JPH04259960A - 磁気記録再生装置の復調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体からの再生信号
を逐次復調する磁気記録再生装置の復調器に関し、特に
、再生信号に或る規則性がある記録媒体からの再生信号
、例えば、磁気ディスク装置の再生信号の復調を、ニュ
ーラル・ネットを用いて行う磁気記録再生装置の復調器
に関する。

【０００２】コンピュータシステムの高速化に伴い、外
部記憶装置としての磁気ディスク装置に対しても高速化
、大容量化が要求されている。このため、磁気ディスク
装置の復調回路の扱う信号は周波数が高くなり、媒体上
の記録密度（ＢＰＩ）が上昇して信号品質が劣化してし
まう。従って、ヘッド−媒体系の改善ばかりでなく、磁
気ディスク装置からの再生信号の復調回路系における信
号品質の改善策が必要とされている。

【０００３】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置における復調回
路の構成を図５に示す。磁気ヘッド７０により再生され
た信号は、磁気ヘッド７０の近くに配置されたプリアン
プ７１により増幅された後、自動利得制御回路　（ＡＧ
Ｃ）　７２、波形等化回路７３、及び低域通過フィルタ
　（ＬＰＦ）７４を通り、復調処置を行うに当たって十
分な振幅となってＰ点に到達する。

【０００４】Ｐ点においてこの信号は２つに分けられ、
一方は微分回路７５へ、他方はレベルスライス回路７７
へ導かれる。微分回路７５で微分された信号はＱ点を経
てゼロクロス検出回路７６へ入力され、微分波形のゼロ
クロス点に対応したゼロクロスパルスが生成される。そ
して、ゼロクロス検出回路７６からのバルスはＲ点を経
てゲート回路７８に入力される。他方、レベルスライス
回路７７に入力されたＰ点の出力は予め設定された所定
のスライスレベル電圧と比較され、信号波形がレベルス
ライス電圧を越えた時にレベルスライスゲートが開かれ
て、信号がレベルスライス回路７７からＳ点を経てゲー
ト回路７８に入力される。ゲート回路７８はゼロクロス
パルスとゲート信号により、再生信号のピークとは無関
係なパルスを除去し、プリアンプ７１から入力されるア
ナログ信号のピーク点に対応するパルス化データを発生
する。

【０００５】図６（ａ）　〜（ｅ）　は図５の従来の復
調回路に示した各点Ｐ〜Ｔにおける波形を示している。 図６（ａ）　はＰ点におけるヘッド７０の再生波形信号
であり、図６（ｂ）　はＱ点における波形で、Ｐ点にお
ける波形の微分波形である。従って、この波形には再生
波形のピークとは無関係なパルスが含まれる。また、図
６（ｃ）　はＲ点におけるゼロクロス検出回路７６の出
力波形で、Ｑ点における波形が零点を過ったときにハイ
レベル”Ｈ”　になる信号である。更に、図６（ｄ）　
はＳ点におけるレベルスライス回路７７の出力波形であ
り、レベルスライス回路７７に設定されているスライス
レベル電圧ＶＨとＶＬ　（図６（ａ）　に示す）　をＰ
点における再生信号が越えたときにハイレベル”Ｈ”　
になる。図６（ｅ）　はＴ点におけるゲート回路７８か
らの出力波形を示しており、再生波形のピークとは無関
係のパルスが除去された復調データである。

【０００６】このように、従来回路によれば、再生信号
のピークに対応したパルス化データを得ることができる
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成された従来の復調回路では、記録データの”
１”　に対応するピークの検出をレベルスライスと微分
波形のゼロクロス点検出とで行っている。従って、３ビ
ットパターンにおける中央のピークのように、波形を観
察した時、前後の関係からピークと予想されてもスライ
スレベルを下回った場合ピークとしては認識されず復調
誤りとなってしまうことがあり、また、記録データの”
０”　に対応する部分でもスライスレベルを越えること
により、ピークとして認識されてしまうという問題があ
る。 このように、従来の復調方法では、記録データの”０”
　に対応する部分のレベルが記録データの”１”　に対
応するピークのレベルを上回った場合、復調不可能にな
ってしまうのである。よって、更に高密度記録を行う場
合には、扱う信号の品質がますます劣化し、Ｓ／Ｎの低
下や分解能の低下を引き起こすことになる。

【０００８】本発明は前記従来の磁気記録再生装置のよ
うに、再生信号にある規則性のある再生信号の復調方法
における問題点を解消し、再生信号中に従来のスライス
レベルを下回る”１”　信号や、スライスレベルを越え
る”０”　信号が含まれる場合でも、”１”　信号は”
１”　として、”０”　信号は”０”　として復調可能
な信頼性の高い磁気記録再生装置の復調器を、ニューラ
ル・ネットを用いて提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の磁気記録再生装置の復調器の原理構成が第１図に示
される。第１図に示すように、本発明の磁気記録再生装
置の復調器は、磁気記録媒体１からの再生信号から記録
データの復調を行う磁気記録再生装置の復調器であって
、直列に接続したデータビット周期と同一、または短い
遅延量Ｔｄを持つＮ−１個の遅延要素を備え、入力され
た再生信号を遅延量Ｔｄの時間間隔ずつずれたＮ種類の
信号として出力する遅延手段２と、このＮ種類の信号を
遅延量ＴｄのＮ倍のサンプル周期Ｔｓで並列にサンプリ
ングするサンプリング手段３と、このＮ個のサンプル値
が入力される入力素子と、このサンプル値が取り得るＭ
種類のデータパターンに対応した出力素子を備え、入力
データパターンに応じて前記出力素子の１つのみに出力
信号が出るように学習されたニューラルネット手段４と
、このニューラルネット手段３からのＭ種類の出力信号
に応じてデータパターンを復調して再生信号として出力
する再生信号出力手段５とから構成される。

【００１０】前述のニューラルネット手段４は、Ｎ個の
入力素子とＬ個の隠れ素子と、Ｍ個の出力素子、及び、
これらを結ぶ２段のニューロン層からなるパーセプトロ
ンから構成し、最適なニューロン層の重みを磁気記録再
生装置の出荷前に学習により記憶手段に書き込み、稼働
時にこの記憶手段から重みデータをニューロン層に与え
ることにより、復調が行われるようにする。

【００１１】なお、磁気記録再生装置の復調器は、装置
の稼働時、或いは時間間隔をおいて定期的に、複数の学
習パターンにより複数回ずつ学習を行い、この学習ルー
チンにより求められたニューロン層の重みデータで記憶
手段に記憶されたニューロン層の重みデータを書き換え
る形態でも良い。更に、磁気記録再生装置の復調器は、
Ｎ種類の信号を並列にサンプルする周期Ｔｓ’を、Ｔｓ
’＝Ｔｄ＊（Ｎ−Ｃ）とし、Ｃサンプルずつ重複させて
Ｎ個のサンプルを前記パーセプトロンへ入力し、前回と
今回の重複部分のデータパターンが一致する時に、前回
の復調された再生出力の重複しない部分のデータパター
ンを正しい再生信号として出力するように構成しても良
い。

【００１２】

【作用】本発明の磁気記録再生装置の復調器によれば、
磁気記録再生装置からの再生信号は、データビット周期
と同一、または短い遅延量Ｔｄを持つＮ−１個の遅延要
素によって、遅延量Ｔｄの時間間隔ずつずれたＮ種類の
信号として出力され、この遅延量ＴｄのＮ倍のサンプル
周期Ｔｓで並列にサンプリングされてニューラルネット
に入力される。ニューラルネットでは、入力されたＮ個
のサンプル値が、このサンプル値が取り得るＭ種類のデ
ータパターンに対応してその状態が判断され、判断され
たデータパターンに対応する出力素子の１つのみに信号
が出力され、このニューラルネットからのＭ種類の出力
信号に応じてデータパターンが復調されて再生信号とし
て出力される。

【００１３】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は本発明の磁気記録再生装置の復調器
の一実施例の構成を示すものである。本発明は、磁気記
録媒体からの再生信号から記録データの復調を行う磁気
記録再生装置の復調器であるが、以下には再生信号に正
負のピークが必ず交互に現れる磁気ディスク装置の再生
信号を例にとって以後説明する。ここでは、Ｎ個の連続
したサンプル値を基に復調を行う場合を示しており、磁
気記録の特徴、および使用する符号等の条件から得られ
る、Ｎ個の連続するサンプル値が取り得る状態の総数が
Ｍ個である場合を示している。

【００１４】図において、２１は遅延要素列であり、遅
延時間τ＝Ｔｄ（Ｔｄ　はデータ周期）　を持つＮ−１
個の遅延素子から構成される。この遅延要素列２１に入
力される磁気ディスク装置（図示せず）からの再生信号
は、互いに遅延時間Ｔｄ　だけ時間のずれたＮ−１個の
信号に分けられて遅延要素列２１から出力される。再生
信号と、互いに時間時間Ｔｄ　だけ時間のずれたＮ−１
個の信号の合計Ｎ個の信号はＮ個のサンプルとして、Ｎ
個の入力素子２２と、Ｌ個の隠れ素子２３と、Ｍ個の出
力素子２４、及びこれらを結ぶ２段のニューロン層２６
、２７からなるパーセプトロン２０に入力される。パー
セプトロン２０の出力素子２４の数Ｍは、磁気記録媒体
からの再生信号のＮ個のサンプル値の取りうるパターン
の数である。そして、パーセプトロンは、以下に説明す
る学習により、あるデータパターンが入力素子２２に入
力された時に、それに対応する出力素子２４に出力信号
が出るように、各ニューロン層２６、２７の重みが決定
される。

【００１５】パーセプトロン２０の各ニューロン層２６
、２７は、それぞれＶｉｊ，　Ｗｉｊで表される重みを
持ち、隠れ素子２３、及び出力素子２４の値Ｙｐ　Ｚｑ
　は次の■、■式のようになる。 Ｙｐ　＝σ（ΣＷｋｐ・Ｘｋ　）　　…　　■Ｚｑ　＝
σ（ΣＶｐｑ・Ｙｐ　）　　…　　■但し、Σはｋ＝０
〜Ｎまでの和をとり、０≦ｐ≦Ｌ，　０≦ｑ≦Ｌである
ものとする。そして、σ（Ｓ）は次式で定義する。

【００１６】 σ（Ｓ）＝１／（１＋ｅｘｐ（−Ｓ））　　…　　■い
ま、学習パターンの集合をＸとし、パーセプトロンの出
力をｈ（Ｘ）、目標関数をｄ（Ｘ）とすれば、それぞれ
は次のように表される。 　　ｈ（Ｘ）＝（ｈ０（Ｘ），ｈ１（Ｘ），ｈ２（Ｘ）
，…ｈｑ　（Ｘ），…ｈＭ　（Ｘ））　　…　　■　　
ｄ（Ｘ）＝（ｄ０（Ｘ），ｄ１（Ｘ），ｄ２（Ｘ），…
ｄｑ　（Ｘ），…ｄＭ　（Ｘ））　　…　　■但し、ｈ
ｑ（Ｘ）　＝Ｚｑ　であり、次の■，　■´式のように
、目標関数ｄｑ（Ｘ）は、Ｘの学習パターンのうち、ｑ
の学習パターンについては、”１”　を、その他の学習
パターンのときは”０”　を出力するものとする。

【００１７】 ｄｑ（Ｘ）　＝　　１（ｑの学習パターンのとき）　　
　　　　　…　　■ ｄｑ（Ｘ）　＝　　０（その他の学習パターンのとき）
　　　…　　■´ また、学習パターンＸを与えたときの隠れ素子２３の状
態をｆ（Ｘ）とし、次の式で表す。 　　ｆ（Ｘ）＝（ｆ０（Ｘ），ｆ１（Ｘ），ｆ２（Ｘ）
，…ｆｑ　（Ｘ），…ｆＬ　（Ｘ））　　…　　■　　
以上をもとに、｛ｈ（Ｘ）−ｄ（Ｘ）｝２　が最小にな
るように、隠れ素子２３と出力素子２４間のニューロン
層２７の重みＶｐｑ，　及び入力素子２２と隠れ素子２
３間のニューロン層２６の重みＷｋｐを決定する手順を
図３に示す。

【００１８】ステップ３０１　ではニューロン層２７の
重みＶｐｑとニューロン層２６の重みＷｋｐとを任意に
定める。 次いで、ステップ３０２において、式、Ｖｐｑ＝Ｖｐｑ
−ΔΣδ２ｑ（Ｘ）　・ｆｐ（Ｘ）　を用いてｐ＝０，
１，２，…，Ｌ、ｑ＝０，１，２，…，Ｍについて隠れ
素子２３と出力素子２４間の重みＶｐｑを更新し、続い
てステップ３０３　において、式、Ｗｋｐ＝Ｗｋｐ−Δ
Σδ１ｐ（Ｘ）　・Ｘを用いてｋ＝０，１，２，…，Ｎ
、ｐ＝０，１，２，…，Ｌについて隠れ素子２３と入力
素子２２間の重みＷｋｐを更新する。ただし、上式にお
いて、δ１ｐ（Ｘ）　とδ２ｑ（Ｘ）　は次式■，　■
で表され、Σはｑ＝０〜Ｍの和をとるものとする。

【００１９】 　　　　　　δ１ｐ（Ｘ）　＝｛Σδ２ｑ（Ｘ）　・Ｖ
ｐｑ｝・ｆｐ（Ｘ）　・（１−ｆｐ（Ｘ））　　…　　
■　　　　　　δ２ｑ（Ｘ）　＝｛ｈｑ（Ｘ）−ｄｑ（
Ｘ）｝ｈｑ（Ｘ）・（１−ｈｑ（Ｘ））　　　…　　■
続くステップ３０４　では誤差｛ｈ（Ｘ）−ｄ（Ｘ）｝
２　が十分小さいか否かが判定され、小さくない時（Ｎ
Ｏ）はステップ３０２　に戻ってステップ３０２，　３
０３を繰り返し、十分小さい時（ＹＥＳ）はステップ３
０５　にてこのルーチンを終了する。

【００２０】このようにして、以上の実施例ではＮ個の
サンプル値のあるパターンがパーセプトロン２０に入力
された時に、そのパターンに１対１に対応した出力素子
２４に出力が出るようにニューロン層２６とニューロン
層２７の最適な重みＷｋｐとＶｐｑを学習によって求め
る。 最適なニューロン層２６，２７の重みＷｋｐとＶｐｑは
磁気記録再生装置の出荷前に学習により決定してＲＯＭ
に記憶させておき、稼働時にこのＲＯＭから重みデータ
をニューロン層２６，２７にそれぞれ与えるようにする
。

【００２１】このように、パーセプトロン２０の出力素
子２４から入力データパターンに１対１に対応する出力
が出るので、出力素子２４に接続する復調データ出力回
路２５側では、出力素子２４の場所に対応した復調デー
タを用意しておき、出力信号に応じたデータパターンを
復調データ（再生信号）として出力できる。なお、パー
セプトロン２０のニューロン層２６，２７の重みＷｋｐ
とＶｐｑの学習による決定は、磁気記録再生装置の出荷
前に行うのみでなく、装置の稼働時、或いは時間間隔を
おいて定期的に、複数の学習パターンにより複数回ずつ
学習を行い、この学習ルーチンにより求められたニュー
ロン層の重みデータでＲＡＭ等に記憶されたニューロン
層の重みデータを書き換えるようにしても良い。

【００２２】図４は本発明の他の実施例の磁気記録再生
装置の復調器の構成を示すものであり、図２の復調器と
同じ構成部材については、同じ符号を付してその説明を
省略する。図４の復調装置が図２の復調器と異なる点は
、信頼性を増すために、データ周期ＴｄのＮ倍のサンプ
ル周期Ｔｓより周期の短い或るサンプリングクロックｆ
ｓにおいて決定される復調データと、次のサンプリング
クロックｆｓにおいて決定される復調データの重複部の
データ列が一致するか否かを判定している点である。

【００２３】このため、図４の実施例の装置では、パー
セプトロン２０の入力素子２２に、サンプリングクロッ
クｆｓ毎にＮ個のサンプル値が入力されている。そして
、このサンプリングクロックｆｓによって決定された復
調データの一方は、遅延回路４１によってデータ周期Ｔ
ｄの所定倍Ｕの時間だけ遅延させられて比較回路４２に
入力され、他方は直接比較回路４２に入力される。この
結果、比較回路４２には時間Ｕ×Ｔｄだけ異なった復調
データが入力されることになり、サンプル数をＮとする
と、２つの復調データの内のＮ−Ｕのデータが重複して
入力されることになる。比較回路４２はこの重複データ
が一致しているか否かを判定し、一致している時のみ遅
延回路４１を通して入力された復調データの重複してい
ないデータを正しい復調データとして出力し、一致しな
い場合にはエラー信号等を出力する。なお、重複させる
サンプル数Ｕは調整することができる。

【００２４】この結果、図４の復調器では、復調データ
の値を常に確認しながら出力するので、データの値の信
頼性が増す。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
気記録媒体からの再生信号が、高密度記録により分解能
が低下したり、ノイズにより信号が劣化しても、また、
再生信号中のピーク値にレベル変動があった場合でも、
”１”　信号は”１”　として、”０”　信号は”０”
　として高い信頼性で復調することができる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録再生装置の復調器の構成を示
す原理構成図である。

【図２】本発明の磁気記録再生装置の復調器の一実施例
の構成を示す構成図である。

【図３】図２の磁気記録再生装置の復調器の動作を示す
フローチャートである。

【図４】本発明の磁気記録再生装置の復調器の他の実施
例の構成図である。

【図５】従来の磁気ディスク装置の復調回路図である。

【図６】従来の図６の回路の各部の動作波形を示す波形
図である。

【符号の説明】

２０…パーセプトロン ２１…遅延要素列 ２２…入力素子 ２３…隠れ素子 ２４…出力素子 ２５…復調データ出力回路 ２６…ニューロン層 ２７…ニューロン層 ４１…遅延回路 ４２…比較回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁気記録媒体（１）　からの再生信号
   から記録データの復調を行う磁気記録再生装置の復調器
   であって、直列に接続したデータビット周期と同一、ま
   たは短い遅延量Ｔｄを持つＮ−１個の遅延要素を備え、
   入力された再生信号を遅延量Ｔｄの時間間隔ずつずれた
   Ｎ種類の信号として出力する遅延手段（２）　と、この
   Ｎ種類の信号を遅延量ＴｄのＮ倍のサンプル周期Ｔｓで
   並列にサンプリングするサンプリング手段（３）　と、
   このＮ個のサンプル値が入力される入力素子と、このサ
   ンプル値が取り得るＭ種類のデータパターンに対応した
   出力素子を備え、入力データパターンに応じて前記出力
   素子の１つのみに出力信号が出るように学習されたニュ
   ーラルネット手段（４）　と、このニューラルネット手
   段からのＭ種類の出力信号に応じてデータパターンを復
   調して再生信号として出力する再生信号出力手段（５）
   　と、を備えた磁気記録再生装置の復調器。
2. 【請求項２】　　前記ニューラルネット手段（４）　が
   、Ｎ個の入力素子とＬ個の隠れ素子と、Ｍ個の出力素子
   、及びこれらを結ぶ２段のニューロン層からなるパーセ
   プトロンからなり、最適なニューロン層の重みを磁気記
   録再生装置の出荷前に学習により記憶手段に書き込み、
   稼働時にこの記憶手段から重みデータをニューロン層に
   与えることにより、復調を行うことを特徴とする請求項
   １に記載の磁気記録再生装置の復調器。
3. 【請求項３】　　装置の稼働時、或いは時間間隔をおい
   て定期的に、複数の学習パターンにより複数回ずつ学習
   を行い、この学習ルーチンにより求められたニューロン
   層の重みデータで記憶手段に記憶されたニューロン層の
   重みデータを書き換えることを特徴とする請求項２に記
   載の磁気記録再生装置の復調器。
4. 【請求項４】　　Ｎ種類の信号を並列にサンプルする周
   期Ｔｓ’を、Ｔｓ’＝Ｔｄ＊（Ｎ−Ｃ）とし、Ｃサンプ
   ルずつ重複させてＮ個のサンプルを前記パーセプトロン
   へ入力し、前回と今回の重複部分のデータパターンが一
   致する時に、前回の復調された再生出力の重複しない部
   分のデータパターンを正しい再生信号として出力するこ
   とを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の磁気記
   録再生装置の復調器。