JPS60182056A - 信号劣化検出方式 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ディジタル磁気記録における再生信号の周波
数特性の劣化を自動的に補償する方法に関する。

〔発明の背景〕

ディジタル信号すなわちパルスを通信回線などを通して
伝送する場合あるいは磁気テープなどの記録媒体に記録
再生する場合、通常周波数特性の劣化が生じる。このた
めその補償が必要となる。

この補償法に関しては、従来通信の分野の主たる研究課
題であり有効な手法が幾つか開発されている。まずパル
ス伝送に必要な基本的周波数特性は周知のごとくナイキ
スト条件として与えられている。パルス伝送レートをｆ
とすると、第１図（イ）に示すごとく理想帯域は０〜ｆ
／２となる。また第１図（ロ）に示すごとく、ｆ／２を
中心に奇対称でありさえすれば、任意のロールオフ特性
（例えば直線あるいは余弦特性）をもたすことができる
。

このナイキスト条件を満たすことが、無符号間干渉でパ
ルス伝送するための充分条件となる。またこのような条
件を満たすようにする操作が波形等化と呼ばれている。

さてこの波形等化を自動的に行なういわゆる自動等化方
式に関しても、トランスバーサルフィルタを使用する方
式が提案されている。（ＰＣＭ通信の進歩：宮用他１：
産報、を参照され度。） この方式の特徴としては、 （１）高精度で等化できる。

（２）２乗演算などの複雑な演算が必要となる。

（３）回路規模が大きくなる。

などである。特に数Ｍピッ８フＳ以上の高速データの伝
送では各２乗演算はアナログ的に行なうことが必要とな
り演算精度の確保が難しい。また回路規模もぼう大なも
のとなる。

さて一般に磁気テープ装置や磁気ディスク装置などでは
、ヘッドの磨耗、テープ・ヘッド間のスペーシング量の
変化あるいは記録電流量の違いなどの原因により、再生
時の周波数特性が変化する。

とくに記録密度が向上するにつれ、上述した原因による
周波数特性の劣化が著しくなる。このため波形等化さら
には自動等化などの処理が必要となる。しかし一般に磁
気記録再生装置の伝送レートは数Ｍピッ１〜／Ｓ以上と
高くしかもマルチチャネルになっていることが多い。こ
のため自動等化回路も極力小型、かつ安価で高性能なも
のが望まれ′る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、磁気記録再生系で発生する波形劣化を
補償するための簡易でしかも性能の良い波形劣化検出方
式ならびに自動等化方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

まず波形劣化の検出のために、ナイキスト周波数および
その前後の数種類以上の周波数のバースト波が、所定の
時間順次に配列されたマルチバースト波形を用いる。さ
らにこれらのマルチバースト信号に直流期間を設ける。

この波形を第２図（イ）に示す。同図において、ｆ１〜
ｆ４は、それぞれ繰返し周波数ｆ、、ｆ、、ｆ、、ｆ、
のバーストパルス列（正弦波のパーストでもよい）であ
り、１は直流期間である。つぎにこの波形を記録し、さ
らにこれを再生する。再生後の波形を第２図（ロ）に示
す。一般に巻線形ヘッドでは、出力が第２図（ロ）に示
すごとく微分波形となる。それゆえこの波形積分器によ
り第２図（ハ）のごとく積分する。つぎにこの波形を両
波整流し、そのピーク値をサンプルホールドする。この
波形を第２図（ニ）に示す。この波形が記録再生系の周
波数特性の劣化に対応する。つぎに第２図波形（ニ）の
直流期間１のレベルを基準にし、各周波数レベルに相当
する値を逐次サンプリングする。この結果得られる波形
を第２図（ホ）に示す。さてマルチバースト信号を構成
する周波数の種類は多ければそれだけ周波数の劣化の検
出精度が向上する。しかし周波数の種類の増加とともに
、回路規模あるいは以下に述べる周波数特性補正に要す
る時間が増加する。このため必要最少数を知らなければ
ならない。

直線ロールオフ（肩のけずりおとし）をもつナイキスト
特性を構成するには、まずロールオフ特性がかからない
ｆ２以下の周波数ｆ、ロールオフ起点周波数ｆ２、ナイ
キスト周波数ｆ３およびナイキスト以上の高域特性を規
定するために必要となるｆ４の４点を選択すれば占い。

ｆｌは極力低周波とすればよい。またｆ４としてはナイ
キスト周波数と振幅０となる周波数の中間を選択すれば
よい。また余弦波等の曲線によるロールオフをもつナイ
キスト特性を構成するにはさらにロールオフ点とナイキ
スト周波数の中間に新たに周波数を選択することが必要
となる。今−例として直線ロールオフを行なう場合を仮
定する。周波数特性がナイキスト条件を満たす理想状態
における各周波数の値を第３図に示すごとく、工ｆ、、
ｘｆｘ。

ＩＪ’ａｔＩｆ４とする。一方記録再生系で得られる周
波数特性のサンプル値をＧｆ、、Ｇ：Ｆ２゜ａｆ、、ａ
ｆ４とする。一般に周波数特性が劣化するとＩ　ｆ２／
Ｉ　ｆ、＞Ｇｆ、／Ｇｆ、、Ｉ　ｆ３／Ｉ　ｆ、＞Ｇｆ
、／Ｇｆ、、Ｉ　ｆ４／Ｉ　ｆ、＞Ｇｆ４／Ｇｆ、なる
関数が成立する。従って対応する洛北の値を等しくする
ことが周波数特性を補償することになる。すなわちＩｆ
、／Ｉｆ、＝Ｇｆ２／Ｇｆ、などである。このような演
算をアンログ信号のままで行なうことは、通常演算精度
の点から困難である。このため上述のサンプリング値を
ＡＤ変換器により量子化し、２進数として行なうことが
望ましい。第４図に、本発明の波形自動等化方式のブロ
ック図を示す。積分器３、両波整流器４、ピーク検出器
５、サンプルホールド回路６、ＡＤ変換器７はすでに上
述した信号処理を行ない、記録再生系の周波数特性の劣
化を２進数により表示するためのものである。データ処
理部８では、この２進データをもとに、周波数特性補償
器２を制御するのに必要なコントロール信号を発生する
。データ処理部８の基本動作は、以下のものである。

（１）データの判定 一般にテープヘッド系では、テープ上にゴミや傷などに
より信号の欠落いわゆるドロップアウトが発生する。こ
のため第２図（ホ）に示したサンプルベルトもドロップ
アウト発生時には極端に信号レベルが低下する。このよ
うな偽のサンプル値を除去することが必要である。

（２）データの平均化 サンプル値は、テープ・ヘッドの接触状態の変化などに
より必ずしも一定しない。このためマルチバースト信号
の同一周波数に相当する部分のサンプル値の平均値をめ
ることが必要である。

（３）データの比較 ナイキスト条件を満足する理想特性の各周波数比をあら
かじめめて、メモリ（例えばＲＯＭ）に内蔵しておく。

また記録再生系から得られた上述の処置済みのデータを
用いて、各周波数の比をめる。この値と上記理想値との
誤差（平均２乗誤差あるいは絶対値）をめる。なお各周
波数点での誤差に対しては、収束条件を考慮して、重み
づけを行なうことが必要である。全平均２乗誤差をＥと
すると、 Ｅ＝α１Ｉｆ２　／ＩＮＦ、　−Ｇｆ、、　／Ｇｆ、　
＋２＋βＩ■：Ｆ３／Ｉｆ、　−Ｇｆ３／Ｇｆ、＋２＋
γＩＩｆ４　／Ｉ：Ｆ、−Ｇｆ４／Ｇｆ、＋２α〉β〉
γ　α、β、γは重みである。

平均２乗誤差Ｅが最小となるように周波数特性補償回路
２を設定する。

さて周波数特性補償回路としては、トランスバーサルフ
ィルタ、ＬＣＲの共振回路などを代表として幾種類かの
ものが考えられるが、ここでは簡単な補償回路としてＬ
ＣＲで構成される共振器を用いる場合について、発明の
詳細な説明する。

全磁気記録再生装置において記録電流が変化した場合を
想定する。ある適正な記録電流で記録された再生４１１
号の周波数特性を補正し、ナイキスト条件を満足するよ
うにしたとする。この状態を第５図（Ａ）に示す。この
状態から記録電流が増加すると、高域部分で信号出力が
低下し、第５図（Ｃ）に示すごとく再生信号の周波数特
性が劣化する。逆に電流が減少すると、第５図（Ｂ）に
示すごとく、高域で信号が強調された形となる。このよ
うな特性の変化を補償するために第６図に示すごとき直
列共振回路を用いる。すなわち容量Ｃを変えることで共
振周波数を、抵抗Ｒを変化されることで実効的なＱ値を
コントロールすることが可能であり、この伝達特性の変
化を利用して、第５図に示すごとき再生信号の周波数特
性の変化を補償しうる。

さてこの補償量の最適値をめることは、共振周波数およ
びその周波数でのＱ値を逐次変化させ、２乗誤差Ｅの値
が最小となるものをめることで可能となる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例により詳細に説明する。第７図に、
本発明の主要部の具体的な構成例を示す。

周波数特性補償回路２内の共振回路の容Ｉ、制御はバラ
クタダイオード９に付加する電圧を可変にすることで行
なわれる。この制御電圧はＩ）　／　Ａ変換器１０の出
力から得るようにし、さらにＤ／Ａ変換器１０にはイン
タフェース１５を介してマイクロコンピュータ１８から
所要の２進データが与えられる。共振回路内の抵抗値も
同様にアナログスイッチ１１，１２．１３をオンオフす
ることで可変することができる。またアナログスイッチ
のオンオフを制御する信号はインタフェース１６を介し
てマイクロコンピュータ１８から与えられる。

つぎに周波数特性補償後の信号は積分器３の入力端子に
加えられる。積分器３は増幅器１４と容量および抵抗と
で構成される。積分時定数は抵減しゃ断によるサグが実
用上問題とならないように選択されなければならない。

つぎにこの積分器出力は、スイッチ１９によりマルチバ
ースト信号期間中も両波整流器等の一連の信号処理回路
に接続される。また周波数特性補正回路の定数設定後は
、スイッチ１９を切り換えることにより波形等化済みパ
ルスが出力される。積分回路以降の信号処理回路は一般
に使用されているものであり、ここでは説明を省略する
。

さてサンプルホールド回路６の出力信号をＡＤ変換器７
により量子化するが、ビット数の選択が重要である。す
なわち波形等化後に残留する符号量干渉は、この量子化
ビット数で決まる。しかしビット数の増加とともに演算
時間や回路規模が増加する。それゆえ磁気記録再生系に
適するピッ１〜数を選択しなければならない。磁気記録
再生系には、本質的に非線特性が存在する。すなわち重
畳側が成立しないことに帰因する波形歪が、信号レベル
の約１／１０〜１／２０程度残留する。この非線形歪量
が量子化ビット数決定の目安となる。

すなわち約４ビツト程度の精度が確保できればよい。し
かし演算時のまるめ誤差も考慮すると５〜６ビツト程度
必要となる。第８図に演算過程のフローチャー１へを示
す。逐次、前サンプル値と、２乗誤差の比較を行ない最
小値をめる。最初、共振周波数はもつとも高い状態にま
たＱ値はもつとも低い状態に設定する。これが補正量の
もつとも少ない状態である。この状態に改定後逐次共振
周波数を低い状態に移行させるとともにそのっどＱ値を
変化させ、２乗誤差をめる。この操作を続けると誤差が
減少しやがて最小値となり、さらに１ステップ行き過ぎ
ると逆に誤差が増加する。これにより最小値を識別する
ことかできる。また共振周波数をもつと−ｂ低い状態に
するにはバラクタダイオード９の逆バイアス電圧をもっ
とも低くすればよい。このためＤ／Ａ変換器１０に例え
ばオールＩＩ　ＯＩＩの信号をマイクロコンピュータか
ら与え、この状態におけるＤ／Ａ変換器１０の出力電圧
が上述の条件となるようにＤＣ電圧を調整する。Ｑ値に
関しても同様のアナログスイッチがオフの状態から順次
オンすることによりその値が低い状態から高い状態へと
制御できる。

またマルチバースト信号は、上記演算が収束可能となる
に充分な時間繰り返し記録再生する。このため本来のデ
ータの始まる前にマルチバースト信号を記録再生したト
レーニング期間が必要となる。さらにデータ期間の間に
間欠的にマルチバース＋−４ｇ号を記録再生することで
常に周波数補償回路の定数を最適値にすることも可能で
ある。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく本波形検出方式ならびにそれを用いた
自動等化方式は、簡易でしかも高精度の等化能力をもつ
ため、特に磁気記録再生系の周波数特性の補償に適する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はナイキストの条件を示す図、第２図は本発明に
用いるマルチバースト波形およびその信号処理を示す波
形図、第３図は周波数特性の選択点を示す図、第４図は
本発明による自動等化方式のブロック図である。第５図
は磁気記録再生系の周波数特性模式図である。第６図は
本発明に用いる周波数特性補償回路の構成例を示す回路
図、第７図は本発明により自動等化方式の具体例を示す
回路図、第８図は演算処理のフローチャー１−を示す。 ｆ、〜ｆ４・・・マルチバースト信号の周波数、１・・
・マルチバースト信号の直流期間、２・・・周波数特性
補償器、３・・・積分器、４・・両波整流？１）、５・
・・ピーク検出器、６・・・サンプルホールド回路、７
・・Ａ／浦　１　図 １１涙＠（ マ　ｐ　／　、ｌ　丘 第　３　図 用流巻叉 第　４　図 第　５　（２） 第　乙　図 第３図 ぎ氷）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ナイキスト周波数を含む２種以上の周波数のバース
   トと直流期間とで構成されるバースト状の信号を記録再
   生装置に記録し、該信号を再生した信号における該周波
   数のエンベロープのピークレベルを検出し、このピーク
   レベルと直流期間とのレベル差から記録再生系の該周波
   数における振幅特性の劣化を検出することを特徴とする
   信号劣化検出方式。 ２、第１項記載の検出方式において、前記バースト状信
   号を構成するバーストの周波数として、ナイキスト周波
   数あるいはその近傍の周波数、ロールオフが始まる周波
   数およびこれ以下の任意の周波数、ナイキスト周波数と
   振幅レベルが０となる周波数との中間に位置する周波数
   が最少限含まれることを特徴とする信号劣化検出方式。