(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクドライブであって、
記録トラックを定める主表面を有する少なくとも１つの回転データ記憶ディスクと、
予め定められた距離および予め定められたユーザデータコード速度を有するコードに従いコード化されたユーザデータが記録された記録トラックの少なくとも１つのデータセクタと、
ワイド・バイフェーズコードパターンで記録されたサーボ情報シンボルを有する少なくとも１つのサーボスポークと、
同期サンプリングデータ検出チャネルとを含み、このチャネルは、
サーボ制御されたアクチュエータにより記録トラック上方で位置決めされたデータ変換器ヘッドと、
少なくともサーボ情報フィールドに存在する磁束遷移からデータ変換器ヘッドにより磁気的に誘導される電気アナログ信号を受取るための前置増幅器と、
電気アナログ信号を同期的にサンプリングしてディジタルサンプルを生成するためのディジタルサンプラと、
ディジタルサンプルを受取るように接続されユーザデータの最大尤度検出のためのデータ検出経路手段と、
同期サンプリングデータ検出チャネルからワイド・バイフェーズコードパターンのディジタルサンプルを受取るように結合され、コード化されたワイド・バイフェーズコードパターンを回復されたサーボ情報シンボルに復号化するためのワイド・バイフェーズ復号化回路とを備える、ディスクドライブ。
【請求項２】
同期サンプリングデータ検出チャネルは、予め定められたターゲットスペクトルにチャネル応答を等化するためのチャネルフィルタ／等化器手段を含む、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項３】
ワイド・バイフェーズ復号化回路は、ワイド・バイフェーズコードパターンを同期化するワイド・バイフェーズ同期化信号の最上位ビットを検出する最上位ビット検出器を含む、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項４】
同期サンプリングデータ検出チャネルに結合され、ワイド・バイフェーズ同期化信号を発生しこれを最上位ビット検出器に与えるためのチャンク同期化器をさらに含む、請求項３に記載のディスクドライブ。
【請求項５】
ワイド・バイフェーズ復号化回路は、サーボ情報シンボルを回復させる試みに失敗した後サーボ情報の極性を反転させるためのフリップビット手段を含む、請求項４に記載のディスクドライブ。
【請求項６】
サーボ情報シンボルは、ワイド・バイフェースコードでコード化されたシンボルを有する複数のサーボ情報フィールドを含む、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項７】
ワイド・バイフェーズコードの磁気パターンは、バイナリ０の情報の値に対しては＋＋−−であり、バイナリ１の情報の値に対しては−−＋＋である、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項８】
複数のサーボ情報フィールドのうち１つは、サーボアドレスマークパターンを含む、請求項７に記載のディスクドライブ。
【請求項９】
サーボアドレスマークパターンは、サーボブロックの始まりを示すための９つのシンボルのワード０００１００１０１（バイナリ）である、請求項８に記載のディスクドライブ。
【請求項１０】
サーボ情報シンボルは予め定められたビット長のトラック番号バイナリパターンを含み、このパターンはワイド・バイフェーズコードとして復号化され、次に１というコード速度でグレイコードとして復号化される、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項１１】
トラック番号バイナリパターンはパリティシンボルを含み、トラック番号バイナリパターンを受取り復号化しかつパリティシンボルを検査するための手段をさらに含む、請求項１０に記載のディスクドライブ。
【請求項１２】
サーボ情報シンボルは、予め定められたビット長の２つのトラック番号バイナリパターンを含み、第１のトラック番号はトラックのアドレスであり、第２のトラック番号はそのトラックに近接する第２のトラックのアドレスである、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項１３】
第２のトラック番号は第２のトラックに延在する２分の１のトラックオフセットで記録される、請求項１２に記載のディスクドライブ。
【請求項１４】
サーボ情報シンボルはさらに第１および第２のトラック番号に関して計算されたエラー訂正コードの値を含み、第１および第２のトラック番号のコード化された値を復号化し、検査し、および訂正するための、同期サンプリングデータ検出チャネルに結合されたエラー訂正コード復号化および訂正回路をさらに含む、請求項１２に記載のディスクドライブ。
【請求項１５】
ディスクドライブであって、
記録トラックを定める主表面を有する少なくとも１つの回転データ記憶ディスクと、
予め定められた距離およびユーザデータコード速度を有するコードに従いコード化されたユーザデータを記録するための記録トラックのデータセクタと、
少なくとも１つのプリアンブルフィールドと、ユーザデータコード速度の４分の１であるサーボコード速度でワイド・バイフェーズパターンでコード化された少なくとも１つのサーボ情報フィールドを有する記録領域のサーボスポークと、
同期サンプリングデータ検出チャネルとを含み、この検出チャネルは、
サーボ制御されたアクチュエータにより記録トラックの上で位置決めされるデータ変換器ヘッドと、
少なくともサーボ情報フィールドに存在する磁束遷移からデータ変換器ヘッドにより磁気的に誘導された電気アナログ信号を受取るための前置増幅器と、
電気アナログ信号を同期的にサンプリングしてディジタルサンプルを生成するためのディジタルサンプラと、
ディジタルサンプルを部分応答クラスＩＶターゲットスペクトルにフィルタリングしてＰＲ４サンプルを生成するための部分応答フィルタと、
１＋Ｄフィルタとを備え、Ｄは単位遅延演算子であり、ＰＲ４サンプルをＥＰＲ４ターゲットサンプルにフィルタリングするように接続され、同期サンプリングデータ検出チャネルはさらに、
同期サンプリングデータ検出チャネルからディジタルサンプルを受取るように結合され、コード化されたワイド・バイフェーズパターンを復号化するためのワイド・バイフェーズ復号化回路を備え、ワイド・バイフェーズ復号化回路は、
ＥＰＲ４ターゲットサンプルを受取るように接続され、最上位ビットを復号化されたワイド・バイフェーズバイナリの値として検出し出力するための最上位ビット検出器と、
ＥＰＲ４ターゲットサンプルを受取るように接続され、プリアンブルフィールドに応答して４つのセルのうち１つを基準セルとして選択するため、およびワイド・バイフェーズコード化されたサーボ情報フィールドをフレーミングするために基準セルをワイド・バイフェーズフレーミング信号として最上位ビット検出器に与えるためのチャンク同期化器とを備える、ディスクドライブ。
【請求項１６】
最上位ビット検出器は、制御信号に応答して復号化されたワイド・バイフェーズパターンデータの極性の反転させるための回路を含む、請求項１５に記載のディスクドライブ。
【請求項１７】
ワイド・バイフェーズ復号化回路はさらに、最上位ビット検出器に接続され、チャンク同期化器に接続され、かつＥＰＲ４ターゲットサンプルを受取るように接続され、エラー信号を発生するためにＥＰＲ４ターゲットサンプルを最上位ビットと比較するためのエラー発生器回路を含む、請求項１５に記載のディスクドライブ。
【請求項１８】
同期サンプリングデータ検出チャネルはさらに、ディジタルサンプラのタイミングを制御するためのタイミング制御ループを含み、エラー信号はタイミング制御ループにフィードバックされてタイミングエラーが修正される、請求項１７に記載のディスクドライブ。
【請求項１９】
同期サンプリングデータ検出チャネルはさらに、可変利得増幅器および可変利得増幅器の利得を制御するための利得制御ループを含み、エラー信号は利得制御ループにフィードバックされて利得エラーが修正される、請求項１７に記載のディスクドライブ。
【請求項２０】
同期サンプリングデータ検出チャネルはさらに、ＤＣオフセット調節回路およびＤＣオフセット調節回路を制御するためのＤＣオフセット制御ループを含み、エラー信号はＤＣオフセット制御ループにフィードバックされる、請求項１７に記載のディスクドライブ。
【請求項２１】
１＋Ｄフィルタは、サンプルをＥＰＲ４奇数サンプルおよびＥＰＲ４偶数サンプルに分離させるための奇数および偶数サンプル分離回路を含む、請求項１７に記載のディスクドライブ。
【請求項２２】
チャンク同期化器は、
入来するＥＰＲ４奇数サンプルを奇数直交信号で乗算して奇数の積を生成するための、かつ入来するＥＰＲ４偶数サンプルを偶数直交信号で乗算して偶数の積を生成するための乗算手段と、
予め定められたセルウィンドウの長さにわたって奇数の積を累算し奇数の累算ａｃｃ＿ｏを生成し、かつ予め定められたセルウィンドウの長さにわたり偶数の積を累算し偶数の累算ａｃｃ＿ｅを生成するための累算手段と、
プリアンブルフィールドの基準ワイド・バイフェーズを、
もし（｜ａｃｃ＿ｅ｜＞｜ａｃｃ＿ｏ｜）であれば
ｐｏｓ［０］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｅ）、ｐｏｓ［１］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｏ）
さもなければ
ｐｏｓ［０］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｏ）、ｐｏｓ［１］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｅ）
に従い推定するための推定手段とを含み、ｐｏｓ［１］はプリアンブルフィールドにおける−マグネットの位置を示し、ｐｏｓ［０］はプリアンブルフィールドにおける＋マグネットの位置を示し、推定手段はサーボ情報フィールドにおいてワイド・バイフェーズコード化情報の位相の中心を示すために選択信号ｐｏｓ［１：０］を最上位ビット検出器に出力するためのものである、請求項２１に記載のディスクドライブ。
【請求項２３】
最上位ビット検出器は、
２分の１クロックレートでクロックされ、ＥＰＲ４奇数サンプルを受取るため、およびＥＰＲ４奇数サンプルを１つおきにラッチングするための第１のレジスタ手段と、
２分の１クロックレートでクロックされ、ＥＰＲ４偶数サンプルを受取るため、およびＥＰＲ４偶数サンンプルを１つおきにラッチングするための第２のレジスタ手段と、
ラッチされていないおよびラッチされたＥＰＲ奇数および偶数サンプルを受取るための第１のマルチプレクサ手段とを含み、第１のマルチプレクサ手段はサーボ情報フィールドからの１つの受取った値を復号化されたバイナリシンボルとして選択するための選択信号ｐｏｓ［１：０］により制御され、最上位ビット検出器はさらに、
４分の１クロックレートでクロックされ、復号化されたバイナリシンボルをワイド・バイフェーズ復号化データ速度で保持しかつ出力するための第３のレジスタ手段を含む、請求項２２に記載のディスクドライブ。
【請求項２４】
ワイド・バイフェーズ復号化回路はさらに、最上位ビット検出器に接続され、チャンク同期化器に接続され、かつＥＰＲ４ターゲットサンプルを受取るように接続され、エラー信号を発生するためにＥＰＲ４ターゲットサンプルを最上位ビットと比較するためのエラー発生器回路を含み、エラー発生器回路は、
第３のレジスタ手段から与えられた復号化されたバイナリシンボルに応答して理想的なＥＰＲ４波形を発生するための発生器と、
選択信号ｐｏｓ［１：０］により制御され、１＋Ｄフィルタから実際のＥＰＲ４奇数サンプルおよびＥＰＲ４偶数サンプルを適時受取り、これを理想的なＥＰＲ４波形と整合させるための第２のマルチプレクサ手段と、
整合された実際のおよび理想的なＥＰＲ４の値を差分してエラー信号を発生するための減算器回路とを含む、請求項２３に記載のディスクドライブ。
【請求項２５】
エラー発生器回路はさらに、エラー信号を奇数エラー信号ｅｒｒ＿ｏおよび偶数エラー信号ｅｒｒ＿ｅに分離させるための第３および第４のマルチプレクサ手段と、４分の１クロックレートでクロックされワイド・バイフェーズ復号化データ速度で奇数エラー信号ｅｒｒ＿ｏおよび偶数エラー信号ｅｒｒ＿ｅをバッファし出力するための第４および第５のレジスタ手段とを含む、請求項２４に記載のディスクドライブ。
【請求項２６】
同期サンプリングデータ検出チャネル内のワイド・バイフェーズ検出器であって、検出器はチャネルが関連づけられる磁気記憶媒体のデータトラックのデータセクタ内に埋込まれたサーボセクタからのワイド・バイフェーズコード化サーボシンボルを検出するためのものであり、ワイド・バイフェーズ検出器は、
データ検出チャネルから多ビットディジタルサンプルを受取るように接続され、ディジタルサンプルをワイド・バイフェーズサーボシンボルにフレーミングするためのフレーミング制御信号を発生するためのチャンク同期化手段と、
多ビットディジタルサンプルの最上位ビット位置およびフレーミング制御信号に応答し、ワイド・バイフェーズサーボシンボルをサーボ情報シンボルに復号化するための最上位ビット検出器手段とを含む、ワイド・バイフェーズ検出器。
【請求項２７】
最上位ビット検出器手段は、各多ビットディジタルサンプルの２の補数をとるため、および０が１のサーボシンボルの値に等しくなり１が０のサーボシンボルの値に等しくなるように最上位ビット位置を分析するための手段を含む、請求項２６に記載のワイド・バイフェーズ検出器。
【請求項２８】
チャンク同期化手段に、および最上位ビット検出器手段に接続され、入来する多ビットディジタルサンプルの極性を反転させるためのフリップビット手段をさらに含む、請求項２６に記載のワイド・バイフェーズ検出器。
【請求項２９】
放射方向に間隔が置かれたトラック、ならびにデータセクタ内にありトラックおよびセクタの場所を識別するための予め記録されたサーボヘッド位置決め情報を有する複数の円周方向に間隔が置かれた角度のあるサーボセクタのパターンを有するデータ記録ディスクであって、サーボセクタの各々はワイド・バイフェーズコードに従いコード化されたサーボシンボルを含む少なくとも１つの識別フィールドを有し、データセクタの各々には、サーボシンボルおよびデータシンボルがディスクに対して飛行しているデータ変換器により読出され、ディスクおよび変換器を含むディスクドライブの同期サンプリングデータ検出チャネルを通る経路で検出されることができるように最大距離のコードに従いデータシンボルが記録されている、データ記録ディスク。
【請求項３０】
チャネルは部分応答、最大尤度サンプリングデータ検出チャネルを含む、請求項２９に記載のデータ記録ディスク。
【請求項３１】
チャネルは、チャネル応答を部分応答、クラスＩＶ、ターゲット（ＰＲ４）に等化するための等化器手段を含む、請求項３０に記載のデータ記録ディスク。
【請求項３２】
チャネルは、チャネル応答を拡張部分応答、クラスＩＶ、ターゲット（ＥＰＲ４）に等化するための等化器手段を含む、請求項３０に記載のデータ記録ディスク。
【請求項３３】
磁気パターンはバイナリ０情報の値に対し＋＋−−であり、バイナリ１情報の値に対し−−＋＋であるワイド・バイフェーズコードを含み、同期サンプリングデータ検出チャネルは同期的に磁気パターンをサンプリングし、サンプルをバイナリ０情報およびバイナリ１情報に変換するための検出器を含む、請求項２９に記載のデータ記録ディスク。
【請求項３４】
検出器は最上位ビット検出器である、請求項３３に記載のデータ記録ディスク。
【発明の詳細な説明】
関連出願との相互参照
本願は１９９５年１０月２３日に出願された米国仮出願第６０／００６０１３号の特典を主張するものである。本願は、１９９４年１０月１２日出願の米国特許出願番号第０８／３２０，５４０号および１９９６年７月２４日出願の米国特許出願番号第０８／６８６，９９８号の一部継続出願であり、これらの特典を主張するものである。
発明の分野
本発明はディスクドライブ媒体にストアされたサーボ情報をストアし、検出し、かつ同期で検出するための装置および方法に関し、特に、部分応答、最大尤度検出チャネルおよび磁気ディスク媒体において有用である装置および方法に関する。
発明の背景
ディスク面のデータトラックに記録されたサーボ情報を読出すことにより、ディスクドライブヘッドポジショナサーボシステムは、データ変換器ヘッド位置を推定することができる。一般には記録されたサーボ情報は、トラック（すなわちシリンダおよびヘッド）アドレスおよびサーボバーストを含む。ディスク面の各円周データトラックは、トラックに埋込まれたサーボセクタに記録された独自のトラックアドレスを有し、サーボバーストパターンは、２つ以上のトラックごとに頻繁に繰返される。ディスクドライブが放射方向のトラック場所を探しているとき、トラックアドレスは読出ヘッドの位置をおおよそで推定するための大まかな位置決め情報として使用され、サーボバーストは所望の放射方向の場所にヘッドを正確に位置決めするための詳細な位置決め情報として使用される。
トラックアドレス読出中のシークタイムでは、ヘッドを２つの近接するトラック間で位置決めしてもよい。この状態では、ヘッドは双方のトラックから信号の重なりを受取る。この暖昧さを解決する１つの方法は、トラックアドレスをグレイコード化されたアドレスにコード化し、２つの近接するトラックのコード化されたアドレスが１つのビット位置においてだけ異なるようにすることである。この解決法を用いると、ヘッドが２つのトラック間で読出を行なっているとき、アドレスを復号化した後の暖昧さは１トラックであり、１トラックのエラーは、サーボバーストまたは精密な位置パターンを参照することにより、シーク確定タイム中に解決できる。
ある既知の技術に従うと、各データトラックは複数のセクタに分割される。各セクタはデータセクションが後に続くヘッダセクションを含む。ヘッダセクションは一般に、ＤＣ消去フィールド、プリアンブルフィールド、ヘッダ同期化文字、トラックアドレスフィールド（大まかなサーボ情報）、およびサーボバーストフィールド（詳細なサーボ情報）を含む。データセクションは一般に、別のプリアンブルフィールド、データ同期化文字、ユーザデータのブロック、およびエラー訂正バイトを含む。この例では、ヘッダセクションはデータセクションと同じデータ速度で記録され、ディスクドライブにおける１つの読出チャネル構造を通した同期ピーク検出を用いてヘッダセクションおよびデータセクション双方の情報が読出される。この方策の例は、同一譲受人に譲渡される、「効率の高いディスクフォーマットおよび同期システム（High Efficiency Disk Format and Synchronization System）」と題された、ルイス（Leis）らへの米国特許第５，０３６，４０８号に示されており、その開示は本願に引用により援用される。
他の既知の技術は、同心データトラックの放射状のゾーンまたはバンドを利用することであり、各ゾーンはゾーンのディスク半径と関連するデータ転送速度を有している。この例では、データ領域は、単一のデータ転送速度でサーボ情報が工場で記録された、放射状に延在する一連の埋込まれたサーボセクタによって分離されている。サーボデータ回復回路は、各セクタの上のを通過する際にデータ変換器により読出された情報から、サーボアドレスマーク、トラック番号および詳細な位置情報を非同期的に（すなわち入来するサーボデータと位相ロックせずに）回復する。このサーボ回復回路は、ユーザのデータ情報のピーク検出のために用いられる読出チャネルエレクトロニクスとは別個のものである。この例は同一譲受人に譲渡される、「ディジタルで埋込まれたセクタサーボを有するディスクドライブのためのサーボデータ回復回路（Servo Data Recovery Circuit for Disk Drive Having Digital Embedded Sector Servo）」と題された、ムーン（Moon）他への、米国特許第５，４２０，７３０号に述べられており、その開示は本明細書に引用により援用される。
ピーク検出技術を採用する磁気記録における限定されたデータ記憶密度を有する１つのファクタは、磁束遷移が互いに非常に接近しているときに生じるシンボル間干渉である。記録されたデータを正確に読出しつつ磁気記録における磁束密度を増大させるためのある方法は、同期サンプリングデータ検出を用いることである。この技術は、「部分応答、最大尤度」（ＰＲＭＬ）シグナリングとしばしば呼ばれるものであり、高速のアナログからディジタルへの変換プロセス、および信号の流れのアナログ側あるいはディジタル側のまたは双方のチャネル等化を含め回路が複雑化することを代償にして、向上したデータ記憶密度をもたらすものである。ＰＲＭＬを用いるディスクドライブの一例が、同一譲受人に譲渡される、「ＰＲＭＬ同期サンプリングデータ検出およびセクタサーボの非同期検出を用いたディスクドライブ（Disk Drive Using PRML Synchronous Sampling Data Detection and Asynchronous Detection of Sector Servo）」と題された、アボット（Abbott）他への、米国特許第５，３４５，３４２号で挙げられており、その開示は本明細書に引用により援用される。この特許に述べられた方策により、一定のサーボデータ速度で記録された埋込まれたサーボセクタにおけるトラック番号の値を、同期サンプリングデータ検出チャネル内の特別な回路が非同期的に検出できるが、ユーザデータ速度は記録ディスクにわたる放射状のデータゾーンにより異なっている。サーボバーストは従来のピーク検出、およびサンプルホールド技術を用いて読出され処理される。
上記のアボット他の特許により教示される非同期サーボサンプリング技術に対する改良点は、後の同一譲受人に譲渡される「ＰＲＭＬサンプリングデータチャネル同期サーボ検出器（PRML Sampled Data Channel Synchronous Servo Detector）」と題されたフィッシャー（Fisher）への米国特許第５，３８４，６７１号で示されており、その開示は本明細書に引用により援用されている。この方策では、同期サンプリングデータ検出システムのタイミングループは、サーボ情報と位相ロックがとられており、サーボ情報はトラックアドレスを含み、詳細な位置情報は同期的にサンプリングおよびデコードされる。この方策では、サーボプリアンブルフィールドは、ピーク検出チャネルにおける２Ｔのパターン（Ｔは単位サンプルセルまたは間隔を表わす）に対応する、従来の１／４Ｔ正弦波パターンとして記録される。
これらの以前の方策はそれぞれの時代においては有効であったが、増大するデータ記憶容量、および単位サイズディスクあたりのデータ転送速度により、未だ得られていない改良されたディスクドライブヘッドサーボフォーマットならびに同期サンプリングサーボ検出方法およびアーキテクチャを必要とすることに至った。
発明の概要および目的
本発明の包括的な目的は、部分応答、最大尤度（ＰＲＭＬ）同期サンプリングデータ検出チャネルを含むディスクドライブにおけるデータトラックに関してデータ変換器ヘッドを位置決めするために情報を与えるための、改良されかつ簡潔にされた方法、装置およびデータフォーマットを提供することである。
本発明の他の目的は、埋込まれたサーボ情報検出のために別個のピーク検出ハードウェアを必要としない、ＰＲＭＬディスクドライブのためのサーボフォーマットおよび装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、放射状のインコヒーレンスがディスクドライブのヘッド位置サーボシステムに与える影響を減じ、先行技術の制限および欠点を克服する態様でトラック密度を高めることである。
本発明のさらに他の目的は、ＰＲＭＬ同期サンプリングデータ検出チャネルの回路素子を実質的に利用し、サーボ情報を強力に回復しつつ回路全体の複雑さおよびコストを減少させる、同期サンプリングサーボ情報推定方法および装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、ＰＲＭＬサンプリングデータ検出ディスクドライブ内の簡素化されたアドレス復号化方法および装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、より大きなコード速度、より短いセル時間、およびＰＲＭＬディスクドライブ内の同期的にサンプリングおよび検出される埋込まれたサーボセクタ内のより小さな冗長性を利用できるようにする、よりコンパクトで効率的なサーボアドレスフォーマットを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、サーボ情報回復動作中に多数のチャネル素子を利用できるようにする態様で、ＰＲＭＬ同期サンプリングデータ検出チャネルを含むディスクドライブの記憶ディスク面の埋込まれたサーボセクタ内に記録されたヘッド位置サーボ情報をコード化するための「ワイド・バイフェーズコード」として知られている、バイフェーズ自己クロックコードという種類のものを利用することである。
本発明の他の目的は、ハードディスクドライブのＰＲＭＬ同期サンプリングデータ検出チャネル内のワイド・バイフェーズコード化ヘッド位置サーボ情報を検出するための最上位ビット（ＭＳＢ）検出器を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、同期サンプリングデータ検出チャネルを含むハードディスクドライブ内のヘッド位置エラー信号を生成するために、正反対でかつ周波数が変調されたサーボバーストパターンを検出するための複数のサーボバースト検出アーキテクチャを提供することである。
本発明の原理に従えば、磁気ディスクドライブは、狭いサーボスポークによりデータセクタに分割される記録トラックを定める少なくとも１つの回転磁気データ記憶ディスクを有する。ディスクの記録トラックのサーボスポーク間にあるデータセクタには、予め定められた距離およびユーザデータコード速度に従いコード化されたユーザデータが記録されている。記録領域の各サーボスポークは、同期的に検出されるデータコード速度を考慮すれば確実に強力であるように選択されたサーボコード速度でワイド・バイフェーズパターンでコード化された少なくとも１つのサーボ情報フィールドを有する。ディスクドライブはさらに、サーボ情報フィールドおよびコード化されたユーザデータ双方を同期的にサンプリングし検出するための同期サンプリングデータ検出チャネルを含む。検出チャネルは、
サーボ制御されたヘッドポジショナにより記録トラック上方に位置決めされたデータ変換器ヘッドと、
少なくともサーボ情報フィールドに現れる磁束遷移からデータ変換器ヘッドにより磁気的に誘導される電気アナログ信号を受取るための前置増幅器と、
電気アナログ信号を同期的にサンプリングしてディジタルサンプルを生成するためのディジタルサンプラと、
コード化されたワイド・バイフェーズパターンを復号化するための同期サンプリングデータ検出チャネルからディジタルサンプルを受取るように結合された最上位ビット検出器を含むワイド・バイフェーズ復号化回路とを含む。
本発明のある局面では、データ検出チャネルは、ワイド・バイフェーズ同期信号を生成し最上位ビット検出器に与えるためのチャンク同期化器を含む。
本発明の他の局面では、各スポークの複数のサーボ情報フィールドに記録されたワイド・バイフェーズ磁気パターンは、バイナリ０情報の値に対しては＋＋−−であり、バイナリ１情報の値については−−＋＋である。
本発明の他の局面では、各スポーク内の１つのサーボ情報フィールドは、予め定められたビット長のトラック番号バイナリパターンを含み、このパターンはワイド・バイフェーズコードとして復号化され、次に１というコード速度でグレイコードとして復号化される。トラック番号バイナリパターンはパリティまたは巡回符号検査（ＣＲＣ）シンボルを含んでもよく、トラック番号バイナリパターンを受取り復号化するためかつパリティまたはＣＲＣシンボルを検査するための回路を有する。
本発明のさらに他の局面では、各スポーク内の１つのサーボ情報フィールドは、予め定められたビット長の２つのトラック番号バイナリパターン、すなわちトラックのアドレスである第１のトラック番号、およびそのトラックに近接する第２のトラックのアドレスである第２のトラック番号を含む。この局面では、第２のトラック番号は第２のトラックに延在する２分の１のトラックオフセットで記録されることができ、第１および第２のトラック番号について計算されたエラー訂正コードの値をさらに含んでもよい。この局面では、エラー訂正コード復号化および訂正回路が、第１および第２のトラック番号の復号化された値を復号化し、検査し、訂正するための同期サンプリングデータ検出チャネルに結合される。
本発明の他の局面では、データ記録ディスクは放射方向に間隔が置かれたトラックおよびデータセクタ内の円周方向に間隔がおかれた複数の角度のあるサーボセクタのパターンを有する。このサーボセクタは、トラックおよびセクタの場所を識別するための予め記録されたサーボヘッド位置決め情報を含み、各サーボセクタはワイド・バイフェーズコードに従いコード化されたサーボシンボルを含む少なくとも１つの識別フィールドを有する。各データセクタには、サーボシンボルおよびデータシンボルが、ディスクを物理的に組立て使用するのに用いられるＰＲＭＬチャネルなどの１つの同期サンプリングデータ検出チャネルを通る通路により検出され得るように、最大距離の符号に従い、データシンボルが記録されている。
本発明の上記およびその他の目的、利点、局面および特徴は、添付の図面に関連づけて提示される好ましい実施例についての以下の詳細な説明を考察することにより、より十分に理解および認識されることになるだろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、ＰＲ４およびＥＰＲ４ターゲットを与えるディスクドライブ読出チャネルのブロック図である。
図２は、ディスクドライブにおけるディスクの記録表面の概略図である。
図３は、ディスクのトラックのサーボセクタに記録される信号を示している。
図４は、サーボセクタのフィールドのブロック図である。
図５Ａは、１つの書込電流パルスの磁気記録からのアナログ信号応答を示すグラフであり、チャネルはＥＰＲ４ターゲットスペクトルに等化されている。
図５Ｂは、例としてバイナリ１（−−＋＋」）ワイド・バイフェーズ書込電流シーケンスに対するアナログ信号応答を示すグラフである。
図５Ｃは、例としてバイナリ０（＋＋−−」）ワイド・バイフェーズ書込電流シーケンスに対するアナログ信号応答を示すグラフである。
図５Ｄは、例としてバイナリ１００シーケンス（−−＋＋＋＋−−＋＋−−」）のワイド・バイフェーズシーケンスに対するアナログ信号応答を示すグラフである。
図６Ａは、放射状のコヒーレンスのないトラック番号に対する第１のサーボセクタレイアウトを示す。
図６Ｂは、放射状のコヒーレンスのないトラック番号に対する第２のサーボセクタレイアウトを示す。
図７は、ＭＳＢ検出器、チャンク同期化器、およびエラー発生器を含むサーボセクタ論理の一部のブロック図である。
図８は、１＋Ｄフィルタのブロック図である。
図９は、チャンク同期化器のブロック図である。
図１０は、ＭＳＢ検出器のブロック図である。
図１１は、エラー発生器のブロック図である。
図１２は、サーボセクタブロック図におけるバースト検出器を示すブロック図である。
図１３Ａ−１３Ｅは、サーボバーストフォーマットを示す図である。
図１４Ａ−１４Ｂは、サーボバースト検出器のブロック図である。
図１５Ａ−１５Ｂは、図１４Ａおよび１４Ｂの方策にそれぞれ基づく代わりのサーボバースト検出器アーキテクチャのブロック図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図１を参照すると、ディスクドライブ１０は、プログラマブルおよび適応ＰＲ４、ＭＬ読出チャネルを組入れている。ディスクドライブ１０は種々の実施例の１つとすることができ、その例としては、本明細書に引用により援用する、同一譲受人に譲渡される、「ディジタル適応等化とともにＰＲＭＬクラスＩＶサンプリングデータ検出を用いるディスクドライブ（Disk Drive Using PRML Class IV Sampling Data Detection with Digital Adaptive Equalization）」と題された、アボットへの米国特許第５，３４１，２４９号を挙げることができる。（この特許は上記で引用したアボット他の特許である米国特許第５，３４５，３４２号の親出願である。）
ドライブ１０は少なくとも１つのデータ記憶ディスク１６を含む。従来のように、たとえば磁気抵抗ヘッドであるデータ変換器ヘッド２６は、各ディスク１６の記憶面の上を「飛行する」ものとして関係づけられている。ヘッド２６は回転ディスク１６の各記憶面に定められる複数の同心データ記憶トラック７１のうち選択されたものに関して位置決めされる。（図２参照。）
埋込まれたサーボパターンは、ディスク１６の選択されたデータ記憶面にドライブ製造中に従来のサーボ書込プロセスで、たとえば本明細書にその開示を引用により援用する同一譲受人に譲渡される米国特許第５，１７０，２９９号に述べられている方法に従い、書込まれる。（図２参照。）その代わりとして、ドライブ１０はポストアセンブリサーボ書込プロセス中にそのサーボパターンすべてまたはいくつかを自身で書込んでもよい。
読出中、選択されたデータトラック７１の上を非常に近接して飛行しているヘッド２６により検知される磁束遷移は、読出前置増幅器回路２８によって予め増幅される。予め増幅されたアナログ信号（または「読出信号」）は次に、アナログ可変利得増幅器（ＶＧＡ）３８に送られる。制御された増幅の後、この読出信号はプログラマブルアナログフィルタ／等化器ステージ４０を通して送られる。
アナログフィルタ／等化器４０は、変換器ヘッド２６がデータを読出している選択されたデータゾーン７０のデータ転送速度に対し最適化されるようにプログラムされている。等化されたアナログ読出信号は次に、ユーザデータに同期化されたとき少なくとも５ビットの分解能の生のデータサンプル｛ｘ（ｋ）｝を発生する高速アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４６内でサンプリングおよび量子化を受ける。
適応ディジタルＦＩＲフィルタ４８は、フィルタリングされ検査されたサンプル｛ｙ（ｋ）｝を生成するために所望のＰＲ４チャネル応答特性に従い生のデータサンプル｛ｘ（ｋ）｝をフィルタリングおよび検査するための適応フィルタ係数を用いる。ＦＩＲフィルタ４８からの帯域幅フィルタリングおよび検査を受けたデータサンプル｛ｙ（ｋ）｝は、データバス経路４９を通し、ＰＲ４ターゲットとともにユーザデータを検出するビタビ検出器（図示せず）に送られる。ＰＲ４およびＥＰＲ４ターゲット双方を用いるこれらの実施例では、ＦＩＲフィルタ４８からのフィルタリングおよび検査されたサンプル｛ｙ（ｋ）｝はまた、ターゲット（たとえば１＋Ｄ）フィルタ５０を通して送られ、このフィルタの出力経路５１は、たとえばＥＰＲ４チャネル応答特性にフィルタリングされた信号を与えるものである。ＰＲ４およびＥＰＲ４以外のターゲットは本発明の意図する範囲内のものであり、ターゲットフィルタ５０は選択されたターゲットに適応できるであろう。（１つのＰＲ４またはＥＰＲ４ターゲットスペクトルのみが所望されるならば、ＦＩＲフィルタ４８は適切な係数で直接プログラムされ、第２のターゲットフィルタ５０は不要である。）
生のデータサンプル｛ｘ（ｋ）｝およびフィルタリングされたサンプル｛ｙ（ｋ）｝を含むサンプルは、クロックビット時間周期Ｔを有するデータサンプリング速度で取込まれる。この時間Ｔは「ビットセル」に対応し、またはより簡潔にはサンプリング速度での「セル」に対応する。タイミングループ５３は経路４９のたとえばＰＲ４ターゲットサンプルを受取り、所望のサンプリング場所でのＡ／Ｄ変換器４６によるサンプリングおよび量子化を同期化することができる。同様に、利得ループ５４は、たとえば経路４９でのＰＲ４ターゲットサンプルを受取るように接続されたエラー測定回路５８により生成されたエラーの値に基づきＶＧＡ３８を制御できる。ＤＣオフセット制御ループ（図１では示さず）がまた、ＰＲ４ターゲットサンプルに基づきＤＣオフセットを調節するために設けられてもよい。ビタビ検出器のような経路メモリを含み得るターゲット検出器６１、または本明細書にその開示を引用により援用する、「サンプリングされたデータ検出のための複雑さが減じられたＥＰＲ４ポストプロセッサ（Reduced Complexity EPR4 Post-Processor for Sampled Data Detection）」と題された同一譲受人に譲渡されるクナッドソン（Knudson）への米国特許第５，５２１，９４５号に述べられているタイプの複雑性が減じられたターゲットポストプロセッサを含んでもよい。
ドライブ１０はまた、チャンク同期化器５６により作成されたフレームパターンに従い、ワイド・バイフェーズコード化サーボ情報シンボルを検出するためのワイド・バイフェーズ検出器５２を含む。検出器５２および同期化器５６は、経路４９または経路５１で、サーボシンボルサンプルの値を受取ってもよい。この回路はまた、経路４９または経路５１から同様にサンプルの値を受取る同期バースト検出器５５を含む。従来のサーボフィールド復号器６３は、ワイド・バイフェーズ検出器５２により復号化されたサーボフィールドからサーボシンボルを受取り、フレーム化し、復号化し、その開示を本明細書に引用により援用する「ディジタル埋込セクタサーボを有するディスクドライブのためのサーボデータ回復回路（Servo Data Recovery Circuit for Disk Drive Having Digital Embedded Sector Servo）」と題された同一譲受人に譲渡されるムーン他への米国特許第５，４２０，７３０号に示された方法に従うことができる。バースト検出器５５からの位置エラー信号（ＰＥＳ）および復号器６３からのサーボフィールド情報は、アクチュエータ電流コマンドの値が発生されるサーボ制御プロセス回路６５に入る。この値はヘッド位置サーボドライバ回路５７に与えられ、結果生じる駆動電流はヘッド２６を位置決めする音声コイルモータ（ＶＣＭ）６９を駆動するために与えられる。
理想的には、素子３８、４０、４６、４８、５０、５２、５３、５４、５５、５６、５８、および６３のいくつかまたはすべてが、１つの混合モード特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または数個のアナログ／ディジタルＡＳＩＣに含まれる。
図２に示すように、例示の記憶ディスク１６のデータ記憶面は、好ましくは内側の着地ゾーン領域ＬＺと放射方向に最も外にある周囲データトラックゾーン７０−１との間の複数のデータ記録ゾーン７０に配置される、複数の同心データトラック７１を有する。この図では、データトラックは、たとえば最も外側のゾーン７０−１および放射方向に内側にゾーン７０−２、７０−３、７０−４、７０−５、７０−６、７０−７、７０−８、７０−９を含む９つのデータゾーンに配置されるものとして示されている。実際には現在ではより多くのゾーンがあることが好ましい。各データゾーンは特定のゾーンの半径に対し架空遷移ドメイン密度を最適化するように選択されたビット転送速度を有する。
図２はまた、たとえばディスク１６の円周で実質的に等間隔で設けられた、放射方向に延在し埋込まれた一連のサーボセクタまたは「スポーク」６８を示している。図２では、スポーク６８はおおよそ台形として描かれているが、実際にはサーボのくさび形は、ディスクの半径の大きさに沿ってわずかに湾曲している。図３を概観すると、各サーボセクタ６８は本質的に、たとえばサーボプリアンブルフィールド６８Ａ、サーボ識別フィールド６８Ｂ、および円周方向に互い違いに配置され放射方向にオフセットされたサーボバーストのフィールド６８Ｃを含んでいる。トラックあたりのデータセクタの数はデータゾーンごとに異なっているが、埋込まれたサーボセクタの数たとえばトラックあたり６８個は、この例ではディスク１６の表面領域にわたり一定である。
好ましくは、サーボセクタ６８は従来の工場でのサーボ書込装置を用いて、１つのデータセル速度で、トラックからトラックへの位相コヒーレンスを伴い記録される。従来、サーボ書込は、たとえば本明細書に引用により援用する同一譲受人に譲渡される、米国特許第４，９２０，４４２号に述べられている、レーザサーボ書込およびヘッドアーム固定装置により行なわれる。その代わりとして、サーボセクタは、上記で既に述べた同一譲受人に譲渡される米国特許第５，３８４，６７１号に述べられているようにゾーンデータセル速度で書込まれる。ディスクドライブはその代わりとして、サーボ書込を行なうために、部分的または完全な「自己サーボ書込」方法を用いることができる。
図４を参照すると、各サーボセクタ６８または「スポーク」は、たとえば図示されているように、埋込まれたサーボ情報のサーボ識別フィールドを有する。ほぼ全く遷移のないまたはわずかしか遷移のないディスクのクリーン領域における、例として４０セルのサイズの任意のＤＣ消去フィールド７３１（図４ではフィールドの下の時間「４０Ｔ」とともに示されている）を、サーボセクタ６８の始まりにフラグをつけるのに使用できる。サイズがたとえば１６０セルのプリアンブルフィールド７３２を、「−−＋＋  −−＋＋  −−＋＋」などの所望の長さの２Ｔの繰返しのパターンで書込むことができる。プリアンブル７３２は、タイミングおよび利得ループが、入来するアナログ信号に関し正しい利得および位相の同期を確立させ、アナログ−ディジタル変換器４６がサンプリング量子化を制御するために用いられる。任意のＤＣ消去フィールド７３１およびプリアンブルフィールド７３２はともに、図３のプリアンブルフィールド６８Ａを構成している。
サーボアドレスマーク７３３は、フレーミングクロックをリセットするために使用される。この次には、たとえば、トラック番号の３つの最上位ビット（ＬＳＢ）７３４が続く。少なくとも１ビットの情報を与えて回転する位置が決定できるようにしなればならないが、全スポーク番号７３５は任意のものである。全体トラック番号７３６は少なくとも一度記録される。ヘッド番号（図示せず）をサーボアドレス情報の一部として記録することもできる。サーボアドレスマーク７３３、ＬＳＢフィールド７３４、全スポーク番号フィールド７３５はともに、図３のサーボ識別フィールド６８Ｂを構成している。
アドレス情報に続き、以下で説明するようにトラック中心に関しヘッド位置を定めるのに使用される、サーボバースト７３７が記録される。種々のサーボパターンの例については以下で述べる。フィールド７３７におけるこれらのパターンは図３のフィールド６８Ｃと相関関係がある。サーボセクタ６８のいくつかまたはすべてのフィールドの長さは、プログラム可能なサイズにできる。情報のその他のフィールドもまた、上記のフィールドの間またはその後に記録できる。たとえば、ドライブは、以下に示す同時継続中の同一譲受人に譲渡される米国特許出願で教示されているように、最後のサーボバーストパターン７３７の直後に位置する短いフィールド７３８にサーボバースト訂正値（ＢＣＶ）を記録してもよい。上記米国特許出願とは、その開示を本明細書に引用により援用する、１９９６年２月２７日に出願された、シェパード（Shepherd）他による、「サーボパターンエラーのインドライブ訂正（In-Drive Correction of Servo Pattern Errors）と題された、米国特許出願番号第０８／６０７，５０７号である。
次に、たとえばサーボアドレスマーク７３３、ＬＳＢフィールド７３４、スポーク番号フィールド７３５、およびトラック番号フィールド７３６などのサーボセクタ６８のディジタルデータストアフィールドのいくつかまたはすべてのために使用し得る、ワイド・バイフェーズコード化について述べる。ディジタルデータを書込むときには、シンボルと呼ばれるコード化されていないビット（すなわち０または１）で始まる。シンボルは、セルに１つ以上の符号すなわちマグネット（＋または−）を割当てる符号化によって記録される。（少々曖昧であるが、符号はまた０または１のいずれかであるものとして引用されている。）バイフェーズコード（当該技術ではマンチェスタ（Manchester）、周波数２倍、または周波数変調コードとして知られている自己クロックコード）では、２つの符号が使用され、シンボルは以下のようにコード化される。
１−＞＋−
０−＞−＋
コード速度１／４のワイド・バイフェーズ（ＷＢＰ）コードを以下のように規定している。
０−＞＋＋−−
１−＞−−＋＋
磁束遷移があってはならないＤＣ消去フィールド７３１は、ＷＢＰコード化することはできない。
プリアンブルフィールド７３２は、ＰＬＬおよびＡＧＣロックに対し、たとえばＷＢＰシンボル′１′（またはセル“−−＋＋”）の４０またはプログラマブル番号でＷＢＰコード化できる。
サーボアドレスマーク（ＳＡＭ）７３３は、サーボブロックの始まりを示す、ＷＢＰで符号化されたシンボル９つのワード′０００１００１０１′とすることが可能である。このＳＡＭは、すべてのシフト（自動相関）は少なくとも５つの位置で一致せず、したがって同期化のロスなしで２つの独立するエラーを可能にするという特質を有する。上記のプリアンブル７３２に追加すると、このシーケンスは′…１１１１１１１０００１００１０１′のように見える。これは修正されたバーカー（Barker）シーケンスである。
トラック番号７３６は、初めに通常のグレイコード（コード速度＝１である）でコード化され、次にパリティシンボルが添加される１４シンボルまたはそれよりも大きなアドレスとすることができる。結果ＷＢＰコード化されることになる。パリティシンボルはどんなものであってもシークタイムに使用することはできないが、読出時間に使用してシングルエラーを検出することができる。グレイコード化は、トラックシーク動作中読出ヘッド２６がトラック間にあるとき、２つの近接するトラックアドレスを同時に読出す際の大きなエラーを回避するのに用いられる。
代替のサーボセクタレイアウトでは、トラックアドレス（トラック番号）は各サーボセクタ６８において２回書込まれ、対にされたトラックアドレスは互いに異なるものになっている。図６Ａでは、奇数のトラックアドレス（Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７）は初めに書込まれ、偶数のトラックアドレス（Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８）は２番目に書込まれ、図では放射状の列にように見える。図６Ｂでは、第２の列は第１の列と同じトラック番号が記録されるが、第２の列は２分の１トラック分オフセットされて記録される。どちらのフォーマットにおいても、トラック追跡中すべての読出ヘッド２６の位置は、少なくとも２つの列のうち１つで、近接するトラックからの干渉を受けることなくアドレスを読出することができる。このため、グレイコード化は不要であり、図示のように各アドレスにＥＣＣフィールドを追加することができる。第１のフォーマット（図６Ａ）では、不確実なのは１トラックであり、第２のフォーマット（図６Ｂ）では、不確実なのはトラックの２分の１である。シーク中、２つのトラックの周期を有するサーボバーストからの位置エラー信号を用いることにより、列が読出されることを認識できる。こうして使用するために、サーボバーストはトラックアドレスの近くに位置決めされて、読出ヘッド２６の放射方向の位置が、ヘッドがサーボバーストを読出しているときおよびトラックアドレスを読出しているときから大きく変わらないようにしなければならない。
ＷＢＰコードのためのＭＳＢ検出器およびチャンク同期化器
上記のＷＢＰサーボ情報コード化の配置は、チャネルの多数の回路素子を用いてサーボ情報を回復することができる、ＰＲＭＬサンプリングデータ検出チャネルにおいて有利に使用できる。たとえば、１つの読出チャネル特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）は、少量のさらなる回路を含んで、ＡＳＩＣがコード化されたユーザデータシンボルおよびＷＢＰコード化サーボ情報シンボルを検出することを可能にする。たとえば、ビタビ検出器６０（図１２）などの経路シーケンス検出器を用いて、たとえば以下の米国特許出願において述べられているように、ＷＢＰコード化サーボ情報を検出できる。その米国特許出願とは、同一譲受人に譲渡される同時継続中の１９９６年７月２４日に出願された、「ビタビ検出を用いるディスクドライブのためのワイド・バイフェーズディジタルサーボ情報および推定（Wide Bi-Phase Digital Servo Information and Estimation for Disk Drive Using Viterbi Detection）」と題された米国特許出願第０８／６８６，９９８号であり、その開示については本明細書に引用により援用する。その代わりに、ＷＢＰコード化サーボ情報を、同期データ検出チャネル内の「最上位ビット」（ＭＳＢ）検出器によって回復してもよい。ＭＳＢ検出器では、一続きのポイントがシグナルに沿ってサンプリングされる。遷移が検出されると、チャネルはこの遷移が論理「１」であるかまたは論理「０」であるかを判断する。これはサンプルポイントの２の補数の最上位ビットを考慮し（たとえば６ビットサンプル）、以下の分析を適用することによって決定できる。
0003926391.tif 000002
図７を参照して、ワイド・バイフェーズコードを検出するための最上位ビット（「ＭＳＢ」）検出器５２を、１＋Ｄフィルタ５０の出力からＥＰＲ４ターゲットデータストリームを受取るように接続できる。その代わりに、ＭＳＢ検出器５２を、ＰＲ４ターゲットデータストリームを受取るように１＋Ｄフィルタ５０の入力に接続してもよい。ＭＳＢ検出器５２はチャンク同期化器５６からの位相情報を用いてＷＢＰコードを復号化する。ＭＳＢ検出器５２からの復号化されたデータは、エラー発生器５８において、フィルタ５０の出力経路５１の生のデータと比較され、ＰＬＬ、ＡＧＣ、およびＤＣオフセットループに対しエラー信号を発生する。
図８を参照して、１＋Ｄフィルタ５０が、計算を、最小のクロック周波数で必要とされるサンプル処理の帯域幅を実現するのに用いられる、偶数および奇数部分に分割する方法を示すために、詳細に示されている（他の場合には詳細すぎるかもしれない）。フィルタ５０は、奇数および偶数の６ビットサンプルｐｒ４＿ｏ［５：０］およびｐｒ４＿ｅ［５：０］を、それぞれＦＩＲフィルタ４８から受取る。サンプルは図示のようにレジスタ５０１および５０２で遅延され、図示のように加算器５０３および５０４で総和が取られ、奇数および偶数のＥＰＲ４サンプルである７ビットの総和、ｅｐｒ４＿ｏ［６：０］およびｅｐｒ４＿ｅ［６：０］がそれぞれ、バッファレジスタ５０５および５０６を通して発生する。奇数および偶数サンプルに対して別々に動作しているため、フィルタ５０はチャネルクロックレートの２分の１である２Ｔで動作している。
図９を参照して、チャンク同期化器５６はＷＢＰシンボルにロックしている、すなわちプリアンブル正弦波（各位相は１つのセル分離れている）の可能な４つの位相のうち１つにロックされる。チャンク同期化器５６は、１＋Ｄフィルタ５０からＥＰＲ４波形を入力し、基準用として４つのセルのうち１つを選択し、これからＭＳＢ検出器は判断を行ないエラー発生器５８はエラーを発生する。これを達成するためには、入来するＥＰＲ４信号をいくらかのウィンドウの長さたとえば１２セルに対し２つの直交する基準信号で乗算し、乗算された信号を累算する。２つの直交する信号はたとえば、セルクロック間隔で、
１０−１０１０−１０…
および
０１０−１０１０−１…
となる。この２つの累算された値を偶数および奇数ストリームそれぞれに対してａｃｃ＿ｅおよびａｃｃ＿ｏとすると、プリアンブルの位相の位置は以下のようにして推定される。
もし（｜ａｃｃ＿ｅ｜＞｜ａｃｃ＿ｏ｜）であれば
ｐｏｓ［０］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｅ）、ｐｏｓ［１］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｏ
さもなければ
ｐｏｓ［０］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｏ）、ｐｏｓ［１］＝ｓｉｇｎ（ａｃｃ＿ｅ）
位置の２ビット、ｐｏｓ［１：０］は、プリアンブルにおける「−」から「＋」への遷移の位置を示す。プリアンブルマグネット（−−＋＋  −−＋＋  −−＋＋…）はＷＢＰコード化された１のシーケンスと考えられることをここで想起する。複数のセルのＷＢＰコードの一続きすなわちプリアンブルフィールドの中央で０サンプルを有することはできない、なぜなら常に遷移があるからである。したがって、ＥＰＲ４ターゲットでサンプリングできる５つの理想的なレベル（たとえば−１、−１／２、０、１／２、１）のうち、ＷＢＰコードの中央で可能なのはわずか２つすなわち−１および１である。遷移の前に′−−′または′＋＋′が繰返されるため、−１／２および１／２はまたここでは不可能である。したがって、プリアンブルにおけるＥＰＲ４サンプルは、ＷＢＰコードの中心を位置が示している規則的に間隔がおかれた＋１のストリームを含むであろう。この位置はｐｏｓ［１：０］で示される。実際、ＭＳＢ検出器５２に入力されるサーボデータは、アナログ−ディジタル変換器４６によりサーボサンプルへの変換中極性の符号が与えられている。
直交する基準信号′…１  ０  −１  ０…′は、レジスタ５６１により実現され、レジスタ５６１は１と０の値の間で交互になるように接続され、マルチプレクサ５６２および５６３は、レジスタ５６１からの値に応答して、通常のまたは反転された入力のいずれかを出力することによって、サンプルを１および−１で乗算することを交互に行なう。偶数サンプルの上位たとえば４ビットｅｐｒ４＿ｅ［６：３］は、マルチプレクサ５６２の０入力に入力され、その逆がマルチプレクサの１入力に入力される。同様に奇数サンプルの上位４ビットｅｐｒ４＿ｏ［６：３］は、マルチプレクサ５６３に入力される。加算器５６４は、レジスタ５６５を用いて偶数のシーケンスａｃｃ＿ｅを合計し、結果を累算する。同様に、加算器５６６およびレジスタ５６７は、ａｃｃ＿ｏを累算する。ａｃｃ＿ｅおよびａｃｃ＿ｏの絶対値が比較器５６８において比較され、ビットｐｏｓ［１］が生成され、このビットはまたマルチプレクサ５６９においてａｃｃ＿ｅ（すなわちａｃｃ＿ｅ［６］）のサインまたはａｃｃ＿ｏのサインの値を選択するのに使用される。
図１０のＭＳＢ検出器５２を参照して、マルチプレクサ５２１は、ＷＢＰコードの中心の場所を推定するチャンク同期化器５６からのｐｏｓ［１：０］を用い、４つの連続するサンプルの上位ビットのうち１つをＷＢＰシンボルの復号化された値として選択する。これら４つのビットとはｅｐｒ４＿ｏ［６］５２２、２Ｔ遅延ｅｐｒ４＿ｏ［６］５２４、ｅｐｒ４＿ｅ［６］５２３、２Ｔ遅延ｅｐｒ４＿ｅ［６］５２５である。２Ｔ遅延は、レジスタ５２６および５２７によりそれぞれ与えられ、これらはセル速度の２分の１でクロックされる。マルチプレクサ５２１の反転された出力がレジスタ５２８を通して与えられ、セル速度の４分の１でクロックされて４Ｔごとに１つの復号化されたシンボルが与えられる。
代替実施例では、図１０のＭＳＢ検出器は、エラー情報およびＭＳＢ復号化を提供できる。レジスタ５２６および５２７ならびにマルチプレクサ５２１を拡張して全サンプル値（図示のような上位ビットだけでなく）を受入れることにより、レジスタ５２８での出力は選択されたサンプル全体であり、上位ビットのみではない。上位ビットはなおも復号化されたＷＢＰシンボルを与えるために使用されるが、全体の値は、選択された値がしきい値よりも０に近ければエラー信号を発生するために使用できる（ＷＢＰ符号化では、ノイズのないサンプルの値は最大または最小のいずれかでなければならず決して０であってはならないことを想起されたい）。
ＷＢＰ符号は極性に対する感度が強く、「１」は−−＋＋として規定され、「０」は＋＋−−として規定されるということが当業者には認識されているだろう。たとえばもし、ヘッド変換器が配線の接続で極性が反転されていれば、プリアンブルおよびチャンク同期化（これらは極性に敏感でない）は検出されるだろうが、正しいＳＡＭおよびその他のデータフィールドは正確に読出されることはないだろう、なぜなら、チャンク同期化は１８０°位相がはずれており、データサンプルの大きさが反転されているからである。極性が反転された読出素子に対抗するためには、フリップビット制御フラグが用いられる。この状況で、制御プロセッサまたはステートマシンは、正しいＳＡＭを検出しようとする多数の試みに失敗した後一時中断し、その際フリップ制御ビットがセットされＳＡＭ探索シーケンスが繰返されるだろう。フリップ制御ビットはチャンク同期化（Chunk Sync）およびＭＳＢ検出器機能に入力される。極性フリップを訂正する論理は以下のとおりである。
１．極性フリップが検出されたならば、位相ｐｏｓ［１：０］＝０は実際、位相ｐｏｓ［１：０］＝２のように見える。
２．極性フリップが検出されたならば、ＭＳＢ検出器に送られるデータのＭＳＢを反転させる。
図１１を参照して、エラー発生器５８は初めに、ＭＳＢ検出器５２の出力から理想的な波形を発生させ、次に実際に読出された信号からその理想的な波形を減算してエラー信号を発生する。このエラー信号および理想的な信号を用いて、位相検出器、利得ループ、およびＤＣオフセットループを更新する。
ＭＳＢ検出器５２によって復号化された連続シンボルの対が、ルックアップテーブル５８３における２ビットのインデックスとして使用され、入力５８１で理想的な波形のピーク値としてｒｅｆ＿ｐｋ［６：０］を用いて、理想的なＥＰＲ４波形に対して４つの値を選択する。（シンボルの対の前の方のものはレジスタ５８２によって与えられ、ＷＢＰ周期４Ｔでクロックされている。）ルックアップテーブル５８３により与えられた４の値は以下で表にされている。（理想的な波形に対するピーク値は「ｒ」として示される。）
0003926391.tif 000003
各シンボルの対に対して表５８３により与えられた４の値は、交互に起こる入力を４Ｔの周期で選択するマルチプレクサ５８４および５８５によって選択され、レジスタ５８６および５８７を通して、理想的な偶数および奇数のＥＰＲ４波形をそれぞれ生成させる。ルックアップテーブル５８３の１、２、３および４の出力はまた、減算器５９１のグループへの１、２、３および４の入力である。
マルチプレクサ５９０はチャンク同期化位相ｐｏｓ［１：０］を用いて、１＋Ｄフィルタ５０からのＥＰＲ４サンプルｅｐｒ４＿ｏ［６：０］およびｅｐｒ４＿ｅ［６：０］を、上記のルックアップテーブル５８３を使用して発生された理想的な波形に適切に整合させる。奇数のＥＰＲ４サンプルが経路５９３で遅延なしに与えられ、図示のように出力がまたマルチプレクサ５９０に与えられるレジスタ５９３ａ、５９３ｂ、および５９３ｃによって２Ｔうまく遅延される。偶数のＥＰＲ４サンプルが同様に経路５９４で与えられ、レジスタ５９４ａ、５９４ｂ、および５９４ｃを通してマルチプレクサ５９０に与えられる。以下の表は、位相ｐｏｓ［１：０］、ならびにｙ＿ｅ（ｋ）およびｙ＿ｏ（ｋ）で示される偶数および奇数のＥＰＲ４のサンプルの値に基づくマルチプレクサ５９０の出力５、６、７および８を示す。（時間インデックスｋは２Ｔのステップで増分する。）
0003926391.tif 000004
ルックアップテーブル５８３からの理想的な値は、図示のように減算器グループ５９１によってマルチプレクサ５９０からの対応するサンプルの値から減算されるので、テーブル５８３の１の出力はマルチプレクサ５９０の５の出力から減算され、６の出力から２の出力が減算され、以降同様に続けられる。この減算の結果はエラー信号であり、マルチプレクサ５９５および５９７を通して４Ｔの周期でバッファされ（ルックアップテーブル５８３へのＷＢＰシンボル入力速度に対応する）、次に、レジスタ５９６および５９８を通してバッファされ、偶数および奇数のエラー信号のストリームｅｒｒ＿ｅ［６：０］およびｅｒｒ＿ｏ［６：０］がそれぞれ与えられる。
図１２を参照して、ＥＰＲ４ターゲットを伴うＷＢＰコードのＰＲＭＬ検出のためのビタビ検出器６０を用いて、トラック番号、ヘッド番号およびセクタ番号などのサーボセクタにおけるすべてＷＢＰコード化されたディジタル情報を検出できる。ビタビ検出器６０は、差分距離検出器あるいはツリーサーチ検出器でもよく、または以下の米国特許出願で述べられているような従来のビタビ検出器でもよい。その特許出願とは同一譲受人に譲渡される同時継続中の１９９６年７月２４日に出願された、「ビタビ検出を用いたディスクドライブのためのワイド・バイフェーズディジタルサーボ情報および推定（Wide Bi-Phase Digital Servo Information and Estimation for Disk Drive Using Viterbi Detection）」と題された第０８／６０６，９９８号であり、その開示をこの明細書に引用により援用する。その代わりとして、ＥＰＲ４検出器の代わりに、サーボセクタにおけるＷＢＰコード化データを、差分距離検出器またはツリーサーチ検出器などのＰＲ４ターゲットを伴うＷＢＰコードのためのビタビ検出器によって、または上記の同時継続中の出願に述べられている従来のビタビ検出器によって復号化してもよい。
図１２を再び参照して、ディジタルサーボバースト検出器５５はまた、ターゲットフィルタ５０からのＥＰＲ４ターゲット出力信号を受取る。その代わりとして、バースト検出器５４が、たとえばＰＲ４ターゲットで検出できる、バーストフォーマットが使用される、ＦＩＲフィルタ４８の出力から、ＰＲ４ターゲットを受取ってもよい。
図１３Ａ−１３Ｅを参照して、５つのサーボバーストフォーマットについて説明する。データトラックの中心は、ＴＫ０、ＴＫ１、ＴＫ２、およびＴＫ３で示されている。各フォーマットにおけるバーストは２つのサーボトラックの周期で繰返される。第１のフォーマットすなわち全トラックバーストでありタイプＩのフォーマットと呼ばれるものが、図１３Ａで図式的に示されている。タイプＩバーストＡ、Ｂ、およびＣ（任意的にＤ）は、データトラックの幅に書込まれる。書込ヘッドはこの幅よりも小さいため、バーストは少なくとも２回のパスで書込まれ、少なくとも１つの消去バンド（図示せず）が各バースト内にあるだろう。たとえばＴＫ１に沿うバーストＡおよびバーストＣ間にもまた消去バンド（図示せず）がある。
第２のフォーマットすなわち狭いバーストでありタイプＩＩのフォーマットと呼ばれるものが図１３Ｂで図式的に示される。このフォーマットでは、各バーストＥ、Ｆ、ＧおよびＨは一度だけ書込まれ、したがってバースト内に消去バンドはない。放射方向に近接するバースト（ＥおよびＦなど）間の距離はトラック幅の２分の１である。書込ヘッドは一般にこの幅を超えているので、バーストは通常１トラックの中心の上に延在する。
タイプＩおよびタイプＩＩフォーマット双方において、バーストそのものは通常一定の周波数および振幅の正弦曲線である。
第３のフォーマットは正反対のフォーマットと呼ばれるものであり、図１３Ｃで図式的に示されている。このフォーマットでは、バースト−−Ｊ、Ｋ、ＬおよびＭ−−は、たとえばタイプＩフォーマット（図１３Ａ）におけるＡおよびＢバースト間のスペースが残されたブランクを埋めるために書込まれる。記録されていない領域は反対の（または正反対の）極性の正弦状の波形で書込まれる。したがって、バーストＪにおける信号がｓｉｎ（ｘ）であれば、バーストＫにおける信号は−ｓｉｎ（ｘ）である。バーストＬおよびＭにおける波形はバーストＪおよびＫにおける波形に対応する。
タイプＩおよびタイプＩＩの場合と異なり、正反対のフォーマットでは位相の情報は重要である。したがって、位相情報を「訂正」しないために、このバーストフォーマット読出中にはＰＬＬサンプリング位相はロックされ更新されない。同じ理由で、このフォーマットは、バースト内の消去バンド、放射状の位相のインコヒーレンス、および累積される位相のエラーから発生するエラーを受ける。ディスクドライブがこのようなエラーの効果を制限できるようにするためには、以下の米国特許出願で教示されているように、バーストそのものの前に任意の再同期化パターン（図示せず）を記録することがてきる。この米国特許出願とは、上記の同時継続中の１９９４年１０月１１日に出願された、現在米国特許第５，５７６，９０６号である、「ディスクドライブにおける精密なヘッド位置のための同時サーボバーストの同期検出（Synchronous Detection of Concurrent Servo Bursts for Fine Head Position in Disk Drive）」と題される第０８／３２０，５４０号であり、その開示を本明細書に引用により援用する。
圧縮されたフォーマットと呼ばれる第４のフォーマットは、図１３Ｄで図式的に示されている。このフォーマットは形式としてはタイプＩに似ており、違いとしては、その他のフォーマットの場合と異なり、圧縮されたフォーマットではサーボ情報は、本明細書ではＤＡＴＡ  ＴＫ０、ＤＡＴＡ  ＴＫ１、およびＤＡＴＡ  ＴＫ２で示される、データトラックと対応しないスポークトラックＳＰＯＫＥ  ＴＫ０、ＳＰＯＫＥ  ＴＫ１、ＳＰＯＫＥ  ＴＫ２およびＳＰＯＫＥ  ＴＫ３に書込まれる。各バーストＰ、Ｑ、ＲおよびＳは一度だけ書込まれるので、バースト内に消去バンドはなく、バーストはそれにもかかわらずサーボトラックの全幅である。このフォーマットを用いると、トラックＤＡＴＡ  ＴＫ１のような奇数のデータトラックのトラッキングでは、ディスクドライブはサーボトラックの中心をたどらないであろう。実際、ヘッドは理想的には正確に２つのサーボトラック間に設けられ、バーストフォーマットの２トラックの周期性は、たとえばデータトラックＤＡＴＡ  ＴＫ１のトラッキング中、スポークトラックＳＰＯＫＥ  ＴＫ１およびＳＰＯＫＥ  ＴＫ２から受取ったグレイコード化された番号間のトラック番号の曖昧さを解消するのに用いられなければならない。
周波数フォーマットと呼ばれる第５のフォーマットが、図１３Ｅに示されている。このフォーマットでは、上記のものと異なり、バースト波形は１周波数ですべて記録されるわけではない。周波数フォーマットバーストは、２分の１トラックの全放射幅にわたって記録される。図１９Ｅに示されているように、バーストＳ、Ｔ、ＵおよびＶの放射方向のシーケンスは、ｗ１およびｗ２という角周波数で正弦曲線として記録されるので、バーストのシーケンスの形式は、次のようになる。Ｓはｓｉｎｗ１ｔであり、Ｔはｓｉｎｔｗ２であり、Ｕは−ｓｉｎｗ１ｔであり、Ｖは−ｓｉｎｗ２ｔである。２つの周波数は異なっている必要があり、交差する調波がないように選択する必要がある。
図１４Ａ−１４Ｂを参照して、バースト検出器５５は、サーボバーストが記録されるフォーマット次第で異なる形式をとる。図１４Ａを参照して、バースト検出器５４１は正反対フォーマットおよび周波数フォーマットなどの同期フォーマットに対しては有用である。乗算器５４２は、正弦波１  ０−１  ０でＥＰＲ４サンプル波形を乗算する。その結果はレジスタ５４４における加算器５４３によって累算される。レジスタ５４４からの検出器の出力は、図１９ＣのバーストＫおよびＪなどの２つの放射方向に近接するバーストにより生成される（一般的に）復号の信号の符号付振幅を表わす。この出力は理想的には、読出ヘッドが正確にたとえばトラックＴＫ１の２つのバースト間にあるときにはゼロである。
図１４Ｂを参照すると、バースト検出器５５は、タイプＩ、タイプＩＩおよび圧縮フォーマットなどの非同期バーストフォーマットに対しては有用である。バースト検出器５５はＥＰＲ４サンプル波形を９０°の位相のオフセットを伴う２つの直交する正弦波で乗算することにより、バースト信号の位相−振幅ベクトルを計算する。このとき第１の正弦波１  ０−１  ０は乗算器５５１、加算器５５２、および累算レジスタ５５３において用いられ、第２の直交する正弦波０−１  ０  １は、乗算器５５４、加算器５５５、および累算レジスタ５５６において用いられる。このプロセスの結果は、実部がレジスタ５５３にあり虚部がレジスタ５５６にある位相−振幅ベクトルである。バーストが読出されたとき、バーストの振幅は、位相−振幅ベクトルの実部の２乗（回路５５７）および虚部の２乗（回路５５８）の総和（加算器５５９）の平方根（回路５６０）として計算される。この計算された振幅は、バーストと読出ヘッドとの間の重なりの程度を推定し、後に繰返される２つのトラックのバーストパターンに関するヘッド位置を推定するのに使用される。（検討中の非同期のタイプＩ、タイプＩＩ、および圧縮されたバーストフォーマットでは、放射方向に近接する２つのバーストはなく、バースト検出器は一度に処理するバーストを１つしか有さない。）
周波数フォーマットに対する２つの代替例としてのバースト検出器について述べる。第１の代替例は図１５Ａに示されているように図１４Ａのバースト検出器５４１の対として動作する。対の第１の検出器５４１Ａへの正弦波入力は、角周波数がω１である正弦波である乗算器５４２への入力を有する。第２の検出器５４１Ｂは、ω２の角周波数である乗算器５４２への正弦波入力を有する。各検出器５４１Ａおよび５４１Ｂの出力は、対応する角周波数でのバースト信号の符号付振幅であり、これら符号付振幅は比較回路５４５で比較され、読出ヘッドの位置が推定される。
周波数フォーマットのための第２の代替例のバースト検出器は、上記の第１の代替例と異なり、放射方向の位相のインコヒーレンスまたは位相のエラーには敏感ではない。図１５Ｂに示される第２の代替例は、図１４Ｂに示されたバースト検出器５５の対の動作を繰返す。検出器５５Ａの対の第１番目における乗算器５５１および５５４に入力される正弦波は、ω１の角周波数を有する。第２の検出器５５Ｂの乗算器５５１および５５４に入力された正弦波は、ω２の角周波数を有する。２つの検出器５５Ａおよび５５Ｂの出力の各々は、対応する周波数でバースト信号の符号付でない振幅を推定するものであり、比較回路５４６で比較され、読出ヘッドの位置が推定される。
本発明の実施例についての上記の説明で、本発明の目的が十分達成されていることが理解されるだろう。当業者ならば、本発明の構成および大幅に異なる実施例および適用例において数多くの変形を行なうことは、本発明の精神および範囲から逸脱するものではないことを理解するであろう。本明細書の開示および説明は純粋に例示を目的としたものであり、いかなる意味においても制限を意図しているものではない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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