CN100524474C - 高密度光学记录介质的摆动解调方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于光学记录介质的摆动信号的ADIP数据解调的方法，其中所述的摆动信号包括不同的摆动周期类型，本发明还涉及使用所述方法从记录介质读出和/或向记录介质写入的设备。按照本发明所述的方法包括以下步骤：将摆动信号中的谐波的频率和/或相位偏差转换为幅度偏差；检测该幅度偏差；并且，从检测到的幅度偏差测定当前摆动周期的类型。

Description

高密度光学记录介质的摆动解调方法及装置
技术领域
本发明涉及用于光学记录介质的摆动信号的ADIP数据的解调方法，以及用于使用该方法从/向光学记录介质读出和/或写入的设备。
背景技术
这些方法被用在，例如，用于从/向具有摆动轨道的光学记录介质上读出和/或写入的设备中，以便从摆动轨道中获得地址信息(ADIP信息，预刻槽地址信息)或者使用摆动频率来产生写入时钟。
一般来说，在盘片形式的、并且适于从/向其中读出和/或写入的光学记录介质中，轨道被形成为使得它们表示交织的螺旋线或者同心圆。特别地，在适合写入操作的光学记录介质的情况下，为了在介质上发现特定的位置，轨道又以一种特殊的形式进行摆动。这就是说，轨道不是一条近似的直线，而是一条蜿蜒的线。作为例子，这条蜿蜒线的形状可以包含用来识别在这个光学记录介质上的一个特殊的位置的地址信息。包括例如频率调制或者相位调制的各种方法都可用于编码。此外，摆动信号也能够用于转速信息或者用于预置写入数据率。
对于高密度光学记录介质来说，已经提出了以混合方式使用两种方法：最小移位键控余弦变量(MSK-cos)和谐波调制波(HMW)，来调制摆动信号的建议，所述谐波调制波也被称为锯齿波摆动。仅调制摆动周期中的一部分。如附图1a)所示，摆动周期中的大部分是单调摆动(MW)。MSK-cos方法主要用于ADIP单元的同步，这在图2a)中举例进行了阐明。MSK标记表示ADIP单元的开始，或者用于同步或数据识别。HMW方法主要用于ADIP数据。将基本摆动频率的二次谐波加到具有较低的幅度电平的摆动中。它的相位与基本摆动频率在相位上相差1/4周期，并且按照ADIP位对其进行双相调制，这在附图3和4中举例进行了阐明。
在建议的高密度光学记录介质的摆动信号中，产生下列具有不同相位的频率。
f1(t)＝cos(2·π·fwob·t)
f2(t)＝-cos(2·π·fwob·t)＝-f1(t)
f3(t)＝cos(2·π·1.5·fwob·t)
f4(t)＝-cos(2·π·1.5·fwob·t)＝-f3(t)
f5(t)＝cos(2·π·fwob·t)+1/4·sin(2·π·2·fwob)·t)
f6(t)＝cos(2·π·fwob·t)-1/4·sin(2·π·2·fwob)·t)
从上面所列出的可以看到，依据摆动信号的频率和相位，在摆动信号中存在不同的摆动周期类型。
由于上面描述的摆动信号的调制是十分新的的技术，所以几乎不知道可靠的摆动解调方法。虽然可以采用现有技术中用于频率或者相位解调的已知的典型方案，但是很难应用两种方案的适当结合。
Minamino等人在Jpn.J.Appl.Phys Vol.41(2002)第1741-1742页提出了一种使用锯齿摆动槽在光盘上寻址的新的概念。为了计算每一个锯齿摆动的差错率，通过微分学把锯齿形的陡峭边转换成脉冲信号。
Kobayashi等人在Jpn.J.Appl.Phys Vol.42(2003)第915-918页提出了一种用于检测MSK标记和HMW锯齿摆动的方法。为此，采用由载波倍增器、积分器和取样与保持元件组成的外差电路。通过基本频率的余弦载波来倍增摆动信号，以便在倍增器中检测MSK标记。另一方面，通过二次谐波频率的正弦载波来倍增摆动信号，以便检测HMW锯齿摆动。
发明内容
本发明的一个目的是为可靠摆动解调提出一种可选方法。
按照本发明，提供一种用于光学纪录介质的摆动信号的ADIP数据的解调方法，其中所述摆动信号包括有不同的摆动周期类型，所述方法包括以下步骤：
-将摆动信号中的谐波的频率和/或相位偏差转换为幅度偏差，
-检测该幅度偏差，并且
-从检测到的幅度偏差检测当前摆动周期的类型。
将谐波的频率和/或相位偏差转换成容易检测的幅度偏差。本发明对于f5(t)和f6(t)特别有利，他们分别是数据1和0的位表示，由于在HMW调制的情况下，谐波的增加/减少不会导致基本摆动频率的周期的变化。因此，典型的摆动解调器不能检测到f5(t)或者f6(t)。本发明具有用于解调的简单算法和低实现成本的优点，其导致了低实现时间。虽然其性能同基于解调算法的相干性的性能不能相比，但是其性能对于低成本的应用是足够的。
由于所述方法将频率偏差转换为幅度偏差，所以该方法易受来自记录介质的幅度干扰的影响，所述来自记录介质的幅度干扰例如指纹。然而，可以采用一种自动增益控制(AGC)来减小这些幅度干扰。
有利地，从检测到的摆动周期的类型中得到有关当前使用的调制的信息。摆动周期的类型f1(t)，...f6(t)给出有关当前使用的调制的信息：
·MSK(最小移位键控)
·MW(单调摆动)
·表示数据‘1’的锯齿波摆动(HMW＝谐波调制的波)
·表示数据‘0’的锯齿波摆动(HMW＝谐波调制的波)
·不能检测(错误)
使用这些信息，检测出ADIP单元的类型和ADIP字结构，并且提取出ADIP码字。
有利地，将摆动信号中谐波的频率和/或相位偏差转换为幅度偏差的步骤包括使用一个动态积分函数，即信号的积分函数，对摆动信号进行积分。这使得非常简单和有效地将频率偏差转换成幅度偏差。也可以使用其他用于将摆动信号中谐波的频率和/或相位偏差转换成幅度偏差的方法，例如计算导数等。一般来说，只有频率偏差可以转换成幅度偏差，而相位偏差则不能。然而，在这个特殊的例子中，根据是加上还是减去谐波，分别得到不同的值。这使得也将相位偏差转换成幅度偏差。
有利地，本方法进一步包括以下步骤：
-存储一个摆动周期内的摆动积分的最大和/或最小值，并且
-使用所存储的最大和/或最小值作为摆动周期类型的标示。
连续的最大值和/或最小值(仅最大值或最小值或者两者的结合)是摆动周期类型的一种直接标示。在一个摆动周期以后，例如在积分函数的过零点或摆动输入信号的最大值有利地清除了最大值和/或最小值。
按照本发明，对于不同类型的摆动周期，将最大值和/或最小值与取值范围进行比较。虽然在理论上特定的幅度对应特定类型的摆动周期的最大值和最小值，但是实际上，信号包括噪声成分，所以不能精确地达到这些值。因此，方便地定义取值范围。假如所述值的范围宽，则可以避免检测到未知的值，但是可能会不正确的检测到某些值。假如值的范围窄，检测不正确的情况可能少些，但是未知的值将产生错误。在最佳实施例中，采用了无干扰的值的范围。虽然这可能导致偶而的错误，但是通过状态机的容错，这些值通常不会影响ADIP解调。
有利地，通过测量摆动信号的频率来检测不同类型的摆动周期中的至少一种。例如，通过简单的频率检测可以将f3(t)和f4(t)与f1(t)，f2(t)，f5(t)和f6(t)区分开来，所述简单的频率检测例如通过测量一个周期的时间或者计算(例如，正)过零点之间的样本数。但是，这种方法不可能区分开f1(t)，f2(t)，f5(t)和f6(t)，因为所有的函数具有相同的周期长度。
有利地，确定一个周期内的最大和最小值的顺序，用以检测摆动周期的类型。例如，通过分析摆动积分的最大值和最小值，不能检测出f1(t)和f3(t)的相位，因为180度的相移产生相同的最大值和最小值。为了得到该相位，检测在一个周期内，最大值发生在最小值之前，还是最小值发生在最大值之前。相位不是必须的，但是它提高了性能。
有利地，将这种方法应用至使用最小移位键控(MSK)和谐波调制波(HMW)方法调制的摆动信号。由于已将对于高密度光学记录介质提出了这种摆动调制，所以能够解调这种类型的摆动信号的方法将变得十分重要。
有利地，使用一种用于解调光学纪录介质的摆动信号的ADIP数据的装置来执行根据本发明的方法，其中所述的摆动信号包括不同类型的摆动周期。
有利地，通过一种用于从记录介质读出和/或向记录介质写入的设备来执行根据本发明的方法。这样的设备在减少执行成本的情况下具有充分可靠的摆动解调。
附图说明
为了更好地理解本发明，在下面的说明中将参照附图阐明一个示例性的实施例。可以理解本发明不限于这个示例性的实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的前提下方便地结合和/或修改特定的特征。在附图中：
图1在a)部分中显示了摆动信号中的单调摆动，在b)部分显示了一个积分的单调摆动信号；
图2在a)部分显示了摆动信号中的MSK标记，在b)部分显示了一个积分的MSK标记；
图3在a)部分显示了代表“1”的锯齿波摆动，在b)部分显示了对应的积分的锯齿波摆动；
图4在a)部分显示了代表“0”的锯齿波摆动，在b)部分显示对应的积分的锯齿波摆动；
图5显示了按照本发明的摆动解调器。
具体实施方式
在图1到4中，显示了取代函数fi(t)的取样函数fin。用量子化100，以66兆赫对所述函数进行取样，即将输入信号的理论值范围乘以100并将其在多个可得到的取样值上均匀地分布。
在图1的a)部分显示了摆动信号中的单调摆动mwn。该图的b)部分显示了和单调摆动mwn相比较的积分的单调摆动imwn以及相应的最大值max_imw和最小值min_imw。
图2在a)部分显示了在摆动信号中的MSK标记mskn，在b)部分显示了和MSK标记mskn相比较的积分的MSK标记imskn以及相应的最大值max_imsk和最小值min_imsk。
图3的a)部分显示了代表“1”的锯齿波摆动信号sw1n。图3的b)部分描述了对应的积分的锯齿波摆动isw1n以及最大值ymaxi 1_1和最小值ymaxi 1_2。
同样，图4a)部分显示了代表“0”的锯齿波摆动信号sw0n。图4b)部分描述了对应的积分的锯齿波摆动isw0n以及最大值ymaxi 0_1和最小值ymaxi 0_2。
图5显示了按照本发明的摆动解调器7。它主要由预处理块4、积分器1、最小/最大值检测器2、多电平检测器3、调制类型检测器5和ADIP译码器状态机6组成。预处理块4和调制类型检测器5不是必须的。解调器7直接从记录介质(未显示)或者从预处理块4接收摆动输入信号，所述预处理块4主要执行诸如增益-和偏移控制、预滤波、取样率变换等。
在第一步，计算出输入信号的积分函数。这由积分器1完成，所述积分器1例如是把所有的输入信号的值都加起来的简单累加器。因为小的偏移和非理想的输入可能导致积分函数漂移，所以不时的，例如在一个或者多个周期以后，重置积分值是有利的。当在输入信号的(例如，正向)过零点重置积分时，必须找到一个合适的重置值，因为积分值在这一点没有固定的值。可通过从一个最大值(或者最小值)到下一个最大值(或者最小值)进行积分有利地避免这个问题。这样的优点是在最大值(或者最小值)积分值总是为零，而不依赖于当前摆动周期类型。进一步的优点是从一种类型的摆动向另一种类型的摆动的转换总是在最大值处发生，因此转换的影响被最小化。不过，在出现MSK-标记频率为摆动频率的1.5倍，即在相同的时间段内发现增加的周期数的情况下可能存在问题。这意味着MSK-标记的三个摆动周期被检测为四个摆动周期。这样，理论值就不同于这个实现了。但是在一般情况下，这不会成为问题，因为产生的特征积分的最大/最小值使得允许与其他摆动周期类型的安全的区分。
最大/最小值检测器2找出摆动信号的积分函数在一个摆动周期内的最大/最小值。在一个摆动周期以后，例如，在积分函数的过零点或者在输入摆动信号的最大值，清除最大/最小值。
多电平检测器3将得到的值和预定的值进行比较并且输出摆动周期类型，即f1(t)到f6(t)。当然，本发明不限于这些举例的函数。这也可应用于其他的频率调制。在下面的表格中总结了对应于不同摆动周期类型的示例性的最大和最小值。其中幅度值乘以了100并且以66兆Hz进行取样，它是用来表示8位的量子化。
 
摆动周期类型 最大值 最小值 最大/最小的顺序
f1(t) 1098 -1098 最大/最小
f2(t) 1098 -1098 最小/最大
f3(t) 730 -730 最大/最小
f4(t) 730 -730 最小/最大
f5(t) 961 -1232 最大/最小
f6(t) 1235 -960 最大/最小
f5(t)和f6(t)的值应当是对称的，即f5(t)的最大值和f6(t)的最小值应当具有相同的绝对值，f5(t)的最小值和f6(t)的最大值也应当具有相同的绝对值。除了其它因素之外，由量子化误差导致偏差。上面的值是理论上的结果。实际上，信号包括噪声成分，并且无法精确地达到理论值。因此，便利地定义取值范围，例如对于f1(t)的最大值，在1030和1170之间都被认为是有效的。假如所述值的范围宽，则可以避免检测到未知的值，但是可能会不正确的检测到某些值。假如值的范围窄，检测不正确的情况可能少些，但是未知的值将产生错误。正如前面提到的，在最佳实施例中，采用了无干扰的值的范围。一个例外是上下正负的限制。在上面的例子中，最小的理论正值是730。例如，任何低于600的正值都可以安全地被认为是错误。相似的规则应用于其他的限制。
摆动周期的类型f1(t)，...到f6(t)给出了当前所用调制的信息：
·MSK(最小移位键控)
·MW(单调摆动)
·表示数据‘1’的锯齿波摆动(HMW＝谐波调制的波)
·表示数据‘0’的锯齿波摆动(HMW＝谐波调制的波)
·不能检测(错误)
使用这些信息，通过状态机6检测出ADIP单元的类型和ADIP字结构，并且可以提取出ADIP码字。状态机6最好是容错的。例如，MSK标记仅能在数据流的特定位置找到，假如在一个错误的位置检测到MSK标记，则应当将其忽略。假如错过了预期的MSK标记，则应当将其加上。当然，假如产生太多的错误，则状态机6最终将释放同步。在这种情况下，它必须等待数据流中更多的同步标记。
为了给解调器7提供合适的定时，检测输入摆动信号中的最大值。对于这个目的，使用例如从上升值到下降值的变化。也可以使用来自锁定到摆动信号的PLL的可用定时信息。

Claims (15)

1、一种用于光学记录介质的摆动信号的ADIP数据的解调方法，其中所述摆动信号包括有不同的摆动周期类型，所述方法包括以下步骤：
将摆动信号中的谐波的频率偏差和/或相位偏差转换为幅度偏差，
检测该幅度偏差，并且
从检测到的幅度偏差检测当前摆动周期的类型。
2、按照权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：从测定的摆动周期的类型获取有关当前使用的调制的信息。
3、按照权利要求1或2所述的方法，特征在于其中将摆动信号中谐波的频率偏差和/或相位偏差转换为幅度偏差的步骤包括使用一个动态积分函数对摆动信号进行积分。
4、按照权利要求3所述的方法，进一步包括以下步骤：
存储一个摆动周期内摆动积分的最大和/或最小值，并且
使用所存储的最大和/或最小值作为摆动周期类型的标示。
5、按照权利要求4所述的方法，进一步包括步骤：对于不同类型的摆动周期，将所述最大和/或最小值与取值范围进行比较。
6、按照权利要求4或5之一所述的方法，进一步包括步骤：确定最大和最小值的出现顺序用以检测摆动周期的类型。
7、按照权利要求1或2所述的方法，进一步包括步骤：通过测量摆动信号的频率来检测不同的摆动周期类型中的至少一种。
8、按照权利要求1或2所述的方法，特征在于将其应用至使用最小移位键控和谐波调制波所调制的摆动信号。
9、一种用于解调光学记录介质的摆动信号的ADIP数据的装置，其中所述摆动信号包括不同的摆动周期类型，所述装置包括：
积分器，用于将摆动信号中的谐波的频率偏差和/或相位偏差转换为幅度偏差，
最大/最小值检测器(2)，用于检测幅度偏差，和
多电平检测器(3)，用于从检测到的幅度偏差检测当前摆动周期的类型。
10.如权利要求9所述的装置，还包括调制类型检测器(5)，用于对于至少一些调制类型，从检测到的摆动周期的类型获得有关当前使用的调制的信息。
11.如权利要求9所述的装置，其中所述积分器使用动态积分函数对摆动信号进行积分。
12.如权利要求11所述的装置，其中最大/最小值检测器(2)检测摆动周期内的摆动积分的最大和/或最小值，并且检测的最大和/或最小值是摆动周期类型的标示。
13.如权利要求12所述的装置，其中多电平检测器(3)对于不同类型的摆动周期，将最大和/或最小值与取值范围进行比较。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，将该装置应用于使用最小移位键控和谐波调制波方法所调制的摆动信号。
15.一种用于从记录介质读出和/或向记录介质写入的设备，特征在于它包括如权利要求9到14中的任一项所述的装置。
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