JP2005166200A - 信号評価装置、信号評価方法および信号再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ビタビ復号過程におけるトレリス線図の正解状態に入力する２本のパスのパスメトリック差の度数分布について、所定のしきい値で区切られる片側部分の相対度数を測定して再生信号品質を評価する方法において、入力信号の特性変動に対して常に信頼性の高いエラーレートの予測を可能にする。
【解決手段】 再生信号を基に、ＳＡＭ値計算回路３でＳＡＭ値ＳＡＭ（パスメトリック差）を求める。コンパレータ５により、そのＳＡＭ値ＳＡＭをしきい値ＳＬと比較して、ＳＡＭ＜ＳＬとなるときにパルスを１つ出力し、カウンタ６により、そのパルスをＳＡＭ値の度数Ｒとしてカウントする。度数Ｒが所定値に満たないときに、しきい値レジスタ４に記憶されるレジスタを変更し、上記の処理を繰り返し、度数Ｒが所定値以上になったときに、エラーレート計算回路８によりビットエラーレートを計算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＲＭＬ(Partial Response Maximum Likelihood) 方式の再生信号の品質を評価する信号評価装置、信号評価方法および信号再生装置に関するものである。

従来、光ディスクの再生信号品質の評価値としてジッタが用いられることが多かったが、近年、更なる高密度記録を実現するためのデータ検出方式としてＰＲＭＬ方式が採用されつつある。このような状況においては、時間軸方向のばらつきを示すジッタは評価値として適当ではない。また、ＰＲＭＬによるデータ検出結果のビットエラーレートを評価値として用いることも行われているが、必要な測定サンプルビット数が多い点や、ディスクのキズなどに起因するディフェクトの影響を受けやすい点などの短所が多い。

このような背景において、ＳＡＭ（Sequenced Amplitude Margin）と呼ばれる再生信号品質の評価方法が非特許文献１に提案されている。ＳＡＭは、再生信号をビタビ復号によってＰＲＭＬ検出する過程で求められ、ビタビ復号過程に対応する状態遷移図であるトレリス線図において正解状態に入力される２本のパス（正解パスと間違いパス）のパスメトリック（パスの理想波形信号に対する入力信号の誤差）の差として定義される値である。エラーが発生しないためには、正解パスのパスメトリックが間違いパスのパスメトリックよりも小さい、すなわちＳＡＭ値＞０である必要がある。また、ＳＡＭ値が大きいほどエラーが発生しにくいことを意味している。

ＳＡＭを用いてシステムの信頼性を評価するためには、各時刻毎に計算されるＳＡＭ値全体の度数分布をマクロ的に評価する必要がある。図９（ａ）は、実際に光ディスクに記録した（１，７）ＲＬＬ符号パターンの再生信号から求めたＳＡＭ値の度数分布グラフ（ＳＡＭ度数分布）である。なお、ＰＲＭＬ方式としてはＰＲ（１，２，１）特性を想定している。

この結果から分かるように、ＳＡＭ分布は２つの山をもっている。これは、全再生信号に対してＳＡＭ値を求めた場合、ビットパターンによって正解パスと間違いパスとのユークリッド距離が異なることに起因する。このため、図９（ｂ）に示すように、（１，７）ＲＬＬ符号列から求めたノイズの全くない理想的なＰＲ（１，２，１）特性を持つ再生信号におけるＳＡＭ分布は、１．５，２．５，３．５，４．５，５，６，７，８，９と離散的な複数の理想値をとる。また、各理想値の度数が相異なるのは、各理想値となるビットパターンの種類の数が異なるのに加え、（１，７）ＲＬＬ符号列において各ビットパターンの出現頻度が異なっているためである。実際の再生信号には様々なノイズがのっているため、これらの理想値がばらつきを持ち、結果として図９（ａ）のように複数の分布が重なり合った分布形状となっている。ＳＡＭ度数分布にはこのような特徴があり、正規分布とは大きく異なる分布であるため、単純にこの分布から標準偏差を求めてもビットエラーレートとの相関性は極めて小さい。

そこで、先に本願出願人は、ＳＡＭ値の度数分布について所定のしきい値による相対度数を求め、それに基づいてビットエラーレートを計算して再生装置の信頼性を検査する手法を特許文献１に提案している。更に、本願出願人は、所定のしきい値として２種類の異なる値を用いて、より正確にビットエラーレートを計算する手法を特許文献２に提案している。

以下、この後者の従来技術を説明する。

図９を用いて説明したように、ＳＡＭ度数分布は、複数のＳＡＭ理想値がノイズによりばらつきを持つため、複数の分布が重なり合った分布形状となっているが、ノイズがホワイトノイズに近ければ個々の分布は正規分布に近似できるので、ＳＡＭ理想値の最小値である１．５より小さい部分については、１．５に近い値を最頻値μとして持つ正規分布にほぼ近似できると考えられる。このとき、近似された正規分布のばらつきを表す標準偏差σとビットエラーレート（ＢＥＲ）は１対１に対応し、この関係は式（１）により表される。図１０は、実際の光ディスク再生装置におけるＳＡＭ度数分布の実測結果（実線）と、そのＢＥＲに対応する標準偏差σの正規分布（点線）を重ね合わせたグラフである。

上式におけるΦ(x) は、統計学において正規分布の確率密度関数の積分として求められる分布関数として知られており、Φ(０)はμとσで決まる正規分布について、０以下の部分の相対度数を表している。一方、原理的にＳＡＭ＜０となったときにビットエラーが発生することから、ＢＥＲは、ＳＡＭ度数分布の総度数に対する０以下の部分の割合に等しいと考えられる。従って、正規分布の０以下の相対度数に母数変換の係数Ｋを掛けた値はＢＥＲに一致する。係数Ｋは、具体的には、ＳＡＭ度数分布の総度数をＮ、この全測定ビット系列においてＳＡＭ理想値が最小、すなわち１．５となるパターン（このパターンのＳＡＭのみで生成した分布が、約１．５を最頻値とする正規分布に近似される）の個数をｎとしたとき、Ｋ＝ｎ／Ｎにより求められる。

次に、２種類の異なるしきい値を用いて、正確にＢＥＲを予測する手順について説明する。まず、ＳＡＭ度数分布について、所定のしきい値ＳＬ１およびＳＬ２より小なる部分の相対度数Ｒ１およびＲ２を実測する。すると、式（２）および式（３）の関係が成り立つため、この連立方程式を解けば、σとμとを計算により求めることができる。

具体的には、σおよびμは、Φ(x) の逆関数Φ^-1(x) を用いて次の式（４）および式（５）により求められる。

そして、求められたσとμとを式（１）に代入すれば、ＢＥＲを計算することができる。
特開２００３−０５１１６３号公報（２００３年２月２１日公開） 特開２００２−３５８７３８号公報（２００２年１２月１３日公開） Tim Perkins, "A Window Margin Like Procedure for Evaluating PRML Channel Performance";IEEE Transactions on Magnetics, Vol.31, No2, March 1995, p1109-1114）

ＳＡＭ度数分布の最頻値μは、ＰＲＭＬ理想波形にホワイトノイズが加わった信号の場合はμ＝１．５となるが、実際には入力信号の諸特性（振幅やＤＣオフセット、周波数特性など）によって変化する。これは、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２とＳＡＭ度数分布の位置関係とが最頻値μの変動によって変化することを意味する。最頻値μに対してしきい値ＳＬ１，ＳＬ２が小さ過ぎる場合、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２はＳＡＭ度数分布の裾野部分に相当する。このため、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２以下のＳＡＭ値の個数が少なすぎてディフェクトの影響を受けやすくなったり測定毎のバラツキが大きくなったりするという、ＢＥＲと同様の欠点が生じる。

逆に、最頻値μに対してしきい値ＳＬ１，ＳＬ２が大き過ぎる場合にも問題が起きる。ＳＡＭ度数分布は０に近い部分では正規分布に近似できるが、０から遠くなる（値が大きくなる）につれてＳＡＭ理想値＝２．５の分布が混ざってくる。このため、図１０におけるμ付近以上でのＳＡＭ度数分布と近似正規分布とのズレが示すように、次第に近似が成り立たなくなる。従って、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２が大き過ぎると、ＢＥＲの予測誤差が大きくなってしまう危険性がある。

また、同じ最頻値μを持つＳＡＭ度数分布でも、入力信号品質によって同じしきい値ＳＬ１，ＳＬ２に対する相対度数は変化する。例えば、入力信号品質が非常に良好な場合、ＳＡＭ度数分布は最頻値μを中心に小さな標準偏差σで分布した形となるため、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２以下の度数が少なくなる。この度数がある程度以上あれば問題はないが、あまりに少ない場合、やはりＢＥＲの予測誤差が大きくなってしまうという問題が起こる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、入力信号の特性変動に対して常に信頼性の高いエラーレートの予測を可能にすることを目的としている。

本発明に係る信号評価装置は、上記の課題を解決するために、入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するパスメトリック差算出手段と、パスメトリック差の度数分布をしきい値で区切った片側部分の相対度数を算出する相対度数算出手段と、前記しきい値を変更するしきい値変更手段と、算出された相対度数に基づいて入力信号の品質を評価する信号品質評価手段とを備える信号評価装置において、前記しきい値変更手段は、前記パスメトリック差の度数分布に応じて前記しきい値を変化させることを特徴としている。

前記信号評価装置において、前記相対度数算出手段は、前記パスメトリック差の度数分布の前記しきい値以未満の度数を算出し、前記しきい値変更手段は、前記度数検出手段により算出された度数が所定数以上になるようにしきい値を変更することが好ましい。

前記信号評価装置は、前記パスメトリック差の度数分布の最頻値を検出する最頻値検出手段をさらに備え、前記しきい値変更手段が、前記最頻値検出手段により検出された最頻値に基づいて前記しきい値を変更することが好ましい。

前記信号評価装置において、前記相対度数算出手段は、複数の異なるしきい値に対応する相対度数を同時に算出し、前記しきい値変更手段は、前記パスメトリック差の度数分布に応じたしきい値を選択することが好ましい。

本発明に係る他の信号評価装置は、入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するパスメトリック差算出手段と、パスメトリック差の度数分布を第１しきい値で区切った片側部分の相対度数である第１相対度数を算出する第１相対度数算出手段と、パスメトリック差の度数分布を第２しきい値で区切った片側部分の相対度数である第２相対度数を求める第２相対度数算出手段と、前記第１および第２しきい値を変更するしきい値変更手段と、算出された前記第１および第２相対度数に基づいて前記入力信号の品質を評価する信号品質評価手段とを備える信号評価装置において、前記しきい値変更手段は、パスメトリック差の度数分布に応じて前記第１および第２しきい値を変更することを特徴としている。

本発明に係る信号評価方法は、入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するステップと、前記パスメトリック差の度数分布をしきい値で区切った片側部分の相対度数を算出するステップと、 前記パスメトリック差の度数分布に応じて前記しきい値を決定するステップと、決定された前記しきい値による相対度数に基づいて前記入力信号の品質を評価するステップとを備えることを特徴としている。

本発明に係る他の信号評価方法は、入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するステップと、前記パスメトリック差の度数分布を第１しきい値で区切った片側部分の相対度数である第１相対度数を算出するステップと、前記パスメトリック差の度数分布を第２しきい値で区切った片側部分の相対度数である第２相対度数を算出するステップと、前記パスメトリック差の度数分布に応じて前記第１および第２しきい値を決定するステップと、決定された前記第１および第２しきい値による第１および第２相対度数に基づいて入力信号の品質を評価するステップとを備えることを特徴としている。

本発明の信号再生装置は、ＰＲＭＬ方式の信号を再生する信号再生装置において、前述のいずれかの信号評価装置を備えることを特徴としている。

以上のように、本発明の信号評価装置によれば、パスメトリック差の度数分布に基づいてしきい値ＳＬを変化させることによって、入力信号の振幅やＤＣオフセット、周波数特性などによって最頻値が変化したり、入力信号品質が大きく変化した場合においても、それに適応して、しきい値変更手段によってしきい値を変更するため、入力信号の変動に対して信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

特に、しきい値変更手段が、パスメトリック差の度数分布のしきい値以下の度数が所定数以上になるようにしきい値を変更することによって、パスメトリック差の度数分布のすそ野部分の信頼性が低い部分を避けて、ある程度の度数が得られる部分に基づいて相対度数を求めてビットエラーレートを予測することができる。従って、より信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

あるいは、特に、最頻値検出手段によって検出されたパスメトリック差の度数分布の最頻値に基づいてしきい値を変更することで、最頻値が変化しても、常にＳＡＭ度数分布の正規分布に近似可能な部分が使われる。従って、より信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

また、複数のコンパレータとカウンタとを並列に設け、光ディスクの所定範囲の再生を行うときなどに、複数の異なるしきい値に対応する相対度数を同時に求めておくことによって、しきい値を変更する場合でも改めてディスクを再生しなおさなくて済むため、測定時間の大幅な短縮が可能となる。

また、パスメトリック差の度数分布の相対度数を求めるためのしきい値として２種類の異なる値を用いることによって、より正確にビットエラーレートを計算することが可能となる。

本発明の実施形態について図１ないし図８に基づいて説明すると以下の通りである。

〔実施の形態１〕
図１は、本発明の第１実施形態の信号評価装置および信号評価方法を用いた光ディスク再生装置の構成図であり、図２は、その再生動作の手順を示すフローチャートである。

この光ディスク再生装置は、図１に示すように、光ディスク１と、光学ピックアップ２と、パスメトリック差算出手段としてのＳＡＭ値計算回路３と、しきい値レジスタ４と、コンパレータ５と、カウンタ６と、しきい値変更手段としてのしきい値設定回路７と、信号品質評価手段としてのエラーレート計算回路８とを備えている。

光学ピックアップ２は、光ディスク１に光ビーム（レーザー光）を照射するとともに、光ディスク１からの反射光を受光して、その光を電気信号に変換することにより再生信号を生成して出力する。

ＳＡＭ値計算回路３は、光学ピックアップ２からの再生信号のデジタルデータが入力される毎にパスメトリックを計算し、ビタビ復号によってそのパスメトリックが最小になるパス（復号ビット系列）を得て、そのパスにさらにパスメトリック計算を施すという、パスメトリック計算とビタビ復号とを繰り返す処理によってパスメトリック差であるＳＡＭ値を計算する回路である。このパスメトリック差の計算方法の詳細については、前述の特許文献１の段落００８２ないし段落００８５に記載されている方法と同様であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

しきい値レジスタ４は、しきい値ＳＬを記憶するレジスタである。コンパレータ５は、ＳＡＭ値ＳＡＭをしきい値ＳＬとを比較して、ＳＡＭ値ＳＡＭがしきい値ＳＬより小さい（ＳＡＭ＜ＳＬ）ときにパルス（Ｈレベル）を１つ出力する一方、ＳＡＭ値ＳＡＭがしきい値ＳＬ以上である（ＳＡＭ≧ＳＬ）ときにＬレベルを出力する。

カウンタ６は、入力されるコンパレータ５からのパルスをカウントする回路である。ＳＡＭ値ＳＡＭがしきい値より小さいと判定される毎にカウンタ６のカウント値が１つずつ加算されていくことから、そのカウント値は、しきい値ＳＬより小さいＳＡＭ値ＳＡＭの度数Ｒを表す。

しきい値設定回路７は、カウンタ６の出力値、すなわち度数Ｒが所定値に満たないときにしきい値ＳＬを所定値幅だけ大きくした値をレジスタ４に再設定する回路である。

エラーレート計算回路８は、度数Ｒが所定数以上であるとき、度数Ｒに基づいてＢＥＲを計算することにより再生信号の品質を評価する回路である。ＳＡＭ値ＳＡＭを計算する総ビット数が固定であるので、度数ＲはＳＡＭ度数分布の相対度数（全度数に占める割合）と同等である点に注意すれば、度数Ｒからビットエラーレートを求める方法については、前述の特許文献１の段落０１３７ないし段落０１４５に記載されている方法と同様であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

本光ディスク再生装置においては、しきい値レジスタ４、コンパレータ５およびカウンタ６からなる部分は、相対度数算出手段を構成している。

ここで、上記のように構成される光ディスク再生装置における再生動作について、図１のブロック図および図２のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、しきい値設定回路７は、しきい値レジスタ４の記憶値ＳＬを初期値（ここでは０．２とする）に設定する（ステップＳ１）。続いて、光ディスク１の再生を開始する（ステップＳ２）。このとき、光学ピックアップ２から光ディスク１上に光ビームが照射されると、その反射光が光学ピックアップ２に入力され、電気信号に変換されて再生信号が出力される。ＳＡＭ値計算回路３は、この再生信号を基にパスメトリック差（ＳＡＭ値ＳＡＭ）の計算を行う（ステップＳ３）。

ＳＡＭ値計算回路３から出力されたＳＡＭ値ＳＡＭは、コンパレータ５により、しきい値レジスタ４に記憶されたしきい値ＳＬと比較される。この比較の結果、ＳＡＭ値がしきい値ＳＬより小さいときに、コンパレータ５からパルスが１つ出力される。カウンタ６は、入力されるパルスをカウントすることにより、度数Ｒをカウントしていく（ステップＳ４）。こうして光ディスク１の所定範囲の再生が終わるまで、ステップＳ３とＳ４を繰り返す（ステップＳ５）。

やがて、所定範囲の再生が終了した時点で、しきい値設定回路７は、度数Ｒが所定数１０以上であるか否かを判断する（ステップＳ６）。度数Ｒが１０に満たなければ、しきい値設定回路７は、しきい値ＳＬを所定幅（ここでは０．１とする）だけ大きくした値をしきい値レジスタ４に再設定し（ステップＳ７）、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。度数Ｒが１０以上であれば、エラーレート計算回路８により度数ＲからＢＥＲを計算する（ステップＳ８）。

図３（ａ）に示すような実測したＳＡＭ度数分布（測定総ビット数＝４×１０^５）に対して、しきい値ＳＬを変化させたときに得られる度数Ｒと求められるＢＥＲとをそれぞれ図３（ｂ），（ｃ）に示す。

ＳＬ≦０．２ではＲ＝０となるためビットエラーレートの計算が不可能であり、ＳＬ＝０．３ではＲ＝１と数が少な過ぎるため、ビットエラーレートが正しく求められていない。ＳＬ≧０．４ではＲ≧１０となっていて、ビットエラーレートはほぼ一定しており、正しく求められていると考えられる。このように、ＳＡＭ度数分布の、所定数以上の度数が得られる部分を使うようにＳＬを設定することによって、エラーレートが正しく求められることが分かる。

なお、ここでは、度数Ｒの信頼性を判断する基準を１０以上としているが、システム設計に依存する部分であり、もっと大きな値とするなど必要に応じて適切な基準を用いればよい。また、しきい値ＳＬの初期値を０．２、ＳＬを増加させる所定幅を０．１としているが、これも同様である。

このように、本実施形態の信号評価装置および信号評価方法は、ＳＡＭ度数分布のしきい値ＳＬ以下の度数Ｒが所定数以上になるようにしきい値ＳＬを設定することによって、ＳＡＭ度数分布のすそ野部分の信頼性が低い部分を避けて、ある程度の度数が得られる部分に基づいて相対度数を求めてビットエラーレートを予測する。従って、より信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

また、入力信号の振幅やＤＣオフセットなどの影響によってＳＡＭ度数分布の最頻値μが変化しても、それに適応してしきい値ＳＬを変えることができるため、入力信号の変動に対しても信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

〔実施の形態２〕
図４は、本発明の第２実施形態の信号評価装置および信号評価方法を用いた光ディスク再生装置の構成図であり、図５は、その処理手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態において、第１実施形態における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。

この光ディスク再生装置は、図４に示すように、図１の光ディスク再生装置と同様に、光ディスク１と、光学ピックアップ２と、ＳＡＭ値計算回路３と、しきい値レジスタ４と、しきい値設定回路７と、エラーレート計算回路８とを備えているが、さらに、コンパレータ９〜１１と、カウンタ１２〜１４と、最頻値検出回路１５と、相対度数計算回路１６とを備えている。

コンパレータ９は、ＳＡＭ値ＳＡＭを基準値ＲＥＦ１と比較して、ＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ１より小さいとき（（ａ）ＳＡＭ＜ＲＥＦ１）にパルス（Ｈレベル）を１つ出力する一方、ＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ１以上である（ＳＡＭ≧ＲＥＦ１）ときにＬレベルを出力する。コンパレータ１０は、ＳＡＭ値ＳＡＭを基準値ＲＥＦ２（ＲＥＦ１＜ＲＥＦ２）と比較して、ＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ２より小さく、かつ基準値ＲＥＦ１以上である（（ｂ）ＲＥＦ１≦ＳＡＭ＜ＲＥＦ２）ときにパルス（Ｈレベル）を１つ出力する一方、ＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ２以上または基準値ＲＥＦ１より小さい（ＳＡＭ≧ＲＥＦ２またはＳＡＭ＜ＲＥＦ１）ときにＬレベルを出力する。コンパレータ１１は、ＳＡＭ値ＳＡＭを基準値ＲＥＦ３，ＲＥＦ４（ＲＥＦ３＜ＲＥＦ４）と比較して、ＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ４より小さく、かつ基準値ＲＥＦ３以上である（（ｃ）ＲＥＦ３≦ＳＡＭ＜ＲＥＦ４）ときにパルス（Ｈレベル）を１つ出力する一方、ＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ４以上または基準値ＲＥＦ３より小さい（ＳＡＭ≧ＲＥＦ４またはＳＡＭ＜ＲＥＦ３）ときにＬレベルを出力する。

カウンタ１２〜１４は、それぞれ、入力されるコンパレータ９〜１１からのパルスをカウントする回路である。ＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ１〜ＲＥＦ４に対して上記の範囲（ａ）ないし（ｃ）内にあると判定される毎にカウンタ９〜１１のカウント値が１つずつ加算されていくことから、それぞれのカウント値は、上記の範囲（ａ）ないし（ｃ）にあるＳＡＭ値ＳＡＭの度数Ｒを表す。

最頻値検出回路１５は、カウンタ９〜１１から上記の範囲（ａ）ないし（ｃ）に分布する各度数Ｒの最大値を最頻値μとして検出する回路である。相対度数計算回路１６は、カウンタ９〜１１の各度数Ｒに基づくＳＡＭ度数分布から、しきい値レジスタ４に記憶されたしきい値ＳＬ以下となる度数Ｒを求める。

また、本ディスク再生装置において、しきい値設定回路７は、最頻値検出回路１５により得られた最頻値μに基づいて、しきい値ＳＬを最頻値μの１／２の値となるようにしきい値レジスタ４に再設定する。一方、エラーレート計算回路８は、相対度数計算回路１６によって求められた度数Ｒに基づいてＢＥＲを計算する。

本光ディスク再生装置においては、上記しきい値レジスタ４、コンパレータ９〜１１およびカウンタ１２〜１４および相対度数計算回路１６からなる部分は、相対度数算出手段を構成している。また、コンパレータ９〜１１、カウンタ１２〜１４および最頻値検出回路１５からなる部分は、最頻値検出手段を構成している。

上記のように構成される本光ディスク再生装置の再生動作について、図４のブロック図および図５のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、光ディスク１の再生を開始すると（ステップＳ１０）、ＳＡＭ計算回路３は、光学ピックアップ２からの再生信号を基にＳＡＭ値ＳＡＭの計算を行う（ステップＳ１１）。

続いて、コンパレータ９〜１１およびカウンタ１２〜１４によって、ＳＡＭ値ＳＡＭの度数分布を求める（ステップ１２）。具体的には、コンパレータ９にて、ＳＡＭ値ＳＡＭが、基準値ＲＥＦ１（＝０．１）より小さい範囲（ＳＡＭ＜０．１）にあると判定された結果、パルスが１つ出力されると、その度数Ｒがカウンタ１２によりカウントされる。同様に、コンパレータ１０にて、ＳＡＭ値ＳＡＭが、基準値ＲＥＦ１（＝０．１）以上であり、かつ基準値ＲＥＦ２（＝０．２）より小さい範囲（０．１≦ＳＡＭ＜０．２）にあると判定された結果、パルスが１つ出力されると、その度数Ｒがカウンタ１３によりカウントされる。同様にして、コンパレータ１１とカウンタ１４によってＳＡＭ値ＳＡＭが基準値ＲＥＦ３（＝１．９）以上、かつ基準値ＲＥＦ４（＝２．０）より小さい範囲（１．９≦ＳＡＭ＜２．０）にある度数Ｒが求められる（ステップＳ１２）。こうして所定範囲の再生が終了した時点で（ステップＳ１３）、０から２．０までの範囲について、０．１刻みのＳＡＭ値の度数分布が得られることになる。

求められたＳＡＭ値ＳＡＭの度数分布の最大値を最頻値検出回路１５で求めることにより、最頻値μが出力される（ステップＳ１４）。しきい値設定回路７は、求められた最頻値μからＳＬ＝μ／２としてしきい値レジスタ４の値を設定する（ステップＳ１５）。相対度数計算回路１６は、ＳＡＭ度数分布から、しきい値ＳＬ以下となる度数Ｒを求める（ステップＳ１６）。このとき、相対度数計算回路１６は、例えば、ステップＳ１５でＳＬ＝０．２と決まれば、カウンタ１２，１３の出力を合算することでＳＬ以下の度数を求める。そして、エラーレート計算回路８は、度数ＲからＢＥＲを計算する（ステップＳ１７）。

図６（ａ）で示すような実測したＳＡＭ度数分布（測定総ビット数＝４×１０^５）に対して、しきい値ＳＬを変化させたときに求められるエラーレートを図６（ｂ）に示す。

このＳＡＭ度数分布は、入力信号の振幅が小さかったため、最頻値μが理想値１．５よりもかなり小さく、１程度になっている。また、ＳＬ≦０．６では、ビットエラーレートはほぼ一定しており、正しく求められていると考えられるが、ＳＬ≧０．７では誤差が大きくなっている。これは、発明が解決しようとする課題でも述べたように、ＳＡＭ度数分布は０に近い部分では正規分布に近似できるが、０から遠くなる（値が大きくなる）につれてＳＡＭ理想値＝２．５の分布が混ざってくるため、ＳＡＭ度数分布と正規分布とのズレが大きくなり、近似が成り立たなくなるためである。

これに対し、本実施形態では、ＳＡＭ値ＳＡＭの度数分布の最頻値に基づいて、しきい値ＳＬ＝μ／２＝０．５程度に設定される。これにより、ＳＡＭ度数分布の正規分布に近似可能な部分が使われて、エラーレートを正しく求めることができる。

なお、ここでは、しきい値ＳＬをＳＬ＝μ／２のように最頻値を所定数で除算して設定しているが、これはあくまでも一例であり、例えばＳＬ＝μ−０．４のように最頻値から所定数を減じて設定する方法なども考えられる。本発明の主旨は、入力信号の諸特性によって変動する最頻値μに対応してＳＬを適応的に変化させることであるので、その主旨の範囲内で種々の変更が可能である。

以上に説明したように、本実施形態の信号評価装置および信号評価方法は、ＳＡＭ値ＳＡＭの度数分布の最頻値に基づいてしきい値ＳＬを設定する。これにより、入力信号の振幅やＤＣオフセットなどの影響によって最頻値が変化しても、常にＳＡＭ度数分布の正規分布に近似可能な部分が使われる。従って、入力信号の変動に対して信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

なお、本実施形態では、複数のコンパレータおよびカウンタを並列に設け、光ディスク１の所定範囲の再生を行う際に、複数の異なるしきい値ＳＬに対応する相対度数を同時に算出しておくことにより、しきい値ＳＬを変更する場合でも改めてディスクを再生しなおさなくて済むため、測定時間の大幅な短縮という効果が得られる。

〔実施の形態３〕
背景技術でも説明したように、ＳＡＭ値の度数分布の相対度数を求めるためのしきい値として２種類の異なる値を用いて、より正確にビットエラーレートを計算する手法を採用する場合においても本発明の適用が可能である。本実施形態では、このような構成について説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。

図７は、本発明の第３実施形態の信号評価装置および信号評価方法を用いた光ディスク再生装置の構成図であり、図８は、その再生動作の手順を示すフローチャートである。

この光ディスク再生装置は、図７に示すように、図１の光ディスク再生装置と同様に、光ディスク１と、光学ピックアップ２と、ＳＡＭ値計算回路３と、しきい値レジスタ４と、コンパレータ５と、カウンタ６とを備えているが、さらに、しきい値レジスタ１７と、コンパレータ１８と、カウンタ１９と、しきい値変更手段としてのしきい値設定回路２０と、信号品質評価手段としてのエラーレート計算回路２１とを備えている。

本光ディスク再生装置において、しきい値レジスタ４はしきい値ＳＬ１を記憶し、コンパレータ５は、ＳＡＭ値ＳＡＭをしきい値ＳＬ１と比較して、ＳＡＭ＜ＳＬ１となるときにパルス（Ｈレベル）を１つ出力する。また、カウンタ６は、ＳＡＭ値ＳＡＭのカウント値を度数Ｒ１として出力する。

しきい値レジスタ１７は、しきい値ＳＬ２（≠ＳＬ１）を記憶するレジスタである。コンパレータ１８は、ＳＡＭ値ＳＡＭをしきい値ＳＬ２とを比較して、ＳＡＭ値ＳＡＭがしきい値ＳＬ２より小さい（ＳＡＭ＜ＳＬ２）ときにパルス（Ｈレベル）を１つ出力する一方、ＳＡＭ値ＳＡＭがしきい値ＳＬ２以上である（ＳＡＭ≧ＳＬ２）ときにＬレベルを出力する。

しきい値設定回路２０は、カウンタ６の出力値、すなわち度数Ｒ１が１０に満たないときに、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２を所定幅だけ大きくした値をそれぞれしきい値レジスタ４，１７に再設定する回路である。エラーレート計算回路２１は、度数Ｒ１，Ｒ２が所定数以上であるとき、度数Ｒ１，Ｒ２からビットエラーレートを求める。この方法については、エラーレート計算回路８について説明したように公知であるので、ここではその詳細な説明を省略する。。

本光ディスク再生装置において、しきい値レジスタ４、コンパレータ５およびカウンタ６からなる部分は、第１相対度数算出手段を構成し、しきい値レジスタ１７、コンパレータ１８およびカウンタ１９からなる部分は第２相対度数算出手段を構成している。

上記のように構成される光ディスク再生装置における再生動作について、図７のブロック図および図８のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、しきい値設定回路２０は、しきい値レジスタ４に記憶されたしきい値ＳＬ１と、しきい値レジスタ１７に記憶されたしきい値ＳＬ２を初期値（ここではＳＬ１＝０．２とし、ＳＬ２＝０．４とする）に設定する（ステップＳ２０）。続いて、光ディスク１の再生を開始する（ステップＳ２１）。ＳＡＭ値計算回路３は、光学ピックアップ２からの再生信号に基づいて、ＳＡＭ値ＳＡＭの計算を行う（ステップＳ２２）。

ＳＡＭ値計算回路３から出力されたＳＡＭ値ＳＡＭは、コンパレータ５により、しきい値レジスタ４に記憶された所定のしきい値ＳＬ１と比較されるとともに、コンパレータ１８により、しきい値レジスタ１７に記憶された所定のしきい値ＳＬ２と比較される。カウンタ６は、ＳＡＭ＜ＳＬ１となるときにコンパレータ５から出力されるパルスをカウントすることにより度数Ｒ１を出力し、カウンタ１９は、ＳＡＭ＜ＳＬ２となるときにコンパレータ１８から出力されるパルスをカウントすることにより度数Ｒ２を出力する（ステップ２３）。カウンタ６から出力される度数Ｒ１と、カウンタ１９から出力される度数Ｒ２とは、それぞれ、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２より小さいＳＡＭ値ＳＡＭの度数を表している。こうして光ディスク１の所定範囲の再生が終わるまで、ステップＳ２２，Ｓ２３を繰り返す（ステップＳ２４）。

やがて、所定範囲の再生が終了した時点で、しきい値設定回路２０は、度数Ｒ１が所定数１０以上であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。度数Ｒ１が１０に満たなければ、しきい値設定回路２０はしきい値ＳＬ１，ＳＬ２を所定幅（ここでは０．１とする）だけ大きくした値をそれぞれしきい値レジスタ４，１７に設定し（ステップＳ２６）、ステップＳ２１以降の処理を繰り返す。度数Ｒ１が１０以上であれば（ＳＬ１＜ＳＬ２であればＲ１＜Ｒ２であるので、Ｒ１≧１０であればＲ２≧１０も当然成り立つ）、エラーレート計算回路２１により度数Ｒ１，Ｒ２からＢＥＲを計算する（ステップＳ２７）。

なお、度数Ｒ１の信頼性を判断する基準、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２の初期値、しきい値ＳＬ１，ＳＬ２を増加させる所定幅などについて、ここでの数値に限らないのは他の実施の形態と同様である。

このように、本実施形態の信号評価装置および信号評価方法は、ＳＡＭ値ＳＡＭの度数分布のしきい値ＳＬ１以下の度数Ｒ１が所定数以上になるようにしきい値ＳＬ１，ＳＬ２を設定する。これにより、ＳＡＭ値ＳＡＭの度数分布のすそ野部分の信頼性が低い部分を避けて、ある程度の度数が得られる部分に基づいて相対度数を求めてビットエラーレートを予測することができる。従って、より信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

また、入力信号の振幅やＤＣオフセットなどの影響によってＳＡＭ値ＳＡＭの度数分布グラフの最頻値μが変化しても、それに適応してしきい値ＳＬ１、ＳＬ２を変えることができる。それゆえ、入力信号の変動に対しても信頼性の高いビットエラーレート予測が可能となる。

なお、上記実施形態の説明においては、入力信号の例として光ディスク再生信号の場合を用いて説明したが、これに限られるものではもちろんなく、ＰＲＭＬ方式の信号再生を行う装置において等しくその効果を発揮すべきものである。すなわち、磁気記録再生装置、通信データ受信装置などについて、全て本発明が適用可能であることは言うまでもない。

本発明の信号評価装置および信号評価方法は、パスメトリック差の度数分布に応じて所定のしきい値を適応的に変化させることによって、入力信号の特性変動に対して常に信頼性の高いエラーレートの予測が可能となるので、ＰＲＭＬ方式の信号を再生する光ディスク再生装置などの信号再生装置に適用できる。

本発明の実施の形態１に係る光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。 図１の光ディスク再生装置の処理手順を示すフローチャートである。 ＳＡＭ度数分布、及び、しきい値ＳＬと度数Ｒ、エラーレートの関係の実測結果の表とグラフである。 本発明の実施の形態２に係る光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。 図４の光ディスク再生装置の処理手順を示すフローチャートである。 ＳＡＭ度数分布、及び、しきい値ＳＬとエラーレートの関係の実測結果のグラフである。 本発明の実施の形態３に係る光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。 図７の光ディスク再生装置の処理手順を示すフローチャートである。 実測波形と理想波形でのＳＡＭ度数分布グラフである。 ＳＡＭ度数分布の実測結果と、そのビットエラーレートに対応する正規分布を重ね合わせたグラフである。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光学ピックアップ
３ ＳＡＭ値計算回路
４、１７ しきい値レジスタ
５，９，１０，１１，１８ コンパレータ
６，１２，１３，１４，１９ カウンタ
７，２０ しきい値設定回路
８，２１ エラーレート計算回路
１５ 最頻値検出回路
１６ 相対度数計算回路
ＳＬ しきい値
ＳＬ１ 第１しきい値
ＳＬ２ 第２しきい値

Claims (8)

1. 入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するパスメトリック差算出手段と、パスメトリック差の度数分布をしきい値で区切った片側部分の相対度数を算出する相対度数算出手段と、前記しきい値を変更するしきい値変更手段と、算出された相対度数に基づいて入力信号の品質を評価する信号品質評価手段とを備える信号評価装置において、
   前記しきい値変更手段は、前記パスメトリック差の度数分布に応じて前記しきい値を変化させることを特徴とする信号評価装置。
2. 前記相対度数算出手段は、前記パスメトリック差の度数分布の前記しきい値以未満の度数を算出し、
   前記しきい値変更手段は、前記度数検出手段により算出された度数が所定数以上になるようにしきい値を変更することを特徴とする請求項１に記載の信号評価装置。
3. 前記パスメトリック差の度数分布の最頻値を検出する最頻値検出手段をさらに備え、
   前記しきい値変更手段は、前記最頻値検出手段により検出された最頻値に基づいて前記しきい値を変更することを特徴とする請求項１に記載の信号評価装置。
4. 前記相対度数算出手段は、複数の異なるしきい値に対応する相対度数を同時に算出し、
   前記しきい値変更手段は、前記パスメトリック差の度数分布に応じたしきい値を選択することを特徴とする請求項１に記載の信号評価装置。
5. 入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するパスメトリック差算出手段と、パスメトリック差の度数分布を第１しきい値で区切った片側部分の相対度数である第１相対度数を算出する第１相対度数算出手段と、パスメトリック差の度数分布を第２しきい値で区切った片側部分の相対度数である第２相対度数を求める第２相対度数算出手段と、前記第１および第２しきい値を変更するしきい値変更手段と、算出された前記第１および第２相対度数に基づいて前記入力信号の品質を評価する信号品質評価手段とを備える信号評価装置において、
   前記しきい値変更手段は、パスメトリック差の度数分布に応じて前記第１および第２しきい値を変更することを特徴とする信号評価装置。
6. 入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するステップと、
   前記パスメトリック差の度数分布をしきい値で区切った片側部分の相対度数を算出するステップと、
   前記パスメトリック差の度数分布に応じて前記しきい値を決定するステップと、
   決定された前記しきい値による相対度数に基づいて前記入力信号の品質を評価するステップとを備えることを特徴とする信号評価方法。
7. 入力信号をビタビ復号する過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を算出するステップと、
   前記パスメトリック差の度数分布を第１しきい値で区切った片側部分の相対度数である第１相対度数を算出するステップと、
   前記パスメトリック差の度数分布を第２しきい値で区切った片側部分の相対度数である第２相対度数を算出するステップと、
   前記パスメトリック差の度数分布に応じて前記第１および第２しきい値を決定するステップと、
   決定された前記第１および第２しきい値による第１および第２相対度数に基づいて入力信号の品質を評価するステップとを備えることを特徴とする信号評価方法。
8. ＰＲＭＬ方式の信号を再生する信号再生装置において、
   請求項１ないし５のいずれか１項の信号評価装置を備えることを特徴とする信号再生装置。

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