(57)【要約】    【課題】半径方向のトラック密度および円周方向の線密度が増加すれにつれて、サーボフィールドを円周方向に正確に位置合わせすることが困難になる。    【解決手段】トラックは、記録ヘッドの位置を制御するためのサーボ情報として、良好な自己相関性を有する疑似ノイズ（ＰＮ）シーケンスを備えている。第１組の交互トラックは、良好な自己相関性を有するＰＮシーケンスである先頭の疑似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ）と、前記先頭のＰＲＢＳから循環的にシフトされる後続のＰＲＢＳを使用する。第１組と交互に配置された第２組の交互トラックも、先頭のＰＲＢＳと、前記先頭のＰＲＢＳから循環的にシフトされた後続のＰＲＢＳを有する。ただし、第２組の各トラックにおける先頭のＰＲＢＳは、第１組のトラックにおける先頭のＰＲＢＳからのトラックに沿ったオフセットである。【選択図】図５Ａ
2005322391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１のトラック内の第１トラック疑似ノイズ（ＰＮ）シーケンスと、（ｂ）前記第１のトラックと隣接した第２のトラック内の、前記第１のトラックＰＮシーケンスからのトラックに沿った第２トラックＰＮシーケンス・オフセットとを含むサーボパターンを形成する、サーボ位置決め情報を有する複数の隣接するトラックを有する記録媒体と、
前記トラック内の前記ＰＮシーケンスを読み取るヘッドと、
前記ヘッドに接続され、異なるトラックに前記ヘッドを位置決め、前記トラック上で前記ヘッドを保持するアクチュエータと、
前記第１および第２のトラック内で前記ヘッドによって読み取った前記疑似ランダム２進シーケンスに応じて、前記アクチュエータに対しヘッド位置信号を生成するデコーダと、を有することを特徴とする記録システム。
【請求項２】
各ＰＮシーケンスは、疑似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ）であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記サーボパターンは、各ＰＮシーケンスの前に循環パッドをさらに含んでおり、前記循環パッドは前記先行するＰＮシーケンスの周期の固定部分であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記デコーダは、ＰＮシーケンスの検出に応じてダイパルスを生成する相関器を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第２トラックＰＮシーケンスは、前記第１トラックＰＮシーケンスを反転させたものであり、前記相関器は、第１トラックＰＮシーケンスの検出に応じて正のダイパルスを生成し、第２トラックＰＮシーケンスの検出に応じて負のダイパルスを生成することを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記相関器に結合され、前記第１のトラックのサーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）を表す前記正のダイパルス・ゼロ交差を検出するための正の同期相関フィルタと、
前記相関器に結合され、前記第２のトラックのＳＴＭを表す前記負のダイパルス・ゼロ交差を検出するための負の同期相関フィルタとを有することを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記第１トラックＰＮシーケンスは、前記第１のトラック内の先頭のＰＮシーケンスであり、前記第２トラックＰＮシーケンスは、前記第２のトラック内の先頭のＰＮシーケンスであり、
前記システムは、さらに
前記第１のトラックにおいては、前記先頭のＰＮシーケンスの後続であって前記先頭のＰＮシーケンスと同一のＰＮシーケンスと、前記先頭のＰＮシーケンスとそれに続くＰＮシーケンスとの間の循環シフトと、
前記第２のトラックにおいては、前記先頭のＰＮシーケンスの後続であって前記先頭のＰＮシーケンスと同一のＰＮシーケンスと、前記先頭のＰＮシーケンスとそれに続くＰＮシーケンスとの間の循環シフトであって前記第１のトラックにおける循環シフトとは異なる循環シフトと、
前記相関器に結合しており、前記第１のトラックのＳＴＭに反応して前記第１のトラック内の循環シフトを測定するとともに、前記第２のトラックのＳＴＭに反応して前記第２のトラック内の循環シフトを測定するトラック識別（ＴＩ）デコーダ、を有することを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記デコーダは、前記第１トラックＰＮシーケンスからのダイパルスと前記第２トラックＰＮシーケンスからのダイパルスとの振幅の差に応じて前記ヘッド位置信号を生成することを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項９】
複数の同心状の環状トラックを有する磁気記録ディスクであって、各トラックは複数の角度的に区切られたサーボセクタを有し、各トラック内の前記サーボセクタは、隣接するトラック内のサーボセクタと円周方向および半径方向に位置合わせされており、半径方向に隣接するトラック内の前記サーボセクタは、（ａ）第１組の交互トラックの各々においては、自己相関性を有するとともに相関フィルタ（ＰＮシーケンス）による検出の可能な先頭の疑似ノイズ・シーケンスと、前記先頭のＰＮシーケンスと同一の後続のＰＮシーケンスとを含み、（ｂ）前記第１組と交互に配置された第２組の交互トラックの各々においては、前記第１組における先頭のＰＮシーケンスから円周方向にオフセットした先頭のＰＮシーケンスと、前記先頭のＰＮシーケンスと同一の後続のＰＮシーケンスとを含むサーボパターンを形成し、各トラックは、前記先頭のＰＮシーケンスと後続のＰＮシーケンスとの間で循環シフトを有し、前記循環シフトは、連続した隣接トラックにわたって固定増分だけ増加する磁気記録ディスクと、
前記サーボセクタ内のＰＮシーケンスを読み取るヘッドと、
前記ヘッドに接続され、異なるトラックに前記ヘッドを位置決め、前記トラック上で前記ヘッドを保持するアクチュエータと、
前記サーボセクタ内で前記ヘッドによって読み取った前記ＰＮシーケンスに応じて、前記アクチュエータに対しヘッド位置信号を生成するデコーダと、
を有することを特徴とする磁気記録ディスク・ドライブ。
【請求項１０】
各ＰＮシーケンスは、疑似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ）であることを特徴とする請求項９記載のディスク・ドライブ。
【請求項１１】
前記サーボパターンは、各ＰＮシーケンスの前に循環パッドをさらに含んでおり、前記循環パッドは前記先行するＰＮシーケンスの周期の固定部分であることを特徴とする請求項９記載のディスク・ドライブ。
【請求項１２】
前記第２組のトラックにおけるＰＮシーケンスは、前記第１組のトラックにおけるＰＮシーケンスからの差であることを特徴とする請求項９記載のディスク・ドライブ。
【請求項１３】
前記第２組のトラックにおけるＰＮシーケンスは、前記第１組のトラックにおけるＰＮシーケンスを反転させたものであることを特徴とする請求項１２記載のディスク・ドライブ。
【請求項１４】
前記デコーダは、ＰＮシーケンスの検出に応じてダイパルスを生成する相関器を有することを特徴とする請求項９記載のディスク・ドライブ。
【請求項１５】
前記第２組のトラックにおけるＰＮシーケンスは、前記第１組のトラックにおけるＰＮシーケンスを反転させたものであり、前記相関器は、前記第１組のトラックにおけるＰＮシーケンスの検出に応じて正のダイパルスを生成し、前記第２組のトラックにおけるＰＮシーケンスの検出に応じて負のダイパルスを生成することを特徴とする請求項１４記載のディスク・ドライブ。
【請求項１６】
さらに、前記相関器に結合され、前記第１組のトラックのサーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）を表す正のダイパルス・ゼロ交差を検出するための正の同期相関フィルタと、
前記相関器に結合され、前記第２組のトラックのＳＴＭを表す負のダイパルス・ゼロ交差を検出するための負の同期相関フィルタと、を有することを特徴とする請求項１５記載のディスク・ドライブ。
【請求項１７】
さらに、前記相関器に結合され、前記第１組のトラックのＳＴＭに反応して前記第１組のトラックにおけるトラック内の循環シフトを測定するとともに、前記第２組のトラックのＳＴＭに反応して前記第２組のトラックにおけるトラック内の循環シフトを測定するトラック識別（ＴＩＤ）デコーダを有することを特徴とする請求項１６記載のディスク・ドライブ。
【請求項１８】
前記デコーダは、前記第１組のトラックにおけるＰＮシーケンスからのダイパルスと、前記第２組のトラックにおけるＰＮシーケンスからのダイパルスとの振幅の差に応じてヘッド位置信号を生成することを特徴とする請求項１４記載のディスク・ドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、磁気記録ハード・ディスク・ドライブなどのデータ記録システムに係り、特に、データトラック上で記録再生ヘッドの位置を特定して保持するための、予め記録済みのサーボパターンおよびサーボ位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録ハード・ディスク・ドライブは、サーボ機構による位置決めシステムを使用して、記録再生ヘッドを所望のデータトラック上に保持するとともに、必要に応じてトラックからトラックへのシークを行い、読み取りおよび書き込みの動作を実行する。各ディスク面上の同心データトラックごとに、円周方向に区切られたサーボセクタ内のフィールドには、特殊な「サーボ」情報が書き込まれる。サーボパターンは、複数のトラックにわたって形成される。これは、ヘッドがパターンを通過するときに、ヘッドからのリードバック信号がデコードされて、ヘッドの半径方向位置が得られるようにするためである。サーボパターンがディスク上に書き込まれるのは、サーボ書き込みとして知られるプロセスにおける製造中においてである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のサーボ書き込みにおいては、サーボパターンは、専用のサーボライターとともに普通の記録ヘッドを使用して、複数のパスで書き込まれる。各パスは、円周方向に正確に位置合わせしなければならない。位置合わせ不良は、サーボシステムにエラーをもたらす。半径方向のトラック密度および円周方向の即ちトラックに沿った方向のデータビットの線密度が増加すれにつれて、サーボフィールドを円周方向に正確に位置合わせすることはさらに困難になる。
【０００４】
必要なことは、予め記録済みのサーボフィールドの位置合わせ不良に敏感でない、サーボパターンを有する磁気記録ディスクおよびサーボデコード・システムを有するディスク・ドライブである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、記録媒体を使用するデータ記録システムに関する。前記記録媒体においては、トラックは、良好な自己相関性を有しサーボ情報として相関フィルタによる検出が可能である疑似ノイズ（ＰＮ）シーケンスを備えている。ＰＮシーケンスを使用して、各トラック内のサーボパターンの開始を特定するためのサーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）をエンコードすることができる。各トラック内のＰＮシーケンスを有するサーボパターンは、トラック識別（ＴＩＤ）に対するおよびトラック間のヘッドの位置を表す位置誤差信号（ＰＥＳ）に対する制御システムによってデコードすることができる。ここで、ＰＮシーケンスは、隣接するトラック内のＰＮシーケンスからトラックに沿ってシフトされる。
【０００６】
一実施例では、疑似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ）と呼ばれる特殊なタイプのＰＮシーケンスが使用される。第１組の交互トラックは、先頭のＰＲＢＳと、前記先頭のＰＲＢＳから循環的にシフトされた後続のＰＲＢＳを有する。第１組と交互に配置された第２組の交互トラックも、先頭のＰＲＢＳと、前記先頭のＰＲＢＳから循環的にシフトされた後続のＰＲＢＳを有する。ただし、第２組の各トラックにおける先頭のＰＲＢＳは、第１組のトラックにおける先頭のＰＲＢＳからのトラックに沿ったオフセットである。トラック内の第１のまたは先頭のＰＲＢＳは、ヘッド位置決め制御システムによってＳＴＭとして使用される。循環シフトは、トラックにわたって固定増分だけ増加し、ＴＩＤに対する制御システムによって使用される。トラック内の後続のＰＲＢＳは、制御システムによってＰＥＳとして使用される。
【０００７】
本発明の磁気記録ディスクドライブの実装例においては、サーボパターンは、角度的に区切られたサーボセクタにあり、第２組の交互トラック内のセクタで使用されるＰＲＢＳは、第１組の交互トラック内のセクタで使用されるＰＲＢＳの逆数である。ディスクドライブには、第１組のトラックからのＰＲＢＳが検出されるごとに単一の正のダイパルスを出力するとともに、反転させたＰＲＢＳが検出されるごとに単一の負のダイパルスを出力する相関器が含まれる。各トラック内で第１のまたは先頭のＰＲＢＳを検出してからのダイパルスのゼロ交差は、ＳＴＭを生成するタイミングとして使用される。先頭のＰＲＢＳと後続のＰＲＢＳとの間の循環シフトは、トラックごとの先頭のＰＲＢＳと後続のＰＲＢＳとの間の循環シフトの長さがＴＩＤを表すように、半径方向のトラックごとに固定増分だけ増加する。隣接する２トラック内で後続のＰＲＢＳを検出してからのダイパルスの振幅の差は、ＰＥＳを表す。このＰＥＳは、ディスク・ドライブのアクチュエータに送られ、トラック上でヘッドを保持するのに使用される。
【０００８】
本発明の特徴および利点をさらに十分に理解するには、添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を参照する必要がある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、疑似ノイズ（ＰＮ）シーケンスを使用して、各トラック内のサーボパターンの開始を特定するためのサーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）をエンコードすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明で使用可能なタイプのディスク・ドライブを示すブロック図である。図示されているディスク・ドライブは、セクタサーボおよびゾーンビット・レコーディング（ＺＢＲ）による固定ブロック「ヘッダーレス」アーキテクチャを使用してフォーマットされている。一般に参照符号１０２として指定されるディスク・ドライブには、データ記録ディスク１０４、アクチュエータ・アーム１０６、データ記録トランスデューサ１０８（ヘッド、記録ヘッド、または記録再生ヘッドとも呼ばれる）、ボイス・コイル・モータ１１０、サーボ電子回路１１２、記録再生電子回路１１３、インターフェース電子回路１１４、コントローラ電子回路１１５、マイクロプロセッサ１１６、およびＲＡＭ１１７などが含まれる。
【００１１】
記録ヘッド１０８は、誘導記録再生ヘッドであっても、または、誘導記録ヘッドに磁気抵抗再生ヘッドを組み合わせたものであってもよい。一般に、ディスクモータによって回転するハブ上には、複数のディスクが重ねられている。各ディスクの各表面は、それぞれ別個の記録ヘッドに対応付けられている。データ記録ディスク１０４は、回転中心１１１を有し、方向１３０に沿って回転する。ディスク１０４は、ヘッドの位置決めを目的として、半径方向に区切られた同心状のトラックに分割されている。同心状のトラックの１つをトラック１１８として示す。同心状のトラックは、半径方向にいくつかのゾーンにグループ化されている。グループ化されたゾーンの３つを、ゾーン１５１、１５２、１５３として示す。
【００１２】
各トラックには、円周方向にまたは角度的に区切られた複数のサーボセクタが含まれる。各トラック内のサーボセクタは、他のトラック内のサーボセクタと円周方向に位置合わせされている。そのため、半径方向に向かうサーボセクション１２０によって表されるように、サーボセクタは、一般に半径方向に複数のトラックにわたって設けられている。各トラックは、トラックの開始を示す参照インデックス１２１を有する。各ゾーンの範囲内で、トラックは、円周方向にもいくつかのデータセクタ１５４に分割される。データセクタには、ユーザデータが格納される。データセクタには、データセクタを一意に特定するためのデータセクタ識別（ＩＤ）フィールドが含まれていないため、ドライブは、「Ｎｏ−ＩＤ」ＴＭタイプのデータ・アーキテクチャ（「ヘッダーレス」データ・アーキテクチャとも呼ばれる）を有するとみなされる。ディスク・ドライブが複数のヘッドを有する場合、すべてのディスク・データ面上で同じ半径位置にある一連のトラックは、「シリンダ」と呼ばれる。
【００１３】
記録再生電子回路１１３は、ヘッド１０８から信号を受け取り、サーボセクタからのサーボ情報をサーボ電子回路１１２に渡し、データ信号をコントローラ電子回路１１５に渡す。サーボ電子回路１１２は、サーボ情報を使用して電流１４０を発生させ、この電流１４０によってボイス・コイル・モータ１１０を駆動して、ヘッド１０８の位置決めを行う。インターフェース電子回路１１４は、インターフェース１６２を通じてホストシステム（図示されていない）と通信を行い、データおよびコマンド情報を渡す。インターフェース電子回路１１４は、インターフェース１６２を通じてコントローラ電子回路１１５とも通信を行う。マイクロプロセッサ１１６は、インターフェース１７０を通じて他の種々のディスク・ドライブ電子回路と通信を行う。
【００１４】
ディスク・ドライブ１０２の動作においては、インターフェース電子回路１１４は、インターフェース１６２を通じて、データセクタ１５４からの読み取り要求、またはデータセクタ１５４への書き込み要求を受信する。コントローラ電子回路１１５は、インターフェース電子回路１１４から、要求されたデータセクタのリストを受信して、それらをゾーン番号、シリンダ番号、ヘッド番号、およびデータセクタ番号に変換する。データセクタ番号は、所望のデータセクタのロケーションを一意に特定する。ヘッドおよびシリンダ情報は、サーボ電子回路１１２に渡される。サーボ電子回路１１２は、該当するシリンダの該当するデータセクタ上にヘッド１０８を位置決めする。サーボ電子回路１１２に渡されたシリンダ番号が、ヘッド１０８が現在位置するシリンダ番号と同じでない場合、サーボ電子回路１１２は、最初にシーク動作を実行して、ヘッド１０８を該当するシリンダ上に再度位置決めする。
【００１５】
サーボ電子回路１１２がヘッド１０８を該当するシリンダ上に位置決めたら、サーボ電子回路１１２は、セクタ計算の実行を開始して、所望のデータセクタの場所を突きとめて特定する。ヘッダーレス・アーキテクチャ技法では、サーボセクタがヘッド１０８の下を通過するとき、各サーボセクタを特定する。簡単に言えば、サーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）を使用して、サーボセクタの場所を突きとめる。また、インデックス・マーク１２１を含むサーボセクタからのＳＴＭのカウントは、各サーボセクタを一意に識別する。付加情報は、サーボ電子回路１１２と、およびデータセクタ内のデータの読み取りまたは書き込みを制御するコントローラ電子回路１１５と関連付けて維持管理される。
【００１６】
図２Ａに、ディスク１０４上の代表的なトラック１１８の一部を拡大して示す。４つの完全なデータセクタ（２０１、２０２、２０３、および２０４）が示されている。さらに、３つの代表的なサーボセクタ２１０、２１１、２１２も示されている。この例から分かるように、いくつかのデータセクタは、サーボセクタによって分割されている。また、いくつかのデータセクタは、サーボセクタの直後から開始していない。例えば、データセクタ２０２、２０４は、サーボセクタ２１１、２１２によってそれぞれ分割されている。データセクタ２０２はデータセクション２２１、２２２に分割されており、データセクタ２０４はデータセクション２２４、２２５に分割されている。データセクタ２０３は、サーボセクタの直後というよりはむしろデータセクタ２０２の直後から開始している。インデックス・マーク１２１は、トラックの開始を示しており、サーボセクタ２１０に含まれて示される。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａに示されるサーボセクタの１つを拡大した図である。一般に、各サーボセクタには、ＳＴＭ３０６が含まれる。ＳＴＭ３０６は、トラック識別（ＴＩＤ）フィールド３０４および位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールド３０５における、その後のサーボ情報を読み取るためのタイミング参照としての機能を果たす。ＳＴＭは、場合によっては、サーボ・アドレス・マークまたはサーボ・スタート・マークと呼ばれることもある。各サーボセクタにも、可変利得増幅器（ＶＧＡ）を制御するための自動利得制御（ＡＧＣ）フィールド３０２が含まれている。可変利得増幅器（ＶＧＡ）は、ヘッド１０８によって読み取られる信号の強度を調節する。
【００１８】
図３は、サーボ電子回路１１２を示すブロック図である。動作を説明すると、コントローラ電子回路１１５は、アクチュエータ位置コントローラ４０４に入力を提供する。次に、アクチュエータ位置コントローラ４０４は、アクチュエータに信号１４０を供給してヘッドの位置決めを行う。コントローラ電子回路１１５は、サーボセクタから読み取ったサーボ情報を使用して、アクチュエータ位置コントローラ４０４への入力４２８を決定する。サーボ情報は、記録再生電子回路１１３（図１）によって読み取られ、信号１６６はサーボ電子回路１１２に入力される。ＳＴＭデコーダ４００は、記録再生電子回路１１３からクロック制御されたデータストリーム１６６を入力として受け取るとともに、コントローラ電子回路１１５から制御入力４３０を受け取る。ＳＴＭが検出されると、ＳＴＭ検出信号４２０が生成される。ＳＴＭ検出信号４２０は、タイミング回路４０１の調節に使用される。タイミング回路４０１は、サーボセクタの残りに対する動作シーケンスを制御する。
【００１９】
ＳＴＭの検出後、トラック識別（ＴＩＤ）デコーダ４０２は、タイミング回路４０１からタイミング情報４２２を受け取り、クロック制御されたデータストリーム１６６を読み取る。データストリーム１６６は、一般にグレイコードでエンコードされている。次に、トラック識別（ＴＩＤ）デコーダ４０２は、デコードされたＴＩＤ情報４２４をコントローラ電子回路１１５に渡す。その後、ＰＥＳデコード回路４０３は、記録再生電子回路１６６からのＰＥＳ信号を取り込んで、位置情報４２６をコントローラ電子回路１１５に渡す。ＰＥＳデコード回路４０３への入力は、一般にアナログである。ただし、ＰＥＳデコード回路４０３への入力は、デジタルであってもまたは他のいずれのタイプであってもよい。ＰＥＳデコード回路４０３は、サーボ電子回路モジュール１１２内に設けなくてもよい。
【００２０】
図４Ａは、セクタサーボシステムにおいて一般に使用されるタイプの従来のサーボパターンの概略図であり、理解しやすいように４トラックのみの非常に簡略化されたパターンを示す（それぞれトラック中心線３２８、３２９、３３０、３３１を有するトラック３０８、３０９、３１０、３１１）。サーボパターンは、矢印１３０で示される方向でヘッド１０８に対して移動する。メディアの２つの可能な磁性状態は、白と黒の領域として示される。図４Ａは、ディスクの１つのサーボセクション１２０における、半径方向に隣接する４つのサーボセクタのみのサーボパターンを示すが、パターンは、各サーボセクション１２０内のすべてのデータトラックを通じて半径方向に伸びている。
【００２１】
サーボパターンは、ＡＧＣフィールド３０２、ＳＴＭフィールド３０６、トラックＩＤフィールド３０４、およびＰＥＳフィールド３０５という４つの異なるフィールドから成る。ＰＥＳフィールド３０５内のサーボ位置決め情報は、バーストＡ−Ｄから成る従来のクワッドバーストパターンである。自動利得制御（ＡＧＣ）フィールド３０２は、通常の遷移であり、名目上すべての半径方向位置で同じである。ＡＧＣフィールド３０２によって、サーボコントローラは、後のフィールドに対するタイミングおよび利得パラメータを較正することができる。ＳＴＭフィールド３０６は、すべての半径方向の位置で同じである。ＳＴＭパターンは、サーボパターン内の他の部分で出現しないように、かつデータレコード内で出現しないように選択される。ＳＴＭを使用して、ＡＧＣフィールドの終端の位置を見つけたり、ディスク・ドライブが初期化されたときのサーボパターンの位置を見つけたりする。ＴＩＤフィールド３０４には、トラック番号が含まれており、通常、グレイコード化されて記録ビットの有無として書き込まれる。ＴＩＤフィールド３０４は、半径方向位置の整数部分を決定する。位置誤差信号（ＰＥＳ）バーストＡ−Ｄは、半径方向位置の端数部分を求めるのに使用される。各ＰＥＳバーストは、規則的に区切られた一連の磁気遷移から成る。この磁気遷移は、図４Ａにおける黒と白の領域間の遷移によって表される。
【００２２】
ＰＥＳバーストは、集中した遷移が１トラック幅となり中心線から中心線まで２トラック離れるように半径方向に配置される。ＰＥＳバーストは、偶数番号を有するトラックの中心にヘッドが来たときに（例えば、中心線３３０を有するトラック３１０）、バーストＡからのリードバック信号が最大となり、バーストＢからのリードバック信号が最小となり、バーストＣおよびＤからのリードバック信号が等しくなるような、当該ＰＥＳバーストの隣接からのオフセットである。ヘッドが一方向にトラックから外れて移動するとき、バーストＣからのリードバック信号は増加し、バーストＤからのリードバック信号は減少する。ただし、ヘッドがトラックとトラックの中間にある状態で、バーストＣからのリードバック信号が最大になり、バーストＤからのリードバック信号が最小になり、バーストＡおよびＢからのリードバック信号が等しくなる時点までに限られる。ヘッドが同じ方向に移動し続けるとき、バーストＢからのリードバック信号は増加し、バーストＡからのリードバック信号は減少する。ただし、ヘッドが奇数トラック番号を有する次のトラック（例えば、中心線３３１を有するトラック３１１）の中心に来た状態で、バーストＢからのリードバック信号が最大となり、バーストＡからのリードバック信号が最小となり、バーストＣおよびＤからのリードバック信号が再び等しくなる時点までに限られる。
【００２３】
図４Ａに示される従来技術のサーボパターンは、通常の記録ヘッドによってトラック毎に書き込まれたものである。各個別トラックのその隣接との位置合わせは、サーボパターンの書き込みにおける重要な問題である。２つの異なる位置合わせ問題が生じる可能性がある。トラック位置決め不良（ＴＭＲ）は、サーボ書き込み中における、ヘッドの半径方向位置の誤差が原因で発生する。これは、サーボパターンから得られるサーボ位置情報の反復可能なエラーにつながる。円周方向の即ちトラックに沿った位置合わせ不良は、サーボ書き込み中におけるヘッドの円周方向位置のエラーが原因で発生する。円周方向の位置合わせ不良によって、複数のトラックにわたって特徴が不規則になり歪められる。図４Ｂは、図４Ａに示されるサーボパターンに対しての円周方向の位置合わせ不良３１２の影響を示したものである。実際、円周方向における位置合わせ不良は、サーボパターンにおける最小の円周方向の特徴よりもさらにずっと小さくなければならない。記録密度が増加すればするほど、サーボパターンの特徴はそれに応じてさらに小さくなり、円周方向の位置合わせ不良がますます問題になる。
【００２４】
円周方向の位置合わせ不良の影響は、異なるトラック上に書き込まれた特徴から有意な寄与をヘッドが読み取る場合に最も顕著となる。例えば、図４Ｂに示すように、トラック中心線３２８とトラック中心線３２９の中間にヘッドが位置決められているとき、これら２つのトラックからのＡＧＣフィールド３０２の寄与は破壊的に干渉する。
【００２５】
本発明は、磁気記録ハード・ディスク・ドライブの実装例に関して説明される。ただし、本発明は、一般に、データを隣接するデータトラックに記録しておくデータ記録システムに適用可能である。ここで、隣接するデータトラックには、データ記録ヘッド即ちトランスデューサを位置決めするためのサーボ情報も含まれる。
【００２６】
本発明は、疑似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ）を使用して説明されるが、他の疑似ノイズ（ＰＮ）シーケンスの使用にも当てはまる。本発明の文脈においては、ＰＮシーケンスは、相関フィルタによる検出に好適な、ほぼ疑似雑音自己相関性を有する任意のシーケンスである。ＰＲＢＳは、非常に良好な自己相関性を有する特殊なタイプのＰＮシーケンスであり、説明される実施例にとって良い選択となる。
【００２７】
図５Ａに、本発明のサーボパターンを示す。従来技術におけるＡＧＣフィールド、ＳＴＭフィールド、ＴＩＤフィールド、およびＰＥＳフィールドは、一対のＰＲＢＳフィールドに置き換えられている。各サーボトラック内のＰＲＢＳフィールドは同一であるが、隣接するトラック内のＰＲＢＳフィールドは異なっている。交互のトラック（例えば、奇数サーボトラック）内の第１ＰＲＢＳフィールドは、他のトラック（すなわち、偶数サーボトラック）内の第１ＰＲＢＳフィールドからのオフセットである。サーボトラックの第１または先頭のＰＲＢＳフィールドは、ＳＴＭとしての機能を果たす。ＳＴＭは、第２ＰＲＢＳフィールドのウィンドーイングを行うための基準を提供する。第２ＰＲＢＳフィールドは、ＴＩＤおよびＰＥＳをエンコードするのに使用される。第１ＰＲＢＳフィールドと第２ＰＲＢＳフィールドとの間では循環シフトが行われるため、ＴＩＤは円周方向の位相関係でデコードされる。再生ヘッドは半径方向に隣接するサーボトラックを横切るため、ＰＥＳは、異なるサーボトラックからの、第２のまたは後続のＰＲＢＳフィールドの相対的寄与から導き出される。隣接するトラックのＰＲＢＳフィールドは正確に位相調整する必要がないため、ＰＲＢＳフィールドは、円周方向の位置合わせ不良に対処するための効果的な方法を提供する。
【００２８】
ＰＲＢＳの特性、ＰＲＢＳの生成方法、および相関の概念は周知であり、技術文献に広範囲に説明されている（例えば、Mac Williams and Sloane、IEEE会報、VOL.64、No.12、pp1715-1729参照）。
【００２９】
２つのシーケンスａ（ｔ）およびｂ（ｔ）の相関は、次のように定義される。
【００３０】
【数１】
2005322391.tif 000003
【００３１】
この相関の定義は、信号処理の分野で周知であり、相関の統計定義と非常に類似している。
【００３２】
【数２】
2005322391.tif 000004
【００３３】
両方の定義とも、量τは、シーケンスａ、ｂ間の「遅れ」として公知である。上記の相関の和は、畳み込みの和に非常に類似している。そのため、ａ（ｔ）とｂ（ｔ）の相関は、ａ（ｔ）とｂ（−ｔ）の畳み込みと等しいことが示される。この当然の結果として、入力シーケンスａ（ｔ）の固定参照シーケンスｂ（ｔ）との相関は、インパルス応答ｂ（−ｔ）を有するフィルタを使用して得ることができる。この種類のフィルタは、シーケンスｂ（ｔ）と整合させた相関器と呼ばれる。
【００３４】
最長シフトレジスタシーケンス（Ｍシーケンス）とも呼ばれる疑似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ）は、いくつかの興味深い特性を備えたバイナリビットの周期的なシーケンスである。特に、ＮビットＰＲＢＳの自己相関関数、すなわち、ＮビットＰＲＢＳパターンのそれ自体との相関は、遅れが０の場合は１であり、その他の場合は遅れＮに至るまで１／Ｎである（その後、これが繰り返される）。これは、疑似ランダム２進シーケンスにそれらの名前を与える特性である。なぜならば、一連の純粋にランダムなバイナリビットは、遅れが０の場合に自己相関１を有し、その他の場合に自己相関１を有するためである。この特性の直接の結果としては、周期的ＰＲＢＳが、同じＰＲＢＳの単一周期と整合させた相関器に入力される場合、ＰＲＢＳが繰り返されるたびに相関器は単一の狭いパルスを出力する。磁気記録方式を使用して周期的ＰＲＢＳが記録されるとともに、その結果として生成されるリードバック信号が整合済み相関器に入力される場合、ＰＲＢＳが繰り返されるたびに、相関器は磁気記録方式のダイパルス応答を出力する。有限長の（すなわち、無期限に繰り返さない）ＰＲＢＳの場合、相関器の出力は、１周期の全体が相関器に入力された後に有効となり、ＰＲＢＳの最後のサンプルが相関器に入力されるまで有効の状態が維持される。
【００３５】
ＰＲＢＳは、線形フィードバック・シフトレジスタ（ＬＦＳＲ）を使用して生成することができる。線形フィードバック・シフトレジスタ内では、フィードバック多項式はプリミティブである。ＰＲＢＳは、一般に２ｎ−１ビット長である。ここで、ｎは整数である。図１０は、３１ビットＰＲＢＳの生成に使用する五次多項式をインプリメントする、５つのラッチを備えたＬＦＳＲの例である。五次多項式の場合、ＰＲＢＳを生成する６つの原始多項式が存在する。ここで説明される好適な実施例においては、２つのＰＲＢＳが使用される。２つのシーケンスは、ＰＲＢＳを取ることおよびそのＰＲＢＳを反転させることによって形成される。すなわち、１を有するＰＲＢＳは０に反転させ、０を有するＰＲＢＳは１に反転させる。反転させたシーケンスもＰＲＢＳであり、元のシーケンスと整合させた相関器に入力するとき、元のシーケンスと反対の極性を持つダイパルス応答を有する。反転させたＰＲＢＳが、元のＰＲＢＳと整合させた相関器に入力されるとき、ゼロ相関となる範囲が存在する。この遅れの値の範囲にわたって、これらの２つのシーケンスは直交していると言える。相関器は、ＰＲＢＳと整合させたデジタル有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである。相関器は、フィルタｈ［ｋ］のインパルス応答は、時間を逆にしたＰＲＢＳの１期間と等しいという意味で整合させる。すなわち、
ｈ［ｋ］＝ｘ［ｎ−ｋ］ｋ＝０，１，・・・ｎ−１
疑似乱数の自己相関性の結果としては、ＰＲＢＳを整合させた相関器に入力するとき、出力が１または−１／ｎのいずれかとなる。
【００３６】
図５Ａでは、＋ＰＲＢＳとラベル表示されているパターンは元のシーケンスを示し、−ＰＲＢＳとラベル表示されているパターンは反転させたシーケンスを示す。図５Ｂは、元のＰＲＢＳ（＋ＰＲＢＳ）および反転させたＰＲＢＳ（−ＰＲＢＳ）からの記録磁化パターンの例を示す。ここで、暗い領域は正の（「Ｎ」）磁化を表し、明るい領域は負の（「Ｓ」）磁化を表す。＋ＰＲＢＳは、図５Ａに示される一組の代替サーボトラック（例えば、偶数サーボトラック）で使用される。−ＰＲＢＳは、最初の一組とインタリーブされる他の一組の交互のサーボトラック（すなわち、奇数サーボトラック）で使用される。各奇数サーボトラック内の第１の−ＰＲＢＳは、固定数のビットによる各偶数サーボトラック内の＋ＰＲＢＳからオフセットしている。このように、任意のトラック（第１トラック）で使用されるＰＲＢＳは、第１トラックとじかに隣接した第２トラックで使用されるＰＲＢＳを反対にしたものである。これによって、偶数トラックおよび奇数トラックを一意に特定することができる。ＳＴＭフィールドは、これらの交互のトラックの一意性を利用して、隣接するトラック間で発生するオフセットを解決する。
【００３７】
各トラックにおいては、ＳＴＭフィールドに使用される先頭のＰＲＢＳとＰＥＳフィールドに使用される後続のＰＲＢＳとの間に循環シフトがある。サーボトラック番号が増加すると、循環シフトがインクリメントされる。ＳＴＭフィールドとＰＥＳフィールドとの間には、ＰＥＳフィールド内で循環シフトをインクリメントすることによって生じる、ＰＲＢＳの途切れに起因する循環的不連続性がある。ＳＴＭフィールドとＰＥＳフィールドは、総合すれば、Ｔｒａｃｋ  ＩＤ（ＴＩＤ）フィールドから成る。
【００３８】
前後して、ＰＲＢＳフィールドは、ＰＲＢＳの周期の一部である循環パッドである。相関器の出力は、隣接するトラック間のオフセットを得るのに必要な、余分のＰＲＢＳの長さと組み合わせた２つの循環パッドの長さのみ有効である。循環パッドが長ければ長いほど、相関器の出力はさらに長く有効な状態で維持される。
【００３９】
図６は、サーボデコーダ６０１のブロック図である。サーボデコーダ６０１は、従来技術によるＳＴＭデコーダ４００、ＴＩＤデコーダ４０２、およびＰＥＳデコーダ４０３（図３）と置き換えられる。Ｒ／Ｗ電子回路１１３からのリードバック信号（図３）は、１６６の箇所で、＋ＰＲＢＳと整合させた＋ＰＲＢＳ相関器６０２に入力される。相関器６０２が＋ＰＲＢＳと整合するとき、相関器６０２は正のダイパルスを生じる。相関器６０２が−ＰＲＢＳ入力を受信するとき、相関器６０２は負のダイパルスを生じる。相関器６０２の出力は、＋同期相関器６０４および−同期相関器６０５に入力される。同期相関器６０４、６０５は、＋ＰＲＢＳ相関器６０２からのダイパルス出力に対する整合フィルタとしての機能を果たすとともに、ダイパルス出力のゼロ交差で信号ピークを生成する。＋同期相関器６０４は、＋ＰＲＢＳダイパルス応答のゼロ交差で正のピークを生成する。それに対して、−同期相関器６０５は、−ＰＲＢＳダイパルス応答のゼロ交差で正のピークを生じる。このように、＋同期相関器６０４は正のダイパルス応答を有する偶数トラックを一意に特定するのに対して、−同期相関器６０５は負のダイパルス応答を有する奇数トラックを一意に特定する。同期相関器６０４、６０５の出力は、タイミング制御ブロック６１０に送り込まれる。タイミング制御ブロック６１０は、ＴＩＤデコーダ６２０およびＰＥＳデコーダ６３０に対するウィンドーイングを生成する。ＴＩＤデコーダ６２０はヘッド位置の整数部分を計算し、ＰＥＳデコーダ６３０はヘッド位置の端数部分を計算する。
【００４０】
図７に、ヘッドがトラックＮから隣接するトラックＮ＋１まで移動したときの、ＳＴＭフィールドの代表的な相関器ダイパルス出力を示す。ここで、−ＰＲＢＳパターンの＋ＰＲＢＳパターンからのオフセットを固定した状態で、隣接するトラックに対して＋ＰＲＢＳパターンと−ＰＲＢＳパターンを交互に使用することによって、偶数トラックおよび奇数トラックを一意に特定することができる。相関器６０２の出力のゼロ交差は、同期相関器６０４、６０５の出力のピークを検出することによって特定される。偶数トラックと奇数トラックを一意に特定することによって、タイミング制御ブロック６１０は、隣接するトラックのオフセットを考慮に入れることができる。タイミング制御ブロック６１０は、ＴＩＤデコーダ６２０およびＰＥＳデコーダ６３０に対するウィンドーイングを生成する。このようにＳＴＭフィールド内のＰＲＢＳに対する同期相関器６０４、６０５の出力は、ＳＴＭデコーダとしての機能を果たす。
【００４１】
図８は、ヘッドがトラックＮからトラックＮ＋２まで移動するときの、相関器６０２のＴＩＤフィールドに対する代表的なダイパルス出力を示す。ダイパルスゼロ交差の位置は、記録されたＰＲＢＳの円周方向の位置を示す。サーボトラック番号が増加すると、各サーボトラックにおける先頭のＰＲＢＳと後続のＰＲＢＳとの間の循環シフトは、固定増分だけ変化する。ＴＩＤは、ＴＩＤデコーダ６２０（図６）内で、第１のＰＲＢＳまたは先頭のＰＲＢＳを基準にして第２のＰＲＢＳまたは後続のＰＲＢＳの位相または循環シフトを比較することによって解決される。図８の例においては、トラックＮ＋１内の第１の−ＰＲＢＳフィールドの固定されたオフセットは、トラックＮ内の第１の＋ＰＲＢＳフィールドからの８ビットである。こうして、トラックＮの第１のＰＲＢＳは位相ゼロであり、トラックＮの第２ＰＲＢＳは位相ゼロにＸＮを加えた値になる。位相差または循環シフトＸＮは、ＴＩＤデコーダ６２０によって４２４の箇所で出力されるトラックＮのＴＩＤに正比例している。トラックＮ＋１の第１ＰＲＢＳは、位相８である（８ビットの固定されたオフセットであるため）。それに対して、トラックＮの第２のＰＲＢＳは、位相８にＸＮ＋１を加えた値になる。重ねて、位相差または循環シフトＸＮ＋１は、ＴＩＤデコーダ６２０によって４２４の箇所で出力されるトラックＮ＋１のＴＩＤに正比例している。循環シフトは、固定したビット数だけインクリメントされる。例えば、各トラックで１ビットである。図８の例に示すように、循環シフトはトラックごとに１ビットであるため、ＸＮではゼロであり、ＸＮ＋１では１ビットであり、ＸＮ＋２では２ビットである。
【００４２】
パターンが直交する適切な領域を提供するため、隣接するトラック間の固定されたオフセット（この例では８）を選択する。最適値は、ＰＲＢＳの長さおよび記録されたパターンの密度に依存する。さらに、偶数トラックおよび奇数トラックに対する＋ＰＲＢＳと−ＰＲＢＳは、ＴＩＤフィールドをデコードする目的では使用する必要はないが、これらはＳＴＭフィールドをデコードするための有効な特性である。このようにＳＴＭに対して別個のマークまたはパターンを使用する場合、すべてのトラックに対して同じＰＲＢＳを使用することができる。ただし、互いに隣接するトラックの先頭のＰＲＢＳ同士で円周方向のオフセットが固定されているということが条件である。
【００４３】
図９に、相関器６０２の代表的なダイパルス出力を示す。このダイパルス出力は、ヘッドがトラックＮから隣接するトラックＮ＋１まで移動して、ＰＥＳフィールドを読み取ったとき、ＰＥＳデコーダ６３０に送られる。ヘッドがトラックＮの真上に位置した状態で、相関器６０２は、ＰＥＳフィールド内の＋ＰＲＢＳに対して強力な出力を生成する。ヘッドがトラックＮからトラックＮ＋１まで移動するとき、トラックＮのＰＥＳフィールド内の＋ＰＲＢＳに対する相関器の出力は減少する。それに対して、トラックＮ＋１のＰＥＳフィールド内の−ＰＲＢＳに対する出力は増加する。ヘッドがトラックＮとトラックＮ＋１の中間に位置した状態では、＋ＰＲＢＳおよび−ＰＲＢＳに対する出力は等しい。ヘッドがトラックＮ＋１の真上に位置した状態では、相関器６０２は−ＰＲＢＳに対する強力な出力を生成する。好適な実施例においては、出力の強度は、指定された時間ウィンドウの範囲内で相関器の出力の絶対値の和として測定される。偶数トラックの寄与は、＋ＰＲＢＳのダイパルス応答に中心を置いたウィンドウ内で測定されるのに対して、奇数トラックの寄与は、−ＰＲＢＳのダイパルス応答に中心を置いたウィンドウ内で測定される。重ねて、偶数トラックおよび奇数トラックに対する＋ＰＲＢＳパターンと−ＰＲＢＳパターンは、ＰＥＳをデコードする目的では使用する必要はないが、これらはＳＴＭフィールドをデコードするための有効な特性である。また、好適な実施例においては、各トラック内のＰＥＳフィールドで使用されるＰＲＢＳは、ＳＴＭフィールドで使用されるＰＲＢＳと同一であるが、ＰＥＳフィールドは異なるＰＲＢＳとすることができる。ただし、このＰＲＢＳはそれ自身の相関器を必要とする。
【００４４】
上記の説明においては、トラックごとに２つのＰＲＢＳが使用されている。その際、第１のまたは先頭のＰＲＢＳフィールドはＳＴＭのデコードに使用される。また、第２のまたは後続のＰＲＢＳフィールドはＰＥＳに使用される。しかし、本発明は、ＰＲＢＳを使用してＳＴＭまたはＰＥＳをエンコードするシステムに十分に適用可能である。例えば、隣接するトラック内のＰＲＢＳを使用してＰＥＳを決定する上述のシステムは、各トラック内で別個の先頭ＰＲＢＳフィールドを必要とせずに、ＳＴＭおよびＴＩＤを決定するための他の従来の技術とともに使用することができる。
【００４５】
サーボトラックのピッチは、必ずしもデータトラックのピッチと同じではない。サーボトラックのピッチは任意であるが、望ましくは読み取りトランスデューサの有効幅に関係する。トラックピッチが小さすぎる場合、効果的な読み取り幅は２トラックを超える。これによって、システムのパフォーマンスは低下する。なぜならば、ＰＲＢＳパターンは半径方向の２トラックのみについて直交であるためである。トラックピッチが大きすぎる場合、デコードされたＰＥＳがほとんどまたはまったく変化しない領域が半径方向の方向に出現する可能性がある。
【００４６】
さらに、ＳＴＭフィールドまたはＰＥＳフィールドのいずれかに対するダイパルス応答の領域を使用して、その後のサーボセクタ上で利得制御を行うことができる。
【００４７】
上述のとおり、本発明は、磁気記録ハードディスクドライブに限定されない。しかし、本発明は、一般に、データを隣接するデータトラックに記録しておくデータ記録システムに適用可能である。ここで、隣接するデータトラックには、データ記録ヘッドまたはトランスデューサを位置決めするためのサーボ情報も含まれる。これらのシステムには、磁気テープ記録システム、および光ディスク記録システムなどが含まれる。
【００４８】
本発明について特に好適な実施例を参照して説明したが、本発明の精神および適用範囲から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更できることは、当業者によって理解されるであろう。従って、上記に開示された本発明は、単に実例とみなされるべきであり、その適用範囲は添付の特許請求の範囲による記述のみによって限定される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明で使用可能なタイプの従来技術によるディスク・ドライブを示すブロック図である。
【図２Ａ】図１に示されるディスク・ドライブのディスク上における代表的なデータトラックの一部を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａのデータセクタにおけるサーボセクタの１つを示す拡大図である。
【図３】図１の従来技術によるディスク・ドライブ内のサーボ電子回路を示すブロック図である。
【図４Ａ】クワッド・バーストＰＥＳパターンを有する従来技術によるサーボパターンを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａの従来技術によるサーボパターンに対しての円周方向の位置合わせ不良の影響を示す図である。
【図５Ａ】本発明のサーボパターンを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのサーボパターンに対する疑似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ）を示す図である。
【図６】本発明のサーボデコーダを示すブロック図である。
【図７】相関器の出力を示すとともに、その出力を図５Ａのサーボパターンに対するサーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）の検出に使用する方法を示す図である。
【図８】相関器の出力を示すとともに、その出力を図５Ａのサーボパターンに対するトラック識別（ＴＩＤ）のデコードに使用する方法を示す図である。
【図９】相関器の出力を示すとともに、その出力を図５Ａのサーボパターンに対する位置誤差信号（ＰＥＳ）のデコードに使用する方法を示す図である。
【図１０】一般にＰＲＢＳの生成に使用される線形フィードバック・シフトレジスタ（ＬＦＳＲ）を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０２…ディスク・ドライブ、
１０４…ディスク、
１０６…アクチュエータ・アーム、
１０８…ヘッド、
１１０…ボイス・コイル・モータ、
１１２…サーボ電子回路、
１１３…Ｒ／Ｗ電子回路、
１１４…インターフェース電子回路、
１１５…コントローラ電子回路、
１１６…マイクロプロセッサ、
１１７…ＲＡＭ、
１１８…トラック、
１２０…サーボセクタ、
１２１…インデックス・マーク、
１５４…データセクタ、
４００…ＳＴＭデコーダ、
４０１…タイミング回路、
４０２…ＴＩＤデコーダ、
４０３…ＰＥＳデコーダ、
４０４…アクチュエータ位置コントローラ、
６０１…サーボデコーダ、
６０２…ＰＲＢＳ相関器、
６０４…＋同期相関器、
６０５…−同期相関器、
６１０…タイミング回路、
６２０…トラックＩＤデコーダ、
６３０…ＰＥＳデコーダ、
４２４…整数位置、
４２６…端数位置。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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