CN1315040A - 在数据信号中的干扰检测 - Google Patents

Abstract

干扰检测用来检测数据信号的行为中的异常。数据信号例如可以是光驱中的读取信号。在预定时间间隔(Δ(m－1))中确定数据信号(4)的上和下包络信号值。在接着的时间间隔(Δ(m))期间,通过从上(s6)包络信号值减去下(s7)包络信号值,计算彼此的差值,在差值小于预定边界值(5)的情况下,检测为干扰。

Description

在数据信号中的干扰检测

本发明涉及在数据信号中的干扰检测领域。

数据信号中的干扰检测用来检测数据信号行为中的异常。数据信号例如可以是比如CD或DVD播放机或任何其它类型数据读取设备的光驱中的读取信号。干扰检测需要开始冻结数据采集的某些部分和伺服处理系统，而由于例如数据载体上的黑点、划伤、银点或指纹使数据不可用。尽可能快地识别干扰是有利的，以便于固定(fix)数据采集及之后再释放它。

数据信号具有动态行为，其可以被限制在上和下包络内。在数据信号干扰的情况下，动态行为得到改进，以及上和下包络的值之间相减的差值可以变得小于预定边界值。监视该差值允许确定其是否小于在检测到数据信号中干扰的情况下的预定边界值。

然而，缺陷发生和其检测之间出现延迟，因为在模拟电路中的包络信号从峰值检测电路或低通滤波器的数据信号中形成。在数字设备中，如果数据信号值大于上包络值，则将上包络设定成等于数据信号值的一个值。如果在确定时间段内，上包络值没有增加，那么将逐步减少一预定值。

以与上包络类似的方式，如果数据信号值小于下包络值，将下包络设定成等于数据信号值的一个值。如果在确定时间段内，下包络值没有减少，那么将逐步增加一预定值。

因此，如果数据信号受到干扰，例如，它采用相对低的动态行为，上和/或下包络值趋于接近数据信号值，并且差值变得小于预定边界值。在上或下包络值在快速变化的情况下随数据信号值而变时，尤其是，如果包络值按如上所述逐步减少或增加，上或下包络值达到接近于数据信号值的一个值的时间延迟与所述时间段有关。在干扰的大部分情况下，经过时间似乎相对较长。结果，经过时间之后进行的干扰检测延迟了在有效发生干扰之后的相对长的时间。

本发明的目的是减少在数据信号中干扰和干扰检测之间出现的经过时间。

本发明的另一个目的是在干扰和干扰检测之间有一个确定长度的经过时间。

按照独立权利要求的特征已经解决了该问题。在从属权利要求中描述了这些优选实施例。

如果不使用通常的包络信号而是使用更对应于一个估计信号的包络信号，将避免数据和包络信号之间存在延迟的缺点，其中以设定包络信号的值等于在预定时间间隔中取得的数据信号的相应值这种方式形成估计信号。包络信号设定值等于在预定时间间隔中取得的数据信号的相应值具有这样的优点：产生的包络信号在预定时间段内具有恒定值，并且该包络信号快速地随当前数据信号的值而变，与数据信号增加还是减少无关。由于包络信号设定值等于在预定时间间隔中取得的数据信号的相应值，因此，数据信号和新型的包络信号之间的延迟最大值对应于预定时间间隔的长度，并且它独立于数据信号的变化。新型的包络信号立即随数据信号而变，与增加或减少数据信号无关。因此，通过估计新型的包络信号，能够很快产生一干扰信号。这种干扰信号例如是众所周知的缺陷或镜象(mirror)信号。

预定时间间隔等于或长于数据信号的最大游程(run length)。数据信号的最大游程例如在CD中对应于11个时钟周期。上包络或下包络或两个包络信号必须以上述取决于已经产生数据信号的方式和按照必须以快速方式检测的那种干扰的方式形成。例如，如从现有技术所知的，在直流耦合数据信号的情况下，关于上包络曲线的阈值能够用来产生缺陷信号。在这种情况下类似地产生镜象信号。在交流耦合数据信号的情况下，大部分使用上和下包络曲线之间的差值。本发明可应用到任何类型的数据信号和干扰信号产生。

设定上或下包络信号的值分别等于在预定时间间隔之前取得的数据信号的最大值和最小值，并且在已经形成包络信号的所述预定间隔之后的时间间隔中进行上和下包络信号之间的差值计算。在一优选实施例中，取预定时间间隔和接着的时间间隔长度相等。

在另一实施例中，以重叠的方式使用几个预定时间间隔，用于进一步减少将包络值设定成数据信号的相应值的访问时间。这样，例如根据数据信号的方向能够产生不同的时间段。因此，预定时间间隔以相移方式排列。

优选设定下包络信号的值分别等于在不同长度的预定时间间隔之前取得的数据信号的第一平均值和第二平均值，以产生一镜象信号。

按照本发明的实施例，检测数据信号中的干扰的方法包括步骤：

●通过设定下和上包络信号的值分别等于在一预定时间间隔中取得的数据信号的最小和最大值，获得数据信号的下和上包络信号；

●通过从上包络信号值减去下包络信号值计算彼此的差值；

●如果所述差值小于预定边界值，确定为干扰。

检测数据信号中的干扰的设备包括：

●包络产生器，其输入端接收数据信号，并且按照在预定时间间隔中接收的数据信号的值提供包络值；

●干扰信号产生器，接收表示由包络产生器产生的包络的信号；和

●寄存器接口，向包络产生器输出表示预定时间间隔的一个信号，并且向缺陷信号产生器输出表示预定估计值的一个信号。

为了实现上述方法，所述干扰信号产生器接收表示由包络产生器产生的上和下包络的信号，该包络产生器将在预定时间间隔中接收的数据信号的最大和最小值分别给予上和下包络值。寄存器接口提供预定边界值作为估计值，并且在该实施例中干扰信号产生器是一缺陷信号产生器，其通过从上包络减去下包络计算一差值。如果差值小于预定边界值，则缺陷信号产生器产生一缺陷信号。

下面，将参照附图描述实现本发明的实例。

图1是现有技术的上和下包络信号图；

图2是本发明的上和下包络信号图；

图3是本发明的设备的框图；

图4示出了上和下包络信号，以图示按照现有技术产生的包络；

图5示出了使用附加的包络更新计数器的结果，以图示按照现有技术产生的包络；和

图6示出了本发明的比较结果。

图1中的图形包括在一轴上的时间标度t，和在另一轴上的数据信号值标度s。曲线1和曲线2分别表示数据信号(未示出)的上和下包络，正如从现有技术所知的。数据信号的值总是包括在曲线1和曲线2之间。

如果数据信号的值大于曲线1中的值，设定曲线1中的值等于数据信号的值。如果在确定时间间隔Δt期间，在曲线1中的值没有增加，那么它减少一固定值Δs。如果在多个连续的确定时间间隔Δt内在曲线1中的值减少了固定值Δs，那么这导致在曲线1中的值线性减少，如在曲线1的经过时间T中所示。因此，如果在时刻t1在曲线1中的值从s1下降到s2，那么曲线1的值从s1减少到s2所需的经过时间T至少是T=(s1-s2)·Δt/Δs。

如果数据信号的值小于曲线2中的值，那么设定在曲线2中的值等于数据信号的值。如果在确定时间间隔Δt期间，那么在曲线2中的值没有减少，那么它增加一固定值Δs。在图1的经过时间T期间，始终小于未示出数据信号的值的曲线2中的值减少到小于或等于s2的值s3，s2是在经过时间T的末端处曲线1的值。

在经过时间T之后，产生指示已经发生数据信号中的干扰的缺陷信号3。无论何时只要差值Δd=s2-s3小于预定边界值b，即Δd＜b，就产生缺陷信号3。

在读取光盘例如压缩光盘(CD)、磁光盘或数字通用盘(DVD)之后，对作为高频信号的数据信号可以获得曲线1和2。使得在经过时间T的开始HF值及其动态行为减少、以及在经过时间T期间曲线1从s1减少到s2的干扰可能由正在读取盘的轨道上的黑点图样引起。由黑点图样反射的光强度相对较低，并且产生的HF信号值减少到相对小的值。

导致HF信号中的干扰的其它原因例如是划伤，使产生的HF信号具有相对高的值的银点或正在读取轨道上的指纹。

数据信号例如可以是被采样的HF信号，即，以时间间隔获得离散值的HF信号。在该种情况下，预定时间间隔Δt可以包括预定数目的HF信号采样。

如果在HF信号中有太少的可用HF信息，缺陷信号应该是高的。如果上包络减下包络小于边界b，那么设定缺陷信号为高。

对于黑点图样，缺陷信号产生较晚。在此例中，黑点缺陷时间约0.5ms。同时在黑点情况下，以约200khz工作的伺服处理将计算伺服环路约100次。

最好加速用于包络建立的包络更新计数器。然而，存在一个如下所述的限制。

边界值用软件设定，并且可选地，在所有图中可以使用滞后(hysteresis)。

图2的图形包括在一轴上的时间标度t和另一轴上的数据信号值标度s。曲线4以简化形式表示在时间t的数据信号值。时间标度以时间间隔Δ(n)=Δ(n+1)=…=Δ(m)划分，n和m是整数，该时间间隔等于可以根据所需性能调整的确定时间间隔。按照本发明，将以时间间隔Δ(n)的数据信号值的最大值s4设定为上包络，而以时间间隔Δ(n)的数据信号的最小值s5设定为下包络。例如，在时间间隔Δ(n+1)期间，接着计算上和下包络值的差值Δd(n+1)=s4-s5。

为每个时间间隔确定新的上和下包络值，并且接着在下个时间间隔期间计算它们的差值。将该差值与预定边界值b比较，以便确定数据信号中的干扰是小于预定边界值b的差值。

在时间间隔Δ(m-2)期间，在数据信号中发生干扰，导致数据信号值的增加。这种干扰例如可以是由正在读取的盘轨道上的银点图样引起的。

在时间间隔Δ(m-1)期间，数据信号呈现使它表现得相对稳定的动态行为。上和下包络值分别设定为s6和s7。在时间间隔Δ(m)期间，计算差值Δd(m)=s6-s7，并且将其与预定边界值b比较，该边界值在图2中用双箭头5表示，这仅是为了更好地理解起见。由于Δd(m)＜b，产生指示在数据信号中已经出现干扰的缺陷信号55。

于是在数据信号已经达到其相对稳定高值的时间间隔Δ(m-1)之后的时间间隔中产生缺陷信号55。没有发生从现有技术可知，由于下包络值线性增加引起的延迟，可以得出结论，与现有技术比较，产生缺陷信号和出现干扰之间的延迟缩短了。如果选择时间间隔的值以构成数据信号从普通值，例如在时间间隔Δ(n)和Δ(n+1)中的值，到在Δ(m-1)中的相对高干扰值的上升时间，就可以获得最短延迟。在该种情况下，可在一与二个时间间隔之间构成产生缺陷信号的延迟。

除了银点引起的干扰之外，本发明当然还可以用来检测由如现有技术中所存在的黑点、划痕、指纹和其它引起的干扰。

图3中的框图示出了包络产生器6，它在输入端7接收HF数据信号，并且在输入端8从寄存器接口9接收表示确定时间间隔的信号。包络产生器分别输出上和下包络信号10和11。上和下包络值分别等于在预定时间间隔中HF数据信号的最大和最小值。包络信号10和11输入到缺陷信号产生器12。缺陷信号产生器在输入端14从寄存器接口9接收表示预定边界值b的信号。缺陷信号产生器计算上和下包络的差值，并且将该差值与预定边界值b比较。如果该差值小于预定边界值，那么确定为干扰，指示HF数据信号中的干扰已经发生，并且缺陷信号产生器12在输出端13产生一缺陷信号。

图4示出了上和下包络信号，以图示按照现有技术产生的包络。包络曲线1和2不立即随数据信号而变。因此，在数据信号中的干扰或缺陷F将很晚才被检测到。

图5示出了使用附加的包络更新计数器的结果，以图示按照现有技术产生的包络。如果包络更新计数器速率按如上所述越来越高，那么，即使没有缺陷，也将检测到缺陷。导致如此的原因是数据信号中的低频分量，例如CD情况下的振幅3T信号。总是存在与包络更新计数器速率成正比的响应延迟。加倍使用包络更新计数器速率将导致缺陷信号的响应时间减半。这些问题已经由上述本发明解决。

图6示出了本发明通过设定包络信号的值等于在预定时间间隔中取得的数据信号的相应值所得的比较结果。相应缺陷信号55立即产生，并且即使没有缺陷也将不会检测到额外缺陷。没有延迟发生，结果，产生缺陷信号和出现干扰之间的延迟缩短了。

Claims (9)

1、一种检测数据信号中干扰的方法，通过：

获得数据信号的包络信号，并且估计包络信号的变化实现，包括步骤：

设定预定时间段内包络信号值等于在预定时间间隔(Δ(n)…Δ(m))中取得的数据信号的相应值。

2、如权利要求1所述的检测数据信号中干扰的方法，其特征在于，在已经形成所述包络信号的所述预定时间间隔(Δ(m-1))之后的时间间隔(Δ(m))中，进行上和下包络信号之间的差值计算。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，取所述预定时间间隔和接着的时间间隔长度相等。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定时间间隔(Δ(n)…Δ(m))等于或长于数据信号的最大游程。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定时间间隔(Δ(n)…Δ(m))以相移方式被重叠使用。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，设定上或下包络信号的值分别等于在预定时间间隔(Δ(n)…Δ(m))之前取得的数据信号的最大和最小值。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，设定低包络信号的值分别等于在不同长度的预定时间间隔之前取得的数据信号的第一平均值和第二平均值，以产生一个镜象信号。

8、一种检测数据信号中干扰的设备，包括：

包络产生器(6)，其输入端(7)接收数据信号，并且按照在预定时间间隔中接收的数据信号的最大或最小值提供包络值，

干扰信号产生器(12)，接收表示由包络产生器(6)产生的包络的信号，

寄存器接口(6)，向包络产生器输出表示预定时间间隔(8)的一个信号，并且向缺陷信号产生器输出表示预定估计值的一个信号。

9、如权利要求8所述的设备，其中

所述干扰信号产生器(12)接收表示由包络产生器产生的上(10)和下(11)包络的信号，该包络产生器将在预定时间间隔接收的数据信号的最大和最小值分别给予上和下包络值，

所述寄存器接口(9)提供预定的边界值作为估计值，和

所述干扰信号产生器(12)作为缺陷信号产生器，通过从上包络减去下包络计算一差值，并且如果该差值小于预定边界值，则输出一缺陷信号(13)。

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