JP2006269045A - 信号品質評価装置、情報記録再生装置、信号品質評価方法、記録条件決定方法、信号品質評価プログラム、信号品質評価プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

信号品質評価装置、情報記録再生装置、信号品質評価方法、記録条件決定方法、信号品質評価プログラム、信号品質評価プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】SAM理想値が最小であるビットパターンのみの利用に特化せず、精度の良い再生評価を実現する。
【解決手段】ビタビ復号回路7は、光ディスク2を再生することにより得られる再生信号に基づいてビタビ復号を行う。復号ビット列は第1特定パターン検出回路8及び第1反転パターン検出回路9に入力され、パスメトリック差ΔMは再生信号評価回路10に入力される。再生信号評価回路10は、第1特定パターン検出回路8及び第1反転パターン検出回路9で検出された特定パターン及び反転パターンに対応するパスメトリック差を抽出し、その結果に基づいて再生信号の評価を行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、ビタビ復号可能な信号の品質を評価する信号品質評価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指標としてジッタが用いられることが多かったが、近年、より高密度記録を実現するためのデータ検出方式としてPRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式が採用されつつある状況においては、時間軸方向のばらつきを示すジッタは評価指標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指標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、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、などの短所がある。
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提案されている(非特許文献1)。
図33及び図34を用いてSAMの概念を説明する。ここでは(1,7)RLL(Run Length Limited)符号で記録されたビット列の再生信号をPR(1,2,1)特性に基づいてPRML検出する場合を例に説明する。
PR(1,2,1)特性に従う、歪み及びノイズのない理想的な1Tマークの再生信号波形は、図33に示すようにチャネルクロック毎のサンプルレベル比が1:2:1になる。なお、「T」はチャネルクロック1周期分の時間を表し、「nTマーク」はnTに対応する長さを有するマークを表す。2T以上のマークの再生信号波形については、この1Tマークの再生信号波形の重ね合わせによって求められ、例えば2Tマークなら1:3:3:1に、3Tマークなら1:3:4:3:1に、4Tマークなら1:3:4:4:3:1になる。こうして任意のビット列について理想的な再生信号波形が想定され、理想的なサンプルレベルとしては、0、1、2、3、4の5レベルをとることになる。ここで、便宜上、最大振幅が±1になるようにサンプルレベルを正規化する。このとき、理想的なサンプルレベルは、−1、−0.5、0、+0.5、+1の5レベルとなる。
ここで、PRML復号を具体的に実現する手法として、ビタビ復号を用いる。上記のように設定したサンプルレベルを用いたビタビ復号においては、図34に示すようなトレリス線図を考える。図34においてS(00)、S(01)、S(10)、S(11)は状態を表し、状態S(00)は前ビットが0で現在ビットが0であったことを示し、状態S(01)は前ビットが0で現在ビットが1であったことを示し、状態S(10)は前ビットが1で現在ビットが0であったことを示し、状態S(11)は前ビットが1で現在ビットが1であったことを示す。
状態と状態とを結ぶ線はブランチと呼ばれ、状態遷移を表す。例えばS(00)→S(01)のブランチによって「001」なるビット列を表すことができる。図34では各ブランチの識別子としてaからfの各文字をあてており、その横に、各状態遷移において期待される理想波形レベルを付してある。例えばaは「000」なるビット列を表すので−1、bは「100」なるビット列を表すので−0.5が理想レベルである。ここで、S(01)→S(10)及びS(10)→S(01)なるブランチが存在しないのは、(1,7)RLL符号ではd=1のランレングス制限、すなわち最短マーク長が2Tであるような変調方式により「010」、「101」なるビット列があり得ないことを反映している。
トレリス線図において、任意の状態から任意の状態を経て生成される全てのブランチの組み合わせ(これをパスと呼ぶ)を考えることは、全てのあり得るビット列を考えることに相当する。よって、全てのパスについて期待される理想波形と、実際に光記録媒体から再生した再生信号波形とを比べて、波形が最も近い、すなわちユークリッド距離が最も小さい理想波形を持つパスを探索すれば、最も確からしい最尤パスを正解パスとして決定することができる。
具体的にトレリス線図を用いたビタビ復号の手順を説明する。任意の時刻において、状態S(00)及びS(11)には2本のパスが、S(01)及びS(10)には1本のパスが、それぞれ合流する。2本のパスが合流する状態S(00)とS(11)について、各パスの理想波形と再生信号波形とのユークリッド距離が小さい方を生き残りパスとして残すことにすれば、任意の時刻において、4つの各状態に至るパスが各1本ずつ、計4本のパスが残っていることになる。パスの理想波形と再生信号波形とのユークリッド距離の二乗はパスメトリックと呼ばれ、このパスメトリックは、ブランチの理想サンプルレベルと再生信号波形のサンプルレベルの差の二乗として求められるブランチメトリックを、パスを構成する全ブランチについて累積することによって計算される。
時刻tにおける再生信号波形のサンプルレベルをX[t]、ブランチa、b、c、d、e、fの時刻tにおけるブランチメトリックをそれぞれBa[t]、Bb[t]、Bc[t]、Bd[t]、Be[t]、Bf[t]、時刻tにおける各状態S(00)、S(01)、S(10)、S(11)への生き残りパスのパスメトリックをそれぞれM(00)[t]、M(01)[t]、M(10)[t]、M(11)[t]、と記すことにすれば、これらブランチメトリック及びパスメトリックは次式((1)式、(2)式)に従ってそれぞれ計算される。
(1)
Ba[t]=(X[t]+1)
Bb[t]=Bc[t]=(X[t]+0.5)
Bd[t]=Be[t]=(X[t]−0.5)
Bf[t]=(X[t]−1)
(2)
M(00)[t]=Min{M(00)[t−1]+Ba[t],M(10)[t−1]+Bb[t]}
M(01)[t]=M(00)[t−1]+Bc[t]
M(10)[t]=M(11)[t−1]+Bd[t]
M(11)[t]=Min{M(01)[t−1]+Be[t],M(11)[t−1]+Bf[t]}
( Min{m,n}= m(if m≦n): n(if m>n) )
なお、M(00)[t]及びM(11)[t]におけるパスメトリックが小さい方を選ぶ処理は、生き残りパスの決定に対応している。
こうして再生信号波形のサンプル値が入力される毎に生き残りパスを決定する手順を繰り返していくと、パスメトリックが大きなパスが淘汰されていくため、次第にパスは1本に収束していく。これを正解パスとすることにより、元のデータビット列が正しく再生されることになる。
ここで、ビタビ復号が正しく行われる条件を考えると、最終的に1本に収束していくパスが正解パスとなるためには、各時刻において生き残りパスを決定する過程で、正解パスのパスメトリックが、間違いパスであるもう一方のパスのパスメトリックよりも小さくなければならない。この条件は、次式((3)式)のように表される。
(3)
(正解ビット列が「・・・000」の場合)
ΔM=(M(01)[t−1]+Bb[t])−(M(00)[t−1]+Ba[t])>0
(正解ビット列が「・・・100」の場合)
ΔM=(M(00)[t−1]+Ba[t])−(M(01)[t−1]+Bb[t])>0
(正解ビット列が「・・・011」の場合)
ΔM=(M(11)[t−1]+Bf[t])−(M(01)[t−1]+Be[t])>0
(正解ビット列が「・・・111」の場合)
ΔM=(M(01)[t−1]+Be[t])−(M(11)[t−1]+Bf[t])>0
(正解ビット列が「・・・001」又は「・・・110」の場合)
生き残りパスの決定は必ず正しく行われるため、常にΔM>0が成り立つ
(3)式において、ΔMは生き残りを賭けて対決する2本のパスのパスメトリックの差であり、この差をSAMと呼ぶ。エラーが発生しないためにはSAM>0である必要があり、またSAMが大きい程エラーを起こしにくいことを意味している。
さて、SAMを用いてシステムの信頼性を評価する方法として、特許文献1では、SAMの度数分布の標準偏差を評価指標として再生装置の信頼性を検査する手法が提案されている。
特開平10−21651号公報(公開日1998年1月23日) T.Perkins, "A Window Margin Like Procedure for Evaluating PRML Channel Performance";IEEE Transactions on Magnetics, Vol.31, No2, 1995, p1109-1114
ところで、図35(a)は、実際に光ディスクに記録した(1,7)RLL符号列((1,7)RLL符号パターン)の再生信号から求めたSAMの度数分布グラフである。この結果から分かるように、一般的にSAM分布は複数のピークをもっている。これは、全再生信号に対してSAMを求める場合、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35(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再生信号におけるSAMの度数分布は、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。理想値の度数が異なるのは、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35(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。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、ノイズによりSAM<0となる確率が高い、SAM理想値が最小(1.5)であるビットパターンを選び出してSAM分布を生成して評価指標としているが、SAM理想値が最小であるビットパターンが複数存在しているにもかかわらず、それらを区別して用いることはしていない。また、SAM理想値が最小ではないビットパターンは利用しておらず、高精度な再生信号の評価を行うために用いる情報量が少なかった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、ビタビ復号可能な信号の品質を評価する信号品質評価において評価精度の向上を図ることにある。
本発明に係る信号品質評価装置は、ビタビ復号可能な信号の品質を評価する信号品質評価装置であって、上記課題を解決するために、前記信号をビタビ復号することにより復号ビット列を生成しつつ、ビタビ復号過程で得られるパスメトリック差を生成するビタビ復号手段と、前記復号ビット列から特定パターンを検出する特定パターン検出手段と、前記復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出する反転パターン検出手段と、前記ビタビ復号手段により生成されるパスメトリック差と、前記特定パターン検出手段及び反転パターン検出手段による検出結果とに基づき、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差を検出し、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差に基づいて前記信号の品質を評価する信号品質評価手段とを備えることを特徴としている。
また、本発明に係る信号品質評価方法は、ビタビ復号可能な信号の品質を評価する信号品質評価方法であって、上記課題を解決するために、前記信号をビタビ復号することにより復号ビット列を生成しつつ、ビタビ復号過程で得られるパスメトリック差を生成するビタビ復号処理と、前記復号ビット列から特定パターンを検出する特定パターン検出処理と、前記復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出する反転パターン検出処理と、前記ビタビ復号処理により生成されるパスメトリック差と、前記特定パターン検出処理及び反転パターン検出処理による検出結果とに基づき、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差を検出し、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差に基づいて前記信号の品質を評価する信号品質評価処理とを含むことを特徴としている。
上記の構成及び方法では、ビタビ復号により復号された復号ビット列から、特定パターンと反転パターンとを検出し、これらにそれぞれ対応するパスメトリック差を検出し、これらに基づいて信号の品質を評価する。なお、パスメトリック差とは、ビタビ復号により復号された復号ビット列からあるパターンが検出された場合に、このパターンを復号するにあたってビタビ復号過程において生き残りを賭けて対決した2本のパスにおけるパスメトリックの差である。
特定パターンに対応するパスメトリック差と、反転パターンに対応するパスメトリック差とにより信号の品質を評価できる理由は次のとおりである。
ビタビ復号可能な信号の品質は、その信号の波形に基づいて評価することができ、一般に、理想波形の振幅中心(以下、「0レベル」という)に対して対称的な振幅を有する信号の品質は良好であり、非対称の振幅を有する信号の品質は悪い。
ここで、理想波形については、特定パターンの波形レベルと、反転パターンの波形レベルとは、0レベルに対して対称であり、かつ、特定パターンに対する誤りパターンの波形レベルと、反転パターンに対する誤りパターンの波形レベルとは、0レベルに対して対称である。
したがって、評価対象となる信号の振幅の非対称性は、特定パターンに対応するパスメトリック差と、反転パターンに対応するパスメトリック差との関係に表れる。すなわち、特定パターンに対応するパスメトリック差と、反転パターンに対応するパスメトリック差との差が小さいほど、信号波形の振幅の非対称性も小さく、特定パターンに対応するパスメトリック差と、反転パターンに対応するパスメトリック差との差が大きいほど、信号波形の振幅の非対称性も大きくなる。
このことを利用すれば、特定パターンに対応するパスメトリック差と、反転パターンに対応するパスメトリック差とにより信号の品質を評価できることになる。
このように、上記の構成及び方法では、ノイズによりSAM<0となる確率が最も高いビットパターン、すなわちSAM理想値が最小であるビットパターンのみに注目して信号の品質を評価する従来の評価手法とは異なり、信号の振幅の非対称性を考慮に入れた評価が行えるので、より精度よく信号の品質を評価することができる。
本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記信号品質評価手段は、前記特定パターンに対応するパスメトリック差と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差との差である差分値を用いて前記信号の品質を評価する構成とすることができる。
あるいは、本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記信号品質評価手段は、前記特定パターンに対応するパスメトリック差の平均値と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差の平均値との差である差分値を用いて前記信号の品質を評価する構成とすることもできる。
本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記特定パターン検出手段は、第1特定パターンを前記復号ビット列から検出し、前記反転パターン検出手段は、前記第1特定パターンの反転パターンである第1反転パターンを前記復号ビット列から検出し、前記信号品質評価手段は、前記第1特定パターンに対応する第1特定パターンパスメトリック差と、前記第1反転パターンに対応する第1反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1特定パターンパスメトリック差と第1反転パターンパスメトリック差との差分値である第1差分値を算出するとともに、前記第1差分値を評価指標として評価を行う構成であってもよい。
あるいは、本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記特定パターン検出手段は、第1特定パターンを前記復号ビット列から検出し、前記反転パターン検出手段は、前記第1特定パターンの反転パターンである第1反転パターンを前記復号ビット列から検出し、前記信号品質評価手段は、前記第1特定パターンに対応する第1特定パターンパスメトリック差と、前記第1反転パターンに対応する第1反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1特定パターンパスメトリック差の平均値と第1反転パターンパスメトリック差の平均値との差分値である第1差分値を算出するとともに、前記第1差分値を評価指標として評価を行う構成であってもよい。
上記の構成では、上記第1差分値を評価指標として評価を行うことにより、上記第1差分値を予め定めた基準に照らして信号品質の良否を判定することができる。
本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1及び第2特定パターンを前記復号ビット列から検出し、前記反転パターン検出手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンを前記復号ビット列から検出し、前記信号品質評価手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2特定パターンパスメトリック差と、前記第1及び第2反転パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1及び第2特定パターンパスメトリック差と、前記第1及び第2反転パターンパスメトリック差との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1及び第2差分値を算出するとともに、前記第1及び第2差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行う構成であってもよい。
あるいは、本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1及び第2特定パターンを前記復号ビット列から検出し、前記反転パターン検出手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンを前記復号ビット列から検出し、前記信号品質評価手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2特定パターンパスメトリック差と、前記第1及び第2反転パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1及び第2特定パターンパスメトリック差それぞれの平均値と、前記第1及び第2反転パターンパスメトリック差それぞれの平均値との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1及び第2差分値を算出するとともに、前記第1及び第2差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行う構成であってもよい。
特定パターンに対応するパスメトリック差と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差との差分値は、信号のDCオフセット等の変動により変動することがある。
そこで、上記の構成では、上記第1及び第2差分値を用い、これらの演算を行うようになっている。このように、信号のDCオフセット等の変動によりそれぞれ変動する第1及び第2差分値を用い、これらの演算を行うことにより、それぞれの変動を互いに相殺するようにすることができる。これにより、信号のDCオフセットに影響を受けにくい評価指標を得ることができ、より精度よく信号の品質を評価することができる。
本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1、第2及び第3特定パターンを前記復号ビット列から検出し、前記反転パターン検出手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンを前記復号ビット列から検出し、前記信号品質評価手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差と、前記第1、第2及び第3反転パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差と、前記第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1、第2及び第3差分値を算出するとともに、前記第1、第2及び第3差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行う構成であってもよい。
あるいは、本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1、第2及び第3特定パターンを前記復号ビット列から検出し、前記反転パターン検出手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンを前記復号ビット列から検出し、前記信号品質評価手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差と、前記第1、第2及び第3反転パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差それぞれの平均値と、前記第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差それぞれの平均値との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1、第2及び第3差分値を算出するとともに、前記第1、第2及び第3差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行う構成であってもよい。
特定パターンに対応するパスメトリック差と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差との差分値は、信号のDCオフセット等の変動により変動することがある。
そこで、上記の構成では、上記第1、第2及び第3差分値を用い、これらの演算を行うようになっている。このように、信号のDCオフセット等の変動によりそれぞれ変動する第1、第2及び第3差分値を用い、これらの演算を行うことにより、それぞれの変動を互いに相殺するようにすることができる。これにより、信号のDCオフセットに影響を受けにくい評価指標を得ることができ、より精度よく信号の品質を評価することができる。
本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記信号品質評価手段は、前記信号の振幅変化に対して前記評価指標が一定化するように前記評価指標を正規化して評価を行う構成であってもよい。
上記各評価指標は、信号の振幅変化によって変動することがある。そこで、上記の構成では、上記評価指標の何れかを正規化し、信号の振幅変化に対して評価指標が一定化するようにしている。これにより、より精度よく信号の品質を評価することができる。
なお、正規化を行うためには、上記各評価指標を、振幅変化と比例の関係で変化するパスメトリック差で除算すればよい。
本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記信号品質評価手段は、前記評価指標が予め定めた許容範囲内に存在するかどうかによって、前記信号の品質の良否を判断する構成であってもよい。
上記の構成では、評価指標が予め定めた許容範囲内に存在するかどうかによって簡単に信号の品質の良否を判断することができる。前記許容範囲としては、たとえば、0を中心とする範囲に設定することができる。
前記第1特定パターンは、“000000”を含むパターンであることが望ましく、前記第2特定パターンは、“00111”又は“00011”を含むパターンであることが望ましく、前記第3特定パターンは、前記第2特定パターンが“00111”であれば“00011”を含むパターンであり、前記第2特定パターンが“00011”であれば“00111”であることが望ましい。
本発明に係る信号品質評価装置は、上記信号品質評価装置において、前記信号品質評価手段は、前記特定パターンに対応するパスメトリック差の度数分布と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差の度数分布とを算出し、これら度数分布に基づいて前記信号の品質を評価する構成であってもよい。
本発明に係る情報記録再生装置は、記録媒体を用いて情報の記録及び再生を行う情報記録再生装置であって、上記課題を解決するために、記録媒体から情報を再生することにより再生信号を生成する再生手段と、記録媒体に対して情報を記録する記録手段と、前記再生信号の信号品質を評価する上述した何れかの信号品質評価装置と、前記信号品質評価装置による評価結果に基づいて前記記録手段により情報を記録する際の記録条件を設定する記録条件設定手段とを備えることを特徴としている。
また、本発明に係る記録条件決定方法は、記録媒体に対して情報を記録する際の記録条件を決定する記録条件決定方法であって、上記課題を解決するために、ある記録条件に基づいて記録媒体に対して情報を記録する記録処理と、前記記録媒体に記録された情報を再生することにより再生信号を生成する再生処理と、上述した信号品質評価方法により前記再生信号の信号品質を評価する信号品質評価処理と、前記信号品質評価処理による評価結果に基づいて前記記録条件の適否を判定し、適切と判定した場合に前記記録条件を採用する記録条件として決定する記録条件決定処理とを含むことを特徴としている。
上記の構成及び方法では、記録媒体に対してある記録条件に基づいて試し書き動作を行い、試し書きした情報を再生することにより再生信号を生成し、その再生信号の信号品質を上述した信号品質評価によって評価することにより、上記記録条件の適否を判断することができる。したがって、このような処理を繰り返すことにより、適切な記録条件を見出すことができるようになる。
本発明に係る情報記録再生装置は、上記情報記録再生装置において、前記記録条件設定手段は、前記信号品質評価装置による評価結果に基づいて得られた記録条件に対して、予め定められた演算を施し、この演算結果を、前記記録手段により情報を記録する際の記録条件として設定する構成であってもよい。
上記の構成では、信号品質評価装置による評価結果に基づいて得られる記録条件と、実際にエラーレートが最小となる記録条件とが一致していない場合であっても、演算により適切な記録条件を設定することができる。
本発明に係る情報記録再生装置は、上記情報記録再生装置において、前記演算に用いる演算用情報が前記記録媒体に記録されており、前記記録条件設定手段は、前記演算用情報を読み出して使用する構成であってもよい。あるいは、前記演算に用いる演算用情報が、前記情報記録再生装置の記憶手段に記録されており、前記記録条件設定手段は、前記記憶手段から前記演算用情報を読み出して使用する構成であってもよい。
また、本発明に係る情報記録再生装置は、上記の情報記録再生装置において、前記記録条件設定手段は、前記記録条件として、少なくとも記録パワーを設定する構成であってもよい。
上述した評価結果には、特に記録パワーの過不足による変化が顕著に表れるため、上記の構成のように、評価結果に基づいて記録パワーを設定することが望ましい。
なお、上述した何れかの信号品質評価装置は、コンピュータを前記各手段として機能させるための信号品質評価プログラムによって動作されるものであってもよい。そして、この信号品質評価プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。
以上のように、本発明に係る信号品質評価装置は、前記信号をビタビ復号することにより復号ビット列を生成しつつ、ビタビ復号過程で得られるパスメトリック差を生成するビタビ復号手段と、前記復号ビット列から特定パターンを検出する特定パターン検出手段と、前記復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出する反転パターン検出手段と、前記ビタビ復号手段により生成されるパスメトリック差と、前記特定パターン検出手段及び反転パターン検出手段による検出結果とに基づき、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差を検出し、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差に基づいて前記信号の品質を評価する信号品質評価手段とを備える構成である。
また、本発明に係る信号品質評価方法は、前記信号をビタビ復号することにより復号ビット列を生成しつつ、ビタビ復号過程で得られるパスメトリック差を生成するビタビ復号処理と、前記復号ビット列から特定パターンを検出する特定パターン検出処理と、前記復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出する反転パターン検出処理と、前記ビタビ復号処理により生成されるパスメトリック差と、前記特定パターン検出処理及び反転パターン検出処理による検出結果とに基づき、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差を検出し、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差に基づいて前記信号の品質を評価する信号品質評価処理とを含む方法である。
上記の構成及び方法では、ノイズによりSAM<0となる確率が最も高いビットパターン、すなわちSAM理想値が最小であるビットパターンのみに注目して信号の品質を評価する従来の評価手法とは異なり、信号の振幅の非対称性を考慮に入れた評価が行えるので、より精度よく信号の品質を評価することができるという効果を奏する。
〔実施形態1〕
本発明の第1実施形態について図1から図5を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、PRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式の光ディスク装置について説明する。
本実施形態に係る光ディスク装置1Aは、図1に示すように、ピックアップ3、再生クロック抽出回路4、A/D変換器5、等化回路6、ビタビ復号回路7、第1特定パターン検出回路8、第1反転パターン検出回路9、再生信号評価回路10及び制御部11を備えて構成されている。なお、ビタビ復号回路7、第1特定パターン検出回路8、第1反転パターン検出回路9、再生信号評価回路10及び制御部11は、信号品質評価装置1aを構成している。また、ピックアップ3は再生手段及び記録手段として機能し、ビタビ復号回路7はビタビ復号手段として機能し、第1特定パターン検出回路8及び第1反転パターン検出回路9はそれぞれ特定パターン検出手段及び反転パターン検出手段として機能し、再生信号評価回路10は信号品質評価手段として機能する。
ここで、上記構成の光ディスク装置1Aにおける各部の動作、すなわち再生動作について、図1に示す機能ブロック図及び図2に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
まず、光ディスクの再生を行う(ステップS1)。
具体的には、ピックアップ3において、光ディスク2上に光ビームを照射するとともに、その反射光を受光する。受光された反射光は、ピックアップ3により電気信号に変換されて再生信号として出力される。このときの再生信号は、アナログデータである。
ピックアップ3から出力された再生信号は、次段の再生クロック抽出回路4及びA/D変換器5に出力される。上記再生クロック抽出回路4は、PLL(Phase Locked Loop)回路からなり、入力された再生信号からA/D変換器5において必要な再生クロックを抽出するようになっている。そして、上記A/D変換器5では、再生クロック抽出回路4によって抽出された再生クロックのタイミングに基づいて、上記アナログデータの再生信号がデジタルデータの再生信号に変換される。なお、A/D変換器5では、直流成分を除去するためのAC結合を行ってもよい。
変換されたデジタルデータの再生信号は、次段の等化回路6にて波形等化が行われ、ビタビ復号回路7に入力される。なお、等化回路6は、再生波形の周波数特性を操作することにより、理想的な周波数特性に近づけるための処理を行う回路である。
次に、ビタビ復号を行う(ステップS2)。
具体的には、上記ビタビ復号回路7では、従来技術と同様にパスメトリックの計算が行われる。すなわち、前述の(1)式及び(2)式に従って、入力された再生信号のデジタルデータと、トレリス線図の各ブランチの理想レベルとの差の二乗(ブランチメトリック)を、パスを構成する全ブランチについて累積していく処理が行われる。
再生信号のデジタルデータが入力される毎に計算されるパスメトリックは、ビタビ復号回路7において、パスメトリックの最小になるパスが最終的に生き残りパスとして残り、復号ビット列が得られる。
これにより、前述の(3)式に従って、その正解状態に入力する2本のパスのパスメトリック差ΔMとしてSAM(Sequenced Amplitude Margin)が求められる。
ここまでの処理は、従来技術と同様である。
上記復号ビット列は、第1特定パターン検出回路8及び第1反転パターン検出回路9に入力される。また、パスメトリック差ΔMは再生信号評価回路10に入力される。
次に、特定パターン又は反転パターンのパスメトリック差を抽出する(ステップS3)。
具体的には、上記復号ビット列から特定パターンが検出された場合、第1特定パターン検出回路8から再生信号評価回路10に対して信号を出力し、特定パターンに対応してビタビ復号回路7から入力されたパスメトリック差ΔMを、再生信号評価回路10内の図示しないメモリにパスメトリック差ΔMs1として格納する。
図3に特定パターンを“000000”とした場合に、トレリス線図上の正解状態に入力する2本のパスを示す。太い実線が正解パス、太い破線が誤りパスを示している。このとき、正解パスとして“000000”が、誤りパスとして“001100”が得られる。このときのパスメトリック差ΔMs1は、正解パス“000000”の理想波形と再生信号波形とのパスメトリック(ユークリッド距離の二乗)と、誤りパス“001100”の理想波形と再生信号波形とのパスメトリックとの間の差である。
図36に、正解パスの理想波形と、誤りパスの理想波形と、入力される再生信号波形との関係を示す。図36より、パスメトリック差ΔMs1の値が大きいほど、再生信号波形は、正解パスの理想波形に近づき、誤りパスの理想波形との差が大きくなることが分かる。つまり、パスメトリック差ΔMs1は、2Tスペースの理想波形である誤りパスの理想波形と、6T以上のマークの再生信号波形との差の大きさを表す指標になる。なお、この特定パターン“000000”のSAM理想値は5であり、エラーとなる確率が高い最小のSAM理想値(1.5)とは異なる。
また、上記復号ビット列から反転パターンが検出された場合、第1反転パターン検出回路9から再生信号評価回路10に対して信号を出力し、反転パターンに対応してビタビ復号回路7から入力されたパスメトリック差ΔMを、再生信号評価回路10内の図示しないメモリにパスメトリック差ΔMi1として格納する。
図4に特定パターン“000000”の反転パターン“111111”について、トレリス線図上の正解状態に入力する2本のパスを示す。太い実線が正解パス、太い破線が誤りパスを示している。このとき、正解パスとして“111111”が、誤りパスとして“110011”が得られる。このときのパスメトリック差ΔMi1は、正解パス“111111”の理想波形と再生信号波形とのパスメトリックと、誤りパス“110011”の理想波形と再生信号波形とのパスメトリックとの間の差である。
図37に、正解パスの理想波形と、誤りパスの理想波形と、入力される再生信号波形との関係を示す。図37より、パスメトリック差ΔMi1の値が大きいほど、再生信号波形は、正解パスの理想波形に近づき、誤りパスの理想波形との差が大きくなることが分かる。つまり、パスメトリック差ΔMi1は、2Tマークの理想波形である誤りパスの理想波形と、6T以上のスペースの再生信号波形との差の大きさを表す指標になる。なお、この反転パターン“111111”のSAM理想値は5であり、エラーとなる確率が高い最小のSAM理想値(1.5)とは異なる。
再生信号波形において、特定パターンの波形レベルと0レベルとの間の振幅と、反転パターンの波形レベルと0レベルとの間の振幅との差が大きいとき、つまり、0レベルに対する再生信号波形の振幅が非対称であるとき、良好な再生信号品質が得られないことは一般的に知られている。この振幅の非対称は、記録パワー(後述)の過不足により発生することが多い。
ここで、理想波形においては、特定パターンの波形レベルと、反転パターンの波形レベルとは0レベルに対して対称であり、かつ、特定パターンに対する誤りパターンの波形レベルと、反転パターンに対する誤りパターンの波形レベルとは0レベルに対して対称であるので、再生信号波形の振幅の非対称性は、パスメトリック差ΔMs1の値とパスメトリック差ΔMi1の値との関係に表れる。すなわち、パスメトリック差ΔMs1の値とパスメトリック差ΔMi1の値との差が小さいほど、再生信号波形の振幅の非対称性も小さく、パスメトリック差ΔMs1の値とパスメトリック差ΔMi1の値との差が大きいほど、再生信号波形の振幅の非対称性も大きくなる。
このことを利用すると、再生信号から検出されるパスメトリック差ΔMs1の値、及びパスメトリック差ΔMi1の値それぞれについて分布(ヒストグラム)を調べることにより、これら2つの分布の状態が近いほど良好な再生信号品質が得られているといえることになる。これら2つの分布状態の近づき具合を表すための一例として、それぞれの分布の平均値を算出し、2つの平均値の差分が0に近づいているかどうかを用いて、再生信号評価を行うことができる。
このように、ビタビ復号回路7により生成されるパスメトリック差ΔMs1の値とパスメトリック差ΔMi1の値とを用いて再生信号波形の振幅の非対称性を調べることができれば、再生信号波形の振幅の非対称性を直接的に調べるための構成を別途設ける必要がなくなるので、望ましい。
再生信号波形の振幅の非対称性を検出するための従来の手法では、波形レベルのうち、ピークとボトムとを検出する構成を使用し、そこで得られる検出結果から非対称性の判定を行っていた。つまり、この従来の手法では、再生信号波形のうち、ごく一部の波形レベルしか使用していないため、精度の良い判定を行うことは困難であった。
これに対し、本実施形態の手法では、特定パターンと反転パターンとに含まれる、再生クロックのタイミング毎の波形レベルを検出し、それらを用いて再生信号波形の振幅の非対称性を判定している。これはビタビ復号を行っているために可能となっている。
また、従来の手法では、波形レベルのピークとボトムとを検出しやすいように、単一の繰り返しパターン等の特殊なデータパターンが主に使用されていたが、本実施形態の手法では、光ディスク上に記録されているデータパターンが特定パターンと反転パターンとを含んでおればよいことになる。
なお、この場合の特定パターン及び反転パターンとしては、“000000”及び“111111”のような長マーク及び長スペースに対応するものを用いることにより、再生信号波形の振幅の非対称性が、パスメトリック差ΔMs1の値とパスメトリック差ΔMi1の値との関係に顕著に表れるので、望ましい。
最後に、再生信号の評価を行う(ステップS4)。
具体的には、所定のタイミング、例えば、所定のデータ量が再生されたタイミングに、制御部11から再生信号評価を行うための制御信号が上記再生信号評価回路10に入力される。そうすると、再生信号評価回路10にて、ΔMs1とΔMi1とに基づいて再生信号の評価が行われる。具体的には、特定パターンに対応するパスメトリック差ΔMs1と、反転パターンに対応するパスメトリック差ΔMi1との差分値であるD1=ΔMs1−ΔMi1の計算を行い、そのD1の値により再生信号の評価を行う。したがって、このD1は再生信号を評価するための評価指標になる。
なお、上記所定のデータ量が再生される間に特定パターンが複数回検出された場合には、各回で検出されたパスメトリック差ΔMの平均値がパスメトリック差ΔMs1として再生信号評価回路10内の上記メモリに格納される。同様に、上記所定のデータ量が再生される間に反転パターンが複数回検出された場合には、各回で検出されたパスメトリック差ΔMの平均値がパスメトリック差ΔMi1として再生信号評価回路10内の上記メモリに格納される。
また、上記所定のデータ量は、例えば記録の制御単位として設定されている領域のデータ量、あるいは略1トラック分の領域のデータ量とすることができる。
以下に、何故D1によって再生信号を評価できるのかについて図5を参照して説明する。図5は記録パワー(後述)を変化させて記録した各記録領域に対する再生結果として、特定パターンと反転パターンとのパスメトリック差の差分値であるD1と、BER(ビットエラーレート)との関係を求めた結果を示している。D1は記録パワーに対して単調変化し、D1=0付近で良好なBERが得られることがわかる。つまり、D1が0付近の所定範囲内に存在するかどうかによって、再生信号の信号品質を評価することができる。
再生信号評価回路10は、D1が0付近の所定範囲内に存在している場合には、その再生信号の信号品質は良好であるものと判断し、D1が0付近の所定範囲内に存在していない場合には、その再生信号の信号品質は良好ではないものと判断する。光ディスク装置1Aは、信号品質が良好であると判断されるとそのまま再生を続行し、信号品質が良好ではないものと判断されると、例えば、マークを形成するための記録条件を変化させて記録するという処理を行う判断をして、良好な信号品質の再生信号が得られるようにする。
以上のように、上記光ディスク装置1Aにおいては、ノイズによりSAM<0となる確率が最も高いビットパターン、すなわちSAM理想値が最小であるビットパターンのみに注目して信号の品質を評価する従来の評価手法とは異なり、信号の振幅の非対称性を考慮に入れた評価が行えるので、より精度よく信号の品質を評価することができる。
また、上記では再生信号評価回路10内において、パスメトリック差ΔMs1及びパスメトリック差ΔMi1それぞれの平均値の差を用いて評価を行う手法について説明したが、これ以外にも次のような手法が考えられる。
例えば、特定パターンを1回検出することにより得られる単独のパスメトリック差ΔMs1と、反転パターンを1回検出することにより得られる単独のパスメトリック差ΔMi1との差分を算出しておき、特定パターン及び反転パターンが複数回検出されることにより、この差分の平均値を算出し、この平均値を用いて評価を行ってもよい。
また、特定パターンを1回検出することにより得られる単独のパスメトリック差ΔMs1と、反転パターンを1回検出することにより得られる単独のパスメトリック差ΔMi1との差分そのものを用いて評価を行ってもよい。この場合には、平均値を用いる場合よりも精度が落ちるおそれはあるが、処理時間は早くなる。
さらに、パスメトリック差ΔMs1及びパスメトリック差ΔMi1について、それぞれの値の度数をカウントすることにより、それぞれの値の分布(ヒストグラム)を得ることができるので、このようにして得られた2つの分布が近づいているかどうかに基づいて信号品質の評価を行うことにより、上述した各平均値の差分値による評価と同様の効果を得ることもできる。また、2つの分布が所定範囲内に収まるかどうかを評価することにより、上述した各平均値の差分値が所定範囲内に収まるのと同様の効果を得ることができる。
この場合、図1の再生信号評価回路10内に図示しない度数分布算出手段を備え、この度数分布算出手段によって算出された度数分布が評価に使用されることになる。
なお、上記では、D1=0付近の所定範囲内に存在するかどうかによって、再生信号の信号品質を評価する場合を例に説明を行ったが、これに限らない。
例えば、図5の記録パワー5.3mWにおいてBERが最良となっている。つまり、0付近の基準値(ここでは、記録パワー5.3mWのときのD1の値=約−0.4)を予め求めておいて、その基準値を中心として予め定めた所定範囲(許容範囲)内に存在するかどうかによって、再生信号の信号品質を評価してもかまわない。
なお、上記基準値としては、図5より、例えばD1を−0.5以上+0.5以下の値とすることができる。また、上記所定範囲としては、例えば上記基準値から±0.5の範囲とすることができる。
また、基準値(所定範囲の中心)となるD1の値を光ディスクや、光ディスク装置のメモリに記憶しておき、それを読み出して設定し、それを再生信号の信号品質の評価に利用してもかまわない。
〔実施形態2〕
本発明の第2実施形態について図6から図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態は、光ディスクへの記録に関するものであり、実施形態1における再生信号の評価を用いて試し書き動作を行って記録条件の良否の判断を行うことにより、高精度な記録条件設定を可能とするものである。
図6に示すように、本実施形態に係る光ディスク装置1Bは、情報記録再生装置であり、実施形態1における光ディスク装置1Aに対して記録条件設定回路12が付加されたものである。記録条件設定回路12は、信号品質評価装置1aによる評価結果に基づいて、ピックアップ3により光ディスク2に対して情報の記録を行う際の記録条件を設定する記録条件設定手段として機能する。なお、光ディスク装置1Bの構成要素のうち、実施形態1において説明した光ディスク装置1Aの構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一の符合を付し、その説明を省略する。
まず、図7に基づいて光ディスク2に記録を行う際の記録条件について説明する。図7に示すように、光ディスク2に記録を行うための光ビームの照射については、当該光ビームの照射による光ディスク2の温度分布(媒体温度分布)を考慮して、記録情報に対応する光ビームのパルス列が設定されている。なお、図7は4Tマークに対応するためのパルス列を示している。ここで、Tは、チャネルクロック1周期分の時間を表す。したがって、例えば4Tマークとは、チャネルクロック4周期分の時間に記録情報として「0」が記録されるマークをいう。また、光ビームのパルス列は、図7に示すように、記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーの光ビームパワーの組合せにて構成され、これら光ビームパワーを記録パワーパラメータと呼ぶことにする。また、光ビームのパルス列の時間方向における立ち上がり位置、立ち下がり位置についてのパラメータを記録パルスパラメータと呼ぶことにする。したがって、光ディスク2に記録を行うための記録条件には、上記記録パワーパラメータ及び記録パルスパラメータが含まれることになる。
なお、上述した図5のグラフでは、上記記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーの比率を一定に保ちつつこれらのパワーを変化させた場合を示しており、図5のグラフの横軸にはこれらのパワーの変化を代表して記録パワーの変化を示している。後述する図9,14,18,21,24,28のグラフの横軸についても図5の場合と同じである。
上記記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーのうち、上述した評価指標D1に対して最も大きく影響を及ぼすものは記録パワーである。そのため、消去パワー及びバイアスパワーを固定して記録パワーのみを変化させた場合であっても、図5と同じように、評価指標D1の値が0付近のときにエラーレートが最も低くなるという傾向がある。
ここで、上記構成の光ディスク装置1Bにおける各部の動作、すなわち記録条件決定動作について、図6に示す機能ブロック図及び図8に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
まず、光ディスク2に記録するための記録条件を設定する(ステップS11)。
具体的には、制御部11において、光ディスク2上に光ビームを照射するための記録条件を決定し、その記録条件を記録条件設定回路12に設定する。
次に、記録データパターンを記録する(ステップS12)。
具体的には、記録条件設定回路12に設定された記録条件に基づいて、ピックアップ3から光ディスク2に対して光ビームを照射し、特定パターン及び反転パターンを含むデータパターンの記録情報の記録を行う。
次に、記録した記録領域の再生を行い、特定パターン及び反転パターンのパスメトリック差の差分値であるD1を算出する(ステップS13)。
D1の算出については実施形態1に記載されているため、ここでは説明を省略する。
次に、D1の値が所定範囲内にあるかどうかの判定を行う(ステップS14)。D1の値が所定範囲内である場合は、そのときの記録条件を良好な再生信号の得られる記録条件として決定する。D1の値が所定範囲内ではない場合は、記録条件を変化させて(ステップS15)、再びステップS11に戻る。
図9は、記録パワーを変化させて記録した各記録領域に対する再生結果、すなわち図5の再生結果と、上記ステップS14における判断基準となる所定範囲との関係を示している。D1は記録パワーに対して単調変化し、D1=0付近で良好なBERが得られることがわかっているため、D1が0付近の所定範囲内に存在するかどうかによって、設定した記録条件(ここでは、記録パワー)を決定することができる。なお、上記所定範囲としては、例えば−0.5≦D1≦+0.5とすることができる。
以上のように、上記光ディスク装置1Bにおいては、ノイズによりSAM<0となる確率が最も高いビットパターン、すなわちSAM理想値が最小であるビットパターンのみに注目して信号の品質を評価する従来の評価手法とは異なり、信号の振幅の非対称性を考慮に入れた評価が行えるので、より精度よく信号の品質を評価することができる。
なお、上記は記録条件に含まれる記録パラメータのうち、記録パワーを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、記録パルスパラメータを使用しても同様の効果が得られる。
また、図8のフローチャートでは、記録した記録領域の再生を行い、特定パターン及び反転パターンのパスメトリック差の差分値であるD1を算出し(ステップS13)、D1の値が所定範囲内にあるかどうかの判定を行い(ステップS14)、そして、D1の値が所定範囲内でない場合に記録条件を変化させて(ステップS15)、再びステップS11に戻っているが、これに限らない。
互いに異なる複数の記録条件を設定し、これら記録条件ごとに特定パターン及び反転パターンの記録を行い、記録したすべての記録領域の再生をまとめて行い、特定パターン及び反転パターンのパスメトリック差の差分値であるD1を算出し、D1の値が所定範囲内にある記録条件の判定を行ってもかまわない。
なお、上記では、D1=0付近の所定範囲内に存在するかどうかによって、設定した記録条件を決定する場合を例に説明を行ったが、これに限らない。
例えば、図9の記録パワー5.3mWにおいてBERが最良となっている。つまり、0付近の基準値(ここでは、記録パワー5.3mWのときのD1の値=約−0.4)を予め求めておいて、記録条件決定動作の際に、その基準値を中心として所定範囲(許容範囲)内に存在するかどうかによって設定した記録条件を決定してもかまわない。
なお、上記基準値としては、図9より、例えばD1を−0.5以上+0.5以下の値とすることができる。また、上記所定範囲としては、例えば上記基準値から±0.5の範囲とすることができる。
また、基準(所定範囲の中心)となるD1の値を光ディスク2や、光ディスク装置1Bのメモリに記憶しておき、それを読み出して設定し、それを記録条件の決定に利用してもかまわない。
あるいは、D1が所定値(例えば、0)となる記録条件と、BERが最良となる記録条件を予め求めることによって、それらの相関関係を求めておく。そして、記録条件決定動作の際に、まず、D1が所定値となる記録条件を求め、次に、その記録条件に対して相関関係に基づく演算(例えば、所定係数倍や所定量の加減算)を行い、良好なBERが得られる記録条件に決定してもかまわない。
また、光ディスク2に対して情報の記録を行う際、サーボのずれ等の種々の誤差要因が発生する可能性がある。このとき、良好な記録マークの形成のためには、誤差要因が発生していない場合に比べて、記録パワーを上昇させる等、光ビームにより光ディスク2に照射する熱エネルギーを増加させる必要があるという傾向が一般的に知られている。そのため、まず、D1が所定値となる記録条件を求め、次に、その記録条件に対して誤差要因の補償を考慮した演算(例えば、所定係数倍や所定量の加算)を行い、記録条件に決定してもかまわない。
また、上記の所定係数や所定量といった演算用の情報を光ディスク2や、光ディスク装置1Bのメモリ(記憶手段)に記憶しておき、それを読み出して設定し、それを記録条件の決定に利用してもかまわない。
〔実施形態3〕
本発明の第3実施形態について図10から図24に基づいて説明すれば、以下の通りである。
上述した実施形態1及び実施形態2では、D1の値に基づいて再生信号の評価を行っていた。しかし、D1の値に基づく再生信号の評価では、再生信号にDCオフセットが付加された場合、再生信号の評価が正しく行われないことがある。そこで、本実施形態では、再生信号にDCオフセットが付加されている場合でも、更に高精度な再生信号の評価が可能な動作について説明する。
図10に示すように、本実施形態に係る光ディスク装置1Cは、実施形態1における光ディスク装置1Aの信号品質評価装置1aの代わりに、信号品質評価装置1aに対して、第2特定パターン検出回路21及び第2反転パターン検出回路22が付加された信号品質評価装置1cを備えるものである。ここで、第1及び第2特定パターン検出回路8・21は特定パターン検出手段として機能し、第1及び第2反転パターン検出回路9・22は反転パターン検出手段として機能する。なお、図10では、光ディスク装置1Cにおける信号品質評価装置1cの周辺構成のみを図示している。また、光ディスク装置1Cの構成要素のうち、実施形態1において説明した光ディスク装置1Aの構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一の符合を付し、その説明を省略する。
再生信号によっては、光ディスク2上の記録マークのデューティーずれなどに起因する直流レベル変動や、光ディスク装置1A・1BのA/D変換器5のオフセット調整ずれなどにより、光ディスク装置1A・1Bのビタビ復号回路7に入力される再生信号にDCオフセットが付加される場合がある。
ここで、DCオフセットとは、再生信号が無信号時にビタビ復号回路7に入力される信号レベルと、理想波形の振幅中心(0)レベルとの差と定義する。したがって、図11に示すように、DCオフセットが付加された波形(実線)は、理想波形(破線)に対して、レベルがDCオフセット分ずれることになる。
図12に、理想波形に対してDCオフセットを与えた場合における、特定パターンを“000000”としたときのパスメトリック差ΔMs1、反転パターン“111111”のパスメトリック差ΔMi1の値の変化を示す。特定パターン及び反転パターンのSAM理想値は5であり、DCオフセット=0の場合は、ΔMs1、ΔMi1はいずれも5であるが、DCオフセットによって、各値は変化する。
よって、特定パターンのパスメトリック差ΔMs1と、反転パターンのパスメトリック差ΔMi1との差分値であるD1を求めると、図13のように、DCオフセットの値によりD1が変動することになる。すなわち、同じ記録状態の再生信号にもかかわらず、DCオフセットの値によって、得られる再生信号の評価結果が異なるということが生じる。
図14に、記録パワーを変化させて記録した各記録領域に対する再生信号に対して、DCオフセットを付加した場合のD1を示す。ここでは、DCオフセットが0の場合と、理想波形の振幅(−1から+1)を100%としてその±1%のDCオフセット量を付加した場合との結果を表している。実施形態2のように、D1が所定範囲内におさまるような記録条件を決定しようとすると、DCオフセットの値によっては、決定される記録条件が変化し、良好な記録が行えない場合が発生する可能性がある。
そこで、特定パターン“000000”及び反転パターン“111111”とは異なるパターンを用いることにより、DCオフセットの影響を低減した再生信号の評価を行う。
特定パターン“000000”を第1特定パターン、反転パターン“111111”を第1反転パターンとし、第2特定パターンとして“00111”、第2反転パターンとして、第2特定パターンの反転パターンである“11000”を新たに用いる場合を考える。第2特定パターン及び第2反転パターンは、それぞれ第2特定パターン検出回路21及び第2反転パターン検出回路22において検出すべきパターンとして設定されている。
具体的には、第2特定パターン検出回路21において、ビタビ復号回路7によって出力された復号ビット列から第2特定パターン“00111”が検出された場合、第2特定パターン検出回路21から再生信号評価回路10に対して信号を出力し、第2特定パターンに対応してビタビ復号回路7によって出力されたパスメトリック差ΔMを、再生信号評価回路10内の図示しないメモリにパスメトリック差ΔMs2として格納する。このとき、パスメトリック差ΔMs2が複数回検出される場合には、パスメトリック差ΔMs1の場合と同じく、平均値を算出し、その平均値をΔMs2として格納しておく。図15に特定パターンを“00111”とした場合の、トレリス線図上の正解状態に入力する2本のパスを示す。太い実線が正解パス、太い破線が誤りパスを示している。この特定パターンのSAM理想値は1.5である。
また、第2反転パターン検出回路22において、ビタビ復号回路7によって出力された復号ビット列から第2反転パターン“11000”が検出された場合、第2反転パターン検出回路22から再生信号評価回路10に対して信号を出力し、第2反転パターンに対応してビタビ復号回路7によって出力されたパスメトリック差ΔMを、再生信号評価回路10内の図示しないメモリにパスメトリック差ΔMi2として格納する。このとき、パスメトリック差ΔMi2が複数回検出される場合、パスメトリック差ΔMi1の場合と同じく、平均値を算出し、その平均値をΔMi2として格納しておく。
図16に、理想波形に対してDCオフセットを与えた場合における、特定パターンを“00111”としたときのパスメトリック差ΔMs2、反転パターン“11000”のパスメトリック差ΔMi2の値の変化を示す。DCオフセット=0の場合は、ΔMs2、ΔMi2はいずれも1.5であるが、DCオフセットによって、各値は変化する。
第2特定パターンのパスメトリック差ΔMs2と、第2反転パターンのパスメトリック差ΔMi2との差分値である(ΔMs2−ΔMi2)を求めると、図17に示すように、DCオフセットの値により(ΔMs2−ΔMi2)が変動することになる。
ここで、図13と図17とを比較した場合、同じDCオフセット量の付加に対して、D1と(ΔMs2−ΔMi2)との変化量の比は、変化の方向が逆で2:1の関係にあることがわかる。よって、この関係性を用いて、新たにD2=D1+2×(ΔMs2−ΔMi2)という再生信号の評価指標を設ければ、DCオフセットによる変動分を低減した再生信号の評価ができることになる。
ここで、同じDCオフセット量の付加に対して、D1と(ΔMs2−ΔMi2)との変化量の比は、変化の方向が逆で2:1の関係になる理由を説明する。なお、以下の説明では、PR(A,B,A)特性を想定し、理想波形に対するDCオフセット成分がdであるものとする。
特定パターンを“000000”とした場合、正解パス“000000”の理想波形のレベルは{A,0,0,0,0,A}になり、誤りパス“001100”の理想波形のレベルは{A,A,A+B,A+B,A,A}になる。正解パスの理想波形にDCオフセット成分dが付加された波形を再生信号波形とした場合のパスメトリック差ΔMs1は、
ΔMs1={d2−d2}+{(A−d)2−d2}+{(A+B−d)2−d2}+{(A+B−d)2−d2}+{(A−d)2−d2}+{d2−d2
={2A2+2(A+B)2}−4d(2A+B)
となる。
一方、反転パクーン“111111”に対するパスメトリック差ΔMi1については、正解パスの理想波形のレベルは{A+B,2A+B,2A+B,2A+B,2A+B,A+B}になり、誤りパス“110011”の理想波形のレベルは{A+B,A+B,A,A,A+B,A+B}になる。誤りパスの理想波形にDCオフセット成分dが付加された波形を再生信号波形とした場合のパスメトリック差ΔMi1は、
ΔMi1={(A+d)2−(A+d)2}+{(A+d)2−d2}+{(A+B+d)2−d2}+{(A+B+d)2−d2}+{(A+B+d)2−d2}+{(A+d)2−(A+d)2
={2A2+2(A+B)2}+4d(2A+B)
となる。
よって、再生信号波形を理想波形として考えた揚合、D1は上記2つの差、すなわち−8d(2A+B)となる。
次に、第2特定パターンを“00111”とした場合、正解パス“00111”の理想波形のレベルは{0,A,A+B,2A+B,2A+B}になり、誤りパス“00011”の理想波形のレベルは{0,0,A,A+B,2A+B}になる。正解パスの理想波形にDCオフセット成分dが付加された波形を再生信号波形とした場合のパスメトリック差ΔMs2は、
ΔMs2={d2−d2}+{(A+d)2−d2}+{(B+d)2−d2}+{(A+d)2−d2}+{d2−d2
={2A2+2B2}+2d(2A+B)
となる。
一方、反転パターン“11000”に対するパスメトリック差ΔMi2については、正解パスの理想波形のレベルは{2A+B,A+B,A,0,0}になり、誤りパス“11100”の理想波形のレベルは{2A+B,2A+B,A+B,A,0}になるため、
ΔMi2={d2−d2}+{(A−d)2−d2}+{(B−d)2−d2}+{(A−d)2−d2}+{d2−d2
={2A2+2B2}−2d(2A+B)
となる。
よって、再生信号波形を理想波形として考えた場合、(ΔMs2−ΔMi2)は上記2つの差、すなわち4d(2A+B)となる。
したがって、D1=−8d(2A+B)と、(ΔMs2−ΔMi2)=4d(2A+B)との変化量の比は、変化の方向が逆で2:1の関係にある。
図18に、記録パワーを変化させて記録した各記録領域に対する再生信号にDCオフセットを付加したものに対して、新たな評価指標であるD2を求めた結果を示す。理想波形の振幅(−1から+1)を100%としてその±1%のDCオフセット量を付加した場合においても、DCオフセットが0の場合とほぼ同じ結果が得られていることがわかる。
また、“00111”の代わりに“00011”を第2特定パターンとし、“11000”の代わりに“00011”の反転パターンである“11100”を第2反転パターンとして用いる場合を考える。
図19に、理想波形に対してDCオフセットを与えた場合の、特定パターンを“00011”としたときのパスメトリック差ΔMs2’、反転パターン“11100”のパスメトリック差ΔMi2’の値の変化を示す。DCオフセット=0の場合は、ΔMs2’、ΔMi2’はいずれも1.5であるが、DCオフセットによって、各値は変化する。
第2反転パターンのパスメトリック差ΔMi2’と、第2特定パターンのパスメトリック差ΔMs2’との差分値である(ΔMi2’−ΔMs2’)を求めると、図20に示すように、DCオフセットの値により(ΔMi2’−ΔMs2’)が変動することになる。図13と図20とを比較した場合、同じDCオフセット量の付加に対して、D1と(ΔMi2’−ΔMs2’)との変化量の比は、変化の方向が逆で2:1の関係にあるため、この関係性を用いて、新たにD3=D1+2×(ΔMi2’−ΔMs2’)という再生信号の評価指標を設ければ、DCオフセットによる変動分を低減した再生信号の評価ができることになる。
同じDCオフセット量の付加に対して、D1と(ΔMi2’−ΔMs2’)との変化量の比は、変化の方向が逆で2:1の関係になる理由についても、PR(A,B,A)特性を想定し、理想波形に対するDCオフセット成分がdであるものとして以下に説明する。
第2特定パターンを“00011”とした場合、正解パス“00011”の理想波形のレベルは{0,0,A,A+B,2A+B}になり、誤りパス“00111”の理想波形のレベルは{0,A,A+B,2A+B,2A+B}になる。正解パスの理想波形にDCオフセット成分dが付加された波形を再生信号波形とした場合のパスメトリック差ΔMs2’は、
ΔMs2’={d2−d2}+{(A−d)2−d2}+{(B−d)2−d2}+{(A−d)2−d2}+{d2−d2
={2A2+2B2}−2d(2A+B)
となる。
一方、反転パターン“11100”に対するパスメトリック差ΔMi2’については、正解パスの理想波形のレベルは{2A+B,2A+B,A+B,A,0}になり、誤りパス“11000”の理想波形のレベルは{2A+B,A+B,A,0,0}になるため、
ΔMi2’={d2−d2}+{(A+d)2−d2}+{(B+d)2−d2}+{(A+d)2−d2}+{d2−d2
={2A2+2B2}+2d(2A+B)
となる。
よって、再生信号波形を理想波形として考えた場合、(ΔMi2’−ΔMs2’)は上記2つの差、すなわち4d(2A+B)となる。
したがって、D1=−8d(2A+B)と、(ΔMi2’−ΔMs2’)=4d(2A+B)との変化量の比は、変化の方向が逆で2:1の関係にある。
図21に、記録パワーを変化させて記録した各記録領域に対する再生信号にDCオフセットを付加したものに対して、新たな評価指標であるD3を求めた結果を示している。理想波形の振幅(−1から+1)を100%としてその±1%のDCオフセット量を付加した場合においても、DCオフセットが0の場合とほぼ同じ結果が得られていることがわかる。
なお、特定パターン“000000”を第1特定パターン、反転パターン“111111”を第1反転パターンとし、“00111”を第2特定パターン、“11000”を第2反転パターンとし、“00011”を第3特定パターン、“11100”を第3反転パターンとし、これらを用いて再生信号の評価指標を設定し、同様の効果を得ることもできる。
そのためには、図22に示すように、光ディスク装置1Cの信号品質評価装置1cの代わりに、信号品質評価装置1cに対して、さらに第3特定パターン検出回路31及び第3反転パターン検出回路32が付加された信号品質評価装置1dを備える光ディスク装置1Dを用いればよい。ここで、第1から第3特定パターン検出回路8・21・31は特定パターン検出手段として機能し、第1から第3反転パターン検出回路9・22・32は反転パターン検出手段として機能する。なお、図22では、光ディスク装置1Dにおける信号品質評価装置1dの周辺構成のみを図示している。また、光ディスク装置1Dの構成要素のうち、光ディスク装置1Cの構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一の符合を付し、その説明を省略する。
そして、第2特定パターン及び第2反転パターンは、それぞれ図22の第2特定パターン検出回路21及び第2反転パターン検出回路22の中で検出すべきパターンとして設定し、また、第3特定パターン及び第3反転パターンは、それぞれ図22の第3特定パターン検出回路31及び第3反転パターン検出回路32の中で検出すべきパターンとして設定しておけばよい。
光ディスク装置1Dでは、ビタビ復号回路7によって出力された復号ビット列から各パターンが検出された場合、そのパターンに応じた検出回路から再生信号評価回路10に対して信号を出力し、そのパターンに対応してビタビ復号回路7によって出力されたパスメトリック差ΔMを、再生信号評価回路10内の図示しないメモリに各パターンに対応したパスメトリック差として格納する。
具体的には、第2特定パターンのパスメトリック差ΔMs2と、第2反転パターンのパスメトリック差ΔMi2と、第3特定パターンのパスメトリック差ΔMs3と、第3反転パターンのパスメトリック差ΔMi3とを用いて(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3)を求めると、図23に示すように、DCオフセットの値により(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3)の値が変動することになる。図13と図23とを比較した場合、同じDCオフセット量の付加に対して、D1と(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3)との変化量の比は、変化の方向が逆で1:1の関係にあることがわかる。よって、この関係性を用いて、新たにD4=D1+(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3)という再生信号の評価指標を設ければ、DCオフセットによる変動分を低減した再生信号の評価ができることになる。
同じDCオフセット量の付加に対して、D1と(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3)との変化量の比は、変化の方向が逆で1:1の関係になる理由についても、PR(A,B,A)特性を想定し、理想波形に対するDCオフセット成分がdであるものとして上記と同様にパスメトリック差の計算を行うことにより理解できる。
図24は記録パワーを変化させて記録した各記録領域に対する再生信号にDCオフセットを付加したものに対して、新たな評価指標であるD4を求めた結果を示している。理想波形の振幅(−1から+1)を100%としてその±1%のDCオフセット量を付加した場合においても、DCオフセットが0の場合とほぼ同じ結果が得られていることがわかる。
以上のように、上記光ディスク装置1C・1Dにおいては、ノイズによりSAM<0となる確率が最も高いビットパターン、すなわちSAM理想値が最小であるビットパターンのみに注目して信号の品質を評価する従来の評価手法とは異なり、信号の振幅の非対称性を考慮に入れた評価が行えるので、より精度よく信号の品質を評価することができる。
また、上記光ディスク装置1C・1Dにおいては、再生信号のDCオフセットの変動によって発生する評価指標D1の変動と、2×(ΔMs2−ΔMi2)、2×(ΔMi2’−ΔMs2’)、又は(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3)の変動とを互いに相殺するような演算を行っている。これにより、再生信号のDCオフセットに影響を受けにくい評価指標D2〜D4を得ることができ、より精度よく信号の品質を評価することができる。
なお、実施形態1において説明したように、特定パターンに対応するパスメトリック差の平均値と、反転パターンに対応するパスメトリック差の平均値との差分を用いる代わりに、特定パターンに対応する単独のパスメトリック差と、反転パターンに対応する単独のパスメトリック差との差分を算出し、この差分の平均値を用いてもよく、特定パターンに対応する単独のパスメトリック差と、反転パターンに対応する単独のパスメトリック差との差分そのものを用いてもよい。
〔実施形態4〕
本発明の第4実施形態について図25から図28に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態は、実施形態1から3において説明した光ディスク装置1A・1B・1C・1Dを用いて実現できるものである。
記録パワーを変化させて記録した場合、記録された記録領域に対する再生信号は、記録されたマークの大きさにより振幅が変化することがある。つまり、記録パワーが小さいほど記録されたマークの再生信号の振幅は小さく、逆に記録パワーが大きいほど記録されたマークの再生信号の振幅は大きくなる。つまり、光ディスク装置1A・1B・1C・1DにおけるA/D変換器5(図1及び図6参照)などの中で再生信号に対する振幅ゲインの値を固定していたとしても、記録マークによっては振幅ゲインを変化させた場合と同じような結果となることがある。
図25に、図5の記録パワー=4.8mWでの結果に対して振幅ゲインを与えた場合における、特定パターン“000000”のパスメトリック差ΔMs1と反転パターン“111111”のパスメトリック差ΔMi1との差分値であるD1の変化を示す。図25より、このD1の値は振幅ゲインと比例の関係で変化することがわかる。
次に、図26に、図5の記録パワー=4.8mWでの結果に対して振幅ゲインを与えた場合における、第2特定パターン“00111”のパスメトリック差ΔMs2の値の変化を示す。図26より、パスメトリック差ΔMs2の値は振幅ゲインと比例の関係で変化することがわかる。なお、第2反転パターン“11000”のパスメトリック差ΔMi2、第3特定パターン“00011”のパスメトリック差ΔMs3、第3反転パターン“11100”のパスメトリック差ΔMi3の値の変化もΔMs2と同じで、振幅ゲインと比例の関係で変化する。
よって、D1、ΔMs2、ΔMi2、ΔMs3、ΔMi3は、何れも振幅の変化を示す共通の係数を持っていることになる。
つまり、振幅ゲインをGとしたとき、
D1=G・d1
ΔMs2=G・Δms2
ΔMi2=G・Δmi2
ΔMs3=G・Δms3
ΔMi3=G・Δmi3
という形で表せることになる。
したがって、評価指標D1=ΔMs1−ΔMi1を、ΔMs2、ΔMi2、ΔMs3、ΔMi3の少なくとも1つで正規化することにより、振幅ゲインの影響を低減することができる。図27に、図5の記録パワー=4.8mWでの結果に対して振幅ゲインを与えた場合における、D1をΔMs2で割った値(D1/ΔMs2)の変化を示す。これにより、振幅ゲインの変化によらず、(D1/ΔMs2)がほぼ一定であることがわかる。
図28は記録パワーを変化させて記録した各記録領域に対する再生信号に対して、新たな評価指標であるD5=D1/ΔMs2を求めた結果を示す。
この結果より、記録パワーの変化によって振幅が変化し、振幅ゲインが変化したときと同じような影響があったとしても、D1/ΔMs2の演算により振幅の変化の影響を低減して、再生信号の評価が行えることがわかる。また、記録パワーに対するD1の変化に対して、ΔMs2の変化は小さいため、D5の変化とD1の変化の傾向の差は小さい。これにより、上述の評価指標D1、D2、D3、D4と同様にD5にて再生信号の評価が可能であることがわかる。
なお、本実施形態では、D1をΔMs2で割った結果を例にとって説明しているが、ΔMs2だけでなく、ΔMs2、ΔMi2、ΔMs3、ΔMi3の少なくとも1つを用いても、それぞれが振幅の変化の影響を示す成分Gを共通して含んでいるため同様の効果が得られるし、例えば、ΔMs2、ΔMi2、ΔMs3、ΔMi3の4つの平均値であっても振幅の変化の影響を示す成分Gを共通して含むため同様の効果が得られる。また、D1の代わりに、実施形態3において説明したD2やD3、D4を用いても、それぞれの評価指標を構成する成分は、振幅の変化の影響を示す成分Gを共通して含んでいるため、振幅の変化の影響が低減されるという同様の結果が得られる。
以上のように、本実施形態の光ディスク装置においては、ノイズによりSAM<0となる確率が最も高いビットパターン、すなわちSAM理想値が最小であるビットパターンのみに注目して信号の品質を評価する従来の評価手法とは異なり、信号の振幅の非対称性を考慮に入れた評価が行えるので、より精度よく信号の品質を評価することができる。
また、本実施形態の光ディスク装置においては、評価指標D1〜D4の何れかを正規化し、再生信号の振幅ゲインに対して評価指標が一定化するようにしている。これにより、より精度よく再生信号の品質を評価することができる。
以上のように、本発明は上述した実施形態1から4として実施可能であるが、本発明は上述した実施形態1から4に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変形が可能である。以下では、実施形態1から4に基づく変形の一例について説明する。
上述した実施形態1から4では、評価指標D1、D2、D3、D4、D5の何れかを用いて再生信号の評価を行う場合について説明したが、評価指標D1、D2、D3、D4、D5から選択した2つ以上の評価指数を組み合わせて再生信号の評価を行ってもよい。例えば、DCオフセット及び振幅ゲインを考慮した評価を行うためには、D2、D3又はD4と、D5とを用い、両方の評価指標が0付近の所定範囲内に存在するかどうかによって、再生信号の信号品質を評価してもよい。
また、実施形態2では、実施形態1において説明した評価指標D1を用いることにより記録条件の設定を行うこととしたが、実施形態3及び4において説明した評価指標D2〜D5を用いることにより、記録条件の設定を行うようにすることもできる。
また、上記各実施形態においては、PR(1,2,1)特性に基づいてPRML検出する場合を例に説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、PR(1,2,2,1)特性に基づいてPRML検出する場合について以下に説明する。
PR(1,2,2,1)特性に従う、歪み及びノイズのない理想的な1Tマークの再生信号波形は、図29で示すようにチャネルクロック毎のサンプルレベル比が1:2:2:1になる。2T以上のマークの再生信号波形については、この1Tマークの再生信号波形の重ね合わせによって求められ、例えば2Tマークなら1:3:4:3:1に、3Tマークなら1:3:5:5:3:1に、4Tマークなら1:3:5:6:5:3:1になる。こうして任意のビット列について理想的な再生信号波形が想定され、理想的なサンプルレベルとしては、0、1、2、3、4、5、6の7レベルをとることになる。
上記で設定したサンプルレベルを用いたビタビ復号においては、図30に示すようなトレリス線図を考える。図30においてS(000)、S(001)、S(011)、S(100)、S(110)、S(111)は状態を表す。このトレリス線図は、(1,7)RLL符号ではd=1のランレングス制限により「010」、「101」となるビット列があり得ないことを反映している。
図30に、特定パターンを“00000000”とした場合に、トレリス線図上の正解状態に入力する2本のパスを示す。太い実線が正解パス、太い破線が誤りパスを示している。図31に、特定パターン“00000000”の反転パターン“11111111”についての、トレリス線図上の正解状態に入力する2本のパスを示す。太い実線が正解パス、太い破線が誤りパスを示している。これらのパターンが検出されたときのパスメトリック差を上記パスメトリック差Ms1及びパスメトリック差Mi1として利用すれば、上記各実施形態と同様の効果が得られる。
また、図30では、時刻tにおいて状態S(000)を起点としているが、状態S(100)を起点としても、また、時刻t+5において状態S(000)を終点としているが、状態S(001)を終点としても上記各実施形態と同様の効果が得られる。つまり、特定パターンは“000000”を含んでいれば、前後のビットが0であっても1であってもよい。反転パターンについても同様に“111111”を含んでいれば、前後のビットが0であっても1であってもよい。
図32に、第2特定パターンを“0001111”とした場合に、トレリス線図上の正解状態に入力する2本のパスを示す。太い実線が正解パス、太い破線が誤りパスを示している。このパターンが検出されたときのパスメトリック差を上記パスメトリック差Ms1、このパターンの反転パターンに対応するパスメトリック差をパスメトリック差Mi1として利用しても、上記各実施形態と同様の効果が得られる。
また、図32では、時刻tにおいて状態S(000)を起点としているが、状態S(100)を起点としても、また、時刻t+4において状態S(111)を終点としているが、状態S(110)を終点としても上記各実施形態と同様の効果が得られる。つまり、特定パターンは“00111”を含んでいれば、前後のビットが0であっても1であってもよい。第2反転パターンについても同様に“11000”を含んでいれば、前後のビットが0であっても1であってもよい。第3特定パターンについても“00011”を含んでいれば、第2特定パターンと同様、前後のビットが0であっても1であってもよい。
また、上記各実施形態の説明においては、d=1のランレングス制限符号として(1,7)RLL符号を用いたが、これらに限らないことはもちろんである。
また、上記各実施形態の説明においては、信号品質評価装置の適用例として光変調記録の光ディスク装置について説明したが、本発明はこれに限られるものではもちろんなく、ビタビ復号可能な信号の品質評価を必要とする装置において等しくその効果を発揮するものである。すなわち、光磁界変調記録の光磁気ディスク装置や磁気ディスク装置、データ通信装置などについても本発明を適用可能である。
また、上記各実施形態の説明においては、記録型の光ディスクを例に説明したが、読み出し専用(ROM)の光ディスクの再生信号の信号品質評価にも適用可能である。
また、上述した信号品質評価装置1a・1c・1d、等化回路6及び記録条件設定回路12は、これらの機能を実現するように設計された回路などのハードウェアによって構成することができるほか、これらの一部又は全部は、ソフトウェアによって、すなわちコンピュータ上で所定のプログラムを実行することによって実現することもできる。上記コンピュータは、上記プログラムの命令を実行するCPU(Central Processing Unit)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)を備えるとともに、上記プログラムを記録した記録媒体から上記プログラムを読み取るものである。
したがって、本発明の目的は、上記プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、コンピュータに供給し、コンピュータが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した機能を実現することになり、そのプログラムコード自体及びそのプログラムコードを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
ここで、上記プログラムメディアとしての記録媒体は、コンピュータと一体的に、又はコンピュータと分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスクやハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD等の光ディスクのディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM、EPROM、EEPROM、フラッシュROM等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であってもよい。
なお、本発明の特徴点を次のように表現することもできる。
すなわち、本発明に係る再生信号評価方法は、ビタビ復号にてビット列を復号しつつ、パスメトリック差を生成するステップと、前記ビタビ復号による復号ビット列から特定パターンを検出するステップと、前記ビタビ復号による復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出するステップと、前記特定パターンに対応するパスメトリック差である第1パスメトリック差を取り出すステップと、前記反転パターンに対応するパスメトリック差である第2パスメトリック差を取り出すステップと、前記第1パスメトリック差と前記第2パスメトリック差に基づいて再生信号を評価するステップを含んでいる。
また、本発明に係る再生信号評価方法は、上記方法において、前記第1パスメトリック差と、前記第2パスメトリック差の関係性に基づいて得られる評価指標を用いて再生信号を評価する方法である。
また、本発明に係る再生信号評価方法は、上記方法において、前記評価指標が、前記第1パスメトリック差の平均値と前記第2パスメトリック差の平均値との差である差分値に基づいて得られる方法である。
また、本発明に係る再生信号評価方法は、上記方法において、前記特定パターンとして、“000000”を含む第1特定パターンを用いる方法である。
また、本発明に係る再生信号評価方法は、上記方法において、前記特定パターンとして、“00111”を含む第2特定パターンを用いる方法である。
また、本発明に係る再生信号評価方法は、上記方法において、前記特定パターンとして、“00011”を含む第3特定パターンを用いる方法である。
また、本発明に係る再生信号評価方法は、上記方法において、前記特定パターンを前記第1特定パターンとしたときの前記差分値を第1差分値とし、前記特定パターンを前記第2特定パターンとしたときの前記差分値を第2差分値とし、前記特定パターンを前記第3特定パターンとしたときの前記差分値を第3差分値としたとき、前記第1差分値と、前記第2差分値及び/又は前記第3差分値との関係性に基づいて得られる評価指標を用いて再生信号を評価する方法である。
また、本発明に係る再生信号評価方法は、上記方法において、前記特定パターンを第2特定パターンとしたときの前記第1パスメトリック差の平均値と、前記反転パターンを第2特定パターンの反転パターンとしたときの前記第2パスメトリック差の平均値と、前記特定パターンを第3特定パターンとしたときの前記第1パスメトリック差の平均値と、前記反転パターンを第3特定パターンの反転パターンとしたときの前記第2パスメトリック差の平均値のうち少なくとも一つと、前記第1差分値と前記第2差分値と前記第3差分値の組み合わせのうち少なくとも前記第1差分値を含む組み合わせと、に基づいて得られる評価指標を用いて再生信号を評価する方法である。
また、本発明に係る記録条件設定方法は、上記再生信号評価方法による評価指標に基づいて、記録条件を設定する方法である。
また、本発明に係る記録条件設定方法は、上記方法において、前記記録条件として、少なくとも記録パワーを含む方法である。
また、本発明に係る記録再生装置は、ビタビ復号にてビット列を復号しつつ、パスメトリック差を生成するビタビ復号手段と、前記ビタビ復号手段における復号ビット列から特定パターンを検出する特定パターン検出手段と、前記ビタビ復号手段における復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出する反転パターン検出手段と、前記特定パターンに対応するパスメトリック差である第1パスメトリック差を取り出す第1パスメトリック差抽出手段と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差である第2パスメトリック差を取り出す第2パスメトリック差抽出手段と、前記第1パスメトリック差と前記第2パスメトリック差に基づいて再生信号を評価する再生信号評価手段とを備える構成である。
また、本発明に係る記録再生装置は、上記構成において、前記再生信号評価手段が、前記第1パスメトリック差と、前記第2パスメトリック差の関係性に基づいて得られる評価指標を用いて、再生信号の評価を行う構成である。
また、本発明に係る記録再生装置は、上記構成において、前記再生信号評価手段が、前記第1パスメトリック差抽出手段にて取り出した前記第1パスメトリック差の平均である第1平均値を算出する第1平均値算出手段と、前記第2パスメトリック差抽出手段にて取り出した前記第2パスメトリック差の平均である第2平均値を算出する第2平均値算出手段と、前記第1平均値と前記第2平均値の差である差分値に基づいて得られる評価指標を用いて、再生信号を評価する構成である。
また、本発明に係る記録再生装置は、上記構成において、前記特定パターンとして、“000000”を含む第1特定パターンを用いる構成である。
また、本発明に係る記録再生装置は、上記構成において、前記評価指標に基づいて、記録条件を決定する記録条件決定手段を備える構成である。
また、本発明に係る制御プログラムは、上記記録再生装置を動作させる制御プログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるための制御プログラムである。
また、本発明に係る記録媒体は、上記制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明は、ビタビ復号可能な信号の品質を評価する装置や方法に広く適用することができ、例えば光ディスク装置や光磁気ディスク装置、磁気ディスク装置、データ通信装置などに適用することができる。
本発明の第1実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図1に示す光ディスク装置の再生動作の流れを示すフローチャートである。 ビタビ復号において、パターン“000000”に対応する正解パス(実線)と、誤りパス(破線)とを示すトレリス線図である。 ビタビ復号において、パターン“111111”に対応する正解パス(実線)と、誤りパス(破線)とを示すトレリス線図である。 異なる記録パワーで記録されたマークに対する再生結果(D1:パターン“000000”と反転パターン“111111”とのパスメトリック差の差分値、BER:ビットエラーレート)を示すグラフである。 本発明の第2実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 光ディスクに情報を記録する際の記録情報と光ビームのパルス列と記録マーク形状との関係を示す図面である。 図6に示す光ディスク装置の試し書き動作の流れを示すフローチャートである。 図7の再生結果と、図8のステップS14における判断基準となる所定範囲との関係を示すグラフである。 本発明の第3実施形態に係る光ディスク装置の要部構成を示すブロック図である。 DCオフセットが付加された再生信号波形(実線)と、理想的な再生信号波形(破線)とを示す波形図である。 理想波形に対してDCオフセットを与えた場合の、パターン“000000”に対応するパスメトリック差ΔMs1、及び反転パターン“111111”に対応するパスメトリック差ΔMi1の値の変化を示すグラフである。 図12のパスメトリック差ΔMs1と、パスメトリック差ΔMi1との差分値であるD1の値の変化を示すグラフである。 異なる記録パワーで記録されたマークに対する再生結果(D1)を、DCオフセットが0の場合と、理想波形の振幅の±1%のDCオフセット量を付加した場合とについて示したグラフである。 ビタビ復号において、パターン“00111”に対応する正解パス(実線)と、誤りパス(破線)とを示すトレリス線図である。 理想波形に対してDCオフセットを与えた場合の、パターン“00111”に対応するパスメトリック差ΔMs2、反転パターン“11000”に対応するパスメトリック差ΔMi2の値の変化を示すグラフである。 図16のパスメトリック差ΔMs2と、パスメトリック差ΔMi2との差分値である(ΔMs2−ΔMi2)の値の変化を示すグラフである。 異なる記録パワーで記録されたマークに対する再生結果(D2=D1+2×(ΔMs2−ΔMi2))を、DCオフセットが0の場合と、理想波形の振幅の±1%のDCオフセット量を付加した場合とについて示したグラフである。 理想波形に対してDCオフセットを与えた場合の、パターン“00011”に対応するパスメトリック差ΔMs3、反転パターン“11100”に対応するパスメトリック差ΔMi3の値の変化を示すグラフである。 図19のパスメトリック差ΔMi3と、パスメトリック差ΔMs3との差分値である(ΔMi3−ΔMs3)の値の変化を示すグラフである。 異なる記録パワーで記録されたマークに対する再生結果(D3=D1+2×(ΔMi3−ΔMs3))を、DCオフセットが0の場合と、理想波形の振幅の±1%のDCオフセット量を付加した場合とについて示したグラフである。 本発明の第3実施形態に係る他の光ディスク装置の要部構成を示すブロック図である。 図17の(ΔMs2−ΔMi2)の値と、図20の(ΔMi3−ΔMs3)の値との加算値である(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3)の値の変化を示すグラフである。 異なる記録パワーで記録されたマークに対する再生結果(D4=D1+(ΔMs2+ΔMi3−ΔMi2−ΔMs3))を、DCオフセットが0の場合と、理想波形の振幅の±1%のDCオフセット量を付加した場合とについて示したグラフである。 図5の記録パワー=4.8mWでの再生結果に対して振幅ゲインを与えた場合における、パターン“000000”のパスメトリック差ΔMs1と反転パターン“111111”のパスメトリック差ΔMi1との差分値であるD1の変化を示すグラフである。 図5の記録パワー=4.8mWでの結果に対して振幅ゲインを与えた場合における、第2特定パターン“00111”のパスメトリック差ΔMs2の値の変化を示すグラフである。 図25のD1を図26のΔMs2で割った値(D1/ΔMs2)の変化を示すグラフである。 記録パワーを変化させて記録した各記録領域に対する再生信号に対してD5=D1/ΔMs2を求めた結果を示すグラフである。 PR(1,2,2,1)特性に従う再生信号波形を、データビット列及び記録マークとの関係において示す図面である。 ビタビ復号において、パターン“00000000”に対応する正解パス(実線)と、誤りパス(破線)とを示すトレリス線図である。 ビタビ復号において、パターン“11111111”に対応する正解パス(実線)と、誤りパス(破線)とを示すトレリス線図である。 ビタビ復号において、パターン“0001111”に対応する正解パス(実線)と、誤りパス(破線)とを示すトレリス線図である。 PR(1,2,1)特性に従う再生信号波形を、データビット列及び記録マークとの関係において示す図面である。 ビタビ復号で用いられるトレリス線図である。 (a)は実際に光ディスクに記録した(1,7)RLL符号列の再生信号から求めたSAMの度数分布を示すグラフであり、(b)はノイズの全くない理想的な再生信号におけるSAMの度数分布を示すグラフである。 パターン“000000”に関し、正解パスの理想波形と、誤りパスの理想波形と、再生信号波形との関係を示す波形図である。 パターン“111111”に関し、正解パスの理想波形と、誤りパスの理想波形と、再生信号波形との関係を示す波形図である。
符号の説明
1A・1B・1C・1D 光ディスク装置(情報記録再生装置)
1a・1c・1d 信号品質評価装置
2 光ディスク(記録媒体)
3 ピックアップ(再生手段、記録手段)
4 再生クロック抽出回路
5 A/D変換器
6 等化回路
7 ビタビ復号回路(ビタビ復号手段)
8 第1特定パターン検出回路(特定パターン検出手段)
9 第1反転パターン検出回路(反転パターン検出手段)
10 再生信号評価回路(信号品質評価手段)
11 制御部
12 記録条件設定回路(記録条件設定手段)
21 第2特定パターン検出回路(特定パターン検出手段)
22 第2反転パターン検出回路(反転パターン検出手段)
31 第3特定パターン検出回路(特定パターン検出手段)
32 第3反転パターン検出回路(反転パターン検出手段)

Claims (25)

  1. ビタビ復号可能な信号の品質を評価する信号品質評価装置において、
    前記信号をビタビ復号することにより復号ビット列を生成しつつ、ビタビ復号過程で得られるパスメトリック差を生成するビタビ復号手段と、
    前記復号ビット列から特定パターンを検出する特定パターン検出手段と、
    前記復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出する反転パターン検出手段と、
    前記ビタビ復号手段により生成されるパスメトリック差と、前記特定パターン検出手段及び反転パターン検出手段による検出結果とに基づき、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差を検出し、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差に基づいて前記信号の品質を評価する信号品質評価手段とを備えることを特徴とする信号品質評価装置。
  2. 前記信号品質評価手段は、前記特定パターンに対応するパスメトリック差と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差との差である差分値を用いて前記信号の品質を評価することを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  3. 前記信号品質評価手段は、前記特定パターンに対応するパスメトリック差の平均値と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差の平均値との差である差分値を用いて前記信号の品質を評価することを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  4. 前記特定パターン検出手段は、第1特定パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記反転パターン検出手段は、前記第1特定パターンの反転パターンである第1反転パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記信号品質評価手段は、前記第1特定パターンに対応する第1特定パターンパスメトリック差と、前記第1反転パターンに対応する第1反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1特定パターンパスメトリック差と第1反転パターンパスメトリック差との差分値である第1差分値を算出するとともに、前記第1差分値を評価指標として評価を行うことを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  5. 前記特定パターン検出手段は、第1特定パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記反転パターン検出手段は、前記第1特定パターンの反転パターンである第1反転パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記信号品質評価手段は、前記第1特定パターンに対応する第1特定パターンパスメトリック差と、前記第1反転パターンに対応する第1反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1特定パターンパスメトリック差の平均値と第1反転パターンパスメトリック差の平均値との差分値である第1差分値を算出するとともに、前記第1差分値を評価指標として評価を行うことを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  6. 前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1及び第2特定パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記反転パターン検出手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記信号品質評価手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2特定パターンパスメトリック差と、前記第1及び第2反転パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1及び第2特定パターンパスメトリック差と、前記第1及び第2反転パターンパスメトリック差との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1及び第2差分値を算出するとともに、前記第1及び第2差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行うことを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  7. 前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1及び第2特定パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記反転パターン検出手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記信号品質評価手段は、前記第1及び第2特定パターンにそれぞれ対応する第1及び第2特定パターンパスメトリック差と、前記第1及び第2反転パターンにそれぞれ対応する第1及び第2反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1及び第2特定パターンパスメトリック差それぞれの平均値と、前記第1及び第2反転パターンパスメトリック差それぞれの平均値との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1及び第2差分値を算出するとともに、前記第1及び第2差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行うことを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  8. 前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1、第2及び第3特定パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記反転パターン検出手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記信号品質評価手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差と、前記第1、第2及び第3反転パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差と、前記第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1、第2及び第3差分値を算出するとともに、前記第1、第2及び第3差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行うことを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  9. 前記特定パターン検出手段は、互いに異なる第1、第2及び第3特定パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記反転パターン検出手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンを前記復号ビット列から検出し、
    前記信号品質評価手段は、前記第1、第2及び第3特定パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差と、前記第1、第2及び第3反転パターンにそれぞれ対応する第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差とを検出し、前記第1、第2及び第3特定パターンパスメトリック差それぞれの平均値と、前記第1、第2及び第3反転パターンパスメトリック差それぞれの平均値との互いに対応するもの同士の差分値であるそれぞれ第1、第2及び第3差分値を算出するとともに、前記第1、第2及び第3差分値を用いた演算を行い、この演算結果を評価指標として評価を行うことを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  10. 前記信号品質評価手段は、前記信号の振幅変化に対して前記評価指標が一定化するように前記評価指標を正規化して評価を行うことを特徴とする請求項4から9の何れか1項に記載の信号品質評価装置。
  11. 前記信号品質評価手段は、前記評価指標が予め定めた許容範囲内に存在するかどうかによって、前記信号の品質の良否を判断することを特徴とする請求項4から9の何れか1項に記載の信号品質評価装置。
  12. 前記許容範囲は、0を中心とする範囲であることを特徴とする請求項11に記載の信号品質評価装置。
  13. 前記第1特定パターンは、“000000”を含むパターンであることを特徴とする請求項4から12の何れか1項に記載の信号品質評価装置。
  14. 前記第2特定パターンは、“00111”又は“00011”を含むパターンであることを特徴とする請求項6から9の何れか1項に記載の信号品質評価装置。
  15. 前記第2特定パターンは、“00111”又は“00011”を含むパターンであり、
    前記第3特定パターンは、前記第2特定パターンが“00111”であれば“00011”を含むパターンであり、前記第2特定パターンが“00011”であれば“00111”であることを特徴とする請求項8又は9に記載の信号品質評価装置。
  16. 前記信号品質評価手段は、前記特定パターンに対応するパスメトリック差の度数分布と、前記反転パターンに対応するパスメトリック差の度数分布とを算出し、これら度数分布に基づいて前記信号の品質を評価することを特徴とする請求項1に記載の信号品質評価装置。
  17. 記録媒体を用いて情報の記録及び再生を行う情報記録再生装置において、
    記録媒体から情報を再生することにより再生信号を生成する再生手段と、
    記録媒体に対して情報を記録する記録手段と、
    前記再生信号の信号品質を評価する請求項1から16の何れか1項に記載の信号品質評価装置と、
    前記信号品質評価装置による評価結果に基づいて前記記録手段により情報を記録する際の記録条件を設定する記録条件設定手段とを備えることを特徴とする情報記録再生装置。
  18. 前記記録条件設定手段は、前記記録条件として、少なくとも記録パワーを設定することを特徴とする請求項17に記載の情報記録再生装置。
  19. 前記記録条件設定手段は、前記信号品質評価装置による評価結果に基づいて得られた記録条件に対して、予め定められた演算を施し、この演算結果を、前記記録手段により情報を記録する際の記録条件として設定することを特徴とする請求項17又は18に記載の情報記録再生装置。
  20. 前記演算に用いる演算用情報が前記記録媒体に記録されており、前記記録条件設定手段は、前記演算用情報を読み出して使用することを特徴とする請求項19に記載の信号品質評価装置。
  21. 前記演算に用いる演算用情報が、前記情報記録再生装置の記憶手段に記録されており、前記記録条件設定手段は、前記記憶手段から前記演算用情報を読み出して使用することを特徴とする請求項19に記載の信号品質評価装置。
  22. ビタビ復号可能な信号の品質を評価する信号品質評価方法において、
    前記信号をビタビ復号することにより復号ビット列を生成しつつ、ビタビ復号過程で得られるパスメトリック差を生成するビタビ復号処理と、
    前記復号ビット列から特定パターンを検出する特定パターン検出処理と、
    前記復号ビット列から前記特定パターンの反転パターンを検出する反転パターン検出処理と、
    前記ビタビ復号処理により生成されるパスメトリック差と、前記特定パターン検出処理及び反転パターン検出処理による検出結果とに基づき、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差を検出し、前記特定パターン及び反転パターンにそれぞれ対応するパスメトリック差に基づいて前記信号の品質を評価する信号品質評価処理とを含むことを特徴とする信号品質評価方法。
  23. 記録媒体に対して情報を記録する際の記録条件を決定する記録条件決定方法において、
    ある記録条件に基づいて記録媒体に対して情報を記録する記録処理と、
    前記記録媒体に記録された情報を再生することにより再生信号を生成する再生処理と、
    請求項17に記載の信号品質評価方法により前記再生信号の信号品質を評価する信号品質評価処理と、
    前記信号品質評価処理による評価結果に基づいて前記記録条件の適否を判定し、適切と判定した場合に前記記録条件を採用する記録条件として決定する記録条件決定処理とを含むことを特徴とする記録条件決定方法。
  24. 請求項1から16の何れか1項に記載の信号品質評価装置としてコンピュータを動作させる信号品質評価プログラムであって、コンピュータを前記各手段として機能させる信号品質評価プログラム。
  25. 請求項24に記載の信号品質評価プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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