CN1139804A

CN1139804A - 记录和重放系统和用于其中的均衡法

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Publication number: CN1139804A
Application number: CN95116825.8A
Authority: CN
Inventors: 尼田信孝; 竹内敏文; 荒井孝雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: US6219320B1; US5777966A; US5650989A; JPH0877721A; US5602816A; JP2944895B2; CN1071476C; DE19532132B4; DE19532132A1

Abstract

本发明的目的是在记录介质上增加数字信息信号的记录密度而不改变记录介质和RLL代码的参数。为了达到此目的，本发明把均衡器的频率响应规定成使RLL编码器、记录介质和均衡器对一个脉冲的总体传输特性H(f)成为由下列等式所给出的值：H(f)＝cos(π/2·f/Fm)这里Fm表示记录介质的截止频率。

Description

记录和重放系统和用于其中的均衡法

本发明涉及在诸如CD(激光唱盘或光盘)这样的记录介质上记录和重放数字信息信号的记录和重放系统和用于其中的均衡方法。更具体地说，它涉及一种记录和重放系统和用于其中的均衡方法，使得能够增加数字信息信号的记录密度而不必改变记录介质的内在参数。

作为常规技术，这样的技术已在例如“电视技术联合会”(Association of Television Technology)42卷第4期330-337页中公开(1988年4月)。现将这种先有技术说明如下。

要记录在例如CD(光盘)这种记录介质上的数字信息信号在被记录之前先要由一个行程长度受限(今后被称为RLL)编码器用最小行程长度为d和最大行程长度为k的所谓(d，k)RLL(行程长度受限)码来调制。从记录介质重放的信号在由译码器译码成原始的数字信息信号之前先要经过均衡器加以均衡再行馈出。

图9表示RLL编码器的频率响应M(f)和RLL译码器、记录介质、和均衡器的一般的总体传输频率响应H(f)。图中的曲线(a)和(b)分别表示频率响应M(f)和总体传输频率响应H(f)。图中的Fb、Fn和Fm分别表示调制以后的记录位速率、奈奎斯特频率(＝(Fb/d)2)、和记录介质3的截止频率。一般说来，均衡器的频率响应E(f)是这样规定的，即如曲线(b)所示，总体传输频率响应H(f)应该成为奈奎斯特频率Fn的上升的余弦特性(100％的跌落因子(roll-off factor))。这样，记录位速率Fb可以增加，一直到总体传输频率响应H(f)的带宽B(＝2·fn)成为截止频率Fm。因此，记录位速率Fb可以通过截止频率Fm而表示为：

Fb＝d·Fm …(1)

图10表示在最小行程长度d为3时均衡器4的输出信号的眼状显示图(eye pattern)。如果记录介质3是一个光盘，记录介质3的截止频率Fm可用下式表示：

Fm = \frac{Z \cdot V \cdot NA}{λ} - - - - - (2)

这里λ表示激光的波长，NA是光学系统的数值孔径，V则是记录介质的线速度。

作为例子，最小行程长度为3的光盘系统可以做到其记录位速度Fb在4.32Mbps(兆位/秒)左右，其带宽B为1.44兆赫左右。从公式2，截止频率Fm成为1.44兆赫左右，在激光的波长λ为0.78微米时这个频率等于带宽B，光学系统的数值孔径NA为0.45，光盘的线速度为1.25米/秒。

一般说来，数字信息信号的记录密度可以通过改变记录介质的参数而增加，这些参数如光盘的激光的波长λ和RLL码的参数(例如最小行程长度d)。但是人们还不知道如何进一步增加记录密度，或者在不改变这些参数的条件下增加它。

如果想要用上面所说明的已有技术试图在不改变记录介质和RLL代码的参数的条件下增加记录密度，则会引起下面的问题(这将在参考图11和12的情况下加以说明)。

在图11中，曲线(a′)表示RLL编码器2的一个频率响应M(f)，曲线(b′)是总体频率响应H(f)，K是记录密度增量的一个系数，Fb′是记录位速率(＝K·Fb)，Fn′是奈奎斯特频率(＝(Fb′/d)/2＝K·Fn)。当然，记录介质的截止频率Fm是常数，因为记录介质和RLL代码的参数是不可变的。对于已有技术，均衡器的频率响应E(f)要设置成这样，即如曲线(b′)所示，传输频率响应H(f)应该成为奈奎斯特频率Fn′被提升的跌落的余弦特性。这就是说，传输频率响应H(f)由截止频率Fm所限制，且跌落由于β随系数K而减小。这样的关系由下式给出：

B＝(1＋β)·Fn′＝(1＋β)·K·Fn

Fm＝2·Fn因此，

\dot{. .} β = \frac{2}{K - 1} - - - - - (3)

如果上式3中的系数K是1.5，或者如果记录密度增加到1.5倍，则跌落因子β减少到33.3％。如果最小行程长度d为3，则均衡器的输出信号的眼状显示图成为如图12所示的那样，导致眼状显示图的开放面积比在很大程度上变劣。

如上所述，如果试图在记录介质和RLL代码的参数保持不变的条件下增加记录密度，则已有技术会使眼状显示图的开放面积比劣化。这将不可能使信噪比保持一个高水平。因此已有技术将很容易遭受噪声的影响。这就是说，用已有技术是很难在记录介质和RLL代码的参数保持不变的情况下再进一步增加记录密度的。

有鉴于上面所述，本发明的一个目的是解决已有技术中的问题以提供一种记录和重放系统，使得能够进一步增加数字信息信号的记录密度而不要改变记录介质和RLL代码的参数，并提供一个用于其中的均衡方法。

简要地说，上述目的是通过使记录和重放系统按照本发明的特点而完成的，该系统包括：一个RLL编码器，用于把需要记录到记录介质上的数字信息信号用最小行程长度为d的行程长度受限代码来进行调制；一个用于对从记录介质上重放的信号进行均衡的均衡器；和一个把由均衡器均衡过的信号译码成为原来数字信息信号的译码器。其中，均衡器的频率响应是这样规定的，即RLL编码器、记录介质、和均衡器对脉冲的传输频率特性H(f)成为由下面的等式(4)所给出的那样：

H (f) = \cos (\frac{π}{2} \cdot \frac{f}{Fm}) - - - - - (4)

这里Fm表示记录介质的截止频率，它由下面的等式(5)给出：

Fm = \frac{Fb}{d \cdot K} - - - - - (5)

当均衡器的频率响应规定成这样时，基本上所有的孤立脉冲从最小行程长度d到最大行程长度K将重迭在一起。这在各脉冲之间将很少有干扰，即使脉冲以随机方式到达时也是如此。因此，本发明的均衡方法可对眼状显示图提供足够的开放面积比，即使记录密度高时也是这样，或者说，可以提高记录密度而不降低信噪比。

本发明可以参考所附插图而作更详细的说明，其中：

图1描绘了本发明的数字信息信号记录和重放系统的结构的方块图；

图2描绘了本发明的均衡方法的频率响应的表示图；

图3描绘了使用本发明的均衡方法的眼状显示图的例子；

图4描绘了使用本发明的均衡法时对孤立脉冲的响应的例子，它和已有技术形成对比；

图5描述了使用本发明的均衡法时表示响应的波形和眼状显示的另一个例子的曲线和图形；

图6描绘了使用本发明的均衡法时表示响应的波形和眼状显示的又一个例子的曲线和图形；

图7描绘了使用本发明的均衡法时表示响应的波形和眼状显示的再一个例子的曲线和图形；

图8描绘了使用本发明的均衡法时表示响应的波形和眼状显示的又一个例子的曲线和图形；

图9描绘了已有技术的均衡法的频率响应；

图10描绘了使用已有均衡法时眼状显示图的例子；

图11描绘了在增加了的记录密度时已有技术的频率响应；

图12描绘了在增加了的记录密度时使用已有均衡法的眼状显示图的例子；和

图13描绘了图1所示的均衡器4的一个例子的示意方块图。

下面详细地描述了按照本发明的第一实施例，并参考所附插图。

图1描绘了作为本发明的实施例的数字信息信号记录和重放系统的结构的示意方块图。在图中示出了一个输入端1，一个行程长度受限(RLL)编码器2、记录介质3、均衡器4、一个译码器5、和一个输出端6。同时在图中，M(f)、G(f)、和E(f)分别表示RLL编码器2、记录介质3和均衡器4对脉冲的频率响应。此外，H(f)表示从RLL编码器2到均衡器4的对脉冲的总体传输频率响应。

在图1中，从输入端1进入的数字信息信号在被记录到记录介质3之前先由RLL编码器2用带有最小行程长度d和最大行程长度K的(d·k)RLL代码进行调制。作为一个例子，数字音频系统的RLL编码器2用一个激光唱盘(CD)作为它的记录介质3，它使用的调制方法叫作EFM(8到14调制)，它的最小行程长度d是3，最大行程长度k为11。

从记录介质3重放的信号由均衡器4进行均衡。经过均衡的信号由译码器5译码成原来的数字信息信号。经译码的数字信息信号输出到输出端6。

本发明用来规定均衡器4的频率响应E(f)，以使得RLL编码器2到均衡器4的对脉冲的总体传输频率响应H(f)可以成为前面的等式4所给出的那样。图13表示均衡器4的构造的一个例子。

在图13中表明了延迟线41a、41b、41c和41d，它们把由记录介质3重放的信号延迟一预定的时间τ。图中还显示了乘法器42a、42b、42c、42d和42e，它们用系统c去乘以由记录介质重放的信号和经延迟线41a、41b、41c和41d延迟过的信号。图中还显示了一个加法器43，它把从乘法器42a、42b、42c、42d和42e来的信号在输出到译码器5之前先相加。为了规定上面所构成的均衡器4的频率响应以便使总体传输频率响应H(f)能够作到像上面的等式(4)所给出的那样，乘法器42a、42b、42c、42d、和42e的系数c和延迟线41a、41b、41c、和41d的延迟时间τ应该根据RLL编码器2的频率响应M(f)和记录介质3的频率向应G(f)而作适当的调整。

图2描绘了表示本发明的均衡法的频率响应的曲线图。曲线(c)表示总体传输频率响应H(f)。在图中，d表示RLL记录代码的最小行程长度，Fb′是记录的位速率，Fn′是奈奎斯特频率，K是记录密度增量系数。如前所述，总体传输频率响应H(f)是由前面所给出的等式4所表示的余弦特性。这里几乎不需要说明余弦特性的带宽B等于截止频率Fm。本发明对均衡器4的频率响应E(f)的设置是要使总体传输频率响应H(f)能够成为图中的曲线(c)所示的那样。

图3描绘了一个眼状显示图，它表明在总体传输频率响应H(f)是由图2中的曲线(c)给出的那样时的均衡器4的信号输出。这个眼状显示图是当最小行程长度d为3、且记录密度增量系数k为1.5时的一个例子。由此，我们可以看到本发明比起通常的方法来能够在很大程度上改善眼状显示图的开放面积比。

图4描绘了表示一些波形的曲线图，这些波形是相互重迭在一起的、从相应于最小行程长度d为3T′的脉冲到相应于最大行程长度k为11T′的脉冲的孤立的波形响应。图4(A)描绘了一个表明图1所示的本发明的均衡法的波形的曲线图。图4(B)描绘了一个表明图11所示的以前的均衡法的波形的曲线图。对这两种均衡法的波形在到t＝0处进行比较，则图4(A)所示的曲线在从3T′脉冲到11T′脉冲间所有脉冲基本上都重叠在一起，而图4(B)所示的以前的均衡法的曲线中则没有多少脉冲是重叠的。这里几乎无需给出图3和图12中的眼状显示图的差别。因此，能把所有孤立脉冲重叠在一起的本发明的均衡法即使在脉冲按随机方式到来时也不会在脉冲之间给出多少干扰。因此，这个均衡法提供了足够的眼状显示图开放面积比。

图3中所示的例子的最小行程长度d为3，其记录密度增量系统K为1.5，但是本发明并不限于这些值。最小行程长度d可以做到不小于2，而记录密度增量系数K可以在1到2的范围之内。

图5和6描绘了其它的曲线和图形，它们表明了当记录密度增量系数K为1.25到1.75、且在这两个例子中最小行程长度d都是3时响应的波形和眼状示意图的例子。图5(A)和6(A)表示对孤立的脉冲的响应的波形。图5(B)和6(B)表示眼状示意图。在图5中对于K＝1.25时，在记录密度增量系数K小时，眼状显示图的开放面积比是高的，不会引起什么问题。但另一方面，在图6中在K＝1.75时，当记录密度增量系数K大时，眼状显示图的开放面积比就小。可以从图6(A)中对孤立脉冲的响应看出，其理由在于脉冲是重叠在一起的，但是整个脉冲的宽度展宽到这样程度以致于其电平降低了。如果希望记录密度增量系数K变大，那么，记录和重放系统的信噪比就必须做到足够高。本发明的记录密度增量系数K是受到信噪比的限制的。不过，如上面所说的，如果最小行程长度d为3，则本发明可以使记录和重放系统或记录介质的记录密度的改善达到约1.75倍左右。

图7描绘了曲线和图形，它们表明响应的波形和眼状显示图的另一个例子，这时的最小行程长度d是4和记录密度增量系数K是1.5。图7(A)表示对孤立脉冲的响应的波形。图7(B)表示眼状显示图。从图上可以看到，所有孤立脉冲都重叠在一起以便提供足够的眼状显示图的开放面积比。因此，当最小行程长度是4时，记录密度可以增加到约1.5倍左右。

图8表示了另外一个曲线图和眼状显示图，它表明响应的波形和眼状显示图的一个例子，这时最小行程长度d是5而记录密度增量系数K是1.25。图8(A)表明响应孤立脉冲的波形。图(B)表示眼状显示图。从图中可以看出，所有孤立的脉冲同样也重叠在一起以提供一个眼状显示图的足够高的开放面积比。因此，当最小行程长度d是5时，记录密度可以增加到1.25倍左右。

如迄今所说明的那样，本发明可以在不考虑记录介质和调制方法的情况下增加数字信息的记录密度。

对本技术熟悉的人员可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行上述说明之外的修改。本发明的优选实施例的上述说明和优选的尺度范围仅仅是作为例子而给出的，它并不被迄今之前所讨论的特定实施例所限制而是可扩充到所有的修改中。本发明的范围由所附的权利要求书所规定。在所附的权利要求书的精神和范围内所作的所有各种修改都是在本发明的范围之内的。

Claims

1.一种记录和重放系统，其特征在于，包括：一个使用行程长度受限的代码对要记录在记录介质上的数字信息信号进行调制的RLL(行程长度受限)编码器、一个用来对从记录介质上重放的信号进行均衡的均衡器、和一个用来把由均衡器均衡过的信号译码成为原来的数字信息信号的译码器，其中：

均衡器的频率响应被大致地规定成使得RLL编码器、记录介质和均衡器对一个脉冲的总体传输频率特性H(f)成为如下式给出的那样：

H (f) = \cos (\frac{π}{2} \cdot \frac{f}{Fm})

此处Fm表示记录介质的截止频率。

2.按照权利要求1的一种记录和重放系统，其特征在于，其中的记录介质的截止频率Fm由下式给出：

Fm = \frac{Fb}{d \cdot K} (K > 1)

此处Fb表示由RLL编码器调制的数字信息信号的记录位速率，d是行程长度受限代码的最小行程长度，K则是记录介质的的记录密度的增量系数。

3.一种记录和重放系统，其特征在于，包括：一个使用其最小行程长度d为不小于2的整数的行程长度受限的代码来对要记录在记录介质上的数字信息信号进行调制的RLL(行程长度受限)编码器、一个用来对从记录介质上重放的信号进行均衡的均衡器、和一个把由均衡器均衡过的信号译码成原来的数字信息信号的译码器，其中：

由RLL编码器调制的数字信息信号的记录位速率Fb是由下列等式所给出的：

Fb＝Fm·d·k K＞1这里Fm表示记录介质的截止频率，K是记录介质的记录密度的增量系数，且其中

均衡器的频率响应大体上这样规定，使得RLL编码器、记录介质和均衡器对一个脉冲的总体传输频率特性H(f)成为由下面等式所给出：

H (f) = \cos (\frac{π}{2} \cdot \frac{f}{Fm})

4.按照权利要求3的记录和重放系统，其特征在于，其中的记录介质是一个光盘，且记录介质的截止频率由下面的等式给出：

Fm = \frac{Z \cdot V \cdot NA}{λ}

这里λ表示激光的波长，NA是光学系统的数值孔径，V是记录介质的直线速度。

5.按照权利要求3的一种记录和重放系统，其特征在于，其中最小行程长度为3，记录密度增量系数不大于1.75。

6.一种用于记录和重放系统的数字信息信号的均衡方法，其特征在于，

该系统包括：一个使用行程长度受限代码对要记录在记录介质上的数字信息信号进行调制的RLL(行程长度受限)编码器、一个用于对从记录介质重放的信号进行均衡的均衡器、和一个用于把均衡器均衡后的信号译码成为原来的数字信息信号的译码器，其中：

从记录介质重放的数字信息信号利用均衡器进行均衡，该均衡器的频率响应使得RLL编码器、记录介质和均衡器对一个脉冲的总体传输频率特性H(f)大体成为由下列等式所给出的那样：

H (f) = \cos (\frac{π}{2} \cdot \frac{f}{Fm})

这里Fm表示记录介质的截止频率。

7.一种用于记录和重放系统的数字信息信号的均衡方法，其特征在于，该系统包括：一个使用其最小行程长度d为不小于2的整数的行程长度受限的代码对要记录在记录介质上的数字信息信号进行调制的RLL(行程长度受限)编码器、一个用于对从记录介质重放的信号进行均衡的均衡器、和一个用于把由均衡器均衡过的信号译码成原来的数字信息信号的译码器，其中由RLL编码器调制的数字信息信号的记录位速率Fb是由下列等式所给出：

Fb＝Fm·d·k K＞1这里Fm表示记录介质的截止频率，K是记录介质的记录密度的增量系数，并且其中

从记录介质重放的数字信息信号用均衡器进行均衡，该均衡器的频率向应使得RLL编码器、记录介质和均衡器对脉冲的总体传输频率特性H(f)大体上成为由下述等式所给出的那样：

H (f) = \cos (\frac{π}{2} \cdot \frac{f}{Fm})

8.按照权利要求7的一种均衡方法，其特征在于，其中的记录介质是一个光盘，记录介质的截止频率Fm由下列等式给出：

Fm = \frac{Z \cdot V \cdot NA}{λ}

9.按照权利要求7的一种均衡方法，其特征在于，其中的最小行程长度d是3和记录密度增量系数K不大于1.75。

10.一种用于记录和重放系统中的数字信息信号的记录介质，其特征在于，该系统包括：

一个使用其最小行程长度d为不小于2的整数的行程长度受限代码来调制要记录在记录介质上的数字信息信号的RLL(行程长度受限)编码器、

一个用来对从记录介质重放的信号进行均衡的均衡器、和

一个用于把由均衡器均衡过的信号译码成原来数字信息信号的译码器，

其中由RLL编码器调制的数字信息信号的记录位速率Fb是由下列等式给出：

Fb＝Fm·d·k (K＞1)其中Fm表示记录介质的截止频率，和K是记录介质的记录密度的增量系数，和

其中从记录介质重放的数字信息信号是用均衡器均衡的，该均衡器的频率响应大体上能使RLL编码器、记录介质和均衡器对脉冲的总体传输频率特性H(f)由下式所给出：

H (f) = \cos (\frac{π}{2} \cdot \frac{f}{Fm})

11.按照权利要求10的一种记录介质，其特征在于，

其中的记录介质是一个光盘，记录介质的截止频率Fm是由下列等式给出的：

Fm = \frac{Z \cdot V \cdot NA}{λ}

这里的λ表示激光的波长，NA是光学系统的数值孔径，和V是记录介质的直线速度。

12.一种按照权利要求10的记录介质，其特征在于，

其中最小行程长度d是3，和记录密度增量系数K不大于1.75。