情報記憶システム
【課題】サーボパターン内に多用途フィールドを有する情報記憶システムを提供する。
【解決手段】情報記憶システムは、選択された数学的特性を有する符号化ビットのシーケンスを含む統合サーボフィールドにおける記憶装置用の主要なサーボ副機能の一部または全てを実装する。統合サーボフィールドは、多数の符号化シーケンスで構成されており、サーボトラックマーク（ＳＴＭ）、位置誤差信号（ＰＥＳ）、およびトラックＩＤ等の位置情報、の一部または全部を提供すべく制約されている選択されたシーケンス集合の要素である。トラックＩＤ等の位置識別子を符号化する複数のシーケンスがサーボウェッジの集合にまたがって分散されている。
【解決手段】情報記憶システムは、選択された数学的特性を有する符号化ビットのシーケンスを含む統合サーボフィールドにおける記憶装置用の主要なサーボ副機能の一部または全てを実装する。統合サーボフィールドは、多数の符号化シーケンスで構成されており、サーボトラックマーク（ＳＴＭ）、位置誤差信号（ＰＥＳ）、およびトラックＩＤ等の位置情報、の一部または全部を提供すべく制約されている選択されたシーケンス集合の要素である。トラックＩＤ等の位置識別子を符号化する複数のシーケンスがサーボウェッジの集合にまたがって分散されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に情報記憶システムに関し、より具体的には記録ディスク上のサーボパターン、およびディスクが回転する間にディスクのトラック上におけるトランスデューサ（ヘッド）の位置を選択的に決めるサーボ位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、強磁性薄膜材料が蒸着された１個以上のディスクを有する。ディスクに記録される情報は一般に、同心トラック状に構成される。製造工程の一環として、動作中にディスクが回転する際のヘッド位置に関する情報をシステムに提供する永続的なサーボ情報がディスクに記録される。ディスク上のサーボデータは、いくつかの基本的な機能を提供し、通常はトラックの方向に沿って順次配置された４個の別々のフィールドに構成されている。第一に、サーボフィールド内のデータを同期させるために用いられ、且つディスクのデータ部分の書き込みおよび読み出し動作のタイミング情報も与えるタイミングマーク（サーボトラックマーク（ＳＴＭ）またはサーボアドレスマーク（ＳＡＭ）として知られる）を提供する。第二に、サーボ領域は、物理的なサーボセクタ番号を識別すべく粗いトラックＩＤに（ＴＩＤ）番号および追加的な情報を提供する１０〜３０ビットのデジタルフィールドを提供する。ＴＩＤは通常、記録されたディビットの有無を表すグレイコードで書き込まれる。シーク動作中に、ヘッドがトラックを横断して動作している場合、ヘッドは通常、各ＴＩＤ内のグレイコードの一部しか読むことができない。グレイコードは、実際に隣接トラックからＴＩＤの部分を組み合わせてシーク動作中の凡そのトラック位置を与えることができる。
【０００３】
最後に、サーボフィールドは位置誤差フィールドを与え、これは分数トラック位置誤差信号（ＰＥＳ）を与える。振幅測定または繰り返し可能なランアウト（ＲＲＯ）フィールド等の補助機能も時折用いられる。読み出しまたは書き込み動作中、ドライブのサーボ制御システムは、ディスク表面に記録されたＰＥＳサーボ情報をフィードバックとして用いてヘッドを目標データトラック上のほぼ中央位置に維持する。典型的なＰＥＳパターンは、高周波磁束遷移の同一の集合であるバーストが含まれるクワッドバーストパターンと呼ばれる。トラックＩＤ（ＴＩＤ）フィールド番号とは異なり、ＰＥＳバーストは数値情報を符号化しない。ＴＩＤとは対照的に、これはトラックの中心線に対してヘッドがどこにあるかに関する情報を提供するバーストの位置である。クワッドバーストパターンは４本のトラックの各集合について繰り返されるため、局所情報しか提供されない。各々のサーボウェッジは、ＰＥＳバースト用に予約された４個の連続するスロット（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有する。各トラックは、４個のスロットのうち１個だけの中央に位置するＰＥＳバーストを有する。各バーストは選択されたトラックの中央に位置しているが、その幅は隣接トラックの中心線まで伸びている。従って、ヘッドが選択されたトラックの上で中央に位置している場合、選択されたトラックの中央に位置するバーストから最も強い信号を検出するが、より弱い信号も隣接トラック上のバーストから検出する。例えば、ヘッドが位置Ａにバーストを有するトラックの上で中央に位置している場合、右側に隣接トラック上の後続する弱いＢバーストを検出し、次いで左側の隣接トラックから弱いＤバーストを検出することがある。ヘッドがＰＥＳパターンの上を通過する際に、範囲内にあるバーストが、ディスク上のヘッド位置を示し、且つヘッド位置を調整するフィードバックとして用いられるアナログ信号（波形）を生成する。上述の標準クワッドバーストパターンのバリエーションとして、（特許文献１）でＳｅｒｒａｎｏ他が述べているように、二重周波数、デュアルバーストサーボパターンと共に散在する２個の従来型の単一周波数、クワッドバーストサーボパターンの利用が含まれる。
【０００４】
当業界を通じて比較的変種が少なかったため、ＰＲＭＬ記録技術の出現によりデジタル信号処理技術をサーボ問題に適用できるようになって以来、これらサーボ機能の各々の実装方式は比較的変わらずにきた。これらの機能の各々は通常、従来技術のサーボシステムにおけるサーボウェッジの比較的独立した部分を消費する。
【０００５】
これらの機能を支援するためのディスクのオーバーヘッドは、ドライブのフォーマット効率に大きく影響する。通常、サーボフィールドはディスクの記録面の５％〜１０％を消費する場合がある。磁気およびデータ信号処理要素の面密度を高めることが益々難しくなるにつれて、サーボオーバーヘッドはますます魅力的な削減対象となり、特定のＨＤＤ容量ポイントを実現するために必要な面密度目標が緩和される。本明細書に記述する発明は、従来技術のシステムと比較してサーボオーバーヘッドを大幅に削減する。
【０００６】
Ｂａｎｄｉｃ他による（特許文献２）には、記録ヘッドの位置制御に用いるサーボ情報の疑似ランダムバイナリシーケンスを有するサーボパターンが記述されている。第１の疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）および第１のＰＲＢＳと同一であるが第１のＰＲＢＳの周期の一部だけシフトされた第２のＰＲＢＳが、サーボパターンの第１の領域内にある交替トラックのトラック境界の間、およびトラックに沿って第１の領域から間隔を置いた第２の領域内にある交替トラックのトラック中心の間に位置している。本発明のサーボデコーダは、各ＰＲＢＳに１個ずつ、計２個の相関器を有する。各相関器は、そのＰＲＢＳが繰り返す際にダイパルスを出力する。ダイパルス同士の振幅の違いはヘッド位置信号を表す。ダイパルスはまた、ヘッドがリードバックした信号の増幅器およびトラックＩＤ（ＴＩＤ）探知器のタイミングを制御する。従来技術におけるＡＧＣ、ＳＴＭ、およびＰＥＳフィールドは疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）フィールドで代替される。ＰＲＢＳに含まれないＴＩＤフィールドは非ゼロ復帰（ＮＲＺ）符号化を用いて２回符号化され、その結果、グレイコードに用いられた従来技術によるディビット符号化方法よりも小さいフィールドが得られ、且つより効率的である。ＰＲＢＳフィールドはまた、ＮＲＺ符号化を用いて書き込まれる。第１のＴＩＤフィールドは、２個ＰＲＢＳフィールドの間に位置する。記述する好適な実施形態において、２個のＰＲＢＳシーケンスは、１個のＰＲＢＳおよびその周期の一部、好適には当該周期の約半分シフトされた同一ＰＲＢＳを用いて形成される。この周期的なシフトは、元のシーケンスがシフトされたシーケンスに整合する相関器への入力されたときに、幅がシーケンス長のほぼ半分に等しいウインドウでは出力が無いことを意味し、その逆も同じである。この遅延値の範囲にわたり、２個のシーケンスは直交すると言われる。一方のシーケンス（ＰＲＢＳ１）はＡバーストおよびＣバーストＰＥＳ機能の両方を符号化するため、Ａ／Ｃシーケンスと呼ばれる。もう一方のシーケンス（ＰＲＢＳ２）は、ＢバーストおよびＤバーストＰＥＳ機能の両方を符号化するため、Ｂ／Ｄシーケンスと呼ばれる。
【０００７】
関連する従来技術にはＣｏｋｅｒ他による（特許文献３）が含まれ、これにはＰＥＳおよび基本的なＴＩＤ検出の目的で特定の疑似ノイズ（ＰＮ）または疑似ランダムシーケンスフィールドの利用が記述されている。従来技術のＡＧＣ、ＳＴＭ、ＴＩＤ、およびＰＥＳフィールドは、一対の疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）フィールドにより代替される。サーボトラック内の２個のＰＲＢＳフィールドは同一であるが、隣接トラックのＰＲＢＳフィールドは異なる。交替トラックの集合が、良好な自己相関特性を有する疑似ノイズ・シーケンスである先頭の疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）、および先頭ＰＲＢＳから周期的にシフトされた後続ＰＲＢＳを用いる。第１の集合とインターリーブされた交替トラックの第２の集合もまた、先頭ＰＲＢＳおよび先頭ＰＲＢＳから周期的にシフトされた後続ＰＲＢＳを有する。しかし、第２の集合の各トラックの先頭ＰＲＢＳは、第１トラック集合の先頭ＰＲＢＳからトラックに沿ってずれている。ヘッド位置決め制御システムは先頭ＰＲＢＳを用いてサーボタイミングマーク（ＳＴＭ）を生成し、周期的シフトを用いてトラックＩＤ（ＴＩＤ）を生成し、隣接トラックからの後続ＰＲＢＳを用いてヘッド位置誤差信号（ＰＥＳ）を生成する。交替トラック（例：奇数番目のサーボトラック）内の第１のＰＲＢＳフィールドは、他のトラック（すなわち偶数番目のサーボトラック）内の第１のＰＲＢＳフィールドからずれている。サーボトラック上の第１または先頭ＰＲＢＳフィールドは、ＳＴＭとして機能する。ＳＴＭは、第２のＰＲＢＳフィールドのウインドウを提供する基準を提供し、これはＴＩＤおよびＰＥＳの両方を符号化するために用いられる。ＴＩＤは、第１ＰＲＢＳフィールドと第２ＰＲＢＳフィールドの間の周期的シフトに起因して周方向位相関係に符号化される。先頭ＰＲＢＳと後続ＰＲＢＳの間の周期的シフトは半径方向における各トラックの一定の増分に対して増大するため、各トラック内の先頭ＰＲＢＳと後続ＰＲＢＳの間の周期的シフトの長さがＴＩＤを表す。ＰＥＳは、読み出しヘッドが半径方向に隣接するサーボトラックを横断するにつれて、異なるサーボトラックからの第２または後続ＰＲＢＳフィールドの相対的な寄与から導かれる。２個の隣接トラック内の後続ＰＲＢＳの検出から生じたダイパルスの振幅の違いは、ディスク駆動アクチュエータへ送られたＰＥＳを表してヘッドをトラック上に維持する。
【０００８】
Ｂｌａｕｍ他による（特許文献４）には、トラックＩＤの第１および第２の部分がディスクセクタ内で物理的に分離されている分散トラックＩＤの方法が記述されている。トラックＩＤの各部分はグレイコードを用いて符号化される。
【０００９】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）等、無線通信技術から導かれた理論的概念もまた、ＨＤＤへの応用に利用できるが、ＨＤＤにおける問題は全く異なる制約を課すとともに、大幅に異なるシーケンス集合を必要とする。ＣＤＭＡはスペクトル拡散技術であり、所与の周波数帯において複数のユーザ同時に共存できるように可変データストリームを許す。ＣＤＭＡは、各ユーザのデータストリームに一意なコードを割り当てて、他のストリームから区別する。ＣＤＭＡおよび他の高度な無線通信技術で用いられるシーケンスタイプは、周期的拡張および非ゼロ相対遅延時間の下で直交性を維持する直交シーケンス集合を用いる。これらの集合は、文献において緩やかな同期集合またはゼロ相関領域集合として広く知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，０７８，４４５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９６７，８０８号明細書
【特許文献３】米国特許第７，１９３，８００号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９０１６８２２７号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８０２６６７０１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態は、選択された数学的特性を有する符号化ビットのシーケンスを含む統合サーボフィールドにおける記憶装置用の主要なサーボ副機能の一部または全てを実装する。統合サーボフィールドは、可変ユーザーデータが従来技術と同様にサーボウェッジ間に記録された状態で、サーボウェッジ内のディスク上に周期的に配置することができる。統合サーボフィールドは、多数の符号化シーケンスで構成されており、これらは好適には、以下が機能、すなわちサーボトラックマーク（ＳＴＭ）、位置誤差信号（ＰＥＳ）、およびトラックＩＤ等の位置情報の一部または全部を提供すべく制約されている選択されたシーケンス集合の要素である。サーボウェッジ内のシーケンスの並置もまた、読み出し信号における隣接シーケンスの寄与の検出可能性を増すべく制約されている。統合サーボフィールドは、隣接シーケンスに対して信号読み出しの振幅を介してデータトラック内の中心に対する位置誤差信号（ＰＥＳ）を提供する。
【００１２】
一実施形態において、各統合サーボフィールドは、データトラックの幅の半分であるシーケンスからなる。別の実施形態において、各統合サーボフィールドは、各々がデータトラックと同じ幅であるシーケンスからなり、少なくとも１個のシーケンスがデータトラックの幅の半分だけデータトラックの中心線からずれている状態でタンデムに書き込まれる。
【００１３】
シーケンス集合は、統合フィールドが好適には以下の基本サーボ機能を提供すべく数学的に制約されている。
【００１４】
１．各シーケンスは好適にはサーボトラックマーク（ＳＴＭ）として機能できる。集合内の各シーケンスは、最適マッチしたフィルタの出力が明確な位置情報を与えるべく充分な非周期自己相関特性を有する。
【００１５】
２．これらのシーケンスは、トラックおよびセクタＩＤ（位置識別子）等のデジタル位置情報を符号化すべくサーボウェッジ内のパターンとして配置される。許可されたシーケンスの組み合わせは整数の集合にマッピングされ、デジタル位置情報を提供する。
【００１６】
３．ＳＴＭ時点でヘッド信号に存在する隣接（クロストラック）シーケンスの相対振幅からＰＥＳが決定される。
【００１７】
上述の制約（２）は、読み出し信号内に一度に複数のシーケンス（メッセージ）が存在するという利点があることで、標準直交メッセージシグナリング等、他のデジタルシグナリング技術とは実質的に異なる。このデジタル技術はまた、シーケンスの相対振幅を用いてＰＥＳの連続的な（「アナログ」）推定を可能にする。ディスク上に配置された際に、隣接シーケンス（クロストラック方向の）は数学的に直交する、すなわち内積がゼロであるように選択される。
【００１８】
一実施形態は、高度な無線通信方式から得られる比較的標準的なシーケンス集合と比較して、ＨＤＤ用途において特に有用且つ効率的な新規のシーケンス集合を生成するＨＤＤ固有の制約を含んでいる。その結果生じるシーケンス集合は一般に、その結果得られるフィルタの集合を極めて効率的に読出しチャネルに実装可能にすると共に、サーボライターの位相誤差、ＤＣヘッドの信号シフト、および最も重要なタイプのヘッド非線形性に耐性のあるシステムが得られる。
【００１９】
別の実施形態において、複数のサーボウェッジをまたがってトラックＩＤ等の位置識別子が分散されている。この実施形態は、ＨＤＤのフルストロークをサポートするために必要なシーケンスの数を制限することによりシステムの実装効率を大幅に改善する。本発明のいくつかの実施形態は、選択された数の連続的なサーボウェッジにおいて検出されたシーケンスをディスク上のヘッドの全体的な位置にマッピングする方法を用いる。本発明の方法の範囲内でそのようなマッピングが可能である。例えば、一実施形態では中国余剰定理に基づくマッピングを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明による、ディスク上で隣接する統合サーボフィールドの実施形態の構成図である。
【図１Ｂ】本発明による、ディスク上でタンデム／オフセット配置された統合サーボフィールドの実施形態の構成図である。
【図１Ｃ】本発明による、冗長な先頭および後続ビットを有する統合サーボフィールドで用いる拡張シーケンスの実施形態の構成図である。
【図２】本発明の実施形態による、ｔａｕ＝１で長さが８の互いにプレシオ同期する４個のバイナリシーケンス集合を示す。
【図３】本発明の一実施形態による、厳密にＤＣフリーで長さが１２である９個のシーケンスを含む６個のシーケンス集合を示す。
【図４】図３の集合Ｃ’の９個のシーケンスのプレシオ同期特性を示すグラフである。
【図５】本発明の分散トラックＩＤの実施形態におけるサーボウェッジのサンプルディスクパターン示す。
【図６】中国余剰定理符号化を用いる本発明の４ウェッジ分散トラックＩＤの実施形態のディスクパターンを示す。
【図７】中国余剰定理符号化を用いる本発明の４ウェッジ分散トラックＩＤの実施形態のシーケンスサイクルの例である。
【図８】本発明の一実施形態による例示的フィルタバンクを示す。
【図９】本発明の一実施形態による９シーケンスのフィルタバンクのフィルタ出力および２シーケンス入力を示す。
【図１０】本発明の一実施形態によるサーボシステムを示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるディスクドライブシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の利点は、従来技術サーボシステムと比較して各サーボウェッジのサイズ要件を大幅に減らすことである。いくつかの実験により、５乃至１０分の１程度に削減可能なことを示す。本システムはまた、サイズの利点を維持しつつ、同時にサーボライターの本来的な位相誤差および周波数要件を減らす。
【００２２】
本発明は、複数の機能を有する単一の統合サーボフィールドを用いるため、従来技術の方法より効率的である。本発明は、恐らく１ビットのＳＴＭまたはトラックＩＤを有し、特定のシーケンスタイプ（疑似ノイズ（ＰＮ）または疑似ランダムシーケンスのいずれか）しか用いない本質的にＰＥＳフィールドとしてのみ動作可能な従来技術の方法に対する改善である。本発明は、従来技術による単一の逆向きに用いるシーケンスの代わりに、複数の有効トラックＩＤ（ＴＩＤ）ビットおよびフルシーケンス集合を含む解決策を可能にする。
【００２３】
本発明の概念を４個の主要なセクションに記述する。本発明で用いる基本シーケンスおよびシーケンス集合の実施形態について最初に記述する。シーケンス集合および対応するフィルタの集合は本質的にサーボトラックマーク（ＳＴＭ）機能を指定する。第二に、デジタル位置情報（トラックまたはセクタＩＤ等）およびＰＥＳが符号化できるような仕方でそのようなシーケンス集合をディスク上に配置する方法を記述する。第三に、複数のサーボウェッジにまたがってデジタル位置情報を分散および統合する方法を記述する。最後に、本発明の検出および信号処理態様について議論する。
【００２４】
本発明の基本構成ブロックは、統合サーボフィールドが構築される基礎としてのシーケンス集合の設計である。サーボウェッジ内のシーケンスの構成は、分数トラック位置決めにアナログＰＥＳを提供しながら、トラックおよびセクタ番号等の所望のデジタル位置情報を符号化する。
【実施例】
【００２５】
図１１は、本発明の一実施形態による情報記憶システム（ディスクドライブ）１１０を示すブロック図である。ディスクドライブは、従来の方法で構成されたデータ記録ディスク１５、アクチュエータアーム１１３、および読み出しヘッド１１２を含んでいる。書き込みヘッド（図示せず）もまた、読み出しヘッドと同一パッケージに含まれる。サーボシステム９０、読み出し／書き込み電子機器１１４、インターフェース電子機器１１５、コントローラ電子機器１１６、マイクロプロセッサ１１７、およびＲＡＭ１１８。基本システム要素は通常、本明細書に記述する場合を除いて、従来技術に従うものとする。ディスクドライブは、ディスクモーターにより回転するハブ上に積み重ねられた複数のディスクを含んでいて、各ディスクの各面に別々のヘッドがあってよい。
【００２６】
サーボウェッジ１２０という用語は、ディスク上でＩＤからＯＤまで伸びている統合サーボフィールドの連続する集合を意味する。従来技術と同様に、本発明によるディスク１５は通常、ディスクの半径方向に配置された複数のサーボウェッジ１２０を有するが、ここでは２個のみを示す。
【００２７】
図１Ａは、本発明によるディスク１５上の統合サーボフィールド１１の実施形態の構成図である。２個のデータトラックの一部だけを示す。通常は数千個のトラックがＨＤＤ内のディスク上に見える。データトラック内の幅は、ＨＤＤ内でヘッド（図示せず）により書き込まれるデータの幅である。ヘッドの有効読み出し幅は書き込み幅より僅かに狭くてよい。この図では４個のシーケンス（Ａ〜Ｄ）のみを示すが、実際の実施形態は後述するようにより多くのシーケンスを含んでいる。この実施形態では符号化シーケンスＡ〜Ｄの幅はデータトラック幅の半分である。シーケンスＡ〜Ｄは好適には、製造工程の一部としてサーボライターにより書き込まれる。シーケンスＡ〜Ｄの幅はサーボトラックピッチに等しい。
【００２８】
本例における読み出しヘッドの有効読み出し幅は従って、２個の符号化シーケンスの幅を合わせたものにほぼ等しいか、またはこれより僅かに狭い。読み出し信号は従って、少なくとも２個の符号化シーケンスからの寄与を必然的に含んでいる。これらのシーケンスは、読み出し信号における隣接シーケンスの寄与の復号化を容易にすべく選択されてディスク上に配置される。トラックＮの統合サーボフィールドは、選択されたシーケンス集合の要素である符号化シーケンスＡおよびＢから構成されている。トラックＮ＋１の同様に統合されたサーボフィールドは、同様に選択されたシーケンス集合の要素である符号化シーケンスＣおよびＤから構成されている。
【００２９】
図１Ｂは、本発明によるディスク１５上の統合サーボフィールド１１Ｔの代替的な実施形態の構成図である。この実施形態では、符号化シーケンスＡ〜Ｄの幅はデータトラック幅に等しい。トラックＮのシーケンスＡおよびＢは、シーケンスＢがデータトラックの幅の半分ずれた状態でタンデムに書き込まれる。
【００３０】
図１Ｃは、上述の実施形態のいずれでも利用できる拡張シーケンス１２の実施形態の構成図である。拡張シーケンス１２は、以下に詳述する方法で決定されるビットＢ０〜Ｂｉのシーケンス１３からなる。また、各々がＢｉおよびＢ０の複製であるオプションの先頭および後続冗長ビット１３Ｌ、１３Ｔも示す。このように、先頭冗長ビット１３Ｌは、シーケンス１３内の最終ビットであるＢｉの複製である。後続冗長ビット１３Ｔは、シーケンス１３内の最初のビットであるＢ０の複製である。シーケンス１３の周期的拡張を表す代替的な実施形態を拡張シーケンスと呼ぶ。追加的な冗長ビットは、後述する特別なシーケンス特性に起因してシーケンスの検出可能性を向上させる。
【００３１】
シーケンス集合
後述する特定の好適な実施形態は、特にＨＤＤ用途に有用であるいくつかの制約をシーケンス集合に課すが、本発明の他の実施形態ではこれらの制約を含める必要がない。ＨＤＤ用途の場合、記述する実施形態のために採用する制約は以下の通りである。
【００３２】
１．シーケンス集合内の各シーケンスは、磁気媒体に書き込み可能または別途保存可能でなければならない。バイポーラバイナリの（＋１、−１）シーケンスは、従来方式の記録のためにこの制約に整合する。ユニポーラバイナリ（１、０）シーケンスは、ビットパターン記録（ＢＰＲ）または離散トラック記録（ＤＴＲ）用に現在検討中であるＤＣ磁気サーボ書き込みシステムに適している。これらのシーケンスがバイナリでなければならない基本的な理由は無いため、原理的には３進値または実数値であってもよい。例えば、これらの実施形態はバイナリおよびユニポーラオプションの組み合わせから３進（＋１、０、−１）シーケンスを含んでいてよい。本明細書に記述する特定の実施形態および例はバイポーラバイナリ制約を用いている。
【００３３】
２．集合内の各シーケンスはディスクに記録される際に合理的にＤＣフリーでなければならない。すなわち、ビットの極端なシーケンスは避けねばならない。好適には、各シーケンスは合計してほぼ０でなければならない。この特性は、読出しチャネルハードウェア内で整合フィルタ検出バンクにおいて、垂直磁気記録システムまたはＡＣ結合ポールにおける低周波問題に対する耐性を上げて、アーム電子機器（ＡＥ）およびチャネル電子機器における静的ＤＣオフセット問題を除去する。
【００３４】
３．ディスク上に配置された際に、隣接シーケンスが（クロストラック方向で）直交する、すなわち内積がゼロであるように選択される。これは、これらのシーケンスに対応する分析整合フィルタが互いに干渉しないことを意味する。これにより、読出しチャネルハードウェアのフィルタを用いて、読み出し信号に存在する他のシーケンスから所望のシーケンスを分離できる。この制約と標準の直交シーケンス集合の制約との重要な差異は、ディスク上で隣接するシーケンスだけが必然的に互いに直交すればよい点であり、すなわちシーケンス集合は互い直交しない要素を含んでいてよい。制約（１）と（３）の組み合わせは、トラック毎にシーケンス要素（ビット）の厳密に半分が変化して、ＰＥＳ支配クロストラック遷移ノイズを制限することを意味する。最後に、（２）および（３）の組み合わせは、２次オーダーのヘッド非線形性は分析フィルタ出力に影響を及ぼさないことを意味する。
【００３５】
４．ディスク上の隣接シーケンスは、周期的拡張および時間シフトの下で「ｔａｕ」と呼ばれる選択されたパラメータまで直交するように制約されている。この特性はプレシオ同期特性と呼ばれる。プレシオ同期は「緩やかに同期」と同義に用いられ、プレシオ同期シーケンス集合は「ゼロ相関領域」シーケンス集合である。
【００３６】
この特性は、サーボ書き込み処理における位相誤差に対する耐性を与え、ＳＴＭ目的のために各シーケンスの自己相関特性を向上させ、検出用電子機器における信号処理チェックとして有用である。
【００３７】
当業者は、これらの制約の詳細事項に対する明らかな変更が、本発明の範囲内である他の種類のシーケンス集合に波及し得ることに注意されたい。
【００３８】
シーケンス内のビット数が選択されたならば、上に掲載した４個の制約の適用により、コンピュータによる全検索により直接的に見つけられる新たな系統のシーケンス集合が生成される。そのような集合のうち長さが８ビットである最も簡単な４個（括弧に入れられて）を図２に示す。これらのシーケンスは、厳密にはＤＣフリーではないが、各シーケンスは逆符号である少なくとも２ビットを有しているため、シーケンスの総和は最大＋／−４になる。図２に、ｔａｕ＝１で長さが８の互いにプレシオ同期する４個のバイナリシーケンス集合を示す。図２のシーケンス集合の特別なケースにおいて、集合内の全てのシーケンスは互いに直交していて、１単位のサイクルシフトの下でも直交したままである。各シーケンスは、他の全てのシーケンスについて１単位シフトされている。シーケンス内の各ビット値を反転させることにより逆シーケンスが得られる。各集合の逆シーケンスが使用可能であるため、本例では合計８個のシーケンスが統合サーボフィールド内で利用可能である。この点について以下に更に詳細に議論する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
シーケンスおよびその否定（逆シーケンス）がディスク上のサーボウェッジ内で隣接できないという制約は、正ＳＴＭ検出に適しないヌル信号状態を回避する。逆シーケンスは、ワンステップＰＥＳおよびヌル位相ＰＥＳ等、ＰＥＳのみの用途で許されて共通的に用いられる。その結果得られる隣接制約を、図２に一例として示す第３のシーケンス集合から生じるプレシオ同期制約に加えて、表１に示す。図２の第３シーケンス集合の４個のシーケンス２１、２２、２３，２４を各々シーケンス番号１〜４として掲載し、それらの４個の対応する逆シーケンスは「＾」記号を付けて表す。セル内の「＊」は、２個のシーケンスがディスク上で隣接してもよいことを意味する。どのシーケンスも自分自身または自身の逆シーケンスとは直交しないが、それ以外の場合には本例では全てのシーケンスは互いに直交してディスク上で隣接していてもよい。
【００４１】
図３に、コンピュータが生成したシーケンス集合のより複雑な例を示す。この場合必ずしも集合内のシーケンスの全てが互いにプレシオ同期している訳ではない。図３において、厳密にＤＣフリーで長さが１２である９個のシーケンスを含む６個のシーケンス集合（Ａ’〜Ｆ’）が存在する。プレシオ同期であるこれらのシーケンスは、パラメータｔａｕ＝１を有する。このシーケンス集合は、非直交シーケンスが当該集合の一部であることを許すことによりシーケンス集合のサイズを拡大できる、より一般的なケースを示す。直交シーケンスの利点は、ディスク上の隣接シーケンス（クロストラック方向で）が事実上直交するようにシーケンスがディスク上に現れる順序を決めることにより維持される。この制約を実装できるのは、シーケンスが予め決定されていて、一旦ディスクに書き込まれたならば固定されるためであって、一般的な通信の場合にあてはまらない。
【００４２】
図３に示すシーケンス集合Ｃ’は、集合内の各シーケンスの回文もまた当該集合内（ある記号内で）に存在するという興味深い特性を有する。「回文の集合」という語句を用いてこの特性を記述する。たとえ全てのパターンが反転されても、同じ基本読出しチャネル電子機器ハードウェアを用いて回文の集合に基づくサーボパターンは復号化できる。そのような特性は、同一マスターを用いてディスクのＡおよびＢ面をＢＰＭ製造する際に有用である。（例えば（特許文献５）参照）。
【００４３】
図３の集合Ｃ’内の９個のシーケンスのプレシオ同期特性を図４のグラフに１〜９とラベル付けして示しており、１が図３の集合Ｃ’内の最初のシーケンスであって、９が最終シーケンスである。頂点はシーケンスを表し、エッジの有無で対応シーケンス同士のプレシオ同期特性の有無を示す。
【００４４】
表２に図４のシーケンスのシーケンス関係を掲載しており、逆シーケンスは「＾」記号を用いて表記している。表２の情報はグラフと等価である。完全グラフとは、全ての頂点がエッジを介して他の全ての頂点に接続しているグラフである。図２の長さが８であるシーケンス集合と同様に使用できる４個のシーケンス（例：シーケンス１、２、４および５）の４個の完全部分グラフが存在する。これらのシーケンスはグラフの頂点である。グラフの頂点を接続するエッジは、どのシーケンスがディスク上で隣接し得るかを指定する。
【００４５】
しかし、これらの異なるシーケンス集合は互いに接続していて、新たな自由度および４個の集合が独立に用いる場合により許されるよりも複雑なディスクパターン構成を与える。厳密にＤＣフリーであるためにシーケンス（オーダー４の集合内で）可能な最短の長さは１２である。そのような集合の全てを図３に掲載する。
【００４６】
【表２】
【００４７】
ここまでの説明は、使用可能なシーケンスの数とシーケンスの複雑さ（すなわち長さ）との間のトレードオフを示す。表３は、このトレードオフがプレシオ同期パラメータ（ｔａｕ）も含んでいることを示す。表３は、完全に互いにプレシオ同期する集合の最大オーダーＭをシーケンス長Ｌおよびパラメータｔａｕの関数として示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
複数のシーケンスによるデジタルデータおよびＰＥＳの符号化
トラックＩＤデータおよびＰＥＳを符号化すべくディスク上に配置されたシーケンスのパターンの特定の実施形態について記述する。シーケンスが隣接できるための制約の例について上で述べた。一般性をほぼ失なうことなく、トラック毎に、ディスク上でパターンが現れる順序が期間Ｔの周期的なパターンである場合を考慮してよい。そのような周期的パターンをグラフにおいてエッジではなく頂点を繰り返す閉路として描くことができる。そのような経路を「サイクル」と呼ばれる。例えば１−２−３−４−１−２−３−４−１−２−３−４等の許容可能なサイクル、およびヘッド信号が、ある相対的な振幅のシーケンス２および３で構成されるものと判定できるならば、ヘッドは頂点（シーケンスに対応）２および３を結合しているエッジに沿ったサイクルの一意な位置に存在する筈である。
分数トラック情報（すなわちＰＥＳ）は、読み出しヘッド（センサ）からの信号内の２個のシーケンスの相対振幅により決定される。例えば、２個の振幅が同一である場合、ヘッドは当該サイクル上の頂点２と３の間のエッジの中間点にある。
【００５０】
この例を一般化すれば、ヘッドの読み出し幅がサーボトラックピッチ（データトラック幅の半分）に厳密に等しい場合、サイクルＴの長さを法として、ヘッドの整数位置および分数位置の両方を（サイクル上の有限個の特異点を除いて）決定することができる。微小誤差信号（ＰＥＳ）について以下で更に議論する。
【００５１】
サイクル長Ｔを最大化することは、単一の測定で有効トラックまたはセクタＩＤビットの個数を増す効果がある点で有利である。この問題は、グラフにおいてオイラーサイクル（すなわちちょうど１回あらゆるエッジを用いるサイクル）を発見する公知の問題と等価である。オイラーサイクル定理により、Ｎ個のシーケンスおよびＮ個の逆シーケンスの完全グラフにおいて長さが２＊Ｎ＊（Ｎ−１）であるサイクルが常に存在することを示すことが可能である。例えば、Ｎ＝４の場合、長さ２４のサイクルが存在する。Ｎ個のシーケンス完全集合により実現できるトラックまたはセクタビットの有効な個数は約１＋２ｌｏｇ２（Ｎ）である。
【００５２】
読み出し信号内に３個のシーケンスが存在する場合、グラフは物理的システムに適用する必要がある全ての制約を含んでいる訳ではない。特に、３個の隣接シーケンスの１番目と３番目は逆シーケンスではあり得ない。この余分の制約は通常、極めて弱い。例えば、この追加的な制約に従うグラフに長さ２４のオイラーサイクルが存在することを示すのは容易である。
【００５３】
同様の考察が、図４に示すような混合シーケンス集合に基づくシステムのようなより複雑な例にあてはまる。このグラフには長さ８０のオイラーサイクルが存在し、トラックまたはセクタＩＤに利用できる約６．４個の有効デジタルビットを与える。この有効ビット数を上回るにはオーダー７の完全グラフシーケンス集合が必要である。そのようなシーケンス集合は存在する（表３に示すように）が、これらのシーケンスはより長くおよび／またはより複雑である。
【００５４】
位置誤差信号（ＰＥＳ）
本発明の実施形態におけるヘッドの分数トラック位置決めのＰＥＳは、２個以上のシーケンスからの信号振幅から得られる。図１Ａの実施形態において、ヘッドの読み出し幅はディスクに書き込まれたシーケンスの（クロストラック）幅より広いがシーケンス幅の２倍よりは狭い。この場合、読み出しヘッドおよび書き込まれたトラックエッジの相対的な位置に応じて、読み出しヘッド信号は常に、隣接トラックからの２または３個のシーケンスの名目的に線形な組み合わせを含んでいる。トラック番号の分数部分（すなわちＰＥＳ）は、（｜Ｖ１｜−｜Ｖ２｜）／（｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜）に比例しており、ここにＶ１およびＶ２は隣接シーケンスから読み出された信号振幅であり、シーケンスの逆バージョンが存在し得るため絶対値が必要である。
【００５５】
ヘッドの読み出し幅が３個のシーケンスにまたがっていて、中央のシーケンスの振幅がＶ２である場合、ＰＥＳは（｜Ｖ１｜−｜Ｖ３｜）／（｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜＋｜Ｖ３｜）に比例している。代替的なＰＥＳ計算も可能である。ヘッドが２個のシーケンスにまたがっている場合、位置検出はデフォルトとして上で概説したアルゴリズムを用いる。いずれの場合も、２または３個の振幅によりサイクル上の位置が完全に決定される。
【００５６】
代替的な実施形態では単一のウェッジ内で複数のフィールドを用いることができる。２重フィールドシステムの例を図１Ｂに示す。この例では、２個のフィールド内のシーケンスは各々データトラックの幅と同じ幅を有するが、トラックに沿った（ダウントラック方向の）タンデムシーケンスで書き込まれ、図では水平方向に伸びている。この実施形態において、第２のシーケンスフィールド（右側のシーケンスＢおよびＤ）が、対応するシーケンスＡおよびＣ（クロストラック方向に関して）からデータトラック幅の半分ずれた（位相外）位置にある。一例として、読み出しヘッドの読み出し幅がデータトラック幅にほぼ等しく、ディスクが読み出しヘッドの下で右から左に回転していると仮定する。ヘッドがトラックＮ＋１の上で中央に位置している場合、読み出し経路は左側のシーケンスＣフィールドの上を直接通過し、次いで右側のシーケンスＢおよびＤにまたがる。この種の実施形態において、ヘッドの下には一度に１個または２個のシーケンスが存在する。例えば、ヘッドが第１のフィールド内で１個のシーケンスを読み出す場合、ヘッドは通常、第２のフィールド内で２個の隣接シーケンスを読み出すことができる。同様に、第２のフィールド内で１個のシーケンスしか読み出さないようにヘッドが境界に整列配置されている場合、２個のシーケンスは第１のフィールドから読み出すことができる。この半データトラックオフセット配置は、２個の隣接フィールドを読み出す場合に標準のＰＥＳ計算が機能できるように、従来技術の標準のクワッドバーストＰＥＳ配置を充分に模倣する。ヘッドがどのフィールドの中央にも置かれていない場合、ヘッドは各フィールド内で２個の隣接シーケンスを読み出すことがある。この実施形態は、隣接フィールドのために読み出された信号の振幅がサーボシステムに対し、クワッドバーストＰＥＳから読み出された信号の振幅が行なうのと同様にデータトラックの中央に対してヘッドがどこにあるかを示すため、従来技術ＰＥＳシステムの特性に模倣すべく容易に設定可能である。
【００５７】
複数フィールドにおけるトラックおよびセクタＩＤ情報の分散
上の議論から、ＨＤＤ内の各ディスク上のトラックの数が現在数十万にのぼるため、単一の期間Ｔでドライブ全体を覆うために必要なシーケンスの数が極めて大きくなり得ることは明らかである。トラックまたはセクタビットの有効な個数を増やす効率的な方法は、必要な情報を複数のフィールドに分散することである。サーボウェッジの複数のフィールド間で情報を共有するか、または複数のサーボウェッジ）の情報フィールドを共有する（またはその両方）ことは可能である。本セクションでは、これらの技術の二つの例を提示する。
【００５８】
第１の例において、各ウェッジで単一フィールドを用いて、トラックＩＤ情報は４個の隣接するウェッジをまたがって分散される。あるいは、シーケンスが占有する領域が大幅に増大するが、４個のフィールドを各ウェッジに含めることができる。この例ではトラックＩＤ情報だけを示すが、同じ概念を用いてセクタ−ＩＤ情報を加えることもできる。
【００５９】
ヘッドの読み出し幅がサーボトラックピッチ（通常はデータトラックの幅の半分）より十分に大きいことが分かっている場合、４個の連続するウェッジ分散システムが適している。この実施形態において、フルトラックＩＤは、４個の連続するフィールドを読み出して４個のフィールドからのシーケンスを予想されるトラックＩＤに一意にマッピングすることにより復元される。この実施形態では中国余剰定理（ＣＲＴ）マッピングを用いているが、他のマッピングを用いて１個以上のサーボウェッジで読み出されたシーケンス集合をトラックＩＤに変換することができる。例えば、テーブル参照法により、シーケンスの順序集合をトラックＩＤ、セクタＩＤその他の所望の情報にマッピングできる。
【００６０】
図５に、４個のウェッジの集合の第１のサーボウェッジ７１内の６４個のシーケンスＭ６４のサイクルの配置を示す。各シーケンスはデータトラックの幅の半分であり、従って１トラック当たり２個のシーケンスが存在する。図６に、４個のサーボウェッジ７１、７２、７３、７４の集合を示す。この構成図（一定の縮尺では描かれていない）では選択されたサーボフィールドだけを示し、サーボフィールドの間に記録されるデータは示していない。複数のトラックが、図で垂直方向のクロストラック方向に表されている。図６のディスクパターンはＩＤからＯＤまで繰り返される。サーボウェッジ７１では６４個のシーケンスＭ６４のサイクルがクロストラック方向に繰り返される。サーボウェッジ７２では６３個のシーケンスＭ６３のサイクルが繰り返される。サーボウェッジ７３では６１個のシーケンスＭ６１のサイクルが繰り返される。サーボウェッジ７４では５９個のシーケンスＭ５９のサイクルが繰り返される。
【００６１】
図７に４個のサイクルＭ６４、Ｍ６３、Ｍ６１、Ｍ５９の集合を示し、これらは図３のシーケンス集合Ｃ’および「^」記号で表されたそれらの逆シーケンスの長さ１２のシーケンスに基づいている。合計１８個の許容されたシーケンスが存在する。これらのサイクルは、任意の３個の隣接するシーケンスが互いに異なっていてプレシオ同期である特性を有する。
【００６２】
一意性を保証し、各々が互いに素である異なる周期Ｔ＝６４、６３、６１、５９（Ｍ６４、Ｍ６３、Ｍ６１、Ｍ５９に対応する）を有する図７に示す４個のサイクルの集合により実装される中国余剰定理（ＣＲＴ）マッピングを用いる。その結果得られるシステムは、ｉ＝１，２，３，４についてトラックＩＤ（ｍｏｄｕｌｏ Ｔｉ）の整数部分を識別し、中国余剰定理（ＣＲＴ）の一意な部分により、６４＊６３＊６１＊５９＝１４５１１１６８個のサーボトラックを法とするトラックＩＤ全体を復元する。これは現在のＨＤＤにとり充分に大きい。この例では各データトラックに２個のサーボトラックが存在することに注意されたい。
【００６３】
一例として、ヘッドが図６に示す経路８２に沿って読み出していると仮定する。この場合ヘッドは図の下から１番目のデータトラックの中央に位置しているものとする。サーボウェッジ７１において、ヘッドはＭ６４（１，２）と表記されたサイクルＭ６４内の第１のシーケンス対を読み出す。同様にサーボウェッジ７２、７３、７４において、ヘッドはサイクルＭ６３、Ｍ６１、およびＭ５９の第１のシーケンス対も読み出す。一つの概念的に簡単な実装では、テーブルを用いて４のシーケンス対をトラック番号に変換することができるが、上述の計算が好適であろう。
【００６４】
比較のため、ヘッドが図６に示す経路８３に沿って読み出す場合は図の下から３３番目のデータトラックの中央に位置しているものとする。サーボウェッジ７１において、ヘッドは、再びＭ６４（１，２）と表記されたサイクルＭ６４内の第１のシーケンス対を読み出す。しかし、サーボウェッジ７２では、ヘッドはサイクルＭ６３＝Ｍ６３（２，３）内の第２および第３のシーケンス対を読み出す。これは、サイクルＭ６３はＭ６４より１シーケンス分短いためである。続いてサーボウェッジ７３においてヘッドはシーケンスＭ６１（４，５）を読み出し、サーボウェッジ７４においてヘッドはシーケンスＭ５９（６，７）を読み出す。従って、各トラックに一意に対応するシーケンス集合が系統的に決定される。上で定義された方法を実装する位置識別子デコーダについて、中国剰余ソルバーを用いて記述する。
【００６５】
セクタ識別
上ではトラックＩＤ番号だけに言及したが、本発明の概念を拡張してセクタ識別子を含めることができる。セクタ符号化はいくつかの方式で実現できる。１トラック当たり数百セクタが存在し得る。一つの方法は、第２のグループのフィルタを用いて例えば図３に示すシーケンスの他の集合のうち１個を復号化するものである。所与のサーボウェッジは、シーケンス集合Ｃ’またはシーケンス集合Ｄ’のいずれかを用いて、各々「０」または「１」のセクタビットを符号化できる。
【００６６】
別の代替方式として、シーケンスを当該サーボウェッジのサイクルから流用できる。例えば、第１のシーケンスフィールドの逆シーケンスを用いてセクタを符号化できる。第２の方法は、より長いサイクルを構築するために逆シーケンスを利用するのではなく、セクタビットを符号化するために逆シーケンスを用いるものである。より効率的には、第１のシーケンスに対して２個の異なるグラフを用いることができる。ここで鍵となるのは、各サーボウェッジに対して分散セクタ識別子（分散方法によらず）に使用できる１ビットの情報を符号化する方法が存在することである。この実施形態では、２個のシーケンスを用いて当該ビットを符号化するために２個の異なるＳＴＭを生成する。第３の方法は、所与のサーボウェッジ用のセクタビットを符号化する別のＳＴＭタイプを導入する。従来技術の装置は、２個の異なるＳＴＭパターンを利用することにより同様の技術を用いる。しかし、ＳＴＭを符号化する方法は従来技術とは異なる。グラフタイプがセクタビットを符号化する。例えば、図４を参照するに、ＳＴＭ１グラフは、ノード＋／−１、＋／−２、＋／−４、および＋５を用いることができる。ＳＴＭ２グラフは、ノード＋／−６、＋／−８、＋／−９および−５を用いることができる。
【００６７】
統合サーボフィールドの信号処理および検出
好適な実施形態は、設計の直交制約を利用して整合フィルタによりＳＴＭ、シーケンスおよびシーケンスの振幅を検出する。整合フィルタ検出システムにおいて、各シーケンスは、ディスク上のパターン（この場合はシーケンスの周期的拡張）および当該シーケンスの存在の検出に用いる相関フィルタの両方を決定する。これらのシーケンス集合は、ヘッドの信号を表す単一の入力から分析フィルタバンクの複数の出力を高速アルゴリズムに決定させる。
【００６８】
図８に、図２のシーケンス集合（シーケンス２１、２２、２３、２４）用に高速アルゴリズムを実装しているフィルタバンク８１の例を示し、ディスク上のシーケンス（＋１または−１）の各要素がＭ回サンプリングされ、ボックスカーアキュムレータ８２によりＭ個の結果の平均を取る。Ａとラベル付けされた出力はシーケンス２１に対応し、出力Ｂはシーケンス２２に対応し、出力Ｃはシーケンス２３に対応し、出力Ｄはシーケンス２３に対応する。フィルタバンクの複雑さは基本的に遅延素子により支配される。１０個の２入力加算素子および２１個のＭ遅延素子がある。同様に簡単なフィルタバンク実装は、上で考察したタイプのより複雑なシーケンス集合により可能である。
【００６９】
図９に、ヘッド信号が三角印と丸印を線で結んだグラフで示すフィルタ出力に対応する最大２個のシーケンスの線形結合を含む９シーケンスのバージョン用の整合フィルタバンクの出力を示す。その結果得られる情報（検出されたシーケンスとその振幅）はＰＥＳと共にトラックまたはセクタＩＤ情報を与える。ＳＴＭ検出ルールの例は以下の通りである。すなわち、各フィルタ出力の振幅が最大値の両側で充分ゼロに近い（図９のラベル付けされた位置を参照）全振幅の絶対値が存在する位置を見つける。第２の制約は、誤ったＳＴＭを減らすために有用であって、プレシオ同期するｔａｕパラメータから得られる。
【００７０】
図１０は、本発明の一実施形態によるサーボシステム９０を示すブロック図である。上述のような複数のシーケンスフィルタ９２が、入力データストリーム内における所定のシーケンスの存在を検出する。シーケンスフィルタ９２への入力は、ヘッドから信号を処理する読み出しチャネル（図示せず）からのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）サンプルである。ＳＴＭ／シーケンス検出器９４は、シーケンスフィルタ９２からの出力を用いて、位置識別子デコーダ、すなわちＴＩＤデコーダ９６およびセクタデコーダ９７に信号を供給する。ＰＥＳ多重化装置９５は、シーケンスフィルタ９２からの出力をＳＴＭ／シーケンス検出器９４からの信号と共に用いる。ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）／サーボプロセッサ１００は、ＴＩＤデコーダ９６に期待ＴＩＤを供給し、次いでＴＩＤデコーダ９６は実際のＴＩＤをＨＤＣ／サーボプロセッサ１００に供給する。セクタデコーダ９７は、ＨＤＣ／サーボプロセッサ１００にセクタＩＤを供給する。ＨＤＣ／サーボプロセッサ１００へのＰＥＳ信号はＰＥＳ多重化装置９５から送られ、ＰＥＳ多重化装置９５はシーケンスフィルタ９２からの出力をＳＴＭ／シーケンス検出器９４からの信号と共に用いる。
【００７１】
本発明について実施形態を参照して説明してきたが、当業者には理解されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および細部における各種の変更が可能である。従って、開示された本発明の実施形態は説明用に過ぎず、添付の請求項により指定される本発明の範囲を限定することは意図していない。
【符号の説明】
【００７２】
１１ サーボフィールド
１１Ｔ サーボフィールド
１２ 拡張シーケンス
１３ ビットシーケンス
１３Ｌ 先頭冗長ビット
１３Ｔ 後続冗長ビット
１５ データ記録ディスク
２１〜２４ シーケンス
７１〜７４ サーボウェッジ
Ｍ６４，Ｍ６３，Ｍ６１，Ｍ５９ サイクル
８１ フィルタバンク
８２，８３ 経路
９０ サーボシステム
９２ シーケンスフィルタ
９４ ＳＴＭ／シーケンス検出器
９５ ＰＥＳ多重化装置
９６ ＴＩＤデコーダ
９７ セクタデコーダ
１００ ＨＤＣ／サーボプロセッサ
１１０ 情報記憶システム
１１２ 読み出しヘッド
１１３ アクチュエータアーム
１１４ Ｒ／Ｗ電子機器
１１５ インターフェース電子機器
１１６ コントローラ電子機器
１１７ マイクロプロセッサ
１１８ ＲＡＭ
１２０ サーボウェッジ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に情報記憶システムに関し、より具体的には記録ディスク上のサーボパターン、およびディスクが回転する間にディスクのトラック上におけるトランスデューサ（ヘッド）の位置を選択的に決めるサーボ位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、強磁性薄膜材料が蒸着された１個以上のディスクを有する。ディスクに記録される情報は一般に、同心トラック状に構成される。製造工程の一環として、動作中にディスクが回転する際のヘッド位置に関する情報をシステムに提供する永続的なサーボ情報がディスクに記録される。ディスク上のサーボデータは、いくつかの基本的な機能を提供し、通常はトラックの方向に沿って順次配置された４個の別々のフィールドに構成されている。第一に、サーボフィールド内のデータを同期させるために用いられ、且つディスクのデータ部分の書き込みおよび読み出し動作のタイミング情報も与えるタイミングマーク（サーボトラックマーク（ＳＴＭ）またはサーボアドレスマーク（ＳＡＭ）として知られる）を提供する。第二に、サーボ領域は、物理的なサーボセクタ番号を識別すべく粗いトラックＩＤに（ＴＩＤ）番号および追加的な情報を提供する１０〜３０ビットのデジタルフィールドを提供する。ＴＩＤは通常、記録されたディビットの有無を表すグレイコードで書き込まれる。シーク動作中に、ヘッドがトラックを横断して動作している場合、ヘッドは通常、各ＴＩＤ内のグレイコードの一部しか読むことができない。グレイコードは、実際に隣接トラックからＴＩＤの部分を組み合わせてシーク動作中の凡そのトラック位置を与えることができる。
【０００３】
最後に、サーボフィールドは位置誤差フィールドを与え、これは分数トラック位置誤差信号（ＰＥＳ）を与える。振幅測定または繰り返し可能なランアウト（ＲＲＯ）フィールド等の補助機能も時折用いられる。読み出しまたは書き込み動作中、ドライブのサーボ制御システムは、ディスク表面に記録されたＰＥＳサーボ情報をフィードバックとして用いてヘッドを目標データトラック上のほぼ中央位置に維持する。典型的なＰＥＳパターンは、高周波磁束遷移の同一の集合であるバーストが含まれるクワッドバーストパターンと呼ばれる。トラックＩＤ（ＴＩＤ）フィールド番号とは異なり、ＰＥＳバーストは数値情報を符号化しない。ＴＩＤとは対照的に、これはトラックの中心線に対してヘッドがどこにあるかに関する情報を提供するバーストの位置である。クワッドバーストパターンは４本のトラックの各集合について繰り返されるため、局所情報しか提供されない。各々のサーボウェッジは、ＰＥＳバースト用に予約された４個の連続するスロット（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有する。各トラックは、４個のスロットのうち１個だけの中央に位置するＰＥＳバーストを有する。各バーストは選択されたトラックの中央に位置しているが、その幅は隣接トラックの中心線まで伸びている。従って、ヘッドが選択されたトラックの上で中央に位置している場合、選択されたトラックの中央に位置するバーストから最も強い信号を検出するが、より弱い信号も隣接トラック上のバーストから検出する。例えば、ヘッドが位置Ａにバーストを有するトラックの上で中央に位置している場合、右側に隣接トラック上の後続する弱いＢバーストを検出し、次いで左側の隣接トラックから弱いＤバーストを検出することがある。ヘッドがＰＥＳパターンの上を通過する際に、範囲内にあるバーストが、ディスク上のヘッド位置を示し、且つヘッド位置を調整するフィードバックとして用いられるアナログ信号（波形）を生成する。上述の標準クワッドバーストパターンのバリエーションとして、（特許文献１）でＳｅｒｒａｎｏ他が述べているように、二重周波数、デュアルバーストサーボパターンと共に散在する２個の従来型の単一周波数、クワッドバーストサーボパターンの利用が含まれる。
【０００４】
当業界を通じて比較的変種が少なかったため、ＰＲＭＬ記録技術の出現によりデジタル信号処理技術をサーボ問題に適用できるようになって以来、これらサーボ機能の各々の実装方式は比較的変わらずにきた。これらの機能の各々は通常、従来技術のサーボシステムにおけるサーボウェッジの比較的独立した部分を消費する。
【０００５】
これらの機能を支援するためのディスクのオーバーヘッドは、ドライブのフォーマット効率に大きく影響する。通常、サーボフィールドはディスクの記録面の５％〜１０％を消費する場合がある。磁気およびデータ信号処理要素の面密度を高めることが益々難しくなるにつれて、サーボオーバーヘッドはますます魅力的な削減対象となり、特定のＨＤＤ容量ポイントを実現するために必要な面密度目標が緩和される。本明細書に記述する発明は、従来技術のシステムと比較してサーボオーバーヘッドを大幅に削減する。
【０００６】
Ｂａｎｄｉｃ他による（特許文献２）には、記録ヘッドの位置制御に用いるサーボ情報の疑似ランダムバイナリシーケンスを有するサーボパターンが記述されている。第１の疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）および第１のＰＲＢＳと同一であるが第１のＰＲＢＳの周期の一部だけシフトされた第２のＰＲＢＳが、サーボパターンの第１の領域内にある交替トラックのトラック境界の間、およびトラックに沿って第１の領域から間隔を置いた第２の領域内にある交替トラックのトラック中心の間に位置している。本発明のサーボデコーダは、各ＰＲＢＳに１個ずつ、計２個の相関器を有する。各相関器は、そのＰＲＢＳが繰り返す際にダイパルスを出力する。ダイパルス同士の振幅の違いはヘッド位置信号を表す。ダイパルスはまた、ヘッドがリードバックした信号の増幅器およびトラックＩＤ（ＴＩＤ）探知器のタイミングを制御する。従来技術におけるＡＧＣ、ＳＴＭ、およびＰＥＳフィールドは疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）フィールドで代替される。ＰＲＢＳに含まれないＴＩＤフィールドは非ゼロ復帰（ＮＲＺ）符号化を用いて２回符号化され、その結果、グレイコードに用いられた従来技術によるディビット符号化方法よりも小さいフィールドが得られ、且つより効率的である。ＰＲＢＳフィールドはまた、ＮＲＺ符号化を用いて書き込まれる。第１のＴＩＤフィールドは、２個ＰＲＢＳフィールドの間に位置する。記述する好適な実施形態において、２個のＰＲＢＳシーケンスは、１個のＰＲＢＳおよびその周期の一部、好適には当該周期の約半分シフトされた同一ＰＲＢＳを用いて形成される。この周期的なシフトは、元のシーケンスがシフトされたシーケンスに整合する相関器への入力されたときに、幅がシーケンス長のほぼ半分に等しいウインドウでは出力が無いことを意味し、その逆も同じである。この遅延値の範囲にわたり、２個のシーケンスは直交すると言われる。一方のシーケンス（ＰＲＢＳ１）はＡバーストおよびＣバーストＰＥＳ機能の両方を符号化するため、Ａ／Ｃシーケンスと呼ばれる。もう一方のシーケンス（ＰＲＢＳ２）は、ＢバーストおよびＤバーストＰＥＳ機能の両方を符号化するため、Ｂ／Ｄシーケンスと呼ばれる。
【０００７】
関連する従来技術にはＣｏｋｅｒ他による（特許文献３）が含まれ、これにはＰＥＳおよび基本的なＴＩＤ検出の目的で特定の疑似ノイズ（ＰＮ）または疑似ランダムシーケンスフィールドの利用が記述されている。従来技術のＡＧＣ、ＳＴＭ、ＴＩＤ、およびＰＥＳフィールドは、一対の疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）フィールドにより代替される。サーボトラック内の２個のＰＲＢＳフィールドは同一であるが、隣接トラックのＰＲＢＳフィールドは異なる。交替トラックの集合が、良好な自己相関特性を有する疑似ノイズ・シーケンスである先頭の疑似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）、および先頭ＰＲＢＳから周期的にシフトされた後続ＰＲＢＳを用いる。第１の集合とインターリーブされた交替トラックの第２の集合もまた、先頭ＰＲＢＳおよび先頭ＰＲＢＳから周期的にシフトされた後続ＰＲＢＳを有する。しかし、第２の集合の各トラックの先頭ＰＲＢＳは、第１トラック集合の先頭ＰＲＢＳからトラックに沿ってずれている。ヘッド位置決め制御システムは先頭ＰＲＢＳを用いてサーボタイミングマーク（ＳＴＭ）を生成し、周期的シフトを用いてトラックＩＤ（ＴＩＤ）を生成し、隣接トラックからの後続ＰＲＢＳを用いてヘッド位置誤差信号（ＰＥＳ）を生成する。交替トラック（例：奇数番目のサーボトラック）内の第１のＰＲＢＳフィールドは、他のトラック（すなわち偶数番目のサーボトラック）内の第１のＰＲＢＳフィールドからずれている。サーボトラック上の第１または先頭ＰＲＢＳフィールドは、ＳＴＭとして機能する。ＳＴＭは、第２のＰＲＢＳフィールドのウインドウを提供する基準を提供し、これはＴＩＤおよびＰＥＳの両方を符号化するために用いられる。ＴＩＤは、第１ＰＲＢＳフィールドと第２ＰＲＢＳフィールドの間の周期的シフトに起因して周方向位相関係に符号化される。先頭ＰＲＢＳと後続ＰＲＢＳの間の周期的シフトは半径方向における各トラックの一定の増分に対して増大するため、各トラック内の先頭ＰＲＢＳと後続ＰＲＢＳの間の周期的シフトの長さがＴＩＤを表す。ＰＥＳは、読み出しヘッドが半径方向に隣接するサーボトラックを横断するにつれて、異なるサーボトラックからの第２または後続ＰＲＢＳフィールドの相対的な寄与から導かれる。２個の隣接トラック内の後続ＰＲＢＳの検出から生じたダイパルスの振幅の違いは、ディスク駆動アクチュエータへ送られたＰＥＳを表してヘッドをトラック上に維持する。
【０００８】
Ｂｌａｕｍ他による（特許文献４）には、トラックＩＤの第１および第２の部分がディスクセクタ内で物理的に分離されている分散トラックＩＤの方法が記述されている。トラックＩＤの各部分はグレイコードを用いて符号化される。
【０００９】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）等、無線通信技術から導かれた理論的概念もまた、ＨＤＤへの応用に利用できるが、ＨＤＤにおける問題は全く異なる制約を課すとともに、大幅に異なるシーケンス集合を必要とする。ＣＤＭＡはスペクトル拡散技術であり、所与の周波数帯において複数のユーザ同時に共存できるように可変データストリームを許す。ＣＤＭＡは、各ユーザのデータストリームに一意なコードを割り当てて、他のストリームから区別する。ＣＤＭＡおよび他の高度な無線通信技術で用いられるシーケンスタイプは、周期的拡張および非ゼロ相対遅延時間の下で直交性を維持する直交シーケンス集合を用いる。これらの集合は、文献において緩やかな同期集合またはゼロ相関領域集合として広く知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，０７８，４４５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９６７，８０８号明細書
【特許文献３】米国特許第７，１９３，８００号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９０１６８２２７号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８０２６６７０１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態は、選択された数学的特性を有する符号化ビットのシーケンスを含む統合サーボフィールドにおける記憶装置用の主要なサーボ副機能の一部または全てを実装する。統合サーボフィールドは、可変ユーザーデータが従来技術と同様にサーボウェッジ間に記録された状態で、サーボウェッジ内のディスク上に周期的に配置することができる。統合サーボフィールドは、多数の符号化シーケンスで構成されており、これらは好適には、以下が機能、すなわちサーボトラックマーク（ＳＴＭ）、位置誤差信号（ＰＥＳ）、およびトラックＩＤ等の位置情報の一部または全部を提供すべく制約されている選択されたシーケンス集合の要素である。サーボウェッジ内のシーケンスの並置もまた、読み出し信号における隣接シーケンスの寄与の検出可能性を増すべく制約されている。統合サーボフィールドは、隣接シーケンスに対して信号読み出しの振幅を介してデータトラック内の中心に対する位置誤差信号（ＰＥＳ）を提供する。
【００１２】
一実施形態において、各統合サーボフィールドは、データトラックの幅の半分であるシーケンスからなる。別の実施形態において、各統合サーボフィールドは、各々がデータトラックと同じ幅であるシーケンスからなり、少なくとも１個のシーケンスがデータトラックの幅の半分だけデータトラックの中心線からずれている状態でタンデムに書き込まれる。
【００１３】
シーケンス集合は、統合フィールドが好適には以下の基本サーボ機能を提供すべく数学的に制約されている。
【００１４】
１．各シーケンスは好適にはサーボトラックマーク（ＳＴＭ）として機能できる。集合内の各シーケンスは、最適マッチしたフィルタの出力が明確な位置情報を与えるべく充分な非周期自己相関特性を有する。
【００１５】
２．これらのシーケンスは、トラックおよびセクタＩＤ（位置識別子）等のデジタル位置情報を符号化すべくサーボウェッジ内のパターンとして配置される。許可されたシーケンスの組み合わせは整数の集合にマッピングされ、デジタル位置情報を提供する。
【００１６】
３．ＳＴＭ時点でヘッド信号に存在する隣接（クロストラック）シーケンスの相対振幅からＰＥＳが決定される。
【００１７】
上述の制約（２）は、読み出し信号内に一度に複数のシーケンス（メッセージ）が存在するという利点があることで、標準直交メッセージシグナリング等、他のデジタルシグナリング技術とは実質的に異なる。このデジタル技術はまた、シーケンスの相対振幅を用いてＰＥＳの連続的な（「アナログ」）推定を可能にする。ディスク上に配置された際に、隣接シーケンス（クロストラック方向の）は数学的に直交する、すなわち内積がゼロであるように選択される。
【００１８】
一実施形態は、高度な無線通信方式から得られる比較的標準的なシーケンス集合と比較して、ＨＤＤ用途において特に有用且つ効率的な新規のシーケンス集合を生成するＨＤＤ固有の制約を含んでいる。その結果生じるシーケンス集合は一般に、その結果得られるフィルタの集合を極めて効率的に読出しチャネルに実装可能にすると共に、サーボライターの位相誤差、ＤＣヘッドの信号シフト、および最も重要なタイプのヘッド非線形性に耐性のあるシステムが得られる。
【００１９】
別の実施形態において、複数のサーボウェッジをまたがってトラックＩＤ等の位置識別子が分散されている。この実施形態は、ＨＤＤのフルストロークをサポートするために必要なシーケンスの数を制限することによりシステムの実装効率を大幅に改善する。本発明のいくつかの実施形態は、選択された数の連続的なサーボウェッジにおいて検出されたシーケンスをディスク上のヘッドの全体的な位置にマッピングする方法を用いる。本発明の方法の範囲内でそのようなマッピングが可能である。例えば、一実施形態では中国余剰定理に基づくマッピングを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明による、ディスク上で隣接する統合サーボフィールドの実施形態の構成図である。
【図１Ｂ】本発明による、ディスク上でタンデム／オフセット配置された統合サーボフィールドの実施形態の構成図である。
【図１Ｃ】本発明による、冗長な先頭および後続ビットを有する統合サーボフィールドで用いる拡張シーケンスの実施形態の構成図である。
【図２】本発明の実施形態による、ｔａｕ＝１で長さが８の互いにプレシオ同期する４個のバイナリシーケンス集合を示す。
【図３】本発明の一実施形態による、厳密にＤＣフリーで長さが１２である９個のシーケンスを含む６個のシーケンス集合を示す。
【図４】図３の集合Ｃ’の９個のシーケンスのプレシオ同期特性を示すグラフである。
【図５】本発明の分散トラックＩＤの実施形態におけるサーボウェッジのサンプルディスクパターン示す。
【図６】中国余剰定理符号化を用いる本発明の４ウェッジ分散トラックＩＤの実施形態のディスクパターンを示す。
【図７】中国余剰定理符号化を用いる本発明の４ウェッジ分散トラックＩＤの実施形態のシーケンスサイクルの例である。
【図８】本発明の一実施形態による例示的フィルタバンクを示す。
【図９】本発明の一実施形態による９シーケンスのフィルタバンクのフィルタ出力および２シーケンス入力を示す。
【図１０】本発明の一実施形態によるサーボシステムを示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるディスクドライブシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の利点は、従来技術サーボシステムと比較して各サーボウェッジのサイズ要件を大幅に減らすことである。いくつかの実験により、５乃至１０分の１程度に削減可能なことを示す。本システムはまた、サイズの利点を維持しつつ、同時にサーボライターの本来的な位相誤差および周波数要件を減らす。
【００２２】
本発明は、複数の機能を有する単一の統合サーボフィールドを用いるため、従来技術の方法より効率的である。本発明は、恐らく１ビットのＳＴＭまたはトラックＩＤを有し、特定のシーケンスタイプ（疑似ノイズ（ＰＮ）または疑似ランダムシーケンスのいずれか）しか用いない本質的にＰＥＳフィールドとしてのみ動作可能な従来技術の方法に対する改善である。本発明は、従来技術による単一の逆向きに用いるシーケンスの代わりに、複数の有効トラックＩＤ（ＴＩＤ）ビットおよびフルシーケンス集合を含む解決策を可能にする。
【００２３】
本発明の概念を４個の主要なセクションに記述する。本発明で用いる基本シーケンスおよびシーケンス集合の実施形態について最初に記述する。シーケンス集合および対応するフィルタの集合は本質的にサーボトラックマーク（ＳＴＭ）機能を指定する。第二に、デジタル位置情報（トラックまたはセクタＩＤ等）およびＰＥＳが符号化できるような仕方でそのようなシーケンス集合をディスク上に配置する方法を記述する。第三に、複数のサーボウェッジにまたがってデジタル位置情報を分散および統合する方法を記述する。最後に、本発明の検出および信号処理態様について議論する。
【００２４】
本発明の基本構成ブロックは、統合サーボフィールドが構築される基礎としてのシーケンス集合の設計である。サーボウェッジ内のシーケンスの構成は、分数トラック位置決めにアナログＰＥＳを提供しながら、トラックおよびセクタ番号等の所望のデジタル位置情報を符号化する。
【実施例】
【００２５】
図１１は、本発明の一実施形態による情報記憶システム（ディスクドライブ）１１０を示すブロック図である。ディスクドライブは、従来の方法で構成されたデータ記録ディスク１５、アクチュエータアーム１１３、および読み出しヘッド１１２を含んでいる。書き込みヘッド（図示せず）もまた、読み出しヘッドと同一パッケージに含まれる。サーボシステム９０、読み出し／書き込み電子機器１１４、インターフェース電子機器１１５、コントローラ電子機器１１６、マイクロプロセッサ１１７、およびＲＡＭ１１８。基本システム要素は通常、本明細書に記述する場合を除いて、従来技術に従うものとする。ディスクドライブは、ディスクモーターにより回転するハブ上に積み重ねられた複数のディスクを含んでいて、各ディスクの各面に別々のヘッドがあってよい。
【００２６】
サーボウェッジ１２０という用語は、ディスク上でＩＤからＯＤまで伸びている統合サーボフィールドの連続する集合を意味する。従来技術と同様に、本発明によるディスク１５は通常、ディスクの半径方向に配置された複数のサーボウェッジ１２０を有するが、ここでは２個のみを示す。
【００２７】
図１Ａは、本発明によるディスク１５上の統合サーボフィールド１１の実施形態の構成図である。２個のデータトラックの一部だけを示す。通常は数千個のトラックがＨＤＤ内のディスク上に見える。データトラック内の幅は、ＨＤＤ内でヘッド（図示せず）により書き込まれるデータの幅である。ヘッドの有効読み出し幅は書き込み幅より僅かに狭くてよい。この図では４個のシーケンス（Ａ〜Ｄ）のみを示すが、実際の実施形態は後述するようにより多くのシーケンスを含んでいる。この実施形態では符号化シーケンスＡ〜Ｄの幅はデータトラック幅の半分である。シーケンスＡ〜Ｄは好適には、製造工程の一部としてサーボライターにより書き込まれる。シーケンスＡ〜Ｄの幅はサーボトラックピッチに等しい。
【００２８】
本例における読み出しヘッドの有効読み出し幅は従って、２個の符号化シーケンスの幅を合わせたものにほぼ等しいか、またはこれより僅かに狭い。読み出し信号は従って、少なくとも２個の符号化シーケンスからの寄与を必然的に含んでいる。これらのシーケンスは、読み出し信号における隣接シーケンスの寄与の復号化を容易にすべく選択されてディスク上に配置される。トラックＮの統合サーボフィールドは、選択されたシーケンス集合の要素である符号化シーケンスＡおよびＢから構成されている。トラックＮ＋１の同様に統合されたサーボフィールドは、同様に選択されたシーケンス集合の要素である符号化シーケンスＣおよびＤから構成されている。
【００２９】
図１Ｂは、本発明によるディスク１５上の統合サーボフィールド１１Ｔの代替的な実施形態の構成図である。この実施形態では、符号化シーケンスＡ〜Ｄの幅はデータトラック幅に等しい。トラックＮのシーケンスＡおよびＢは、シーケンスＢがデータトラックの幅の半分ずれた状態でタンデムに書き込まれる。
【００３０】
図１Ｃは、上述の実施形態のいずれでも利用できる拡張シーケンス１２の実施形態の構成図である。拡張シーケンス１２は、以下に詳述する方法で決定されるビットＢ０〜Ｂｉのシーケンス１３からなる。また、各々がＢｉおよびＢ０の複製であるオプションの先頭および後続冗長ビット１３Ｌ、１３Ｔも示す。このように、先頭冗長ビット１３Ｌは、シーケンス１３内の最終ビットであるＢｉの複製である。後続冗長ビット１３Ｔは、シーケンス１３内の最初のビットであるＢ０の複製である。シーケンス１３の周期的拡張を表す代替的な実施形態を拡張シーケンスと呼ぶ。追加的な冗長ビットは、後述する特別なシーケンス特性に起因してシーケンスの検出可能性を向上させる。
【００３１】
シーケンス集合
後述する特定の好適な実施形態は、特にＨＤＤ用途に有用であるいくつかの制約をシーケンス集合に課すが、本発明の他の実施形態ではこれらの制約を含める必要がない。ＨＤＤ用途の場合、記述する実施形態のために採用する制約は以下の通りである。
【００３２】
１．シーケンス集合内の各シーケンスは、磁気媒体に書き込み可能または別途保存可能でなければならない。バイポーラバイナリの（＋１、−１）シーケンスは、従来方式の記録のためにこの制約に整合する。ユニポーラバイナリ（１、０）シーケンスは、ビットパターン記録（ＢＰＲ）または離散トラック記録（ＤＴＲ）用に現在検討中であるＤＣ磁気サーボ書き込みシステムに適している。これらのシーケンスがバイナリでなければならない基本的な理由は無いため、原理的には３進値または実数値であってもよい。例えば、これらの実施形態はバイナリおよびユニポーラオプションの組み合わせから３進（＋１、０、−１）シーケンスを含んでいてよい。本明細書に記述する特定の実施形態および例はバイポーラバイナリ制約を用いている。
【００３３】
２．集合内の各シーケンスはディスクに記録される際に合理的にＤＣフリーでなければならない。すなわち、ビットの極端なシーケンスは避けねばならない。好適には、各シーケンスは合計してほぼ０でなければならない。この特性は、読出しチャネルハードウェア内で整合フィルタ検出バンクにおいて、垂直磁気記録システムまたはＡＣ結合ポールにおける低周波問題に対する耐性を上げて、アーム電子機器（ＡＥ）およびチャネル電子機器における静的ＤＣオフセット問題を除去する。
【００３４】
３．ディスク上に配置された際に、隣接シーケンスが（クロストラック方向で）直交する、すなわち内積がゼロであるように選択される。これは、これらのシーケンスに対応する分析整合フィルタが互いに干渉しないことを意味する。これにより、読出しチャネルハードウェアのフィルタを用いて、読み出し信号に存在する他のシーケンスから所望のシーケンスを分離できる。この制約と標準の直交シーケンス集合の制約との重要な差異は、ディスク上で隣接するシーケンスだけが必然的に互いに直交すればよい点であり、すなわちシーケンス集合は互い直交しない要素を含んでいてよい。制約（１）と（３）の組み合わせは、トラック毎にシーケンス要素（ビット）の厳密に半分が変化して、ＰＥＳ支配クロストラック遷移ノイズを制限することを意味する。最後に、（２）および（３）の組み合わせは、２次オーダーのヘッド非線形性は分析フィルタ出力に影響を及ぼさないことを意味する。
【００３５】
４．ディスク上の隣接シーケンスは、周期的拡張および時間シフトの下で「ｔａｕ」と呼ばれる選択されたパラメータまで直交するように制約されている。この特性はプレシオ同期特性と呼ばれる。プレシオ同期は「緩やかに同期」と同義に用いられ、プレシオ同期シーケンス集合は「ゼロ相関領域」シーケンス集合である。
【００３６】
この特性は、サーボ書き込み処理における位相誤差に対する耐性を与え、ＳＴＭ目的のために各シーケンスの自己相関特性を向上させ、検出用電子機器における信号処理チェックとして有用である。
【００３７】
当業者は、これらの制約の詳細事項に対する明らかな変更が、本発明の範囲内である他の種類のシーケンス集合に波及し得ることに注意されたい。
【００３８】
シーケンス内のビット数が選択されたならば、上に掲載した４個の制約の適用により、コンピュータによる全検索により直接的に見つけられる新たな系統のシーケンス集合が生成される。そのような集合のうち長さが８ビットである最も簡単な４個（括弧に入れられて）を図２に示す。これらのシーケンスは、厳密にはＤＣフリーではないが、各シーケンスは逆符号である少なくとも２ビットを有しているため、シーケンスの総和は最大＋／−４になる。図２に、ｔａｕ＝１で長さが８の互いにプレシオ同期する４個のバイナリシーケンス集合を示す。図２のシーケンス集合の特別なケースにおいて、集合内の全てのシーケンスは互いに直交していて、１単位のサイクルシフトの下でも直交したままである。各シーケンスは、他の全てのシーケンスについて１単位シフトされている。シーケンス内の各ビット値を反転させることにより逆シーケンスが得られる。各集合の逆シーケンスが使用可能であるため、本例では合計８個のシーケンスが統合サーボフィールド内で利用可能である。この点について以下に更に詳細に議論する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
シーケンスおよびその否定（逆シーケンス）がディスク上のサーボウェッジ内で隣接できないという制約は、正ＳＴＭ検出に適しないヌル信号状態を回避する。逆シーケンスは、ワンステップＰＥＳおよびヌル位相ＰＥＳ等、ＰＥＳのみの用途で許されて共通的に用いられる。その結果得られる隣接制約を、図２に一例として示す第３のシーケンス集合から生じるプレシオ同期制約に加えて、表１に示す。図２の第３シーケンス集合の４個のシーケンス２１、２２、２３，２４を各々シーケンス番号１〜４として掲載し、それらの４個の対応する逆シーケンスは「＾」記号を付けて表す。セル内の「＊」は、２個のシーケンスがディスク上で隣接してもよいことを意味する。どのシーケンスも自分自身または自身の逆シーケンスとは直交しないが、それ以外の場合には本例では全てのシーケンスは互いに直交してディスク上で隣接していてもよい。
【００４１】
図３に、コンピュータが生成したシーケンス集合のより複雑な例を示す。この場合必ずしも集合内のシーケンスの全てが互いにプレシオ同期している訳ではない。図３において、厳密にＤＣフリーで長さが１２である９個のシーケンスを含む６個のシーケンス集合（Ａ’〜Ｆ’）が存在する。プレシオ同期であるこれらのシーケンスは、パラメータｔａｕ＝１を有する。このシーケンス集合は、非直交シーケンスが当該集合の一部であることを許すことによりシーケンス集合のサイズを拡大できる、より一般的なケースを示す。直交シーケンスの利点は、ディスク上の隣接シーケンス（クロストラック方向で）が事実上直交するようにシーケンスがディスク上に現れる順序を決めることにより維持される。この制約を実装できるのは、シーケンスが予め決定されていて、一旦ディスクに書き込まれたならば固定されるためであって、一般的な通信の場合にあてはまらない。
【００４２】
図３に示すシーケンス集合Ｃ’は、集合内の各シーケンスの回文もまた当該集合内（ある記号内で）に存在するという興味深い特性を有する。「回文の集合」という語句を用いてこの特性を記述する。たとえ全てのパターンが反転されても、同じ基本読出しチャネル電子機器ハードウェアを用いて回文の集合に基づくサーボパターンは復号化できる。そのような特性は、同一マスターを用いてディスクのＡおよびＢ面をＢＰＭ製造する際に有用である。（例えば（特許文献５）参照）。
【００４３】
図３の集合Ｃ’内の９個のシーケンスのプレシオ同期特性を図４のグラフに１〜９とラベル付けして示しており、１が図３の集合Ｃ’内の最初のシーケンスであって、９が最終シーケンスである。頂点はシーケンスを表し、エッジの有無で対応シーケンス同士のプレシオ同期特性の有無を示す。
【００４４】
表２に図４のシーケンスのシーケンス関係を掲載しており、逆シーケンスは「＾」記号を用いて表記している。表２の情報はグラフと等価である。完全グラフとは、全ての頂点がエッジを介して他の全ての頂点に接続しているグラフである。図２の長さが８であるシーケンス集合と同様に使用できる４個のシーケンス（例：シーケンス１、２、４および５）の４個の完全部分グラフが存在する。これらのシーケンスはグラフの頂点である。グラフの頂点を接続するエッジは、どのシーケンスがディスク上で隣接し得るかを指定する。
【００４５】
しかし、これらの異なるシーケンス集合は互いに接続していて、新たな自由度および４個の集合が独立に用いる場合により許されるよりも複雑なディスクパターン構成を与える。厳密にＤＣフリーであるためにシーケンス（オーダー４の集合内で）可能な最短の長さは１２である。そのような集合の全てを図３に掲載する。
【００４６】
【表２】
【００４７】
ここまでの説明は、使用可能なシーケンスの数とシーケンスの複雑さ（すなわち長さ）との間のトレードオフを示す。表３は、このトレードオフがプレシオ同期パラメータ（ｔａｕ）も含んでいることを示す。表３は、完全に互いにプレシオ同期する集合の最大オーダーＭをシーケンス長Ｌおよびパラメータｔａｕの関数として示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
複数のシーケンスによるデジタルデータおよびＰＥＳの符号化
トラックＩＤデータおよびＰＥＳを符号化すべくディスク上に配置されたシーケンスのパターンの特定の実施形態について記述する。シーケンスが隣接できるための制約の例について上で述べた。一般性をほぼ失なうことなく、トラック毎に、ディスク上でパターンが現れる順序が期間Ｔの周期的なパターンである場合を考慮してよい。そのような周期的パターンをグラフにおいてエッジではなく頂点を繰り返す閉路として描くことができる。そのような経路を「サイクル」と呼ばれる。例えば１−２−３−４−１−２−３−４−１−２−３−４等の許容可能なサイクル、およびヘッド信号が、ある相対的な振幅のシーケンス２および３で構成されるものと判定できるならば、ヘッドは頂点（シーケンスに対応）２および３を結合しているエッジに沿ったサイクルの一意な位置に存在する筈である。
分数トラック情報（すなわちＰＥＳ）は、読み出しヘッド（センサ）からの信号内の２個のシーケンスの相対振幅により決定される。例えば、２個の振幅が同一である場合、ヘッドは当該サイクル上の頂点２と３の間のエッジの中間点にある。
【００５０】
この例を一般化すれば、ヘッドの読み出し幅がサーボトラックピッチ（データトラック幅の半分）に厳密に等しい場合、サイクルＴの長さを法として、ヘッドの整数位置および分数位置の両方を（サイクル上の有限個の特異点を除いて）決定することができる。微小誤差信号（ＰＥＳ）について以下で更に議論する。
【００５１】
サイクル長Ｔを最大化することは、単一の測定で有効トラックまたはセクタＩＤビットの個数を増す効果がある点で有利である。この問題は、グラフにおいてオイラーサイクル（すなわちちょうど１回あらゆるエッジを用いるサイクル）を発見する公知の問題と等価である。オイラーサイクル定理により、Ｎ個のシーケンスおよびＮ個の逆シーケンスの完全グラフにおいて長さが２＊Ｎ＊（Ｎ−１）であるサイクルが常に存在することを示すことが可能である。例えば、Ｎ＝４の場合、長さ２４のサイクルが存在する。Ｎ個のシーケンス完全集合により実現できるトラックまたはセクタビットの有効な個数は約１＋２ｌｏｇ２（Ｎ）である。
【００５２】
読み出し信号内に３個のシーケンスが存在する場合、グラフは物理的システムに適用する必要がある全ての制約を含んでいる訳ではない。特に、３個の隣接シーケンスの１番目と３番目は逆シーケンスではあり得ない。この余分の制約は通常、極めて弱い。例えば、この追加的な制約に従うグラフに長さ２４のオイラーサイクルが存在することを示すのは容易である。
【００５３】
同様の考察が、図４に示すような混合シーケンス集合に基づくシステムのようなより複雑な例にあてはまる。このグラフには長さ８０のオイラーサイクルが存在し、トラックまたはセクタＩＤに利用できる約６．４個の有効デジタルビットを与える。この有効ビット数を上回るにはオーダー７の完全グラフシーケンス集合が必要である。そのようなシーケンス集合は存在する（表３に示すように）が、これらのシーケンスはより長くおよび／またはより複雑である。
【００５４】
位置誤差信号（ＰＥＳ）
本発明の実施形態におけるヘッドの分数トラック位置決めのＰＥＳは、２個以上のシーケンスからの信号振幅から得られる。図１Ａの実施形態において、ヘッドの読み出し幅はディスクに書き込まれたシーケンスの（クロストラック）幅より広いがシーケンス幅の２倍よりは狭い。この場合、読み出しヘッドおよび書き込まれたトラックエッジの相対的な位置に応じて、読み出しヘッド信号は常に、隣接トラックからの２または３個のシーケンスの名目的に線形な組み合わせを含んでいる。トラック番号の分数部分（すなわちＰＥＳ）は、（｜Ｖ１｜−｜Ｖ２｜）／（｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜）に比例しており、ここにＶ１およびＶ２は隣接シーケンスから読み出された信号振幅であり、シーケンスの逆バージョンが存在し得るため絶対値が必要である。
【００５５】
ヘッドの読み出し幅が３個のシーケンスにまたがっていて、中央のシーケンスの振幅がＶ２である場合、ＰＥＳは（｜Ｖ１｜−｜Ｖ３｜）／（｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜＋｜Ｖ３｜）に比例している。代替的なＰＥＳ計算も可能である。ヘッドが２個のシーケンスにまたがっている場合、位置検出はデフォルトとして上で概説したアルゴリズムを用いる。いずれの場合も、２または３個の振幅によりサイクル上の位置が完全に決定される。
【００５６】
代替的な実施形態では単一のウェッジ内で複数のフィールドを用いることができる。２重フィールドシステムの例を図１Ｂに示す。この例では、２個のフィールド内のシーケンスは各々データトラックの幅と同じ幅を有するが、トラックに沿った（ダウントラック方向の）タンデムシーケンスで書き込まれ、図では水平方向に伸びている。この実施形態において、第２のシーケンスフィールド（右側のシーケンスＢおよびＤ）が、対応するシーケンスＡおよびＣ（クロストラック方向に関して）からデータトラック幅の半分ずれた（位相外）位置にある。一例として、読み出しヘッドの読み出し幅がデータトラック幅にほぼ等しく、ディスクが読み出しヘッドの下で右から左に回転していると仮定する。ヘッドがトラックＮ＋１の上で中央に位置している場合、読み出し経路は左側のシーケンスＣフィールドの上を直接通過し、次いで右側のシーケンスＢおよびＤにまたがる。この種の実施形態において、ヘッドの下には一度に１個または２個のシーケンスが存在する。例えば、ヘッドが第１のフィールド内で１個のシーケンスを読み出す場合、ヘッドは通常、第２のフィールド内で２個の隣接シーケンスを読み出すことができる。同様に、第２のフィールド内で１個のシーケンスしか読み出さないようにヘッドが境界に整列配置されている場合、２個のシーケンスは第１のフィールドから読み出すことができる。この半データトラックオフセット配置は、２個の隣接フィールドを読み出す場合に標準のＰＥＳ計算が機能できるように、従来技術の標準のクワッドバーストＰＥＳ配置を充分に模倣する。ヘッドがどのフィールドの中央にも置かれていない場合、ヘッドは各フィールド内で２個の隣接シーケンスを読み出すことがある。この実施形態は、隣接フィールドのために読み出された信号の振幅がサーボシステムに対し、クワッドバーストＰＥＳから読み出された信号の振幅が行なうのと同様にデータトラックの中央に対してヘッドがどこにあるかを示すため、従来技術ＰＥＳシステムの特性に模倣すべく容易に設定可能である。
【００５７】
複数フィールドにおけるトラックおよびセクタＩＤ情報の分散
上の議論から、ＨＤＤ内の各ディスク上のトラックの数が現在数十万にのぼるため、単一の期間Ｔでドライブ全体を覆うために必要なシーケンスの数が極めて大きくなり得ることは明らかである。トラックまたはセクタビットの有効な個数を増やす効率的な方法は、必要な情報を複数のフィールドに分散することである。サーボウェッジの複数のフィールド間で情報を共有するか、または複数のサーボウェッジ）の情報フィールドを共有する（またはその両方）ことは可能である。本セクションでは、これらの技術の二つの例を提示する。
【００５８】
第１の例において、各ウェッジで単一フィールドを用いて、トラックＩＤ情報は４個の隣接するウェッジをまたがって分散される。あるいは、シーケンスが占有する領域が大幅に増大するが、４個のフィールドを各ウェッジに含めることができる。この例ではトラックＩＤ情報だけを示すが、同じ概念を用いてセクタ−ＩＤ情報を加えることもできる。
【００５９】
ヘッドの読み出し幅がサーボトラックピッチ（通常はデータトラックの幅の半分）より十分に大きいことが分かっている場合、４個の連続するウェッジ分散システムが適している。この実施形態において、フルトラックＩＤは、４個の連続するフィールドを読み出して４個のフィールドからのシーケンスを予想されるトラックＩＤに一意にマッピングすることにより復元される。この実施形態では中国余剰定理（ＣＲＴ）マッピングを用いているが、他のマッピングを用いて１個以上のサーボウェッジで読み出されたシーケンス集合をトラックＩＤに変換することができる。例えば、テーブル参照法により、シーケンスの順序集合をトラックＩＤ、セクタＩＤその他の所望の情報にマッピングできる。
【００６０】
図５に、４個のウェッジの集合の第１のサーボウェッジ７１内の６４個のシーケンスＭ６４のサイクルの配置を示す。各シーケンスはデータトラックの幅の半分であり、従って１トラック当たり２個のシーケンスが存在する。図６に、４個のサーボウェッジ７１、７２、７３、７４の集合を示す。この構成図（一定の縮尺では描かれていない）では選択されたサーボフィールドだけを示し、サーボフィールドの間に記録されるデータは示していない。複数のトラックが、図で垂直方向のクロストラック方向に表されている。図６のディスクパターンはＩＤからＯＤまで繰り返される。サーボウェッジ７１では６４個のシーケンスＭ６４のサイクルがクロストラック方向に繰り返される。サーボウェッジ７２では６３個のシーケンスＭ６３のサイクルが繰り返される。サーボウェッジ７３では６１個のシーケンスＭ６１のサイクルが繰り返される。サーボウェッジ７４では５９個のシーケンスＭ５９のサイクルが繰り返される。
【００６１】
図７に４個のサイクルＭ６４、Ｍ６３、Ｍ６１、Ｍ５９の集合を示し、これらは図３のシーケンス集合Ｃ’および「^」記号で表されたそれらの逆シーケンスの長さ１２のシーケンスに基づいている。合計１８個の許容されたシーケンスが存在する。これらのサイクルは、任意の３個の隣接するシーケンスが互いに異なっていてプレシオ同期である特性を有する。
【００６２】
一意性を保証し、各々が互いに素である異なる周期Ｔ＝６４、６３、６１、５９（Ｍ６４、Ｍ６３、Ｍ６１、Ｍ５９に対応する）を有する図７に示す４個のサイクルの集合により実装される中国余剰定理（ＣＲＴ）マッピングを用いる。その結果得られるシステムは、ｉ＝１，２，３，４についてトラックＩＤ（ｍｏｄｕｌｏ Ｔｉ）の整数部分を識別し、中国余剰定理（ＣＲＴ）の一意な部分により、６４＊６３＊６１＊５９＝１４５１１１６８個のサーボトラックを法とするトラックＩＤ全体を復元する。これは現在のＨＤＤにとり充分に大きい。この例では各データトラックに２個のサーボトラックが存在することに注意されたい。
【００６３】
一例として、ヘッドが図６に示す経路８２に沿って読み出していると仮定する。この場合ヘッドは図の下から１番目のデータトラックの中央に位置しているものとする。サーボウェッジ７１において、ヘッドはＭ６４（１，２）と表記されたサイクルＭ６４内の第１のシーケンス対を読み出す。同様にサーボウェッジ７２、７３、７４において、ヘッドはサイクルＭ６３、Ｍ６１、およびＭ５９の第１のシーケンス対も読み出す。一つの概念的に簡単な実装では、テーブルを用いて４のシーケンス対をトラック番号に変換することができるが、上述の計算が好適であろう。
【００６４】
比較のため、ヘッドが図６に示す経路８３に沿って読み出す場合は図の下から３３番目のデータトラックの中央に位置しているものとする。サーボウェッジ７１において、ヘッドは、再びＭ６４（１，２）と表記されたサイクルＭ６４内の第１のシーケンス対を読み出す。しかし、サーボウェッジ７２では、ヘッドはサイクルＭ６３＝Ｍ６３（２，３）内の第２および第３のシーケンス対を読み出す。これは、サイクルＭ６３はＭ６４より１シーケンス分短いためである。続いてサーボウェッジ７３においてヘッドはシーケンスＭ６１（４，５）を読み出し、サーボウェッジ７４においてヘッドはシーケンスＭ５９（６，７）を読み出す。従って、各トラックに一意に対応するシーケンス集合が系統的に決定される。上で定義された方法を実装する位置識別子デコーダについて、中国剰余ソルバーを用いて記述する。
【００６５】
セクタ識別
上ではトラックＩＤ番号だけに言及したが、本発明の概念を拡張してセクタ識別子を含めることができる。セクタ符号化はいくつかの方式で実現できる。１トラック当たり数百セクタが存在し得る。一つの方法は、第２のグループのフィルタを用いて例えば図３に示すシーケンスの他の集合のうち１個を復号化するものである。所与のサーボウェッジは、シーケンス集合Ｃ’またはシーケンス集合Ｄ’のいずれかを用いて、各々「０」または「１」のセクタビットを符号化できる。
【００６６】
別の代替方式として、シーケンスを当該サーボウェッジのサイクルから流用できる。例えば、第１のシーケンスフィールドの逆シーケンスを用いてセクタを符号化できる。第２の方法は、より長いサイクルを構築するために逆シーケンスを利用するのではなく、セクタビットを符号化するために逆シーケンスを用いるものである。より効率的には、第１のシーケンスに対して２個の異なるグラフを用いることができる。ここで鍵となるのは、各サーボウェッジに対して分散セクタ識別子（分散方法によらず）に使用できる１ビットの情報を符号化する方法が存在することである。この実施形態では、２個のシーケンスを用いて当該ビットを符号化するために２個の異なるＳＴＭを生成する。第３の方法は、所与のサーボウェッジ用のセクタビットを符号化する別のＳＴＭタイプを導入する。従来技術の装置は、２個の異なるＳＴＭパターンを利用することにより同様の技術を用いる。しかし、ＳＴＭを符号化する方法は従来技術とは異なる。グラフタイプがセクタビットを符号化する。例えば、図４を参照するに、ＳＴＭ１グラフは、ノード＋／−１、＋／−２、＋／−４、および＋５を用いることができる。ＳＴＭ２グラフは、ノード＋／−６、＋／−８、＋／−９および−５を用いることができる。
【００６７】
統合サーボフィールドの信号処理および検出
好適な実施形態は、設計の直交制約を利用して整合フィルタによりＳＴＭ、シーケンスおよびシーケンスの振幅を検出する。整合フィルタ検出システムにおいて、各シーケンスは、ディスク上のパターン（この場合はシーケンスの周期的拡張）および当該シーケンスの存在の検出に用いる相関フィルタの両方を決定する。これらのシーケンス集合は、ヘッドの信号を表す単一の入力から分析フィルタバンクの複数の出力を高速アルゴリズムに決定させる。
【００６８】
図８に、図２のシーケンス集合（シーケンス２１、２２、２３、２４）用に高速アルゴリズムを実装しているフィルタバンク８１の例を示し、ディスク上のシーケンス（＋１または−１）の各要素がＭ回サンプリングされ、ボックスカーアキュムレータ８２によりＭ個の結果の平均を取る。Ａとラベル付けされた出力はシーケンス２１に対応し、出力Ｂはシーケンス２２に対応し、出力Ｃはシーケンス２３に対応し、出力Ｄはシーケンス２３に対応する。フィルタバンクの複雑さは基本的に遅延素子により支配される。１０個の２入力加算素子および２１個のＭ遅延素子がある。同様に簡単なフィルタバンク実装は、上で考察したタイプのより複雑なシーケンス集合により可能である。
【００６９】
図９に、ヘッド信号が三角印と丸印を線で結んだグラフで示すフィルタ出力に対応する最大２個のシーケンスの線形結合を含む９シーケンスのバージョン用の整合フィルタバンクの出力を示す。その結果得られる情報（検出されたシーケンスとその振幅）はＰＥＳと共にトラックまたはセクタＩＤ情報を与える。ＳＴＭ検出ルールの例は以下の通りである。すなわち、各フィルタ出力の振幅が最大値の両側で充分ゼロに近い（図９のラベル付けされた位置を参照）全振幅の絶対値が存在する位置を見つける。第２の制約は、誤ったＳＴＭを減らすために有用であって、プレシオ同期するｔａｕパラメータから得られる。
【００７０】
図１０は、本発明の一実施形態によるサーボシステム９０を示すブロック図である。上述のような複数のシーケンスフィルタ９２が、入力データストリーム内における所定のシーケンスの存在を検出する。シーケンスフィルタ９２への入力は、ヘッドから信号を処理する読み出しチャネル（図示せず）からのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）サンプルである。ＳＴＭ／シーケンス検出器９４は、シーケンスフィルタ９２からの出力を用いて、位置識別子デコーダ、すなわちＴＩＤデコーダ９６およびセクタデコーダ９７に信号を供給する。ＰＥＳ多重化装置９５は、シーケンスフィルタ９２からの出力をＳＴＭ／シーケンス検出器９４からの信号と共に用いる。ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）／サーボプロセッサ１００は、ＴＩＤデコーダ９６に期待ＴＩＤを供給し、次いでＴＩＤデコーダ９６は実際のＴＩＤをＨＤＣ／サーボプロセッサ１００に供給する。セクタデコーダ９７は、ＨＤＣ／サーボプロセッサ１００にセクタＩＤを供給する。ＨＤＣ／サーボプロセッサ１００へのＰＥＳ信号はＰＥＳ多重化装置９５から送られ、ＰＥＳ多重化装置９５はシーケンスフィルタ９２からの出力をＳＴＭ／シーケンス検出器９４からの信号と共に用いる。
【００７１】
本発明について実施形態を参照して説明してきたが、当業者には理解されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および細部における各種の変更が可能である。従って、開示された本発明の実施形態は説明用に過ぎず、添付の請求項により指定される本発明の範囲を限定することは意図していない。
【符号の説明】
【００７２】
１１ サーボフィールド
１１Ｔ サーボフィールド
１２ 拡張シーケンス
１３ ビットシーケンス
１３Ｌ 先頭冗長ビット
１３Ｔ 後続冗長ビット
１５ データ記録ディスク
２１〜２４ シーケンス
７１〜７４ サーボウェッジ
Ｍ６４，Ｍ６３，Ｍ６１，Ｍ５９ サイクル
８１ フィルタバンク
８２，８３ 経路
９０ サーボシステム
９２ シーケンスフィルタ
９４ ＳＴＭ／シーケンス検出器
９５ ＰＥＳ多重化装置
９６ ＴＩＤデコーダ
９７ セクタデコーダ
１００ ＨＤＣ／サーボプロセッサ
１１０ 情報記憶システム
１１２ 読み出しヘッド
１１３ アクチュエータアーム
１１４ Ｒ／Ｗ電子機器
１１５ インターフェース電子機器
１１６ コントローラ電子機器
１１７ マイクロプロセッサ
１１８ ＲＡＭ
１２０ サーボウェッジ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサーボウェッジ内に配置された複数の事前記録されたサーボフィールドを有するディスクにおいて、各サーボフィールドが所定のシーケンス集合の要素である少なくとも１個のシーケンスを含んでいて、前記シーケンスが位置識別子を定義するシーケンスの順序集合により位置識別子を符号化するパターンに配列されていて、前記シーケンスの順序集合が少なくとも２個のサーボウェッジにまたがって分散されている前記位置識別子を定義するディスクと、
前記ディスクが回転中に、読み出しヘッドの下を通過する前記シーケンスにより生じた信号を生成する読み出しヘッドと、
サーボシステムとを含む情報記憶システムであって、
前記サーボシステムが、
前記信号内の前記シーケンス集合内の各シーケンスを検出するための対応フィルタを含むフィルタの集合と、
前記フィルタにより検出された少なくとも２個のシーケンスを用いて前記位置識別子を導く位置識別子デコーダとを含んでいる情報記憶システム。
【請求項２】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１の所定数を法とする前記位置識別子の第１の剰余値を表す第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対を含む、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項３】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第２の所定数を法とする前記トラック識別子の第２の剰余値を表す第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対を含む、請求項２に記載の情報記憶システム。
【請求項４】
前記第１および第２の所定数が互いに素である、請求項３に記載の情報記憶システム。
【請求項５】
前記位置識別子デコーダが、少なくとも第１および第２の剰余値、並びに中国剰余ソルバーを用いて前記位置識別子を決定する、請求項４に記載の情報記憶システム。
【請求項６】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１の所定数を法とする前記位置識別子の第１の剰余値を表す第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対と、第２の所定数を法とする前記位置識別子の第２の剰余値を表す第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対とを含んでいて、前記第１および第２のシーケンス対がディスクの半径方向に分散された周期的パターンで繰り返される、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項７】
前記シーケンス集合が互いに数学的に直交するシーケンスおよび互いに数学的に直交しないシーケンスを含んでいて、前記シーケンスが、クロストラック方向に隣接するシーケンスが数学的に直交するパターンに配置されている、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項８】
前記サーボシステムが、前記フィルタの集合によるシーケンスの検出を用いてサーボトラックマーク信号を生成する手段を更に含む、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項９】
前記サーボシステムが、前記信号内の第１および第２のシーケンスに対応する第１および第２の信号振幅を検出して、選択されたデータトラックの上に読み出しヘッドを配置すべく位置誤差信号を生成する手段を更に含む、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項１０】
前記シーケンス集合が互いにプレシオ同期である、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項１１】
前記所定のシーケンス集合が、逆シーケンスを含んでいないシーケンスの第１の部分集合と、前記第１の部分集合の逆シーケンスであるシーケンスの第２の部分集合とを含んでいて、前記第１の部分集合内の各シーケンスが前記第１の部分集合内の他の全てシーケンスと数学的に直交している、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項１２】
複数のサーボウェッジ内に配置された複数の事前記録されたサーボフィールドを有するディスクにおいて、各サーボフィールドが互いに数学的に直交するシーケンスおよび互いに数学的に直交しないシーケンスを含む所定のシーケンス集合の要素である少なくとも１個のシーケンスを含んでいて、前記シーケンスが位置識別子を定義するシーケンスの順序集合により位置識別子を符号化するパターンに配列されていて、前記シーケンスの順序集合が少なくとも２個のサーボウェッジにまたがって分散されている前記位置識別子を定義するディスクと、
前記ディスクが回転中に、読み出しヘッドの下を通過する前記シーケンスにより生じた信号を生成する読み出しヘッドと、
サーボシステムとを含む情報記憶システムであって、
前記サーボシステムが、
前記信号内の前記シーケンス集合内の各シーケンスを検出するためのフィルタを含むフィルタの集合と、
前記フィルタの集合により検出された少なくとも２個のシーケンスを用いて前記位置識別子を導く位置識別子デコーダとを含んでいる情報記憶システム。
【請求項１３】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１の所定数を法とする前記位置識別子の第１の剰余値を表す第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対と、第２の所定数を法とする前記位置識別子の第２の剰余値を表す第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対とを含む、請求項１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１４】
前記第１および第２の所定数が互いに素であって、前記位置識別子デコーダが、少なくとも第１および第２の剰余値、並びに中国剰余ソルバーを用いて前記位置識別子を決定する、請求項１３に記載の情報記憶システム。
【請求項１５】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対と、第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対とを含んでいて、前記第１および第２のシーケンス対がディスクの半径方向に分散されたサーボウェッジ内の周期的パターンで繰り返される、請求項１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１６】
各データトラック毎に各サーボウェッジ内に少なくとも２個のシーケンスがクロストラック方向に横並びに配置されていて、前記２個のシーケンスの各々の幅が前記データトラックの半分である、請求項１又は１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１７】
各データトラック毎に各サーボウェッジ内に少なくとも２個のシーケンスがデータトラックに沿ってダウントラック方向にタンデムに配置されていて、前記２個のシーケンスの各々の幅が前記データトラックとほぼ同じであって、前記２個のシーケンスのうち１個が前記クロストラック方向に前記データトラックの幅の半分ずれている、請求項1又は１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１８】
前記シーケンスが、クロストラック方向に隣接するシーケンスが数学的に直交するパターンに配置されている、請求項１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１】
複数のサーボウェッジ内に配置された複数の事前記録されたサーボフィールドを有するディスクにおいて、各サーボフィールドが所定のシーケンス集合の要素である少なくとも１個のシーケンスを含んでいて、前記シーケンスが位置識別子を定義するシーケンスの順序集合により位置識別子を符号化するパターンに配列されていて、前記シーケンスの順序集合が少なくとも２個のサーボウェッジにまたがって分散されている前記位置識別子を定義するディスクと、
前記ディスクが回転中に、読み出しヘッドの下を通過する前記シーケンスにより生じた信号を生成する読み出しヘッドと、
サーボシステムとを含む情報記憶システムであって、
前記サーボシステムが、
前記信号内の前記シーケンス集合内の各シーケンスを検出するための対応フィルタを含むフィルタの集合と、
前記フィルタにより検出された少なくとも２個のシーケンスを用いて前記位置識別子を導く位置識別子デコーダとを含んでいる情報記憶システム。
【請求項２】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１の所定数を法とする前記位置識別子の第１の剰余値を表す第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対を含む、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項３】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第２の所定数を法とする前記トラック識別子の第２の剰余値を表す第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対を含む、請求項２に記載の情報記憶システム。
【請求項４】
前記第１および第２の所定数が互いに素である、請求項３に記載の情報記憶システム。
【請求項５】
前記位置識別子デコーダが、少なくとも第１および第２の剰余値、並びに中国剰余ソルバーを用いて前記位置識別子を決定する、請求項４に記載の情報記憶システム。
【請求項６】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１の所定数を法とする前記位置識別子の第１の剰余値を表す第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対と、第２の所定数を法とする前記位置識別子の第２の剰余値を表す第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対とを含んでいて、前記第１および第２のシーケンス対がディスクの半径方向に分散された周期的パターンで繰り返される、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項７】
前記シーケンス集合が互いに数学的に直交するシーケンスおよび互いに数学的に直交しないシーケンスを含んでいて、前記シーケンスが、クロストラック方向に隣接するシーケンスが数学的に直交するパターンに配置されている、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項８】
前記サーボシステムが、前記フィルタの集合によるシーケンスの検出を用いてサーボトラックマーク信号を生成する手段を更に含む、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項９】
前記サーボシステムが、前記信号内の第１および第２のシーケンスに対応する第１および第２の信号振幅を検出して、選択されたデータトラックの上に読み出しヘッドを配置すべく位置誤差信号を生成する手段を更に含む、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項１０】
前記シーケンス集合が互いにプレシオ同期である、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項１１】
前記所定のシーケンス集合が、逆シーケンスを含んでいないシーケンスの第１の部分集合と、前記第１の部分集合の逆シーケンスであるシーケンスの第２の部分集合とを含んでいて、前記第１の部分集合内の各シーケンスが前記第１の部分集合内の他の全てシーケンスと数学的に直交している、請求項１に記載の情報記憶システム。
【請求項１２】
複数のサーボウェッジ内に配置された複数の事前記録されたサーボフィールドを有するディスクにおいて、各サーボフィールドが互いに数学的に直交するシーケンスおよび互いに数学的に直交しないシーケンスを含む所定のシーケンス集合の要素である少なくとも１個のシーケンスを含んでいて、前記シーケンスが位置識別子を定義するシーケンスの順序集合により位置識別子を符号化するパターンに配列されていて、前記シーケンスの順序集合が少なくとも２個のサーボウェッジにまたがって分散されている前記位置識別子を定義するディスクと、
前記ディスクが回転中に、読み出しヘッドの下を通過する前記シーケンスにより生じた信号を生成する読み出しヘッドと、
サーボシステムとを含む情報記憶システムであって、
前記サーボシステムが、
前記信号内の前記シーケンス集合内の各シーケンスを検出するためのフィルタを含むフィルタの集合と、
前記フィルタの集合により検出された少なくとも２個のシーケンスを用いて前記位置識別子を導く位置識別子デコーダとを含んでいる情報記憶システム。
【請求項１３】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１の所定数を法とする前記位置識別子の第１の剰余値を表す第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対と、第２の所定数を法とする前記位置識別子の第２の剰余値を表す第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対とを含む、請求項１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１４】
前記第１および第２の所定数が互いに素であって、前記位置識別子デコーダが、少なくとも第１および第２の剰余値、並びに中国剰余ソルバーを用いて前記位置識別子を決定する、請求項１３に記載の情報記憶システム。
【請求項１５】
前記位置識別子を定義する前記シーケンスの順序集合が、第１のサーボウェッジ内の第１のシーケンス対と、第２のサーボウェッジ内の第２のシーケンス対とを含んでいて、前記第１および第２のシーケンス対がディスクの半径方向に分散されたサーボウェッジ内の周期的パターンで繰り返される、請求項１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１６】
各データトラック毎に各サーボウェッジ内に少なくとも２個のシーケンスがクロストラック方向に横並びに配置されていて、前記２個のシーケンスの各々の幅が前記データトラックの半分である、請求項１又は１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１７】
各データトラック毎に各サーボウェッジ内に少なくとも２個のシーケンスがデータトラックに沿ってダウントラック方向にタンデムに配置されていて、前記２個のシーケンスの各々の幅が前記データトラックとほぼ同じであって、前記２個のシーケンスのうち１個が前記クロストラック方向に前記データトラックの幅の半分ずれている、請求項1又は１２に記載の情報記憶システム。
【請求項１８】
前記シーケンスが、クロストラック方向に隣接するシーケンスが数学的に直交するパターンに配置されている、請求項１２に記載の情報記憶システム。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【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２０１１−１２９２４４（Ｐ２０１１−１２９２４４Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８９３０（Ｐ２０１０−２７８９３０）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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