데 이용가능해진다. 만약 서보 헤드들 중 하나가 손상되거나 단축되면, 오직 하나의 서보 채널만이 이용가능하다. 본 발명을 실현시키는 워드 싱크 시스템은 이러한 환경에서 상당히 개선된 성능을 제공한다. 전반적으로, 본 발명의 실시예들은 기존의 접근법보다 상당히 성능이 뛰어난, 효율적이면서 견고한 워드 동기화 시스템을 제공한다.
이하에서는 블럭 상관 값들을 계산하는데 이용될 수 있는 미리결정된 특별한 형태의 함수들을 설명할 것이다. 또한, 특히 효율적인 구현예들을 제공하는 바람직한 실시예들을 설명할 것이다. 구체적으로, 이와 같은 시스템들을 위한 특별한 형태의 소프트 출력을 생성하는 바람직한 소프트 출력 검출기의 구성을 이하에서 보다 자세하게 설명할 것이다.
본 발명의 제2 양태는,
자기 테이프상의 데이터를 판독하고 기입하기 위한 판독/기입 헤드;
자기 테이프상의 PPM 인코딩된 서보 패턴을 판독하여 서보 패턴 판독 신호를 생성하기 위해 상기 판독/기입 헤드와 연계된 서보 판독기; 및
서보 패턴 판독 신호를 처리하여 테이프와 판독/기입 헤드의 상대적인 위치를 제어하기 위한 위치 정보를 생성하기 위한 서보 제어기
를 포함하는 테이프 드라이브를 제공하며, 상기 서보 제어기는 본 발명의 제1 양태에 따른 워드 동기화 장치를 포함한다.
본 발명의 제3 양태는 테이프 드라이브내의 자기 테이프로부터 판독된 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호에서 N 비트 간격들로 발생하는 L 비트 싱크 워드를 검출하는 방법을 제공한다. 본 방법은,
서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트들에 대응하는 일련의 소프트 출력 샘플들을 생성하기 위해 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호를 처리하는 단계;
각각의 샘플들과 싱크 워드의 대응 비트들간의 상관성을 표시하는 비트 상관 값들을 각각의 블럭 위치에서 계산하고, 각각의 비트 상관 값 빼기(-) 대응 샘플값의 미리결정된 함수값을 합산함으로써 일련의 소프트 출력 샘플들에서의 슬라이딩 L-샘플 블럭의 각각의 위치들에 대한 블럭 상관 값들을 생성하는 단계; 및
일련의 소프트 출력 샘플의 (N+L-l)개 샘플 시퀀스에서 최대 블럭 상관 값을 갖는 블럭 위치에서의 싱크 워드를 검출하는 단계를 포함한다.
일반적으로, 본 명세서에서 본 발명의 일 양태의 실시예를 참조하여 특징들이 설명되며, 대응하는 특징들은 본 발명의 다른 양태의 실시예들에서 제공될 수 있다.
테이프 드라이브를 위한 개선된 워드 싱크 시스템이 제공된다.
이제부터 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 예를 들어서 설명할 것이다.
도 1은 종래의 LTO 테이프 드라이브에서 채택된 하드 결정 싱크 워드 검출기를 도시한다.
도 2는 본 발명을 실현시키는 워드 싱크 시스템이 채택될 수 있는 테이프 드라이브의 개략도이다.
도 3은 LPOS 정보가 인코딩될 수 있는 서보 프레임을 형성하는 서보 버스트의 LTO 사양을 도시한다.
도 4는 LPOS 비트들이 LTO 서보 프레임에서 인코딩되는 방법을 도시한다.
도 5는 도 2의 테이프 드라이브내의 워드 동기화 장치의 개략 블럭도이다.
도 6은 도 5 장치의 소프트 출력 검출기의 일 실시예를 도시한다.
도 7은 도 5 장치의 소프트 출력 검출기의 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 도 5 장치의 싱크 워드 검출기의 일 실시예를 도시한다.
도 9는 도 5 장치의 싱크 워드 검출기의 다른 실시예를 도시한다.
도 10 및 도 11은 종래의 워드 싱크 시스템 및 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 시뮬레이션 결과를 비교하는 그래프들이다.
도 2는 본 발명을 실현시키는 워드 동기화 시스템과 관련된 핵심적인 엘리먼트들을 나타내는 테이프 드라이브의 단순개략도이다. 테이프 드라이브(1)는 자기 테이프(3)상의 데이터를 판독하고 기입하기 위한 판독/기입 헤드(2)를 갖는다. 구체적으로, 자기 테이프(3)가 테이프 전송 메카니즘(미도시)에 의해 헤드(2)를 지나 운반될 때에, 헤드(2)는 각각의 데이터 트랙들(4)내에 데이터를 판독하고 기입하기 위한 복수 개의 판독/기입 엘리먼트들(미도시)을 갖는다. 데이터 트랙들에 인접해 있는 전용 서보 밴드(6)에서 기록된 서보 패턴을 판독하기 위해 헤드(2)상에 서보 판독기(5)가 탑재된다. 동작시, 서보 판독기(5)는 서보 패턴 판독 신호(r)를 서보 제어기(8)에 출력한다. 실행시, 각각의 서보 밴드(6)를 판독하고 판독 신호를 서보 제어기(8)에 제공하는 하나 보다 많은 서보 판독기가 헤드(2)상에 제공될 수 있다. 이것은 서보 제어 기능을 제공할 시에 증가된 견고성을 제공하지만(만약 서보 판독기들 중 하나의 판독기의 출력이 신뢰적이지 않는다면, 나머지 다른 판독기의 출력으로 스위칭하는 것이 가능하다), 서보 제어기(8)의 동작은 도시된 바와 같이 단일 서보 판독 신호(r)를 고려함으로써 이해될 수 있다. 서보 제어기(8)는 판독 신호(r)를 처리하여 테이프(3) 및 헤드(2)의 상대적인 이동을 제어하는데 이용하기 위한 다양한 정보를 유도해낸다. 구체적으로, 테이프 전송 제어 시스템에서의 이용을 위한 테이프 속도(ν)의 추정치가 생성된다. 헤드(2)의 횡단 위치는 판독 신호내의 상대적인 타이밍 펄스들로부터 추정되며, 위치 에러 신호(positional error signal; PES)는 위치 제어 메카니즘(9)에 출력된다. 이것은 도면에서 점선으로 표시된 바와 같이 헤드의 횡단 위치를 제어한다. 또한, 테이프를 따른 헤드(2)의 절대적 위치를 결정하기 위해 서보 패턴내에 인코딩된 종방향 위치(LPOS) 정보가 서보 제어기(8)에 의해 추출된다. LPOS 정보는 LTO 서보 패턴 사양에 따라 기록되며, 이제부터 이것을 도 3과 도 4를 참조하여 설명할 것이다.
도 3은 LTO 서보 패턴의 하나의 200㎛ 주기에 대응하는 LTO 서보 프레임을 도시한다. LTO 서보 프레임은 A, B, C 및 D로 라벨표시된 네 개의 서보 버스트들로 구성된다. A 버스트와 B 버스트는 다섯 개의 서보 줄무늬를 갖는 반면에, C 버스트와 D 버스트는 네 개의 서보 줄무늬를 갖는다. 서보 줄무늬들은, 2.1㎛ 만큼 이격되어 있으며 ±π/30 라디안(6 도)의 방위각으로 기입되는 두 개의 자화 전이들로 구성된다. 서보 버스트내의 서보 줄무늬들은 서로 5㎛의 거리로 이격되어 있다. 서보 프레임내에 1비트의 LPOS 정보를 인코딩하기 위해, 서보 프레임의 A 버스트와 B 버스트내에서의 두번째 및 네번째 서보 줄무늬들의 위치들이 변조된다. 서보 줄무늬 위치의 이동은 ±0.25㎛이다. 도 4는 A 버스트와 B 버스트를 포함하는 서브프레임 1과, C 버스트와 D 버스트를 포함하는 서브프레임 2로 구성된 LTO 서보 프레임내의 하나의 LPOS 비트의 인코딩을 도시한다. 도면의 윗부분은 A 버스트와 B 버스트 각각에서 두번째 서보 줄무늬와 네번째 서보 줄무늬를 중심 줄무늬로부터 바깥쪽으로 이동시킴으로써 "1"을 인코딩하는 것을 도시한다. 도면의 아랫부분은 A 버스트와 B 버스트에서 두번째 서보 줄무늬와 네번째 서보 줄무늬를 중심 줄무늬를 향해 안쪽으로 이동시킴으로써 "0"을 인코딩하는 것을 도시한다. 따라서, 이러한 서보 프레임들에 대한 리드백(readback) 신호들은 두 개의 LPOS 비트 값들을 나타내는 PPM 인코딩된 신호들[s1(t), s0(t)]이다.
LTO에서, LPOS 정보는 7.2㎜의 테이프 길이에 대응하는 36개의 서보 프레임들로 구성된 LPOS 워드내에 포함되어 있다. 각각의 36비트 LPOS 워드는 고정된 8비트 싱크 워드로 시작하여 24비트의 LPOS 정보가 그 뒤를 따르고, 그런 다음에 4비트의 제조 심볼이 그 뒤를 따른다. LPOS 정보는 테이프상의 절대적 종방향 어드레스를 명시한다. 고정된 8비트 싱크 워드 패턴은 10000000이며, 심볼 "1"이 제일 먼저 기입된다. 따라서, LTO 서보 밴드에서의 싱크 워드들은 LPOS 데이터 스트림내에 주기적으로 임베딩되고, 8비트 싱크 워드는 36비트 LPOS 워드의 테이프 길이에 대응하여 7.2㎜ 마다 반복된다. 두 개의 연속적인 LPOS 워드들의 LPOS 값들은 서로 다르다. 그러므로, LTO 테이프 드라이브(1)는 판독/기입 헤드(2)를 7.2㎜의 종방향 분해능을 갖는 주어진 LPOS까지 테이프(3) 아래에 위치시킬 수 있다. 하지만, 이렇게 하기 위해서는, LPOS 정보는 서보 제어기(8)에 의해 서보 패턴 판독 신호로부터 제일 먼저 추출되어야 한다. 이것은 PPM 인코딩된 판독 신호(r)에서 8비트 LPOS 싱크 워드들을 워드 동기화가 검출할 것을 요한다. 따라서, 서보 제어기(8)는 싱크 워드 검출을 위한 워드 동기화 장치를 포함하며, 이것의 바람직한 실시예들은 이후에 설명될 것이다. 이러한 실시예들은 PPM 인코딩된 LPOS 비트들의 소프트 출력 검출에 기초하여 워드 동기화를 수행한다. 바람직한 실시예들을 자세하게 설명하기 전에, 바람직한 실시예들이 기초로 하고 있는 아래의 이론적 분석을 고려하는 것이 유용하다.
제일 먼저, 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN)의 존재에서 이진 변조된 신호에 대한 소프트 출력(소프트 결정)을 생성하는 프로시저를 설명한다. 두 개의 신호들[s 1 (t), s 0 (t)]이 각각 LPOS 비트 값들 1과 0을 나타내고, 이 신호들의 펄스 위치들은 LPOS 비트 값에 따라 상술한 바와 같이 변조되는 것으로 간주한다. 양쪽 신호들은 간격(0,T)에서 기껏해야 T초의 시구간 동안에 0이 아니라는 것과,
Figure 112010081928317-pct00004
의 동일한 에너지를 갖는 것으로 가정한다.
LPOS 심볼 스트림은,
Figure 112010081928317-pct00005
에 의해 표현될 수 있으며, 여기서, a k 는 독립적이며 동일하게 분포된 0 또는 1의 값들을 취하는 이진 데이터 비트들의 스트림이다. 아래의 이극 LPOS 심볼들은 b k = 2a k - 1로 표시되며, 재현된 신호를 r(t) = q(t) + n(t)에 의해 특성화하는데에 부가적인 백색 가우시안 잡음 모델이 이용되며, 부가적인 잡음 프로세스 n(t)의 단면 스펙트럼 밀도는 평평하며 이것은 N 0 에 의해 주어진다.
수신된 이진 변조 신호에 대한 검출기는 임펄스 응답 g(t)[0 ≤ t ≤ T]에 의해 특성화된 선형 필터이며, 그 뒤에 매 T 초마다 샘플들을 제공하는 샘플러가 뒤따르는 것을 가정한다. 이러한 유형의 검출기를 유형 1 검출기라고 부를 것이다. 유형 1 검출기에 대한 소프트 출력, 즉 t = kT에서의 샘플 값은,
Figure 112010081928317-pct00006
에 의해 특성화될 수 있으며, 여기서,
Figure 112010081928317-pct00007
이다.
n(t)는 가우시안 프로세스이며, x k 는 가우시안 랜덤 변수이다. 아래에서 x k 0 는 s 0 (t)가 비트 간격 동안에 기록될 때의 샘플 값을 나타내며, x k 1 는 s 1 (t)가 비트 간격 동안에 기록될 때의 샘플 값을 나타낸다. 샘플들 x k 0 와 x k 1 의 평균값들은,
Figure 112010081928317-pct00008
에 의해 주어지며, 여기서 E는 기대값 연산자이다. 검출기 필터의 출력에서의 샘플 x k 의 표준 편차(이것은 어떤 신호가 기록되었었는지에 따라 달라지지 않음)는,
Figure 112010081928317-pct00009
에 의해 주어지며, 여기서 G(f)는 g(t)의 푸리에 변환이며, 임펄스 응답 g(t)의 함수로서 표준 편차 σ를 표현하기 위해 파세발(Parseval) 이론이 이용되었다.
비트들 ak은 동일한 발생확률을 가지며, m1 > m0인 것으로 가정하면, (위에서 참조한 "Principles of Communication Engineering"에서 설명된 바와 같이) 최대 우도 검출기의 결정 규칙은,
Figure 112010081928317-pct00010
Figure 112010081928317-pct00011
이며, 여기서
Figure 112010081928317-pct00012
는 기록된 비트의 최대 우도 추정에 의해 획득된 검출기 출력에서의 하드 결정이다. 기록된 비트의 값을 결정하기 위해 문턱값 테스트를 수행하는, 최대 우도 검출기는 검출된 비트의 평균 에러율을 최소화한다. 실제로, 최대 우도 검출기의 출력에서의 평균 비트 에러율 P b 는,
Figure 112010081928317-pct00013
이며,
Figure 112010081928317-pct00014
이다.
만약 파라미터
Figure 112010081928317-pct00015
가 최대가 되면, 최대 우도 검출기의 출력에서의 평균 비트 에러율 P b 는 최소가 된다.
Figure 112010081928317-pct00016
(여기서, C는 임의의 상수)
이면, 슈바르츠(Schwartz) 부등식을 이용하여
Figure 112010081928317-pct00017
는 최대가 된다.
이하에서,
Figure 112010081928317-pct00018
인 경우,
Figure 112010081928317-pct00019
인 것으로 가정한다.
이 경우,
Figure 112010081928317-pct00020
이고,
Figure 112010081928317-pct00021
이다.
그러면, 잡음의 부존재시의 검출기로부터의 소프트 출력은
Figure 112010081928317-pct00022
으로서 표현될 수 있다. 또한, 검출 문턱값은 0이며, 즉 (m0 + m1)/2 = 0 이고, 최대 우도 검출기의 출력에서의 평균 LPOS 비트 에러율 P b 는,
Figure 112010081928317-pct00023
가 된다.
수신된 이진 변조된 신호에 대한 대안적인, 유형 2 검출기의 소프트 출력은,
Figure 112010081928317-pct00024
에 의해 특성화될 수 있으며,
Figure 112010081928317-pct00025
이다.
유형 1 및 유형 2 검출기들은 동일한 소프트 출력을 갖는다는 것을 손쉽게 알아볼 수 있는데, 즉, 모든 k에 대해, 유형 1 소프트 출력 x k 는 유형 2 소프트 출력 y k 와 동일하다.
전술한 분석은 부가적인 백색 가우시안 잡음의 존재에서 이진 변조된 신호의 소프트 출력 검출을 고려한 것이다. 생성된 소프트 출력을 이용한 최적의 소프트 결정 LPOS 워드 동기화가 이하에서 해결된다.
이전의 섹션에서 설명한 검출기로부터 획득한 N개의 소프트 출력들(x0, x1, ..., xN -1)의 블럭을 고려한다. 이전 섹션에서의 분석으로부터, 소프트 출력은 신호 항과 잡음 항의 합, 즉 xk = mk + nk으로서 표현될 수 있으며, 여기서 데이터 패턴상에서
Figure 112010081928317-pct00026
이거나 또는 싱크 패턴상에서
Figure 112010081928317-pct00027
이며(p k 는 +1 또는 -1 값들로 가정하는 이극 싱크 심볼들임), n k 는 표준 편차
Figure 112010081928317-pct00028
를 갖는 독립 가우시안 잡음 샘플들이다. 검출된 소프트 출력 블럭은 L개의 싱크 워드 비트들 및 (N - L)개의 랜덤 이진 데이터 비트들에 대응한다. 상술한 LTO에서, N = 36 이고 L = 8 이며, LPOS 싱크 워드는 p0 = 1 및 pi = -1(i = 1,...,7)에 의해 정의된다. 또한, LPOS 워드내의 28비트 이진 데이터 시퀀스는 일곱 개의 14진 심볼들로 구성되며, 각각의 14진 심볼들은 특정한 일 대 일 맵핑을 이용하여 네 개의 비트들로 인코딩된다. LPOS 데이터 비트들의 시퀀스는 동일한 확률을 갖는 독립적이면서 동일하게 분포된 이진수들의 시퀀스로서 모델링된다. 이러한 가정은 단순한 최적의 LPOS 워드 동기화 알고리즘의 유도를 가능하게 해주며, 이것은 14진 LPOS 심볼들이 초기에는 알려지지 않기 때문에 정당화된다.
혼합형 바이에스(Bayes)의 규칙에 기초하는 위의 J. L. Massey 참조문헌에서 설명된 접근법에 기초하여, 서보 채널에서의 LPOS 데이터 스트림내로 주기적으로 임베딩되는 LPOS 싱크 워드를 정확하게 위치확인할 확률을 최대화하는 최적의 LPOS 워드 동기화 알고리즘이 유도된다. 길이 N + L - 1 = 43개 샘플들의 소프트 출력들(xk, xk +1,...,xk +42)의 검출된 블럭에 대해, 최상의 LPOS 싱크 워드 위치를 추정하는 알고리즘은 n값(0 ≤ n < 36)이 될 LPOS 싱크 워드 위치 l을 선택하며, 이것은 통계치,
Figure 112010081928317-pct00029
을 최대화하며,
Figure 112010081928317-pct00030
이며, 신호 대 잡음비 SNR은
Figure 112010081928317-pct00031
에 의해 주어진다.
잘 정의된 통계치의 최대화와 관련된 슬라이딩 블럭 동작의 결과로서 최상의 LPOS 싱크 워드 위치 l이 선택이 되기 때문에, 위 워드 동기화 알고리즘은 슬라이딩 블럭 유형을 갖는다. 이 통계치는 소프트 상관 항 및 8비트 LPOS 싱크 워드가 주기적으로 임베딩되는 랜덤 데이터의 효과를 나타내는 두번째 항의 합으로서 기술될 수 있다. 이 통계치는 서보 채널에서의 LPOS 검출을 위한 SNR에 의존한다는 점을 유념한다. 하지만, 큰 SNR의 경우, 함수 h(x)는 SNR에 의존적이지가 않는
Figure 112010081928317-pct00032
에 의해 근사화될 수 있다. 이러한 근사화는 최상의 LPOS 싱크 워드를 선택하기 위한 통계치의 훨씬 단순해진 구현을 가능하게 해준다. 최상의 LPOS 싱크 워드 위치를 결정하는 규칙은 이 경우에서 통계치,
Figure 112010081928317-pct00033
를 최대화하는 것으로 단순화되며, 마지막의 합계(∑)는 지수들의 집합 N = {i│ O ≤ i ≤ 7 및 p i x k +i+n < 0}에 대한 것이다. 다시 말하면, 최상의 LPOS 싱크 워드 위치를 결정하기 위한 규칙은 음의 상관 항들의 합, 즉,
Figure 112010081928317-pct00034
을 최소화하는 것으로 단순화된다.
지금까지 설명한 최적의 소프트 결정 LPOS 워드 동기화 알고리즘의 유도에서는 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)이 시간격(0,T)에서 기껏해야 T초 동안에 0이 아닌 것을 가정하였다. 세로방향 기록에서, 이러한 신호들은 몇개의 좁은 펄스들의 겹침으로서 모델링될 수 있다. 구체적으로, LPOS 검출의 경우, 네 개의 위치 변조된 서보 줄무늬들에 대한 응답은 여덟 개의 펄스들의 겹침을 불러일으켜서 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)을 생성시킨다. 아래의 접근법에서, 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)의 지원은 (0,T)에서 전체의 실제 라인까지 연장된다. (수학 함수 f(.)의 지원은 함수가 0이 아닌 점들의 집합이다). 명확하게, 지금 까지 설명된 LPOS 워드 동기화 알고리즘은 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)의 에너지의 대부분이 간격 (0,T)에서 위치한다면, 즉
Figure 112010081928317-pct00035
이면, 잘 수행된다.
LTO에서, 최소 전이 거리는 겨우 2.1㎛이며, 이것은 시간격 T에 대응하는, 테이프상의 LTO 서보 프레임 길이 200㎛보다 훨씬 작기 때문에, 위 가정은 정당화된다.
특별히 이로운 접근법에서, 최소화되는 통계치에서의 콘볼루션 적분은 합에 의해 근사화되고, 이 합에서의 중요하지 않는 항들은 버린다. 이것은 디지털 논리를 갖춘 LPOS 워드 동기화 알고리즘의 매우 단순하고 견고한 구현을 가능하게 해준다. 이 경우에서, 통계치,
Figure 112010081928317-pct00036
는 통계치,
Figure 112010081928317-pct00037
에 의한 곱셈 상수까지 근사화될 수 있으며, 여기서 J는 지수들의 집합이며,
Figure 112010081928317-pct00038
이다.
테이프 속도 v에 대하여, 변조 신호 샘플들
Figure 112010081928317-pct00039
및 수신 샘플들
Figure 112010081928317-pct00040
은 서로가 T = 200㎛/v 보다 훨씬 가까이 이격해 있다(즉, T'≪ T 이다). 예를 들어, T' = 0.25㎛/v의 간격은 LTO 서보 신호에 대한 우수한 선택인데, 그 이유는 1/ T'율은 서보 신호의 양면 대역폭보다 크므로, 샘플링 이론에 의해 요구되는 바와 같이, 수신 신호가 정보의 손실 없이 자신의 샘플들
Figure 112010081928317-pct00041
로부터 재구축될 수 있도록 보장하기 때문이다. 근사 통계치에서의 겨우 몇개의 항들만이 합에 상당히 기여한다는 것을 인식시켜준 추가적인 단순화에서, 통계치는 지수들 j의 서브집합
Figure 112010081928317-pct00042
에 대한 합을 취함으로써 효율적으로 계산될 수 있는데, 즉 최소가 되는 통계치는
Figure 112010081928317-pct00043
가 된다.
이전에 정의된 유형 2 검출기의 경우에서, 최소화되는 통계치는
Figure 112010081928317-pct00044
이다.
이 경우에서 또한, 통계치에서의 적분은 합에 의해 이롭게 근사화될 수 있으며, 소프트 결정 LPOS 워드 동기화 알고리즘의 효율적이며 견고한 구현을 획득하기 위해 이 합에서의 중요하지 않은 항들은 버려질 수 있다. 그러면, 최소화될 결과적인 통계치는
Figure 112010081928317-pct00045
에 의해 주어진다.
이제부터는 전술한 분석에 기초한 워드 동기화 장치의 바람직한 실시예들을 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명할 것이다. 도 5의 블럭도는 도 2의 테이프 드라이브에서의 서보 제어기(8)에서 이용하기 위한 워드 싱크 장치(10)의 일반적인 형태를 나타낸다. 장치(10)는 소프트 출력 검출기(11)와 싱크 워드 검출기(12)를 포함한다. 소프트 출력 검출기(11)는 신호 샘플 생성기(13) 및 소프트 출력 생성기(14)를 포함한다. 간단하게, 신호 샘플 생성기(13)는 서보 판독기(5)(도 2 참조)로부터 연속적인 시간 판독 신호 r을 수신하고, 각각의 인코딩된 LPOS 비트 기간 T에 대응하는 보간된 신호 샘플들
Figure 112010081928317-pct00046
의 집합을 생성한다. 소프트 출력 생성기(14)는 보간된 샘플들
Figure 112010081928317-pct00047
을 처리하여 인코딩된 LPOS 비트에 대응하는 소프트 출력 샘플 uk을 생성한다. 일련의 소프트 출력 샘플들, 즉 ... uk -1, uk, uk +1,... 은 싱크 워드 검출기(12)에 제공되고, 이 싱크 워드 검출기(12)는 아래에서 설명될 바와 같이 샘플 스트림에서 싱크 워드를 검출하고, 싱크 워드가 검출될 때에 프레임 싱크 표시자 신호를 출력하도록 동작한다.
도 5에서의 검출기(11)로서 이용하기 위한 소프트 출력 검출기의 바람직한 실시예가 도 6에서 보다 자세하게 도시된다. 이 실시예의 소프트 출력 검출기(11a)는 신호 샘플 생성기(13) 및 소프트 출력 생성기(14a)(이것의 구조는 본 도면에서 자세하게 도시되어 있음)를 포함한다. 신호 샘플 생성기(13)는 샘플러(A/D)(15), 버스트 보간기(16) 및 타이밍 기반 생성 회로(17)를 포함한다. 동작시, 샘플러(A/D)(15)는 고정된 샘플링 주파수로 판독 신호 r을 샘플링하고, 결과적인 샘플들은 버스트 보간기(16)에 제공된다. 버스트 보간기는 서보 패턴 판독 신호에서의 서보 프레임 버스트들의 고정 주파수 샘플들을 보간하여 타이밍 기반 생성 회로(17)에 의해 결정된 타이밍에 대응하는 신호 샘플들
Figure 112010081928317-pct00048
을 생성하도록 동작한다. 이러한 타이밍은 샘플들
Figure 112010081928317-pct00049
이 테이프의 단위 길이 당 고정된 비율로 생성되도록 결정된다. 버스트 보간기(16) 및 타이밍 기반 생성 회로(17)는 본 출원인의 미국 특허 7,245,450 및 이전에 주어진 Cherubini 등의 참조문헌에서 자세하게 설명된 바와 같이 구현될 수 있다. 중요한 점은 샘플들
Figure 112010081928317-pct00050
이 테이프 속도와 무관한 미리결정된 고정된 비율로 획득되며, 이 고정된 비율은 단위 테이프 길이 당 샘플들의 관점에서 정의된다. 따라서, 보간기 출력에서의 서보 채널 신호의 분해능은 스텝 보간 거리 ㅿx에 의해 결정되며, 이것은 보간기 출력에서의 샘플들간의 최소 거리이다. 램프 업, 램프 다운 동안 및 최대 속도 vmax까지의 임의의 일정한 테이프 속도에 대해서 신뢰적인 LPOS 검출이 달성될 수 있다. 샘플러(15)의 입력에서의 PPM 서보 신호의 단면 대역폭이 비변조된 서보 신호의 스펙트럼의 메인 로브의 폭에 두배인 것으로 가정하면, 즉 W = 2vmax/Lp(여기서, Lp는 자화 전이들간의 최소 거리이다)인 것으로 가정하면, 샘플링 이론은
Figure 112010081928317-pct00051
로서 샘플러(15)의 샘플링율 f s 에 대한 근사적인 하한(lower bound)을 제공한다.
이러한 샘플링율 fs 의 선택은 에일리어싱(aliasing) 효과를 무시하게 만든다. 결과적으로, 버스트 보간기(16)의 출력에서의 스텝 보간 거리 ㅿx에 대한 근사적 하한은 ㅿx ≤ Lp/4 이다. 예를 들어, LTO에서 규정된 바와 같이 Lp = 2.1㎛인 경우, 스텝 보간 거리는 ㅿx ≤ 0.525㎛로 제한된다.
결과적인 보간 신호 샘플들
Figure 112010081928317-pct00052
의 집합은 소프트 출력 생성기(14a)에 제공된다. 이것은 도면에서 도시된 것 처럼 연결된 승산기들(18a, 18b) 및 합산 회로들(19a, 19b 및 20)을 포함한다. 동작시, 보간된 샘플들
Figure 112010081928317-pct00053
은 두 개의 승산기들(18a, 18b)의 제1 입력부에 제공된다. 승산기들(18a, 18b)의 나머지 다른 입력부들 각각은 서보 패턴에서 인코딩된 비트 값 0과 1을 나타내는 PPM 인코딩된 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)의 샘플들
Figure 112010081928317-pct00054
을 수신한다. 샘플들
Figure 112010081928317-pct00055
의 집합은 대응하는 보간된 샘플들
Figure 112010081928317-pct00056
의 샘플 타이밍에 대응하는 샘플 타이밍으로 취득되며, 알려진 참조 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)에 대해 미리 생성될 수 있다. 샘플들
Figure 112010081928317-pct00057
이 승산기들(18a, 18b)을 통해 클럭킹될 때, 승산 출력들은 각각의 합산 회로들(19a, 19b)에 제공된다. 이것은 지수들의 집합 J(j∈J)에 대한 입력들을 합한다. 매번의 J 입력들 후에, 리셋 신호는 합산 회로들(19a, 19b)로부터의 현재의 합산 값들을 합산 회로(20)에 클럭킹하고, 합산 값들을 0으로 리셋한다. 합산 회로(20)는 합산 회로(19b)의 출력에서 합산 회로(19a)의 출력을 감산하여 현재의 소프트 출력 샘플 uk를 생성한다.
이 실시예의 소프트 출력 생성기(14a)는 신호 r j ∈J 를 처리하여,
Figure 112010081928317-pct00058
형태의 소프트 출력 샘플 uk를 생성하는 것을 볼 것이며, 이 경우에서 비례상수는 1이다. 실시예의 추가적인 단순화에서는, 이전에 주어진 분석에서 설명한 바와 같이, 회로들(19a, 19b)에서의 합계는 가장 중요한 항들, 즉 지수 집합 J의 서브집합 J'에 대해서만 취해진다. 예를 들어, ㅿx = 100nm의 스텝 보간 거리와 200㎛의 서보 프레임 길이를 가정하여, │J│ = 2000 = 200㎛/100nm에 의해 주어진 집합 J의 일반적인 크기 값에 대해, 합계는 │J'│ = 16개 항들만을 갖는 서브집합 J'에 대해서만 취해질 수 있다. 그 이유는 모든 디비트(dibit) 응답(서보 줄무늬에 대응하는 리드백 서보 신호)은 4개의 샘플들에 의해 표현될 수 있으며(즉, 디비트 응답에서의 양의 펄스에 대한 두 개의 샘플들과 디비트 응답에서의 음의 펄스에 대한 두 개의 샘플들), 이에 따라 합계에서의 오직 16개의 항들만이 네 개의 디비트들(서보 프레임 당 네 개의 PPM 변조된 서보 줄무늬들에 대응하는 리드백 서보 신호)을 특성화하는데 이용될 수 있으며, 서보 프레임내의 위치들은 변조된다(도 4 참조). 따라서, 검출기(14a)의 소프트 출력 uk 는 이전의 분석에서 설명한 유형 1 소프트 출력 xk 를 스케일링 계수까지 근사화시키는 것을 볼 것이다.
도 5에서 이용하기 위한 소프트 출력 검출기의 대안적인 바람직한 실시예가 도 7에서 도시된다. 이 실시예의 소프트 출력 검출기(11b)는 도 6에서 위에서 설명한 단일의 샘플 생성기(13)와, 대안적인 소프트 출력 생성기(14b)를 포함한다. 소프트 출력 생성기(14b)는 소프트 출력 생성기(14a)와 마찬가지의 유사한 컴포넌트들을 포함하며, 중요한 차이만을 이후에 설명할 것이다. 구체적으로, 소프트 출력 생성기(14b)에서, 승산기들(18a, 18b)은 가산기들(22a, 22b)로 교체되었으며, 이 가산기들(22a, 22b) 이후에는 도시된 바와 같이 제곱 회로들(23a, 23b)이 뒤 따른다. 보간된 입력 샘플들
Figure 112010081928317-pct00059
각각에 대한, 제곱 회로(23a)의 출력은
Figure 112010081928317-pct00060
이다. 마찬가지로, 제곱 회로(23b)의 출력은
Figure 112010081928317-pct00061
이다. 이러한 출력들은 합산 회로들(24a, 24b)에 의해 지수들의 집합 J에 대해 합해지고, 결과적인 합들은 합산 회로(25)의 각각의 입력들에 제공된다. 이 합산 회로(25)는 상단 입력에서 하단 입력을 감산하여 소프트 출력 샘플 uk를 생성한다. 이 소프트 출력 생성기(14b)는 신호 r j∈J 를 처리하여,
Figure 112010081928317-pct00062
형태의 소프트 출력 샘플 uk를 생성하는 것을 볼 것이며, 이 경우에서 비례상수는 1이다. 하지만, 전과 같이, 회로들(24a, 24b)에서의 합은 J'의 가장 중요한 항들에 대해서만 취해질 수 있다. 따라서, 검출기(14b)의 소프트 출력 uk는 이전의 분석에서 설명한 유형 2 소프트 출력 yk를 스케일링 계수까지 근사화시키는 것을 볼 것이다.
도 8은 도 5의 장치에서 이용하기 위한 싱크 워드 검출기의 제1 실시예를 도시한다. 도면에서 나타난 바와 같이, 이 실시예의 검출기(12a)는 각각의 승산기들에 연결된 입력들/출력들을 갖는 일곱 개의 지연 엘리먼트(D)를 갖는다. 여덟 개의 샘플들의 슬라이딩 블럭이 승산기 입력부에 제공되도록 전술한 소프트 출력 검출기(11)에 의해 생성된 일련의 소프트 출력 샘플들 uk는 지연 엘리먼트들을 통해 클럭킹된다. 이러한 승산기들의 나머지 다른 입력부들은 도시된 바와 같이 알려진 싱크 워드 비트들 p0, p1, ..., p7(여기서, p0 = 1이고, pi = -1이며, i = 1,...,7이 다)을 수신한다. 따라서, 각각의 승산기의 출력은 현재 블럭의 여덟 개의 소프트 샘플들 중 하나의 샘플과 대응 싱크 워드 비트간의 상관을 나타내는 비트 상관 값이다. 각각의 비트 상관 값은 각각의 가산기들의 하나의 입력부에 제공된다. 연계된 소프트 샘플값의 미리결정된 함수 h 값이 각각의 가산기의 나머지 다른 입력부에 제공되며, 가산기들은 비트 상관 값에서 이 함수값을 감산한다. 그런 후 모든 여덟개의 가산기들로부터의 결과값들은 가산기(30)에서 합해지고, 소프트 출력 샘플 스트림에서의 현재 블럭 위치에 대한 블럭 상관 값 R k 을 생성한다. 블럭 상관 값 R k 은 최대 상관 검출기(31)로 출력된다. 이것은 소프트 출력 검출기로부터의 (N+L-l)= 36+8-1 = 43개 샘플 시퀀스에서 최대 블럭 상관 값 R k 을 갖는 블럭 위치를 검출한다. 즉, 상관 검출기는 N=36개 블럭 위치들의 시퀀스에서, 값 R k 가 최대인, 위치 n=l(0 ≤ n < N = 36)을 확인한다. 상관 검출기(31)의 출력은 확인된 l의 값을 표시하는 프레임 싱크 신호이다.
이 워드 싱크 검출기의 실시예에서, 미리결정된 함수 h( u k )는
Figure 112010081928317-pct00063
에 의해 주어지며,
Figure 112010081928317-pct00064
및 SNR은 이전의 분석에서 정의된 것이다. 따라서, E S 는 PPM 인코딩된 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)의 에너지이며,
Figure 112010081928317-pct00065
이며, 신호 대 잡음비 SNR은,
Figure 112010081928317-pct00066
이며, 여기서, N 0 는 서보 채널에서의 잡음 프로세스의 단면 스펙트럼 밀도이다. 워드 싱크 검출기(12a)의 효과는 통계치,
Figure 112010081928317-pct00067
을 최대화하는 소프트 출력 샘플 스트림에서의 위치에서의 프레임 동기화의 취득을 표시하는 것임을 볼 것이다.
워드 싱크 검출기(12)의 바람직한 구현예에서, 미리결정된 함수 h는 단순화되고, 이것은 특히 서보 채널에서의 SNR과 독립적이다. 바람직한 워드 싱크 검출기(12b)가 도 9에서 도시된다. 이것은 일반적으로 도 8에 대응하며, 유사 엘리먼트들은 이에 따라 라벨표기하였으며, 중요한 차이점들만을 설명할 것이다. 구체적으로, 함수 h(uk)는 소프트 출력 샘플 값 │h(uk)│의 모듈로스(modulus)이다. 그러므로, 이 실시예에서, 프레임 동기화는 통계치
Figure 112010081928317-pct00068
를 최대화하는 소프트 출력 샘플 스트림에서의 위치로 표시된다.
연속적인 시간 PPM 인코딩된 LTO 서보 신호들의 소프트 출력 검출에 기초하는, 상술한 워드 동기화 장치는 테이프 드라이브들에서의 워드 동기화 시스템을 위한 단순하면서 효율적인 견고한 구현을 제공한다. 또한, 시뮬레이션 결과들은 제안된 장치가 기존의 LPOS 워드 동기화 기술보다 상당히 성능이 뛰어나다는 것을 증명하였다. 구체적으로, 기존의 접근법과 비교하여 견고성을 평가하기 위해, LPOS 검출을 위한 소프트 결정을 생성하는 서보 채널이 부가적인 백색 가우시안 잡음의 존재에서 시뮬레이션되었다. 도 10은 이상적인 타이밍 복구에 대한 결과를 나타낸다. 기존의 하드 결정 상관기에 대응하는 곡선은 도 1에서 도시된 하드 LPOS 결정과 US 7,245,450의 기존의 하드 결정 LPOS 워드 동기화 시스템을 채택함으로써 얻어졌다. 소프트 결정 상관기에 대한 곡선은 도 6의 소프트 출력 검출기와 도 9의 싱크 워드 검출기를 채택함으로써 얻어졌다. 이 결과들은, 본 발명을 구현한 워드 싱크 장치가 10-2의 싱크 검출 에러율에 대해서 기존의 하드 결정 시스템보다 대략 9dB 더 견고하다는 것을 증명하였다. 보다 낮은 싱크 검출 에러율에서, 본 발명을 구현한 워드 싱크 장치에 의해 제공된 이득은 9dB 보다 크다는 점에 주목한다. 또한, 도 11은 현실적인 비이상적 타이밍 복구 방식에 대한 시뮬레이션 결과들을 도시한다. 본 발명을 구현한 워드 싱크 장치에 대응하는 곡선은 누락되어 있는데, 그 이유는 이 경우에서는 어떠한 프레임 싱크 에러도 관찰되지 않았기 때문이다.
물론, 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않고서 예시적인 실시예들에 대한 수많은 변경과 변형이 행해질 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 본 실시예들의 동작을 LTO 서보 패턴들을 특별히 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 물론 다른 PPM 인코딩된 서보 패턴에 적용될 수 있다.
2: R/W 헤드, 5: 서보 판독기
8: 서보 제어기, 11: 소프트 출력 검출기
13: 신호 샘플 생성기, 14: 소프트 출력 생성기
12: 싱크 워드 검출기, 15: 클럭 주파수(고정)
16: 버스트 보간기, 17: 타이밍 기반 생성 회로

Claims (10)

  1. 테이프 드라이브(1)에서의 자기 테이프(3)로부터 판독된 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호에서 N-비트 간격들로 발생하는 L-비트 싱크 워드들을 검출하기 위한 워드 동기화 장치(10)에 있어서,
    상기 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호를 처리하여 상기 서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트들에 대응하는 일련의 소프트 출력 샘플들을 생성하기 위한 소프트 출력 검출기(11)와;
    각각의 샘플들과 상기 싱크 워드들의 대응 비트들간의 상관성을 표시하는 비트 상관 값들을 각각의 블럭 위치에서 계산하고, 각각의 비트 상관 값 빼기(-) 대응 샘플값의 미리결정된 함수값을 합산함으로써 상기 일련의 소프트 출력 샘플들에서의 슬라이딩 L-샘플 블럭의 각각의 위치들에 대한 블럭 상관 값들을 생성하기 위한 싱크 워드 검출기(12)
    를 포함하며,
    상기 싱크 워드 검출기(12)는 상기 일련의 소프트 출력 샘플의 (N+L-l)개 샘플 시퀀스에서 최대 블럭 상관 값을 갖는 블럭 위치에서의 싱크 워드를 검출하도록 구성되는 것인, 워드 동기화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미리결정된 함수는,
    Figure 112010081928317-pct00069

    에 의해 정의된 함수 h(u)를 포함하며,
    여기서, u는 소프트 출력 샘플값이며,
    E S 는 상기 서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트 값들을 나타내는 PPM 인코딩된 신호들 s 0 (t) 및 s 1 (t)의 에너지이며,
    Figure 112010081928317-pct00070

    이며(여기서, T는 인코딩된 비트 주기이다),
    SNR은 상기 판독 신호에 대한 신호 대 잡음비인 것인, 워드 동기화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미리결정된 함수는 상기 소프트 출력 샘플 값의 모듈로스(modulus)를 포함하는 것인, 워드 동기화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소프트 출력 검출기(11a)는,
    인코딩된 비트 주기(T) 동안의 상기 서보 패턴 판독 신호의 신호 샘플들(rj∈ J )의 집합(J는 지수들의 집합임)을 생성하기 위한 신호 샘플 생성기(13)와;
    상기 신호 샘플들(rj∈ J )로부터
    Figure 112013049627523-pct00071

    의 형태의 소프트 출력 샘플 u를 생성하기 위한 소프트 출력 생성기(14a)
    를 포함하며,
    여기서, s0 j 및 s1 j 는 상기 서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트 값들을 나타내는 PPM 인코딩된 신호들의 샘플들로서, 이것들은 연계된 신호 샘플들(rj )에 대응하는 샘플 타이밍으로 얻어지며,
    상기 합계(∑)는 적어도 지수들의 집합(J)의 부분집합에 대한 것인, 워드 동기화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소프트 출력 검출기(11b)는,
    인코딩된 비트 주기(T) 동안의 상기 서보 패턴 판독 신호의 신호 샘플들(rj∈ J )의 집합(J는 지수들의 집합임)을 생성하기 위한 신호 샘플 생성기(13)와;
    상기 신호 샘플들(rj∈ J )로부터
    Figure 112013049627523-pct00072

    의 형태의 소프트 출력 샘플 u를 생성하기 위한 소프트 출력 생성기(14b)
    를 포함하며,
    여기서, s0 j 및 s1 j 는 상기 서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트 값들을 나타내는 PPM 인코딩된 신호들의 샘플들로서, 이것들은 연계된 신호 샘플들(rj )에 대응하는 샘플 타이밍으로 얻어지며,
    상기 합계(∑)는 적어도 지수들의 집합(J)의 부분집합에 대한 것인, 워드 동기화 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 합계(∑)는 지수들의 집합(J)의 부분집합에 대한 것인, 워드 동기화 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 신호 샘플 생성기(13)는,
    고정된 샘플링 주파수로 상기 판독 신호를 샘플링하기 위한 샘플러(15)와,
    테이프의 단위 길이 당 고정된 비율로 상기 신호 샘플들(rj∈ J )을 생성하기 위해 상기 고정된 주파수 샘플들을 보간처리하기 위한 보간기(16)
    를 포함하는 것인, 워드 동기화 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 워드 동기화 장치는 TBS 서보 패턴 판독 신호를 처리하여 PPM 인코딩된 LPOS 싱크 워드들을 검출하도록 구성되는 것인, 워드 동기화 장치.
  9. 테이프 드라이브(1)에 있어서,
    자기 테이프(3)상의 데이터를 판독하고 기입하기 위한 판독/기입 헤드(2);
    상기 자기 테이프(3)상의 PPM 인코딩된 서보 패턴을 판독하여 서보 패턴 판독 신호를 생성하기 위해 상기 판독/기입 헤드(2)와 연계된 서보 판독기(5); 및
    상기 서보 패턴 판독 신호를 처리하여 상기 테이프(3)와 상기 판독/기입 헤드(2)의 상대적인 위치를 제어하기 위한 위치 정보를 생성하기 위한 서보 제어기(8)
    를 포함하며,
    상기 서보 제어기(8)는 제1항의 워드 동기화 장치(10)를 포함하는 것인, 테이프 드라이브.
  10. 테이프 드라이브(1)내의 자기 테이프(3)로부터 판독된 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호에서 N 비트 간격들로 발생하는 L 비트 싱크 워드들을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 PPM 인코딩된 서보 패턴 판독 신호를 처리하여 상기 서보 패턴내에 인코딩된 각각의 비트들에 대응하는 일련의 소프트 출력 샘플들을 생성하는 단계;
    각각의 샘플들과 상기 싱크 워드들의 대응 비트들간의 상관성을 표시하는 비트 상관 값들을 각각의 블럭 위치에서 계산하고, 각각의 비트 상관 값 빼기(-) 대응 샘플값의 미리결정된 함수값을 합산함으로써 상기 일련의 소프트 출력 샘플들에서의 슬라이딩 L-샘플 블럭의 각각의 위치들에 대한 블럭 상관 값들을 생성하는 단계; 및
    상기 일련의 소프트 출력 샘플의 (N+L-l)개 샘플 시퀀스에서 최대 블럭 상관 값을 갖는 블럭 위치에서의 싱크 워드를 검출하는 단계
    를 포함하는, L 비트 싱크 워드들을 검출하는 방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8271857B2 (en) * 2008-05-13 2012-09-18 International Business Machines Corporation Correcting errors in longitudinal position (LPOS) words
US8422162B2 (en) * 2010-07-16 2013-04-16 International Business Machines Corporation Determining a reference waveform used by a correlator in a servo channel
GB2496006A (en) * 2011-10-28 2013-05-01 Ibm Longitudinal position information on a magnetic tape media
US8891197B2 (en) 2013-02-26 2014-11-18 International Business Machines Corporation Adjustment of tape writing mechanism, based on tape dimensional stability and positional error signal distribution
GB2517714A (en) 2013-08-29 2015-03-04 Ibm Tape storage system
JP6906966B2 (ja) * 2017-01-27 2021-07-21 ラピスセミコンダクタ株式会社 信号検出回路及び信号検出方法
JP6675513B2 (ja) * 2019-06-27 2020-04-01 富士フイルム株式会社 磁気テープおよび磁気テープ装置
JP6852206B2 (ja) * 2020-03-10 2021-03-31 富士フイルム株式会社 磁気テープおよび磁気テープ装置
JP6910574B2 (ja) * 2020-03-10 2021-07-28 富士フイルム株式会社 磁気テープおよび磁気テープ装置
US11682423B2 (en) * 2020-10-01 2023-06-20 International Business Machines Corporation Servo pattern for skew based tape dimensional stability compensation
JP7288122B2 (ja) 2021-03-10 2023-06-06 富士フイルム株式会社 磁気テープおよび磁気テープ装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245450B1 (en) * 2006-01-26 2007-07-17 International Business Machines Corporation Synchronous servo channel for longitudinal position detection and position error signal generation in tape drive systems

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE30482E (en) * 1976-06-14 1981-01-13 Lase Industries, Inc. Pulse code modulated digital audio system
US4030129A (en) * 1976-06-14 1977-06-14 Lase Industries Pulse code modulated digital audio system
JPS5736475A (en) * 1980-08-08 1982-02-27 Sony Corp Recording method of pcm signal
US5689534A (en) * 1992-05-12 1997-11-18 Apple Computer, Inc. Audio functional unit and system and method for configuring the same
US5737140A (en) 1996-06-07 1998-04-07 Eastman Kodak Company Simple pulse position modulation channel/decoder
US6198766B1 (en) 1998-03-17 2001-03-06 International Business Machines Corporation Method and apparatus for adaptive pre-demodulation pulse shaping
US6446236B1 (en) * 1999-10-13 2002-09-03 Maxtor Corporation Reading encoded information subject to random and transient errors
US6757117B1 (en) * 2001-08-24 2004-06-29 Cirrus Logic, Inc. Data detection in a disk drive system using erasure pointers
US6937413B2 (en) * 2003-08-08 2005-08-30 International Business Machines Corporation Tape servo information with superimposed data information providing servo band identification
US7990644B2 (en) * 2008-02-29 2011-08-02 International Business Machines Corporation Apparatus and method to decode linear position information encoded in a sequential information storage medium
US7881008B2 (en) * 2008-05-09 2011-02-01 International Business Machines Corporation Joint specification of servo format and servo reader parameters for tape drive systems
US7764460B2 (en) * 2008-09-17 2010-07-27 International Business Machines Corporation Adjusting read heads based on misregistration calculated from servo patterns
US7903360B2 (en) * 2008-09-23 2011-03-08 International Business Machines Corporation Recovering servo information from a synchronous servo channel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245450B1 (en) * 2006-01-26 2007-07-17 International Business Machines Corporation Synchronous servo channel for longitudinal position detection and position error signal generation in tape drive systems

Also Published As

Publication number Publication date
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