(57)【要約】  【課題】  例えば同時に書き込まれた磁気テープの並列トラックから複数の読み取りチャネルによって受信される信号の信号クロック制御が相関する複数の読み取りチャネルのサンプル・タイミングに関する共通サンプル・タイミング制御を提供する。  【解決手段】  共通サンプル・タイミング制御は、読み取りチャネルのうちの１つの位相誤差をそれぞれ指示する複数の位相誤差入力を備える。複数の位相誤差入力に応答するロジックは、各位相誤差入力の位相誤差指示を重み付けするとともに他の各位相誤差入力の位相誤差指示と交差結合させ、位相誤差指示の雑音分散に関する共通利得を与えるように構成される。フィードバック・ロジックは、交差結合に応答し、各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値を提供するように構成される。【選択図】  図５
2011501333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号クロック制御が相関する受信信号を読み取るように構成された複数の読み取りチャネルに関する共通サンプル・タイミング制御ロジックであって、
前記読み取りチャネルのうちの１つの位相誤差をそれぞれ指示する複数の位相誤差入力と、
前記複数の位相誤差入力に応答するロジックであって、前記各位相誤差入力の前記位相誤差指示を重み付けするとともに他の前記各位相誤差入力の前記位相誤差指示と交差結合させ、共通利得を与えるように構成されるロジックと、
前記交差結合に応答するフィードバック・ロジックであって、前記各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値を提供するように構成されるフィードバック・ロジックと、
を備える共通サンプル・タイミング制御ロジック。
【請求項２】
前記重み付け及び交差結合は、前記各位相誤差入力の前記位相誤差指示の積分値を対象とする、請求項１に記載の共通サンプル・タイミング制御ロジック。
【請求項３】
前記各位相誤差入力の前記重みは、重み付けされる前記位相誤差入力の前記位相誤差指示の雑音分散と関係付けられる、請求項１に記載の共通サンプル・タイミング制御ロジック。
【請求項４】
前記各位相誤差入力の前記重みは、次式に従って決定され、
【数１】
2011501333.tif 000031
上式で、
【数２】
2011501333.tif 000032
以降ｗｋ（ｉ）と記載する。
は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、
【数３】
2011501333.tif 000033
以降ρｋ（ｉ）と記載する。
は、時間ｋにおけるチャネルｉの前記位相誤差指示に関連する雑音分散の推定値の逆数であり、Ｎは、チャネルの総数である、
請求項３に記載の共通サンプル・タイミング制御ロジック。
【請求項５】
前記各位相誤差入力の前記重みは、次式に従って決定され、
【数４】
2011501333.tif 000034
上式で、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、ρｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの前記位相誤差指示に関連する雑音分散の推定値の逆数であり、Ｎは、チャネルの総数である、
請求項３に記載の共通サンプル・タイミング制御ロジック。
【請求項６】
前記重み及び与えられる利得は、次式に従って決定され、
【数５】
2011501333.tif 000035
上式で、
【数６】
2011501333.tif 000036
以降βｋ（ｉ）と記載する。
は、時間ｋにおけるチャネルｉの利得であり、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、√ζは、前記共通利得であり、周波数誤差変動に関連する雑音分散と、すべてのチャネルに関する前記位相誤差指示に関連する雑音分散との比と関係付けられる、
請求項５に記載の共通サンプル・タイミング制御ロジック。
【請求項７】
磁気テープ・ドライブ用の読み取り検出信号クロック制御システムであって、
前記磁気テープ・ドライブによって読み取られる磁気テープからのデータのサンプルを提供するように構成された前記磁気テープ・ドライブの複数の読み取りチャネルのうちの１つに関して取得されるサンプルの位相をそれぞれ指示する複数の位相入力と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の共通サンプル・タイミング制御ロジックと、
前記複数の各位相入力に応答する位相誤差ロジックであって、前記読み取りチャネルのうちの１つに関する前記サンプルの位相誤差を判定し、前記複数の各読み取りチャネルに関する各位相誤差入力において位相誤差指示を提供するように構成される位相誤差ロジックと、
を備える読み取り検出信号クロック制御システム。
【請求項８】
タイミングに関して相関する相関信号に関する複数の読み取りチャネルの共通状態空間マルチ・チャネル・デジタル・サンプル・タイミング位相制御であって、
前記相関信号のデジタル・サンプルを提供するように構成される現在の状態の複数の読み取りチャネルのうちの１つに関して取得される少なくとも１つのデジタル・サンプルの位相をそれぞれ指示する複数の位相入力と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の共通サンプル・タイミング制御ロジックと、
前記複数の各位相入力に応答する位相誤差ロジックであって、前記現在の状態の前記読み取りチャネルのうちの１つに関する前記サンプルの位相誤差を判定し、前記複数の各読み取りチャネルに関する位相誤差入力において位相誤差指示を提供するように構成される位相誤差ロジックと、
を備える共通状態空間マルチ・チャネル・デジタル・サンプル・タイミング位相制御。
【請求項９】
信号クロック制御が相関する信号を読み取るように構成される複数の読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値を提供する方法であって、
前記読み取りチャネルのうちの１つの位相誤差をそれぞれ指示する複数の位相誤差入力を提供するステップと、
前記各位相誤差入力の前記位相誤差指示を重み付けするとともに他の前記各位相誤差入力の前記位相誤差指示と交差結合させるステップと、
共通利得を与えるステップと、
前記交差結合及び利得に応答して、前記各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値を提供するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記重み付け及び交差結合させるステップは、前記各位相誤差入力の前記位相誤差指示の積分値を対象とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記各位相誤差入力の前記重み付けは、重み付けされる前記位相誤差入力の前記位相誤差指示の雑音分散と関係付けられる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記各位相誤差入力の前記重みは、次式に従って決定され、
【数７】
2011501333.tif 000037
上式で、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、ρｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの前記位相誤差指示に関連する雑音分散の推定値の逆数であり、Ｎは、チャネルの総数である、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記各位相誤差入力の前記重み付けは、次式に従って決定され、
【数８】
2011501333.tif 000038
上式で、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、ρｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの前記位相誤差指示に関連する雑音分散の推定値の逆数であり、Ｎは、チャネルの総数である、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記重み付け及び与えられる利得は、次式に従って決定され、
【数９】
2011501333.tif 000039
上式で、βｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの利得であり、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、√ζは、前記共通利得であり、周波数誤差変動に関連する雑音分散と、すべてのチャネルに関する前記位相誤差指示に関連する雑音分散との比と関係付けられる、
請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチ・チャネル・データ検出に関するものであり、より詳細には、複数の読み取りチャネルによって受信される信号の信号クロック制御（ｓｉｇｎａｌ  ｃｌｏｃｋｉｎｇ）が相関する複数の読み取りチャネルのサンプル・タイミングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のチャネルを有するデータ・ストレージは、典型的にはデータが当該メディアの１つのパス（ｐａｓｓ）上に記録され、後のある時点で場合によっては当該メディアの異なるパス上、あるいは当該データが記録されたドライブとは異なるドライブ上でリードバックされ検出される、ムーバブル・メディア（ｍｏｖａｂｌｅ  ｍｅｄｉａ）を利用する。ムーバブル・メディアの一例は、記録用の複数の並列トラックを有する磁気テープである。並列トラックの書き込みは、典型的には並列メディア上に書き込まれる信号の信号クロック制御が相関するように同時に実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，４４２，３１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リードバック中のシンボル・タイミング・リカバリは、データ・ストレージ読み取りチャネルの最も重要な機能の１つである。アナログ・リードバック信号の適切な時点のサンプリングは、良好な全体性能を達成する上で重要である。現行の問題の中でもとりわけ、ドロップアウト・イベント、瞬間的な速度変動、様々な原因による信号ひずみのような外乱の存在は、タイミング・リカバリを困難にする。面記録密度が高まるにつれてＳＮＲ（信号対雑音比）マージンが減少し、その結果、満足のいくタイミング・リカバリの実現は更に困難となっている。
【０００５】
タイミング・リカバリは、典型的にはアナログ信号のサンプリング前にタイミング・オフセットを正確に推定することを目的とする各チャネル毎のＰＬＬ（ｐｈａｓｅ  ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ：位相ロック・ループ）に基づいて行われる。この文脈、特に上述したチャネル状態の悪化が見られる文脈では、一時的な「ロック外れ（ｌｏｓｓ  ｏｆ  ｌｏｃｋ）」又は「サイクル・スリップ（ｃｙｃｌｅ  ｓｌｉｐ）」が問題となる。これらの用語は、所望の動作点から離れた１つ又は複数のシンボル間隔期間に位置する望ましくない位相値周辺にタイミング制御ループの位相調整値が固定される現象を指す。この現象は、しばしばリード・ソロモン（Ｒｅｅｄ‐Ｓｏｌｏｍｏｎ）符号のようなエラー修正コードのエラー修正能力を上回る長いビット・バースト及びシンボル・エラーを生じさせ、その結果深刻な性能の低下をもたらすだけでなく、永続的なエラー状況を招く恐れもある。
【０００６】
従来の手法では、ノイズ除去の最大化及びループ・ジッタの最小化のためにＰＬＬの動作を最適化し、より信頼性の高い判定等を使用することによってループの頑強性が高められている。
【０００７】
とりわけ、米国特許第５，４４２，３１５号は、個々のチャネルのＰＬＬで利用される周波数レジスタの内容の平均値を求めることによってグローバル平均周波数信号（ｇｌｏｂａｌ  ａｖｅｒａｇｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｉｇｎａｌ）を生成するグローバル・クロックを提供することにより、マルチ・チャネルを利用している。グローバル平均周波数は各トラックのＰＬＬで利用されるが、これにより、グローバル平均周波数には各トラックのＰＬＬ固有のスケーリング位相誤差が追加されることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
複数の読み取りチャネルによって受信される信号の信号クロック制御が相関する複数の読み取りチャネルのサンプル・タイミングに関する共通サンプル・タイミング制御（ｃｏｍｍｏｎ  ｓａｍｐｌｅ  ｔｉｍｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を提供する。
【０００９】
一実施形態において、共通サンプル・タイミング制御は、読み取りチャネルのうちの１つの位相誤差をそれぞれ指示（ｉｎｄｉｃａｔｅ）する複数の位相誤差入力を備える。複数の位相誤差入力に応答する（ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ）ロジックは、各位相誤差入力の位相誤差指示（ｐｈａｓｅ  ｅｒｒｏｒ  ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を重み付けするとともに他の各位相誤差入力の位相誤差指示と交差結合（ｃｒｏｓｓｃｏｕｐｌｅ）させ、共通利得（ｃｏｍｍｏｎ  ｇａｉｎ）を与えるように構成される。フィードバック・ロジックは、交差結合に応答し、各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値を提供するように構成される。
【００１０】
他の実施形態において、重み付け及び交差結合は、各位相誤差入力の位相誤差指示の積分値に対して適用される。
【００１１】
別の実施形態において、各位相誤差入力の重みは、重み付けされる位相誤差入力の位相誤差指示に関連する雑音分散と関係付けられる。
【００１２】
他の実施形態において、各位相誤差入力の重みは、次式に従って決定される。
【数１】
2011501333.tif 000003
【００１３】
上式で、
【数２】
2011501333.tif 000004
以降ｗｋ（ｉ）と記載する。
は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、
【数３】
2011501333.tif 000005
以降ρｋ（ｉ）と記載する。
は、時間ｋにおけるチャネルｉの位相誤差指示に関連する雑音分散の推定値の逆数であり、Ｎは、チャネルの総数である。
【００１４】
別の実施形態において、各位相誤差入力の重みは、次式に従って決定される。
【数４】
2011501333.tif 000006
【００１５】
上式で、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、ρｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの位相誤差指示に関連する雑音分散の推定値の逆数であり、Ｎは、チャネルの総数である。
【００１６】
他の実施形態において、重み及び与えられる利得は、次式に従って決定される。
【数５】
2011501333.tif 000007
【００１７】
上式で、
【数６】
2011501333.tif 000008
は、時間ｋにおけるチャネルｉの利得であり、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、√ζは、共通利得であり、周波数誤差変動を特徴付ける雑音分散と、すべてのチャネルに関する位相誤差指示を特徴付ける雑音分散との比と関係付けられる。
【００１８】
別の実施形態において、磁気テープ・ドライブ用の読み取り検出信号クロック制御システム（ｒｅａｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ  ｃｌｏｃｋｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）は、磁気テープ・ドライブによって読み取られる磁気テープからのデータのサンプルを提供するように構成された磁気テープ・ドライブの複数の読み取りチャネルのうちの１つに関して取得されるサンプルの位相をそれぞれ指示する複数の位相入力と、複数の各位相入力に応答する位相誤差ロジックであって、読み取りチャネルのうちの１つに関するサンプルの位相誤差を判定し、複数の各読み取りチャネルに関する各位相誤差入力において位相誤差指示を提供するように構成される位相誤差ロジックと、位相誤差入力に応答するロジックであって、各位相誤差入力の位相誤差指示を重み付けするとともに他の各位相誤差入力の位相誤差指示と交差結合させ、共通利得を与えるように構成されるロジックと、交差結合に応答するフィードバック・ロジックであって、各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値を提供するように構成されるフィードバック・ロジックと、を備える。
【００１９】
また別の実施形態において、タイミングに関して相関する相関信号に関する複数の読み取りチャネルの共通状態空間マルチ・チャネル・デジタル・サンプル・タイミング位相制御（ｃｏｍｍｏｎ  ｓｔａｔｅ‐ｓｐａｃｅ  ｍｕｌｔｉ‐ｃｈａｎｎｅｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｓａｍｐｌｅ  ｔｉｍｉｎｇ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）は、相関信号のデジタル・サンプルを提供するように構成される現在の状態の複数の読み取りチャネルのうちの１つに関して取得される少なくとも１つのデジタル・サンプルの位相をそれぞれ指示する複数の位相入力を備える。複数の各位相入力に応答する位相誤差ロジックは、現在の状態の読み取りチャネルのうちの１つに関するサンプルの位相誤差を判定し、複数の各読み取りチャネルに関する位相誤差入力において位相誤差指示を提供するように構成される。位相誤差入力に応答するロジックは、各位相誤差入力の位相誤差指示を重み付けするとともに他の各位相誤差入力の位相誤差指示と交差結合させ、共通利得を与えるように構成され、フィードバック・ロジックは、交差結合に応答し、各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値を提供するように構成される。
【００２０】
以下では単なる例示として、添付図面を参照しながら本発明の諸実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る複数の読み取りチャネルのサンプル・タイミングに関する共通サンプル・タイミング制御及び方法が組み込まれたマルチ・チャネル検出システムを示すブロック図である。
【図２】図１の複数の読み取りチャネルのサンプル・タイミング制御を示すブロック図である。
【図３】複数の読み取りチャネルのタイミング・プロセスを示す図である。
【図４】２チャネル・システム用のマルチ・チャネル・フィルタを示す図である。
【図５】２チャネル・システムを対象とする図２のサンプル・タイミング制御を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１を参照すると、例えばデータが当該メディアの１つのパス上に記録され、後のある時点で場合によっては当該メディアの異なるパス上、あるいは当該データが記録されたドライブとは異なるドライブ上でリードバックされ検出されるムーバブル・メディア１２を利用する、データ・ストレージ用のマルチ・チャネル検出システム１０が示されている。ムーバブル・メディア１２の一例は、記録用の複数の並列トラックを有し、例えばデータ・ストレージ・カートリッジ又はデータ・ストレージ・ドライブあるいはその両方のリール１４及び１５に巻装される磁気テープである。マルチ・トラック・ヘッド１７は、ムーバブル・メディアの記録内容をリードバックし、各リードバック信号（ｒｅａｄｂａｃｋ  ｓｉｇｎａｌ）を複数のチャネル１９に供給する。複数のチャネル１９は、それらのリードバック信号からデータを検出する。
【００２３】
図２を参照すると、リードバック信号のシンボル・タイミング・リカバリは、データ検出読み取りチャネルの最も重要な機能の１つである。アナログ・リードバック信号の正しい時点のサンプリングは、良好な全体性能を達成する上で重要である。タイミング・リカバリに関する現行の問題としてはとりわけ、ドロップアウト・イベント、瞬間的な速度変動、様々な原因による信号ひずみのような外乱の存在が挙げられる。面記録密度が高まるにつれてＳＮＲ（信号対雑音比）マージンが減少し、その結果、満足のいくタイミング・リカバリの実現は更に困難となっている。
【００２４】
タイミング・リカバリは、典型的にはアナログ信号のサンプリング前にタイミング・オフセットを正確に推定することを目的とする各チャネル毎のＰＬＬ（位相ロック・ループ）に基づいて行われる。ＰＬＬには、米国特許第５，４４２，３１５号に記載のＰＬＬを含めた様々なバージョンが存在する。
【００２５】
図２は、本発明に係る共通サンプル・タイミング制御が組み込まれた図１のマルチ・チャネル検出システムの一実施形態を示す。
【００２６】
図１のヘッド１７からの各チャネルの出力信号は、例えばＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）によってアナログからデジタルに変換され、各チャネルのデジタル信号ストリームは、図２の入力３１、３２、．．．、３８のうちの１つに提供される。本アーキテクチャでは、ＡＤＣが自走クロック（ｆｒｅｅ  ｒｕｎｎｉｎｇ  ｃｌｏｃｋ）によってクロック制御されるので、デジタル信号ストリームの位相調整又は周波数調整は行われていない。このようなアーキテクチャでは、電圧制御発振器回路をチャネル毎に設ける必要が回避されるため、マルチ・チャネル・システムにおける実装上の利点がもたらされる可能性がある。等化器４１、４２、．．．、４８は、各信号を調整して例えばヘッド１７又はメディア１２あるいはその両方の特性を補償することができ、その結果得られた信号をサンプル補間ロジック（ｓａｍｐｌｅ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  ｌｏｇｉｃ）５１、５２、．．．、５８に提供する。サンプル補間ロジック５１、５２、．．．、５８は、等化されたデジタル信号ストリームのサンプルを受け取り、それらのサンプルを、理想的にはデータの読み書きに使用されるクロック信号の周波数と位相の間のオフセットが補償されるように補間する。例えば、オーバ・サンプリング（ｏｖｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ）・アーキテクチャにおけるサンプル補間ロジックは、名目上５つの入力サンプルを受け取って所望のサンプル・レートの４つの出力サンプルを生成するとともに、サンプル間を補間して所望のサンプリング位相の所望のサンプルを提供する。
【００２７】
その結果得られた各チャネルのサンプルは、データ検出器６１、６２、．．．、６８に加えられる。１つのタイプのデータ検出器は、着信信号を定義済みの特定の期待信号（ｅｘｐｅｃｔｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）と比較し、それによってパス・メトリック（ｐａｔｈ  ｍｅｔｒｉｃｓ）を生成するとともに、可能なデータ系列のパス・メモリ（ｐａｔｈ  ｍｅｍｏｒｙ）を維持し、正しいデータ系列である尤度が最大となるデータ系列を選択する最尤系列検出器である。その結果得られたデータは、回線７１、７１、．．．、７８に出力され、それらの並列データは更に、図１のマルチ・チャネル検出システムの必要に応じて後続の回路で組み合わせることができる。データ検出器６１、６２、．．．、６８には最尤系列検出器以外にも様々なバージョンが存在する。
【００２８】
受信デジタル・サンプル内の適切な時点の補間を達成するには、サンプル補間５１、５２、．．．、５８後もなお信号内に存在する位相誤差を検出し、それを訂正する必要がある。
【００２９】
一実施形態において、状態空間ロジック（ｓｔａｔｅ‐ｓｐａｃｅ  ｌｏｇｉｃ）８０は、それぞれ読み取りチャネルのうちの１つの位相誤差を指示する複数の位相誤差入力９１、９２、．．．、９８を備える。この状態空間ロジックは、複数の位相誤差入力に応答し、各位相誤差入力の位相誤差指示を重み付けするとともに他の各位相誤差入力の位相誤差指示と交差結合させ、共通利得を与えるように構成される。一実施形態において、重み付け及び交差結合は、後述するように各位相誤差入力の位相誤差指示の積分値を対象とする。
【００３０】
一実施形態において、各位相誤差入力の重みは、重み付けされる位相誤差入力の雑音分散と関係付けられ、重み付けロジック１０１、１０２、．．．、１０８によって決定することができる。雑音分散の一例としては、当該チャネルに関する位相誤差指示の雑音分散を挙げることができる。一方、重み付けは、信号サンプリング位相に関する雑音分散の任意の適切な測定に基づいて行うことができる。
【００３１】
フィードバック・ロジックは、交差結合に応答するロジックであり、各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値１１１、１１２、．．．、１１８を提供するように構成される。サンプル・タイミング位相推定値は、サンプル時間５１、５２、．．．、５８を調整して信号の位相誤差を訂正することが企図される。
【００３２】
タイミング・プロセスをモデル化するために、周波数オフセットは、以下の「１次自己回帰（ｆｉｒｓｔ‐ｏｒｄｅｒ  ａｕｔｏ‐ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）」として表される。
ｆｋ＋１＝ｆｋ＋ｖｋ      （１）
【００３３】
上式で、ｆｋは、時間ｋにおける周波数又は周波数オフセットを示し、ｖｋは、自己相関関数Ｅ｛ｖｋｖｌ｝＝ｑδｋｌを用いたゼロ平均（ｚｅｒｏ‐ｍｅａｎ）加法性白色ガウス雑音（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｎｏｉｓｅ：ＡＷＧＮ）過程の実現値を示す。物理的には、テープ・システムを例に取ると、｛ｖｋ｝は、モーター速度及びテープ・パス（ｔａｐｅ‐ｐａｔｈ）に起因する周波数変動の影響、ならびに書き込みプロセスの間に生じる様々な雑音現象の影響を含む。
【００３４】
時間ｋ＋１におけるサンプリング位相θｋ＋１は、時間ｋにおけるサンプリング位相及び周波数から次式のように求められる。
θｋ＋１＝θｋ＋ｆｋ      （２）
【００３５】
マルチ・チャネルの場合、上式（１）及び（２）で与えられる周波数展開及び相展開は、Ｎ個の各チャネル毎に使用される。
【００３６】
図３は、Ｎチャネル記録システム（Ｎ‐ｃｈａｎｎｅｌ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）におけるタイミング・プロセスを示す。ここでは、リードバック信号のサンプリング位相及び周波数オフセットに関する状態空間モデルが示されている。入力は、確率過程（ｒａｎｄｏｍ  ｐｒｏｃｅｓｓ）
【数７】
2011501333.tif 000009
以降ｖｋ（１），．．．，ｖｋ（Ｎ）と記載する。
であり、これらは一般に互いに相関する。
【００３７】
これらの確率過程は、ベクトル形式で以下のように表される。
【数８】
2011501333.tif 000010
上式で、プライム記号はベクトルの転置を示す。したがって、ベクトル
【数９】
2011501333.tif 000011
は、自己相関行列Ｑのベクトル・ゼロ平均ガウス確率過程（ｖｅｃｔｏｒ  ｚｅｒｏ‐ｍｅａｎ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｒａｎｄｏｍ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を示し、即ち、Ｅ｛ｖｋｖ’ｌ｝＝Ｑδｋｌとなる。各チャネル上の１番目の積分ステップの出力では、以下の周波数オフセット信号が得られる。
【数１０】
2011501333.tif 000012
各チャネル上の２番目の積分ステップでは、サンプリング位相信号
【数１１】
2011501333.tif 000013
以降θｋ（１），．．．，θｋ（Ｎ）と記載する。
が与えられる。サンプリング位相の観測値は、Ｎ個の測定雑音過程
【数１２】
2011501333.tif 000014
以降ｎｋ（１），．．．，ｎｋ（Ｎ）と記載する。
で摂動される。これらの雑音過程は、ベクトル形式で以下のように表すことができる。
【数１３】
2011501333.tif 000015
ここで、ベクトル
【数１４】
2011501333.tif 000016
は、自己相関行列Ｒのベクトル・ゼロ平均ガウス雑音過程（ｖｅｃｔｏｒ  ｚｅｒｏ‐ｍｅａｎ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｎｏｉｓｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を示し、即ち、
【数１５】
2011501333.tif 000017
となる。雑音過程ｎｋ（１），．．．，ｎｋ（Ｎ）は、それぞれ独立したガウス過程と仮定することができる。したがって、行列Ｒは、Ｒ＝ｄｉａｇ（ｒ１，．．．，ｒＮ）で示される対角要素を有する対角行列である。最後に、サンプリング位相の雑音を含む観測値（ｎｏｉｓｙ  ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ）は、
【数１６】
2011501333.tif 000018
以降ｙｋ（１），．．．，ｙｋ（Ｎ）と記載する。
によって示される。図３の状態空間モデルの最適状態推定器は、直接ループ利得（ｄｉｒｅｃｔ  ｌｏｏｐ  ｇａｉｎ）及び交差結合ループ利得（ｃｒｏｓｓｃｏｕｐｌｅｄ  ｌｏｏｐ  ｇａｉｎ）を有する１組のＮ個の２次ＰＬＬと等価である。
【００３８】
図４は、交差結合が比例項と積分項の両方を含むＮ＝２チャネル・システムに関するマルチ・チャネルＰＬＬを示す。この回路に対する入力は、サンプリング位相ｙｋ（１）及びｙｋ（２）の雑音を含む観測値である。
【００３９】
ｙｋ（１）及びｙｋ（２）からそれぞれサンプリング位相推定値θｋ／ｋ−１（１）及びθｋ／ｋ−１（２）を減じることによって２つの位相誤差が得られ、これらの位相誤差は、複数入力複数出力（ｍｕｌｔｉ‐ｉｎｐｕｔ  ｍｕｌｔｉ‐ｏｕｔｐｕｔ：ＭＩＭＯ）ループ・フィルタ１００に提供される。このフィルタの係数はループ係数とも呼ばれ、適切な上付き添え字を伴うα及びβで示される。αループ係数は、ＭＩＭＯループ・フィルタの比例項を操作（ｄｒｉｖｅ）し、βループ係数は、ＭＩＭＯループ・フィルタの積分項を操作する。
【００４０】
一般に、図示のマルチ・チャネルＰＬＬ構造は、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）ループ・フィルタの比例項ならびに積分項に関する各位相誤差（ｙｋ（ｉ）−θｋ／ｋ−１（ｉ））の加重和を含む。交差結合利得
【数１７】
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は、チャネル間の最適な結合を与える。
【００４１】
本明細書において、個々のチャネルにおける周波数オフセットの変動は相関変動として示される。上述のとおり、この相関は、雑音過程ｖｋ（１），ｖｋ（２），．．．，ｖｋ（Ｎ）が相関することを示すことによって得られる。本発明によれば、マルチ・チャネル・テープ・システムにおけるタイミング・プロセスは、ベクトル雑音過程（ｖｅｃｔｏｒ  ｎｏｉｓｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）
【数１８】
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をスカラー雑音過程（ｓｃａｌａｒ  ｎｏｉｓｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）ｖｋ＝ｖｋ（１）＝．．．＝ｖｋ（Ｎ）に置き換えるステップを含む。
【００４２】
実際のループ利得は一般に、時間に依存する。この場合の定常解は、上述の状態空間モデルに関する最適推定器の定常ループ利得を利用するとともに、実際のシステムではプロセス雑音（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｎｏｉｓｅ）ｖｋの電力が測定雑音ｎｋ（１）及びｎｋ（２）の電力よりもずっと低くなることを考慮に入れることによって求められる。この場合の利得定義は以下のようになる。
【数１９】
2011501333.tif 000021
【００４３】
上式で、適切な上付き添え字を伴うα及びβは、それぞれ比例ループ係数及び積分ループ係数を含み、ｒｉは、番号ｉのチャネル上の測定雑音の分散（又は電力）、即ち雑音過程ｎｋ（ｉ）の分散を表し、ｑは、雑音過程ｖｋの電力を表す。
【００４４】
ＭＩＭＯループ・フィルタの２つの出力の積分からサンプリング位相推定値θｋ／ｋ−１（１）及びθｋ／ｋ−１（２）が求められる。
【００４５】
Ｎチャネル・システムの一般的な場合において、解は以下の式によって与えられる。
【数２０】
2011501333.tif 000022
【００４６】
上式（４）及び（５）で、ρｊ＝１／ｒｊとする。チャネルｊに関連する雑音分散ｒｊは、当該チャネルで経験される位相ジッタと見なすことができる。
【００４７】
最後に、
【数２１】
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と定義すると、式（４）及び（５）は、以下の形で表される。
【数２２】
2011501333.tif 000024
【００４８】
図５を参照すると、比例項の交差結合ループ係数が省略され、したがって積分項のループ係数に関する交差結合構成だけが残るＮ＝２チャネル・システムについて、図２の状態空間ロジック８０における本発明に係るマルチ・チャネルＰＬＬの一実施形態が示されている。更に、本発明によれば、複数入力複数出力ループ・フィルタを含めた交差結合ループ・フィルタは、存在する多数のチャネルと同じ数だけ存在する。
【００４９】
位相誤差入力９１及び９２は、それぞれ入力信号の位相からサンプル・タイミング位相推定値１１１及び１１２を減じた各読み取りチャネルの位相誤差を指示する。状態空間ロジック８０は、複数の位相誤差入力９１、９２、及び重み１０１、１０２に応答し、各位相誤差入力の位相誤差指示を他の各位相誤差入力の位相誤差指示と交差結合させ、共通利得１３０を与えるように構成される。図示の実施形態において、重み付け及び交差結合は、各位相誤差入力の位相誤差指示の積分値を対象とする。
【００５０】
フィードバック・ロジック１４１及び１４２は、交差結合に応答するロジックであり、各読み取りチャネルに関するサンプル・タイミング位相推定値１１１及び１１２を提供するように構成される。
【００５１】
以下の表記を積分項のループ係数として使用する。
【数２３】
2011501333.tif 000025
比例項に関する非交差結合ループ係数は、図５ではγ１及びγ２で示されており、ループ・フィルタの比例部分は、チャネル単位で実現される、即ちグローバルではない。
【００５２】
本発明によれば、比例項に関する位相誤差の組合せが省略されるが、それによって性能が大きく損なわれることはない。位相誤差の組合せは、積分項のみを対象とする。
【００５３】
更に、パラメータ・セット
【数２４】
2011501333.tif 000026
は、ループ結合が当初考慮に入れられない従来の手法、例えばループ時間応答に基づく手法に従って選択される。つまり、
【数２５】
2011501333.tif 000027
は、共通利得１３０を含む場合、
【数２６】
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と等しくなるように選択することができる。次に、式（７）に従って、積分項のみを対象にチャネル間の結合が以下のように導入される。
【数２７】
2011501333.tif 000029
【００５４】
上式（９）で、ρｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの測定雑音電力の推定値の逆数、即ち１／ｒｉの推定値であり、Ｎは、チャネルの総数である。
【００５５】
別法として、重み係数は、平方根を取ると以下のように定義される。
【数２８】
2011501333.tif 000030
【００５６】
上式で、ｗｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの重みであり、ρｋ（ｉ）は、時間ｋにおけるチャネルｉの前記位相誤差指示の雑音分散の推定値の逆数である。
【００５７】
ρｋ（ｉ）の計算手法は様々なものが存在する可能性がある。１つは、該当するチャネルｉの位相ロック・ループに対する入力信号の位相と、期待ビット・セル（ｅｘｐｅｃｔｅｄ  ｂｉｔ  ｃｅｌｌ）の信号位相とを比較すること、即ち、上記のように取得される誤差信号の分散を計算し、更にその推定された分散の逆数を取ることにより、ρｋ（ｉ）を導出する手法である。
【００５８】
別法として、ρｋ（ｉ）は、タイミング誤差検出器から提供される信号の分散を計算し、やはりその逆数を取ることによって近似される。
【００５９】
共通利得１３０の推定は、パラメータｑ及びｒの推定から式（８）のζを推定することによって行うことができ、あるいは任意の適切な技法を使用して設計者が適切と判断した値を利用することもできる。一例としては、ＰＬＬの時間応答、例えば整定時間やオーバーシュート量等を考慮することによってループ係数が選択される従来のＰＬＬ設計における（積分項に関する）ループ係数値を利用することが挙げられる。このζの値は固定とすることができ、重み係数ｗ全体で時間変動が考慮に入れられる。
【００６０】
同様に、γ項も固定とすることができるが、この場合は比例項についてフィルタの交差結合が行われないので、αの表記は使用されない。ζに関して上述したように、これらのγの係数は、例えば従来の時間応答に基づくＰＬＬ設計を使用して設計者が妥当と考える任意の手法で選択することができる。
【００６１】
上述の各方法にはステップ順序の変更を含めた様々な変更を施すことができることが当業者には理解されるだろう。更に、本明細書に例示される配置とは異なる特定の構成要素配置を利用することもできることが当業者には理解されるだろう。
【００６２】
以上、本発明の好ましい諸実施形態について詳細に説明したが、これらの実施形態については、添付の特許請求範囲に記載される本発明の範囲を逸脱しない様々な修正形態及び適合形態が当業者に想到され得ることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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