信号検出装置、及び信号検出方法
【課題】トラック間干渉の応答が時変の場合でも少ない演算量で正しく各トラックの信号を検出できるようにすること。
【解決手段】トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出装置が提供される。この信号検出装置は、前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定し、これらを用いて、前記再生信号のデータ区間における第１及び第２のチャネル応答ベクトルを算出し、前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算する。
【解決手段】トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出装置が提供される。この信号検出装置は、前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定し、これらを用いて、前記再生信号のデータ区間における第１及び第２のチャネル応答ベクトルを算出し、前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号検出装置、及び信号検出方法に関する。特に、本発明は、瓦記録により各トラックに書き込まれた信号を、隣接する複数のトラックから同時に読み出された信号に基づいて検出するマルチトラック信号検出方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録ディスクの記録密度を向上させるための研究が盛んに進められている。磁気記録ディスクの記録密度を向上させる方法としては、例えば、各トラックのトラック幅を狭めて１ディスク当たりのトラック数を増加させる方法がある。しかし、トラック幅を狭めた場合、各トラックの情報を精度良く読み出せるようにするためには読み出しヘッドの大きさも小さくする必要がある。可能であれば、読み出しヘッドの幅をトラック幅と同程度にすることが好ましい。しかしながら、読み出しヘッドの小型化は既に限界に達していると言われている。そのため、トラック幅よりも広い幅を持つ読み出しヘッドを用いて精度良く各トラックの信号を読み出す技術に注目が集まっている。
【０００３】
読み出しヘッドの幅がトラック幅よりも広いと、あるトラックを読み出しヘッドが走査した際に、隣接トラックの信号が同時に読み出されてしまうことになる。隣接トラックから同時に読み出される信号は、本来読み出したいトラックの信号に対する干渉となる。そのため、この干渉を抑制し、各トラックの信号を分離する技術（以下、マルチトラック信号検出方式）が求められる。マルチトラック信号検出方式に関しては、例えば、下記の非特許文献１に記載がある。同文献の方式は、ＴＤＰＲフィルタ、１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器、誤り訂正復号器、ビット誤り検出器、ソフト干渉レプリカ生成器、マルチトラックソフト干渉キャンセラを用いてトラック間干渉を抑圧するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｍ．Ｆｕｊｉｉ ａｎｄ Ｎ．Ｓｈｉｎｏｈａｒａ，“Ｍｕｌｔｉ−ｔｒａｃｋ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ＩＴＩ ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｒ ｓｈｉｎｇｌｅｄ ｗｒｉｔｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，電子情報通信学会，磁気記録・情報ストレージ研究会，信学技報，ＭＲ２０１０−４４，ｐｐ．１５−２２，２０１０年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同文献に記載のマルチトラック信号検出方式は、各トラックに対する信号の書き込み時にトラック間でビット同期が確立されていることを前提としている。この前提の下では、トラック間で書き込み周波数の同期が確立されている。つまり、トラック間干渉の応答も時不変となる。このことから、予め求めておいた各種フィルタのタップ係数を用いて信号検出を行っても、精度良く各トラックの信号を検出することができる。しかしながら、トラック間でビット同期が確立されていない場合、同文献に記載のマルチトラック信号検出方式を適用すると、正しく各トラックの信号検出を行うことができない。
【０００６】
このような問題を受け、本件発明者は、トラック間干渉が時変となる場合に必要な干渉チャネル応答の適応的な推定を可能とするマルチトラック検出方式を考案した。このマルチトラック信号検出方式は、トレリス状態毎に異なるチャネル推定値を考慮し、トレリス状態毎に生成した干渉レプリカを用いてマルチトラックソフト干渉キャンセルを実行するというものであった。確かに、このマルチトラック信号検出方式を適用すると、トラック間干渉成分及び符号間干渉成分を効果的に抑圧することが可能になり、各トラックの信号を高い精度で検出することができる。しかしながら、このマルチトラック信号検出方式の場合、チャネル推定やマルチトラックソフト干渉キャンセルなどの処理をトレリス状態毎に実行する必要があるため、演算量が多くなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、トラック間干渉の応答が時変の場合でも少ない演算量で正しく各トラックの信号を検出できるようにすることが可能な、新規かつ改良された信号検出装置及び信号検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出装置であって、前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定するチャネル推定部と、前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出し、前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する内挿値算出部と、前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、を備えることを特徴とする、信号検出装置が提供される。
【０００９】
かかる構成により、トレリス状態毎にチャネル推定を行わずに済むようになり、少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を効果的に抑圧することが可能になる。また、トレリス状態毎に干渉キャンセリングを行わずに済むようになる。その結果、精度を高めるためにトレリス状態数を多く設定しても、十分に少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を抑圧することが可能になる。とりわけ、チャネルの適応的な推定を必要とする方法に比べると演算量が大幅に低減される。
【００１０】
また、上記の信号検出装置は、トレリス線図の状態毎に異なるタップ係数が設定され、前記複数のトラックより読み出された再生信号又は前記干渉キャンセラにより干渉成分が抑圧された再生信号をターゲット応答に等化する２次元パーシャルレスポンスフィルタと、所定の適応アルゴリズムを用いて前記タップ係数を更新するタップ係数更新部と、をさらに備えていてもよい。この場合、前記タップ係数更新部は、前記所定の適応アルゴリズムの中で実行するゲインベクトルの更新処理を間欠的に実行し、当該ゲインベクトルを更新しない区間では前記トレリス線図の各状態における生き残りパスの更新に応じて状態間で前記タップ係数を交換する。かかる構成により、チャネル変動が緩やかな場合にゲインベクトルの更新が間欠的に行われ、更なる演算量の低減に寄与する。
【００１１】
また、前記所定の適応アルゴリズムは、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムであってもよい。
【００１２】
また、上記の信号検出装置は、前記タップ係数をトレリス線図の各状態に設定し、２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出すると共に、各生き残りパスに対応するレプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差を算出する生き残りパス検出部をさらに備えていてもよい。この場合、前記タップ係数更新部は、前記生き残りパス検出部により検出された生き残りパスに対応する前記誤差に基づいて前記タップ係数を更新する。
【００１３】
また、前記生き残りパス検出部は、前記レプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差の２乗値を前記各状態の生き残りパスに応じた移動平均により推定するように構成されていてもよい。
【００１４】
また、少なくとも１つのトラックに対応する記録信号が正しく復号された場合、前記生き残りパス検出部は、記録信号が正しく復号されたトラック以外のトラックに対応する残りの再生信号の遅延ビットに前記トレリス線図の全状態を割り当て、１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出する。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出方法であって、前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定する工程と、前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする工程と、を含むことを特徴とする、信号検出方法が提供される。
【００１６】
かかる構成により、トレリス状態毎にチャネル推定を行わずに済むようになり、少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を効果的に抑圧することが可能になる。また、トレリス状態毎に干渉キャンセリングを行わずに済むようになる。その結果、精度を高めるためにトレリス状態数を多く設定しても、十分に少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を抑圧することが可能になる。とりわけ、チャネルの適応的な推定を必要とする方法に比べると演算量が大幅に低減される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、トラック間干渉の応答が時変の場合でも少ない演算量で正しく各トラックの信号を検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】信号処理装置の構成を示した説明図である。
【図２】記録信号生成部の構成を示した機能ブロック図である。
【図３】情報のフォーマットについて説明するための説明図である。
【図４】記録信号生成部の構成を示した機能ブロック図である。
【図５】再生信号処理部の構成を示した機能ブロック図である。
【図６】マルチトラック信号検出部の構成を示した機能ブロック図である。
【図７】チャネル応答ベクトルの内挿方法について説明するための説明図である。
【図８】チャネル応答ベクトルの内挿方法について説明するための説明図である。
【図９】間欠的なゲインベクトルの更新制御に係る構成について説明するための説明図である。
【図１０】ＢＥＲ特性を比較したグラフである。
【図１１】従来のマルチトラック信号検出部の構成を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じてバッファ２２Ａ、及びバッファ２２Ｂのように区別する。但し、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、バッファ２２Ａ、及びバッファ２２Ｂを特に区別する必要が無い場合には、単にバッファ２２と称する。
【００２１】
＜１．信号処理装置の基本構成＞
まず、図１を参照し、信号再生装置及び信号記録装置としての機能を有する信号処理装置１の基本構成を説明する。図１は、信号処理装置１の構成を示した説明図である。図１に示したように、信号処理装置１は、記録媒体４と、スピンドルモータ６と、ヘッド８と、記録信号生成部１０と、再生信号処理部２０と、を備える。
【００２２】
記録媒体４は、スピンドルモータ６に装着されており、スピンドルモータ６によって回転駆動される。この記録媒体４は、図１に示したように、複数トラックが形成された磁気ディスクであってもよい。なお、図１においては記録媒体４として１枚の磁気ディスクのみを示しているが、信号処理装置１は複数枚の磁気ディスクを有してもよい。
【００２３】
ヘッド８は、記録信号生成部１０から供給される記録信号を記録媒体４に記録する記録ヘッド、及び記録媒体４から再生信号を読み出す再生ヘッドとして機能する。また、ヘッド８は、後述するように、記録媒体４のトラック幅よりも大きいので、複数のトラックにまたがった状態で記録媒体４を走査する。
【００２４】
記録信号生成部１０は、記録媒体４に記録するための記録信号を生成する。また、再生信号処理部２０は、記録媒体４からヘッド８により読み出された再生信号を処理する。このような記録信号生成部１０の詳細な構成については図２を参照して説明し、再生信号処理部２０の詳細な構成については図５及び図６を参照して説明する。
【００２５】
なお、上述した信号処理装置１は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などに設けられてもよい。
【００２６】
＜２．記録信号生成部１０の構成＞
図２は、記録信号生成部１０の構成を示した機能ブロック図である。図２に示したように、記録信号生成部１０は、ＣＲＣ符号器１１と、ＬＤＰＣ符号器１２と、インターリーバ１３と、記録信号変換器１４と、プリアンブル／ポストアンブル付加部１５と、を備える。ＣＲＣは、Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋの略である。また、ＬＤＰＣは、Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋの略である。
【００２７】
ＣＲＣ符号器１１は、供給される記録情報データに対し、ＣＲＣ符号などの誤り検出符号を付加する。ＬＤＰＣ符号器１２は、低いＳＮ比でも所定のエラー率を確保するための誤り訂正符号化部である。インターリーバ１３は、ＬＤＰＣ符号器１２による処理後のデータをトラックごとに異なるパターンでインターリーブする。記録信号変換部１４は、インターリーバ１３によるインターリーブ後のデータを磁気の極性信号に変換して記録信号を生成する。プリアンブル／ポストアンブル付加部１５は、図３に示すように、記録信号の両端にプリアンブル及びポストアンブルを付加する。そして、プリアンブル及びポストアンブルが付加された記録信号は、ヘッド８により記録媒体４に記録される。
【００２８】
＜３．ヘッド８の走査制御＞
続いて、ヘッド８の走査制御について説明する。上述したように、ヘッド８は、記録媒体４のトラック幅よりも大きい。そのため、ヘッド８は、複数トラックにまたがった状態で記録媒体４を複数回にわたって走査する。但し、信号処理装置１は、この複数回にわたる走査に際し、再生信号の検出対象でないトラックにはヘッド８がはみ出さないようにヘッド８の位置を制御する。以下、図４を参照して、より具体的に説明する。但し、図４の例は、信号の書き込み時にトラック間でビット同期が確立されている場合である。なお、信号の書き込み時にトラック間でビット同期が確立されていない場合であっても、ヘッド８の動作は実質的に同じである。
【００２９】
図４は、ヘッド８が記録媒体４を走査する様子を示した説明図である。より詳細には、図４は、２つのトラック（トラック＃１及びトラック＃２）からの再生信号を検出対象とする場合の走査例を示している。この場合、信号処理装置１は、まずトラック＃１及びトラック＃２にまたがる位置Ｐ１でヘッド８が記録媒体４を走査するように制御し、記録媒体４の一回転後、位置Ｐ１よりもトラック＃２側である位置Ｐ２でヘッド８が記録媒体４を走査するように制御する。
【００３０】
ここで、信号処理装置１は、再生信号の検出対象であるトラック＃１及びトラック＃２以外のトラック、すなわち、図４におけるトラック＃１の下側のトラック及びトラック＃２の上側のトラックにはヘッド８がはみ出さないようにヘッド８の位置を制御する。かかる構成によれば、検出対象以外のトラックからヘッド８が干渉信号を読み出してしまう場合を抑制できるので、後述の再生信号処理部２０による信号検出精度の向上を図ることが可能である。
【００３１】
なお、本明細書においては２つのトラックの再生信号を同時に検出対象とする例に重きをおいて説明するが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、３つ以上のトラックの再生信号を同時に検出対象とすることも可能である。例えば、３つのトラック＃１〜トラック＃３からの再生信号を検出対象とする場合、信号処理装置１は、ヘッド８を記録媒体の一回転ごとに移動させる。但し、信号処理装置１は、再生信号の検出対象であるトラック＃１〜＃３以外のトラック（例えば、トラック＃１の下側のトラック及びトラック＃３の上側のトラック）にはヘッド８がはみ出さないようにヘッド８の位置を制御する。かかる構成により、検出対象のトラックが２つである場合と同様に、後述の再生信号処理部２０による信号検出精度の向上を図ることが可能である。
【００３２】
＜４．再生信号処理部２０の構成＞
続いて、図５及び図６を参照し、再生信号処理部２０の構成を詳細に説明する。図５は、再生信号処理部２０の構成を示した機能ブロック図である。図５に示したように、再生信号処理部２０は、バッファ２２Ａ及び２２Ｂと、マルチトラック信号検出部３０と、を備える。
【００３３】
バッファ２２Ａは、ヘッド８により位置Ｐ１において記録媒体４から読み出された信号を保持する。同様に、バッファ２２Ｂは、ヘッド８により位置Ｐ２において記録媒体４から読み出された信号を保持する。そして、バッファ２２Ａ及びバッファ２２Ｂは、保持したデータを同時にマルチトラック信号検出部３０に出力する。かかる構成により、位置Ｐ１及び位置Ｐ２からの同時読み出しが疑似的に実現される。
【００３４】
ここで、位置Ｐ１においてヘッド８はトラック＃１及びトラック＃２にまたがった状態で走査を行うので、位置Ｐ１においてヘッド８により記録媒体４から読み出される信号は、トラック＃１の再生信号及びトラック＃２の再生信号が重畳されたマルチトラック再生信号（重畳再生信号と同意。以下、マルチトラック再生信号＃１と称する。）である。同様に、位置Ｐ２においてもヘッド８はトラック＃１及びトラック＃２にまたがった状態で走査を行うので、位置Ｐ２においてヘッド８により記録媒体４から読み出される信号も、トラック＃１の再生信号及びトラック＃２の再生信号が重畳されたマルチトラック再生信号（以下、マルチトラック再生信号＃２）である。但し、マルチトラック再生信号＃１とマルチトラック再生信号＃２とでは、位置Ｐ１と位置Ｐ２の相違に基づき、トラック＃１の再生信号とトラック＃２の再生信号の重畳比率が異なる。
【００３５】
マルチトラック信号検出部３０は、バッファ２２Ａ及びバッファ２２Ｂから入力されるマルチトラック再生信号から、繰り返し信号検出処理に基づいてトラック＃１の再生信号及びトラック＃２の再生信号を高い精度で検出する。以下、このようなマルチトラック信号検出部３０の構成について図６を参照して説明する。
【００３６】
図６は、マルチトラック信号検出部３０の構成を示した機能ブロック図である。図６に示したように、マルチトラック信号検出部３０は、チャネル推定器３１と、チャネル内挿器３２と、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３と、間欠ゲインベクトル計算部３４と、タップ係数制御器３５と、ＴＤＰＲフィルタ３６（２次元パーシャルレスポンスフィルタ）と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部３７と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部３８と、を有する。
【００３７】
さらに、マルチトラック信号検出部１００は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９と、デインターリーバ４０と、ＬＤＰＣ復号器４１と、硬判定部４２と、ＣＲＣ復号器４３と、切替部４４と、書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６と、インターリーバ４７及び４８と、を有する。
【００３８】
チャネル推定器３１は、再生信号に含まれるプリアンブル及びポストアンブルを用いてチャネル行列を推定する。そして、チャネル推定器３１は、再生信号のプリアンブル及びポストアンブルの区間に対応するＩＴＩ（トラック間干渉）及びＩＳＩ（符号間干渉）のチャネル応答ベクトルを算出する。
【００３９】
また、チャネル内挿器３２は、図７及び図８に示すように、プリアンブル及びポストアンブルの区間に対応するＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを用いて、再生信号のデータ区間におけるＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを算出する。例えば、チャネル内挿器３２は、プリアンブル及びポストアンブルの区間に対応するＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルに適切な重みを付けて加算したり、平均値をとったりすることにより、再生信号のデータ区間におけるＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを算出する。
【００４０】
プリアンブルから推定されるチャネル応答ベクトルをｈｍ，ｍ（０）と表現し、ポストアンブルから推定されるチャネル応答ベクトルをｈｍ，ｍ（Ｎ＋１）と表現すると、データ区間ｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）に対応するチャネル応答ベクトル（内挿値）は、下記の式（１）により算出することができる。但し、ｍ＝ｍ’の場合にＩＳＩチャネル応答ベクトルを表し、ｍ≠ｍ’の場合にＩＴＩチャネル応答ベクトルを表す。このようにして算出されたＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルは、全トレリス状態で共通のマルチトラックソフト干渉キャンセラ３３において繰り返し処理の２回目以降に利用される。
【００４１】
【数１】
…（１）
【００４２】
繰り返し処理の１回目において、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３は、再生信号に対して何の処理も施さない。そのため、再生信号は、そのままＴＤＰＲフィルタ３６に入力される。ＴＤＰＲフィルタ３６は、マルチトラック再生信号を一括して処理して、マルチトラック再生信号から各トラックの再生信号を抽出する。このとき、ＴＤＰＲフィルタ３６は、タップ係数制御器３５により設定されたタップ係数を用いて各トラックの再生信号を抽出する。
【００４３】
また、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部３７は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９で用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値の初期値を推定する。ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部３８は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９により出力される生き残りパス及び当該生き残りパスに対応する誤差に基づいて、次の時刻におけるｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出に用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値を算出する。
【００４４】
１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９は、ＴＤＰＲフィルタ３６により隣接する２つのトラックの再生信号を等化して得られたＴＤＰＲフィルタ出力信号を用いてトレリス遷移のブランチメトリックを求め、このブランチメトリックからパスメトリックを計算してトレリス状態毎の生き残りパスを選択する。なお、後述するＣＲＣ復号器４３により１つのトラックの再生データに誤りがないと判定された場合、次の繰り返し処理において、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９は、ＴＤＰＲフィルタ出力信号に対して１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出を行う。
【００４５】
デインターリーバ４０は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９により求められた生き残りパスのパスメトリックにデインターリーブを施す。ＬＤＰＣ復号器４１は、誤り訂正符号を用いて各トラックのビット列を復号する。ＣＲＣ復号器４３は、硬判定部４２による硬判定後のビット列から、誤り検出符号の復号によりビット誤りの残存を検出する。切替部４４は、ＣＲＣ復号器４３によりビット誤りの残存が検出された場合に、ＬＤＰＣ復号器４１と、インターリーバ４５及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６とを接続する。この接続により、ＬＤＰＣ復号器４１による復号結果がインターリーバ４５及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６に供給されるようになる。
【００４６】
一方、ＣＲＣ復号器４３によりビット誤りが検出されなかった場合、復号されたビット列は、再生データとして上位レイヤへと出力される。
【００４７】
書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６は、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３でソフト干渉キャンセルに用いる書き込み信号のソフトレプリカ信号を生成する。インターリーバ４７は、書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６により生成されたソフトレプリカ信号にインターリーブを施してマルチトラックソフト干渉キャンセラ３３に供給する。そして、繰り返し処理の２回目以降において、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３は、ＣＲＣ復号器４３でビット誤りの残存が検出された場合に、チャネル推定器３１及びチャネル内挿器３２により算出されたＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを用いてソフト干渉キャンセルを行い、残留信号ベクトルを生成する。
【００４８】
例えば、ソフトレプリカ信号をｓ’ｍ（ｋ）と表現し、データ区間ｋにおけるチャネル行列Ｈｍ（ｋ）を下記の式（２）のように表現すると、残留信号ベクトルｒｍ（ｋ）＝［ｒｍ，１（ｋ），ｒｍ，２（ｋ）］Ｔは、下記の式（３）により得られる。但し、添え字ｍ’は、トラックｍに対する干渉トラックのインデックスを表し、例えば、ｍ＝１の場合にはｍ’＝２、ｍ＝２の場合にはｍ’＝１を表す。また、ｙ（ｋ）は、マルチトラック再生信号を表す。さらに、ｓｍ（ｋ）は、記録信号を表す。また、ｎｍ（ｋ）は、雑音成分を表す。このようにして算出された残留信号ベクトルｒｍ（ｋ）は、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３からＴＤＰＲフィルタ３６に入力される。
【００４９】
【数２】
…（２）
…（３）
【００５０】
残留信号ベクトルｒｍ（ｋ）が入力されると、ＴＤＰＲフィルタ３６は、下記の式（４）で表現されるタップデータベクトルを用いて、下記の式（５）で表現されるＴＤＰＲフィルタ出力信号ｚｍ，Ｓ（ｋ）を算出する。但し、時刻ｋ−１から時刻ｋにおけるトレリス状態遷移が（Ｓ’，Ｓ）であるとし、ＴＤＰＲフィルタタップ係数ベクトルをｗｍ，Ｓ（ｋ）と表現している。また、このＴＤＰＲフィルタ出力信号ｚｍ，Ｓ’（ｋ）と、トレリス遷移ブランチに対応するレプリカ信号候補ｚ’ｍ，Ｓ’，Ｓ（ｋ）との誤差の２乗和（トレリス遷移のブランチメトリック）ΓＳ’，Ｓ（ｋ）は、下記の式（６）で与えられる。但し、ＭＴはマルチトラック数を表す（この例ではＭＴ＝２）。また、σｍ，Ｓ’２（ｋ）は、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散推定値である。
【００５１】
【数３】
…（４）
…（５）
…（６）
【００５２】
また、上記の式（６）の右辺第２項は、ビットの事前確率の対数を表す。このブランチメトリックΓＳ’，Ｓ（ｋ）及び時刻ｋ−１における状態メトリックから、トレリス遷移に応じてパスメトリックを計算することができ、トレリス状態毎の生き残りパスが求められる。タップ係数制御器３５は、この生き残りパスに応じて、それぞれの誤差をもとにＴＤＰＲフィルタのタップ係数を更新する。このタップ係数の更新には、例えば、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いることができる。そして、ＲＬＳアルゴリズムで設定される忘却曲線を用いて時変ＩＴＩへの追従性を調節することができる。なお、同様にしてポストアンブルから後ろ向きに同様の処理が実行される。
【００５３】
ところで、ＲＬＳアルゴリズムを用いてＴＤＰＲフィルタのタップ係数を更新する際、ＲＬＳアルゴリズムで用いるゲインベクトルｋｍ（ｋ）は、下記の式（７）及び式（８）に基づいて更新される。但し、Ｐｍ（ｋ）は、タップ入力ベクトルの相関行列の逆行列である。このゲインベクトルの計算は、間欠ゲインベクトル計算部３４の機能により実現される。また、このゲインベクトルは、例えば、時刻Ｎ間隔で間欠的に更新される。この更新に伴い、ＴＤＰＲフィルタタップ係数ベクトルｗｍ，Ｓ（ｋ）は、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出におけるトレリス状態Ｓでの生き残りパスに対応する誤差ｅｍ，Ｓ（ｋ）を用いて、下記の式（９）のように更新される。
【００５４】
【数４】
…（７）
…（８）
…（９）
【００５５】
なお、ゲインベクトルを間欠的に更新するための構成は、図９に示すように、間欠ゲインベクトル計算部３４とタップ係数制御器３５との接続を制御するスイッチにより模式的に表現することができる。このスイッチは、ｋ＝κ，２κ，３κ，…の場合に間欠ゲインベクトル計算部３４とタップ係数制御器３５とを接続する。一方、このスイッチは、ｋ≠κ，２κ，３κ，…の場合にタップ係数制御器に対して０が入力されるように経路を切り替える。つまり、図９に示したスイッチは、上記の式（７）に示した条件分岐を模式的に表現したものである。このように構成することで、間欠的にゲインベクトルを更新する機能が実現される。
【００５６】
以上、マルチトラック信号検出部３０の構成について説明した。
【００５７】
＜５．シミュレーション結果＞
本実施形態に係る技術を適用した場合に得られる効果の一例として、再生ヘッドの隣接トラックへのオフトラック率が５０％、トラック間書き込みクロック周波数差が０．０２％の場合のＢＥＲ特性比較を図１０に示す。
【００５８】
時変ＩＴＩへの追従機能がない場合には▲で示されるようにＢＥＲが大幅に劣化する。一方、本実施形態に係る技術を用いた場合、チャネル推定値を内挿により求め、マルチチャネルソフト干渉キャンセラを１組に削減し、また、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器のトレリス状態数を１６状態、ＲＬＳアルゴリズムの更新を４ビット毎に間欠動作させた場合においても、時変ＩＴＩへ追従するとともに、繰り返しとともにＢＥＲ特性が改善されることが分かる。この例では、チャネル推定が完全に行われ、ＴＤＰＲフィルタのタップ係数の更新をビット毎に行った場合に得られるＢＥＲ特性からの劣化は０．６ｄＢとなった。つまり、ＢＥＲの劣化を０．６ｄＢ程度許容することにより大幅な演算量削減を達成することができる。この結果から、本実施形態に係る技術が、磁気記録信号の再生時に実行する信号処理の高速化及び低消費電力化に大きく寄与することが確認できた。
【００５９】
＜６．従来技術との対比＞
ここで、図１１を参照しながら、従来技術に係るマルチトラック信号検出部の構成について紹介し、本実施形態に係る技術との差異について簡単に説明する。
【００６０】
従来のマルチトラック信号検出部は、チャネル推定部７１と、ＴＤＰＲフィルタタップ係数生成器７２と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部７３と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部７４と、タップ係数制御器７５と、チャネルトラッキング部７６と、マルチトラックソフト干渉キャンセラ７７と、ＴＤＰＲフィルタ７８と、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０と、デインターリーバ８１と、ＬＤＰＣ復号器８２と、硬判定部８３と、ＣＲＣ復号器８４と、切替部８５と、書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６と、インターリーバ８７及び８８と、を有する。
【００６１】
チャネル推定器７１は、再生信号に含まれるプリアンブル及びポストアンブルを用いてチャネル行列を推定する。ＴＤＰＲフィルタタップ係数生成器７２は、ＴＤＰＲフィルタ７８で用いるタップ係数を生成する。ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部７３は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０で用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値の初期値を推定する。ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部７４は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０により出力される生き残りパス及びその生き残りパスに対応する誤差に基づいて、次の時刻におけるｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出に用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値を算出する。
【００６２】
タップ係数制御器７５は、ＴＤＰＲフィルタタップ係数生成器７２により生成されたタップ係数をＴＤＰＲフィルタ７８に設定する。チャネルトラッキング部７６は、トレリス状態毎にマルチトラックソフト干渉キャンセラ７７で用いるＩＴＩ及びＩＳＩのチャネル応答を推定する。マルチトラックソフト干渉キャンセラ７７は、ＣＲＣ復号器８４でビット誤りの残存が検出された場合に、チャネル状態毎に推定されたチャネル応答を用いてソフト干渉キャンセルを行い、残留信号ベクトルを生成する。ＴＤＰＲフィルタ７８は、マルチトラック再生信号を一括して処理して、マルチトラック再生信号から各トラックの再生信号を抽出する。
【００６３】
１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０は、ＴＤＰＲフィルタ７８により隣接する２つのトラック再生信号を等化して得られたＴＤＰＲフィルタ出力信号を用いてトレリス遷移のブランチメトリックを求め、このブランチメトリックからパスメトリックを計算してトレリス状態毎の生き残りパスを選択する。なお、ＣＲＣ復号器８４により１つのトラックの再生データに誤りがないと判定された場合、次の繰り返し処理において、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０は、ＴＤＰＲフィルタ７８により出力されたＴＤＰＲフィルタ出力信号に対して１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出を行う。
【００６４】
デインターリーバ８１は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０により求められた生き残りパスのパスメトリックにデインターリーブを施す。ＬＤＰＣ復号器８２は、誤り訂正符号を用いて各トラックのビット列を復号する。ＣＲＣ復号器８４は、硬判定部８３による硬判定後のビット列から、誤り検出符号の復号によりビット誤りの残存を検出する。
【００６５】
切替部８５は、ＣＲＣ復号器８４によりビット誤りの残存が検出された場合に、ＬＤＰＣ復号器８２と、インターリーバ８７及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６とを接続する。この接続により、ＬＤＰＣ復号器８２による復号結果がインターリーバ８７及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６に供給されるようになる。一方、ＣＲＣ復号器８４によりビット誤りが検出されなかった場合、復号されたビット列は、再生データとして上位レイヤへと出力される。
【００６６】
書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６は、マルチトラックソフト干渉キャンセラ７７によるソフト干渉キャンセルに用いる書き込み信号のソフトレプリカ信号を生成する。インターリーバ８８は、書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６により生成されたソフトレプリカ信号にインターリーブを施してマルチトラックソフト干渉キャンセラ７７に供給する。
【００６７】
以上、従来のマルチトラック信号検出部の構成について説明した。従来のマルチトラック信号検出部は、書き込みクロック周波数差が存在し、更にその周波数差がトラックセクタ内において変動する場合であっても、その変動によって生じる時変トラック間干渉に追従する機能を有している。しかしながら、その高性能な機能を実現するために演算量が膨大になるという問題があった。
【００６８】
より詳細に言えば、従来例の場合、チャネル推定が適応的に行われていることで演算量が多くなってしまっている。但し、チャネル推定を適応的に行うと、セクタ内において書き込みクロック周波数差に変動があった場合においても、再生信号からその変動に追従することが可能である。しかし、高精度にチャネル推定を行うためには、トレリス状態数を可能な限り多く設定する必要があった。また、各トレリス状態においてチャネル推定値が異なるため、生成される干渉レプリカもトレリス状態毎に異なるものとなり、マルチトラック干渉キャンセルもトレリス状態毎に行う必要があった。さらに、各トレリス状態においてマルチトラックソフト干渉キャンセラ７７の出力信号が異なるため、ＴＤＰＲフィルタ７８の制御に用いるＲＬＳアルゴリズムを各トレリス状態において動作させる必要があった。その結果、従来例の場合、優れたマルチトラック再生精度が得られるものの、演算量が膨大になるという問題が生じていた。
【００６９】
一方、本実施形態の場合、クロック周波数差はセクタ内で一定であるとみなし、トラック間干渉の時間変動を直線近似することにより、プリアンブルで推定されたチャネルベクトルとポストアンブルで推定されたチャネルベクトルとを内挿してデータ区間のチャネルを一意に決定している。そのため、チャネルの適応的な推定が不要になる。また、マルチトラックソフト干渉キャンセラは、全トレリス状態において共通となるため、１組用意するだけでよい。また、チャネルの適応的な推定が不要となるため、チャネル推定精度向上のためにトレリス状態数を多く設定する必要が無くなる。さらに、マルチトラック干渉キャンセラの出力も一意に決定されるため、各トレリス状態について用意されたＲＬＳアルゴリズム中のゲインベクトル計算も全トレリス状態で共通となるため、１組の演算に減らすことができる。
【００７０】
また、従来例の場合、ＴＤＰＲフィルタ７８の高精度な追従特性を実現するため、ビット毎にＴＤＰＲフィルタ７８のタップ係数を更新していた。一方、本実施形態の場合、ＲＬＳアルゴリズムによるチャネル変動追従特性に比較してチャネル変動が緩やかである場合には、ＴＤＰＲフィルタ制御用に設けられるＲＬＳアルゴリズム中のゲインベクトルを間欠的に更新することとし、ゲインベクトルが更新されない区間では、各トレリス状態での生き残りパスの選択に応じてＴＤＰＲフィルタタップ係数ベクトルを入れ替えることのみにより更新を実施している。その結果、更なる演算量の低減を実現している。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７２】
１ 信号処理装置
４ 記録媒体
６ スピンドルモータ
８ ヘッド
１０ 記録信号生成部
１１ ＣＲＣ符号器
１２ ＬＤＰＣ符号器
１３ インターリーバ
１４ 記録信号変換器
１５ プリアンブル／ポストアンブル付加部
２０ 再生信号処理部
２２ バッファ
３０ マルチトラック信号検出部
３１ チャネル推定器
３２ チャネル内挿器
３３ マルチトラックソフト干渉キャンセラ
３４ 間欠ゲインベクトル計算部
３５ タップ係数制御器
３６ ＴＤＰＲフィルタ
３７ ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部
３８ ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部
３９ １次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器
４０ デインターリーバ
４１ ＬＤＰＣ復号器
４２ 硬判定部
４３ ＣＲＣ復号器
４４ 切替部
４５、４７ インターリーバ
４６ 書き込み信号ソフトレプリカ変換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号検出装置、及び信号検出方法に関する。特に、本発明は、瓦記録により各トラックに書き込まれた信号を、隣接する複数のトラックから同時に読み出された信号に基づいて検出するマルチトラック信号検出方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録ディスクの記録密度を向上させるための研究が盛んに進められている。磁気記録ディスクの記録密度を向上させる方法としては、例えば、各トラックのトラック幅を狭めて１ディスク当たりのトラック数を増加させる方法がある。しかし、トラック幅を狭めた場合、各トラックの情報を精度良く読み出せるようにするためには読み出しヘッドの大きさも小さくする必要がある。可能であれば、読み出しヘッドの幅をトラック幅と同程度にすることが好ましい。しかしながら、読み出しヘッドの小型化は既に限界に達していると言われている。そのため、トラック幅よりも広い幅を持つ読み出しヘッドを用いて精度良く各トラックの信号を読み出す技術に注目が集まっている。
【０００３】
読み出しヘッドの幅がトラック幅よりも広いと、あるトラックを読み出しヘッドが走査した際に、隣接トラックの信号が同時に読み出されてしまうことになる。隣接トラックから同時に読み出される信号は、本来読み出したいトラックの信号に対する干渉となる。そのため、この干渉を抑制し、各トラックの信号を分離する技術（以下、マルチトラック信号検出方式）が求められる。マルチトラック信号検出方式に関しては、例えば、下記の非特許文献１に記載がある。同文献の方式は、ＴＤＰＲフィルタ、１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器、誤り訂正復号器、ビット誤り検出器、ソフト干渉レプリカ生成器、マルチトラックソフト干渉キャンセラを用いてトラック間干渉を抑圧するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｍ．Ｆｕｊｉｉ ａｎｄ Ｎ．Ｓｈｉｎｏｈａｒａ，“Ｍｕｌｔｉ−ｔｒａｃｋ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ＩＴＩ ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｒ ｓｈｉｎｇｌｅｄ ｗｒｉｔｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，電子情報通信学会，磁気記録・情報ストレージ研究会，信学技報，ＭＲ２０１０−４４，ｐｐ．１５−２２，２０１０年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同文献に記載のマルチトラック信号検出方式は、各トラックに対する信号の書き込み時にトラック間でビット同期が確立されていることを前提としている。この前提の下では、トラック間で書き込み周波数の同期が確立されている。つまり、トラック間干渉の応答も時不変となる。このことから、予め求めておいた各種フィルタのタップ係数を用いて信号検出を行っても、精度良く各トラックの信号を検出することができる。しかしながら、トラック間でビット同期が確立されていない場合、同文献に記載のマルチトラック信号検出方式を適用すると、正しく各トラックの信号検出を行うことができない。
【０００６】
このような問題を受け、本件発明者は、トラック間干渉が時変となる場合に必要な干渉チャネル応答の適応的な推定を可能とするマルチトラック検出方式を考案した。このマルチトラック信号検出方式は、トレリス状態毎に異なるチャネル推定値を考慮し、トレリス状態毎に生成した干渉レプリカを用いてマルチトラックソフト干渉キャンセルを実行するというものであった。確かに、このマルチトラック信号検出方式を適用すると、トラック間干渉成分及び符号間干渉成分を効果的に抑圧することが可能になり、各トラックの信号を高い精度で検出することができる。しかしながら、このマルチトラック信号検出方式の場合、チャネル推定やマルチトラックソフト干渉キャンセルなどの処理をトレリス状態毎に実行する必要があるため、演算量が多くなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、トラック間干渉の応答が時変の場合でも少ない演算量で正しく各トラックの信号を検出できるようにすることが可能な、新規かつ改良された信号検出装置及び信号検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出装置であって、前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定するチャネル推定部と、前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出し、前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する内挿値算出部と、前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、を備えることを特徴とする、信号検出装置が提供される。
【０００９】
かかる構成により、トレリス状態毎にチャネル推定を行わずに済むようになり、少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を効果的に抑圧することが可能になる。また、トレリス状態毎に干渉キャンセリングを行わずに済むようになる。その結果、精度を高めるためにトレリス状態数を多く設定しても、十分に少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を抑圧することが可能になる。とりわけ、チャネルの適応的な推定を必要とする方法に比べると演算量が大幅に低減される。
【００１０】
また、上記の信号検出装置は、トレリス線図の状態毎に異なるタップ係数が設定され、前記複数のトラックより読み出された再生信号又は前記干渉キャンセラにより干渉成分が抑圧された再生信号をターゲット応答に等化する２次元パーシャルレスポンスフィルタと、所定の適応アルゴリズムを用いて前記タップ係数を更新するタップ係数更新部と、をさらに備えていてもよい。この場合、前記タップ係数更新部は、前記所定の適応アルゴリズムの中で実行するゲインベクトルの更新処理を間欠的に実行し、当該ゲインベクトルを更新しない区間では前記トレリス線図の各状態における生き残りパスの更新に応じて状態間で前記タップ係数を交換する。かかる構成により、チャネル変動が緩やかな場合にゲインベクトルの更新が間欠的に行われ、更なる演算量の低減に寄与する。
【００１１】
また、前記所定の適応アルゴリズムは、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムであってもよい。
【００１２】
また、上記の信号検出装置は、前記タップ係数をトレリス線図の各状態に設定し、２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出すると共に、各生き残りパスに対応するレプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差を算出する生き残りパス検出部をさらに備えていてもよい。この場合、前記タップ係数更新部は、前記生き残りパス検出部により検出された生き残りパスに対応する前記誤差に基づいて前記タップ係数を更新する。
【００１３】
また、前記生き残りパス検出部は、前記レプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差の２乗値を前記各状態の生き残りパスに応じた移動平均により推定するように構成されていてもよい。
【００１４】
また、少なくとも１つのトラックに対応する記録信号が正しく復号された場合、前記生き残りパス検出部は、記録信号が正しく復号されたトラック以外のトラックに対応する残りの再生信号の遅延ビットに前記トレリス線図の全状態を割り当て、１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出する。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出方法であって、前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定する工程と、前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする工程と、を含むことを特徴とする、信号検出方法が提供される。
【００１６】
かかる構成により、トレリス状態毎にチャネル推定を行わずに済むようになり、少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を効果的に抑圧することが可能になる。また、トレリス状態毎に干渉キャンセリングを行わずに済むようになる。その結果、精度を高めるためにトレリス状態数を多く設定しても、十分に少ない演算量で再生信号に含まれる干渉成分を抑圧することが可能になる。とりわけ、チャネルの適応的な推定を必要とする方法に比べると演算量が大幅に低減される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、トラック間干渉の応答が時変の場合でも少ない演算量で正しく各トラックの信号を検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】信号処理装置の構成を示した説明図である。
【図２】記録信号生成部の構成を示した機能ブロック図である。
【図３】情報のフォーマットについて説明するための説明図である。
【図４】記録信号生成部の構成を示した機能ブロック図である。
【図５】再生信号処理部の構成を示した機能ブロック図である。
【図６】マルチトラック信号検出部の構成を示した機能ブロック図である。
【図７】チャネル応答ベクトルの内挿方法について説明するための説明図である。
【図８】チャネル応答ベクトルの内挿方法について説明するための説明図である。
【図９】間欠的なゲインベクトルの更新制御に係る構成について説明するための説明図である。
【図１０】ＢＥＲ特性を比較したグラフである。
【図１１】従来のマルチトラック信号検出部の構成を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じてバッファ２２Ａ、及びバッファ２２Ｂのように区別する。但し、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、バッファ２２Ａ、及びバッファ２２Ｂを特に区別する必要が無い場合には、単にバッファ２２と称する。
【００２１】
＜１．信号処理装置の基本構成＞
まず、図１を参照し、信号再生装置及び信号記録装置としての機能を有する信号処理装置１の基本構成を説明する。図１は、信号処理装置１の構成を示した説明図である。図１に示したように、信号処理装置１は、記録媒体４と、スピンドルモータ６と、ヘッド８と、記録信号生成部１０と、再生信号処理部２０と、を備える。
【００２２】
記録媒体４は、スピンドルモータ６に装着されており、スピンドルモータ６によって回転駆動される。この記録媒体４は、図１に示したように、複数トラックが形成された磁気ディスクであってもよい。なお、図１においては記録媒体４として１枚の磁気ディスクのみを示しているが、信号処理装置１は複数枚の磁気ディスクを有してもよい。
【００２３】
ヘッド８は、記録信号生成部１０から供給される記録信号を記録媒体４に記録する記録ヘッド、及び記録媒体４から再生信号を読み出す再生ヘッドとして機能する。また、ヘッド８は、後述するように、記録媒体４のトラック幅よりも大きいので、複数のトラックにまたがった状態で記録媒体４を走査する。
【００２４】
記録信号生成部１０は、記録媒体４に記録するための記録信号を生成する。また、再生信号処理部２０は、記録媒体４からヘッド８により読み出された再生信号を処理する。このような記録信号生成部１０の詳細な構成については図２を参照して説明し、再生信号処理部２０の詳細な構成については図５及び図６を参照して説明する。
【００２５】
なお、上述した信号処理装置１は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などに設けられてもよい。
【００２６】
＜２．記録信号生成部１０の構成＞
図２は、記録信号生成部１０の構成を示した機能ブロック図である。図２に示したように、記録信号生成部１０は、ＣＲＣ符号器１１と、ＬＤＰＣ符号器１２と、インターリーバ１３と、記録信号変換器１４と、プリアンブル／ポストアンブル付加部１５と、を備える。ＣＲＣは、Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋの略である。また、ＬＤＰＣは、Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋの略である。
【００２７】
ＣＲＣ符号器１１は、供給される記録情報データに対し、ＣＲＣ符号などの誤り検出符号を付加する。ＬＤＰＣ符号器１２は、低いＳＮ比でも所定のエラー率を確保するための誤り訂正符号化部である。インターリーバ１３は、ＬＤＰＣ符号器１２による処理後のデータをトラックごとに異なるパターンでインターリーブする。記録信号変換部１４は、インターリーバ１３によるインターリーブ後のデータを磁気の極性信号に変換して記録信号を生成する。プリアンブル／ポストアンブル付加部１５は、図３に示すように、記録信号の両端にプリアンブル及びポストアンブルを付加する。そして、プリアンブル及びポストアンブルが付加された記録信号は、ヘッド８により記録媒体４に記録される。
【００２８】
＜３．ヘッド８の走査制御＞
続いて、ヘッド８の走査制御について説明する。上述したように、ヘッド８は、記録媒体４のトラック幅よりも大きい。そのため、ヘッド８は、複数トラックにまたがった状態で記録媒体４を複数回にわたって走査する。但し、信号処理装置１は、この複数回にわたる走査に際し、再生信号の検出対象でないトラックにはヘッド８がはみ出さないようにヘッド８の位置を制御する。以下、図４を参照して、より具体的に説明する。但し、図４の例は、信号の書き込み時にトラック間でビット同期が確立されている場合である。なお、信号の書き込み時にトラック間でビット同期が確立されていない場合であっても、ヘッド８の動作は実質的に同じである。
【００２９】
図４は、ヘッド８が記録媒体４を走査する様子を示した説明図である。より詳細には、図４は、２つのトラック（トラック＃１及びトラック＃２）からの再生信号を検出対象とする場合の走査例を示している。この場合、信号処理装置１は、まずトラック＃１及びトラック＃２にまたがる位置Ｐ１でヘッド８が記録媒体４を走査するように制御し、記録媒体４の一回転後、位置Ｐ１よりもトラック＃２側である位置Ｐ２でヘッド８が記録媒体４を走査するように制御する。
【００３０】
ここで、信号処理装置１は、再生信号の検出対象であるトラック＃１及びトラック＃２以外のトラック、すなわち、図４におけるトラック＃１の下側のトラック及びトラック＃２の上側のトラックにはヘッド８がはみ出さないようにヘッド８の位置を制御する。かかる構成によれば、検出対象以外のトラックからヘッド８が干渉信号を読み出してしまう場合を抑制できるので、後述の再生信号処理部２０による信号検出精度の向上を図ることが可能である。
【００３１】
なお、本明細書においては２つのトラックの再生信号を同時に検出対象とする例に重きをおいて説明するが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、３つ以上のトラックの再生信号を同時に検出対象とすることも可能である。例えば、３つのトラック＃１〜トラック＃３からの再生信号を検出対象とする場合、信号処理装置１は、ヘッド８を記録媒体の一回転ごとに移動させる。但し、信号処理装置１は、再生信号の検出対象であるトラック＃１〜＃３以外のトラック（例えば、トラック＃１の下側のトラック及びトラック＃３の上側のトラック）にはヘッド８がはみ出さないようにヘッド８の位置を制御する。かかる構成により、検出対象のトラックが２つである場合と同様に、後述の再生信号処理部２０による信号検出精度の向上を図ることが可能である。
【００３２】
＜４．再生信号処理部２０の構成＞
続いて、図５及び図６を参照し、再生信号処理部２０の構成を詳細に説明する。図５は、再生信号処理部２０の構成を示した機能ブロック図である。図５に示したように、再生信号処理部２０は、バッファ２２Ａ及び２２Ｂと、マルチトラック信号検出部３０と、を備える。
【００３３】
バッファ２２Ａは、ヘッド８により位置Ｐ１において記録媒体４から読み出された信号を保持する。同様に、バッファ２２Ｂは、ヘッド８により位置Ｐ２において記録媒体４から読み出された信号を保持する。そして、バッファ２２Ａ及びバッファ２２Ｂは、保持したデータを同時にマルチトラック信号検出部３０に出力する。かかる構成により、位置Ｐ１及び位置Ｐ２からの同時読み出しが疑似的に実現される。
【００３４】
ここで、位置Ｐ１においてヘッド８はトラック＃１及びトラック＃２にまたがった状態で走査を行うので、位置Ｐ１においてヘッド８により記録媒体４から読み出される信号は、トラック＃１の再生信号及びトラック＃２の再生信号が重畳されたマルチトラック再生信号（重畳再生信号と同意。以下、マルチトラック再生信号＃１と称する。）である。同様に、位置Ｐ２においてもヘッド８はトラック＃１及びトラック＃２にまたがった状態で走査を行うので、位置Ｐ２においてヘッド８により記録媒体４から読み出される信号も、トラック＃１の再生信号及びトラック＃２の再生信号が重畳されたマルチトラック再生信号（以下、マルチトラック再生信号＃２）である。但し、マルチトラック再生信号＃１とマルチトラック再生信号＃２とでは、位置Ｐ１と位置Ｐ２の相違に基づき、トラック＃１の再生信号とトラック＃２の再生信号の重畳比率が異なる。
【００３５】
マルチトラック信号検出部３０は、バッファ２２Ａ及びバッファ２２Ｂから入力されるマルチトラック再生信号から、繰り返し信号検出処理に基づいてトラック＃１の再生信号及びトラック＃２の再生信号を高い精度で検出する。以下、このようなマルチトラック信号検出部３０の構成について図６を参照して説明する。
【００３６】
図６は、マルチトラック信号検出部３０の構成を示した機能ブロック図である。図６に示したように、マルチトラック信号検出部３０は、チャネル推定器３１と、チャネル内挿器３２と、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３と、間欠ゲインベクトル計算部３４と、タップ係数制御器３５と、ＴＤＰＲフィルタ３６（２次元パーシャルレスポンスフィルタ）と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部３７と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部３８と、を有する。
【００３７】
さらに、マルチトラック信号検出部１００は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９と、デインターリーバ４０と、ＬＤＰＣ復号器４１と、硬判定部４２と、ＣＲＣ復号器４３と、切替部４４と、書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６と、インターリーバ４７及び４８と、を有する。
【００３８】
チャネル推定器３１は、再生信号に含まれるプリアンブル及びポストアンブルを用いてチャネル行列を推定する。そして、チャネル推定器３１は、再生信号のプリアンブル及びポストアンブルの区間に対応するＩＴＩ（トラック間干渉）及びＩＳＩ（符号間干渉）のチャネル応答ベクトルを算出する。
【００３９】
また、チャネル内挿器３２は、図７及び図８に示すように、プリアンブル及びポストアンブルの区間に対応するＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを用いて、再生信号のデータ区間におけるＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを算出する。例えば、チャネル内挿器３２は、プリアンブル及びポストアンブルの区間に対応するＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルに適切な重みを付けて加算したり、平均値をとったりすることにより、再生信号のデータ区間におけるＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを算出する。
【００４０】
プリアンブルから推定されるチャネル応答ベクトルをｈｍ，ｍ（０）と表現し、ポストアンブルから推定されるチャネル応答ベクトルをｈｍ，ｍ（Ｎ＋１）と表現すると、データ区間ｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）に対応するチャネル応答ベクトル（内挿値）は、下記の式（１）により算出することができる。但し、ｍ＝ｍ’の場合にＩＳＩチャネル応答ベクトルを表し、ｍ≠ｍ’の場合にＩＴＩチャネル応答ベクトルを表す。このようにして算出されたＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルは、全トレリス状態で共通のマルチトラックソフト干渉キャンセラ３３において繰り返し処理の２回目以降に利用される。
【００４１】
【数１】
…（１）
【００４２】
繰り返し処理の１回目において、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３は、再生信号に対して何の処理も施さない。そのため、再生信号は、そのままＴＤＰＲフィルタ３６に入力される。ＴＤＰＲフィルタ３６は、マルチトラック再生信号を一括して処理して、マルチトラック再生信号から各トラックの再生信号を抽出する。このとき、ＴＤＰＲフィルタ３６は、タップ係数制御器３５により設定されたタップ係数を用いて各トラックの再生信号を抽出する。
【００４３】
また、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部３７は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９で用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値の初期値を推定する。ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部３８は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９により出力される生き残りパス及び当該生き残りパスに対応する誤差に基づいて、次の時刻におけるｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出に用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値を算出する。
【００４４】
１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９は、ＴＤＰＲフィルタ３６により隣接する２つのトラックの再生信号を等化して得られたＴＤＰＲフィルタ出力信号を用いてトレリス遷移のブランチメトリックを求め、このブランチメトリックからパスメトリックを計算してトレリス状態毎の生き残りパスを選択する。なお、後述するＣＲＣ復号器４３により１つのトラックの再生データに誤りがないと判定された場合、次の繰り返し処理において、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９は、ＴＤＰＲフィルタ出力信号に対して１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出を行う。
【００４５】
デインターリーバ４０は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器３９により求められた生き残りパスのパスメトリックにデインターリーブを施す。ＬＤＰＣ復号器４１は、誤り訂正符号を用いて各トラックのビット列を復号する。ＣＲＣ復号器４３は、硬判定部４２による硬判定後のビット列から、誤り検出符号の復号によりビット誤りの残存を検出する。切替部４４は、ＣＲＣ復号器４３によりビット誤りの残存が検出された場合に、ＬＤＰＣ復号器４１と、インターリーバ４５及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６とを接続する。この接続により、ＬＤＰＣ復号器４１による復号結果がインターリーバ４５及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６に供給されるようになる。
【００４６】
一方、ＣＲＣ復号器４３によりビット誤りが検出されなかった場合、復号されたビット列は、再生データとして上位レイヤへと出力される。
【００４７】
書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６は、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３でソフト干渉キャンセルに用いる書き込み信号のソフトレプリカ信号を生成する。インターリーバ４７は、書き込み信号ソフトレプリカ変換器４６により生成されたソフトレプリカ信号にインターリーブを施してマルチトラックソフト干渉キャンセラ３３に供給する。そして、繰り返し処理の２回目以降において、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３は、ＣＲＣ復号器４３でビット誤りの残存が検出された場合に、チャネル推定器３１及びチャネル内挿器３２により算出されたＩＴＩ及びＩＳＩチャネル応答ベクトルを用いてソフト干渉キャンセルを行い、残留信号ベクトルを生成する。
【００４８】
例えば、ソフトレプリカ信号をｓ’ｍ（ｋ）と表現し、データ区間ｋにおけるチャネル行列Ｈｍ（ｋ）を下記の式（２）のように表現すると、残留信号ベクトルｒｍ（ｋ）＝［ｒｍ，１（ｋ），ｒｍ，２（ｋ）］Ｔは、下記の式（３）により得られる。但し、添え字ｍ’は、トラックｍに対する干渉トラックのインデックスを表し、例えば、ｍ＝１の場合にはｍ’＝２、ｍ＝２の場合にはｍ’＝１を表す。また、ｙ（ｋ）は、マルチトラック再生信号を表す。さらに、ｓｍ（ｋ）は、記録信号を表す。また、ｎｍ（ｋ）は、雑音成分を表す。このようにして算出された残留信号ベクトルｒｍ（ｋ）は、マルチトラックソフト干渉キャンセラ３３からＴＤＰＲフィルタ３６に入力される。
【００４９】
【数２】
…（２）
…（３）
【００５０】
残留信号ベクトルｒｍ（ｋ）が入力されると、ＴＤＰＲフィルタ３６は、下記の式（４）で表現されるタップデータベクトルを用いて、下記の式（５）で表現されるＴＤＰＲフィルタ出力信号ｚｍ，Ｓ（ｋ）を算出する。但し、時刻ｋ−１から時刻ｋにおけるトレリス状態遷移が（Ｓ’，Ｓ）であるとし、ＴＤＰＲフィルタタップ係数ベクトルをｗｍ，Ｓ（ｋ）と表現している。また、このＴＤＰＲフィルタ出力信号ｚｍ，Ｓ’（ｋ）と、トレリス遷移ブランチに対応するレプリカ信号候補ｚ’ｍ，Ｓ’，Ｓ（ｋ）との誤差の２乗和（トレリス遷移のブランチメトリック）ΓＳ’，Ｓ（ｋ）は、下記の式（６）で与えられる。但し、ＭＴはマルチトラック数を表す（この例ではＭＴ＝２）。また、σｍ，Ｓ’２（ｋ）は、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散推定値である。
【００５１】
【数３】
…（４）
…（５）
…（６）
【００５２】
また、上記の式（６）の右辺第２項は、ビットの事前確率の対数を表す。このブランチメトリックΓＳ’，Ｓ（ｋ）及び時刻ｋ−１における状態メトリックから、トレリス遷移に応じてパスメトリックを計算することができ、トレリス状態毎の生き残りパスが求められる。タップ係数制御器３５は、この生き残りパスに応じて、それぞれの誤差をもとにＴＤＰＲフィルタのタップ係数を更新する。このタップ係数の更新には、例えば、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いることができる。そして、ＲＬＳアルゴリズムで設定される忘却曲線を用いて時変ＩＴＩへの追従性を調節することができる。なお、同様にしてポストアンブルから後ろ向きに同様の処理が実行される。
【００５３】
ところで、ＲＬＳアルゴリズムを用いてＴＤＰＲフィルタのタップ係数を更新する際、ＲＬＳアルゴリズムで用いるゲインベクトルｋｍ（ｋ）は、下記の式（７）及び式（８）に基づいて更新される。但し、Ｐｍ（ｋ）は、タップ入力ベクトルの相関行列の逆行列である。このゲインベクトルの計算は、間欠ゲインベクトル計算部３４の機能により実現される。また、このゲインベクトルは、例えば、時刻Ｎ間隔で間欠的に更新される。この更新に伴い、ＴＤＰＲフィルタタップ係数ベクトルｗｍ，Ｓ（ｋ）は、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出におけるトレリス状態Ｓでの生き残りパスに対応する誤差ｅｍ，Ｓ（ｋ）を用いて、下記の式（９）のように更新される。
【００５４】
【数４】
…（７）
…（８）
…（９）
【００５５】
なお、ゲインベクトルを間欠的に更新するための構成は、図９に示すように、間欠ゲインベクトル計算部３４とタップ係数制御器３５との接続を制御するスイッチにより模式的に表現することができる。このスイッチは、ｋ＝κ，２κ，３κ，…の場合に間欠ゲインベクトル計算部３４とタップ係数制御器３５とを接続する。一方、このスイッチは、ｋ≠κ，２κ，３κ，…の場合にタップ係数制御器に対して０が入力されるように経路を切り替える。つまり、図９に示したスイッチは、上記の式（７）に示した条件分岐を模式的に表現したものである。このように構成することで、間欠的にゲインベクトルを更新する機能が実現される。
【００５６】
以上、マルチトラック信号検出部３０の構成について説明した。
【００５７】
＜５．シミュレーション結果＞
本実施形態に係る技術を適用した場合に得られる効果の一例として、再生ヘッドの隣接トラックへのオフトラック率が５０％、トラック間書き込みクロック周波数差が０．０２％の場合のＢＥＲ特性比較を図１０に示す。
【００５８】
時変ＩＴＩへの追従機能がない場合には▲で示されるようにＢＥＲが大幅に劣化する。一方、本実施形態に係る技術を用いた場合、チャネル推定値を内挿により求め、マルチチャネルソフト干渉キャンセラを１組に削減し、また、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器のトレリス状態数を１６状態、ＲＬＳアルゴリズムの更新を４ビット毎に間欠動作させた場合においても、時変ＩＴＩへ追従するとともに、繰り返しとともにＢＥＲ特性が改善されることが分かる。この例では、チャネル推定が完全に行われ、ＴＤＰＲフィルタのタップ係数の更新をビット毎に行った場合に得られるＢＥＲ特性からの劣化は０．６ｄＢとなった。つまり、ＢＥＲの劣化を０．６ｄＢ程度許容することにより大幅な演算量削減を達成することができる。この結果から、本実施形態に係る技術が、磁気記録信号の再生時に実行する信号処理の高速化及び低消費電力化に大きく寄与することが確認できた。
【００５９】
＜６．従来技術との対比＞
ここで、図１１を参照しながら、従来技術に係るマルチトラック信号検出部の構成について紹介し、本実施形態に係る技術との差異について簡単に説明する。
【００６０】
従来のマルチトラック信号検出部は、チャネル推定部７１と、ＴＤＰＲフィルタタップ係数生成器７２と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部７３と、ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部７４と、タップ係数制御器７５と、チャネルトラッキング部７６と、マルチトラックソフト干渉キャンセラ７７と、ＴＤＰＲフィルタ７８と、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０と、デインターリーバ８１と、ＬＤＰＣ復号器８２と、硬判定部８３と、ＣＲＣ復号器８４と、切替部８５と、書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６と、インターリーバ８７及び８８と、を有する。
【００６１】
チャネル推定器７１は、再生信号に含まれるプリアンブル及びポストアンブルを用いてチャネル行列を推定する。ＴＤＰＲフィルタタップ係数生成器７２は、ＴＤＰＲフィルタ７８で用いるタップ係数を生成する。ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部７３は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０で用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値の初期値を推定する。ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部７４は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０により出力される生き残りパス及びその生き残りパスに対応する誤差に基づいて、次の時刻におけるｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出に用いるＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散値を算出する。
【００６２】
タップ係数制御器７５は、ＴＤＰＲフィルタタップ係数生成器７２により生成されたタップ係数をＴＤＰＲフィルタ７８に設定する。チャネルトラッキング部７６は、トレリス状態毎にマルチトラックソフト干渉キャンセラ７７で用いるＩＴＩ及びＩＳＩのチャネル応答を推定する。マルチトラックソフト干渉キャンセラ７７は、ＣＲＣ復号器８４でビット誤りの残存が検出された場合に、チャネル状態毎に推定されたチャネル応答を用いてソフト干渉キャンセルを行い、残留信号ベクトルを生成する。ＴＤＰＲフィルタ７８は、マルチトラック再生信号を一括して処理して、マルチトラック再生信号から各トラックの再生信号を抽出する。
【００６３】
１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０は、ＴＤＰＲフィルタ７８により隣接する２つのトラック再生信号を等化して得られたＴＤＰＲフィルタ出力信号を用いてトレリス遷移のブランチメトリックを求め、このブランチメトリックからパスメトリックを計算してトレリス状態毎の生き残りパスを選択する。なお、ＣＲＣ復号器８４により１つのトラックの再生データに誤りがないと判定された場合、次の繰り返し処理において、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０は、ＴＤＰＲフィルタ７８により出力されたＴＤＰＲフィルタ出力信号に対して１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出を行う。
【００６４】
デインターリーバ８１は、１次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器８０により求められた生き残りパスのパスメトリックにデインターリーブを施す。ＬＤＰＣ復号器８２は、誤り訂正符号を用いて各トラックのビット列を復号する。ＣＲＣ復号器８４は、硬判定部８３による硬判定後のビット列から、誤り検出符号の復号によりビット誤りの残存を検出する。
【００６５】
切替部８５は、ＣＲＣ復号器８４によりビット誤りの残存が検出された場合に、ＬＤＰＣ復号器８２と、インターリーバ８７及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６とを接続する。この接続により、ＬＤＰＣ復号器８２による復号結果がインターリーバ８７及び書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６に供給されるようになる。一方、ＣＲＣ復号器８４によりビット誤りが検出されなかった場合、復号されたビット列は、再生データとして上位レイヤへと出力される。
【００６６】
書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６は、マルチトラックソフト干渉キャンセラ７７によるソフト干渉キャンセルに用いる書き込み信号のソフトレプリカ信号を生成する。インターリーバ８８は、書き込み信号ソフトレプリカ変換器８６により生成されたソフトレプリカ信号にインターリーブを施してマルチトラックソフト干渉キャンセラ７７に供給する。
【００６７】
以上、従来のマルチトラック信号検出部の構成について説明した。従来のマルチトラック信号検出部は、書き込みクロック周波数差が存在し、更にその周波数差がトラックセクタ内において変動する場合であっても、その変動によって生じる時変トラック間干渉に追従する機能を有している。しかしながら、その高性能な機能を実現するために演算量が膨大になるという問題があった。
【００６８】
より詳細に言えば、従来例の場合、チャネル推定が適応的に行われていることで演算量が多くなってしまっている。但し、チャネル推定を適応的に行うと、セクタ内において書き込みクロック周波数差に変動があった場合においても、再生信号からその変動に追従することが可能である。しかし、高精度にチャネル推定を行うためには、トレリス状態数を可能な限り多く設定する必要があった。また、各トレリス状態においてチャネル推定値が異なるため、生成される干渉レプリカもトレリス状態毎に異なるものとなり、マルチトラック干渉キャンセルもトレリス状態毎に行う必要があった。さらに、各トレリス状態においてマルチトラックソフト干渉キャンセラ７７の出力信号が異なるため、ＴＤＰＲフィルタ７８の制御に用いるＲＬＳアルゴリズムを各トレリス状態において動作させる必要があった。その結果、従来例の場合、優れたマルチトラック再生精度が得られるものの、演算量が膨大になるという問題が生じていた。
【００６９】
一方、本実施形態の場合、クロック周波数差はセクタ内で一定であるとみなし、トラック間干渉の時間変動を直線近似することにより、プリアンブルで推定されたチャネルベクトルとポストアンブルで推定されたチャネルベクトルとを内挿してデータ区間のチャネルを一意に決定している。そのため、チャネルの適応的な推定が不要になる。また、マルチトラックソフト干渉キャンセラは、全トレリス状態において共通となるため、１組用意するだけでよい。また、チャネルの適応的な推定が不要となるため、チャネル推定精度向上のためにトレリス状態数を多く設定する必要が無くなる。さらに、マルチトラック干渉キャンセラの出力も一意に決定されるため、各トレリス状態について用意されたＲＬＳアルゴリズム中のゲインベクトル計算も全トレリス状態で共通となるため、１組の演算に減らすことができる。
【００７０】
また、従来例の場合、ＴＤＰＲフィルタ７８の高精度な追従特性を実現するため、ビット毎にＴＤＰＲフィルタ７８のタップ係数を更新していた。一方、本実施形態の場合、ＲＬＳアルゴリズムによるチャネル変動追従特性に比較してチャネル変動が緩やかである場合には、ＴＤＰＲフィルタ制御用に設けられるＲＬＳアルゴリズム中のゲインベクトルを間欠的に更新することとし、ゲインベクトルが更新されない区間では、各トレリス状態での生き残りパスの選択に応じてＴＤＰＲフィルタタップ係数ベクトルを入れ替えることのみにより更新を実施している。その結果、更なる演算量の低減を実現している。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７２】
１ 信号処理装置
４ 記録媒体
６ スピンドルモータ
８ ヘッド
１０ 記録信号生成部
１１ ＣＲＣ符号器
１２ ＬＤＰＣ符号器
１３ インターリーバ
１４ 記録信号変換器
１５ プリアンブル／ポストアンブル付加部
２０ 再生信号処理部
２２ バッファ
３０ マルチトラック信号検出部
３１ チャネル推定器
３２ チャネル内挿器
３３ マルチトラックソフト干渉キャンセラ
３４ 間欠ゲインベクトル計算部
３５ タップ係数制御器
３６ ＴＤＰＲフィルタ
３７ ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散初期推定部
３８ ＴＤＰＲフィルタ出力雑音分散更新部
３９ １次元／２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器
４０ デインターリーバ
４１ ＬＤＰＣ復号器
４２ 硬判定部
４３ ＣＲＣ復号器
４４ 切替部
４５、４７ インターリーバ
４６ 書き込み信号ソフトレプリカ変換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出装置であって、
前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定するチャネル推定部と、
前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出し、前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する内挿値算出部と、
前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、
を備える
ことを特徴とする、信号検出装置。
【請求項２】
トレリス線図の状態毎に異なるタップ係数が設定され、前記複数のトラックより読み出された再生信号又は前記干渉キャンセラにより干渉成分が抑圧された再生信号をターゲット応答に等化する２次元パーシャルレスポンスフィルタと、
所定の適応アルゴリズムを用いて前記タップ係数を更新するタップ係数更新部と、
をさらに備え、
前記タップ係数更新部は、前記所定の適応アルゴリズムの中で実行するゲインベクトルの更新処理を間欠的に実行し、当該ゲインベクトルを更新しない区間では前記トレリス線図の各状態における生き残りパスの更新に応じて状態間で前記タップ係数を交換する
ことを特徴とする、請求項１に記載の信号検出装置。
【請求項３】
前記所定の適応アルゴリズムは、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムである
ことを特徴とする、請求項２に記載の信号検出装置。
【請求項４】
前記タップ係数をトレリス線図の各状態に設定し、２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出すると共に、各生き残りパスに対応するレプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差を算出する生き残りパス検出部をさらに備え、
前記タップ係数更新部は、前記生き残りパス検出部により検出された生き残りパスに対応する前記誤差に基づいて前記タップ係数を更新する
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の信号検出装置。
【請求項５】
前記生き残りパス検出部は、前記レプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差の２乗値を前記各状態の生き残りパスに応じた移動平均により推定する
ことを特徴とする、請求項３に記載の信号検出装置。
【請求項６】
少なくとも１つのトラックに対応する記録信号が正しく復号された場合に、前記生き残りパス検出部は、記録信号が正しく復号されたトラック以外のトラックに対応する残りの再生信号の遅延ビットに前記トレリス線図の全状態を割り当て、１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出する
ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の信号検出装置。
【請求項７】
トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出方法であって、
前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定する工程と、
前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、
前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、
前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする工程と、
を含む
ことを特徴とする、信号検出方法。
【請求項１】
トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出装置であって、
前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定するチャネル推定部と、
前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出し、前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する内挿値算出部と、
前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、
を備える
ことを特徴とする、信号検出装置。
【請求項２】
トレリス線図の状態毎に異なるタップ係数が設定され、前記複数のトラックより読み出された再生信号又は前記干渉キャンセラにより干渉成分が抑圧された再生信号をターゲット応答に等化する２次元パーシャルレスポンスフィルタと、
所定の適応アルゴリズムを用いて前記タップ係数を更新するタップ係数更新部と、
をさらに備え、
前記タップ係数更新部は、前記所定の適応アルゴリズムの中で実行するゲインベクトルの更新処理を間欠的に実行し、当該ゲインベクトルを更新しない区間では前記トレリス線図の各状態における生き残りパスの更新に応じて状態間で前記タップ係数を交換する
ことを特徴とする、請求項１に記載の信号検出装置。
【請求項３】
前記所定の適応アルゴリズムは、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムである
ことを特徴とする、請求項２に記載の信号検出装置。
【請求項４】
前記タップ係数をトレリス線図の各状態に設定し、２次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出すると共に、各生き残りパスに対応するレプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差を算出する生き残りパス検出部をさらに備え、
前記タップ係数更新部は、前記生き残りパス検出部により検出された生き残りパスに対応する前記誤差に基づいて前記タップ係数を更新する
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の信号検出装置。
【請求項５】
前記生き残りパス検出部は、前記レプリカ信号と前記２次元パーシャルレスポンスフィルタからの出力信号との誤差の２乗値を前記各状態の生き残りパスに応じた移動平均により推定する
ことを特徴とする、請求項３に記載の信号検出装置。
【請求項６】
少なくとも１つのトラックに対応する記録信号が正しく復号された場合に、前記生き残りパス検出部は、記録信号が正しく復号されたトラック以外のトラックに対応する残りの再生信号の遅延ビットに前記トレリス線図の全状態を割り当て、１次元ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ検出により各状態の生き残りパスを検出する
ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の信号検出装置。
【請求項７】
トラック幅よりも大きな幅を持つヘッドを用いて複数のトラックより読み出された複数の再生信号から各トラックに記録された記録信号を検出する信号検出方法であって、
前記再生信号のプリアンブル及びポストアンブルを用いて、符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルと、トラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルとを推定する工程と、
前記プリアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第１のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎の符号間干渉を表す第１のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、
前記プリアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルと、前記ポストアンブルから推定された第２のチャネル応答ベクトルとを用いて、前記再生信号のデータ区間におけるビット毎のトラック間干渉を表す第２のチャネル応答ベクトルを算出する工程と、
前記第１及び第２のチャネル応答ベクトルを用いて、前記再生信号に含まれる干渉成分を表す干渉レプリカを生成し、前記再生信号から前記干渉レプリカを減算して前記干渉成分をキャンセルする工程と、
を含む
ことを特徴とする、信号検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１６２１３（Ｐ２０１３−１６２１３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６１２６（Ｐ２０１１−１４６１２６）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]