CN1913024A - 光盘位数据播放系统的频率检测方法 - Google Patents

Abstract

能够快速准确地检测位数据播放所需要的输入数据频率的光盘位数据播放系统的频率检测方法。光盘位数据播放系统的频率检测方法就是使用具有模拟/数字转换器(ADC)、插补器、非对称补偿器、数字位及连续位长度检测器、频率检测器、相位检测器及数字控制震荡器(DCO)的光盘位数据播放系统，对从光盘中检测输入的RF(Radio Freqency：射频)模拟信号进行采样，转换成RF数字数据，通过使用数字位数据的频率及相位信息的上述RF数字数据的插补，决定采样的RF数字数据，调整决定的采样数字数据的输入水平，输出补正RF数字数据，当从这一补正RF数字数据中检测数字位数据时，检测上述插补时使用的RF数字位数据频率的频率检测方法。

Description

光盘位数据播放系统的频率检测方法

【技术领域】

本发明是关于CDP(Compact Disc Player：小型盘放音机)和DVDP(DigitalVersatile DiscPlayer：数字通用放音机)等光盘播放系统的位数据播放装置的发明，更具体地说，是关于在具有多种读取速度的光盘播放系统的接收部，从输入的RF(Radio Freqency：射频)模拟数据中，快速检测数据位播放所需要的输入数据频率的光盘位数据播放系统的频率检测方法的发明。

【背景技术】

在CD(Compact Disc：光盘)和DVD(Digital Versatile Disc：数字视频光盘)等光盘的表面，记录了0和1的数字位信息。由于光的反射率不同，用0表示的位信息和用1表示的位信息存在差异。在光盘的光拾取器上，利用在0和1位上反射的激光量，生成如图1所式的RF模拟波形。在光盘的接收部，对这种RF模拟波形进行采样，播放在光盘中记录的数字位信息。此时，所需要就是向接收部输入的数据频率和相位信息，在接收部，利用输入的RF波形，检测频率和相位。为了在具有多种数据输入频率的光盘播放系统中，准确地播放数字数据，快速且准确地检测频率和相位非常重要。

在CD和DVD中，通常都采用利用同步(sync)代码的方法掌握频率信息。在CD和DVD中，存在一种能够区分规定的数据位单位的特别同步代码，当将一位时间长度定义为1T时，通过使用这种特别的同步代码可以区分CD具有2个连续11T的信号，DVD具有14T长度的信号，并进行使用。为了检测数据输入频率，现在通常使用的方法就是：将采样的同步代码的长度与对准确频率进行采样时的同步代码的长度进行比较，判断现在采样的频率是快速还是缓慢。即，由于与代码长度被限定在最小长度3T，最大长度11T的CD或DVD的普通数据代码相比，同步代码具有特别长的代码长度，所以，首先检测同步代码，然后存储采样的长度。对于DVD，如果采样的同步代码的长度大于14T，判定现在的采样频率比输入数据频率快速；相反，如果采样的同步代码的长度小于14T，判定现在的采样频率比输入数据频率缓慢。因此，通过对其进行补正，能够查找到准确的输入频率。

【发明内容】

但是，上面提到的这种方法存在当光盘的表面有瑕疵或指纹等缺陷及记录的数据不清楚时，不能够准确计算同步代码的长度，可能不能顺利掌握现在采样频率的问题。由此，可能导致向错误方向查找输入数据频率。因此，要求检测准确的同步代码并进行采样。在这种情况下，当输入频率与采样频率非常不一致时，由于为了检测准确的同步代码，需要一定的时间，存在检测输入频率的时间增加的问题。

而且，国内专利1998-020547中，提出了当产生诸如1T或2T等长度比3T短的信号时，放慢采样频率，当检测比11T长的信号时，加快采样频率的方式，其特点是利用将位数据的最小连续长度和最大连续长度分别限定在3T和11T的光盘位数据的特性，当出现超过限定长度的长度数据时，对频率进行补正。这种方式存在如下问题：由于光盘状态和种类、输入数据频率的不同，频率检测器汇集的时间不固定，存在不能够根据增益值的不同，很好汇集的情况。而且，当在光盘表面存在瑕疵时，存在不能够顺利地检测，不能快速稳定地检测输入频率的问题。

本发明为了解决上述问题，其目的是为使用者提供一种在光盘播放系统的接收部，从输入的RF(Radio Freqency：射频)模拟数据中，快速检测数据位播放所需要的输入数据频率的光盘位数据播放系统的频率检测方法。

为了实现上述目的，本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法就是使用具有模拟/数字转换器(ADC)、插补器、非对称补偿器、数字位及连续位长度检测器、频率检测器、相位检测器及数字控制震荡器(DCO)的光盘位数据播放系统，对从光盘中检测输入的RF模拟信号进行采样，并将其转换成RF数字数据，通过使用数字位数据的频率及相位信息的上述RF数字数据的插补，决定采样的RF数字数据，调整决定的采样数字数据的输入水平，输出补正RF数字数据，当从这一补正RF数字数据中检测数字位数据时，检测上述插补时使用的RF数字位数据的频率的频率检测方法。

本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法包括以下几个步骤，并以此为特征：判断输入的RF数字位数据的频率对比采样频率的状态，为了确保在上述RF数字位数据的频率中快速汇集采样频率，对采样频率进行补正，进行1次频率检测的第1次频率检测步骤；

本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法的特征是：在上述1次频率检测步骤，如果上述采样频率向上述RF数字位数据频率的特定范围内汇集，更精密地汇集上述采样频率，检测频率的第2次频率检测步骤。

本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法就是在播放CD和DVD等光盘的位数据时，利用输入的RF(Radio Freqency：射频)数字位数据，判断输入RF数字位数据频率对比采样频率的状态，检测采样频率。而且，能够加快频率的汇集速度，在特定汇集范围内进行1次频率检测后，如果达到特定汇集范围，能够进行更加精密准确的2次频率检测，达到更加快速稳定准确地检测输入RF数字位数据的频率的效果。

下面，将参照附图对本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法进行详细的说明。

【附图说明】

图1是光盘里记录的数字位数据和RF(Radio Freqency：射频)模拟信号的示意图。

图2是适用本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法的光盘的位数据播放装置的方框图。

图3是频率检测动作和控制顺序图。

图4是判断输入RF(Radio Freqency：射频)数字位数据对比采样频率状态的顺序图。

图5的(a)、(b)是在正常的频率中CD和DVD的连续位长度分布的图表。

图6是根据采样频率和输入数据频率的差，显示的分布图的变化图表。

图7显示的是在1次频率检测器中的循环滤波器的构造方框图。

【具体实施方式】

图2是适用本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法的光盘的位数据播放装置的方框图。图3是本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法的频率检测动作和控制顺序图。

如图2所示，适用本发明光盘位数据播放系统的频率检测方法的光盘位数据播放装置由以下几个部分构成：通过固定采样时钟对从光盘检测的RF模拟信号进行采样后，以2进位代码形态进行解码，转换为RF数字数据的ADC(Analogto Digital Convertor：模拟数字转换器)11；与DCO(Digital Controlled Oscillator：数字控制震荡器)22输出的RF数字位数据的频率及相位信息对应，决定采样信号，输出插补RF(Radio Freqency：射频)数字数据的插补器12；从上述插补器12的插补RF数字数据中减去非对称补偿器14的输出，输出补正RF数字数据的减算器13；从上述补正RF数字数据中决定RF数字位数据，向外部输出，对这一决定的RF数字位数据进行检测的连续位长度的数字位及连续位长度检测器15；接收上述RF数字位数据，调整数字化数据的输入水平，向上述减算器13输出的非对称补偿器14；接收上述RF数字位数据，判断RF数字位数据的频率对比采样频率的状态，能够一次快速汇集RF数字位数据的频率，检测频率的1次频率检测器16；对上述1次频率检测器16的输出进行滤波，稳定地进行频率补正的循环滤波器17；当达到特定的汇集速度时，与1次频率检测相比，更加精密地检测RF数字位数据的2次频率检测器18；通过输入上述RF(Radio Freaency：射频)数字位数据，检测数字位数据相位的相位检测器19；稳定进行上述相位检测器的相位补正的循环滤波器20；将上述循环滤波器17、2次频率检测器18及循环滤波器20的各个输出进行加算的加算器21；接收上述加算器21的输出，生成RF数字位数据的频率及相位信息，向上述插补器12输出的DCO(Digital Controlled Oscillator：数字控制震荡器)22。

在上述光盘位数据播放装置中，采用了ADPLL(All-Digital Phase-LockedLoop：全数字式锁相环)构造。本发明并不限定在这一构造上，也可以使用生成相位对应时钟的VCO(Voltage Controller Oscillator：压控振荡器)和输入在VCO中生成的时钟的ADC(Analog to Digital Convertor：模拟数字转换器)，直接对RF(Radio Freqency：射频)模拟信号进行采样的构造。

下面，参照附图对使用图2中显示的光盘位数据播放装置的本发明频率检测方法进行详细的说明。

如图2所示，在上述光盘位数据播放系统中，模拟/数字转换器(ADC)11对从光盘中检测输入的RF模拟信号进行采样，以2进位代码形态进行解码，转换成RF数字数据，接着，利用从DCO(Digital Controlled Oscillator：数字控制震荡器)22输入的RF数字位数据的频率及相位信息，对上述RF模拟数字数据进行插补，决定采样的RF数字数据，通过非对称补偿器14的输出，对这一决定的采样RF数字数据的输入水平进行补正，从这一补正RF数字数据中检测数字位及连续位长度，将数字位数据向外部输出。

此时，通过1次频率检测器10及其循环滤波器17和2次频率检测器18运行本发明频率检测方法。即，如果从数字位及连续位长度检测器15中输出RF数字位数据，1次频率检测器10如图3所示，如果1次频率检测器16动作(步骤1S)。首先，判断输入RF数字位数据对比采样频率状态(步骤2S)。

下面，对上述输入RF数字位数据对比采样频率状态判断过程进行详细的说明。正如图4顺序图那样，首先，1次频率检测器16从数字位及连续位长度检测器15输入的RF数字位数据中，检测从0到1及从1到0，位发生变化的地方(步骤12S)，由此计算连续位长度(步骤13S)。然后，确认连续位长度是否小于3T(1T是一位的长度)(步骤14S)。当连续位长度小于3T时，将缓慢计数器一计数器A增加1(步骤15S)，确认计数器A是大于基准值A还是小于基准值A(步骤16S)，当计数器A不大于基准值A时，在频率缓慢标记上设定0(步骤17S)；当计数器A大于基准值A时，在频率缓慢标记上设定1(步骤18S)。

这里，对本发明中使用的连续位长度进行详细说明。图5显示的是在CD和DVD的表面记录的数据中，具有连续相同位数据的长度分布图表，我们将其定义为连续位长度。即，举例来说，如果光盘里记录的数据是100011110，000表示的是具有3T连续位长度的数据，1111是具有4T连续位长度的数据。从图5中我们可以看出，CD数据的最小连续位长度被限定为3T，最大连续位长度限定在11T。DVD也是利用同步代码，存在具有14T连续位长度的数据，而且，其具有与CD相似的分布。图5显示的是在CD和DVD里，在光盘表面基本分布的能够记录的解码数据的示意图，在读取波道里，为了确保输入数字位数据的频率和相位相对应，在播放采样位数据时，也具有图5一样的分布。

重新参照图4，对上述输入RF数字位数据对比采样频率状态判断过程进行详细的说明。在步骤19S，确认连续位长度是否大于11T，当连续位长度大于11T时，将计数器B增加1(步骤20S)，然后，确认计数器B值是大于基准值B，还是小于基准值B(步骤21S)。如果计数器B值是大于基准值B，将频率快速标记设定为1(步骤22S)；如果计数器B值不大于基准值B，将频率快速标记设定为0(步骤23S)。

下面，对抽出3T以下和11T以上的连续位长度，判断输入RF(Radio Freqency：射频)数字位数据对比采样频率状态的理由进行说明。图6显示的是读取波道上的连续位长度的分布和采样频率关系的分布图。从图6中我们能够看出，当采样频率比输入RF数字位数据频率快时，分布图向右侧倾斜，具有长连续位长度的分布增加；相反，当采样频率比输入RF数字位数据频率慢时，分布图向左侧倾斜，具有短连续位长度的分布增加。由于连续位长度的分布和采样频率具有上面的关系，在读取波道中，如果仔细察看连续位长度的分布，就可以知道输入RF数字位数据频率对比采样频率的状态。但是，由于CD和DVD的数据基本上被限定在最小连续位长度是3T，最大连续位长度是11T(DVD的同步代码除外)，即使不全部展开连续位长度的分布，像6的A和B部分一样，利用具有比3T短的连续位长度的数据和具有比11T长的连续位长度的数据的数量，可以知道输入RF数字位数据对比采样频率状态。

重新参照图4，对上述输入RF数字位数据对比采样频率状态判断过程进行详细的说明。在步骤24S，从RF数字位数据中检测位变换(transition)，在步骤25S，每次位变换时，将计数器C增加1，当计数器C值与基准值C相同时(步骤26S)，将其定为频率状态判断周期，从标记设定的值中判断采样频率状态(步骤27S)。此时，如果标记A是1，标记B是0，判断采样频率状态是“缓慢”；如果标记A是0，标记B是1，判断采样频率状态是“快速”；如果标记A和标记B全部都是0，判断输入RF数字位数据频率和采样频率相似的“正常”状态；如果标记A和标记B全部都是1，判断在输入RF数字位数据上存在误差，是“非正常”状态。

下表1显示了利用这样决定的输入RF数字位数据对比采样频率的状态，对采样频率进行补正，调整采样频率的方法。

【表1】

连续位长度	CD	DVD
			1，2T	+	+
3T~11T	0	0
			12T		+(缓慢状态)，-(其它)
13T		-(快速状态)，+(其它)
			14T	-(快速状态)，0(其它)	0
15T	-(快速状态)，0(其它)

即，在表1中，“+”显示了在采样频率状态是缓慢状态的情况下，快速调整频率，“-”显示了由于采样频率状态是快速状态，缓慢调整频率，0表示由于正常，没有调整的必要。而且，“其它”显示了受到噪音或灰尘等影响，可能发生的其它情况下，按表1进行调整。此时，当采样频率的状态是“缓慢”时，增加快速调整的增益，当采样频率的状态是“快速”时，增加缓慢调整的增益。

像前面说明的那样，利用计算的连续位长度对采样频率进行补正，正如图5和图6中显示的那样，利用采样频率与输入的RF数字位数据频率存在差异时产生的连续位长度。即，对于CD，当检测小于3T的连续位长度时，将采样频率向快速方向进行补正，当检测大于11T的连续位长度时，将采样频率向缓慢方向进行补正。对于DVD，由于其与CD在连续位长度的正常分布上存在差异，所以进行补正的方法也稍微不同。根据图4中判断的采样频率的状态，在补正的方法上设置差异，对于误差，能够快速稳定地进行频率补正。而且，根据采样频率状态的不同，将正的频率误差和负的频率误差进行补正的值的大小设置得不同，能够达到增快采样频率汇集速度的效果。即，当采样频率比输入的RF数字位数据频率快时，将推迟采样频率方向的增益值设置得大，相反，当采样频率比输入的RF数字位数据频率缓慢时，通过将加快采样频率方向的增益值设置得大，能够增加采样频率的汇集速度。

图7显示的是在1次频率检测器16中，为了进行频率补正，全域通过计算的频率误差，并将其稳定地向DCO(或者VCO)传送的循环滤波器17的构造方框图。在本发明中，为了使循环滤波器17的构造更加简便，将其设计成数字。如图7所示，循环滤波器17由以下几个部分构成：将输入的输入数据迟延一个时钟的第1及第2双稳态多谐振荡器(31，37)；将上述第1双稳态多谐振荡器31的输出和输入位数据进行加法运算的第1加算器30；将上述输入位数据按照特定增益程度大小进行增幅的第1增幅器33；将上述第1双稳态多谐振荡器31的输出按照特定增益程度大小进行增幅的第2增幅器33；将上述第1增幅器32第2增幅器的输出进行加法运算的第2加算器34；将第2加算器34的输出按照特定增益程度大小进行增幅的第3增幅器35；将第2双稳态多谐振荡器37的输出按照特定增益程度大小进行增幅的第4增幅器38；将上述第3增幅器35的输出和第4增幅器38的输出进行加法运算的第3加算器36。

上述第1双稳态多谐振荡器31和第2双稳态多谐振荡器37具有将各个输入的数据迟延一个时钟的作用，第1，第2，第3及第4增幅器(32，33，35，38)将输入数据乘以特定增益，并输出。这些增益值以2的平方数形态表现。由第1加算器30、第1双稳态多谐振荡器31、第1增幅器32、第2增幅器33及第2加算器34构成的部分担负1次低域通过滤波器的作用；由第3增幅器35、第3加算器36、第2双稳态多谐振荡器37及第4增幅器38构成的部分具有抵消低域滤波器的通过值的过冲效果，通过频率误差补正，减少受到发生的摆动的影响。第3增幅器35和第4增幅器38的增益值之和通常设定为1。

参照图3，我们可以看出，在步骤3S中，对采样频率进行补正后，在固定视窗内，检测同步代码后(步骤4S)，在视窗中，举例来说，反复检测同步代码N次，并确认(步骤5S)。如果在视窗中连续检测同步代码N次，停止1次频率检测器后，启动2次频率检测器(步骤6S)。

上述步骤的1次频率检测是为了使1次频率检测器快速地汇集采样频率，此时，将CD的两个连续位长度的和是2T以上，DVD的连续位长度是13T以上的数据进行同步代码，检测开始。如果采样频率和输入数据频率在一定程度上变得相似，在检测的视窗内，开始显示。如果像这样，连续地将N次同步代码在视窗中显示，判断1次频率检测器汇集，停止1次频率检测器，启动能够更加精密汇集采样频率的2次频率检测器，进行第2次频率检测。

即，本发明频率检测方法的特点是：由于只利用1次频率检测器进行频率检测，不能够准确地检测频率，为了确保相位检测器能够容易地检测相位，需要使用能够精密地进行采样频率检测的第2次频率检测器，进行频率检测。2次频率检测器利用同步代码之间的位数据数，对采样频率进行补正。CD和DVD的情况下，将记录数据划分为被称为帧的单位，将帧区分开来的特别代码就是同步代码，CD和DVD在同步代码之间，分别具有588T和1488T的固定数据位长度。

如果采样频率比输入数据频率大，同步代码之间的长度比规定的长度长，相反，如果采样频率比输入数据频率小，同步代码之间的长度比规定的长度小。2次频率检测器汇集一定程度的采样频率，如果同步代码周期地，例如，检测M次的话，停止1次频率检测器，利用2次频率检测器，精密地检测采样频率。

2次频率检测器的动作如图4所示，首先，减少视窗大小，检测同步代码(步骤7S)。然后，计算(正常帧长度)-(输入帧长度)(步骤8S)，接着，按照(帧差异)×(2次频率检测器的增益值)大小对频率进行补正(步骤9S)。接着，在汇集条件下，例如，直到同步代码连续地检测M次为止，与频率补正值对应，持续减小检测视窗，进行检测(步骤10S)。像这样，2次频率检测器每次进行同步代码检测时，对采样频率进行补正，计算上面提到的同步代码之间的位长度，将其与正常位长度之间差异的增益值相乘，对频率进行补正。此时，与频率补正值对应，持续减小检测视窗，能够减少不能够准确地检测同步代码的危险。对于2次频率检测器，当检测的帧长度在汇集条件中，连续满足M次时，停止2次频率检测器，启动相位检测器，进行相位检测(步骤11S)。举例来说，如果1次频率检测器大概具有10％以内的准确度，那么，2次频率检测器就能够检测1％以内的准确频率。

通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1、光盘位数据播放系统的频率检测方法，所述方法是当从光盘播放器里使用的固定频率信号中检测数字位数据时，检测插补时使用的RF数字位数据频率的频率检测方法，包括：

判断输入的RF数字位数据的频率对比采样频率的状态，为了确保在上述RF数字位数据的频率中快速汇集采样频率，对采样频率进行补正，进行1次频率检测的第1次频率检测步骤；

在上述1次频率检测步骤，如果上述采样频率向上述射频数字位数据频率的特定范围内汇集，更精密地汇集上述采样频率，检测频率的第2次频率检测步骤。

2、如权利要求项1所述的光盘位数据播放系统的频率检测方法，其特征在于，在上述第1次频率检测步骤中，判断上述射频数字位数据的频率对比采样频率的状态由以下几个步骤构成：

在输入的射频数字位数据中，检测从0到1及从1到0位发生变化的地方，计算连续位长度的连续位长度计算步骤；

计数上述连续位长度比各自特定设定值大的情况和小的情况，与各个设定基准值进行比较后，设定这一比较值对应的标记的标记设定步骤；

在每个上述射频数字位数据的特定周期，确认上述标记状态，判断采样频率状态的采样频率状态判断步骤。

3、如权利要求项2所述的光盘位数据播放系统的频率检测方法，其特征在于：

在上述标记设定步骤，每次连续位长度小于3T(1T是一位的长度)的，判断采样频率缓慢，将使用的计数器A值增加1；每次连续位长度大于11T时，判断采样频率快速，将使用的计数器B值增加1，与上述计数器A值小于和大于其基准值A对应，将频率缓慢标记--标记A分别设定为0和1，与上述计数器B值小于和大于其基准值B对应，将频率快速标记--标记B分别设定为0和1。

4、如权利要求项3所述的光盘位数据播放系统的频率检测方法，其特征在于：

在上述采样频率状态判断步骤中，如果上述标记A是1，标记B是0，判断采样频率状态是“缓慢”；如果标记A是0，标记B是1，判断采样频率状态是“快速”；如果标记A和标记B全部都是0，判断输入RF数字位数据频率和采样频率相似的“正常”状态；如果标记A和标记B全部都是1，判断在输入RF数字位数据上存在误差，是“非正常”状态。

5、如权利要求项1所述的光盘位数据播放系统的频率检测方法，其特征在于：

在上述第1次频率检测步骤中，当采样频率比输入射频数字位数据频率快时，推迟采样频率；相反，当采样频率比输RF数字位数据频率慢时，对采样频率进行快速补正。

6、如权利要求项5所述的光盘位数据播放系统的频率检测方法，其特征在于：

上述第1次频率检测步骤中，上述采样频率补正是通过使用通过频率误差的循环滤波器完成。

7、如权利要求项6所述的光盘位数据播放系统的频率检测方法，其特征在于，上述循环滤波器由以下几个部分构成：

将输入的输入数据迟延一个时钟的第1及第2双稳态多谐振荡器；

将上述第1双稳态多谐振荡器的输出和输入位数据进行加算的第1加算器；

将上述输入位数据按照特定增益程度大小进行增幅的的第1增幅器；

将上述第1双稳态多谐振荡器的输出按照特定增益程度大小进行增幅的的第2增幅器；

将上述第1增幅器第2增幅器的输出进行加算的第2加算器；

将第2加算器的输出按照特定增益程度大小进行增幅的第3增幅器；

将第2双稳态多谐振荡器的输出按照特定增益程度大小进行增幅的第4增幅器；

将上述第3增幅器的输出和第4增幅器的输出进行加算的第3加算器。

8、如权利要求项1所述的光盘位数据播放系统的频率检测方法，其特征在于，上述第2次频率检测步骤还包括如下几个步骤：

完成第1次频率检测步骤后，减小视窗大小，检测同步代码的步骤；

利用正常帧长度-输入帧长度＝帧差异，计算帧差异的步骤；

按照：

帧差异×2次频率检测器的增益值大小，对频率进行补正的步骤；

在汇集条件中，确认同步代码是否连续地检测特定回数(M次)的步骤。

直到连续检测特定回数(M次)为止，依次反复上述同步代码。

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