JP2010211834A

JP2010211834A - 情報再生信号処理装置

Info

Publication number: JP2010211834A
Application number: JP2007171456A
Authority: JP
Inventors: Kuniyuki Masunari; 訓之増成; Yoichi Ogura; 洋一小倉
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2010-09-24
Also published as: WO2009004764A1

Abstract

【課題】ディジタル情報記録装置のデータ転送レートの高速化に対応するためには、高速に動作する情報再生信号処理装置が必要となり、回路規模、消費電力の増加となる。
【解決手段】記録媒体４６から得られた再生波形に対して、アナログ回路でフィルタリングされた再生波形を、Ａ／Ｄ変換器４９によってディジタル化した情報に対して、ＦＩＲフィルタ５０で信号周波数帯域を強調し、前記ＦＩＲフィルタ５０で強調された波形に対してオフセット補正器５１によってオフセット変動を除去した信号から、位相比較器５２で位相誤差量を算出し、ループフィルタ５３、ＶＣＯ５４で構成される位相同期ループ５５によって、位相同期状態を維持し、位相補正部５８によって前記位相同期ループ５５の残差を打ち消すような制御を行なうことによって、安定した位相同期状態を維持させながら、消費電力を低減した情報再生信号処理装置を提供する。
【選択図】図８

Description

本発明は、記録媒体から読み取られた再生信号に対して、データ抽出を行うためのＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｏｋｅｄＬｏｏｐ）を持ち、低消費電力、高倍速再生で且つ安定した位相同期状態を維持することができる再生信号処理装置に関するものである。

近年、情報記録再生用の記録媒体としてＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）又はＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）が使用されている。それらの記録媒体に記録されている情報を再生する場合において、より読み取る能力の高く且つ低消費電力の再生信号処理装置が要求されている。

特にＤＶＤは、ＣＤに比べ記録密度が高いため、ＤＶＤの再生波形は、符号間干渉の影響を受け、再生波形が歪んでしまう。例えば、ＤＶＤは、８ビットの情報を１６ビットの符号語に変調するＥＦＭ（ＥｉｇｈｔｔｏＦｏｕｒｔｅｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調を用いているため、基準長をＴとしたとき、ピット長は３Ｔ〜１１Ｔ乃至１４Ｔとなっている。ピットの長さが正確に３Ｔ〜１１Ｔ乃至１４Ｔであることが望ましいが、例えば、記録可能なＤＶＤの記録品質が悪い場合、ピット長が正しく形成されていないものや、再生専用のＤＶＤにおいてもピット長が正しく形成されていないものがあるため、再生波形が歪んでしまう。さらに、高倍速でＤＶＤの情報を読み取るために再生信号処理装置は高速にデータ処理を行う必要があるが、アナログ信号処理系である、光ピックアップ2（図１）、ＦＥＰ（ＦｒｏｎｔＥｎｄＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）3（図１）のアナログフィルタによって再生波形の通過に必要な周波数特性の不足による郡遅延特性の劣化によって再生信号の歪みがさらに増加するため特性維持のために消費電力が増加してしまうといった現象が発生している。

それらの再生波形に対して単純に信号振幅のみで二値化することによってディジタルデータの「１」乃至「０」を判定してしまうと、そのピット形成が正しく形成されていない状態や、アナログ信号処理系の周波数通過帯域による郡遅延特性の劣化による再生波形の歪みによってデータの読み取り誤りを生じ、信頼性が著しく損なわれたデータとして読み出してしまい、ＢＥＲ（ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）を悪化してしまいデータの読み出しができなくなってしまう。
そこで、近年の高倍速化、高密度化に対して高い再生能力を有する再生信号処理装置における復号方式としてＰＲＭＬ（ＰａｒｔｉａｌＲｅｓｐｏｎｓｅＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）検出方式が注目されている。ＰＲＭＬ検出方式は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、書き換え可能な光ディスク等の高密度記録されている記録媒体に対する信号処理方式として利用されている技術であり、波形等化技術であるパーシャルレスポンス方式と最尤復号法の一つであるビタビ復号法を組み合わせた方式で、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比の低い再生信号や、非線形歪みの多い再生信号から正しいデータを復号する方式である。
この、ＰＲＭＬ検出方式の性能を発揮するためにもＰＲＭＬ検出器の前段の位相同期ループを構成するＰＬＬにおいて安定した位相同期状態を維持することが必須となる。
図１は、一般的な再生信号処理装置の構成を示すブロック図である。記録媒体１に対して光ピックアップ２からレーザーを照射する。その反射光の強弱を検出することによって記録媒体１に記録されているデータを読み取り、アナログの電気信号に変換する。
ＦＥＰ3は、読み出された再生信号を増幅し、ゲインを調整し、高域のノイズ成分を除去し、必要な帯域を強調する処理を行う。ＦＥＰ3からの出力信号は、Ａ／D変換器４により、アナログ信号をディジタル信号に変換される。そのディジタル信号は、オフセット補正
器５により低域の周波数帯域における変動を補正される。そのオフセット補正された信号から位相比較器６によって、再生信号が有するクロック成分の位相誤差量を検出しループフィルタ７によって平滑化され、平滑化された制御信号に応じた周波数のクロックを生成するＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）8から構成される位相同期ループによって、位相同期引込みを行っている。
その位相同期されたオフセット補正器５の出力データを用いて、復号器９によって記録媒体に記録されているディジタルデータを復調する。
その復号器９で使われているものがＰＲＭＬ方式と呼ばれる復号方式で、ＰＲＭＬ方式は適応等化を行うＰＲ部と、最尤復号を行うＭＬ部に分かれている。
ＰＲ部は、トランスバーサルフィルタ、又はＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタにより構成されており、所望のＰＲ特性になるようにＰＲ等化器１０によって波形等化かされる。ＰＲ等化器１１で用いるタップ係数を算出する方式としてＬＭＳ（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）アルゴリズムがあり、そのアルゴリズムを用いた適応等化係数算出器１２について説明する。
その、ＬＭＳアルゴリズムは、ＰＲ等化器出力値と、その等化目標値との差である等化誤差信号の二乗値を最小にするＰＲ等化器１１のタップ係数を随時更新学習することによって算出することである。
ＬＭＳアルゴリズムの一般的なタップ係数の更新式を次式に示す。
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ×ｅ（ｔ）×ｘｉ（ｔ）式（１）
（但し、ｔ＝０、１、２、３、・・・）
式（１）においてＣｉは時刻ｔのｉ番目のタップ係数、Ｃｉ（ｔ＋１）は更新されたｉ番目のタップ係数、μはループゲイン、ｅ（ｔ）は時刻ｔにおける等化誤差、ｘｉ（ｔ）はｉ番目に対するＦＩＲフィルタの入力値を示していて、ｉ番目に対する等化誤差ｅ（ｔ）とＦＩＲフィルタの入力値ｘｉを積算したものをＬＭＳアルゴリズムにおける相関値という。
そのＰＲ等化器１１によって意図的に与えられた波形干渉を利用した復号方式であり、ＰＲ方式によって推定される値とビタビ復号器入力信号の差が小さくなるような符号系列を復号していく最尤復号法のひとつであるビタビ復号法を行い記録媒体に記録されているディジタルデータを復号することができる。
図３に一般的なビタビ復号器１５の構成を示す。ビタビ復号器は、ＰＲ等化器出力信号とＰＲ方式から推定される推定値によって尤度情報を算出するブランチメトリック１６と、パスメトリック１７（ＡＣＳ：ＡｄｄＣｏｍｐａｒｅＳｅｌｅｃｔ）によってレジスタ１８で保存している一時刻前の尤度情報と前記ブランチメトリックの出力から尤度の高い情報系列を判別していき、その判別された情報から最も尤度情報が高いと考えられるパスを選別するためパスメモリ１９と、そのパスメモリの出力結果からさらに尤度の高い情報を選択する出力選択器から構成されている。
ここで、ＤＶＤに用いられているＥＦＭ変調方式の特徴である同じ符号が３つ以上連続するといった特徴とＰＲ（ａ、ｂ、ｂ、ａ）方式に限定したビタビ復号器について説明する。その前記ビタビ復号器における状態遷移を図４に示す。この図において、ＥＦＭ変調方式の特徴である同じ符号が３つ以上連続することから状態はＳ０〜Ｓ５の６状態に分けることができ、状態Ｓｉから状態Ｓｊに遷移するパスを示し、それぞれのパスにおける推定値を次式によって求める。
推定値＝ａ×ｃｋ＋ｂ×ｃｋ−１＋b×ｃｋ−２＋a×ｃｋ−３式（２）
式（２）におけるa、ｂはＰＲ（ａ、ｂ、ｂ、ａ）方式のａ、ｂを示し、ｃｋ、ｃｋ−１、ｃｋ−２、ｃｋ−３は時刻ｋ、ｋ−１、ｋ−２、ｋ−３における記録系列ｃを示している。
このビタビ復号器における状態遷移を図にしたものが、図５に示すトレリス線図となる。また、図６に示すような再生信号処理装置において、Ａ／Ｄ変換器２０によって非同期にサンプリングされたディジタルデータに対してオフセット補正器２１によりオフセット補正を行い、位相誤差検出器２５とループフィルタ２４と補間フィルタ２３によってディジ
タル回路だけで構成された位相同期ループ２６を持ち、ディジタルの位相同期ループの制御範囲を越えない程度に周波数誤差検出器２７と周波数制御器２８とＶＣＯ２９によって再生波形に対して周波数維持を行うことによってＡ／Ｄ変換からＶＣＯへの演算遅延が増加したような場合においても安定した位相同期状態を維持することができ、最尤復号を行う復号器３０によって復号データを得ることができる（特許文献１参照）。
特開２００１−１９５８３０号公報

しかしながら、従来の再生信号処理装置において、高倍速再生でかつ低消費電力に対応するためには各ディジタル処理を高速に動作させかつアナログ部分の負荷を低減させる必要がある。

その高速動作に対応させるためには、ＦＥＰのアナログフィルタの通過帯域を伸ばして且つ安定した信号帯域強調を行い、ディジタル部においてもパイプライン処理や並列処理を行う必要があるが、その処理を行うことによりアナログフィルタの電力増加を伴い、位相同期ループの演算遅延が大きくなる。さらに低消費電力化を行うとＦＥＰのアナログフィルタの特性維持が困難になってしまう。そこで、アナログフィルタにおける信号強調機能をディジタル側で行った場合には、さらに位相同期ループのループ遅延が増加してしまい、位相同期引込み範囲が低減したり、位相同期の安定性が失われたりする。

また、図６に示すループ遅延が増加しても安定した位相同期状態を作ることができる再生信号処理装置もあるが、ディジタルで位相同期ループを構成し、そのディジタルの位相同期ループの制御範囲を越えない程度に周波数ループを動作させた場合では、ディスクの反り、傷や汚れ等による等のディフェクトによる瞬間的な波形変動への追従性が悪くなり、安定した位相同期ループが維持できなくなり再生性能の悪化となってしまう。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、記録媒体に記録されているディジタルデータを読み取る手段として、ディフェクト通過特性も良く高倍速再生でかつ消費電力を抑えた再生信号処理装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の再生信号処理装置は、ディジタル記録されている記録媒体からディジタルデータを復調する手段として、記録媒体から得られた再生信号をディジタルデータに標本化するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器と、ディジタルデータに変換された再生信号の信号帯域を強調するＦＩＲ(ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ)フィルタと、前記ＦＩＲフィルタの出力からオフセット成分を補正するオフセット補正器と、前記オフセット補正器の出力波形から位相誤差量を算出する位相誤差検出器からなる位相同期ループと、前記オフセット補正器の出力波形に対して位相補正を行う補間フィルタと、前記補間フィルタの出力から位相誤差を検出する位相誤差検出器と、前記位相誤差検出器の位相誤差を平滑化するループフィルタからなる位相補正ループと、前記補間フィルタの出力波形に対して復調器によってデータ復調を行うことを特徴とするもとのである。

または、オフセット補正器の出力波形から位相誤差量を算出する位相誤差検出器からなる位相同期ループと、前記位相誤差検出器で検出した位相誤差を平滑化するループフィルタからの出力によって、前記オフセット補正器の出力波形に対して位相補正を行う補間フィルタと、前記補間フィルタの出力波形に対して復調器によってデータ復調を行うことを特徴とするもとのである。

さらに、再生信号処理装置における補間フィルタにおいて、前記補間フィルタの入力信号を１T遅延するＮ個の遅延素子と、前記Ｎ個の遅延素子より少ない数のＭ個の乗算器を有し、前記ループフィルタから平滑化された位相誤差量に応じて、前記Ｎ個の遅延素子から前記乗算器への入力位置を可変するセレクタを有し、前記タップ係数と乗算を行い、前記乗算器の出力を加算する加算器から構成されることを特徴とするものである。

さらに、再生信号処理装置において、ループフィルタによって平滑化された位相誤差量がＮ個の遅延素子を持つ補間フィルタの可変範囲を超えないように、位相同期ループの周波数をＵｐ又はＤｏｗｎさせる制御器を有することを特徴とするものである。

さらに、再生信号処理装置における補間フィルタにおいて、前記記録媒体から得られる再生信号から同期パターンが確認されるまでは、前記補間フィルタによる位相補正を行なわない機能を有することを特徴とするものである。

さらに、再生信号処理装置における補間フィルタにおいて、傷や汚れ等によるディフェクト部分を再生する際に、補間フィルタの動作を一時停止する機能を有することを特徴とするものである。

さらに、再生信号処理装置において、傷や汚れ等によるディフェクト部分を再生する際に位相同期ループの周波数をＵｐ又はＤｏｗｎさせる制御器の制御を一時停止する機能を有することを特徴とするものである。

さらに、再生信号処理装置における信号帯域を強調するＦＩＲフィルタにおいて、前記記録媒体から得られる再生信号の周波数と前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数との差を求める減算器と、前記減算器の結果によって、タップ数ｌのＦＩＲフィルタと前記タップ数ｌのＦＩＲフィルタより少ないタップ数ｉのＦＩＲフィルタを切替える機能を有することを特徴とするものである。

さらに、ＦＩＲフィルタにおいて、記録媒体から得られた再生波形のマーク、スペース側で前記ＦＩＲのフィルタ係数を切替える機能を有することを特徴とするものである。

本発明に係わる再生信号処理装置によれば、ディジタルデータに変換された再生信号の信号帯域を強調するＦＩＲフィルタと、前記ＦＩＲフィルタの出力からオフセット成分を補正するオフセット補正器と、前記オフセット補正器の出力波形から位相誤差量を算出する位相誤差検出器からなる位相同期ループと、前記オフセット補正器の出力波形に対して位相補正を行う補間フィルタと、前記補間フィルタの出力から位相誤差を検出する位相誤差検出器と、前記位相誤差検出器の位相誤差を平滑化するループフィルタからなる位相補正ループによって演算遅延が増加した場合でも、傷や汚れ等によるディフェクト部分を再生しても安定した位相同期状態を維持することが可能となる。

また、本発明に係わる再生信号処理装置によれば、オフセット補正器の出力波形から位相誤差量を算出する位相誤差検出器からなる位相同期ループと、前記位相誤差検出器で検出した位相誤差を平滑化するループフィルタからの出力によって、前記オフセット補正器の出力波形に対して位相補正を行う補間フィルタによって安定した位相同期状態を維持することが可能となる。

また、本発明に係わる再生信号処理装置によれば、補間フィルタの入力信号を１T（Ｔ：１チャネルビットあたりの時間）遅延するＮ個の遅延素子と、前記Ｎ個の遅延素子より少ない数のＭ個の乗算器を有し、前記ループフィルタから平滑化された位相誤差量に応じ
て、前記Ｎ個の遅延素子から前記乗算器への入力位置を可変するセレクタを有し、位相補正用のタップ係数と乗算を行い、前記乗算器の出力を加算する加算器により少ない数の乗算器によって補間フィルタの制御範囲を拡大することが可能となる。

また、本発明に係わる再生信号処理装置によれば、ループフィルタによって平滑化された位相誤差量により、位相同期ループの周波数をＵｐ又はＤｏｗｎさせることで補間フィルタの可変範囲を超えないようにすることが可能となる。

また、本発明に係わる再生信号処理装置によれば、補間フィルタにおいて、記録媒体から得られる再生信号から同期パターンが確認されるまでは、前記補間フィルタによる位相補正を行なわない機能を有することで、安定した周波数引き込み動作を行うことが可能となる。

また、本発明に係わる再生信号処理装置によれば、補間フィルタにおいて、傷や汚れ等によるディフェクト部分を再生する際に、補間フィルタの動作を一時停止する機能を有することでディフェクト部分を通過した場合においても位相補正ループが安定した状態を維持することが可能となる。
また、本発明に係わる再生信号処理装置によれば、傷や汚れ等によるディフェクト部分を再生する際に位相同期ループの周波数をＵｐ又はＤｏｗｎさせる制御器の制御を一時停止する機能を有することによって位相同期ループが安定した状態を維持することが可能となる。

また、本発明の再生信号処理装置において、記録媒体から得られる再生信号のデータ転送の周波数とＡ／Ｄ変換器のサンプリング周波数との差を求める減算器と、前記減算器の結果によって、信号帯域を強調するＦＩＲフィルタにおいて、Ｊｉｔｔｅｒ優先型のタップ数ｌのＦＩＲフィルタと前記タップ数ｌのＦＩＲフィルタより少ない周波数引き込み優先のタップ数ｉのＦＩＲフィルタを切替える機能を有することによってより早い周波数引き込みが可能となる。

また、本発明の再生信号処理装置において、記録媒体から得られた再生波形のマーク、スペース側で前記ＦＩＲのフィルタ係数を切替える機能を有することでマークが正常に形成されていない場合においても安定した位相同期状態を維持することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態による再生信号処理装置は、高倍速再生に対応しながら消費電力を削減し、傷、汚れ等のディフェクトにも強く安定した位相同期状態を維持することが可能なものである。

図７は、本発明の実施例に係わる再生信号処理装置を示すブロック図である。図において、３１は記録媒体、３２は光ピックアップ、３３は読み出された再生信号に対する広域雑音除去用のＬＰＦの処理を行うＦＥＰ、３４はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、３５は必要な信号帯域を強調する処理を行うＦＩＲフィルタ、３６は再生信号に対するオフセット補正を行うオフセット補正器、３７はオフセット補正器３６出力に対して位相誤差を算出する位相比較器、３８は位相比較器３７で求めた位相誤差を平滑化するループフィルタ、３９はＡ／Ｄ変換器３４、又は再生信号処理装置を動作させるためのクロックを生成するＶＣＯ、４０は３４〜３９で構成される位相同期ループ、４１はオフセット補正器３６の出力に対して位相調整を行う補間フィルタ、４２は補間フィルタ４１の出力から位相誤差を算出する位相比較器、４３は位相比較器４２で求めた位相誤
差を平滑化するループフィルタ、４４は４１〜４３で構成されるフィードバック型の位相補正部、４５は位相同期されている再生波形に対して復号を行う復号器である。

図７に示すＦＥＰ３３は、従来、必要な信号帯域を強調するＢｏｏｓｔ機能を持ったアナログフィルタを用いていたが、高倍速再生で且つ低消費電力化に対応するのが難しいため、アナログフィルタの機能のＢｏｏｓｔ機能をディジタル側へ移し、単純な広域雑音の抑圧のためのフィルタとすることによって消費電力の低減をはかっている。

しかし、アナログフィルタで行っていた処理をディジタル側へ移し、ＦＩＲフィルタ３５によって必要な信号帯域を強調した場合は、位相同期ループのループ遅延が増加してしまうため、位相同期引込み範囲が低減したり、位相同期の安定性が失われたりするため、再生能力が低下してしまう。

そこで図６に示すような構成の再生信号処理装置では、Ａ／Ｄ変換器２０において再生信号を非同期でサンプリングを行って、２６のディジタルで構成された位相同期ループによって非同期状態である再生波形から位相同期した再生波形を得ることでループ遅延が増加した状態においてもＡ／Ｄ変換器２０に対しては、周波数が一致した状態を維持する程度の低いループゲインでラフな状態に留めて、位相同期はディジタル側で行うため安定した位相同期状態を維持することができている。

しかし、周波数制御のループゲインが低いため、再生時において傷、汚れや等によるディフェクトを通過するときや、早い周波数変動に対しては十分な位相同期の追従特性を得ることが難しかった。

そこで、以上の理由から本実施例における再生信号処理装置は、図７に示すような構成になっている。位相同期ループ４０のループ遅延が増加した場合においても、制御が不安定にならない程度にループゲインを下げた状態で、位相同期状態を維持するように制御し続け、後段のフィードバック型の位相補正部４４によって前段の位相同期ループで同期状態ができなかった制御残差を補正することによって、再生時において傷、汚れや等によるディフェクトを通過するときや、早い周波数変動に対しても強い位相同期状態を維持することが可能となる。

次に、図７の補間フィルタ４１について説明する。補間フィルタ４１の制御可能な範囲は補間フィルタのタップ数Ｎによって決まる。位相補正部における制御可能な範囲を拡大してより前段の位相同期ループ部の制御残差を吸収する必要がある。しかし、タップ数Ｎを大きくしてしまうと巨大なＦＩＲ型のフィルタが必要となり、回路面積が増大してしまう。

そこで、図１１に示すようなナイキスト特性において、回路規模の観点から大きなタップ数のＦＩＲフィルタを用いることは精度は向上するがあまり有効ではないため、ナイキスト特性に対して窓関数を乗じることによって有限長で打ち切った場合の特性変動を吸収することが可能となる。さらに、１Ｔを時間方向にＮ分割した時の、各々の振幅値をレジスタに格納しておき、平滑化された位相制御量に応じて、それが示す位相の係数を設定するように選択するレジスタを切替えながら位相補間を行なっていく。これにより、位相同期ループにおける位相誤差の残差に対して正しい位相に標本化した再生信号に変換されることになる。

ここで、図１１のナイキスト特性と窓関数を乗じた補間フィルタのタップ係数において中心から遠い部分については、タップ係数の振幅はほぼゼロであるため、位相補間処理に対しては演算精度的には無視することが可能となる。

そこで、上記課題のために図１０に示すような、補間フィルタの入力に対して１Ｔごとに遅延するＮ個の遅延器６５と、乗算器６７への入力を制御するセレクタ６６と、乗算器6７の出力結果を加算するか加算器６８から構成される補間フィルタにおいて、Ｎ個の遅延器より少ない数のＭ個のタップ係数と乗算を行なう乗算器６８に入力する信号を、平滑化された位相誤差情報から、位相同期位置にもっとも近いＮ個の遅延器出力信号を乗算器の中央に常に入力するようにセレクタ６６を制御することによって乗算器の数を増やすことなく制御範囲が広い補間フィルタを構成することが可能となる。

さらに、補間フィルタの制御範囲は有限であるため、制御範囲を超えないために、平滑化された位相誤差情報が補間フィルタの制御範囲を超えるまえに位相同期ループ４０側のループフィルタ３８側に対して周波数制御を行なう。例えば、図１０の補間フィルタにおいてＮ個の遅延器６５の左側に位相誤差情報がシフトしてきた場合にはＶＣＯの発振周波数を上げる方向にループフィルタ３８を制御し、逆にＮ個の遅延器６５の右側に位相情報がシフトしてきた場合にはＶＣＯの発振周波数を下げる方向にループフィルタ３８を制御することによって、常に補間フィルタの制御可能な範囲内に留めることが可能となる。

次に、図７の再生信号処理装置における制御について図９を用いて説明する。制御開始後、最初に周波数引込み制御６０を行い、再生波形のデータ転送レートとＶＣＯ３９の発振周波数との差が±Ａ％以内６１になるまでは位相同期ループ４０及び位相補正部４４の制御を停止させる。

そして、周波数差が±Ａ％以内６１になった場合は、位相同期パターンを確認６２するまで位相同期ループ４０を動作させる。そして、位相同期パターンを確認６２することができた場合は位相補正部４４を動作させることによって安定した位相同期状態への移行が可能となる。

さらに、補間フィルタ４１において傷、汚れ等のディフェクト通過時に補間フィルタの動作を一時停止する機能を有することによって、ディフェクト通過時の誤検出された位相誤差による位相補正部４４の誤動作を防ぐことができ、ディフェクト通過後の補間フィルタ４１の動作復帰を早くすることが可能となる。

さらに、ディフェクト通過時に、位相同期ループ４０の位相補正部４４からの周波数制御を停止させることによって、ディフェクト通過に大きく周波数が変動することがなくなるため、安定した位相同期状態を維持することが可能となる。

次に、図７における再生信号処理装置におけるＦＩＲフィルタ３４について説明する。ＦＩＲフィルタ３４において、Ｊｉｔｔｅｒ特性優先型のタップ数ｌのＦＩＲフィルタと、ｌより小さいタップ数ｉで構成されている引き込み優先型のＦＩＲフィルタの二種類の特性をもつフィルタによって構成されていて、図９の同期パターン確認６３において同期パターンを確認し、位相補正ループを動作開始するまではタップ数ｉのＦＩＲフィルタを用いることで位相同期ループ４０のループ遅延を短くし、高速に引込み動作をさせることができ、位相同期パターンが確認されるとＪｉｔｔｅｒ特性優先型のタップ数ｌのＦＩＲフィルタに切り替わり安定した位相同期状態を維持することが可能となる。

さらに、図７の再生信号処理装置におけるＦＩＲフィルタ３４において、記録媒体３１から得られる再生波形のマーク側、スペース側でＦＩＲフィルタ３４のフィルタ係数を切替える機能を持つことによって上下非対称歪みをもつような再生信号に対しても、それぞれの特性に合わせたフィルタ処理を行なうことができ、安定した位相同期状態を維持することができ良好なＪｉｔｔｅｒ特性を得ることが可能となる。
（実施の形態2）
本実施の形態による再生信号処理装置は、高倍速再生に対応しながら消費電力を削減し、傷、汚れ等のディフェクトにも強く安定した位相同期状態を維持することが可能なものである。

図8は、本発明の実施例に係わる再生信号処理装置を示すブロック図である。図において、４６は記録媒体、４７は光ピックアップ、４８は読み出された再生信号に対する広域雑音除去用のＬＰＦの処理を行うＦＥＰ、４９はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５０は必要な信号帯域を強調する処理を行うＦＩＲフィルタ、５１は再生信号に対するオフセット補正を行うオフセット補正器、５２はオフセット補正器５１の出力に対して位相誤差を算出する位相比較器、５３は位相比較器５２で求めた位相誤差を平滑化するループフィルタ、５４はＡ／Ｄ変換器４９、又は再生信号処理装置を動作させるためのクロックを生成するＶＣＯ、５５は４９〜５４で構成される位相同期ループ、５６はオフセット補正器５０の出力に対して位相調整を行う補間フィルタ、５７は位相比較器５２で求めた位相誤差を平滑化するループフィルタ、５８は５６、５７で構成されるのフィードフォワード型の位相補正部、５９は位相同期されている再生波形に対して復号を行う復号器である。

図８のシステムによって、位相同期ループ５５のループ遅延が増加した場合においても、制御が不安定にならない程度にループゲインを下げた状態で、位相同期状態を維持するように制御し続け、後段のフィードフォワード型の位相補正部５8によって前段の位相同期ループで同期状態ができなかった制御残差を補正することで、再生時において傷、汚れや等によるディフェクトを通過するときや、早い周波数変動に対しても強い位相同期状態を維持することが可能となる。

図８に示すＦＥＰ４８は、従来、必要な信号帯域を強調するＢｏｏｓｔ機能を持ったアナログフィルタを用いていたが、高倍速再生で且つ低消費電力化に対応するのが難しいため、アナログフィルタの機能のＢｏｏｓｔ機能をディジタル側へ移し、単純な広域雑音の抑圧のためのフィルタとすることによって消費電力の低減をはかっている。

しかし、アナログフィルタで行っていた処理をディジタル側へ移し、ＦＩＲフィルタ５０によって必要な信号帯域を強調した場合は、位相同期ループのループ遅延が増加してしまうため、位相同期引込み範囲が低減したり、位相同期の安定性が失われたりするため、再生能力が低下してしまう。

そこで、以上の理由から本実施例における再生信号処理装置は、図８に示すような構成になっている。位相同期ループ５５のループ遅延が増加した場合においても、制御が不安定にならない程度にループゲインを下げた状態で、位相同期状態を維持するように制御し続け、後段のフィードフォワード型の位相補正部５７によって前段の位相同期ループで同
期状態ができなかった制御残差を補正することによって、再生時において傷、汚れや等によるディフェクトを通過するときや、早い周波数変動に対しても強い位相同期状態を維持することが可能となる。

次に、図８の補間フィルタ５６について説明する。補間フィルタ５６の制御可能な範囲は補間フィルタのタップ数Ｎによって決まる。位相補正部における制御可能な範囲を拡大してより前段の位相同期ループ部の制御残差を吸収する必要がある。しかし、タップ数Ｎを大きくしてしまうと巨大なＦＩＲ型のフィルタが必要となり、回路面積が増大してしまう。

そこで、上記課題のために図１０に示すような、補間フィルタの入力に対して１Ｔごとに遅延するＮ個の遅延器６５と、乗算器６７への入力を制御するセレクタ６５と、乗算器６７の出力結果を加算するか加算器６８から構成される補間フィルタにおいて、Ｎ個の遅延器より少ない数のＭ個のタップ係数と乗算を行なう乗算器６７に入力する信号を、平滑化された位相誤差情報から、位相同期位置にもっとも近いＮ個の遅延器出力信号を乗算器の中央に常に入力するようにセレクタ６５を制御することによって乗算器の数を増やすことなく制御範囲が広い補間フィルタを構成することが可能となる。

さらに、補間フィルタの制御範囲は有限であるため、制御範囲を超えないために、平滑化された位相誤差情報が補間フィルタの制御範囲を超えるまえに位相同期ループ５５側のループフィルタ５３側に対して周波数制御を行なう。例えば、図１０の補間フィルタにおいてＮ個の遅延器６５の左側に位相誤差情報がシフトしてきた場合にはＶＣＯの発振周波数を上げる方向にループフィルタ５３を制御し、逆にＮ個の遅延器６５の右側にいそう情報がシフトしてきた場合にはＶＣＯの発振周波数を下げる方向にループフィルタ５３を制御することによって、常に補間フィルタの制御可能な範囲内に留めることが可能となる。次に、図８の再生信号処理装置における制御について図９を用いて説明する。制御開始後、最初に周波数引込み制御６０を行い、再生波形のデータ転送レートとＶＣＯ５４の発振周波数との差が±Ａ％以内６１になるまでは位相同期ループ５５及び位相補正部５８の制御を停止させる。

そして、周波数差が±Ａ％以内６１になった場合は、位相同期パターンを確認６３するまで位相同期ループ５５を動作させる。そして、位相同期パターンを確認６３することができた場合は位相補正部５８を動作させることによって安定した位相同期状態への移行が可能となる。

さらに、補間フィルタ５６において傷、汚れ等のディフェクト通過時に補間フィルタの動作を一時停止する機能を有することによって、ディフェクト通過時の誤検出された位相
誤差による位相補正部５８の誤動作を防ぐことができ、ディフェクト通過後の補間フィルタ５６の動作復帰を早くすることが可能となる。

さらに、ディフェクト通過時に、位相同期ループ５５の位相補正部５８からの周波数制御を停止させることによって、ディフェクト通過に大きく周波数が変動することがなくなるため、安定した位相同期状態を維持することが可能となる。

次に、図８における再生信号処理装置におけるＦＩＲフィルタ５０について説明する。ＦＩＲフィルタ５０において、Ｊｉｔｔｅｒ特性優先型のタップ数ｌのＦＩＲフィルタと、ｌより小さいタップ数ｉで構成されている引き込み優先型のＦＩＲフィルタの二種類の特性をもつフィルタによって構成されていて、図９の同期パターン確認６３において同期パターンを確認し、位相補正ループを動作開始するまではタップ数ｉのＦＩＲフィルタを用いることで位相同期ループ５５のループ遅延を短くし、高速に引込み動作をさせることができ、位相同期パターンが確認されるとＪｉｔｔｅｒ特性優先型のタップ数ｌのＦＩＲフィルタに切り替わり安定した位相同期状態を維持することが可能となる。

さらに、図８の再生信号処理装置におけるＦＩＲフィルタ５０において、記録媒体４６から得られる再生波形のマーク側、スペース側でＦＩＲフィルタ５０のフィルタ係数を切替える機能を持つことによって上下非対称歪みをもつような再生信号に対しても、それぞれの特性に合わせたフィルタ処理を行なうことができ、安定した位相同期状態を維持することができ良好なＪｉｔｔｅｒ特性を得ることが可能となる。

本発明に係る再生信号処理装置は、高倍速再生に対応しながら消費電力を削減するために、信号帯域強調型のＦＩＲフィルタと位相同期ループと位相補正部と復号器から構成され、高倍速におけるＤＶＤ再生に対する再生信号処理検出装置として有用である。

また、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク等の次世代の高密度記録された光ディスクの高倍速の再生信号処理に対しても有効な再生信号処理装置として応用できる応用できる。

従来の一般的な再生信号処理装置の構成を示すブロック図一般的な復号器であるＰＲＭＬ復号器の構成を示す図一般的なビタビ復号器の構成を示す図ＥＦＭ変調された符号語に対するＰＲ（ａ、ｂ、ｂ、ａ）方式におけるビタビ復号器の状態遷移を示す図ＥＦＭ変調された符号語に対するＰＲ（ａ、ｂ、ｂ、ａ）方式におけるビタビ復号器のメトリックを示す図従来の再生信号処理装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１における再生信号処理装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２における再生信号処理装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１または２における再生信号処理装置の制御方法のフローチャートを示す図本発明の実施の形態１または２における再生信号処理装置の補間フィルタの構成を示すブロック図本発明の実施の形態１または２における再生信号処理装置の補間フィルタのフィルタ係数に関する図

符号の説明

１記録媒体
２光ピックアップ
３ＦＥＰ
４Ａ／Ｄ変換器
５オフセット補正器
６位相比較器
７ループフィルタ
８ＶＣＯ
９復号器
１０再生信号処理装置
１１ＰＲ等化器
１２適当等化係数算出器
１３ビタビ復号器
１４復号器
１５ビタビ復号器
１６ブランチメトリック
１７パスメトリック
１８パスメトリックの遅延器
１９パスメモリ
２０Ａ／Ｄ変換器
２１オフセット補正器
２２ＰＲ等化器
２３補間フィルタ
２４ループフィルタ
２５位相比較器
２６位相同期ループ
２７周波数誤差検出器
２８周波数制御器
２９ＶＣＯ
３０復号器
３１記録媒体
３２光ピックアップ
３３ＦＥＰ
３４Ａ／Ｄ変換器
３５ＦＩＲフィルタ
３６オフセット補正器
３７位相比較器
３８ループフィルタ
３９ＶＣＯ
４０位相同期ループ
４１補間フィルタ
４２位相比較器
４３ループフィルタ
４４位相補正部
４５復号器
４６記録媒体
４７光ピックアップ
４８ＦＥＰ
４９Ａ／Ｄ変換器
５０ＦＩＲフィルタ
５１オフセット補正器
５２位相比較器
５３ループフィルタ
５４ＶＣＯ
５５位相同期ループ
５６補間フィルタ
５７ループフィルタ
５８位相補正部
５９復号器
６０周波数引込み制御
６１周波数誤差比較
６２位相同期引き込み開始
６３同期パターン確認
６４位相補正ループ動作開始
６５遅延器
６６セレクタ
６７乗算器
６８加算器

Claims

ディジタル記録されている記録媒体からディジタルデータを復調する手段として、記録媒体から得られた再生信号をディジタルデータに標本化するＡ／Ｄ変換器と、
ディジタルデータに変換された再生信号の信号帯域を強調するＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタの出力からオフセット成分を補正するオフセット補正器と、
前記オフセット補正器の出力波形から位相誤差量を算出する位相誤差検出器からなる位相同期ループと、
前記オフセット補正器の出力波形に対して位相補正を行なう補間フィルタと、
前記補間フィルタの出力から位相誤差を検出する位相誤差検出器と、
前記位相誤差検出器の位相誤差を平滑化するループフィルタからなる位相補正ループと、
前記補間フィルタの出力波形に対してデータ復調を行なう復調器
を持つことを特徴とする再生信号処理装置。
ディジタル記録されている記録媒体からディジタルデータを復調する手段として、記録媒体から得られた再生信号をディジタルデータに標本化するＡ／Ｄ変換器と、
ディジタルデータに変換された再生信号の信号帯域を強調するＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタの出力からオフセット成分を補正するオフセット補正器と、
前記オフセット補正器の出力波形から位相誤差量を算出する位相誤差検出器、ループフィルタＡからなる位相同期ループと、
前記位相誤差検出器で検出した位相誤差を平滑化するループフィルタＢと、
前記ループフィルタＢからの出力によって前記オフセット補正器の出力波形に対して位相補正を行なう補間フィルタと、
前記補間フィルタの出力波形に対してデータ復調を行なう復調器
を持つことを特徴とする再生信号処理装置。
請求項１または２記載の再生信号処理装置における補間フィルタにおいて、
前記補間フィルタの入力信号を１T遅延するＮ個の遅延素子と、前記Ｎ個の遅延素子より少ない数のＭ個の乗算器を有し、前記ループフィルタＢから平滑化された位相誤差量に応じて、前記Ｎ個の遅延素子から前記乗算器への入力位置を可変するセレクタを有し、前記タップ係数と乗算を行い、前記乗算器の出力を加算する加算器から構成されることを特徴とする再生信号処理装置。
請求項３記載の再生信号処理装置において、
前記ループフィルタＢから平滑化された位相誤差量が前記補間フィルタのＮ個の遅延素子数の可変範囲を超えないように、前記位相同期ループの周波数をＵｐ又はＤｏｗｎさせる加算器を有することを特徴とする再生信号処理装置。
請求項３記載の再生信号処理装置における補間フィルタにおいて、
前記記録媒体から得られる再生信号から同期パターンが確認されるまでは、前記補間フィルタによる位相補正を行なわない機能を有することを特徴とする再生信号処理装置。
請求項３記載の再生信号処理装置における補間フィルタにおいて、
ディフェクト通過時に補間フィルタの動作を一時停止する機能を有することを特徴とする再生信号処理装置。
請求項４記載の再生信号処理装置において、
ディフェクト通過時に前記位相同期ループの周波数をＵｐ又はＤｏｗｎさせる加算器の入力を一時停止する機能を有することを特徴とする再生信号処理装置。
請求項１または２記載の再生信号処理装置におけるＦＩＲフィルタにおいて、
前記記録媒体から得られる再生信号の周波数と前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数との差を求める減算器と、前記減算器の結果によって、タップ数ｌのＦＩＲフィルタと前記タップ数ｌのＦＩＲフィルタより少ないタップ数ｉのＦＩＲフィルタを切替える機能を有することを特徴とする再生信号処理装置。
請求項１または２記載の再生信号処理装置におけるＦＩＲフィルタにおいて、
前記記録媒体から得られる再生波形のマーク側、スペース側で前記ＦＩＲフィルタのフィルタ係数を切替える機能を有することを特徴とする再生信号処理装置。