JP2004288369A - Viterbi decoding method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem; conventionally, when reproducing the data recorded on a recording medium by a Viterbi algorithm, a favorable reproducing performance cannot be maintained if there are non-uniformity of recording mark shapes caused by medium characteristics and non-linear distortion of a reproduced waveform. <P>SOLUTION: Based on a decoded data sequence outputted from a path memory 12, a data estimation circuit 14 outputs an estimated data estimating the input data at a point in time before a predetermined bit period earlier than the input data. A target value calculation circuit 15 corrects a target value adopting a difference between the estimated data and the input data as a target value error, and outputs a plurality of 1st target values obtained to a branch metric operation circuit 11 as a plurality of target values. Since the branch metric operation circuit 11 is able to perform branch metric operation based on the plurality of 1st target values approaching to a plurality of averages values with the highest appearance frequency (having a peak in a histogram), the decoding performance can be improved rather than using a fixed target value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はビタビ復号方法に係り、特に光ディスクや磁気ディスク等のディジタル記録媒体から記録データを復号するためのビタビ復号方法に関する。   The present invention relates to a Viterbi decoding method, and more particularly to a Viterbi decoding method for decoding recorded data from a digital recording medium such as an optical disk or a magnetic disk.

光ディスクや磁気ディスク等のディジタル記録媒体の再生装置では、記録ピットの長さや深さから再生信号の非対称性が生じるため、再生信号を所定のしきい値でスライスしてディジタル信号を検出する検出回路のスライス位置を再生信号の非対称成分をもとにコントロールする装置(オートスライサ)などが、従来より使われている。また、従来、ビタビ復号器をこのような再生信号の非対称性に対応させるべく、ピット情報のアシンメトリ量を検出し、そのアシンメトリ量に基づいて補正ピット情報を生成し、この補正ピット情報をビタビ復号器により復調するようにした「光学式情報再生装置」(特開平6−150549号公報)が知られている。   In a reproducing apparatus for a digital recording medium such as an optical disk or a magnetic disk, since the asymmetry of the reproduced signal occurs due to the length and depth of the recording pit, a detection circuit for slicing the reproduced signal at a predetermined threshold and detecting the digital signal. A device (auto slicer) for controlling the slice position based on the asymmetric component of the reproduced signal has been used conventionally. Conventionally, in order for a Viterbi decoder to cope with such asymmetry of a reproduced signal, an asymmetry amount of pit information is detected, corrected pit information is generated based on the asymmetry amount, and this corrected pit information is Viterbi decoded. There is known an "optical information reproducing apparatus" (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-150549) in which demodulation is performed by a device.

特開平6−150549号公報JP-A-6-150549

しかるに、特開平6−150549号公報記載の発明によれば、既知のピットが記録してあるエリアでの補正だけでは記録エリア内での特性変化に追従することが困難であり、特に書き換え可能な媒体への適用への困難が予想される。   However, according to the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-150549, it is difficult to follow a characteristic change in a recording area only by correcting an area where a known pit is recorded. Difficulty in media application is expected.

例えば、1T(Tはビット周期:以下同様)幅の孤立波形に対して、略1,1,1,1の値を持つ応答波形、いわゆる伝送特性がパーシャルレスポンス(以下、PRと略記する)の(1,1,1,1)となるように波形等化を行い、例えば再生波形のレベル(波高値)が略−2、−1、0、1、2となるようにする場合、対称性の良好な再生信号をビット周期Tでサンプリングした、すなわち、ビタビ復号器への入力位置での波高値のヒストグラムを測定した結果は、図10に示すようになる。   For example, for an isolated waveform having a width of 1T (T is a bit period: the same applies hereinafter), a response waveform having a value of approximately 1,1,1,1 or a so-called transmission characteristic of a partial response (hereinafter abbreviated as PR). When the waveform equalization is performed so as to be (1,1,1,1), and the level (peak value) of the reproduced waveform is approximately -2, -1, 0, 1, 2, for example, the symmetry is obtained. FIG. 10 shows a result of sampling a reproduced signal having a good value at the bit period T, that is, measuring a histogram of peak values at the input position to the Viterbi decoder.

しかし、記録時のパワー過不足や媒体の特性変化によっては、PR(1,1,1,1)特性への波形等化が不可能になるような非線形歪みを生じ、その結果、図11に示すような対称性の非常に悪い再生波形しか得られない場合がある。図11の例では、−2、−1、0、1、2のレベルに波形を収束させようと波形等化器が動作をし、その結果、2のレベルに収束すべきサンプルの分散が大きくなってしまっており、このような非線形歪みが大きすぎる入力波に対しては従来のビタビ復号器では良好な復号動作ができないという問題がある。   However, due to power excess or deficiency during recording or a change in the characteristics of the medium, a non-linear distortion that makes it impossible to equalize the waveform to the PR (1,1,1,1) characteristic occurs. As a result, FIG. In some cases, only a reproduced waveform having very poor symmetry as shown in the figure may be obtained. In the example of FIG. 11, the waveform equalizer operates to converge the waveform to the level of −2, −1, 0, 1, and 2. As a result, the variance of the sample that should converge to the level of 2 is large. There is a problem that a conventional Viterbi decoder cannot perform a good decoding operation on an input wave having such a large nonlinear distortion.

本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、ビタビアルゴリズムを用いて記録媒体に記録された被記録データの再生を行う際、記録パワーや、媒体特性に起因する記録マーク形状の不揃いや、再生特性によって生じる再生波形の非線形歪みが生じた場合でも、良好な再生性能を維持し得るビタビ復号方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and when reproducing recorded data recorded on a recording medium using the Viterbi algorithm, recording power and irregularity of recording mark shapes due to medium characteristics, It is an object of the present invention to provide a Viterbi decoding method capable of maintaining good reproduction performance even when non-linear distortion of a reproduction waveform caused by reproduction characteristics occurs.

本発明は上記の目的を達成するため、下記の構成になるビタビ復号方法を提供する。
入力データに対し複数の目標値を用いてブランチメトリックの演算を行って選択信号を生成する第1のステップと、
前記選択信号に基づいて入力データをビタビ復号した復号データ系列を出力する第2のステップと、
入力データを所定ビット周期遅延させる第3ステップと、
復号データに基づいた目標値と前記第3ステップで遅延された入力データとの差を目標値誤差として目標値修正を行い、得られた複数の修正目標値を複数の目標値として使用する第4のステップとを含むことを特徴とするビタビ復号方法。
The present invention provides a Viterbi decoding method having the following configuration to achieve the above object.
A first step of performing a branch metric operation on the input data using a plurality of target values to generate a selection signal;
A second step of outputting a decoded data sequence obtained by Viterbi decoding input data based on the selection signal;
A third step of delaying the input data by a predetermined bit period;
A fourth step of correcting a target value using a difference between a target value based on the decoded data and the input data delayed in the third step as a target value error, and using the obtained plurality of corrected target values as a plurality of target values; And a viterbi decoding method.

本発明によれば、最も出現頻度が高い(ヒストグラムでピークを持つ)複数の平均値に近付いた複数の第1の目標値に基づいてブランチメトリック演算を行うようにしたため、非線形歪みのある入力データに対しても、従来に比べて誤り率が小さな正確なビタビ復号ができる。   According to the present invention, the branch metric calculation is performed based on a plurality of first target values approaching a plurality of average values having a highest frequency of appearance (having a peak in a histogram), so that input data having nonlinear distortion is obtained. Also, accurate Viterbi decoding with a smaller error rate than before can be performed.

また、本発明によれば、演算開始時点及び誤差演算の非収束時には、複数の初期目標値に基づくブランチメトリック演算を行うようにしたため、演算開始時点や誤差演算の非収束時でも安定にビタビ復号ができる。   Further, according to the present invention, the branch metric calculation based on a plurality of initial target values is performed at the time of calculation start and at the time of error calculation non-convergence. Can be.

更に、本発明によれば、ビタビ復号器に入力される等化波形(入力データ)が大きく歪んでいるときは、複数の第1の目標値のうち中央値の目標値を中心として各目標値の値が対称となるように、複数の第1の目標値のそれぞれに対応する修正目標値に基づき、入力データの歪みの影響を最小限にしたブランチメトリック演算が行えるようにしたため、大きく歪んだ入力データに対しても、ブランチメトリック誤差演算に非対称性を生じさせることなく、正確なビタビ復号ができる。   Further, according to the present invention, when the equalized waveform (input data) input to the Viterbi decoder is significantly distorted, each of the plurality of first target values is centered around a median target value. Is made to be symmetrical, based on the corrected target value corresponding to each of the plurality of first target values, the branch metric calculation that minimizes the influence of the distortion of the input data can be performed. Even for input data, accurate Viterbi decoding can be performed without causing asymmetry in the branch metric error calculation.

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図1は本発明に関連するビタビ復号器のブロック図を示す。同図に示すように、この実施の形態は、入力端子10を介して入力データy(k)が供給されるブランチメトリック演算回路11と、復号データ系列を出力するパスメモリ12と、パスメモリ12の長さによって決定される遅延時間を持つ遅延回路13と、推定データY(k-i)を出力するデータ推定回路14と、目標値をブランチメトリック演算回路11へ供給する目標値演算回路15とより構成されている。この実施の形態は、従来のブランチメトリック演算回路11及びパスメモリ12からなるビタビ復号回路に、遅延回路13、データ推定回路14及び目標値演算回路15を設けた点に特徴がある。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of a Viterbi decoder according to the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a branch metric operation circuit 11 to which input data y (k) is supplied via an input terminal 10, a path memory 12 for outputting a decoded data sequence, and a path memory 12 A delay circuit 13 having a delay time determined by the length of the data, a data estimating circuit 14 for outputting estimated data Y (ki) , and a target value calculating circuit 15 for supplying a target value to the branch metric calculating circuit 11. Have been. This embodiment is characterized in that a delay circuit 13, a data estimation circuit 14, and a target value calculation circuit 15 are provided in a conventional Viterbi decoding circuit including a branch metric calculation circuit 11 and a path memory 12.

この実施の形態では、最短記録反転間隔が3Tに制限をされているディジタル信号が記録されている記録媒体の再生装置において、伝送特性が略PR(1,1,1,1)となるよう伝送路等化を行う場合に適用した場合を例にとって説明する。最短記録反転間隔が3Tに制限をされている記録媒体には、コンパクトディスク(CD)やDVD(Digital Versatile Disc)などがある。本実施の形態では最短記録反転間隔を3Tとした場合について述べるが、他の記録変調、伝送路等化方式についても本発明は適用可能である。   In this embodiment, in a reproducing apparatus for a recording medium on which a digital signal whose shortest recording reversal interval is limited to 3T is recorded, transmission is performed so that the transmission characteristic becomes approximately PR (1,1,1,1). A case where the present invention is applied to the case of performing road equalization will be described as an example. Recording media in which the shortest recording inversion interval is limited to 3T include a compact disk (CD) and a DVD (Digital Versatile Disc). In the present embodiment, the case where the shortest recording reversal interval is 3T will be described, but the present invention is also applicable to other recording modulation and transmission path equalization methods.

図2(a)は1T幅の孤立波に対して、略1,1,1,1の値を持つ応答波形、いわゆるPR(1,1,1,1)特性を持つよう波形等化を行った場合の記録波形を示し、同図(b)は再生波形を示す。この実施の形態では、図2(b)に示すように、再生波形はレベル(波高値)が略−2,−1,0,1,2となるよう波形等化が行われる。   FIG. 2A illustrates waveform equalization performed on a solitary wave having a 1T width so as to have a response waveform having a value of approximately 1,1,1,1 or a so-called PR (1,1,1,1) characteristic. FIG. 4B shows a recording waveform in the case where the recording is performed, and FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 2B, the reproduced waveform is subjected to waveform equalization so that the level (peak value) becomes approximately -2, -1, 0, 1, 2.

図3は図2に対応する状態遷移図を示す。同図中、S0,S1,S2,S3,S4,S5が入力データ(復号データと同様)がどの状態にあるのかを示し、状態間の矢印に付してある記号は左が入力ビット(入力データの1ビット)で、右が出力波高値を示している。図4は図3の状態遷移図に対応するPR(1,1,1,1)の復号トレリスを示す。状態間の矢印に付してある記号は図3と同様に左が入力データの1ビットの値、右が出力波高値を示す。   FIG. 3 shows a state transition diagram corresponding to FIG. In the figure, S0, S1, S2, S3, S4, and S5 indicate the states of the input data (similar to the decoded data), and the symbols attached to the arrows between the states indicate the input bits (input bits) on the left. (1 bit of data), and the right shows the output peak value. FIG. 4 shows a decoding trellis of PR (1, 1, 1, 1) corresponding to the state transition diagram of FIG. As for the symbols attached to the arrows between the states, the left side shows the 1-bit value of the input data, and the right side shows the output peak value as in FIG.

図1に示したビタビ復号器は、PR(1,1,1,1)を用いたビタビ復号を行う回路で、その中のブランチメトリック演算回路11は、図3の状態遷移図で表される波形等化が行われた再生波形を、ビット周期間隔でサンプリングした波形を、端子10を介して入力データy(k)として受け、また、後述の目標値演算回路15から5値の目標値TU、MU、ZE、ML、TLを受け、これらに基づいてブランチメトリック演算をして2つの選択信号0及び1を出力する。本実施の形態では、従来固定値であった目標値が、目標値誤差信号を基にして可変する点に特徴がある。 The Viterbi decoder shown in FIG. 1 is a circuit that performs Viterbi decoding using PR (1, 1, 1, 1), and a branch metric operation circuit 11 in the Viterbi decoder is represented by a state transition diagram in FIG. A waveform obtained by sampling the reproduced waveform subjected to the waveform equalization at a bit cycle interval is received as input data y (k) via a terminal 10, and a five-value target value TU is output from a target value calculation circuit 15 described later. , MU, ZE, ML, and TL, and performs a branch metric operation based on these to output two selection signals 0 and 1. The present embodiment is characterized in that a target value, which has been a fixed value in the past, is changed based on a target value error signal.

図5はブランチメトリック演算回路11の一例の回路系統図を示す。同図中、目標値TU、MU、ZE、ML、TLはそれぞれ前記図4の復号トレリスに示した、5値の波高値「2」、「1」、「0」、「‐1」、「‐2」の平均値に対応している。減算器211は入力データy(k)から目標値TLを差し引く減算を行い、減算器212及び213は入力データy(k)から目標値MLを差し引く減算を行い、減算器214及び215は入力データy(k)から目標値ZEを差し引く減算を行い、減算器216及び217は入力データy(k)から目標値MUを差し引く減算を行い、減算器218は入力データy(k)から目標値TUを差し引く減算を行う。 FIG. 5 is a circuit diagram of an example of the branch metric operation circuit 11. In the figure, target values TU, MU, ZE, ML, and TL are quintuple peak values "2", "1", "0", "-1", and "-5" shown in the decoding trellis of FIG. 4, respectively. -2 ". The subtracter 21 1 performs subtraction of subtracting the target value TL from the input data y (k), the subtractor 21 2 and 21 3 performs a subtraction to subtract the target value ML from the input data y (k), the subtractor 21 4 and 21 5 performs a subtraction to subtract the target value ZE from the input data y (k), the subtractor 21 6 and 21 7 performs a subtraction to subtract the target value MU from the input data y (k), the subtracter 21 8 input data A subtraction of subtracting the target value TU from y (k) is performed.

減算器211〜218からそれぞれ取り出された入力データy(k)と対応する目標値との差分値(誤差信号)は、対応して設けられた2乗回路221〜228でそれぞれ2乗された後、加算器231〜238に供給されて、状態S0、S1、S2、S3、S4、S5における時間k−1でのメトリックL0(k-1)、L1(k-1)、L2(k-1)、L3(k-1)、L4(k-1)、L5(k-1)と加算される。すなわち、加算器231及び233は2乗回路221、223の出力信号とメトリックL0(k-1)と加算し、加算器232は2乗回路222の出力信号とメトリックL1(k-1)と加算し、加算器234、235、237はそれぞれ2乗回路224、225、227の出力信号とメトリックL2(k-1)、L3(k-1)、L4(k-1)と加算し、加算器236及び238は2乗回路226、228の出力信号とメトリックL5(k-1)と加算する。 Subtractor 21 1 to 21 the difference value between the target value corresponding to the 8 input data y fetched respectively (k) (error signal) are respectively the square circuit 22 1 to 22 8 provided corresponding 2 after being squared, is supplied to the adder 23 1 to 23 8, the state S0, S1, S2, S3, S4, metric at time k-1 in S5 L 0 (k-1) , L 1 (k- 1) , L2 (k-1) , L3 (k-1) , L4 (k-1) and L5 (k-1) . That is, the adder 23 1 and 23 3 the output signal of the squaring circuit 22 1, 22 3 and metric L 0 (k-1) and the sum, adder 23 2 is the square circuit 22 and second output signal and metric L 1 (k-1) and the sum, an adder 23 4, 23 5, 23 7, respectively squaring circuit 22 4, 22 5, 22 7 the output signal of the metric L 2 (k-1), L 3 (k -1), by adding the L 4 (k-1), the adder 23 6 and 23 8 squaring circuit 22 6, 22 8 output signals of the metric L 5 (k-1) and added.

比較回路24は加算器231及び232の両出力信号のレベルを比較し、加算器231の出力信号の方が加算器232の出力信号よりも小さいときには選択回路25より加算器231の出力信号を、状態S0における時間kでのメトリックL0(k)として選択出力させ、上記と逆の場合は選択回路25より加算器232の出力信号をメトリックL0(k)として出力させる。なお、時間kは時間k−1よりも1ビット周期T後の任意の時間を表している。 The comparison circuit 24 compares the levels of both the output signal of the adder 23 1 and 23 2, the adder 23 1 of the adder 23 from the selection circuit 25 when less than the output signal towards the output signal adder 23 2 1 the output signal, the selected output as metric L 0 (k) at time k in the state S0, in the case of the reverse to output the output signal of the adder 23 2 from the selection circuit 25 metric L 0 as (k) . The time k represents an arbitrary time one bit period T after the time k-1.

一方、比較回路27は加算器237及び238の両出力信号を比較し、加算器237の出力信号の方が加算器238の出力信号よりも小さいときには選択回路26より加算器237の出力信号を、状態S5における時間kでのメトリックL5(k)として選択出力させ、上記と逆の場合は選択回路26より加算器238の出力信号をメトリックL5(k)として出力させる。 On the other hand, the comparator circuit 27 compares the two output signals of the adders 23 7 and 23 8, the adder 23 7 adder 23 7 from the selection circuit 26 when towards the output signal is less than the output signal of the adder 23 8 the output signal, the selected output as metric L 5 (k) at time k in the state S5, in the case of the reverse to output the output signal of the adder 23 8 from the selection circuit 26 metric L 5 as (k) .

また、加算器233、234、235及び236からは、それぞれ状態S3、S1、S4及びS2における時間kでのメトリックL3(k)、L1(k)、L4(k)及びL2(k)が取り出される。更に、比較回路24及び27からは、それぞれ選択信号0及び選択信号1が取り出される。これらの選択信号は選択回路25、26においてどちらの信号を選択したかを示す信号である。 The adder 23 3, 23 4, 23 5 and 23 6, respectively state S3, S1, S4 and metric L 3 at time k in S2 (k), L 1 ( k), L 4 (k) And L 2 (k) are extracted. Further, the selection signals 0 and 1 are extracted from the comparison circuits 24 and 27, respectively. These selection signals are signals indicating which signal is selected in the selection circuits 25 and 26.

これにより、上記のブランチメトリック演算回路11から出力される状態S0、S1、S2、S3、S4及びS5における時間kでのメトリックL0(k)、L1(k)、L2(k)、L3(k)、L4(k)、L5(k)は、それぞれ次式で表される。
0(k)= min[[L0(k-1)+( y(k)−(-2)) 2},[L1(k-1)+( y(k)−(-1)) 2]]
1(k) = L2(k-1)+( y(k)− (0))2
2(k) = L5(k-1)+( y(k) − (1))2
3(k) = L0(k-1)+( y(k) −(-1))2
4(k) = L3(k-1)+( y(k) −(0))2
5(k) = min[[L5(k-1)+( y(k)−(2)) 2},[L4(k-1)+( y(k)−(1)) 2]]
ただし、min[a、b]は、a、bのうち小を出力する演算子である。
As a result, the metrics L 0 (k) , L 1 (k) , L 2 (k) , at time k in the states S 0, S 1, S 2, S 3, S 4 and S 5 output from the branch metric calculation circuit 11 are obtained . L 3 (k) , L 4 (k) , and L 5 (k) are represented by the following equations, respectively.
L0 (k) = min [[L0 (k-1) + (y (k) -(-2)) 2 }, [L1 (k-1) + (y (k) -(-1) ) 2 ]]
L1 (k) = L2 (k-1) + (y (k) -(0)) 2
L2 (k) = L5 (k-1) + (y (k) -(1)) 2
L3 (k) = L0 (k-1) + (y (k) -(-1)) 2
L4 (k) = L3 (k-1) + (y (k) -(0)) 2
L5 (k) = min [[L5 (k-1) + (y (k) -(2)) 2 }, [L4 (k-1) + (y (k) -(1)) 2 ]]
However, min [a, b] is an operator that outputs the smaller of a and b.

上記の構成のブランチメトリック演算回路11から取り出された選択信号0及び1は、図1に示すようにパスメモリ12に供給され、ここで、ビタビ復号された復号データ系列を生成させる。パスメモリ12は、例えば図6のブロック図に示すように、選択信号0により2つの入力信号の一方を選択する動作を行うn個の選択器311〜31nと、選択信号1により2つの入力信号の一方を選択する動作を行うn個の選択器321〜32nと、各々ビット周期Tの遅延時間を有する遅延素子331〜336、341〜346、351〜356などと、多数決回路36とから構成されている。 The selection signals 0 and 1 extracted from the branch metric operation circuit 11 having the above configuration are supplied to a path memory 12 as shown in FIG. 1, where a Viterbi-decoded data sequence is generated. For example, as shown in the block diagram of FIG. 6, the path memory 12 includes n selectors 31 1 to 31 n that perform an operation of selecting one of two input signals according to a selection signal 0, and two selectors 31 1 to 31 n according to a selection signal 1. comprises n selectors 32 1 to 32 n to perform an operation for selecting one of the input signals, the delay elements 33 to 333 6 each having a delay time of the bit period T, 34 1 ~34 6, 35 1 ~35 6 And the majority circuit 36.

図6の選択器311に入力される0、1、遅延素子332,333にそれぞれ入力される1、遅延素子334及び335にそれぞれ入力される0、選択器321に入力される0及び1の各1ビットの値がパスメモリ12での復号動作により、最終的に1つの復号データ系列として多数決回路36から取り出される。ここで、上記の各1ビットの値は図4に示した復号トレリスの値に対応している。 0,1 inputted to the selector 31 1 of FIG. 6, the delay element 33 2, 33 3 to 1 respectively input, 0 is input to the delay element 33 4 and 33 5 are inputted to the selector 32 1 The value of each one bit of 0 and 1 is finally extracted from the majority circuit 36 as one decoded data sequence by the decoding operation in the path memory 12. Here, the value of each 1-bit corresponds to the value of the decoding trellis shown in FIG.

このパスメモリ12において、選択器311では、前記メトリック演算で、L0(k)として、L0(k-1)+( y(k)−(-2)) 2が出力された場合には選択信号0によってビット値0が選択され、L1(k-1)+( y(k)−(-1)) 2が出力された場合には選択信号0によってビット値1が選択される。一方、選択器321では、前記メトリック演算で、L5(k)としてL5(k-1)+( y(k)−(-2)) 2が出力された場合には選択信号1によってビット値1が選択され、L4(k-1)+( y(k)−(-1)) 2が出力された場合にはビット値0が選択される。その他の選択器での動作も同様に、選択信号によって選択動作を行い図4の復号トレリスに基づくビタビ復号を行って行く。 In this path memory 12, when the selector 31 1 outputs L 0 (k−1) + (y (k) − (− 2)) 2 as L 0 (k) in the metric operation, Selects bit value 0 by selection signal 0 and selects bit value 1 by selection signal 0 when L 1 (k−1) + (y (k) − (− 1)) 2 is output . On the other hand, in the selector 32 1 , when L 5 (k−1) + (y (k) − (− 2)) 2 is output as L 5 (k) in the metric operation, the selection signal 1 If bit value 1 is selected and L 4 (k−1) + (y (k) − (− 1)) 2 is output, bit value 0 is selected. Similarly, the operations of the other selectors are performed in accordance with the selection signal and Viterbi decoding based on the decoding trellis shown in FIG. 4 is performed.

なお、選択器311〜31n、321〜32n、遅延素子331〜336、341〜346、351〜356などの個数は復号性能によって定まるが、通常は上記のnの値が32程度になるように選ばれる。 Although the selector 31 1 ~31 n, 32 1 ~32 n, the number of such delay elements 33 to 333 6, 34 1 to 34 6, 35 1 to 35 6 is determined by decoding performance, usually of the n Is selected to be about 32.

このようにしてパスメモリ12より取り出された復号データ系列は、図1の出力端子16より出力されると共に、データ推定回路14に供給される。データ推定回路14は、パスメモリ12の長さによってkよりi時点前の推定データY(k-i)を目標値演算回路15に出力する。 The decoded data sequence extracted from the path memory 12 in this manner is output from the output terminal 16 in FIG. The data estimation circuit 14 outputs to the target value calculation circuit 15 the estimation data Y (ki) i times before k based on the length of the path memory 12.

図7はデータ推定回路14の一例のブロック図を示す。同図に示すように、データ推定回路14は、PR(1,1,1,1)では、ビット周期Tのクロックで駆動される4段縦続接続された遅延素子41、42、43及び44と、遅延素子41〜44からの遅延信号を加算して一つの合成信号とする加算器45と、加算器45からの合成信号を入力として受け、推定データY(k-i)を出力する推定データ変換器46とから構成されている。 FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of the data estimation circuit 14. As shown in the drawing, the data estimating circuit 14 includes four cascaded delay elements 41, 42, 43, and 44 driven by a clock having a bit period T in PR (1, 1, 1, 1). An adder 45 that adds the delay signals from the delay elements 41 to 44 into one combined signal, and an estimated data converter that receives the combined signal from the adder 45 as an input and outputs estimated data Y (ki) 46.

このデータ推定回路14の動作について説明するに、ビット列(バイナリ列)で出力される復号データ系列は、遅延素子41〜44により順次にビット周期Tずつ遅延されると共に、遅延素子41〜44の各出力遅延信号が加算器45で加算合成されて合成信号とされた後、推定データ変換器46に供給される。推定データ変換器46は、加算器45の出力値を変換して、図5における目標値TU,MU,ZE,ML,TLのうちの一つを推定データY(k-i)として出力する。 The operation of the data estimating circuit 14 will be described. The decoded data sequence output as a bit string (binary string) is sequentially delayed by the bit period T by the delay elements 41 to 44 and each of the delay elements 41 to 44 The output delay signal is added and synthesized by the adder 45 to be a synthesized signal, and then supplied to the estimated data converter 46. The estimated data converter 46 converts the output value of the adder 45 and outputs one of the target values TU, MU, ZE, ML, TL in FIG. 5 as the estimated data Y (ki) .

推定データ変換器46によるデータ変換は次の規則でなされる。すなわち、遅延素子41〜44の各出力信号がすべて「0」であるとき(0000)は、加算器45の出力合成信号の値は「0」であり、このとき推定データ変換器46は目標値TLを推定データY(k-i)として出力する。また、遅延素子41〜44の各出力信号のうち、遅延素子41又は44の出力信号が「1」で、残りの3つの出力信号が「0」であるとき(1000又は0001)には、加算器45の出力合成信号の値は「1」であり、このとき推定データ変換器46は目標値MLを推定データY(k-i)として出力する。 The data conversion by the estimated data converter 46 is performed according to the following rules. That is, when all the output signals of the delay elements 41 to 44 are “0” (0000), the value of the output combined signal of the adder 45 is “0”, and at this time, the estimated data converter 46 TL is output as estimated data Y (ki) . When the output signal of the delay element 41 or 44 is “1” and the remaining three output signals are “0” (1000 or 0001) among the output signals of the delay elements 41 to 44, the addition is performed. The value of the output combined signal of the unit 45 is “1”, and at this time, the estimated data converter 46 outputs the target value ML as the estimated data Y (ki) .

また、遅延素子41〜44の各出力信号のうち、遅延素子41及び42の出力信号、あるいは遅延素子43及び44の出力信号が「1」で、残りの2つの出力信号が「0」であるとき(1100又は0011)には、加算器45の出力合成信号の値は「2」であり、このとき推定データ変換器46は目標値ZEを推定データY(k-i)として出力する。更に、遅延素子41〜44の各出力信号のうち、遅延素子41又は44の出力信号が「0」で、残りの3つの出力信号が「1」であるとき(1110又は0111)には、加算器45の出力合成信号の値は「3」であり、このとき推定データ変換器46は目標値MUを推定データY(k-i)として出力し、遅延素子41〜44の各出力信号がすべて「1」のとき(1111)には、加算器45の出力合成信号の値は「4」であり、このとき推定データ変換器46は目標値TUを推定データY(k-i)として出力する。以上をまとめると表1に示すようになる。

Figure 2004288369
Further, among the output signals of the delay elements 41 to 44, the output signals of the delay elements 41 and 42 or the output signals of the delay elements 43 and 44 are “1”, and the remaining two output signals are “0”. At this time (1100 or 0011), the value of the output combined signal of the adder 45 is “2”, and at this time, the estimated data converter 46 outputs the target value ZE as the estimated data Y (ki) . Further, when the output signal of the delay element 41 or 44 among the output signals of the delay elements 41 to 44 is “0” and the remaining three output signals are “1” (1110 or 0111), the addition is performed. The value of the output synthesized signal of the delay unit 45 is “3”. At this time, the estimated data converter 46 outputs the target value MU as the estimated data Y (ki) , and all the output signals of the delay elements 41 to 44 are “1”. (1111), the value of the output combined signal of the adder 45 is "4", and at this time, the estimated data converter 46 outputs the target value TU as the estimated data Y (ki) . The above is summarized in Table 1.
Figure 2004288369

すなわち、データ推定回路14は、復号データ系列として0が4つ続いた時は、その時点kよりi時点前のデータは目標値TL(従来の目標値−2に相当)であると推定し、同様に、0001、1000のように1が一つの場合は目標値ML(従来の目標値−1に相当)、1100,0011のように1が2つ続いた場合は目標値ZE(従来の目標値0に相当)と推定され、推定データY(k-i)として出力される。ビタビ復号器の出力はビット誤りが低いため、非常に正確に推定データを得ることができる。 That is, when four 0s continue as a decoded data sequence, the data estimating circuit 14 estimates that the data before the time point i before the time point k is the target value TL (corresponding to the conventional target value-2), Similarly, when 1 is one such as 0001 and 1000, the target value ML (corresponding to the conventional target value -1), and when two 1s continue as in 1100 and 0011, the target value ZE (the conventional target value ZE) (Corresponding to a value of 0) and output as estimated data Y (ki) . Since the output of the Viterbi decoder has a low bit error, the estimation data can be obtained very accurately.

データ推定回路14から出力された上記の推定データY(k-i)は、図1に示すように、目標値演算回路15に供給される。また、この目標値演算回路15には、ブランチメトリック演算回路11への入力データy(k)が、パスメモリ12の長さによって決定される遅延回路13により、データ推定回路14から出力される推定データY(i-1)と同じ時点まで遅延された遅延入力データy(k-i)が入力される。 The estimated data Y (ki) output from the data estimating circuit 14 is supplied to a target value calculating circuit 15 as shown in FIG. Further, the target value calculation circuit 15 receives the input data y (k) to the branch metric calculation circuit 11 from the data estimation circuit 14 by the delay circuit 13 determined by the length of the path memory 12. Delayed input data y (ki) delayed until the same time as data Y (i-1 ) is input.

目標値演算回路15はこれらの入力データY(k-i),y(k-i)を基にして目標値の更新を行い、ブランチメトリック演算回路11に出力をする。図8は目標値演算回路15の一例の回路系統図を示す。同図に示すように、目標値演算回路15は、誤差演算を行う減算器51と、修正係数を乗ずる乗算器52と、前記推定データY(k-i)によって選択動作する選択器53及び54と、加算器551〜555と、加算器551〜555と互いに独立したフィードバックループを構成する遅延素子561〜565とから構成される。 The target value calculation circuit 15 updates the target value based on the input data Y (ki) and y (ki) and outputs the result to the branch metric calculation circuit 11. FIG. 8 is a circuit diagram of an example of the target value calculation circuit 15. As shown in the figure, a target value calculation circuit 15 includes a subtracter 51 for performing an error calculation, a multiplier 52 for multiplying by a correction coefficient, and selectors 53 and 54 for selecting and operating based on the estimated data Y (ki) . an adder 55 to 554 5, a delay element 56 1 to 56 5 which constitute the adder 55 to 554 5 and mutually independent feedback loop.

この目標値演算回路15の動作について説明するに、遅延回路13から取り出された遅延入力データy(k-i)は、減算器51に供給され、ここで選択器54により推定データY(k-i)によって選択された遅延素子561〜565のうちのいずれか一の遅延素子出力信号と減算されて、目標値誤差信号とされた後、乗算器52で修正係数Gと乗算され、選択器53に供給され、推定データY(k-i)に応じて加算器551〜555のうち、いずれか一の加算器に選択入力される。 To explain the operation of the target value calculation circuit 15, the delay input data y (ki) extracted from the delay circuit 13 is supplied to the subtractor 51, where it is selected by the selector 54 by the estimated data Y (ki) . is subtracted with delay elements 56 1 to 56 any one of the delayed output signals of the five, thereby being made a target value an error signal is multiplied by the correction coefficient G in multiplier 52, supplied to the selector 53 It is, among the adders 551 to 554 5 in accordance with the estimated data Y (ki), are selected input to any one of the adders.

例えば、推定データY(k-i)として目標値TLが推定されたとすると、選択器54が遅延素子565から取り出された1ビット周期T前の目標値TL(k-1)を選択するので、減算器51からは[y(k-i)−TL(k-1)]で表される目標値誤差信号が取り出され、乗算器52で修正係数Gと乗算されて[G(y(k-i)−TL(k-1))]で表される信号とされた後、選択器53により加算器555へ選択入力されて、遅延素子565から取り出された目標値TL(k-1)と加算される。これにより、加算器555からは次式
TL(k) =TL(k-1) + G(y(k-i)−TL(k-1)
で表される修正後の目標値TL(k)が取り出され、ブランチメトリック演算回路11へ出力される。
For example, if the target value TL is estimated as the estimated data Y (ki), since selecting a target value TL of 1 bit period T before the selector 54 is taken out from the delay element 56 5 (k-1), subtraction The target value error signal represented by [y (ki) -TL (k-1) ] is taken out from the multiplier 51, multiplied by the correction coefficient G in the multiplier 52, and [G (y (ki) -TL ( after being a signal represented by k-1))], and the selected input to the adder 55 5 by selector 53, is added to the retrieved from the delay element 56 5 target value TL (k-1) . Accordingly, the following equation TL from the adder 55 5 (k) = TL ( k-1) + G (y (ki) -TL (k-1))
The corrected target value TL (k) represented by the following expression is extracted and output to the branch metric calculation circuit 11.

推定データY(k-i)として他の目標値が推定された場合も同様であり、目標値TUが推定されたときは選択器53は入力信号を加算器551へ出力すると共に、選択器54は遅延素子561の出力信号を選択し、目標値MUが推定されたときは選択器53は入力信号を加算器552へ出力すると共に、選択器54は遅延素子562の出力信号を選択し、目標値ZEが推定されたときは選択器53は入力信号を加算器553へ出力すると共に、選択器54は遅延素子563の出力信号を選択し、目標値MLが推定されたときは選択器53は入力信号を加算器554へ出力すると共に、選択器54は遅延素子564の出力信号を選択する。 The same applies to the case where other target value as the estimated data Y (ki) is estimated, along with when the target value TU is estimated selector 53 outputs the input signal to the adder 55 1, the selector 54 selects the output signal of the delay element 56 1, along with when the target value MU is estimated selector 53 outputs the input signal to the adder 55 2, the selector 54 selects the output signal of the delay element 56 2 , along with when the target value ZE is estimated selector 53 outputs the input signal to the adder 55 3, the selector 54 selects the output signal of the delay element 56 3, when the target value ML is estimated selector 53 outputs the input signal to the adder 55 4, the selector 54 selects the output signal of the delay element 56 4.

なお、目標値演算回路15には、初期目標値が入力され、遅延素子561〜565に保持されており、演算開始時点や、大きな無信号状態などで生じる誤差演算の非収束時には、初期目標値が用いられるよう、例えば、図示せぬシステムコントローラや、無信号検出回路等より、初期目標値選択信号が入力され、初期目標値が目標値として使用される。 Incidentally, the target value calculation circuit 15, an initial target value is input, it is held in the delay element 56 1 to 56 5, calculation start time and a large during non-convergence of the error operation caused by such no-signal state, initial In order to use the target value, for example, an initial target value selection signal is input from a system controller (not shown), a no-signal detection circuit, or the like, and the initial target value is used as the target value.

このようにして目標値演算回路15より取り出されてブランチメトリック演算回路11に供給される、更新された5つの目標値は、ビタビ復号器に入力されたデータで、最も出現頻度が高い(ヒストグラムでピークを持つ)5つの平均値に近づいており、良好なビタビ復号が可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、目標値修正を行う事で、ある程度の非線形歪みに対しては復号性能の改善効果が期待できる。   The five updated target values thus extracted from the target value calculation circuit 15 and supplied to the branch metric calculation circuit 11 are the data input to the Viterbi decoder and have the highest appearance frequency (in the histogram). Since the average value is close to five average values (having a peak), good Viterbi decoding can be performed. That is, according to the present embodiment, the effect of improving the decoding performance can be expected with respect to a certain degree of non-linear distortion by correcting the target value.

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。上記の実施の形態では、ある程度の非線形歪みに対しては復号性能の改善効果が期待できるが、大きく歪んだ波形に対しては、歪みが大きい所でブランチメトリック誤差演算に非対称性を生じ、修正しきれない場合が生じる。そこで、この実施の形態では、図1の目標値演算回路15の回路部分を、図9に示すブロック図の構成とすることにより、目標値を対称にし、大きな歪みに対してブランチメトリック演算回路11が正常に動作を行うよう目標値制御をする構成としたものである。   Next, another embodiment of the present invention will be described. In the above embodiment, an improvement effect of decoding performance can be expected for a certain degree of non-linear distortion, but for a waveform that is greatly distorted, asymmetry occurs in branch metric error calculation where distortion is large, and correction is performed. In some cases, it cannot be done. Therefore, in this embodiment, the circuit of the target value calculation circuit 15 in FIG. 1 is configured as shown in the block diagram of FIG. 9 so that the target value is symmetrical and the branch metric calculation circuit 11 Are configured to perform target value control so as to operate normally.

図9において、目標値演算回路15より取り出された、更新された5つの目標値は、目標値修正回路61に供給されて修正される一方、直接に選択器62に供給される。選択器62は比較器63からの選択信号に応じて、目標値修正回路61からの修正目標値か目標値演算回路15からの目標値を選択する。選択器62の出力目標値は図1及び図5に示したブランチメトリック演算回路11へ出力される。   In FIG. 9, five updated target values extracted from the target value calculation circuit 15 are supplied to a target value correction circuit 61 and corrected, while being directly supplied to a selector 62. The selector 62 selects the correction target value from the target value correction circuit 61 or the target value from the target value calculation circuit 15 according to the selection signal from the comparator 63. The output target value of the selector 62 is output to the branch metric operation circuit 11 shown in FIGS.

目標値修正回路61は、目標値演算回路15からの5つの目標値TU、MU、ZE、ML、TLのうち中央値の目標値ZEを中心として各目標値の値が対称となるように、これら5つの目標値のそれぞれに対応する修正目標値TU´、MU´、ZE´、ML´、TL´を生成する回路で、具体的には更新された5つの目標値TU、MU、ZE、ML、TLを用いて、例えば次式により修正目標値TU´、MU´、ZE´、ML´、TL´を生成出力する。
TU´=−TL´=(TU−TL)/2
ML´=−ML´=(MU−ML)/2
ZE´= ZE
The target value correction circuit 61 sets the target values TU, MU, ZE, ML, and TL from the target value calculation circuit 15 such that the respective target values are symmetric with respect to the center target value ZE, as shown in FIG. A circuit for generating corrected target values TU ', MU', ZE ', ML', TL 'corresponding to each of these five target values, and specifically, five updated target values TU, MU, ZE, By using ML and TL, for example, modified target values TU ', MU', ZE ', ML', and TL 'are generated and output by the following equation.
TU ′ = − TL ′ = (TU−TL) / 2
ML ′ = − ML ′ = (MU−ML) / 2
ZE '= ZE

すなわち、修正目標値TU´、TL´は目標値TUとTLの平均、修正目標値MU´、ML´は目標値MU、MLの平均とされる。なお、目標値修正回路61は、これよりも複雑な数式に基づいて目標修正値を生成することもできることは勿論である。   That is, the corrected target values TU 'and TL' are the average of the target values TU and TL, and the corrected target values MU 'and ML' are the average of the target values MU and ML. Note that the target value correction circuit 61 can also generate the target correction value based on a more complicated mathematical expression.

比較器63は目標値演算回路15内の図8に示した減算器51から取り出された目標値誤差と、予め外部から設定されている閾値とを比較し、目標値誤差が閾値以下であるときには、選択器62により目標値演算回路15からの目標値を選択させ、目標値誤差が閾値を越えた時に目標値修正回路61からの修正目標値を選択させる。目標値誤差はビタビ復号器の入力データy(k)の波形歪みに対応しているから、波形歪みがある設定値を越えるような大きな場合は、ブランチメトリック演算回路11へ供給される目標値を目標値修正回路61からの修正目標値に変更することにより、目標値を対称にし、大きな歪みに対してブランチメトリック演算回路11を正常に動作させる。 The comparator 63 compares the target value error extracted from the subtractor 51 shown in FIG. 8 in the target value calculation circuit 15 with a threshold value set in advance from the outside. If the target value error is equal to or smaller than the threshold value, The selector 62 selects the target value from the target value calculation circuit 15 and selects the correction target value from the target value correction circuit 61 when the target value error exceeds the threshold value. Since the target value error corresponds to the waveform distortion of the input data y (k) of the Viterbi decoder, if the waveform distortion is large enough to exceed a certain set value, the target value supplied to the branch metric calculation circuit 11 is By changing the correction value to the correction target value from the target value correction circuit 61, the target value is made symmetrical, and the branch metric calculation circuit 11 operates normally for a large distortion.

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、目標値誤差は、係数が掛けられた値でもよいし、積分処理などを行った後の信号を用いる事も可能である。また、選択器62で選択される目標値は、初期目標値を用いる事も可能である。   The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the target value error may be a value multiplied by a coefficient, or a signal after performing an integration process or the like. is there. Further, as the target value selected by the selector 62, an initial target value can be used.

本発明に関連するビタビ復号器のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a Viterbi decoder related to the present invention. PR(1,1,1,1)の説明図である。It is explanatory drawing of PR (1,1,1,1). PR(1,1,1,1)の状態遷移図である。It is a state transition diagram of PR (1,1,1,1). 図3に対応する復号トレリス線図である。FIG. 4 is a decoding trellis diagram corresponding to FIG. 3. 図1中のブランチメトリックの演算回路の一例の回路系統図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an example of a branch metric calculation circuit in FIG. 1. 図1中のパスメモリの一例のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a path memory in FIG. 1. 図1中のデータ推定回路の一例のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a data estimation circuit in FIG. 1. 図1中の目標値演算回路の一例の回路系統図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an example of a target value calculation circuit in FIG. 1. 本発明に関連するビタビ復号器の他の例を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram illustrating another example of a Viterbi decoder related to the present invention. 対称な再生波のヒストグラムである。It is a histogram of a symmetrical reproduction wave. 非対称な再生波のヒストグラムである。It is a histogram of an asymmetric reproduction wave.

符号の説明Explanation of reference numerals

10 入力データ入力端子
11 ブランチメトリック演算回路
12 パスメモリ
13 遅延回路
14 データ推定回路
15 目標値演算回路
16 復号データ系列出力端子
311〜31n、321〜32n、53、54、62 選択器
41〜44、561〜565 遅延素子
45、551〜555 加算器
46 推定データ変換器
51 減算器
52 乗算器
61 目標値修正回路
63 比較器

Reference Signs List 10 input data input terminal 11 branch metric calculation circuit 12 path memory 13 delay circuit 14 data estimation circuit 15 target value calculation circuit 16 decoded data series output terminal 31 1 to 31 n , 32 1 to 32 n , 53, 54, 62 selector 41 to 44, 56 1 to 56 5 Delay element 45, 55 1 to 55 5 Adder 46 Estimated data converter 51 Subtractor 52 Multiplier 61 Target value correction circuit 63 Comparator

Claims (1)

入力データに対し複数の目標値を用いてブランチメトリックの演算を行って選択信号を生成する第1のステップと、
前記選択信号に基づいて入力データをビタビ復号した復号データ系列を出力する第2のステップと、
入力データを所定ビット周期遅延させる第3ステップと、
復号データに基づいた目標値と前記第3ステップで遅延された入力データとの差を目標値誤差として目標値修正を行い、得られた複数の修正目標値を複数の目標値として使用する第4のステップとを含むことを特徴とするビタビ復号方法。

A first step of performing a branch metric operation on the input data using a plurality of target values to generate a selection signal;
A second step of outputting a decoded data sequence obtained by Viterbi decoding input data based on the selection signal;
A third step of delaying the input data by a predetermined bit period;
A fourth step of correcting a target value using a difference between a target value based on the decoded data and the input data delayed in the third step as a target value error, and using the obtained plurality of corrected target values as a plurality of target values; And a viterbi decoding method.

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