JP2009238283A - Optical information reproducing system and information reproducing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学的情報再生装置、情報再生方法に関し、特に、PRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式を用いた情報再生装置、情報再生方法に関する。 The present invention relates to an optical information reproducing apparatus and information reproducing method, and more particularly to an information reproducing apparatus and information reproducing method using a PRML (Partial Response Maximum Likelihood) method.
光ディスク装置等の高密度記録における情報再生方式として、PRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式と呼ばれる信号処理技術が用いられている。PRML方式は、パーシャルレスポンス波形等化と最尤検出とを組み合わせた方式である。PRML方式は、再生チャネルを考慮した最尤検出器の特性を最大限に引き出すために、再生信号を波形等化によって補正後、最尤検出する。 A signal processing technique called a PRML (Partial Response Maximum Likelihood) system is used as an information reproducing system in high-density recording such as an optical disk device. The PRML system is a system that combines partial response waveform equalization and maximum likelihood detection. In the PRML system, the maximum likelihood detection is performed after correcting the reproduction signal by waveform equalization in order to maximize the characteristics of the maximum likelihood detector considering the reproduction channel.
PR方式は、拘束長をNとすると、PR(h0,h1,…,hN−1)のように表される。記録データ列ak=“010…0”に対して、光ヘッドから読み出された信号をFIR(Finite Impulse Response)フィルタに代表される等化器によって、出力値が“0h0h1…hN−10…0”となるように、符号間干渉を利用した波形等化を行う。これにより、ランダムな記録データ列は、等化後に多値のデータ列となる。拘束長Nが大きくなるほど、より多値となる。記録密度等の違いによる再生信号の特性に合わせて、拘束長Nやhi(i=0、1、…、N−1)が変更される。PRML方式が採用された初期には、拘束長N=2のPR(1,1)方式が利用されていたが、近年の高密度化をめざす光ディスク装置では、PR(1,2,2,1)方式やPR(1,2,2,2,1)方式が使われることが主流になってきている。図1に、記録波形に対するPR(1,2,2,1)方式及びPR(1,2,2,2,1)方式の出力波形が示される。また、PR(1,2,2,1)方式のアイパターンが図2Aに、PR(1,2,2,2,1)方式のアイパターンが図2Bに示される。このように、記録データ列に基づいて、PR方式の出力信号は多値となる。 The PR method is expressed as PR (h 0 , h 1 ,..., H N−1 ), where N is the constraint length. For the recording data string a k = “010... 0”, the output value is “0h 0 h 1 ... H” by an equalizer represented by a FIR (Finite Impulse Response) filter. Waveform equalization using intersymbol interference is performed so that N-1 0. Thereby, a random recording data string becomes a multi-valued data string after equalization. The greater the constraint length N, the more multivalue. The constraint length N and h i (i = 0, 1,..., N−1) are changed according to the characteristics of the reproduced signal due to the difference in recording density and the like. In the early days when the PRML system was adopted, the PR (1, 1) system with a constraint length N = 2 was used. However, in recent optical disk devices aiming at higher density, PR (1, 2, 2, 1) is used. ) Method and PR (1, 2, 2, 2, 1) method are becoming mainstream. FIG. 1 shows output waveforms of the PR (1, 2, 2, 1) system and the PR (1, 2, 2, 2, 1) system for the recording waveform. FIG. 2A shows an eye pattern of the PR (1, 2, 2, 1) system, and FIG. 2B shows an eye pattern of the PR (1, 2, 2, 2, 1) system. In this manner, the PR system output signal is multi-valued based on the recording data string.
拘束長Nの最尤検出器は、N−1の長さの記録データ列ak−N+1、ak−N+2、…、ak−1のパターンに基づいた時刻k−1における状態に対して、時刻kに入力信号系列ykによる状態遷移を基に検出が行われる。通常、情報記録媒体に記録される記録データ列は、適当な符号化によって連続する1の数と連続する0の数が制限されている。すなわち、符号化方式は、記録データ列akの連続する1または0の最小数である最小ランレングスdによって特徴付けられる。例えば、最も単純である拘束長N=2のPR(1,1)方式において、d=0の場合の状態遷移を説明する。記録データ列ak=0を状態S0に、記録データ列ak=1を状態S1に割り当てるとすると、状態遷移は、図3に示されるように、等化器の出力に合わせた“0、1、2”の3値基準値で2状態の遷移をする。なお、DC成分を除去した基準値を用いることが一般的であり、これ以降はこの表記に準じて、“0、1、2”を“−1、0、1”と表現する。 Maximum likelihood detector constraint length N, the recording data sequence a k-N + 1, a k-N + 2 of length N-1, ..., with respect to the state at time k-1 based on the pattern of a k-1 Then, detection is performed based on the state transition by the input signal sequence y k at time k. Usually, the number of consecutive 1's and the number of consecutive 0's are limited in a recording data string recorded on an information recording medium by appropriate encoding. That is, the encoding method is characterized by a minimum run length d that is the minimum number of consecutive 1s or 0s of the recording data sequence ak . For example, the state transition in the case of d = 0 in the simplest PR (1, 1) method with a constraint length N = 2 will be described. Assuming that the recording data string a k = 0 is assigned to the state S 0 and the recording data string a k = 1 is assigned to the state S 1 , the state transition is adjusted to the output of the equalizer as shown in FIG. Two-state transition is performed with a ternary reference value of 0, 1, 2 ″. In general, a reference value from which a DC component is removed is used, and thereafter, “0, 1, 2” is expressed as “−1, 0, 1” according to this notation.
図3に示される状態遷移図を時間軸上に展開したトレリス線図が図4に示される。各時刻のパスの長さは、ブランチメトリックと呼ばれる。時刻k−1における状態Si(i=0,1)から時刻kにおける状態Sj(j=0,1)に遷移するブランチメトリックは、式1−1〜式1−4で与えられる。
lk 00=(yk−(−1))2 … 式1−1
lk 01=(yk−0)2 … 式1−2
lk 10=(yk−0)2 … 式1−3
lk 11=(yk−1)2 … 式1−4
FIG. 4 shows a trellis diagram in which the state transition diagram shown in FIG. 3 is developed on the time axis. The length of the path at each time is called a branch metric. Branch metrics that transition from the state S i (i = 0, 1) at the time k−1 to the state S j (j = 0, 1) at the time k are given by Equations 1-1 to 1-4.
l k 00 = (y k -(-1)) 2 ... Formula 1-1
l k 01 = (y k −0) 2 ... Formula 1-2
l k 10 = (y k −0) 2 ... Formula 1-3
l k 11 = (y k −1) 2 Formula 1-4
ビタビアルゴリズムでは、トレリス線図上のある時刻kにおいて、時刻k−1までのパスの長さの総和と、時刻kにおいて入力される入力信号系列ykの値とからそれぞれのパスを通った場合のパスの長さが計算される。そして、1つの状態に向かうパスの内から、よりパスの長さが小さいパスを選択する操作が行われる。ある時刻において、各状態に至るパスの長さの最小値は、パスメトリックと呼ばれ、PR(1,1)方式のパスメトリックは、式2−1、式2−2で与えられる。
mk(S0)=min{mk−1(S0)+lk 00,mn−1(S1)+lk 10} … 式2−1
mk(S1)=min{mk−1(S0)+lk 01,mk−1(S1)+lk 11} … 式2−2
In the Viterbi algorithm, at a certain time k on the trellis diagram, when each path passes from the sum of the path lengths up to time k−1 and the value of the input signal sequence y k input at time k The path length of is calculated. Then, an operation for selecting a path having a shorter path length from the paths toward one state is performed. The minimum value of the path length to reach each state at a certain time is called a path metric, and the PR (1, 1) method path metric is given by Expression 2-1 and Expression 2-2.
m k (S 0 ) = min {m k−1 (S 0 ) + l k 00 , m n−1 (S 1 ) + l k 10 } Equation 2-1
m k (S 1 ) = min {m k−1 (S 0 ) + l k 01 , m k−1 (S 1 ) + l k 11 } Equation 2-2
mk(S0)は、チャネルクロックにより定義された時刻kにおいて、状態S0に遷移するパスの長さの最小値を示している。すなわち、時刻k−1に状態S0に遷移するまでのパスメトリックと時刻k−1において状態S0から時刻kにS0に遷移するブランチメトリックとの和と、時刻k−1に状態S1に遷移するまでのパスメトリックと時刻k−1において状態S1から時刻kにS0に遷移するブランチメトリックとの和とのうち、最小となる方が選択される。各時刻において、式2−1、2−2に示されるメトリックを持つパスのみが最尤パスとなる可能性を有するパスとして残され、パスメトリックが更新される。こうして残されたパスを生き残りパスと呼び、生き残りパスを過去に溯っていくと、ある時点でパスが1本にマージする確率が高くなる。マージしたパスを最尤パスとして検出し、検出データが得られる。拘束長が増えた場合も、ブランチの数が増えるだけで、同じような原理で最尤パスを求めることで検出データを得ることが出来る。 m k (S 0 ) indicates the minimum value of the length of the path that transitions to the state S 0 at time k defined by the channel clock. That is, the sum of the path metric until the transition to state S 0 at time k−1 and the branch metric that transitions from state S 0 to time S 0 at time k−1 and state S 1 at time k− 1. Of the path metric until the transition to, and the sum of the branch metric that transitions from state S 1 to time S 0 at time k−1 at time k−1, the one that is the smallest is selected. At each time, only the paths having the metrics shown in Expressions 2-1 and 2-2 are left as paths having the possibility of becoming the maximum likelihood paths, and the path metrics are updated. If the path left in this way is called a surviving path, and the surviving path is hit in the past, the probability that the paths merge into one at a certain point increases. The merged path is detected as the maximum likelihood path, and detection data is obtained. Even when the constraint length increases, detection data can be obtained by obtaining the maximum likelihood path based on the same principle only by increasing the number of branches.
高密度化により情報記録媒体上のピット形状の歪みが大きくなると、再生波形にアシンメトリなどの非線形歪みが発生するようになる。例えば、アシンメトリは、主に記録されたマーク形状に依存して発生する。図5に、アシンメトリのある再生波形の例が示される。アシンメトリのある再生波形では、図5に示されるように、パターンの粗密に対応した正負のピークレベルが、中心となる基準値に対して対称にならない現象、つまり、正負のピークレベルの中心がパターンの粗密によって異なるという非線形な現象が起きる。最長のマーク及びスペースに対する再生波形の値をそれぞれI11H、I11Lとし、最短のマーク及びスペースに対する再生波形の値をそれぞれI2H、I2Lとすると、アシンメトリは、
0.5・[(I11H+I11L)−(I2H+I2L)]/(I11H−I11L) …式3
と定義される。
If the distortion of the pit shape on the information recording medium increases due to the increase in density, nonlinear distortion such as asymmetry occurs in the reproduced waveform. For example, asymmetry occurs mainly depending on the recorded mark shape. FIG. 5 shows an example of a reproduced waveform with asymmetry. In the reproduced waveform with asymmetry, as shown in FIG. 5, a phenomenon in which the positive and negative peak levels corresponding to the pattern density are not symmetrical with respect to the central reference value, that is, the center of the positive and negative peak levels is the pattern. A non-linear phenomenon occurs depending on the density of the material. If the reproduction waveform values for the longest mark and space are I 11H and I 11L, and the reproduction waveform values for the shortest mark and space are I 2H and I 2L , respectively, the asymmetry is
0.5 * [( I11H + I11L )-( I2H + I2L )] / ( I11H- I11L ) ...
Is defined.
等化器として一般的に用いられるFIRフィルタのような線形フィルタでは、この非線形性を低減することは出来ない。また、ビタビ検出器の基準値も、アシンメトリのような非線形歪に対して対応できるように設定されていない。そのため、例えば、PR(1,1)ML方式においては、ビタビ検出器の入力基準レベルは“−1、0、1”となるが、アシンメトリを有する波形の場合、入力波形が“−0.8、0.1、1.2”となる可能性がある。この場合、正しい基準値に対して、誤差が“0.2、0.1、0.2”とそれぞれ異なっており、オフセット補正では完全な補正は行うことが出来ない。各時刻において誤差があると、誤ったパスが選択される可能性が高くなり、検出精度を劣化させてしまうという問題がある。さらに、記録密度が高くなることによって、再生信号の符号間干渉が増加することから、検出精度の低下を抑えるために高次のPRML方式を用いることがある。この場合、ビタビ検出器の基準値が増加して、その間隔は狭くなるため、同じアシンメトリ量でも相対的にそのずれは大きくなり、再生性能が劣化する。 A linear filter such as an FIR filter generally used as an equalizer cannot reduce this non-linearity. Further, the reference value of the Viterbi detector is not set so as to cope with nonlinear distortion such as asymmetry. Therefore, for example, in the PR (1, 1) ML system, the input reference level of the Viterbi detector is “−1, 0, 1”, but in the case of a waveform having asymmetry, the input waveform is “−0.8. , 0.1, 1.2 ". In this case, the errors are different from “0.2, 0.1, 0.2” with respect to the correct reference value, and complete correction cannot be performed by offset correction. If there is an error at each time, there is a high possibility that an incorrect path is selected, and the detection accuracy is deteriorated. Furthermore, since the intersymbol interference of the reproduction signal increases as the recording density increases, a higher-order PRML method may be used to suppress a decrease in detection accuracy. In this case, since the reference value of the Viterbi detector increases and the interval becomes narrow, the deviation becomes relatively large even with the same asymmetry amount, and the reproduction performance deteriorates.
このような劣化を抑制するために、適応PRML方式が提案されている。適応PRML方式については、例えば、「ODS ’02 Technical Digest,pp269−271,“Adaptive Partial−Response Maximum−Likelihood Detection in Optical Recording Media”」や「ISOM ’07 Technical Digest,pp150−151,“New Adaptive PRML Detection for High−density Optical Recording”」に開示されている。 In order to suppress such deterioration, an adaptive PRML method has been proposed. As for the adaptive PRML system, for example, “ODS '02 Technical Digest, pp 269-271,“ Adaptive Partial-Response Maximum-Likelium Detection Detection in Optical Recording Media ”p. "Detection for High-Density Optical Recording" ".
適応PRML方式を用いた情報再生装置の構成例が図6に示される。適応PRML方式の情報再生装置は、光ヘッド12と、A/D変換器(ADC)14と、PLL回路16と、等化器22と、ビタビ検出器47と、平均レベル算出器37と、タップ係数算出器24と、等化目標算出器57とを備え、光ディスク媒体10に記録されている情報を再生する。平均レベル算出器37は、図7に示されるように、判別器35と平均化回路38とを具備する。
An example of the configuration of an information reproducing apparatus using the adaptive PRML method is shown in FIG. The adaptive PRML type information reproducing apparatus includes an
光ディスク媒体10は、スピンドルモータ(図示せず)により、等角速度回転あるいは等線速度回転で回転する。光ヘッド12は、サーボ回路(図示せず)により、ディスク面と対物レンズとの距離、及び、ディスク案内溝と集光スポットの半径位置がそれぞれ正確に制御され、集光スポットが光ディスク媒体10上に記録された情報マークに照射される。光ディスク媒体10の記録面からの反射光は、情報マークの有無により反射率あるいは偏光が変化し、これを光ヘッド12に搭載される検出器(図示せず)により検出して再生信号が得られる。
The
再生信号は、A/D変換器14によりデジタル信号に変換される。PLL回路16は、A/D変換器14の出力に基づいて、入力チャネル周波数に同期するように位相制御を行い、固定サンプリングレートのデータ列から補間されたリサンプリング信号のデータ列を等化器22に出力する。等化器22は、タップ係数算出器24によって算出されたタップ係数により、PLL回路16の出力を所定のPR特性となるように等化する。等化器22の出力は、ビタビ検出器47および平均レベル算出器37に供給される。ビタビ検出器47は、等化目標算出器57の出力をビタビ検出器47におけるブランチメトリック算出時の基準値として最尤検出を行い、2値信号である検出データ列(記録データ列)を検出する。
The reproduction signal is converted into a digital signal by the A /
平均レベル算出器37では、等化器22の出力が平均化回路38に、ビタビ検出器47の出力である検出データ列が判別器35にそれぞれ入力される。また、それぞれの判別器35には検出データ列(記録データ列)に対応するデータパターンが入力される。判別器35は、検出データ列とデータパターンとを比較判定し、その判定結果を平均化回路38に出力する。平均化回路38は、検出データ列とデータパターンとが一致していることを示す判定結果が出力された場合のみ等化器22の出力の平均を算出して出力する。
In the
等化目標算出器57は、検出データ列を入力し、検出データ列とPR方式の係数の畳み込みにより、等化目標信号を生成してタップ係数算出器24に出力する。タップ係数算出器24は、PLL回路16の出力と等化目標算出器57の出力との二乗誤差が最小となるようなタップ係数を算出し出力する。
The
ビタビ検出器47のブランチメトリック算出時の基準値は、通常のPRML方式では、PR方式の係数と記録データ列との畳み込みにより算出される等化器22の目標値と同様の値が用いられる。これに対して、適応PRML方式では、平均レベル算出器37により算出した記録データ列に対応する等化器22の出力の平均すなわち等化器の出力値が固定的に用いられる。例えば、ブランチメトリック算出時の基準値は、通常のPR(1,1)ML方式においては“−1、0、1”であるのに対して、適応PRML方式では、“−0.8、0.1、1.2”のようになる。これにより、非線形性を有する再生信号にも適応した基準値で最尤検出が行われ、通常のPRML方式に対し再生性能の改善が得られる。
In the normal PRML system, the reference value used when the
また、適応PRML方式の情報再生装置は、図8に示されるように、光ヘッド12と、A/D変換器14と、PLL回路16と、等化器22と、ビタビ検出器47と、平均レベル算出器37と、タップ係数算出器24と、等化目標算出器57とを備え、光ディスク媒体10に記録されている情報を再生してもよい。平均レベル算出器37は、判別器35と平均化回路38とを具備する。図6に示される装置と図8に示される装置とでは、平均化回路38の入力信号Wkと、等化目標信号の生成方法とが異なる。図6に示される情報再生装置では、平均化回路38の入力信号は等化器22の出力である。これに対し、図8に示される情報再生装置では、平均化回路38の入力信号はPLL回路16の出力となる。図8に示される情報再生装置における等化目標信号は、等化目標算出器58により、平均化回路38の出力である平均レベル算出器37の出力と記録データ列とに基づいて、記録データ列のパターンに応じた平均レベル算出器37の出力を等化目標値として生成し、タップ係数算出器24に出力する。
Further, as shown in FIG. 8, the adaptive PRML information reproducing apparatus includes an
これにより、図8に示される情報再生装置においては、図6に示される情報再生装置と異なり、等化目標値とブランチメトリック計算時の基準値が一致する。さらに、等化器22のタップ係数は、PLL回路16の出力と等化目標値とに基づいて算出される。目標値自体が図6に示される情報再生装置の場合と比べて等化前の信号に近くなるため、良好な等化が可能となり、検出性能を更に向上させることができる。
Thereby, in the information reproducing apparatus shown in FIG. 8, unlike the information reproducing apparatus shown in FIG. 6, the equalization target value matches the reference value at the time of branch metric calculation. Further, the tap coefficient of the
上述した適応PRML方式においては、平均レベル算出器37の出力は、単純な加算平均で算出される。例えば、ビタビ検出器47における状態遷移で参照される記録データ列のデータ長が5の場合、記録データ列のパターンが“00000”に対する基準値x[00000]は、図6では等化器22の出力、図8ではPLL回路16の出力を平均レベル算出器37の入力wkとした時、式4によって求められる。
In the adaptive PRML system described above, the output of the
X[00000]=E[wk(00000)] … 式4
なお、ビタビ検出器47で検出された検出データ列は、光ディスク媒体10に記録された記録データ列と必ずしも一致しないが、同一のものとする。ここで、E[wk(00000)]は、wk(00000)の時間平均を取ることを意味する演算子である。このような単純な加算平均で算出した方法では、振幅変動やオフセットなどが生じた場合に検出性能が劣化することがある。
X [00000] = E [w k (00000)] ...
The detected data sequence detected by the
特開2003−263746号公報には、記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置に関する技術が開示されている。この情報再生装置は、検出手段と、変換手段と、補正手段と、等化手段と、最尤復号手段と、理想波形生成手段と、目標波形生成手段と、最適化手段とを具備する。検出手段は、記録媒体に記録されている情報を検出し検出信号を出力する。変換手段は、検出手段が出力した検出信号をデジタル信号に変換する。補正手段は、変換手段により変換されたデジタル信号をパラメータに応じて補正する。等化手段は、補正手段により補正された補正デジタル信号に、所定係数に基づいてパーシャルレスポンス等化処理を施し、等化信号を出力する。最尤復号手段は、等化手段により出力された等化信号に参照レベルに基づいて最尤復号処理を施し、復号信号を出力する。理想波形生成手段は、等化手段から出力された等化信号に応じて、理想波形信号を生成し出力する。目標波形生成手段は、理想波形生成手段が出力する理想波形信号の各レベルの中の、少なくとも1つのレベルを変化させて、等化手段の目標となる目標波形信号を生成し出力する。最適化手段は、目標波形生成手段が出力する目標波形信号と、等化手段が出力する等化信号との誤差を計算し、これが最小となるように補正手段のパラメータと等化手段の所定係数と最尤復号手段の参照レベルとの中の少なくとも1つを最適化する。 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-263746 discloses a technique related to an information reproducing apparatus for reproducing information recorded on a recording medium. The information reproducing apparatus includes detection means, conversion means, correction means, equalization means, maximum likelihood decoding means, ideal waveform generation means, target waveform generation means, and optimization means. The detection means detects information recorded on the recording medium and outputs a detection signal. The conversion means converts the detection signal output from the detection means into a digital signal. The correction unit corrects the digital signal converted by the conversion unit according to the parameter. The equalization means performs a partial response equalization process on the corrected digital signal corrected by the correction means based on a predetermined coefficient, and outputs an equalization signal. The maximum likelihood decoding unit performs a maximum likelihood decoding process on the equalized signal output by the equalizing unit based on the reference level, and outputs a decoded signal. The ideal waveform generation means generates and outputs an ideal waveform signal in accordance with the equalization signal output from the equalization means. The target waveform generation means generates and outputs a target waveform signal that is a target of the equalization means by changing at least one of the levels of the ideal waveform signal output by the ideal waveform generation means. The optimization means calculates an error between the target waveform signal output from the target waveform generation means and the equalization signal output from the equalization means, and corrects the parameters of the correction means and the predetermined coefficient of the equalization means so that the error is minimized. And at least one of the reference levels of the maximum likelihood decoding means is optimized.
特開2006−221719号公報には、PRML復号装置の技術が開示されている。PRML復号装置は、入力手段と、波形等化手段と、PRML復号手段と、変換手段と、調整手段とを備える。入力手段は、固定パターンデータを含むようにされたデータ信号を入力する。波形等化手段は、上記入力手段により入力されるデータ信号について所定のパーシャルレスポンスのクラスに応じた波形等化処理を施す。PRML復号手段は、上記所定のパーシャルレスポンスのクラスに応じた各基準レベルデータが設定され、波形等化手段を介して入力されるデータ信号について基準レベルデータを用いたパーシャルレスポンス最尤復号処理を行うことで2値化データを生成する。変換手段は、予め用意された上記固定パターンデータに対する所定演算を行うことで、固定パターンデータを所定のパーシャルレスポンスのクラスで想定される理想的な基準レベルデータで表現した理想レベル固定パターンデータに変換する。調整手段は、波形等化手段を介して入力される固定パターンデータの各値を、変換手段により得られた理想レベル固定パターンデータの各値と照らし合わせた結果に基づき、入力される固定パターンデータの各値を理想的な基準レベルデータの値ごとに振り分ける。そして、調整手段は、振り分けられた各値についてそれぞれ所定の統計処理を行った結果に基づき、PRML復号手段に設定される各基準レベルデータの値を調整する。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-221719 discloses a technique of a PRML decoding device. The PRML decoding device includes input means, waveform equalization means, PRML decoding means, conversion means, and adjustment means. The input means inputs a data signal including fixed pattern data. The waveform equalization means performs waveform equalization processing corresponding to a predetermined partial response class on the data signal input by the input means. The PRML decoding means sets each reference level data according to the predetermined partial response class, and performs a partial response maximum likelihood decoding process using the reference level data for the data signal input through the waveform equalizing means. Thus, binarized data is generated. The conversion means converts the fixed pattern data into ideal level fixed pattern data expressed by ideal reference level data assumed in a predetermined partial response class by performing predetermined calculation on the fixed pattern data prepared in advance. To do. The adjustment unit is configured to input fixed pattern data input based on a result of comparing each value of the fixed pattern data input via the waveform equalization unit with each value of the ideal level fixed pattern data obtained by the conversion unit. Is assigned to each value of ideal reference level data. Then, the adjusting means adjusts the value of each reference level data set in the PRML decoding means based on the result of performing predetermined statistical processing for each distributed value.
特開平9−330565号公報には、記録符号化する手段と、プリコードする手段と、記録再生手段と、増幅する手段と、除去する手段と、A/D変換手段と、PR等化手段と、最尤復号を行う手段と、復元する手段とで構成されるデジタル磁気記録再生装置が開示されている。デジタル記録再生装置は、さらに、遅延手段と、D/A変換手段と、差し引く手段を設ける。記録符号化する手段は、入力デジタル信号を記録符号化する。プリコードする手段は、符号をプリコードする。記録再生手段は、プリコード出力信号を記録媒体に記録し、記録した信号を再生する。増幅する手段は、記録再生手段からのアナログ信号を増幅する。除去する手段は、増幅手段の出力信号の不要雑音を除去する。A/D変換手段は、不要雑音が除去されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。PR等化手段は、デジタル信号をパーシャルレスポンス応答波形に等化する。最尤復号を行う手段は、PR等化手段により得られた再生信号を用いて最尤復号を行う。復元する手段は、最尤復号手段により得られた結果を記録復号化してもとのデータを復元する。遅延手段は、等化出力を一定時間遅延させる。D/A変換手段は、非線形歪・TA補償手段を設けて非線形歪・TA補償手段より出力されたレベル変動成分の期待値をアナログ信号に変換する。差し引く手段は、アナログ信号を、A/D変換手段の入力側で、不要雑音の除去されたアナログ信号から差し引く。また一方において非線形歪・TA補償手段より非線形歪成分の期待値を含んだ再生信号を最尤復号手段に出力し、最尤復号手段はこれを基準信号としてメトリック演算を行う。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-330565 discloses a recording / encoding unit, a precoding unit, a recording / reproducing unit, an amplifying unit, a removing unit, an A / D converting unit, and a PR equalizing unit. A digital magnetic recording / reproducing apparatus including means for performing maximum likelihood decoding and means for restoring is disclosed. The digital recording / reproducing apparatus further includes a delay unit, a D / A conversion unit, and a subtracting unit. The recording and encoding means records and encodes the input digital signal. The means for precoding precodes the code. The recording / reproducing means records the precode output signal on the recording medium and reproduces the recorded signal. The amplifying means amplifies the analog signal from the recording / reproducing means. The removing means removes unnecessary noise from the output signal of the amplifying means. The A / D conversion means converts the analog signal from which unnecessary noise has been removed into a digital signal. The PR equalization means equalizes the digital signal into a partial response response waveform. The means for performing maximum likelihood decoding performs maximum likelihood decoding using the reproduced signal obtained by the PR equalizing means. The restoring means restores the original data even if the result obtained by the maximum likelihood decoding means is recorded and decoded. The delay means delays the equalized output for a predetermined time. The D / A conversion means includes a nonlinear distortion / TA compensation means to convert the expected value of the level fluctuation component output from the nonlinear distortion / TA compensation means into an analog signal. The subtracting means subtracts the analog signal from the analog signal from which unnecessary noise has been removed on the input side of the A / D conversion means. On the other hand, the reproduced signal including the expected value of the nonlinear distortion component is output from the nonlinear distortion / TA compensation means to the maximum likelihood decoding means, and the maximum likelihood decoding means performs a metric calculation using this as a reference signal.
本発明の目的は、検出性能が改善される情報再生装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an information reproducing apparatus with improved detection performance.
本発明の観点では、光学情報再生装置は、ビタビ検出器と、平均レベル算出器とを具備する。ビタビ検出器は、ビタビ検出の拘束長をM(Mは2以上の整数)とするとき、情報記録媒体から再生される再生信号に基づいて、最大2M個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出を行って2値信号を検出する。平均レベル算出器は、再生信号と、2値信号のM時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に2M個の基準値の何れか1個を更新するローパスフィルタを備える。 In an aspect of the present invention, the optical information reproducing apparatus includes a Viterbi detector and an average level calculator. The Viterbi detector uses a reference value of a maximum of 2 M branch metrics based on a reproduction signal reproduced from an information recording medium when the constraint length of Viterbi detection is M (M is an integer of 2 or more). Viterbi detection is performed to detect a binary signal. The average level calculator includes a low-pass filter that updates any one of 2 M reference values for each predetermined period based on a reproduction signal and a time-series pattern for M times of a binary signal.
本発明の他の観点では、情報再生方法は、光学情報再生装置において情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法であり、再生するステップと、ビタビ検出ステップと、平均レベル算出ステップとを具備する。再生するステップでは、情報記録媒体から再生信号が再生される。ビタビ検出ステップでは、ビタビ検出の拘束長をM(Mは2以上の整数)とするとき、前記再生信号に基づいて、最大2M個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出が行われ、2値信号が検出される。平均レベル算出ステップでは、再生信号と、2値信号のM時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に2M個の基準値の何れか1個が更新される。 In another aspect of the present invention, an information reproducing method is an information reproducing method for reproducing information recorded on an information recording medium in an optical information reproducing device, and includes a reproducing step, a Viterbi detecting step, and an average level calculating step. It comprises. In the reproducing step, a reproduction signal is reproduced from the information recording medium. In the Viterbi detection step, when the constraint length of Viterbi detection is M (M is an integer equal to or greater than 2), Viterbi detection is performed using reference values of up to 2 M branch metrics based on the reproduction signal, A binary signal is detected. In the average level calculating step, any one of 2 M reference values is updated every predetermined period based on the reproduction signal and the time-series pattern for M times of the binary signal.
本発明によれば、検出性能が改善される情報再生装置を提供することができる。特に、再生信号の振幅変動やオフセットなどが生じた場合に対して、検出性能を向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an information reproducing apparatus with improved detection performance. In particular, the detection performance can be improved in the case where the amplitude variation or offset of the reproduction signal occurs.
(第1の実施の形態)
図を参照して本発明の第1の実施の形態が説明される。図9に、本発明の第1の実施の形態に係る適応PRML方式の情報再生装置の構成が示される。情報再生装置は、光ヘッド12と、A/D変換器14と、PLL回路16と、等化器22と、ビタビ検出器41と、平均レベル算出器31と、タップ係数算出器24と、等化目標算出器51とを具備する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 shows the configuration of an adaptive PRML information reproducing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The information reproducing apparatus includes an
光ディスク媒体10は、スピンドルモータ(図示せず)により、等角速度回転あるいは等線速度回転で回転する。光ヘッド12は、サーボ回路(図示せず)により、ディスク面と対物レンズとの距離、及び、ディスク案内溝と集光スポットの半径位置がそれぞれ正確に制御され、集光スポットが光ディスク媒体10上に記録された情報マークに照射される。光ディスク媒体10の記録面からの反射光は、情報マークの有無により反射率あるいは偏光が変化し、これを光ヘッド12に搭載される検出器(図示せず)により検出して再生信号が得られる。
The
再生信号は、A/D変換器14によりデジタル信号に変換される。PLL回路16は、A/D変換器14の出力に基づいて、入力チャネル周波数に同期するように位相制御を行う。PLL回路16は、固定サンプリングレートのデータ列から補間されたリサンプリング信号のデータ列を等化器22に出力する。等化器22は、PLL回路16の出力を所定のPR特性となるように等化してビタビ検出器41に出力する。等化器22では、タップ係数算出器24によって算出されたタップ係数が用いられる。所定のPR特性は、装置の外部から設定されることが好ましい。ビタビ検出器41は、等化器22の出力をビタビ検出器41におけるブランチメトリック算出時の基準値として最尤検出を行い、2値信号である検出データ列(記録データ列)を検出して出力する。
The reproduction signal is converted into a digital signal by the A /
平均レベル算出器31は、等化器22から出力されるデータ列と、ビタビ検出器41から出力される検出データ列(記録データ列)とを取り込み、検出データ列のパターンに対応するブランチメトリックの基準値を算出してビタビ検出器41に出力する。平均レベル算出器31は、図10に示されるように、判別器35とローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)36とを備える。判別器35及びローパスフィルタ36の数は、ビタビ検出器のブランチメトリックの基準値の数が最大である。
The
等化目標算出器51は、ビタビ検出器41から出力される検出データ列(記録データ列)を取り込み、検出データ列(記録データ列)とPR方式の係数との畳み込みによって等化目標信号を生成してタップ係数算出器24に出力する。タップ係数算出器24は、PLL回路16から出力されるリサンプリングされたデータ列と、等化目標算出器51から出力される等化目標信号とに基づいて、タップ係数を算出して等化器22に出力する。このタップ係数は、リサンプリングされたデータ列と等化目標信号との二乗誤差が最小となるように算出される。なお、A/D変換器14とPLL回路16の順序を逆にした構成としてもよい。また、等化器22に至る信号経路に、信号の周波数特性等を補正するプリ等化器を設けてもよい。
The
次に、平均レベル算出器31の動作について説明する。平均レベル算出器31は、等化器22から出力されるデータ列と、ビタビ検出器41から出力される記録データ列とに基づいて、ビタビ検出器41のブランチメトリック算出時の基準値を算出する。なお、ビタビ検出器41で検出される検出データ列は、光ディスク媒体10に記録された記録データ列とは必ずしも一致しないが、ここでは同一であるとして説明する。
Next, the operation of the
図10に示されるように、平均レベル算出器31には、等化器22から出力されるデータ列とビタビ検出器41から出力される検出データ列(以降記録データ列と称する)とが、所定の周期で入力される。判別器35は、ビタビ検出器41から出力される検出データ列と、それぞれの状態遷移において参照される記録データのパターンとを取り込む。判別器35は、ビタビ検出器41から出力される記録データ列のうちのデータ長Mのデータパターンが、それぞれの状態遷移において参照される記録データのパターンに一致するか否か判別する。判別器35は、その判別結果をローパスフィルタ36に出力する。ローパスフィルタ36は、等化器22から出力されるデータ列と判別器35から出力される判別結果とを取り込む。判別器35の判別結果が一致したことを示す場合、ローパスフィルタ36は、等化器22から出力されるデータ列に基づいてフィルタ演算を行う。
As shown in FIG. 10, the
記録データ長Mを5、最小ランレングスdを1とすると、記録データ列のパターンは16通りとなり、ビタビ検出器41は、図11に示されるように、状態遷移する。図11において、状態Sの添字は、各状態における記録データ列のパターン“ak−4、ak−3、…、ak−1”を示している。記録データ列のパターン“ak−M+1、ak―M+2、…、ak−1”に対する等化器22の出力をwk(ak―M+1ak―M+2…ak−1)と表し、更新係数をα(0<α≦1)とするとき、記録データ列のパターンnに対する基準値xn,kは、
xn,k=α・xn,k−1+(1−α)・wk (パターン一致時) … 式5−1
xn,k=xn,k−1 (パターン不一致時) … 式5−2
により求められる。
If the recording data length M is 5 and the minimum run length d is 1, there are 16 patterns of recording data strings, and the
xn, k = [alpha] .xn, k-1 + (1- [alpha]). wk (when pattern matches) Equation 5-1
xn, k = xn, k-1 (when pattern does not match) Equation 5-2
It is calculated by.
更新係数αを適切に設定することにより、再生信号の振幅変動やオフセットが生じた場合の追従速度を制御することができる。すなわち、基準値xkは、更新係数αの値を小さくすることにより、等化器22の出力パターンwkの値の変化に対して影響を受けやすくなる。また、更新係数αを記録データ列のそれぞれのパターンに対して設け、更新係数αnとして複数の値が設定できるようにしてもよい。
By appropriately setting the update coefficient α, it is possible to control the follow-up speed when the amplitude variation or offset of the reproduction signal occurs. That is, the reference value x k is easily affected by a change in the value of the output pattern w k of the
それぞれのローパスフィルタ36によって全ての状態遷移に対する基準値xn,kが求められ、平均レベル算出器31の出力となる。通常のPRML方式では、記録データ列が、例えば、パターン“00111”の基準値と“11100”の基準値とは一致し、基準値は9通りに縮退している。本発明の場合、例えば、記録データ列のパターン“00111”および“11100”に対する判別器35の前段に論理和回路を配置し、両方のパターンに対する基準値を算出することにより、基準値を9通りに減らすこともできる。
The reference values x n, k for all the state transitions are obtained by the respective low-
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る情報再生装置は、図12に示されるように、第1の実施の形態に係る情報再生装置に比べて、平均レベル算出器31への入力信号と、等化目標信号の生成方法とが異なる。すなわち、第1の実施の形態に係る情報再生装置では、平均レベル算出器31には、等化器22から出力される等化信号が入力されるのに対し、第2の実施の形態に係る情報再生装置では、PLL回路16から出力される信号が入力される。また、第2の実施の形態に係る情報再生装置では、等化目標信号は、平均レベル算出器31の出力と記録データ列とを入力する等化目標算出器52により生成される。等化目標算出器52は、記録データ列のパターンに応じた平均レベル算出器31の出力を選択して等化目標値として出力する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 12, the information reproducing apparatus according to the second embodiment of the present invention has an input signal to the
このように、第2の実施の形態では、第1の実施の形態とは異なり、等化目標値と、ブランチメトリック計算時の基準値とが一致する。さらに、タップ係数算出器24は、PLL回路16の出力データ列と等化目標値とを用いて等化器22のタップ係数を算出する。目標値自体が等化前の信号に近くなるため、良好な等化が可能となり、検出性能をさらに向上させることができる。
As described above, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the equalization target value coincides with the reference value at the time of branch metric calculation. Further, the
次に、本発明の情報再生装置の検出性能について、一例を示す。図13に、更新係数αと誤り率との関係(誤り率特性)が示される。図13では、更新係数αは、カットオフ周波数に換算されて示される。第1の実施の形態に係る情報再生装置と、第2の実施の形態に係る情報再生装置にそれぞれ2種類の再生信号を与え、カットオフ周波数と誤り率(BER:bit error rate)との関係が測定された。2種類の再生信号は、容量22ギガバイトの書き換え可能記録型光ディスク媒体に記録された情報を波長405ナノメートル、レンズ開口数0.65の光ヘッドで再生した再生信号と、容量15ギガバイトの再生専用光ディスク媒体に記録された情報を波長405ナノメートル、レンズ開口数0.32の光ヘッドで超解像再生した再生信号とである。 Next, an example is shown about the detection performance of the information reproduction apparatus of this invention. FIG. 13 shows the relationship (error rate characteristic) between the update coefficient α and the error rate. In FIG. 13, the update coefficient α is shown converted into a cutoff frequency. Two types of reproduction signals are given to the information reproducing apparatus according to the first embodiment and the information reproducing apparatus according to the second embodiment, respectively, and the relationship between the cut-off frequency and the error rate (BER: bit error rate) Was measured. The two types of reproduction signals are a reproduction signal obtained by reproducing information recorded on a rewritable recordable optical disk medium having a capacity of 22 gigabytes with an optical head having a wavelength of 405 nm and a lens numerical aperture of 0.65, and a reproduction signal having a capacity of 15 gigabytes This is a reproduction signal obtained by super-resolution reproduction of information recorded on the optical disk medium with an optical head having a wavelength of 405 nanometers and a lens numerical aperture of 0.32.
図13に示されるように、再生波形や情報再生装置の構成により最適なカットオフ周波数は異なっているが、10kHz以上3MHz以下であれば、良好な誤り率性能を得ることができる。 As shown in FIG. 13, the optimum cut-off frequency differs depending on the reproduction waveform and the configuration of the information reproduction apparatus, but a good error rate performance can be obtained if it is 10 kHz or more and 3 MHz or less.
上述のように、本発明によれば、ビタビ検出器41のブランチメトリック算出時の基準値や等化器22の等化目標値を、固定値ではなく再生信号の特性に応じてチャネルクロック毎に算出する。したがって、再生信号の振幅変動やオフセットなどが生じた場合に対して、検出性能を向上させることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the reference value at the time of branch metric calculation of the
10 光ディスク媒体
12 光ヘッド
14 A/D変換器
16 PLL回路
22 等化器
24 タップ係数算出器
31、37 平均レベル算出器
35 判別器
36 ローパスフィルタ
38 平均化回路
41、47 ビタビ検出器
51、52、57、58 等化目標算出器
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記再生信号と、前記2値信号のM時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記2M個の基準値の何れか1個を更新する平均レベル算出器と
を具備する光学情報再生装置。 When the constraint length of Viterbi detection is M (M is an integer equal to or greater than 2), Viterbi detection is performed using reference values of up to 2 M branch metrics based on a reproduction signal reproduced from an information recording medium. A Viterbi detector for detecting a binary signal;
An average level calculator that updates any one of the 2 M reference values at predetermined intervals based on the reproduction signal and a time-series pattern of the binary signal for M times. Optical information reproducing device.
前記ビタビ検出器は、前記等化再生信号に基づいて前記ビタビ検出を行い、
前記平均レベル算出器は、前記等化再生信号と、前記2値信号のM時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記2M個の基準値の何れか1個を更新する
請求項1に記載の光学情報再生装置。 And an equalizer for equalizing a reproduction signal reproduced from the information recording medium and outputting an equalized reproduction signal,
The Viterbi detector performs the Viterbi detection based on the equalized reproduction signal,
The average level calculator updates any one of the 2M reference values for each predetermined period based on the equalized reproduction signal and a time-series pattern for M times of the binary signal. The optical information reproducing apparatus according to claim 1.
xn,k=α・xn,k−1+(1−α)・wk
により算出される
請求項1または請求項2に記載の光学情報再生装置。 The time defined by the predetermined period is k, the value determined based on the binary signal pattern is n, the equalized reproduction signal or the reproduction signal is w k , and the update coefficient is α (0 <α ≦ 1), the reference value x n, k of the branch metric is
x n, k = α · x n, k−1 + (1−α) · w k
The optical information reproducing device according to claim 1 or 2, calculated by:
xn,k=α・xn,k−1+(1−α)・wk
により算出される
請求項1または請求項2に記載の光学情報再生装置。 The time defined by the predetermined cycle is k, the value determined based on the binary signal pattern is n, the equalized reproduction signal or the reproduction signal is w k , and the update coefficient is α n (0 < When α n ≦ 1), the reference value x n, k of the branch metric is
x n, k = α · x n, k−1 + (1−α) · w k
The optical information reproducing device according to claim 1 or 2, calculated by:
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数をf1、入力チャネル周波数をf2とするとき、0.00015<f1/f2<0.046である
請求項1から請求項4のいずれかに記載の光学情報再生装置。 The average level calculator operates as a low-pass filter that inputs the reproduction signal or the equalized reproduction signal and outputs a reference value of the branch metric,
The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein 0.00015 <f1 / f2 <0.046, where f1 is a cutoff frequency of the low-pass filter and f2 is an input channel frequency.
前記情報記録媒体から再生信号を再生するステップと、
ビタビ検出の拘束長をM(Mは2以上の整数)とするとき、前記再生信号に基づいて、最大2M個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出を行って2値信号を検出するビタビ検出ステップと、
前記再生信号と、前記2値信号のM時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記2M個の基準値の何れか1個を更新する平均レベル算出ステップと
を具備する情報再生方法。 An information reproducing method for reproducing information recorded on an information recording medium in an optical information reproducing apparatus,
Reproducing a reproduction signal from the information recording medium;
When the constraint length of Viterbi detection is M (M is an integer equal to or greater than 2), a binary signal is detected by performing Viterbi detection using a reference value of a maximum of 2 M branch metrics based on the reproduction signal. A Viterbi detection step;
An average level calculating step of updating any one of the 2M reference values for each predetermined period based on the reproduction signal and a time-series pattern corresponding to M times of the binary signal. Information reproduction method.
前記ビタビ検出ステップは、前記等化再生信号に基づいて前記ビタビ検出を行うステップを備え、
前記平均レベル算出ステップは、前記等化再生信号と、前記2値信号のM時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記2M個の基準値の何れか1個を更新するステップを備える
請求項6に記載の情報再生方法。 Furthermore, an equalization step for equalizing a reproduction signal reproduced from the information recording medium and outputting an equalized reproduction signal is provided,
The Viterbi detection step includes the step of performing the Viterbi detection based on the equalized reproduction signal,
The average level calculating step updates one of the 2 M reference values at predetermined intervals based on the equalized reproduction signal and a time-series pattern for M times of the binary signal. The information reproducing method according to claim 6.
xn,k=α・xn,k−1+(1−α)・wk
により算出するステップを備える
請求項6または請求項7に記載の情報再生方法。 The time defined by the predetermined period is k, the value determined based on the binary signal pattern is n, the equalized reproduction signal or the reproduction signal is w k , and the update coefficient is α (0 <α ≦ 1), the average level calculating step sets the reference value x n, k of the branch metric to x n, k = α · x n, k−1 + (1−α) · w k
The information reproducing method according to claim 6, further comprising a step of calculating by the following.
xn,k=α・xn,k−1+(1−α)・wk
により算出するステップを備える
請求項6または請求項7に記載の情報再生方法。 The time defined by the predetermined cycle is k, the value determined based on the binary signal pattern is n, the equalized reproduction signal or the reproduction signal is w k , and the update coefficient is α n (0 < When α n ≦ 1), the average level calculation step sets the branch metric reference value x n, k as
x n, k = α · x n, k−1 + (1−α) · w k
The information reproducing method according to claim 6, further comprising a step of calculating by the following.
請求項6から請求項9のいずれかに記載の情報再生方法。 The updating process of the reference value of the branch metric in the average level calculating step indicates a low-pass filter operation. When the cutoff frequency of the low-pass filter is f1 and the input channel frequency is f2, 0.00015 <f1 / f2 <0. 10. The information reproducing method according to claim 6, wherein the information reproducing method is .046.
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