JP2007018622A - 評価装置、再生装置、評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 予め定められた所定複数のエラーパターンごとに求めたメトリック差分MDの値を、それぞれの上記エラーパターンでの最尤パスと第2パスとのユークリッド距離を共通の値で除算した個別の閾値によりそれぞれ比較し、上記閾値を下回る上記メトリック差分の値の総数を評価値として算出する。これによって、単に上記閾値を下回るメトリック差分の値の数を足し合わせるだけという非常に簡易な計算により、各エラーパターンの寄与率を反映した全体エラーレートと良く相関する信号品質評価指標を得ることができる。
【選択図】図6
Description
このような、TIジッタを用いた信号品質の評価法は、アナログの二値信号を用いたビット検出では、二値信号のエッジのタイミングのばらつきがビットエラーレートに直接影響を及ぼすことから、ビットエラーレートと相関のある評価方法として用いられていた。特に、このようなアナログの2値検出を用いていたCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)などでは、非常に有効な信号評価手法として広く用いられていた。
また、最尤検出とは、二つの信号列間にパスメトリックとよばれる距離を定義して、実際の信号と想定されるビット系列から予想される信号との間の距離を調べて、その距離が最も近くなるようなビット系列を検出する方法である。なお、ここで、パスメトリックとは、同じ時刻での2つの信号の振幅差の二乗を全時刻にわたって加算した距離として定義される距離である。また、この距離を最小とするビット系列の探索には、ビタビ検出をもちいる。
これらを組み合わせたパーシャルレスポンス最尤検出は、記録媒体のビット情報から得られた信号をイコライザとよばれるフィルタでパーシャルレスポンスの過程となるように調整し、得られた再生信号と想定されるビット系列のパーシャルレスポンスとの間のパスメトリックを調べて、その距離が最も近くなるようなビット系列を検出する方法である。
ビタビ検出は、所定の長さの連続ビットを単位として構成される複数のステートと、それらの間の遷移によって表されるブランチで構成されるビタビ検出器が用いられ、全ての可能なビット系列の中から、効率よく所望のビット系列を検出するように構成されている。
実際の回路では、各ステートに対してパスメトリックレジスタとよばれるそのステートにいたるまでのパーシャルレスポンス系列と信号のパスメトリックを記憶するレジスタ、および、パスメモリレジスタとよばれるそのステートにいたるまでのビット系列の流れ(パスメモリ)を記憶するレジスタの2つのレジスタが用意され、また、各ブランチに対してはブランチメトリックユニットとよばれるそのビットにおけるパーシャルレスポンス系列と信号のパスメトリックを計算する演算ユニットが用意されている。
さらに、上記のパスメトリックを最小にするようなパスを選択するには、この各ステートにおいて到達する2つ以下のブランチが有するパスメトリックの大小を比較しながら、パスメトリックの小さいパスを順次選択することで実現できる。この選択情報をパスメモリレジスタに転送することで、各ステートに到達するパスをビット系列で表現する情報が記憶される。パスメモリレジスタの値は、順次更新されながら最終的にパスメトリックを最小にするようなビット系列に収束していくので、その結果を出力する。
以上のようにすると、上述したような、再生信号に対しパスメトリックの観点で最も近いパーシャルレスポンス系列を生成するビット系列を効率的に検索することができる。
PRMLの場合は、振幅軸方向のゆらぎがビット検出におけるビットエラーレートに直接関係することになる。このため、PRMLを用いたビット検出では、従来のビットエラーレートに対応する指標として、振幅軸方向の揺らぎを取り込んだ指標であることが望ましい。
換言すれば、最尤パスに対するパスメトリックが、第2パスに対するパスメトリックよりも小さくなる場合に、正しいビット検出が実行される。また、逆に大きくなる場合には誤りが発生するというものである。
つまりは、PRMLでのビットエラーレートに対応する指標としては、このような最尤パスに対するパスメトリックと、第2パスに対するパスメトリックとの差分を用いることが有効である。具体的には、このようなメトリック差分の分散値などによる統計的情報を用いるようにされている。
ディスク再生においてPRML復号が採用された初期の段階では、実際にエラーとして現れるエラーパターンは、ほぼ100%1つのエラーパターンに限定されていた。従って、この唯一のエラーパターンのみについて上記したメトリック差分の分散値を求めることで、適正に信号品質を評価することができた。
このため、従来のように単一のエラーパターンについて分散値を求めるだけでは、他のエラーパターンによる寄与が考慮されないことから、適正な信号品質指標を得ることができなくなってしまう可能性がある。
例えばその一例として、下記特許文献1にはユークリッド距離が最小となるエラーパターンについて求めたメトリック差分の分散値を、全体の信号評価指標とする技術が記載されている。
そこで、このように各エラーパターンの全体エラーレートへの寄与率が拮抗したものとされる場合には、それぞれのエラーパターンごとにメトリック差分の分散値を求め、それらの分散値をその寄与率に応じて重み付けして全体のエラーレートを見積もることが考えられる。
従ってこの[数1]によっては、各エラーパターンごとに、その寄与率を加味したかたちでのビットエラーレートbERkを求めることができ、それらの値を足し合わせることで全体のエラーレートを見積もることができる。
しかしながら、このような[数1]は、初等関数でなく数表を用いるような複雑な計算を要するため、簡易な構成によりこれを実現することが困難となるという問題がある。
また、全体のエラーレートを見積もるにあたっては、各エラーパターンの寄与率も求めなくてはならないが、そのためには、実際に各エラーパターンの出現する頻度を調べる必要があり、この点でも計算の容易化が妨げられるものとなる。
このために、本発明では評価装置として以下のように構成することとした。
つまり、ビット情報を再生した再生信号からビタビ検出を行ってビット検出を行うビタビ検出手段を備える。
また、上記ビタビ検出手段におけるパスの選択の結果生き残った最尤パスとこの最尤パスと最終的に比較された第2パスのうち、少なくともエラーパターンが予め定められた所定複数のエラーパターンの何れかに該当するものについて、上記第2パスに対するパスメトリックの値と上記最尤パスに対するパスメトリックの値との差分であるメトリック差分を算出するメトリック差分算出手段を備える。
さらに、上記メトリック差分算出手段により算出された上記エラーパターンごとのメトリック差分の値を、それぞれの上記エラーパターンでの上記最尤パスと上記第2パスとのユークリッド距離を共通の値で除算した個別の閾値によりそれぞれ比較し、上記閾値を下回る上記メトリック差分の値の総数を評価値として算出する評価値算出手段を備えるようにした。
ここで、或るエラーパターンについてのメトリック差分の値の分布を想定すると、これがガウス分布するとの仮定の下では、最尤パスと第2パスとのユークリッド距離を平均値とし、「0」を最小値とした分布となる(図4参照)。この分布を想定してわかるように、このとき或る閾値を下回るメトリック差分の値の出現頻度(図4では斜線部の面積)は、実際には観測することのできないメトリック差分の値<0となる検出誤りの出現頻度と相関した値となることがわかる。
その上で、本発明では、このようなメトリック差分の値についての閾値として、上記のようにして、予め定められた所定複数のエラーパターンごとのメトリック差分の値をそれぞれのエラーパターンでの最尤パスと第2パスとのユークリッド距離を共通の値で除算した個別の値に設定するものとしている。そして、各エラーパターンごとのメトリック差分の値を、この個別の閾値によりそれぞれ比較し、この閾値を下回るメトリック差分の値の総数を評価値として算出するようにしている。
これによれば、それぞれのエラーパターンのユークリッド距離を共通の値で除算した個別の閾値が設定された下で、エラーパターンごとにその閾値を下回る出現頻度の情報が得られることになるが、このようにして各エラーパターンごとに求められた出現頻度の情報には、そのエラーパターンの全体エラーレートへの寄与率の情報を反映させることができる。そして、上記のようにして、このように各エラーパターンの寄与率が反映されたそれぞれの出現頻度の総和が、評価値として算出されることで、この評価値としては、それぞれのエラーパターンの寄与率を反映した全体エラーレートと良く相関する評価指標とすることができる。
そして上記本発明によれば、このような適正な信号品質評価指標を得るにあたっては、従来の分散値などによる評価指標に基づいて全体エラーレートを見積もる場合のように、2乗計算や平方根計算といった複雑な演算を行う必要は一切なく、より簡易な構成によりこれを実現することができる。
また、上記本発明によれば、各エラーパターンの全体エラーレートへの寄与率を反映した評価指標とするにあたり、実際にそれらの寄与率を求める必要もなく、この点でも評価値の算出を簡易に行うことができる。
<第1の実施の形態>
図1は、本発明における実施の形態としての評価装置を用いて、例えば光ディスク記録媒体からの再生信号について評価を行うための構成の一例を示したブロック図である。
この場合の再生信号の評価には、図示するように光ディスク100からの信号再生を行うための評価用再生装置1と、この評価用再生装置1が出力する再生信号について評価を行うための評価装置7を用いるようにされる。
また、上記再生信号RFをA/D変換するA/D変換器4、PLL(Phase Locked Loop)処理のために再生信号RFの波形を整えるイコライザ5、さらに再生信号RFからクロックCLKを再生するPLL回路6が備えられている。
評価用再生装置1は、このような上記イコライザ5により得られた再生信号RFと、上記PLL回路6により得られる上記クロックCLKとを、外部に設けられた評価装置7に対し供給するようにされる。
PRML復号器8は、上記評価用再生装置1から供給されるクロックCLKに基づき、同じく再生装置1から供給される再生信号RFからビット情報を検出して2値化信号DDを得る。
また、信号評価回路9は、後述もするように上記PRML復号器8からの出力(少なくとも2値化信号DD、再生信号RF(RFEQ))とクロックCLKとに基づき、実施の形態としての評価値Pqを算出するように構成される。
なお、図示は省略しているが、この図2に示すPRML復号器8及び信号評価回路9内の各部には、評価用再生装置1からのクロックCLKが動作クロックとして供給されている。
先ず、PRML復号器8は、チャネルレスポンスをターゲットレスポンスに等化する波形等化器(EQ(PR))21と、このイコライザ21の出力から各ブランチに対してブランチメトリックを計算するブランチメトリック計算ユニット(BMC)22と、ブランチメトリックを取り込んでそれらを比較してパスの選択を行いパスメトリックの更新を行うパスメトリック更新ユニット(ACS)23と、選択されたパス情報に従いパスメモリの更新を行うパスメモリ更新ユニット(PMEM)24を備える。
このイコライザ21によって等化処理が施された再生信号RF(RFEQ)は、ブランチメトリック計算ユニット22に供給される共に、信号評価回路9内の後述する遅延補償回路34に対しても供給される。
ここで、以下のビタビ検出動作の説明にあたっては、PR(1,2,2,2,1)のような5タップの拘束長を有するものを例に説明を絞るものとする。最小ランレングス規則としてのD1制約(最小ランレングスd=1で最短マーク長が2T)がある場合、ブランチメトリック計算ユニット22,パスメトリック更新ユニット23、パスメモリ更新ユニット24を有するPRML復号器8は、4ビットで構成される10個のステートと、5ビットで構成される16のブランチが用意され、これらのブランチが、ステートの間をD1制約に従って接続するように構成されている。
また、5ビットで構成される16個のブランチとは、5ビットで構成される32個のビット列00000、00001、00010、00011、00100、00101、00110、00111、01000、01001、01010、01011、01100、01101、01110、01111、10000、10001、10010、10011、10100、10101、10110、10111、11000、11001、11010、11011、11100、11101、11110、11111、のうち、D1制約、すなわち、0、1が単独で現れないという制約(上記の5ビットのビット列では、5ビットの中の真ん中の3ビットに単独で現れない)を満たす16のビット列、00000、00001、00011、00110、00111、01100、01110、01111、10000、10001、10011、11000、11001、11100、11110、11111、で区別される状態のことである。
なお、ターゲットレスポンスがPR(1,2,2,1)の場合は、3ビットで構成される6個のステートと、4ビットで構成される10のブランチが用意されて、D1制約に従ってブランチがステートを接続する。
このステートと、ブランチのビット列の作り方は、PR(1,2,2,2,1)でのステート、ブランチのビット列の作り方と同様である。
パスメトリック更新ユニット(ACS)23では、10のステートに対して、そのステートに到達するパスメトリックが更新されるのと同時に、パスの選択情報が、パスメモリ更新ユニット24に転送される。
この場合、2値化信号DDは、図示するようにして信号評価回路9内の後述する最尤パス生成回路32と第2パス生成回路33に対して供給される。
第1の実施の形態の場合のパスメモリ更新ユニット24に対しては、これら最尤パスと第2パスとのビット系列の情報を、パス選択結果情報SPとして出力するためのパス選択結果出力部24aが設けられている。
このようなパス選択結果出力部24aによるパス選択結果情報SPは、信号評価回路9内の後述するイネーブラー(enabler)31と第2パス生成回路33とに供給される。
ここで、図示する最尤パスPaと第2パスPbとは、最終的に再生信号RFとの比較が行われる2つのパスであるとみることができる。つまりは、最尤パスPaに対するパスメトリックの値と、第2パスPbに対するパスメトリックの値が比較され、より値の小さい方のパスが生き残りパスとして選択されるというものである。
なお、確認のために述べておくと、パスメトリックとは、この図16で言えば、図中黒丸により示す各サンプリングタイミングで得られる再生信号RFの各サンプリング値に対する、最尤パスPa(或いは第2パスPb)における対応するサンプリングタイミングで得られるそれぞれの値とのユークリッド距離の和、すなわちブランチメトリックの和である。
これに対し、図16(b)では、図16(a)の場合よりも最尤パスPaと再生信号RFとのユークリッド距離が拡大して、第2パスPbと再生信号RFのユークリッド距離が近づく関係となっている。つまりこの場合、最尤パスPaに対するパスメトリックの値は図16(a)の場合よりも大きくなり、逆に第2パスPbに対するパスメトリックの値がより小さくなることで、この場合の検出パスとしての最尤パスPaの確からしさは低下する。換言すれば、この場合は他方の第2パスPbの確からしさが増すこととなって、この第2パスPbが最尤のパスである可能性が高くなるもので、従って最尤パスPaとしての検出パスは、第2パスPbとして示されるパスに対して誤検出されたパスである可能性が高くなる。
PRMLの手法が採られる場合の検出精度(再生信号品質)は、このようにして最尤パスPaに対するパスメトリックの値と、第2パスPbに対するパスメトリックの値との差、すなわちメトリック差分を求めることで見積もることができる。
すなわち、この場合のメトリック差分MDは、第2パスPbに対するパスメトリックの値から、最尤パスPaに対するパスメトリックの値を減算した値として定義される。
先の図16より、このようにして最尤パスPaと再生信号RFが完全に一致するということは、この場合の第2パスPbに対するパスメトリックは、最尤パスPaと第2パスPbとのユークリッド距離となることがわかる。従って上記のようなメトリック差分MDの最大値としては、最尤パスPaと第2パスPbとのユークリッド距離の値となる。
そして、従来においては、このような最尤パスPaに対するパスメトリックの値と第2パスPbに対するパスメトリックの値との差分としてのメトリック差分の値について、例えばその分散値などの統計的な情報を得ることで、エラーレートを見積もるようにされていた。
一例を挙げれば、第2パスのビット系列のパターンが、最尤パスのビット系列のパターンに対してエッジが1ビット分シフトするなどの1ビットエラーや、最短マークである2Tマークの消滅などによる2ビットエラーなどが挙げられる。
しかしながら、近年、さらなる光ディスクの高記録密度化が進むについれて、実際のエラーとして現れ得るエラーパターンが単一でなく、複数のパターンがエラーに寄与するようになってきている。
このため、従来のように単一のエラーパターンについて分散値を求めるだけでは、他のエラーパターンによる寄与が考慮されないことから、適正な信号品質評価指標を得ることができなくなってしまう可能性がある。
特に、1つのエラーパターンによるエラーへの寄与が支配的でなく、各エラーパターンの全体エラーレートへの寄与率がそれぞれ拮抗したものである場合には、適正な信号品質評価指標を得ることがより困難となる。
また、上記手法では、全体のエラーレートを見積もるにあたって各エラーパターンの全体エラーレートへの寄与率(Ak)も求めなくてはならず、この点も計算の簡易化の妨げとなる。
この図3においては、例えば3つのエラーパターン1〜3が実際のエラー発生に主に寄与するものとし、それらのメトリック差分MDの分布の例を示している。
例えば、図中MD1として示す分布は、最尤パスPaのビット系列と第2パスPbのビット系列とで相違しているビット数が1ビット分となる所謂1ビットエラーに該当するエラーパターン1についてのメトリック差分MDの分布であるとする。また、MD2として示す分布は例えば最短マークシフト等による2ビットエラーに該当するエラーパターン2についてのメトリック差分MDの分布、さらにMD3は3ビットエラーに該当するエラーパターン3についてのメトリック差分MDの分布などとして例示できる。
なお、図中「MD全体」と示す分布は、これら3つの分布MD1〜MD3についての重ね合わせを示している。
ここで、これら最尤パスPaと第2パスPbとのユークリッド距離は、各パスが辿る値どうしの差の2乗を求めた上で、それらの和を求めることで計算できる。
従ってこの際、各エラーパターンkでのユークリッド距離「dk 2」は、最尤パスPa、第2パスPbにおける同じサンプリングタイミングでの値をそれぞれPAi、PBiとすると、
ここでは、エラーパターン1での最尤パスPaと第2パスPbとのユークリッド距離をユークリッド距離d1 2とし、エラーパターン2、エラーパターン3での最尤パスPaと第2パスPbとのユークリッド距離を、それぞれユークリッド距離d2 2、ユークリッド距離d3 2と表記している。
そして、このようにユークリッド距離dk 2が大きくなる、すなわち相違するビット数が多くなるエラーパターン1(MD1)→エラーパターン2(MD2)→エラーパターン3(MD3)の順に、メトリック差分MDの値が「0」を超える(下回る)、つまり検出エラーとなる率が低く、それだけ全体エラーレートに対する寄与率が低くなることが理解できる。換言すれば、エラーパターン3(MD3)→エラーパターン2(MD2)→エラーパターン1(MD1)の順に、全体エラーレートに対する寄与率が高くなることが理解できる。
そして、このメトリック差分MDの値が「0」となる部分を超える(下回る)部分は、実際に検出エラーとなる部分を示し、PRMLにおいてこの部分は観測不能な部分となる。つまり、このようにメトリック差分MDの値が「0」を超えて負の値となるということは、最尤パスPaに対するパスメトリックの値よりも第2パスPbに対するパスメトリックの値の方が小さくなることを意味するが、PRMLの検出手法では、これまでの説明から理解されるようにパスメトリックの値が最小となるパスを最尤パスとして検出するので、このようにメトリック差分MDの値が負の値となることはあり得ない。従って、この検出エラーとなる部分は、実際に観測することが不可能となるものである。
図4は、本例で採用する手法の説明図として、或るエラーパターンkでのメトリック差分MDの分布(MDk)を示している。
なお、この図としても図3と同様に縦軸にはサンプルの頻度、横軸にはメトリック差分MDの値をとっている。
この図に示されるようにして、本実施の形態では、メトリック差分MDの値について所定の閾値(Th_k)を設定し、これを下回るメトリック差分MDの値の出現頻度(Fk)を求めることで、エラーレートを見積もるものとする。
このような閾値Th_kを下回るメトリック差分MDの値の出現頻度Fkは、メトリック差分MD<0となる部分(ビットエラーレートbER)と相関関係にあることがわかる。
すなわち、例えばこの図4の場合よりも信号品質が悪化したとして、ビットエラーレートbERが上昇したとすると、そのときの分布MDkは、例えば次の図5(a)に示すようにして裾野がより広がったような分布とされるが、これに伴っては、上記した出現頻度Fk(図中Fkの部分の面積)としても、図4の場合よりも増加する傾向となることがわかる。つまり、ビットエラーレートbERの上昇に伴い、出現頻度Fkも上昇することがわかる。
また一方、図4の場合よりも良好な信号品質とされビットエラーレートbERが低下する場合には、例えば図5(b)に示されるように分布MDkはより先鋭な形状となるが、この場合には出現頻度Fkとしても減少し、従ってビットエラーレートbERの低下に応じて出現頻度Fkの値は低下することがわかる。
このようにして、閾値Th_kを下回るメトリック差分MDの値の出現頻度Fkにより、ビットエラーレートbERと相関する指標が得られることが理解できる。
つまりは、この場合は複数のエラーパターンkのそれぞれについて、メトリック差分MDの値と上記閾値Th_kとを比較する必要があるが、このとき、例えばすべてのエラーパターンkについて1つの上記閾値Th_kによりメトリック差分MDの値を比較したのでは、複数のエラーパターンのそれぞれの寄与が反映されたかたちでエラーレートbERを見積もることができない。
例えば、本実施の形態では、上記共通の値を「2」として、上記閾値Th_kとしてはそれぞれのエラーパターンkでのユークリッド距離dk 2の1/2となる値を設定するものとする。
図示するようにして、この場合の閾値Th_1〜Th_3は、エラーパターン1〜エラーパターン3でのそれぞれのユークリッド距離の1/2となるので、それぞれ1/2d1 2、1/2d2 2、1/2d3 2が設定されることになる。
すなわちこれにより、各分布MD1〜MD3についてそれぞれ検出エラーとなる偏差の1/2以上の出現頻度を求めることになる。
これにより、それぞれのエラーパターンkごとに得られる、上記閾値Th_kを下回るメトリック差分MDの値の出現頻度の情報には、そのエラーパターンkによる全体エラーレートへの寄与率を反映させることができる。
このことは、この図6に示しているように、寄与率が低くなるMD1→MD2→MD3の順で、閾値Th_kを下回るサンプルの出現頻度(F1、F2、F3)も少なくなっていることからも理解できる。
以下、このようにして求められる本実施の形態としての評価指標を、評価値Pqと称する。
図2において、信号評価回路9は、パス選択結果情報SPに基づき信号enableを出力するイネーブラー31と、最尤パスPaと第2パスPbとを生成するための最尤パス生成回路32と第2パス生成回路33と、PRML復号器8からの再生信号RF(RFEQ)を遅延補償する遅延補償回路34と、最尤パスPaと第2パスPbとに基づいてユークリッド距離dk 2を算出するユークリッド距離算出回路35、最尤パスPaと第2パスPbと上記遅延補償回路34からの再生信号Xとに基づきメトリック差分MDを算出するメトリック差分算出回路36を備える。
また、ユークリッド距離算出回路35で算出されたユークリッド距離dk 2を所定の値で除算して閾値Th_kを生成する閾値設定回路37、この閾値Th_kとメトリック差分MDとの比較を行う比較器38、比較器38の比較結果に応じたカウント動作を行うカウンタ39、上記イネーブラー31からの信号enableに基づきサンプル数を計測するサンプル数計測回路40、カウンタ39とサンプル数計測回路40のカウント値に基づいて評価値Pqを生成する評価値生成回路41を備える。
このイネーブラー31は、先に説明したPRML復号器8内のパスメモリ更新ユニット24内のパス選択結果情報出力部24aから出力されるパス選択結果情報SPに基づき、最尤パスPaと第2パスPbとの関係が、予め設定された所定複数のエラーパターンkのうちの何れかに該当するか否かを判別し、その判別結果に応じて信号enableを出力する。
イネーブラー31は、このようなパス選択結果情報SPとしての最尤パスPaと第2パスPbとのビット系列の情報を比較することで、それらのエラーパターンが予め定められた所定のエラーパターンの何れかに該当するか否かを判別することができる。
例えば、PR(1,2,2,2,1)が採用される場合において、最短マークシフトによる2ビットエラーとなる場合、最尤パスPaと第2パスPbの2つのパスのビット系列は、5番目と7番目のビットが異なり、それ以外の少なくとも1番目から11番目のビットが一致するなど、エラーパターンによってそれぞれ一致/不一致となるビット位置を特定することができる。そこで、対象とする所定のエラーパターンに応じて、このように特定されるビット位置におけるそれぞれの値の一致/不一致を判定した結果に基づくことで、最尤パスPaのビット系列に対する第2パスPbのビット系列の誤りのタイプが、対象とする所定の誤りのタイプとなっているかを判定することができる。
図示は省略したが、この信号enableは信号評価回路9内の各部に対して供給されるようになっている。つまりは、このような構成によって、最尤パスPaに対する第2パスPbのエラーパターンが対象とするパターンであるときのみ各部がアクティブとなるようにされ、この結果、対象外のエラーパターンのときは、評価値Pqの計算のための動作が行われないようにすることができる。換言すれば、対象外のエラーパターンについてはそのサンプルが評価値Pqの計算に混入されないようにすることができる。
生成された最尤パスPaはユークリッド距離算出回路35とメトリック差分算出回路36とに供給される。
この第2パスPbとしてもユークリッド距離算出回路35とメトリック差分算出回路36とに供給される。
つまり、ユークリッド距離算出回路35は、同じサンプリングタイミングにおける最尤パスPa、第2パスPbの値を、それぞれ「PAi」「PBi」とした場合に、先に示した[数3]による計算を行う。
この場合、再生信号RF(PREQ)は、上記遅延補償回路34によって最尤パスPaと第2パスPbとのタイミングに同期されてメトリック差分算出回路36に入力される(図中X)。
メトリック差分算出回路36は、最尤パスPaと第2パスPb、及び上記再生信号RF(X)に基づき、先に説明したメトリック差分MDを算出する。つまりメトリック差分算出回路36は、同じサンプリングタイミングにおける第2パスPb、最尤パスPa、再生信号RF(X)の値を、それぞれ「PBi」「PAi」「Ri」とした場合に、先に示した[数2]による計算を行う。
これら比較器38とカウンタ39の動作により、各エラーパターンkごとでの、閾値Th_kを下回るメトリック差分MDの値の数(出現頻度)の総数の情報を得ることができる。
この場合、評価値生成回路41は、全サンプル数の値が予め定められた所定値mとなることに応じて、そのときのカウンタ39の値を上記評価値Pqとして出力するように構成される。
このような構成とすることで、複数の光ディスク100の評価にあたりメトリック差分MDの値をサンプルする総数は、上記所定値mに応じた共通の値とすることができる。つまりこれによって、先に述べたように複数の光ディスク100について算出された評価値Pqを同じ基準の下での評価指標としてそのまま扱うことが可能となる。
なお、このようなMD<閾値Th_kの総数である評価値Pqを確率の情報とするにあたっては、サンプル数計測回路40からのサンプル数の値が上記所定値mとなることに応じて、カウンタ39の値を上記総サンプル数(m)で除算した値を出力するように構成すればよい。
また、エラーパターンkごとの寄与率を敢えて求める必要もないことから、その点でも計算の容易化が図られる。
これらのことから本実施の形態によれば、エラーの発生に複数のエラーパターンが寄与する場合において、各エラーパターンごとの全体エラーレートへの寄与率を適正に反映し、全体エラーレートと良く相関する評価指標の算出を、非常に簡易な構成によって実現することができる。
続いては、本発明の第2の実施の形態について説明する。
図7は、第2の実施の形態としての評価装置7の内部構成について示したブロック図である。
第2の実施の形態は、先の第1の実施の形態では最尤パスPaと第2パスPbとのエラーパターンの特定のために、実際のパス選択結果を示すパス選択結果情報SPを参照するようにしていたものを、パターンテーブルに基づいてエラーパターンを特定するように構成したものである。
なお、図7において、既に第1の実施の形態で説明した部分については同一符号を付して説明を省略するものとし、主に相違点のみについて説明する。
そして、信号評価回路9に対しては、図示するパターン検出&パターンテーブル50が設けられる。このパターン検出&パターンテーブル50としては、パターン検出回路と、このパターン検出回路が参照するパターンテーブルとを一体的に示している。
そして、上記パターン検出回路としては、図示するようにして入力される2値化信号DDの値と、上記パターンテーブルに格納される最尤パスPaのビット系列の値とを比較し、それらが一致するか否かについて判別を行う。
格納される最尤パスPaのビット系列との一致が判別された場合、その2値化信号DDは上記所定複数のエラーパターンのうちの何れかのエラーパターンでの最尤パスPaであることがわかる。これに応じ上記パターン検出回路は、上記パターンテーブルにおいてこの2値化信号DDのパターンと対応付けられて格納されている第2パスPbのビット系列のパターンを、図示する第2パターンP2として第2パス生成回路33に供給する。
このような第2パターンP2としての第2パスPbのビット系列の情報が供給されることで、この場合も第2パス生成回路33は第2パスPbを生成することができる。
これによって、この場合も対象とすべきとされたエラーパターンであるときのみ評価値計算のための動作が行われるようにすることができる。すなわち、対象外のエラーパターンによる最尤パスPaと第2パスPbについては、それらのメトリック差分MDとユークリッド距離dk 2とに基づく比較結果が評価値Pqに反映されないようにすることができる。
しかしながら、パターンテーブルを用いる手法では、上記のようなパス選択結果情報SPを出力するパス選択結果出力部24aは省略できることから、PRML復号器8への改造は不要になるというメリットがある。
ところで、これまでの第1及び第2の実施の形態においては、PRML復号器8として固定値による基準レベルが設定されることを前提に説明を行ってきた。すなわち、ブランチメトリック計算のために用いる各基準レベルの値として、採用するPRのタイプに応じた固定による値が設定されることを前提とした。
しかしながら、近年、このような固定の基準レベルを用いるビタビ検出器の改良技術として、再生信号に応じて動的に基準レベルを変化させるという、適応型ビタビ技術が提案され利用され始めている。
そこで第3の実施の形態としては、このような適応型ビタビ検出器としての構成を採った場合に対応する評価装置7の構成を提案する。
図9は、例えばパーシャルレスポンスのタイプとしてPR(1,2,2,1)が採用された場合での、ビタビ検出器(PRML復号器8)内で設定される各基準レベルと再生信号(アイパターン)との関係を示している。
先ず、図9(a)では、ビタビ検出器が採用するPRでの各基準レベル(図中R-Lva〜g)に対し、再生信号中のそれぞれ対応するマーク長の振幅レベルが、そのPRのタイプで想定される理想的なレベルにより得られている場合が示されている。
これに対し図9(b)は、例えば記録媒体の高記録密度化等に伴い、特に最短マーク長の再生信号として、充分な振幅が得られなくなった場合が示されている。
このような場合、最短マーク長に対応して設定されるべきそれぞれの基準レベル(図中破線による基準レベルR-Lvc、基準レベルR-Lve)は、理想的な信号振幅レベルに対してずれた値となってしまう。このようにそのPRで想定する理想的な波形とは異なる再生信号波形が得られ、これに伴って基準レベルがずれた値となってしまっていることで、この基準レベルに基づいて算出されるブランチメトリックとしても誤りが生じ、これによってビタビ検出器の検出結果にも誤りが生じてしまう可能性がある。
なお、この図においても既に図1にて説明済みの部分については同一符号を付して説明を省略する。
先ず、この場合の評価装置7に対しては、PRML復号器8内に適応型基準レベル生成回路60が設けられる。
この適応型基準レベル生成回路60は、イコライザー21からの再生信号RFと上記パスメモリ更新ユニット24からの2値化信号DDとに基づき、ブランチメトリック計算ユニット22に設定されるべき基準レベルデータR-Lva〜xを生成する。
具体的に、この場合の適応型基準レベル生成回路60には、採用されるPRのクラスに対応して設定される基準レベルの数(a〜x)に応じて設けられたx個のローパスフィルタが設けられる。そして、これらのローパスフィルタに対し、上記再生信号RFの値を、上記2値化信号DDのパターンに応じて分配して入力し、これによって各基準レベルごとに再生信号RFの値を平均化する。その結果が基準レベルデータR-Lva〜xとして出力される。
このように実際の再生信号RFに適応した基準レベルデータR-Lvが得られることで、そのPRのクラスで想定される理想的な再生信号RFが得られない場合にも、ブランチメトリック計算ユニット22にて計算されるブランチメトリックとして適正な値を得ることができ、これによって2値化信号DDの信頼性を確保することができる。
なお、このような適応型ビタビの検出手法を実現するための構成については、例えば「特許第3033238号公報」にも記載されている。
すなわち、これまでの実施の形態が備えていた最尤パス生成回路32、第2パス生成回路33としては、それぞれ2値化信号DD、第2パスPbのビット系列の情報の入力に対して、PRML復号器8で採用されるPRのクラスに対応した固定の係数((1,2,2,1)または(1,2,2,2,1))を用いてパーシャルレスポンス系列としての最尤パスPa、第2パスPbを再現するものとしていたが、適応型ビタビでは、上記もしているように基準レベルは固定ではなく再生信号に応じたレベルに変化するものであるから、このような固定の係数を用いたのでは適正にパスの情報を再現することができなくなってしまう。
先ず、 最尤パス生成回路61は、PRML復号器8内の各ブランチの値に対応した値である上記適応型基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxと、2値化信号DDとを入力するようにされる。
最尤パス生成回路61は、入力される2値化信号DDを検査してそのビット列に対応するブランチを判定する。
そして、この判定されたブランチに対応した、基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxのうちの一つを選択し、それを出力する。この動作を毎時刻行うことにより、固定による各基準レベルの値からの、各適応型基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxの値の変化に対応した適正な最尤パスPaを再現することができる。
この場合も生成された最尤パスPaの情報は、ユークリッド距離算出回路35、及びメトリック差分算出回路36に対して供給される。
第2パス生成回路62は、上記パス選択結果情報SPに含まれる第2パスPbのビット系列の情報と、上記基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxとに基づき、上記最尤パス生成回路61と同様の動作を行うことで第2パスPbを生成する。すなわち、上記第2パスPbのビット系列の情報について検査することでそのビット列に対応するブランチを判定し、判定されたブランチに対応した基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxのうちの一つを選択し出力する動作を毎時刻行う。これによって、固定による各基準レベルの値からの、各適応型基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxの値の変化に対応した適正な第2パスPbを再現することができる。
この第2パスPbの情報としても、ユークリッド距離算出回路35、及びメトリック差分算出回路36に対して供給される。
図10には、第4の実施の形態としての評価装置7の構成を示す。
第4の実施の形態は、第3の実施の形態で説明した適応型ビタビに対応した構成を採った上で、第2の実施の形態と同様にパターンテーブルを用いて対象とするエラーパターンの判定を行うようにしたものである。
この第4の実施の形態の評価装置7において、第3の実施の形態の場合の評価装置7からの変更点は、パスメモリ更新ユニット24内のパス選択結果出力部24aを省略し、代わりに先の第2の実施の形態で用いたものと同様のパターン検出&パターンテーブル50を備えるようにした点である。
この場合、第2パス生成回路62には、パターン検出&パターンテーブル50において2値化信号DDに基づき読み出された第2パターンP2の情報が入力され、第2パス生成回路62はこの第2パターンP2と適応型基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxとに基づくことで、この場合も理想値から変化される基準レベルデータR-Lva〜R-Lvxに応じた適正な第2パスPbを生成することができる。
ところで、これまでの各実施の形態では、エラーパターンkごとのMD<Th_kとなるサンプル数の総和である評価値Pqにより、全体エラーレートと良く相関する信号品質評価指標を得るものとしたが、このような評価値Pqは、あくまで全体エラーレートと相関関係にある指標であって、ビットエラーレートbERそのものを示すものではない。
そこで、このような評価値Pqから全体的なビットエラーレートbERの値を換算しようとするものが、第5の実施の形態である。
このとき、評価値Pqの値が算出されたということは、図4の分布MDkにおいて、Fkの部分の面積がわかっているということになる。従って、この際、分布MDkにおけるFkとEとの面積の関係が定義できれば、評価値PqからビットエラーレートbERが求められることがわかる。
図11において、本実施の形態では、閾値Th_k=1/2dk 2としたので、上記のように分布MDkの平均値をユークリッド距離dk 2から「0」に置き換え、閾値Th_k=Xとした場合、図4ではMD=0により表されていた検出エラーとなる境界部分が「2X」となる。そして、このように閾値Th_kが「X」、MD=0の部分が「2X」とされたことに応じて、図4ではFkと示した部分(つまりPq)を図のように「SX」、MD<0となるEと示した部分(つまりbER)を「S2X」とする。
この図11に示されるようにして分布MDkの平均値、閾値Th_k、検出エラーとなる部分(MD=0)の各要素を表記した場合、上記SX(Fk)とS2X(E)の面積の関係は、上記「X」を媒介変数とした誤差関数(補誤差関数)erfcを用いて次の[数4]により定義できる。
具体的に、この場合は2つの変数である「A」と「X」について、正規分布の振幅パラメータであるAの値につては未知であるので、仮に或る値αに設定する。そして、このA=αの設定の下で、Xの値について例えば0.1単位などの所定単位で変化させるものとして、X=0.1、0.2、0.3・・・を代入したA×erfc(X)、A×erfc(2X)の値をそれぞれ算出していく。
すると、例えば次の図12に示すように、X=0.1、0.2、0.3・・・を代入したときの評価値PqとビットエラーレートbERとの関係をプロットでき、その結果から評価値PqとビットエラーレートbERとの関係を表すことができる。
この振幅パラメータAの値については、予めビットエラーレートbERのわかっている光ディスク100について、評価値Pqを求めた結果に基づきフィッティングを行う必要がある。
つまり、上記説明ではA=αとして或る値に固定したが、このAの値についても変化させてA×erfc(X)、A×erfc(2X)の値をそれぞれ計算する。すると、図12に示したような曲線(つまりPqとbERとの対応関係)が複数得られるが、これらの曲線のうち、上記のように予め分かっているビットエラーレートbERの値と、この光ディスク100について求めた評価値Pqの値との関係が得られている曲線を特定し、そのとき設定したAの値を特定すればよい。
なお、この図では、PRのクラスとしてPR(1,2,2,1)が採用され、また対象とするエラーパターンとしては最尤パスPaと第2パスPbとのユークリッド距離dk 2が少ない上位3つのものに限定した場合の実験結果を示している。また、この図では、評価値Pqをメトリック差分MDについての総サンプル数(所定値m)に基づき%換算した値として示している。
またこのとき、振幅パラメータAの値はフィッティングの結果0.7であった。
この実験結果からも理解されるように、上記のプロセスにより求めた実施の形態としての評価値PqとビットエラーレートbERとの対応関係は、実際の評価値PqとビットエラーレートbERとの対応関係とほぼ一致するものとなっており、評価値PqとビットエラーレートbERとの関係を適正に表すものとなることがわかる。
すなわち、これによって本実施の形態としての対応関係の情報によれば、算出された評価値PqからビットエラーレートbERを正しく見積もることができるということがわかる。
なお、この図においては、メトリック差分MDとユークリッド距離dk 2と信号enableの生成のための構成は省略して示し、その後段の構成のみを抽出して示している。また、この図においても、既にこれままで説明済みの部分については同一符号を付して説明を省略する。
エラーレート換算回路80としては、対応情報81aにおいて、評価値生成回路41から供給された評価値Pqと対応付けられて格納されるビットエラーレートbERの値を出力するように構成される。
このような構成によって、評価値PqからビットエラーレートbERを換算することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した実施の形態に限定されるべきものではない。
例えば、各実施の形態で説明した評価装置7としては、評価用再生装置1の外付けの装置として構成する場合を例示したが、次の図15に示すようにして、光ディスク100についての通常の再生装置90内に内蔵される形態で備えるようにすることもできる。
なおこの図15において、光ディスク100から再生信号RF(sampled)・クロックCLKを得るための構成(光ピックアップ2、プリアンプ3、A/D変換器4、イコライザ5、PLL回路6)については図1に示したものと同等となるので、ここでの改めての説明は省略する。
図示するようにして、この場合の評価装置7としては、同じ再生装置90において、上記再生信号RF(sampled)・クロックCLKを得るための構成の後段に設けられる。図示は省略しているが、この場合もクロックCLKは評価装置7内の各部の動作クロックとして供給される。
また、CPUブロック93に対しては、評価装置7からの評価値Pq(またはビットエラーレートbER)が供給され、例えば球面収差補正のためのフォーカス調整など、ディスク100についての再生(または記録再生)のための各種パラメータの調整動作時における信号品質評価指標として用いられる。
評価装置7として評価値Pqを出力する構成は、ビットエラーレートbERを出力する構成と比較してエラーレート換算回路80とROM81とを省略できるので、その分構成の簡略化が図られる。また、このような換算処理を経ないことから評価値出力までの時間短縮も図られ、その分調整動作の迅速化が図られる。
また、光ディスク100以外にも、ハードディスク等の磁気ディスク、MD(Mini Disc)などの光磁気ディスクについて少なくとも再生を行う構成とすることもできる。
或いは、特に第5の実施の形態としての信号評価回路9については、エラーレート換算回路80とROM81とを省略して評価値Pqを外部出力する構成とし、評価値Pqと対応情報81aとに基づくビットエラーレートbERの換算処理を、外部の情報処理装置において行うものとすることもできる。
なお、閾値Th_kをユークリッド距離dk 2の何分の1に設定するかによっては、それに伴って算出される評価値Pqの値とビットエラーレートbERの値との関係も異なってくる。
例えば、先の図4を参照して、或るビットエラーレートbERを有するディスクについて、閾値Th_kをユークリッド距離dk 2の1/3に設定した場合と1/2に設定した場合とでは、1/3とした方が、同じビットエラーレートbERに対し閾値Th_kを下回る出現頻度(評価値Pqの値)が少なくなることがわかる。
ここで、このように同じエラーレートのときに、評価値Pqの値がより小さいということは、1/3としたときは、図13に示した1/2のときの曲線に対し、より急峻な立ち上がりを有する曲線が得られることになる。このようにPqとbERとの関係を示す曲線が急峻となると、評価値Pqの値の変化に対するビットエラーレートbERの値の変化も大きくなるので、検出誤差に対するマージンが低くなる。
従って閾値Th_kとしては、例えばこのような検出誤差によるマージンをどの程度確保するかに応じて、ユークリッド距離dk 2の何分の1の値とするか、つまりユークリッド距離dk 2をどのような値で除算するかを設定すればよいことがわかる。
なお、何れにしても、ユークリッド距離dk 2を共通の値で除算した閾値Th_kを設定すれば、各エラーパターンの全体エラーレートへの寄与率を反映した、全体エラーレートと相関する信号品質評価指標を得ることができることに代わりはない。
Claims (7)
- ビット情報を再生した再生信号からビタビ検出を行ってビット検出を行うビタビ検出手段と、
上記ビタビ検出手段におけるパスの選択の結果生き残った最尤パスとこの最尤パスと最終的に比較された第2パスのうち、少なくともエラーパターンが予め定められた所定複数のエラーパターンの何れかに該当するものについて、上記第2パスに対するパスメトリックの値と上記最尤パスに対するパスメトリックの値との差分であるメトリック差分を算出するメトリック差分算出手段と、
上記メトリック差分算出手段により算出された上記エラーパターンごとのメトリック差分の値を、それぞれの上記エラーパターンでの上記最尤パスと上記第2パスとのユークリッド距離を共通の値で除算した個別の閾値によりそれぞれ比較し、上記閾値を下回る上記メトリック差分の値の総数を評価値として算出する評価値算出手段と、
を備えることを特徴とする評価装置。 - さらに、上記ビタビ検出手段において得られる上記最尤パスのビット系列の情報と上記第2パスのビット系列の情報とに基づき、それらのエラーパターンが上記所定複数のエラーパターンの何れかに該当するか否かについて判定を行う第1エラーパターン判定手段を備え、
上記メトリック差分算出手段は、
上記第1エラーパターン判定手段の判定結果に基づき、上記所定複数のエラーパターンの何れかに該当する上記最尤パスと上記第2パスについて上記メトリック差分の値を算出し、
上記評価値算出手段は、
上記第1エラーパターン判定手段の判定結果に基づき、それぞれの上記エラーパターンでの上記最尤パスと上記第2パスとのユークリッド距離を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の評価装置。 - さらに、上記所定複数のエラーパターンとして想定される上記最尤パスと上記第2パスとのビット系列のパターンが対応付けられて格納されるパターンテーブルに基づき、上記最尤パスと上記第2パスとが上記所定複数のエラーパターンの何れかに該当するか否かについて判定する第2エラーパターン判定手段を備えると共に、
上記メトリック差分算出手段は、
上記第2エラーパターン判定手段の判定結果に基づき、上記所定複数のエラーパターンの何れかに該当する上記最尤パスと上記第2パスについて上記メトリック差分の値を算出し、
上記評価値算出手段は、
上記第2エラーパターン判定手段の判定結果に基づき、それぞれの上記エラーパターンでの上記最尤パスと上記第2パスとのユークリッド距離を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の評価装置。 - 上記ビタビ検出手段は、
ブランチメトリックの計算のために用いられる基準レベルを、上記再生信号のレベルに応じて可変的に設定するように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の評価装置。 - さらに、上記評価値とそれに応じたビットエラーレートの値との対応関係を示す対応情報が記憶される記憶手段と、
上記評価値算出手段により算出された上記評価値と上記記憶手段に記憶された上記対応情報とに基づき、上記評価値を上記ビットエラーレートに換算する換算手段とを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の評価装置。 - 記録媒体に対する少なくとも再生を行う再生装置として、
上記記録媒体に記録されたビット情報を読み出して再生信号を得る再生信号生成手段と、
上記再生信号生成手段により得られた再生信号からビタビ検出を行ってビット検出を行うと共に、少なくともこのビット検出結果と上記再生信号生成手段で得られた再生信号とに基づき、上記再生信号の品質を表す評価値を得るように構成された評価部と、
上記評価部における上記ビット検出の結果得られるビット情報を入力してこれを復調して再生データを得る復調手段と、
を少なくとも備え、
上記評価部は、
ビット情報を再生した再生信号からビタビ検出を行ってビット検出を行うビタビ検出手段と
上記ビタビ検出手段におけるパスの選択の結果生き残った最尤パスとこの最尤パスと最終的に比較された第2パスのうち、少なくともエラーパターンが予め定められた所定複数のエラーパターンの何れかに該当するものについて、上記第2パスに対するパスメトリックの値と上記最尤パスに対するパスメトリックの値との差分であるメトリック差分を算出するメトリック差分算出手段と、
上記メトリック差分算出手段により算出された上記エラーパターンごとのメトリック差分の値を、それぞれの上記エラーパターンでの上記最尤パスと上記第2パスとのユークリッド距離を共通の値で除算した個別の閾値によりそれぞれ比較し、上記閾値を下回る上記メトリック差分の値の総数を評価値として算出する評価値算出手段と、を備える、
ことを特徴とする再生装置。 - ビット情報を再生した再生信号の信号品質を評価する評価方法であって、
上記再生信号からビタビ検出を行ってビット検出を行うビタビ検出手順と
上記ビタビ検出手順におけるパスの選択の結果生き残った最尤パスとこの最尤パスと最終的に比較された第2パスのうち、少なくともエラーパターンが予め定められた所定複数のエラーパターンの何れかに該当するものについて、上記第2パスに対するパスメトリックの値と上記最尤パスに対するパスメトリックの値との差分であるメトリック差分を算出するメトリック差分算出手順と、
上記メトリック差分算出手順により算出した上記エラーパターンごとのメトリック差分の値を、それぞれの上記エラーパターンでの上記最尤パスと上記第2パスとのユークリッド距離を共通の値で除算した個別の閾値によりそれぞれ比較し、上記閾値を下回る上記メトリック差分の値の総数を評価値として算出する評価値算出手順と、
を備えていることを特徴とする評価方法。
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