CN1198281C - 读取通道装置及方法 - Google Patents
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Abstract
读取通道装置，读取以即定的波特率记录在一光学存储系统上的数据，该装置非同步地取样来自光学存储系统的模拟读取信号，并从产生的非同步取样值减去一估测直流成分偏差值，而得到一序列的非同步去除直流成分取样值。非同步去除直流成分取样值被两个内插装置分别地内插，各自产生一序列的同步偶时取样值及一序列的同步奇时取样值。然后，这些同步偶时和同步奇时取样值分别被两个均衡装置根据一目标频谱均衡，各自产生一序列的偶时均衡取样值以及一序列的奇时均衡取样值。其中，所述估测直流成分偏差值由一直流成分偏差估测装置从偶时及奇时均衡取样值估算产生，而所述两个内插装置则受控于一时序恢复控制装置以使偶时与奇时取样值同步于波特率。
Description
技术领域
本发明涉及光学存储系统，特别涉及一种适用于光学存储系统的读取通道装置及方法。
背景技术
近年来，新的光学记录媒体和数据压缩技术的发展，使得运用光学储存系统以获得庞大的数据容量成为可能。光学存储系统可被用来存放声音信息，像是音乐光盘播放机(CD player)，也可存放视频及计算机信息，如只读光盘机(CD-ROM)和最近的数字影音光盘机(DVD player)。通常是藉由写入一连串的“凹洞”(“pit”)在光学媒体上，将信息以代表“0”和“1”位的二元方式记录起来。当读取这些记录在光学媒体上的数据时，旋转光盘上的光学读取头(pick-up head)会检测到反射光的改变而产生一种模拟读取信号。然后此模拟读取信号会由一读取通道电路系统检出并加以解码，以再生被记录的数据。
振幅取样(sampled amplitude)技术常被应用来增进光学存储系统中读取通道的效能。振幅取样的读取通道一般是利用一模拟-数字转换器(简称ADC)和一数字读取通道处理器来再生记录在光学存储系统的数据。然而，在高速的光学存储系统中，其波特率(baud rate，也就是通道位速率)非常高，使得ADC的取样频率及数字处理器的时钟速率跟着提高，因此亦需要一相当高速的时钟信号源，由于在较高的频率的通道运作会造成通道的复杂度及成本提高的困扰，因此，如何设计一振幅取样读取通道可适用于运作在高数据速率和密度的存储系统，却不会增加读取通道IC的复杂度及成本，便成为一重要课题。为达到此目的，美国专利第5,802,118揭露一适用在磁盘存储系统的次取样的离散时间(sub-sampled discrete time)读取通道。根据这项专利，该读取通道以一小于或等于9/10波特率的速率来次取样模拟信号。本案的发明人在一项申请中的专利(台湾专利申请号089,110,848)里曾提出以稍大于1/2波特率的速率来次取样模拟信号。在这项申请中的专利，次取样值经一时序恢复内插器(timing recovery interpolator)降取样(down-sampled)处理后，产生同步于波特率一半的取样值，然后，这些同步取样值被一2T-间隔均衡器(2T-spaced equalizer)均衡并由一两倍升取样器(factor-two upsampler)内插处理。虽然这项申请中专利大大地降低取样频率，但因升取样器造成的延迟时间却降低高速光学存储系统的效能。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种新颖的读取通道装置及方法，能够克服公知技术的限制，以再生记录在光学存储系统的数据。
本发明的目的是提供一种适用于光学存储系统的读取通道装置及方法，以稍大于1/2波特率的速率来次取样模拟读取信号，而因此降低读取通道的时钟速率。
本发明的另一目的是提供一种读取通道装置及方法，藉由去除升取样器的延迟时间使光学存储系统能够以较佳的效能再生记录数据。
为达到所述目的，本发明提供一种读取通道装置及方法，适用于读取以既定的波特率记录在光学存储系统的数据，该读取通道装置包括一取样装置、一减法装置、两个内插装置、两个均衡装置以及一直流成份偏差估测装置。取样装置非同步地取样从光学存储系统产生的模拟读取信号，以产生一序列的非同步取样值。减法装置从这些非同步取样值减去一估测直流成份偏差值，以产生一序列的非同步去除直流成份取样值。接着，第一内插装置内插这些非同步去除直流成份取样值，以产生同步于1/2波特率的一序列的同步偶时取样值，而第二内插装置亦内插所述这些非同步去除直流成份取样值，以产生同步于1/2波特率的一序列的同步奇时取样值。之后，第一均衡装置根据一目标频谱均衡这些同步偶时取样值，以产生一序列的偶时均衡取样值，而第二均衡装置则根据所述目标频谱均衡这些同步奇时取样值，以产生一序列的奇时均衡取样值。此外，直流成份偏差估测装置从这些偶时均衡及奇时均衡取样值产生所述估测直流成份偏差值。所述两个内插装置受控于一时序恢复控制装置以使偶时与奇时取样值同步于波特率。在一较佳实施例中，一序列检出装置可从偶时均衡及奇时均衡取样值检出读取的记录数据。
本发明还提供一种读取通道方法，用于读取以一既定的波特率记录在一光学存储系统的数据，该读取通道方法包括：非同步地取样来自该光学存储系统的一模拟读取信号，以产生一序列的非同步取样值；从该非同步取样值减去一估测直流成份偏差值，以产生一序列的非同步去除直流成份取样值；分别地内插该非同步去除直流成份取样值，以各自产生同步于1/2该波特率的一序列的同步偶时取样值和同步于1/2该波特率的一序列的同步奇时取样值；根据一目标频谱分别地均衡该同步偶时取样值和该同步奇时取样值，以各自产生一序列的偶时均衡取样值以及一序列的奇时均衡取样值；从该偶时均衡取样值及该奇时均衡取样值产生该估测直流成份偏差值；以及从该偶时均衡取样值及该奇时均衡取样值检出该记录数据。
附图说明
为使本发明的所述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1是说明本发明读取通道装置的方块图；
图2A表示从模拟读取信号A(t)取样的非同步取样值AK；
图2B表示大体上同步于1/2波特率的同步偶时取样值X2K；
图2C表示大体上同步于1/2波特率的同步奇时取样值X2K+1；
图2D表示偶时均衡取样值Y2K；
图2E表示奇时均衡取样值Y2K+1；
图2F表示由Y2K和Y2K+1组成的序列YK，其中所有的取样值大体上同步于波特率；
图2G表示由序列检出器决定的二元序列ZK。
具体实施方式
参照图1及图2A-2G并配合下面的详细说明，本发明的特征将更为显而易见。如图1所示，读取通道装置200适用于读取以既定的波特率记录在光学存储系统的数据。从光学存储系统产生的模拟读取信号A(t)经取样装置202(亦即模拟-数字转换器ADC)非同步地取样产生一序列的非同步取样值AK。取样装置202依一固定频率fs的时钟运作，该时钟为时钟源220提供的取样时钟240。序列的非同步取样值AK和模拟读取信号A(t)的关系可表示为
AK＝{…，A(0)，A(τ)，A(2τ)，…，A(kτ)，…}
其中k为整数而τ＝1/fs。在图2A中，模拟读取信号A(t)以实线表示且非同步取样值AK以粗黑点表示。值得注意的是在图2A～2G中的T代表波特率间隔(baud rate interval)而1/T则为波特率。由于从光学读取头得到的模拟读取信号A(t)其频率分布频谱被频带限制在约1/4T，因此取样装置202仅需以稍大于1/2波特率的速率，也就是fs＞1/2T，来取样模拟读取信号A(t)，而不需以波特率1/T同步取样。例如图2A中模拟读取信号A(t)是以4/7波特率的速率取样。
参照图1，减法器204从非同步取样值AK减去经由线230的一估测直流成份偏差值(DC offset)，以产生一序列的非同步去除直流成份取样值BK。BK可表示为
BK＝{…，B(0)，B(τ)，B(2τ)，…，B(kτ)，…}
B(kτ)＝A(kτ)-DC
其中DC代表估测直流成份偏差值。
根据本发明，内插器(interpolator)206a内插这些非同步去除直流成份取样值BK，以产生同步于1/2波特率的一序列的同步偶时(even-time)取样值X2K。内插器206b同样内插非同步去除直流成份取样值BK，以产生同步于1/2波特率的一序列的同步奇时(odd-time)取样值X2K+1。如图2B、2C所示，同步偶时取样值X2K以“△”表示，而同步奇时取样值X2K+1则以“x”表示。同步偶时和同步奇时取样值可分别表示为
X2K＝{…，X(0)，X(2T)，X(4T)，…，X(2kT)，…}
X2K+1＝{…，X(1)，X(3T)，X(5T)，…，X((2k+1)T)，…}
其中k为整数而T为波特率间隔。因此，同步偶时序列X2K其取样点之间的间隔等于2T，且同步奇时序列X2K+1其取样点之间的间隔亦等于2T。有关内插器206a、206b更多的细节请参考：F.M.Gardner，“Interpolation inDigital Modems-Part I：Fundamentals”，IEEE Trans.Commun.，Vol.41，pp.502-508，March 1993；以及L.Erup，F.M.Gardner，and R.A.Herris，“Interpolation in Digital Modems-Part II：Implementation andperformance”，IEEE Trans.Commun.，Vol.41，pp.998-1008，June 1993。
所述同步偶时和同步奇时序列根据一目标频谱(target spectrum)被分别地均衡，也就是说，X2K和X2K+1的高频成份经由均衡而加强，举例而言，这可以藉由两个5阶对称式2T-间隔均衡器(5-tap symmetric 2T-spacedequalizer)来实现。均衡器208a根据目标频谱均衡同步偶时取样值X2K，以产生一序列的偶时均衡取样值Y2K，而均衡器208b则根据所述目标频谱均衡同步奇时取样值X2K+1，以产生一序列的奇时均衡取样值Y2K+1。2T-间隔均衡器208a、208b最好是利用相同的均衡系数。参照图2D、2E，偶时均衡和奇时均衡取样值可分别表示为
Y2K＝{…，Y(0)，Y(2T)，Y(4T)，…，Y(2kT)，…}
Y2K+1＝{…，Y(1)，Y(3T)，Y(5T)，…，Y((2k+1)T)，…}
偶时均衡和奇时均衡序列被反馈至时序恢复控制器(timing recoverycontroller)210以及直流成份偏差估测器(DC offset estimator)212。时序恢复控制器响应从线226、228接收的Y2K及Y2K+1，而分别控制内插器206a及内插器206b，以使偶时与奇时取样值X2K、X2K+1同步于波特率。直流成份偏差估测器212响应从线232、234接收的Y2K及Y2K+1，以产生所述估测直流成份偏差值。
参照图2F、2G，如果模拟读取信号的品质(亦即信号-噪音比)相当好，则可从YK直接估计出代表记录数据的二元序列ZK。如图2F的说明，序列YK由Y2K和Y2K+1所组成，例如，若Y(mT)＞0，ZK的第m位被估计而得“1”；若Y(mT)＜0，则ZK的第m位被估计而得“0”。然而，如果模拟读取信号的品质不佳，最好是应用序列检出器214以从Y2K和Y2K+1检出序列ZK。序列检出器214典型上是利用维特比演算法(Viterbi algorithm)来实现DVD系统的行程限制(run length limitation)，在DVD，最小的行程为3，也就是说，具有“…0001000…”、“…00011000…”、“…1110111…”以及“…11100111…”的序列不被允许存在DVD而会被序列检出器214滤除。如此一来，上面所描述的读取通道装置200藉由分别处理偶时与奇时取样值，而能够避免因升取样的延迟时间所造成的效能降低。
虽然本发明已以一具体实施例揭露如上，然其仅为了易于说明本发明的技术内容，而并非将本发明狭义地限定于该实施例，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求范围所界定的为准。
Claims (5)
1.一种读取通道装置，用于读取以一既定的波特率记录在一光学存储系统的数据，该读取通道装置包括：
一模拟-数字转换器，以一取样率非同步地取样从该光学存储系统产生的一模拟读取信号，用以产生一序列的非同步取样值，所述取样率稍大于记录在该光学存储系统数据波特率的一半；
一减法装置，从该模拟-数字转换器输出的非同步取样值减去一估测直流成份偏差值，用以产生一序列的非同步去除直流成份取样值；
一第一内插装置，内插该减法装置输出的非同步去除直流成份取样值，用以产生同步于1/2该波特率的一序列的同步偶时取样值；
一第二内插装置，内插该减法装置输出的非同步去除直流成份取样值，用以产生同步于1/2该波特率的一序列的同步奇时取样值；
一第一2T-间隔均衡器，根据一目标频谱均衡该第一内插装置输出的同步偶时取样值，用以产生一序列的偶时均衡取样值，其中T表示记录在该光学存储系统数据的一波特率间隔；
一第二2T-间隔均衡器，根据该目标频谱均衡该第二内插装置输出的同步奇时取样值，用以产生一序列的奇时均衡取样值，所述第一2T-间隔均衡器的系数和所述第二2T-间隔均衡器的系数相同；
一时序恢复控制装置，响应从该第一均衡装置反馈的偶时均衡取样值及从该第二均衡装置反馈的奇时均衡取样值而分别控制该第一内插装置及该第二内插装置，用以使该偶时与该奇时取样值同步于该波特率；以及
一直流成份偏差估测装置，用以从该第一2T-间隔均衡器反馈的偶时均衡取样值及该第二2T-间隔均衡器反馈的奇时均衡取样值产生输入到该减法装置的估测直流成份偏差值；
其中，从该偶时均衡取样值及该奇时均衡取样值决定该记录数据。
2.如权利要求1所述的读取通道装置还包括一序列检出装置，用以从所述序列的偶时均衡取样值及所述序列的奇时均衡取样值检出该记录数据。
3.如权利要求2所述的读取通道装置，其中所述序列检出装置是一维特比序列检出器。
4.一种读取通道方法，用于读取以一既定的波特率记录在一光学存储系统的数据，该读取通道方法包括：
以一取样率非同步地取样来自该光学存储系统的一模拟读取信号，以产生一序列的非同步取样值，所述取样率稍大于记录在所述光学存储系统数据波特率的一半；
从该非同步取样值减去一估测直流成份偏差值，以产生一序列的非同步去除直流成份取样值；
分别地内插该非同步去除直流成份取样值，以各自产生同步于1/2该波特率的一序列的同步偶时取样值和同步于1/2该波特率的一序列的同步奇时取样值；
根据一目标频谱分别地均衡该同步偶时取样值和该同步奇时取样值，以各自产生一序列的偶时均衡取样值以及一序列的奇时均衡取样值；
从该偶时均衡取样值及该奇时均衡取样值产生该估测直流成份偏差值；以及
从该偶时均衡取样值及该奇时均衡取样值检出该记录数据。
5.如权利要求4所述的读取通道方法，其中所述检出步骤执行一行程限制和维特比检出演算，以从所述序列的偶时均衡取样值及所述序列的奇时均衡取样值决定该记录数据。
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