JP4040798B2 - 記憶装置及びその記録再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報を磁気的に記録して再生する磁気ディスク装置、磁気テープ装置、光磁気記録装置等の記憶装置、記録再生方法及び記録方法に関し、特に、媒体上に記録する際に磁化反転間隔を拡大して再生データの信頼性を向上するようにした記憶装、記録再生方法及び記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク装置におけるデータ記録再生系の構成は、例えば図１９のようになる。図１９において、データ記録再生系は、記録部２１０と再生部２１２で構成される。記録部２１０は、エンコーダ２１６、プリコーダ２１８、ライトドライバ２２２が設けられ、ヘッド／媒体２２４によりデータを磁気ディスク上に磁気的に記録する。
【０００３】
再生部２１２は、プリアンプ２２６、可変ゲインアンプ２２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３０、サンプラ（ＡＤコンバータ）２３２、イコライザ２３４、ビタビ検出器（最尤検出器）２３６、デコーダ２３８、ゲイン計算器２４０、位相計算器２４２、ＶＦＯ２４４及びタップゲイン計算器２４６を備える。
【０００４】
このような記録再生系の原理を図１９に示す。記録部２１０に送られてきたデータは何らかの符号化、一般にはＲＬＬ符号化（Run Length Limited Code ）が施され、その後にプリコーダ２１８を通り、符号に応じて記録媒体上に磁化反転を形成するために、ライトドライバ２２２により記録ヘッドに図２０（Ａ）のような矩形波状の書込み電流を流す。この書込み電流の方向で図２０（Ｂ）のように媒体上の磁化方向が決まり、書込み電流の反転が磁化反転に対応する。
【０００５】
このような媒体上の磁化を再ヘッドで再生した場合、一般に、ヘッド再生信号は、図２０（Ｃ）の点線で示したような磁化反転位置にピークを持つような信号が現れる。しかし、近隣の磁化反転からの符号間干渉により実線のような信号となる。
【０００６】
このヘッド再生信号は、プリアンプ２２６、可変ゲインアンプ２２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３０、サンプラ２３２を通り、更にイコライザ２３４により所望の波形に等化され、図２０（Ｄ）のイコライザ出力信号の波形が得られる。
【０００７】
このイコライザ出力信号の波形は、ＰＲ４（パーシャル・レスポンス・クラス４：Partial Response Class ４) の場合であり、丸印で示したノイズ無しの場合のサンプリング値（期待値）が＋１，０，−１になるように等化される。サンプリング値はビタビ検出器２３６を通り、記録した符号が復調され、最後に符号はデコーダ２３８元のデータに復号される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の磁気ディスク装置におけるデータ記録再生系は次の問題がある。
【０００９】
図２１に従来の問題点を示したもので、図２１（Ａ）が書込み電流、図２１（Ｂ）が磁化状態、図２１（Ｃ）がヘッド再生信号である。まず記録密度が増してくると媒体ノイズや非線形的な現象が現れ、イコライザ２３４で図２１（Ｄ）のような所望の波形に等化しても、元のデータに正しく復調することが困難となる。
【００１０】
特に最小磁化反転間隔（ＲＬＬ符号ｄ＝０の符号では符号ビット間隔）で記録された場合、ＮＬＴＳ(Non Linear Transition Shift) として知られた非線形ビット遷移あるいはＰＥ(Partial Erasure) として知られた部分磁化消失などの現象が顕著に発生する。
【００１１】
非線形ビット遷移ＮＬＴＳに対しては現在では、ＷＰＣ（Write Pre-compensation) と言われる書込補償方法により補正を行っている。一般に、非線形ビット遷移ＮＬＴＳは媒体上で磁化反転が連続した場合に、後方の磁化反転位置が矢印２５０のように前側にシフトする現象である。そこで書込補償ＷＰＣは、本来の磁化反転の位置に形成されるように、記録電流の反転位置を矢印２５２のように実線の位置まで後ろにずらすものである。
【００１２】
このような書込補償ＷＰＣは、最小磁化反転間隔の場合だけでなく、磁化反転の並びに応じて、書込補正量を可変できるようなものもあるが、後方の記録電流反転位置を後ろにずらして、本来の磁化反転位置に形成するという点では同じである。
【００１３】
このような書込み電流よる実際の磁化状態は、図２１（Ｂ）のように磁化反転位置がジグザグに形成され、これが媒体ノイズの主因とされている。部分磁化消失ＰＥは、この磁化反転のジグザグが図示のように大きくなり、右方向の磁化が一部１５４で短絡し、磁化反転が形成されなかった場合に発生する非線形的な振幅低下の現象である。
【００１４】
この部分磁化消失ＰＥに対しても、書込み電流の反転位置をずらして磁化反転間隔を広げることで振幅を補償することが提案されている。従って、これらの非線形ビット遷移ＮＬＴＳや非線形歪みの平均値に対する補正は、磁化反転の位置をずらす方法により補正が可能である。
【００１５】
しかし、これらの非線形ビット遷移ＮＬＴＳや部分磁化消失ＰＥ等の非線形な歪みは、本来、確率的な現象であり、媒体ノイズに含まれて観測されていると考えられる。この媒体ノイズは記録密度が増すに従い増加するが、一旦発生した媒体ノイズの分散に対しては、Ｓ／Ｎゲインの大きい再生方式を用いる以外に手段がなかった。
【００１６】
また、最近では熱による経年変化で記録した信号が低下する熱緩和現象の問題も深刻になりつつあり、磁化反転間隔を広く記録することが望まれている。そこで、磁化反転の連続を無くした１−７ＲＬＬ符号や２−７ＲＬＬ符号も検討されているが、符号化率が悪く、帯域が広がるため、特性的な問題やクロック周波数が増加してしまう問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、非線形ビット遷移ＮＬＴＳや部分磁化消失ＰＥ等の非線形現象の確率的な媒体ノイズを抑えて再生データの信頼性を向上するようにした記憶装置、記録再生方法及び記録方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。まず本発明は、図１（Ａ）のように、情報を媒体上に磁気的に記録して再生する記憶装置であり、特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔より拡大して記録する記録部１０と、媒体の読取信号を等化した後の最尤検出で、記録時に磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔よりも広げて記録したことによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出する再生部１２とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
このように本発明では、特定の符号列について磁化反転間隔を拡大を拡大することにより、非線形ビット遷移ＮＬＴＳや一部磁化消失ＰＥ等の非線形現象の確率的な分散量である媒体ノイズを小さく抑え、再生データの信頼性を向上できる。また磁化反転間隔が積極的に広げられるため、熱緩和等の問題も解決できる。
【００２０】
更に、磁化反転間隔を広げたことに伴う再生信号の理想的な振幅（サンプル値）からのずれの発生に対しては、このずれによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出することで、劣化を抑えることができる。
【００２１】
本発明による記憶装置の記録部１０は、情報を媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限した符号法を使用し、この符号法の特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔が本来の磁化反転の間隔よりも広げて形成されるように記録する。
【００２２】
記録部１０は、情報を媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を２個までに制限したＭＴＲ符号(Maximum Transition Run Trellis Code）を使用し、磁化反転が２個連続するタイビットの場合のみ、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する。
【００２３】
記録部１０は、情報を前記媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個までに制限したＭＴＲ符号を使用し、磁化反転が２個連続するタイビットの場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録し、磁化反転が３個連続するトリビット（Tri-bit ）の場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番眼は本来の位置とし、３番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する。
【００２４】
記録部１０は、磁化反転位置を後方にずらすことにより、記録時に発生する非線形な磁化反転の前方へのずれを補正する書込補償ＷＰＣ（Write Pre Compensation）を組合わせる。
【００２５】
本発明で磁化反転間隔を拡大して記録したことによる誤差は、再生信号を用いてフィードバック制御を行う再生系統の部分に影響を与える。
【００２６】
そこで本発明による記憶装置の再生部１２は、等化前の信号と等化後の信号の差から求めた等化誤差信号に基づいて媒体の読取信号を目的とする信号波形に等化する等化器（イコライザ）３４を備え、本来の磁化反転位置からずらして記録された特定の符号列を検出した際に、そのときの等化誤差信号を使用しないか、あるいは所定の重み付けにより等化誤差信号を抑圧して使用する。
【００２７】
また再生部１２は、基準クロックと等化済みの再生信号から抽出したクロックとの位相誤差信号に基づいてサンプル用のクロックを位相制御するＰＬＬ回路４５を備え、本来の磁化反転位置からずらして記録された特定の符号列を検出した際に、そのときのを使用しないか、あるいは所定の重み付けにより位相誤差信号を抑圧して使用する。
【００２８】
更に再生部１２は、等化済み再生信号と目標振幅との振幅誤差信号に基づいて再生信号を目標振幅に合わせるＡＧＣ回路（ゲイン計算器）４０を備え、本来の磁化反転位置からずらして記録された特定の符号列を検出した際に、そのときの振幅誤差信号を使用しないか、あるいは所定の重み付けにより振幅誤差信号を抑圧して使用する。
【００２９】
本発明の記憶装置は、更に、パラメータ調整部１４を設け、テストパターンの記録再生により最尤検出器３６のエラーレートをモニタし、記録部１０で使用する特定符号列についての磁化反転拡大量ΔＴと最尤検出で期待値に加える振幅誤差ΔＶの各々を、エラーレートを最小とするように調整して設定する。
【００３０】
パラメータ調整部１４は、最尤検出器３６のメトリックを用いてＳＡＭ（Sequenced Amplitude Margin) 回路で得られるエラーレートをモニタし、記録部１０で使用する特定符号列ついての磁化反転拡大量ΔＴと最尤検出で期待値に加える振幅誤差ΔＶの各々を、ＳＡＭのエラーレートを最小とするように調整して設定する。
【００３１】
このＳＡＭは、最尤検出で得られた２乗誤差の累積値である複数のメトリックの内、最小メトリックＭ１と２番目に小さメトリックＭ２との差Ｍｎ＝（Ｍ１−Ｍ２）が通常はＯより小さいとき、即ち、
Ｍｎ＜０
のときエラーをカウントしているが、ストレスを加えることで０より大きな値Ｋとして
Ｍｎ＜Ｋ
のときエラーをカウントし、ノイズに対し強制的にエラーを起し易くし、エラーレートを求める時間を短縮してパラメータ調整を高速で処理できるようにする。
【００３２】
パラメータ調整部１４は、記録部１０の書込補償量ＷＰＣ、再生部１２に設けたフィルタ３０のカットオフ周波数Ｆc とブースト量Ｆb 、イコライザ３４のタップゲインＧtap の調整を最初に行った後に、記録時の磁化反転拡大量ΔＴと最尤検出での振幅誤差量ΔＶを調整して設定する。
【００３３】
パラメータ調整部１４は、磁化反転拡大量ΔＴと振幅誤差量ΔＶの調整を、２ビット連続の磁化反転パターンで調整した後に、３ビット以上連続の磁化反転パターンで調整する。
【００３４】
また、本発明は、情報を媒体上に磁気的に記録して再生する記録再生方法を提供するものであり、特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔より拡大して記録する記録過程と、媒体の読取信号を等化した後の最尤検出で、記録時に磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔よりも広げて記録したことによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出する再生過程とを備えたことを特徴とする。この記録再生方法の詳細は、記録再生装置の場合と同じになる。
【００３５】
更に本発明は、情報を媒体上に磁気的に記録する記録方法を提供するものであり、情報を媒体上に磁気的に記録する際に、最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限した符号法を使用し、この符号法による特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔が本来の磁化反転の間隔よりも広げて形成されるように記録することを特徴とする。この記録方法の詳細は、記録再生装置で示した記録部と同じになる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図である。図２において、ハードディスクドライブは、ＳＣＳＩコントローラ１１０、ドライブコントローラ１１２及びディスクエンクロージャ１１４で構成される。
【００３７】
ＳＣＳＩコントローラ１１０には、ＭＣＵ１１６、制御記憶として使用されるフラッシュメモリ１１８、制御プログラムを格納したプログラムメモリ１２０、ハードディスクコントローラ１２２及びデータバッファ１２４が設けられる。ドライブコントローラ１１２には、ドライブインタフェースロジック１２６、ＤＳＰ１２８、リード／ライトＬＳＩ１３０、サーボ復調部１３２及びサーボドライバ１３４が設けられる。
【００３８】
ディスクエンクロージャ１１４にはヘッドＩＣ１３６が設けられ、ヘッドＩＣ１３６をライトヘッドとリードヘッドを備えた複合ヘッド１３８−１〜１３８−６に接続している。複合ヘッド１３８−１〜１３８−６は、磁気ディスク１４０−１〜１４０−３の各記録面に対し設けられ、ＶＣＭ４４による駆動でディスク媒体１４０−１〜１４０−３の任意のトラックのセクタ位置に位置決めされる。磁気ディスク１４０−１〜１４０−３はスピンドルモータ４２により一定速度で回転される。
【００３９】
ホストから発行されたコマンドは、ハードディスクコントローラ１２２を介してフラッシュメモリ１１８のコマンドキューに格納される。ＭＣＵ１１６はフラッシュメモリ１１８のコマンドキューの先頭位置からコマンドを取り出し、例えば書込コマンドを例にとると、ハードディスクコントローラ１２２を使用してホストに対し書込データの転送を要求する。
【００４０】
ホストから転送された書込データは、データバッファ１２４に格納され、ＭＣＵ１１６がハードディスクコントローラ１２２を起動して、磁気ディスク１４０−１〜１４０−３側に対するデータ書込みを行う。
【００４１】
同時にＤＳＰ１２８は、書込コマンドで与えられたセクタ位置に対するＶＣＭ１４４によるヘッドの位置付けを、サーボドライバ１３４とサーボ復調部１３２を介して得られたサーボ復調信号により制御する。
【００４２】
データバッファ２４に格納された書込データは、ハードディスクコントローラ１２２、ドライブインタフェースロジック１２６、リード／ライトＬＳＩ１３０のライトチャネル（記録部）、ヘッドＩＣ１３６を通って、例えば複合ヘッド１３８−１から磁気ディスク１４０−１の書込コマンドで指定されたセクタ位置に書き込まれる。
【００４３】
この書込データの磁気ディスクへの書込みが完了すると、ＭＣＵ１１６はハードディスクコントローラ１２２を介してホストに書込正常終了を示すステータスを報告する。
【００４４】
またホストから読出コマンドが発行された場合は、ハードディスクコントローラ１２２を介してフラッシュメモリ１１８のコマンドキューに格納した後にＭＣＵ１１６が読出コマンドを取り出し、ハードディスクコントローラ１２２、ドライブインタフェースロジック１２６、リード／ライトＬＳＩ１３０のリードチャネル（再生部）、ヘッドＩＣ１３６を通って、例えば複合ヘッド１３８−１から磁気ディスク１４０−１の読出コマンドで指定されたセクタ位置に書き込まれるているデータを再生し、ハードディスクコントローラ１２２を使用してホストに対し読出データを転送する。
【００４５】
図３は、本発明による最小時間反転幅の拡大記録の機能を備えた図２のリード／ライトＬＳＩに設けたデータ記録再生系のブロック図である。
【００４６】
図３において、データ記録再生系は、記録部１０と再生部１２で構成される。記録部１０には、エンコーダ１６、プリコーダ１８、書込補償・反転幅拡大回路２０及びライトドライバ２２が設けられる。ライトドライバ２２に続いて設けられたヘッド／媒体２４は、記録ヘッドと磁気ディスク及び再生ヘッドで構成された磁気記録系である。
【００４７】
再生部１２は、プリアンプ２６、可変ゲインアンプ２８、ローパスフィルタ３０、サンプラ３２、イコライザ３４、ビタビ検出器３６、デコーダ３８で構成される。またフィードバック制御系として、可変ゲインアンプ２８に対してはＡＧＣ機能をもつゲイン計算機４０が設けられ、サンプラ３２に対しては位相計算機４２とＶＦＯ４４を備えたＰＬＬ回路（タイミングリカバリ回路）４５が設けられ、更にイコライザ３４に対してはタップゲイン計算機４６が設けられている。
【００４８】
本発明のデータ記録再生系にあっては、記録部１０に設けている書込補償・反転幅拡大回路２０による反転幅拡大機能により、書込データの内の特定の符号列の場合にのみ媒体上での磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔より拡大して記録することを特徴とする。
【００４９】
このような記録部１０における特定符号列における磁化反転間隔の拡大記録に伴い、再生部１２にあっては磁化反転間隔の拡大記録による再生信号が本来の磁化反転間隔による記録の再生信号に対して振幅誤差を生ずることから、ビタビ検出器３６で使用するノイズを含まない理想サンプル値としての期待値に磁化反転間隔の拡大記録で発生した振幅誤差ΔＶを含ませることで最尤検出を行う。
【００５０】
ここで記録部１０において磁化反転間隔を本来の磁化反転間隔より広げて拡大記録する特定の符号列としては、例えば最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限したＭＴＲ符号（Maximum Transition Run Trellis Code)を対象とする。ＭＴＲ符号は１９９６年にミネソタ大学のＭｏｏｎ教授によって提案されたものである（J. Moon and B. Brickner “Maximal transition run codes for data storage systrems, ”IEEE Trans, on Magnetics, vol. 32, no.5,pp.3992-3994, Sept., 1996 ）。
【００５１】
このＭＴＲ符号には例えば次の２つがある。
【００５２】
▲１▼最小間隔で起こる磁化反転の連続を２個（ダイビット）まで制限したダイビットＭＴＲ符号。
【００５３】
▲２▼最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個（トリビット）まで制限したトリビットＭＴＲ符号。
【００５４】
これらのＭＴＲ符号はパーシャルレスポンスの最尤検出におけるＰＲ４ＭＬ、ＥＰＲ４ＭＬ、ＥＥＰＲ４ＭＬと組み合わせて使用される。ここでＰＲ４ＭＬは等化特性が（１＋Ｄ）であり、ノイズ無しの場合のサンプル値が＋１，０，−１となるように等化される。
【００５５】
またＥＰＲ４ＭＬは等化特性が（１＋Ｄ）2 であり、ノイズ無しのサンプル値が＋１，＋１，−１，−１となるように等化される。更にＥＥＰＲ４ＭＬにあっては等化特性が（１＋Ｄ）3 であり、ノイズ無しのサンプル値が＋１，＋２，０，−２，−１となるように等化される。
【００５６】
図４は、本発明に適用されるダイビットＭＴＲ符号であり、最小磁化反転の連続が２個（ダイビット）となる記録を行う際のＭＲＴ符号「０１１０」、その書込電流、更に書込クロックを示している。
【００５７】
このダイビットＭＴＲ符号「０１１０」にあっては、破線で示す本来の磁化反転となる書込電流の立ち下がり及び立ち下がり位置に対し
▲１▼１番目のビット１による磁化反転の位置を、破線の本来の立ち上がり位置よりも前方に拡大幅ΔＴだけずらして記録し、
▲２▼２番目のビット１による磁化反転の位置を、破線の本来の立ち下がり位置よりも後方に拡大幅ΔＴずらして記録する。
【００５８】
図５は、ダイビットＭＲＴ符号における最小間隔で起こる磁化反転の連続が２個未満の場合のＭＴＲ符号書込電流及び書込クロックであり、例えばＭＴＲ符号「０１０」を例にとっており、この場合には磁化反転の位置の拡大は行わない。
【００５９】
図６は、図４のダイビットＭＴＲ符号「０１１０」の磁化反転となるビット１が２つ連続した場合について、本発明による磁化反転の拡大記録に加え、非線形ビット遷移ＮＬＴＳを補正するための書込補償ＷＰＣを組み合わせた場合のＭＲＴ符号書込電流及び書込クロックである。
【００６０】
即ち磁化反転位置の拡大は、１番目のビット１について前方に拡大幅ΔＴずらすと共に、２番目のビット１について後方に拡大幅ΔＴずらし、これに加え非線形ビット遷移ＮＬＴＳを補正するために書込補償量ＷＰＣ001 だけ２番目のビット１を更に後方にずらしている。
【００６１】
図７は、ダイビットＭＴＲ符号で最小磁化反転間隔が２個連続した場合の書込み電流、磁化状態及びヘッド再生信号であり、これにより本発明の原理を説明すると次のようになる。
【００６２】
本発明にあっては、記録時に図７（Ａ）のように，破線で示す２個のビット１の連続に対応した書込み電流の立ち上がりと立ち下がりの反転間隔を実線のように広めになるように前方及び後方に拡大幅ΔＴだけシフトさせ、この記録電流によって図７（Ｂ）のように媒体上に記録される磁化状態の最小磁化反転間隔を記録するようにしている。
【００６３】
また図７（Ａ）にあっては、本発明による最小磁化反転間隔の拡大に加え、非線形ビット遷移ＮＬＴＳによる磁化反転の前方シフトを補正するため、後方のビット１の位置を書込補償量ＷＰＣだけ後方に拡大（遅延）することを併せて行っている。
【００６４】
ここで本発明の最小磁化反転間隔の拡大と、非線形ビット遷移ＮＬＴＳに対する書込補償ＷＰＣとの相違点は２つある。１つ目として、書込補償ＷＰＣは書込電流の反転間隔を広げるが、形成される磁化反転間隔は本来の間隔にすることを目的としている点である。２つ目として。書込補償ＷＰＣは書込み電流の反転が連続した場合に、後方の反転位置を遅延させるものであり、前方の反転位置を操作することはなく、また時間的に前にずらすこともない。
【００６５】
また、既に提案されている部分磁化消失ＰＥの補償にあっては、磁化反転の間隔を広げて記録する点は同じであるが、ＰＥ補償が再生された信号振幅の平均値をＰＥがない場合の理想的な振幅に回復させるための補償であり、本発明の最小磁化反転間隔の拡大記録のように媒体ノイズのばらつきを考慮したＳＮ比の改善までは考慮されていない。
【００６６】
本発明にあっては、媒体ノイズの増加を抑えることを目的として、磁化反転間隔の拡大を積極的に行うことが大きな特徴である。このように媒体ノイズの増加を抑えるために磁化反転の間隔を拡大した場合、再生時における等化波形が理想的な振幅のサンプル値からずれを発生する。そこで本発明にあっては、図３の再生部１２に設けたビタビ検出器３６において、最小磁化反転間隔の拡大記録により発生した振幅誤差を理想的なサンプル値に含めることで劣化を抑える。
【００６７】
図８（Ａ）は、磁化反転が２個連続するダイビットＭＴＲ符号列「０１１０」の書込電流と、この書込電流による磁化反転間隔の拡大記録について再生した再生部のイコライザ出力信号である。
【００６８】
図８（Ａ）のように磁化反転間隔を本来よりも拡大して書込電流により記録した場合には、イコライザ出力信号は破線の理想的なサンプル値とはならず、実線の波形の丸印のように誤差ΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３，ΔＶ４，ΔＶ５を持つ。
【００６９】
この誤差ΔＶ１〜ΔＶ５は、磁化反転間隔の並び、即ち記録符号列によって値が変わる。本発明にあっては、このような磁化反転間隔の拡大記録によりイコライザ出力信号に生じた振幅誤差を、次のビタビ検出器３６で考慮することで劣化を抑える。
【００７０】
図９は、図１９に示した従来の再生部２１２に設けているビタビ検出器２３６の概略ブロック図である。ビタビ検出器２３６は、複数の記録符号列に対し、その符号列が記録された場合のノイズ無しのイコライザ出力値（サンプル理想値）Ｗ、例えばＰＲ４の場合にはＷ＝＋１，０，−１の３値を仮定し、実際のビタビ検出器１３６の入力信号ｙ、即ち前段のイコライザからの出力信号ｙとの２乗誤差（ｙ−Ｗ）2 を誤差演算器２４８で求める。
【００７１】
次にアド・コンペア・セレクト回路（ＡＣＳ回路）２５２で誤差を累積することでメトリックを求め、誤差量が小さい仮定符号列をパスメモリ２５６に保存し、パスメモリ２５６から最終的に最も確からしい符号列を出力する。
【００７２】
このような従来の基本的なビタビ検出器２３６に対し本発明にあっては、図１０のように、図８の磁化反転間隔の拡大記録による誤差ΔＶ１〜ΔＶ５を考慮したビタビ検出器３６を使用する。
【００７３】
ビタビ検出器３６は予め定めた記録符号列に対しイコライザ出力値（サンプル理想値）Ｗを仮定するため、その記録符号列が本発明による磁化反転間隔の拡大対象となるものかどうかに応じ、イコライザ出力の仮定値Ｗを変える。
【００７４】
即ち、磁化反転間隔の拡大による影響がない符号列に場合には、誤差演算器４８で従来どおりの仮定値Ｗを使用して２乗誤差（ｙ−Ｗ）2 を求める。これに対し磁化反転間隔の拡大によって誤差が発生する符号列の場合には、誤差演算器５０に切り替え、イコライザ出力の仮定値Ｗに誤差ΔＶを加えた仮定値（Ｗ＋ΔＶ）を用いて、２乗誤差｛ｙ−（Ｗ＋ΔＶ）｝2 を求め、誤差の影響を抑える。
【００７５】
図１１，図１２，図１３及び図１４は、図３のデータ記録再生系の最小磁化反転間隔の拡大記録に適用されるＭＴＲ符号の他の実施形態であり、この実施形態にあっては最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個まで制限したトリビットＭＴＲ符号を用いている。
【００７６】
図１１は、トリビットＭＴＲ符号で磁化反転となるビット１が３個連続したＭＴＲ符号「０１１１」、書込み電流及び書込クロックである。このように磁化反転が３個連続する場合にあっては
▲１▼１番目のビット１の磁化反転を本来の位置よりも前方に拡大幅ΔＴずらして記録し、
▲２▼２番目のビット１の磁化反転は行わずに本来の位置で記録し、
▲３▼３番目のビット１の磁化反転については本来の位置よりも後方に拡大幅ΔＴずらして記録する。
【００７７】
図１２は、トリビットＭＴＲ符号において、最小磁化反転が２個連続した場合の磁化反転間隔の拡大であり、この場合には図４に示したダイビットＭＴＲ符号の場合と同様、１番目のビット１の磁化反転については本来の位置よりも前方に拡大幅ΔＴずらして記録し、２番目のビット１となる磁化反転については本来の位置よりも後方に拡大幅ΔＴずらして記録する。
【００７８】
図１３は、トリビットＭＴＲ符号で図１２の磁化反転が３個連続した場合、図１２の磁化反転が２個連続した場合以外のＭＴＲ符号例えば「０１０」の書込電流と書込クロックであり、この場合にはビット１の磁化反転の記録については磁化反転位置の変更は行わず、本来の位置のまま記録する。
【００７９】
図１４は、図１１の３個磁化反転が連続する場合について、更に非線形ビット遷移ＮＬＴＳを補正するための書込補償ＷＰＣを行った場合である。即ち、磁化反転が３個連続する場合について、書込補償ＷＰＣ111 は磁化反転間隔の後方を遅延させるものであることから、２番目の磁化反転となるビット１を後方に書込補償量ＷＰＣ111 ずらして記録する。
【００８０】
この２番目の磁化反転のビット１の書込補償量ＷＰＣ111 分の後方シフトに伴い、３番目の磁化反転のビット１についても拡大幅ΔＴに加え、更に書込補償量ＷＰＣ111 分だけ後方にシフトしている。
【００８１】
また図１２のトリビットＭＴＲ符号で磁化反転が２個連続した場合については、図６に示したダイビットＭＴＲ符号の場合と同様、２番目の磁化反転のビット１をその書込補償ＷＰＣ011 分だけ後方に更にシフトすれば良い。
【００８２】
図１５は、図３の再生部１２の可変ゲインアンプ２８、サンプラ３２及びイコライザ３４に設けているフィードバック制御系について、磁化反転間隔の拡大記録による再生時の誤差の影響を防ぐためのブロック図である。本発明で磁化反転間隔を拡大記録した場合、再生信号には図８（Ｂ）に示したような誤差ΔＶ１〜ΔＶ５が含まれることから、このような再生信号を用いて制御を行うフィードバックループに悪影響を与える可能性がある。
【００８３】
これら再生信号を用いたフィードバックループを持つ回路としては、再生信号の振幅を揃えるための可変ゲインアンプ２８に対しＡＧＣとして設けたゲイン計算機４０、再生信号をサンプリングする際のクロック位相を決める位相計算機４２、及びＶＦＯ４４で構成されるＰＬＬ回路（タイミングリカバリ回路）４５及びイコライザ３４のタップゲインを決めるトレーニング用のタップゲイン計算機４６があげられる。
【００８４】
これらゲイン計算機４０、位相計算機４２及びタップゲイン計算機４６は、イコライザ３４の入力信号ｘあるいは出力信号ｙ及びこれをレベル判定した信号を用いて、ゲイン誤差、位相誤差、等化誤差を計算し、それぞれに適合したループフィルタ、一般には積分回路を通して可変ゲインアンプ２８、サンプラ３２及びイコライザ３４を制御する。
【００８５】
更に詳細に説明すると、可変ゲインアンプ２８に対するフィードバックループに設けたゲイン計算機４０は、レベル決定回路５８、パターン検出器６０、ゲイン誤差検出器６２、ループフィルタ６４で構成される。パターン検出器６０にはビタビ検出器３６の判定信号Ｚが入力しており、拡大記録された記録符号列か否か検出する。
【００８６】
パターン検出器６０で拡大記録した記録符号列を検出すると、ゲイン誤差検出器６２に出力し、そのときのゲイン誤差検出器６２の出力を禁止し、前のゲイン誤差の出力状態を維持する。またパターン検出器６２の拡大記録した記録符号列の検出でそのときのゲイン誤差の出力を禁止して前の値を保持する代わりに、そのときのゲイン誤差に重みを付け、算出した誤差を重み付けにより小さく抑えることによってループフィルタ６４に対する検出誤差の入力を抑え、誤差による変動を抑制しても良い。
【００８７】
サンプラ３２のクロック位相を決めるための位相計算機４２は、レベル決定回路６６、パターン検出器６８、位相誤差検出器７０及びループフィルタ７２で構成される。
【００８８】
パターン検出器６８でビタビ検出器３６の判定信号Ｚとの比較で拡大記録を行った記録符号列を検出すると位相誤差検出器７０に出力し、位相誤差の検出出力を停止する。このため、拡大記録を行った記録符号列の再生パターンについては、ループフィルタ７２による位相誤差のフィルタ出力はＶＦＯ４４に対して行われず、誤差によるクロック位相の変動を抑える。
【００８９】
この場合にも位相誤差検出器７０はパターン検出器６８が出力を受けたときに、そのときの位相誤差に重み付けすることで誤差を抑えてループフィルタ７２に出力するようにしても良い。
【００９０】
更にイコライザ３４のタップゲインをトレーニングにより設定するタップゲイン計算機４６は、レベル決定回路７４、パターン検出器７６、等化誤差検出器７８、ループフィルタ８０を備える。
【００９１】
パターン検出器７６はビタビ検出器３６からの判定信号Ｚから磁化反転間隔の拡大記録を行った記録符号列を検出すると、そのときの等化誤差検出器７８の出力を停止し、ループフィルタ８０によるイコライザ３４のタップゲインの制御を止めることで、再生信号に含まれる誤差による影響を防ぐ。
【００９２】
この場合にも、パターン検出器７６の出力が得られたときに等化誤差検出器７８の出力に重み付けをして磁化反転間隔の拡大による誤差の影響を抑えるようにしても良い。
【００９３】
次に図３の記録部１０及び再生部１２に対して設けているパラメータ調整部１４を説明する。パラメータ調整部１４は、本発明で使用する最小磁化反転間隔の連続を２個まで制限したダイビットＭＴＲ符号、あるいは最小磁化判定間隔の連続を３個まで制限したトリビットＭＴＲ符号をテストパターンとした記録再生により、ビタビ検出器３６のエラーレートをモニタし、記録部１０の書込補償・反転幅拡大回路２０で使用する特定符号列についての磁化反転拡大量ΔＴとビタビ検出器３６で理想サンプル値（期待値）に加える振幅誤差ΔＶの各々をエラーレートを最小とするように調整して設定する。
【００９４】
このパラメータ調整部１４の機能は、工場の組立最終工程に設けている各種パラメータの調整設備や試験設備を使用しても良いし、磁気ディスク装置そのものに内蔵しても良い。
【００９５】
図１６は、図３のパラメータ調整部１４によってビタビ検出器３６のエラーレートをモニタしてエラーレートを最小とするように磁化反転幅拡大量ΔＴと最尤検出の振幅誤差ΔＶを調整して設定する実施形態の機能ブロック図である。
【００９６】
図１６において、磁化反転幅拡大量ΔＴ及び最尤検出の振幅誤差ΔＶの調整のため、ビタビ検出器３６の出力及びデコーダ３８の出力に基づいてエラーレートを検出するエラー検出回路８２が設けられる。エラー検出回路８２で検出したエラーレートは反転幅制御回路８４に与えられ、エラーレートを最小とするように書込補償・反転幅拡大回路２０で使用する拡大量ΔＴを調整する。
【００９７】
またビタビ検出器３６でノイズがないときの仮定値Ｗに加算する誤差ΔＶ算出して設定する仮定値平均化回路８６が設けられる。この仮定値平均化回路８６には、イコライザ３４の出力信号とエンコーダ１６からの記録前のデータ信号が入力され、両者の差の平均により磁化反転間隔の拡大記録による誤差ΔＶを求めてビタビ検出器３６に設定している。
【００９８】
このような磁化反転拡大幅ΔＴ及び最尤検出における振幅誤差ΔＶの調整に際しては、調整に先立って、まず記録部側の書込補償・反転幅拡大回路２０で使用する書込補償量及び再生部のローパスフィルタ３０のカットオフ周波数Ｆｃ、ブースト量Ｆｂ、イコライザ３４のタップゲインＧｔａｐのパラメータの調整を行った後に実行する。
【００９９】
ここで書込補償・反転幅拡大回路２０に設定する書込補償量としては、図１１に示した磁化反転が３個連続するビット「１１１」の書込補償量ＷＰＣ111 、図１２のように２個磁化反転が連続するビット「０１１」の書込補償量ＷＰＣ011 、更にそれ以外のビット「１０１」の書込補償量ＷＰＣ101 のそれぞれについて、エラーレートを最小とするように書込補償量の調整と設定を行い、再生時にはそれぞれの記録符号列に適合した書込補償量の設定を磁化反転間隔の拡大量ΔＴと共に行う。
【０１００】
図１７は、図３のパラメータ調整部１４の他の実施形態であり、この実施形態にあっては、ビタビ検出器３６内で算出される２乗誤差の累積値となるメトリックを用いたＳＡＭで算出されるエラーレートをモニタし、このエラーレートを最小とするように磁化反転拡大幅ΔＴ及びビタビ検出の振幅誤差ΔＶを調整して設定する。
【０１０１】
図１７において、ビタビ検出器３６で計算されたメトリックを入力したＳＡＭ計算回路８８が設けられる。ＳＡＭ計算回路８８はビタビ検出器３６で算出されている最小のメトリックＭ１と２番目に小さいメトリックＭ２との差Ｍｎを通常は０であるがストレスを加えた閾値Ｋと比較し、
Ｍｎ＜Ｋ
でエラーカウントを行ってエラーレートをＳＡＭ出力として反転幅制御回路８４に出力している。
【０１０２】
このように１番目と２番目に小さいメトリックの差からエラーを判定する閾値にストレスを加えることで、図１６の実施形態のエラーレートの算出では時間がかかるが、このＳＡＭ計算回路８８を用いたことでノイズに対するエラーを起こし易くし、短時間でエラーレートが求まることで、磁化反転間隔の拡大量ΔＴ及びビタビ検出器のサンプル値に加算する振幅誤差ΔＶの調整に要する処理時間を短縮して高速化することができる。なお、仮定値平均化回路８６は図１６の実施形態と同じである。
【０１０３】
ここでＳＡＭについての文献としては、例えばTim Perkins and Zachary A. Keirn, “A Window-Margin-Like Procedure for Evaluating PRML Channel Performance”, IEEE Transaction on Magnetics, Vol.21 No.2, March 1995がある。
【０１０４】
このビタビ検出器３６で算出されたメトリックを用いてＳＡＭをモニタする実施形態にあっても、磁化反転間隔の拡大量ΔＴ及びビタビ検出のサンプル値に加える振幅誤差ΔＶの調整に先立ち、書込補償・反転幅拡大回路で使用する書込補償量ＷＰＣ101 ，ＷＰＣ011 ，ＷＰＣ111 の調整、再生部のローパスフィルタ３０で使用するカットオフ周波数Ｆｃとブースト量Ｆｂの調整、イコライザ３４のタップゲインＧｔａｐの調整を予め行った後に実行する。
【０１０５】
図１８は、図１７を例にとった図３のパラメータ調整部１４による調整処理のフローチャートである。
【０１０６】
まずステップＳ１で磁化反転の連続のないテストパターンを書き込んで再生し、磁化反転拡大幅ΔＴ＝０に固定した状態でＳＡＭを最小とするように書込補償量ＷＰＣ101 を調整する。次にステップＳ２で振幅誤差ΔＶ＝０としてテストパターンを読み出し、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ及びタップゲインＧｔａｐをＳＡＭを最小とするように調整する。
【０１０７】
続いてステップＳ３で２ビットまでの磁化反転連続のテストパターン即ち２ビットＭＴＲ符号のテストパターンを書き込んで再生し、磁化反転拡大幅ΔＴ＝０に固定した状態でＳＡＭを最小とするように書込補償量ＷＰＣ010 を調整する。次にステップＳ４で、書込補償量ＷＰＣ011 を使用して振幅誤差ΔＶ＝０としてテストパターンを読み出し、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ，タップゲインＧｔａｐをＳＡＭを最小とするように調整する。
【０１０８】
次にステップＳ５で３ビットまでの磁化反転連続のテストパターン即ち３ビットＭＴＲ符号を書き込んで再生し、磁化反転拡大幅ΔＴ＝０に固定した状態でＳＡＭを最小とするように書込補償量ＷＰＣ111 を調整する。次にステップＳ６で振幅誤差ΔＶ＝０としてテストパターンを読み出し、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ及びタップゲインＧtap をＳＡＭを最小とするように調整する。
【０１０９】
このようなステップＳ１〜Ｓ６の書込補償量、カットオフ周波数，ブースト量及びタップゲインの調整と設定が終了したならば、ステップＳ７で２ビットまでの磁化反転連続のテストパターンを書き込んで再生し、ＳＡＭを最小とするように磁化反転拡大幅ΔＴを調整する。
【０１１０】
続いてステップＳ８で、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ，タップゲインＧtap をステップＳ４で調整した値に固定した状態でテストパターンをリードし、振幅誤差ΔＶの平均値を算出して設定する。続いてステップＳ９で３ビットまでの磁化反転連続のテストパターンを書き込んで再生し、ＳＡＭを最小とするように磁化反転拡大幅ΔＴを調整して設定する。
【０１１１】
最終的にステップＳ１０で、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ，タップゲインＧtap をステップＳ６で調整した値に固定したテストパターンのリードで振幅誤差ΔＶの平均値を算出して設定する。
【０１１２】
尚、上記の実施形態にあっては、最小間隔の磁化反転が２個連続するダイビットＭＴＲ符号及び磁化反転が３個連続するトリビットＭＴＲ符号を例にとるものであったが、最小間隔で起こる磁化反転の連続数の制限は２個，３個以外に任意の数としても良い。
【０１１３】
また本発明はＭＴＲ符号以外に最小間隔で送る磁化反転の連続を制限した符号であれば、適宜の符号につきそのまま適用できる。また上記の実施形態は磁気ディスク装置を例にとるものであったが、同じく媒体に磁気的な記録を行っている磁気テープ装置や光磁気記録装置についても本発明の磁化反転間隔の拡大記録をそのまま適用することができる。更に本発明はその目的と利点を損なわない適宜の変形を含み、更にまた、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、磁化反転間隔を拡大して記録することにより、非線形ビット遷移ＮＬＴＳや部分磁気消失ＰＥ等の非線形型現象の確率的な分散量（媒体ノイズ）を小さく抑えることができる。
【０１１５】
このため、磁化反転間隔の拡大記録を行った媒体から読み出した再生データの信頼性を著しく向上することができる。また磁化反転間隔を積極的に拡大記録しているため、熱緩和の問題を軽減でき、その結果、記録密度を更に向上させることが可能となり、記憶装置の高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図
【図３】本発明の実施形態のブロック図
【図４】磁化反転の連続を２個まで制限したＭＴＲ符号の本発明によるダイビットの記録動作の説明図
【図５】磁化反転の連続を２個まで制限したＭＴＲ符号のダイビット以外の記録動作の説明図
【図６】図４の記録動作で更に書込補償を行った場合の記録動作の説明図
【図７】図６の記録動作を行った場合の磁化反転間隔の拡大記録の原理と作用の説明図
【図８】本発明で磁化反転間隔を拡大して記録したことによる最尤検出で発生する誤差の説明図
【図９】従来のビタビ検出器のブロック図
【図１０】誤差を考慮した本発明で使用するビタビ検出器のブロック図
【図１１】磁化反転の連続を３個まで制限したＭＴＲ符号の本発明によるトリビットの記録動作の説明図
【図１２】磁化反転の連続を３個まで制限したＭＴＲ符号のダイビットの記録動作の説明図
【図１３】磁化反転の連続を３個まで制限したＭＴＲ符号のトリビット及びダイビット以外の記録動作の説明図
【図１４】図１１の記録動作で更に書込補償を行った場合の記録動作の説明図
【図１５】本発明で磁化反転間隔を拡大して記録したことによる再生時のフィードバックで生ずる誤差を回避する機能を備えた再生部のブロック図
【図１６】再生エラーレートを最小とするように書込時の磁化反転拡大幅ΔＴと最尤検出の振幅誤差ΔＶを調整するパラメータ調整機能のブロック図
【図１７】ＳＡＭを使用して再生エラーレートを最小とするように書込時の磁化反転拡大幅ΔＴと最尤検出の振幅誤差ΔＶを調整するパラメータ調整機能のブロック図
【図１８】図１７のパラメータ調整処理のフローチャート
【図１９】従来の磁気ディクス装置におけるデータ記録再生系のブロック図
【図２０】図１９の従来装置による磁気的な記録再生の説明図
【図２１】図２０の磁気的な記録再生における従来の問題点の説明図
【符号の説明】
１０：記録部（データ変調部）
１２：再生部（データ復調部）
１４：パラメータ調整部
１６：エンコーダ
１８：プリコーダ
２０：書込補償・反転幅拡大回路
２２：ライトドライバ
２４：ヘッド／媒体
２６：プリアンプ
２８：可変ゲインアンプ
３０：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３２：サンプラ（ＡＤＣ）
３４：イコライザ（等化器）
３６：ビタビ検出器（最尤検出器）
３８：デコーダ
４０：ゲイン計算器
４２：位相計算器
４４：ＶＦＯ
４６：タップゲイン計算器
４８，５０：誤差計算器
５２：アド・コンペア・セレクト回路（ＡＣＳ回路）
５４：パスメモリ
５８，６６，７４：レベル決定回路
６０，６８，７６：パターン検出器
６２：振幅誤差検出器
６４，７２，８０：ループフィルタ
７０：位相誤差検出器
７８：等化誤差検出器
８２：エラー検出回路
８４：反転幅制御回路
８６：仮定値平均化回路
８８：ＳＡＭ計算回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報を磁気的に記録して再生する磁気ディスク装置、磁気テープ装置、光磁気記録装置等の記憶装置、記録再生方法及び記録方法に関し、特に、媒体上に記録する際に磁化反転間隔を拡大して再生データの信頼性を向上するようにした記憶装、記録再生方法及び記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク装置におけるデータ記録再生系の構成は、例えば図１９のようになる。図１９において、データ記録再生系は、記録部２１０と再生部２１２で構成される。記録部２１０は、エンコーダ２１６、プリコーダ２１８、ライトドライバ２２２が設けられ、ヘッド／媒体２２４によりデータを磁気ディスク上に磁気的に記録する。
【０００３】
再生部２１２は、プリアンプ２２６、可変ゲインアンプ２２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３０、サンプラ（ＡＤコンバータ）２３２、イコライザ２３４、ビタビ検出器（最尤検出器）２３６、デコーダ２３８、ゲイン計算器２４０、位相計算器２４２、ＶＦＯ２４４及びタップゲイン計算器２４６を備える。
【０００４】
このような記録再生系の原理を図１９に示す。記録部２１０に送られてきたデータは何らかの符号化、一般にはＲＬＬ符号化（Run Length Limited Code ）が施され、その後にプリコーダ２１８を通り、符号に応じて記録媒体上に磁化反転を形成するために、ライトドライバ２２２により記録ヘッドに図２０（Ａ）のような矩形波状の書込み電流を流す。この書込み電流の方向で図２０（Ｂ）のように媒体上の磁化方向が決まり、書込み電流の反転が磁化反転に対応する。
【０００５】
このような媒体上の磁化を再ヘッドで再生した場合、一般に、ヘッド再生信号は、図２０（Ｃ）の点線で示したような磁化反転位置にピークを持つような信号が現れる。しかし、近隣の磁化反転からの符号間干渉により実線のような信号となる。
【０００６】
このヘッド再生信号は、プリアンプ２２６、可変ゲインアンプ２２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３０、サンプラ２３２を通り、更にイコライザ２３４により所望の波形に等化され、図２０（Ｄ）のイコライザ出力信号の波形が得られる。
【０００７】
このイコライザ出力信号の波形は、ＰＲ４（パーシャル・レスポンス・クラス４：Partial Response Class ４) の場合であり、丸印で示したノイズ無しの場合のサンプリング値（期待値）が＋１，０，−１になるように等化される。サンプリング値はビタビ検出器２３６を通り、記録した符号が復調され、最後に符号はデコーダ２３８元のデータに復号される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の磁気ディスク装置におけるデータ記録再生系は次の問題がある。
【０００９】
図２１に従来の問題点を示したもので、図２１（Ａ）が書込み電流、図２１（Ｂ）が磁化状態、図２１（Ｃ）がヘッド再生信号である。まず記録密度が増してくると媒体ノイズや非線形的な現象が現れ、イコライザ２３４で図２１（Ｄ）のような所望の波形に等化しても、元のデータに正しく復調することが困難となる。
【００１０】
特に最小磁化反転間隔（ＲＬＬ符号ｄ＝０の符号では符号ビット間隔）で記録された場合、ＮＬＴＳ(Non Linear Transition Shift) として知られた非線形ビット遷移あるいはＰＥ(Partial Erasure) として知られた部分磁化消失などの現象が顕著に発生する。
【００１１】
非線形ビット遷移ＮＬＴＳに対しては現在では、ＷＰＣ（Write Pre-compensation) と言われる書込補償方法により補正を行っている。一般に、非線形ビット遷移ＮＬＴＳは媒体上で磁化反転が連続した場合に、後方の磁化反転位置が矢印２５０のように前側にシフトする現象である。そこで書込補償ＷＰＣは、本来の磁化反転の位置に形成されるように、記録電流の反転位置を矢印２５２のように実線の位置まで後ろにずらすものである。
【００１２】
このような書込補償ＷＰＣは、最小磁化反転間隔の場合だけでなく、磁化反転の並びに応じて、書込補正量を可変できるようなものもあるが、後方の記録電流反転位置を後ろにずらして、本来の磁化反転位置に形成するという点では同じである。
【００１３】
このような書込み電流よる実際の磁化状態は、図２１（Ｂ）のように磁化反転位置がジグザグに形成され、これが媒体ノイズの主因とされている。部分磁化消失ＰＥは、この磁化反転のジグザグが図示のように大きくなり、右方向の磁化が一部１５４で短絡し、磁化反転が形成されなかった場合に発生する非線形的な振幅低下の現象である。
【００１４】
この部分磁化消失ＰＥに対しても、書込み電流の反転位置をずらして磁化反転間隔を広げることで振幅を補償することが提案されている。従って、これらの非線形ビット遷移ＮＬＴＳや非線形歪みの平均値に対する補正は、磁化反転の位置をずらす方法により補正が可能である。
【００１５】
しかし、これらの非線形ビット遷移ＮＬＴＳや部分磁化消失ＰＥ等の非線形な歪みは、本来、確率的な現象であり、媒体ノイズに含まれて観測されていると考えられる。この媒体ノイズは記録密度が増すに従い増加するが、一旦発生した媒体ノイズの分散に対しては、Ｓ／Ｎゲインの大きい再生方式を用いる以外に手段がなかった。
【００１６】
また、最近では熱による経年変化で記録した信号が低下する熱緩和現象の問題も深刻になりつつあり、磁化反転間隔を広く記録することが望まれている。そこで、磁化反転の連続を無くした１−７ＲＬＬ符号や２−７ＲＬＬ符号も検討されているが、符号化率が悪く、帯域が広がるため、特性的な問題やクロック周波数が増加してしまう問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、非線形ビット遷移ＮＬＴＳや部分磁化消失ＰＥ等の非線形現象の確率的な媒体ノイズを抑えて再生データの信頼性を向上するようにした記憶装置、記録再生方法及び記録方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。まず本発明は、図１（Ａ）のように、情報を媒体上に磁気的に記録して再生する記憶装置であり、特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔より拡大して記録する記録部１０と、媒体の読取信号を等化した後の最尤検出で、記録時に磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔よりも広げて記録したことによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出する再生部１２とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
このように本発明では、特定の符号列について磁化反転間隔を拡大を拡大することにより、非線形ビット遷移ＮＬＴＳや一部磁化消失ＰＥ等の非線形現象の確率的な分散量である媒体ノイズを小さく抑え、再生データの信頼性を向上できる。また磁化反転間隔が積極的に広げられるため、熱緩和等の問題も解決できる。
【００２０】
更に、磁化反転間隔を広げたことに伴う再生信号の理想的な振幅（サンプル値）からのずれの発生に対しては、このずれによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出することで、劣化を抑えることができる。
【００２１】
本発明による記憶装置の記録部１０は、情報を媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限した符号法を使用し、この符号法の特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔が本来の磁化反転の間隔よりも広げて形成されるように記録する。
【００２２】
記録部１０は、情報を媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を２個までに制限したＭＴＲ符号(Maximum Transition Run Trellis Code）を使用し、磁化反転が２個連続するタイビットの場合のみ、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する。
【００２３】
記録部１０は、情報を前記媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個までに制限したＭＴＲ符号を使用し、磁化反転が２個連続するタイビットの場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録し、磁化反転が３個連続するトリビット（Tri-bit ）の場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番眼は本来の位置とし、３番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する。
【００２４】
記録部１０は、磁化反転位置を後方にずらすことにより、記録時に発生する非線形な磁化反転の前方へのずれを補正する書込補償ＷＰＣ（Write Pre Compensation）を組合わせる。
【００２５】
本発明で磁化反転間隔を拡大して記録したことによる誤差は、再生信号を用いてフィードバック制御を行う再生系統の部分に影響を与える。
【００２６】
そこで本発明による記憶装置の再生部１２は、等化前の信号と等化後の信号の差から求めた等化誤差信号に基づいて媒体の読取信号を目的とする信号波形に等化する等化器（イコライザ）３４を備え、本来の磁化反転位置からずらして記録された特定の符号列を検出した際に、そのときの等化誤差信号を使用しないか、あるいは所定の重み付けにより等化誤差信号を抑圧して使用する。
【００２７】
また再生部１２は、基準クロックと等化済みの再生信号から抽出したクロックとの位相誤差信号に基づいてサンプル用のクロックを位相制御するＰＬＬ回路４５を備え、本来の磁化反転位置からずらして記録された特定の符号列を検出した際に、そのときのを使用しないか、あるいは所定の重み付けにより位相誤差信号を抑圧して使用する。
【００２８】
更に再生部１２は、等化済み再生信号と目標振幅との振幅誤差信号に基づいて再生信号を目標振幅に合わせるＡＧＣ回路（ゲイン計算器）４０を備え、本来の磁化反転位置からずらして記録された特定の符号列を検出した際に、そのときの振幅誤差信号を使用しないか、あるいは所定の重み付けにより振幅誤差信号を抑圧して使用する。
【００２９】
本発明の記憶装置は、更に、パラメータ調整部１４を設け、テストパターンの記録再生により最尤検出器３６のエラーレートをモニタし、記録部１０で使用する特定符号列についての磁化反転拡大量ΔＴと最尤検出で期待値に加える振幅誤差ΔＶの各々を、エラーレートを最小とするように調整して設定する。
【００３０】
パラメータ調整部１４は、最尤検出器３６のメトリックを用いてＳＡＭ（Sequenced Amplitude Margin) 回路で得られるエラーレートをモニタし、記録部１０で使用する特定符号列ついての磁化反転拡大量ΔＴと最尤検出で期待値に加える振幅誤差ΔＶの各々を、ＳＡＭのエラーレートを最小とするように調整して設定する。
【００３１】
このＳＡＭは、最尤検出で得られた２乗誤差の累積値である複数のメトリックの内、最小メトリックＭ１と２番目に小さメトリックＭ２との差Ｍｎ＝（Ｍ１−Ｍ２）が通常はＯより小さいとき、即ち、
Ｍｎ＜０
のときエラーをカウントしているが、ストレスを加えることで０より大きな値Ｋとして
Ｍｎ＜Ｋ
のときエラーをカウントし、ノイズに対し強制的にエラーを起し易くし、エラーレートを求める時間を短縮してパラメータ調整を高速で処理できるようにする。
【００３２】
パラメータ調整部１４は、記録部１０の書込補償量ＷＰＣ、再生部１２に設けたフィルタ３０のカットオフ周波数Ｆc とブースト量Ｆb 、イコライザ３４のタップゲインＧtap の調整を最初に行った後に、記録時の磁化反転拡大量ΔＴと最尤検出での振幅誤差量ΔＶを調整して設定する。
【００３３】
パラメータ調整部１４は、磁化反転拡大量ΔＴと振幅誤差量ΔＶの調整を、２ビット連続の磁化反転パターンで調整した後に、３ビット以上連続の磁化反転パターンで調整する。
【００３４】
また、本発明は、情報を媒体上に磁気的に記録して再生する記録再生方法を提供するものであり、特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔より拡大して記録する記録過程と、媒体の読取信号を等化した後の最尤検出で、記録時に磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔よりも広げて記録したことによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出する再生過程とを備えたことを特徴とする。この記録再生方法の詳細は、記録再生装置の場合と同じになる。
【００３５】
更に本発明は、情報を媒体上に磁気的に記録する記録方法を提供するものであり、情報を媒体上に磁気的に記録する際に、最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限した符号法を使用し、この符号法による特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔が本来の磁化反転の間隔よりも広げて形成されるように記録することを特徴とする。この記録方法の詳細は、記録再生装置で示した記録部と同じになる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図である。図２において、ハードディスクドライブは、ＳＣＳＩコントローラ１１０、ドライブコントローラ１１２及びディスクエンクロージャ１１４で構成される。
【００３７】
ＳＣＳＩコントローラ１１０には、ＭＣＵ１１６、制御記憶として使用されるフラッシュメモリ１１８、制御プログラムを格納したプログラムメモリ１２０、ハードディスクコントローラ１２２及びデータバッファ１２４が設けられる。ドライブコントローラ１１２には、ドライブインタフェースロジック１２６、ＤＳＰ１２８、リード／ライトＬＳＩ１３０、サーボ復調部１３２及びサーボドライバ１３４が設けられる。
【００３８】
ディスクエンクロージャ１１４にはヘッドＩＣ１３６が設けられ、ヘッドＩＣ１３６をライトヘッドとリードヘッドを備えた複合ヘッド１３８−１〜１３８−６に接続している。複合ヘッド１３８−１〜１３８−６は、磁気ディスク１４０−１〜１４０−３の各記録面に対し設けられ、ＶＣＭ４４による駆動でディスク媒体１４０−１〜１４０−３の任意のトラックのセクタ位置に位置決めされる。磁気ディスク１４０−１〜１４０−３はスピンドルモータ４２により一定速度で回転される。
【００３９】
ホストから発行されたコマンドは、ハードディスクコントローラ１２２を介してフラッシュメモリ１１８のコマンドキューに格納される。ＭＣＵ１１６はフラッシュメモリ１１８のコマンドキューの先頭位置からコマンドを取り出し、例えば書込コマンドを例にとると、ハードディスクコントローラ１２２を使用してホストに対し書込データの転送を要求する。
【００４０】
ホストから転送された書込データは、データバッファ１２４に格納され、ＭＣＵ１１６がハードディスクコントローラ１２２を起動して、磁気ディスク１４０−１〜１４０−３側に対するデータ書込みを行う。
【００４１】
同時にＤＳＰ１２８は、書込コマンドで与えられたセクタ位置に対するＶＣＭ１４４によるヘッドの位置付けを、サーボドライバ１３４とサーボ復調部１３２を介して得られたサーボ復調信号により制御する。
【００４２】
データバッファ２４に格納された書込データは、ハードディスクコントローラ１２２、ドライブインタフェースロジック１２６、リード／ライトＬＳＩ１３０のライトチャネル（記録部）、ヘッドＩＣ１３６を通って、例えば複合ヘッド１３８−１から磁気ディスク１４０−１の書込コマンドで指定されたセクタ位置に書き込まれる。
【００４３】
この書込データの磁気ディスクへの書込みが完了すると、ＭＣＵ１１６はハードディスクコントローラ１２２を介してホストに書込正常終了を示すステータスを報告する。
【００４４】
またホストから読出コマンドが発行された場合は、ハードディスクコントローラ１２２を介してフラッシュメモリ１１８のコマンドキューに格納した後にＭＣＵ１１６が読出コマンドを取り出し、ハードディスクコントローラ１２２、ドライブインタフェースロジック１２６、リード／ライトＬＳＩ１３０のリードチャネル（再生部）、ヘッドＩＣ１３６を通って、例えば複合ヘッド１３８−１から磁気ディスク１４０−１の読出コマンドで指定されたセクタ位置に書き込まれるているデータを再生し、ハードディスクコントローラ１２２を使用してホストに対し読出データを転送する。
【００４５】
図３は、本発明による最小時間反転幅の拡大記録の機能を備えた図２のリード／ライトＬＳＩに設けたデータ記録再生系のブロック図である。
【００４６】
図３において、データ記録再生系は、記録部１０と再生部１２で構成される。記録部１０には、エンコーダ１６、プリコーダ１８、書込補償・反転幅拡大回路２０及びライトドライバ２２が設けられる。ライトドライバ２２に続いて設けられたヘッド／媒体２４は、記録ヘッドと磁気ディスク及び再生ヘッドで構成された磁気記録系である。
【００４７】
再生部１２は、プリアンプ２６、可変ゲインアンプ２８、ローパスフィルタ３０、サンプラ３２、イコライザ３４、ビタビ検出器３６、デコーダ３８で構成される。またフィードバック制御系として、可変ゲインアンプ２８に対してはＡＧＣ機能をもつゲイン計算機４０が設けられ、サンプラ３２に対しては位相計算機４２とＶＦＯ４４を備えたＰＬＬ回路（タイミングリカバリ回路）４５が設けられ、更にイコライザ３４に対してはタップゲイン計算機４６が設けられている。
【００４８】
本発明のデータ記録再生系にあっては、記録部１０に設けている書込補償・反転幅拡大回路２０による反転幅拡大機能により、書込データの内の特定の符号列の場合にのみ媒体上での磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔より拡大して記録することを特徴とする。
【００４９】
このような記録部１０における特定符号列における磁化反転間隔の拡大記録に伴い、再生部１２にあっては磁化反転間隔の拡大記録による再生信号が本来の磁化反転間隔による記録の再生信号に対して振幅誤差を生ずることから、ビタビ検出器３６で使用するノイズを含まない理想サンプル値としての期待値に磁化反転間隔の拡大記録で発生した振幅誤差ΔＶを含ませることで最尤検出を行う。
【００５０】
ここで記録部１０において磁化反転間隔を本来の磁化反転間隔より広げて拡大記録する特定の符号列としては、例えば最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限したＭＴＲ符号（Maximum Transition Run Trellis Code)を対象とする。ＭＴＲ符号は１９９６年にミネソタ大学のＭｏｏｎ教授によって提案されたものである（J. Moon and B. Brickner “Maximal transition run codes for data storage systrems, ”IEEE Trans, on Magnetics, vol. 32, no.5,pp.3992-3994, Sept., 1996 ）。
【００５１】
このＭＴＲ符号には例えば次の２つがある。
【００５２】
▲１▼最小間隔で起こる磁化反転の連続を２個（ダイビット）まで制限したダイビットＭＴＲ符号。
【００５３】
▲２▼最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個（トリビット）まで制限したトリビットＭＴＲ符号。
【００５４】
これらのＭＴＲ符号はパーシャルレスポンスの最尤検出におけるＰＲ４ＭＬ、ＥＰＲ４ＭＬ、ＥＥＰＲ４ＭＬと組み合わせて使用される。ここでＰＲ４ＭＬは等化特性が（１＋Ｄ）であり、ノイズ無しの場合のサンプル値が＋１，０，−１となるように等化される。
【００５５】
またＥＰＲ４ＭＬは等化特性が（１＋Ｄ）2 であり、ノイズ無しのサンプル値が＋１，＋１，−１，−１となるように等化される。更にＥＥＰＲ４ＭＬにあっては等化特性が（１＋Ｄ）3 であり、ノイズ無しのサンプル値が＋１，＋２，０，−２，−１となるように等化される。
【００５６】
図４は、本発明に適用されるダイビットＭＴＲ符号であり、最小磁化反転の連続が２個（ダイビット）となる記録を行う際のＭＲＴ符号「０１１０」、その書込電流、更に書込クロックを示している。
【００５７】
このダイビットＭＴＲ符号「０１１０」にあっては、破線で示す本来の磁化反転となる書込電流の立ち下がり及び立ち下がり位置に対し
▲１▼１番目のビット１による磁化反転の位置を、破線の本来の立ち上がり位置よりも前方に拡大幅ΔＴだけずらして記録し、
▲２▼２番目のビット１による磁化反転の位置を、破線の本来の立ち下がり位置よりも後方に拡大幅ΔＴずらして記録する。
【００５８】
図５は、ダイビットＭＲＴ符号における最小間隔で起こる磁化反転の連続が２個未満の場合のＭＴＲ符号書込電流及び書込クロックであり、例えばＭＴＲ符号「０１０」を例にとっており、この場合には磁化反転の位置の拡大は行わない。
【００５９】
図６は、図４のダイビットＭＴＲ符号「０１１０」の磁化反転となるビット１が２つ連続した場合について、本発明による磁化反転の拡大記録に加え、非線形ビット遷移ＮＬＴＳを補正するための書込補償ＷＰＣを組み合わせた場合のＭＲＴ符号書込電流及び書込クロックである。
【００６０】
即ち磁化反転位置の拡大は、１番目のビット１について前方に拡大幅ΔＴずらすと共に、２番目のビット１について後方に拡大幅ΔＴずらし、これに加え非線形ビット遷移ＮＬＴＳを補正するために書込補償量ＷＰＣ001 だけ２番目のビット１を更に後方にずらしている。
【００６１】
図７は、ダイビットＭＴＲ符号で最小磁化反転間隔が２個連続した場合の書込み電流、磁化状態及びヘッド再生信号であり、これにより本発明の原理を説明すると次のようになる。
【００６２】
本発明にあっては、記録時に図７（Ａ）のように，破線で示す２個のビット１の連続に対応した書込み電流の立ち上がりと立ち下がりの反転間隔を実線のように広めになるように前方及び後方に拡大幅ΔＴだけシフトさせ、この記録電流によって図７（Ｂ）のように媒体上に記録される磁化状態の最小磁化反転間隔を記録するようにしている。
【００６３】
また図７（Ａ）にあっては、本発明による最小磁化反転間隔の拡大に加え、非線形ビット遷移ＮＬＴＳによる磁化反転の前方シフトを補正するため、後方のビット１の位置を書込補償量ＷＰＣだけ後方に拡大（遅延）することを併せて行っている。
【００６４】
ここで本発明の最小磁化反転間隔の拡大と、非線形ビット遷移ＮＬＴＳに対する書込補償ＷＰＣとの相違点は２つある。１つ目として、書込補償ＷＰＣは書込電流の反転間隔を広げるが、形成される磁化反転間隔は本来の間隔にすることを目的としている点である。２つ目として。書込補償ＷＰＣは書込み電流の反転が連続した場合に、後方の反転位置を遅延させるものであり、前方の反転位置を操作することはなく、また時間的に前にずらすこともない。
【００６５】
また、既に提案されている部分磁化消失ＰＥの補償にあっては、磁化反転の間隔を広げて記録する点は同じであるが、ＰＥ補償が再生された信号振幅の平均値をＰＥがない場合の理想的な振幅に回復させるための補償であり、本発明の最小磁化反転間隔の拡大記録のように媒体ノイズのばらつきを考慮したＳＮ比の改善までは考慮されていない。
【００６６】
本発明にあっては、媒体ノイズの増加を抑えることを目的として、磁化反転間隔の拡大を積極的に行うことが大きな特徴である。このように媒体ノイズの増加を抑えるために磁化反転の間隔を拡大した場合、再生時における等化波形が理想的な振幅のサンプル値からずれを発生する。そこで本発明にあっては、図３の再生部１２に設けたビタビ検出器３６において、最小磁化反転間隔の拡大記録により発生した振幅誤差を理想的なサンプル値に含めることで劣化を抑える。
【００６７】
図８（Ａ）は、磁化反転が２個連続するダイビットＭＴＲ符号列「０１１０」の書込電流と、この書込電流による磁化反転間隔の拡大記録について再生した再生部のイコライザ出力信号である。
【００６８】
図８（Ａ）のように磁化反転間隔を本来よりも拡大して書込電流により記録した場合には、イコライザ出力信号は破線の理想的なサンプル値とはならず、実線の波形の丸印のように誤差ΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３，ΔＶ４，ΔＶ５を持つ。
【００６９】
この誤差ΔＶ１〜ΔＶ５は、磁化反転間隔の並び、即ち記録符号列によって値が変わる。本発明にあっては、このような磁化反転間隔の拡大記録によりイコライザ出力信号に生じた振幅誤差を、次のビタビ検出器３６で考慮することで劣化を抑える。
【００７０】
図９は、図１９に示した従来の再生部２１２に設けているビタビ検出器２３６の概略ブロック図である。ビタビ検出器２３６は、複数の記録符号列に対し、その符号列が記録された場合のノイズ無しのイコライザ出力値（サンプル理想値）Ｗ、例えばＰＲ４の場合にはＷ＝＋１，０，−１の３値を仮定し、実際のビタビ検出器１３６の入力信号ｙ、即ち前段のイコライザからの出力信号ｙとの２乗誤差（ｙ−Ｗ）2 を誤差演算器２４８で求める。
【００７１】
次にアド・コンペア・セレクト回路（ＡＣＳ回路）２５２で誤差を累積することでメトリックを求め、誤差量が小さい仮定符号列をパスメモリ２５６に保存し、パスメモリ２５６から最終的に最も確からしい符号列を出力する。
【００７２】
このような従来の基本的なビタビ検出器２３６に対し本発明にあっては、図１０のように、図８の磁化反転間隔の拡大記録による誤差ΔＶ１〜ΔＶ５を考慮したビタビ検出器３６を使用する。
【００７３】
ビタビ検出器３６は予め定めた記録符号列に対しイコライザ出力値（サンプル理想値）Ｗを仮定するため、その記録符号列が本発明による磁化反転間隔の拡大対象となるものかどうかに応じ、イコライザ出力の仮定値Ｗを変える。
【００７４】
即ち、磁化反転間隔の拡大による影響がない符号列に場合には、誤差演算器４８で従来どおりの仮定値Ｗを使用して２乗誤差（ｙ−Ｗ）2 を求める。これに対し磁化反転間隔の拡大によって誤差が発生する符号列の場合には、誤差演算器５０に切り替え、イコライザ出力の仮定値Ｗに誤差ΔＶを加えた仮定値（Ｗ＋ΔＶ）を用いて、２乗誤差｛ｙ−（Ｗ＋ΔＶ）｝2 を求め、誤差の影響を抑える。
【００７５】
図１１，図１２，図１３及び図１４は、図３のデータ記録再生系の最小磁化反転間隔の拡大記録に適用されるＭＴＲ符号の他の実施形態であり、この実施形態にあっては最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個まで制限したトリビットＭＴＲ符号を用いている。
【００７６】
図１１は、トリビットＭＴＲ符号で磁化反転となるビット１が３個連続したＭＴＲ符号「０１１１」、書込み電流及び書込クロックである。このように磁化反転が３個連続する場合にあっては
▲１▼１番目のビット１の磁化反転を本来の位置よりも前方に拡大幅ΔＴずらして記録し、
▲２▼２番目のビット１の磁化反転は行わずに本来の位置で記録し、
▲３▼３番目のビット１の磁化反転については本来の位置よりも後方に拡大幅ΔＴずらして記録する。
【００７７】
図１２は、トリビットＭＴＲ符号において、最小磁化反転が２個連続した場合の磁化反転間隔の拡大であり、この場合には図４に示したダイビットＭＴＲ符号の場合と同様、１番目のビット１の磁化反転については本来の位置よりも前方に拡大幅ΔＴずらして記録し、２番目のビット１となる磁化反転については本来の位置よりも後方に拡大幅ΔＴずらして記録する。
【００７８】
図１３は、トリビットＭＴＲ符号で図１２の磁化反転が３個連続した場合、図１２の磁化反転が２個連続した場合以外のＭＴＲ符号例えば「０１０」の書込電流と書込クロックであり、この場合にはビット１の磁化反転の記録については磁化反転位置の変更は行わず、本来の位置のまま記録する。
【００７９】
図１４は、図１１の３個磁化反転が連続する場合について、更に非線形ビット遷移ＮＬＴＳを補正するための書込補償ＷＰＣを行った場合である。即ち、磁化反転が３個連続する場合について、書込補償ＷＰＣ111 は磁化反転間隔の後方を遅延させるものであることから、２番目の磁化反転となるビット１を後方に書込補償量ＷＰＣ111 ずらして記録する。
【００８０】
この２番目の磁化反転のビット１の書込補償量ＷＰＣ111 分の後方シフトに伴い、３番目の磁化反転のビット１についても拡大幅ΔＴに加え、更に書込補償量ＷＰＣ111 分だけ後方にシフトしている。
【００８１】
また図１２のトリビットＭＴＲ符号で磁化反転が２個連続した場合については、図６に示したダイビットＭＴＲ符号の場合と同様、２番目の磁化反転のビット１をその書込補償ＷＰＣ011 分だけ後方に更にシフトすれば良い。
【００８２】
図１５は、図３の再生部１２の可変ゲインアンプ２８、サンプラ３２及びイコライザ３４に設けているフィードバック制御系について、磁化反転間隔の拡大記録による再生時の誤差の影響を防ぐためのブロック図である。本発明で磁化反転間隔を拡大記録した場合、再生信号には図８（Ｂ）に示したような誤差ΔＶ１〜ΔＶ５が含まれることから、このような再生信号を用いて制御を行うフィードバックループに悪影響を与える可能性がある。
【００８３】
これら再生信号を用いたフィードバックループを持つ回路としては、再生信号の振幅を揃えるための可変ゲインアンプ２８に対しＡＧＣとして設けたゲイン計算機４０、再生信号をサンプリングする際のクロック位相を決める位相計算機４２、及びＶＦＯ４４で構成されるＰＬＬ回路（タイミングリカバリ回路）４５及びイコライザ３４のタップゲインを決めるトレーニング用のタップゲイン計算機４６があげられる。
【００８４】
これらゲイン計算機４０、位相計算機４２及びタップゲイン計算機４６は、イコライザ３４の入力信号ｘあるいは出力信号ｙ及びこれをレベル判定した信号を用いて、ゲイン誤差、位相誤差、等化誤差を計算し、それぞれに適合したループフィルタ、一般には積分回路を通して可変ゲインアンプ２８、サンプラ３２及びイコライザ３４を制御する。
【００８５】
更に詳細に説明すると、可変ゲインアンプ２８に対するフィードバックループに設けたゲイン計算機４０は、レベル決定回路５８、パターン検出器６０、ゲイン誤差検出器６２、ループフィルタ６４で構成される。パターン検出器６０にはビタビ検出器３６の判定信号Ｚが入力しており、拡大記録された記録符号列か否か検出する。
【００８６】
パターン検出器６０で拡大記録した記録符号列を検出すると、ゲイン誤差検出器６２に出力し、そのときのゲイン誤差検出器６２の出力を禁止し、前のゲイン誤差の出力状態を維持する。またパターン検出器６２の拡大記録した記録符号列の検出でそのときのゲイン誤差の出力を禁止して前の値を保持する代わりに、そのときのゲイン誤差に重みを付け、算出した誤差を重み付けにより小さく抑えることによってループフィルタ６４に対する検出誤差の入力を抑え、誤差による変動を抑制しても良い。
【００８７】
サンプラ３２のクロック位相を決めるための位相計算機４２は、レベル決定回路６６、パターン検出器６８、位相誤差検出器７０及びループフィルタ７２で構成される。
【００８８】
パターン検出器６８でビタビ検出器３６の判定信号Ｚとの比較で拡大記録を行った記録符号列を検出すると位相誤差検出器７０に出力し、位相誤差の検出出力を停止する。このため、拡大記録を行った記録符号列の再生パターンについては、ループフィルタ７２による位相誤差のフィルタ出力はＶＦＯ４４に対して行われず、誤差によるクロック位相の変動を抑える。
【００８９】
この場合にも位相誤差検出器７０はパターン検出器６８が出力を受けたときに、そのときの位相誤差に重み付けすることで誤差を抑えてループフィルタ７２に出力するようにしても良い。
【００９０】
更にイコライザ３４のタップゲインをトレーニングにより設定するタップゲイン計算機４６は、レベル決定回路７４、パターン検出器７６、等化誤差検出器７８、ループフィルタ８０を備える。
【００９１】
パターン検出器７６はビタビ検出器３６からの判定信号Ｚから磁化反転間隔の拡大記録を行った記録符号列を検出すると、そのときの等化誤差検出器７８の出力を停止し、ループフィルタ８０によるイコライザ３４のタップゲインの制御を止めることで、再生信号に含まれる誤差による影響を防ぐ。
【００９２】
この場合にも、パターン検出器７６の出力が得られたときに等化誤差検出器７８の出力に重み付けをして磁化反転間隔の拡大による誤差の影響を抑えるようにしても良い。
【００９３】
次に図３の記録部１０及び再生部１２に対して設けているパラメータ調整部１４を説明する。パラメータ調整部１４は、本発明で使用する最小磁化反転間隔の連続を２個まで制限したダイビットＭＴＲ符号、あるいは最小磁化判定間隔の連続を３個まで制限したトリビットＭＴＲ符号をテストパターンとした記録再生により、ビタビ検出器３６のエラーレートをモニタし、記録部１０の書込補償・反転幅拡大回路２０で使用する特定符号列についての磁化反転拡大量ΔＴとビタビ検出器３６で理想サンプル値（期待値）に加える振幅誤差ΔＶの各々をエラーレートを最小とするように調整して設定する。
【００９４】
このパラメータ調整部１４の機能は、工場の組立最終工程に設けている各種パラメータの調整設備や試験設備を使用しても良いし、磁気ディスク装置そのものに内蔵しても良い。
【００９５】
図１６は、図３のパラメータ調整部１４によってビタビ検出器３６のエラーレートをモニタしてエラーレートを最小とするように磁化反転幅拡大量ΔＴと最尤検出の振幅誤差ΔＶを調整して設定する実施形態の機能ブロック図である。
【００９６】
図１６において、磁化反転幅拡大量ΔＴ及び最尤検出の振幅誤差ΔＶの調整のため、ビタビ検出器３６の出力及びデコーダ３８の出力に基づいてエラーレートを検出するエラー検出回路８２が設けられる。エラー検出回路８２で検出したエラーレートは反転幅制御回路８４に与えられ、エラーレートを最小とするように書込補償・反転幅拡大回路２０で使用する拡大量ΔＴを調整する。
【００９７】
またビタビ検出器３６でノイズがないときの仮定値Ｗに加算する誤差ΔＶ算出して設定する仮定値平均化回路８６が設けられる。この仮定値平均化回路８６には、イコライザ３４の出力信号とエンコーダ１６からの記録前のデータ信号が入力され、両者の差の平均により磁化反転間隔の拡大記録による誤差ΔＶを求めてビタビ検出器３６に設定している。
【００９８】
このような磁化反転拡大幅ΔＴ及び最尤検出における振幅誤差ΔＶの調整に際しては、調整に先立って、まず記録部側の書込補償・反転幅拡大回路２０で使用する書込補償量及び再生部のローパスフィルタ３０のカットオフ周波数Ｆｃ、ブースト量Ｆｂ、イコライザ３４のタップゲインＧｔａｐのパラメータの調整を行った後に実行する。
【００９９】
ここで書込補償・反転幅拡大回路２０に設定する書込補償量としては、図１１に示した磁化反転が３個連続するビット「１１１」の書込補償量ＷＰＣ111 、図１２のように２個磁化反転が連続するビット「０１１」の書込補償量ＷＰＣ011 、更にそれ以外のビット「１０１」の書込補償量ＷＰＣ101 のそれぞれについて、エラーレートを最小とするように書込補償量の調整と設定を行い、再生時にはそれぞれの記録符号列に適合した書込補償量の設定を磁化反転間隔の拡大量ΔＴと共に行う。
【０１００】
図１７は、図３のパラメータ調整部１４の他の実施形態であり、この実施形態にあっては、ビタビ検出器３６内で算出される２乗誤差の累積値となるメトリックを用いたＳＡＭで算出されるエラーレートをモニタし、このエラーレートを最小とするように磁化反転拡大幅ΔＴ及びビタビ検出の振幅誤差ΔＶを調整して設定する。
【０１０１】
図１７において、ビタビ検出器３６で計算されたメトリックを入力したＳＡＭ計算回路８８が設けられる。ＳＡＭ計算回路８８はビタビ検出器３６で算出されている最小のメトリックＭ１と２番目に小さいメトリックＭ２との差Ｍｎを通常は０であるがストレスを加えた閾値Ｋと比較し、
Ｍｎ＜Ｋ
でエラーカウントを行ってエラーレートをＳＡＭ出力として反転幅制御回路８４に出力している。
【０１０２】
このように１番目と２番目に小さいメトリックの差からエラーを判定する閾値にストレスを加えることで、図１６の実施形態のエラーレートの算出では時間がかかるが、このＳＡＭ計算回路８８を用いたことでノイズに対するエラーを起こし易くし、短時間でエラーレートが求まることで、磁化反転間隔の拡大量ΔＴ及びビタビ検出器のサンプル値に加算する振幅誤差ΔＶの調整に要する処理時間を短縮して高速化することができる。なお、仮定値平均化回路８６は図１６の実施形態と同じである。
【０１０３】
ここでＳＡＭについての文献としては、例えばTim Perkins and Zachary A. Keirn, “A Window-Margin-Like Procedure for Evaluating PRML Channel Performance”, IEEE Transaction on Magnetics, Vol.21 No.2, March 1995がある。
【０１０４】
このビタビ検出器３６で算出されたメトリックを用いてＳＡＭをモニタする実施形態にあっても、磁化反転間隔の拡大量ΔＴ及びビタビ検出のサンプル値に加える振幅誤差ΔＶの調整に先立ち、書込補償・反転幅拡大回路で使用する書込補償量ＷＰＣ101 ，ＷＰＣ011 ，ＷＰＣ111 の調整、再生部のローパスフィルタ３０で使用するカットオフ周波数Ｆｃとブースト量Ｆｂの調整、イコライザ３４のタップゲインＧｔａｐの調整を予め行った後に実行する。
【０１０５】
図１８は、図１７を例にとった図３のパラメータ調整部１４による調整処理のフローチャートである。
【０１０６】
まずステップＳ１で磁化反転の連続のないテストパターンを書き込んで再生し、磁化反転拡大幅ΔＴ＝０に固定した状態でＳＡＭを最小とするように書込補償量ＷＰＣ101 を調整する。次にステップＳ２で振幅誤差ΔＶ＝０としてテストパターンを読み出し、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ及びタップゲインＧｔａｐをＳＡＭを最小とするように調整する。
【０１０７】
続いてステップＳ３で２ビットまでの磁化反転連続のテストパターン即ち２ビットＭＴＲ符号のテストパターンを書き込んで再生し、磁化反転拡大幅ΔＴ＝０に固定した状態でＳＡＭを最小とするように書込補償量ＷＰＣ010 を調整する。次にステップＳ４で、書込補償量ＷＰＣ011 を使用して振幅誤差ΔＶ＝０としてテストパターンを読み出し、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ，タップゲインＧｔａｐをＳＡＭを最小とするように調整する。
【０１０８】
次にステップＳ５で３ビットまでの磁化反転連続のテストパターン即ち３ビットＭＴＲ符号を書き込んで再生し、磁化反転拡大幅ΔＴ＝０に固定した状態でＳＡＭを最小とするように書込補償量ＷＰＣ111 を調整する。次にステップＳ６で振幅誤差ΔＶ＝０としてテストパターンを読み出し、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ及びタップゲインＧtap をＳＡＭを最小とするように調整する。
【０１０９】
このようなステップＳ１〜Ｓ６の書込補償量、カットオフ周波数，ブースト量及びタップゲインの調整と設定が終了したならば、ステップＳ７で２ビットまでの磁化反転連続のテストパターンを書き込んで再生し、ＳＡＭを最小とするように磁化反転拡大幅ΔＴを調整する。
【０１１０】
続いてステップＳ８で、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ，タップゲインＧtap をステップＳ４で調整した値に固定した状態でテストパターンをリードし、振幅誤差ΔＶの平均値を算出して設定する。続いてステップＳ９で３ビットまでの磁化反転連続のテストパターンを書き込んで再生し、ＳＡＭを最小とするように磁化反転拡大幅ΔＴを調整して設定する。
【０１１１】
最終的にステップＳ１０で、カットオフ周波数Ｆｃ，ブースト量Ｆｂ，タップゲインＧtap をステップＳ６で調整した値に固定したテストパターンのリードで振幅誤差ΔＶの平均値を算出して設定する。
【０１１２】
尚、上記の実施形態にあっては、最小間隔の磁化反転が２個連続するダイビットＭＴＲ符号及び磁化反転が３個連続するトリビットＭＴＲ符号を例にとるものであったが、最小間隔で起こる磁化反転の連続数の制限は２個，３個以外に任意の数としても良い。
【０１１３】
また本発明はＭＴＲ符号以外に最小間隔で送る磁化反転の連続を制限した符号であれば、適宜の符号につきそのまま適用できる。また上記の実施形態は磁気ディスク装置を例にとるものであったが、同じく媒体に磁気的な記録を行っている磁気テープ装置や光磁気記録装置についても本発明の磁化反転間隔の拡大記録をそのまま適用することができる。更に本発明はその目的と利点を損なわない適宜の変形を含み、更にまた、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、磁化反転間隔を拡大して記録することにより、非線形ビット遷移ＮＬＴＳや部分磁気消失ＰＥ等の非線形型現象の確率的な分散量（媒体ノイズ）を小さく抑えることができる。
【０１１５】
このため、磁化反転間隔の拡大記録を行った媒体から読み出した再生データの信頼性を著しく向上することができる。また磁化反転間隔を積極的に拡大記録しているため、熱緩和の問題を軽減でき、その結果、記録密度を更に向上させることが可能となり、記憶装置の高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図
【図３】本発明の実施形態のブロック図
【図４】磁化反転の連続を２個まで制限したＭＴＲ符号の本発明によるダイビットの記録動作の説明図
【図５】磁化反転の連続を２個まで制限したＭＴＲ符号のダイビット以外の記録動作の説明図
【図６】図４の記録動作で更に書込補償を行った場合の記録動作の説明図
【図７】図６の記録動作を行った場合の磁化反転間隔の拡大記録の原理と作用の説明図
【図８】本発明で磁化反転間隔を拡大して記録したことによる最尤検出で発生する誤差の説明図
【図９】従来のビタビ検出器のブロック図
【図１０】誤差を考慮した本発明で使用するビタビ検出器のブロック図
【図１１】磁化反転の連続を３個まで制限したＭＴＲ符号の本発明によるトリビットの記録動作の説明図
【図１２】磁化反転の連続を３個まで制限したＭＴＲ符号のダイビットの記録動作の説明図
【図１３】磁化反転の連続を３個まで制限したＭＴＲ符号のトリビット及びダイビット以外の記録動作の説明図
【図１４】図１１の記録動作で更に書込補償を行った場合の記録動作の説明図
【図１５】本発明で磁化反転間隔を拡大して記録したことによる再生時のフィードバックで生ずる誤差を回避する機能を備えた再生部のブロック図
【図１６】再生エラーレートを最小とするように書込時の磁化反転拡大幅ΔＴと最尤検出の振幅誤差ΔＶを調整するパラメータ調整機能のブロック図
【図１７】ＳＡＭを使用して再生エラーレートを最小とするように書込時の磁化反転拡大幅ΔＴと最尤検出の振幅誤差ΔＶを調整するパラメータ調整機能のブロック図
【図１８】図１７のパラメータ調整処理のフローチャート
【図１９】従来の磁気ディクス装置におけるデータ記録再生系のブロック図
【図２０】図１９の従来装置による磁気的な記録再生の説明図
【図２１】図２０の磁気的な記録再生における従来の問題点の説明図
【符号の説明】
１０：記録部（データ変調部）
１２：再生部（データ復調部）
１４：パラメータ調整部
１６：エンコーダ
１８：プリコーダ
２０：書込補償・反転幅拡大回路
２２：ライトドライバ
２４：ヘッド／媒体
２６：プリアンプ
２８：可変ゲインアンプ
３０：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３２：サンプラ（ＡＤＣ）
３４：イコライザ（等化器）
３６：ビタビ検出器（最尤検出器）
３８：デコーダ
４０：ゲイン計算器
４２：位相計算器
４４：ＶＦＯ
４６：タップゲイン計算器
４８，５０：誤差計算器
５２：アド・コンペア・セレクト回路（ＡＣＳ回路）
５４：パスメモリ
５８，６６，７４：レベル決定回路
６０，６８，７６：パターン検出器
６２：振幅誤差検出器
６４，７２，８０：ループフィルタ
７０：位相誤差検出器
７８：等化誤差検出器
８２：エラー検出回路
８４：反転幅制御回路
８６：仮定値平均化回路
８８：ＳＡＭ計算回路
Claims (2)
- 情報を媒体上に磁気的に記録して再生する記憶装置に於いて、
特定の符号列の場合のみ、前記媒体上での磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔より拡大して記録する記録部と、
前記媒体の読取信号を等化した後の最尤検出で、記録時に磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔よりも広げて記録したことによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出する再生部と、
を備え、
前記記録部は、情報を前記媒体上に磁気的に記録する際に、最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限した符号法を使用し、該符号法の特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔が本来の磁化反転の間隔よりも広げて形成されるように記録し、
前記記録部は、
媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を２個までに制限したＭＴＲ符号を使用し、磁化反転が２個連続するダイビットの場合のみ、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する第１記録機能と、
情報を前記媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個までに制限したＭＴＲ符号を使用し、磁化反転が２個連続するダイビットの場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録し、磁化反転が３個連続するトリビットの場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目は本来の位置とし、３番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する第２記録機能と、
のいずれかひとつの記録機能を有することを特徴とする記憶装置。 - 情報を媒体上に磁気的に記録して再生する記録再生方法に於いて、
情報を前記媒体上に磁気的に記録する際に、最小間隔で起こる磁化反転の連続を制限した符号法を使用し、該符号法による特定の符号列の場合のみ、媒体上での磁化反転の間隔が本来の磁化反転の間隔よりも広げて形成されるように記録し、
前記媒体の読取信号を等化した後の最尤検出で、記録時に磁化反転の間隔を本来の磁化反転の間隔よりも広げて記録したことによる振幅誤差を最尤検出の期待値に加えて最尤検出して再生し、
前記記録は、
情報を媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を２個までに制限したＭＴＲ符号を使用し、磁化反転が２個連続するダイビットの場合のみ、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する第１記録と、
情報を前記媒体上に磁気的に記録する際に最小間隔で起こる磁化反転の連続を３個までに制限したＭＴＲ符号を使用し、磁化反転が２個連続するタイビットの場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録し、磁化反転が３個連続するトリビットの場合は、１番目の磁化反転を本来よりも前方にずらし、２番目は本来の位置とし、３番目の磁化反転を本来よりも後方にずらして記録する第２記録と、
のいずれかひとつの記録を有することを特徴とする記録再生方法。
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