JP2005093043A - 非対称データチャネルでのビット再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、光記録媒体から得られるデータストリームの損傷及び異常を補償する方法及び装置に関する。
【解決手段】 本発明によると、データが復調器により復調される非対称データチャネルのビット再生方法において、復調前に、ランレングス違反を検出するステップと、復調前に、検出したランレングス違反を訂正するステップとを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、記録媒体から得られるデータストリームの損傷及び異常を補償する方法及び装置に関する。

現在の光記録媒体には、ランレングス制限符号が使用されている。例えば、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）は、再生データストリーム中の１及び０のランレングスを３から１１の間に制限するチャネル変調を特徴としている。同期パターンは、１４のランレングスとなるよう変調されている。ゆえに、このパターンは他のデータから容易に見分けることができる。

青色レーザによる、近年の高密度光記録媒体は、恐らく、２から８の連続する１又は０といったより短いランレングス範囲を使用すると考えられる。そのような記録媒体の例として、いわゆるブルーレイディスク（ＢＤ）がある。不幸にも、図１に示すように、対応する光チャネルのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、２Ｔランレングスの典型的な振幅が、最も長いランレングスの振幅より−２６ｄＢ小さくなる。よって、さらなる信号処理が、許容ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ）を保障するために必要となる。

光記録媒体及びハードディスクのための現在の応用として、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）（ビタビともいう）復号器が、高い割合のシンボル間干渉（ＩＳＩ）に対処するために、そして、ノイズマージンを改良するために、復調処理の前に読出しチャネルで使用される。従来の技術による読出しチャネルを図２に示す。光記録データのパターンの変調により、ある制限が信号処理に適用される。例えば、短いランレングスの信号パターンは、チャネル通過帯域の端であり、信号強度が弱められる。ゆえに、ビットの誤りとなりやすい。さらに、フィルタのリップルと遷移ノイズにより、より長いランレングスは、実際には簡易なスライスで検出可能であるが、最大ランレングス復号器による検出に失敗するかもしれない。ビット情報の検出に関する更なる問題は、信号の非対称性であり、非対称性がデータスライス処理の障害となる。この非対称性は、特に、最も短いランレングスにおいて、ビット検出の質に強い影響を及ぼす。

従って、本発明は、上述した問題を解消する非対称データチャネルのビット再生方法及び前記方法を用いた記録媒体からの読出し及び／又は記録媒体への書込装置を提供することを目的とする。以下、本発明は光記録媒体を用いて説明を行うが、信号の非対称性が生ずる他の種類の記録媒体へも適用可能である。

本発明によると、データが復調器により復調される非対称データチャネルでのビット再生方法において、復調前に、ランレングス違反を検出するステップと、復調前に、検出したランレングス違反を訂正するステップとを有する。復調前にランレングス違反を検出することで、読出しチャネルシステムの能力を高める。

好ましくは、本方法は、信号の質の指標を得るために、ランレングス違反の割合及び／又は傾向を監視する更なるステップを有する。信号の質の指標は、読出しチャネルデータストリームの信号の質の評価を提供する。

信号の質を示す指標は、信号のひずみを補正するため、または、再生方法を変更するために有利に用いられる。例えば、データ受信システムの再生速度は、より信頼できる読出し信号を得るため遅くされるかもしれず、また、もし信号の質が十分高ければ、速くされるかもしれない。

好ましくは、本方法は、０交差レベルに近い信号データを伸張する更なるステップを有する。この方法により、より信頼できる信号のスライスが保証できる。

本方法は、ランレングス違反を検出し、訂正するステップを実行するか否かを、信号の質を基に決定する更なるステップを有利に有する。もし信号の質が十分高ければ、訂正は必要ない。信号の質がある閾値より下である場合のみ、信号の訂正が必要となる。低い質の信号にのみ訂正を行うよう制限することにより、信号の質が十分である場合、データの再生割合は不必要に低くならない。

データが復調器により復調される非対称データチャネルでのビット再生デバイスにおいて、本発明による方法を行う手段を有することも好ましい。

さらに、本発明による方法又はデバイスは、非対称データチャネルのビット再生を行う記録媒体からの読出し及び／又は記録媒体への書込み装置に使用されることも好ましい。

本発明のより良い理解のために、以下では典型的な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明は、この典型的な実施形態に制限されるものではなく、特定された特徴は、本発明の範囲から逸脱しない結合及び／又は修正がなされることも可能である。

図２は、従来技術による典型的な読出しチャネル１を表す図である。読出しチャネル１は、クロック再生とビット再生処理を行う。記録媒体から得られたチャネルデータＨＦは、アナログ・デジタル変換器２（ＡＤＣ）へ入力される。第１のイコライザ３（ＥＱ１）による等化処理の後、デジタル化されたデータストリームは、クロックを再生するＰＬＬブロック４へ入力される。この段階では、全デジタルＰＬＬ（ＡＤＰＬＬ）を使用することが通常であるので、再生されたクロック信号は、一般的には、ハードウェアの設計に使用されるシステムクロックとして使用可能である。

デジタル化されたデータストリームは、サンプルレートコンバータ５（ＳＲＣ）で、参照クロックを使用して再サンプリングされる。続いて、適応型イコライザ６（ＥＱ２）で、フィルタリングされ、ＰＲＭＬ複号器７（ＰＲＭＬ−Ｄ、ビタビ複号器として知られている）に渡される。イコライザ６の係数は、公知のＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズム８用い、イコライザ出力とビタビ複号器出力の距離を計算することで更新される。各ビットのデータストリームであるビタビ複号器７の出力と、依然として量子化されたＨＦレベルであるイコライザの出力を一致させるために、いわゆるターゲットフィルタ９（ＴＦ）が用いられる。このフィルタ９は、基本的には、特定の目標多項式に従うよう設計されたビタビ複号器６での複号を反転するものである。この目標多項式、ゆえにターゲットフィルタ９は、動作しているチャネルのＭＴＦを近似する。異なるチャネルは、（ＤＶＤやＢＤのように）、異なるモデルと目標多項式を必要とする。

再生されたビットストリームであるビタビ複号器７の出力は、復調器１０（ＤＥＭ）に渡され、さらにエラー訂正制御器（ＥＣＣ、図示せず）に渡される。復調器１０は、適切な処理開始位置を見つけるために、データに同期する必要があるので、同期が取れたあとの、第一ブロックに、データストリームの欠陥を検出する。ゆえに、復調器１０は、更なるエラー情報を持つ他のブロックに対応することが一般的である。つまり、ＰＬＬ４のためのロック補助信号やＥＣＣのために消去情報などである。

ランレングス違反の検出方法と、信号のひずみ補償のための前記方法の使用について、図３を参照し以下に述べる。まず、高周波数のチャネルデータストリームＨＦは、アナログ・デジタル変換器２（ＡＤＣ）でサンプリングされ、デジタル化され、サンプルレート変換器５（ＳＲＣ）で、ＰＬＬ回路（図示せず）により供給されたチャネルクロックレートに再サンプリングされる。この処理されたデータストリームは、短いランレングスデータパターン（ＢＤの場合は２Ｔといった）を増幅するよう設計された、第１のフィルタ１１（ＦＩＬ１）でフィルタリングされる。続いてリミッタ１２が、０交差レベルに近い信号の伸張を行う。補償信号ｓｌ＿ｃｍｐがリミッタによる処理の過程で求められた閾値を考慮して得られる。閾値は、０交差点付近のサンプル値の平均差により計算される。図４に示すように、不十分な信号の再サンプルにより、２つのケースの０交差が起こり得る。これらケースのより詳細を図５に示す。ケースにより、連続サンプル間の差（ケースｂ）、または、分断されているサンプル間の差（ケースａ）が計算されなければならない。さらに、３つのサンプルが既にランレングス違反を示しているかもしれないため、好ましくは、更なる補償が、０交差付近のサンプル（つまり、０交差以上のｘ０とｘ２、以下のｘ１）の分布により追加される。クロックジッタ及び／又はノイズにより、両ケースの間違った検出を防ぐため、または、少なくとも最小とするため、ノイズマージンが有効に考慮される。

図６は、両再サンプルのケースの検出し、処理する簡略化した状態遷移図である。第１に状態遷移図は、次に扱うケースを知る必要がある。これは、次の０交差（つまりｘ０＞０、かつ、ｘ１＜０）が生じるとすぐにわかる。補償係数ｃｍｐは、以下の式により求められる。

cmp_new＝cmp_old＋（const×（x1−x0）−cmp_old）／abs_value
ここで、ａｂｓ＿ｖａｌｕｅは信号範囲に等しい。つまり、入力信号範囲が−１から＋１であれば２である。ｃｏｎｓｔは、例えば、０．５が選ばれる。補償係数ｃｍｐに基づき、補償信号ｓｌ＿ｃｍｐが得られる。

図３に戻り、得られた補償信号ｓｌ＿ｃｍｐが非対称性を補償するために用いられる。前記ｓｌ＿ｃｍｐ信号は、０交差点付近、つまりスライスレベル付近での２つの隣接サンプル間の距離を表している。補償信号ｓｌ＿ｃｍｐは、第３のフィルタ１３（ＦＩＬ３）により、数サンプルにわたって平均化され、係数ｋで減衰させられる。しかし、入力が知られているとき、短いランレングスは、振幅が小さいので、短いランレングスデータシーケンスのみ補償することも可能である。

既に述べたように、補償係数ｃｍｐは、０交差点付近の入力データサンプルを増幅するための閾値として使用される。これは、入力サンプル（ＩＳ）間の簡単な比較により達成できる。入力サンプルは、補償値ｃｍｐ以上である限り、単に出力サンプル（ＯＳ）として通過する。そうでなければ、入力サンプルの符号を考慮し、補償値が伝送される。全体の振る舞いは以下の様に要約される。
ｉｆ ａｂｓ（ＩＳ）≧ｃｍｐ
ＯＳ＝ＩＳ
ｅｌｓｅ
ＯＳ＝sｉｇｎ（ＩＳ）×ｃｍｐ
主な改良は、短いランレングス（つまり、高い周波数）のためになされるので、増幅されたデータストリームは、第２のフィルタ１４（ＦＩＬ２）によりハイパスフィルタリングされる。元のデータストリームに、ハイパスフィルタリングされた信号を加えることで、高周波の振る舞いが改良された新しい信号を得ることができる。簡単な閾値によるビット検出器１５により、デジタルビットがこの新しい信号データより検出される。第１のランレングスカウンタ１６が、図７に示すように、０交差点より大きいサンプルと、より小さいサンプルをカウントすることで、妥当なエラーレートによるランレングスを読み出す。

読み出されたランレングスに基づき、第１のランレングス違反検出器１７とランレングス補償器１８により、最小ランレングス違反が検出され、訂正される。図８に最小ランレングス違反の例を示す。検出された違反サンプルは、信号のひずみを補償するための平均値として有利に利用される。このため、ランレングス違反が生じるたびに、ランレングス補償信号ｒｌ＿ｃｍｐがアキュムレータ１９に入力される。アキュムレータ１９の増加又は減少値は、第４のフィルタ２０（ＦＩＬ４）で減衰され、再サンプルリングされたデータストリームに加算される。

さらに、信号の質とノイズレベルが、長いランレングスのリプルを測定することで監視される。もし、ノイズレベルが大きすぎると、ビタビ復号器が失敗する確立が高くなる。これは、第２のランレングスカウンタ２１の出力により検出できる。検出した長いランレングスは、遅延され、ターゲットフィルタ９によりフィルタリングされたビタビ復号記７の出力と比較される。入力サンプルとフィルタリングされたビタビ復号器からの出力サンプル間の平均距離は、信号の質とビット再生能力の評価を与える。入力信号（白丸）とフィルタリングされたビタビ復号器出力（黒丸）間の距離の例を図９に示す。

高密度光記録媒体の典型的なＭＴＦ特性図である。 従来技術による読出しチャネルを表す図である。 本発明によるビット再生回路のブロック図である。 信号の再サンプリングの間の位相ドリフトの２つのケースを示す図である クロック位相の０交差サンプル依存を示す図である。 異なる再サンプリングのケースを扱うための状態遷移図である。 ランレングスカウントの例を示す図である。 検出された最小ランレングス違反を表す図である。 入力サンプルと再フィルタリングされたビタビ出力サンプルの比較を示す図である。

符号の説明

１ 読出しチャネル
２ アナログ・デジタル変換器
３ イコライザ
４ ＰＬＬブロック
５ サンプルレートコンバータ
６ 適応型イコライザ
７ ＰＲＭＬ複号器
８ ＬＭＳアルゴリズム
９ ターゲットフィルタ
１０ 復調器
１１、１３、１４、２０ フィルタ
１２ リミッタ
１５ ビット検出器
１６、２１ ランレングスカウンタ
１７、２２ ランレングス違反検出器
１８ ランレングス補償器
１９ アキュムレータ

Claims (10)

1. データが復調器により復調される非対称データチャネルでのビット再生方法において、
   復調前に、ランレングス違反を検出するステップと、
   復調前に、検出したランレングス違反を訂正するステップとを有することを特徴とする方法。
2. 信号の質の指標を得るために、ランレングス違反の割合及び／又は傾向を監視する更なるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 信号の質の指標は、信号のひずみを補正するため、または、再生方法を変更するために用いられることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ０交差レベルに近い信号データを伸張する更なるステップを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. ランレングス違反を検出し、訂正するステップを実行するか否かを、信号の質を基に決定する更なるステップを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. データが復調器により復調される非対称データチャネルでのビット再生デバイスにおいて、
   復調前に、ランレングス違反を検出するランレングス違反検出器（１７、２２）と、
   復調前に、検出したランレングス違反を訂正するランレングス補償器（１８）とを有することを特徴とするデバイス。
7. 信号の質の指標を得るために、ランレングス違反の割合及び／又は傾向を監視する更なる手段を有することを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
8. 信号の質の指標は、信号のひずみを補正するため、または、再生方法を変更するために用いられることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
9. ０交差レベルに近い信号データを伸張するリミッタ（１２）を有することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のデバイス。
10. 記録媒体からの読出し及び／又は記録媒体への書込み装置において、
    非対称データチャネルでのビット再生のために、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の方法を使用するか、または、請求項６から９のいずれか１項に記載のデバイスを有することを特徴とする装置。

Images