DE69322601T2

DE69322601T2 - Gerät zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen

Info

Publication number: DE69322601T2
Application number: DE69322601T
Authority: DE
Inventors: Goro C/O Sony Corporation Tokyo Fujita; Minoru C/O Sony Corporation Tokyo Tobita
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2013-10-29
Also published as: EP0595322A1; EP0595322B1; DE69322601D1; MY109893A; US5469415A; JP3558168B2; JPH06150578A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur optischen Aufzeichnung oder Wiedergabe von Informationen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, das in der Lage ist, eine auf einer optischen Platte aufgezeichnete Information mit Hilfe des Viterbi-Algorithmus zu demodulieren.
In jüngerer Zeit wurden bei Aufzeichnungsverfahren mit hoher Aufzeichnungsdichte bemerkenswerte Fortschritte erzielt, die zum großen Teil den Verbesserungen bei den Aufzeichnungscodes, den Signaldetektierungsverfahren und den Signalverarbeitungsverfahren, einschließlich der Decodierverfahren, sowie der Entwicklung von hochleistungsfähigen Aufzeichnungsmedien und Aufzeichnungsköpfen zu verdanken sind. Es wurden umfangreiche Untersuchungen über Signalverarbeitungsverfahren für die magneto-optische Aufzeichnung mit wiederbeschreibbaren Speichern großer Kapazität durchgeführt.
Das Magnetfeldmodulationsverfahren für das Einschreiben von Informationen auf einer magneto-optischen Platte ermöglicht ein Überschreiben und eignet sich für eine Kantenaufzeichnung mit hoher Dichte. Es wurde berichtet, daß sich durch die Kombination eines Verfahrens zur Servospursteuerung mit Abtastung und eines NRZI-Aufzeichnungsverfahrens (Aufzeichnungsverfahren mit invertiertem non-return-to-zero) mit dem Magnetfeldmodulationsverfahren mit Laserimpuls eine Aufzeichnung mit hoher Dichte erzielen läßt. Andere bekannte Verfahren zur Aufzeichnung mit hoher Dichte sind Verfahren mit partieller Antwort (PR-Verfahren) und Viterbi-Decodierverfahren. Es wurden Untersuchungen zur Kombination eines PR(1,1)-Verfahrens, d. h. eines der PR-Verfahren, mit Viterbi-Algorithmus mit NRZI- Codes durchgeführt.
Der Viterbi-Algorithmus wählt die wahrscheinlichste Codefolge auf der Basis einer Information über den Übergangszustand der reproduzierten Signale (HF-Signale) aus. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, das eine hochdichte Aufzeichnung aufgrund der Signalverarbeitung ermöglicht. Es unterscheidet sich von den physikalischen Verfahren, die von der Verringerung der Wellenlänge des Laserstrahls abhängig sind. Folglich ist die Detektierungswahrscheinlichkeit des Viterbi-Algorithmus höher als bei einer Methode, bei der die Bits individuell detektiert werden.
Bei optischen Platten verursachen gewisse Aufzeichnungspitmuster Intersymbol-Interferenzen, so daß die Amplitude des HF-Signals einen ternären Wert annimmt. Deshalb wählt der Viterbi-Algorithmus für die Detektierung die am meisten wahrscheinliche Datenfolge auf der Basis der Information über den Übergangszustand des ternären Werts aus.
Wenn auf einer optischen Platte ein ROM-Pit oder ein Datenpit durch Lichtmodulation erzeugt wird, ändert sich die Größe der Asymmetrie des HF-Signals in Abhängigkeit von Leistungsschwankungen des Schreiblaserstrahls. Das heißt, daß sich das Amplitudenverhältnis zwischen Bitsignalen ternärer Werte ändert. Wenn sich der Wert der Asymmetrie ändert, enthalten die mit Hilfe des Viterbi-Algorithmus detektierten Werte Fehler, die die Detektierungsleistung beeinträchtigen.
Aus IEEE Transactions and Communications, Vol. Computer./34, Nr. 5, 19. Mai 1986, Seiten 454 bis 461 ist die Viterbi-Detektierung der partiellen Antwort der Klasse IV auf einem magnetischen Aufzeichnungskanal bekannt.
WO/A/90/09664 beschreibt einen Viterbi-Decodierer in einem asynchronen Datenkanal für Subsysteme zur Informationsspeicherung, in denen Felder von digitalen Daten, die innerhalb des Feldes mit der Bitratenfrequenz asynchron sind, durch Justierregionen getrennt werden. Diese Justierregionen enthalten ein erstes Muster von Steuersignalen, die sich mit einem ersten Untervielfachen der Bitratenfrequenz wiederholen, sowie ein zweites Muster von Steuersignalen, die sich mit einem zweiten Untervielfachen der Bitratenfrequenz wiederholen. Es ist ein Ziel der Erfindung ein Gerät zur optischen Aufzeichnung oder Wiedergabe zu schaffen, das für die Reproduzierung der auf einem optischen Informationsaufzeichnungsmedium aufgezeichneten Information einen Viterbi-Algorithmus benutzt.
Dieses Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Demnach liefert die Erfindung ein Gerät zur optischen Aufzeichnung oder Wiedergabe von Informationen, bei dem zur Wiedergabe der auf einem optischen Informationsaufzeichnungsmedium aufgezeichneten Information ein Viterbi-Algorithmus benutzt wird, so daß die Amplitude des reproduzierten Signals einen ternären Wert annimmt, wobei das Gerät aufweist
eine Pit-Informations-Detektoreinrichtung mit Mitteln zum Bestrahlen des optischen Informationsaufzeichnungsmediums mit einem Laserstrahl zum Detektieren der ternären Pit- Information, die von auf dem optischen Informationsaufzeichnungsmedium aufgezeichneten Pits repräsentiert wird,
eine Differenz-Detektoreinrichtung zum Detektieren der Differenz α zwischen der maximalen Amplitude und der mittleren Amplitude der ternären Pit-Information und zur Ausgabe eines entsprechenden ersten Differenzsignals und zum Detektieren der Differenz β zwischen der minimalen Amplitude und der mittleren Amplitude der ternären Pit-Information und zur Ausgabe eines entsprechenden zweiten Differenzsignals, wobei zum Detektieren der Differenzen α, β ein spezifisches Pitmuster benutzt wird,
und eine Decodiereinrichtung zum Decodieren der reproduzierten Signale auf der Basis des ersten Differenzsignals und des zweiten Differenzsignals durch den Viterbi-Algorithmus.
Die Differenz zwischen der maximalen Amplitude und der mittleren Amplitude und die Differenz zwischen der minimalen Amplitude und der mittleren Amplitude werden vorzugsweise in einem Referenzbereich des optischen Informationsaufzeichnungsmediums detektiert, in dem ein ternäres Pitmuster aufgezeichnet ist.
In dem Gerät zur optischen Informationsaufzeichnung oder -wiedergabe detektiert eine Asymmetrie-Detektorschaltung den Asymmetriewert der Pit-Information, und eine Viterbi- Schaltung demoduliert die Pit-Information auf der Basis des Asymmetriewerts mit einem Viterbi-Algorithmus. Deshalb wird auf der Basis des Übergangszustands der Pit-Information die wahrscheinlichste Datenfolge durch den Viterbi-Algorithmus ausgewählt, so daß selbst dann eine einfache zuverlässige Informationsdetektierung möglich ist, wenn sich der Asymmetriewert der Pit-Information in Abhängigkeit von Leistungsschwankungen der Schreibeinrichtung ändert.
Die Asymmetrie-Detektorschaltung kann den Asymmetriewert in dem Referenzbereich einer optischen Platte, in dem ein vorbestimmtes Pitmuster aufgezeichnet ist, genau detektieren, so daß und die Information selbst dann genau und einfach detektiert werden kann, wenn sich der Asymmetriewert ändert.
Die vorangehend aufgezählten Ziele sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weiter verdeutlicht, wobei diese Beschreibung auf die anliegenden Zeichnungen Bezug nimmt.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Geräts zur optischen Informationsaufzeichnung oder -wiedergabe in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Sektors einer optischen Platte, die in dem optischen Informationsaufzeichnungs- oder -wiedergabegerät von Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 3(a) und 3(b) zeigen Diagramme zur Erläuterung von HF-Signalen, die von dem optischen Informationsaufzeichnungs- oder -wiedergabegerät von Fig. 1 reproduziert werden,
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des von einer Viterbi-Detektorschaltung in dem optischen Informationsaufzeichnungs- oder -wiedergabegerät von Fig. 1 ausgeführten Viterbi-Algorithmus, wobei die Wellenformen von HF-Signalen dargestellt sind,
Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) zeigen Diagramme zur Erläuterung des Einflusses des Übergangs des Eingangs-Bits auf das Ausgangssignal, wenn die Viterbi-Detektorschaltung des optischen Informationsaufzeichnungs- oder -wiedergabegeräts von Fig. 1 den Viterbi-Algorithmus ausführt,
Fig. 6(a), 6(b) und 6(c) zeigen Diagramme zur Erläuterung des Übergangspfades von Daten, der durch die Viterbi-Detektorschaltung des optischen Informationsaufzeichnungs- oder -wiedergabegeräts von Fig. 1 bestimmt wird.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Das in Fig. 1 dargestellte optische Informationsaufzeichnungs- oder -wiedergabegerät 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit einem Spindelmotor 2 für den Antrieb einer optischen Platte vom WORM-Typ (Write-Once-Read-Many-Type) ausgestattet, ferner mit einem optischen Kopf 5 zum Aufzeichnen von Informationen auf der optischen Platte durch Bestrahlen der Aufzeichnungsfläche der optischen Platte 3 mit einem modulierten Laserstrahl.
Eine Aufzeichnungsdaten-Generatorschaltung 6 erzeugt Aufzeichnungsdaten, die den Eingangsdaten entsprechen, und liefert diese an eine Modulatorschaltung 7. Die Modulatorschaltung 7 moduliert die Aufzeichnungsdaten und liefert modulierte Aufzeichnungsdaten an eine Lasertreiberschaltung 8. Die Lasertreiberschaltung 8 speist einen (nicht dargestellten) Halbleiterlaser, z. B. eine Laserdiode, in dem optischen Kopf 5 nach Maßgabe des modulierten Aufzeichnungssignals.
Der optische Kopf 5 besitzt einen nicht dargestellten Detektor, der die optische Platte 3 mit einem Laserstrahl bestrahlt, der eine geringere Leistung hat als der Aufzeichnungslaserstrahl, und detektiert aus dem reflektierten Laserstrahl HF-Signale. Die von dem optischen Kopf 5 detektierten HF-Signale werden über einen Verstärker 5 zu einer Phasenregelschleife (PLL- Schaltung) 10 und einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 11 übertragen. Die PLL- Schaltung 10 erzeugt ein Taktsignal, das mit auf der optischen Platte 3 voraufgezeichneten Taktpits synchronisiert ist, und liefert dieses an eine Daten-PLL-Schaltung 12. Die Daten-PLL- Schaltung 12 erzeugt auf der Basis des Taktsignals ein Datentaktsignal und liefert dieses an die Aufzeichnungsdaten-Generatorschaltung 6, einen Zeitsignalgenerator 13 und eine Verzögerungsschaltung 14. Die Aufzeichnungsdaten-Generatorschaltung 6 erzeugt die Aufzeich nungsdaten auf der Basis der Eingangsdaten synchron mit dem Datentaktsignal. Der Zeitsignalgenerator 13 erzeugt auf der Basis des Datentaktsignals Zeitsignale.
Die Verzögerungsschaltung 14 verzögert das Datentaktsignal und liefert ein verzögertes Datentaktsignal für die Steuerung des A/D-Wandlers 11. Der A/D-Wandler 11 wandelt die analogen HF-Signale aus dem Verstärker 9 synchron mit dem verzögerten Datentaktsignal in entsprechende digitale Signale um. Ein digitaler Entzerrer 15 formt die von dem A/D-Wandler 11 gelieferten digitalen Signale und gibt digitale HF-Signale aus. Eine Asymmetrie-Detektorschaltung 16 detektiert einen Asymmetriewert aus den digitalen HF-Signalen in dem Referenzbereich der optischen Platte 3 auf der Basis des von dem Zeitsignalgenerator 13 gelieferten Zeitsignals. Auf der Basis des von der Asymmetrie-Detektorschaltung 16 detektierten Asymmetriewerts werden die digitalen HF-Signale von einer Viterbi-Detektorschaltung 17 demoduliert.
Die optische Platte 3 besitzt mehrere konzentrische oder spiralförmige Spuren. Die Spuren sind in mehrere Sektoren 30 unterteilt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. In jedem Sektor 30 wird ein Informationsteil aufgezeichnet, oder es wird ein in jedem Sektor 30 aufgezeichnetes Informationsteil reproduziert. Jeder Sektor 30 besteht aus mehreren Segmenten. Jedes Segment besitzt einen Servobereich 31 mit vorgeformten Pits, einschließlich eines Taktpits, ferner einen Referenzbereich 32, in dem spezifische Pitmuster aufgezeichnet sind, und einen Datenbereich 33, in dem Daten aufgezeichnet sind.
Der Referenzbereich 32 muß nicht notwendigerweise in jedem Segment ausgebildet sein, sondern kann statt dessen auch nur einmal pro Sektor 30 vorgesehen sein.
Die in dem Referenzbereich 32 ausgebildeten spezifischen Muster bilden, wie Fig. 3(a) zeigt, ein erstes Pitmuster Pa, bestehend aus Pits "0 0 0 0... 0", ein zweites Pitmuster Pb, bestehend aus Pits "1 0 1 0 ... 0" und ein drittes Pitmuster Pc, bestehend aus Pits "1 1 1 1 ... 1 ". Wie Fig. 3(b) zeigt, sind die HF-Signale, die durch das spezifische Pitmuster repräsentiert werden, ternäre Werte.
Der Pegel des von dem ersten Pitmuster Pa repräsentierten HF-Signals ist der höchste Pegel La, weil das erste Pitmuster Pa kein Pit enthält. Der Pegel des von dem dritten Pitmuster Pc repräsentierten HF-Signals ist der niedrigste Pegel Lc. Der Pegel Lb des von dem zweiten Pitmuster Pb repräsentierten HF-Signals sollte idealerweise der mittlere Pegel zwischen dem höchsten Pegel La und dem niedrigsten Pegel Lc sein, d. h. den Wert (La + Lc)/2 haben. Da jedoch die Größe der Pits in Abhängigkeit von Schwankungen der Laserstrahlleistung variiert, weicht der Pegel Lb von dem idealen Pegel um einen Asymmetriewert ab. Die Asymmetrie- Detektorschaltung 16 detektiert deshalb den Asymmetriewert auf der Basis der ternären Werte La, Lb und Lc. Das Ausgangssignal der Asymmetrie-Detektorschaltung 16 wird der Viterbi-Detektorschaltung 17 zugeführt. Die Viterbi-Detektorschaltung 17 führt auf der Basis des Ausgangssignals der Asymmetrie-Detektorschaltung 16 eine Viterbi-Decodierung durch, wie dies im folgenden beschrieben wird.
Da das Pitmuster bei dem PR(1, 1)-Verfahren eine Intersymbol-Interferenz verursacht, nimmt das HF-Signal ternäre Werte α, 0 und -β an (in Fig. 3(b) ist α = La, 0 = Lb und -β = Lc). In dem Viterbi-Algorithmus ist das einem Eingangsbit AK entsprechende Ausgangssignal Yk:
(1) Yk = α
wenn (Ak, Ak - 1) = (1, 1),
(2) Yk = 0
wenn (Ak, Ak - 1) = (1, -1) oder (-1, 1) oder
(3) Yk = -β
wenn (Ak, Ak - 1) = (-1, -1).
Die Wahrscheinlichkeit Lk(+) daß Ak = +1 ist, läßt sich deshalb ausdrücken durch
(4) Lk(+) = max {Lk - 1(+) + [-(Yk - α)²], Lk - 1-(-) + [-(Yk - 0)²]}
worin max {a, b} die Auswahl des jeweils größeren der Werte a und b bedeutet. Da die Wahrscheinlichkeit Lk(+) bedeutet, daß Ak = +1 und (Yk - α)2 in dem Ausdruck (4) das Quadrat der Differenz zwischen dem Ausgangssignal Yk und dem erwarteten Signalpegel α ist, wächst die Wahrscheinlichkeit Lk(+), wenn das Quadrat der Differenz kleiner wird. Wenn gilt (5) A = Lk - 1(+) + [-(Yk - α)²]
(6) B = Lk - 1(-) + [-(Yk - 0)²]
ist für ein Muster, in dem Ak- 1 = +1 und Ak = +1 ist Lk(+) = A, wie dies in Fig. 5(b) gezeigt ist, und für ein Muster, in dem Ak- 1 = -1 und Ak = +1 ist, Lk(+) = B, wie dies in Fig. 5(c) für den Übergang des in Fig. 5(a) dargestellten Übergang des Eingangsbits Ak gezeigt ist.
Für die Wahrscheinlichkeit Lk(-), daß Ak = -1 ist, gilt entsprechend:
(7) Lk(-) = max{Lk - 1(+) + [-(Yk - 0)²], Lk - 1(-) + [-(Yk + β)²]}
Die Terme der Gleichung (7) werden repräsentiert durch
(8) C = Lk - 1(+) + [-(Yk - 0)²]
(9) D = Lk - 1(-) + (-(Yk + β)²]
Um die Wahrscheinlichkeit Lk(+) und die Wahrscheinlichkeit Lk(-) miteinander zu vergleichen, bildet man
(10) ΔLk = Lk(+) - Lk(-)
Aus Gleichung (10) kann der Übergangspfad der Daten bestimmt werden.
(11) (1) ΔLk = 2αYk - α², wenn
A > B und C > D:
ΔLk - 1 + 2αYk - α² > 0 und
ΔLk - 1 + 2βYk + ß² > 0
(12) (2) ΔLk = -ΔLk - 1, wenn
A < B und C > D:
ΔLk - 1 + 2αYt - α² < 0 und
ΔLk - 1 + 2βYk + β² > 0
(13) (3) ΔLk = 2αYk + α², wenn
A < B und C > D:
A < B und C> D:
ΔLk - 1 + 2βYk + β² < 0
Die Viterbi-Detektorschaltung 17 benutzt für ihre Berechnungen die Gleichungen (11), (12) und (13) durch Der Datenübergang entspricht dem in Fig. 6(a) dargestellten Übergangsmuster, wenn die in Gleichung (11) angegebene Bedingung erfüllt ist, hingegen dem Übergangsmuster von Fig. 6(b), wenn die in Gleichung (12) angegebene Bedingung erfüllt ist, oder dem in Fig. 6(c) dargestellten Muster, wenn die in Gleichung (13) angegebene Bedingung erfüllt ist.
Das optische Aufzeichnungs- oder -wiedergabegerät 1, in dem die vorliegende Erfindung verkörpert ist, hat einen einfachen Aufbau und kann Daten selbst dann demodulieren, wenn das HF-Signal mit einem Asymmetriewert behaftet ist, indem zunächst der Asymmetriewert des HF-Signals, der aus der Schwankung der Leistung des Schreiblaserstrahls resultiert, detektiert wird und dann die Daten durch den Viterbi-Algorithmus auf der Basis des Asymmetriewerts demoduliert werden.
Das Aufzeichnungsmedium muß nicht notwendigerweise eine optische WORM-Platte sein. Es kann vielmehr auch um eine ROM-Disk zur Informationsspeicherung handeln. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich auf ein ROM-Disk-Wiedergabegerät anwendbar, das eine Korrekturtabelle für Asymmetriewerte von HF-Signalen erzeugen kann, die durch Lei stungsschwankungen des für das Einschreiben der Information in der optischen Platte benutzten Schreiblaserstrahls verursacht werden, und das weiterhin in der Lage ist, die HF- Signale auf der Basis der Korrekturtabelle zu korrigieren und die Daten mit Hilfe des Viterbi- Algorithmus zu demodulieren.
Die Erfindung eignet sich außerdem dazu, Informationen, die durch Lichtmodulation auf einer magneto-optischen Platte aufgezeichnet werden, mit Hilfe des Viterbi-Algorithmus zu demodulieren.

Claims

1. Gerät zur optischen Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationen, bei dem zur Wiedergabe der auf einem optischen Informationsaufzeichnungsmedium (3) aufgezeichneten Information ein Viterbi-Algorithmus benutzt wird, so daß die Amplitude des reproduzierten Signals einen ternären Wert annimmt,

mit einer Pit-Informationsdetektoreinrichtung (5, 9-13) mit Mitteln zum Bestrahlen des optischen Informationsaufzeichnungsmediums (3) mit einem Laserstrahl zum Detektieren der Pit-Information, die von dem auf dem optischen Informationsaufzeichnungsmedium (3) aufgezeichneten Pits repräsentiert wird,

gekennzeichnet durch

eine Differenzdetektoreinrichtung (16) zum Detektieren der Differenz α zwischen der maximalen Amplitude und der mittleren Amplitude der ternären Pit-Information und zur Ausgabe eines entsprechenden ersten Differenzsignals und zum Detektieren der Differenz β zwischen der minimalen Amplitude und der mittleren Amplitude der ternären Pit-Information und zur Ausgabe eines entsprechenden zweiten Differenzsignals, wobei zum Detektieren der Differenzen α, β ein spezifisches Pitmuster benutzt wird,

und eine Decodiereinrichtung (17) zum Decodieren der reproduzierten Signale auf der Basis des ersten Differenzsignals und des zweiten Differenzsignals durch den Viterbi-Algorithmus, wobei die erwarteten Pegel der ternären Werte als α, 0, β gesetzt sind.

2. Gerät zur optischen Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationen nach Anspruch 1, bei dem die Differenzdetektoreinrichtung (16) die Differenz in einem Referenzbereich detektiert, in dem das spezifische Pitmuster auf dem optischen Informationsaufzeichnungsmedium (3) aufgezeichnet ist.

3. Gerät zur optischen Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das optische Informationsaufzeichnungsmedium (3) eine Nurlesespeicher-Platte (ROM-Disc) ist, auf der eine voraufgezeichnete Information gespeichert ist.

4. Gerät zur optischen Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das optische Informationsaufzeichnungsmedium (3) eine magnetooptische Platte vom Lichtmodulationstyp ist.

5. Gerät zur optischen Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationen nach Anspruch 1, bei dem die Differenzdetektoreinrichtung (16) die Differenz zwischen der maximalen Amplitude und der mittleren Amplitude und die Differenz zwischen der minimalen Amplitude und der mittleren Amplitude in einem Referenzbereich detektiert, in dem ternäre Pitmuster auf dem optischen Informationsaufzeichnungsmedium (3) aufgezeichnet sind.