專利名稱：具有包含偽隨機(jī)二進(jìn)制序列的伺服模式的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，如磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器，特別涉及用于將讀取/寫入頭定位并維持在數(shù)據(jù)軌道上的預(yù)記錄的伺服模式(pattern)和伺服定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器使用伺服機(jī)械定位系統(tǒng)，來(lái)將讀取/寫入頭保持在期望的數(shù)據(jù)軌道上、并根據(jù)需要逐個(gè)軌道地搜尋，以執(zhí)行讀取和寫入操作。將專用的“伺服”信息寫入在每個(gè)盤表面上的每個(gè)同心數(shù)據(jù)軌道中的沿圓周間隔的伺服扇區(qū)中的字段(field)中?？缭蕉鄺l軌道而構(gòu)成伺服模式，以便可在頭(head)經(jīng)過該模式上方時(shí)，對(duì)來(lái)自頭的回讀信號(hào)進(jìn)行解碼，以得到頭的徑向位置。在制造期間的被稱為伺服寫入的過程中，將伺服模式寫入到盤上。
在傳統(tǒng)的伺服寫入中，結(jié)合專用的伺服寫入器使用常規(guī)的寫入頭，多遍寫入伺服模式。還可通過介質(zhì)級(jí)伺服寫入器(例如，通過伺服寫入頭對(duì)一疊10個(gè)盤進(jìn)行伺服寫入)、或通過無(wú)專用伺服寫入頭的盤驅(qū)動(dòng)器的自伺服寫入而使用跟隨有詳細(xì)的末級(jí)(final)模式的磁打印的初級(jí)(preliminary)模式來(lái)寫入伺服模式。每遍伺服寫入必須沿圓周而精確地對(duì)齊。不對(duì)齊將誤差引入到伺服系統(tǒng)中。隨著沿徑向的軌道密度、以及沿圓周方向或沿軌道方向的數(shù)據(jù)位的線密度的增加，使伺服字段沿圓周精確地對(duì)齊變得越來(lái)越困難。
需要的是對(duì)預(yù)記錄的伺服字段的不對(duì)齊不敏感的具有伺服模式的磁記錄盤、以及具有伺服解碼系統(tǒng)的盤驅(qū)動(dòng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其使用這樣的介質(zhì)，其中數(shù)據(jù)軌道具有包括用于伺服定位信息的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列的伺服扇區(qū)。第一偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)、以及與第一PRBS相同但被移位了第一PRBS的一部分周期的第二PRBS位于伺服模式的第一區(qū)域中的交替軌道中的軌道邊界之間、以及沿著軌道而與所述第一區(qū)域相間隔的第二區(qū)域中的交替軌道中的軌道中心線之間。伺服模式還包括用于每條軌道的兩個(gè)軌道標(biāo)識(shí)(TID)字段，其中，TID字段中的一個(gè)位于伺服模式的第一和第二區(qū)域之間。
在本發(fā)明的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)中，盤驅(qū)動(dòng)器包括可變?cè)鲆娣糯笃?，用于?duì)由頭讀取的所記錄的信號(hào)進(jìn)行放大；TID檢測(cè)器；致動(dòng)器，用于將頭移動(dòng)到期望的軌道，并將其維持在期望的軌道上；以及伺服位置信息解碼器，用于在伺服模式經(jīng)過頭的下方時(shí)，接收由頭讀取的第一PRBS和第二PRBS。該解碼器包括用于第一PRBS的第一相關(guān)器、以及用于第二PRBS的第二相關(guān)器。每個(gè)相關(guān)器與其關(guān)聯(lián)的PRBS的單個(gè)周期相匹配，并且每當(dāng)其關(guān)聯(lián)的PRBS重復(fù)時(shí)輸出單個(gè)雙脈沖。來(lái)自兩個(gè)相關(guān)器的雙脈沖的幅度差表示由解碼器發(fā)送到盤驅(qū)動(dòng)器致動(dòng)器的頭位置信號(hào)。具有較大幅度的相關(guān)器雙脈沖控制可變?cè)鲆娣糯笃?、以及TID檢測(cè)器的定時(shí)。
為了更全面地理解本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)參考下面與附圖相結(jié)合的詳細(xì)描述。


圖1是可與本發(fā)明一起使用的類型的現(xiàn)有技術(shù)的盤驅(qū)動(dòng)器的方框圖。
圖2A是圖1中示出的盤驅(qū)動(dòng)器的盤上的典型數(shù)據(jù)軌道的一部分。
圖2B是圖2A的數(shù)據(jù)軌道中的伺服扇區(qū)中的一個(gè)的展開圖。
圖3是圖1中的現(xiàn)有技術(shù)的盤驅(qū)動(dòng)器中的伺服電子裝置的方框圖。
圖4A是現(xiàn)有技術(shù)的具有四重突發(fā)脈沖(quad-burst)PES模式的伺服模式。
圖4B示出了圖4A中的現(xiàn)有技術(shù)的伺服模式上的圓周向的不對(duì)齊的影響。
圖5A是本發(fā)明的伺服模式。
圖5B是用于圖5A中的伺服模式的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)。
圖6是本發(fā)明的伺服解碼器的方框圖。
圖7是圖6中的伺服解碼器中的控制塊608的詳細(xì)方框圖。
圖8示出了在頭越過本發(fā)明的伺服模式而從軌道N移動(dòng)到相鄰軌道N+1時(shí)的典型回讀信號(hào)。
圖9示出了與圖8的回讀信號(hào)相對(duì)應(yīng)的相關(guān)器的輸出。
圖10是來(lái)自相關(guān)器的典型的雙脈沖輸出信號(hào)。
圖11示出了在圖5A的伺服模式之前的專用快速搜尋軌道標(biāo)識(shí)(TID)字段。
圖12是通常用于生成PRBS的線性反饋移位寄存器(LFSR)的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)有技術(shù)的描述圖1是可與本發(fā)明一起使用的類型的盤驅(qū)動(dòng)器的方框圖。所示的盤驅(qū)動(dòng)器是使用具有扇區(qū)伺服和區(qū)段位記錄(zone-bit recording，ZBR)的固定塊“無(wú)首標(biāo)(headerless)”架構(gòu)而被格式化的盤驅(qū)動(dòng)器。
一般被表示為102的盤驅(qū)動(dòng)器包括數(shù)據(jù)記錄盤104、致動(dòng)器臂106、數(shù)據(jù)記錄轉(zhuǎn)換器(tranducer)108(也被稱為頭、記錄頭、或讀取/寫入頭)、音圈馬達(dá)110、伺服電子裝置112、讀取/寫入電子裝置113、接口電子裝置114、控制器電子裝置115、微處理器116、以及RAM 117。記錄頭108可以是電感性的讀取/寫入頭、或電感性的寫入頭與磁阻性的讀取頭的組合。典型地，存在被層疊在由盤馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的軸(hub)上的多個(gè)盤，其中每個(gè)盤的每個(gè)表面關(guān)聯(lián)有單獨(dú)的記錄頭。數(shù)據(jù)記錄盤104具有旋轉(zhuǎn)中心111、并沿方向130而旋轉(zhuǎn)。為頭定位的目的而將盤104劃分為一組徑向間隔的同心軌道，其中之一以軌道118示出。這些軌道沿徑向而被分組為很多區(qū)段(zone)，其中三個(gè)以區(qū)段151、152和153示出。每條軌道包括多個(gè)圓周向或角方向間隔的伺服扇區(qū)。每條軌道中的伺服扇區(qū)與其它軌道中的伺服扇區(qū)沿圓周而對(duì)齊，使得它們基本上沿徑向跨越軌道而延伸，如徑向定向的伺服部分(section)120所示。每條軌道具有表示軌道起點(diǎn)的基準(zhǔn)索引(reference index)121。在每個(gè)區(qū)段內(nèi)，還將軌道沿圓周劃分為其中存儲(chǔ)了用戶數(shù)據(jù)的很多數(shù)據(jù)扇區(qū)154。在此示例中，數(shù)據(jù)扇區(qū)不包含用于唯一識(shí)別數(shù)據(jù)扇區(qū)的數(shù)據(jù)扇區(qū)標(biāo)識(shí)(ID)字段，因而，認(rèn)為驅(qū)動(dòng)器具有“No-ID(無(wú)ID)”TM類型的數(shù)據(jù)架構(gòu)，其也被稱為“無(wú)首標(biāo)”數(shù)據(jù)架構(gòu)。如果盤驅(qū)動(dòng)器具有多個(gè)頭，則位于所有盤數(shù)據(jù)表面上的相同半徑處的一組軌道被稱為“柱面”。
讀取/寫入電子裝置113從頭108接收信號(hào)，將伺服信息從伺服扇區(qū)傳遞到伺服電子裝置112，并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞到控制器電子裝置115。伺服電子裝置112使用伺服信息來(lái)產(chǎn)生140處的電流，該電流驅(qū)動(dòng)音圈馬達(dá)110，以定位頭108。接口電子裝置114通過接口162與主機(jī)系統(tǒng)(未示出)進(jìn)行通信，從而傳遞數(shù)據(jù)和命令信息。接口電子裝置114還通過接口164與控制器電子裝置115進(jìn)行通信。微處理器116通過接口170與各種其它盤驅(qū)動(dòng)器電子裝置進(jìn)行通信。
在盤驅(qū)動(dòng)器102的操作中，接口電子裝置114通過接口162接收用于從數(shù)據(jù)扇區(qū)154讀取、或向數(shù)據(jù)扇區(qū)154寫入的請(qǐng)求?？刂破麟娮友b置115從接口電子裝置114接收所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)扇區(qū)的列表，并將它們轉(zhuǎn)換為唯一標(biāo)識(shí)期望的數(shù)據(jù)扇區(qū)的位置的區(qū)段、柱面、頭、以及數(shù)據(jù)扇區(qū)號(hào)。將頭和柱面信息傳遞到伺服電子裝置112，該裝置將頭108定位在適當(dāng)柱面的適當(dāng)數(shù)據(jù)扇區(qū)上。如果被提供到伺服電子裝置112的柱面號(hào)與頭108當(dāng)前被定位在其上的柱面號(hào)不同，則伺服電子裝置112首先執(zhí)行搜尋操作，以將頭108重新定位在適當(dāng)?shù)闹嫔稀?br> 一旦伺服電子裝置112將頭108定位在適當(dāng)?shù)闹嫔?，伺服電子裝置112便開始執(zhí)行扇區(qū)計(jì)算，以定位并識(shí)別期望的數(shù)據(jù)扇區(qū)。在伺服扇區(qū)經(jīng)過頭108之下時(shí)，無(wú)首標(biāo)架構(gòu)技術(shù)識(shí)別每個(gè)伺服扇區(qū)。簡(jiǎn)而言之，使用伺服定時(shí)標(biāo)記(STM)來(lái)定位伺服扇區(qū)，并且，從包含索引標(biāo)記121的伺服扇區(qū)開始對(duì)STM的計(jì)數(shù)唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)伺服扇區(qū)。如果盤驅(qū)動(dòng)器使用較早的具有首標(biāo)的架構(gòu)，則采用包含由伺服電子裝置讀取、并用于唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)伺服扇區(qū)的伺服扇區(qū)號(hào)的字段標(biāo)記每個(gè)扇區(qū)。與伺服電子裝置112和用于控制數(shù)據(jù)扇區(qū)中的數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭氲目刂破麟娮友b置115相關(guān)聯(lián)地維持附加信息。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2A，展開地示出了盤104上的典型軌道118的一部分。示出了四個(gè)完整的數(shù)據(jù)扇區(qū)(201、202、203和204)。還示出了三個(gè)代表性的伺服扇區(qū)210、211和212。從此示例中可以看出，一些數(shù)據(jù)扇區(qū)被伺服扇區(qū)分割，而一些數(shù)據(jù)扇區(qū)并非緊挨在伺服扇區(qū)之后而開始。例如，數(shù)據(jù)扇區(qū)202和204分別被伺服扇區(qū)211和212分割。數(shù)據(jù)扇區(qū)202被分割為數(shù)據(jù)部分221和222，而數(shù)據(jù)扇區(qū)204被分割為數(shù)據(jù)部分224和225。數(shù)據(jù)扇區(qū)203緊挨在數(shù)據(jù)扇區(qū)202之后而開始，而不是緊挨在伺服扇區(qū)之后。索引標(biāo)記121表示軌道的開頭，并被示出為包含在伺服扇區(qū)210中。
圖2B是圖2A中圖示的伺服扇區(qū)中的一個(gè)的展開圖。典型地，每個(gè)伺服扇區(qū)包含STM 306。STM 306用作定時(shí)基準(zhǔn)，其用于讀取軌道標(biāo)識(shí)(TID)字段304和位置誤差信號(hào)(PES)字段305中的后續(xù)伺服信息。有時(shí)，STM也被稱為伺服地址標(biāo)記、伺服標(biāo)識(shí)(SID)、或伺服起始標(biāo)記。每個(gè)伺服扇區(qū)還包含自動(dòng)增益控制(AGC)字段302，用于控制調(diào)節(jié)由頭108讀取的信號(hào)的強(qiáng)度的可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)。
圖3是伺服電子裝置112的方框圖。在操作中，控制器電子裝置115向致動(dòng)器位置控制404提供輸入，致動(dòng)器位置控制404又將信號(hào)140提供到致動(dòng)器，以對(duì)頭進(jìn)行定位?？刂破麟娮友b置115使用從伺服扇區(qū)讀取的伺服信息，以確定到致動(dòng)器位置控制404的輸入428。由讀取/寫入電子裝置113(圖1)讀取伺服信息，并且，信號(hào)166被輸入到伺服電子裝置112。STM解碼器400從讀取/寫入電子裝置113接收作為輸入的時(shí)鐘控制的數(shù)據(jù)流166，并從控制器電子裝置115接收控制輸入430。一旦已檢測(cè)出STM，便生成STM發(fā)現(xiàn)信號(hào)420。STM發(fā)現(xiàn)信號(hào)420用于調(diào)節(jié)定時(shí)電路401，其控制伺服扇區(qū)的其余部分的操作序列。
在檢測(cè)STM之后，軌道標(biāo)識(shí)(TID)解碼器402從定時(shí)電路401接收定時(shí)信息422，讀取典型地為格雷碼編碼的時(shí)鐘控制的數(shù)據(jù)流166，然后將經(jīng)解碼的TID信息424傳遞到控制器電子裝置115。隨后，PES解碼電路403從讀取/寫入電子裝置166捕捉PES信號(hào)，然后將位置信息426傳遞到控制器電子裝置115。到PES解碼電路403的輸入典型地是模擬的，但它們可以是數(shù)字的、或任意其它類型的。PES解碼電路403不需要駐留在伺服電子裝置模塊112內(nèi)。
圖4A是通常在扇區(qū)伺服系統(tǒng)中使用的類型的傳統(tǒng)伺服模式的示意圖，并示出了為了清楚起見而僅具有四條軌道(分別具有軌道中心線328、329、330和331的軌道308、309、310和311)的極為簡(jiǎn)化的模式。伺服模式沿著箭頭130所示出的方向而相對(duì)于頭108移動(dòng)。介質(zhì)的兩個(gè)可能的磁狀態(tài)以黑色和白色區(qū)域表示。圖4A示出了盤的一個(gè)伺服部分120中的僅四個(gè)徑向相鄰的伺服扇區(qū)中的伺服模式，但是，該模式穿過每個(gè)伺服部分120中的所有數(shù)據(jù)軌道而在徑向上延伸。
伺服模式由四個(gè)不同的字段組成AGC字段302、STM字段306、軌道ID字段304、以及PES字段305。PES字段305中的伺服定位信息是包括突發(fā)脈沖A-D的傳統(tǒng)四重突發(fā)脈沖模式。自動(dòng)增益控制(AGC)字段302是常規(guī)的一系列跳變(transition)，并且，標(biāo)稱在所有徑向位置上相同。AGC字段302允許伺服控制器校準(zhǔn)用于后面字段的定時(shí)和增益參數(shù)。STM字段306在所有徑向位置上相同。STM模式被選成使其不會(huì)在伺服模式中的其它位置出現(xiàn)，并且不會(huì)在數(shù)據(jù)記錄中出現(xiàn)。STM用來(lái)在初始化盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)定位AGC字段的末尾并幫助定位伺服模式。TID字段304包含軌道號(hào)，其通常被格雷碼編碼，并被寫入為存在或不存在所記錄的雙位。TID字段304確定徑向位置的整數(shù)部分。位置誤差信號(hào)(PES)突發(fā)脈沖A-D用于確定徑向位置的小數(shù)部分。每個(gè)PES突發(fā)脈沖包括一系列規(guī)則間隔的磁跳變，所述跳變?cè)趫D4A中用黑色和白色區(qū)域之間的跳變來(lái)表示。PES突發(fā)脈沖沿徑向排列，使得跳變突發(fā)脈沖從中心線到中心線為一條軌道寬、且相隔兩條軌道。PES突發(fā)脈沖從其相鄰脈沖偏移，使得當(dāng)頭位于偶數(shù)軌道(例如，具有中心線330的軌道310)上的正中央時(shí)，來(lái)自突發(fā)脈沖A的回讀信號(hào)被最大化，來(lái)自突發(fā)脈沖B的回讀信號(hào)被最小化，而來(lái)自突發(fā)脈沖C和D的回讀信號(hào)相等。當(dāng)頭沿一個(gè)方向(在圖4A中是向下)移出軌道時(shí)，來(lái)自突發(fā)脈沖C的回讀信號(hào)增大，而來(lái)自突發(fā)脈沖D的回讀信號(hào)減小，直到在頭位于軌道之間的半途處的情況下來(lái)自突發(fā)脈沖C的回讀信號(hào)被最大化，來(lái)自突發(fā)脈沖D的回讀信號(hào)被最小化，而來(lái)自突發(fā)脈沖A和B的回讀信號(hào)相等為止。當(dāng)頭沿相同的方向繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，來(lái)自突發(fā)脈沖B的回讀信號(hào)增大，而來(lái)自突發(fā)脈沖A的回讀信號(hào)減小，直到在頭位于下一軌道(具有奇數(shù)軌道號(hào)，例如，具有中心線331的軌道311)上的正中央的情況下來(lái)自突發(fā)脈沖B的回讀信號(hào)被最大化，來(lái)自突發(fā)脈沖A的回讀信號(hào)被最小化，而來(lái)自突發(fā)脈沖C和D的回讀信號(hào)再次相等為止。
采用常規(guī)寫入頭，以半軌道為步長(zhǎng)、逐軌道寫入圖4A中示出的現(xiàn)有技術(shù)的伺服模式。每條單獨(dú)的軌道與其相鄰軌道的對(duì)齊是寫入伺服模式時(shí)的關(guān)鍵問題?？赡艹霈F(xiàn)兩個(gè)不同的對(duì)齊問題。由于在伺服寫入期間頭的徑向位置誤差而導(dǎo)致出現(xiàn)軌道不對(duì)準(zhǔn)(track misregistration，TMR)。這轉(zhuǎn)變?yōu)閺乃欧Ｊ降玫降乃欧恢眯畔⒅械目芍貜?fù)誤差。由于在伺服寫入期間頭的圓周向位置誤差而導(dǎo)致出現(xiàn)圓周向或沿軌道的不對(duì)齊。圓周向的不對(duì)齊造成了跨越多于一條軌道的輪廓(feature)變得不規(guī)則和失真。圖4B示出了圖4A中示出的伺服模式上的圓周向的不對(duì)齊312的影響。實(shí)際上，圓周向的不對(duì)齊必須遠(yuǎn)小于伺服模式中的最小圓周向輪廓。隨著記錄密度的增加，伺服模式輪廓相應(yīng)地變小，并且圓周向的不對(duì)齊變成更嚴(yán)重的問題。
圓周向的不對(duì)齊的影響在頭正在讀取來(lái)自寫入到不同軌道上的輪廓的顯著貢獻(xiàn)(contribution)時(shí)最為明顯。例如，如圖4B所示，當(dāng)頭被定位在軌道中心線328和軌道中心線329之間的中間位置時(shí)，來(lái)自這兩條軌道的AGC字段302貢獻(xiàn)破壞性地干擾。
本發(fā)明的描述將針對(duì)磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)來(lái)描述本發(fā)明，但本發(fā)明一般可應(yīng)用于使數(shù)據(jù)被記錄在相鄰數(shù)據(jù)軌道中、且還包括用于對(duì)數(shù)據(jù)記錄頭或轉(zhuǎn)換器進(jìn)行定位的伺服信息的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。圖5A示出了本發(fā)明的伺服模式。用單個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)字段來(lái)替換現(xiàn)有技術(shù)中的AGC、STM和PES字段。示出了兩個(gè)連續(xù)的PRBS字段。PRBS字段501位于伺服模式的第一區(qū)域中，而PRBS字段504位于沿軌道而與第一區(qū)域圓周向間隔的第二區(qū)域中。另外，使用比現(xiàn)有技術(shù)的雙位記錄更高效的NRZ表示法來(lái)對(duì)TID字段編碼兩次(502和505)。第一TID字段502位于兩個(gè)PRBS字段501、504之間。為TID字段使用NRZ來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)格雷碼減小了重復(fù)TID字段的大小。
TID字段的重復(fù)提供了用于處理圓周向的不對(duì)齊的有效方法。不管頭的徑向位置，當(dāng)它相對(duì)于伺服模式移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)TID字段中的一個(gè)必須在軌道上(on-track)、或幾乎在軌道上被讀取，這是因?yàn)轭^不能在兩個(gè)記錄上同時(shí)偏離軌道(off-track)多于四分之一的軌道間距。當(dāng)在軌道上讀取TID字段時(shí)，由于頭幾乎沒有記入(register)來(lái)自相鄰軌道的貢獻(xiàn)，并且，相鄰軌道上的數(shù)據(jù)是否正確地與當(dāng)前軌道對(duì)準(zhǔn)并不產(chǎn)生什么后果，因此圓周向的不對(duì)齊幾乎沒有影響。PRBS字段的特性允許通過使用先前的PRBS字段為每個(gè)TID字段單獨(dú)恢復(fù)定時(shí)和增益。
PRBS是特定類型的偽噪聲(PN)序列，其具有非常良好的自相關(guān)特性，從而使其成為對(duì)于所述實(shí)施例的良好選擇。PN序列是具有適于由相關(guān)濾波器檢測(cè)的近似類噪聲(noise-like)自相關(guān)特性的任意序列。
PRBS的特性、生成PRBS的方法、以及相關(guān)的概念是公知的，并且在各種技術(shù)文獻(xiàn)中有描述，例如，參見MacWilliams和Sloane，Proceedings of theIEEE，VOL.64，NO.12，pp1715-1729。
將兩個(gè)序列a(t)和b(t)的相關(guān)定義為Ra,b(τ)=Σta(t)b(τ+t)]]>相關(guān)的此定義在信號(hào)處理領(lǐng)域中是公知的，并且，其非常類似于相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)定義Ra,b(τ)=E[a(t)b(τ+t)]=limN→∞1NΣt=0N-1a(t)b(τ+t)]]>
在這兩個(gè)情況下，數(shù)量T被稱為序列a和b之間的“滯后”。上面給出的相關(guān)和非常類似于卷積和，并且，可以表示，a(t)與b(t)的相關(guān)等于a(t)與b(-t)的卷積。作為對(duì)此的推論，可使用具有脈沖響應(yīng)b(-t)的濾波器得到輸入序列a(t)與固定參考序列b(t)的相關(guān)。此類濾波器被稱為與序列b(t)相匹配的相關(guān)器。
偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)，也被稱為最大長(zhǎng)度移位寄存器序列(M序列)，其是具有很多令人感興趣的特性的二進(jìn)制位的周期序列。具體地說(shuō)，N位PRBS的自相關(guān)功能，即N位PRBS模式與其自身的相關(guān)對(duì)于零滯后來(lái)說(shuō)是1，而在其它情況下是1/N，直到滯后N(于是其重復(fù))。這是對(duì)偽隨機(jī)二進(jìn)制序列賦予其名稱的特性，這是因?yàn)橥耆S機(jī)二進(jìn)制位的序列在零滯后下具有自相關(guān)1，而在其它情況下具有自相關(guān)0。此特性的直接結(jié)果是如果將周期性PRBS輸入到與相同PRBS的單個(gè)周期相匹配的相關(guān)器，則每當(dāng)PRBS重復(fù)時(shí)，相關(guān)器將輸出單個(gè)窄脈沖。如果使用磁記錄系統(tǒng)來(lái)記錄周期性PRBS，并將所得到的回讀信號(hào)輸入到匹配的相關(guān)器，則每當(dāng)PRBS重復(fù)時(shí)，相關(guān)器將輸出磁記錄系統(tǒng)的雙脈沖響應(yīng)。對(duì)于有限長(zhǎng)度(即并非無(wú)限地重復(fù))PRBS來(lái)說(shuō)，相關(guān)器輸出將在一個(gè)完整的周期已被輸入到該相關(guān)器之后有效，并將保持有效，直到PRBS的最后采樣值已被輸入到該相關(guān)器為止。相關(guān)器在這種意義上匹配，即濾波器h[k]7的脈沖響應(yīng)等于時(shí)間反轉(zhuǎn)的PRBS的一個(gè)周期，即h[k]＝x[n-k]k＝0，1，...n-1。
偽隨機(jī)序列的自相關(guān)特性的結(jié)果是當(dāng)將PRBS輸入到匹配的相關(guān)器時(shí)，輸出為1或-1/n。
可使用反饋多項(xiàng)式是本原(primitive)的線性反饋移位寄存器來(lái)生成PRBS。PRBS典型地為2n-1位長(zhǎng)，其中，n是整數(shù)。圖12是具有5個(gè)鎖存器的LFSR的示例，其中這5個(gè)鎖存器實(shí)現(xiàn)用于生成31位PRBS的5階多項(xiàng)式。對(duì)于5階多項(xiàng)式來(lái)說(shuō)，存在將產(chǎn)生PRBS的6個(gè)本原多項(xiàng)式。在這里所描述的優(yōu)選實(shí)施例中，使用兩個(gè)PRBS。通過采用PRBS、以及循環(huán)移位了其周期的一部分(優(yōu)選為其周期的大約一半)的相同PRBS，形成兩個(gè)序列。此循環(huán)移位意味著當(dāng)將原始序列輸入到與經(jīng)移位的序列相匹配的相關(guān)器時(shí)，在具有等于序列長(zhǎng)度的大約一半的寬度的窗上將沒有輸出，并且反之亦然。在此范圍的滯后值上，這兩個(gè)序列被認(rèn)為是正交。一個(gè)序列(PRBS1)被稱為A/C序列，這是因?yàn)槠鋵?duì)A突發(fā)脈沖和C突發(fā)脈沖PES進(jìn)行編碼。另一個(gè)序列(PRBS2)被稱為B/D序列，這是因?yàn)槠鋵?duì)B突發(fā)脈沖和D突發(fā)脈沖PES進(jìn)行編碼。在圖5A中，使用63位PRBS，其中PRBS2從PRBS1移位31位?？墒褂肞RBS周期的任意部分來(lái)使PRBS2從PRBS1移位，但是，優(yōu)選地，該移位約為該周期的一半，或者，如果使用63位PRBS則約為25至35位。
在圖5A中，PRBS1位于第一區(qū)域中的軌道邊界(交替軌道308和310)之間并對(duì)A突發(fā)脈沖進(jìn)行編碼，并且位于第二區(qū)域中的軌道中心線(中心線328、329以及330、331)之間并對(duì)C突發(fā)脈沖進(jìn)行編碼。類似地，PRBS2位于第一區(qū)域中的軌道邊界(交替軌道309和311)之間并對(duì)B突發(fā)脈沖進(jìn)行編碼，并且位于第二區(qū)域中的軌道中心線(中心線329、330)之間并對(duì)D突發(fā)脈沖進(jìn)行編碼。
與由模式的另一個(gè)周期的一部分構(gòu)成的循環(huán)前綴一起記錄PRBS字段的一個(gè)完整周期，使得記錄了總共大約1.3個(gè)周期的PRBS，如圖5B所示。每個(gè)相關(guān)器的輸出對(duì)于循環(huán)前綴的長(zhǎng)度有效。循環(huán)前綴越長(zhǎng)，則相關(guān)器的輸出保持有效便越久。如果不存在循環(huán)前綴，則相關(guān)器的輸出將僅在單個(gè)時(shí)間瞬間有效。
圖6和7示出了本發(fā)明的伺服解碼系統(tǒng)。圖6是取代了現(xiàn)有技術(shù)的STM解碼器400、TID解碼器402和PES解碼器403(圖3)的伺服解碼器601的方框圖。解碼器601包括PRBS1相關(guān)器605和PRBS2相關(guān)器606。相關(guān)器的輸出被引導(dǎo)到控制塊608。圖7是控制塊608的詳細(xì)方框圖。
解碼被施加兩次一次用于PRBS字段501和第一軌道ID字段502，并且，一次用于PRBS字段504和第二軌道ID字段505。PRBS字段501和TID字段502從PRBS字段504和TID字段505徑向偏移軌道間距的一半。
將回讀信號(hào)輸入到相關(guān)器605和606。相關(guān)器A/C 605與用于區(qū)域1中的PES A突發(fā)脈沖、以及區(qū)域2中的PES C突發(fā)脈沖的PRBS1相匹配，而相關(guān)器B/D 606與用于區(qū)域1中的PES B突發(fā)脈沖、以及區(qū)域2中的PES D突發(fā)脈沖的PRBS2相匹配。
圖8示出了在頭從軌道N移動(dòng)到相鄰的軌道N+1時(shí)可能由該頭讀取的典型回讀信號(hào)。圖9示出了相關(guān)器605、606的對(duì)應(yīng)雙脈沖信號(hào)輸出。如前所述，在伺服模式沿著方向130在頭之下移動(dòng)時(shí)，相關(guān)器塊605和606各自對(duì)PRBS字段501然后對(duì)PRBS字段504施加一次(圖5A)。圖9中示出的被標(biāo)記為相關(guān)器A和相關(guān)器B的第一和第二列分別示出了當(dāng)輸入來(lái)自PRBS字段501的信號(hào)時(shí)，相關(guān)器塊605和606的輸出。圖9中示出的被標(biāo)記為相關(guān)器C和相關(guān)器D的第三和第四列分別示出了當(dāng)輸入來(lái)自PRBS字段504的信號(hào)時(shí)，相關(guān)器塊605和606的輸出。來(lái)自每個(gè)相關(guān)器的雙脈沖輸出信號(hào)的峰值大小產(chǎn)生從現(xiàn)有技術(shù)中的四重突發(fā)脈沖字段得到的相同位置誤差信號(hào)信息。在頭正好被定位在軌道N之上的情況下，相關(guān)器A產(chǎn)生強(qiáng)輸出，相關(guān)器B不產(chǎn)生輸出，而相關(guān)器C和D產(chǎn)生小且相等的輸出。當(dāng)頭從軌道N移動(dòng)到軌道N+1時(shí)，來(lái)自相關(guān)器A和C的輸出減小，而來(lái)自相關(guān)器B和D的輸出增大。在頭被定位于軌道N和軌道N+1之間的中間位置(軌道N+0.5)的情況下，來(lái)自相關(guān)器A和B的輸出相等且小，相關(guān)器C不產(chǎn)生輸出，而相關(guān)器D產(chǎn)生強(qiáng)輸出。當(dāng)頭繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，來(lái)自相關(guān)器A和D的輸出減小，而來(lái)自相關(guān)器B和C的輸出增大。在頭正好被定位在軌道N+1之上的情況下，相關(guān)器A不產(chǎn)生輸出，相關(guān)器B產(chǎn)生強(qiáng)輸出，而相關(guān)器C和D再次產(chǎn)生小且相等的輸出。在優(yōu)選實(shí)施例中，來(lái)自每個(gè)相關(guān)器的輸出的幅度(雙脈沖信號(hào)的幅度)被測(cè)定為在指定時(shí)間窗內(nèi)的相關(guān)器輸出的絕對(duì)值之和。由圖7中的塊701和703執(zhí)行此操作。將這兩個(gè)相關(guān)器輸出信號(hào)的幅度之間的差(塊701和703的輸出之間的差)通過信號(hào)線426輸出到伺服控制器，以便計(jì)算位置誤差信號(hào)。
圖10示出了來(lái)自塊701和703的典型輸出。雙脈沖的面積與由頭從所記錄的PRBS讀取的信號(hào)的幅度成比例。雙脈沖過零的位置表示了所記錄的PRBS的圓周向位置。如將要說(shuō)明的那樣，相關(guān)器雙脈沖輸出中的信息產(chǎn)生位置誤差信號(hào)(PES)信息，并還用來(lái)設(shè)置用于TID檢測(cè)的定時(shí)和增益。
再次參照?qǐng)D6和7，將說(shuō)明使能(enable)用于TID檢測(cè)的定時(shí)和增益的伺服解碼器的操作。由于在與每個(gè)PRBS字段相同的徑向位置寫入TID字段(在圖5A中，區(qū)域1中的軌道邊界之間的TID字段502、以及區(qū)域2中的軌道中心線之間的TID字段505)，因此相關(guān)器輸出的幅度提供增益控制信息，以幫助TID字段的檢測(cè)。
由判定塊707選定具有較大幅度的相關(guān)器，而由多路復(fù)用器705選擇幅度。此幅度用于控制可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)607。
由判定塊707選定的相關(guān)器輸出還用于設(shè)置TID檢測(cè)器611的奇偶性。如果伺服解碼器601在每個(gè)相關(guān)器605、606的輸出檢測(cè)出幅度大致相等的雙脈沖，則TID檢測(cè)器611被禁用，這是因?yàn)轭^正在跨越此記錄上的兩條軌道、且可靠的TID檢測(cè)是不可能的。奇偶性約束通過消除單位誤差，而提高了TID檢測(cè)器可靠性。通過觀察到在格雷碼編碼的模式中單個(gè)位逐軌道地改變，施加奇偶性約束。由此，TID奇偶性交替地為偶和奇。此外，隨著PRBS字段從(A/C)改變到(B/D)并返回，TID奇偶性從偶跳轉(zhuǎn)到奇并返回。由此，如果相關(guān)器A/C 605產(chǎn)生強(qiáng)雙脈沖，則對(duì)TID強(qiáng)制偶的奇偶性，而如果相關(guān)器B/D 606產(chǎn)生強(qiáng)雙脈沖，則對(duì)TID強(qiáng)制奇的奇偶性。
相關(guān)器輸出還提供定時(shí)信息，以幫助TID的可靠檢測(cè)。相關(guān)器輸出中的峰值位置根據(jù)對(duì)應(yīng)的PRBS字段的位置而偏移。由于將每個(gè)TID字段與PRBS字段一起寫入，因此該位置信息用于提供適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)信息以便對(duì)TID進(jìn)行解碼。在優(yōu)選實(shí)施例中，將來(lái)自每個(gè)相關(guān)器的輸出的位置測(cè)定為相關(guān)器雙脈沖信號(hào)的過零位置(圖10)。由圖7中的塊702和704來(lái)執(zhí)行此操作。用于較強(qiáng)相關(guān)器輸出的此過零定時(shí)信息由多路復(fù)用器706來(lái)選擇，并用于控制采樣插值器609。
在伺服系統(tǒng)處于跟蹤模式或正在低速搜尋的情況下，當(dāng)頭經(jīng)過整個(gè)伺服模式之上時(shí)，該頭的徑向位置基本上恒定。這確保了可為隨后的TID字段502和505正確地施加從PRBS字段501和504提取的定時(shí)和增益信息。在伺服系統(tǒng)正在高速搜尋的情況下，當(dāng)頭跨越伺服模式時(shí)，它將橫跨很多軌道。在此情況下，伺服解碼器601可能失效，這是因?yàn)轭^可能讀取來(lái)自一條軌道的PRBS字段501、以及來(lái)自不同軌道的TID字段504。由此，從PRBS字段提取的定時(shí)和增益信息將與TID字段不相關(guān)。為克服此限制，可緊挨在主伺服模式之前伺服寫入專用的快速搜尋TID字段，如圖11中的專用TID字段802所示。盤的此區(qū)域是不可用的，這是因?yàn)樗恰皩懭氲阶x取恢復(fù)(write-to-readrecovery)”所需的時(shí)間間隙，并且它是讀取頭和寫入頭之間圓周向偏移的結(jié)果。由此，TID字段802不占據(jù)額外的盤空間(real estate)。此快速搜尋TID字段802以低密度來(lái)寫入，并僅對(duì)柱面地址的5或6位編碼。
如所提到的那樣，本發(fā)明不限于磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器，而一般可應(yīng)用于使數(shù)據(jù)被記錄在相鄰數(shù)據(jù)軌道上、并還包括用于對(duì)數(shù)據(jù)記錄頭或轉(zhuǎn)換器進(jìn)行定位的伺服信息的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括磁帶記錄系統(tǒng)、以及光盤記錄系統(tǒng)。
盡管已通過參照優(yōu)選實(shí)施例而具體地示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因而，所公開的發(fā)明被視作僅是說(shuō)明性的，并僅被限制在如所附權(quán)利要求中指定的范圍中。
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)(律師事務(wù)所案號(hào)HSJ920030166US1)與同時(shí)提交的申請(qǐng)序列號(hào)為(律師事務(wù)所案號(hào)HSJ92000166US2)、名稱為“DATA RECORDING MEDIUMWITH SERVO PATTERN HAVING PSEUDO-RANDOM BINARYSEQUENCES(具有包含偽隨機(jī)二進(jìn)制序列的伺服模式的數(shù)據(jù)記錄介質(zhì))”的申請(qǐng)相關(guān)。上述兩個(gè)申請(qǐng)基于共同的說(shuō)明書，本申請(qǐng)具有針對(duì)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的權(quán)利要求，而律師事務(wù)所案號(hào)HSJ920030166US2具有針對(duì)數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種記錄系統(tǒng)，包括具有多條相鄰數(shù)據(jù)軌道的記錄介質(zhì)，每條軌道具有伺服扇區(qū)，每條軌道中的伺服扇區(qū)沿軌道而與相鄰軌道中的伺服扇區(qū)對(duì)齊；其中，軌道中的伺服扇區(qū)形成伺服模式，其包括(a)伺服位置信息的第一偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)；(b)伺服位置信息的第二PRBS，第二PRBS與第一PRBS相同但被移位了第一PRBS的周期的一部分，第一PRBS和第二PRBS各自位于第一區(qū)域中的交替軌道中的軌道邊界之間、以及沿著軌道與所述第一區(qū)域相間隔的第二區(qū)域中的交替軌道中的軌道中心線之間；以及(c)用于每條軌道的兩個(gè)軌道標(biāo)識(shí)(TID)字段，用于每條軌道的TID字段中的一個(gè)位于第一和第二區(qū)域之間；頭，讀取伺服扇區(qū)；連接到該頭的致動(dòng)器，用于將該頭定位到不同軌道，并將該頭維持在軌道上；以及解碼器，用于響應(yīng)于由該頭讀取的第一PRBS和第二PRBS而將頭位置信號(hào)生成到致動(dòng)器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第二PRBS被移位了第一PRBS的周期的大約一半。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該記錄系統(tǒng)是磁記錄系統(tǒng)，并且其中，該記錄介質(zhì)是磁記錄介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，該解碼器還包括第一相關(guān)器，如果該頭已讀取了第一PRBS，則該第一相關(guān)器生成雙脈沖；以及第二相關(guān)器，如果該頭已讀取了第二PRBS，則該第二相關(guān)器生成雙脈沖。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，該解碼器響應(yīng)于來(lái)自第一和第二相關(guān)器的雙脈沖的幅度的差而生成頭位置信號(hào)。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括與頭耦接的可變?cè)鲆娣糯笃?，用于?duì)由頭讀取的信號(hào)進(jìn)行放大，該放大器耦接到相關(guān)器，并響應(yīng)具有較大幅度的相關(guān)器雙脈沖。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，該解碼器包括響應(yīng)由頭讀取的TID字段的TID檢測(cè)器，其中，TID檢測(cè)器耦接到相關(guān)器，并且其中，具有較大幅度的相關(guān)器雙脈沖控制TID檢測(cè)器的定時(shí)。
8.一種磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器，包括可旋轉(zhuǎn)的磁記錄盤，具有多個(gè)同心圓數(shù)據(jù)軌道，所述數(shù)據(jù)軌道基本上具有沿圓周、且徑向?qū)R的伺服扇區(qū)，其中，徑向相鄰的軌道中的伺服扇區(qū)形成伺服模式，包括(a)磁跳變的突發(fā)脈沖的第一偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)；(b)磁跳變的突發(fā)脈沖的第二PRBS，第二PRBS與第一PRBS相同但被移位了第一PRBS的周期的大約一半，第一PRBS和第二PRBS各自位于第一區(qū)域中的交替軌道中的軌道邊界之間、以及沿圓周與所述第一區(qū)域相間隔的第二區(qū)域中的交替軌道中的軌道中心線之間；以及(c)用于每條軌道的兩個(gè)軌道標(biāo)識(shí)(TID)字段，用于每條軌道的TID字段中的一個(gè)位于第一和第二區(qū)域之間；頭，讀取伺服扇區(qū)；連接到該頭的致動(dòng)器，用于將該頭定位到不同軌道，并將該頭維持在軌道上；以及解碼器，用于響應(yīng)于由該頭讀取的第一PRBS和第二PRBS而將頭位置信號(hào)生成到該致動(dòng)器。
9.如權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，該解碼器還包括第一相關(guān)器，如果該頭已讀取了第一PRBS，則該第一相關(guān)器生成雙脈沖；以及第二相關(guān)器，如果該頭已讀取了第二PRBS，則該第二相關(guān)器生成雙脈沖。
10.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，該解碼器響應(yīng)于來(lái)自第一和第二相關(guān)器的雙脈沖的幅度的差而生成頭位置信號(hào)。
11.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，該盤驅(qū)動(dòng)器包括與該頭耦接的可變?cè)鲆娣糯笃?，用于?duì)由該頭讀取的信號(hào)進(jìn)行放大，該放大器耦接到相關(guān)器，并且響應(yīng)具有較大幅度的相關(guān)器雙脈沖。
12.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，該解碼器包括響應(yīng)由該頭讀取的TID字段的TID檢測(cè)器，其中，TID檢測(cè)器耦接到相關(guān)器，并且其中，具有較大幅度的相關(guān)器雙脈沖控制TID檢測(cè)器的定時(shí)。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，如磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器，具有這樣的記錄介質(zhì)，其中數(shù)據(jù)軌道具有用于控制記錄頭的位置的伺服信息的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列。第一偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)、以及與第一PRBS相同但被移位了第一PRBS的周期的一部分的第二PRBS位于伺服模式的第一區(qū)域中的交替軌道中的軌道邊界之間、以及沿著軌道與所述第一區(qū)域相間隔的第二區(qū)域中的交替軌道中的軌道中心線之間。伺服解碼器具有兩個(gè)相關(guān)器，其中每個(gè)PRBS對(duì)應(yīng)于一個(gè)。每個(gè)相關(guān)器在其PRBS重復(fù)時(shí)輸出雙脈沖。雙脈沖的幅度的差代表頭位置信號(hào)。雙脈沖還控制用于由頭回讀的信號(hào)的放大器、以及軌道標(biāo)識(shí)(TID)檢測(cè)器的定時(shí)。
文檔編號(hào)G11B20/14GK1707621SQ20051007047
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者茲沃尼米爾·Z·班迪克, 理查德·M·H·紐, 布魯斯·A·威爾森 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司