JP2005158215A - 情報再生方法および情報再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ビタビ検出器に入力される信号の雑音特性に依らず、ｂＥＲが最小となる条件でタップ係数を決定することのできる情報再生方法および情報再生装置を提供する。
【解決手段】 クロック周期毎にサンプリングされた再生データ列がＦＩＲフィルタ１４でパーシャルレスポンス波形に等化された後、ＦＩＲフィルタ１７に入力される。一方、ビタビ検出器１８からの識別データａ_ｋが、ＦＩＲフィルタ１５によってパーシャルレスポンス波形と畳み込み演算された後、ＦＩＲフィルタ１６に入力される。係数算出器１９は、ＦＩＲフィルタ１６の出力とＦＩＲフィルタ１７の出力とを入力して、パーシャルレスポンス波形に等化された再生データ列の雑音成分の自己相関に基づいてＦＩＲフィルタ１４のタップ係数を算出する。それによって、ビタビ検出器の検出性能が最良となって、ｂＥＲが最小化される。
【選択図】図２

Description

本発明は、情報記録媒体に記録された記録信号を再生する情報再生方法および情報再生装置に関し、特にパーシャルレスポンス等化及びビタビ復号を用いて記録信号を再生する情報再生方法および情報再生装置に関する。

信号処理による記録密度向上の手法として、ビタビ復号処理を含むＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）技術が一般に知られている。ＰＲＭＬ方式では、意図的に与えた符号干渉を有するＰＲ（Partial Response：パーシャルレスポンス）波形に再生信号を等化し、符号間干渉から生じる多値レベルの遷移を利用してビタビ検出器によりデータの判別を行う。

図１０は、ＰＲＭＬ方式によりデータの判別を行う従来の情報再生装置の再生回路部のブロック図である。情報記録媒体（図示せず）から得られたアナログ再生信号がローパスフィルタ１１１に入力された後、その出力がＡＤコンバータ１１２によりデジタル化される。ＡＤコンバータ１１２からの出力は、ＰＬＬ（位相同期ループ）回路１１３に入力され、クロック周期毎にサンプリングされた時系列の再生データ列Ｙ_ｄ（ｄは１以上の整数）が得られる。時系列の再生データ列Ｙ_ｄはＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ１１４に入力され、そのタップ係数Ｗ_ｓ（ｓは１≦ｓ＜ｄを満たす整数）を介して所定のパーシャルレスポンス波形Ｈ_ｔ（ｔは１≦ｔ＜ｄを満たす整数）に等化される。パーシャルレスポンス等化後の再生データはビタビ検出器１１８に入力され、ビタビ検出器１１８から識別データＡ_ｄが出力される。識別データＡ_ｄは、ＦＩＲフィルタ１１５に入力され、その出力が、係数算出器１１９に入力される。係数算出器１１９には、また、ＦＩＲフィルタ１１４の出力も入力される。

パーシャルレスポンス等化の手法には、ゼロフォース法、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）法（例えば、特許文献１参照）等、いくつかの手法があるが、一般によく用いられているのはＭＭＳＥ法である。ＭＭＳＥ法は、次式で定義される等化誤差ｖ_ｄのｄに関する自乗平均値が最小となるようにタップ係数Ｗ_ｓを決定する手法である。

したがって、具体的には、タップ係数Ｗ_ｓは、次式で表わされるε’を最小とするように決定される。

ここで、Ｅ[ ]は[ ]内の数式についてｄに関する平均値を求める操作を表している。[ ]内の数式は、式（５）で定義される等化誤差ｖ_ｄの自乗、すなわち、等化された再生データと、識別データとパーシャルレスポンス波形との畳み込み演算によって算出されるデータ（＝理想信号）との差の自乗を表している。図１０において、係数算出器１１９が、ＦＩＲフィルタ１１４から等化された再生データ列を、ＦＩＲフィルタ１１５から理想信号のデータ列を入力して、等化誤差ｖ_ｄのｄに関する自乗平均値、即ち、ε’を最小にするように、ＦＩＲフィルタ１１４のタップ係数Ｗ_ｓを決定する。

具体的にε’を最小とする条件、もしくは、最小に準ずる条件を求める手法としては、ε’のタップ係数Ｗ_ｓに関する偏分が０となる条件（方程式）を行列計算により求める手法や、タップ係数Ｗ_ｓの適当な初期値から出発し、反復的にタップ係数Ｗ_ｓを更新して求めていく手法（例えば、特許文献２参照）などがある。
また、パーシャルレスポンス波形Ｈ_ｔを算出するのにディスクからの再生波形に基づき最小自乗法を用いる手法（例えば、特許文献３参照）が知られている。
特開２０００−１２３４８７号公報 （第９頁、図２） 特開２００１−１８９０５３号公報 （第５−７頁、図７−８） 特開２００３−３０３４１７号公報 （第７−９頁、図３）

しかしながら、本願発明者らはＭＭＳＥ法に基づいた等化が必ずしもデータ検出誤り率（ビットエラーレート：以下、「ｂＥＲ」という）最小とはならないことを見いだした。これは、後に詳述するように、ビタビ検出器に入力される信号の雑音特性が有色であるか白色であるかによって、ビタビ検出器の復号性能が異なるためである。雑音が白色であるか有色であるかの一般的な定義について、上述の等化誤差ｖ_ｄを用いて説明すれば以下の通りである。雑音成分（等化誤差）ｖ_ｄについて、Ｒ_ｆ＝Ｅ［ｖ_ｄ×ｖ_ｄ＋ｆ］で定義される自己相関Ｒ_ｆが、Ｒ_０のみ零でない有限の値を取り、Ｒ_０以外は全て０となる場合には、その雑音は白色であり、Ｒ_１やＲ_２など、Ｒ_０以外にも零でない有限の値を取る雑音成分がある場合には、その雑音は有色である。ビタビ検出器に入力されるデータの雑音特性が白色である場合には、ＭＭＳＥ法を適用することで、そのビタビ検出器に最良の検出性能を得ることができる。しかしながら、一般に情報記録媒体から得られる再生信号の雑音特性は有色であるため、ＭＭＳＥ法に基づく等化では、ｂＥＲは一般に最小とはならない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ビタビ検出器に入力される信号の雑音特性に依らず、検出性能最良、すなわち、ｂＥＲ最小となる条件でタップ係数を決定することのできる情報再生方法および情報再生装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明によれば、情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生方法において、前記再生データ列または前記ＦＩＲフィルタの出力データ列と、前記記録信号のデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列と、に畳み込み演算を行って算出されるデータ列に基づいて前記ＦＩＲフィルタのタップ係数を決定することを特徴とする情報再生方法、が提供される。

また、上記目的を達成するため、本発明によれば、情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生方法において、前記再生データ列または前記ＦＩＲフィルタの出力データ列と、前記記録信号のデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列との差信号を算出し、該差信号に畳み込み演算を行って算出されるデータ列に基づいて前記ＦＩＲフィルタのタップ係数を決定することを特徴とする情報再生方法、が提供される。

また、上記目的を達成するため、本発明によれば、情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列を、ＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生方法において、前記情報記録媒体に記録された記録信号のデータ列をａ_ｋ（ｋは１以上の整数）、前記情報記録媒体から前記記録信号を再生して得られる再生データ列をｙ_ｋ、前記パーシャルレスポンス波形のデータ列をｈ_ｊ（ｊは１≦ｊ＜ｋを満たす整数）、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数のデータ列をｗ_ｉ（ｉは１≦ｉ＜ｋを満たす整数）とし、任意のデータ列をｒ_ｍ（ｍは１≦ｍ＜ｋを満たす整数）としたとき、下記式（１）、（２）、（３）、（４）で定義されるεが最小となるように前記タップ係数のデータ列ｗ_ｉが決定されることを特徴とする情報再生方法、が提供される。

ここで、Ｅ［ ］は、［ ］内の数式のｋに関する平均を意味する。

また、上記目的を達成するため、本発明によれば、情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生装置であって、前記再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する第１のＦＩＲフィルタと、前記再生データ列または前記第１のＦＩＲフィルタからの出力と畳み込み演算を行う第２のＦＩＲフィルタと、前記記録信号のデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列と畳み込み演算を行う第３のＦＩＲフィルタと、前記第２のＦＩＲフィルタの出力と前記第３のＦＩＲフィルタの出力とを入力して、前記第１のＦＩＲフィルタのタップ係数を算出する係数算出器と、を有することを特徴とする情報再生装置、が提供される。

また、上記目的を達成するため、本発明によれば、情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生装置であって、前記再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する第１のＦＩＲフィルタを有し、前記再生データ列または前記第１のＦＩＲフィルタからの出力と、前記記録信号のデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列との差信号を算出する減算器を有し、前記差信号を第２のＦＩＲフィルタに入力して得られる出力をもとに前記第１のＦＩＲフィルタのタップ係数を算出する係数算出器と、を有することを特徴とする情報再生装置、が提供される。

本発明の情報再生方法および情報再生装置は、情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する際、前記再生データ列または前記ＦＩＲフィルタの出力データ列と、前記記録信号のデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列と、に畳み込み演算を行って算出されるデータ列に基づいて前記ＦＩＲフィルタのタップ係数を決定するものであるから、パーシャルレスポンス波形に等化された再生データ列の雑音成分の自己相関に基づいて前記ＦＩＲフィルタのタップ係数が算出され、それによって、ビタビ検出器の検出性能が最良となって、ｂＥＲが改善され、また、情報記録媒体のチルトや光学系のデフォーカスなどの再生マージンが拡大される。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１に本発明に掛かる情報再生装置の再生部の主要部分を示す。従来のＭＭＳＥ法等の等化方法では、等化波形と目標波形との差である等化誤差を算出し、等化誤差をそのまま係数算出器に入力していた。係数算出器は入力された等化誤差の自乗平均が略最小となるようにFIRフィルタのタップ係数を算出することになる。
これに対し、本発明では、等化誤差を係数算出器に入力する前に、所定の畳み込み演算を行ってから係数算出器に入力することとなる。すなわち、図1に示すように、ＦＩＲフィルタ１において畳み込み演算された再生信号は、目標信号生成器２の出力信号と共に重み付け等化誤差算出器３に入力され、所定の畳み込み演算が施される。算出された等化誤差に基づいて係数算出器４においてＦＩＲフィルタ１にて用いられるタップ係数が算出される。重み付け等化誤差算出器３での畳み込み演算は、等化係数決定に際して、等化誤差の有色性を反映させるために行われるものである。なお、畳み込み演算は線型演算であるので、演算の順序に特に制限はない。すなわち、必ずしも等化誤差を算出した後に畳み込み演算を行う必要はなく、等化波形及び目標波形それぞれに畳み込み演算を行って、両者の差信号を係数算出器に入力しても良く、結果的に有色性が反映された等化誤差のデータ列が係数算出器４に入力されれば良い。

重み付け等化誤差算出のより具体的な構成例およびその動作について図面を参照して詳しく説明する。
図２は、本発明の情報再生装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。図２に示すように、本発明に係る再生装置は、ローパスフィルタ１１、ＡＤコンバータ１２、ＰＬＬ回路１３、ＦＩＲフィルタ１４、１５、１６、１７、ビタビ検出器１８、係数算出器１９を有している。

図２において、光ディスクなどの情報記録媒体（図示せず）から読み出された再生アナログ信号は、ノイズ抑制の役割を果たすローパスフィルタ１１に入力された後、ＡＤコンバータ１２によってデジタル化され、離散化（量子化）された値を取る。デジタル化された再生信号は、ＰＬＬ回路１３に入力される。ＰＬＬ回路１３は、入力してきた再生ディジタル信号からクロック信号を抽出するとともに、クロック周期毎にサンプリングされた再生信号の時系列の波形データｙ_ｋを出力する。ここで、ｋは、１≦ｋ≦ｎを満たす整数であり、ｎは、クロック周期毎にサンプリングされたサンプリング数で、１以上の整数である。

次に、時系列の再生波形データｙ_ｋが、ＦＩＲフィルタ１４に入力される。ＦＩＲフィルタ１４は、図３に示すように、Ｉ個（Ｉは、１≦Ｉ＜ｋを満たす整数）の縦続接続された遅延素子５１、それぞれタップ係数ｗ_１、ｗ_２、…、ｗ_ｉ、…、ｗ_Ｉ（ｉは、１≦ｉ≦Ｉを満たす整数）を持つＩ個の乗算器５２、および、加算器５３を有するトランスバーサルフィルタを構成している。遅延素子５１は、例えばＤフリップフロップで構成されており、そのクロック端子にクロック信号の１パルスが入力される毎に、各１個の素子につき再生波形データｙ_ｋの１Ｔの遅延を行う。ここで、Ｔは、クロック信号の周期である。縦続接続された遅延素子５１を順次通った再生波形データｙ_ｋ−Ｉ、…、ｙ_ｋ−ｉ、…、ｙ_ｋ−２、ｙ_ｋ−１が、各１個の乗算器５２を通って、それぞれ、タップ係数ｗ_Ｉ、…、ｗ_ｉ、…、ｗ_２、ｗ_１を乗ぜられた後、加算器５３によって加算されて、次式で示される時系列データｘ_ｋとして出力される。

即ち、ＦＩＲフィルタ１４の出力ｘ_ｋは、時系列の再生波形データｙ_ｋとＦＩＲフィルタ１４のタップ係数ｗ_ｉとを畳み込み演算した演算結果である。

再生波形データｙ_ｋは、ＦＩＲフィルタ１４のタップ係数ｗ_ｉを介して、所定のパーシャルレスポンス波形ｈ_ｊ（ｊは、１≦ｊ≦Ｊを満たす整数；Ｊはパーシャルレスポンス波形のデータ数で、１≦Ｊ＜ｋを満たす整数）に等化される。ＦＩＲフィルタ１４のタップ数（＝乗算器の数）Ｉは、通常７〜２０程度に設定される。なお、図３において、１個の遅延素子毎に１個の乗算器を設けているが、再生波形データｙ_ｋの周波数特性によっては、複数個の遅延素子毎に１個の乗算器を設けてもよい。

ＦＩＲフィルタ１４によって等化された後の時系列の出力波形ｘ_ｋは、ビタビ検出器１８に入力される。ビタビ検出器１８からは、暫定的な時系列の２値の識別データａ_ｋが出力される。時系列の識別データａ_ｋは、ＦＩＲフィルタ１５に入力される。ＦＩＲフィルタ１５は、ＦＩＲフィルタ１４と同様のトランスバーサルフィルタを構成しており、識別データａ_ｋとパーシャルレスポンス波形ｈ_ｊとの畳み込み演算を行う。ＦＩＲフィルタ１５の時系列の出力データν_ｋは、次式で与えられる。

ＦＩＲフィルタ１４、１５の出力信号はそれぞれＦＩＲフィルタ１７、１６に入力されて畳み込み演算された後減算器２０に入力され、ここで算出された等化誤差は係数算出器１９へ入力される。従来の等化手法では、ＦＩＲフィルタ１６、１７は存在せず、図１０に示すように、ＦＩＲフィルタ１１４の出力、および、ＦＩＲフィルタ１１５の出力がそれぞれ係数算出器１１９に入力され、係数算出器１１９が、式（６）のε’を最小にするようにＦＩＲフィルタ１１４のタップ係数Ｗ_ｓを決定していた。最終的に決定されたタップ係数Ｗ_ｓで等化された波形は再度ビタビ検出器に入力され、最終的な時系列の識別データＡ_ｄが出力されることになる。

図１０において、ビタビ検出器の検出性能を、正しい識別データの理想信号と誤りの識別データの理想信号との間のユークリッド距離ｄ_Ｅの最小値と、式（６）で与えられる等化誤差の自乗平均ε’＝Ｅ［（ΣＹ_ｄ−ｓ×Ｗ_ｓ−ΣＡ_ｄ−ｔ×Ｈ_ｔ）^２］の最小値との比で算定することが可能である。ここで、理想信号とは、識別データとパーシャルレスポンス波形との畳み込み演算によって定義される。例えば、パーシャルレスポンス波形が（１，２，２，１）であり、ビタビ検出器によって検出される正しい識別データが〔０００１１１１〕であったとすると、その理想信号は、〔０００１３５６〕である。このとき、誤りの識別データとして、〔００００１１１〕を考えると、その理想信号は、〔００００１３５〕である。したがって、２つの理想信号の間のユークリッド距離ｄ_Ｅは、ｄ_Ｅ ^２＝（１−０）^２＋（３−１）^２＋（５−３）^２＋（６−５）^２＝１０となる。このユークリッド距離ｄ_Ｅが大きいほど、識別データが、この誤りの識別データに誤って検出される確率が小さくなる。そして、正しい識別データの理想信号と全ての誤りの識別データの理想信号との間のユークリッド距離のうちの最小値が大きいほど、その識別データが誤って検出される確率が小さくなる。ただし、このようなユークリッド距離は、パーシャルレスポンス波形と正しい識別データ（＝記録データ）とによって決まる量である。なお、正しい識別データが〔０００１１１１〕のとき、最小のユークリッド距離を与える誤りの識別データは上述の〔００００１１１〕であり、最小のユークリッド距離の自乗は１０である。

通常のＭＭＳＥ法では、式（６）で与えられるε’＝Ｅ［ｖ_ｄ ^２］が最小となる条件でタップ係数Ｗ_ｓを決定している。雑音特性が白色であれば、すなわち、自己相関Ｒ_ｆをＲ_ｆ＝Ｅ［ｖ_ｄ×ｖ_ｄ＋ｆ］で定義したとき、Ｒ_０＝ε’＝Ｅ［ｖ_ｄ ^２］以外のＲ_ｆが全て０であれば、通常通りのＭＭＳＥ法で決定されるタップ係数Ｗ_ｓで最良の検出性能が得られることになる。しかしながら、情報記録媒体から得られる再生信号の雑音特性は通常有色であり、Ｒ_０以外のＲ_ｆも０とはならない。この場合、等化誤差の自乗平均は、Ｒ_０以外のＲ_ｆの寄与も考慮して算出する必要がある。図２におけるＦＩＲフィルタ１６、１７は、Ｒ_０以外のＲ_ｆの寄与を考慮するために加えられているものである。ＦＩＲフィルタ１６、１７のタップ係数ｒ_ｍ（ｍは１≦ｍ≦Ｍを満たす整数；Ｍはタップ数で、１≦Ｍ＜ｋを満たす整数）は、パーシャルレスポンス波形に依存して決定されることとなる。

以下に、ＦＩＲフィルタ１６、１７のタップ係数ｒ_ｍの設定基準を、実際のパーシャルレスポンス波形に対応付けて、具体的に説明する。
パーシャルレスポンス波形をｈ_ｊ、誤りデータ列をｅ_Ｌ（ｅ_Ｌは、−１、 ０、１のいずれかの値）として、Ａ＝Σｒ_ｍ ^２（Σはｍに関する和）、ｒ_ｍ＝Σｈ_ｍ−Ｌ×ｅ_Ｌ（ΣはＬに関する和）で定義されるＡを最小とするｒ_ｍ、ｅ_Ｌを求めればよい。Ａが小さいほどユークリッド距離の小さい識別データ間での誤検出の発生を抑制する効果があり、ビタビ検出ではユークリッド距離が小さい識別データ間で誤検出が起きやすいためである。パーシャルレスポンス波形ｈ_ｊがＰＲ（１，２，２，１）、即ち、ｈ_１＝１、ｈ_２＝２、ｈ_３＝２、ｈ_４＝１においては、ｅ_１＝１で他のｅ_Ｌが０のときに、ｒ_１＝１、ｒ_２＝２、ｒ_３＝２、ｒ_４＝１でＡ＝１０が最小値となる。パーシャルレスポンス波形ｈ_ｊがＰＲ（１，２，２，２，１）においては、ｅ_１＝１、ｅ_２＝０、ｅ_３＝−１、ｅ_４＝０、ｅ_５＝１で他のｅ_Ｌが０のとき［ｅ_Ｌ＝（１，０，−１，０，１）とも表現できる］に、ｒ_１＝１、ｒ_２＝２、ｒ_３＝１、ｒ_４＝０、ｒ_５＝０、ｒ_６＝０、ｒ_７＝１、ｒ_８＝２、ｒ_９＝１［ｒ_ｍ＝（１，２，１，０，０，０，１，２，１）とも表現できる］でＡ＝１２が最小値となる。なお、ＰＲ（１，２，２，２，１）においては、ｅ_Ｌ＝（１，０，−１）、あるいは、ｅ_Ｌ＝（１，０，−１，０，１，０，−１）の場合にもＡ＝１２となるが、ｅ_Ｌ＝（１，０，−１，０，１）［ｒ_ｍ＝（１，２，１，０，０，０，１，２，１）］に対して有色性を考慮して等化誤差の自乗平均を最小とすることが、最もｂＥＲ改善に有効であることを実験的に確認している。ただし、ｅ_Ｌ＝（１，０，−１）［ｒ_ｍ＝（１，２，１，０，−１，−２，−１）］やｅ_Ｌ＝（１，０，−１，０，１，０，−１）［ｒ_ｍ＝（１，２，１，０，０，０，０，０，−１，−２，−１）］について本発明を適用することによっても、有色性を考慮せずに単に式（６）を最小とした従来手法に比してｂＥＲが改善されるので、ｒ_ｍとしてこれらの値を設定してもｂＥＲの改善の効果がある。また、これら以外にも、ｂＥＲを改善できるｒ_ｍは、全て用い得る。しかしながら、ｒ_ｍ＝（１，２，１，０，０，０，１，２，１）とするのが、最もｂＥＲ改善に効果がある。

以上の議論をまとめると、本発明では、図２のようにＦＩＲフィルタ１６、１７を加えて、以下の式で与えられるεを最小もしくは最小に準ずる条件で、ＦＩＲフィルタ１４のタップ係数ｗ_ｉを求めればよい。

ここで、Ｅ［ ］は、［ ］内の数式のｋに関する平均を意味する。

ここで、ｒ_ｍは、パーシャルレスポンス波形が決まれば、上述のように求めることができる。ＰＲ（１，２，２，２，１）の場合のように、候補となるｒ_ｍが複数存在するときには、各ｒ_ｍに対してεの最小値を計算して、最も小さい最小値を与えるｒ_ｍを、求めるｒ_ｍとして選択すればよい。式（４）で与えられるν_ｋは、最終的な識別データ（＝記録データ）とパーシャルレスポンス波形との畳み込み演算、即ち、ＦＩＲフィルタ１５の出力である。また、式（３）で与えられるｕ_ｋは、ＦＩＲフィルタ１５の出力ν_ｋとＦＩＲフィルタ１６のタップ係数ｒ_ｍとの畳み込み演算、即ち、ＦＩＲフィルタ１６の出力である。

一方、式（１）中のΣｗ_ｉ×ｚ_ｋ−ｉは、ｘ_ｋ＝Σｗ_ｉ×ｙ_ｋ−ｉ（Σはｉに関する和）とすると、Σｒ_ｍ×ｘ_ｋ−ｍ（Σはｍに関する和）と書き換えることができる。ｘ_ｋは、ＦＩＲフィルタ１４のタップ係数ｗ_ｉと再生波形データｙ_ｋとの畳み込み演算、即ち、ＦＩＲフィルタ１４の出力である。Σｒ_ｍ×ｘ_ｋ−ｍ、即ち、Σｗ_ｉ×ｚ_ｋ−ｉは、ＦＩＲフィルタ１７のタップ係数ｒ_ｍとＦＩＲフィルタ１４の出力ｘ_ｋとの畳み込み演算、即ち、ＦＩＲフィルタ１７の出力である。したがって、式（１）のεを最小にするということは、図２において、係数算出器１９が、ＦＩＲフィルタ１６の出力とＦＩＲフィルタ１７の出力とを入力して、その差である有色性を考慮した等化誤差の自乗平均値を最小にするように、ＦＩＲフィルタ１４のタップ係数ｗ_ｉを算出するということを意味する。

タップ係数ｗ_ｉを算出する係数算出器１９は、例えば、式（１）のεにおいてｗ_ｉについて偏分δεをとって得られるδε＝０の多変数の連立方程式を解く機能を有していてもよく、あるいは、適当なタップ係数ｗ_ｉの初期値から出発して適応的に反復収束計算を行う機能を有していてもよい。前者の多変数の連立方程式を解く場合には、図２において、再生波形データｙ_ｋが、ＦＩＲフィルタ１４を介することなく、ＦＩＲフィルタ１７に直接入力されてもよい。また、後者の収束計算によりタップ係数を算出する手法は、厳密にはεが最小となる条件と一致せず、準最小条件となる場合もあるが、回路構成がより簡便になるという利点を有する。

本発明は、等化誤差の有色性を考慮して、理想信号のユークリッド距離が小さいデータ列間での誤りを軽減するように等化誤差の自乗平均を最小とする条件で等化を行っていることとなる。理想信号のユークリッド距離が小さくなる特定のデータパターンの組み合わせを予め設定しておき、それらに含まれるいずれかのデータパターンが検出された時にのみ本発明によりタップ係数ｗ_ｉを決定し、その他のデータパターンでは従来手法によりｗ_ｉを決定する手法を取ってもよいが、それらのデータパターンを登録するためのテーブル、及び、データパターンを判別するための回路が余分に必要となるので、データパターンを選ばずにｗ_ｉを決定する方が簡便である。

図４は、本発明の第２の実施の形態である、書き換え型光ディスクの記録再生装置の再生部のブロック図である。図４において、図２の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。書き換え型光ディスクの記録再生装置においては、既知の記録データをディスクに記録して、タップ係数ｗ_ｉを調整することが可能である。この場合には、記録データが予め分かっているので、ＦＩＲフィルタ１５にビタビ検出器の出力を入力させる必要はなく、既知の記録データａ_ｋを入力させればよい。ビタビ検出器１８は、記録信号を出力するだけである。図２の場合の最終的な識別データが最初からＦＩＲフィルタ１５に入力されていることになるので、タップ係数ｗ_ｉをより高速に決定できるという効果を有する。

図５は、本発明に係る情報再生装置の第３の実施の形態を示すブロック図である。図５に示した本実施の形態の再生装置により、図２に示される第１の実施の形態の再生装置と同等の機能が実現される。本実施の形態の回路では、再生データ列及び目標波形それぞれをＦＩＲフィルタに入力してその出力を係数算出器に入力する代わりに、予め再生データ列または再生データ列をＦＩＲフィルタ１４に入力して得られた出力データ列と、目標波形（パーシャルレスポンス波形を元に規定される）との差信号を減算器２０にて算出し、その差信号を係数rmを有するＦＩＲフィルタ２１に入力する構成となっている。そして、上記式（１）〜（４）で与えられるεを最小もしくは最小に準ずる条件で、ＦＩＲフィルタ１４のタップ係数ｗ_ｉが求められる。

図６は、本発明に係る情報再生装置の第４の実施の形態を示すブロック図である。上記第１〜第３の実施の形態では、パーシャルレスポンス波形を規定するデータ列ｈ_ｊとして予め決められたものを用いていたが、ｈ_ｊを再生波形データ列から決定することも可能である。例えば、ディスクのタンジェンシャルチルトが正規の状態から大きくずれた場合には、ディスクから得られる再生波形の非対称性が大きくなってしまい、パーシャルレスポンス等化後の波形も非対称になってしまう。これは、目標のパーシャルレスポンス波形と実際の再生波形とのずれが大きくなり、ノイズを増大させること無く目標のパーシャルレスポンス波形に等化を行うことができなくなるからである。この場合、予め決められたｈ_ｊを用いるより、実際の波形からｈ_ｊを求めた方が検出性能が改善できる。そこで、本実施の形態においては、図６に示すように、ＦＩＲフィルタ１４から出力される畳み込み演算された再生波形データとトビタビ検出器１８から出力される識別データとがパルス応答算出器２２に入力され、ここでデータ列ｈ_ｊとタップ係数ｒ_ｍとが算出される。なお、この場合にはビタビ検出器のブランチメトリック値も求められたh_iに応じて変化させる必要がある。

情報記録媒体として相変化型光ディスクを用いて、本発明の効果を確認した。波長４０５ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．６５の光ヘッドを用い、記録パワーをパラメータとして、（１−７）変調方式に基づいて変調されたランダムデータを線密度１３０ｎｍ／ｂｉｔで記録した記録データを、図２に示す再生部の構成で再生して、ｂＥＲを測定した。具体的には、ＰＲ（１，２，２，２，１）に等化されたクロック周期毎にサンプリングされた時系列の再生データをビタビ検出器１８により識別（２値化）し、元データ［（１−７）変調方式に基づいて変調されたランダムデータ］と識別データとを比較することによってｂＥＲを測定した。ＦＩＲフィルタ１４のタップ数は９とし、ＦＩＲフィルタ１６、１７のタップ係数ｒ_ｍは、ｒ_ｍ＝（１，２，１，０，０，０，１，２，１）とした。図７は、ｂＥＲの測定結果を、記録パワーの関数として示している。図７には、また、従来通りに，ＦＩＲフィルタ１６、１７を持たない再生部構成で再生してｂＥＲを測定した結果も示されている。曲線Ａが本発明による構成で測定されたｂＥＲ、曲線Ｂが従来通りの構成で測定されたｂＥＲである。いずれの記録パワーにおいても、本発明の適用により、従来に比して、ｂＥＲの改善が実現されていることが明らかである。

実施例１と同様の相変化光ディスクに、実施例１と同じ仕様の図２の再生装置を用いて、実施例１と同じ記録データを同じ線密度で記録した。１つの記録パワーにおいて最適条件で記録を行った後、ディスクのチルト角を変化させて、実施例１と同様にして、本発明の構成および従来通りの構成でｂＥＲを測定した。パーシャルレスポンス波形、および、ＦＩＲフィルタ１４、１６、１７の構成も実施例１と同じである。図８より、本発明の構成で測定されたｂＥＲ（曲線Ａ）の方が、いずれのチルト角においても、従来通りの構成で測定されたｂＥＲ（曲線Ｂ）よりも相当に改善されていることが明らかである。

情報記録媒体として再生専用型光ディスクを用いて、本発明の効果を確認した。再生専用型光ディスクには、（１−７）変調方式に基づいて変調されたランダムデータを線密度２１０ｎｍ／ｂｉｔで記録した深さ約１００ｎｍのピット列が形成された。波長６６０ｎｍ、開口率ＮＡ＝０．６の光ヘッドを用いて、ディスクのチルト角を変化させながら、これらのピット列から再生信号の再生を行った。実施例２と同様にして、本発明の構成および従来通りの構成でｂＥＲを測定した。ただし、本実施例においては、パーシャルレスポンス波形としてＰＲ（１，２，２，１）を選択し、ＦＩＲフィルタ１４のタップ数を７とし、また、ＦＩＲフィルタ１６、１７のタップ係数をｒ_ｍ＝（１，２，２，１）とした。図９より、図８に示す実施例２の相変化型光ディスクの場合と同様に、本発明の構成で測定されたｂＥＲ（曲線Ａ）の方が、いずれのチルト角においても、従来通りの構成で測定されたｂＥＲ（曲線Ｂ）よりも相当に改善されていることが明らかである。

本実施例では、図６に示す情報再生装置を用いてパーシャルレスポンス波形を規定するデータ列ｈ_ｊを求めた。これにより、ディスクのタンジェンシャルチルトが正規の状態から大きくずれ、ディスクから得られる再生波形の非対称性が大きくなってしまっても、等化目標となるパーシャルレスポンス波形自体を非対称な波形に設定することになるので、パーシャルレスポンス波形と実際の再生波形とのずれを小さくして、パーシャルレスポンス等化におけるノイズ増加を抑制することができる。
具体的には、目標のパーシャルレスポンス波形ｈ_ｊとして、ＰＲ（１，２，２，２，１）を選択しても、タンジェンシャルチルトが大きい場合には、（１，２，２，２，１）に等化することはできなくなってしまう。例えば、ｈ１＝１．０、ｈ２＝１．８、ｈ３＝２、ｈ４＝１．９、ｈ５＝１．１のように、ｈ１≠ｈ４、ｈ２≠ｈ５の非対称な波形となる。この場合、段落［００３１］で説明したＡはｅＬ＝（１，０，−１，０，１）に対してＡ＝１０．９と最小の値を取り、ｒ_ｍはｒ_ｍ＝（１，１．８，１，０．１，−０．１，−０．１、−０．９，１．９，１．１）で規定されることになる。

このように、ｒ_ｍを予め決めた係数だけではなく、ディスクからの再生波形に基づいて決定することも可能である。ディスクからの再生波形に基づいてｈ_ｊを算出するには、図６に示す再生装置のパルス応答算出器２２において例えば、上記の特許文献３に記載されている最小自乗法を用いればよい。この場合、等化後の波形データ列とビタビ検出器１８から出力される識別データまたはディスク上に記録されているデータ列からｈ_ｊを算出することができる。図６の回路構成において一度目の等化は、例えば、（１，２，２，２，１）を目標として従来どおりＭＭＳＥ法を用いて行う。この等化された波形と識別データまたはディスク上に記録されているデータ列から最小自乗法によりｈ_ｊを導出する。ｈ_ｊを導出した後、今度は、ｈ_ｊを目標とし、かつ、本発明の特徴であるノイズの有色性を考慮して、具体的には、ｒ_ｍのタップ係数を有するＦＩＲフィルタ２１を介して等化を行い、その等化波形から算出されるタップ係数ｗ_ｉによりＦＩＲフィルタ１４において等化が行われ、ビタビ検出により最終的な判別データを出力する。
タンジェンシャルチルトが０．４度と大きい場合に、（１）従来方法（ＭＭＳＥ）により等化を行った場合、（２）ｈ_ｊとして（１，２，２，２，１）を用いて、ノイズの有色性を考慮して等化を行った場合、（３）ｈ_ｊを実際の再生波形から導出し、かつ、ノイズの有色性を考慮して等化を行った場合の３条件でｂＥＲの比較を行った。結果を表１に示す。

ｂＥＲの比較

本発明の情報再生装置の再生部の主要部のブロック図。 本発明の情報再生装置の第１の実施の形態を示すブロック図。 図２の再生信号等化用ＦＩＲフィルタのブロック図。 本発明の情報再生装置の第２の実施の形態を示すブロック図。 本発明の情報再生装置の第３の実施の形態を示すブロック図。 本発明の情報再生装置の第４の実施の形態を示すブロック図。 本発明の第１の実施例におけるｂＥＲ−記録パワー特性図。 本発明の第２の実施例におけるｂＥＲ−チルト角特性図。 本発明の第３の実施例におけるｂＥＲ−チルト角特性図。 従来の情報再生装置の再生部のブロック図。

符号の説明

１：ＦＩＲフィルタ
２：目標信号生成器
３：重み付け等化誤差算出器
４：係数算出器
１１：ローパスフィルタ
１２：ＡＤコンバータ
１３：ＰＬＬ回路
１４、１５、１６、１７、２１：ＦＩＲフィルタ
１８：ビタビ検出器
１９：係数算出器
２０：減算器
２２：パルス応答算出器
５１：遅延素子
５２：乗算器
５３：加算器

Claims (13)

1. 情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生方法において、等化波形と所定の等化目標波形との差で定義される等化誤差のデータ列に所定の畳み込み演算を行い、畳み込み演算された等化誤差の自乗平均が略最小となる条件で前記ＦＩＲフィルタのタップ係数を決定することを特徴とする情報再生方法。
2. 情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生方法において、前記再生データ列または前記ＦＩＲフィルタの出力データ列と、前記記録信号のデータ列、あるいは識別データ列、あるいは前記記録データと推定されるデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列と、に畳み込み演算を行って算出されるデータ列に基づいて前記ＦＩＲフィルタのタップ係数を決定することを特徴とする情報再生方法。
3. 情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生方法において、前記再生データ列または前記ＦＩＲフィルタの出力データ列と、前記記録信号のデータ列、あるいは識別データ列、あるいは前記記録データと推定されるデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列との差信号からなるデータ列を算出し、該差信号に畳み込み演算を行って算出されるデータ列に基づいて前記ＦＩＲフィルタのタップ係数を決定することを特徴とする情報再生方法。
4. 情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列を、ＦＩＲフィルタによりパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生方法において、前記情報記録媒体に記録された記録信号のデータ列、あるいは、識別データ列、あるいは前記記録データと推定されるデータ列をａ_ｋ（ｋは１以上の整数）、前記情報記録媒体から前記記録信号を再生して得られる再生データ列をｙ_ｋ、前記パーシャルレスポンス波形のデータ列をｈ_ｊ（ｊは１≦ｊ＜ｋを満たす整数）、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数のデータ列をｗ_ｉ（ｉは１≦ｉ＜ｋを満たす整数）とし、任意のデータ列をｒ_ｍ（ｍは１≦ｍ＜ｋを満たす整数）としたとき、下記式（１）、（２）、（３）、（４）で定義されるεが最小となるように前記タップ係数のデータ列ｗ_ｉが決定されることを特徴とする情報再生方法。
   

   

   ここで、Ｅ［ ］は、［ ］内の数式のｋに関する平均を意味する。
   

   

   

   
5. 前記識別データ列、あるいは前記記録データと推定されるデータ列が、前記ＦＩＲフィルタに接続されたビタビ検出器からの出力として供給されることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の情報再生方法。
6. 前記データ列ｒ_ｍが、前記データ列ｈ_ｊから導出されることを特徴とする請求項４または５に記載の情報再生方法。
7. 前記データ列ｈ_ｊが、ｈ_１＝１、ｈ_２＝２、ｈ_３＝２、ｈ_４＝１、ｈ_Ｊ＝０（Ｊは５以上の整数）であり、前記データ列ｒ_ｍが、ｒ_１＝１、ｒ_２＝２、ｒ_３＝２、ｒ_４＝１、ｒ_Ｍ＝０（Ｍは５以上の整数）であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の情報再生方法。
8. 前記データ列ｈ_ｊが、ｈ_１＝１、ｈ_２＝２、ｈ_３＝２、ｈ_４＝２、ｈ_５＝１、ｈ_Ｊ＝０（Ｊは６以上の整数）であり、前記データ列ｒ_ｍが、ｒ_１＝１、ｒ_２＝２、ｒ_３＝１、ｒ_４＝０、ｒ_５＝０、ｒ_６＝０、ｒ_７＝１、ｒ_８＝２、ｒ_９＝１、ｒ_Ｍ＝０（Ｍは１０以上の整数）であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の情報再生方法。
9. 前記データ列ｈｊを再生波形データから求めることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の情報再生方法。
10. 情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生装置であって、前記再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する第１のＦＩＲフィルタと、前記再生データ列または前記第１のＦＩＲフィルタからの出力と畳み込み演算を行う第２のＦＩＲフィルタと、前記記録信号のデータ列、あるいは、前記識別データ列、あるいは前記記録データと推定されるデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列と畳み込み演算を行う第３のＦＩＲフィルタと、前記第２のＦＩＲフィルタの出力と前記第３のＦＩＲフィルタの出力とを入力して、前記第１のＦＩＲフィルタのタップ係数を算出する係数算出器と、を有することを特徴とする情報再生装置。
11. 情報記録媒体に記録された記録信号を再生して得られる再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する情報再生装置であって、前記再生データ列をパーシャルレスポンス波形に等化する第１のＦＩＲフィルタを有し、前記再生データ列または前記第１のＦＩＲフィルタからの出力と、前記記録信号のデータ列、あるいは、前記識別データ列、あるいは前記記録データと推定されるデータ列と前記パーシャルレスポンス波形との畳み込み演算で得られるデータ列との差信号を算出する減算器を有し、前記差信号を第２のＦＩＲフィルタに入力して得られる出力をもとに前記第１のＦＩＲフィルタのタップ係数を算出する係数算出器と、を有することを特徴とする情報再生装置。
12. 前記第２のＦＩＲフィルタの出力と前記第３のＦＩＲフィルタの出力とから導出される雑音成分の自己相関に基づいて、前記第１のＦＩＲフィルタのタップ係数が算出されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の情報再生装置。
13. 前記第１のＦＩＲフィルタにビタビ検出器が接続されており、前記識別データ列、あるいは前記記録データと推定されるデータ列が、前記ビタビ検出器からの出力として供給されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の情報再生装置。
    

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