CN1809882A - 减小数据对推挽串扰的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减小数据信号(HF)和输入推挽信号(PP)之间的串扰的设备和方法，以用于产生一个输出推挽信号(IPP)，所述方法包括：一个卷积步骤，用于将所述数据信号(HF)与一个滤波器(F)进行卷积，以便产生第一中间信号；一个乘法步骤，用于将所述第一中间信号乘以一个自适应缩放因子(α)，以便产生第二中间信号；一个减法步骤，用于从所述输入推挽信号(PP)中减去所述第二中间信号，以便产生所述输出推挽信号(IPP)。用途：光学记录。

Description

减小数据对推挽串扰的设备和方法

发明领域

本发明涉及一种减小数据信号和输入推挽信号之间的串扰的设备和方法，以用于产生一个输出推挽信号。

本发明可以用在光学记录领域中。

发明背景

对于可记录和可重写的光盘格式，可以从推挽信道获取地址和其它辅助格式信息。实现这一点的一种方式例如是对携带所记录数据的轨道进行掌控以便控制所述轨道与平均中心位置的偏差，从而形成一个摆动信道。通过相位调制(对于DVD+R和DVD+RW盘格式)或者频率调制(对于蓝光盘格式的MSK)，所述摆动信道携带地址和其它格式信息。对于DVD-R和DVD-RW格式，从位于摆动信号上的岸预刻坑(LPP)提取地址信息。为了保持可靠的盘访问，对于光盘系统来说，重要的是在所有情况下获取地址信息。

如图1所示，例如从四象限光检测器PD的上半部分(象限Q1和Q2)以及下半部分(象限Q3和Q4)之间的激光强度积分差导出推挽信号PP，在物镜的出射光瞳处的光场被投射到该光检测器上。信号PP表示如下：

PP＝(Q1+Q2)-(Q3+Q4)                        Eq.1

信号PP也可以如下被标准化：

PP＝(Q1+Q2-Q3-Q4)/(Q1+Q2+Q3+Q4)            Eq.2

同样从该光检测器PD的四个象限Q1-Q2-Q3-Q4的激光强度积分导出数据信号HF。该数据信号HF表示如下：

HF＝Q1+Q2+Q3+Q4                            Eq.3

一般来说，如果由数据标记折射的光不是对称地分布在该光检测器的两半，则所述数据信息将泄露到推挽信道。当在前向光径中存在缺陷(例如产生径向不对称的激光点光场的径向倾斜、散光和光瞳填满度误差)以及在后向光径中存在缺陷(例如射束沉陷)时就可能是这种情况。该泄漏被称为数据对推挽串扰(data-to-pushpull cross-talk)。该泄漏的存在例如减小推挽信号的信噪比，从而降低寻址可靠性。

在各种数据对推挽串扰源当中，已经发现前向光径散光、特别是相对于轨道方向的焦线45是占主要地位的。随着散光强度增加，该串扰增强。

某些光盘系统使用放置在激光光径中的散光透镜来产生在所述光检测器上的聚焦误差。当透镜的散光被选择成不足够强时，可以观察到类似效果。在这种情况下，随着散光强度从最佳值减小，所述串扰增加。

发明的目的和概要

本发明的一个目的是提供一种减小数据信号和输入推挽信号之间的成本有效的基于信号处理的设备和方法，以用于产生改进的输出推挽信号。

为此，根据本发明的方法包括：

-一个卷积步骤，用于将所述数据与一个滤波器进行卷积，以便产生第一中间信号；

-一个乘法步骤，用于将所述第一中间信号乘以一个自适应缩放因子，以便产生第二中间信号；

-一个减法步骤，用于从所述输入推挽信号中减去所述第二中间信号，以便产生所述输出推挽信号。

为了减小数据信号和输入推挽信号之间的串扰，该方法是基于使用仅仅一个可适配的缩放因子。所使用的滤波器具有固定的系数，所述系数是根据串扰的主要起因而预先计算的，并且可以将所述系数的数量选择得较低。由于所述缩放因子是自适应的，所以该方法是鲁棒的。

考虑使用单个自适应因子，并且使用较小的滤波器内核，因此硬件复杂度较低。

本发明还涉及一种包括用于实现根据本发明的方法步骤的处理装置的设备。

本发明还涉及一种包括用于实现根据本发明的方法步骤的代码指令的计算机程序。

下面将详细描述本发明的其它方面。

附图简述

下面将参照下文描述的实施例以及结合附图来说明本发明的特定方面，其中以相同的方式表示相同的部件或子步骤：

图1描述了从一个四象限光检测器产生一个数据信号和一个推挽信号；

图2描述了根据本发明的第一串扰减少安排；

图3描述了根据本发明的第二串扰减少安排。

发明的详细描述

为了产生改进的输出推挽信号IPP，数据信号HF和输入推挽信号PP之间的串扰减小是基于下面的等式：

IPP＝PP-αF*HF                        Eq.4

其中*表示卷积运算。

滤波器F是固定的FIR(有限脉冲响应)或者IIR(无限脉冲响应)滤波器。其系数是根据主要的串扰起因而预先计算的。举例来说，在存在散光的情况下，其具有反对称的形状。将数据信号HF与滤波器F卷积，以便产生由F*HF表示的第一中间信号。因此，将该第一中间信号乘以所述自适应缩放因子α，以便产生由αF*HF表示的第二中间信号。最后，从所述输入推挽信号PP中减去该第二中间信号，以便产生输出推挽信号IPP。

可以将所述自适应缩放因子α定义成使得成本函数J最小化，该成本函数J表示数据对推挽串扰的数量。举例来说，如下所示，J可以对应于输出推挽信号IPP和数据信号HF之间的互相关性：

J(α)＝{E{IPP×HE}}²                    Eq.5

其中E{}代表数学期望。

于是可以从下面等式中递归地导出所述自适应因子α：

$\mathrm{\α}(k+1)=\mathrm{\α}\left(k\right)+\mathrm{\μ}\×{[-\frac{\∂J\left(\mathrm{\α}\right)}{\∂\mathrm{\α}}]}_{\mathrm{\α}=\mathrm{\α}\left(k\right)}---\mathrm{Eq}.6$

$\frac{\∂J\left(\mathrm{\α}\right)}{\∂\mathrm{\α}}{|}_{\mathrm{\α}=\mathrm{\α}\left(k\right)}\≈-2\left[\mathrm{IPP}{\left(\mathrm{HF}\right)}^2(F*\mathrm{HF})\right]\left(k\right)---\mathrm{Eq}.7$

其中，μ是控制稳定性和适配速率的因子，

k是数据样本的时间系数，

符号*表示卷积运算。

根据所使用的光盘格式，不必以信道比特率f_b对输入推挽信号PP进行采样，也就是说，不必为存储在光盘上的每个比特标记提供一个样本，这是因为所述推挽信道中的嵌入信息(例如摆动信号)的带宽可能低于数据信号HF的带宽。

有利地，对于摆动信号检测来说，可以将采样率选择成小于信道比特率f_b，只要摆动检测的性能不被恶化即可。对于摆动信号的较低的采样率意味着用较少的系数来描述滤波器F。从而可以显著降低该实现方式的复杂度和功率消耗。

举例来说，在DVD+RW盘格式中，可以在低至f_c＝f_b/4的频率f_c下对输入信号进行采样，即采样频率是信道比特率f_b的四分之一。因此，必须也在f_c下对串扰抵消中所需的数据信号HF进行采样。

已知数据对推挽信道串扰的主要起固是由于光径散光，因此滤波器F具有反对称形状，并且其主要功率集中在中心系数上。有利地，在采样率f_c＝f_b/4下的滤波器F只包括三个系数，并且特别可以被定义为F＝[10-1]。

可以将滤波器F一般化为F＝[F_-N，...，F₀，...，F_N]，其是根据采样频率f_c和串扰起因而预先计算的，因此不必是反对称形状。

对于DVD-R和DVD-RW盘格式来说，f_c需要更高或者有利地接近信道比特率f_b，这是因为预刻坑信号具有高频率，在这种情况下，下采样因子接近于1。

或者，也可以从一个查找表中导出所述自适应缩放因子α，该查找表建立与先前已经从试验中计算的信号PP的信噪比(SNR)值，所述计算是结合用于确定α的符号的措施而进行的，这例如是通过在施加缩放因子α+ε或者α-ε时在线监控IPP的SNR差别，其中ε是与α的小的偏差。因此，基于IPP的SNR来判定α的符号。

为了给出一个实例，对于DVD+RW格式中的摆动检测使用所述信噪比，并且所述信噪比在摆动频谱中被定义为在载波频率下的信号功率与在载波频率的2～2.5倍频率下的信号功率的差，所述差以dB为单位。

图2描述了根据本发明的第一种实现等式4所示的串扰减小的安排。该安排包括：

-一个采样率转换器SRC1，用于在一个有利地低于信道比特率f_b的频率f_c下对输入推挽信号PP进行采样；

-一个采样率转换器SRC2，用于在一个有利地低于信道比特率f_b的频率f_c下对数据信号HF进行采样；

-卷积装置CONV，用于对数据信号HF与滤波器F进行卷积；

-乘法装置M1，用于将由该卷积装置CONV产生的信号乘以自适应缩放因子α；

-减法装置SUB，用于从输入推挽信号PP中减去由该乘法装置M1产生的信号，并且用于产生输出推挽信号IPP；

-加法装置ADD、延迟装置q^-1、乘法装置M2-M3-M4-M5，用于执行对该自适应缩放因子α的递归计算。

图3描述了根据本发明的第二种实现等式4所示的串扰减小的安排。该安排包括：

-一个采样率转换器SRC1，用于在一个有利地低于信道比特率f_b的频率f_c下对输入推挽信号PP进行采样；

-一个采样率转换器SRC2，用于在一个有利地低于信道比特率f_b的频率f_c下对数据信号HF进行采样；

-卷积装置CONV，用于对数据信号HF与滤波器F进行卷积；

-乘法装置M1，用于将由该卷积装置CONV产生的信号乘以自适应缩放因子α；

-减法装置SUB，用于从输入推挽信号PP中减去由该乘法装置M1产生的信号，并且用于产生输出推挽信号IPP；

-计算装置SNR，用于计算输入推挽信号PP的信噪比值；

-一个查找表LUT，该查找表用由该计算装置SNR计算的信噪比值进行索引，以便产生该自适应缩放因子α。

为了产生改进的输出推挽信号IPP，也可以基于下面的等式来减小数据信号HF和输入推挽信号PP之间的串扰：

IPP＝PP-F*HF                          Eq，8

其中*表示卷积运算。

等式4中的自适应缩放因子α和固定滤波器F被一个自适应滤波器F取代。将数据信号HF与该滤波器F进行卷积，以便产生一个由F*HF表示的中间信号。随后从输入推挽信号PP中减去该中间信号，以便产生输出推挽信号IPP。

该滤波器F是一个FIR滤波器，其系数被自适应地修改。可以将滤波器F的系数定义成使得函数J最小化，该函数J例如被表示为输出推挽信号IPP和数据信号HF之间的互相关性，正如等式5所表示的那样。更为一般地，可以以表示到该推挽信号的数据泄漏量的任何形式来选择函数J。因此可以从下面等式中递归地导出该滤波器F的系数F_i：

$F_i(k+1)=F_i\left(k\right)+\mathrm{\μ}\×{[-\frac{\∂J\left(F\right)}{\∂F_i}]}_{F_i=F_i\left(k\right)}---\mathrm{Eq}.9$

$\frac{\∂J\left(F\right)}{\∂F_i}{|}_{F_i=F_i\left(k\right)}\≈-2\left[\mathrm{IPP}{\left(\mathrm{HF}\right)}^2\right]\left(k\right)\mathrm{HF}(k-i)---\mathrm{Eq}.10$

类似地，所述串扰抵消可以以低于信道比特率f_b的速率f_c工作。举例来说，对于DVD+RW格式中的摆动检测，有利地在f_c＝f_b/4下对输入信号PP和数据信号HF进行采样，即信道比特率f_b的四分之一。

在这种情况下，所述滤波器F可以只包括三个系数F_i，并且特别可以定义为F＝[F_-1 F₀ F₁]，其中在假定散光是主要串扰起因的情况下，取F_-1＝1、F₀＝0和F₁＝-1作为初始值。

所述滤波器F可以被一般化为F＝[F_-N，...，F₀，...，F_N]，其中某些系数可能被设置为非自适应的。定义滤波器F的系数的数量根据采样频率和串扰起因而变化。特别地，随着采样频率f_c相比于信道比特率f_b减小，该跨距N也减小。

在一个光学数据载体读取器和/或写入器中，可以在一个用于产生改进的推挽信号的设备中实现这种方法(比如在电子模块或集成电路中)，所述设备包括用于执行先前描述的根据本发明的方法的各步骤。特别地，本发明涉及一种用于减小数据信号(HF)和输入推挽信号(PP)之间的串扰的设备，以便产生输出推挽信号(IPP)，所述设备包括：

-卷积装置，用于将所述数据信号(HF)与一个滤波器(F)进行卷积，以便产生第一中间信号；

-乘法装置，用于将所述第一中间信号乘以一个自适应缩放因子(α)，以便产生第二中间信号；

-减法装置，用于从所述输入推挽信号(PP)中减去所述第二中间信号，以便产生所述输出推挽信号(IPP)。

所述卷积、乘法和减法措施有利地由代码指令执行(例如作为存储在一个存储器中的计算机程序)，所述代码指令由一个信号处理器执行。

“包括”一词不排除在权利要求中所列出的元件之外的其它元件的存在。

Claims (7)

1、一种减小数据信号(HF)和输入推挽信号(PP)之间的串扰的方法，以用于产生一个输出推挽信号(IPP)，所述方法包括：

-一个卷积步骤，用于将所述数据信号(HF)与一个滤波器(F)进行卷积，以便产生第一中间信号；

-一个乘法步骤，用于将所述第一中间信号乘以一个自适应缩放因子(α)，以便产生第二中间信号；

-一个减法步骤，用于从所述输入推挽信号(PP)中减去所述第二中间信号，以便产生所述输出推挽信号(IPP)。

2、如权利要求1所述的方法，其中将所述自适应缩放因子(α)定义成使得一个成本函数(J)最小化，该成本函数表示数据对推挽串扰的数量。

3、如权利要求1所述的方法，其中所述自适应缩放因子(α)是从一个查找表(LUT)中导出的，该查找表用所述推挽信号(PP)的信噪比值进行索引。

4、如权利要求2或3所述的方法，包括用于以一个低于所述数据信号(HF)的信道比特率(fb)的频率(fc)对所述数据信号(HF)和所述输入推挽信号(PP)进行采样的采样步骤(SRC1，SRC2)。

5、如权利要求4所述的方法，其中所述滤波器(F)由[10-1]定义

6、用于减小数据信号(HF)和输入推挽信号(PP)之间的串扰以便产生一个输出推挽信号(IPP)的设备，所述设备包括：

-卷积装置，用于将所述数据信号(HF)与一个滤波器(F)进行卷积，以便产生第一中间信号；

-乘法装置，用于将所述第一中间信号乘以一个自适应缩放因子(α)，以便产生第二中间信号；

-减法装置，用于从所述输入推挽信号(PP)中减去所述第二中间信号，以便产生所述输出推挽信号(IPP)。

7、一种包括用于实现如权利要求1到5中的任一条所述的方法的各步骤的代码指令的计算机程序。

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