(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ・チャネル（３）のインパルス応答を特定するための方法であって、
Ｌ個のシンボルの擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含む入力（ａ）を１／Ｔのシンボル・レートで前記チャネル（３）に供給するステップと、
前記入力（ａ）に対応するチャネル出力信号をサンプリング間隔Ｔｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔでサンプリングすることによって、チャネル出力（ｚ）を生成するステップであって、ｑ及びｐはｑ＜ｐの互いに素な整数であり、ｑ及びＬは互いに素な整数である、ステップと、
前記チャネル出力信号（ｚ）について、連続する出力信号（ｚ）間の１つのサンプルの位相シフトを用いて前記チャネル出力（ｚ）のｐ番目毎のサンプルを選択し、次に該サンプルを用いて前記チャネル出力（ｚ）からｐ個の多相シーケンス（ｐ（ｊ））＝ｚ（ｋ×ｑＴ＋ｊ×４ｑＴ／ｐ）（ここで、ｋ＝０，１，．．．，Ｌ−１、ｊ＝０，１，．．．，ｐ−１）を生成するステップと、
前記チャネル入力（ａ）のｑ番目毎のシンボルを選択することによって、前記チャネル入力（ａ）の１／ｑ個である、デシメートされたバイナリ・シーケンス（ｂ）を生成するステップと、
各々の多相シーケンス（ｐ（ｊ））について、その多相シーケンスを前記デシメートされたバイナリ・シーケンス（ｂ）と相関させるステップであって、２つの可能なバイナリ値は該相関について大きさが等しく符号が逆である、ステップと、相関出力シーケンス（ｃ（ｊ））を生成するために前記多相シーケンス（ｐ（ｊ））と前記バイナリ・シーケンス（ｂ）を相関させた結果を累算するステップと、
前記チャネルの前記インパルス応答を生成するために、対応する前記多相シーケンス（ｐ（ｊ））の位相順に前記相関出力シーケンス（ｃ（ｊ））のサンプルをインターリーブするステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記データ・チャネル（３）は磁気記録チャネルであり、それにより、前記チャネル入力（ａ）は前記記録チャネル内に記録され、生成された前記インパルス応答は前記記録チャネルのパルス応答である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
磁気記録チャネル（３）のステップ応答を特定するための方法であって、
請求項２に記載の方法によって前記記録チャネル（３）のパルス応答を特定するステップと、
前記ステップ応答を生成するように前記パルス応答を処理するステップと、
を含む方法。
【請求項４】
前記データ・チャネルは通信チャネルである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記チャネル出力（ｚ）は、前記入力（ａ）に対応する複数のチャネル出力信号を前記サンプリング間隔Ｔｓでサンプリングし、次いで前記サンプリングされた出力信号（ｙ）を平均化することによって生成される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記チャネル入力（ａ）は、各々が前記Ｌ個のシンボルの擬似ランダム・バイナリ・シーケンスからなる周期的なシーケンスを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記チャネル入力（ａ）は、ｑ周期の前記擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
Ｌ＝６３、ｑ＝４、及びｐ＝５である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラム。
【請求項１０】
データが１／Ｔのシンボル・レートで磁気記録チャネル（３）に記録され、ｐ及びｑがｑ＜ｐの互いに素な整数であるとすると、リードバック信号をサンプリング間隔Ｔｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔでサンプリングすることによって、サンプリングされたチャネル出力信号（ｙ）が生成されるデータ・ストレージ・デバイス（１）において、前記磁気記録チャネル（３）のパルス応答を特定するための装置（２）であって、
ｑ及びＬが互いに素な整数であるとすると、Ｌ個のシンボルの擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含むチャネル入力（ａ）の記録を制御し、前記チャネル入力（ａ）のｑ番目毎のシンボルを選択することによって、前記チャネル入力（ａ）の１／ｑ個である、デシメートされたバイナリ・シーケンス（ｂ）を生成するための、コントローラ（８）と、
前記入力（ａ）に対応するチャネル出力（ｚ）からｐ個の多相シーケンス（ｐ（ｊ））を生成するためのシーケンス生成器（９）であって、連続する出力信号（ｚ）間の１つのサンプルの位相シフトを用いて前記チャネル出力（ｚ）のｐ番目毎のサンプルを選択し、次に該サンプルを用いて前記チャネル出力（ｚ）からｐ個の多相シーケンス（ｐ（ｊ））＝ｚ（ｋ×ｑＴ＋ｊ×４ｑＴ／ｐ）（ここで、ｋ＝０，１，．．．，Ｌ−１、ｊ＝０，１，．．．，ｐ−１）生成する、シーケンス生成器（９）と、
各々の多相シーケンス（ｐ（ｊ））を前記デシメートされたバイナリ・シーケンス（ｂ）と相関させ、２つの可能なバイナリ値は該相関について大きさが等しく符号が逆であり、前記多相シーケンス（ｐ（ｊ））について相関出力シーケンス（ｃ（ｊ））を生成するために前記多相シーケンス（ｐ（ｊ））と前記バイナリ・シーケンス（ｂ）を相関させた結果を累算する、相関器（１０）と、を含み、
前記コントローラは、前記記録チャネル（３）の前記パルス応答を生成するために、前記対応する多相シーケンス（ｐ（ｊ））の位相順に前記相関出力シーケンス（ｃ（ｊ））のサンプルをインターリーブするように適合している、装置。
【請求項１１】
前記コントローラ（８）は、前記パルス応答を処理して前記記録チャネル（３）のステップ応答を生成するようにさらに適合している、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記コントローラ（８）は、前記記録されたチャネル入力（ａ）の複数回の読み出しを制御して、対応する複数のサンプリングされたチャネル出力信号（ｙ）を生成し、前記サンプリングされたチャネル出力信号（ｙ）を平均化して前記チャネル出力（ｚ）を生成し、前記チャネル出力（ｚ）を前記シーケンス生成器（９）に供給するように適合している、請求項１０又は請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ｑ及びｐがｑ＜ｐの互いに素な整数であり、ｑ及びＬが互いに素な整数であるとすると、Ｌ個のシンボルの擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含むチャネル入力（ａ）が、１／Ｔのシンボル・レートで前記チャネルを通して伝送され、受信信号がサンプリング間隔Ｔｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔでサンプリングされてサンプリングされたチャネル出力信号（ｙ）が生成されたときに、データ通信チャネルのインパルス応答を特定するための装置であって、
前記チャネル入力（ａ）に対応するチャネル出力（ｚ）からｐ個の多相シーケンス（ｐ（ｊ））を生成するためのシーケンス生成器（９）であって、各々の多相シーケンス（ｐ（ｊ））は、連続する多相シーケンス（ｐ（ｊ））間の１つのサンプルの位相シフトを用いて前記出力（ｚ）のｐ番目毎のサンプルを選択することによって生成される、シーケンス生成器（９）と、
前記チャネル入力（ａ）のｑ番目毎のシンボルを含む、前記チャネル入力（ａ）の１／ｑ個である、デシメートされたバイナリ・シーケンス（ｂ）を生成するためのコントローラ（８）と、
各々の多相シーケンス（ｐ（ｊ））を前記デシメートされたバイナリ・シーケンス（ｂ）と相関させ、２つの可能なバイナリ値は該相関について大きさが等しく符号が逆であり、前記多相シーケンス（ｐ（ｊ））について相関出力シーケンス（ｃ（ｊ））を生成するために前記多相シーケンス（ｐ（ｊ））と前記バイナリ・シーケンス（ｂ）を相関させた結果を累算する、相関器（１０）と、
を含み、
前記コントローラは、前記チャネルの前記インパルス応答を生成するために、前記対応する多相シーケンス（ｐ（ｊ））の位相順に前記相関出力シーケンス（ｃ（ｊ））のサンプルをインターリーブするように適合している、装置。
【請求項１４】
前記チャネル入力（ａ）は、対応する複数のサンプリングされたチャネル出力信号（ｙ）を生成するために、前記チャネルを通じて複数回伝送され、前記コントローラは、前記サンプリングされたチャネル出力信号（ｙ）を平均化して前記チャネル出力（ｚ）を生成し、前記チャネル出力を前記シーケンス生成器（９）に供給するように適合している、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記チャネル入力（ａ）は、ｑ周期の擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含む、請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記コントローラ（８）は、前記応答を処理して、前記データ・チャネルからの出力信号を処理するための信号処理装置（４）の少なくとも１つのパラメータについて、その応答に依存する値を導出するようにさらに適合している、請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記コントローラ（８）は、前記データ・チャネルの前記インパルス応答を処理して、前記インパルス応答に適した前記信号処理装置（４）の等化器（６）についての係数を導出するようにさらに適合している、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、オーバーサンプリングされたデータ・チャネルのインパルス応答の特定に関する。インパルス応答を特定し、その応答に依存する等化器係数（equalizer coefficients）などの付加的なパラメータを決定するための方法、装置及びコンピュータ・プログラムが提供される。
【背景技術】
【０００２】
通信チャネル又は磁気記録チャネルのようなデータ・チャネルのインパルス応答は、種々の媒体及び信号処理コンポーネントのパラメータを決定するのに重要である。通常は非ゼロ復帰（ＮＲＺ）変調方式が採用される磁気記録においては、記録チャネルのインパルス応答は、本質的に、パルス応答又は「双ビット」応答、すなわちパルス入力に対するチャネルの応答に相当する。記録チャネルのステップ応答又は「過渡」応答、すなわちステップ入力に対するチャネルの応答は、この双ビット応答から導出することができる。ハードディスク・ドライブ及びテープ・ドライブ・システムなどのデータ・ストレージ・デバイスにおける磁気記録チャネルの双ビット応答及び過渡応答は、一般に、検出回路の設計並びに媒体コンポーネント、ヘッド・コンポーネント及び読み出しチャネル・コンポーネントの特性にとって、極めて重要である。応答特定の最も重要な用途の１つは、等化器係数のオフライン計算である。この手順は、通常は、ストレージ・デバイスの製造の際に行われる。知られている技術は、擬似ランダム・バイナリ・シーケンス（ＰＲＢＳ）の記録と、Ｔ間隔のサンプリング又はオーバーサンプリングされたリードバック波形の捕捉及び処理（ここで、１／Ｔは入力ＰＲＢＳのシンボル・レートである）とを含む。適切な数のリードバック・サンプルを収集した後に、等化器係数の計算は、通常は、専用のハードウェア・エンジン又はマイクロコントローラで実行されるソフトウェアのいずれかによって、行われる。この例は、特許文献１において説明されている。この場合、等化器係数の組は、それらが有効であるとき、又は、動作中に適応手順によって更新することができる初期の係数の組として、ストレージ・デバイスの正常動作の際に用いることができる。
【０００３】
双ビット応答（以下、インパルス応答と称する）及び過渡応答の別の重要な用途は、高い線記録密度において大幅な劣化を引き起こす非線形の書込効果（write effects）を特徴付けることである。非線形ひずみは、一般には、等化によって補正することができない。従って、これらの効果が正しく特定され、定量化されることが特に重要である。これらの効果を特定するための知られている技術は、この場合も同様に、ＰＲＢＳシーケンスの記録とインパルス応答の特定とを含む。１つの例が、非特許文献１に記載されている。
【０００４】
ハードディスク・ドライブにおいて、記録データ・レート１／Ｔは極めて高く、通常、リードバック信号のサンプリング間隔は、このデータ・レートの逆数、すなわちＴに等しい。結果として、ＰＲＢＳの使用は、磁気記録チャネルのインパルス応答を抽出するための、極めて単純な乗算のない相関方法につながる。このようなスキームは、極めて単純なハードウェア実装に適している。オーバーサンプリングされる波形については（すなわち、チャネルの出力信号が、１／Ｔより高いレートでサンプリングされる場合は）、このような単純な手法はふさわしくない。例えば、テープ・ドライブは、オーバーサンプリング・ファクタとして典型的な５／４の値でオーバーサンプリングされた波形を用いる。一般に、ｐ及びｑがｑ＜ｐの互いに素な整数（relative prime integer）であるとすると、チャネル出力についてのサンプリング間隔が、Ｔｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔの値をとることができる場合には、まず全インパルス応答のｐ個のサブチャネルの各々を特定し、次いで結果として得られるサブチャネル応答をオーバーレイすることによって、オーバーサンプリングされたチャネル応答を常に抽出することができる（非特許文献２を参照されたい）。残念なことに、この方法は、実数の乗算を必要とし、ハードウェア又はソフトウェアに実装することを不可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２００３／００２８８３３Ａ１号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“Identification ofNonlinear Write Effects using Pseudorandom Sequences”, Palmer et al, IEEE Transactions on Magnetics, Vol.MAG-23, No.5,September 1987
【非特許文献２】“Least-squares StorageChannel Identification”, J.M.Cioffi, IBMJ.Res.Develop., Vol.30, No.3, May 1986
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上は主に磁気記録システムに焦点を当てているが、同じことが、他のシステム、特にデータ通信システムにも当てはまる。従って、データ・チャネルのインパルス応答を特定するための手順を計算効率の良いものにすることが極めて望ましいことが明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、データ・チャネルのインパルス応答を特定するための方法を提供する。この方法は、以下のステップ、すなわち、Ｌ個のシンボルの擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含む入力を１／Ｔのシンボル・レートでチャネルに供給するステップと、入力に対応するチャネル出力信号をサンプリング間隔Ｔｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔでサンプリングすることによってチャネル出力を生成するステップであって、ｑ及びｐはｑ＜ｐの互いに素な整数であり、ｑ及びＬは互いに素な整数である、ステップと、各々の多相シーケンスについて、連続する多相シーケンス間の１つのサンプルの位相シフトを用いて出力のｐ番目毎のサンプルを選択することによって、チャネル出力からｐ個の多相シーケンスを生成するステップと、チャネル入力のｑ番目毎のシンボルを選択することによって、デシメート（間引き）されたバイナリ・シーケンスを生成するステップと、各々の多相シーケンスについて、その多相シーケンスをデシメートされたバイナリ・シーケンスと相関させるステップであって、２つの可能なバイナリ値は該相関について大きさが等しく符号が逆である、ステップと、相関出力シーケンスを生成するために相関の結果を累算するステップと、チャネルのインパルス応答を生成するために、対応する多相シーケンスの位相順に相関出力シーケンスのサンプルをインターリーブするステップと、を含む。
【０００９】
このように、本発明の実施形態においては、ｐ個の多相シーケンスが、入力ＰＲＢＳに対応するオーバーサンプリングされたチャネル出力から生成される。これらの多相シーケンスの各々は、元の入力ＰＲＢＳをｑ番目毎にデシメートすることによって生成されたＰＲＢＳと相関され、これらの２つの可能なビット値は、相関プロセスについて等しい逆の大きさであり、実際には±１である。２つの信号の相関は、本来は、１つの信号のサンプルと他の信号のそれぞれ対応するサンプルとの乗算を含む。今説明されたプロセスにおいては、相関プロセスは、単に符号を変えるのみである。従って、実数の乗算が回避され、真の乗算器を必要としない。それにもかかわらず、多相シーケンスをデシメートされたシーケンスと相関させた結果がインターリーブされると、このプロセスによって、データ・チャネルのインパルス応答が得られる。従って、オーバーサンプリングされたチャネル・インパルス応答の乗算のない特定のための、的確で単純な極めて効率のよいプロセスが提供される。本発明の実施形態は、ハードウェア及びソフトウェアの両方において効率的な高速実装をもたらすものであり、本発明の実施形態を用いることによって、チャネル・インパルス応答の特定に依存する、オンライン及びオフラインの両方の様々な用途のいずれにも利点となる可能性がある。
【００１０】
明らかなことであるが、データ・チャネルが磁気記録チャネルの場合には、入力ＰＲＢＳは、記録チャネルに記録されることになる。この場合には、生成されるインパルス応答は、記録チャネルのパルス応答又は双ビット応答である。他の実施形態においては、データ・チャネルは有線又は無線通信チャネルとすることができ、この場合には、入力ＰＲＢＳは、当然のことながらチャネルを通して伝送される。いずれの場合にも、多相シーケンスが生成されるチャネル出力は、入力ＰＲＢＳに対応する複数のサンプリングされたチャネル出力信号を平均化することによって生成されることが好ましい。この平均化プロセスによって、出力信号における雑音の影響が軽減される。このように、記録されたＰＲＢＳは、記録用途では複数回読み出され、入力ＰＲＢＳは、通信用途では複数回伝送され受信されることになる。
【００１１】
チャネル入力は、ＰＲＢＳの単独インスタンスから構成されると考えられるが、各々がＬ個のシンボルのＰＲＢＳからなる周期的なシーケンスを含むチャネル入力を利用することによって、より良好な結果を達成することができる。効率を最大にするために、チャネル入力は、ｑ周期のＰＲＢＳを含むことが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、磁気記録チャネルの過渡応答を特定するための方法を提供する。この方法は、本発明の第１の態様に係る方法によって記録チャネルのパルス応答を特定することと、過渡応答を生成するようにインパルス応答を処理することとを含む。
【００１３】
本発明の実施形態は、チャネル出力処理装置の種々のパラメータを、高速で正確に効率よく計算するために用いることができる。従って、本発明の第３の態様は、データ・チャネルからの出力信号を処理するための信号処理装置の１つ又は複数のパラメータを求める方法であって、本発明の第１又は第２の態様に係る方法によってデータ・チャネルの応答を特定することと、その応答に依存するパラメータ毎の値を導出するためにこの応答を処理することとを含む方法を提供する。ここでの特に有用な用途は、チャネル・インパルス応答を用いた等化器係数の計算である。
【００１４】
本発明の第４の態様は、本発明の上述の態様のいずれかに係る方法をコンピュータに実行させるためのプログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラムを提供する。「コンピュータ」という用語は、ここでは最も一般的な意味に用いられ、コンピュータ・プログラムを実行するためのデータ処理能力を有する、いずれかの装置、コンポーネント、又はシステムを含むことが理解される。さらに、本発明を具体化するコンピュータ・プログラムは、独立のプログラムを構成するか、又は、より大きなプログラムの要素とすることができ、例えばディスク又はコンピュータにロードするための電子送信信号などのコンピュータ可読媒体に具体化された状態で、提供することができる。コンピュータ・プログラムのプログラム・コード手段は、直接的に、又は、（ａ）別の言語、コード、若しくは表記法への変換、若しくは（ｂ）異なる形態の複製、のいずれか又はその両方の後において、当該方法をコンピュータに実行させるように意図された命令の組の、いずれかの言語、コード、又は表記法でのいずれかの表現を含むものとすることができる。
【００１５】
本発明はまた、本発明の上述の態様に係る方法を実装するための装置を提供する。具体的には、本発明の第５の態様は、データが１／Ｔのシンボル・レートでチャネルに記録され、ｐ及びｑがｑ＜ｐの互いに素な整数であるとすると、リードバック信号をサンプリング間隔Ｔｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔでサンプリングすることによって、サンプリングされたチャネル出力信号が生成されるデータ・ストレージ・デバイスにおいて、磁気記録チャネルのインパルス応答を特定するための装置を提供する。この装置は、ｑ及びＬが互いに素な整数であるとすると、Ｌ個のシンボルの擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含むチャネル入力の記録を制御し、チャネル入力のｑ番目毎のシンボルを選択することによってデシメートされたバイナリ・シーケンスを生成するためのコントローラと、入力に対応するチャネル出力からｐ個の多相シーケンスを生成するためのシーケンス生成器であって、各々の多相シーケンスは、連続する多相シーケンス間の１つのサンプルの位相シフトを用いて出力のｐ番目毎のサンプルを選択することによって生成される、シーケンス生成器と、各々の多相シーケンスをデシメートされたバイナリ・シーケンスと相関させ、２つの可能なバイナリ値は該相関について大きさが等しく符号が逆であり、その多相シーケンスについて相関出力シーケンスを生成するために相関結果を累算する、相関器とを含み、コントローラは、記録チャネルのパルス応答を生成するために、対応する多相シーケンスの位相順に相関出力シーケンスのサンプルをインターリーブするように適合している。
【００１６】
本発明の第６の態様は、ｑ及びｐがｑ＜ｐの互いに素な整数であり、ｑ及びＬが互いに素な整数であるとすると、Ｌ個のシンボルの擬似ランダム・バイナリ・シーケンスを含むチャネル入力が、１／Ｔのシンボル・レートでチャネルを通して伝送され、サンプリングされたチャネル出力信号を生成するために、受信信号がサンプリング間隔Ｔｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔでサンプリングされたときに、データ通信チャネルのインパルス応答を特定するための装置を提供する。この装置は、入力に対応するチャネル出力からｐ個の多相シーケンスを生成するためのシーケンス生成器であって、各々の多相シーケンスが、連続する多相シーケンス間の１つのサンプルの位相シフトを用いて出力のｐ番目毎のサンプルを選択することによって生成される、シーケンス生成器と、チャネル入力のｑ番目毎のシンボルを含むデシメートされたバイナリ・シーケンスを生成するためのコントローラと、各々の多相シーケンスをデシメートされたバイナリ・シーケンスと相関させ、２つの可能なバイナリ値が該相関について等しい大きさが等しく符号が逆であり、その多相シーケンスについて相関出力シーケンスを生成するために相関結果を累算する、相関器とを含み、コントローラは、チャネルのインパルス応答を生成するために、対応する多相シーケンスの位相順に相関出力シーケンスのサンプルをインターリーブするように適合している。
【００１７】
上述の装置の実施形態においては、コントローラは、応答を処理して、チャネル出力信号を処理するための信号処理装置の少なくとも１つのパラメータについて、その応答に依存する値を導出するように適合させることができる。例えば、コントローラは、データ・チャネルのインパルス応答を処理して、信号処理装置の等化器についての係数を導出するように適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】データ・ストレージ・システムにおける磁気記録チャネルのインパルス応答を特定するための本発明を具体化する装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１の装置によって用いられるチャネル入力の略図である。
【図３】実施形態の動作において生成されるデシメートされたバイナリ・シーケンスを示す。
【図４】実施形態の動作において得られるチャネル出力信号を示す。
【図５】実施形態の動作において生成される平均的なチャネル出力を示す。
【図６】実施形態の動作における多相シーケンスの生成を示す。
【図７】実施形態の動作における種々のシーケンスの相対的なタイミングを示す。
【図８】図１の装置の相関器の概略的なブロック図である。
【図９】本装置のコントローラによるチャネル・インパルス応答の生成を示す。
【図１０】図１のシステムについて、等化器係数を生成するための、コントローラによるインパルス応答の処理を示す。
【図１１】図１のシステムについて、等化器係数を生成するための、コントローラによるインパルス応答の処理を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
一般に、本発明の一態様の実施形態を参照して特徴が本明細書において説明されている場合には、対応する特徴は、本発明の別の態様の実施形態において提供することもできる。
ここでは、例として、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２０】
インパルス応答特定装置の実施形態を組み込むデータ・ストレージ・システムが、図１に概略的に示されている。この例においては、データ・ストレージ・システムは、テープ・ドライブ１であり、本発明を具体化する応答特定方法を実装する応答分析モジュール２の形でインパルス応答特定装置を含む。従って、ここでのデータ・チャネルは、磁気テープにデータを記録し、そこからデータを読み出すための読み書きヘッドを含む磁気記録チャネル３である。テープ・ドライブ１の作動の際に、データは、１／Ｔの記録データ・レートでチャネル３に記録される。読み書きヘッドによって出力されたリードバック信号は、全体が４で示される読み出し処理装置に供給される。読み出し処理装置４は、図においては、サンプラ５と、応答分析モジュール２の動作を説明する際に具体的に言及されることになる等化器６とを含むように、簡単に示されている。サンプラ５は、チャネル３によって出力されたリードバック信号をサンプリング・レートＴｓ＝（ｑ／ｐ）Ｔでサンプリングし、この例においてはｑ＝４及びｐ＝５である。当業者には明らかなように、読み出し処理装置は、典型的には、自動利得制御、ローパス・フィルタ、シーケンス検出、デコーディング、及びエラー修正などの機能を行うための他の様々なコンポーネント（図示せず）を含む。同様に、チャネル３の記録側の書き込み処理装置は、わかりやすくするために図から省略されているが、典型的には、エンコーディング、部分応答プレコーディング、書き込み等化、及び書き込み事前補償などの機能を行うコンポーネントを含む。
【００２１】
インパルス応答分析モジュール２は、図に示されるように、コントローラ８と、シーケンス生成器９と、相関器１０とから構成される。図において点線によって示されるように、この実施形態におけるコントローラ８は、チャネル３の読み書き動作を制御し、等化器６の動作面も制御することができる。より具体的には、コントローラ８は、読み書き動作を行わせることができ、この結果を分析モジュール２で処理して、チャネル３のインパルス応答を特定するとともに、その応答に適した等化器６の係数についての値を計算することができる。手短に述べると、モジュール２の動作において、コントローラ８は、入力シーケンスａのチャネル３における記録を制御し、読み書きヘッドを制御して記録されたシーケンスを読み出す。チャネルからのリードバック信号は、サンプラ５によってオーバーサンプリングされ、結果として得られるサンプリングされたチャネル出力信号ｙは、図に示されるようにコントローラ８によって受信される。コントローラ８は、これらのサンプリングされた出力信号を平均化して、平均チャネル出力シーケンスｚを生成する。チャネル出力ｚは、シーケンス生成器９に供給され、シーケンス生成器９は、シーケンスｚから５つの多相シーケンスｐ（ｊ）（ｊ＝０，１，．．．４）を生成する。多相シーケンスｐ（ｊ）は、入力シーケンスｂもコントローラ８から受信する相関器１０に出力される。コントローラ８は、シーケンスａをｑ番目（この例においては、ｑは４である）毎にデシメートすることによって、元のチャネル入力ａからシーケンスｂを生成する。相関器１０は、各々の多相シーケンスｐ（ｊ）をデシメートされた入力シーケンスｂと相関させ、相関結果を累算して、相関出力シーケンスｃ（ｊ）を生成する。次に、相関出力シーケンスはコントローラ８に供給され、コントローラ８は、これらのシーケンスをインターリーブして記録チャネル３のインパルス応答を生成する。これは、等化器６について適切な係数を導出するためにコントローラ８においてさらに処理され、これらの係数は次に、テープ・ドライブの次の動作に用いられるように等化器に出力される。上述のプロセスの種々のステップは、より詳細に後述される。
【００２２】
上記のプロセスを開始するためにコントローラ８によって供給されるチャネル入力シーケンスａは、図２に概略的に示されている。シーケンスａは、各々が長さＬ＝６３ビットのＰＲＢＳから構成されるｑ＝４周期からなる。ここでは種々のＰＲＢＳパターンを用いることができ、当業者には適切な例が明らかであろう。従って、シーケンスａは、ａ＝ａ（ｍＴ）としてチャネル３において記録され、ここで、ｍ＝０，１，．．．２５１であり、１／Ｔは記録データ・レートであり、この例におけるビット値は＋１及び−１によって表される。
【００２３】
デシメートされたバイナリ・シーケンスｂは、図３に示されている。コントローラ８は、シーケンスａのｑ番目毎のシンボルを選択することによって、チャネル入力ａからこのシーケンスを生成する。従って、この例においては、コントローラ８は、シーケンスａの４番目毎のシンボルを選択する。これにより、図に示される元のＰＲＢＳシンボル・インデックスを有する、別の６３−ビットＰＲＢＳ  ｂ＝ａ（ｋ４Ｔ）、ｋ＝０，１．．．．６２が生成される。
【００２４】
チャネル入力ａがサンプラ５によってリードバックされ、オーバーサンプリングされると、図４に示されるように、サンプリングされたチャネル出力信号ｙが得られる。出力信号のサンプルは、Ｔｓ＝４Ｔ／５の間隔が置かれており、４×６３Ｔの時間間隔にわたる３１５サンプルのシーケンスとなる。前述されたように、出力信号の雑音の影響を軽減するために、入力シーケンスａは、周期的に、ここではＭ回繰り返され、Ｍ個の出力信号ｙを生成する。次に、コントローラ８は、これらの信号を平均化して、図５に示されるチャネル出力シーケンスｚを生成する。Ｍの値は、所与のシステムにおいて必要とされる通り選択することができるが、Ｍの典型的な値は１０である。
【００２５】
コントローラ８は、出力信号ｚをシーケンス生成器９に供給し、シーケンス生成器９は、ｐ＝５の多相シーケンスｐ（ｊ）＝ｚ（ｋ×４Ｔ＋ｊ×４Ｔ／５）を生成し、ここで、以前と同様に、ｊ＝０，１，．．．４であり、ｋ＝０，１，．．．６２である。従って、事実上、各々の多相シーケンスは、連続する多相シーケンス間の１つのサンプルの位相シフトを用いてチャネル出力ｚの５番目毎のサンプルを選択することによって、生成される。結果として得られる多相サンプル・シーケンスｐ（０）からｐ（４）が、図６に示されている。図７はさらに、元の入力シーケンスａ及びデシメートされたシーケンスｂと比較した基本シーケンスｚに対する多相サンプルのタイミングを示す。一番上の太字で示される入力シンボルは、デシメートされたシーケンス・シンボルｂを表し、これらは、多相シーケンスｐ（０）のサンプルと一致することが理解できる。
【００２６】
多相シーケンスｐ（０）からｐ（４）は、シーケンス生成器９によって、コントローラ８からデシメートされたシーケンスｂも受信する相関器１０に供給される。相関器１０は、図８により詳細に示されている。図示されるように、相関器は、各々の多相信号ｐ（ｊ）をデシメートされたシーケンスｂと相関させるように動作し、この結果はサンプル毎に累算され、先と同様に相関出力信号ｃ（ｊ）＝ｃｊ（ｋ×４Ｔ）ｋ＝０−６２ を生成する。当業者であれば、２つの信号を相関させるプロセスは、図の乗算器によって示されるように、１つの信号の連続するサンプルの各々と他の信号のそれぞれ対応するサンプルとの乗算を含むことが理解されるであろう。しかしながら、ここでは、入力バイナリ値が±１であるため、乗算プロセスは、単に符号を変えるのみである。従って、相関プロセスにおいては、実数の乗算が回避され、真の乗算器を必要としない。
【００２７】
相関出力信号ｃ（０）からｃ（４）は、サンプル毎にコントローラ８に供給され、コントローラ８は、対応する多相シーケンスｐ（ｊ）の位相順に信号をインターリーブする。すなわち、相関信号サンプルは、ｃ０（０）、ｃ１（０）、ｃ２（０）、ｃ３（０）、ｃ４（０）、ｃ０（４Ｔ）、ｃ１（４Ｔ）、ｃ２（４Ｔ）、ｃ３（４Ｔ）、ｃ４（４Ｔ）、ｃ０（８Ｔ）、ｃ１（８Ｔ）、．．．等というように、順番にインターリーブされる。このインターリーブ・プロセスの結果として、コントローラ８は、記録チャネル３のインパルス応答を得る。このことが図９に示されており、図９の左側は、コントローラ８によって生成される、インターリーブされた信号の例を示す。右側の拡大された部分は、３２サンプルの省略されたインパルス応答を示す。
【００２８】
上記のプロセスによって得られたインパルス応答は、以下でさらに説明される種々の目的のために用いることができるが、この具体的な例においては、コントローラ８は、応答を処理して、等化器６の分数間隔係数（the fractionally-spaced coefficients）について適切な値を導出する。このことは、一般的に知られている方法で行うことができ、係数計算プロセスの実装は、当業者には明らかであろう。しかしながら、簡単に述べると、相関行列Ｒは、図１０に示されるように、テプリッツ構造を用いて３２サンプルのインパルス応答から計算される。相互相関ベクトルＶも、図１１に示されるように、インパルス応答及びＰＲ４（部分応答４）等化器ターゲットから計算される。次に、等化器係数は、Ｃ＝Ｒ−１×Ｖによって与えられ、ここで、Ｒ−１はＲの逆数（又は擬似逆数）である。この解決策は、ＰＲ４  ゼロフォーシング（ＺＦ）構造に相当する。代替的に、ＭＭＳＥ（最小平均２乗誤差）等化器係数は、チャネル雑音の統計を考慮することによって得ることができ、Ｉが恒等行列、Ｒｎｓが有色雑音の相関行列、ｒ２がチャネル相関行列の対角にわたって追加される小さな正の定数であるとすると、
電子回路又は熱雑音については、Ｃ＝（Ｒ＋ｒ２Ｉ）−１×Ｖ
定常有色雑音については、Ｃ＝（Ｒ＋Ｒｎｓ）−１×Ｖ
である。これは、付加的な雑音の相関特性を計算するのは非現実的であることが多いために行われるものであり、帯域外雑音除去特性を改善し、雑音増強を低減させる。いずれの場合も、コントローラ８によって導出された結果としての係数は、ストレージ・デバイスの次の動作に用いられるように等化器６に供給される。
【００２９】
以上のことから、応答分析モジュール２が、単純で乗算のない相関方法を含む極めて効率的なプロセスによって、オーバーサンプリングされたチャネル・インパルス応答を特定するように動作することが分かるであろう。これによって、ハードウェア及びソフトウェアの両方に容易に実装することができる単純で高速の動作がもたらされる。特に、モジュール２の機能ブロック８、９及び１０は、ハードウェア、ソフトウェア、又は所与のシステムにおいて望まれるこれらの組み合わせにおいて実装できることが分かるであろう。例えば、モジュール２の機能は、最初の等化器の計算に現在用いられているＣコードの一部として含めることができる。一般に、モジュール２は、等化器係数の高速で正確な計算を可能にし、テープ・ドライブ１の製造の際に利用すること、及び／又は、必要なときに動作を呼び出すことができる「内蔵」モジュールとすることができる。例えば、ドライブが損傷した場合には、「再訓練（retraining）」モードが呼び出され、それによりモジュール２は、等化器係数を再計算するように動作する。再訓練モードを呼び出して、テープの経年劣化によるインパルス応答の変化に対処することもできる。
【００３０】
応答分析モジュール２の特定の用途及び動作モードに応じて、コントローラ８によって他の種々の動作を行うことができる。例えば、インパルス応答をさらに処理して、例えば検出回路のパラメータといった処理装置６の他の種々のパラメータについて適切な値を求めることができる。さらに、インパルス応答を利用して、テープ・ドライブの特別なオフライン手順中の非線形性及びビットシフトの特定及び測定のために、さらに処理を行うこともできる。特定された応答は、付加的な定常雑音であるか、付加的な有色雑音であるか、又は媒体雑音（過渡雑音及びデータ依存雑音）であるかにかかわらず、雑音成分の特徴付け及び分離機能に利用することもできる。説明された実施形態において得られたインパルス応答をコントローラ８においてさらに処理して、チャネルのステップ（過渡）応答を特定することができる。これは、知られている方法で実現することができ、この処理の実装は当業者には明らかであろう。インパルス応答ｈ（ｔ）と過渡応答ｇ（ｔ）とは、ｈ（ｔ）＝ｇ（ｔ）−ｇ（ｔ−Ｔ）によって関係付けられる。過渡応答は、一般にローレンツ・モデルを用いて近似され、インパルス応答からローレンツ・モデルのパラメータを得るために、通常は最小平均２乗誤差法を採用する。次に、過渡応答は、上述の種々の付加的な処理動作に利用することができる。一般に、上述の応答抽出プロセスの極めて効率的な性質によって、既存のオンライン又はオフライン方法と比べてチャネル・パラメータの極めて高速な計算がもたらされる。
【００３１】
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の好ましい実施形態に対して他の種々の変更及び修正を行うことができる。例えば、この実施形態においては、図１のモジュール２は、読み出しチャネルのサンプラ５を用いるが、幾つかの用途においては、応答分析モジュールは、リードバック信号をチャネルから直接受信することを可能にするそれ自体のサンプラを含むことができる。また、コントローラ８は、デバイス動作の種々の態様を制御するより一般的なコントローラとして具体化することができる。上記の実施形態はテープ・ドライブに利用されるが、本発明の実施形態は、例えばディスク・ドライブのような他のデータ・ストレージ・システム又はデータ通信システムにおいて、他のオーバーサンプリングされたデータ・チャネルのインパルス応答を特定するのに利用することができる。後者の場合には、動作は、当然のことながら通信チャネルに接続された受信機構からコントローラ８が出力信号を受信することを除けば、一般的には、記録チャネル３について上述された通りである。図５の平均化プロセスについての多数のチャネル出力信号もまた、チャネル入力の多数の伝送によって得られることになる。このような伝送はコントローラ８の制御の下で行われてもよいし、所定のチャネル入力の伝送に応答してコントローラが説明された機能を行うように適合されてもよい。当業者には明らかなように、パラメータＬ、ｐ及びｑについての他の種々の値は、当然に他のシステムにおいて利用することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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