(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク記録媒体に対してデータの記録再生を行なうためのヘッドと、
前記ヘッドとの間で伝送する記録データ信号又は再生データ信号の信号処理回路であって、連接ターボ符号化／復号化方式を使用する符号化／復号化回路を含み、
当該符号化／復号化回路は、データ記録時に記録データ系列を再帰的組織符号化系列に符号化するためのＲＳＣ符号器と、前記再帰的組織符号化系列に対して、復号化系において所定の誤り率を確保する間引き率での間引き処理を実行するパンクチャ回路と、データ再生時に前記再帰的組織符号化系列を軟出力復号化するためのＡＰＰ復号器と、前記パンクチャ回路の逆変換処理を実行する回路とを有する構成のリード／ライトチャネルとを具備し、
前記パンクチャ回路は、支配的な誤り事象である行列「１＋Ｄｃｉ（ｃは定数、ｉは自然数）」のＲＳＣ符号系列において、所定の符号化率（パンクチャレート）を、一般関係式「ｍ／（ｍ＋１）、但しｍ＝ｃｎ−ｂで、ｎは自然数、ｂ＝（１，２，…，ｃ−１）」として設定されて、かつパリティビットを残す時刻ｋを「ｋ＝ｍｊ＋ｄ、但しｄは定数、ｊは０以上の整数」として設定されるように構成されていることを特徴とするディスク記憶装置。
【請求項２】
ディスク記録媒体に対してデータの記録再生を行なうためのヘッドと、
前記ヘッドとの間で伝送する記録データ信号又は再生データ信号の信号処理回路であって、連接ターボ符号化／復号化方式を使用する符号化／復号化回路を含み、
当該符号化／復号化回路は、データ記録時に記録データ系列を再帰的組織符号化系列に符号化するためのＲＳＣ符号器と、前記再帰的組織符号化系列に対して、復号化系において所定の誤り率を確保する間引き率での間引き処理を実行するパンクチャ回路と、データ再生時に前記再帰的組織符号化系列を軟出力復号化するためのＡＰＰ復号器と、前記パンクチャ回路の逆変換処理を実行する回路とを有する構成のリード／ライトチャネルとを具備し、
前記パンクチャ回路は、支配的な誤り事象である行列「１＋Ｄｃｉ（ｃは定数、ｉは自然数）」のＲＳＣ符号系列において、所定の符号化率（パンクチャレート）を、一般関係式「ｍ／（ｍ＋１）、但しｍ＝ｃｎ−ｂで、ｎは自然数、ｂ＝（１，２，…，ｃ−１）」として設定されて、かつパリティビットを残す時刻ｋを「ｋ＝ｍｊ＋ｄ＋（ｊｍｏｄｃ）、但しｄは定数、ｊは０以上の整数」として設定されるように構成されていることを特徴とするディスク記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはディスク記憶装置の分野に関し、特に、ターボ符号化／復号化方式を適用したデータ記録再生機能に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ハードディスクドライブを代表とするディスク記憶装置（以下ディスクドライブと呼ぶ）では、記録媒体であるディスクからヘッドにより読出されたリード信号（再生データ信号）または当該ディスク上に記録するライト信号（記録データ信号）の信号処理を行なうための信号処理回路（以下リード／ライトチャネルと呼ぶ）が設けられている。
【０００３】
リード／ライトチャネルでは、通常では、パーシャルレスポンス（ＰＲ：Partial Response）方式と、ビタビ（Viterbi）復号化方法とを組み合わせた、いわゆるＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）方式が採用されている。
【０００４】
ところで近年、ディスクドライブの分野では、ＰＲＭＬ方式より良好な特性が得られると予想されるターボ（turbo）符号化／復号化方式が注目されている。先行技術文献としては、例えば「CODING AND ITERATIVE DETECTION FOR MAGNETIC RECORDING CHANNELS by Zining Wu (Kluwer Academic Publishers)」がある。
【０００５】
ディスクドライブのリード／ライトチャネルでは、具体的には、縦続連接ターボ符号化／繰り返し復号化方式が検討されている。この方式は、再帰的組織畳み込み符号（ＲＳＣ：Recursive Systematic Code）を使用して、情報系列とパリティ系列とからなる組織符号系列を生成する。情報系列とは、ディスクドライブでは記録データ系列（入力情報系列）そのものである。また、パリティ系列とは、誤り訂正ビット列（検査ビット列）である。
【０００６】
一方、復号化系では、ビタビアルゴリズムに基づいて軟出力復号を得る軟出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ：Soft-Output Viterbi Algorithm）等による事後確率（ＡＰＰ：A Posteriori Probability）復号を実行するＡＰＰ復号器が使用される
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
連接ターボ符号化／復号化方式をリード／ライトチャネルに適用するときに、ＲＳＣ符号化器が使用されて、情報系列とパリティ系列とからなる組織符号系列が生成される。この組織符号系列のままでは符号化率が「１／２」であり、そのままディスク上に記録することは処理効率の低下を招く。そこで、相対的に誤り訂正能力は低下するが、符号化率を高めるために、通常では、パリティ系列に対してパンクチャ（puncture）と称する間引き処理が実行される。
【０００８】
しかしながら、連接ターボ符号化／復号化方式では、パンクチャ方法と、外符号であるＲＳＣ系列との組み合わせによっては、繰り返し復号化による誤り訂正能力の改善が得られず、良好な誤り率特性（ビット誤り率特性）が得られない問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、特に縦続連接ターボ符号化／繰り返し復号化方式を適用したリード／ライトチャネルにおいて、繰り返し復号化処理による誤り訂正能力を向上し、結果として良好な誤り率特性を実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、特に連接ターボ符号化／繰り返し復号化方式を適用したリード／ライトチャネルを使用するディスク記憶装置に関し、ＲＳＣ系列との組み合わせからなる連接符号に適したパンクチャ機能を実現し、誤り訂正能力の向上を図ることにある。
【００１１】
本発明の観点によるディスクドライブは、ディスク記録媒体に対してデータの記録再生を行うためのヘッドと、前記ヘッドとの間で伝送する記録データ信号又は再生データ信号の信号処理回路であって、連接ターボ符号化／復号化方式を使用する符号化／復号化回路を含み、当該符号化／復号化回路は、データ記録時に記録データ系列を再帰的組織符号化系列に符号化するためのＲＳＣ符号器と、前記再帰的組織符号化系列に対して、復号化系において所定の誤り率を確保する間引き率での間引き処理を実行するパンクチャ回路と、データ再生時に前記再帰的組織符号化系列を軟出力復号化するためのＡＰＰ復号器と、前記パンクチャ回路の逆変換処理を実行する回路とを有する構成のリード／ライトチャネルとを具備し、前記パンクチャ回路は、支配的な誤り事象である行列「１＋Ｄｃｉ（ｃは定数、ｉは自然数）」のＲＳＣ符号系列において、所定の符号化率（パンクチャレート）を、一般関係式「ｍ／（ｍ＋１）、但しｍ＝ｃｎ−ｂで、ｎは自然数、ｂ＝（１，２，…，ｃ−１）」として設定されて、かつパリティビットを残す時刻ｋを「ｋ＝ｍｊ＋ｄ、但しｄは定数、ｊは０以上の整数」として設定されるように構成されている。
【００１２】
このような構成であれば、特に高記録密度のデータ記録再生を行なうためのディスクドライブにおいて、適正な符号化率と良好な誤り率を実現できる連接ターボ符号化／復号化方式を適用したリード／ライトチャネルを提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（ディスクドライブの構成）
図１は、本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００１５】
本ディスクドライブは、データ記録媒体であるディスク１と、プリアンプ回路４と、リード／ライトチャネル５と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）６とを有する。
【００１６】
ディスク１は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２により回転される。ヘッド３は、リードヘッドとライトヘッドとを含み、当該リードヘッドによりディスク１からデータを読出す。また、ヘッド３は、ライトヘッドによりディスク１上にデータを書き込む。プリアンプ回路４は、リードヘッドからのリード信号（再生データ信号）を増幅してリード／ライトチャネル５に送出するリードアンプ４０を有する。また、プリアンプ回路４は、リード／ライトチャネル５から出力されるライト信号（記録データ信号）をライト電流に変換してライトヘッドに供給するライトアンプ４１を有する。
【００１７】
リード／ライトチャネル５は、ターボ符号化／復号化方式を適用した符号化／復号化回路（ターボコーデックと表記する場合がある）５０を含む。ライトチャネルは、当該ターボ符号化回路とライト信号処理回路５１とからなる。ライト信号処理回路５１は、記録補償（プリコン）回路などを含む。
【００１８】
リードチャネルは、ターボ復号化回路と、ＡＧＣ回路５２と、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５３と、Ａ／Ｄコンバータ５４と、イコライザ（equalizer）５５とを有する。
【００１９】
ＡＧＣ回路５２は、リードアンプ４０からのリード信号の信号振幅を一定値に制御する。ＬＰＦ５３は、リード信号から高域のノイズを除去する。Ａ／Ｄコンバータ５４は、アナログのリード信号をディジタル信号に変換する。イコライザ５５は、通常では、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）式のディジタルフィルタなどを含み、波形等化処理を実行する。
【００２０】
ここで、リード／ライトチャネル５では、ディジタル磁気記録再生におけるライトアンプ４１の入力からイコライザ５５の出力までが所望のＰＲ（Partial Response）特性を有するＰＲチャネルであり、一種の畳み込み符号と見なし、連接ターボ符号における内符号に相当する。
【００２１】
（ターボコーデックの構成）
ターボコーデック５０は、図２に示すように、ターボ符号化回路２０とターボ復号化回路２１とから構成される。ターボ符号化回路２０は、ＲＬＬ（run length limited）符号化器２００と、インターリーバ２０１と、ＲＳＣ（Recursive Systematic Code）符号器２０２と、ＰＵＭＵＸ２０３と、プリコーダ２０４とを有する。
【００２２】
ＲＬＬ符号化器２００は、記録データＷＤを通常のＲＬＬ符号系列に変換する。インターリーバ２０１は、ＲＬＬ符号系列の撹拌処理（ランダム化）を実行する。ＲＳＣ符号化器２０２は、ＲＬＬ符号系列に対して外符号としての再帰的組織畳込み符号化処理を実行する。ＰＵＭＵＸ２０２は、パンクチャ（puncture）回路とマルチプレクサ（mutiplexer）とを合わせた間引き多重化回路であり、情報系列とパリティ系列とを多重化した組織符号系列を出力する。プリコーダ２０４は、ＰＲチャネルに再帰的特性を与えるために設けられている。
【００２３】
一方、ターボ復号化回路２１は、ＰＲチャネル（内符号）に対するＡＰＰ（A Posteriori Probability：事後確率）復号化処理を行なうＡＰＰ復号器２１０と、ＤＥ−ＰＵＭＵＸ２１１と、インターリーバ２１２と、ＲＳＣ系列（外符号）に対するＡＰＰ復号化処理を行なうＡＰＰ復号器２１３と、繰り返し復号化処理時に使用されるＰＵＭＵＸ２１４と、ディインターリーバ２１５とを有する。
【００２４】
ＤＥ−ＰＵＭＵＸ２１２は、ディパンクチャ（depuncture）回路とディマルチプレクサ（demutiplexer）とを合わせた回路であり、ＰＵＭＵＸ２０３の逆変換処理を実行する。また、ディインターリーバ２１５は、インターリーバ２１２の逆変換処理を実行する。
【００２５】
更に、ターボ復号化回路２１は、硬判定器２１６及びＲＬＬ復号化器２１７を含む。硬判定器２１６は、ＡＰＰ復号器２１３から出力される対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）を閾値として２値判定を実行し、最終的なターボ復号化系列を決定する。ＲＬＬ復号化器２１７は、ターボ復号化系列に対してＲＬＬ復号化処理を実行して、元のデータに相当する再生データ系列（ＲＤ）を出力する。ここで、ＡＰＰ復号器２１３は、ＬＬＲを除く外符号の外部情報をＰＵＭＵＸ２１４に出力する。
【００２６】
（ターボコーデックの動作）
以下、同実施形態のターボコーデック５０の動作を説明する。
【００２７】
データ記録時には、図１に示すように、ＨＤＣ６は、ホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ等）から受信した記録データＷＤ（情報系列）をリード／ライトチャネル５に送出する。リード／ライトチャネル５では、ターボ符号化回路２０がターボ符号化処理を実行し、ライト信号処理回路５１を経てライトアンプ４１に出力する。
【００２８】
ターボ符号化回路２０では、ＲＳＣ符号化器２０２は、記録データ系列ＷＤのＲＬＬ符号系列に対してＲＳＣ符号化処理を実行する。ここで、ＲＳＣ符号化器２０２は、例えば図３に示すように、１ビットの遅延素子（Ｄ）と、ｍｏｄ２加算器（排他的論理和ゲート（＋））とから構成されている。図３は、拘束長が３の場合のＲＳＣ符号化器２０２の具体例を示す。ここで、ＲＬＬ符号系列は、入力情報系列（Ｕｋ）として表現する。また、ＲＳＣ符号器２０２が生成するパリティ系列（Ｐｋ）は、内部系列（Ｚｋ）により表現できる。
【００２９】
ここで、ＲＳＣ符号化器２０２の特性は、１ビットの遅延演算子Ｄを使用すると、下記式（１）のように表現できる。
【００３０】
【数１】
0003735579.tif 000002
【００３１】
即ち、このような特性のＲＳＣ符号化器２０２では、入力誤り系列のハミング重み（Hamming weight）が「２」で、生成行列「１＋Ｄ＋Ｄ２」で割り切れるとき、即ち入力誤り系列が行列「１＋Ｄ３ｉ（ｉは自然数）」で表現される場合には、出力される誤りパリティ系列が有限となる。この行列を支配的な誤り事象と定義する。
【００３２】
次に、ＰＵＭＵＸ２０３は、所定の符号化率（パンクチャレート）に応じてパリティ系列の間引く処理を実行し、かつ、情報系列の間に挿入して組織符号化系列として出力する。ここで、例えば符号化率「３３／３４」の場合を想定すると、ＰＵＭＵＸ２０３は、図４に示すように、情報系列の３３ビットごとにパリティ系列から任意の１ビットを付加する。ここで、先頭からｎ番目のパリティを残すようにした場合に、パリティビットが残される時刻ｋは、下記式（２）に示すように表現される。
【００３３】
【数２】
0003735579.tif 000003
【００３４】
要するに、一般関係式として、パリティビットを残す時刻ｋは、「ｋ＝ｍｊ＋ｄ、但しｄは定数、ｊは０以上の整数」として表現される。
【００３５】
プリコーダ２０４は、ＰＵＭＵＸ２０３からの組織符号化系列に対して所定の逆変換処理を実行した後に、ライト信号処理回路５１に送出する。ライト信号処理回路５１は記録補償処理を実行して、ライトアンプ４１に組織符号化系列を送出する。従って、ライトヘッドはライトアンプ４１から供給される書き込み電流により、ディスク１上にターボ符号化された記録データ信号を記録する。
【００３６】
次に、ディスク１上からリードヘッドにより読出されると、当該再生データ信号（ＤＳ）は、リードアンプ４０により増幅されて、リード／ライトチャネル５に送られる。再生データ信号は、リードチャネルでの一連の信号処理系を経て、ターボ復号化回路２１に送られる。
【００３７】
ターボ復号化回路２１では、ＡＰＰ復号器２１０は、ＰＲチャネルの内符号の復号化処理を実行し、内符号の外部情報を出力する。内符号の外部情報は、ＤＥ−ＰＵＭＵＸ２１１とインターリーバ２１２とを経て、ＡＰＰ復号器２１３に送られる。ＡＰＰ復号器２１３は、ＲＳＣ系列（外符号）に対するＡＰＰ復号化処理を実行する。
【００３８】
ＡＰＰ復号器２１３では、前記支配的な誤り事象として定義した行列「１＋Ｄ３ｉ」は、パリティビットが残された時刻とある関係を満たす場合に、訂正可能である。即ち、ＲＳＣ符号をＡＰＰ復号化した場合に、例えば誤り事象である行列「１＋Ｄ３６」の訂正可能な時刻は、図５に示す丸印の時刻となる（ここで、時刻０がパリティビットを残す時刻である）。また、訂正不能な時刻を、「３Ｌ（Ｌは自然数）」として表現できる。
【００３９】
従って、訂正不能の時刻も訂正可能とするためには、パリティビットを残す時刻を「３Ｌ」からずらすようにすればよく、具体的には、ＰＵＭＵＸ２０３における所定の符号化率（パンクチャレート）を、例えば「３４／３５」に設定すればよい。図６は、パンクチャレート「３４／３５」での誤り訂正可能な時刻を示す。即ち、図６に示すように、パリティビットＡにより上段の時刻で、パリティビットＢにより下段の時刻で誤りが訂正可能となり、全ての時刻においてどちらかのパリティビットにより訂正が可能となることがわかる。
【００４０】
要するに、支配的な誤り事象である行列「１＋Ｄｃｉ（ｃは定数、ｉは自然数）」のＲＳＣ系列において、ＰＵＭＵＸ２０３における所定の符号化率（パンクチャレート）を、一般関係式として「ｍ／（ｍ＋１）」に設定すればよい。但し、「ｍ＝ｃｎ−ｂ」で、ｎは自然数、ｂ＝（１，２，…，ｃ−１）である。
【００４１】
ここで、変形例として、ＰＵＭＵＸ２０３における所定の符号化率（パンクチャレート）を例えば「３３／３４」に設定した場合には、残すパリティをパンクチャブロック毎に変えることになる。具体的には、図７に示すように、パリティが残される時刻ｋを、下記式（３）に示すようにすることにより、誤り不能を回避する。
【００４２】
【数３】
0003735579.tif 000004
【００４３】
要するに、パリティビットを残す時刻ｋを、一般関係式「ｋ＝ｍｊ＋ｄ＋（ｊｍｏｄｃ）、但しｄは定数、ｊは０以上の整数」により表現できる。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、ターボ符号化回路２０において、ＲＳＣ符号化器２０２から出力されるＲＳＣ系列に対して、ＰＵＭＵＸ２０３によりパリティ系列の間引く処理を実行するときに、支配的な誤り事象を考慮した符号化率（パンクチャレート）、例えば「３３／３４」での間引き処理が実行される。これにより、ターボ復号化回路２１において、ＲＳＣ系列（外符号）に対するＡＰＰ復号化処理を含む繰り返し復号化処理によりターボ復号化系列を決定するときに、誤り訂正能力の向上を図ることができる。従って、連接ターボ符号化／復号化方式を適用したリード／ライトチャネル５において、データ復号化処理時での良好な誤り率特性（ビット誤り率特性）を得ることが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特に縦続連接ターボ符号化／繰り返し復号化方式を適用したリード／ライトチャネルを使用するディスクドライブにおいて、データ再生時の誤り訂正能力を向上させて、結果として良好な誤り率特性を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図２】同実施形態に関する連接ターボ符号化／復号化回路の要部を示すブロック図。
【図３】同実施形態に関するＲＳＣ符号器の一例を示すブロック図。
【図４】同実施形態に関するＰＵＭＵＸの動作を説明するための図。
【図５】同実施形態に関するＡＰＰ復号化器での訂正可能な誤り事象の一例を示す図。
【図６】同実施形態に関する連接ターボ符号化／復号化回路での誤り訂正能力を説明するための図。
【図７】同実施形態の変形例に関するＰＵＭＵＸの動作を説明するための図。
【符号の説明】
１…ディスク
２…スピンドルモータ
３…ヘッド
４…プリアンプ回路
５…リード／ライトチャネル
６…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）
２０…ターボ符号化回路
２１…ターボ復号化回路
５０…ターボ符号化／復号化回路（ターボコーデック）
５１…ライト信号処理回路
５２…ＡＧＣ回路
５３…低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
５４…Ａ／Ｄコンバータ
５５…イコライザ
２００…ＲＬＬ符号化器
２０１…インターリーバ
２０２…ＲＳＣ符号器
２０３…ＰＵＭＵＸ
２０４…プリコーダ
２１０…ＡＰＰ復号器
２１１…ＤＥ−ＰＵＭＵＸ
２１２…インターリーバ
２１３…ＡＰＰ復号器
２１４…ＰＵＭＵＸ
２１５…ディインターリーバ
２１６…硬判定器
２１７…ＲＬＬ復号化器
【図１】
0003735579.tif 000005
【図２】
0003735579.tif 000006
【図３】
0003735579.tif 000007
【図４】
0003735579.tif 000008
【図５】
0003735579.tif 000009
【図６】
0003735579.tif 000010
【図７】
0003735579.tif 000011