JP2000123487A - デジタル再生信号処理装置 - Google Patents
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Abstract
た、最小符号長の制約が2T以上の符号語を利用した再
生信号を読み出すのに適した周波数特性を有するパーシ
ャルレスポンスを利用し、かつ簡潔な回路規模を有する
デジタル再生信号処理装置を提供する。 【解決手段】 記録媒体1に記録された再生信号を読み
だす読み取りヘッド2と、低域周波数通過フィルタ3
と、アナログ/デジタル変換器4と、FIRフィルタ5
と、適応等化係数設定器6と、パーシャルレスポンス仮
判定器7と、位相比較器9と、ビダビ復号器8と、ルー
プフィルタ10と、デジタル/アナログ変換器11と、
電子制御発信器12と、を備えたデジタル再生信号処理
装置Xとした。
Description
理装置に関するものであり、特に最小符号長の長い符号
語を用いたデジタル記録の再生装置に用いる、デジタル
再生信号処理回路に適したパーシャルレスポンスを使っ
たデジタル再生信号処理装置に関する。
ct Disk、以下「CD」とする。)やデジタルバ
ーサタイルディスク(Digital Versati
leDisk、以下「DVD」とする。)等が、記録を
半永久的に保存できる、という点から大変注目を集めて
いる。そして、CDやDVDに記録された再生信号を再
生する装置として、回路規模が比較的簡単で小さく、安
価に製造出来る、等の理由により、アナログ式の再生信
号処理装置が利用されている。
用のアナログ再生信号処理装置について、図7を参照し
つつ簡単に説明する。図7は従来のアナログ再生信号処
理装置Zの構成例を示した図であるが、このアナログ再
生信号処理装置Zにおける再生信号の流れは以下の通り
である。即ち、読み取りヘッド102によって記録媒体
101から読み出されたアナログ再生信号は、アナログ
フィルタ103に入力される。
ログ再生信号は、アナログフィルタ103によって高域
ノイズがカットされると共に、ジッターが最小になるよ
うに、特定帯域の信号成分が強調される。フィルタリン
グされたアナログ再生信号はDCレベルコントロール回
路104とレベルコンパレータ105に入力される。D
Cレベルコントロール回路104では、フィルタリング
されたアナログ再生信号のDC成分が抽出される。この
抽出されたDC成分は、レベルコンパレータ105のス
ライスレベルとしてレベルコンパレータ105に入力さ
れる。
リングされたアナログ再生信号と、スライスレベルとを
比較し、2値判別を行い、2値化データとして出力す
る。この出力された2値化データは、位相比較器106
に入力され、電圧制御発振器108から出力されてくる
クロック信号と位相比較される。
信号はループフィルタ107に入力される。ループフィ
ルタ107の出力は電圧制御発振器108に入力され
る。電圧制御発振器108は、ループフィルタ107の
出力に比例したクロック信号を位相比較器106に出力
する。
は以上のように処理されるが、このアナログ再生信号処
理装置Zは、CDやDVD等に記録された再生信号をあ
る程度は読み出しているものの、この読み出す性能が必
ずしも高いものであるとは言えない。そこで、さらにC
DやDVDに記録された再生信号をより良く読み出せる
性能を有する再生信号処理装置の開発が望まれている。
VDは、エイトトゥーフォーティーンモジュレーション
(Eight to Fourteen Modura
tion、以下「EFM」とする。)符号、或いはEF
M−Plus符号のような、最小符号長が3Tの符号語
を利用した再生信号を用いている。そしてDVDに用い
られる再生信号の周波数特性は図6に示す通りである。
てDVDから読み出される再生信号のチャネルレート、
即ち再生レートも図6に示した光学系の周波数特性に比
較して高い周波数に設定されている。このような光学系
の再生周波数特性なので、もしも符号語の中に1T信号
が存在していても、その再生信号は完全に減衰しきって
いる状態となっている。つまり、EFMのように最小符
号長が3Tに設定されている場合、通常、識別できる最
小ピット長は光ディスクの場合で3T程度に設定される
ので、再生レートの符号語中に1Tの長さのピットが存
在した場合、これをピックアップしようとしてもこの信
号が極めて小さいため、識別が大変困難であり、故に1
T信号は完全に減衰しきっている状態となるのである。
(Signal to Noiseratio、(信号
対雑音比))が良い、と言える。そしてSNが良い、と
いう特性と、最小符号長を制限したEFM系の符号を利
用して、DVDでは高密度記録が可能となっている。
は、その線記録密度を高めるために、パーシャルレスポ
ンスマキシマムライクリーフッド(Pertial R
esponse Maximum Likelyhoo
d、以下「PRML」とする。)と呼ばれる再生信号処
理方式が、盛んに導入されはじめた。
の技術であるパーシャルレスポンスと、符号理論のマキ
シマムライクリーフッド(最尤復号)を組み合わせた再
生信号処理方式である。そしてこのPRML方式を用い
た再生信号処理では、再生信号の持つ周波数特性に合致
した周波数特性を有するパーシャルレスポンスの型を選
択する必要がある。
図8に示すような磁気再生信号周波数特性を示すが、こ
の磁気再生信号周波数特性はバンドパス特性を示す。そ
してこのバンドパス特性を示している磁気再生信号周波
数特性に合致した周波数特性を有するパーシャルレスポ
ンスとして、パーシャルレスポンス(1、0、−1)が
挙げられる。図8に示すように、再生信号周波数特性
と、パーシャルレスポンス(1、0、−1)の有する周
波数特性が類似しているので、特に高域強調を行わなく
てもこれらを簡単に等化出来ることが判る。尚、パーシ
ャルレスポンスの周波数特性は、符号語と密接に関係し
ている、という特徴を有している。
Dの記録密度をより高めるために、最近ではDVDの再
生信号に対してもPRML方式の導入が試みられてい
る。そしてこのDVDに記録された、PRML方式を用
いた再生信号の処理に対して、より読み取り性能の高
い、デジタル式の再生信号処理装置の開発が望まれてい
る。
RML方式を用いた再生信号を記録した光磁気ディスク
用のデジタル式再生信号処理装置について、図9を参照
しつつ簡単に説明する。図9は、PRML方式を用いた
再生信号を記録した光磁気ディスク用のデジタル再生信
号処理装置Yの構成例を示した図であるが、このデジタ
ル再生信号処理装置Yにおける再生信号の流れは以下の
通りである。尚、このデジタル再生信号処理装置Yはパ
ーシャルレスポンス(1、1)を利用しているが、その
理由は後述する。
01から読み出されたアナログ再生信号は、アナログフ
ィルタ203に入力される。アナログフィルタ203に
入力されたアナログ再生信号は、高域ノイズをカットす
ると共に、パーシャルレスポンス(1、1)の周波数特
性に近くなるように、特定帯域の信号成分がコントロー
ルされる。
は、DCレベルコントロール回路204と、レベルコン
パレータ205と、アナログ/デジタル変換器209に
入力される。DCレベルコントロール回路204では、
フィルタリングされたアナログ再生信号のDC成分が抽
出される。
タ205のスライスレベルとしてレベルコンパレータ2
05に入力される。レベルコンパレータ205では、フ
ィルタリングされたアナログ再生信号と、スライスレベ
ルの比較を行い、比較信号を出力する。この比較信号は
位相比較器206に入力され、電圧制御発振器208か
ら出力されてくるクロック信号と位相比較される。
信号はループフィルタ207に入力される。ループフィ
ルタ207の出力は電圧制御発振器208に入力され
る。電圧制御発振器208は、ループフィルタ207の
出力に比例したクロック信号をアナログ/デジタル変換
器209及びビタビ復号器210に対して出力する。
制御発振器208の出力するクロック信号のタイミング
で、フィルタリングされたアナログ再生信号をサンプリ
ングし、デジタル信号に変換する。変換されたデジタル
信号は、パーシャルレスポンス(1、1)型のビタビ復
号器210に入力され、2値データ化される。
再生信号周波数特性と、パーシャルレスポンス(1、
1)の周波数特性を示す。この図より判るように、両方
の曲線は類似しているので、等化を行う際に極端な高域
強調を行わずとも良好な再生特性が得られる。ゆえに、
上述の再生信号処理装置ではパーシャルレスポンス
(1、1)を用いているのである。
号を記録した磁気ディスク用のデジタル再生信号処理装
置Yを用いれば、第1の従来例に示したアナログ再生信
号処理装置を用いるよりも、より忠実に、記録媒体に記
録された再生信号を読み出すことができる。
の、パーシャルレスポンス(1、1)を利用したデジタ
ル再生信号処理装置Yでは、DVDやCDの再生信号特
性に対して適用し難い、という問題点を有している。こ
の問題点について簡単に説明すると、DVDやCDでは
最小符号長が3TのEFM符号或いはEFM−Plus
符号を利用した再生信号を用いていることは先述した通
りであるが、このEFM符号或いはEFM−Plus符
号は、符号自体の高域成分が少なく、一方DVDやCD
の記録ビットレートは高めに設定してあるため、再生信
号特性は高域が極端に減衰した周波数特性を示す。
lus符号を用いたDVDやCDの再生信号の周波数特
性に、先述した、パーシャルレスポンス(1、1)を利
用したデジタル再生信号処理を適用した場合、高域ノイ
ズの強調が強くなってしまい、再生信号が忠実に読み取
れない、という問題が生じてしまうのである。
次にするほど、その周波数特性は高域の強調特性が少な
くなる、という特徴を利用して、高次のパーシャルレス
ポンスをデジタル再生信号処理装置に利用すれば、高域
ノイズの強調が強くなる、という問題は解消できるが、
パーシャルレスポンスの次数を高次にするほど、回路構
成自体が極端に複雑になる、という欠点が新たに生じて
しまう。
て、さらに説明する。図2は、高次のパーシャルレスポ
ンスの周波数特性とDVDの再生周波数特性を示したも
のである。図中、縦軸は出力ゲインを、横軸は規格化周
波数を示し、例えば光特性を示した曲線からは、光特性
は低周波数領域では信号が出力されるが、規格化周波数
が0.1、0.2、…、と増加するにつれて信号出力が
減衰し、0.3以上となると殆ど信号が出力されない、
ということが判る。
1)、パーシャルレスポンス(1、2、1)、パーシャ
ルレスポンス(1、3、3、1)の曲線は、それぞれ以
下に示す式(1)、式(2)、式(3)で表される。
尚、式中において「1+D」とは現在の信号と1T遅延
した信号を加算することを意味している。
o Zero)符号を前提に判定レベルを考えると、N
RZ符号では判定レベルが2値であるのに対して、パー
シャルレスポンス(1、1)では3値判定レベルである
のに対して、パーシャルレスポンス(1、2、1)では
5値判定レベル、パーシャルレスポンス(1、3、3、
1)では9値判定レベルになる。
いて簡単に説明しておくと、パーシャルレスポンス
(1、1)において、例えば「011111000」と
いう信号が入力した場合、式(1)よりパーシャルレス
ポンス(1、1)の場合は「1+D」、即ち1T遅延し
た信号と加算されるので、「011111000」と
「x011111000」とが加算され、その結果「x
12222100x」となる(「x」は不定値であ
る。)。つまり、ここで数値は「0」と「1」と「2」
の「3値」で表されることになるので、パーシャルレス
ポンス(1、1)は3値判定レベルとなる。パーシャル
レスポンス(1、2、1)及びパーシャルレスポンス
(1、3、3、1)も同様にして、それぞれ5値判定レ
ベル、9値判定レベル、となるのである。このように判
定レベルが多値になると判別が複雑になるばかりでな
く、ビタビ復号器のビタビ回路の回路規模も判定レベル
の自乗で増加してしまう。
ル再生信号処理装置にパーシャルレスポンス(1、3、
3、1)を適用したとしても、高域強調は少なくなるも
のの、判別が複雑になり、ビタビ回路の回路規模も巨大
なものとなってしまう。そして、図2に示すように、パ
ーシャルレスポンス(1、3、3、1)の周波数特性と
DVDの再生周波数特性はまだ類似には程遠いため、こ
れらを等化することは非常に困難であり、故にパーシャ
ルレスポンス(1、3、3、1)の適用も好ましいもの
ではなかった。
再生にはアナログ式の再生信号処理装置を用いざるを得
なかったのである。そこで、本発明はかかる事情に鑑み
てなされたものであり、その目的は、高域減衰型のデジ
タル記録装置に記録された、最小符号長の制約が2T以
上の符号語を利用した再生信号を読み出すのに適した周
波数特性を有するパーシャルレスポンスを利用し、かつ
簡潔な回路規模を有するデジタル再生信号処理装置を提
供することである。
め、本発明の請求項1に記載のデジタル再生信号処理装
置では、高域減衰型のデジタル記録装置に記録された、
最小符号長の制約が2T以上の符号語を利用した再生信
号を読み出すデジタル再生信号処理装置であって、少な
くとも、前記再生信号を読み出してアナログ再生信号と
して出力する読み取りヘッドと、前記アナログ再生信号
の高域ノイズをカットする低域周波数通過フィルタと、
前記低域周波数通過フィルタでフィルタリングされたア
ナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタ
ル変換器と、前記デジタル再生信号を適応等化係数に応
じたフィルタ処理を行うFIR(Finite Imp
ulse Response)フィルタと、前記FIR
フィルタでフィルタリングされたデジタル再生信号のイ
ンパルス応答特性を、(a、b、b、a)の形で表され
るインパルス応答からなるパーシャルレスポンスの型に
等化し、前記FIRフィルタでフィルタリングされたデ
ジタル再生信号を等化後デジタル再生信号として出力す
るための適応等化係数を設定する適応等化係数設定器
と、前記デジタル再生信号、或いは前記等化後デジタル
再生信号から位相誤差を検出する位相比較器と、前記適
応等化係数設定器と前記位相比較器に仮データ判定出力
を行うパーシャルレスポンス仮判定器と、前記FIRフ
ィルタから出力されるパーシャルレスポンス等化データ
を判定データに復号するビタビ復号器と、前記位相比較
器で検出された位相誤差をフィルタリングするループフ
ィルタと、前記フィルタリングされた位相誤差をアナロ
グ再生信号に変換するデジタル/アナログ変換器と、前
記デジタル/アナログ変換器の出力に比例したクロック
信号を出力する電圧制御発振器と、を備えたことを特徴
とする。
理装置では、請求項1に記載のデジタル再生信号処理装
置において、前記FIRフィルタが、入力信号を1Tず
つ遅延する縦続接続された複数の遅延素子と、前記遅延
素子によって遅延された信号と、外部より入力される等
化係数を掛け合わせる複数の乗算器と、前記複数の乗算
器の出力を加算する加算器と、から構成されていること
を特徴とする。
に記載のデジタル再生信号処理装置において、前記FI
Rフィルタが、前記遅延素子2個以上の間隔をおいて前
記乗算器が挿入されている形態で構成されていることは
好ましい実施の形態である。
置では、請求項1に記載のデジタル再生信号処理装置に
おいて、前記適応等化係数設定器が、目標とする等化タ
ーゲットは、少なくとも、(a、b、b、a)の形で表
されるインパルス応答からなるパーシャルレスポンスの
型とし、前記パーシャルレスポンス仮判定器による仮デ
ータ判定出力と、前記等化後デジタル再生信号出力との
誤差の自乗平均を最低にするように前記適応等化係数を
随時更新し、かつ、前記a及びbの値を調整することに
より、パーシャルレスポンス特性を任意に変化可能とし
たことを特徴とする。
記載のデジタル再生信号処理装置において、前記適応等
化係数設定器が、等化係数の更新周期をnT毎に間引き
して行うことは、好ましい実施の形態である。
置では、請求項1に記載のデジタル再生信号処理装置に
おいて、前記パーシャルレスポンス仮判定器が、次数の
低いパーシャルレスポンス検出、或いは2値検出によっ
て、レベル判定したデータから、適応等化にしようする
パーシャルレスポンスレベルでの判定値に変換し出力す
る機能と、次数の低いパーシャルレスポンス検出、或い
は2値検出によって、レベル判定したデータから、ゼロ
クロス領域を仮判定する機能と、を有することを特徴と
する。
置では、請求項1に記載のデジタル再生信号処理装置に
おいて、前記ビタビ復号器が、ブランチメトリック演算
器と、パスメトリック演算器と、パスメモリと、から構
成され、(a、b、b、a)の形で表されるインパルス
応答からなるパーシャルレスポンスの型に対応可能であ
ることを特徴とする。
記載のデジタル再生信号処理装置において、前記ビタビ
復号器が、符号長制約によって制限されるパスを削減し
て構成され、かつ前記パーシャルレスポンスの型のイン
パルス応答を表す(a、b、b、a)の、a及びbの変
化によってビタビ判定レベルを任意に変化可能としたこ
とは、好ましい実施の形態である。
に記載のデジタル再生信号処理装置において、請求項2
又は請求項3に記載のFIRフィルタと、請求項4又は
請求項5に記載の適応等化係数設定器と、請求項6に記
載のパーシャルレスポンス仮判定器と、請求項7又は請
求項8に記載のビタビ復号器との、いずれか2つ以上を
同時に用いたこともまた好ましい実施の形態である。
1又は請求項4、又は請求項7から請求項9のいずれか
1項に記載のデジタル再生信号処理装置において、前記
(a、b、b、a)を(3、4、4、3)としたことも
また、好ましい実施の形態である。
て図面を参照しながら説明する。尚、ここで示す実施の
形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形
態に限定されるものではない。
タル再生信号処理装置の一例を第1の実施の形態とし
て、図を参照しつつ説明する。図1は第1の実施の形態
に係るデジタル再生信号処理装置Xの構成図であるが、
このデジタル再生信号処理装置Xにおける再生信号の流
れは以下の通りである。尚、記録媒体1は高域減衰型の
デジタル記録装置であって、これに記録された再生信号
は、最小符号長の制約が2T以上の符号語を利用したも
のとする。
読み出されたアナログ再生信号は、低域周波数通過フィ
ルタ3に入力される。低域周波数通過フィルタ3に入力
されたアナログ再生信号は、高域ノイズをカットされて
から出力される。
号は、アナログ/デジタル変換器4に入力されて、デジ
タル再生信号に変換される。このデジタル再生信号は、
FIRフィルタ5と、位相比較器9に入力される。FI
Rフィルタ5から出力されるデジタル再生信号は、適応
等化係数設定器6と、パーシャルレスポンス仮判定器7
と、位相比較器9と、ビタビ復号器8と、に入力され
る。
は、適応等化係数設定器6と、位相比較器9と、に入力
される。適応等化係数設定器6から出力される等化係数
はFIRフィルタ5に入力される。
判定器7からの出力と、FIRフィルタ5に入力される
信号、或いはFIRフィルタ5から出力される信号のい
ずれかと、から位相誤差信号を生成する。この位相誤差
信号はループフィルタ10に入力され、ループフィルタ
10の出力は、デジタル/アナログ変換器11に入力さ
れる。
たアナログ再生信号は電子制御発信器12に入力され、
電子制御発信器12はこの入力されたアナログ再生信号
に従ってクロック信号を出力する。
信号処理装置Xの各構成部材について、図面を参照しつ
つ説明する。まずFIRフィルタ5について説明する
と、このFIRフィルタ5は、アナログ/デジタル変換
器4で変換されたデジタル再生信号を、適応等化係数設
定器6で決定される適応等化係数に応じてフィルタ処理
する為のものであり、このFIRフィルタ5は図3に示
す通り、遅延素子13、13、…、と、乗算器14、1
4、…、と加算器15と、で構成される。
ップが用いられているが、このデータフリップフロップ
は、クロックが入力されると1個の素子につき1Tの遅
延を行う、という機能を有している。
について説明すると、通常のFIRフィルタでは1個の
遅延素子13の出力に対して、1個の乗算器14を接続
する構成としてもよいが、本実施の形態においては、2
個の遅延素子13、13の出力に対して1個の乗算器1
4が接続されている構成となっている。これは、本実施
の形態で用いる高域減衰型の高密度記録機器において
は、再生信号の周波数特性におけるインパルス応答の時
間広がりが広いため、またFIRフィルタ5の前段に存
在する低域周波数通過フィルタ3の群遅延特性を補正す
るために、出来るだけ時間幅の長いFIRフィルタ5を
構成しなければならない、という理由によるものであ
る。
5を構成する際に、1個の遅延素子13毎に1個の乗算
器14を接続していたのでは、FIRフィルタ5の回路
規模が増大してしまうが、記録媒体1に記録された再生
信号が、本実施の形態のように最小符号長の制約が2T
以上である場合、符号自体に1Tの周波数成分が少な
く、周波数特性も高域減衰型である再生信号を利用して
いるので、フィルタ処理に影響を及ぼさない。つまり、
2個の遅延素子13毎に1個の乗算器14を接続するこ
とにより、FIRフィルタ5の制御できる周波数帯域
は、高域において制限されてしまうが、そもそもこの帯
域における再生信号成分はエラーレートに大きな影響を
及ぼさない成分であり、よって2個の遅延素子13毎に
1個の乗算器14を接続しても、フィルタ処理に影響を
及ぼさないのである。
は、2個の遅延素子13毎に1個の乗算器14を接続す
る、という構造にしたので、回路規模を半減できる、と
いう効果を得ることが出来る。これは、FIRフィルタ
5を構成する素子のうち、遅延素子13及び加算器15
に比べて乗算器14の回路規模が大きいからであり、こ
の回路規模の大きい乗算器14を削減することは、FI
Rフィルタ5の回路規模の削減に大きく寄与することに
なる。また、FIRフィルタ5自体の回路規模のみなら
ず、適応等化係数設定器6の回路規模削減効果も大き
い。即ち、適応等化係数設定器6は乗算器14の乗算係
数を設定する回路であるので、乗算器14が半分になれ
ば、適応等化係数設定器6の回路規模も半分になるの
で、回路規模削減効果が大きくなる。
すると、これはFIRフィルタ5でフィルタリングされ
たデジタル再生信号のインパルス特性を、(a、b、
b、a)の形で表されるインパルス応答からなるパーシ
ャルレスポンスの型(以下、「パーシャルレスポンス
(a、b、b、a)」とする。)に等化し、等化後デジ
タル再生信号とするのに最適な適応等化係数を決定する
ものである。
ターゲットは、パーシャルレスポンス(a、b、b、
a)である、といえる。そこで次に、パーシャルレスポ
ンス(a、b、b、a)を適応等化係数設定器6に利用
する理由について簡単に説明する。
波数特性の判定レベル値を示したものである。そして判
定レベル値が大きくなる程、回路規模も大きくなる。
(1、2、1)では、最小符号長が1Tの時に5値を示
す判定レベル値は、最小符号長が3Tの時は4値となる
ことが判る。同様に、パーシャルレスポンス(1、2、
2、1)では、判定レベル値が7値であったものが5値
に、パーシャルレスポンス(1、3、3、1)及びパー
シャルレスポンス(3、4、4、3)では9値であった
ものが5値となることが判る。
(a、b、b、a)の場合は、パーシャルレスポンス
(1、2、1)の場合に比較して、判定レベル値の削減
率が大きいと判断できる。さらに回路の観点から見て
も、パーシャルレスポンス(a、b、b、a)の形式で
あれば、a及びbの値に関わらず、全て同一構成の回路
を利用できる、という利点もある。
ルレスポンス(a、b、b、a)を利用しているのであ
る。そして、この表に示した、パーシャルレスポンス
(a、b、b、a)のうち、図2に示すように、パーシ
ャルレスポンス(1、2、2、1)及びパーシャルレス
ポンス(3、4、4、3)の周波数特性は、いわゆる一
般的にはナイキスト周波数と呼ばれている周波数であ
る、アナログ/デジタル変換周波数の1/2である1/
2Tの周波数より低い周波数で、伝送ゲインが0となる
ポイントが存在し、またこの0となるポイントを境にし
て再び伝送ゲインが増す、という特徴を有している。
4、3)の周波数特性は、低域においてはDVDに光記
録された再生信号の周波数特性に最も近い特性を示して
いる。つまり、図2より判るように、低域におけるパー
シャルレスポンス(3、4、4、3)の周波数特性は、
DVDの再生信号の周波数特性に近づいている。しか
し、折り返しポイントも他のパーシャルレスポンスの周
波数特性に比べて低域に移っているため、高域において
は他のパーシャルレスポンスの周波数特性に比べて強調
特性が強くなる。
相当するFIRフィルタ5は、先述した通り、2T毎の
出力で乗算を行う構造としているので、FRIフィルタ
5自体に高域強調の機能が備わっておらず、故に本実施
の形態では高域強調による特性悪化は生じない。
ルレスポンス(a、b、b、a)を、中でもパーシャル
レスポンス(3、4、4、3)を利用しているのであ
る。
4、3)を利用する理由として、上述した理由に加え、
アイパターンの観点から、DVDの周波数特性とパーシ
ャルレスポンスの周波数特性の等化が行い易い、という
理由もある。この点について簡単に説明する。
である。この中で、図4(c)に示したパーシャルレス
ポンス(1、3、3、1)であれば、上下の2値間の間
隔が小さく、またこの2値間のアイパターンは開き難い
ので、このパーシャルレスポンスを用いた等化は困難で
ある。図4(d)に示したパーシャルレスポンス(1、
2、2、1)であれば、上下の2値の間隔は図4(c)
のアイパターンよりも広くなるが、図4(e)に示した
パーシャルレスポンス(3、4、4、3)のアイパター
ンであれば、さらに上下の2つの間隔が広がり、その結
果DVDの周波数特性との等化を行い易くなる。このよ
うに、本実施の形態であれば、パーシャルレスポンス
(3、4、4、3)を利用することが最も望ましいとい
える。
4、3)を利用した、本実施の形態における適応等化係
数設定器6が設定する適応等化係数について簡単に説明
する。この適応等化係数設定器6では、最小二乗平均
(Least Mean Square、以下「LM
S」とする)というアルゴリズムを用いて適応等化係数
を算出するため、LMSで利用する仮判定値が必要とな
る。
路の応答」の自乗誤差を最低にするフィードバック動作
であり、適応等化係数設定器6において「望みの応答」
とは仮判定値であり、「伝送路の応答」とは、FIRフ
ィルタ5から入力され、パーシャルレスポンスの周波数
特性と等化されたデジタル再生信号である。そして適応
等化係数設定器6において、仮判定値と等化後デジタル
再生信号の差を、等化誤差信号として処理する。このよ
うに、適応等化係数設定器6は、この等化誤差信号の自
乗値を最低にするように、FIRの等化係数を随時更新
する適応等化を行う。ちなみに、LMSの等化係数設定
式は次の式(4)のように表される。
れば、適応等化係数設定器6には毎レートのフィードバ
ックが働き、nを2とすると、適応等化係数設定器6は
1クロック間引きした動作を行う。このように適応等化
係数設定器6においては、nの値を選択することにより
等化係数の更新周期をnT毎に間引きして行うことが可
能となる。
定値と伝送系の応答、即ち等化後デジタル再生信号の差
からなる等化誤差信号は異常となる。等化誤差信号が異
常となると、LMSの動作自体が異常になり、即ち適応
等化係数設定器6による適応等化係数の算出が不可能と
なる。つまり、仮判定値を誤る確立が高くなると、等化
誤差信号が異常になり、ついにはLMS動作が異常にな
ってしまう。
判定値を用いれば、この値はFIRフィルタ5でフィル
タリングされた等化後デジタル信号を基にしたレベル判
定による仮判定値よりも信頼性は高いが、LMSはフィ
ードバック系であり、判定値検出ディレイが長くなった
場合、ループ特性が悪化する、という問題があるため、
最終的にビタビ復号器8が出力する判定値をLMSの仮
判定値としては使用できない。
ポンス仮判定器7を備えている。このパーシャルレスポ
ンス仮判定機7は、FIRフィルタ5でフィルタリング
された、しかしまだ等化されていないデジタル再生信号
のFIRフィルタ5における出力時の出力レベルを基
に、前述したLMSの仮判定値を決定している。
DVDの再生信号の波形を観察した場合、再生信号の種
類によっては、再生信号の上下が著しく非対称の場合が
ある。このような再生信号を記録したDVDに対して
は、例えパーシャルレスポンス(3、4、4、3)をし
ようしても上下のアイパターンが閉じてしまうので、こ
のまま強引に、前述のような出力レベルの検出を行って
も、LMSが誤判定を起こしてしまう可能性があり、ひ
いては等化が出来なくなる可能性がある。
い場合は、閾値が少ないほど判定に誤りが生じる可能性
が低くなる。つまり、レベル判定を行う場合、例えば同
一のSN信号を閾値により判別した場合、ビタビ復号が
なければ閾値が少ないほど、判定誤差が生じる確率が低
くなる、ということである。
スポンス仮判定器7は、パーシャルレスポンス(1、
1)による判定値を用いてパーシャルレスポンス(3、
4、4、3)の仮判定値を導出するように構成してい
る。これは、パーシャルレスポンス(1、1)の場合の
閾値は2値であり、パーシャルレスポンス(3、4、
4、3)の場合の閾値が5値であることに比べて閾値が
少ないので、判定誤差が生じる確率が低くなるからであ
る。また、パーシャルレスポンス仮判定器7を用いず
に、直接パーシャルレスポンス(3、4、4、3)の閾
値を用いることも考えられるが、この場合は先述の通
り、閾値が5値であるため判定誤差の生じる確率が高く
なり、またパーシャルレスポンスの次元が高いため回路
規模が大きくなるので、結局処理速度、回路規模の観点
から、パーシャルレスポンス仮判定器7を用いており、
ここでパーシャルレスポンス(1、1)による判定値を
用いているのである。さらに、以下に述べるように、こ
のように仮判定値を用いても、処理上の問題が生じる可
能性も低いので、パーシャルレスポンス(1、1)によ
る判定値を仮判定値として採用出来るのである。
ルレスポンス(1、1)の伝達特性、及びパーシャルレ
スポンス(3、4、4、3)の伝達特性は式(5)及び
式(6)に示す通りである。
ポンス(3、4、4、3)の伝達特性を得るためには、
パーシャルレスポンス(1、1)で3値判定した結果に
一定値を乗じればよい。乗じた結果を式(7)に示す。
2値検出によっても行うことが出来る。つまり、2値判
別の伝達特性は「1」であり、目標とするパーシャルレ
スポンス(3、4、4、3)の伝達特性は式(6)の通
りであるから、パーシャルレスポンス(3、4、4、
3)の伝達特性を得るためには、特に図示はしないが、
予め回路中に2値検出器を準備しておき、この2値検出
器で2値判定した結果を式(6)で乗じればよい。
パーシャルレスポンス(3、4、4、3)の値を直接5
値判定により導出した場合と比較しても、さほどパーシ
ャルレスポンス(3、4、4、3)の値から乖離してい
ない安定した仮判定値を得ることが出来る。尚、パーシ
ャルレスポンス(a、b、b、a)に用いる「a」
「b」、即ち乗算係数を任意の値に設定することも考え
られる。
は、位相比較器9にゼロクロスレベル判別信号と傾き判
別信号を出力するように構成されている。このゼロクロ
スレベル判別信号と傾き判別信号は、前述同様にして、
パーシャルレスポンス(1、1)を用いた仮判定値によ
る判別信号より生成される。
7を用いることで、適応等化での安定な仮判定値を得る
ことができるとともに、位相比較に用いられるゼロクロ
ス検出も安定しておこなわれ、その結果性能の良い位相
比較器9を提供できる。さらに、このようなパーシャル
レスポンス仮判定器7が接続する適応等化係数設定器6
を用いることで、再生信号に適したパーシャルレスポン
スを自由に選択できるとともに、間引き処理による回路
規模の削減をも可能とする。
ベル判別信号と傾き判別信号と、FIRフィルタ5に入
力される直前のデジタル再生信号と、FIRフィルタ5
出力直後の等化後デジタル再生信号と、より位相誤差信
号を生成する。
タ5の前後から2種類の信号が入力されるように構成さ
れている理由について説明する。まずFIRフィルタ5
の出力信号は等化後デジタル再生信号なので、位相誤差
を求める良品質の情報であると言えるが、FIRフィル
タ5の処理に時間がかかり、遅延が生じると、PLL
(Phase Locked Loop(位相同期ルー
プ))性能に悪影響を及ぼしてしまう、という問題点が
ある。つまり、PLLはフィードバック制御系であり、
フィードバックディレイが増加すれば、系の位相余裕が
減少し、ゲインが上げられなくなり、そのため引き込み
性能、外乱応答特性が低下してしまうのである。
タル再生信号は、FIRフィルタ5による遅延は生じな
いので、PLLのループディレイを少なくできるので、
この点においてはPLLの性能向上を望むことができる
が、このデジタル再生信号は、まだ充分な等化が行われ
ていないため、位相誤差信号に若干の誤差を生じてしま
う可能性がある、という問題点がある。
9では、これら両方の信号が入力されるように構成し、
PLLのループディレイを少なくしたい場合と、高品質
の位相誤差の情報が必要な場合とに応じて、入力された
これら両方の信号を切換えて使用する機能を設けてい
る。
する。図5は本実施の形態に用いられる、パーシャルレ
スポンス(3、4、4、3)型のビタビ復号器8の構成
図である。このビタビ復号器8は、ブランチメトリック
16と、パスメトリック17と、パスメモリ18と、制
御信号生成器19と、よりなる。
レスポンス(3、4、4、3)に基づく、全てのパスの
組合せ、即ちブランチの存在確率を求める。このブラン
チの存在確率を求めることは、現在の信号とビタビ判定
レベルとの差、即ちユークリッド距離を求めることにほ
かならない。
あるパスの存在確率、即ちブランチメトリック16で求
めたユークリッド距離の各パスの累計計算を行う。この
計算は、パスメトリック17の出力が確定するまで行わ
れる。パスメモリ18は、データが確定するまで入力デ
ータが保存される。そしてパスメモリ18から判定デー
タが出力される。制御信号生成器19は、パスメトリッ
ク17と、パスメモリ18を制御する信号を生成し、生
成信号を出力してこれらを制御する。
復号器8は、パーシャルレスポンス(3、4、4、3)
を利用可能としているので、アイパターンを拡大するこ
とが出来るだけでなく、より高密度記録の再生信号周波
数をパーシャルレスポンスの周波数特性に近づけること
が可能となるので好ましい。
ことで、ビタビ判定レベルを変化させればユークリッド
距離が変化し、これに伴ってビタビ復号特性が変化する
ので、ビタビ復号器8のデータの状態推移、即ちビタビ
パスを制限可能とし、そのため回路規模を格段に削減で
き、またビタビ判定レベルを変化させることによって、
信号品質に応じてビタビ回路を適応的に変化可能とし、
ひいては再生データの品質向上に有効なものとなるの
で、大変好ましい。
生信号処理装置によれば、最小符号長の制約が2T以上
の符号語を利用した、高域減衰型のデジタル記録装置に
記録された再生信号を読み出すデジタル再生信号処理装
置において、パーシャルレスポンス再生を実現可能と
し、従来のアナログ再生方式に比較して、格段に読み取
り性能の良いデジタル再生信号処理装置を得ることが出
来る。
生信号処理装置の構成図である。
VDの再生周波数特性を示した図である。
簡略図である。
ビタビ復号器の構成図である。
る。
の構成図である。
特性を示した図である。
信号を処理する再生信号処理装置の構成図である。
パーシャルレスポンス(1、1)の周波数特性を示した
図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 高域減衰型のデジタル記録装置に記録さ
れた、最小符号長の制約が2T以上の符号語を利用した
再生信号を読み出すデジタル再生信号処理装置であっ
て、 少なくとも、 前記再生信号を読み出してアナログ再生信号として出力
する読み取りヘッドと、 前記アナログ再生信号の高域ノイズをカットする低域周
波数通過フィルタと、 前記低域周波数通過フィルタでフィルタリングされたア
ナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタ
ル変換器と、 前記デジタル再生信号を適応等化係数に応じたフィルタ
処理を行うFIR(Finite Impulse R
esponse)フィルタと、 前記FIRフィルタでフィルタリングされたデジタル再
生信号のインパルス応答特性を、(a、b、b、a)の
形で表されるインパルス応答からなるパーシャルレスポ
ンスの型に等化し、前記FIRフィルタでフィルタリン
グされたデジタル再生信号を等化後デジタル再生信号と
して出力するための適応等化係数を設定する適応等化係
数設定器と、 前記デジタル再生信号、或いは前記等化後デジタル再生
信号から位相誤差を検出する位相比較器と、 前記適応等化係数設定器と前記位相比較器に仮データ判
定出力を行うパーシャルレスポンス仮判定器と、 前記FIRフィルタから出力されるパーシャルレスポン
ス等化データを判定データに復号するビタビ復号器と、 前記位相比較器で検出された位相誤差をフィルタリング
するループフィルタと、 前記フィルタリングされた位相誤差をアナログ再生信号
に変換するデジタル/アナログ変換器と、 前記デジタル/アナログ変換器の出力に比例したクロッ
ク信号を出力する電圧制御発振器と、 を備えたことを特徴とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のデジタル再生信号処理
装置において、 前記FIRフィルタが、 入力信号を1Tずつ遅延する縦続接続された複数の遅延
素子と、 前記遅延素子によって遅延された信号と、外部より入力
される等化係数を掛け合わせる複数の乗算器と、 前記複数の乗算器の出力を加算する加算器と、 から構成されていることを特徴とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載のデジタル再生信号処理
装置において、 前記FIRフィルタが、 前記遅延素子2個以上の間隔をおいて前記乗算器が挿入
されている形態で構成されていることを特徴とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載のデジタル再生信号処理
装置において、 前記適応等化係数設定器が、 目標とする等化ターゲットは、少なくとも(a、b、
b、a)の形で表されるインパルス応答からなるパーシ
ャルレスポンスの型とし、 前記パーシャルレスポンス仮判定器による仮データ判定
出力と、前記等化後デジタル再生信号出力との誤差の自
乗平均を最低にするように前記適応等化係数を随時更新
し、 かつ、前記a及びbの値を調整することにより、パーシ
ャルレスポンス特性を任意に変化可能としたことを特徴
とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項5】 請求項4記載のデジタル再生信号処理装
置において、 前記適応等化係数設定器が、 等化係数の更新周期をnT毎に間引きして行うことを特
徴とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項6】 請求項1に記載のデジタル再生信号処理
装置において、 前記パーシャルレスポンス仮判定器が、 次数の低いパーシャルレスポンス検出、或いは2値検出
によってレベル判定したデータから、前記適応等化に使
用するパーシャルレスポンスの判定値に変換し出力する
機能と、 次数の低いパーシャルレスポンス検出、或いは2値検出
によって、レベル判定したデータから、ゼロクロス領域
を仮判定する機能と、 を有することを特徴とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載のデジタル再生信号処理
装置において、 前記ビタビ復号器が、 ブランチメトリック演算器と、パスメトリック演算器
と、パスメモリと、から構成され、(a、b、b、a)
の形で表されるインパルス応答からなるパーシャルレス
ポンスの型に対応可能であることを特徴とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載のデジタル再生信号処理
装置において、 前記ビタビ復号器が、 符号長制約によって制限されるパスを削減して構成さ
れ、かつ前記パーシャルレスポンスの型のインパルス応
答を表す(a、b、b、a)の、a及びbの変化によっ
てビタビ判定レベルを任意に変化可能としたことを特徴
とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項9】 請求項1に記載のデジタル再生信号処理
装置において、 請求項2又は請求項3に記載のFIRフィルタと、 請求項4又は請求項5に記載の適応等化係数設定器と、 請求項6に記載のパーシャルレスポンス仮判定器と、 請求項7又は請求項8に記載のビタビ復号器との、 いずれか2つ以上を同時に用いたことを特徴とする、 デジタル再生信号処理装置。 - 【請求項10】 請求項1又は請求項4、又は請求項7
から請求項9のいずれか1項に記載のデジタル再生信号
処理装置において、 前記(a、b、b、a)を(3、4、4、3)としたこ
とを特徴とする、デジタル再生信号処理装置。
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