JPH05314653A

JPH05314653A - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH05314653A
Application number: JP12078192A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aikawa; 隆相川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1993-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はヘッド読み出し波形を等化後にサン
プリング点においてディジタルデータとして取り込み、
予め記憶した参照パターンのデータとを比較することに
より、読み出し情報を再生する磁気記録再生装置に関
し、波形等化のための等化定数を瞬時に得て波形等化す
ることを目的とする。【構成】特定の情報を再生して得た信号波形が等化器
１１により等化される。この波形等化後の誤差が最小と
なるように、引算器２６及びマイクロコンピュータ２７
により等化定数を調整する。調整後の等化定数は入力再
生信号の再生トラック位置情報と共にメモリ２８に記憶
される。出荷後の通常再生時はメモリ２８から再生トラ
ック位置に応じて等化定数を読み出して波形等化を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録再生装置に係
り、特にヘッド読み出し波形を等化後にサンプリング点
においてディジタルデータとして取り込み、予め記憶し
た参照パターンのデータとを比較することにより、読み
出し情報を再生する磁気記録再生装置に関する。

【０００２】磁気記録再生装置は磁気記録媒体が磁気デ
ィスクの場合、現在円周方向記録密度50,000BPI ，トラ
ック密度2,000TPI，転送速度4.5 MB/S，平均アクセス時
間１２msのものが実現されているが、今後より一層高密
度化、高速化の要求が強まる一方である。

【０００３】高密度化の要求に対して、磁気ヘッド、磁
気記録媒体の改良、回路雑音の低減等の処置は当然に行
なわれるが、最も問題となるのはＨＤＩ（ヘッド・ディ
スク・インタフェース）すなわちヘッド浮上量をいかに
小さくするかである。ヘッド浮上量を小さくするほど、
出力・分解能は高くなるが、磁気ヘッドが磁気記録媒体
と衝突する確率が高くなるため、ヘッド浮上量を小さく
するには限界がある。

【０００４】従って、Ｓ／Ｎ，分解能が低いヘッド・媒
体系においても、信号を正確に再生できる磁気記録再生
装置が必要とされる。

【０００５】

【従来の技術】従来より磁気記録再生装置では磁気記録
媒体に記録されたディジタルデータを磁気ヘッドにより
再生し、上記記録ディジタルデータが図５（Ａ）に示す
如きものである場合、同図（Ｂ）に示す如き再生波形
（読み出し波形）を得た後、これをアナログ微分回路を
通して同図（Ｃ）に示す微分波形を生成する。

【０００６】そして、この微分波形のゼロクロス点で図
５（Ｄ）に示すパルスを生成し、同図（Ｅ）に示す別途
生成したデータウインドウパルスとに基づいて同図
（Ｆ）に示す如き復調データ（読み出し情報）を得る。
これは磁気ディスクの外周などの分解能が良い領域から
の再生動作であるが、磁気ディスクの内周などの分解能
が悪い場合には、図６（Ａ）に示すディジタルデータが
記録された磁気記録媒体から磁気ヘッドにより再生して
得られる波形は同図（Ｂ）に実線で示す如くになり、ピ
ークシフトが生じる。

【０００７】このため、この再生波形をアナログ微分す
ると同図（Ｃ）に示す如き波形になるため、そのゼロク
ロス検出パルスは同図（Ｄ）に示す如くになり、同図
（Ｅ）に示すデータウインドウパルスとゼロクロス検出
パルスとにより得られる復調データは同図（Ｆ）に示す
如く、元の記録ディジタルデータとは異なり、本来のビ
ットに隣接したビットに“１”が書き込まれていたかの
如くに誤って再生されてしまう。

【０００８】そこで、従来の磁気記録再生装置では、再
生波形をまず図７に示す余弦等化回路の入力端子１に入
力し、ディレイライン２及びゲイン調整器３に夫々供給
する。入力端子１はまた特性インピーダンスＺ₀の抵抗
を介して接地されている。これにより、ディレイライン
２で時間τ遅延された再生波形が図８（Ａ）に示す如き
孤立波のときは、ゲイン調整器３の出力信号は同図
（Ｂ）に示す如くになり、これらの信号を差動増幅器４
を通すことにより同図（Ｃ）に示す如く、同図（Ａ）の
再生波形の裾の部分が急峻にされた波形の信号を出力端
子５へ出力することができる。

【０００９】この余弦等化回路は図９に実線で示す如く
高域周波数成分を強調する周波数特性を有し、分解能を
改善することができる。しかし、信号の高域周波数成分
を復調すれば、それと同時に雑音の高域周波数成分も強
調することになるため、ピークシフト（分解能）の改善
と雑音の増加とのトレードオフとなり、高域周波数成分
の増強にも限界が存在する。

【００１０】また、従来、ピークシフト量を予測し、磁
気記録媒体にデータを書き込む時点でデータ間隔を狭く
する書き込み補償も行なわれている。しかし、データ間
隔を狭くすることは磁気記録媒体上の記録密度を高くし
て書き込むことと同一であり、Ｓ／Ｎ分解能の低下につ
ながる。

【００１１】更に、従来、波形干渉を積極的に利用す
る、パーシャルレスポンス等化が知られている。このパ
ーシャルレスポンス等化は識別点のＳ／Ｎを向上させる
等化方法であって、分解能の悪い系ではＳ／Ｎの劣化を
少なくすることができる。

【００１２】また、波形干渉が隣接ビットに影響する系
は一種の畳込み符号器とみなすことができ、磁気記録再
生の分野に畳込み符号に対する最尤復号法であるビタビ
復号法を適用しようとする研究が進められている。この
ビダビ復号法は読み出し情報をディジタルデータとして
取り込み、予め記憶又は計算した参照パターンデータと
比較し、復調するものであって、数多くある参照パター
ンデータから最も確からしいパターンデータを復調デー
タとして選択する。

【００１３】ＮＲＺＩ変調された２値符号が記録されて
いる磁気記録媒体を再生したときの再生信号波形は磁気
ヘッドの微分特性から３値信号となり、図１０（Ｂ）の
状態遷移図からわかるように、電流値の状態ｂｋが「−
１」のときに入力信号（記録信号）ａｋが「１」であれ
ば出力信号（再生信号）の値ｚｋは「＋２」であり、状
態ｂｋ＝＋１へ遷移し、この状態でａｋが「１」であれ
ばｚｋは「−２」となり、状態ｂｋ＝−１へ遷移し、そ
れ以外では状態の遷移は生じないという規則性がある。

【００１４】そこで、上記の場合、図１０（Ａ）の樹枝
状表現図に示すようにビダビ復号では現在までの状態
（ｂｋ＝１又はｂｋ＝−１）におけるメトリック値Ｌ
_K-1と、現在サンプリングされた値Ｙ_K-1及び予想デー
タ（０，２又は−２）から次の状態のメトリック値Ｌ_K
を計算することにより、最も確からしいパターンを選択
する。

【００１５】このとき、状態ｂｋ＝＋１におけるメトリ
ック値Ｌ_K ⁺はＬ_K-1 ⁺−（Ｙ_K-1−０）²とＬ_K-1 ^-
−（Ｙ_K-1−２）²の大きい方を選択する。Ｌ_K ^-も同
様に２つのパスの大きい方を選択する。ｂｋ＝＋１ある
いは−１状態から出発し、この様に次々に大きいパスを
選択して行くと、始めは複数のパスが存在するが、時間
が経過するにつれ、ある特定のパスだけが生き残る。そ
して、ある時刻までの状態遷移が確定する。状態遷移が
分かれば、逆に入力信号が分かることになる。上記のビ
タビ復号は図１０（Ｂ）の状態遷移図に示すように、入
力信号ａｋ＝＋１のときには出力信号ｚｋが＋２又は−
２のインパルスとなることを利用しているが、これは波
形干渉の全くない理想的なる磁気記録再生系を前提とし
ている。しかし、実際には多くの波形干渉があるため、
隣接ビットへの影響があり、これは磁気記録媒体が等角
速度方式の磁気ディスクの場合、内周／外周位置に応じ
て変化する。

【００１６】この変化する影響をビタビ復号で吸収する
ためには、復号に複雑なロジックを必要とする。そこ
で、この変化する影響に対処するため、従来装置の中に
は、等化回路で一定の波形にし、その後で前記したビタ
ビ復号を簡単なロジックで行なうようにしたものもあ
る。

【００１７】上記の等化としては、例えば図１１に示す
パーシャルレスポンス方式がある。同図（Ａ）の書き込
みデータを、磁気ヘッドに電流を流し、磁気記録媒体上
に磁化反転として書き込む。磁気ヘッドで記録媒体を再
生すると、同図（Ｂ）に示す書き込みデータ「１」の位
置がピークに対応する再生信号が読みだされる。この信
号を同図（Ｃ）に示す如く、サンプリング点に於ける信
号出力値が「０１１０」となる様に波形等化するのがパ
ーシャルレスポンス方式である。書き込みデータの再生
は、サンプリング点での等化回路出力値が、あるレベル
（通常は０．５）以上であれば「１」，以下であれば
「０」として検出する（同図（Ｄ））。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】等角速度方式の磁気デ
ィスクに対してディジタルデータを記録する場合、磁気
ディスクの内周と外周とではヘッド・ディスク間相対線
速度が異なるために、磁気ディスクの内周と外周とでは
記録密度が異なり、このため再生孤立波形の形も内周と
外周とでは異なる。

【００１９】従って、等化回路において一定の波形を得
るためには、磁気ディスクの最内周から最外周までの各
トラックにおける再生孤立波のデータを正確に知り、そ
れに応じて最適な等化定数の設定をしなければならな
い。しかるに、従来の磁気再生装置では磁気ヘッドが、
あるトラックに位置決めされた時に、瞬時に波形の形を
読み取り、最適な定数の設定ができないという問題があ
る。

【００２０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
予め等化定数とトラック位置情報とを記憶し、再生時に
それらを用いることにより、上記の課題を解決した磁気
記録再生装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の原理ブロック図を示す。本発明は磁気記録媒
体に記録されたディジタルデータを磁気ヘッドで再生し
た信号波形を等化器１１により等化定数に基づいて波形
等化し、その波形等化後の信号を比較器１２であるレベ
ルと比較しディジタルデータとして取り込み、その後予
め記憶した参照パターンと比較して復調データを得る磁
気記録再生装置において、等化定数可変手段１３，記憶
手段１４及びサーボ情報読み出し手段１５を有する構成
としたものである。

【００２２】等化定数可変手段１３は磁気記録媒体に対
し特定の情報を磁気ヘッドにより予め記録再生して得た
信号波形を等化器１１により波形等化し、その波形等化
後の信号波形の誤差が最小となるように、比較器１２の
入出力信号に基づいて等化器１１の等化定数を自動的に
可変調整する。

【００２３】記憶手段１４は等化定数可変手段１３によ
り調整された等化定数を、前記特定の情報が記録された
磁気記録媒体上のトラック位置情報と共に記憶する。サ
ーボ情報読み出し手段１５は記憶手段１４への記憶終了
後の通常の再生時に、磁気記録媒体から再生したトラッ
ク位置情報に基づいて記憶手段１４より前記等化定数を
読み出して等化器１１に入力して波形等化を行なう。

【００２４】

【作用】本発明では、磁気記録媒体全面又は所定トラッ
ク数単位で特定の情報を記録した後再生し、その再生信
号波形が入力端子１０を介して入力される等化器１１が
最適な波形等化を行なえる等化定数を予め求めておいて
トラック位置情報と共に記憶手段１４に記憶しておく。
従って、その後の通常の任意の情報再生時に、再生トラ
ック位置により記憶手段１４から最適な等化定数を瞬時
に得ることができる。

【００２５】

【実施例】図２は本発明の一実施例のブロック図を示
す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付して
ある。図２において、入力端子２０には例えばハードデ
ィスクに記録されたディジタルデータが磁気ヘッドによ
り再生されて入力される。遅延回路２１₁〜２１_n，ゲ
イン調整器２２〜２４及び差動増幅器２５はトランスバ
ーサル型の等化器１１を構成している。

【００２６】遅延回路２１₁〜２１_nは各々記録された
ディジタルデータのビット周期に等しい遅延時間を有す
る。ゲイン調整器２２は入力端子２０よりの再生信号が
入力され、これに等化定数Ｇ_-jを乗じて出力する。ゲイ
ン調整器２３は遅延回路２１ ₁の後段で、かつ、遅延回
路２１_nの前段の遅延回路（図示せず）の出力再生信号
が入力され、これに等化定数Ｇ₀を乗じて出力する。ゲ
イン調整器２４は遅延回路２１_nの出力再生信号が入力
され、これに等化定数Ｇｊを乗じて出力する。

【００２７】ゲイン調整器２２〜２４の各等化定数は後
述のマイクロコンピュータ２７の出力信号によって所望
の値に可変調整できる構成とされている。このゲイン調
整器２２〜２４の各出力信号は差動増幅器２５に供給さ
れる。この差動増幅器２５の出力信号は波形等化された
信号であり、比較器１２に入力されサンプリング点にお
いてディジタルデータとして取り込まれ、この後予め記
憶した参照パターンデータと比較されて復調データ（図
示せず）とされ、端子３０へ出力される。

【００２８】ここで、差動増幅器２５より比較器１２に
入力される等化後の波形を図３にＩで示すものとする
と、比較器１２における比較値は同図にIIで示す如く等
化後の波形の振幅の略中央値で、比較器１２は比較値II
より大なる入力信号は“１”，IIより小なる入力信号は
“０”として端子３０へ出力する。

【００２９】本実施例はこのように通常の再生時に用い
られる再生回路を利用して、図２に示すように引算器２
６及びマイクロコンピュータ２７を付加し、製品出荷前
に符号間干渉を最小にする最適な等化定数をハードディ
スクのトラック位置に対応させて図４のフローチャート
に従って求めて予めマイクロコンピュータ２７内のメモ
リ２８に記憶しておく。

【００３０】この場合の本実施例の動作について図２及
び図４と共に説明する。まず、製品出荷前に等化器１１
の出力端でインパルス応答が得られる情報列「０…０１
０…０」を磁気ヘッドにより、ハードディスク上の全ト
ラック又は数十トラック単位で記録するべく、磁気ヘッ
ドを所要のトラック位置へ移動した後（ステップ３
１）、上記の情報列をハードディスクに書き込む（ステ
ップ３２）。

【００３１】次にこの書き込んだ情報列を磁気ヘッドに
より再生して、再生信号を図２の入力端子２０に入力
し、等化誤差Ｅ_kを引算器２６より求める（ステップ３
３）。ここで、時刻ｋｔにおける上記の情報列をａｋと
すると、ａｋは２値信号であり、「１」又は「０」であ
る。そして、差動増幅器２５の出力端での時刻ｋｔにお
ける出力信号Ｙ_kは次式で与えられる。

【００３２】

【数１】

【００３３】ただし、ｈ（ｋ−ｌ）ｔは差動増幅器２５
の出力端での時刻（ｋ−ｌ）ｔのインパルス応答であ
る。引算器２６は図２に示すように、差動増幅器２５の
出力信号Ｙ_kから比較器１２の出力復調データＡ_kを差
し引いて、等化誤差Ｅ_kを生成出力する。ここで、Ｅ_k＝Ｙ_k−Ａ_k （２）である。Ａ_kは復号誤りがないときは記録情報列ａｋと
一致する。

【００３４】マイクロコンピュータ２７はこの等化誤差
Ｅ_kと比較器１２よりの復調データＡ_kとから等化誤差
の評価関数Ｈ_jを次式に基づいて算出する（ステップ３
４）。

【００３５】

【数２】

【００３６】ただし、上式中、ｓｇｎは正、負又は０の
符号を示す。

【００３７】この評価関数Ｈ_jが正であれば、等化定数
（ゲイン）を微小量Δだけ増加させ、逆に負であれば微
小量Δだけ減少させることで、符号間干渉の絶対値の和
Ｄを低減することができる。

【００３８】ここで、

【００３９】

【数３】

【００４０】そこで、マイクロコンピュータ２７は上記
の評価関数Ｈ_jに基づいてゲイン値を計算し（ステップ
３５）、その計算ゲイン値となるようにゲイン調整器２
２〜２４のゲイン（等化定数）を夫々可変調整する（ス
テップ３６）。

【００４１】例えば入力信号ａｋが「００００１０００
００」とし、３タップ（ｊ＝−１，０，＋１）の等化を
考えると、評価関数Ｈ_jは次のようになる。

【００４２】Ｈ−１＝ｓｇｎ（Ａ_k-2+1）ｓｇｎ（Ｅ_k-2）＋ｓｇｎ（Ａ_k-1+1）ｓｇｎ（Ｅ_k-1）＋ｓｇｎ（Ａ_k-0+1）ｓｇｎ（Ｅ_k）Ｈ０＝ｓｇｎ（Ａ_k-1-0）ｓｇｎ（Ｅ_k-1）＋ｓｇｎ（Ａ_k-0）ｓｇｎ（Ｅ_k）＋ｓｇｎ（Ａ_k+1-0）ｓｇｎ（Ｅ_k+1）Ｈ＋１＝ｓｇｎ（Ａ_k+0-1）ｓｇｎ（Ｅ_k）＋ｓｇｎ（Ａ_k+1-1）ｓｇｎ（Ｅ_k+1）＋ｓｇｎ（Ａ_k+2-1）ｓｇｎ（Ｅ_k+2）いま、図３のような等化後の波形に干渉はあるが、比較
器１２の出力Ａ_kとして「０００１０００」が得られた
ものとすると、この場合の評価関数Ｈ_jは次のようにな
る。

【００４３】Ｈ−１＝０（＋１）＋１（＋１）＋０（０）＝＋１Ｈ０＝０（＋１）＋１（０）＋０（＋１）＝０Ｈ＋１＝０（０）＋１（＋１）＋０（＋１）＝＋１従って、Ｈ−１とＨ＋１に対応するゲインの調整器２２
と２４のゲイン（等化定数）を微小量Δ大きくする。

【００４４】次にこの状態で得られた等化誤差の総和｜
Ｅ_k-1｜＋｜Ｅ_k｜＋｜Ｅ_k+1｜が許容範囲に入ってい
るか否か（すなわち収束しているか否か）をマイクロコ
ンピュータ２７は判定し（ステップ３７）、収束してい
ない場合はステップ３２〜３６の動作を収束するまで繰
り返す。

【００４５】等化誤差の総和が許容範囲に入ると、次に
マイクロコンピュータ２７は内部のメモリ２８（前記記
憶手段１４を構成）に、その時点で得られた最適なゲイ
ン（等化定数）Ｇ_-j，Ｇ₀，Ｇ_jを再生トラック位置を
示す値と共に記憶する（ステップ３８）。そして、以上
のゲインの記憶がすべてのトラックについて終了したか
否か判定し（ステップ３９）、すべてのトラックについ
て終了していない場合は、ステップ３１〜３８の処理を
繰り返し、すべてのトラックについて最適なゲインの記
憶が終了した時点で終了となる（ステップ４０）。

【００４６】なお、ｓｇｎ｜Ｅ_k-1｜を値としてみる
と、Ｙ_k-1＝0.4 のときＨ−１＝0.4となり、Ｙ_k＝0.3
のときＨ−１＝0.3 となる。つまり、等化誤差の大き
いほどＨ−１は大なる値となる。そこで、この値Ｈ−１
が大きいほど大きくゲインを変化させることにより、等
化誤差を早く収束させることができる。

【００４７】このようにして、メモリ２８に等化定数を
トラック位置情報と共に記憶した後、ハードディスク装
置を出荷する。ユーザがこのハードディスク装置に対し
て任意のディジタルデータを記録し再生する毎に、再生
トラック位置情報が図２の端子２９を介して読み出し信
号としてマイクロコンピュータ２７に入力される。これ
により、マイクロコンピュータ２７はメモリ２８から入
力トラック位置情報に対応した等化定数を読み出してゲ
イン調整器２２〜２４に夫々供給する。

【００４８】従って、等化器１１において、正確な等化
ができ、ハードディスクの外周から内周まで常に正確に
復調データを得ることができる。

【００４９】なお、図１１に示したパーシャルレスポン
ス方式についても、図２に示した抵抗において出力波形
を図１１（Ｃ）とする等化定数とすることでできる。ま
た、書き込み情報としては情報列を「０…０１０…０」
とすることによって、等化器１１の出力端でインパルス
応答が簡単に得られる。

【００５０】また、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、ハードディスク以外の磁気記録媒体にも
原理的には適用可能である。

【００５１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、再生トラ
ック位置に応じて記憶手段から最適な等化定数を瞬時に
得ることができるため、常に正確なデータ再生ができ、
また等化定数を最適値に可変する手段は引算器とマイク
ロコンピュータで構成できるため、ハード的に少なく安
価に構成することができ、更に、等化器の出力端でイン
パルスとなる情報を記録再生しているため、波形等化に
最適な等化定数を簡単に得ることができ、また最適な等
化定数を自動的に生成できる等の特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例のブロック図である。

【図３】等化後の波形と比較値を示す図である。

【図４】本発明の一実施例の動作説明用フローチャート
である。

【図５】従来の再生波形説明図である。

【図６】従来の再生波形説明図である。

【図７】余弦等化回路の回路図である。

【図８】図７の動作説明用タイムチャートである。

【図９】余弦等化回路の周波数特性図である。

【図１０】ビタビ復号の説明図である。

【図１１】パーシャルレスポンスの一例の説明図であ
る。

【符号の説明】

１１等化器１２比較器１３等化定数可変手段１４記憶手段１５サーボ情報読み出し手段２１₁〜２１_n 遅延回路２２〜２４ゲイン調整器２５差動増幅器２６引算器２７マイクロコンピュータ２８メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体に記録されたディジタルデ
ータを磁気ヘッドで再生した信号波形を等化器（１１）
により等化定数に基づいて波形等化し、その波形等化後
の信号をディジタルデータとして取り込み、予め記憶し
た参照パターンと比較器（１２）で比較して復調データ
を得る磁気記録再生装置において、前記磁気記録媒体に対し特定の情報を磁気ヘッドにより
予め記録再生して得た信号波形を前記等化器（１１）に
より波形等化し、その波形等化後の信号波形の誤差が最
小となるように、前記比較器（１２）の入出力信号に基
づいて該等化器（１１）の等化定数を自動的に可変調整
する等化定数可変手段（１３）と、該等化定数可変手段（１３）により調整された等化定数
を、前記特定の情報が記録された磁気記録媒体上のトラ
ック位置情報と共に記憶する記憶手段（１４）と、該記憶手段（１４）への記憶終了後の任意の情報の再生
時に、前記磁気記録媒体から再生したトラック位置情報
に基づいて該記憶手段（１４）より前記等化定数を読み
出して前記等化器（１１）に入力して波形等化を行なわ
せる読み出し手段（１５）とを有することを特徴とする
磁気記録再生装置。
【請求項２】前記等化定数可変手段（１３）は前記等
化器（１１）の出力信号と前記比較器（１２）の出力信
号との差から誤差を求める引算器（２６）と、該引算器
（２６）の出力信号値に基づいて前記等化器（１１）に
供給する等化定数を可変するマイクロコンピュータ（２
７）とよりなることを特徴とする請求項１記載の磁気記
録再生装置。
【請求項３】前記特定の情報は、前記等化器（１１）
の出力信号波形がインパルスとなるパルス列であること
を特徴とする請求項１記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】前記磁気記録媒体はハードディスクであ
ることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項
記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】前記等化定数可変手段（１３）による前
記等化定数の可変と前記記憶手段（１４）への前記等化
定数及びトラック位置情報の記憶とを、予め装置出荷前
に行なうことを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生
装置。