JPH08139644A

JPH08139644A - 波形等化回路

Info

Publication number: JPH08139644A
Application number: JP28023094A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Ishida; 嘉輝石田; Ryutaro Hotta; 龍太郎堀田; Kenichi Hase; 健一長谷; Kunio Watanabe; 国夫渡邉; Takashi Nara; 孝奈良
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【構成】仮判定手段４はトランスバーサルフィルタ１の
出力データを仮判定し、誤差算出手段５はこの仮判定結
果と遅延手段３の出力データの誤差を算出する。補正デ
ータ算出手段６はこの誤差データを元に補正データを算
出し、補正手段７で遅延手段２の出力データを補正デー
タ算出手段６の出力である補正データにより補正を行
う。ここで遅延手段３では仮判定にかかる時間分が、遅
延手段２では補正データ算出にまでかかる時間分が遅延
される。【効果】波形等化回路出力の等化誤差を小さくし、エラ
ーレートを小さくできる。また遅延手段を用いることに
より、高速データ転送に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度記録を行うディ
ジタルデータ記録再生装置の高信頼再生装置に係り、特
に、データパターンの疎密（信号レベルの変化の頻度）
により異なる隣接ビット間の符号間干渉量の影響を受け
ている信号を補正する波形等化回路、もしくは信号処理
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度記録を行うディジタルデータ記録
再生装置、例えば、円板状の記録媒体を用いる磁気記録
装置（磁気ディスク装置）では、隣接ビット間でいわゆ
る符号間干渉が生じ、信号波形の非線形歪や振幅の低下
が起こる。この符号間干渉は高密度記録になるほど大き
くなる。

【０００３】従来、このような符号間干渉による信号波
形の非線形歪（信号波形が左右対称にならないこと
等）、及び振幅の低下を補うための技術として、適応型
等化器や判定帰還型等化器等の波形等化技術がある。適
応等化器の例として、特開平４−２０７７０８号公報に
開示された技術がある。これは、トランスバーサルフィ
ルタの出力信号の符号が、直前あるいは直後の符号のい
ずれかと異なる場合にのみ、出力信号中から判定誤差を
取り出し、等化器のタップ係数の更新を行う構成となっ
ている。

【０００４】また判定帰還型等化器の例として、特開平
３−２８４０１４号公報に開示された技術がある。これ
は、判定器の入出力間の誤差信号と、前方及び後方等化
器の各タップ上の信号とから、ＬＭＳ（Least Mean Squ
are）アルゴリズムにより各タップ係数を求めて修正す
る構成となっている。

【０００５】更にディジタルデータ記録再生装置には、
高速データ転送のニーズが高まっており、高速データ転
送を実現する技術として、技術論文（1993 IEEE Intern
ational Solid-State Circuits Conference DIGEST OF
TECHNICAL PAPERS p212-p213）に開示された技術があ
る。これは、等化器の入力データを奇数系列と偶数系列
の二系列に分割することにより、回路の動作クロックを
半分に落として波形等化を行う構成をとっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来の方法では、
以下のような課題がある。

【０００７】現状の記録密度（５０ｋｆｃｉ程度、ｆｃ
ｉ：１インチ当りの磁化反転間隔）では、データパター
ンに疎密があっても符号間干渉量の違いを意識する必要
があるほど、大きな違いはなかった。しかし、今後更に
高密度になると、データパターンが密の部分は符号間干
渉が大変大きくなり、疎の部分は小さいままとなる。従
ってデータパターンに依存して、隣接ビット間の符号間
干渉量が大きく変化し、信号波形の非線形歪や振幅低下
の度合が大きく異なることになり、等化誤差(等化器出
力とその出力に期待されるデータ値との誤差）が増大す
る。

【０００８】これに対し、従来の方法である特開平４−
２０７７０８号公報等に開示された適応型波形等化器で
は、判定結果と等化器出力の平均化した誤差を最小にす
るように、タップ係数、すなわち、等化特性を制御して
いる。従ってその時の判定結果や等化器出力にはフィー
ドバックが行われず、ある時間経過した違うデータから
フィードバックがかかることになる。これではデータパ
ターンにより異なる信号波形の非線形性や振幅低下のビ
ット毎の変化を補正することはできず、ビット毎の等化
誤差を小さくできない。

【０００９】また、特開平３−２８４０１４号公報に開
示された判定帰還型波形等化器では、判定に使用した等
化器出力自体にフィードバックを行うことはできるが、
この場合、判定とフィードバック等化器と演算回路でか
かる処理時間を１クロック内で実行する必要があり、デ
ータ転送の高速化が更に進むと対応できなくなる。

【００１０】また、技術論文（1993 IEEE Internationa
l Solid-State Circuits Conference DIGEST OF TECHNI
CAL PAPERS p212-p213）に開示された高速データ転送技
術は、基本的には適応型波形等化器や判定帰還型波形等
化器とタップ係数の求め方は同じであり、前述と同様の
課題が存在する。

【００１１】本発明の目的は、データパターンの疎密に
よる隣接ビット間の符号間干渉量の違いにより起こる信
号波形の振幅低下の度合を、ビット毎にかつそのビット
自体に補正を行う手段を提供し、等化誤差を小さくする
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ある入力信号（データ）に重み付けした
複数の係数を乗算し、その乗算結果の加算値を出力する
波形等化回路において、上記等化回路の出力データを仮
判定する仮判定手段と、上記等化回路の出力データを遅
延させる二つの遅延手段と、上記仮判定手段の出力デー
タと上記遅延したデータの誤差を算出する誤差算出手段
と、上記誤差算出手段の出力データを元に補正データを
算出する補正データ算出手段と、上記補正データに対応
して上記遅延したデータを補正する補正手段とを有する
こととしたものである。

【００１３】

【作用】このように構成されているため、仮判定手段
は、等化回路の出力データの仮判定を行い、誤差算出手
段は、仮判定結果と等化回路の出力の誤差を求め、補正
データ算出手段は、誤差データより補正データを算出す
るものである。これにより、等化回路の出力データの各
々に補正データを得ることが可能になる。

【００１４】また遅延手段は、仮判定にかかった時間
と、補正データを出力するまでにかかった時間の２種類
の時間を各々遅延するものである。

【００１５】更に遅延手段の出力を、補正データ算出手
段の出力に従って補正する補正手段により、補正値を求
めるために使用したビット自体に補正をかけることが可
能になり、目的を達成できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図１を用いて
詳細に説明する。

【００１７】図１は磁気ディスク装置における波形等化
回路の一実施例を示すブロック図であり、１はトランス
バーサルフィルタ、２，３は遅延手段、４は仮判定手
段、５は誤差算出手段、６は補正値算出手段、７は補正
手段である。

【００１８】図１において、トランスバーサルフィルタ
１の入力データ８はディジタルデータである。トランス
バーサルフィルタ１は従来技術に係る波形整形回路であ
り、入力データ８を予め定められたデータ（期待値）に
等化する機能を持つ。しかしトランスバーサルフィルタ
１では、記録媒体である磁気ディスク上にデータを書き
込む記録密度が大きくなると、隣接ビットとの符号間干
渉が大きくなり完全に等化しきれず、等化誤差（期待値
とトランスバーサルフィルタ１の出力データ９との誤
差）が大きくなる。この等化誤差を含む出力データ９は
遅延手段２、遅延手段３、仮判定手段４に各々入力され
る。仮判定手段４では出力データ９を予め定められた複
数のディジタルデータに仮判定し、仮判定データ１０を
出力する。遅延手段３では仮判定手段４において仮判定
に要する時間と等しい時間分、入力データ９を遅延する
（遅延データ１１）。誤差算出手段５では仮判定手段４
から出力される仮判定データ１０に対応する期待値と遅
延データ１１の誤差を算出する（誤差データ１２）。補
正値算出手段６では誤差データ１２より、トランスバー
サルフィルタ１の出力データ９に対する補正データ１３
を算出する。遅延手段２では仮判定手段４、誤差算出手
段５、補正値算出手段６の各々で要する合計時間と等し
い時間分、入力データ９を遅延する（遅延データ１
４）。補正手段７では遅延データ１４と補正データ１３
を加算等の演算を行い、補正されたトランスバーサルフ
ィルタ１の出力データ１５を出力する。なお各々の回路
は入力データ８を取り込んだクロックにより同期をとっ
ている。

【００１９】この図１の実施例によれば、トランスバー
サルフィルタの出力データの等化誤差を元にして算出し
た補正データを、その出力データ自体に加えることがで
きる。これにより高密度記録時の隣接ビット間の符号間
干渉量の違いにより発生する、データ振幅減少等の等化
誤差を小さくすることができる。これによりデータ弁別
のエラーを低減できる。また遅延手段２，３を設けるこ
とで１クロック内でフィードバックを行う必要がなくな
り、高速データ転送にも対応できる。

【００２０】ここで各ブロックの機能，構成について、
図２以降を用いて更に詳細に説明する。

【００２１】図２は仮判定手段４の一具体例を示すブロ
ック図であり、２０はデータ入力端子、２１は閾値入力
端子、２２は補数回路、２３，２４は比較器、２５，２
６は仮判定データ出力端子である。補数回路２２は閾値
ａの補数−ａを出力する。比較器２３はｘ＞ａ（ｘ：デ
ータ振幅値）のときはハイ（Ｈｉｇｈ）、それ以外のと
きはロー（Ｌｏｗ）レベルの電圧を出力する（出力端子
２５）。同様に比較器２４はｘ＜−ａのときはハイ、そ
れ以外のときはローレベルの電圧を出力する（出力端子
２６）。すなわち、仮判定手段４ではレベル判定を行っ
ている。

【００２２】図３は誤差算出手段５の一具体例を示すブ
ロック図であり、２５，２６，３０，３１はデータ入力
端子、３２は補数回路、３３，３４はＡＮＤ回路、３５
はＯＲ回路、３６は加算回路、３８は誤差データ出力端
子である。データ入力端子２５には比較器２３の出力２
５が、データ入力端子２６には比較器２４の出力２６が
入力される。データ入力端子３１にはシンボル”＋１”
に対する期待値データｂが入力され、補数回路３２は期
待値データｂの補数−ｂを出力する。ＡＮＤ回路３３は
入力データ２５と期待値データｂとの論理積を出力し、
ＡＮＤ回路３４は入力データ２６と期待値データの補数
−ｂとの論理積を出力する。ＯＲ回路３５はＡＮＤ回路
３３と３４の出力の論理和を出力する。これらの回路に
より、仮判定手段の出力結果が”＋１”である時はｂ
が、”−１”の時は−ｂが、”０”の時は０が出力され
る（３７）ことになる。データ入力端子３０には遅延手
段３の出力である遅延データ１１が入力され、加算回路
３６において遅延データ１１からＯＲ回路３５の出力３
７が減算され、誤差データ３８が出力される（出力端子
３８）。

【００２３】図４は補正データ算出手段６の一具体例を
示すブロック図であり、３８，４０はデータ入力端子、
４１は補数回路、４２，４３は比較器、４４はＮＯＲ回
路、４５はＡＮＤ回路、４６は補正データ出力端子であ
る。データ入力端子３８には誤差データ３８が入力さ
れ、データ入力端子３９には閾値ｃが入力される。補数
回路４１は閾値ｃの補数−ｃを出力する。比較器４２は
ｙ＞ｃ（ｙ：誤差データ値）のときはハイ、それ以外の
ときはローレベルの電圧を出力する。同様に比較器４３
はｙ＜−ｃのときはハイ、それ以外のときはローレベル
の電圧を出力する。ＮＯＲ回路４４は比較器４２と比較
器４３の出力が各々ローの場合だけ、すなわち−ｃ≦ｙ
≦ｃの場合だけハイレベルの電圧を出力し、その他の場
合はローレベルの電圧を出力する。ＡＮＤ回路４５はＮ
ＯＲ回路４４の出力と誤差データ３８の論理積を補正デ
ータ４６として出力する。すなわち−ｃ≦ｙ≦ｃの場合
だけ誤差データ３８の値が出力され、その他の場合は”
０”が出力される。

【００２４】図５は補正手段７の一具体例を示すブロッ
ク図であり、５０，５１はデータ入力端子、５２は加算
回路、５３はデータ出力端子である。データ入力端子５
０には遅延手段２の出力である遅延データ１４が入力さ
れ、データ入力端子５１には補正データ４６が入力され
る。加算回路５２はこの２データの加算を行い、結果を
出力する（出力端子５３）。

【００２５】図６は図１でのデータ補正に係わるデータ
のタイミングチャートであり、８はトランスバーサルフ
ィルタ１の入力データ８、９はトランスバーサルフィル
タ１の出力データ９、２５，２６は仮判定手段４の出力
データ１０の一具体例である、出力データ２５，２６、
１２は誤差算出手段５の出力データ１２、１３は補正デ
ータ算出手段６の出力データ１３、１５は補正手段７の
出力データ１５、６１は期待値データである。また横軸
は時間軸であり、１目盛はサンプリング間隔を示してい
る。また黒丸はサンプリングデータである。８は波形が
符号間干渉によりつぶれている。９はトランスバーサル
フィルタ１の出力であるので波形整形されているが、符
号間干渉の影響を完全には除去しきれず、ナイキスト等
化にならずに等化誤差が残っている。２５は”＋１”の
仮判定、２６は”−１”の仮判定が行われている。１２
はこれらの仮判定データを使用して、期待値データ６１
と９の黒丸で示したトランスバーサルフィルタ１の出力
データとの誤差データである。１３は補正データであ
り、この場合は誤差データ１２が、ある予め定められた
閾値より小さいとしているので、誤差データ１２がその
まま補正データとなっている。１５は補正データ１３と
トランスバーサルフィルタ１の出力データ９を、タイミ
ングを合わせて加算したデータであり、期待値データ６
１との誤差がなくなっている。なお図６では、誤差デー
タ１２算出と補正データ１３算出に、各々１クロック時
間がかかる場合を示している。

【００２６】この第一の実施例によれば、トランスバー
サルフィルタの出力データの等化誤差がある閾値より小
さい場合、その等化誤差を補正データとして、その出力
データ自体に加えることができる。これにより高密度記
録時の隣接ビット間の符号間干渉量の違いにより発生す
る、データ振幅減少等の等化誤差を小さくすることがで
きる。これにより本実施例の出力データを用いたデータ
弁別のエラーを低減できる。また本実施例では等化誤差
をそのまま補正データとして使用しているが、等化誤差
を加工したもの、例えば０.５倍する、２乗する等のデ
ータを補正データとして使用することも考えられる。

【００２７】またこの第一の実施例では、等化回路を従
来の一系列のトランスバーサルフィルタとしたが、従来
の技術で示した入力データを奇数系列と偶数系列の二系
列に分割して波形等化を行う構成の等化回路を用いた場
合にも、第一の実施例と同じ手法が使え、等化誤差を小
さくすることができる。この場合、奇数系列の等化回路
出力と偶数系列の等化回路出力を交互に入力データとし
て与える構成にすれば良い。もしくは奇数系列の等化回
路出力と偶数系列の等化回路出力の各々に、第一の実施
例に示した回路を付けても良い。

【００２８】図７は図１に示した波形等化回路を、例え
ば、磁気ディスク装置に採用した場合の装置の構成を示
す一実施例であり、７０は磁気ディスク装置、７１は記
録媒体、７２は磁気ヘッド、７３はスピンドルモータ、
７４はボイスコイルモータ(ＶＣＭ）、７５はリード／
ライトアンプ（Ｒ／Ｗアンプ）、７６は自動利得制御回
路（ＡＧＣ）、７７は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、７
８はアナログ／ディジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）、７９
は図１に示した波形等化回路、８０は可変周波数発振器
（ＶＦＯ）、８１はゲインコントローラ、８２はデータ
弁別回路、８３は変調／復調器（ＥＮＤＥＣ）、８４は
エラー訂正回路（ＥＣＣ）、８５はハードディスクコン
トローラ（ＨＤＣ）、８６はサーボプロセッサである。
図７においてホストコンピュータからリード命令を受け
たＨＤＣ８５は、サーボプロセッサ８６を通して、ＶＣ
Ｍ７４を動作し、磁気ヘッド７２を目的のシリンダへ動
かす。磁気ヘッド７２は記録媒体７１上のデータを読み
出す。磁気ヘッド７２より読み出された信号はＲ／Ｗア
ンプ７５とＡＧＣ７６で増幅され、ＬＰＦ７７で高帯域
の雑音を除去し、かつサンプリングによるエイリアシン
グを防ぐ処理を行い、Ａ／Ｄ７８へ入力される。Ａ／Ｄ
７８ではＶＦＯ８０により作成されたＶＦＯクロックで
サンプリングされる。サンプリングデータは図１に示し
た波形等化回路７９で波形等化される。波形等化回路７
９の出力データはＶＦＯ８０、ゲインコントローラ８
１、データ弁別回路８２に各々入力される。ＶＦＯ８０
ではこの等化後のデータからＶＦＯクロックを作成す
る。ゲインコントローラ８１では等化後データと期待す
る振幅データ値との大小関係を求め、等化後データが小
さければＡＧＣ７６で信号振幅が大きくなるように、大
きければ信号振幅が小さくなるように、ＡＧＣ７６のゲ
インを制御する。データ弁別回路８２では、例えばビタ
ビ弁別やレベルスライス等によりデータの弁別が行われ
る。この弁別結果はＥＮＤＥＣ８３で復号され、ＥＣＣ
８４でエラー訂正され、ＨＤＣ８５に渡される。ＨＤＣ
８５はこのデータをホストコンピュータへ返す。

【００２９】以上の構成をとることにより図１に示した
波形等化回路が使用できるので、等化誤差が小さくなり
弁別エラーが低減され、装置としてのデータの信頼性を
向上できる。また本発明による波形等化回路は、Ｒ／Ｗ
アンプ７５からデータ弁別回路８２までを一つのデータ
チャネル用ＩＣとしてＬＳＩ化が可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、高密度記録を行う磁気
ディスク装置等のディジタルデータ記録再生装置におい
て、等化回路の出力データに対して等化誤差をビット毎
に求め、その等化誤差に基づいた補正データを得ること
ができ、この補正データを求めるために使用した等化回
路の出力データ自体にフィードバックを行い、補正をか
けることが可能である。

【００３１】以上の結果、高密度記録時のデータパター
ンの疎密による符号間干渉量の違いを吸収でき、補正に
より等化誤差が小さくできる。従って後段のビタビ弁別
回路あるいはレベルスライス等のデータ弁別回路での弁
別エラーを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】波形等化回路の一実施例を示すブロック図。

【図２】仮判定手段の一実施例を示すブロック図。

【図３】誤差算出手段の一実施例を示すブロック図。

【図４】補正データ算出手段の一実施例を示すブロック
図。

【図５】補正手段の一実施例を示すブロック図。

【図６】図１でのデータ補正に係わるデータのタイミン
グチャート。

【図７】図１の波形等化回路を採用した磁気ディスク装
置のブロック図。

【符号の説明】

１…トランスバーサルフィルタ、２，３…遅延手段、４
…仮判定手段、５…誤差算出手段、６…補正データ算出
手段、７…補正手段、７０…磁気ディスク装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡邉国夫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)発明者奈良孝群馬県高崎市西横手町111番地株式会社日立製作所半導体事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号に重み付けした複数の係数を乗算
し、その乗算結果の加算値を出力する波形等化回路にお
いて、上記波形等化回路の出力データを仮判定する仮判
定手段と、上記等化回路の出力データを遅延させる二つ
の遅延手段と、上記仮判定手段の出力データと上記遅延
したデータの誤差を算出する誤差算出手段と、上記誤差
算出手段の出力データを元に補正データを算出する補正
データ算出手段と、上記補正データに対応して上記遅延
したデータを補正する補正手段とを有することを特徴と
する波形等化回路。
【請求項２】請求項１において、上記仮判定手段は、上
記等化回路の出力データと予め定められた閾値データと
の大小関係より、ディジタルデータに弁別する波形等化
回路。
【請求項３】請求項１または２において、上記誤差算出
手段は、上記仮判定データに対応する期待値データと、
上記等化回路の出力データを遅延する上記遅延手段の出
力データとの誤差を求める波形等化回路。
【請求項４】請求項１，２または３において、上記補正
データ算出手段は、上記誤差データと予め定められた閾
値データとの大小関係より、補正データを上記誤差デー
タ、または零とする波形等化回路。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、上記
補正手段は、上記補正データと、上記等化回路の出力デ
ータを遅延する上記遅延手段の出力データとを加算する
波形等化回路。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
上記波形等化回路と、予め定められた複数のディジタル
データのいずれかに弁別されるべき信号が磁気記録され
ている記録媒体と、上記記録された信号を読み出す磁気
ヘッドと、上記読み出された信号を増幅するプリアンプ
と、上記増幅された信号をディジタルデータに変換する
アナログ／ディジタルコンバータとを有し、上記波形等
化回路は、上記ディジタルデータを入力され、上記波形
等化回路の出力データによってデータ弁別を行う磁気デ
ィスク装置。