JP2002208219A - 光ディスク用高倍速ビタビ検出器 - Google Patents
光ディスク用高倍速ビタビ検出器Info
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Abstract
る。 【解決手段】 分周器60は主クロック周波数を1/3
に低下させた補助クロックを発生させ、ブランチメトリ
ック計算部(BMC)10は主クロック周期で入力デー
タを用いてモデリングされた所定の伝達関数において各
ブランチメトリック(BM)値を計算し、直列/並列変
換部20は主クロック周期でBMCで計算された各BM
値を3ステート単位に出力し、加算比較選択部30は補
助クロック周期で直列/並列変換部から入力されるBM
値と貯蔵された3ステート以前のステートメトリック
(SM)値を加算し、加算結果が最小の値を新SM値と
決定して出力し、これに対するパス選択信号を出力し、
パスメモリ40は補助クロック周期でパス選択信号を保
存し、該パス選択信号に応ずるデータを並列出力し、並
列/直列変換部50は補助クロック周期でパスメモリ部
の並列出力を直列に変換する。
Description
装置に係り、さらに詳しくは複数のクロック周期で複数
のステートに対する一つの新たなステートメトリック演
算を一度に施させ光ディスクで再生される信号を高速で
復元させるための基数(radix)8と基数16の高倍速
ビタビ検出器に関する。
esponse:PR)特性でモデリングが可能であり、これを
用いてビタビ検出器を使用できる。部分応答の意味は隣
接した多数個のデータシンボルから情報を抽出して一つ
のシンボルを復元することである。言い換えれば、一つ
のデータシンボルがチャネルを通過しつつ隣接した多数
個のデータシンボルに影響を与えることであり、このよ
うな特性をデータシンボル復元に活用できる。
度、トラック間の間隔、光ピックアップの特性、使用さ
れる変調方式の特性により決定される。従って、チャネ
ルの特性に最も類似していながら簡潔な伝達関数を探し
出し、高倍速光媒体再生のための部分応答最尤システム
(partial response maximum likelihood (PRML) sy
stem)に使用されるビタビ検出方法及び装置が開発され
ている。
の形態にモデリングできるが、一例にモデリングされた
伝達関数の拘束長さ(constraint length)が4ならばス
テート数は2k-1である8個を有しうる。しかし、EF
M方式でコーディングされたデータは信号転換間隔が3
T以上に制限される。
て、データ復元のために使用された光ディスク用基数2
ビタビ検出器のトレリス(trellis)ブロック図である。
(2、10)コードの特性により、1T、2T(Tは信号
の周期)の信号が存在しないため、“+1−1+1”、
“−1+1−1”の状態は除去され6個の状態で構成さ
れており、トレリス経路も1T、2Tの信号が発生しな
いよう簡単に構成されている。
ビタビ検出器の構造図であって、図1に示したトレリス
をビタビ検出器で具現したことである。
ブランチメトリック計算部(BMC)2、加算比較選択部
4、パスメモリ8を備える。
に一つのデータシンボルが入力される。これにより、ブ
ランチメトリック計算部(BMC)2は入力データシンボ
ル毎に入力信号と5個の基準レベルとの差の絶対値であ
る+MAX、+MID、ZERO、−MID、−MAX
の5種のブランチメトリックを求める。
計算部2で生成した5種のブランチメトリックと以前に
貯蔵していたステートメトリック(state metric)を加え
て新たなステートメトリックを求め、最小のステートメ
トリックを選択してサバイバルパス(survival path)を
決める。この際、ステートメトリック値のオーバーフロ
ーが発生しないよう全てのステートメトリックを監視し
ていてから全て一定した値以上の値を有すれば、全ての
ステートメトリックで特定した値を差し引くオーバーフ
ローコントロール動作を行う。
たサバイバルパスに該当する順次的な出力信号を保存し
ていてから出力する。
を構成しているブランチメトリック計算部2、加算比較
選択部4、パスメモリ8は全て入力信号が入ってくる速
度であるチャネルクロックと等速度で動作する。
みを行うブランチメトリック計算部2や制御信号に応じ
てデータの交換のみを行うパスメモリ8はビタビ検出器
の動作速度をアップするのには大きな困難がない。
トリックとステートメトリックをトレリス構造により加
えて新たなステートメトリックを求める段階と、サバイ
バルパスを求めるため、ステートメトリック値を比較し
て最小値を有するステートメトリックを決める段階、及
びそれぞれのステートメトリックにおいてオーバーフロ
ーが発生することを防止するための演算を行ってから次
のクロックで使用される新たなステートメトリックを求
める段階の複雑な演算を一つのクロックに行う。
階は、倍速競争が激しくなっている光ディスク市場にお
いて高速のビタビ検出器を具現するのに大きな障害にな
っている。
な問題点を改善するために案出されたもので、その目的
はトレリス構造を基数8に変えることにより、加算比較
選択部がチャネルクロックより1/3の速度で動作でき
るようにした高倍速ビタビ検出器を提供するところにあ
る。
16に変えることにより、加算比較選択部がチャネルク
ロックより1/4の速度で動作できるようにした高倍速
ビタビ検出器を提供するところにある。
ために、高倍速光ディスクの信号復元装置に適用される
ビタビ検出装置において、主クロックの周波数を1/3
に低下させた補助クロックを発生させるための分周器
と、前記主クロック周期で入力データを用いてモデリン
グされた所定の伝達関数でそれぞれのブランチメトリッ
ク値を計算するためのブランチメトリック計算部と、前
記主クロック周期で前記ブランチメトリック計算部で計
算されたそれぞれのブランチメトリック値を3個ステー
ト単位に出力させるための直列/並列データ変換部と、
前記補助クロック周期で前記直列/並列データ変換部か
ら入力されるブランチメトリック値と貯蔵されている3
個ステート以前のステートメトリック値を加算し、加算
結果が最小の値を新たなステートメトリック値と決定し
て出力し、これに対するパス選択信号を出力させるため
の加算比較選択部と、前記補助クロック周期でパス選択
信号を保存し、該パス選択信号に応ずるデータを並列に
出力させるためのパスメモリ部、及び前記補助クロック
周期で前記パスメモリ部の並列出力データを直列データ
に変換させるための並列/直列データ変換部と、を備え
ることを特徴とする光ディスク用基数8ビタビ検出器が
提供される。
ィスクの信号復元装置に適用されるビタビ検出装置にお
いて、主クロックの周波数を1/4に低下させた補助ク
ロックを発生させるための分周器と、前記主クロック周
期で入力データを用いてモデリングされた所定の伝達関
数でそれぞれのブランチメトリック値を計算するための
ブランチメトリック計算部と、前記主クロック周期で前
記ブランチメトリック計算部で計算されたそれぞれのブ
ランチメトリック値を四つのステート単位に出力させる
ための直列/並列データ変換部と、前記補助クロック周
期で前記直列/並列データ変換部から入力されるブラン
チメトリック値と貯蔵されている四つのステート以前の
ステートメトリック値を加算し、加算結果が最小の値を
新たなステートメトリック値と決定して出力し、これに
対するパス選択信号を出力させるための加算比較選択部
と、前記補助クロック周期でパス選択信号を保存し、前
記パス選択信号に応ずるデータを並列に出力させるため
のパスメモリ部と、前記補助クロック周期で前記パスメ
モリ部の並列出力データを直列データに変換させるため
の並列/直列データ変換部と、を備えることを特徴とす
る光ディスク用基数16ビタビ検出器が提供される。
速光ディスクの信号復元装置に適用されるビタビ検出装
置において、主クロックの周波数を1/Nに低下させた
補助クロックを発生させるための分周器と、前記主クロ
ック周期で入力データを用いてモデリングされた所定の
伝達関数でそれぞれのブランチメトリック値を計算する
ためのブランチメトリック計算部と、前記主クロック周
期で前記ブランチメトリック計算部で計算されたそれぞ
れのブランチメトリック値をN個ステート単位に出力さ
せるための直列/並列データ変換部と、前記補助クロッ
ク周期で前記直列/並列データ変換部から入力されるブ
ランチメトリック値と貯蔵されているN個ステート以前
のステートメトリック値を加算し、加算結果が最小の値
を新たなステートメトリック値と決定して出力し、これ
に対するパス選択信号を出力させるための加算比較選択
部と、前記補助クロック周期でパス選択信号を保存し、
該パス選択信号に応ずるデータを並列に出力させるため
のパスメモリ部と、前記補助クロック周期で前記パスメ
モリ部の並列出力データを直列データに変換させるため
の並列/直列データ変換部と、を備えることを特徴とす
る光ディスク用高倍速ビタビ検出器が提供される。
明の望ましい実施形態による光ディスク用高倍速ビタビ
検出器をさらに詳しく説明する。
するビタビ検出器について説明する。基数8構造は既存
の基数2を3段連結したことである。
のトレリスブロック図であって、入力信号は光ディスク
のチャネル特性がPR[a、b、b、a](すなわち、a
+bz-1+bz-2+az-3)と仮定した。
1を例として説明すれば、入力信号である+1+1+1
に+1を加えれば+MAXになる(+MAX/+1)。こ
こに+1を加えれば+MAXになり(+MAX/+1)、
さらに+1を加えれば+MAXになる(+MAX/+
1)。
の動作クロックを使用して各クロック毎に(+1)、(+
1)、(+1)の基数2形態のトレリスを3段通過すれ
ば、最終出力信号が(+1+1+1)になる。
3回通過したことを入力信号が一つの基数8を通過した
ことと表現できる。
用基数8ビタビ検出器のトレリスブロック図であり、図
3Cは基数2ビタビを三つ結合した場合の入力信号に応
ずる状態変化と出力値を示した表である。
複雑度が共に増加するため多くの利得を得にくいが、光
ディスクシステムに合わせて適用されたトレリスの構造
では基数を上げても複雑度がさほど多く増加しないこと
が分かる。
号との差の絶対値を示すブランチメトリックの組み合わ
せになり、出力は各ブランチに当る出力値になる。
リスを用いた光ディスクシステム用ビタビ検出器を示
す。本発明に係る光ディスクシステム用基数8ビタビ検
出器は、ブランチメトリック計算部10、直列/並列変
換部20、加算比較選択部30、パスメモリ40、並列
/直列変換部50及びクロック分周回路60と、を備え
る。
チメトリック計算部10に関する。ブランチメトリック
計算部10は、基準値変換器210と絶対値計算部21
2、214、216、218、220を備え、主クロッ
ク周期で入力されるデータを用いてそれぞれのブランチ
に当るメトリック値を計算する。
ネル特性PR[a、b、b、a](すなわち、a+bz-1
+bz-2+az-3)においてa、bの値をどう決めるか
によって相違になる基準MAX値と基準MID値を決定
する回路であって、その値はマイコンレジスタ70によ
り変更される。
18、220は入力データとそれぞれの状態基準値のユ
ークリッド距離(Euclidean distance)を計算して+MA
Xメトリック、+MIDメトリック、ZEROメトリッ
ク、−MIDメトリック、−MAXメトリックの5種の
ブランチメトリックを求める。
検出器の基数と関係なく共通に使用され、チャネルクロ
ックを分周せず、チャネルクロックと同一なクロックを
使用して動作される。
いてブランチメトリック計算部10において三つのクロ
ック周期中に計算された三つのトレリスブロック図に対
するそれぞれのブランチメトリック値を並列に変換させ
加算比較選択部301〜306に出力する。
周して周波数を1/3に低下させた補助クロックを発生
させ加算比較選択部30、パスメモリ40に提供する。
加算比較選択部の構造を示す図である。
リスの構造に基づき構成されたもので、加算比較選択部
301〜306には補助クロック周期で直列/並列変換
部20から出力される三つのブランチメトリック値が入
力される。
は、ブランチメトリック計算部10で生成した5種のブ
ランチメトリックと以前に貯蔵されていたステートメト
リック(state metric)を加えて新たなステートメトリッ
クを求める。それで、最小大きさのステートメトリック
を選択してサバイバルパス(survival path)を決定し、
選択された最小の新たなステートメトリック値と決定さ
れた経路選択結果(PS: path selection)を出力する。
316は選択されたステートメトリック値のオーバーフ
ローが発生しないよう全てのステートメトリックを監視
していてから全て一定した値以上の値を有すれば、全て
のステートメトリックから特定値を差し引いて新たなス
テートメトリック値(nsm : new state metric)を出
力する。
て連続的に処理すべきである。これにより、ステートメ
トリック値は以前ステートメトリック値と選択されたブ
ランチメトリック値を累積し続けるので、持続的に増加
する。しかし、ステートメトリック値のうち最大値と最
小値との差異が無限定大きくならず、いずれの値に収斂
される。これは一つのステートに遷移される二つのステ
ートメトリック値から常に小さい値を選択するからであ
る。
スメモリの構造を示す図である。
は、加算比較選択部301〜306で生成された経路選
択結果psを用いて実際に候補になる経路のうちサバイ
バルパスに当るレジスタ値を選択する。この際、状態レ
ジスタ411〜416の最下位3ビットにはトレリスの
出力値を貯蔵しつつ既存値は最上位方向に3ビットシフ
トされ、既存に貯蔵された最上位3ビット値はパスメモ
リ部40の出力になる。
は並列/直列変換部50を介してチャネルクロック速度
で1ビットずつ出力して最終ビタビ検出器の出力を生成
する。
る。
有するビタビ検出器について説明する。基数−16構造
は既存の基数2を4段連結したことである。
のトレリスブロック図であって、入力信号は光ディスク
のチャネル特性がPR[a、b、b、a](すなわち、a
+bz-1+bz-2+az-3)と仮定した。
のデータ波形が+MAX、+MID、ZERO、−MI
D、−MAXの5種のレベルを有することができる。
形態のトレリスを4段通過したことを入力信号が一つの
基数16を通過したことと表現できる。
用基数16ビタビ検出器のトレリスブロック図であり、
図8Cは基数2ビタビを四つ結合した場合の入力信号に
応ずる状態変化と出力値を示した表である。
つの動作クロックを使用して四つのデータを同時に得
る。
レリスを用いた光ディスクシステム用ビタビ検出器を示
す。本発明に係る光ディスクシステム用基数16ビタビ
検出器は、ブランチメトリック計算部161、直列/並
列変換部162、加算比較選択部163、パスメモリ1
64、並列/直列変換部165及びクロック分周回路1
66と、を備える。
ビ検出器の基数と関係なく共通に使用され、チャネルク
ロックを分周せずチャネルクロックと同一なクロックを
使用して動作される。
ックを用いてブランチメトリック計算部161において
四つのクロック周期中に計算された四つのトレリスブロ
ック図に対するそれぞれのブランチメトリック値を並列
に変換させ加算比較選択部501〜506に出力する。
分周して周波数を1/4に低下させた補助クロックを発
生させ加算比較選択部163、パスメモリ164に提供
する。
た加算比較選択部の構造を示す図面である。
トレリスの構造に基づき構成されたもので、加算比較選
択部501〜506には補助クロック周期で直列/並列
変換部162から出力される四つのブランチメトリック
値が入力される。
は、ブランチメトリック計算部161で生成した5種の
ブランチメトリックと以前に貯蔵していたステートメト
リックを加えて新たなステートメトリックを求める。そ
れで、最小のステートメトリックを選択してサバイバル
パス(survival path)を決め、選択された最小の新たな
ステートメトリック値と決定された経路選択結果(ps
: path selection)を出力する。
516は選択されたステートメトリック値のオーバーフ
ローが発生しないよう全てのステートメトリックを監視
していてから全て一定した値以上の値を有すれば、全て
のステートメトリックから特定の値を差し引いて新たな
ステートメトリック値(nsm : new state metric)を
出力する。
るパスメモリの構造を示す図面である。
は加算比較選択部501〜506で生成された経路選択
結果psを利用して実際に候補になる経路のうちサバイ
バルパスに当るレジスタ値を選択する。この際、状態レ
ジスタ611〜616の最下位4ビットにはトレリスの
出力値を貯蔵しつつ既存値は最上位方向に4ビットシフ
トされ、既存に貯蔵されていた最上位4ビット値はパス
メモリ部164の出力になる。
力は、並列/直列変換部165を介してチャネルクロッ
ク速度で1ビットずつ出力して最終ビタビ検出器の出力
を生成する。
出器は基数2の3段に該当するトレリスを1段に再構成
したことで、チャネルクロックの1/3に当るクロック
で加算比較選択部及び経路メモリを動作させうる。
出器は基数2の4段に当るトレリスを1段に再構成した
もので、チャネルクロックの1/4に該当するクロック
で加算比較選択部及び経路メモリを動作させうる。
明の思想を損なわない範囲内で当業者による変形が可能
なことは勿論である。
細な説明の範囲内に定められることではなく、請求の範
囲に限定される。
ビタビ検出装置と同一な動作を行いながらも動作速度を
アップさせ高倍速に対応できるようにした光ディスク用
基数8または基数16のビタビ検出装置が提供されるた
め、演算過程が複雑な加算比較選択部とパスメモリの動
作チャネルをチャネルクロックより遅くして高速動作を
可能にする。
活用して3クロックまたは4クロック当り一回の演算に
より三つまたは四つのステートにおいて一つの新たなス
テートメトリック値を計算することができる。
出器のトレリスブロック図である。
出器の構造図である。
スブロック図である。
ビタビ検出器のトレリスブロック図である。
号に応ずる状態変化と出力値を示した表である。
タビ検出器の構造図である。
タビ検出器のブランチメトリック計算部の構造図であ
る。
タビ検出器の加算比較選択部の構造図である。
タビ検出器のパスメモリの構造図である。
スブロック図である。
6ビタビ検出器のトレリスブロック図である。
号による状態変化と出力値を示した表である。
ビタビ検出器の構造図である。
6ビタビ検出器の加算比較選択部の構造図である。
6ビタビ検出器のパスメモリの構造図である。
部(OVC) 401〜406、601〜606 マルチプレクサ(M
UX) 411〜416、611〜616 状態レジスタ
Claims (13)
- 【請求項1】 高倍速光ディスクの信号復元装置に適用
されるビタビ検出装置において、 主クロックの周波数を1/3に低下させた補助クロック
を発生させるための分周器と、 前記主クロック周期で入力データを用いてモデリングさ
れた所定の伝達関数においてそれぞれのブランチメトリ
ック値を計算するためのブランチメトリック計算部と、 前記主クロック周期で前記ブランチメトリック計算部で
計算されたそれぞれのブランチメトリック値を三つのス
テート単位に出力させるための直列/並列データ変換部
と、 前記補助クロック周期で前記直列/並列データ変換部か
ら入力されるブランチメトリック値と貯蔵されている三
つのステート以前のステートメトリック値を加算し、加
算結果が最小の値を新たなステートメトリック値と決定
して出力し、これに対するパス選択信号を出力させるた
めの加算比較選択部と、 前記補助クロック周期でパス選択信号を保存し、該パス
選択信号に応ずるデータを並列に出力させるためのパス
メモリ部と、 前記補助クロック周期で前記パスメモリ部の並列出力デ
ータを直列データに変換させるための並列/直列データ
変換部とを備えることを特徴とする光ディスク用基数8
ビタビ検出器。 - 【請求項2】 前記加算比較選択部は、加算時オーバー
フローを防止させるためのオーバーフロー制御部をさら
に備えることを特徴とする請求項1に記載の光ディスク
用基数8ビタビ検出器。 - 【請求項3】 前記パスメモリ部は、 前記パス選択信号に基づき経路を選択してくれるマルチ
プレクサと、 選択された経路のデータ値を貯蔵する状態レジスタとを
さらに備えることを特徴とする請求項1に記載の光ディ
スク用基数8ビタビ検出器。 - 【請求項4】 高倍速光ディスクの信号復元装置に適用
されるビタビ検出装置において、 主クロックの周波数を1/4に低下させた補助クロック
を発生させるための分周器と、 前記主クロック周期で入力データを用いてモデリングさ
れた所定の伝達関数においてそれぞれのブランチメトリ
ック値を計算するためのブランチメトリック計算部と、 前記主クロック周期で前記ブランチメトリック計算部で
計算されたそれぞれのブランチメトリック値を四つのス
テート単位に出力させるための直列/並列データ変換部
と、 前記補助クロック周期で前記直列/並列データ変換部か
ら入力されるブランチメトリック値と貯蔵されている四
つのステート以前のステートメトリック値を加算し、加
算結果が最小の値を新たなステートメトリック値と決定
して出力し、これに対するパス選択信号を出力させるた
めの加算比較選択部と、 前記補助クロック周期でパス選択信号を保存し、該パス
選択信号に応ずるデータを並列に出力させるためのパス
メモリ部と、 前記補助クロック周期で前記パスメモリ部の並列出力デ
ータを直列データに変換させるための並列/直列データ
変換部とを備えることを特徴とする光ディスク用基数1
6ビタビ検出器。 - 【請求項5】 前記加算比較選択部は、加算時オーバー
フローを防止させるためのオーバーフロー制御部をさら
に備えることを特徴とする請求項4に記載の光ディスク
用基数16ビタビ検出器。 - 【請求項6】 前記パスメモリ部は、 前記パス選択信号に基づき経路を選択してくれるマルチ
プレクサと、 選択された経路のデータ値を貯蔵する状態レジスタとを
さらに備えることを特徴とする請求項4に記載の光ディ
スク用基数16ビタビ検出器。 - 【請求項7】 高倍速光ディスクの信号復元装置に適用
されるビタビ検出装置において、 主クロックの周波数を1/Nに低下させた補助クロック
を発生させるための分周器と、 前記主クロック周期で入力データを利用してモデリング
された所定の伝達関数でそれぞれのブランチメトリック
値を計算するためのブランチメトリック計算部と、 前記主クロック周期で前記ブランチメトリック計算部で
計算されたそれぞれのブランチメトリック値をN個ステ
ート単位に出力させるための直列/並列データ変換部
と、 前記補助クロック周期で前記直列/並列データ変換部か
ら入力されるブランチメトリック値と貯蔵されているN
個ステート以前のステートメトリック値を加算し、加算
結果が最小の値を新たなステートメトリック値と決定し
て出力し、これに対するパス選択信号を出力させるため
の加算比較選択部と、 前記補助クロック周期でパス選択信号を保存し、該パス
選択信号に応ずるデータを並列に出力させるためのパス
メモリ部と、 前記補助クロック周期で前記パスメモリ部の並列出力デ
ータを直列データに変換させるための並列/直列データ
変換部とを備えることを特徴とする光ディスク用高倍速
ビタビ検出器。 - 【請求項8】 前記Nは2以上であることを特徴とする
請求項7に記載の光ディスク用高倍速ビタビ検出器。 - 【請求項9】 前記加算比較選択部は、加算時オーバー
フローを防止させるためのオーバーフロー制御部をさら
に備えることを特徴とする請求項7に記載の光ディスク
用高倍速ビタビ検出器。 - 【請求項10】 前記パスメモリ部は、 前記パス選択信号に基づき経路を選択してくれるマルチ
プレクサと、 選択された経路のデータ値を貯蔵する状態レジスタとを
備えることを特徴とする請求項7に記載の光ディスク用
高倍速ビタビ検出器。 - 【請求項11】 前記状態レジスタは、フリップフロッ
プであることを特徴とする請求項3に記載の基数8ビタ
ビ検出器。 - 【請求項12】 前記状態レジスタは、フリップフロッ
プであることを特徴とする請求項6に記載の基数16ビ
タビ検出器。 - 【請求項13】 前記状態レジスタは、フリップフロッ
プであることを特徴とする請求項10に記載の基数Nビ
タビ検出器。
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