JP2000331307A

JP2000331307A - 磁気記録における書込み補償方法および磁気記録装置

Info

Publication number: JP2000331307A
Application number: JP11136760A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yamakawa; 秀之山川; Takuji Nishitani; 卓史西谷; Tatsuya Hirai; 達哉平井; Hiroshi Ide; 博史井出; Takashi Nara; 孝奈良; Tatsuya Komatsu; 達也小松; Terumi Takashi; 輝実高師
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】連続する磁化反転を最大3回に制限するMTR(3)
符号を用いる磁気記録装置において、記録密度をさらに
向上する。【解決手段】データ記録時に書込み補償を行う。通常の
書込みパルスは、基準クロックに対してWPC1だけ遅れた
書込みパルスを生成する。磁化反転が3回連続するパタ
ーンに対しては、1回目の磁化反転は基準クロックと同
じタイミングで、2回目はWPC1だけ遅らせ、3回目はWPC2
だけ遅れたタイミングで書込みパルスを生成する。この
結果、磁化反転が3回連続するパターンでの磁化反転間
隔が広がり、該記録パターンでの再生信号振幅が拡大す
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、磁気記録再生装置
の記録再生方法、特にＰＲＭＬ方式を用いる磁気記録再
生装置における、データ書込み時の書込み事前補償の方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスク装置に代表される
磁気記録装置においては、その記録密度の向上に伴いさ
まざまな技術が考案されてきた。特に記録再生方式にお
いては通信分野の技術を応用したＰＲＭＬチャネル方式
が一般に用いられるようになり、その後さらに記録密度
を向上させるために拡張ＰＲＭＬ方式も実用化されてき
た。そこでまず、ＰＲＭＬチャネル方式について簡単に
説明する。

【０００３】パーシャルレスポンス（ＰＲ）は、符号間
干渉（隣り合って記録されているビットに対応する再生
信号同士の干渉）を積極的に利用して必要な信号帯域を
圧縮しつつデータ再生を行う方法である。この時の符号
間干渉の発生のさせかたによってさらに複数種類クラス
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。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、再生波形のもつ符号間干渉の規則を有効に利
用し、複数時刻にわたる信号振幅の情報に基づいてデー
タ再生を行う。このために、磁気ヘッドによって得られ
る再生波形に同期した同期クロックを生成し、このクロ
ックによって再生波形自身をサンプルし振幅情報に変換
する。その後適切な波形等化を行うことによってあらか
じめ定めたパーシャルレスポンスの応答波形に変換し、
ビタビ復号部において過去と現在のサンプルデータを用
い、最も確からしいデータ系列を再生データとして出力
する。以上のパーシャルレスポンス方式とビタビ復号方
式（最尤復号）を組み合わせる方式をＰＲＭＬチャネル
方式とよぶ。

【０００４】磁気ディスク装置における具体的な処理手
順を図７に従い説明する。この図において、ホストI/F7
01は、磁気ディスク装置とパーソナルコンピュータ等の
ホストコンピュータとのデータ転送を制御する部分であ
る。符号化回路702は、記録するユーザーデータをあら
かじめ定めた記録に従い変調し媒体に記録できるデータ
に変換(符号化)する。書込み補償回路703は、記録媒体7
05の特性にあわせてデータの記録タイミングを補正す
る。記録/再生アンプ704は、記録ヘッドを介して記録媒
体の磁化および記録媒体上の磁化情報を電気信号として
読み出す。この読み出し信号は、データ処理回路706に
おいて適切な帯域制限が行われた後にこの信号自身から
生成される同期信号によってサンプリングして振幅情報
に変換、この振幅情報に基づいて最も確からしいデータ
系列を得る。得られたデータ列は、復号化回路707にお
いて符号化回路702と逆の復調(復号化)が行われて元の
記録データが復元される。磁気ディスク装置では、以上
のような手順によって、データの記録再生を行う。

【０００５】このようなＰＲＭＬ方式の最新技術として
特願平10-043186および特願平10-120163に開示されてい
る方法がある。この方法では、記録すべきデータを符号
化する際に、変換後の符号に含まれる“１”の連続数を
３個以下となるように制限する。この変換後の符号
“１”が磁気媒体上の磁化反転に対応するように記録が
行われるため、連続する磁化反転が３回以下に制限さ
れ、信号帯域の有効利用が可能になり記録密度を向上で
きる。

【０００６】一方、記録密度の向上に伴い記録媒体から
の再生波形に含まれる非線形な波形シフト(NLBS:Non Li
ner bit shift) が性能向上の阻害要因となってきた。
前述のように、ＰＲＭＬ方式では記録媒体から読み出さ
れた波形を別途生成する同期クロックでサンプルし、そ
の振幅値によって記録データの再生を行う。よって、NL
BS に代表される非線形な波形ひずみは振幅値の誤差を
もたらし、これが記録密度向上の阻害要因となる。この
問題を解決するための技術として特開平5-282613に開示
された方法がある。この方式によれば、発生する NLBS
による影響をあらかじめ測定し、この影響が最小となる
ようにデータ書込み（磁化反転）タイミングを微妙に変
化させている。具体例には、磁化反転すべきデータが連
続した場合は、２回目以降の磁化反転のタイミングをわ
ずかに遅らせて、磁化反転間隔を広げる操作を行う。磁
化反転が３回以上連続した場合は、１回目の磁化反転と
２回目の磁化反転の間隔のみわずかに広げ３回目以降の
磁化反転に関しては通常のビット間隔と同じ磁化反転間
隔で磁化を行う。これらの操作を図３を用いて説明す
る。この図において、基準クロックは、データ書込みの
時間基準となるマスタークロックである。書込みデータ
は、図７における符号化回路702からの信号である。

【０００７】ここでは書込みデータが“１”の場合に書
込み波形を反転させる(磁化反転させる) ＮＲＺＩ記録
方式を前提にしている。補償後の書込みパルスが書込み
補償の結果であり、この信号によって最後に示す書込み
波形のように磁化を行う。図３の時刻(1)は、単独の磁
化反転であり、書込みデータと同じタイミングで書込み
パルスが生成される。同様に時刻(3)においても書込み
データと同じタイミングで書込みパルスを生成する。時
刻(4)においては、直前の時刻(3)で磁化反転するので、
書込みパルスを基準クロックよりWPC0だけ遅らせて生成
(書込み補償)する。この結果時刻(3)から(4)の磁化反転
は、基準クロックの周期よりも若干長くなる。時刻(5)
では、直前の時刻(4)で磁化反転するので、書込みパル
スを基準クロックよりWPC0だけ遅らせて生成(書込み補
償)する。この結果、時刻(4)から(5)の磁化反転は、基
準クロックの周期と同じ間隔になる。このようにして、
非線形な波形シフトの影響を緩和できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】磁気記録装置における
記録密度の向上は止まることがなく、上記の技術を組み
合わせでは十分とはいえない。特に、特願平10-043186
に示されている符号化方法では、符号化率を重視したた
め、連続３回の磁化反転が存在し、これがユークリッド
距離の短い（発生しやすい）読み出しエラーを許容せざ
るをえない。特に、再拡張パーシャルレスポンス方式(E
EPRML)を用いる磁気ディスク装置では、磁化反転が連続
3回おこる記録パターンでの判定誤りが大半であり、こ
のことが記録密度向上の阻害要因となっている。

【０００９】本発明の目的は、連続する磁化反転の回数
を最大３回に制限するMTR(3)符号を用いる磁気記録装置
においてさらに記録密度の向上を可能にする書込み補償
方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、まず連続する磁化反転の回数
を最大３回に制限するMTR(3)符号を用いる。さらに磁化
反転が3回連続する記録パターンの場合において、その
書込みパルスの間隔をわずかに広げることによって再生
波形の振幅を拡大し、この記録パターンにおける読み出
しエラーを低減する。この関係をまとめると図4のよう
な制御を行う。この図において、(k-2),(k-1),k,(k+1),
(k+2) は時刻を示し、時刻ｋが現在注目している時刻で
ある。図中の“0”，“1” は記録符号を表し、“1”の
場合に磁化反転を行う NRZI 記録を前提としている。ま
た、“*”は任意の記録符号であり、“0”，“1”のい
ずれでもよい。図中の（Ａ）のケースが特開平5-282613
にも開示されている方法であり、現在の時刻で磁化反転
を発生させ、かつ1時刻前の(k-1)でも“1”、2時刻前の
(k-2)で“0”、1時刻後の(k+1)で“0”である場合は、
この時刻kでの磁化反転をわずかに遅らせる。同様に
（Ｂ）のケース、すなわち時刻(k-1)で“0”，時刻k，
(k+1)，(k+2)で“1”の場合は、時刻kでの磁化反転をわ
ずかに早める。（Ｃ）のケース、すなわち時刻(k-2)，
(k-1),(k) で“1”、時刻(k+1)で“0”の場合は、時刻k
での磁化反転をわずかに遅らせる。この(A)〜(C)以外の
場合は、基準クロックに基づくタイミングで磁化反転を
行う。このような書込み補償を行うことによって、磁化
反転が3回連続するパターンでの磁化反転間隔が広が
り、符号間干渉が低減されて再生波形の信号振幅が大き
くなる。このため、このパターンでの誤り発生率が低減
し、全体の再生性能向上すなわち記録密度の向上を達成
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図に従い本発明の実施の形
態を説明する。すでに説明したように、本発明では連続
する磁化反転が最大3回である MTR(3) 符号によって符
号化を行うことを前提とする。図8は、本発明による書
込み補償回路の一実施例を示す図である。この図におい
て、符号801はパターン判定回路である。符号802,806,8
07,808,809 は論理積回路である。符号810は論理和であ
る。符号803は遅延回路であり、入力信号に対して別途
設定した遅延時間WPC1だけ遅れた信号を出力する。符号
804は遅延回路であり、入力信号に対して別途設定した
遅延時間WPC2だけ遅れた信号を出力する。符号805は遅
延回路であり、入力信号に対して別途設定した遅延時間
WPC3だけ遅れた信号を出力する。この回路では、符号化
回路702の出力データに対して、パターン判定回路801の
選択結果に基づき書込みパルスを適時遅延させてから記
録/再生アンプ704に出力する動作を行う。このパターン
判定回路801の動作を図５を用いて説明する。この図に
おいて、(k-2),(k-1),k,(k+1),(k+2) は時刻を示し、時
刻ｋが現在注目しているデータである。図中の“0”，
“1” は記録符号を表し、“1”の場合に磁化反転を行
う NRZI 記録を前提としている。また、“*” は任意の
記録符号であり、“0”，“1”のいずれでもよい。現実
の回路においては入力の書込みパルスを早めて出力する
ことは困難である。そこで、書込み補償を行わない通常
の場合においても WPC1 の遅延を発生させる。すなわ
ち、書込み補償対象外（通常時）の記録パターンにおい
ては、パターン判定回路において Sel1をアクティブと
し、WPC1だけ遅れた書込みパルスを生成する。書込みタ
イミングを早めたい（Ｂ）のケースでは、Sel０をアク
ティブとし、この場合は遅延なしで書込みパルスを出力
するので、通常の場合よりもWPC１だけ書込みタイミン
グが早まる。磁化反転が3回連続する最後の（Ｃ）のケ
ースでは、Sel2をアクティブとし、WPC2だけ遅れた書込
みパルスを生成する。このWPC2は、WPC1よりも大きな値
となるように設定するので、(WPC2 - WPC1)だけ通常よ
りも書込みタイミングが遅れる。最後に従来の（Ａ)の
ケースでは、Sel3がアクティブとなり、WPC3だけ遅れた
書込みパルスを生成する。このWPC3は、WPC1よりも大き
な値となるように設定するので、(WPC3-WPC1)だけ通常
よりも書込みタイミングが遅れる。以上の記録パターン
と書込みパルスの関係を図１，２に示した。この図にお
いてそれぞれの信号波形は上から順に、基準クロック、
符号化回路702からの記録データ、書込み補償回路703の
出力、記録媒体705に対する書込み波形を示す。時刻１
が通常の書込みの場合で、パターン判定回路801はSel1
を選択する。すると書込みパルスは基準クロックに対し
てWPC1だけ遅れて出力される。時刻(3)〜(5)が3回連続
して磁化反転するケースである。時刻(3)が3回連続する
最初の磁化反転であり、この時のパターン判定回路801
の出力はSel0である。この時は基準クロックと同じタイ
ミングで書込みパルスが出力される。時刻(4)が2回目の
磁化反転であり、この時のパターン判定回路801の出力
はSel1である。この場合は、基準クロックからWPC1だけ
遅れたタイミングで書込みパルスが出力される。すなわ
ち、時刻(3)から(4)での磁化反転間隔は、通常の周期Ｔ
＋(WPC1)の間隔となる。時刻(5)が3回目の磁化反転であ
り、この時のパターン判定回路801の出力はSel2であ
る。この場合は、基準クロックからWPC2だけ遅れたタイ
ミングで書込みパルスが出力される。すなわち、時刻
(4)から(5)での磁化反転間隔は、通常の周期Ｔ＋(WPC2-
WPC1)の間隔となる。WPC2はWPC1よりも大きな値となる
ように設定するので、通常のパルス間隔よりも広くな
る。図２の時刻(7)(8)は、磁化反転が2回のみ連続する
ケースである。このうち、時刻(7)は一回目の磁化反転
であるので、パターン判定回路801の出力はSel1であ
る。よって、書込みパルスは、基準クロックからWPC1だ
け遅れたタイミングで出力される。これに対して時刻
(8)では、パターン判定回路801の出力がSel3となり、書
込みパルスは、基準クロックからWPC3だけ遅れたタイミ
ングで出力される。結果として、時刻(7)から(8)の磁化
反転間隔は通常の周期Ｔ＋(WPC3-WPC1)となる。

【００１２】次に、第一の実施例を簡素化した第2の実
施例について図をもちいて説明する。図9は、第2の実施
例における書込み補償回路を示す図である。この図にお
いて、符号801はパターン判定回路である。符号802,80
6,807,808 は論理積回路である。符号810は論理和であ
る。符号803は遅延回路であり、入力信号に対して別途
設定した遅延時間WPC1だけ遅れた信号を出力する。符号
804は遅延回路であり、入力信号に対して別途設定した
遅延時間WPC2だけ遅れた信号を出力する。第1の実施例
と第2の実施例の主な違いは、図6に示すパターン判定回
路の動作である。磁化反転が２回のみ連続する(A)のパ
ターンに対するパターン判定をSel2とし、第1の実施例
での書込み遅延がWPC3であったものを図5(C)と同じWPC2
とする。このような変更によって、第1の実施例で必要
であった遅延回路805、論理積809が不要となり、またパ
ターン判定回路801を簡素な構成で実現できる。もちろ
んこの場合は、(A)のパターンと(C)のパターンでの遅延
時間が同じであるため、NLTSに対して十分な補正を行え
ない可能性がある。しかし多くのケースでは、WPC2とWP
C3は非常に近い値を設定するので、多少の誤差を許容す
ることで回路規模の削減をはかることができる。

【００１３】

【発明の効果】図10は、模擬波形を用いて本発明の効果
を計算機によって求めた結果である。この図では、第2
の実施例の場合の本発明の効果をあらわしている。この
図において横軸は基準クロックの周期Ｔに対する遅延時
間WPC2の比率を示し、縦軸は一定条件下での誤り発生率
を示す。ここで、WPC1はWPC2の半分の値に設定した。こ
の図から判るように、適切なWPCの値を設定することに
よって誤り率を書込み補償がない場合に比べて5分の1近
くまで低減でき、この分だけ記録密度を向上させること
が可能である。

【００１４】以上説明したように本発明によれば、連続
する磁化反転の回数を最大３回に制限するMTR(3)符号を
用いる磁気記録装置において、連続3回磁化反転する記
録パターンでの判定誤りを低減できるため、さらに記録
密度の向上を可能にすることが可能になる。また、この
時の書込み補償方法を工夫することによって、回路規模
の増加を最小限に抑えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による書込み補償波形を示す図（１）。

【図２】本発明による書込み補償波形を示す図（２）。

【図３】従来の書込み補償波形を示す図。

【図４】本発明の書込み補償制御を示す図。

【図５】パターン判定回路の動作を示す図。

【図６】第２の実施例におけるパターン判定回路の動作
を示す図。

【図７】磁気記録再生回路の構成を示す図。

【図８】本発明による書込み補償回路を示す図。

【図９】第２の実施例における書込み補償回路を示す
図。

【図１０】本発明の効果を示す図。

【符号の説明】

７０１…ホストＩ／Ｆ、７０２…符号化回路、７０３
…書込み補償回路、７０４…記録再生アンプ、７０５…
記録媒体、７０６…データ処理回路、７０７…復号化
回路、８０１…パターン判定回路、８０２，８０
６，８０７，８０８，８０９…論理積回路、８１０…論
理和回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平井達哉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 (72)発明者井出博史東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者奈良孝東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者小松達也東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者高師輝実神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内Ｆターム(参考） 5D031 AA04 CC02 HH13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続する磁化反転を最大3回に制限する符
号化規則を用いる磁気記録装置において、磁化反転が3回連続する記録パターンの場合に、1回目の
磁化反転を他の磁化反転のタイミングよりも早く、3回
目の磁化反転を他の磁化反転のタイミングよりも遅くな
るようにデータ記録時に補正を行うことを特徴とする磁
気記録装置。
【請求項２】請求項1に記載の磁気記録装置において、当該磁気記録装置に記録された情報を再生する記録再生
方式に再拡張パーシャルレスポンス方式であるEEPRMLを
用いることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項３】連続する磁化反転を最大3回に制限する符
号化規則を用いる磁気記録装置用信号処理回路におい
て、磁化反転が3回連続する記録パターンの場合において、1
回目の磁化反転を他の磁化反転タイミングよりも早く、
3回目の磁化反転を他の磁化反転タイミングより遅くな
るようにデータ書込み信号を補正することを特徴とする
信号処理回路。
【請求項４】請求項３に記載の信号処理回路において、信号処理方式に再拡張パーシャルレスポンス方式である
EEPRMLを用いることを特徴とする信号処理回路。