JP2010140551A - 光ディスク再生方法および再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる適応型ビタビにおいて、従来の固定ユークリッド距離を用いて計算されたＰＲＭＬ方式の評価指標では、評価値の精度が悪化する可能性がある。
【解決手段】再生信号に応じてビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる適応型ビタビ復号において、変化後の基準レベルと固定の基準レベルの差分を抽出し、変化後の基準レベルを用いて求めた差分メトリックの分散に対して、ユークリッド距離が等しいパターン毎に正規化を行うことで、回路規模の増加を抑えながら、基準レベルの変化に対しても精度の落ちない再生信号指標を演算することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、最尤復号法を用いた信号処理方法および信号処理装置に関するものである。

近年、光ディスク媒体の高密度化により、記録マークの最短マーク長が光学的な分解能の限界に近づき、符号間干渉の増大およびＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の劣化がより顕著となり、信号処理方法として、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式等を用いることが一般的になりつつある。

ＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）と最尤復号（ＭＬ）とを組み合わせ技術であり、既知の符号間干渉が起こることを前提に再生波形から最も確からしい信号系列を選択する方式である。このため、従来のレベル判定方式よりも復号性能が向上することが知られている（例えば、非特許文献１）。

一方、信号処理方式がレベル判定方式からＰＲＭＬ方式へ移行することで、再生信号の評価方法に課題が出てきた。従来から用いられてきた再生信号評価指標であるジッターは、レベル判定方式の信号処理を前提とするため、レベル判定とは信号処理のアルゴリズムが異なるＰＲＭＬ方式の復号性能との相関がない場合が出てきた。そこで、ＰＲＭＬ方式の復号性能と相関のある新たな指標が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。

また、光ディスク媒体の記録品質にとって非常に重要となるマークとスペースの位置ずれ（エッジずれ）を検出することができる新たな指標も提案されている（例えば、特許文献３）。この指標も、ＰＲＭＬ方式を用いる場合は、ＰＲＭＬ方式の考え方に則しＰＲＭＬ方式の復号性能と相関のあるものである必要があり、且つ、パターンごとのエッジのずれ方向と量を定量的に表現できなければならない。

光ディスク媒体の高密度化がさらに進むと、符号間干渉およびＳＮＲ劣化がさらに問題となる。システムマージンを維持するためには、ＰＲＭＬ方式を高次の方式にすることで対応可能と非特許文献１に記載されている。例えば、１２ｃｍの光ディスク媒体の記録層１層当たりの記録容量が２５ＧＢの場合では、ＰＲ１２２１ＭＬ方式を採用することで、システムマージンを維持することができたが、１層当たりの記録容量が３３．３ＧＢの場合では、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式を採用する必要があることが説明されている。このように、光ディスク媒体の高密度化に比例して、高次のＰＲＭＬ方式を採用する傾向は続くと予想される。
特開２００３−１４１８２３号公報 特開２００４−２１３８６２号公報 特開２００４−３３５０７９号公報 特開２００１−２５０３３号公報 特開２００６−２８６０７３号公報 図解 ブルーレイディスク読本 オーム社 適応信号処理アルゴリズム 培風館

ところで、光ディスクは記録時のレーザーパワー等の条件により、再生信号のアイパターンが非対称となるアシンメトリと呼ばれる特性等のために、ＰＲ方式に応じて一義的に決まる基準レベルと再生信号のレベルが異なり、ビタビ復号の復号性能を劣化させる要因になっている。近年、この問題に対し、ビタビ復号方式の改良技術として、再生信号に応じて動的に内部の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（特許文献４）。

しかしながら、ビタビ復号の基準レベルを可変させる方法においては、特定の２つの状態遷移列間のユークリッド距離が変化する可能性があるため、従来の固定ユークリッド距離を用いて計算されたＰＲＭＬ方式の評価指標では、評価値の精度が著しく悪化する可能性がある。

この問題に対して特許文献５では、基準レベルが再生信号のレベルに応じて可変的に設定されるビタビ検出器において、状態遷移列の選択の結果生き残った最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列の間のユークリッド距離の値をサンプリングしてその平均値を算出し、その値に基づいて正規化を行っている。しかしながら、ユークリッド距離の平均値を用いて正規化を行っているため、平均値と各ユークリッド距離の間に発生する差分によって評価値の精度は悪化する課題は残っている。

上記従来の課題を解決するために、第１の観点による本発明は、ビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる適応型ビタビ復号を用いて２値化信号を生成する信号評価方法において、再生信号に応じてビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる基準レベル算出手段と、上記基準レベル算出手段によって変更された基準レベルを用いて、上記２値化信号から最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列の間のユークリッド距離を算出するユークリッド距離算出手段と、上記第１の状態遷移列に対するパスメトリック値と上記第２の状態遷移列に対するパスメトリック値の差分を算出する差分メトリック演算手段と、上記差分メトリック算出手段によって算出された差分メトリックの分散値を算出する分散算出手段を備え、上記分散算出手段で算出した分散値を、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて演算処理を行うことで、信号品質を評価する指標を算出することを特徴とする再生信号評価方法である。

第２の観点による本発明は、上記演算処理は、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて正規化処理を行うことを特徴とする第１の観点の再生信号評価方法である。

第３の観点による本発明は、上記正規化処理は、上記ユークリッド距離を用いて行うことを特徴とする第１の観点の再生信号評価方法である。

第４の観点による本発明は、上記正規化処理は、上記ユークリッド距離が等しいパターン毎に行うことを特徴とする第１の観点の再生信号評価方法である。

第５の観点による本発明は、上記基準レベルは、再生信号のβ値に応じて設定することを特徴とする第１の観点の再生信号評価方法である。

第６の観点による本発明は、ビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる適応型ビタビ復号を用いて２値化信号を生成する信号評価装置において、再生信号に応じてビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる基準レベル算出部と、上記基準レベル算出部によって変更された基準レベルを用いて、上記２値化信号から最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列の間のユークリッド距離を算出するユークリッド距離算出部と、上記第１の状態遷移列に対するパスメトリック値と上記第２の状態遷移列に対するパスメトリック値の差分を算出する差分メトリック演算部と、上記差分メトリック算出部によって算出された差分メトリックの分散値を算出する分散算出部を備え、上記分散算出部で算出した分散値を、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて演算処理を行うことで、信号品質を評価する指標を算出することを特徴とする再生信号評価装置である。

第７の観点による本発明は、上記演算処理は、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて正規化処理を行うことを特徴とする第６の観点の再生信号評価装置である。

第８の観点による本発明は、上記正規化処理は、上記ユークリッド距離を用いて行うことを特徴とする第６の観点の再生信号評価装置である。

第９の観点による本発明は、上記正規化処理は、上記ユークリッド距離が等しいパターン毎に行うことを特徴とする第６の観点の再生信号評価装置である。

第１０の観点による本発明は、上記基準レベルは、再生信号のβ値に応じて設定することを特徴とする第６の観点の再生信号評価装置である。

本発明によれば、再生信号に応じてビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる適応型ビタビ復号において、変化後の基準レベルと固定の基準レベルの差分を抽出し、変化後の基準レベルを用いて求めた差分メトリックの分散に対して、ユークリッド距離が等しいパターン毎に正規化を行うことで、回路規模の増加を抑えながら、基準レベルの変化に対しても精度の落ちない再生信号指標を演算することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明の実施形態によるＰＲＭＬ方式を用いた信号評価装置について図１を用いて説明する。信号評価装置において、再生系の信号処理にＰＲ１２２２１ＭＬ方式を採用し、記録符号にＲＬＬ（１，７）符号等のＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）符号を用いる。

まず、図２および図３を参照して、ＰＲ１２２２１ＭＬについて簡単に説明する。図２は、ＲＬＬ（１，７）記録符号と等化方式ＰＲ（１，２，２，２，１）とから定まる状態遷移則を示す状態遷移図である。図３は、図２に示す状態遷移則に対応するトレリス図である。ＰＲ１２２２１ＭＬとＲＬＬ（１，７）との組み合わせにより、復号部の状態数は１０に制限され、その状態遷移のパス数は１６になり、再生レベルは９レベルとなる。

図２に示すＰＲ１２２２２１ＭＬの状態遷移則を参照して、ある時刻での状態Ｓ（０，０，０，０）をＳ０、状態Ｓ（０，０，０，１）をＳ１、状態Ｓ（０，０，１，１）をＳ２、状態Ｓ（０，１，１，１）をＳ３、状態Ｓ（１，１，１，１）をＳ４、状態Ｓ（１，１，１，０）をＳ５、状態Ｓ（１，１，０，０）をＳ６、状態Ｓ（１，０，０，０）をＳ７、状態Ｓ（１，０，０，１）をＳ８、状態Ｓ（０，１，１，０）をＳ９と表記し、１０状態を表現する。ここで、括弧の中に記載されている“０”または“１”は、時間軸上の信号系列を示し、ある状態から次の時刻の状態遷移でどの状態になる可能性があるのかを示している。また、この状態遷移図を時間軸に沿って展開すると図３に示すトレリス図が得られる。

図３に示すＰＲ１２２２１ＭＬの状態遷移において、ある時刻の所定の状態から別の時刻の所定の状態へ遷移するときに２つの状態遷移を取り得るような状態遷移列パターン（状態の組み合わせ）が無数にある。しかしながらエラーを引き起こす可能性が高いパターンは、２つの状態遷移列パターンの判別が難しい特定のパターンに限定される。この特にエラーの発生しやすいパターンに着目すると、ＰＲ１２２２１ＭＬの状態遷移列パターンは、表１、表２および表３に示すようにまとめることができる。

表１〜表３の第１番目の列は、エラーを起こしやすい２つの状態遷移が分岐して再合流する状態遷移（Sｍ_k-9→Sｎ_k）を表す。第２番目の列は、この状態遷移を発生する遷移データ列（ｂ_k-i，・・・，ｂ_k））を表す。復調データ列中のＸは、これらのデータの中でエラーを起こす可能性が高いビットを示しており、この状態遷移がエラーと判定された際に、このＸ数（!Ｘも同様）がエラー数となる。遷移データ列の中で、Ｘが１もしくは0となった一方が、最も確からしい第１の状態遷移列に対応し、もう一方が２番目に確からしい第２の状態遷移列に対応する。表２および表３において、！ＸはＸのビット反転を表している。ビタビ復号部が復調を行った復調データ列の中から、この遷移データ列と比較（ＸはＤｏｎ’ｔ ｃａｒｅ）を行うことでエラーを起こしやすい最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列を抽出することができる。３番目の列は、第１の状態遷移列および第２の状態遷移列を表している。４番目の列は、それぞれの状態遷移を経由した場合の２つの理想的な再生波形（ＰＲ等価理想値）を示しており、５番目の列は、この２つの理想信号のユークリッド距離の２乗（パス間のユークリッド距離）を示している。

表１は、２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンのユークリッド距離の２乗が１４となる状態遷移パターンを示し、１８種類ある。これらのパターンは、光ディスク媒体のマークとスペースの切り替わり部分（波形のエッジ部分）に該当する。言い換えると、エッジの１ビットシフトエラーのパターンである。一例として、図３に示す状態遷移則におけるＳ０（ｋ−５）からＳ６（ｋ）に到る状態遷移パスを説明する。この場合、記録系列が“０，０，０，０，１，１，１，０，０”と遷移する１つのパスが検出され、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、４Ｔスペース以上の長さのスペース、３Ｔマーク、２Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。図４は、表１に示す上記記録系列のＰＲ等化理想波形の一例を示す図である。上記に示した記録系列のＰＲ等化理想波形を図４のＡパス波形として示す。同様に、図５は、表２で示すＰＲ等化理想波形の一例を示す図である。図６は、表３で示すＰＲ等化理想波形の一例を示す図である。図４、図５および図６において、横軸はサンプル時間（記録系列の１時刻ごとにサンプリング）を示し、縦軸は再生信号レベルを示している。

前述したように、ＰＲ１２２２１ＭＬでは、理想的な再生信号レベルは９レベル（０レベルから８レベル）存在する。図３に示す状態遷移則におけるＳ０（ｋ−５）からＳ６（ｋ）に到る状態遷移パスのうちのもう１つのパスの記録系列の遷移“０，０，０，０，０，１，１，０，０”は、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図４にＢパス波形として示す。

表１に示すユークリッド距離が１４のパターンの特徴は、エッジ情報が必ず１つ含まれている点が特徴である。

表２は、ユークリッド距離の２乗が１２となる状態遷移パターンを示し、１８種類ある。これらのパターンは、２Ｔマークまたは２Ｔスペースのシフトエラーに該当し、２ビットエラーのパターンである。一例として、図３で示す状態遷移則におけるＳ０（ｋ−７）からＳ０（ｋ）に到る状態遷移パスを説明する。この場合、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，０，０，０”と遷移する１つのパスが検出され、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、５Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図５にＡパス波形として示す。

もう１つのパスの記録系列の遷移“０，０，０，０，０，１，１，０，０，０，０”は、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、４Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図５にＢパス波形として示す。

表２に示すユークリッド距離が１２パターンの特徴は、２Ｔの立ち上がりおよび立ち下りのエッジ情報が必ず２つ含まれていることである。

表３は、もう一種類のユークリッド距離の２乗が１２となる状態遷移列パターンを示し、１８種類ある。これらのパターンは、２Ｔマークと２Ｔスペースとが連続する箇所に該当し、３ビットエラーのパターンである。一例として、図３で示す状態遷移則におけるＳ０（ｋ−９）からＳ６（ｋ）に到る状態遷移パスを説明する。この場合、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，１，１，１，０，０”と遷移する１つのパスが検出され、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース、３Ｔマーク、２Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図６にＡパス波形として示す。

もう１つのパスの記録系列の遷移“０，０，０，０，０，１，１，０，０，１，１，０，０”は、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図６にＢパス波形として示す。

表３に示すユークリッド距離の２乗が１２のパターンの特徴は、エッジ情報が少なくとも３つ含まれていることである。

ここでエラーレートと、より高い相関のある信号評価指標とするためには、ＰＲ１２２２１ＭＬ信号処理において、エラーが発生する可能性が高いパターンをすべて考慮した評価方法が必要となる。図７は、ＰＲ１２２２１ＭＬ信号処理における差分メトリックの分布図である。横軸は、ユークリッド距離の２乗とし、縦軸は、その頻度を示している。ユークリッド距離の２乗が小さい分布ほど、ＰＲ１２２２１ＭＬ信号処理において、エラーとなる可能性を秘めていることを示している。この図から、ユークリッド距離の２乗が１２と１４の部分に分布の群を持ち、それより高いユークリッド距離の２乗は、３０以上しかないことが分かる。すなわち、エラーレートと高い相関のある信号指標とするためには、ユークリッド距離の２乗が１２と１４の群に着目すれば十分であることがわかる。この群は、すなわち、表１及と表２と表３のパターンである。

次に、実際の再生信号指標の算出方法について記載する。例えば、表１において、２値化信号として（０，０，０，０，Ｘ，１，１，０，０）が復調された場合、もっとも確からしい状態遷移列１としては、（Ｓ０，Ｓ１、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６）が選択され、２番目に確からしい状態遷移列２としては（Ｓ０，Ｓ０、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ９，Ｓ６）が選択される。状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値は、（１，３，５，６，５）となる。一方、状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値は、（０，１，３，４，５）となる。次に、再生信号系列と状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値との差の２乗値を求め、それをＰ_Aとし、同様に再生信号系列と状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値との差の２乗値を求め、それをＰ_Bとし、その差分の絶対値が差分メトリック値ＭＤ＝｜Ｐ_A−Ｐ_B｜となる。この処理を行うのが差分メトリック演算部の動作である。Ｐ_Aの演算を式（１）に、Ｐ_Bの演算を式（２）に、状態遷移列１と状態遷移列２の間のユークリッド距離の２乗を式（４）に示す。ここで、Ｐａ_kは状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値、Ｐb_kは状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値、ｘ_kは再生信号系列である。

式（３）で求めた差分メトリック値からユークリッド距離ｄを減算することで、０中心の分布を得ることができる（式（５））。この分布の分散σ²を取り出し、ユークリッド距離ｄで正規化することで、指標値Ｍを求めることができる（式（６））。

式（３）における差分メトリックの分布の様子を図８（ａ）と、式（５）における差分メトリックの分布の様子を図８（ｂ）に示す。

これに対し、ビタビ復号の内部の基準レベルが適応的に変化した場合は、差分メトリック値およびユークリッド距離が各々変化するため、式（１）〜式（６）は以下の式（１）'〜式（６）'のように変更される。ここで、Ｐａ_k'は状態遷移列１に対応する変化後のビタビ基準レベル、Ｐb_kは状態遷移列２に対応する変化後のビタビ基準レベル、ｄ²'はビタビ基準レベル変化後のユークリッド距離である。

特に式（６）'に注目すると、ビタビ基準レベル変化後の指標値Ｍ’を求めるためには、ユークリッド距離毎に正規化を行う必要があることが分かる。式（３）’における差分メトリックの分布の様子を図９（ａ）と、式（５）'における差分メトリックの分布の様子を図９（ｂ）に示す。

（実施の形態１）
次に、本発明の実施形態による光ディスク装置を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による光ディスク装置１００を示す図である。

情報記録媒体１は、光学的に情報の記録再生を行うための情報記録媒体であり、例えば光ディスク媒体である。光ディスク装置１００は、搭載された情報記録媒体１に対して情報の再生を行う再生装置である。

光ディスク装置１００は、光ヘッド部２と、プリアンプ部３と、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４と、波形等化部５と、Ａ／Ｄ変換部６と、ＰＬＬ部７と、ＰＲ等化部８と、最尤復号部９と、基準レベル算出部１０と、ユークリッド距離算出部１０１と、信号評価指標検出部１００と、光ディスクコントローラ部１５を備える。信号評価指標検出部１００は、上記表１（１４パターン）、表２（１２Ａパターン）、表３（１２Ｂパターン）の遷移データ列のパターン数に対応した差分メトリック正規化部１１３を備える。デジタル再生信号と基準レベルを基にメトリック差を検出する差分メトリック演算部１０２と、各パターンを検出するパターン検出部１０３と、パターン検出部から出力されたイネーブル信号に基づいて差分メトリック値を積算する積算部１０４、１０７、１１０と、積算値とカウント値から分散値を演算する分散算出部１０５、１０８、１１１と、ユークリッド距離に基づいて正規化を行う正規化処理部１０６、１０９、１１２と、各正規化処理結果から評価指標を演算する評価指標演算部１１３とから構成されている。

光ヘッド部２は、対物レンズを通過したレーザ光を情報記録媒体１の記録層に収束させ、その反射光を受光して、情報記録媒体１に記録された情報を示すアナログ再生信号を生成する。対物レンズの開口数は０．７〜０．９であり、より好ましくは０．８５である。レーザ光の波長は４１０ｎｍ以下であり、より好ましくは４０５ｎｍである。プリアンプ部３は、アナログ再生信号を所定のゲインで増幅してＡＧＣ４へ出力する。ＡＧＣ部４は、予め設定されたターゲットゲインを用いて、Ａ／Ｄ変換部６から出力される再生信号のレベルが一定のレベルとなるように再生信号を増幅して波形等化部５へ出力する。

波形等化部５は、再生信号の高域を遮断するＬＰＦ特性と、再生信号の所定の周波数帯域を増幅するフィルタ特性を有しており、再生波形を所望の特性に整形させてＡ／Ｄ変換部６へ出力する。ＰＬＬ回路７は、波形等化後の再生信号に同期する再生クロックを生成してＡ／Ｄ変換部６へ出力する。

Ａ／Ｄ変換部６は、ＰＬＬ回路７から出力される再生クロックに同期して再生信号をサンプリングしてアナログ再生信号をデジタル再生信号へ変換し、ＰＲ等化部８、ＰＬＬ部７およびＡＧＣ部４へ出力する。

ＰＲ等化部８は、再生系の周波数特性が最尤復号部９の想定する特性（例えば、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化特性）となるように設定された周波数特性を有し、再生信号に対して高域雑音の抑制および意図的な符号間干渉の付加を行うＰＲ等化処理を実行して最尤復号部９へ出力する。また、ＰＲ等化部８は、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ構成を備え、ＬＭＳ（Ｔｈｅ Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて、適応的にタップ係数を制御してもよい（非特許文献２参照）。

最尤復号部９は、例えばビタビ復号器であり、パーシャルレスポンスの型に応じて意図的に付加された符号的規則に基づいて尤も確からしい系列を推定する最尤復号方式を用い、ＰＲ等化部８でＰＲ等化された再生信号を復号して２値化データを出力する。この２値化データは、復調２値化信号として後段の光ディスクコントローラ１１へ出力され、所定の処理が実行されて情報記録媒体１に記録されている情報が再生される。

基準レベル算出部１０は、プリアンプ部３からの再生信号からβ値を測定し、そのβ値に基づいて最尤復号部９で用いる基準レベルを算出する。この算出方法について図１０と図１１を参照しながら説明する。図１０は、データ再生信号の波形を示している。ここでデータ再生信号５００は、図示しないＤＣ制御回路によりエネルギー中心がゼロレベルになるように制御されるため、再生信号エネルギー中心レベル５０１はゼロレベルになっている。データ再生信号５００の最大振幅レベル５０２をＡ、最小振幅レベル５０３をＢとしたとき、β値は、（Ａ＋Ｂ）／（Ａ−Ｂ）×１００として定義される値である。例えば、Ａが＋０．４５、Ｂが−０．５５の場合、β値は１０％となる。

図１１は、β値に対し、ＰＲ等化部１０８によりサンプリング信号にＰＲ等化を施した後の出力信号において、信号の各基準レベルが均等間隔の理想的な状態からずれてしまう関係を示している。信号レベル６００は信号基準レベル＋４、信号レベル６０１は信号基準レベル＋３、信号レベル６０２は信号基準レベル＋２、信号レベル６０３は信号基準レベル＋１、信号レベル６０４は信号基準レベル０（中心レベル）、信号レベル６０５は信号基準レベル−１、信号レベル６０６は信号基準レベル−２、信号レベル６０７は信号基準レベル−３、信号レベル６０８は信号基準レベル−４に相当する。信号振幅を−０．５から＋０．５とした場合、β値が０％では理想的な０．１２５間隔の均等レベルである。エネルギー中心がゼロレベルになるように制御した状態では、中心レベルの信号レベル６０４は、β値が大きくなるとレベルが下がり、β値が小さくなるとレベルが上がるようにずれていく特徴を持つ。他のレベルについては、β値が大きくなると、中心レベルより上の各レベルの間隔が広がり、下の各レベルの間隔が狭まる。逆に、β値が小さくなると、中心レベルより上の各レベルの間隔が狭まり、下の各レベルの間隔が広がるようにずれていく特徴を持つ。以上より、各レベルの値がβ値に応じて変化する関係を、例えば、Ｖｎ＝Ｐｎ・β＋Ｑｎのような一次式で近似することができる。ここで、ｎは−４から＋４の各レベル、Ｖｎはレベルｎの信号基準、Ｐｎはレベルｎのβ値に対する傾きを示す係数、βはβ値、Ｑｎはレベルｎのβ値が０％のときの信号基準を表している。この関係式を用いて、取得したβ指定値から各レベルの信号基準を算出することができる。なお、関係を一次式としたが、二次以上の多項式近似であってもよい。

なお、ここではプリアンプ部３からの再生信号から測定したβ値を基に基準レベルを算出したが、それに限るものではない。例えば、情報記録媒体１や光ディスクコントローラ部１５の記憶領域にあらかじめ記載してあるβ値などの情報を使用してもよい。また例えば、ＤＣ制御回路以前の信号から検出したＤＣずれ量を使用してもよい。また例えば、ＰＲ等化部８における各レベルの誤差量を使用してもよい。また例えば、最尤復号部９における各レベルの誤差量を使用してもよい。また例えば、光ディスクコントローラ部１１で求まるエラーレートなどの再生信号の品質を表す指標を使用してもよい。

ユークリッド距離算出部１０１は、基準レベル算出部１０から出力される基準レベルを基に、基準レベルが変化した後のユークリッド距離を算出する。

信号評価指標検出部１００には、ＰＲ等化部８から出力された波形整形されたデジタル再生信号と、最尤復号部９から出力された２値化データ、基準レベル算出部１０から出力された基準レベル信号、ユークリッド距離算出部１０１から出力されるユークリッド距離信号が入力される。パターン検出部１０３は表１〜３の遷移データ列と２値化データを比較して、この２値化データが表１〜３の遷移データ列と一致する場合は、表１〜３に基づいて最も確からしい遷移系列１と２番目に確からしい遷移系列２を選択する。この選択結果に基づき、差分メトリック演算部では、基準レベル算出部１０から出力された基準レベル信号とデジタル再生信号との距離である差分メトリックが演算され、更に２つの遷移系列から演算されたメトリック同士の差が演算され、更に、このメトリック差は、プラスとマイナスの値を持つために絶対値処理が行われる。更に、ユークリッド距離信号を減算することで、０を中心に分布する差分メトリック信号を得ることができる。ユークリッド距離の演算は後段の正規化処理部１０６で行ってもよいが、差分メトリック演算部で行うことにより後段の積算部の回路規模を抑える効果がある。なお、ユークリッド距離と同様に差分メトリックの平均値を減算しても良い。

差分メトリック演算部１０２からの出力は、差分メトリック正規化部１１３に入力される。差分メトリック正規化部１１３はユークリッド距離が同じパターンの数だけ保有する（図１では一部のみ記載している）。表１に示すように、２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンのユークリッド距離の２乗が１４となる状態遷移パターンは１８種類あるが、同じユークリッド距離を持つパターンでまとめると９種類までグループ化を行うことができる。これは、表１に示すユークリッド距離が１４のパターンにエッジ情報が必ず１つ含まれており、エッジを中心に信号の立上りと立下りで同じ基準レベルを取るパターンが存在することに起因する。同様に、表２に示すように、２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンのユークリッド距離の２乗が１２となる状態遷移パターンは１８種類あるが、同じユークリッド距離を持つパターンは同じく１８種類である。これは、表２に示すユークリッド距離が１２パターンには、２Ｔの立ち上がりおよび立ち下りのエッジ情報が必ず２つ含まれており、エッジを中心に同じ基準レベルを取るパターンが存在しないからである。同様に、表３に示すように、２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンのユークリッド距離の２乗が１２となる状態遷移パターンは１８種類あるが、同じユークリッド距離を持つパターンでまとめると９種類までグループ化を行うことができる。これは、表３に示すユークリッド距離が１２のパターンにエッジ情報が必ず３つ含まれており、エッジを中心に信号の立上りと立下りで同じ基準レベルを取るパターンが存在することに起因する。以上のグループ化の処理によって、本来は差分メトリック正規化部１１３を１８×３＝５４組を保有する回路構成に対して、９＋１８＋９＝３６組で済むため、回路規模の削減の点で効果がある。

パターン検出部１０３は、検出された状態遷移パターンに応じて、それぞれの遷移データ列に対応する差分メトリック正規化部１１３にイネーブル信号を送る。イネーブル信号を受けた積算部のみ差分メトリックの積算を行う。同時に、イネーブル信号を受けたカウント数も積算する。このカウント値は、エラーレートを計算する際の各パターン群の発生頻度となる。

分散算出部１０５、１０８、１１１では、積算値をカウント値で割ることで差分メトリックの平均値を求め、そこから分散値を求める。なお、分散値は平均値に係数をかけることで近似的に求めてもよい。

正規化処理部１０６、１０９、１１２では、分散値にユークリッド距離算出部１０１から入力されたユークリッド距離信号で正規化を行い、評価指標演算部１１３に出力する。評価指標演算部１１３では、パターン毎の分散を掛け合わせることで、一つの再生品質評価指標値を出力する。なお、それぞれの分散を一度エラーレートに変換しておいて、足し合わせる手法などを用いても良い。

なお、本発明の実施例はＰＲ１２２２１ＭＬ信号処理方式における構成を記載したが、これに限るものではない。例えば、ＰＲ１２２１ＭＬ信号処理方式やＰＲ３４４３ＭＬ信号処理方式でも構わない。

本発明は、最尤復号法を用いて信号処理を行う技術分野において特に有用である。

本発明の実施形態による光ディスク装置を示す図。 本発明の実施形態によるＲＬＬ（１，７）記録符号と等化方式ＰＲ（１，２，２，２，１）とから定まる状態遷移則を示す図。 図２に示す状態遷移則に対応するトレリス図。 本発明の実施形態による表１に示すＰＲ等化理想波形を示す図。 本発明の実施形態による表２に示すＰＲ等化理想波形を示す図。 本発明の実施形態による表３に示すＰＲ等化理想波形を示す図。 本発明の実施形態によるＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの差分メトリックの分布を示す図。 従来のビタビ復号に対する差分メトリックの分布を示す図。 適応型ビタビ復号に対する差分メトリックの分布を示す図。 データ再生信号のβ値を示す図。 β値と最尤復号の信号期待値との関係の例を示す図である。

符号の説明

１ 情報記録媒体
２ 光ヘッド部
３ プリアンプ部
４ ＡＧＣ部
５ 波形等化部
６ Ａ／Ｄ変換部
７ ＰＬＬ部
８ ＰＲ等化部
９ 最尤復号部
１０ 基準レベル算出部
１１ 光ディスクコントローラ部
１００ 信号評価指標検出部
１０１ ユークリッド距離算出部
１０２ 差分メトリック演算部
１０４、１０７、１１０ 積算部
１０５、１０８、１１１ 分散算出部
１０６、１０９、１１２ 正規化処理部
１１３ 評価指標演算部

Claims (10)

1. ビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる適応型ビタビ復号を用いて２値化信号を生成する信号評価方法において、再生信号に応じてビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる基準レベル算出手段と、上記基準レベル算出手段によって変更された基準レベルを用いて、上記２値化信号から最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列の間のユークリッド距離を算出するユークリッド距離算出手段と、上記第１の状態遷移列に対するパスメトリック値と上記第２の状態遷移列に対するパスメトリック値の差分を算出する差分メトリック演算手段と、上記差分メトリック算出手段によって算出された差分メトリックの分散値を算出する分散算出手段を備え、上記分散算出手段で算出した分散値を、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて演算処理を行うことで、信号品質を評価する指標を算出することを特徴とする再生信号評価方法。
2. 上記演算処理は、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて正規化処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の再生信号評価方法。
3. 上記正規化処理は、上記ユークリッド距離を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の再生信号評価方法。
4. 上記正規化処理は、上記ユークリッド距離が等しいパターン毎に行うことを特徴とする請求項１に記載の再生信号評価方法。
5. 上記基準レベルは、再生信号のβ値に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の再生信号評価方法。
6. ビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる適応型ビタビ復号を用いて２値化信号を生成する信号評価装置において、再生信号に応じてビタビ復号の内部の基準レベルを変化させる基準レベル算出部と、上記基準レベル算出部によって変更された基準レベルを用いて、上記２値化信号から最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列の間のユークリッド距離を算出するユークリッド距離算出部と、上記第１の状態遷移列に対するパスメトリック値と上記第２の状態遷移列に対するパスメトリック値の差分を算出する差分メトリック演算部と、上記差分メトリック算出部によって算出された差分メトリックの分散値を算出する分散算出部を備え、上記分散算出部で算出した分散値を、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて演算処理を行うことで、信号品質を評価する指標を算出することを特徴とする再生信号評価装置。
7. 上記演算処理は、上記第１の状態遷移列もしくは第２の状態遷移列のパターンに応じて正規化処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の再生信号評価装置。
8. 上記正規化処理は、上記ユークリッド距離を用いて行うことを特徴とする請求項６に記載の再生信号評価装置。
9. 上記正規化処理は、上記ユークリッド距離が等しいパターン毎に行うことを特徴とする請求項６に記載の再生信号評価装置。
10. 上記基準レベルは、再生信号のβ値に応じて設定することを特徴とする請求項６に記載の再生信号評価装置。

Images