CN1771561A - 比特同步检测装置 - Google Patents

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CN1771561A CNA038265168A CN03826516A CN1771561A CN 1771561 A CN1771561 A CN 1771561A CN A038265168 A CNA038265168 A CN A038265168A CN 03826516 A CN03826516 A CN 03826516A CN 1771561 A CN1771561 A CN 1771561A
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C·P·M·J·巴格根
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Abstract

一种用于检测信号中的信息的检测装置，包括：用于在时间将信号积分的积分装置，以使得积分装置在大约周期时间间隔的开始时间基准上被周期地复位；以及抽样与保持电路，用于在大约周期时间间隔的结束时间基准上周期地抽样和保持积分信号(int)，并从而传送另一信号(fs)。检测装置还包括：信号时间延迟的链(CHDL)，该链(CHDL)的输入被耦合以接收另一信号(fs)；和组合装置(CBMNS)，具有耦合到链(CHDL)的信号抽头的组合输入，以致于组合输入的数量和将组合输入耦合到链(CHDL)的信号抽头的位置对应于信号中的信息。

Description

比特同步检测装置
技术领域
本发明涉及用于检测信号中信息的检测装置，包括：用于在时间上积分(integrate)信号的积分装置，以使得积分装置在大约周期时间间隔的开始时间基准上被周期地复位；以及抽样与保持电路，用于在大约周期时间间隔的结束时间基准上周期地抽样和保持积分信号，并从而传送另一信号。
背景技术
这样的检测装置可以从图1所示的通用现有技术状况中公知。公知的检测装置可以用于各种目的。在图1所示的实例中，其用于检测从诸如光盘的盘始发的所谓的摆动信号wbl中的地址数据。图1的公知检测装置包括：乘法器M，用于将摆动信号wbl乘以摆动基准信号wblrf，并由此提供信号s作为相乘的结果；积分装置INT，被耦合用于接收信号s并用于供应积分信号int作为积分的结果；抽样与保持电路SH，被耦合用于接收积分信号int并用于供应另一信号fs作为结果；以及比较器CMP，被耦合用于接收另一信号fs，并用于供应比较器输出信号cmp。信号s可以直接耦合到积分装置INT，以便在模拟域中执行积分。作为选择，信号s首先利用模-数变换器ADC进行数字化，并随后耦合到积分装置INT，以便在数字域中执行积分。
请注意，在本文献中，积分装置INT和抽样与保持电路SH的组合经常被表示为“积分和转储滤波器”。
现在结合图2所示的信号图表I、II、III、IV和V进一步解释图1所示的公知检测装置。在该实例中，演示摆动信号wbl中的同步比特的检测，这将进一步被表示为比特同步(bitsync)。图表I显示摆动信号wbl。它从时刻t0与t3之间的3个连续正弦波周期开始。其后跟随着时刻t3与时刻t4之间的反正弦波周期。该反正弦波周期是比特同步bitsync。从时刻t4到时刻t7，摆动信号wbl通常是连续的，也就是说，好象bitsync不发生。此外，在时刻t7与t8之间，比特同步出现在摆动信号wbl中。图表II示出了事实上等于摆动信号wbl的摆动基准信号wblrf，以使得每个比特同步被非反相正弦波周期替代，所以得到单调摆动信号。可以利用所有公知方法，例如利用PLL(锁相环)，执行摆动基准信号wblrf的生成。图表III显示了信号s，它是摆动信号wbl和摆动基准信号wblrf的算术乘法。信号s仅在摆动信号wbl的比特同步期间成为负的。因此，原则上，通过把信号s耦合到比较器，检测比特同步是可能的。然而，实际上，信号s并没有如图表III所示的理想形式。在某些情况下，信号s是(非常)有噪声信号。结果，比较器可能给出错误的比特同步检测。为此，首先周期地积分该信号s。在图表IV中显示了积分信号int。一个时间间隔Ti的长度对应于一个正弦波周期。时间间隔Ti的开始时间和结束时间分别表示为TB和TE。在每个开始时间TB，利用开始/复位信号STRS复位积分装置INT(参见图1)，并且抽样与保持电路SH进入保持阶段。正好(非常接近)在每个结束时间TE之前，抽样与保持SH电路进入抽样阶段。所得到的另一信号fs由抽样与保持电路提供，并且在图表V中示出。现在，如果这个积分信号fs被耦合到比较器CMP，则更可靠的比特同步检测是可能的。
有时，积分信号int仍然负担有相当多的噪声，因此比较器cmp仍然可能做出错误的决定，引起错误的比特同步检测或者丢失比特同步。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于检测比特同步的正确位置的具有增加可靠性的比特同步检测装置。
为此，根据本发明，在开头段落中定义的类型的检测装置的特征在于：检测装置包括信号时间延迟元件的链(chain)，该链的输入被耦合以接收另一信号；以及组合装置，具有耦合到链的信号抽头的组合输入，组合输入的数量和组合输入至链的信号抽头的耦合位置对应于信号中的信息。
实际上，现在利用信号时间延迟元件的链和组合装置替代公知检测装置中使用的比较器。通过这样做，通过考虑大量的摆动周期，有可能确定比特同步，因此可以执行(统计)计算。组合输入至信号抽头的适当耦合通过信号中的信息的特征来确定。因而，可以执行用于检测比特同步或者信息的其它特殊特征的“模式匹配原理(patternmatching principle)”。在已知的检测装置中，在每个摆动周期(正弦波周期)之后，做出在摆动信号中比特同步是否存在的判定。这与考虑大量摆动周期的新检测装置是相反的。此结果是，更可靠的比特同步检测是可能的(由于增加的S/N比)。
本发明的实施例的特征可以在于，信息包括比特同步部分，其后跟随着字同步部分或跟随着多个可能类型的数据比特部分之一；并且组合装置传送与其后跟随着字同步部分的比特同步部分相对应的组合输出信号，并且传送用于每个比特同步部分的组合输出信号，其后跟随着可能类型的数据比特部分。
通常具有两种类型的数据比特部分，一种数据比特部分代表逻辑“0”，一种数据比特部分代表逻辑“1”。这些类型的数据比特部分将被分别表示为数据ZERO和数据ONE。
本发明的另一实施例的特征可以在于，检测装置包括用于处理所有组合输出信号的处理装置，完成处理，以致于在预定数量的时间间隔期间，在每个时间间隔中检测所有组合输出信号的信号值的最低(最高)信号值，以及对应于相应时间间隔的伴随(accompanying)位置编号；以及对应于预定数量的时间间隔内的最低(最高)检测信号值的位置编号被认为是其后跟随着字同步部分的比特同步部分的正确位置。这样，执行所谓的“模式匹配原理”。
本发明的再一实施例的特征可以在于，检测装置包括另一处理装置，用于进一步处理由处理装置传送的其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确的位置；在与预定数量时间间隔相比实际上更长的时间周期期间，另一处理装置检查其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确位置的位置，另一处理装置包括具有注册值的增/减计数器，每当其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确的位置出现在另一处理装置所预期的位置上，该注册值就被递增(递减)单位值，直至增/减计数器的预定基准值，并且每当其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确的位置未出现在另一处理装置所预期的位置上，该注册值就被递减(递增)单位值，该另一处理装置传送其后跟随着字同步部分的比特同步部分的位置，具有利用另一处理装置的操作方式实现的改善的位置可靠性，其中只要该注册值高于(低于)另一预定基准值，由该另一处理装置传送的其后跟随着字同步部分的比特同步部分的位置就等于该另一处理装置所预期的位置；并且其中当该注册值变成等于另一预定基准值时，由该另一处理装置传送的其后跟随着字同步部分的比特同步部分的位置等于由该处理装置传送的位置，其中在后一情况中，复位增/减计数器。
尽管改善比特同步检测的可靠性，但是仍然可能发生比特同步被丢失或被错误检测的情况。通过应用另一处理装置进一步增加了可靠性。基本上，它是作为一种类型的电子“飞轮(flywheel)”操作的。利用该“飞轮”，简单地增加丢失的比特同步或没有“飞轮”所预期的位置的比特同步。如果错误的比特同步检测出现得太频繁，则这可能是信号变化引起的。因此，“飞轮”则被复位。
本发明还涉及通常在权利要求5中定义的设备，并且特别涉及如分别在权利要求6和7中定义的光盘驱动器和磁光盘驱动器。
本发明还涉及检测信号中的地址数据的方法，包括以下步骤：
-在时间间隔期间，周期地在时间上将信号积分；
-在大约每个时间间隔的结尾，抽样和保持积分信号，并由此传送另一信号；
-延迟另一信号，并由此提供具有各种延迟的多个延迟信号；
-以对应于信号中的地址数据的方式，组合至少部分的延迟信号。
在权利要求9和10中定义了该方法的有利实施例。
如果没有积分装置，也能够应用检测装置的原理，这表示在权利要求11中。
附图说明
将结合附图更加详细地描述本发明，其中：
图1是公知检测装置的电路图；
图2是用于解释公知检测装置的一组信号图表I-V；
图3(a-d)显示了记录载体(盘)；
图4显示了双相摆动调制；
图5是根据本发明的检测装置的一个实施例的电路图；
图6是用于进一步解释本发明的表；
图7是根据本发明的检测装置的另一实施例的电路图；和
图8是用于进一步解释本发明的另一实施例的表。
具体实施方式
在这些附图中，具有类似功能或用途的部分或元件具有相同的参考符号。
图3a显示了盘状记录载体1，包括用于记录的连续轨道9，该轨道被安排在螺旋形模式的圈(turn)3。这些圈还可以同心地安排，而不是螺旋形安排。记录载体上的轨道9利用伺服道来指示，其中在扫描期间，例如预置槽(pregroove)4使得读/写头能够跟踪轨道9。伺服道例如还可以利用规则分布的子轨道来形成，在伺服道系统中，所述子轨道周期地使信号出现。图3b显示了在记录载体1的线b-b上获得的横截面，其中透明基底5被记录层6和保护层7覆盖。预置槽4还可以被安排为槽脊(land)，或者具有不同于其环境的材料特性。可以由用于读和/或写信息的设备(诸如公知的可记录CD或供计算机使用的硬盘)以光、磁光或者磁方式沉积记录层6。图3c和图3d显示了预置槽的周期调制(摆动)的两个实例。这个摆动引起附加信号出现在伺服道记录器中。包括盘信息的CD系统的详尽说明可以在US4901300和US 5187699中找到。
图4显示了双相摆动调制。上轨迹显示用于字同步模式的摆动调制，第二和第三轨迹显示用于数据比特(数据比特1至51之一)的摆动调制。预定相位模式用于指示同步符号(ADIP(预置槽中的地址)比特同步)和全地址字的同步(ADIP字同步)，并用于相应的数据比特(ADIP数据＝‘0’，并且ADIP数据＝‘1’)。利用单个反相摆动(摆动#0)指示ADIP比特同步。ADIP字同步利用紧跟随在ADIP比特同步后面的三个反相摆动来指示，而数据比特在这个区域中具有非反相摆动(摆动#1至3)。ADIP数据区域包括被分配以代表一个数据比特的多个摆动周期，在图4中，摆动周期被编号为4至7(＝摆动#4至7)。ADIP数据区域的第一半中的摆动相位与该区域的第二半中的摆动相位相反。因此，每个比特利用具有不同摆动相位(即称为双相)的两个子区域来代表。数据比特如下进行调制：ADIP数据＝‘0’利用其后跟随着两个反相摆动的2个非反相摆动来表示，而ADIP数据＝‘1’利用相反的来表示。在该实例中，数据比特的调制完全是对称的，对于两个数据比特值给出相等的错误概率。然而，可以使用摆动和反相摆动的其它组合或者其它相位值。在第一数据比特之后，可以使用单调摆动，或者此后可以编码其它的数据比特。通常，为了确保PLL的容易锁定和稳定输出，不调制大多数的摆动(即，具有标称相位)。在这个实例中，8个可能调制的摆动之后跟随着85个未调制(即，单调)摆动(摆动#8至92)。PLL的输出频率必须是尽可能稳定的，因为在写期间，从PLL输出中导出写时钟。
ADIP字包括52个比特，这对应于52*93摆动，并且1个摆动＝32个通道比特。对于DVD格式，使用通道代码EFM+，并且通道比特群集在1488通道比特的EFM同步帧中。因此，一个ADIP比特对应于2个EFM同步帧，并且ADI P字对应于DVD格式中的4个扇区。DVD格式中的ECC(纠错码)块包括16个扇区，因此ECC块对应于4个ADIP字。于是，每四个扇区使用一个ADIP字同步，以指示新地址的开始(即，新的全ADIP字)。
简而言之，以许多步骤完成ADIP字的检测：
步骤1：锁定到摆动(借助于PLL)。
步骤2：检测比特同步的位置，或换而言之，检测ADIP单元的位置。
步骤3：锁定到比特同步，并且即使比特同步丢失，也使用“飞轮”来保持锁定。
步骤4：检测SYNC(同步)。
步骤5：锁定到SYNC，并且即使字同步丢失，也使用“飞轮”来保持锁定。
步骤6：检测数据比特ZERO或ONE。
步骤7：使用ECC来校正错误并提取正确的地址。
本发明主要集中在步骤2、3、4、5和6上。
图5显示了根据本发明的检测装置的一个实施例的电路图。除了比较器CMP外，图1所示的电路也属于这个实施例。检测装置还包括：信号时间延迟元件的链CHDL，被耦合以接收其它信号fs的链CHDL的输入；以及组合装置CBMNS，具有耦合到链CHDL的信号抽头的组合输入，以使得组合输入的数量和组合输入至链CHDL的信号抽头的耦合位置对应于信号s中的信息。在这个实例中，信息包括其后跟随着字同步部分的比特同步部分，这将进一步表示为SYNC，以及数据比特部分的可能数据ZERO和数据ONE。组合装置CBMNS传送对应于数据ZERO的组合输出信号“zero”、对应于数据ONE的组合输出信号“one”以及对应于SYNC的组合输出信号“sync”。
检测装置还包括用于处理组合输出信号“zero”、“one”和“sync”的处理装置PRMNS。完成该处理，以使得在预定数量的时间间隔Ti期间(参见图2)，在每个时间间隔Ti中，检测组合输出信号“zero”、“one”、“sync”的信号值中的最低(最高)信号值，以及对应于相应时间间隔Ti的伴随位置编号。对应于预定数量的时间间隔Ti内的最低(最高)检测信号值的位置编号被认为是SYNC的正确位置P0。如图6的表中所示，对于每个摆动(摆动0至摆动92)，利用相应的位置编号来确定和保持ZERO、ONE或SYNC中的最小值。在这个实例中，最低检测值是-32。这意味着SYNC检测出现在被视为正确位置P0为17的地方。属于这个第17摆动的模式被表示为图5中的“最小模式”。在这个专利申请中，利用示例，检测装置被定义，以执行对应于“最佳模式匹配原理”的最小值(参见图6)和相关联的“最小模式”的确定。然而，还有可能定义检测装置，以便确定最大值和相关联的“最大模式”。“最大模式”则对应于“最佳模式匹配原理”。
图7显示了根据本发明的检测装置的另一实施例的电路图，其中检测装置还包括另一处理装置FPRMNS，用于进一步处理由处理装置PRMNS传送的被视为正确的位置P0。这个另一实施例处理步骤3-6。另一处理装置FPRMNS在与预定数量的时间间隔TI相比实际上更长的时间周期期间，检查SYNC的被视为正确位置P0的位置。现在结合图8的表进一步说明另一处理装置FPRMNS，其中示出了“飞轮原理”。
另一处理装置FPRMNS包括具有注册值RCN的增/减计数器CNT，每当SYNC的被视为正确位置P0出现在另一处理装置FPRMNS所预期的位置上，该注册值RCN就被递增(递减)单位值，直到增/减计数器CNT的预定基准值PRV。在这个实例中，预定基准值PRV等于4。每当SYNC的被视为正确位置P0未出现在另一处理装置FPRMNS所预期的位置上，该注册值RCN就被递减(递增)单位值。注册值RCN越高，则由另一处理装置FPRMNS传送的位置P1是正确的“置信度”就越高。传送具有改进的位置可靠性的SYNC的位置P1的另一处理装置FPRMNS是利用另一处理装置FPRMNS的操作方式来实现的，其中只要注册值RCN高于(低于)另一预定基准值FPRV，SYNC的位置P1就等于由另一处理装置FPRMNS所预期的位置；而当注册值RCN变成等于另一预定基准值FPRV时，SYNC的位置P1就等于由处理装置PRMNS所预期的位置P0，在后一情况中，增/减计数器CNT被复位。在这个实例中，另一预定基准值FPRV等于零。在图7中，事实上示出了两个“飞轮”：BS(比特同步)和WS(字同步)“飞轮”。这两者具有类似操作。因此，在图8中显示了仅仅一种“飞轮”的操作。
考虑图8的表。第一(上)行包含位置PRMNS＝16、FPRMNS＝16和RCN＝4。RCN＝4意味着具有P1是正确位置的高“置信度”。只要RCN高于零，由另一处理装置FPRMNS传送的位置就保持恒定，即使位置P0改变，这第一次发生在第4行(P0＝30)中，唯一影响是将注册值RCN降低一个单位(在这种情况中，从4降低到3)。在第10行中，RCN变成0。影响是复位增/减计数器CNT，并且P1呈现由P0传送的新值。然后，重复该过程。
需要强调的是，检测装置并不限于本专利申请中公开的实例。检测方法还可以适用于例如其中应用了MSK(最小移频键控)的Bluray(蓝光)盘(以前称为DVR)。MSK从文献中是公知的。总之，在MSK中，在3个摆动上扩展比特同步：一个摆动周期具有正弦波，具有单调摆动频率的1.5倍；摆动周期为单调摆动频率的一倍；并且摆动周期具有单调摆动频率的1.5倍。
也可以使用替代的调制形式。

Claims (11)

1、一种检测装置，用于检测信号(s)中的信息，包括：
积分装置(INT)，用于在时间上将信号(s)积分，以使积分装置(INT)在大约周期时间间隔(Ti)的开始时间基准(TB)上被周期地复位；和
抽样与保持电路(SH)，用于在周期时间间隔(Ti)的大约结束时间基准(TE)上周期地抽样和保持积分信号(int)，并从而传送另一信号(fs)，
其特征在于，检测装置包括：
信号时间延迟元件的链(CHDL)，该链(CHDL)的输入被耦合以接收另一信号(fs)；和
组合装置(CBMNS)，具有耦合到链(CHDL)的信号抽头的组合输入，组合输入的数量和组合输入至链(CHDL)的信号抽头的耦合位置对应于信号(s)中的信息。
2、根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，该信息包括比特同步部分，其后跟随着字同步部分，或者其后跟随着多个可能类型的数据比特部分之一；以及组合装置(CBMNS)传送与其后跟随着字同步部分的比特同步部分相对应的组合输出信号，并传送其后跟随着可能类型的数据比特部分的每个比特同步部分的组合输出信号。
3、根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，检测装置包括用于处理所有的组合输出信号的处理装置(PRMNS)，完成该处理，以便在预定数量的时间间隔(Ti)期间，在每个时间间隔(Ti)中检测所有的组合输出信号的信号值的最低(最高)信号值以及对应于相应时间间隔(Ti)的伴随位置编号，并且对应于预定数量的时间间隔(Ti)内的最低(最高)检测信号值的位置编号被认为是其后跟随着字同步部分的比特同步部分的正确位置(P0)。
4、根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，检测装置包括另一处理装置(FPRMNS)，用于进一步处理由处理装置(PRMNS)传送的其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确的位置(P0)；在与预定数量的时间间隔(Ti)相比实际上更长的时间周期期间，另一处理装置(FPRMNS)检查其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确位置(P0)的位置，另一处理装置(FPRMNS)包括具有注册值(RCN)的增/减计数器(CNT)，每当其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确位置(P0)出现在另一处理装置(FPRMNS)所预期的位置上，该注册值就被递增(递减)单位值，直至增/减计数器的预定基准值(PRV)，并且每当其后跟随着字同步部分的比特同步部分的被视为正确位置(P0)未出现在另一处理装置(FPRMNS)所预期的位置上，该注册值就被递减(递增)单位值，另一处理装置(FPRMNS)传送其后跟随着字同步部分的比特同步部分的位置(P1)，具有利用另一处理装置(FPRMNS)的操作方式实现的改善的位置可靠性，其中只要注册值(RCN)高于(低于)另一预定基准值(FPRV)，由另一处理装置(FPRMNS)传送的其后跟随着字同步部分的比特同步部分的位置(P1)就等于另一处理装置(FPRMNS)所预期的位置；并且其中当注册值(RCN)变成等于另一预定基准值(FPRV)时，由另一处理装置(FPRMNS)传送的其后跟随着字同步部分的比特同步部分的位置(P0)等于由处理装置(PRMNS)传送的位置(P0)，在后一情况中，增/减计数器(CNT)被复位。
5、用于利用盘(1)上可获得的地址数据(2)从所述盘(1)中至少读取数据的一种设备，所述设备包括用于在盘(1)的读取期间导出信号(s)的装置，其中信号(s)是地址数据(2)的表示，并且包括根据上述权利要求之一所述的检测装置。
6、一种光盘驱动器，用于利用光盘(1)的预置槽(4)中可获得的地址数据(2)从所述光盘(1)至少读取数据，包括用于在光盘(1)的读取期间导出信号(s)的装置，其中信号(s)是地址数据(2)的表示，并且包括根据权利要求1、2、3或4所述的检测装置。
7、一种磁光盘驱动器，用于利用磁光盘(1)的预置槽(4)中可获得的地址数据(2)从所述磁光盘(1)至少读取数据，包括用于在磁光盘(1)的读取期间导出信号(s)的装置，其中信号(s)是地址数据(2)的表示，并且包括根据权利要求1、2、3或4所述的检测装置。
8、一种检测信号(s)中的地址数据(2)的方法，包括以下步骤：
-在时间间隔(Ti)期间，周期地在时间上将信号(s)积分；
-在每个时间间隔(Ti)的大约结尾(TB)上，抽样和保持积分信号(int)，并由此传送另一信号(fs)；
-延迟另一信号(fs)，并由此提供具有各种延迟的多个延迟信号；
-以对应于信号(s)中的地址数据(2)的方式，组合至少部分的延迟信号。
9、一种检测信号(s)中的地址数据(2)的方法，该地址数据(2)包括比特同步部分，其后跟随着字同步部分或者其后跟随着多个可能类型的数据比特部分之一，该方法包括以下步骤：
-在时间间隔(Ti)期间，周期地在时间上将信号(s)积分；
-在每个时间间隔(Ti)的结尾(TB)上，抽样和保持积分信号(int)，并由此传送另一信号(fs)；
-延迟另一信号(fs)，并由此提供具有各种延迟的多个延迟信号；
-以对应于信号(s)中的地址数据(2)的方式，组合至少部分的延迟信号，并由此传送与其后跟随着字同步部分的比特同步部分相对应的组合输出信号，以及由此传送其后跟随着可能类型的数据比特部分的每个比特同步部分的组合输出信号。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括处理所有的组合输出信号的步骤，以便在预定数量的时间间隔(Ti)期间，在每个时间间隔(Ti)中检测所有的组合输出信号的信号值的最低(最高)信号值以及对应于相关时间间隔(Ti)的伴随位置编号；并且对应于预定数量的时间间隔(Ti)内的最低(最高)检测信号值的位置编号被认为是其后跟随着字同步部分的比特同步部分的正确位置(P0)。
11、一种检测装置，用于检测信号(fs)中的信息，包括：
信号时间延迟元件的链(CHDL)，该链(CHDL)的输入被耦合以接收另一信号(fs)；和
组合装置(CBMNS)，具有耦合到链(CHDL)的信号抽头的组合输入，组合输入的数量和组合输入至链(CHDL)的信号抽头的耦合位置对应于信号(fs)中的信息。
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