JP2007508648A - アイパターンを利用した信号品質測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、信号品質測定方法及び装置に係り、特に、信号のアイパターンを利用してディスクなどから読み取られたＲＦ信号からの出力信号の品質を測定する方法及び装置を提供する。
本発明は、チャンネルを通過した入力信号の品質を測定する装置であって、入力信号の時間変化による波形の変化を表すアイパターンを検出するアイパターン検出部、及び入力信号のアイパターンから測定された目深さに基づいて信号品質を生成する信号品質生成部を備えることを特徴とする。これにより、高密度の記録媒体システムまたは通信システムで信号特性をさらに正確に表現できる新たな信号品質測定装置及び方法が提供される。

Description

本発明は、信号品質測定方法及び装置に係り、特に、信号のアイパターンを利用してディスクなどから読み取られたＲＦ信号からの出力信号の品質を測定する方法及び装置に関する。

例えば、記録媒体システムまたは通信システムのように入力信号がチャンネルを通過して出力信号として出力されるシステムにおいて、チャンネルを通過して受信される過程で外部ノイズが添加されれば、信号は所望しない成分が添加されて、出力信号の波形が変形されてしまう。一般的に、歪曲または歪みで表現されるこのような変形は、出力信号から情報を抽出する過程で誤った結果を誘発する。

従来のシステムでは、受信された出力信号からジッタ値を検出することによって、信号の品質を決定した。ジッタ値は、受信信号が時間軸で変動する程度を％値で表したものであって、記録媒体システムで広く使われてきた。

また、現在の記録媒体システムでは、媒体の物理的な保存面積に多量のデータを保存しようとし、通信システムでは、狭い伝送帯域で多くのデータを伝送しようとするため、データの検出過程で既存の単純な信号極性の判断による信号処理方法でない適応型の等化器またはビタビ検出器のような複雑な信号処理アルゴリズム（ＰＲＭＬ）を使用するようになった。

しかし、このようなジッタ値を信号品質の基準として使用する従来の方式は、このような複雑な信号処理アルゴリズムを使用するシステムでは、信号処理後のビットエラー率（ＢＥＲ）と検出されたジッタ値とが類似した特性を表せずに異なる特性を表すことによって、それ以上ジッタ値は信号の品質を適切に反映できなくなった。

図１は、記録媒体システムにおいて、実際のＢＥＲを測定した図である。本測定において、１２ｃｍのブルーレイディスクに３１ＧＢの記録密度でデータを記録し、外部から半径方向チルト及び接線方向チルトというノイズを付加した後、再生時にＢＥＲ及びジッタ値を測定した。図１に示すように、外部からノイズが印加されていない０チルトで最も小さいＢＥＲを表し、チルトが増加しつつＢＥＲが増加している。

図２は、図１と同じ環境で、ジッタ値の検出による信号品質結果を示す図である。図２において、検出されたジッタ値が０チルトで最も小さく、チルトが増加しつつジッタ値が増加する傾向を表し、これは、図１での特性と類似している。しかし、図２において、＋０．４及び−０．４の角度では、図１のＢＥＲと全く異なる特性を表すだけでなく、−０．６以下または＋０．６以上では、ジッタ値をそれ以上検出できない。すなわち、従来のジッタ値の測定による信号品質評価方法は、高密度の記録媒体の信号処理方式でそれ以上信号の品質を反映できない。

また、最近、ディスクシステムで広く使われる光ディスクシステムは、既存の金属性のハードディスクとは異なり可換媒体システムであるので、ディスク媒体と装置との互換性が維持されねばならないが、ジッタ値の測定による従来の信号品質評価方法は、元信号パターンを知らねばならないので、このような新たな環境では適していない問題点がある。

本発明の目的は、前述した問題点を解決するためのものであって、高密度の記録媒体システムまたは通信システムで信号特性をさらに正確に表現するための新たな信号品質測定方法及びその装置を提供するところにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、入力信号がチャンネルを通過して出力信号として出力されるシステムで出力信号の品質を測定する装置であって、前記出力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出部、及び前記出力信号のアイパターンから目深さを測定することによって信号品質を生成する信号品質生成部を備えることを特徴とする。

また、前記信号品質生成部は、前記出力信号のアイパターンを受信して出力信号のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部、前記ヒストグラムを受信してそれぞれの主レベル値を含むように、それぞれのレベル区間の大きさを決定するレベル区間決定部、及び前記決定されたレベル区間に対して前記出力信号のアイパターンの目深さを生成する目深さ生成部を備えることを特徴とする。

ここで、前記ヒストグラム生成部は、既定の大きさの単位区間に前記アイパターンを分割した後、各単位区間に存在する信号の個数を計数することを特徴とする。

ここで、前記レベル区間決定部は、前記ヒストグラムから信号の個数が最大または最小となる単位区間を抽出し、最小−最大−最小の信号の個数を有する単位区間を両側の末端とする区間を一つのレベル区間として決定することを特徴とする。

ここで、前記目深さ生成部は、前記各レベル区間に属する信号の信号大きさ及び前記信号の分布状態に基づいて目深さを生成することを特徴とする。

このとき、前記分布状態は、前記各レベル区間の主レベル値に基づいて生成され、前記主レベル値は、該当レベル区間内に存在する信号大きさの平均値、該当レベル区間に属する信号のうち最頻の単位区間のレベル値またはユーザーにより入力された値のうちいずれか一つとして選択される。

また、前記分布状態は、前記主レベル値を基準として計算した統計的な分散値であるか、または前記主レベル値と前記該当レベル区間に存在する信号の大きさとの差に基づいて生成される。

また、本発明は、入力信号がチャンネルを通過して出力信号として出力されるシステムで出力信号の品質を測定する装置であって、前記出力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出部、及び前記出力信号のアイパターンから目幅を測定することによって信号品質を生成する信号品質生成部を備える。

ここで、前記信号品質生成部は、前記出力信号のアイパターン及び主レベル値を受信して、サンプリング時間の遷移時に主レベル値を交差する交差点を検出する交差点検出部、前記交差点からデルタ値を生成するデルタ生成部、及び前記デルタ値から目幅を生成する目幅生成部を備え、前記デルタ値は、前記交差点の該当レベル交差時に時間遷移量を表すことを特徴とする。

また、前記交差点検出部は、前記アイパターン内の交差点（Ｐ１，Ｐ２）の位置からサンプリング時間（ｔ，ｔ＋１）及びこのときの信号大きさ（Ｙ_ｔ，Ｙ_ｔ＋１）を抽出することを特徴とする。

また、前記デルタ検出部は、交差点とサンプリング時間との距離に基づいてデルタ値を決定し、特に式 delta＝L₁/L₂＝(Y_i-Y_t)/(Y_t+1-Y_t)により生成され、ここで、Ｙ_ｉはｉ番目のレベル区間の主レベル値、Ｙ_ｔ及びＹ_ｔ＋１は、それぞれ時間ｔ及びｔ＋１での交差点での出力信号の大きさを表す。

また、前記目幅生成部は、前記デルタ値の平均値または分散値に基づいて信号品質を生成し、特に以下の式

により信号品質Ｑ_ｗ２を生成し、ここで、Ｍｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の平均値、ｖｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の分散値を表す。

また、本発明は、入力信号がチャンネルを通過して出力信号として出力されるシステムで出力信号の品質を測定する装置であって、前記出力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出部、前記出力信号のアイパターンから目深さを測定することによって、目深さ信号品質Ｑ_ｄを生成する第１信号品質生成部、前記出力信号のアイパターンから目幅を測定することによって、目幅信号品質Ｑ_ｗを生成する第２信号品質生成部、及び前記目深さ信号品質及び目幅信号品質に基づいて全体信号品質Ｑ_Ｔを生成する全体信号品質生成部を備える。

ここで、前記第１信号品質検出部は、前記出力信号のアイパターンを受信して出力信号のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部、前記ヒストグラムを受信してそれぞれの主レベル値を含むように、それぞれのレベル区間の大きさを決定するレベル区間決定部、及び前記決定されたレベル区間に対して前記出力信号のアイパターンの目深さを生成する目深さ生成部を備え、前記第２信号品質検出部は、前記出力信号のアイパターン及び主レベル値を受信して、サンプリング時間の遷移時に主レベル値を交差する交差点を検出する交差点検出部、前記交差点からデルタ値を生成するデルタ生成部、及び前記デルタ値から目幅を生成する目幅生成部を備え、前記デルタ値は、前記交差点の該当レベルの交差時の時間遷移量を表すことを特徴とする。

このとき、前記主レベル値は、前記第１信号検出器から受信できる。

また、前記全体信号品質決定部は、以下の式

のうちいずれか一つにより生成され、ここで、Ｄ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであり、Ｗ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さである。

また、本発明は、入力信号がチャンネルを通過して出力信号として出力されるシステムで出力信号の品質を測定する方法であって、前記出力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出ステップ、及び前記出力信号のアイパターンから目深さを測定することによって信号品質を生成する信号品質生成ステップを含むことを特徴とする。

また、本発明は、入力信号がチャンネルを通過して出力信号として出力されるシステムで出力信号の品質を測定する方法であって、前記出力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出ステップ、及び前記出力信号のアイパターンから目幅を測定することによって信号品質を生成する信号品質生成ステップを含むことを特徴とする。

また、本発明は、入力信号がチャンネルを通過して出力信号として出力されるシステムで出力信号の品質を測定する方法であって、前記出力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出ステップ、前記出力信号のアイパターンから目深さを測定することによって、目深さ信号品質Ｑ_ｄを生成する第１信号品質生成ステップ、前記出力信号のアイパターンから目幅を測定することによって、目幅信号品質Ｑ_ｗを生成する第２信号品質生成ステップ、及び前記目深さ信号品質及び目幅信号品質に基づいて全体信号品質Ｑ_Ｔを生成する全体信号品質生成ステップを含むことを特徴とする。

本発明による信号品質測定方法及びその装置を使用すれば、高密度の記録媒体システムまたは通信システムで信号品質をさらに測定することが可能である。

以下、添付された図面を参照して、本発明による望ましい一実施形態を詳細に説明する。

アイパターンとは、特定信号の時間変化による波形変化を示したものであって、オシロスコープの時間軸をビット率と同期させてトリガーリングし、時間スロット期間ほどシフトすることによって、連続した各ビットの波形が互いに重なってスクリーン上に表したものである。このような信号の変化状態は、一般的に真中が開けられた目の形状となるのでアイパターンという。理想的な波形ならば、信号のアイパターンは、上下二つの水平線からなるが、シンボル間の妨害及びノイズにより目の形状を有し、このような目の形状を分析することによって、システムの帯域制限状況やノイズ量などが定性的に分かる。記録媒体システムにおいて、信号品質の測定対象となる信号は、記録媒体から読み取られた出力信号（または、等化器の入力信号）またはビタビ検出器のようなＰＲＭＬシステムに入力される信号である。以下では、信号品質の測定対象として測定信号という用語を使用する。

図３は、記録媒体システムの一般的な出力信号のアイパターンを示す図である。図３に示したように、記録媒体システムの出力信号は、Ｎ個のレベルを有し、このときのレベルは、以後に入力されるＰＲＭＬシステムであるビタビ検出器の主レベル値である。図３において、斜線で示した領域は、信号が存在する領域であって、レベル値の近辺及び各サンプリング時間近辺に集中した分布を有する。レベル値の近辺に形成された横方向の棒状の斜線で示した領域と、サンプリング時間の近辺に形成された縦方向の棒状の斜線で示した領域との交差により形成された開けられた空間が信号の目となる。目の縦方向の長さは、目の深さと定義され、目の横方向長さは、目の幅と定義される。レベル値がＮ個であるので、一つの信号に対して目はＮ−１個形成される。

本発明は、このようなアイパターンの目深さ、目幅またはそれらの組み合わせに表された特徴を信号品質の評価尺度として使用することを特徴とする。以下に説明する。

以下では、図４ないし図８を参照して、本発明による目深さを利用した信号品質の測定方法及びその装置を説明する。

図４は、本発明の一実施形態であって目深さで信号品質を測定する概念を示すアイダイヤグラムである。

アイパターンの定性的特徴によって、目深さは、所定の一つのレベルに対して出力信号の大きさがどれほど外れているかを表現する。したがって、目深さの定量的定義は、信号品質の評価尺度として使われうる。図４は、目幅に関するアイパターンは省略し、目深さに関するアイパターンのみを表したものである。

図４において、＋ｍａｘ及び−ｍａｘは、ビタビ検出器の特性上出力信号が有しうる最大または最小の信号大きさを表す。また、各主レベルｍａｉｎ ｌｅｖｅｌ_０ないしｍａｉｎ ｌｅｖｅｌ_Ｎ−１は、ビタビ検出器の主レベル値と推定される値であり、このとき、斜めの棒の縦長は、各主レベル値の近辺に存在する信号大きさの統計的な分布度を表す値であって、一般的に分散値である。上限値ｂｏｕｎｄａｒｙ_ｕｐまたは下限値ｂｏｕｎｄａｒｙ_ｄｏｗｎは、実際の信号が有しうる最大のレベル値または最小のレベル値を表し、ユーザーによりまたは他の基準により設定可能である。前述したように、目深さは、各レベル値の近辺で信号が存在していない領域の縦方向の長さである。

このようなアイパターンの目深さ特性によれば、目深さが深いほど信号品質が良好である。また、信号の大きさは、それぞれの主レベル値に集中しているほど信号品質が良好であるので、分散値が小さいほど信号品質が良好であると判断されうる。しかし、このような目深さによる信号の品質は、色々な形態と定義されうる。

図５は、本発明の一実施形態による信号品質測定装置のブロック図である。

信号品質測定装置５００は、ヒストグラム生成部５１０、レベル区間決定部５２０及び目深さ生成部５３０を備える。記録媒体システムの測定信号５０１は、記録媒体から読み取った出力信号であって、信号品質測定装置５００に入力される。前述したように、このような測定信号は、等化器の入力信号またはビタビ検出器の入力信号となりうる。

ヒストグラム生成部５１０は、測定信号５０１及び単位区間大きさ５０２を受信して測定信号のヒストグラム５１１を生成する。測定信号５０１は、アイパターンの形態としてヒストグラム生成部５１０に入力され、特定時間に存在する測定信号５０１の大きさに関する情報を有する。ヒストグラム５１１は、単位区間大きさにカットした測定信号のアイパターンに対して、単位区間内に存在する測定信号の個数をグラフで表現したものである。

図６は、測定信号５０１のアイパターンを示し、図７は、図６の測定信号から生成されたヒストグラムを示す。図６において、横軸は時間軸であり、縦軸は測定信号の大きさを表す。一般的な記録媒体システムの特性によって、測定信号の分布は、レベル値周囲に分布し、横棒状を有する。このようなアイパターンは、特定のレベル区間に特定の大きさを有する信号が幾つ存在するかに関する情報を含む。ここで、特定のレベル区間は、レベル区間の大きさで特定され、ユーザーによりあらかじめ決定された値である。図７は、このような情報をさらに見やすく示した図であり、横軸は信号の個数を、縦軸は特定区間を表す。縦軸は、単位区間番号として特定区間を特定し、このような単位区間番号の個数は、信号が存在できる全体レベル大きさを各単位レベル区間の大きさに割った値となる。図７において、単位区間の個数は３２個である。また、図７を参照するに、単位区間番号２，８，１６，２３及び２８で信号の個数が周囲の他の区間よりはるかに大きいということが分かる。

ヒストグラム生成部５１０で生成されたヒストグラム５１１は、単位区間に関する情報及び各区間に存在する信号の個数に関する情報を含む。前者は、該当単位区間が表す信号大きさの範囲５１２であり、後者は、信号大きさの範囲に属する大きさを有する信号の個数５１３である。ヒストグラムによれば、例えば単位区間大きさ５０２が０．１ボルトであり、単位区間番号が２０番である区間の信号大きさの範囲が２．５ないし２．６ボルトであり、この区間に含まれる信号の個数５１３が５０００個であるということが分かる。

レベル区間決定部５２０では、ヒストグラム生成部５１０で生成したヒストグラムを分析して各レベル区間大きさを決定する。一つのレベル区間は、一つの主レベル値に対応する。すなわち、一つのレベル区間は、ヒストグラムで最大の信号の個数を有する単位区間を含む。レベル区間の大きさは、一つのレベル区間が有しうる単位区間の個数である。レベル区間の大きさは、各レベル区間ごとに相異なる。図７のヒストグラムを見れば、単位区間番号が２，８，１６，２３及び２８で信号の個数が最大であるということが分かる。したがって、レベル区間は、このような単位区間を中心に‘幾つ’の単位区間をさらに含んで決まる。このとき、該当レベル区間が‘幾つ’の単位区間を含むかを決定することがレベル区間大きさを決定する過程である。

図８は、レベル区間を決定する概念を示す図である。図８は、連続した信号の形態に表したヒストグラムであって、横軸は単位区間の配列を、縦軸は各単位区間に存在した信号の個数を表す。図８に示すように、単位区間ｂ，ｇで最小値（１）、（３）を有し、単位区間ｅで最大値（２）を有する。ここで、最大値であるか、または最小値であるかは、各区間の間のグラフの勾配（６）を抽出することによって決定されるが、−から＋に変わるときは最小値として、＋から−に変わるときは最大値として決定される。

一実施形態において、一つのレベル区間は、最小値−最大値−最小値の区間を有する最小限の区間として決定される。図８のヒストグラムにおいて、レベル区間の大きさＲＮＧ_ｋは５である。ここで、ｋは、レベル区間を特定するレベル区間インデックスを表す。

他の実施形態において、一つのレベル区間は、最小値−最大値−最小値の区間を有する最小限の区間として決定されるだけでなく、それに付加して最大値と最小値との差（４）、（５）がいずれも既定の臨界値以上でなければならない。ここで、既定の臨界値は、最大値×第１臨界定数Ｃ１で表現され、このとき、定数Ｃ１は、０ないし１の値を有する。このような付加条件を式で表現すると、次の通りである。

（４）及び（５）＞（２）×Ｃ１ （１）
レベル区間の決定にこのような制限をおく理由は、勾配の変化の測定のみで発生する誤ったレベル区間の決定のエラーを訂正するためである。

さらに他の実施形態において、一つのレベル区間は、最小値−最大値−最小値の区間を有する最小限の区間として決定されるだけでなく、それに付加して測定された勾配（６）が既定の臨界値以上でなければならない。ここで、既定の臨界値は、第２臨界定数Ｃ２で表現されうる。

目深さ生成部５３０は、測定信号５０１及びレベル区間大きさ５２１を受信して信号品質Ｑを生成する。信号品質Ｑは、アイパターンの目深さの幾何学的な形状から次のように定性的に定義されうる。

ここで、Ｑ_ｄ１は信号品質であり、Ｄ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さである。

実際のレベル区間での目深さは、信号大きさの平均または信号大きさの分散程度を考慮して定量的に表現され、この場合、信号品質Ｑは、次の式（３）のように定義される。

ここで、Ｎは主レベルの個数、Ｍ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に存在する信号大きさの平均値、ｖ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に存在する信号の分散値である。

分散値ｖ_ｉの計算のために、主レベル値が定義される。主レベル値は、該当レベル区間に属する信号の信号大きさの平均値、または該当レベル区間に属する信号のうち最頻の単位区間のレベル値、またはユーザーにより入力された任意の値となりうる。

本発明の一実施形態において、分散値ｖ_ｉは、該当区間に存在する信号の信号大きさの統計的な分散値を意味する。このとき、基準値は、各該当レベルの主レベル値となる。本発明の他の実施形態において、分散値ｖ_ｉは、該当レベル区間に存在する信号の信号大きさと該当区間の主レベル値との差についての統計的な分散値である。

また、実際に存在するレベル値の上限値及び下限値を定義し、上限値及び下限値の範囲内に存在する信号のみを考慮して信号品質を定義すれば、次の式（４）の通りである。

ここで、Ｎは主レベルの個数、ｖ_ｉはｉ番目のレベル区間に存在する信号の分散値、Ｂ_ｕｐはレベル上限値、Ｂ_ｄｏｗｎはレベル下限値である。レベル上限値及びレベル下限値は、第１に、ユーザーにより入力された値を使用するか、または第２に、最初の平均値Ｍ_０、分散値ｖ_０及び最後の平均値Ｍ_Ｎ−１、分散値ｖ_Ｎ−１を利用するか、または第３に、最小頻度数を満足するレベル区間の信号レベル値と定義されうる。第２の方法でレベル上限値及び下限値を決める場合の信号品質Ｑの一例は、式（３）に示した通りである。

前述したＱ_ｄ１、Ｑ_ｄ２、Ｑ_ｄ３は、いずれも信号品質の尺度として使われ、いずれも本発明の一態様を構成する。

以下では、図９ないし図１１を参照して、本発明による目幅を利用した信号品質の測定方法及び装置を説明する。

図９は、本発明の他の一実施形態として目幅を利用して信号品質を測定する概念を示すアイダイヤグラムである。

アイパターンの定性的特徴によって、目幅は、測定信号がどれほど正確にサンプリングされているかに関する情報を含んでいる。したがって、目幅の定量的な定義も、信号品質の評価尺度として使われうる。図９は、目深さに関するアイパターンは省略し、目幅に関するアイパターンのみを表したものである。

図９において、ｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｉｍｅ_ｎ及びｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｉｍｅ_ｎ＋１は、それぞれｎ番目及びｎ＋１番目のサンプリング時間を表し、ｍｅａｎ_ｍ及びｖａｒｉａｎｃｅ_ｍは、ｍ番目の主レベル値に対して測定した信号の移動距離（ｄｅｌｔａ）の平均値及び分散値を表す。ここで、デルタ値は、各主レベル値に対してどれほど測定信号が時間軸に遷移されたかを表す尺度であって、多様な形態に定義されうる。前述したように、目幅ｏｐｅｎ＿ｅｙｅ＿ｗｉｄｔｈ_ｍは、ｍ番目の主レベル値の近辺で信号が存在していない領域の横方向の長さである。

このようなアイパターンの目幅特性によれば、目幅が広いほど信号品質が良好である。すなわち、各レベルで信号が各サンプリング時間に集中しているほど信号品質が良好であるので、デルタ値が小さいほど信号品質が良好であるといえる。また、デルタ値は、一方のサンプリング時間に集中するほど信号品質が良好であるので、デルタ値の分散値が小さいほど信号品質が良好であると判断されうる。

図１０は、デルタ値の概念を説明する図である。

本発明の一実施形態において、目幅の定量的特性は、デルタ値の平均値及び分散値を利用して定義されうる。図１０において、横軸は時間軸であって、サンプリング時間を表し、縦軸は信号大きさを表す。信号点Ｐ_１，Ｐ_２及びＰ_３は、アイパターンで時間ｔでの特定の信号が時間ｔ＋１で他の位置に移動したとき、それをグラフ上で示した点である。

本発明の一実施形態によって、デルタ値は、各主レベル値に交差する二つの信号点の時間遷移量と定義されうる。図１０に示したように、信号点Ｐ_１からＰ_２への遷移は、主レベル値Ｙ_ｉを交差する。図１０に示した三角形の幾何学的関係（Ｌ_１：Ｌ_２＝ｄｅｌｔａ：１）から、デルタ値は、次の式（５）と定義されうる。

Delta＝L₁/L₂＝(Y_i-Y_t)/(Y_t+1-Y_t) （５）
ここで、Ｙ_ｉは、ｉ番目のレベル区間の主レベル値、Ｙ_ｔ及びＹ_ｔ＋１は、それぞれ時間ｔ及びｔ＋１での測定信号の大きさを表す。

図１１は、本発明の他の一実施形態による信号品質測定装置のブロック図である。図１１の信号品質測定装置６００は、交差点検出部６１０、デルタ値生成部６２０及び目幅生成部６３０を備える。

交差点生成部６１０は、測定信号５０１及び主レベル値６０１を受信して、所定の主レベル値Ｙ_ｉに交差する二つの信号点Ｐ_１，Ｐ_２を検出する。信号点Ｐ_１，Ｐ_２の位置から、各サンプリング時間ｔ，ｔ＋１及びこのときの信号の大きさＹ_ｔ，Ｙ_ｔ＋１（６１１，６１２）が抽出される。このとき、主レベル値Ｙ_ｉ（６０１）は、ユーザーによる任意の値を使用してもよく、目深さを利用した信号品質測定装置で生成された主レベル値を使用してもよい。

デルタ生成部６２０は、各サンプリング時間での信号大きさ６１１，６１２及び主レベル値６０１を受信して、式５を利用してデルタ値６２１を生成する。

目幅生成部６３０は、デルタ値６２１を受信して信号品質Ｑ_ｗ（６３１）を生成する。まず、目幅の定性的特徴によって、目幅を利用した信号品質Ｑ_ｗは、次の式（６）のように定義される。

ここで、Ｗ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対する目幅を表す。

本発明の一実施形態において、前述したデルタ値を利用して、前記信号品質は、定量的に次の式（７）のように定義されうる。

ここで、Ｍｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の平均値、ｖｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の分散値を表す。

目幅を利用した信号品質は、あらゆるレベル区間で主レベル値との交差点を時間軸で分析するという特徴を有する。これは、ゼロ交差点でのみ時間的分析を行う従来のジッタ値の測定方法と相異なる。このように、本発明は、あらゆるレベル交差点での情報を利用してサンプリング位置（サンプリングの正確度）及び分散程度（サンプリングの精密度）を測定することによって、さらに正確な信号品質を測定することが可能である。

以下では、図１２ないし図１５を参照して、本発明による目深さ及び目幅をいずれも使用した信号品質の測定方法及び装置を説明する。

図１２は、本発明のさらに他の実施形態による信号品質測定装置のブロック図である。本実施形態による信号品質測定装置７００は、第１信号品質生成部７１０、第２信号品質生成部７２０及び全体信号品質生成部７３０を備える。

第１信号品質生成部７１０は、測定信号５０１を受信して目深さを利用した信号品質Ｑ_ｄを生成し、第２信号品質生成部７２０は、測定信号５０１を受信して目幅を利用した信号品質Ｑ_ｗを生成する。第１信号品質生成部７１０は、図５における信号品質測定装置５００と同じ構造を有し、第２信号品質生成部７２０は、図１１における信号品質測定装置６００と同じ構造を有する。

全体信号品質生成部７３０は、目深さを利用した信号品質Ｑ_ｄ（５３１）及び目幅を利用した信号品質Ｑ_ｗ（６３１）を受信して全体信号品質Ｑ_Ｔ（７０１）を生成する。全体信号品質７０１は、次のような多様な方法で生成されうる。

第１に、目をいずれも一つの直四角形と見る場合であって、全体信号品質Ｑ_Ｔ（７０１）は、次の式（８）により定義される。

ここで、Ｑ_ｄは、目深さ信号品質を表し、Ｑ_ｗは、目幅信号品質を表す。
第２に、それぞれの目を一つの直四角形と見る場合であって、全体信号品質Ｑ_Ｔ（７０１）は、次の式（９）により定義される。

第３に、それぞれの目を一つの台形と見る場合であって、全体信号品質Ｑ_Ｔ（７０１）は、次の式（１０）により定義される。

図１３ないし図１５は、本発明の実施形態に対して測定した信号品質を示す図である。信号品質の測定は、図１及び図２と同じ条件で行われ、測定信号としては、等化器の入力信号を使用した。

図１３は、アイパターンの目深さのみを利用してＢＥＲを推定した場合を示し、図２と異なり、０．６°以上−０．６°以下でもＢＥＲが測定された。システム許容値１．２５を超える部分が−０．６°以下から始まるので、図２の従来の方法では許容チルトを測定できないが、本発明では、図１３に示すように、許容チルトが約−０．５°と測定可能である。

図１４は、アイパターンの目幅のみを利用してＢＥＲを推定した場合を示し、図１３と同様に、従来の方法では表されていない信号の品質特性が検出される。

図１５は、アイパターンの目深さ及び目幅をいずれも利用してＢＥＲを推定した場合を示し、図２の場合よりさらに広い範囲でさらに明確に信号品質を表現している。

これまで、本発明について、その望ましい実施形態を中心に述べた。当業者は、本発明が、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で、変形された形態に具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に表れており、それと同等な範囲内にあるあらゆる差異点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

記録媒体システムで実際のＢＥＲを測定した図である。 同じ環境でジッタ値の検出による信号品質結果を示す図である。 記録媒体システムの一般的な出力信号のアイパターンを示す図である。 本発明の一実施形態であって、目深さで信号品質を測定する概念を示すアイダイヤグラムである。 本発明の一実施形態による信号品質測定装置のブロック図である。 測定信号のアイパターンを示す図である。 図６の測定信号から生成されたヒストグラムである。 レベル区間を決定する概念を示す図である。 本発明の他の一実施形態であって、目幅を利用して信号品質を測定する概念を示すアイダイヤグラムである。 デルタ値の概念を説明する図である。 本発明の他の一実施形態による信号品質測定装置のブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態による信号品質測定装置のブロック図である。 本発明の実施形態に対して測定した信号品質を示す図である。 本発明の実施形態に対して測定した信号品質を示す図である。 本発明の実施形態に対して測定した信号品質を示す図である。

Claims (54)

1. チャンネルを通過した入力信号の品質を測定する装置であって、
   前記入力信号の時間変化による波形の変化を表すアイパターンを検出するアイパターン検出部と、
   前記入力信号のアイパターンから測定された目深さに基づいて信号品質を生成する信号品質生成部とを備えることを特徴とする信号品質測定装置。
2. 前記信号品質生成部は、
   前記入力信号のアイパターンを受信して入力信号のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
   前記ヒストグラムを受信してそれぞれの主レベル値を含むように、それぞれのレベル区間の大きさを決定するレベル区間決定部と、
   前記決定されたレベル区間に対して前記入力信号のアイパターンの目深さを生成する目深さ生成部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の信号品質測定装置。
3. 前記ヒストグラム生成部は、既定の大きさの単位区間で前記アイパターンを分割した後、各単位区間に存在する信号の個数を計数することを特徴とする請求項２に記載の信号品質測定装置。
4. 前記レベル区間決定部は、
   前記ヒストグラムから信号の個数が最大または最小となる単位区間を抽出し、最小−最大−最小の信号の個数を有する単位区間を両側の末端とする区間を一つのレベル区間として決定することを特徴とする請求項３に記載の信号品質測定装置。
5. 前記レベル区間決定部は、各単位区間の信号の個数の勾配を測定することによって、前記最小−最大−最小の信号の個数を有する単位区間を決定することを特徴とする請求項４に記載の信号品質測定装置。
6. 前記レベル区間決定部は、前記信号の個数の｜最小値−最大値｜が既定の臨界値より小さいとき、最大−最小の関係を有する単位区間から除外させることを特徴とする請求項５に記載の信号品質測定装置。
7. 前記既定の臨界値は、前記ヒストグラムの最大値×第１臨界定数であり、前記第１臨界定数は、０ないし１の範囲を有することを特徴とする請求項６に記載の信号品質測定装置。
8. 前記レベル区間決定部は、前記勾配が既定の第２臨界定数より小さいとき、最大−最小の関係を有する単位区間から除外させることを特徴とする請求項５に記載の信号品質測定装置。
9. 前記目深さ生成部は、
   前記各レベル区間に属する信号の信号大きさ及び前記信号の分布状態に基づいて目深さを生成することを特徴とする請求項２に記載の信号品質測定装置。
10. 前記分布状態は、前記各レベル区間の主レベル値に基づいて生成されることを特徴とする請求項９に記載の信号品質測定装置。
11. 前記主レベル値は、該当レベル区間内に存在する信号大きさの平均値、該当レベル区間に属する信号のうち最頻の単位区間のレベル値またはユーザーにより入力された値のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１０に記載の信号品質測定装置。
12. 前記分布状態は、前記主レベル値を基準として計算した統計的な分散値であることを特徴とする請求項１１に記載の信号品質測定装置。
13. 前記分布状態は、前記主レベル値と前記該当レベル区間に存在する信号大きさとの差に基づいて生成されることを特徴とする請求項１１に記載の信号品質測定装置。
14. 前記信号品質Ｑは、以下の式
    

    

    
    により生成され、ここで、Ｎは主レベルの個数、Ｍ_ｉはｉ番目のレベル区間に存在する信号大きさの平均値、ｖ_ｉはｉ番目のレベル区間に存在する信号の分散値を表すことを特徴とする請求項９に記載の信号品質測定装置。
15. 前記信号品質Ｑは、以下の式
    

    

    
    により生成され、ここで、Ｎは主レベルの個数、ｖ_ｉはｉ番目のレベル区間に存在する信号の分散値、Ｂ_ｕｐはレベル上限値、Ｂ_ｄｏｗｎはレベル下限値を表すことを特徴とする請求項９に記載の信号品質測定装置。
16. 前記レベル上限値及びレベル下限値は、ユーザーにより入力された値または最小頻度数を満足するレベル区間の信号レベル値のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１５に記載の信号品質測定装置。
17. 前記チャンネルは、通信システムまたは記録媒体システムのチャンネルのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の信号品質測定装置。
18. 前記チャンネルは、記録媒体システムであり、前記入力信号は、等化器の入力信号またはビタビ検出器の入力信号のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１７に記載の信号品質測定装置。
19. チャンネルを通過した入力信号の品質を測定する装置であって、
    前記入力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出部と、
    前記入力信号のアイパターンから測定された目幅に基づいて信号品質を生成する信号品質生成部とを備えることを特徴とする信号品質測定装置。
20. 前記信号品質生成部は、
    前記入力信号のアイパターン及び主レベル値を受信して、サンプリング時間の遷移時に主レベル値を交差する交差点を検出する交差点検出部と、
    前記交差点からデルタ値を生成するデルタ生成部と、
    前記デルタ値から目幅を生成する目幅生成部とを備え、
    前記デルタ値は、前記交差点の該当レベルの交差時に時間遷移量を表すことを特徴とする請求項１９に記載の信号品質測定装置。
21. 前記交差点検出部は、
    前記アイパターン内の交差点Ｐ１，Ｐ２の位置から、サンプリング時間ｔ，ｔ＋１及びこのときの信号大きさＹ_ｔ，Ｙ_ｔ＋１を抽出することを特徴とする請求項２０に記載の信号品質測定装置。
22. 前記デルタ検出部は、交差点とサンプリング時間との距離に基づいてデルタ値を決定することを特徴とする請求項２０に記載の信号品質測定装置。
23. 前記デルタ検出部は、以下の式
    delta＝L₁/L₂＝(Y_i-Y_t)/(Y_t+1-Y_t)
    により生成され、ここで、Ｙ_ｉはｉ番目のレベル区間の主レベル値、Ｙ_ｔ及びＹ_ｔ＋１は、それぞれ時間ｔ及びｔ＋１での交差点での入力信号の大きさを表すことを特徴とする請求項２１に記載の信号品質測定装置。
24. 前記目幅生成部は、
    前記デルタ値の平均値または分散値に基づいて信号品質を生成することを特徴とする請求項２０に記載の信号品質測定装置。
25. 前記目幅生成部は、以下の式
    

    

    
    により信号品質Ｑを生成し、ここで、Ｍｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の平均値、ｖｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の分散値を表すことを特徴とする請求項２４に記載の信号品質測定装置。
26. チャンネルを通過した入力信号の品質を測定する装置であって、
    前記入力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出部と、
    前記入力信号のアイパターンから測定された目深さに基づいて目深さ信号品質Ｑ_ｄを生成する第１信号品質生成部と、
    前記入力信号のアイパターンから測定された目幅に基づいて目幅信号品質Ｑ_ｗを生成する第２信号品質生成部と、
    前記目深さ信号品質及び目幅信号品質に基づいて全体の信号品質Ｑ_Ｔを生成する全体信号品質生成部とを備えることを特徴とする信号品質測定装置。
27. 前記第１信号品質検出部は、
    前記入力信号のアイパターンを受信して入力信号のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
    前記ヒストグラムを受信してそれぞれの主レベル値を含むように、それぞれのレベル区間の大きさを決定するレベル区間決定部と、
    前記決定されたレベル区間に対して前記入力信号のアイパターンの目深さを生成する目深さ生成部とを備えることを特徴とする請求項２６に記載の信号品質測定装置。
28. 前記第２信号品質検出部は、
    前記入力信号のアイパターン及び主レベル値を受信して、サンプリング時間の遷移時に主レベル値を交差する交差点を検出する交差点検出部と、
    前記交差点からデルタ値を生成するデルタ生成部と、
    前記デルタ値から目幅を生成する目幅生成部と、を備え、
    前記デルタ値は、前記交差点の該当レベルの交差時に時間遷移量を表すことを特徴とする請求項２６に記載の信号品質測定装置。
29. 前記主レベル値は、前記第１信号検出器から受信することを特徴とする請求項２８に記載の信号品質測定装置。
30. 前記全体信号品質決定部は、以下の式
    

    

    
    により生成され、ここで、Ｑ_ｄは第１信号品質であり、Ｑ_ｗは第２信号品質であることを特徴とする請求項２６に記載の信号品質測定装置。
31. 前記全体信号品質決定部は、以下の式
    

    

    
    により生成され、ここで、Ｄ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであり、Ｗ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであることを特徴とする請求項２６に記載の信号品質測定装置。
32. 前記全体信号品質決定部は、以下の式
    

    

    
    により生成され、ここで、Ｄ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであり、Ｗ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであることを特徴とする請求項２６に記載の信号品質測定装置。
33. チャンネルを通過した入力信号の品質を測定する方法であって、
    前記入力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出ステップと、
    前記入力信号のアイパターンから測定された目深さに基づいて信号品質を生成する信号品質生成ステップとを含むことを特徴とする信号品質測定方法。
34. 前記信号品質生成ステップは、
    前記入力信号のアイパターンを受信して入力信号のヒストグラムを生成するヒストグラム生成ステップと、
    前記ヒストグラムを受信してそれぞれの主レベル値を含むように、それぞれのレベル区間の大きさを決定するレベル区間決定ステップと、
    前記決定されたレベル区間に対して前記入力信号のアイパターンの目深さを生成する目深さ生成ステップとを含むことを特徴とする請求項３３に記載の信号品質測定方法。
35. 前記レベル区間決定ステップは、
    前記ヒストグラムから信号の個数が最大または最小となる単位区間を抽出するステップと、
    最小−最大−最小の信号の個数を有する単位区間を両側の末端とする区間を一つのレベル区間として決定するステップとを含むことを特徴とする請求項３４に記載の信号品質測定方法。
36. 前記目深さ生成ステップは、
    前記各レベル区間に属する信号の信号大きさ及び前記信号の分布状態に基づいて目深さを生成することを特徴とする請求項３４に記載の信号品質測定方法。
37. 前記分布状態は、前記各レベル区間の主レベル値に基づいて生成されることを特徴とする請求項３６に記載の信号品質測定方法。
38. 前記分布状態は、前記主レベル値を基準として計算した統計的な分散値であることを特徴とする請求項３７に記載の信号品質測定方法。
39. 前記分布状態は、前記主レベル値と前記該当レベル区間に存在する信号の信号大きさとの差に基づいて生成されることを特徴とする請求項３７に記載の信号品質測定方法。
40. 前記信号品質Ｑは、以下の式
    

    

    
    により生成され、ここで、Ｎは主レベルの個数、Ｍ_ｉはｉ番目のレベル区間に存在する信号大きさの平均値、ｖ_ｉはｉ番目のレベル区間に存在する信号の分散値を表すことを特徴とする請求項３６に記載の信号品質測定方法。
41. 前記信号品質Ｑは、以下の式
    

    

    
    により生成され、ここで、Ｎは主レベルの個数、ｖ_ｉはｉ番目のレベル区間に存在する信号の分散値、Ｂ_ｕｐはレベル上限値、Ｂ_ｄｏｗｎはレベル下限値を表すことを特徴とする請求項３６に記載の信号品質測定方法。
42. チャンネルを通過した入力信号の品質を測定する方法であって、
    前記入力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出ステップと、
    前記入力信号のアイパターンから測定された目幅に基づいて信号品質を生成する信号品質生成ステップとを含むことを特徴とする信号品質測定方法。
43. 前記信号品質生成ステップは、
    前記入力信号のアイパターン及び主レベル値を受信して、サンプリング時間の遷移時に主レベル値を交差する交差点を検出する交差点検出ステップと、
    前記交差点からデルタ値を生成するデルタ生成ステップと、
    前記デルタ値から目幅を生成する目幅生成ステップとを含み、
    前記デルタ値は、前記交差点の該当レベルの交差時に時間遷移量を表すことを特徴とする請求項４２に記載の信号品質測定方法。
44. 前記交差点検出ステップは、
    前記アイパターン内の交差点（Ｐ１，Ｐ２）の位置から、サンプリング時間（ｔ，ｔ＋１）及びこのときの信号大きさ（Ｙ_ｔ，Ｙ_ｔ＋１）を抽出するステップを含むことを特徴とする請求項４３に記載の信号品質測定方法。
45. 前記デルタ検出ステップは、以下の式
    delta＝L₁/L₂＝(Y_i-Y_t)/(Y_t+1-Y_t)
    により行われ、ここで、Ｙ_ｉはｉ番目のレベル区間の主レベル値、Ｙ_ｔ及びＹ_ｔ＋１は、それぞれ時間ｔ及びｔ＋１での交差点での入力信号の大きさを表すことを特徴とする請求項４３に記載の信号品質測定方法。
46. 前記目幅生成ステップは、
    前記デルタ値の平均値または分散値に基づいて信号品質を生成することを特徴とする請求項４３に記載の信号品質測定方法。
47. 前記目幅生成ステップは、以下の式
    

    

    
    により信号品質Ｑを生成するステップを含み、ここで、Ｍｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の平均値、ｖｔ_ｉは、ｉ番目のレベル区間に対するデルタ値の分散値を表すことを特徴とする請求項４３に記載の信号品質測定方法。
48. チャンネルを通過した入力信号の品質を測定する方法であって、
    前記入力信号のアイパターンを検出するアイパターン検出ステップと、
    前記入力信号のアイパターンから測定された目深さに基づいて目深さ信号品質Ｑ_ｄを生成する第１信号品質生成ステップと、
    前記入力信号のアイパターンから測定された目幅に基づいて目幅信号品質Ｑ_ｗを生成する第２信号品質生成ステップと、
    前記目深さ信号品質及び目幅信号品質に基づいて全体信号品質Ｑ_Ｔを生成する全体信号品質生成ステップとを含むことを特徴とする信号品質測定方法。
49. 前記第１信号品質検出ステップは、
    前記入力信号のアイパターンを受信して入力信号のヒストグラムを生成するヒストグラム生成ステップと、
    前記ヒストグラムを受信してそれぞれの主レベル値を含むように、それぞれのレベル区間の大きさを決定するレベル区間決定ステップと、
    前記決定されたレベル区間に対して前記入力信号のアイパターンの目深さを生成する目深さ生成ステップとを含むことを特徴とする請求項４８に記載の信号品質測定方法。
50. 前記第２信号品質検出ステップは、
    前記入力信号のアイパターン及び主レベル値を受信して、サンプリング時間の遷移時に主レベル値を交差する交差点を検出する交差点検出ステップと、
    前記交差点からデルタ値を生成するデルタ生成ステップと、
    前記デルタ値から目幅を生成する目幅生成ステップとを含み、
    前記デルタ値は、前記交差点の該当レベルの交差時の時間遷移量を表すことを特徴とする請求項４８に記載の信号品質測定方法。
51. 前記主レベル値は、前記第１信号検出器から受信することを特徴とする請求項５０に記載の信号品質測定方法。
52. 前記全体信号品質決定ステップは、以下の式
    

    

    
    により行われ、ここで、Ｑ_ｄは第１信号品質であり、Ｑ_ｗは第２信号品質であることを特徴とする請求項４８に記載の信号品質測定方法。
53. 前記全体信号品質決定ステップは、以下の式
    

    

    
    により行われ、ここで、Ｄ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであり、Ｗ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであることを特徴とする請求項４８に記載の信号品質測定方法。
54. 前記全体信号品質決定ステップは、以下の式
    

    

    
    により行われ、ここで、Ｄ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであり、Ｗ_ｉはｉ番目のレベル区間での目深さであることを特徴とする請求項４８に記載の信号品質測定方法。

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