CN100411046C

CN100411046C - 用于光盘的同步信号检测方法及其装置

Info

Publication number: CN100411046C
Application number: CNB2004100597983A
Authority: CN
Inventors: 颜光裕
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: CN1713292A

Abstract

一种用于光储存装置的同步信号检测装置，其包含有：取样模块，用于使用取样时钟取样光盘读取信号来产生多个取样数据；比较模块，电连接于该取样模块，用于比较这些取样数据与预定同步模式，产生比较结果，并在预定时间间隔后，再进行上述比较动作，产生另一比较结果；以及一调整模块，电连接于该比较模块，用以统计上述的这些比较结果，再依据统计结果调整该取样时钟的相位。

Description

用于光盘的同步信号检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种处理光盘读取信号的方法及其装置，同时涉及一种比较取样数据与同步模式来预测光盘读取信号的同步信号以及调整光盘读取信号的取样相位的方法及其装置。

背景技术

在通信系统中，传送端为了将每个帧(frame)对齐，通常加上一同步模式(synchronization pattern)来传送信号，而接收端在接收信号时，则利用获取(acquisition)或跟踪(tracking)等方式来寻找该同步模式，再对该同步模式之后的数据进行译码处理。以数字通用盘(Digital Versatile Disc，DVD)为例，DVD所使用的同步模式是连续十四个逻辑值为1的信号，而DVD播放器在译码DVD信号时，则不断将DVD信号与十四个连续逻辑值为1的同步模式进行比较，以找出DVD信号中所包含的同步模式，再将同步模式之后的帧信号进行译码处理。

在通信系统中，接收端利用取样时钟来取样模拟信号，再利用信号电平(level)将取样信号转换为数字信号以进行数字信号处理，然而，信号抖动(jitter)会造成取样时钟无法依据理想时序来取样模拟信号，因而造成取样信号的取样值偏离理想值，亦即使通信系统的位错误率(bit error rate)提高。以DVD系统为例，DVD系统使用连续十四个逻辑值为1的信号来做为同步模式，并使用运行长度有限(run-length limited，RLL)码来进行调制编码。当信号抖动驱使取样时钟不在准确的时序(亦即取样时钟的相位产生偏移)进行取样时，取样信号因而被判断为错误的信号电平，因而影响光盘读取信号的同步信号或影响光盘读取信号的解调处理，甚至可能导致光盘读取信号无法顺利地完成解调。

发明内容

因此，本发明是提供一种经由光盘读取信号调整取样时钟的相位与同步信号的预测时序的方法及其装置，以解决上述问题。

根据本发明的实施例，其是揭露一种用于光盘的同步信号检测装置，其包含有：

一取样模块，用于使用一取样时钟取样一光盘读取信号来产生多个取样数据；

一比较模块，电连接于该取样模块，用于比较这些取样数据与一预定同步模式，产生一比较结果，并在一预定时间间隔后，再进行上述比较，产生另一比较结果，其中，该比较模块包括：

多个序列串接的延迟单元，用于分别保持这些取样数据；

一加法器，用于接收这些取样数据并输出相关取样数据的总和；

一减法器，用于接收所述加法器输出的取样数据的总和并输出对应取样数据的总和；

一延迟单元，其接收所述减法器的输出信号并响应该输出信号更新其储存值；以及

一调整模块，电连接于该比较模块，用以统计上述的这些比较结果，产生一调整信号，用以调整该取样时钟的相位，

其中，该预定同步模式包含连续十四个位的逻辑值“1”，该预定时间间隔是对应该数据取样时钟的1488-n个周期，以及该比较模块是在该预定时钟间隔后连续m个取样时钟皆进行该比较，其中，m、n均为一正整数，

其中，该比较模块对这些取样数据与该预定同步模式进行关联性运算；和

该调整模块统计上述的这些比较结果，产生一调整该取样时钟相位的调整信号。

此外，根据本发明的实施例，其另揭露一种用于光盘的同步信号检测方法，其包含有：

使用一取样时钟取样一光盘读取信号来产生多个取样数据；

比较这些取样数据与一预定同步模式，产生一比较结果，并在一预定时间间隔后，再进行上述比较，产生另一个比较结果；以及

统计上述的这些比较结果，并依据统计结果调整该取样时钟的相位，

其中，该预定同步模式包含有具有一逻辑值的连续十四个位，该预定时间间隔是对应该数据取样时钟的1488-n个周期，以及该方法是在该预定时钟间隔后连续m个取样时钟皆进行该比较，其中，m、n均为一正整数，

其中，该比较是对这些取样数据与该预定同步模式进行关联性运算，和

该调整统计上述的这些比较结果，产生一调整该取样时钟相位的调整信号。

附图说明

图1为本发明取样相位调整装置以及同步信号检测装置应用于一光驱的示意图。

图2为图1所示的取样相位调整装置以及同步信号检测装置的操作流程图。

图3为图1所示的取样时钟、储存时钟与同步信号的时序图。

图4为图1所示的比较模块的功能方块示意图。

图5为图1所示的储存单元的示意图。

图6为图5所示的寄存器与相对应计算值的示意图。

图7是图1所示的取样相位调整装置中调整模块所产生的平均计算值的示意图。

附图符号说明：

10 光驱

12 模拟滤波器

14 限幅器

16 非对称补偿模块

18 锁相环

20 取样相位调整装置

22 延迟单元

24 取样模块

26 后置处理模块

30 同步信号检测装置

32 比较模块

34 储存单元

36、38 调整模块

40a-40d、46 延迟单元

42 加法器

44 减法器

50、52、54、56、58 寄存器

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明取样相位调整装置20以及同步信号检测装置30应用于一光驱10的示意图。光驱10由外部输入一输入信号Sin(例如由一光盘所读取的EFM数据)，模拟滤波器12可对输入信号Sin进行滤波处理以产生一滤波信号S，限幅器14依据一限幅电平(slice level)将滤波信号S转换为一相对应的限幅信号S’。此外，非对称补偿模块16是连接至限幅器14以形成一反馈，用于将限幅信号S’的直流偏移(DC offset)移除，亦即可校正限幅器14的限幅电平来达到降低直流偏移的目的，而锁相环18则依据限幅信号S’产生一相对应的取样时钟CLK。取样相位调整装置20用于调整取样时钟CLK取样限幅信号S’的取样相位，其包含有一延迟单元22、一取样模块24以及一调整模块38。同步信号检测装置30用于检测输入信号Sin之中的同步信号，其包含有一比较模块32、一储存单元34以及一调整模块36。本实施例中，取样模块24利用取样时钟CLK’来取样限幅信号S’以产生取样数据D，再由后置处理(post-processing)模块26进行后置处理。

请参考图2，图2为图1所示的取样相位调整装置20以及同步信号检测装置30的操作流程图。调整取样相位装置20以及同步信号检测装置30的运作详述如下：

步骤100：取样模块24依据取样时钟CLK’对限幅信号S’不断地进行取样以依序产生多个取样数据D；

步骤102：比较模块32将多个取样数据D与一同步模式比较以产生一第一同步信号；

步骤104：比较模块32依据该第一同步信号预测下一第二同步信号的时序；

步骤106：在第二同步信号的时序之前，比较模块32使用对应多个比较时段的多个取样数据与该同步模式进行比较以产生多个计算值V；

步骤108：储存单元34依据一储存时钟CLKsv储存该多个计算值V；

步骤110：调整模块36依据储存单元34所储存的计算值V来预测下一第三同步信号SYNC的时序；以及

步骤112：调整模块36利用储存单元34所储存的计算值V来驱动延迟单元22，以调整取样时钟CLK’取样限幅信号S’的取样相位。

请参考图3，图3为图1所示的取样时钟CLK’、储存时钟CLKsv与同步信号SYNC的时序图。比较模块32将取样数据D与已知同步模式比较产生一同步信号SYNC1，并依据同步信号SYNC1来预测下一同步信号SYNC2的时序。本发明的最佳实施例是以DVD系统(亦即光驱10是一DVD光驱)为例，所以，同步信号的间隔为1488个时钟周期，因此，同步信号SYNC1的时序加上1488个取样时钟CLK的时钟周期后理应为同步信号SYNC2的时序。在本实施例中，比较模块32在同步信号SYNC2之前的二个时钟周期起，开始对取样数据D与该同步模式进行比较，并触发(trigger)储存时钟CLKsv，而储存单元34则依据储存时钟CLKsv来储存比较模块32比较产生的计算值V，即比较模块32比较同步信号SYNC2的预定时序前后二时钟周期之间(总共五个时钟周期)的多个取样数据D以分别产生五个计算值V，并储存在储存单元34之中。本实施例是依据取样数据与预定同步模式的关联性(correlation)来得到所要的计算值，亦即该计算值是代表取样数据与预定同步模式之间的相似度，其操作详述于后。

请参考图4，图4为图1所示的比较模块32的功能方块示意图。比较模块32包含有多个序列串接的延迟单元(delay unit)40a、40b、40c、40d，一加法器42，一减法器44，以及一延迟单元46。在本实施例中，输入信号Sin是一符合DVD规格的信号，因此比较模块32使用十四个串接的延迟单元40来比较具有十四个连续逻辑值“1”的同步模式。因此，比较模块32的功能即为与十四个连续逻辑值“1”的同步模式做关联性(correlation)运算以计算关连性数值(亦即计算值V)，所以实际上比较模块32会设置14个串接的延迟单元，然而，在不影响本发明技术揭露之下，图4中仅显示4个延迟单元40a、40b、40c、40d。多个取样数据D是依序输入比较模块32，假设延迟单元40a、40b、40c、40d、46所保持的初始值均为“0”，因此当一取样数据D₁输入延迟单元40a时，延迟单元40a会保持取样数据D₁，另外，加法器42的输出数据A是取样数据D₁，且减法器44的输出数据C亦为取样数据D₁；当下一取样数据D₂输入延迟单元40a时，延迟单元40a会先将原先的取样数据D₁传递至下一延迟单元40b，然后才记录取样数据D₂，亦即此时延迟单元40a、40b分别保持取样数据D₁、D₂，另外，由于延迟单元46目前记录取样数据D₁，因此加法器42的输出数据A是取样数据D₁与取样数据D₂的总和，且减法器44的输出数据C亦为取样数据D₁与取样数据D₂的总和，所以延迟单元46便会更新其储存值而记录取样数据D₁与取样数据D₂的总和。所以，当14个取样数据D₁-D₁₄输入比较模块32后，图4所示的延迟单元40a、40b、40c、40d便会分别记录取样数据D₁₄、D₁₃、D₂、D₁，且延迟单元46会记录取样数据D₁-D₁₄的总和。当下一取样数据D₁₅输入比较模块32时，加法器的输出数据A是取样数据D₁-D₁₅的总和，而延迟单元40d会将其原本的取样数据D₁输出(亦即输出数据B)，所以减法器44的输出数据C便成为取样数据D₂-D₁₅的总和，并进一步地更新延迟单元46的储存值(亦即计算值V)，请注意，图4所示的延迟单元40a、40b、40c、40d最后是分别记录取样数据D₁₅、D₁₄、D₃、D₂。所以，对于每连续14个取样数据而言，比较模块32便可计算出对应该14个取样数据的比较时段的计算值V。

请参考图5，图5为图1所示的储存单元34的示意图。储存单元34包含有多个寄存器50、52、54、56、58，其是依据一储存时钟CLKsv来分别储存比较模块32依序五比较时段所产生的五个计算值V，其中寄存器54所对应的比较时段的起始时间是寄存器50、52、54、56、58所分别对应的多个比较时段的起始时间的中间数(median value)。请同时参考图6与图5，图6为图5所示的寄存器50、52、54、56、58与计算值的示意图。为了便于说明，图6的横轴以代码R_-2、R_-1、R₀、R₁、R₂来分别代表寄存器50、52、54、56、58，而纵轴是寄存器50、52、54、56、58所记录的计算值V(亦即本发明所称的关联性值)。举例来说，在理想操作环境下，在同步信号SYNC2的预定时序前二取样时钟周期时，比较模块32所计算的计算值为12，并储存在寄存器50中；在同步信号SYNC2的预定时序前一取样时钟周期时，比较模块32所计算的计算值为13，并储存在寄存器52中；在同步信号SYNC2的预定时序时，比较模块32所计算的计算值为14，并储存在寄存器54中，同理，由于计算值具有对称性，比较模块32在同步信号SYNC2的时序后一取样时钟周期与二取样时钟周期所分别计算的计算值分别为13与12，并分别储存在寄存器56与寄存器58中。

本实施例，调整模块36是利用储存在寄存器50、52、54、56、58的计算值V来预测并校正下一同步信号SYNC3的时序。若依据同步信号SYNC1可正确预估同步信号SYNC2的时序时，则在寄存器50、52、54、56、58中，寄存器54会记录一最大值；若储存单元34所储存的最大值不在寄存器54之中时，可以利用该最大值所对应的寄存器与寄存器54之间的偏移量，来得知目前同步信号SYNC2的时序偏移量(offset)，并进一步来校正下一同步信号SYNC3的预估时序。举例来说，假设最大值是储存在寄存器52之中，意谓使用同步信号SYNC1来预测同步信号SYNC2的时序时，同步信号SYNC2的预估时序是晚于同步信号SYNC2的实际时序达一个取样时钟周期，因此在使用同步信号SYNC2的预估时序来预测同步信号SYNC3的时序时，必须提早一个取样时钟周期来决定同步信号SYNC3的预估时序，亦即在同步信号SYNC2的预估时序后产生1487个取样时钟周期时，下一取样时钟的触发时间点即为同步信号SYNC3的时序。若最大值是储存在寄存器58之中，即意谓使用同步信号SYNC1来预测同步信号SYNC2的时序时，同步信号SYNC2的预估时序是早于同步信号SYNC2的实际时序达二个取样时钟周期，因此在使用同步信号SYNC2的预估时序来预测同步信号SYNC3的时序时，必须延长二个取样时钟周期来决定同步信号SYNC3的预估时序，亦即，在同步信号SYNC2的预估时序后产生1490个取样时钟周期时，下一取样时钟的触发时间点即为同步信号SYNC3的时序。以此类推，调整模块38便可利用一同步信号的预估时序前后五个比较时段所计算出来的计算值，来校正下一同步信号的预估时序。

本实施例中，调整模块38亦是利用储存在寄存器50、52、54、56、58的计算值V来驱动延迟单元22以调整取样时钟CLK’在取样限幅信号S’时的取样相位。请参阅图7，图7是图1所示的取样相位调整装置20中调整模块38所产生的平均计算值的示意图。横轴代表用来记录平均计算值的寄存器RV_-2，RV_-1，RV₀，RV₁，RV₂，而纵轴代表平均计算值。调整模块38中的寄存器RV_-2，RV_-1，RV₀，RV₁，RV₂是分别对应储存单元34中的寄存器50、52、54、56、58，且每一寄存器RV_-2，RV_-1，RV₀，RV₁，RV₂是用来记录相对应寄存器50、52、54、56、58所输出的多个计算值V的平均值，换句话说，调整模块36会逐一针对所接收的计算值V来不断地计算最新的平均值以更新原本的平均值。在理想状况下，亦即取样时钟CLK’不具有时钟偏移(jitter)时，寄存器RV_-2，RV_-1，RV₀，RV₁，RV₂所分别记录的平均计算值V₁、V₂、V₃、V₄、V₅会对应图7所示的特性曲线CV，亦即对称于中央的寄存器RV₀的两寄存器(例如RV_-1与RV₁或RV_-2与RV₂)理应具有相同的平均计算值。然而，当取样时钟CLK’因为时钟偏移影响而提早取样时，则寄存器RV_-1所储存的平均计算值便介于12与13之间(如图6所示的标记A)，且寄存器RV₁所储存的平均计算值则会介于13与14之间(如图6所示的标记C)，因此，当寄存器RV₁的平均计算值大于寄存器RV_-1的平均计算值时，调整模块36便驱动延迟单元22以使取样时钟CLK’延迟取样光盘读取信号；另一方面，当取样时钟CLK’因为时钟偏移影响而延迟取样时，则寄存器RV_-1所储存的平均计算值便会介于13与14之间(如图6所示的标记B)，而寄存器RV₁所储存的平均计算值则介于12与13之间(如图6所示的标记D)，因此，当寄存器RV_-1的平均计算值大于寄存器RV₁的平均计算值时，调整模块36便驱动延迟单元22以使取样时钟CLK’提早取样光盘读取信号。最后，取样模块24利用校正后的时钟信号CLK’取样限幅信号S’以产生取样数据，再由后置处理模块26对取样数据进行后置处理(如解调或数字信号处理)。

如上所述，调整模块36是利用寄存器50、52、54、56、58所储存的最大计算值来调整下一同步信号的预估时序。由于计算值具有对称性，亦可以使用对称的寄存器所储存的计算值来判断，即在理想情况下，对称的寄存器(寄存器52与寄存器56)理应有相同的计算值，而当最大计算值储存在寄存器56时，寄存器52所储存的计算值为12，因此利用寄存器56所储存的计算值减去寄存器52所储存的计算值来得到一大于零的偏移值，用来表示同步信号SYNC2的预估时序应该再往后延迟以符合其实际时序，故在预测下一同步信号SYNC3的时序时，必须依据偏移值来提早或延迟原本的预估时序。除此之外，亦可以使用对称的寄存器所储存的计算值来判断光盘读取信号的取样相位是否产生偏差，并进一步驱动延迟单元22来调整取样时钟CLK’的相位。

本发明检测同步信号的方法及其装置利用取样数据与同步模式的比较结果来调整下一预测同步信号的时序，因此不需要比较所有的取样数据来找出同步信号，只需要在预测的同步信号的时序前后比较几个时钟周期，即可以利用偏移值来调整下一预测同步信号的时序。因此，当光盘损毁的情况下，本发明检测同步信号的方法及其装置亦可由预估下一同步信号附近快速找出正确的同步信号，因而可以降低功率消耗。除此之外，本发明调整取样相位的方法及其装置利用取样数据与同步模式的比较结果来调整取样时钟的相位，以降低信号抖动所导致的位错误率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1. 一种用于光盘的同步信号检测方法，其包含有：

使用一取样时钟取样一光盘读取信号来产生多个取样数据；

比较这些取样数据与一预定同步模式，产生一比较结果，并在一预定时间间隔后，再进行上述比较步骤，产生另一个比较结果；以及

其中，该预定同步模式包含有具有逻辑值为“1”的连续十四个位，该预定时间间隔是对应该数据取样时钟的1488-n个周期，以及该方法是在该预定时钟间隔后连续m个取样时钟皆进行该比较步骤，其中，m、n均为一正整数，

其中，该比较步骤是对这些取样数据与该预定同步模式进行关联性运算，

该调整步骤统计上述的这些比较结果，产生一调整该取样时钟相位的调整信号，

其中，该预定同步模式包括多个同步数据，且该比较步骤是将连续多个取样数据与该预定同步模式中的这些同步数据进行比较，并计算这些连续取样数据与相对应的这些同步数据的值相同的个数来作为该比较结果，和

其中，该方法是依据比较这些连续取样数据与相对应的这些同步数据的值相同的个数最多者来作为该比较结果。

2. 如权利要求1所述的方法，其中，该光盘是一数字通用光盘。

3. 一种用于光盘的同步信号检测装置，其包含有：

多个序列串接的延迟单元，用于分别保持这些取样数据；

该调整模块统计上述的这些比较结果，产生一调整该取样时钟相位的调整信号，和

其中，该预定同步模式包括多个同步数据，该比较模块是将连续多个取样数据与该预定同步模式中的这些同步数据进行比较来计算这些连续取样数据与相对应的这些同步数据的值相同的个数，以及该调整模块是依据比较这些连续取样数据与相对应的这些同步数据的值相同的个数最多者来作为该比较结果。

4. 如权利要求3所述的同步信号检测装置，其中，该装置更包括：

一储存单元，用以储存该比较结果；以及

一延迟单元，耦接于该调整模块与该取样模块，用以依据该调整信号调整该取样时钟的相位，再输出调整后的取样时钟至该取样模块。

5. 如权利要求3所述的同步信号检测装置，其中，该光盘是一数字通用光盘。