專利名稱：具有帶偽噪聲序列的伺服圖案的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
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)動器，更特別地涉及預記錄伺服圖案和伺服定位系統(tǒng)，用于在數(shù)據(jù)軌道上定位和保持讀/寫頭。
背景技術(shù)：
磁記錄硬盤驅(qū)動器使用伺服機械定位系統(tǒng)來將讀/寫頭保持在期望的數(shù)據(jù)軌道上，并根據(jù)需要逐個軌道地查找以執(zhí)行讀和寫操作。具體的“伺服”信息寫在每個盤表面上每個中心數(shù)據(jù)軌道的沿圓周間隔開(circumferentially-spaced)的伺服扇區(qū)的字段中。伺服圖案跨過多個軌道構(gòu)成，使得隨著頭通過圖案上方，可以對來自頭的回讀(read-back)信號進行解碼，以產(chǎn)生頭的徑向位置。伺服圖案在制造期間以稱為伺服寫入(servowriting)的工藝寫在盤上。
在傳統(tǒng)的伺服寫入中，使用規(guī)則的寫入頭，結(jié)合專門的伺服寫入器，在多次通過中寫入伺服圖案。每次通過必須精確地沿圓周對準。未對準導致伺服系統(tǒng)中出現(xiàn)錯誤。隨著徑向軌道密度和沿圓周或沿軌道方向數(shù)據(jù)位的線密度增大，越來越難以精確地沿圓周對準伺服字段。
需要具有伺服圖案的磁記錄盤、以及具有伺服解碼系統(tǒng)的盤驅(qū)動器，其對于預先記錄的伺服字段的未對準不敏感。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其使用記錄介質(zhì)，其中軌道以具有良好自相關(guān)性質(zhì)并能夠由相關(guān)濾波器檢測的偽噪聲(PN)序列作為伺服信息。PN序列可以用于編碼伺服定時標記(STM)以標識每個軌道中伺服圖案的開始。在每個軌道中具有PN序列的伺服圖案可以由控制系統(tǒng)解碼以獲得軌道標識(TID)和表示軌道之間頭位置的位置誤差信息(PES)，其中PN序列沿軌道相對于相鄰軌道的PN序列偏移開。
在一個實施例中，使用稱作偽隨機二進制序列(PRBS)的特定類型的PN序列。第一組交替軌道具有領頭PRBS和相對于領頭PRBS循環(huán)移位的跟隨PRBS。與第一組交錯的第二組交替軌道也具有領頭PRBS和相對于領頭PRBS循環(huán)移位的跟隨PRBS，但第二組軌道中的每個的領頭PRBS相對于第一組軌道的領頭PRBS沿軌道偏移開。軌道中的第一或領頭PRBS由頭定位控制系統(tǒng)作為STM使用。循環(huán)移位跨過軌道以固定增量增加，且由控制系統(tǒng)使用以獲得TID。軌道中的跟隨PRBS由控制系統(tǒng)作為PES使用。
在本發(fā)明的磁記錄盤驅(qū)動器實施中，伺服圖案為角形(angularly)間隔開的伺服扇區(qū)，第二組交替軌道的扇區(qū)中使用的PRBS為第一組交替軌道的扇區(qū)中使用的PRBS的反轉(zhuǎn)。該盤驅(qū)動器包括相關(guān)器，其在每次檢測到來自第一組軌道的PRBS時輸出單個正雙脈沖，并在每次檢測到反轉(zhuǎn)PRBS時輸出單個負雙脈沖。用通過檢測每個軌道中的第一或領頭PRBS而得出的雙脈沖的過零點作為定時以產(chǎn)生STM。領頭與跟隨PRBS之間的循環(huán)移位沿徑向?qū)τ诿總€軌道以固定的增量增加，使得每個軌道中領頭與跟隨PRBS之間的循環(huán)移位的長度表示TID。通過檢測相鄰兩個軌道中的跟隨PRBS而得出的雙脈沖的幅度差異表示發(fā)送到盤驅(qū)動器致動器的PES，以將頭保持在軌道上。
為了更全面地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖進行詳細描述。
圖1為本發(fā)明可用的類型的現(xiàn)有技術(shù)盤驅(qū)動器的方框圖；圖2A為圖1所示盤驅(qū)動器的盤上典型數(shù)據(jù)軌道的一部分；圖2B為圖2A的數(shù)據(jù)軌道中一個伺服扇區(qū)的放大圖；圖3為圖1的現(xiàn)有技術(shù)盤驅(qū)動器的伺服電子裝置的方框圖；
圖4A為具有四字符組PES圖案的現(xiàn)有技術(shù)伺服圖案；圖4B示出了沿圓周未對準對圖4A的現(xiàn)有技術(shù)伺服圖案的影響；圖5A為本發(fā)明的伺服圖案；圖5B為用于圖5A的伺服圖案的偽隨機二進制序列(PRBS)；圖6為本發(fā)明的伺服解碼器的方框圖；圖7示出了相關(guān)器的輸出及其如何用于檢測圖5A的伺服圖案的伺服定時標記(STM)；圖8示出了相關(guān)器的輸出及其如何用于對圖5A的伺服圖案的軌道標識(TID)字段進行解碼；圖9示出了相關(guān)器的輸出及其如何用于對圖5A的伺服圖案的位置錯誤信號(PES)字段進行解碼；以及圖10為一般用于產(chǎn)生PRBS的線性反饋移位寄存器(LFSR)的視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)有技術(shù)的描述圖1為本發(fā)明可用的類型的盤驅(qū)動器的方框圖。所示的盤驅(qū)動器為使用固定塊“無首標”結(jié)構(gòu)以扇區(qū)伺服和區(qū)位記錄(ZBR)格式化的盤驅(qū)動器。
該盤驅(qū)動器，總體表示為102，包括數(shù)據(jù)記錄盤104、傳動臂106、數(shù)據(jù)記錄換能器108(也稱作頭、記錄頭或讀/寫頭)、音圈馬達110、伺服電子裝置112、讀/寫電子裝置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可以是電感讀/寫頭或電感寫入頭與磁阻讀取頭的組合。通常，在由盤馬達旋轉(zhuǎn)的盤芯上疊放有多個盤，獨立的記錄頭與每個盤的每個表面相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)記錄盤104具有旋轉(zhuǎn)中心111，且沿方向130旋轉(zhuǎn)。為了頭定位的目的，將盤104劃分為一組沿徑向間隔開的同心軌道，示出其中之一為軌道118。這些軌道沿徑向分組成為多個區(qū)，示出其中三個為區(qū)151、152和153。每個軌道包括多個沿圓周或角形間隔開的伺服扇區(qū)。每個軌道中的伺服扇區(qū)沿圓周與其它軌道中的伺服扇區(qū)對齊，使得其沿一般的徑向跨過這些軌道延伸，如沿徑向定向的伺服部分120所表示。每個軌道具有指示軌道起始的參考索引(index)121。在每一區(qū)中，軌道還沿圓周劃分為多個用于存儲用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)扇區(qū)154。數(shù)據(jù)扇區(qū)不包含用于唯一地標識數(shù)據(jù)扇區(qū)的數(shù)據(jù)扇區(qū)標識(ID)字段，所以驅(qū)動器被視作具有“No-ID(無ID)”TM型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也稱作“無首標”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如果盤驅(qū)動器具有多個頭，則在所有的盤數(shù)據(jù)表面上處于相同半徑的一組軌道稱作“柱面(cylinder)”。
讀/寫電子裝置113接收來自頭108的信號，將來自伺服扇區(qū)的伺服信息傳遞到伺服電子裝置112，并將數(shù)據(jù)信號傳遞到控制器電子裝置115。伺服電子裝置112使用伺服信息以在140產(chǎn)生電流，用于驅(qū)動音圖馬達110定位頭108。接口電子裝置114通過接口162與主機系統(tǒng)(未示出)通信，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通信。微處理器116通過接口170與其它各個盤驅(qū)動電子裝置通信。
在盤驅(qū)動器102的工作中，接口電子裝置114通過接口162接收從數(shù)據(jù)扇區(qū)154讀取或向其中寫入的請求。控制器電子裝置115從接口電子裝置114接收所請求的數(shù)據(jù)扇區(qū)的列表，并將其轉(zhuǎn)換為唯一標識期望的數(shù)據(jù)扇區(qū)位置的區(qū)、柱面、頭和數(shù)據(jù)扇區(qū)號。頭和柱面信息傳遞至伺服電子裝置112，其將頭108定位在適當?shù)闹嫔系倪m當數(shù)據(jù)扇區(qū)上方。如果提供給伺服電子裝置112的柱面號與頭108當前定位于其上方的柱面號不相同，則伺服電子裝置112首先執(zhí)行查找操作，以將頭108重新定位于適當?shù)闹嫔戏健?br>
一旦伺服電子裝置112已將頭108定位于適當?shù)闹嫔戏剑欧娮友b置112開始執(zhí)行扇區(qū)計算，以定位和識別期望的數(shù)據(jù)扇區(qū)。隨著伺服扇區(qū)通過頭108下方，無首標結(jié)構(gòu)技術(shù)識別每個伺服扇區(qū)。簡言之，使用伺服定時標記(STM)來對伺服扇區(qū)定位，來自含索引標記121的伺服扇區(qū)的大量STM唯一地標識每個伺服扇區(qū)。與伺服電子裝置112和控制器電子裝置115相關(guān)聯(lián)地保持額外的信息，以控制數(shù)據(jù)扇區(qū)中數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭搿?br>
在圖2A中，放大示出了盤104上典型軌道118的一部分。示出了四個完整的數(shù)據(jù)扇區(qū)(201、202、203和204)。還示出了三個代表性的伺服扇區(qū)210、211和212。由此示例可見，一些數(shù)據(jù)扇區(qū)被伺服扇區(qū)分割開，而一些數(shù)據(jù)扇區(qū)沒有緊隨伺服扇區(qū)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分割開。數(shù)據(jù)扇區(qū)202分割為數(shù)據(jù)段221和222，而數(shù)據(jù)扇區(qū)204分割為數(shù)據(jù)段224和225。數(shù)據(jù)扇區(qū)203緊隨數(shù)據(jù)扇區(qū)202的末端開始，而非緊隨伺服扇區(qū)開始。索引標記121表示軌道的開始，并示為包括在伺服扇區(qū)210中。
圖2B是一個圖2A所示伺服扇區(qū)的放大圖。通常，每個伺服扇區(qū)包括STM 306。STM 306起用于讀取軌道標識(TID)字段304和位置誤差信號(PES)字段305中的后續(xù)伺服信息的定時參考作用。STM有時還稱為伺服地址標記或伺服起始標記。每個伺服扇區(qū)還包括自動增益控制(AGC)字段302，用于控制調(diào)節(jié)由頭108讀取的信號的強度的可變增益放大器(VGA)。
圖3為伺服電子裝置112的方框圖。操作中，控制器電子裝置115將輸入提供給致動器(actuator)定位控制404，其進而向致動器提供信號140以對頭定位?？刂破麟娮友b置115使用從伺服扇區(qū)讀取的伺服信息來確定對致動器定位控制404的輸入428。由讀/寫電子裝置113(圖1)讀取伺服信息，并將信號166輸入到伺服電子裝置112。STM解碼器400從讀/寫電子裝置113接收時鐘控制(clocked)的數(shù)據(jù)流166作為輸入，并從控制器電子裝置115接收控制輸入430。一旦檢測到STM，便產(chǎn)生STM發(fā)現(xiàn)信號420。STM發(fā)現(xiàn)信號420用于調(diào)整定時電路401，定時電路401控制伺服扇區(qū)其余部分的操作序列。
檢測到STM后，軌道標識(TID)解碼器402從定時電路401接收定時信息422，讀取通常被Gray(格雷)碼編碼的時鐘控制數(shù)據(jù)流166，隨后將解碼的TID信息424傳遞到控制器電子裝置115。接著，PES解碼電路403從讀/寫電子裝置166捕獲PES信號，隨后將位置信息426傳遞至控制器電子裝置115。對PES解碼電路403的輸入通常是模擬的，盡管其可以是數(shù)字的或其它任何類型。PES解碼電路403不必存在于伺服電子裝置模塊112中。
圖4A為一般用于扇區(qū)伺服系統(tǒng)的類型的傳統(tǒng)伺服圖案的示意圖，并且為了清晰而示出了僅四個軌道(軌道中心線分別為328、329、330和331的軌道308、309、310和311)的極為簡化的圖案。伺服圖案沿著箭頭130所示方向相對于頭108移動。介質(zhì)的兩種可能的磁狀態(tài)表示為黑色和白色區(qū)域。圖4A示出了盤的一個伺服部分120中僅四個徑向相鄰伺服扇區(qū)中的伺服圖案，但該圖案沿徑向延伸通過每個伺服部分120中的所有數(shù)據(jù)軌道。
該伺服圖案包括四個不同的字段AGC字段302、STM字段306、軌道ID字段304和PES字段305。PES字段305中的伺服定位信息為包括字符組(burst)A至D的傳統(tǒng)四字符組圖案。自動增益控制(AGC)字段302為一串規(guī)則的躍變(transition)，且名義上在所有的徑向位置處都相同。AGC字段302允許伺服控制器為后面的字段校準定時和增益參數(shù)。STM字段306在所有的徑向位置處都相同。選擇STM圖案使得其不會出現(xiàn)在伺服圖案的其它位置且不會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)記錄中。STM用于對AGC字段的末端定位，并用于在初始化盤驅(qū)動器時幫助定位伺服圖案。TID字段304包括通常被Gray編碼且隨著記錄的雙位(dibit)的存在或不存在而寫入的軌道號。TID字段304確定徑向位置的整數(shù)部分。位置誤差信號(PES)字符組A至D用于確定徑向位置的小數(shù)部分。每個PES字符組包括一串規(guī)則間隔開的磁躍變，躍變在圖4A中由黑色和白色區(qū)域之間的躍變來表示。PES字符組徑向排列，使得躍變的字符組為一個軌道寬，且中心線到中心線相隔兩個軌道寬。PES字符組從其相鄰字符組偏移，使得當頭位于在偶數(shù)軌道(中心線為330的軌道310)上方中心時，來自字符組A的回讀信號最大化，來自字符組B的回讀信號最小化，且來自字符組C和D的回讀信號相等。隨著頭沿著一個方向偏移軌道移動，來自字符組C的回讀信號增大，來自字符組D的回讀信號減小，直到頭到軌道之間的中間位置時來自字符組C的回讀信號最大化，來自字符組D的回讀信號最小化，且來自字符組A和B的回讀信號再次相等。隨著頭繼續(xù)沿著相同的方向移動，來自字符組B的回讀信號增大而來自字符組A的回讀信號減小，直到頭位于下一軌道(具有奇數(shù)軌道號，例如中心線為331的軌道311)上方中心，來自字符組B的回讀信號最大化，來自字符組A的回讀信號最小化，而來自字符組C和D的回讀信號相等。
圖4A所示現(xiàn)有技術(shù)的伺服圖案利用規(guī)則寫入頭逐個軌道地寫入。每個單個軌道與其相鄰軌道的對準是寫入伺服圖案的關(guān)鍵問題。可能出現(xiàn)兩種不同的對準問題。軌道對準不良(TMR)因伺服寫入期間頭徑向位置的誤差而產(chǎn)生。這轉(zhuǎn)變?yōu)閺乃欧D案獲得的伺服位置信息中的可重復誤差。沿圓周或沿軌道的未對準因伺服寫入期間頭沿圓周位置的誤差而出現(xiàn)。沿圓周未對準導致跨越超過一個軌道的輪廓(feature)變得不規(guī)則或扭曲。圖4B示出了圖4A所示伺服圖案上沿圓周未對準312的影響。實際中，沿圓周未對準肯定比伺服圖案中最小圓周輪廓小得多。隨著記錄密度增大，伺服圖案輪廓相應地變得更小，且沿圓周的未對準成為更大的問題。
沿圓周未對準的影響在頭從寫在不同軌道上的輪廓讀取重要貢獻(contribution)的情況下最顯著。例如，如圖4B所示，在頭位于軌道中心線328與軌道中心線329之間的中間位置時，來自兩個軌道的AGC字段302貢獻破壞性地進行干擾。
本發(fā)明的描述下面將關(guān)于磁記錄硬盤驅(qū)動器實現(xiàn)而描述本發(fā)明，但本發(fā)明可一般地適用于將數(shù)據(jù)記錄在同樣包括用于定位數(shù)據(jù)記錄頭或換能器的伺服信息的相鄰數(shù)據(jù)軌道中的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
下面將使用偽隨機二進制序列(PRBS)描述本發(fā)明，但其適用于使用其他的偽噪聲(PN)序列。在本發(fā)明的上下文中，PN序列是任何具有適合由相關(guān)濾波器檢測的近似噪聲狀自相關(guān)性質(zhì)的序列。PRBS為具有使得其成為所描述的實施例的良好選擇的非常好自相關(guān)性質(zhì)的特定類型的PN序列。
圖5A示出了本發(fā)明的伺服圖案。由一對PRBS字段取代了現(xiàn)有技術(shù)中的AGC、STM、TID和PES字段。每個伺服軌道中的PRBS字段是相同的，但相鄰軌道中的PRBS字段不同。交替軌道(例如，奇數(shù)伺服軌道)中的第一PRBS字段相對于其它軌道(即，偶數(shù)伺服軌道)中的第一PRBS字段偏移。伺服軌道上的第一或領頭的PRBS充當STM。STM提供對用于編碼TID和PES的第二PRBS字段開窗口(windowing)的參考。TID由于第一PRBS字段與第二PRBS字段之間的循環(huán)移位而按沿圓周的相位關(guān)系編碼。隨著讀取頭沿徑向跨過相鄰的伺服軌道，PES從來自不同伺服軌道的第二或隨后的PRBS字段的相對貢獻得出。PRBS字段提供了處理沿圓周未對準的有效方法，因為相鄰軌道上的PRBS字段無需進行精確的相位對準。
PRBS的性質(zhì)、產(chǎn)生PRBS的方法、以及相關(guān)性的概念在技術(shù)文獻中熟知且被廣泛地描述，例如見Mac Williams and Sloane，Proceedings of theIEEE，VOL.64，NO.12，pp 1715-1729。
兩個序列a(t)和b(t)的相關(guān)性如下定義Ra,b(τ)=Σta(t)b(τ+t)]]>此相關(guān)性定義在信號處理領域是公知的，且與相關(guān)性的統(tǒng)計學定義非常相似Ra,b(τ)=E[a(t)b(τ+t)]=limN→∞1NΣt=0N-1a(t)b(τ+t)]]>在這兩種情況下，數(shù)量τ都被稱為序列a與序列b之間的“滯后”。如上給出的相關(guān)性總和非常類似于卷積和，且可以證明a(t)與b(t)的相關(guān)性等于a(t)與b(-t)的卷積。由此推論，可以使用具有脈沖響應b(-t)的濾波器獲得輸入序列a(t)與固定參考序列b(t)的相關(guān)性。這種濾波器稱為與序列b(t)匹配的相關(guān)器。
偽隨機二進制序列(PRBS)，也稱作最大長度移位寄存器序列(M序列)，是具有多種有趣性質(zhì)的二進制位周期序列。特別地，N位PRBS的自相關(guān)函數(shù)，即N位PRBS圖案與其自身的相關(guān)性，對于零滯后為1，而對于直到滯后N的其它情況(再往上(whereupon)則重復)為1/N。這是給予偽隨機二進制序列其名稱的性質(zhì)，因為純隨機二進制位的序列在零滯后下將具有自相關(guān)1，而在其它情況自相關(guān)為0。這一性質(zhì)的直接推論為如果將周期性的PRBS輸入到與相同PRBS的單個周期匹配的相關(guān)器，則該相關(guān)器將在每次PRBS重復時輸出單個窄脈沖。如果周期性的PRBS使用磁記錄系統(tǒng)記錄，且所得回讀信號輸入到匹配的相關(guān)器中，則該相關(guān)器將在每次PRBS重復時輸出對磁記錄系統(tǒng)的雙脈沖響應。對于有限長度(即，不無限重復)的PRBS，相關(guān)器輸出將在把一個全周期輸入到相關(guān)器之后有效，并且將保持有效直到PRBS最后一個樣本輸入到相關(guān)器。
PRBS可以使用線性反饋移位寄存器(LFSR)產(chǎn)生，其中反饋多項式是基本(primitive)的。PRBS通常為2n-1位長，其中n為整數(shù)。圖10為具有5個鎖存器的LFSR的示例，其實現(xiàn)5階多項式，用于產(chǎn)生31位PRBS。對于5階多項式，有6個將產(chǎn)生PRBS的基本多項式。在此處描述的優(yōu)選實施例中，使用兩個PRBS。這兩個序列通過獲取PRBS和反轉(zhuǎn)的PRBS(即PRBS的每個1反轉(zhuǎn)為0而每個0反轉(zhuǎn)為1)而形成。反轉(zhuǎn)序列也是PRBS，且具有極性與輸入到與原始序列匹配的相關(guān)器時的原始序列的極性相反的雙脈沖響應。當向與原始PRBS相匹配的相關(guān)器輸入反轉(zhuǎn)PRBS時，存在其上為零相關(guān)的范圍。在滯后值的這一范圍上，兩序列稱作正交。相關(guān)器是與PRBS相匹配的數(shù)字有限脈沖響應(FIR)濾波器。相關(guān)器在濾波器的脈沖響應h[k]等于時間翻轉(zhuǎn)PRBS的一個周期的方面上是匹配的，即h[k]＝x[n-k] k＝0，1，...n-1偽隨機序列的自相關(guān)性質(zhì)的結(jié)果是當把PRBS輸入到匹配的相關(guān)器中時，輸出為1或-1/n。
圖5A中，標為+PRBS的圖案表示原始序列，而標為-PRBS的圖案表示反轉(zhuǎn)序列。圖5B示出了來自原始PRBS(+PRBS)和反轉(zhuǎn)PRBS(-PRBS)的所記錄的磁化圖案的示例，其中黑色區(qū)域表示陽極(“北”)磁化而淺色區(qū)域表示陰極(“南”)磁化。+PRBS在圖5A中一組交替的伺服軌道(例如，偶數(shù)伺服軌道)中使用，而-PRBS在與第一組交錯的另一組交替的伺服軌道(即，奇數(shù)伺服軌道)中使用。每個奇數(shù)伺服軌道中的第一-PRBS相對于每個偶數(shù)伺服軌道中的+PRBS偏移固定數(shù)量的位。由此，任何軌道(第一軌道)中使用的PRBS為緊鄰第一軌道的第二軌道中所用的PRBS的反轉(zhuǎn)。這允許唯一地識別偶數(shù)和奇數(shù)軌道。STM字段采用這些交替軌道的唯一性來分析(resolve)相鄰軌道之間出現(xiàn)的偏移。
在每個軌道中，用于STM字段的領頭PRBS與用于PES字段的跟隨PRBS之間存在循環(huán)移位。循環(huán)移位隨著伺服軌道數(shù)增大而增大。在STM字段與PES字段之間為循環(huán)不連續(xù)，這是因通過增大PES字段中的循環(huán)移位產(chǎn)生的PRBS的中斷而導致的。STM字段和PES字段合起來包括軌道ID(TID)字段。
在每個PRBS字段前后是作為PRBS周期一部分的循環(huán)填充。相關(guān)器的輸出僅對與獲得相鄰軌道之間的偏移所需的額外PRBS的長度相結(jié)合的兩個循環(huán)填充的長度有效。循環(huán)填充越長，保持有效的相關(guān)器輸出越長。
圖6為取代現(xiàn)有技術(shù)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。來自R/W電子裝置113(圖3)的回讀信號在166輸入到與+PRBS匹配的+PRBS相關(guān)器602。當相關(guān)器602匹配+PRBS時，其產(chǎn)生正雙脈沖。當相關(guān)器602接收-PRBS輸入時，其產(chǎn)生負雙脈沖。相關(guān)器602的輸出輸入到+Sync(同步)相關(guān)器604和-Sync相關(guān)器605。Sync相關(guān)器604和605對來自+PRBS相關(guān)器602的雙脈沖輸出起匹配濾波器的作用，且在雙脈沖輸出的過零點處產(chǎn)生信號峰值。+Sync相關(guān)器604在+PRBS雙脈沖響應的過零點處產(chǎn)生正峰值，而-Sync相關(guān)器605在-PRBS雙脈沖響應的過零點處產(chǎn)生正峰值。由此，+Sync相關(guān)器604唯一地識別具有正雙脈沖響應的偶數(shù)軌道，而-Sync相關(guān)器605唯一地識別具有負雙脈沖響應的奇數(shù)軌道。Sync相關(guān)器604和605的輸出饋送到為TID解碼器620和PES解碼器630產(chǎn)生窗口的定時控制模塊610中。TID解碼器620計算頭位置的整數(shù)部分，而PES解碼器630產(chǎn)生頭位置的小數(shù)部分。
圖7示出了隨著頭從軌道N移動到相鄰軌道N+1，STM字段的典型相關(guān)器雙脈沖輸出。此處，對相鄰的軌道使用交替的+PRBS圖案和-PRBS圖案，其中-PRBS圖案相對于+PRBS圖案具有固定的偏移，這允許唯一地識別偶數(shù)和奇數(shù)軌道。相關(guān)器602輸出的過零點通過查找Sync相關(guān)器604和605的輸出峰值而識別。通過唯一地識別偶數(shù)和奇數(shù)軌道，可以通過為TID解碼器620和PES解碼器630產(chǎn)生窗口的定時控制模塊610而考慮到相鄰軌道上的偏移。由此，用于STM字段中PRBS的Sync相關(guān)器604和605的輸出起STM解碼器的作用。
圖8示出了隨著頭從軌道N移動到軌道N+2，TID字段的典型相關(guān)器602雙脈沖輸出。雙脈沖過零點的位置指示出所記錄的PRBS沿圓周的位置。每個伺服軌道中領頭和跟隨PRBS之間的循環(huán)移位隨著伺服軌道數(shù)增加改變固定的增量。通過比較第二或跟隨PRBS相對于第一或領頭PRBS的相位或循環(huán)移位，而在TID解碼器620(圖6)中分析TID。在圖8的示例中，軌道N+1中第一-PRBS字段的固定偏移為距軌道N中第一+PRBS字段八位。由此，軌道N上的第一PRBS相位為0，而軌道N上的第二PRBS相位為0加XN。相位差或循環(huán)移位XN直接與由TID解碼器620在424輸出的軌道N TID成比例。軌道N+1上的第一PRBS相位為8(因為固定偏移8位)，而軌道N上的第二PRBS相位為8加XN+1。同樣，相位差或循環(huán)移位XN+1直接與由TID解碼器620在424輸出的軌道N+1TID成比例。循環(huán)移位對于每一軌道增加固定數(shù)量的位，例如1位。如圖8的示例所示，循環(huán)移位為每軌道1位，這樣，XN為零，XN+1為1位，而XN+2為2位。
相鄰軌道之間的固定偏移(此示例中為8)被選擇為提供圖案在其上正交的適當區(qū)域。優(yōu)化值取決于PRBS的長度和記錄圖案的密度。另外，對偶數(shù)和奇數(shù)軌道使用+PRBS和-PRBS對于解碼TID字段是不需要的，但對于解碼STM字段是有用的性質(zhì)。由此，如果為STM使用獨立的標記或圖案，則可以對所有的軌道使用相同的PRBS，只要相鄰軌道中的領頭PRBS之間存在固定的沿圓周的偏移。
圖9示出了隨著頭從軌道N移動到相鄰軌道N+1并讀取PES字段，發(fā)送到PES解碼器630的典型相關(guān)器602雙脈沖輸出。隨著頭位于軌道N正上方，相關(guān)器602對PES字段中的+PRBS產(chǎn)生強輸出。隨著頭從軌道N移動到軌道N+1，對于軌道N的PES字段中的+PRBS的相關(guān)器輸出減小，而對于軌道N+1的PES字段中的-PRBS的輸出增大。隨著頭位于軌道N與軌道N+1的中間位置，對于+PRBS和-PRBS的輸出相等。隨著頭位于軌道N+1正上方，相關(guān)器602為-PRBS產(chǎn)生強輸出。在優(yōu)選實施例中，作為特定時間窗口內(nèi)相關(guān)器輸出的絕對值之和測量輸出的幅度。偶數(shù)軌道的貢獻在中心在+PRBS的雙脈沖響應上的窗口中測量，而奇數(shù)軌道的貢獻在中心在-PRBS的雙脈沖響應上的窗口中測量。同樣，對偶數(shù)和奇數(shù)軌道使用+PRBS和-PRBS圖案對于解碼PES是不需要的，但其對于解碼STM字段是有用的性質(zhì)。并且，雖然在優(yōu)選實施例中，用于每個軌道中PES字段的PRBS與用于STM字段中的PRBS相同，但是PES字段可以是不同的PRBS，這將需要其自己的相關(guān)器。
在上述描述中，在每個軌道中使用兩個PRBS，第一或領頭PRBS字段用于解碼STM，而第二或跟隨PRBS字段用于PES。然而，本發(fā)明完全可以適用于其中PRBS用于解碼STM或PES的系統(tǒng)。例如，上述在相鄰軌道中使用PRBS以確定PES的系統(tǒng)可以與其它用于確定STM和TID的傳統(tǒng)技術(shù)一起使用，而無需每個軌道中獨立的領頭PRBS字段。
伺服軌道的間距不必與數(shù)據(jù)軌道的間距相同。伺服軌道的間距是任意的，但優(yōu)選與讀取換能器的有效寬度相關(guān)。如果軌道間距過小，則有效讀取寬度將覆蓋兩個以上的軌道。因為PRBS圖案沿徑向?qū)τ趦H兩個軌道是正交的，所以這將導致系統(tǒng)的性能退化。如果伺服軌道間距過大，則沿徑向?qū)⒋嬖诮獯a的PES改變很小或根本不改變的區(qū)域。
另外，對于STM字段或PES字段的雙脈沖響應的區(qū)域可以用于后續(xù)伺服扇區(qū)的增益控制。
如上所述，本發(fā)明不限于磁記錄硬盤驅(qū)動器，而是可以一般地適用于在同樣包括用于定位數(shù)據(jù)記錄頭或換能器的伺服信息的相鄰數(shù)據(jù)軌道中記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括磁帶記錄系統(tǒng)和光盤記錄系統(tǒng)。
雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領域技術(shù)人員應當明白，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以進行各種形式和細節(jié)上的改動。因此，所公開的發(fā)明應視為僅是說明性的，且對其范圍的限制僅如所附權(quán)利要求所指出。
權(quán)利要求
1.一種記錄系統(tǒng)，包括記錄介質(zhì)，具有多個相鄰的軌道，軌道上具有伺服定位信息，伺服定位信息形成伺服圖案，所述伺服圖案包括(a)在第一軌道中，第一軌道偽噪聲(PN)序列；以及(b)在與第一軌道相鄰的第二軌道中，沿軌道相對于第一軌道PN序列偏移的第二軌道PN序列；頭，讀取軌道中的PN序列；致動器，連接至頭，用于將頭定位于不同的軌道，并將頭保持在軌道上；以及解碼器，用于響應由頭在第一和第二軌道中讀取的偽隨機二進制序列產(chǎn)生頭位置信號給致動器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每個PN序列為偽隨機二進制序列(PRBS)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，伺服圖案還包括在每個PN序列之前的循環(huán)填充，所述循環(huán)填充是其所領先的PN序列的周期的固定部分。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，解碼器包括響應PN序列的檢出產(chǎn)生雙脈沖的相關(guān)器。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，第二軌道PN序列為第一軌道PN序列的反轉(zhuǎn)，且其中相關(guān)器響應第一軌道PN序列的檢出產(chǎn)生正雙脈沖，而響應第二軌道PN序列的檢出產(chǎn)生負雙脈沖。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括與相關(guān)器連接的正同步相關(guān)濾波器，用于檢測表示第一軌道伺服定時標記(STM)的正雙脈沖過零點；以及與相關(guān)器連接的負同步相關(guān)濾波器，用于檢測表示第二軌道STM的負雙脈沖過零點。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中第一軌道PN序列為第一軌道中的領頭PN序列，其中第二軌道PN序列為第二軌道中的領頭PN序列，且還包括在所述第一軌道中，跟隨領頭PN序列且與領頭PN序列相同的PN序列；以及領頭PN序列及其跟隨PN序列之間的循環(huán)移位；在所述第二軌道中，跟隨領頭PN序列且與領頭PN序列相同的PN序列；以及領頭PN序列及其跟隨PN序列之間的循環(huán)移位，第二軌道中的循環(huán)移位與第一軌道中的循環(huán)移位不同；以及軌道標識(TID)解碼器，與相關(guān)器連接，且響應于第一軌道STM測量第一軌道中的循環(huán)移位，并響應于第二軌道STM測量第二軌道中的循環(huán)移位。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，解碼器響應來自第一軌道PN序列的雙脈沖和來自第二軌道PN序列的雙脈沖的幅度差產(chǎn)生頭位置信號。
9.一種磁記錄盤驅(qū)動器，包括磁記錄盤，具有多個同心圓軌道，每個軌道具有多個角形間隔開的伺服扇區(qū)，每個軌道中的伺服扇區(qū)一般地沿圓周和沿徑向與相鄰軌道中的伺服扇區(qū)對準，且其中徑向相鄰軌道中的伺服扇區(qū)形成伺服圖案，所述伺服圖案包括(a)在第一組交替軌道的每個中，自相關(guān)且能夠由相關(guān)濾波器檢測的領頭偽噪聲序列(PN序列)、以及與領頭PN序列相同的跟隨PN序列；以及(b)在與所述第一組交錯的第二組交替軌道的每個中，相對于所述第一組的領頭PN序列沿圓周偏移的領頭PN序列、以及與領頭PN序列相同的跟隨PN序列，其中每個軌道在領頭和跟隨PN序列之間具有循環(huán)移位，循環(huán)移位對逐個相鄰的軌道以固定的增量增大；頭，讀取伺服扇區(qū)中的PN序列；致動器，連接至頭，用于將頭定位于不同的軌道，并將頭保持在軌道上；以及解碼器，用于響應由頭在伺服扇區(qū)中讀取的PN序列產(chǎn)生頭位置信號給致動器。
10.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動器，其中，每個PN序列為偽隨機二進制序列(PRBS)。
11.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動器，其中，伺服圖案還包括在每個PN序列之前的循環(huán)填充，循環(huán)填充是其所領先的PN序列的周期的固定部分。
12.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動器，其中，第二組軌道中的PN序列與第一組軌道中的PN序列不同。
13.如權(quán)利要求12所述的盤驅(qū)動器，其中，第二組軌道中的PN序列為第一組軌道中的PN序列的反轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動器，其中，解碼器包括響應PN序列的檢出產(chǎn)生雙脈沖的相關(guān)器。
15.如權(quán)利要求14所述的盤驅(qū)動器，其中，第二組軌道中的PN序列為第一組軌道中的PN序列的反轉(zhuǎn)，且其中相關(guān)器響應第一組軌道中的PN序列的檢出產(chǎn)生正雙脈沖，而響應第二組軌道中的PN序列的檢出產(chǎn)生負雙脈沖。
16.如權(quán)利要求15所述的盤驅(qū)動器，還包括與相關(guān)器連接的正同步相關(guān)濾波器，用于檢測表示第一組軌道的伺服定時標記(STM)的正雙脈沖過零點；以及與相關(guān)器連接的負同步相關(guān)濾波器，用于檢測表示第二組軌道的STM的負雙脈沖過零點。
17.如權(quán)利要求16所述的盤驅(qū)動器，還包括軌道標識(TID)解碼器，與相關(guān)器連接，且響應于第一組軌道的STM測量第一組軌道中的循環(huán)移位，并響應于第二組軌道的STM測量第二組軌道中的循環(huán)移位。
18.如權(quán)利要求14所述的盤驅(qū)動器，其中，解碼器響應來自第一組軌道的PN序列的雙脈沖和來自第二組軌道的PN序列的雙脈沖的幅度差產(chǎn)生頭位置信號。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，使用記錄介質(zhì)，其中軌道以具有良好自相關(guān)性質(zhì)的偽噪聲(PN)序列作為伺服信息，用于控制記錄頭的位置。第一組交替軌道使用作為具有良好自相關(guān)性質(zhì)的PN序列的領頭偽隨機二進制序列(PRBS)，以及相對于領頭PRBS循環(huán)移位的跟隨PRBS。與第一組交錯的第二組交替軌道也具有領頭PRBS和相對于領頭PRBS循環(huán)移位的跟隨PRBS，但第二組軌道中的每個的領頭PRBS沿軌道相對于第一組軌道中的領頭PRBS偏移開。頭定位控制系統(tǒng)使用領頭PRBS產(chǎn)生伺服定時標記(STM)，使用循環(huán)移位產(chǎn)生軌道標識(TID)，并使用來自相鄰軌道的跟隨PRBS產(chǎn)生頭位置誤差信號(PES)。
文檔編號G11B21/10GK1697065SQ200510066730
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月6日
發(fā)明者喬納森·D·科克, 戴維·T·弗林, 理查德·L·加爾布雷思 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司