JP3841683B2 - 情報再生装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は立ち上がり極性パルスと立ち下がり極性パルスの交番性を有する信号から情報を再生する情報再生装置若しくはディスクドライブ装置に関し、例えば、磁気記憶装置においてランレングス符号化されたチャネルデータの再生に適用して有効な技術に関する。
背景技術
ハードディスクドライブ装置などの磁気記憶装置では、ユーザデータはランレングス符号化データとしてのチャネルデータに符号化され、ディスク上に磁気遷移（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）として記録される。磁気遷移の記録に際してランレングスは固定周波数のクロック信号周期を用いて規定される。磁気ヘッドによる記録情報の読み取り信号は、予め規定された複数種類のパルス間隔をもった立ち上がり極性パルス及び立ち下がり極性パルスの交番性を有する信号とされる。この読み取り信号からチャネルデータを再生するには、読み取り信号に基づいて前記クロック信号を再生し、再生されたクロック信号の位相と前記読み取り信号のパルス幅との関係などに基づいてチャネルデータを再生する。
前記クロック信号の再生にはＰＬＬ回路を用いることができる。即ち、磁気ヘッドによる読取り信号をＰＬＬ回路に供給して前記クロック信号を再生する。例えば磁気記憶装置では１セクタ（５１２バイトの読み出しデータブロック単位）毎に数バイトに１０１０１０…のようなＰＬＬ引き込みパターンが先頭に書込まれており、ＰＬＬ回路の位相引き込みを容易に行えるように工夫されている。
しかしながら、ＰＬＬ回路のノイズ耐性には限界があり、ノイズの多い信号状態ではＰＬＬ回路のロックが外れてしまう。ＰＬＬ回路のロックはずれはバーストエラーと呼ばれ、リードチャネルはバーストエラーの時点から全て間違ったデータを出力することになる。通常、ハードディスク装置ではリードチャネルから出力されるデータをＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ Ｃｈｅｃｋ ａｎｄ Ｃｏｒｒｅｃｔ）回路によって訂正可能であるが、これは１セクタ中の数バイトのエラーを訂正可能なだけで、バーストエラーを生じたデータを訂正する機能はない。このため、バーストエラーを起こしたセクタはリトライにより再度読み直さなければならず、ハードディスク装置におけるデータアクセスのパフォーマンスを劣化させてしまう。
また、ハードディスク装置などの情報再生装置における記録ディスクの情報記録密度及びトラック密度が増し、それを高速アクセスすることを考慮すれば、今後５００ＭＨｚから１ＧＨｚ以上で動作するＰＬＬ回路が必要と考えられるが、そのような高速のＰＬＬ回路を設計すること自体困難になると予想される。
ＰＬＬ回路のノイズ耐性が低ければ、その後段でクロック信号に同期してサンプリングデータの論理値１／０を判定するＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）形式のビタビデコーダがＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ）の悪い条件でもデータを正しく判定できるという高性能化が実現されていても、大きなノイズを伴ったデータ入力によるバーストエラー発生の虞は回避することができない。
特開平９−１２０６４３号公報にはジッタに対する耐性を向上したデータ回復回路が示される。これは、信号に対してピーク検出を行い、ピーク間の間隔を測定し、その測定値に応じた１，０パターンをルックアップテーブルから取得して、ランレングス符号化データを再生するものである。この技術はＰＬＬ回路を利用していないが、再生すべき信号に対してピーク検出を行わなけれぱならない。このピーク検出では、信号周波数が高ければノイズもピークと見なされ易く、この点で、ノイズ耐性には限界があると考えられる。
本発明の目的は、ＰＬＬ回路による再生クロック信号を用いる事なく、また、入力信号に対するピーク検出を行う事なく、入力信号のパルス間隔を検出する事ができる情報再生装置を提供する事にある。
本発明の別の目的は、立ち上がり極性パルスと立ち下がり極性パルスの交番性を有する信号から情報を再生する情報再生装置のノイズ耐性を向上させる事にある。
本発明の更に別の目的は、データレートの高い信号に対してランレングス符号化されたチャネルデータを正確に再生する事が可能な情報再生装置を提供することにある。
本発明のその他の目的は、バーストエラーを生じ難い情報再生装置を提供することにある。
本発明の上記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の以下の記述と添付図面から明らかにされるであろう。
発明の開示
本発明に係る情報再生装置若しくは半導体装置は、立ち上がり極性パルスと立ち下がり極性パルスが交番され複数種類のパルス間隔を有する情報信号からそのパルス間隔に応ずるビット列のチャネルデータを再生する装置である。この情報再生装置は、パルス間隔別に前記立ち上がり極性パルスに関する理想波形及び立ち下がり極性パルスに関する理想波形を表すための理想波形データを出力する理想波形データ出力手段を有する。前記情報信号をサンプリングして標本化若しくは量子化する変換手段のサンプリングのためのクロック信号は、例えば前記理想波形データの標本点ピッチに応ずる周期のクロック信号である。このクロック信号は情報信号とは非同期であってよく、情報信号から再生したクロック信号である必要はなく、クロック再生のためのＰＬＬ回路を必要としない。情報信号に含まれる交番パルスのパルス間隔は、情報信号の波形に最も近い理想波形を選ぶ事によって検出する。即ち、前記変換手段で変換されたデータと前記理想波形データ出力手段から出力される各理想波形データとの差分に基づいて前記情報信号のパルス波形若しくはパルス間隔に近似する理想波形を波形検出手段で順次決定していく。したがって、情報信号のピーク検出を要しない。前記波形検出手段では、順次決定された理想波形のパルス間隔に応ずるビット列を出力する。このビット列は、チャネルデータ出力手段で所定ビット数のチャネルデータに切出され、後段に出力される。
パルスに対して単位時間毎若しくは１ビット毎にパルスの有無を判定する場合にはＰＬＬ回路によってサンプリングポイントの精度を上げる必要があるが、上記手段では情報信号のパルス波形若しくはパルス間隔に近似する理想波形を選ぶ事によって情報信号に含まれる交番パルスのパルス間隔を検出するものであるから、サンプリングポイントの精度を上げる事は必須条件ではない。このため、情報信号から同期クロックを再生するためのＰＬＬ回路を特に用いる必要はない。
前記情報信号とは非同期のクロック信号は情報信号から再生する再生クロック信号とは周波数及び位相の点で誤差を生ずるが、その誤差による影響を補償するように前記波形検出手段を構成することが望ましい。
先ず第１に、前記波形検出手段は、データ入力バッファ、演算手段、相関データバッファ、及び追跡制御手段によって構成可能である。データ入力バッファは、前記パルス間隔の最大間隔数よりも２以上大きな段数のラッチ回路を直列に有し各ラッチ回路はクロック信号に同期してラッチ動作を行い初段に前記変換手段で変換されたデータを入力する。ラッチ回路の段数が前記パルス間隔の最大間隔数よりも２以上大きければ、最大パルス間隔の入力データに対しても、パルス極性をも判定可能な範囲に亘って連続するサンプリングデータをデータ入力バッファの複数個のラッチ回路にラッチして並列出力することが可能になる。前記演算手段は、前記理想波形データ出力手段から出力される各理想波形のデータと前記複数のラッチ回路から並列出力されるラッチデータとの差分に基づいて前記情報信号のパルス波形に対する夫々の理想波形の近似の状態を示す相関データを前記クロック信号に同期して演算する。相関データバッファは、前記演算手段で演算された相関データを少なくとも前記パルス間隔の最大値に相当する前記クロック信号サイクル数分順次シフトして保持可能である。例えば、パルス間隔の最大値がｍであるならば、各理想波形に対して連続するｍ個の相関データを有する相関データバッファ内には情報信号が保有するパルス間隔毎に最近似状態の相関データが出現することになる。この観点より、前記追跡制御手段は、前記相関データバッファに保持されている一方の極性のパルスに関する相関データの中で最も近似する状態を示す相関データを抽出する処理と、抽出した相関データに対応する理想波形のパルス間隔分だけ相関データバッファ内で相関データがシフトされるのを待って他方の極性のパルスに関する相関データの中で最も近似する状態を示す相関データを抽出する処理とを行って最も近似する状態の相関データを辿っていく。前記追跡制御手段による相関データの抽出は相関データバッファ内の時間的に前後する所定範囲内で行うことができるから、非同期のクロック信号と前記再生クロック信号との間に前記周波数誤差があっても最も近似する理想波形データの抽出には実質的な影響を与えない。
第２に、前記理想波形データ出力手段には、立ち上がり極性及び立ち下がり極性のパルス間隔毎に、理想波形データの標本点が相互に半ピッチずれたデータを別々に出力させる。前記再生クロック信号に対する非同期のクロック信号の位相差は最大で１８０°であるから、これを考慮して理想波形のデータを用意しておけば、非同期のクロック信号に前記再生クロック信号と位相差を生じても、最も近似する理想波形データの抽出には実質的な影響を与えない。
前記変換手段は、クロック信号に同期して前記情報信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、又はクロック信号に同期して前記情報信号をサンプリングしてホールドするサンプル・ホールド回路である。前者の場合には前記波形検出手段をディジタル回路で構成すればよい。ディジタル回路としてディジタル信号処理プロセッサを用いてもよい。後者の場合には前記波形検出手段をアナログ回路で構成してよい。
前記情報信号がディスクからの読取り信号であるとき、前記ディスクへ書込む情報の同期信号を生成する周波数シンセサイザを有するならば、前記クロック信号として前記周波数シンセサイザから出力されるものを利用するとよい。これにより、前記非同期のクロック信号と前記再生クロック信号との間の周波数誤差を簡単に小さくすることができる。
情報再生装置はハードディスク装置などの様にディスクからの読取り信号を再生する装置に適用できるだけでなく、前記情報信号を伝送媒体から受け取るような通信制御用の装置にも適用することができる。
情報再生のエラーレートを低減する一つの手段として、前記チャネルデータ出力手段から出力されるチャネルデータに対してエラーチェック及び訂正を可能にするＥＣＣ回路を設けるとよい。
変換手段は、情報信号を非同期サンプリングするから、前記変換手段で変換されたデータを１セクタのような比較的大きな単位でバッファメモリに蓄えても、後からそれらデータが無駄になることはない。ＰＬＬ回路を用いる場合にはＰＬＬ回路のロックがはずれると、データをバッファに蓄えても、後からそのデータは全く使えない。
前記変換手段で変換されたデータを蓄えるバッファメモリを設け、前記バッファメモリから読み出されたデータを前記波形検出手段に供給するようにすれば、前記波形検出手段における処理条件を変えて複数回処理を行う事によってエラー訂正能力を向上させることができる。例えば、前記理想波形データ出力手段は、異なる使用条件を想定して決められた複数種類の理想波形データを有し、出力される理想波形データの種類は、ＥＣＣ回路によりチャネルデータに対する訂正不能なエラーが検出されたとき切り換え可能にしておく。このとき、ディスクから情報信号を再読み込みしなくも済み、バッファメモリに対するメモリサクセスを行えばよく、再処理時間を短縮することができる。
その時のメモリアクセス時間もキャンセルするには、理想波形データなどの条件が予め相違された波形検出手段を複数個設け、それらを予め並列動作させ、エラー状況に応じて出力を選択すればよい。即ち、少なくとも前記理想波形データ出力手段、演算手段、データバッファ、追跡制御手段、及びチャネルデータ出力手段を含む処理手段を並列動作可能に複数組設ける。更に、前記夫々の処理手段に含まれるチャネルデータ出力手段を選択し選択したチャネルデータ出力手段の出力を選択するセレクタと、前記セレクタで選択されたチャネルデータ出力手段から出力されるチャネルデータに対してエラーチェック及び訂正を可能にするとＥＣＣ回路とを設ける。前記セレクタは、ＥＣＣ回路によるチャネルデータに対する訂正不能なエラーが検出されたとき選択状態が切り換え可能にされる。
前記夫々の処理手段に含まれる理想波形データ出力手段が出力する理想波形は、例えば、使用雰囲気温度や圧力等に関する相違した使用条件の想定の下で決められる異なったデータである。
発明を実施するための最良の形態
第１図には本発明に係る情報再生装置を適用したハードディスク装置とそのリードチャネルが例示される。
ハードディスク装置は、情報が記録される磁気ディスク１、前記磁気ディスク１への書き込み・読み出しを行うヘッド２、前記ヘッド２からの信号及びヘッド２への信号を制御する半導体集積回路化されたリードライトアンプ３、書き込み及び読み出しの信号処理を行う半導体集積回路化されたリードチャンネル４、前記リードチャンネル４で再生されたデータのエラーチェックとエラー訂正が可能なＥＣＣ回路５を内蔵した半導体集積回路化されたハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）６、ワークメモリ７、駆動系制御回路８、及び前記駆動系制御回路８の制御でディスクモータ９やヘッド組み立て体のヘッドモータ１０等を駆動するパワートランジスタ回路（ＣＯＭＢＯ）１１等によって構成される。ハードディスクコントローラ６は図示を省略するホスト装置とインタフェースされる。
磁気ディスク１への書き込み時にはハードディスクコントローラ６から出力されたユーザデータがリードチャネル４のコード化回路１３でランレングス符号化データとしてのチャネルデータに符号化され、リードアンプ３及びヘッド２を介して磁気ディスク１に磁気遷移（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）として書き込まれる。磁気遷移の書き込みに際してランレングスは固定周波数のクロック信号周期を用いて規定され、そのクロック信号はコード化回路１３の同期信号である。例えば、リードチャネル４の周波数シンセサイザ１４でクロック信号２４として生成されるものを利用する。
読み出し時にはディスク１からヘッド２で読取ってリードライトアンプ３で増幅された再生波形信号をリードチャネル４が元のデータに変換してハードディスクコントローラ６に出力する。即ち、ヘッド２による記録情報の読み取り信号は、予め規定された複数種類のパルス間隔を持った立ち上がり極性（以下正極性との称する）パルス及び立ち下がり極性（以下負極性とも称する）パルスの交番性を有する信号とされる。リードチャンネル４はその読み取り信号からチャネルデータを再生する。このとき、リードチャンネル４はＰＬＬ回路を用いて読み取り信号からクロック信号を再生することをしない。リードチャンネル４で生じたエラーはＥＣＣ回路５で訂正可能にされる。駆動系制御回路８は磁気ディスク１の回転やヘッド２の位置を制御する。
前記リードチャンネル４は、前記コード化回路１３及び周波数シンセサイザ１４の他に、オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）１６、フィルタ１７、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）１８、検出ゲート回路１９、デコーダ２０、コード復号回路２１、及びサーボ回路２２を有する。
前記ＡＧＣ１６はリードライトアンプ３から出力される再生波形信号の振幅を一定に制御し、前記フィルタ１７は周波数スペクトルのナイキスト周波数内への絞り込みと、高周波ノイズ成分のカット等を行う。ＡＤＣ１８は前記フィルタの出力を非同期でサンプリングして量子化する。量子化ビット数は例えば６ビットである。ここで非同期とは、ＡＤＣ１８に入力される信号からＰＬＬ回路などを用いてクロック信号を再生せず、その再生クロック信号に同期してサンプリングしないということである。ＡＤＣ１８のサンプリングクロック信号は、例えば、前記周波数シンセサイザ１４で生成されるコード化のために用いられるクロック信号と同じクロック信号２４とされる。
前記再生波形信号は正極性パルスと負極性パルスの交番波形信号であるから、前記非同期サンプリングで量子化されたＡＤＣ１８の出力データ２７は前記パルス毎に値が上下するデータ列となる。前記検出ゲート回路１９は前記データ列の上下関係を検出して解析するものであり、各パルスのピーク検出等によってパルスの位置を正確に求める処理を行うものではない。
前記検出ゲート１９及びデコーダ２０は、ＡＤＣ１８でサンプリングされて量子化されたデータと、前記正極性パルス及び負極性パルスの理想波形のデータとの差分に基づいて前記情報信号（ここではＡＤＣ１８に入力されるフィルタ出力波形を意味する）２６のパルス波形（もしくはパルス間隔）が最も近似する理想波形を順次決定し、決定された理想波形のパルス間隔に応ずるビット列を形成していく、波形検出手段を実現する。即ち、波形検出手段は、情報信号２６の波形に最も近い理想波形を選ぶ事によって、情報信号２６に含まれる交番パルスのパルス間隔を検出する。前記検出ゲート１９では情報信号２６のパルス波形若しくはパルス間隔がどの理想波形に最も近いか示すための尺度として相関データを前記クロック信号２４に同期して１サイクル毎に生成する。前記デコーダ２０は、クロック信号２４の複数サイクル分、理想波形毎の前記相関データをシフトしながら相関データバッファに保持し、保持されている相関データをパルスの極性毎に辿りながら最小のものを抽出し、順次抽出された理想波形のパルス間隔に応ずるビット列をチャネルデータ（デコーダ出力）２８として出力する。前記コード復号回路２１はデコーダ２０から供給されるチャネルデータ２８をユーザデータ形式に復号する。
第２図には前記検出ゲート回路１９の具体例が示される。ここでは、情報信号２６が含むパルス間隔は、各極性において１〜５の、全体で１０種類とする。以下の具体例ではこれを前提とする。前記検出ゲート回路１９は、データ入力バッファ３０及び波形検出回路ＷＤ１〜ＷＤ１０を有する。
前記データ入力バッファ３０は、前記パルス間隔の最大間隔数（＝５）よりも２以上大きな段数、例えば８段のラッチＦＦ１〜ＦＦ８を直列に有し、各ラッチＦＦ１〜ＦＦ８はクロック信号２４に同期してラッチ動作を行い、初段に前記ＡＤＣ１８で変換されたデータ２７を入力する。図ではデータが１ビットのように示されているが、前述の如くデータ２７は６ビットであり、各構成要素は６ビット並列処理に対応する構成であると理解されたい。ここで、前記ラッチ回路ＦＦ１〜ＦＦ８の段数は前記パルス間隔の最大間隔数（＝５）よりも３大きい８段である。これは、パルス間隔５の理想波形データのデータ数（理想波形に対する標本点の数）が８個であることに対応させてある。ラッチ回路ＦＦ１〜ＦＦ８の段数が前記パルス間隔の最大間隔数（＝５）よりも２以上大きければ、最大パルス間隔の入力データに対しても、パルス極性をも判定可能な範囲に亘って連続するサンプリングデータをデータ入力バッファ３０の複数個のラッチ回路にラッチして並列出力することが可能になるからである。
前記波形検出回路ＷＤ１〜ＷＤ１０は、理想波形データ出力手段としての理想波形データバッファＤＢ１ａ〜ＤＢ１０ａ、ＤＢ１ｂ〜ＤＢ１０ｂと、演算回路ＥＸ１〜ＥＸ１０とを有する。
前記理想波形データバッファＤＢ１ａ〜ＤＢ１０ａ、ＤＢ１ｂ〜ＤＢ１０ｂは、前記正極性パルス及び負極性パルスの理想波形のデータをパルス間隔毎に且つ理想波形データの標本点を相互に半ピッチずらして別々に保有する。各理想波形データの標本点ピッチは前記クロック信号２４の周期にほぼ一致されている。換言すれば、前記ＡＤＣ１８は前記理想波形のデータの標本点ピッチに応ずる周期のクロック信号２４に同期して前記情報信号２６を量子化する。
前記理想波形データの一例は第３図及び第４図に示され、同図の（Ａ）〜（Ｅ）はパルス間隔が１〜５の理想波形及びそのデータを順次示している。理想波形上に離散的に示された○印の点が理想波形データを意味する。前記（Ａ）〜（Ｅ）の夫々の左欄が正極性パルス、右欄が負極性パルスのデータを示し、（Ａ）〜（Ｅ）の夫々の上欄と下欄で標本ピッチが半ピッチ（１８０°）ずらされている。第３図及び第４図に示されるｐｉｔがパルス間隔である。特に制限されないが、各理想波形データはパルス間隔の範囲に含まれる地点とその前後に２点のサンプリングポイントを有するデータとされ、パルス間隔１の理想波形に関する理想波形データは４点のデータを有し、順次パルス間隔が一つ増える毎にデータ点が一つ増えるようになっている。
理想波形データとして標本ピッチが半ピッチずれたデータを用意するのは次の理由による。情報信号から再生可能な再生クロック信号に対する前記非同期のクロック信号２４の位相差は最大で１８０°であるから、これを考慮して上記理想波形データを用意しておけば、非同期のクロック信号２４に前記再生クロック信号と位相差を生じても、最も近似する理想波形データの抽出には実質的な影響を与えないからである。
前記理想波形データバッファＤＢ１ａ〜ＤＢ１０ａ、ＤＢ１ｂ〜ＤＢ１０ｂは、第３図及び第４図に示された対応する理想波形データを各サンプリングポイントの並びで並列出力する。例えば理想波形データバッファＤＢ１ａは第２図及び第３図に例示されるように理想波形データＤ１〜Ｄ４を並列出力する。
演算回路ＥＸ１〜ＥＸ１０は、前記理想波形データバッファＤＢ１ａ〜ＤＢ１０ａ、ＤＢ１ｂ〜ＤＢ１０ｂから出力される各理想波形データと前記データ入力バッファ３０のラッチ回路ＦＦ１〜ＦＦ８から並列出力されるラッチデータとの差分に基づいて前記情報信号のパルス波形に対する夫々の理想波形の近似の状態を示す相関データＳ（１）〜Ｓ（１０）を演算する。例えばその詳細が例示される演算回路ＥＸ１において、理想波形データバッファＤＢ１ａ側にはその出力と対応するラッチ回路ＦＦ１〜ＦＦ４の出力との差分を夫々演算する４個の減算器ＳＵＢａ、減算器ＳＵＢａの出力を自乗する４個の自乗器ＭＵＬａ及び自乗器ＭＵＬａの出力を順次加算する３個の加算器ＡＤＤａを有する。同様に理想波形データバッファＤＢ１ｂ側にはその出力と対応するラッチ回路ＦＦ１〜ＦＦ４の出力との差分を夫々演算する４個の減算器ＳＵＢｂ、減算器ＳＵＢｂの出力を自乗する４個の自乗器ＭＵＬｂ及び自乗器ＭＵＬｂの出力を順次加算する３個の加算器ＡＤＤｂを有する。この例によれば、前記加算器ＡＤＤａ，ＡＤＤｂによる加算結果の値が小さいほど入力が理想波形に近似していることを意味する。加算器ＡＤＤａによる換算結果と前記加算器ＡＤＤｂによる加算結果とはコンパレータＣＭＰで比較され、その比較結果に基づいて小さい方の加算結果がセレクタＳＥＬで選択され、選択された加算結果が相関データＳ（１）として出力される。その他の演算回路ＥＸ２〜ＥＸ１０の詳細は、特に図示はしないが、演算回路ＥＸ１に対してデータ入力バッファ３０からの入力が順次一つずつ増え、これに応じて減算回路ＳＵＢａ，ＳＵＢｂ、自乗器ＭＵＬａ，ＭＵＬｂ及び加算回路ＡＤＤａ、ＡＤＤｂが順次一対ずつ増加した構成を有する。
第５図には前記デコーダ２０の詳細な一例が示される。デコーダ２０は、相関データバッファＲＤＢ、最小パス追跡制御回路ＬＰＳ、及びチャネルデータ出力回路ＳＲＢを有する。
相関データバッファＲＤＢは、検出ゲート１９で演算された相関データＳ（１）〜Ｓ（１０）を初段に入力して順次クロック信号２４に同期しながらシフトして保持する直列５段のラッチ回路ｆｆ１〜ｆｆ５によって構成された１０本のシフトレジスタを有する。この相関データバッファＲＤＢは、検出ゲート１９で演算された相関データＳ（１）〜Ｓ（１０）を前記パルス間隔の最大値５に相当する前記クロック信号２４の５サイクル分順次シフトして保持することができる。
相関データバッファＲＤＢに保持された相関データは第６図に例示するように、Ｓ（１，１）〜Ｓ（１０，５）と表現する。相関データバッファＲＤＢは、クロック信号２４の５サイクル分連続する５個の相関データを各理想波形毎に有するから、相関データバッファＲＤＢ内にはそのときの情報信号のパルス間隔に応じて最小値を採る相関データが必ず出現することになる。要するに、情報信号のパルス間隔の最大値が５なので、５クロックサイクル分の相関データＳ（１、１）〜Ｓ（１０、５）の中には必ず１つ最小になるべきデータがあり、それを相関データバッファＲＤＢが保持する。
最小パス追跡制御回路ＬＰＳは第５図に示されるように、前記相関データバッファＲＤＢが保持している５０個の相関データＳ（１，１）〜Ｓ（１０，５）を並列的に入力する。
第７図には最小パス追跡制御回路ＬＰＳによる処理手順が模式的に示される。最小パス追跡制御回路ＬＰＳは、前記相関データバッファＲＤＢに保持されている一方の極性のパルスに関する相関データの中で最も小さい値を示す相関データを抽出する。例えば第７図の相関データＳ（ｍ，ｎ）を抽出する。抽出された相関データＳ（ｍ，ｎ）に対応する理想波形がそのときの情報信号に含まれていると見なすことができるから、当該相関データ対応の理想波形のパルス間隔（検出パルス間隔）数分のクロックサイクルを経れば、その次の極性逆転に係る理想パルス波形を特定可能になる。したがって、前記抽出した相関データＳ（ｍ，ｎ）に対応する理想波形の検出パルス間隔分だけ相関データバッファＲＤＢ内で相関データがシフトされるのを待って他方の極性のパルスに関する相関データの中で最も値に小さな相関データＳ（ｉ，ｊ）を抽出する処理を行う。上記最小値の相関データを抽出する処理を繰り返すことによって最小値の相関データを辿っていく。最小パス追跡制御回路ＬＰＳによる相関データの抽出は相関データバッファＲＤＢ内の時間的に前後する３クロックサイクル（３ｃｙｃ）分のデータ範囲内で行うから、非同期のクロック信号と前記再生クロック信号との間に前記周波数誤差があっても最も近似する理想波形データの抽出には実質的な影響を与えない。
最小パス追跡制御回路ＬＰＳは上述のように順次決定された理想波形のパルス間隔に応ずるビット列を出力する。前記ビット列は理想波形のパルス間隔に従って予め決定してあり、特に制限されないが、第３図、第４図に例示されるように、パルス間隔１の場合には“１”、パルス間隔２の場合には“０１”、パルス間隔３の場合には“００１”、パルス間隔４の場合には“０００１”、パルス間隔５の場合には“００００１”とされる。要するに、パルス間隔に応じて論理値“１”の前に挿入される論理値“０”の個数が決定される。
第８図には最小パス追跡制御回路ＬＰＳによる処理の具体例が示される。先ず、初期状態では前の値が無いのでどこから始めるのかを決めなければならない。このため相関データバッファＲＤＢに格納された５×１０状態の相関データの内、最小のものを探す。第８図の例では（Ａ）に例示されるように相関データ１（第６図のＳ（２，２））が抽出される。この相関データ１は正極性のパルス間隔２の相関データであるから、これ応ずるビット列“０１”が出力され、更に、相関データが右方向に２回シフト動作されるのを待つ（Ｂ，Ｃ）。
次に、第８図の（Ｃ）に例示されるように、パルス間隔２だけずれた相関データＳ（ｘ，２）の列の前後１列ずつを含めた負極性側の１５個の相関データの中から最小値を選ぶ。前述のように±１クロックの誤差を許すため、当該ビットの前後１ビットの相関データについても最小データの探索対象にされる。図の例では、相関データ３（第６図のＳ（９，２））が抽出される。抽出された位置が次のビットの起点になる。抽出された相関データ３は負極性のパルス間隔４の相関データであるから、これ応ずるビット列“０００１”が出力される。更に、次の相関データを抽出するために、先ず、相関データが右方向に４回シフト動作されるのを待つ（Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ）。
次に、第８図の（Ｇ）に例示されるように、パルス間隔４だけずれた相関データＳ（ｘ，２）の列の前後１列ずつを含めた正極性側の１５個の相関データの中から最小値を選ぶ。図の例では、相関データ２（第６図のＳ（１，２））である。この相関データ２は正極性のパルス間隔１の相関データであるから、これ応ずるビット列“１”が出力され、更に、相関データが右方向に１回シフト動作されるのを待つ（Ｈ）。
次に、第８図の（Ｈ）に例示されるように、パルス間隔１だけずれた相関データＳ（ｘ，２）の列の前後１列ずつを含めた負極性側の１５個の相関データの中から最小値を選ぶ。図の例では、相関データ３（第６図のＳ（６，２））である。この相関データ３は負極性のパルス間隔２の相関データであるから、これ応ずるビット列“０１”が出力され、更に、相関データが右方向に２回シフト動作されるのを待つ（Ｉ，Ｊ）。
そして、第８図の（Ｊ）に例示されるように、パルス間隔２だけずれた相関データＳ（ｘ，２）の列の前後１列ずつを含めた正極性側の１５個の相関データの中から最小値を選ぶ。図の例では、相関データ２（第６図のＳ（３，２））である。この相関データ２は正極性のパルス間隔３の相関データであるから、これ応ずるビット列“００１”が出力される。以下、図示は省略するが、上記同様の処理を繰り返して最小相関データの抽出が継続される。
第９図には前記チャネルデータ出力回路ＳＲＢの動作例が示される。チャネルデータ出力回路ＳＲＢは、最小パス追跡制御回路ＬＰＳから理想波形のパルス間隔に応じて出力されるビット列を、右詰めで順次シフト入力するシフトレジスタによって構成され、入力が８ビット以上になったところで８ビットを切り出してチャネルデータとして出力し、残りのビットを右詰めにする。第８図の例に従えば、最小パス追跡制御回路ＬＰＳは、順次ビット列“０１”、“０００１”、“１”、“０１”を出力し、これをシリアル・シフト入力するチャネルデータ出力回路ＳＲＢは、８ビットのビット列“０１０００１１０”を切り出し、余ったビット“１”は次回出力するチャネルデータの先頭になるようにシフトされる。
以上説明したリードチャネル４によれば以下の作用効果を得る事ができる。
〔１〕正極性パルスと負極性パルスが交番され複数種類のパルス間隔を有する情報信号２６からそのパルス間隔に応ずるビット列のチャネルデータ２８を再生するとき、ＡＤＣ１８で量子化されたデータと前記理想波形データ出力手段から出力される各理想波形データとの差分に基づいて前記情報信号のパルス波形若しくはパルス間隔に最も近似する理想波形を検出して行く。即ち、情報信号に含まれる交番パルスのパルス間隔を、情報信号の波形に最も近い理想波形を選ぶ事によって検出する。したがって、情報信号のピーク検出を行う事を要しない。
更に、パルスに対して単位時間毎若しくは１ビット毎にパルスの有無を判定する場合にはＰＬＬ回路によってサンプリングポイントの精度を上げる必要があるが、上記手段では情報信号のパルス波形若しくはパルス間隔に最も近い理想波形を選ぶ事によって情報信号２６に含まれる交番パルスのパルス間隔を検出するものであるから、サンプリングポイントの精度を上げる事は必須条件ではない。このため、情報信号２６から同期クロックを再生するためのＰＬＬ回路を用いる必要はない。
ＰＬＬ回路を用いる必要がないから、磁気ディスクへの記録密度及びトラック密度増大、高速アクセスによるデータ転送レートの高速化に対し、バーストエラーを生ずる虞を未然に防止する事ができる。
〔２〕前記パルス間隔の最大間隔数よりも２以上大きな段数のラッチ段を直列に有するデータ入力バッファに前記ＡＤＣ１８で量子化されたデータを入力する。ラッチ段の段数は前記パルス間隔の最大間隔数よりも２以上大きいから、最大パルス間隔の入力データに対しても、パルス極性をも判定可能な範囲に亘って連続するサンプリングデータをデータ入力バッファの複数個のラッチ回路にラッチして並列出力することが可能になる。
〔３〕前記相関データバッファＲＤＢは前記波形検出回路ＷＤ１〜ＷＤ１０で検出された相関データを少なくとも前記パルス間隔の最大値に相当する前記クロック信号サイクル数分順次シフトして保持可能であり、例えば、パルス間隔の最大値が５であるならば、各理想波形に対して連続する５個の相関データを有する相関データバッファＲＤＢ内には情報信号が保有するパルス間隔毎に最近似状態の相関データが出現することになるから、前記相関データバッファＲＤＢに保持されている相関データを全て並列入力する最小パス追跡制御回路ＬＰＳによる相関データの抽出処理は、相関データバッファ内ＲＤＢの時間的に前後する所定範囲内で行うことができる。したがって、非同期のクロック信号と前記再生クロック信号との間に前記周波数誤差があっても最も近似する理想波形データの抽出には実質的な影響を与えない。
〔４〕前記理想波形データバッファＤＢ１ａ〜ＤＢ１０ｂは正極性及び負極性のパルス間隔毎に、理想波形データの標本点が相互に半ピッチずれたデータを別々に出力するから、前記再生クロック信号に対する非同期のクロック信号の位相差が最大で１８０°であることを考慮すれば、非同期のクロック信号に前記再生クロック信号と位相差を生じても、最も近似する理想波形データの抽出には実質的な影響を与えない。
〔５〕上記〔３〕〜〔４〕によれば、情報信号２６と非同期のクロック信号２４は情報信号２６から再生可能な再生クロック信号と周波数及び位相の点で誤差を生ずるが、その誤差による影響を補償することができ、チャネルデータの再生に比較的高い精度を実現できる。
第１０図にはチャネルデータの再生回路部分をアナログ回路を主体に構成したときの例が示される。前記ＡＤＣ１８の代わりに、クロック信号２４に同期して前記情報信号２６をサンプリングしてホールドするサンプル・ホールド回路１８Ａを採用する。その後段には、アナログ回路によって構成されたアナログ検出ゲート１９Ａ及びアナログデコーダ２０Ａが配置される。アナログ検出ゲート１９Ａ及びアナログデコーダ２０Ａは、前記検出ゲート１９及びデコーダ２０と同様のアルゴリズムによってチャネルデータを再生する。この例は、ＡＤＣ１８の電力消費が特に多い場合等に、電力消費を低減可能にする一例である。
第１１図にはチャネルデータの再生回路部分をソフトウェア処理可能に構成したときの例が示される。即ち、ディジタル信号処理プログラムを実行するディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）４０によって、前記検出ゲート１９及びデコーダ２０と同様の処理アルゴリズムによる検出ゲート機能１９Ｂ及びデコーダ機能２０Ｂを実現するものである。特に図示はしないがコード復号回路２１の機能もＤＳＰ４０で実現されている。
このとき、ＡＤＣ１８で変換されたデータ２７を蓄えるバッファメモリ４１を設け、前記バッファメモリ４１から読み出されたデータをＤＳＰ４０に供給する。これによれば、前記検出ゲート機能１９Ｂに含まれる処理条件を変えて複数回再生処理を行う事によって、前記ＥＣＣ回路５を利用したエラー訂正能力を向上させることができる。例えば、前記理想波形データバッファに、異なる使用条件を想定して決められた複数種類の理想波形データを設け、ＥＣＣ回路によりチャネルデータに対する訂正不能なエラーが検出されたとき、出力される理想波形データの種類を切り換え可能にする。切り換えはソフトウェア処理で行えば良い。このとき、磁気ディスク１から情報信号を再読み込みしなくも済み、バッファメモリ４１に対するメモリサクセスを行えばよく、再処理時間を短縮することができる。前記複数種類の理想波形は、例えば、使用雰囲気温度や圧力等に関する相違した使用条件の想定の下で決められる異なったデータである。
前記バッファメモリ４１の効率的な利用はチャネルデータの再生のＰＬＬ回路を用いない事によって保証される。即ち、情報信号２６を非同期サンプリングするから、サンプリングされたデータを１セクタのような比較的大きな単位でバッファメモリ４１に蓄えても、後からそれらデータが無駄になることはない。ＰＬＬ回路を用いる場合にはＰＬＬ回路のロックがはずれると、データをバッファに蓄えても、後からそのデータは全く使えない。
前記バッファメモリを有する構成はＤＳＰ４０を用いた場合だけに限定されるものではない。第１図などに基いて今まで説明した構成にも当然適用可能である。
第１２図にはバッファメモリを有する更に別の例を示す。第１１図の構成において、再処理に際してバッファメモリ４１のメモリアクセス時間もキャンセルするには、前記ＤＳＰ４０と同様のＤＳＰ４０Ａ，４０Ｂを一対設け、それらを予め並列動作させ、エラー状況に応じて出力を選択すればよい。即ち、前記ＤＳＰ４０Ａ，４０Ｂの出力を選択してＥＣＣ回路５Ａに供給するセレクタ４２を設ける。前記セレクタ４２は、ＥＣＣ回路５Ａによるチャネルデータに対する訂正不能なエラーが検出されたとき選択状態が切り換えられる。
第１３図には前記チャネルデータ再生のための構成を前記情報信号を伝送媒体から受け取るような通信制御用の装置に適用した例が示される。第１図との大きな相違点は再生波形の入力が伝送媒体４６から供給されている点である。送信データはコード変換回路４４、送信器４５、伝送媒体４６を介してＡＧＣ１６に供給される。クロック信号２４は周波数シンセサイザ又は基準クロック発生回路１４Ａで生成される。この場合も、ハードディスク装置と同様にＰＬＬ回路でデータに同期した再生クロック信号を生成して送信信号を量子化する必要はない。その他の構成は第１図等と同様ではその詳細な説明は省略する。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて具体的に説明したが本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、情報信号が有するパルス間隔の種類は上記の例に限定されず適宜変更可能である。これに応じて理想波形データの種類、理想波形データのデータ数なども変更可能である。また、データ入力バッファ３０や相関データバッファＲＤＢのラッチ段数の数も必要条件を満たす範囲で適宜変更可能である。また、相関データの最小値検出のための演算は差分の自乗和に限定されない。
産業上の利用可能性
本発明は、ハードディスク装置などの磁気記憶装置や通信制御装置においてランレングス符号化されたチャネルデータの再生に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る情報再生装置を適用したハードディスク装置のリードチャネルを例示したブロック図である。
第２図は検出ゲート回路の具体例を示す論理回路図である。
第３図は理想波形データの一例を第４図と共に示す説明図である。
第４図は理想波形データの一例を第３図と共に示す説明図である。
第５図は検出ゲートの出力を受けるデコーダの具体例を示す論理回路図である。
第６図は相関データバッファに保持された相関データの表現形式を例示する説明図である。
第７図は最小パス追跡制御回路による処理手順を模式的に示すフローチャートである。
第８図は最小パス追跡制御回路による処理の具体例を示すフローチャートである。
第９図はチャネルデータ出力回路の動作例を示す説明図である。
第１０図はチャネルデータの再生回路部分をアナログ回路を主体に構成した例を示すブロック図である。
第１１図はチャネルデータの再生回路部分をソフトウェア処理可能に構成した例を示すブロック図である。
第１２図は量子化データを蓄えるバッファメモリを有する例を示すブロック図である。
第１３図は情報信号を伝送媒体から受け取るような通信制御用の装置に適用した例を示すブロック図である。

Claims (13)

1. 立ち上がり極性パルスと立ち下がり極性パルスが交番され複数種類のパルス間隔を有する情報信号からそのパルス間隔に応ずるビット列のチャネルデータを再生する情報再生装置であって、
   パルス間隔別に前記立ち上がり極性パルスに関する理想波形及び立ち下がり極性パルスに関する理想波形を表すための理想波形データを出力する理想波形データ出力手段と、
   前記理想波形データの標本点ピッチに応ずる周期のクロック信号に同期して前記情報信号を標本化若しくは量子化する変換手段と、
   前記変換手段で変換されたデータと前記出力手段から出力される各理想波形データとの差分に基づいて前記情報信号のパルス波形に近似する理想波形を順次決定していく波形検出手段と、
   前記波形検出手段で順次決定された理想波形のパルス間隔に応ずるビット列を形成し前記チャネルデータとして出力するチャネルデータ出力手段と、を含んで成るものであることを特徴とする情報再生装置。
2. 前記波形検出手段は、
   前記パルス間隔の最大間隔数よりも２以上大きな段数のラッチ回路を直列に有し各ラッチ回路はクロック信号に同期してラッチ動作を行い初段に前記変換手段で変換されたデータを入力するデータ入力パッファと、
   前記理想波形データ出力手段から出力される各理想波形データと前記複数のラッチ回路のラッチデータとの差分に基づいて前記情報信号のパルス波形に対する夫々の理想波形の近似の状態を示す相関データを前記クロック信号に同期して演算する演算手段と、
   前記演算手段で演算された相関データを少なくとも前記パルス間隔の最大値に相当する前記クロック信号サイクル数分順次シフトして保持可能な相関データバッファと、
   前記相関データバッファに保持されている一方の極性のパルスに関する相関データの中で最も近似する状態を示す相関データを抽出する処理と、抽出した相関データに対応する理想波形のパルス間隔分だけ相関データバッファ内で相関データがシフトされるのを待って他方の極性のパルスに関する相関データの中で最も近似する状態を示す相関データを抽出する処理とを行って最も近似する状態の相関データを辿っていく追跡制御手段と、を含んで成るものであることを特徴とする請求項１記載の情報再生装置。
3. 前記理想波形データ出力手段は、立ち上がり極性及び立ち下がり極性のパルス間隔毎に、理想波形データの標本点が相互に半ピッチずれたデータを別々に出力するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の情報再生装置。
4. 前記変換手段は、クロック信号に同期して前記情報信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、又はクロック信号に同期して前記情報信号をサンプリングしてホールドするサンプル・ホールド回路であることを特徴とする請求項１又は２記載の情報再生装置。
5. 前記情報信号はディスクからの読取り信号であり、前記ディスクへ書込む情報の同期信号を生成する周波数シンセサイザを有し、前記クロック信号は前記周波数シンセサイザから出力されるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の情報再生装置。
6. 前記情報信号を伝送媒体から受け取るものであることを特徴とする請求項１又は２記載の情報再生装置。
7. 前記チャネルデータ出力手段から出力されるチャネルデータに対してエラーチェック及び訂正を可能にするＥＣＣ回路を更に有して成るものであることを特徴とする請求項１又は２記載の情報再生装置。
8. 前記変換手段で変換されたデータを蓄えるバッファメモリを有し、前記バッファメモリから読み出されたデータが前記波形検出手段に供給されるものであることを特徴とする請求項７記載の情報再生装置。
9. 前記理想波形データ出力手段は、異なる使用条件を想定して決められた複数種類の理想波形データを有し、出力される理想波形データの種類は、ＥＣＣ回路によりチャネルデータに対する訂正不能なエラーが検出されたとき切り換え可能にされるものであることを特徴とする請求項８記載の情報再生装置。
10. 少なくとも前記理想波形データ出力手段、演算手段、データバッファ、追跡制御手段、及びチャネルデータ出力手段を含む処理手段を並列動作可能に複数組有し、
    前記夫々の処理手段に含まれるチャネルデータ出力手段を選択し選択したチャネルデータ出力手段の出力を選択するセレクタと、
    前記セレクタで選択されたチャネルデータ出力手段から出力されるチャネルデータに対してエラーチェック及び訂正を可能にするとＥＣＣ回路とを設け、
    前記セレクタは、ＥＣＣ回路によるチャネルデータに対する訂正不能なエラーが検出されたとき選択状態が切り換え可能にされるものであることを特徴とする請求項２記載の情報再生装置。
11. 前記夫々の処理手段に含まれる理想波形データ出力手段が出力する理想波形は異なる使用条件の想定の下で決められた異なるデータであることを特徴とする請求項１０記載の情報再生装置。
12. 立ち上がり極性パルスと立ち下がり極性パルスが交番され複数種類のパルス間隔を有する情報信号からそのパルス間隔に応ずるビット列のチャネルデータを再生する半導体装置であって、
    パルス間隔別に前記立ち上がり極性パルスに関する理想波形及び立ち下がり極性パルスに関する理想波形を表すための理想波形データであって理想波形データの標本点ピッチが半ピッチずれたデータを別々に出力する理想波形データ出力手段と、
    前記標本点ピッチに応ずる周期のクロック信号に同期して前記情報信号を標本化若しくは量子化する変換手段と、
    前記変換手段で変換されたデータと前記出力手段から出力される各理想波形データとの差分に基づいて前記情報信号のパルス間隔に近似する理想波形を順次決定していく波形検出手段と、
    前記波形検出手段で順次決定された理想波形のパルス間隔に応ずるビット列を形成し前記チャネルデータとして出力するチャネルデータ出力手段と、を含んで成るものであることを特徴とする半導体装置。
13. 立ち上がり極性パルスと立ち下がり極性パルスが交番され複数種類のパルス間隔を有する情報信号からそのパルス間隔に応ずるビット列のチャネルデータを再生する半導体装置であって、
    パルス間隔別に前記立ち上がり極性パルスに関する理想波形及び立ち下がり極性パルスに関する理想波形を表すための理想波形データを出力する理想波形データ出力手段と、
    クロック信号に同期して前記情報信号を標本化若しくは量子化する変換手段と、
    前記パルス間隔の最大間隔数よりも２以上大きな段数のラッチ回路を直列に有し各ラッチ回路はクロック信号に同期してラッチ動作を行い初段に前記変換手段で変換されたデータを入力するデータ入力バッファと、
    前記出力手段から出力される各理想波形データと前記複数のラッチ回路のラッチデータとの差分に基づいて前記情報信号のパルス波形に対する夫々の理想波形の近似の状態を示す相関データを前記クロック信号に同期して演算する演算手段と、
    前記演算手段で演算された相関データを少なくとも前記パルス間隔の最大値に相当するクロック信号サイクル数分順次シフトして保持可能な相関データバッファと、
    前記相関データバッファに保持されている一方の極性のパルスに関する相関データの中で最も近似する状態を示す相関データを抽出する処理と、抽出した相関データに対応する理想波形のパルス間隔分だけ相関データバッファ内で相関データがシフトされるのを待って他方の極性のパルスに関する相関データの中で最も近似する状態を示す相関データを抽出する処理とを行って最も近似する状態の相関データを辿っていく追跡制御手段と、
    前記追跡制御手段で順次抽出された相関データに応ずる理想波形のパルス間隔に応ずるビット列を所定のビットフォーマットに変換して前記チャネルデータとして出力するチャネルデータ出力手段と、が半導体チップに形成されて成るものであることを特徴とする情報再生装置。

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