JP2006527895A - データ−プッシュプル間のクロストークを低減する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、出力プッシュプル信号ＩＰＰを発生するため、データ信号ＨＦと入力プッシュプル信号ＰＰとの間のクロストークを低減する装置及び方法に関する。かかる方法は、第一の中間的な信号を発生するため、データ信号ＨＦをフィルタＦと畳み込みする畳み込みステップ、第二の中間的な信号を発生するため、第一の中間的な信号を適応的なスケーリングファクタαに乗算する乗算ステップ、出力プッシュプル信号ＩＰＰを発生するため、第二の中間的な信号を入力プッシュプル信号ＰＰから減算する減算ステップを含んでいる。用途：光記録。

Description

本発明は、出力プッシュプル信号を発生するための、データ信号と入力プッシュプル信号との間のクロストークを低減する装置及び方法に関する。
本発明は、光記録の分野で使用される。

記録可能かつ書き換え可能な光ディスクフォーマットについて、アドレス及び他の補助的なフォーマット情報は、プッシュプルチャネルから検索することができる。これを実現する１つの方法は、たとえば、ウォブル（wobble）チャネルを形成するために、それらの平均的な中央の位置からの可制御の偏差で記録されたデータを搬送するトラックをマスターすることである。（ＤＶＤ＋Ｒ及びＤＶＤ＋ＲＷディスクフォーマット用に）位相変調又は周波数変調（Ｂｌｕｅ Ｒａｙディスクフォーマット用にＭＳＫ）されているので、ウォブルチャネルは、アドレス及び他のフォーマット情報を搬送する。ＤＶＤ−Ｒ及びＤＶＤ−ＲＷフォーマットについて、アドレス情報は、ウォブル信号のトップに位置されるランドプレピット（ＬＰＰ）から抽出される。信頼することのできるディスクアクセスを保持するため、光ディスクシステムにとって、全ての状況下でアドレス情報を検索することが重要である。

図１に例示されるように、プッシュプル信号ＰＰは、たとえば、４つの四分円の光検出器ＰＤの上半分（四分円Ｑ１及びＱ２）と下半分（四分円Ｑ３及びＱ４）との間のレーザ光の強度の積分の差から導出され、４つの四分円の光検出器で、対物レンズの射出瞳での光の場が投影される。信号ＰＰは、以下のように表現される。

信号ＰＰは、以下のように正規化される場合もある。

データ信号ＨＦは、光検出器ＰＤの４つの四分円Ｑ１−Ｑ２−Ｑ３−Ｑ４のレーザ光の強度の積分から導出される。データ信号ＨＦは、以下のように表現される。

一般に、データ情報は、データマークにより回折された光が光検出器の２つの半円で対称に分布しない場合にプッシュプルチャネルに漏れる。これは、たとえばラジアルチルト、非点収差及び瞳フィルタリングエラーといった半径方向に非対称なレーザスポット光の場を生じる前方の光経路における欠陥部分、及びビームランディングのような後方の光経路における欠陥部分が存在する場合に当てはまる。この漏れは、データ−プッシュプル間（data-to-push-pull）のクロストークと呼ばれる。その存在は、たとえばプッシュプル信号の信号対雑音比を減少させ、したがってアドレス指定の信頼性を低減させる。

様々なデータ−プッシュプル間のクロストークの中で、特にトラック方向に関して焦点ライン４５°による前方の光経路の非点収差は、支配的なものの１つであることがわかっている。クロストークは、非点収差の強度が増加するにつれて強くなる。

幾つかの光ディスクシステムは、光検出器に焦点誤差を生成するためにレーザ光経路に配置される非点収差レンズを使用している。レンズの非点収差が不十分な強さで選択されたとき、同様に作用を観察することができる。そのケースでは、クロストークは、非点収差の強度が最適値から減少するにつれて増加する。

本発明の目的は、改善された出力プッシュプル信号を発生するため、データ信号とプッシュプル信号との間のクロストークを低減する費用対効率の高い信号処理ベースの装置及び方法を提案することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、第一の中間的な信号を生成するため、かかるデータ信号をフィルタと畳み込みするための畳み込みステップ、第二の中間的な信号を発生するため、前記第一の中間的な信号を適応的なスケーリングファクタに乗算するための乗算ステップ、前記出力プッシュプル信号を発生するため、前記第二の中間的な信号を前記入力プッシュプルに減算する減算ステップを含んでいる。

データ信号と入力プッシュプル信号との間のクロストークを低減するため、本方法は、唯一の適応的なスケーリングファクタの使用に基づいている。使用されるフィルタは、クロストークの主要な原因に従って前もって計算された固定された係数を有しており、係数の数は、低く選択される場合がある。この方法は、スケーリングファクタが適応的にされるのでロバスト性がある。

１つの適応的なファクタの使用及び小さなフィルタのカーネルの使用を考慮して、ハードウェアの複雑さは低い。
また、本発明は、本発明に係る方法のステップを実現するための処理手段を有する装置に関する。
また、本発明は、本発明に係る方法のステップを実現するためのコード命令を有するコンピュータプログラムに関する。

本発明の詳細な説明及び他の態様は、以下に与えられる。
本発明の特定の態様は、以下に記載され、添付図面と共に考慮される実施の形態を参照して説明され、添付図面では、同じ構成要素又はサブステップは、同様に示されている。

改善された出力プッシュプル信号ＩＰＰを発生するため、データ信号ＨＦと入力プッシュプル信号ＰＰとの間のクロストークの低減は、以下の式に基づいている。

ここで＊は畳み込み演算を示している。

フィルタＦは、固定された有限インパルス応答（FIR: Finite Impulse Response）又は無限インパルス応答（IIR: Infinite Impulse Response）フィルタである。その係数は、主要なクロストークの原因に従って前もって計算されている。フィルタ係数は、たとえば、非点収差が存在する場合に逆対称な形状を有する。データ信号ＨＦは、Ｆ*ＨＦにより表現される第一の中間的な信号を発生するため、フィルタＦと畳み込みされる。第一の中間信号は、αＦ*ＨＦにより表現される第二の中間的な信号を発生するため、適応的なスケーリングファクタαに乗算される。最後に、第二の中間的な信号は、出力プッシュプル信号ＰＰを発生するため、かかる入力プッシュプル信号ＰＰから減算される。

適応的なスケーリングファクタαは、プッシュプルクロストークへのデータ量を示すコスト関数Ｊを最小にするように定義される場合がある。たとえば、Ｊは、出力プッシュプル信号ＩＰＰとデータ信号ＨＦとの間の以下のような相互相関に対応する場合がある。

Ｅ｛｝は数学的な期待値を意味している。

適応的なファクタαは、以下の式から再帰的に導出することができる。

μは安定性と適応レートを制御するファクタであり、ｋはデータサンプルの時間インデックスであり、符号*は畳み込み演算を示している。

使用される光ディスクフォーマットによれば、たとえばウォブル信号といったプッシュプルチャネルで埋め込まれた情報の帯域幅は、データ信号ＨＦの帯域幅よりも低い場合があるので、入力プッシュプル信号ＰＰは、チャネルビットレートｆ_bで必ずしもサンプリングされる必要はなく、すなわち、光ディスクに記憶されるビットマーク当たりに１サンプルを必ずしも提供する必要はない。

有利なことに、ウォブル信号検出について、サンプリングレートは、ウォブル検出の性能が低下しない限り、チャネルビットレートｆ_bよりも小さく選択することができる。ウォブル信号にとってより低いサンプリングレートは、フィルタＦを記述するためにより少ない係数を意味する。したがって、実現の複雑さ及び電力消費量が著しく減少される場合がある。

たとえば、ＤＶＤ＋ＲＷディスクフォーマットでは、入力信号ＰＰは、ｆ_c＝ｆ_b／４までの周波数ｆ_cでサンプリングすることができ、すなわち、チャネルビットレートｆ_bの４分の１でサンプリングすることができる。したがって、クロストークキャンセレーションで必要とされるデータ信号ＨＦも同様に、ｆ_cでサンプリングされる必要がある。

データ−プッシュプル間のチャネルのクロストークの主要な原因は光経路の非点収差であることがわかっているので、フィルタＦは、逆対称な形状を有しており、そのメインパワーは、中央の係数に集中する。有利なことに、サンプリングレートｆ_c＝ｆ_b／４でのフィルタＦは、３つのみの係数を有し、Ｆ=［1,0,-1］により特に定義することができる。

フィルタＦは、Ｆ＝［Ｆ_-N,…,Ｆ₀,…,Ｆ_N］に生成され、この係数は、サンプリング周波数及びクロストークの原因に依存して予め計算され、したがって、必ずしも逆対称な形状である必要がない。

ＤＶＤ−Ｒ及びＤＶＤ−ＲＷディスクフォーマットについて、プリピット信号は高周波からなり、ダウンサンプリング信号は、この最後のケースでは１に近いので、ｆ_cはより高いか、又はチャネルビットレートｆ_bに近い必要がある。

代替的に、適応的なスケーリングファクタαは、εをαからの微少変動としてスケーリングファクタα＋ε又はα−εが適用されるときＩＰＰのＳＮＲの微分（differentiation）をオンラインでモニタして、αの符号を決定する手段と共に、実験から予め計算された信号ＰＰの信号対雑音比（ＳＮＲ）の値とのリンクを確立するルックアップテーブルから導出される場合もある。αの符号の決定は、ＩＰＰのＳＮＲに基づいて行われる。

例を与えるため、ＤＶＤ＋ＲＷフォーマットにおけるウォブル検出について、信号対雑音比が使用され、ｄＢの単位で搬送波周波数での信号電力と搬送波周波数の２〜２．５倍での信号電力との差としてウォブルスペクトルにおいて定義される。

図２は、式４により表現されるクロストークの低減を実現する本発明に係る第一の構成を示している。この構成は、チャネルビットレートｆ_bよりも低い周波数ｆ_cで入力プッシュプル信号ＰＰをサンプリングするサンプルレートコンバータＳＲＣ１、チャネルビットレートｆ_bよりも低い周波数ｆ_cでデータ信号ＨＦをサンプリングするサンプルレートコンバータＳＲＣ２、データ信号ＨＦをフィルタＦと畳み込みする畳み込み手段ＣＯＮＶ、畳み込み手段ＣＯＮＶにより発生された信号を適応的なスケーリングファクタαに乗算する乗算手段Ｍ１、出力プッシュプル信号ＩＰＰを発生するため、乗算手段Ｍ１により発生された信号を入力プッシュプル信号ＰＰから減算する減算手段ＳＵＢ、適応的なスケーリングファクタαの再帰的な計算を実現するための加算手段ＡＤＤ、遅延手段ｑ^-1、乗算手段Ｍ２−Ｍ３−Ｍ４−Ｍ５を有している。

図３は、式４により表現されるクロストークの低減を実現する本発明に係る第二の構成を示している。この構成は、チャネルビットレートｆ_bよりも低い周波数ｆ_cで入力プッシュプル信号ＰＰをサンプリングするサンプルレートコンバータＳＲＣ１、チャネルビットレートｆ_bよりも低い周波数ｆ_cでデータ信号ＨＦをサンプリングするサンプルレートコンバータＳＲＣ２、データ信号ＨＦをフィルタＦと畳み込みする畳み込み手段Ｍ１、畳み込み手段ＣＯＮＶにより生成された信号を適応的なスケーリングファクタαに乗算する乗算手段Ｍ１、出力プッシュプル信号ＩＰＰを生成するため、乗算手段Ｍ１により生成された信号を入力プッシュプル信号ＰＰから減算する減算手段ＳＵＢ、入力プッシュプル信号ＰＰの信号対雑音比の値を計算する計算手段ＳＮＲ、適応的なスケーリングファクタαを発生するため、計算手段ＳＮＲにより計算された信号対雑音比の値によりインデックス付けされたルックアップテーブルＬＵＴを有している。

改善された出力プッシュプル信号ＩＰＰを発生するため、データ信号ＨＦと入力プッシュプル信号ＰＰとの間のクロストークの低減もまた、以下の式に基づく場合がある。

ここで*は畳み込み演算を示す。

適応的なスケーリングファクタα及び図４の固定されたフィルタＦは、適応フィルタＦにより置き換えられる。データ信号ＨＦは、Ｆ*ＨＦにより表現される中間的な信号を発生するため、フィルタＦと畳み込みされる。中間的な信号は、出力プッシュプル信号ＩＰＰを発生するため、入力プッシュプル信号ＰＰから減算される。

フィルタＦは、その係数が適応的に変更されるＦＩＲフィルタである。フィルタＦの係数は、たとえば、式５により表現されるように、出力プッシュプル信号ＩＰＰとデータ信号ＨＦとの間の相互相関として表現される関数Ｊを最小にするように定義される場合がある。より一般的には、関数Ｊは、プッシュプル信号へのデータリーケージの量を示す形式で選択することができる。フィルタＦの係数Ｆ_iは、以下の式から再帰的に導出することができる。

同様に、クロストークのキャンセリングは、チャネルビットレートｆ_bよりも低いレートｆ_cで作用する場合がある。たとえば、ＤＶＤ＋ＲＷフォーマットでのウォブル検出について、入力信号ＰＰ及びデータ信号ＨＦは、周波数ｆ_c＝ｆ_b／４でサンプリングされ、すなわちチャネルビットレートの４分の１でサンプリングされる。

このケースでは、フィルタＦは、３つの係数Ｆ_iを有する場合があり、Ｆ＝［Ｆ_-1,Ｆ₀,Ｆ₁］により特に定義することができ、Ｆ_-1＝１、Ｆ₀＝０及びＦ₁＝−１を非点収差が主要なクロストークの原因であるとした場合の初期値である。

また、フィルタＦは、Ｆ＝「Ｆ_-N,…,Ｆ₀,…,Ｆ_N」に一般化され、幾つかの係数が非適応的に設定される。フィルタＦを定義する係数の数は、サンプリング周波数及びクロストークの原因に従って変動する。特に、スパンＮは、チャネルビットレートｆ_bに比較してサンプリング周波数ｆ_cが減少するにつれて減少する。

光データキャリアリーダ及び／又はライタでは、かかる方法は、電子的なモジュール又は集積回路におけるような、改善されたプッシュプル信号を発生する装置で実現することができ、かかる装置は、先に記載された本発明に係る方法の各種ステップを実現するための処理手段を有している。特に、本発明は、出力プッシュプル（ＩＰＰ）を発生するため、データ信号（ＨＦ）と入力プッシュプル信号（ＰＰ）との間のクロストークを低減するための装置に関する。かかる方法は、第一の中間的な信号を発生するため、前記データ信号（ＨＦ）をフィルタ（Ｆ）と畳み込みする畳み込み手段、第二の中間的な信号を発生するため、前記第一の中間的な信号を適応的なスケーリングファクタαに乗算する乗算手段、前記出力プッシュプル信号（ＩＰＰ）を発生するため、前記第二の中間的な信号を前記入力プッシュプル信号（ＰＰ）から減算する減算手段を有している。

畳み込み、乗算及び減算手段は、シグナルプロセッサにより実行される（たとえばメモリに記憶されるコンピュータプログラムといった）コード命令により実行される。
動詞「有する“comprise”」は、請求項で列挙された以外の要素の存在を排除するものではない。

４つの四分円の光検出器からのデータ信号とプッシュプル信号の発生を示す図である。 クロストークの低減に関する本発明に係る第一の構成を示す図である。 クロストークの低減に関する本発明に係る第二の構成を示す図である。

Claims (7)

1. 出力プッシュプル信号を発生するため、データ信号と入力プッシュプル信号との間のクロストークを低減するための方法であって、
   第一の中間信号を発生するため、前記データ信号をフィルタと畳み込みする畳み込みステップと、
   第二の中間信号を発生するため、前記第一の中間信号を適応的なスケーリングファクタと乗算する乗算ステップと、
   前記出力プッシュプル信号を発生するため、前記第二の中間信号を前記入力プッシュプル信号から減算するための減算ステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記適応的なスケーリングファクタは、プッシュプルのクロストークに対するデータ量を示すコスト関数を最小にするように定義される、
   請求項１記載の方法。
3. 前記適応的なスケーリングファクタは、プッシュプル信号の信号対雑音比の値でインデックス付けされたルックアップテーブルから導出される、
   請求項１記載の方法。
4. 前記データ信号のチャネルビットレートよりも低い周波数で前記データ信号と前記入力プッシュプル信号をサンプリングするサンプリングステップを含む、
   請求項２又は３記載の方法。
5. 前記フィルタは、係数［１,０,−１］により定義される、
   請求項４記載の方法。
6. 出力プッシュプル信号を発生するため、データ信号と入力プッシュプル信号との間のクロストークを低減する装置であって、
   第一の中間信号を発生するため、前記データ信号をフィルタと畳み込みする畳み込み手段と、
   第二の中間信号を発生するため、前記第一の中間信号を適応的なスケーリングファクタと乗算する乗算手段と、
   前記出力プッシュプル信号を発生するため、前記第二の中間信号を前記入力プッシュプル信号から減算する減算手段と、
   を有することを特徴とする装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか記載の方法のステップを実現するコード命令を含むコンピュータプログラム。

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