KR100749752B1 - 디스크 구동 회로의 리드 회로 및 리드 회로의 신호처리방법 - Google Patents

디스크 구동 회로의 리드 회로 및 리드 회로의 신호처리방법 Download PDF

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서일원
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Abstract

미디어의 특성에 따라 적응적으로 신호 의존 노이즈를 감소시키는 디스크 구동회로의 리드(read) 회로 및 리드 회로의 신호처리 방법이 개시된다. 시퀀스 검출기는 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시킨다. 신호 의존 적응성 엔진은 등화된 데이터 및 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다. 신호 의존 포스트 프로세서는 복원 데이터, 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균, 및 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정한다.

Description

디스크 구동 회로의 리드 회로 및 리드 회로의 신호처리 방법{READ CIRCUIT OF A DISK DRIVING CIRCUIT AND METHOD OF SIGNAL PROCESSING OF THE SAME}
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 HDD 구동 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 HDD 구동 시스템에 포함되어 있는 리드/라이트 회로의 하나의 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 리드/라이트 회로에 포함되어 있는 리드 회로의 하나의 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3의 리드 회로에 포함되어 있는 신호의존 적응성 엔진의 하나의 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 3의 리드 회로에 포함되어 있는 신호의존 포스트 프로세서의 하나의 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 2의 리드/라이트 회로에 포함되어 있는 라이트 회로의 하나의 실시예를 나타내는 회로도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1000 : HDD 구동 시스템
1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070 : 인터페이스
1100 : 자기 플래터들
1200 : 리드/라이트 헤드
1300 : 프리 앰프
1400 : 리드/라이트 회로
1410 : 리드 회로
1420 : 라이트 회로
1430 : 신서사이저
1412 : 아날로그 프론트 엔드
1414 : A/D 컨버터
1416 : 디지털 프론트 엔드
1418 : 변조 코드 디코더
1440 : 시퀀스 검출기
1442 : NP 필터
1444 : NPML 검출기
1450 : 신호 의존 적응성 엔진
1460 : 신호 의존 포스트 프로세서
1500 : 컨트롤러
1600 : 호스트 장치
본 발명은 디스크 구동 회로 및 디스크 구동 방법에 관한 것으로, 특히 디스크 구동 회로의 리드 회로 및 리드 회로의 신호처리 방법에 관한 것이다.
하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD)는 현대 컴퓨터 시스템의 표준 데이터 저장 장치로서 사용되고 있다. HDD는 제조 비용이 낮고 저장 용량이 크고 신뢰도가 높고 전력소모가 적고 데이터의 전달 속도가 빠르기 때문에 데이터 저장 장치로서 널리 사용되고 있다.
디스크 구동장치는 한 개 이상의 자기 회전 판(rotating magnetic platter), 및 데이터를 읽고 쓰기 위한 여러 장치들을 구비한다. 각 회전판의 상부에는 데이터를 기록하거나 쓰기 위한 리드/라이트 헤드가 위치한다. 디스크 구동회로는 리드/라이트 헤드와 결합되어 있고, 헤드의 위치를 제어하고 데이터를 나타내는 전자기장(electromagnetic field)을 발생시키거나 감지한다. 디스크 구동회로는 PC(Personal Computer) 등의 호스트 장치로부터 데이터를 수신하고 그 데이터를 자기 코드(magnetic code)로 변환한다. 자기 코드는 헤드에 의해 디스크 플래터 상에 쓰여진다. 또한, 호스트 장치가 디스크 구동장치에 데이터를 요청하면, 디스크 구동회로는 원하는 데이터의 위치를 찾고 그 데이터를 나타내는 자기 코드를 감지하고 그 자기 코드를 호스트 장치가 이해할 수 있는 이진 디지털 정보(binary digital information)를 변환한다. 구동회로는 데이터의 정확한 저장과 복원을 위해 에러 검출과 에러 정정 알고리즘을 포함할 수 있다.
또한, 플래터의 밀도와 회전 속도가 증가함에 따라 발생되는 피크(peak) 검 출과 관련된 문제들을 해결하기 위해 PRML(Partial Response Maximum Likelihood)로 알려진 데이터 처리 기술이 개발되었다. PRML은 리드/라이트 헤드에 의해 감지된 자기 신호들을 해석하기 위해 구동회로 내에 구현된 알고리즘이다. PRML에 기초한 디스크 구동장치는 디스크 상에 저장된 자속 반전(magnetic flux reversal)에 의해 발생된 아날로그 파형을 읽는다. 하지만, PRML에 기초한 디스크 구동장치는 자속 반전을 나타내기 위해 피크 값(peak value)을 찾는 대신에 아날로그 파형을 디지털적으로 샘플링하고("Partial Response"), 개선된 신호처리 기술을 사용하여 그 파형에 의해 나타낸 비트 패턴(bit pattern)을 결정한다("Maximum Likelihood"). PRML 기술은 감지된 자기 신호(magnetic signal)에 포함되는 노이즈에 잘 견디므로, 저품질의 플래터의 사용이 가능하게 되고, 제조 수율을 높일 수 있고 제조 비용을 낮출 수 있다.
일반적으로, 디스크 구동회로의 리드(read) 회로는 등화된 디지털 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시키는 시퀀스 검출기 및 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하는 신호 의존 포스트 프로세서를 포함한다.
디스크 구동장치에서는 AWGN(Additive White Gaussian Noise), 미디어 노이즈, 신호 의존 노이즈, MR(Magneto-resistive) 비대칭 노이즈 등의 원치 않는 노이즈 성분이 존재한다. 이 중 비선형 노이즈인 신호 의존 노이즈는 제거하기가 어렵다.
최근, 신호 의존 노이즈를 제거하려는 연구가 진행되고 있다.
미국등록특허 제 5,949,831호에는 에러 이벤트 필터(error event filter)를 이용하여 비터비 검출기의 출력 데이터에 포함된 비선형 노이즈를 감소시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 미국등록특허 제 5,949,831호에 개시되어 있는 방법은 에러 이벤트 필터에만 의존하여 에러 타입을 찾아내므로 에러 정정에 한계가 있다.
IEEE Trans. Magnetics, vol. 37, No. 2, Mar 2001에 개시된 "Noise Predictive Maximum Likelihood Detection Combined with Parity-Based Post-Processing"은 패리티에 기초한 포스트 프로세서(parity-based post processor)를 구비하여 지배적인(dominant) 에러 이벤트를 정정할 수 있다.
미국등록특허 제 6,427,220호에는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 코드를 이용하여 에러의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 CRC에 기초한 포스트 프로세서가 개시되어 있다.
미국등록특허 제 6,931,585호에는 BM(Branch Metric) 값의 누적을 이용하여 정확한 MLDP(Maximum Likelihood Distance Penalty) 값을 구하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 미디어의 밀도가 증가하면 파라미터 세트를 저장하기 위하여 큰 용량의 메모리가 필요하다.
따라서, 미디어의 특성에 따라 적응적으로 신호 의존 노이즈를 감소시키는 신호처리 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 미디어의 특성에 따라 적응적으로 신호 의존 노이즈를 감소시키는 디스크 구동회로의 리드(read) 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미디어의 특성에 따라 적응적으로 신호 의존 노이즈를 감소시키는 리드 회로를 포함하는 디스크 구동회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 미디어의 특성에 따라 적응적으로 신호 의존 노이즈를 감소시키는 신호처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 디스크 구동회로의 리드(read) 회로는 시퀀스 검출기, 신호 의존 적응성 엔진, 및 신호 의존 포스트 프로세서를 포함한다.
시퀀스 검출기는 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시킨다. 신호 의존 적응성 엔진은 상기 등화된 데이터 및 상기 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다. 신호 의존 포스트 프로세서는 상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 1 데이터를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 신호 의존 적응성 엔진은 LMS 엔진을 이용하여 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 신호 의존 적응성 엔진은 가산기, 필터, 복수의 지연기, 및 복수의 필터 탭을 포함한다.
가산기는 상기 등화된 데이터에서 상기 복원 데이터를 감산하고 에러 신호를 발생시킨다. 필터는 상기 에러 신호와 신호 의존 계수들에 기초하여 신호 의존 에러 신호를 발생시킨다. 복수의 지연기는 서로 캐스케이드 형태로 결합되어 있고, 상기 에러 신호를 지연시킨다. 상기 복수의 필터 탭은 상기 에러 신호와 상기 복수의 지연기 각각의 출력신호들에 대해 상기 신호 의존 에러 신호들을 승산(multiplication)과 누산(accumulation) 연산을 수행하고 상기 복수의 신호 의존 계수를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 신호 의존 적응성 엔진은 상기 지연부의 출력신호, 상기 신호 의존 에러 신호, 및 상기 신호 의존 계수들을 발생시키는 계산부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 신호 의존 포스트 프로세서는 신호 의존 에러 이벤트 필터, MLDP 계산부, 패리티 계산부, 에러 검색부, 및 에러 정정부를 포함한다.
신호 의존 에러 이벤트 필터는 상기 복원 데이터와 상기 신호 의존 계수에 기초하여 신호 의존 에러 이벤트를 계산한다. MLDP 계산부는 상기 신호 의존 에러 이벤트, 상기 신호 의존 에러의 표준편차, 및 상기 신호 의존 에러의 평균에 기초하여 MLDP를 계산한다. 패리티 계산부는 상기 복원 데이터에 기초하여 패리티를 계산한다. 에러 검색부는 상기 MLDP와 상기 패리티에 기초하여 최소의 MLDP 값을 가지는 에러 이벤트를 구한다. 에러 정정부는 상기 복원 데이터와 상기 최소의 MLDP 값을 가지는 에러 이벤트에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 에러를 정정한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디스크 구동회로의 리드 회로는 아날로그 프론트 엔드, A/D 컨버터, 및 디지털 프론트 엔드를 더 구비할 수 있다.
아날로그 프론트 엔드는 프리 앰프의 출력신호를 증폭, 필터링, 및 버퍼링한다. A/D 컨버터는 상기 아날로그 프론트 엔드의 출력신호를 샘플링하고 디지털 형태의 제 1 신호로 변환한다. 디지털 프론트 엔드는 상기 제 1 신호에 대해 부분응답(PR) 펄스 정형(pulse shaping)을 수행하고 상기 등화된 데이터를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디지털 프론트 엔드는 이퀄라이저일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 적응성 포스트 프로세서는 신호 의존 적응성 엔진, 및 신호 의존 포스트 프로세서를 포함한다.
신호 의존 적응성 엔진은 등화된 데이터 및 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다. 신호 의존 포스트 프로세서는 상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 2 데이터를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 신호 의존 적응성 엔진은 LMS 엔진을 이용하여 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 에러 정정 회로는 시퀀스 검출기, 신호 의존 적응성 엔진, 및 신호 의존 포스트 프로세서를 포함한다.
시퀀스 검출기는 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시킨다. 신호 의존 적응성 엔진은 상기 등화된 데이터 및 상기 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다. 신호 의존 포스트 프로세서는 상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 1 데이터를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 신호 의존 적응성 엔진은 LMS 엔진을 이용하여 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 리드 회로의 신호처리 방법은 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시키는 단계, 상기 등화된 데이터 및 상기 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 단계, 및 상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 1 데이터를 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 신호 의존 적응성 엔진은 LMS 엔진 을 이용하여 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시킨다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 HDD(Hard Disk Drive) 구동 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, HDD 구동 시스템(1000)은 자기 플래터들(platters)(1100), 리드/라이트 헤드(1200), 프리 앰프(pre-amplifier)(1300), 리드/라이트 회로(1400), 및 컨트롤러(1500)를 구비한다.
프리 앰프(1300)는 인터페이스(1020, 1030)를 통해 리드/라이트 회로(1400)에 결합되어 있다. 컨트롤러(1500)는 인터페이스(1040, 1050)를 통해 리드/라이트 회로(1400)에 결합되어 있고, 인터페이스(1060, 1070)를 통해 호스트 장치(1600)에 결합되어 있다.
HDD 구동 시스템(1000)으로부터 데이터를 읽기 위해, 호스트 장치(1600)는 디스크 상의 데이터의 위치를 식별하는 위치 식별자, 즉 어드레스를 HDD 구동 시스템(1000)에 제공한다. 컨트롤러(1500)는 이 어드레스를 수신하고 자기 플래터들(magnetic platters)(1100) 상의 데이터의 물리적인 위치를 결정한다. 다음에 컨트롤러(1500)는 리드/라이트 헤드(1200)를 움직여서 데이터를 위한 적절한 위치에 놓는다. 리드/라이트 헤드(1200)는 자속 반전(flux reversal)의 존재 또는 비존재를 감지하고 아날로그 신호의 스트림(stream)을 발생시킨다. 프리 앰프(1300)는 이 신호를 증폭하고 인터페이스(1020)를 통해 리드/라이트 회로(1400)에 전달한다. 후술하는 바와 같이, 리드/라이트 회로(1400)는 프리 앰프(1300)로부터 증폭된 아날로그 신호를 수신하여 디코딩하고 이진 디지털 데이터(binary digital data)를 발생시킨다. 다음에 이진 디지털 데이터는 인터페이스(1040)를 통해 컨트롤러(1500)에 전달된다. 컨트롤러(1500)는 호스트 장치(1600)와 인터페이스한다.
HDD 구동 시스템(1000)에 데이터를 쓰기 위해, 호스트 장치(1600)는 기입할 이진 디지털 데이터(binary digital data), 및 기입할 위치, 예를 들면 실린더와 섹터의 주소를 컨트롤러(1500)에 제공한다. 컨트롤러(1500)는 리드/라이트 헤드(1200)를 움직여서 적절한 위치에 놓고, 기입할 이진 디지털 데이터를 인터페이스(1050)를 통해 리드/라이트 회로(1400)에 전달한다. 리드/라이트 회로(1400)는 이진 디지털 데이터를 수신하여 인코딩하고 리드/라이트 헤드(1200)를 구동하는 데 사용될 아날로그 신호들을 발생시킨다. 발생된 아날로그 신호들은 인터페이스(1030)를 통해 프리 앰프(1300)에 전달된다. 프리 앰프(1300)는 리드/라이트 헤드(1200)를 구동한다. 리드/라이트 헤드(1200)는 이진 디지털 데이터를 나타내는 적절한 자속 반전(magnetic flux reversals)을 자기 플래터들(1100)에 제공한다.
도 2는 도 1의 HDD 구동 시스템에 포함되어 있는 리드/라이트 회로(1400)의 하나의 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 리드/라이트 회로(1400)는 리드 회로(1410), 라이트 회로(1420), 및 클럭 신서사이저(1430)를 구비한다.
리드 회로(1410)는 HDD 구동 시스템(1000)으로부터 데이터를 읽어 호스트 장 치(1600)에 제공할 때 사용되는 회로이고, 라이트 회로(1420)는 호스트 장치(1600)가 HDD 구동 시스템(1000)에 데이터를 기입할 때 사용되는 회로이다. 클럭 신서사이저(1430)는 리드/라이트 회로(1400)를 동작시키는 데 필요한 클럭 신호를 발생시킨다.
도 3은 도 2의 리드/라이트 회로에 포함되어 있는 리드 회로(1410)의 하나의 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 리드 회로(1410)는 아날로그 프론트 엔드(1412), A/D 컨버터(1414), 디지털 프론트 엔드(1416), 시퀀스 검출기(1440), 신호 의존 적응성 엔진(1450), 신호 의존 포스트 프로세서(1460), 및 변조 코드 디코더(1418)를 구비한다.
아날로그 프론트 엔드(1412)는 프리 앰프(도 1의 1300)의 출력신호를 인터페이스(1020)를 통해 수신하고, 이 출력신호를 증폭하고, 필터링하고, 버퍼링하는 등의 신호처리를 한다. A/D 컨버터(1414)는 아날로그 프론트 엔드(1412)의 출력인 아날로그 신호를 수신하고 샘플링하여 디지털 형태의 신호(zt)로 변환한다. 디지털 프론트 엔드(1416)는 A/D 컨버터(1414)의 출력신호를 수신하고 등화된(equalized) 제 1 데이터(yt)를 발생시키며 일종의 이퀄라이저(equalizer)이다. 디지털 프론트 엔드(1416)는 채널의 특성에 맞는 PR(Partial Response) 펄스 정형(pulse shaping)을 적응적으로 수행한다.
시퀀스 검출기(1440)는 NPML(Noise Predictive Maximum Likelihood) 기술을 이용하고 PR 목표(target)에 적절한 상태(state)를 사용하여 등화된 디지털 신 호(yt)로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터(at)를 발생시킨다.
신호 의존 적응성 엔진(1450)은 제 1 데이터(yt) 및 복원 데이터(at)에 기초하여 신호 의존 계수(bk), 신호 의존 에러의 평균(MEAN) 및 신호 의존 에러의 표준편차(σk)를 발생시킨다. 신호 의존 포스트 프로세서(1460)는 복원 데이터(at), 복수의 신호 의존 계수(bk), 신호 의존 에러의 평균(MEAN), 및 신호 의존 에러의 표준편차(σk)에 기초하여 복원 데이터(at)에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 2 데이터(xt)를 발생시킨다. 제 2 데이터(xt)는 목표로 하는 데이터에 매우 근접한 데이터이다. 변조 코드 디코더(1418)는 제 2 데이터(xt)를 디코딩하고 인터페이스(1040)를 통해 컨트롤러(도 1의 1500)에 제공한다. 변조 코드 디코더(1418)의 디코딩에는 RLL(Run Length Code)를 사용할 수 있다.
시퀀스 검출기(1440)는 노이즈 예측(Noise-Predictive; NP) 필터(1442) 및 NPML(Noise-Predictive Maximum Likelihood) 검출기(1444)를 구비한다.
NP 필터(1442)는 디지털 프론트 엔드(1416)의 출력인 제 1 데이터(yt)에 포함된 칼라 노이즈(colored noise)를 화이트 노이즈(white noise)로 변환시킨다. NP 필터(1442)는 NPML 검출기(1444)의 BM(Branch metric)에 영향을 주지 않는 일반적인 필터로 구성된다. NPML 검출기(1444)는 NP 필터(1442)의 출력으로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터(at)를 발생시킨다.
IEEE Trans. Magnetics, vol. 37, No. 2, Mar 2001에 발표된 "Noise Predictive Maximum Likelihood Detection Combined with Parity-Based Post-Processing"에는 NPML 검출에 대해 상세히 기술되어 있다.
도 4는 도 3의 리드 회로에 포함되어 있는 신호의존 적응성 엔진(1450)의 하나의 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 신호의존 적응성 엔진(1450)은 가산기(1401), 필터(1451), 지연기들(1452, 1453, 1454), 필터 탭들(filter taps)(1455~1458), 및 계산부(1459)를 구비한다.
가산기(1401)는 디지털 프론트 엔드(1416)의 출력인 제 1 데이터(yt)에서 복원 데이터(at)를 감산하고 에러 신호(err)를 발생시킨다. 필터(1451)는 에러 신호(err)와 신호 의존 계수들(b1~b4)에 기초하여 신호 의존 에러 신호(sd-err)를 발생시킨다.
지연기들(1452, 1453, 1454)은 서로 캐스케이드 연결되어 있다. 지연기(1452)는 에러 신호(err)를 소정시간 지연시키고, 지연기(1453)는 지연기(1452)의 출력신호를 소정시간 지연시키고, 지연기(1454)는 지연기(1453)의 출력신호를 소정시간 지연시킨다.
필터 탭들(1455~1458)은 각각 에러 신호(err)와 지연된 에어신호들을 신호 의존 에러 신호(sd-err)와 승산(multiply)과 누산(accumulate)을 수행하고 신호 의존 계수들(b1~b4)을 발생시킨다. 필터 탭(1455)은 에러 신호(err)와 신호 의존 에러 신호(sd-err)에 대해 승산과 누산을 수행하고 신호 의존 계수(b1)를 발생시킨다. 필터 탭(1456)은 지연기(1452)의 출력신호와 신호 의존 에러 신호(sd-err)에 대해 승산과 누산을 수행하고 신호 의존 계수(b2)를 발생시킨다. 필터 탭(1457)은 지연기(1453)의 출력신호와 신호 의존 에러 신호(sd-err)에 대해 승산과 누산을 수행하고 신호 의존 계수(b3)를 발생시킨다. 필터 탭(1458)은 지연기(1454)의 출력신호와 신호 의존 에러 신호(sd-err)에 대해 승산과 누산을 수행하고 신호 의존 계수(b4)를 발생시킨다.
계산부(1459)는 지연기(1454)의 출력신호, 신호 의존 에러 신호(sd-err), 및 신호 의존 계수들(b1~b4)에 기초하여 신호 의존 에러의 평균(MEAN) 및 신호 의존 에러의 표준편차(σ)를 발생시킨다.
도 4의 예에서는 3 개의 지연기들과 4 개의 필터 탭들을 가지는 신호의존 적응성 엔진(1450)이 도시되어 있지만, 본 발명의 신호의존 적응성 엔진(1450)은 임의의 개수의 지연기들과 임의의 개수의 필터 탭들을 구비할 수 있다.
이하, 도 4에 도시된 신호의존 적응성 엔진(1450)의 동작을 설명한다.
신호의존 적응성 엔진(1450)은 시퀀스 검출기(1440)의 출력신호와 이퀄라이저(1416)의 출력신호(yt)에 기초하여 에러 신호를 발생시키고 LMS(Least Mean Square) 엔진을 구동하여 신호 의존 계수(bk), 신호 의존 에러의 평균(MEAN) 및 신호 의존 에러의 표준편차(σk)를 발생시킨다.
LMS 기술을 이용하여 데이터를 최적화하는 방법은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 기술이며, 미국등록특허 제 6,009,448호 등에 개시되어 있다.
도 4의 신호의존 적응성 엔진(1450)에서 LMS를 이용하여 신호의 계수를 갱신하는 과정은 수학식 1로 표현할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112006055492847-pat00001
수학식 1에서, k는 신호 의존 계수의 집합 수(set number)를 나타내고, l은 신호 의존 계수의 수(number)를 나타낸다. sd-error는 신호 의존 에러를 나타내고 error는 목표 에러(target error)를 나타낸다. 또한, tug는 탭 갱신 이득(tap update gain)을 나타낸다. 수학식 1의 우변의 첫째 항은 t 시점에서 k 번째 신호 패턴의 l 번째 계수를 나타낸다.
신호 의존 에러(sd-error)는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있고, 목표 에러는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112006055492847-pat00002
[수학식 3]
Figure 112006055492847-pat00003
수학식 2에서, a는 시퀀스 검출기의 출력신호를 나타내며, h는 채널의 목표 계수(target coefficient)를 나타낸다. 즉, 수학식 2의 우변의 첫째 항은 시퀀스 출력신호를 이용하여 발생시킨 이상적인 입력 심볼(ideal input symbol)의 값이다. 또한, yt는 현재 시점에서의 이퀄라이저의 출력 심볼을 나타낸다.
수학식 3에서, e는 수학식 2에 있는 목표 에러(target error)를 나타낸다. 수학식 3을 참조하면, 신호 의존 에러(sd-error)는 목표 에러와 신호 의존 계수를 곱한 신호가 된다.
시퀀스 검출기의 에러를 찾는 포스트 프로세서에서 에러 이벤트 필터를 구성하는 화이트 필터(whitening filter) 또는 채널 정합 필터(channel-matched filter)에도 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 계산한 신호 의존 계수를 사용하여 비선형 노이즈 성분인 신호 의존 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, '0000' 패턴의 에러 이벤트 필터의 하이트 필터 또는 정합 필터에는 '0000' 패턴의 신호 의존 계수를 로딩하여 필터링할 수 있다.
k 번째 신호 패턴의 표준편차(σk)는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112006055492847-pat00004
수학식 4에서, tod는 데이터의 총 수(total number of data)를 나타내며, HDD 시스템의 경우 하나의 데이터 섹터(sector)에 대한 심볼의 수를 나타낸다. 수학식 1 내지 3을 이용하여 계산된 신호 의존 에러(sd-error)를 이용하여 표준편차(σk)를 구할 수 있다.
LMS를 이용하여 신호의 계수를 갱신하는 수학식 1 내지 수학식 3 및 표준편차를 계산하는 수학 식 4를 이용하여 신호 의존 BM(Branch Metrics)을 계산할 수 있으며, 이 BM은 MLDP(Maximum Likelihood Distance Penalty)를 계산하는 데 사용할 수 있다.
BM을 계산하는 과정은 IEEE Trans. Information theory, vol. 46, No. 1, Jan 2000에 발표된 "The Viterbi algorithm and markov noise memory"에 상세히 기술되어 있다.
리드 회로에서 이퀄라이저의 출력인 제 1 데이터(yt)는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112006055492847-pat00005
수학식 5에서, xt는 입력 데이터이며 nt는 신호 의존 gause-markov noise를 나타낸다. 또한, hk는 채널의 목표 계수를 나타낸다.
수학식 5에서 nt는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112006055492847-pat00006
수학식 5에서, b는 신호 의존 계수를 나타내고 σ는 신호 의존 표준편차를 나타낸 다.
BM은 수학식 7을 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112006055492847-pat00007
수학식 7에서, b는 신호 의존 계수를 나타내며, σ는 신호 의존 표준편차를 나타낸다.
도 5는 도 3의 리드 회로에 포함되어 있는 신호 의존 포스트 프로세서(1460)의 하나의 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 신호 의존 포스트 프로세서(1460)는 신호 의존 에러 이벤트 필터(1461), MLDP(Maximum Likelihood Distance Penalty) 계산부(1462), 패리터 계산부(1465), 에러 검색부(1463), 및 에러 정정부(1464)를 구비한다.
신호 의존 에러 이벤트 필터(1461)는 복원 데이터(at)와 신호 의존 계수(bk)에 기초하여 신호 의존 에러 이벤트를 계산한다. MLDP 계산부(1462)는 신호 의존 에러 이벤트, 신호 의존 에러의 표준편차(σk), 및 신호 의존 에러의 평균(MEAN) 값에 기초하여 MLDP를 계산한다. 패리터 계산부(1465)는 복원 데이터(at)에 기초하여 패리티(parity)를 계산한다. 에러 검색부(1463)는 MLDP 값과 패리티에 기초하여 최소의 MLDP 값을 가지는 에러 이벤트를 구한다.
MLDP는 수학식 8을 사용하여 계산할 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112006055492847-pat00008
따라서, MLDP 값은 수학식 7을 이용하여 계산한 BM을 누적하여 계산할 수 있다.
도 6은 도 2의 리드/라이트 회로에 포함되어 있는 라이트 회로(1420)의 하나의 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 라이트 회로(1420)는 변조 코드 인코더(1421) 및 파형 발생기(1422)를 구비한다.
변조 코드 인코더(1421)는 인터페이스(1050)를 통해 수신된 유저 데이터를 인코딩한다. 파형 발생기(1422)는 변조 코드 인코더(1421)의 출력신호에 대응하는 신호의 파형을 발생시키고 인터페이스(1030)를 통해 프리앰프(도 1의 1300)에 제공한다.
도 3에 도시된 리드 회로의 신호처리 방법은 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시키는 단계, 상기 등화된 데이터 및 상기 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 단계, 및 상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 1 데이터를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차는 LMS 엔진을 이용하여 발생시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디스크 구동회로의 리드 회로는 적은 하드웨어를 사용하여 적응적으로 신호 의존 노이즈를 제거할 수 있다.
실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시키는 시퀀스 검출기;
    상기 등화된 데이터 및 상기 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 신호 의존 적응성 엔진; 및
    상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 1 데이터를 발생시키는 신호 의존 포스트 프로세서를 포함하는 디스크 구동회로의 리드 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 의존 적응성 엔진은
    LMS 엔진을 이용하여 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 디스크 구동회로의 리드 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디스크 구동회로의 리드 회로는
    프리 앰프의 출력신호를 증폭, 필터링, 및 버퍼링하는 아날로그 프론트 엔드;
    상기 아날로그 프론트 엔드의 출력신호를 샘플링하고 디지털 형태의 제 1 신호로 변환하는 A/D 컨버터; 및
    상기 제 1 신호에 대해 부분응답(PR) 펄스 정형(pulse shaping)을 수행하고 상기 등화된 데이터를 발생시키는 디지털 프론트 엔드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동회로의 리드 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디지털 프론트 엔드는 이퀄라이저인 것을 특징으로 하는 디스크 구동회로의 리드 회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 의존 적응성 엔진은
    상기 등화된 데이터에서 상기 복원 데이터를 감산하고 에러 신호를 발생시키는 가산기;
    상기 에러 신호와 신호 의존 계수들에 기초하여 신호 의존 에러 신호를 발생시키는 필터;
    서로 캐스케이드 형태로 결합되어 있고, 상기 에러 신호를 지연시키는 복수의 지연기; 및
    상기 에러 신호와 상기 복수의 지연기 각각의 출력신호들에 대해 상기 신호 의존 에러 신호들을 승산(multiplication)과 누산(accumulation) 연산을 수행하고 상기 복수의 신호 의존 계수를 발생시키는 복수의 필터 탭을 포함하는 것을 특징으 로 하는 디스크 구동회로의 리드 회로.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 신호 의존 적응성 엔진은
    상기 지연부의 출력신호, 상기 신호 의존 에러 신호, 및 상기 신호 의존 계수들을 발생시키는 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동회로의 리드 회로.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 의존 포스트 프로세서는
    상기 복원 데이터와 상기 신호 의존 계수에 기초하여 신호 의존 에러 이벤트를 계산하는 신호 의존 에러 이벤트 필터;
    상기 신호 의존 에러 이벤트, 상기 신호 의존 에러의 표준편차, 및 상기 신호 의존 에러의 평균에 기초하여 MLDP를 계산하는 MLDP 계산부;
    상기 복원 데이터에 기초하여 패리티를 계산하는 패리티 계산부;
    상기 MLDP와 상기 패리티에 기초하여 최소의 MLDP 값을 가지는 에러 이벤트를 구하는 에러 검색부; 및
    상기 복원 데이터와 상기 최소의 MLDP 값을 가지는 에러 이벤트에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 에러를 정정하는 에러 정정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동회로의 리드 회로.
  8. 등화된 데이터 및 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의 존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 신호 의존 적응성 엔진; 및
    상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 2 데이터를 발생시키는 신호 의존 포스트 프로세서를 포함하는 적응성 포스트 프로세서.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 신호 의존 적응성 엔진은
    LMS 엔진을 이용하여 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 적응성 포스트 프로세서.
  10. 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시키는 시퀀스 검출기;
    상기 등화된 데이터 및 상기 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 신호 의존 적응성 엔진; 및
    상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 1 데이터를 발생시키는 신호 의존 포스트 프로세서를 포함하는 에러 정정 회로.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 신호 의존 적응성 엔진은
    LMS 엔진을 이용하여 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 에러 정정 회로.
  12. 등화된 데이터로부터 데이터 시퀀스를 복원하고 복원 데이터를 발생시키는 단계;
    상기 등화된 데이터 및 상기 복원 데이터에 기초하여 복수의 신호 의존 계수, 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차를 발생시키는 단계; 및
    상기 복원 데이터, 상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균, 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차에 기초하여 상기 복원 데이터에 포함된 신호 의존 에러를 정정하고 제 1 데이터를 발생시키는 단계를 포함하는 리드 회로의 신호처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 의존 계수, 상기 신호 의존 에러의 평균 및 상기 신호 의존 에러의 표준편차는 LMS 엔진을 이용하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 리드 회로의 신호처리 방법.
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