JP2012221513A - Encoding modulation method and demodulation method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high error correction capability by enabling error correction utilizing redundancy and furthermore by properly removing chromatic noise in an encoding modulation system used in an optical disc and digital communications, and in a demodulation system.SOLUTION: An encoding modulation method comprises: an error correction encoding step which performs error correction encoding of digital information and outputs an error correction code word; and a modulation step which demodulates the error correction code word and outputs a modulation code word. The number of symbols of the error correction code word included in one modulation code word is the same as that of one error correction code word outputted in the error correction encoding step.

Description

本発明は、光ディスクなどの記録媒体や、デジタル放送や無線LANなどのデジタル通信路において用いられる、デジタル情報を符号化変調する変調方法および復調方法の技術に関する。   The present invention relates to a modulation method and a demodulation method technology for encoding and modulating digital information used in a recording medium such as an optical disk and a digital communication channel such as digital broadcasting and wireless LAN.

デジタル情報の伝送には、エラー訂正符号と変調を組合せた符号化変調方式が用いられる。例えば、BDなどの光ディスクを媒体としてデジタル情報を記録および再生するときには、エラー訂正符号としてリードソロモン符号を用い、変調符号としてRLL(Run Length Limited)符号が用いられている(例えば、非特許文献1)。   For the transmission of digital information, a coded modulation method combining an error correction code and modulation is used. For example, when digital information is recorded and reproduced using an optical disc such as a BD as a medium, a Reed-Solomon code is used as an error correction code, and an RLL (Run Length Limited) code is used as a modulation code (for example, Non-Patent Document 1). ).

図2は、BDの符号化変調方式の概要を示す図である。BDのエラー訂正符号化では、デジタル情報は、バイト単位で所定のインターリーブ処理を受けて216バイト並べられ、32バイトのパリティが付加される(248,216,33)のリードソロモン符号が用いられている。この符号語を複数並べたものを1組として、所定の順番で変調符号化が行われる。変調符号はRLL17符号が用いられており、エラー訂正符号化後のビットパターンにより2ビットが3チャネルビット記録パターン、4ビットが6チャネルビット記録パターン、6ビットが9チャネルビット記録パターン、8ビットが12チャネルビット記録パターンに変換されるものである。上記のようなエラー訂正符号化により、BDを使用する間に付着する指紋や傷などが要因となって発生する大きなエラーを訂正することができるようになっている。また、変調符号化により、レーザ波長とレンズの開口数によって決まる光ディスクの伝達特性の範囲内に、2値記録パターン信号の周波数特性を集中させるようになっている。   FIG. 2 is a diagram showing an outline of a BD coded modulation scheme. In BD error correction coding, digital information is subjected to a predetermined interleaving process in units of bytes, arranged in 216 bytes, and a Reed-Solomon code of (248, 216, 33) to which 32 bytes of parity are added is used. Yes. Modulation encoding is performed in a predetermined order, with a plurality of codewords arranged as a set. RLL17 code is used as the modulation code, 2 bits are 3 channel bit recording pattern, 4 bits are 6 channel bit recording pattern, 6 bits are 9 channel bit recording pattern, 8 bits are bit pattern after error correction encoding. It is converted into a 12-channel bit recording pattern. With the error correction coding as described above, it is possible to correct a large error that occurs due to fingerprints or scratches attached while using the BD. Also, by modulation encoding, the frequency characteristics of the binary recording pattern signal are concentrated in the range of the transfer characteristics of the optical disk determined by the laser wavelength and the numerical aperture of the lens.

図7は、BDなどの光ディスクに対してデジタル情報を記録および再生する光ディスク装置において、デジタル情報を記録する処理系とデジタル情報を再生する処理系に関する部分の構成を示す図である。光ディスク701に記録するために入力された記録デジタル情報は、前述のとおり、リードソロモン符号によるエラー訂正符号化702、RLL17符号による変調符号化703により記録パターンに変換された後、光ピックアップ705により光ディスク701上のトラックに照射されるレーザの出力をレーザ駆動回路704により駆動し、記録パターンに対応した記録マークがトラック上に形成される。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a portion related to a processing system for recording digital information and a processing system for reproducing digital information in an optical disc apparatus that records and reproduces digital information to and from an optical disc such as a BD. The recording digital information input for recording on the optical disc 701 is converted into a recording pattern by the error correction encoding 702 using Reed-Solomon code and the modulation encoding 703 using RLL17 code as described above, and then the optical pickup 705 converts the recording digital information into the optical disc. The output of the laser irradiated to the track on 701 is driven by a laser drive circuit 704, and a recording mark corresponding to the recording pattern is formed on the track.

一方、記録されているデジタル情報の再生は、光ピックアップ705からトラックに照射したレーザに対する反射光量が、トラックに形成されている記録マークに対応して変化することを利用して行われる。光ピックアップ705において反射光量に応じて再生信号が検出され、HPFおよびLPF706によって、再生信号に含まれるRLL17符号の周波数帯域以外のノイズ成分が低減される。1チャネルビットの周波数が66MHzである基準線速度において、HPFのカットオフ周波数は10kHz、LPFのカットオフ周波数は1チャネルビット周波数のナイキスト周波数である33MHzである。HPFおよびLPF706の出力信号は、同期処理回路707において、1チャネルビット間隔でサンプリングされたデジタル信号に変換される。PRML(Partial Response Maximum Likelihood)回路707は、デジタル信号を2値化する。PRMLとは、パーシャルレスポンス(PR)と最尤復号(ML)とを組み合わせた技術であり、既知の符号間干渉が起こることを前提にデジタル信号の波形から最も確からしい信号系列を選択する信号処理方式である。具体的には、同期化されたデジタル信号は、FIRフィルタなどを用いて所定の周波数特性を持つようにパーシャルレスポンス等化された後、ビタビ復号などを用いて最も確からしい状態遷移列を選択することによって対応した2値信号に変換される。復調回路709は、RLL17符号に従って2値信号を変調符号化前のビット列に復調する。エラー訂正復号回路710は、復調されたビット列を所定の手順で並び変えた後にリードソロモン符号に従ってエラー訂正処理を行う。以上の処理により、記録されていた元のデジタル情報を再生することができる。   On the other hand, the recorded digital information is reproduced by utilizing the fact that the amount of reflected light with respect to the laser irradiated to the track from the optical pickup 705 changes corresponding to the recording mark formed on the track. The optical pickup 705 detects a reproduction signal according to the amount of reflected light, and the HPF and LPF 706 reduce noise components other than the frequency band of the RLL17 code included in the reproduction signal. At a reference linear velocity where the frequency of one channel bit is 66 MHz, the cutoff frequency of HPF is 10 kHz, and the cutoff frequency of LPF is 33 MHz, which is the Nyquist frequency of the one channel bit frequency. The output signals of the HPF and LPF 706 are converted into a digital signal sampled at an interval of 1 channel bit in the synchronization processing circuit 707. A PRML (Partial Response Maximum Likelihood) circuit 707 binarizes the digital signal. PRML is a technique that combines partial response (PR) and maximum likelihood decoding (ML), and is a signal processing that selects the most probable signal sequence from the waveform of a digital signal on the assumption that known intersymbol interference occurs. It is a method. Specifically, the synchronized digital signal is subjected to partial response equalization so as to have a predetermined frequency characteristic using an FIR filter or the like, and then the most probable state transition sequence is selected using Viterbi decoding or the like. Thus, it is converted into a corresponding binary signal. The demodulating circuit 709 demodulates the binary signal into a bit string before modulation and coding in accordance with the RLL17 code. The error correction decoding circuit 710 performs error correction processing according to the Reed-Solomon code after rearranging the demodulated bit string in a predetermined procedure. Through the above processing, the original digital information recorded can be reproduced.

デジタル放送や無線LANなどのデジタル通信では、エラー訂正符号としてリードソロモン符号やLDPC(Low Density Parity Check)符号を用い、変調方式としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が用いられている(例えば、非特許文献2)。   In digital communications such as digital broadcasting and wireless LAN, a Reed-Solomon code or LDPC (Low Density Parity Check) code is used as an error correction code, and an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) method is used as a modulation method (for example, non-decoding). Patent Document 2).

図4は、デジタル通信の符号化変調方式の概要を示す図である。デジタル通信のエラー訂正符号化でも光ディスクのエラー訂正符号化と同様に、デジタル情報は、所定のインターリーブ処理を受けて、所定の単位でパリティが付加されるリードソロモン符号あるいはLDPC符号が用いられている。デジタル放送規格の一つであるDVB−T2規格では、符号長が64kビットあるいは16kビットで、符号化率が最小1/2から最大5/6まで可変であるLDPC符号が用いられている。この符号語を複数に分割して、サブキャリア変調が行われる。サブキャリア変調の方式は、QPSK、16−QAM、64−QAM、256−QAMなどがあり、選択して用いられる。さらに、逆離散フーリエ変換を用いて、所定の周波数帯域内において、複数のサブキャリア変調結果を直交する周波数にそれぞれ配分して多重化するOFDM方式による変調が行われ、得られた信号がアンテナから送信される。DVB−T2規格では、逆離散フーリエ変換のサイズは1kサンプルから32kサンプルの間で選択して用いられる。以上のような符号化変調方式により、マルチパス伝搬が要因で発生するエラーを起きにくくし、また強力にエラー訂正できるようになっており、高速なデータ伝送が実現されている。   FIG. 4 is a diagram showing an outline of a coded modulation system for digital communication. In the error correction coding of digital communication, as in the case of error correction coding of an optical disc, digital information uses a Reed-Solomon code or an LDPC code that is subjected to a predetermined interleaving process and a parity is added in a predetermined unit. . In the DVB-T2 standard, which is one of the digital broadcasting standards, an LDPC code having a code length of 64 k bits or 16 k bits and a variable coding rate from a minimum of 1/2 to a maximum of 5/6 is used. This codeword is divided into a plurality of pieces, and subcarrier modulation is performed. Subcarrier modulation methods include QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM, etc., which are selected and used. Further, using the inverse discrete Fourier transform, modulation is performed by an OFDM method in which a plurality of subcarrier modulation results are respectively allocated and multiplexed to orthogonal frequencies within a predetermined frequency band, and the obtained signal is transmitted from the antenna. Sent. In the DVB-T2 standard, the size of the inverse discrete Fourier transform is selected from 1 k samples to 32 k samples. With the coded modulation system as described above, an error caused by multipath propagation is less likely to occur, and the error can be strongly corrected, thereby realizing high-speed data transmission.

図8は、OFDM方式を用いたデジタル通信システムの送信装置と受信装置の構成を示す図である。前述のとおり、送信するデジタル情報は、まずLDPC符号などによりエラー訂正符号化801される。この符号語を複数のサブキャリアに分割し、分割したサブキャリア毎にサブキャリア変調802される。サブキャリア変調802は、サブキャリアあたり2ビット/シンボルを伝送するQPSKや、4ビット/シンボルを伝送する16−QAMなどが用いられる。複数のサブキャリア信号を所定の周波数間隔で並べて多重化してマルチキャリア信号を生成し、逆離散フーリエ変換803により周波数軸上で表現されているマルチキャリア信号を時間軸上のOFDM信号に変換される。さらに、通信路によって発生するマルチパス遅延波の干渉の影響を回避するためにガードインターバル(GI)という冗長信号がGI付加回路804によって挿入され、送信アンテナ805から送信される。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a transmission device and a reception device of a digital communication system using the OFDM scheme. As described above, digital information to be transmitted is first subjected to error correction coding 801 using an LDPC code or the like. This codeword is divided into a plurality of subcarriers, and subcarrier modulation 802 is performed for each divided subcarrier. For subcarrier modulation 802, QPSK for transmitting 2 bits / symbol per subcarrier, 16-QAM for transmitting 4 bits / symbol, or the like is used. A plurality of subcarrier signals are arranged and multiplexed at a predetermined frequency interval to generate a multicarrier signal, and the multicarrier signal expressed on the frequency axis is converted into an OFDM signal on the time axis by inverse discrete Fourier transform 803. . Further, a redundant signal called a guard interval (GI) is inserted by the GI addition circuit 804 and transmitted from the transmission antenna 805 in order to avoid the influence of interference of multipath delayed waves generated by the communication path.

受信機では、受信アンテナ806により送信されてきた信号を受信し、シンボルタイミング同期やキャリア周波数同期などの同期処理807が行われ、GI除去回路808によって挿入されているガードインターバルが除去される。ガードインターバルが除去された受信OFDM信号は、離散フーリエ変換809により周波数軸上で表現される受信マルチキャリア信号に変換される。サブキャリア復調回路810によって、受信マルチキャリア信号をサブキャリア信号に分割し、サブキャリア毎にPSKや16−QAM、64−QAMなどの変調方式に応じた復調が行われる。エラー訂正復号回路811によって、復調されたビット列を所定の順序で並べ、LDPC符号などエラー訂正符号化に対応したエラー訂正処理が行われる。以上の処理により、デジタル情報を送受信することが可能となっている。   In the receiver, a signal transmitted from the reception antenna 806 is received, and synchronization processing 807 such as symbol timing synchronization and carrier frequency synchronization is performed, and the guard interval inserted by the GI removal circuit 808 is removed. The received OFDM signal from which the guard interval has been removed is converted into a received multicarrier signal expressed on the frequency axis by discrete Fourier transform 809. The subcarrier demodulation circuit 810 divides the received multicarrier signal into subcarrier signals, and performs demodulation in accordance with a modulation scheme such as PSK, 16-QAM, and 64-QAM for each subcarrier. The error correction decoding circuit 811 arranges the demodulated bit strings in a predetermined order and performs error correction processing corresponding to error correction encoding such as LDPC code. Through the above processing, digital information can be transmitted and received.

Blu−ray Disc Association “White Paper Blu−rayDisc Format 1.A Physical Format Specifications for BD−RE”Blu-ray Disc Association “White Paper Blu-ray Disc Format 1. A Physical Format Specification for BD-RE” DVB(Digital Video Broadcasting Project) BlueBook “Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system(DVB−T2)”DVB (Digital Video Broadcasting Project) BlueBook “Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial digital terrestrial terrestrial digital terrestrial

前述のような光ディスクやデジタル通信で用いられる符号化変調方式では、エラー訂正符号化はエラー訂正能力を高めるために、一回に処理されるエラー訂正符号語の符号長を長くとっており、一方、変調符号化は、光ディスクやデジタル通信の伝送路の伝達特性に、伝送する信号の周波数特性をあわせることが目的であり、伝送する信号すなわち変調符号化処理後の信号の周波数特性の時間変化が偏らないように、変調符号化において一回に処理される変調符号語の符号長を短くして、偏りが小さく制御できるようになっている。したがって、変調符号語の符号長は、エラー訂正符号語の符号長よりもかなり短くなっている。そのため、変調符号化では伝送する信号の周波数特性を変換するだけで、伝送路上のノイズの影響で発生するエラーを訂正能力は低い。   In the encoding modulation method used in the optical disk and digital communication as described above, the error correction encoding increases the error correction codeword in order to increase the error correction capability, The purpose of modulation coding is to match the frequency characteristics of the signal to be transmitted with the transmission characteristics of the transmission path of the optical disc or digital communication. In order not to be biased, the code length of the modulation codeword processed at one time in the modulation coding is shortened so that the bias can be controlled to be small. Therefore, the code length of the modulation codeword is considerably shorter than the code length of the error correction codeword. For this reason, in modulation and coding, only the frequency characteristic of a signal to be transmitted is converted, and an error generated due to noise on the transmission path is low in correction capability.

図3は、光ディスクを伝送路としてデジタル情報を記録および再生する際の記録信号と再生信号の状態を示す図である。RLL17符号により変調符号化された2値記録パターン信号が光ディスクのトラックに記録される。2値記録パターンは、長い区間においては、数百kHz程度の低い周波数成分も含んでいる。これに対し、光ディスクのトラックから検出された再生信号には、白色ノイズだけでなく、さまざまな有色ノイズが重畳されている。BDは記録面が4層まで多層化されており、その時点でアクセスしている記録面以外の記録面からの反射光が干渉することにより、再生信号には100kHz以上の有色ノイズが発生することがある。有色ノイズの周波数帯域が2値記録パターンが持つ周波数成分と近いため、有色ノイズの成分は従来のHPFおよびLPF706、PRML回路708、復調回路709では除去することができず、復調したビット列にエラーを多く残してしまうことになる。また、有色ノイズの影響を低減するために有色ノイズを白色化する方法として、NPML(Noise Predictive Maximum Likelihood)方式があるが、これを構成要素である有色ノイズを白色化するFIRフィルタのタップ数が短いために低い周波数の有色ノイズを十分に低減することができず、さらに、白色化する特性を決めるFIRフィルタのタップ係数の制御の応答性が低いために部分的に発生する有色ノイズに対処することもできない。   FIG. 3 is a diagram showing a state of a recording signal and a reproduction signal when digital information is recorded and reproduced using an optical disc as a transmission path. A binary recording pattern signal modulated and encoded by the RLL17 code is recorded on the track of the optical disc. The binary recording pattern includes a low frequency component of about several hundred kHz in a long section. On the other hand, not only white noise but also various colored noises are superimposed on the reproduction signal detected from the track of the optical disk. The recording surface of the BD is multi-layered up to four layers, and colored noise of 100 kHz or more is generated in the reproduction signal due to interference of reflected light from the recording surface other than the recording surface accessed at that time. There is. Since the frequency band of the colored noise is close to the frequency component of the binary recording pattern, the colored noise component cannot be removed by the conventional HPF and LPF 706, PRML circuit 708, and demodulating circuit 709, and an error occurs in the demodulated bit string. It will leave a lot. In addition, as a method for whitening the colored noise in order to reduce the influence of the colored noise, there is an NPML (Noise Predictive Maximum Likelihood) method. The number of taps of the FIR filter that whitens the colored noise as a constituent element is the same. Because of its short length, low-frequency colored noise cannot be sufficiently reduced, and furthermore, it copes with colored noise that is partially generated due to low response of tap coefficient control of the FIR filter that determines whitening characteristics. I can't do that either.

光ディスクは高線密度化も進んでおり、符号間干渉やSNR劣化もエラーを多く発生させる要因であり、これらの要因と傷や指紋によって発生するエラーの全てを、エラー訂正復号710により訂正することが困難になり、デジタル情報を再生できなくなるという課題がある。   Optical disks are also increasing in linear density, and intersymbol interference and SNR degradation are factors that generate many errors, and all these errors and errors caused by scratches and fingerprints are corrected by error correction decoding 710. This makes it difficult to reproduce digital information.

図5は、OFDM方式を用いたデジタル通信の送信信号と受信信号の状態を示す図である。デジタル通信においても光ディスクと同様に、受信信号にはさまざまな有色ノイズが重畳される。有色ノイズの周波数は、サブキャリアが多重化されている互いに直交した周波数とは異なるため、その周波数スペクトルのメインローブの周波数帯域だけでなく、サイドローブまで広い周波数帯域に渡って、離散フーリエ変換による検出結果に影響を与え、エラーを増大させてしまう。また、1回の逆離散フーリエ変換により生成されるOFDM信号の時間長さよりも長い周期をもつ有色ノイズの場合にも、広い周波数帯域に渡って検出結果に影響を与えることになる。   FIG. 5 is a diagram illustrating states of a transmission signal and a reception signal of digital communication using the OFDM method. In digital communication, similar to an optical disc, various colored noises are superimposed on a received signal. Since the frequency of colored noise is different from the frequency orthogonal to each other where subcarriers are multiplexed, not only the frequency band of the main lobe of the frequency spectrum but also the wide frequency band up to the side lobe is obtained by the discrete Fourier transform. This affects the detection result and increases errors. Even in the case of colored noise having a period longer than the time length of the OFDM signal generated by one inverse discrete Fourier transform, the detection result is affected over a wide frequency band.

LDPC符号により非常に高いエラー訂正能力を持っているが、増大したエラーを完全に訂正するためには、繰り返し復号の回数が増えたり、符号化率を低くするといったことにより、デジタル情報の伝送速度が著しく低下してしまうという課題がある。   Although the LDPC code has a very high error correction capability, in order to completely correct the increased error, the transmission speed of digital information can be increased by increasing the number of repeated decoding or lowering the coding rate. There is a problem that the remarkably decreases.

前記課題を解決するため、本発明の符号化変調方法は、デジタル情報の符号化変調方法であって、前記デジタル情報をエラー訂正符号化してエラー訂正符号語を出力するエラー訂正符号化ステップと、前記エラー訂正符号語を変調して変調符号語を出力する変調ステップとから成り、一つの前記変調符号語に含まれる前記エラー訂正符号語のシンボル数は、前記エラー訂正符号化ステップにおいて出力される一つの前記エラー訂正符号語のシンボル数と同じであることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, an encoding modulation method of the present invention is an encoding modulation method of digital information, and an error correction encoding step of outputting an error correction codeword by performing error correction encoding on the digital information; A modulation step of modulating the error correction codeword and outputting a modulation codeword, wherein the number of symbols of the error correction codeword included in one modulation codeword is output in the error correction encoding step It is the same as the number of symbols of one error correction codeword.

また、前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が有する最長の周期は、一つの前記変調符号語の長さ以下であってもよい。   Further, the longest period of the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order may be equal to or shorter than the length of one modulation codeword.

また、前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号の所定の区間における直流成分がゼロとなるように、前記変調ステップにおいて変調符号語が選択されてもよい。   In addition, the modulation codeword may be selected in the modulation step so that a direct current component in a predetermined section of the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order becomes zero.

また、前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が出力される伝送路において前記変調信号には任意の周波数を有する有色ノイズが重畳され、一つの前記変調符号語の長さは前記有色ノイズの周期よりも長くしてもよい。   Further, in the transmission path for outputting the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order, colored noise having an arbitrary frequency is superimposed on the modulation signal, and the length of one modulation codeword is You may make it longer than the period of colored noise.

本発明の復調方法は、変調されている変調信号を復調する復調方法であって、前記変調信号を復調する復調ステップと、前記復調結果から期待値信号を生成する期待値生成ステップと、前記変調信号と前記期待値信号の差分を検出する差分検出ステップと、前記差分検出ステップで検出された差分信号のスペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、前記スペクトルの所定区間成分からエラー信号を算出するエラー信号算出ステップと、前記変調信号から前記エラー信号を除去する除去ステップとから成り、前記復調ステップは、前記除去ステップによって前記エラー信号が除去された前記変調信号に対して再度復調を行うことを特徴とする。   The demodulation method of the present invention is a demodulation method for demodulating a modulated signal that has been modulated, a demodulation step for demodulating the modulation signal, an expected value generation step for generating an expected value signal from the demodulation result, and the modulation A difference detection step for detecting a difference between the signal and the expected value signal, a spectrum calculation step for calculating a spectrum of the difference signal detected in the difference detection step, and an error signal for calculating an error signal from a predetermined section component of the spectrum A calculating step; and a removing step of removing the error signal from the modulated signal, wherein the demodulating step re-demodulates the modulated signal from which the error signal has been removed by the removing step. To do.

また、前記エラー信号算出ステップにおいてエラー信号を算出する所定区間を更新しながら繰り返し処理を行ってもよい。   In the error signal calculation step, the processing may be repeatedly performed while updating a predetermined section for calculating the error signal.

また、前記スペクトル算出ステップにおいて、前記スペクトルは離散フーリエ変換によって算出してもよい。   In the spectrum calculation step, the spectrum may be calculated by discrete Fourier transform.

また、離散フーリエ変換を行う時間区間は、前記エラー信号算出ステップにおいてエラー信号を算出する周波数帯域にあわせた長さに制御してもよい。   In addition, the time interval for performing the discrete Fourier transform may be controlled to a length according to the frequency band in which the error signal is calculated in the error signal calculation step.

また、前記変調信号は変調の前にエラー訂正符号化されており、前記復調ステップの出力を前記エラー訂正符号化に対応して復号化する復号化ステップをさらに有し、前記期待値生成ステップは、前記復号化ステップの復号結果から期待値信号を生成してもよい。   The modulation signal is error-correction encoded before modulation, and further includes a decoding step for decoding the output of the demodulation step corresponding to the error correction encoding, and the expected value generation step includes The expected value signal may be generated from the decoding result of the decoding step.

また、前記スペクトル算出ステップにおいてスペクトルを求める時間区間の最大長は、前記エラー訂正符号化による一つのエラー訂正符号語のシンボル数が含まれる区間であってもよい。   The maximum length of the time interval for obtaining the spectrum in the spectrum calculating step may be an interval including the number of symbols of one error correction codeword by the error correction encoding.

また、前記エラー訂正符号化は繰り返し復号により復号されるエラー訂正符号であり、前記復号化ステップでは繰り返し復号が行われ、1回の復号とともに、前記エラー信号を除去した前記変調信号に対する復調を行ってもよい。   The error correction coding is an error correction code that is decoded by iterative decoding. In the decoding step, iterative decoding is performed, and the modulation signal from which the error signal has been removed is demodulated together with one decoding. May be.

本発明の符号化変調装置は、デジタル情報の符号化変調装置であって、前記デジタル情報をエラー訂正符号化してエラー訂正符号語を出力するエラー訂正符号化手段と、前記エラー訂正符号語を変調して変調符号語を出力する変調手段とから成り、一つの前記変調符号語に含まれる前記エラー訂正符号語のシンボル数は、前記エラー訂正符号化手段において出力される一つの前記エラー訂正符号語のシンボル数と同じであることを特徴とする。   An encoding modulation apparatus according to the present invention is an encoding modulation apparatus for digital information, wherein the digital information is error correction encoded and error correction encoding means for outputting an error correction code word, and the error correction code word is modulated. A modulation codeword that outputs a modulation codeword, and the number of symbols of the error correction codeword included in one modulation codeword is equal to one error correction codeword output from the error correction coding means The number of symbols is the same.

また、前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が有する最長の周期は、一つの前記変調符号語の長さ以下であってもよい。   Further, the longest period of the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order may be equal to or shorter than the length of one modulation codeword.

また、前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号の所定の区間における直流成分がゼロとなるように、前記変調手段において変調符号語が選択されてもよい。   Further, the modulation codeword may be selected by the modulation means so that a direct current component in a predetermined section of the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order becomes zero.

また、前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が出力される伝送路において前記変調信号には任意の周波数を有する有色ノイズが重畳され、一つの前記変調符号語の長さは前記有色ノイズの周期よりも長くしてもよい。   Further, in the transmission path for outputting the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order, colored noise having an arbitrary frequency is superimposed on the modulation signal, and the length of one modulation codeword is You may make it longer than the period of colored noise.

本発明の復調装置は、変調されている変調信号を復調する復調装置であって、前記変調信号を復調する復調手段と、前記復調結果から期待値信号を生成する期待値生成手段と、前記変調信号と前記期待値信号の差分を検出する差分検出手段と、前記差分検出手段で検出された差分信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、前記スペクトルの所定区間成分からエラー信号を算出するエラー信号算出手段と、前記変調信号から前記エラー信号を除去する除去手段とから成り、前記復調手段は、前記除去手段によって前記エラー信号が除去された前記変調信号に対して再度復調を行うことを特徴とする。   The demodulating device of the present invention is a demodulating device that demodulates a modulated signal that is modulated, a demodulating unit that demodulates the modulated signal, an expected value generating unit that generates an expected value signal from the demodulation result, and the modulation A difference detecting means for detecting a difference between the signal and the expected value signal, a spectrum calculating means for calculating a spectrum of the difference signal detected by the difference detecting means, and an error signal for calculating an error signal from a predetermined section component of the spectrum Comprising calculating means and removing means for removing the error signal from the modulated signal, the demodulating means performs demodulation again on the modulated signal from which the error signal has been removed by the removing means. To do.

また、前記エラー信号算出手段においてエラー信号を算出する所定区間を更新しながら繰り返し処理を行ってもよい。   Further, the error signal calculating means may perform the processing repeatedly while updating a predetermined section for calculating the error signal.

また、前記スペクトル算出手段において、前記スペクトルは離散フーリエ変換によって算出してもよい。   In the spectrum calculation means, the spectrum may be calculated by a discrete Fourier transform.

また、離散フーリエ変換を行う時間区間は、前記エラー信号算出ステップにおいてエラー信号を算出する周波数帯域にあわせた長さに制御してもよい。   In addition, the time interval for performing the discrete Fourier transform may be controlled to a length according to the frequency band in which the error signal is calculated in the error signal calculation step.

また、前記変調信号は変調の前にエラー訂正符号化されており、前記復調手段の出力を前記エラー訂正符号化に対応して復号化する復号化手段をさらに有し、前記期待値生成手段は、前記復号化手段の復号結果から期待値信号を生成してもよい。   The modulation signal is error correction encoded before modulation, and further includes decoding means for decoding the output of the demodulation means corresponding to the error correction encoding, and the expected value generation means The expected value signal may be generated from the decoding result of the decoding means.

また、前記スペクトル算出手段においてスペクトルを求める時間区間の最大長は、前記エラー訂正符号化による一つのエラー訂正符号語のシンボル数が含まれる区間であってもよい。   Further, the maximum length of the time interval for obtaining the spectrum in the spectrum calculating means may be an interval including the number of symbols of one error correction codeword by the error correction encoding.

また、前記エラー訂正符号化は繰り返し復号により復号されるエラー訂正符号であり、前記復号化手段では繰り返し復号が行われ、1回の復号とともに、前記エラー信号を除去した前記変調信号に対する復調を行ってもよい。   The error correction coding is an error correction code that is decoded by iterative decoding. The decoding means performs iterative decoding, and performs demodulation on the modulated signal from which the error signal has been removed together with one decoding. May be.

本発明によれば、変調符号化の符号長をエラー訂正符号化の符号長と同等に長くすることにより、変調符号化に対応した復調において冗長性を利用したエラー訂正が可能となり、エラー訂正符号とあわせて高いエラー訂正能力が得られる。   According to the present invention, by making the code length of the modulation coding equal to the code length of the error correction coding, it becomes possible to perform error correction utilizing redundancy in the demodulation corresponding to the modulation coding, and the error correction code In addition, high error correction capability can be obtained.

また、当該有色ノイズが存在する時間区間から求めた周波数スペクトルに基づいて、有色ノイズを正確に抽出して除去する処理を繰り返すことにより、大きなエラーの発生要因となる有色ノイズの影響を低減し、エラー訂正符号とあわせて高いエラー訂正能力が得られる。   In addition, by repeating the process of accurately extracting and removing the colored noise based on the frequency spectrum obtained from the time interval in which the colored noise exists, the influence of the colored noise that causes a large error is reduced, A high error correction capability can be obtained together with the error correction code.

実施形態1による符号化変調方式を示す図である。It is a figure which shows the encoding modulation system by Embodiment 1. 従来の光ディスクの符号化変調方式を示す図である。It is a figure which shows the encoding modulation system of the conventional optical disk. 従来の光ディスクの再生信号に有色ノイズが重畳された状態を示す図である。It is a figure which shows the state on which the colored noise was superimposed on the reproduction signal of the conventional optical disk. 従来のデジタル通信の符号化変調方式を示す図である。It is a figure which shows the encoding modulation system of the conventional digital communication. 従来のデジタル通信の受信信号に有色ノイズが重畳された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which colored noise was superimposed on the received signal of the conventional digital communication. 実施形態1による受信信号に有色ノイズが重畳された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which colored noise was superimposed on the received signal by Embodiment 1. 従来の光ディスク装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional optical disk apparatus. 従来のデジタル通信システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional digital communication system. 実施形態2による有色ノイズ除去処理のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the colored noise removal process by Embodiment 2. FIG. 実施形態2による光ディスク装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an optical disc device according to a second embodiment. (a)、(b)および(c)は、実施形態2によるスペクトル算出結果を示す図である。(A), (b) and (c) is a figure which shows the spectrum calculation result by Embodiment 2. FIG. 実施形態2による有色ノイズ抽出周波数帯域の更新処理を示す図である。It is a figure which shows the update process of the colored noise extraction frequency band by Embodiment 2. 実施形態2による離散フーリエ変換区間を示す図である。It is a figure which shows the discrete Fourier-transform area by Embodiment 2. 実施形態3によるデジタル無線通信システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the digital radio | wireless communications system by Embodiment 3.

以下、本発明に係る符号化変調方法、復調方法の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of an encoding modulation method and a demodulation method according to the present invention will be described.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における符号化変調方式を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a coded modulation scheme in Embodiment 1 of the present invention.

デジタル放送や無線LANなどのデジタル通信路において、記録あるいは伝送されるデジタル情報は、バイト単位あるいはビット単位で所定のインターリーブ処理を受けて並べられる。並べられた所定のデジタル情報は、Mバイト毎に分割され、LDPC符号によるエラー訂正符号化が行われて、Nバイトのパリティが付加される。したがって、一回のエラー訂正符号化処理によって生成される一つのエラー訂正符号語の符号長はM+Nバイトになる。   In digital communication channels such as digital broadcasting and wireless LAN, digital information to be recorded or transmitted is arranged with a predetermined interleave process in units of bytes or bits. The arranged predetermined digital information is divided for every M bytes, subjected to error correction coding using an LDPC code, and N-byte parity is added. Therefore, the code length of one error correction codeword generated by one error correction encoding process is M + N bytes.

一つのエラー訂正符号語はK個に分割され、それぞれK個のサブキャリアに対して割り当てられ、サブキャリア変調が行われる。サブキャリア変調はQAMが用いられる。K個のサブキャリア信号を、所定の周波数帯域内において、所定の周波数間隔で並べて多重化し、周波数領域で表現されている一つのマルチキャリア信号が生成される。   One error correction codeword is divided into K pieces, each assigned to K subcarriers, and subjected to subcarrier modulation. QAM is used for subcarrier modulation. K subcarrier signals are arranged and multiplexed at predetermined frequency intervals within a predetermined frequency band, and one multicarrier signal expressed in the frequency domain is generated.

周波数領域で表現されているマルチキャリア信号を時間領域のOFDM信号に変換するために、逆離散フーリエ変換の処理が行われる。一回の逆離散フーリエ変換の処理によって生成される一つのOFDM信号が一つの変調符号語であり、その長さが変調符号語の符号長である。   In order to convert a multicarrier signal expressed in the frequency domain into an OFDM signal in the time domain, inverse discrete Fourier transform processing is performed. One OFDM signal generated by one inverse discrete Fourier transform process is one modulation codeword, and its length is the code length of the modulation codeword.

以上によって、Mバイトのデジタル情報が、一つのエラー訂正符号語に変換され、さらに一つのOFDM信号すなわち変調符号語に変換されており、エラー訂正符号語の符号長と変調符号語の符号長が同じ区間をもっていることになる。   As described above, the M-byte digital information is converted into one error correction codeword and further converted into one OFDM signal, that is, a modulation codeword. The code length of the error correction codeword and the codelength of the modulation codeword are It has the same section.

全てのデジタル情報を伝送するために必要な分だけOFDM信号が順次生成され、時間軸上で順番に並べられる。各OFDM信号の間には、例えばデジタル通信路で発生するマルチパス遅延による隣り合うOFDM信号同士が干渉する影響を回避するために、ガードインターバルという所定の長さの冗長信号が挿入され、伝送路に出力される出力信号となる。   As many OFDM signals as necessary for transmitting all digital information are sequentially generated and arranged in order on the time axis. Between each OFDM signal, for example, a redundant signal having a predetermined length called a guard interval is inserted in order to avoid the influence of interference between adjacent OFDM signals due to multipath delay occurring in the digital communication path. Output signal.

図6は、上記のように符号化変調され伝送路に送信される送信信号と、伝送路を通して受信される受信信号の状態を示す図である。前述の通り、一つの変調符号語は一区間のOFDM信号に相当し、全てのデジタル情報を伝送するために必要な分のOFDM信号が順番に並べられて送信信号となる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a state of a transmission signal that is coded and modulated as described above and transmitted to the transmission line, and a reception signal that is received through the transmission line. As described above, one modulation code word corresponds to an OFDM signal in one section, and the OFDM signals for the transmission of all digital information are arranged in order to become a transmission signal.

伝送路上を伝送される間に、送信信号には様々な有色ノイズが重畳され、受信信号となる。有色ノイズの周波数は、サブキャリア信号が多重化されている互いに直交した周波数とは異なるため、有色ノイズのスペクトルのメインローブの周波数帯域だけでなく、サイドローブまで広い周波数帯域に渡って、離散フーリエ変換による受信信号の検出結果に影響を与え、エラーを増大させてしまう。また、変調符号語の符号長よりも長い周期をもつ有色ノイズの場合にも、広い周波数帯域に渡って検出結果に影響を与えることになる。例えば、前述の図5に示す従来のデジタル通信のように、有色ノイズの周期に対して変調符号語の符号長が短いと、有色ノイズの周波数を正確に特定できず、そのスペクトルの周波数帯域幅が広がってしまう。また、後述の実施の形態2および3のように、エラー訂正復号した結果を利用して受信信号に含まれる有色ノイズ成分を抽出する方式においても、エラー訂正復号した結果に多くエラーが残されている状況では正確な有色ノイズ成分の抽出が困難になるため、有色ノイズ成分を低減するために必要な繰り返し回数が増大してしまう。   While being transmitted on the transmission path, various colored noises are superimposed on the transmission signal to become a reception signal. Since the frequency of the colored noise is different from the orthogonal frequency at which the subcarrier signals are multiplexed, the discrete noise is applied not only to the main lobe frequency band of the colored noise spectrum but also to a wide frequency band up to the side lobe. This affects the detection result of the received signal by conversion and increases errors. Even in the case of colored noise having a period longer than the code length of the modulation codeword, the detection result is affected over a wide frequency band. For example, if the code length of the modulation codeword is short with respect to the period of the colored noise as in the conventional digital communication shown in FIG. 5 described above, the frequency of the colored noise cannot be accurately specified, and the frequency bandwidth of the spectrum Will spread. Also, in the method of extracting the colored noise component included in the received signal using the error correction decoding result as in the second and third embodiments described later, many errors remain in the error correction decoding result. In such a situation, it is difficult to accurately extract the colored noise component, so that the number of repetitions necessary to reduce the colored noise component increases.

しかし、図6のように、変調符号語の符号長を、さまざまなエラー要因に対応できるように長くとられているエラー訂正符号語の符号長と同等に長くすることにより、長い周期を持つ有色ノイズの周波数スペクトルが広がらずに正確に特定し、分離除去することができるようになる。エラー訂正符号語の符号長と変調符号語の符号長をあわせることにより、エラー訂正符号を復号した結果を用いて理想的な受信信号を予測し、実際の受信信号との差分信号の周波数スペクトルから有色ノイズを正確に分離することが可能となる。例えば、後述の実施の形態2および3に示すように、LDPC符号の繰り返し復号と有色ノイズ成分の除去処理の組み合わせにより、有色ノイズ成分に対するエラー訂正能力をさらに高めることができる。また、変調符号語の符号長を長くとることにより得られた冗長性を、例えば、サブキャリア信号を多重化する周波数間隔に未配置帯域を設けたり、畳み込み符号を用いてサブキャリア信号間に所定の相関関係を設けるといったことに利用することにより、有色ノイズの影響により発生するエラーを低減する効果をさらに向上させることができる。   However, as shown in FIG. 6, the code length of the modulation codeword is set to be equal to the code length of the error correction codeword that is long enough to cope with various error factors. The noise frequency spectrum can be accurately identified and separated without spreading. By combining the code length of the error correction codeword and the code length of the modulation codeword, an ideal received signal is predicted using the result of decoding the error correction code, and the frequency spectrum of the difference signal from the actual received signal is used. Colored noise can be accurately separated. For example, as shown in Embodiments 2 and 3 to be described later, the error correction capability for the colored noise component can be further enhanced by a combination of iterative decoding of the LDPC code and the removal processing of the colored noise component. In addition, the redundancy obtained by increasing the code length of the modulation codeword can be determined by, for example, providing a non-arranged band in the frequency interval at which the subcarrier signal is multiplexed or using a convolutional code between the subcarrier signals. By using this for providing the correlation, it is possible to further improve the effect of reducing errors caused by the influence of colored noise.

以上により、有色ノイズの影響によるエラーは変復調により低減し、その他の白色ノイズの影響によるエラーや受信信号の欠落によるバーストエラーはエラー訂正符号により訂正するように、それぞれのステップにおいて適切なエラー訂正能力を持つようになり、デジタル通信の伝送速度の低下を防止することができる。   As described above, appropriate error correction capability at each step so that errors due to the effects of colored noise can be reduced by modulation and demodulation, and errors due to the effects of other white noise and burst errors due to missing received signals can be corrected by error correction codes. Thus, it is possible to prevent a decrease in transmission speed of digital communication.

なお、上述の実施の形態1では、デジタル通信で用いられているOFDM方式の変復調に対応した例を示したが、これに限定されるものではない。光ディスクなどの記録媒体で用いられるRLL符号による変復調の場合でも同様の効果がある。エラー訂正符号化後のビットパターンを記録パターンに変換するビット単位の長さが変調符号語の符号長であり、これをエラー訂正符号語の符号長と同等に長くとることにより、同じ値が続くランレングス長の制限以外にも冗長性を高めることが可能となる。光ディスクからの再生信号をPRML回路と復調回路によりエラー訂正符号語のビットパターンに復調する際にこの冗長性を利用することができる。従来のHPFおよびLPFでは除去できないような有色ノイズに対して、一つの変調符号語の範囲内において存在しない周波数成分であることを検出することにより有色ノイズ成分を分離除去し、従来では有色ノイズにより発生していたエラーをエラー訂正復号前に低減することができる。後述の実施の形態2および3に示すように、エラー訂正符号語の符号長と変調符号語の符号長をあわせることにより、エラー訂正符号を復号した結果を用いて理想的な再生信号を予測し、実際の再生信号との差分信号の周波数スペクトルから有色ノイズを正確に分離することが可能となる。   In the first embodiment described above, the example corresponding to the modulation / demodulation of the OFDM method used in digital communication is shown, but the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained even in the case of modulation / demodulation by the RLL code used in a recording medium such as an optical disk. The length of the bit unit for converting the bit pattern after error correction coding into the recording pattern is the code length of the modulation codeword, and the same value continues by taking this as long as the code length of the error correction codeword. In addition to the limitation on the run length, redundancy can be increased. This redundancy can be utilized when demodulating a reproduction signal from an optical disk into a bit pattern of an error correction codeword by a PRML circuit and a demodulation circuit. For colored noise that cannot be removed by the conventional HPF and LPF, the colored noise component is separated and removed by detecting the frequency component that does not exist within the range of one modulation codeword. Errors that have occurred can be reduced before error correction decoding. As shown in Embodiments 2 and 3 to be described later, an ideal reproduction signal is predicted using the result of decoding the error correction code by combining the code length of the error correction codeword and the code length of the modulation codeword. Thus, it is possible to accurately separate the colored noise from the frequency spectrum of the difference signal from the actual reproduction signal.

これによって、有色ノイズや符号間干渉の影響はPRML回路と復調回路で低減し、光ディスクの使用時に大きな問題となる傷や指紋によるエラーはエラー訂正復号により対応するように、それぞれが適切なエラー訂正能力を持つようになり、安定にデジタル情報を読み出すことが可能となる。   As a result, the effects of colored noise and intersymbol interference are reduced by the PRML circuit and the demodulation circuit, and each error is corrected appropriately so that scratches and fingerprint errors, which are major problems when using optical disks, are dealt with by error correction decoding. It has the ability to read digital information stably.

(実施の形態2)
図10は、本発明の実施の形態2における光ディスク装置において、光ディスク1001に対してデジタル情報を記録する処理系と、光ディスク1001からデジタル情報を再生する処理系に関する部分の構成を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a part related to a processing system for recording digital information on the optical disc 1001 and a processing system for reproducing digital information from the optical disc 1001 in the optical disc apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

光ディスク1001に記録するために入力された記録デジタル情報は、LDPC符号化回路1002によってエラー訂正符号化され、前述の実施の形態1に示す変調方法あるいは従来のRLL17符号による変調符号化回路1003により記録パターンに変調された後、光ピックアップ705により光ディスク1001上のトラックに照射されるレーザの出力をレーザ駆動回路1004により駆動し、記録パターンに対応した記録マークが光ディスク1001のトラック上に形成され、デジタル情報が記録される。   The recording digital information input for recording on the optical disc 1001 is error correction encoded by the LDPC encoding circuit 1002 and recorded by the modulation method shown in the first embodiment or the modulation encoding circuit 1003 using the conventional RLL17 code. After being modulated into a pattern, the output of the laser applied to the track on the optical disc 1001 is driven by the laser drive circuit 1004 by the optical pickup 705, and a recording mark corresponding to the recording pattern is formed on the track of the optical disc 1001. Information is recorded.

一方、記録されているデジタル情報の再生は、光ピックアップ1005からトラックに照射したレーザに対する反射光量が、トラックに形成されている記録マークに対応して変化することを利用して行われる。光ピックアップ1005において反射光量に応じた再生信号が検出され、HPFおよびLPF1006によって、再生信号に含まれる変調符号の周波数帯域以外の低域と高域のノイズ成分が低減される。HPFおよびLPF1006の出力信号は、同期処理回路1007において、1チャネルビット間隔でサンプリングされたデジタル信号に変換される。ノイズ除去回路1008は、有色ノイズ検出回路1017により検出された有色ノイズ信号をデジタル信号から減算して除去した後に、PRML回路1009にデジタル信号を出力する。また、有色ノイズ信号を除去した後のデジタル信号をバッファリングしておく。PRML回路1009は、デジタル信号を2値化する。PRML回路1009は、デジタル信号の周波数特性が目標とする周波数特性になるように、タップ係数が適応的に制御されるFIRフィルタによりデジタル信号をPR等化する適応等化フィルタ回路と、PR等化されたデジタル信号に対し、最も確からしい状態遷移列を選択することによって対応した2値信号に変換するビタビ復号回路から構成される。復調回路1010は、変調符号に従って2値信号を変調符号化前のビット列に復調する。LDPC復号回路1011は、復調されたビット列に対し繰り返し復号処理によりエラー訂正を行って、再生したデジタル情報を出力する。   On the other hand, the recorded digital information is reproduced by utilizing the fact that the amount of reflected light with respect to the laser irradiated onto the track from the optical pickup 1005 changes corresponding to the recording mark formed on the track. The optical pickup 1005 detects a reproduction signal corresponding to the amount of reflected light, and the HPF and LPF 1006 reduce noise components in low and high frequencies other than the frequency band of the modulation code included in the reproduction signal. Output signals of the HPF and LPF 1006 are converted into a digital signal sampled at an interval of 1 channel bit in the synchronization processing circuit 1007. The noise removal circuit 1008 outputs the digital signal to the PRML circuit 1009 after subtracting and removing the colored noise signal detected by the colored noise detection circuit 1017 from the digital signal. Further, the digital signal after removing the colored noise signal is buffered. The PRML circuit 1009 binarizes the digital signal. The PRML circuit 1009 includes an adaptive equalization filter circuit that PR equalizes the digital signal by an FIR filter whose tap coefficients are adaptively controlled so that the frequency characteristic of the digital signal becomes a target frequency characteristic, and PR equalization. The digital signal is composed of a Viterbi decoding circuit which converts the most probable state transition sequence into a corresponding binary signal. The demodulating circuit 1010 demodulates the binary signal into a bit string before modulation encoding according to the modulation code. The LDPC decoding circuit 1011 performs error correction on the demodulated bit string by iterative decoding processing and outputs reproduced digital information.

以下に、光ディスク装置において、有色ノイズを低減する処理を行う有色ノイズ検出回路1017について詳細に説明する。   Hereinafter, the colored noise detection circuit 1017 that performs the process of reducing the colored noise in the optical disc apparatus will be described in detail.

有色ノイズ検出回路1017は、再変調符号化回路1012と、期待値生成回路1013と、誤差検出回路1014と、スペクトル算出回路1015と、ノイズ抽出回路1016から構成される。   The colored noise detection circuit 1017 includes a remodulation coding circuit 1012, an expected value generation circuit 1013, an error detection circuit 1014, a spectrum calculation circuit 1015, and a noise extraction circuit 1016.

LDPC復号回路1011における繰り返し復号処理の1回毎に、その復号結果を抽出し、再変調符号化回路1012によって記録処理と同様の変調符号化を行い、期待値記録パターンを出力する。期待値生成回路1013は、期待値記録パターンをもとに、PRML回路1009において目標としている周波数特性をもった期待値デジタル信号を生成する。誤差検出回路1014は、PRML回路1019によりPR等化されたデジタル信号を予めバッファリングしておき、生成された期待値デジタル信号とPR等化されたデジタル信号の誤差を算出する。期待値デジタル信号を生成する方法としては、期待値記録パターンを離散フーリエ変換し、周波数領域においてPR等化の目標周波数特性との乗算を行った後に、逆離散フーリエ変換をすることにより生成する方法がある。また、PR等化の目標周波数特性が例えばPR(1,2,2,2,1)特性である場合には、期待値記録パターンのビット列に対し、タップ係数の比が1:2:2:2:1になるFIRフィルタを通すことにより生成することもできる。   Each time the iterative decoding process is performed in the LDPC decoding circuit 1011, the decoding result is extracted, the re-modulation encoding circuit 1012 performs modulation encoding similar to the recording process, and outputs an expected value recording pattern. The expected value generation circuit 1013 generates an expected value digital signal having frequency characteristics targeted by the PRML circuit 1009 based on the expected value recording pattern. The error detection circuit 1014 buffers the digital signal PR-equalized by the PRML circuit 1019 in advance, and calculates an error between the generated expected value digital signal and the PR-equalized digital signal. As a method for generating an expected value digital signal, a method for generating an expected value recording pattern by performing discrete Fourier transform, performing multiplication with a target frequency characteristic of PR equalization in the frequency domain, and then performing inverse discrete Fourier transform There is. When the target frequency characteristic of PR equalization is, for example, PR (1, 2, 2, 2, 1) characteristic, the ratio of tap coefficients to the bit string of the expected value recording pattern is 1: 2: 2: It can also be generated by passing through a 2: 1 FIR filter.

スペクトル算出回路1015は、誤差検出回路1014により算出された誤差信号の周波数スペクトルを算出し、PRML回路1009のFIRフィルタの等化特性をもとに、等化前の誤差信号の周波数スペクトルを算出する。図11は、スペクトル算出回路1015による処理を示す図である。図11(a)は、誤差検出回路1014により算出された誤差信号を離散フーリエ変換することにより得られた周波数スペクトルの振幅特性である。100kHzから300kHz付近に特に高い有色ノイズ成分が、除去できずに残留していることが分かる。図11(b)は、PRML回路1009のFIRフィルタの等化特性のゲイン特性を示している。等化特性はFIRフィルタのタップ係数から算出される。1チャネルビットの周波数は66MHzであり、変調符号はRLL17である。最短ランレングスは2チャネルビットであるため、2チャネルビットの記録マークとスペースが連続する4チャネルビット周期に相当する周波数16.5MHz付近までは、目標周波数特性に等化するようにゲインが高くなっていることが分かる。図11(c)は、等化前の誤差信号の周波数スペクトルの振幅特性である。これは、図11(a)に示す誤差信号の周波数スペクトルを、図11(b)に示す等化特性スペクトル(ゲイン特性と位相特性)で複素除算することにより算出される。16.5MHz以上の周波数帯域では、図11(b)の等化特性スペクトルのゲインがゼロになるため正確には求められないが、16.5MHz以下の周波数帯域では、PRML回路1009により等化する前のデジタル信号に含まれるノイズ成分の周波数スペクトルを表している。   The spectrum calculation circuit 1015 calculates the frequency spectrum of the error signal calculated by the error detection circuit 1014, and calculates the frequency spectrum of the error signal before equalization based on the equalization characteristics of the FIR filter of the PRML circuit 1009. . FIG. 11 is a diagram showing processing by the spectrum calculation circuit 1015. FIG. 11A shows the amplitude characteristics of the frequency spectrum obtained by subjecting the error signal calculated by the error detection circuit 1014 to discrete Fourier transform. It can be seen that a particularly high colored noise component remains in the vicinity of 100 kHz to 300 kHz without being removed. FIG. 11B shows the gain characteristic of the equalization characteristic of the FIR filter of the PRML circuit 1009. The equalization characteristic is calculated from the tap coefficient of the FIR filter. The frequency of one channel bit is 66 MHz, and the modulation code is RLL17. Since the shortest run length is 2 channel bits, the gain increases so as to equalize to the target frequency characteristic up to a frequency of about 16.5 MHz corresponding to a 4 channel bit period in which a recording mark and a space of 2 channel bits are continuous. I understand that FIG. 11C shows the amplitude characteristics of the frequency spectrum of the error signal before equalization. This is calculated by complex-dividing the frequency spectrum of the error signal shown in FIG. 11 (a) by the equalization characteristic spectrum (gain characteristic and phase characteristic) shown in FIG. 11 (b). In the frequency band of 16.5 MHz or higher, the gain of the equalization characteristic spectrum in FIG. 11B is zero, and thus cannot be obtained accurately. However, in the frequency band of 16.5 MHz or lower, equalization is performed by the PRML circuit 1009. The frequency spectrum of the noise component contained in the previous digital signal is represented.

ノイズ抽出回路1016は、スペクトル算出回路1015により算出された等化前の誤差信号の周波数スペクトルから、誤差成分を抽出する所定の周波数帯域のみを残し、その他の周波数帯域のスペクトルの値をゼロとした後に、逆離散フーリエ変換を行い、除去する有色ノイズ信号を抽出する。抽出した有色ノイズ信号は、前述の通り、ノイズ除去回路1008において、デジタル信号から除去される。   The noise extraction circuit 1016 leaves only a predetermined frequency band for extracting the error component from the frequency spectrum of the error signal before equalization calculated by the spectrum calculation circuit 1015, and sets the values of the spectrums in the other frequency bands to zero. Later, inverse discrete Fourier transform is performed to extract a colored noise signal to be removed. The extracted colored noise signal is removed from the digital signal by the noise removal circuit 1008 as described above.

以上の有色ノイズ除去の処理を、LDPC復号回路1011における繰り返し復号処理の1回毎に、ノイズ抽出回路1016において有色ノイズ信号を抽出する所定の周波数帯域を更新しながら同様に繰り返し処理を行うことにより、有色ノイズ成分が順次低減され、それに伴ってPRML回路1009における等化特性がより適切な特性に制御され、PRML回路1009に含まれるビタビ復号回路での2値化誤りや復調回路1010での復調誤りが低減される。   By repeating the above-described colored noise removal processing in the same manner while updating a predetermined frequency band for extracting a colored noise signal in the noise extraction circuit 1016 for each iteration of the iterative decoding processing in the LDPC decoding circuit 1011. The colored noise components are sequentially reduced, and accordingly, the equalization characteristic in the PRML circuit 1009 is controlled to a more appropriate characteristic, the binarization error in the Viterbi decoding circuit included in the PRML circuit 1009 and the demodulation in the demodulation circuit 1010 Errors are reduced.

図12は、ノイズ抽出回路1016において、有色ノイズ信号を抽出する所定の周波数帯域の更新の処理を示している。図13の周波数スペクトルは、スペクトル算出回路1015により算出された等化前の誤差信号の周波数スペクトルの低域部分であり、有色ノイズの除去処理はまだ行われていない状態のものである。低周波数側から高域側へと順に有色ノイズを抽出する周波数帯域を移動させていく。もとの状態では、図13の周波数スペクトルに見られるように、100kHzから300kHz付近に高い有色ノイズがあるが、この有色ノイズは1回目と2回目の処理を行った時点で十分に除去され、その時点での周波数スペクトルでは見られなくなる。この有色ノイズの場合には、PRML回路1009と復調回路1010での復調結果において、1回目と2回目の除去処理によって大きなエラー低減効果が得られる。また、有色ノイズを抽出する周波数帯域は、常に所定の周波数帯域幅であってもよいし、特に有色ノイズが多く発生しやすい周波数帯域に対しては細かい周波数帯域幅にするように変えてもよい。   FIG. 12 shows a process of updating a predetermined frequency band for extracting a colored noise signal in the noise extraction circuit 1016. The frequency spectrum in FIG. 13 is a low-frequency part of the frequency spectrum of the error signal before equalization calculated by the spectrum calculation circuit 1015, and the colored noise removal process has not yet been performed. The frequency band for extracting the colored noise is moved in order from the low frequency side to the high frequency side. In the original state, as seen in the frequency spectrum of FIG. 13, there is high colored noise in the vicinity of 100 kHz to 300 kHz, but this colored noise is sufficiently removed when the first and second processing is performed, It cannot be seen in the frequency spectrum at that time. In the case of this colored noise, a large error reduction effect can be obtained by the first and second removal processing in the demodulation results of the PRML circuit 1009 and the demodulation circuit 1010. Further, the frequency band from which the colored noise is extracted may always be a predetermined frequency bandwidth, or may be changed to a fine frequency bandwidth particularly for a frequency band where a large amount of colored noise is likely to occur. .

図13は、スペクトル算出回路1015で誤差信号の周波数スペクトルを算出するための離散フーリエ変換の区間を示している。離散フーリエ変換を行う区間の長さは常に一定とした場合、常時発生しつづけている有色ノイズに対しては特に問題なく除去するすることが可能であるが、部分的に発生する有色ノイズに対しては正確に抽出することができない。周波数が低い成分は、離散フーリエ変換を行う時間区間TLに含まれる波数が少なくなるため、その成分の振幅と位相を正確に検出することができるが、周波数が高い成分は、時間区間TLに含まれる波数が多くなり、検出される振幅と位相は平均的な値となり、部分的に変化するノイズ成分を正確に検出できなくなるためである。したがって、誤差検出回路1014で誤差信号を検出した時間区間TLに対し、ノイズ抽出回路1016で抽出する有色ノイズの周波数帯域が低いときは、フーリエ変換区間Lのようにスペクトル算出回路1015で行う離散フーリエ変換の区間を長くとり、ノイズ抽出回路1016で抽出する有色ノイズの周波数帯域が高く更新されていくことにあわせて、フーリエ変換区間M、フーリエ変換区間Hと順次スペクトル算出回路1015で行う離散フーリエ変換の区間を短くし、時間区間TLを複数に分割して有色ノイズを検出するようにすれば、部分的に発生している有色ノイズを正確に除去することが可能である。   FIG. 13 shows a discrete Fourier transform interval for the frequency calculation circuit 1015 to calculate the frequency spectrum of the error signal. If the length of the section where the discrete Fourier transform is performed is always constant, it is possible to remove the colored noise that is always generated without any problem. Cannot be extracted accurately. A component having a low frequency has a smaller number of waves included in the time interval TL in which discrete Fourier transform is performed, so that the amplitude and phase of the component can be accurately detected. However, a component having a high frequency is included in the time interval TL. This is because the number of detected waves increases, the detected amplitude and phase become average values, and a noise component that partially changes cannot be accurately detected. Therefore, when the frequency band of the colored noise extracted by the noise extraction circuit 1016 is lower than the time interval TL in which the error signal is detected by the error detection circuit 1014, the discrete Fourier analysis performed by the spectrum calculation circuit 1015 as in the Fourier transform interval L is performed. A discrete Fourier transform performed by the Fourier transform section M, the Fourier transform section H, and the sequential spectrum calculation circuit 1015 in accordance with the fact that the length of the transform section is long and the frequency band of the colored noise extracted by the noise extraction circuit 1016 is updated high. If the time interval TL is shortened and the time interval TL is divided into a plurality of times to detect the colored noise, the partially generated colored noise can be accurately removed.

図9を用いて、有色ノイズを繰り返し処理により除去していく手順を整理する。はじめに、デジタル信号から有色ノイズが除去されていない状態でPRML回路1009と復調回路1010により変調符号の復調処理が行われる。復調されたビット列に対しエラー訂正符号の復号処理が行われる。この結果、エラーが残っていなければデジタル情報の再生処理はこれで終了であるが、残っている場合には、続いて当段階での再生結果をもとに誤差信号の検出が行われる。スペクトル算出回路1015により誤差信号の周波数スペクトルが算出される。周波数帯域の区間Nのスペクトル成分から有色ノイズ信号が抽出される。最初のデジタル信号から有色ノイズ信号が除去された信号を算出し、これを改めてデジタル信号として、2回目の復調処理が行われ、エラー訂正符号の復号処理が行われる。この結果、エラーが残っていなければデジタル情報の再生処理はこれで終了であるが、残っている場合には、区間Nを更新しながら同様の処理が繰り返される。ここで、期待値記録パターンを求めるための元のビット列はエラーを含んだ状態であり、エラーの残っている部分では検出される誤差信号も誤ったものになってしまう。この誤差信号をそのままデジタル信号から除去すると、デジタル信号は、よりエラー側に近い信号波形になってしまう。しかし、エラーは、長く連続するのではなく、多くても数十チャネルビットに1チャネルビット程度発生するものであり、周波数スペクトルに与える影響は小さいため、本実施の形態のように、周波数領域での処理であり、かつ有色ノイズを抽出する区間Nを限定し繰り返し処理とすることにより、残っているエラーの影響を受けることなく正確に有色ノイズを除去することが可能となる。   The procedure for removing colored noise by iterative processing will be organized with reference to FIG. First, demodulation processing of a modulation code is performed by the PRML circuit 1009 and the demodulation circuit 1010 in a state where colored noise is not removed from the digital signal. An error correction code decoding process is performed on the demodulated bit string. As a result, if no error remains, the digital information reproduction process is completed. If it remains, an error signal is detected based on the reproduction result at this stage. The spectrum calculation circuit 1015 calculates the frequency spectrum of the error signal. A colored noise signal is extracted from the spectral component of the frequency band section N. A signal from which the colored noise signal is removed from the first digital signal is calculated, and this is converted into a digital signal, the second demodulation process is performed, and the error correction code decoding process is performed. As a result, if no error remains, the digital information reproduction process is completed. If the error remains, the same process is repeated while updating the section N. Here, the original bit string for obtaining the expected value recording pattern is in a state including an error, and the detected error signal is erroneous in the portion where the error remains. If this error signal is directly removed from the digital signal, the digital signal has a signal waveform closer to the error side. However, the error does not continue for a long time, but occurs at most about one channel bit in several tens of channel bits, and since the influence on the frequency spectrum is small, in the frequency domain as in the present embodiment, By limiting the section N in which the colored noise is extracted and repeating the processing, the colored noise can be accurately removed without being affected by the remaining error.

なお、前述の実施の形態2において、エラー訂正符号をLDPC符号としたが、これに限定されるものではない。ターボ符号であってもよいし、リードソロモン符号であってもよい。   In the second embodiment, the error correction code is an LDPC code. However, the present invention is not limited to this. It may be a turbo code or a Reed-Solomon code.

(実施の形態3)
図14は、OFDM方式を用いたデジタル無線通信システムの送信装置と受信装置の構成を示す図である。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a transmission device and a reception device of a digital wireless communication system using the OFDM scheme.

送信するデジタル情報は、まずLDPC符号化回路1401によりエラー訂正符号化される。サブキャリア変調回路1402において、符号語を複数のサブキャリアに分割し、分割したサブキャリア毎にサブキャリア変調される。サブキャリア変調、サブキャリアあたり2ビット/シンボルを伝送するQPSKや、4ビット/シンボルを伝送する16−QAMなどが用いられる。複数のサブキャリア信号を所定の周波数間隔で並べて多重化してマルチキャリア信号を生成し、逆離散フーリエ変換回路1403により周波数軸上で表現されているマルチキャリア信号を時間軸上のOFDM信号に変換する。さらに、通信路によって発生するマルチパス遅延波の干渉の影響を回避するためにガードインターバル信号がGI付加回路1404によって挿入され、送信アンテナ1405から送信される。   The digital information to be transmitted is first subjected to error correction encoding by the LDPC encoding circuit 1401. In subcarrier modulation circuit 1402, the codeword is divided into a plurality of subcarriers, and subcarrier modulation is performed for each of the divided subcarriers. Subcarrier modulation, QPSK that transmits 2 bits / symbol per subcarrier, 16-QAM that transmits 4 bits / symbol, and the like are used. A plurality of subcarrier signals are arranged and multiplexed at a predetermined frequency interval to generate a multicarrier signal, and the inverse discrete Fourier transform circuit 1403 converts the multicarrier signal represented on the frequency axis into an OFDM signal on the time axis. . Further, a guard interval signal is inserted by the GI addition circuit 1404 and transmitted from the transmission antenna 1405 in order to avoid the influence of multipath delay wave interference generated by the communication path.

受信機では、受信アンテナ1406により送信されてきた信号を受信し、同期処理回路1407によりシンボルタイミング同期やキャリア周波数同期などの同期処理が行われる。GI除去回路1408は、受信信号に挿入されているガードインターバルを除去する。ノイズ除去回路1409は、有色ノイズ検出回路1418により検出された有色ノイズ信号を、ガードインターバルが除去された受信OFDM信号から減算して除去した後に、離散フーリエ変換回路1410に受信OFDM信号を出力する。また、有色ノイズ信号を除去した後の受信OFDM信号をバッファリングしておく。離散フーリエ変換回路1410は、時間軸上の受信OFDM信号を、周波数軸上で表現される受信マルチキャリア信号に変換する。サブキャリア復調回路1411は、受信マルチキャリア信号をサブキャリア信号に分割し、サブキャリア毎にPSKや16−QAM、64−QAMなどの変調方式に応じた復調処理を行う。LDPC復号回路1412は、復調されたビット列に対し繰り返し復号処理によりエラー訂正を行って、受信したデジタル情報を出力する。   In the receiver, a signal transmitted from the receiving antenna 1406 is received, and synchronization processing such as symbol timing synchronization and carrier frequency synchronization is performed by the synchronization processing circuit 1407. The GI removal circuit 1408 removes the guard interval inserted in the received signal. The noise removal circuit 1409 subtracts the colored noise signal detected by the colored noise detection circuit 1418 from the received OFDM signal from which the guard interval is removed, and then outputs the received OFDM signal to the discrete Fourier transform circuit 1410. Further, the received OFDM signal after removing the colored noise signal is buffered. Discrete Fourier transform circuit 1410 converts the received OFDM signal on the time axis into a received multicarrier signal expressed on the frequency axis. The subcarrier demodulation circuit 1411 divides the received multicarrier signal into subcarrier signals, and performs demodulation processing according to a modulation scheme such as PSK, 16-QAM, and 64-QAM for each subcarrier. The LDPC decoding circuit 1412 performs error correction by iterative decoding processing on the demodulated bit string, and outputs the received digital information.

以下に、デジタル無線通信システムの受信装置において、有色ノイズを低減する処理を行う有色ノイズ検出回路1418について詳細に説明する。     Hereinafter, the colored noise detection circuit 1418 that performs processing for reducing the colored noise in the receiving apparatus of the digital wireless communication system will be described in detail.

有色ノイズ検出回路1418は、再サブキャリア変調回路1413と、再逆離散フーリエ変換回路1414と、誤差検出回路1415と、スペクトル算出回路1416と、ノイズ抽出回路1417から構成される。   The colored noise detection circuit 1418 includes a re-subcarrier modulation circuit 1413, a re-inverse discrete Fourier transform circuit 1414, an error detection circuit 1415, a spectrum calculation circuit 1416, and a noise extraction circuit 1417.

LDPC復号回路1412における繰り返し復号処理の1回毎に、その復号結果を抽出し、再サブキャリア変調回路1413と再逆離散フーリエ変換回路1414によって送信処理と同様の変調処理を行い、期待値受信OFDM信号を生成する。誤差検出回路1415は、生成された期待値受信OFDM信号と、ノイズ除去回路1409によりバッファリングされた受信OFDM信号の誤差を算出する。   Each time the iterative decoding process is performed in the LDPC decoding circuit 1412, the decoding result is extracted, and the modulation process similar to the transmission process is performed by the re-subcarrier modulation circuit 1413 and the re-inverse discrete Fourier transform circuit 1414. Generate a signal. The error detection circuit 1415 calculates an error between the generated expected value reception OFDM signal and the reception OFDM signal buffered by the noise removal circuit 1409.

スペクトル算出回路1416は、誤差検出回路1415により算出された誤差信号の周波数スペクトルを算出する。ノイズ抽出回路1417は、スペクトル算出回路1416により算出された誤差信号の周波数スペクトルから、誤差成分を抽出する所定の周波数帯域のみを残し、その他の周波数帯域のスペクトルの値をゼロとした後に、逆離散フーリエ変換を行い、除去する有色ノイズ信号を抽出する。抽出した有色ノイズ信号は、前述の通り、ノイズ除去回路1409において、受信OFDM信号から除去される。   The spectrum calculation circuit 1416 calculates the frequency spectrum of the error signal calculated by the error detection circuit 1415. The noise extraction circuit 1417 leaves only a predetermined frequency band from which an error component is extracted from the frequency spectrum of the error signal calculated by the spectrum calculation circuit 1416, sets the spectrum values of other frequency bands to zero, and then performs inverse discrete processing. A colored noise signal to be removed is extracted by performing Fourier transform. As described above, the extracted colored noise signal is removed from the received OFDM signal by the noise removal circuit 1409.

以上の有色ノイズ除去の処理を、LDPC復号回路1412における繰り返し復号処理の1回毎に、ノイズ抽出回路1417において有色ノイズ信号を抽出する所定の周波数帯域を更新しながら同様に繰り返し処理を行うことにより、有色ノイズ成分が順次低減され、それに伴って離散フーリエ変換回路1410とサブキャリア復調回路1411での復調誤りが低減される。   By repeating the above-described processing for removing colored noise in the same manner while updating a predetermined frequency band for extracting a colored noise signal in the noise extraction circuit 1417 for each iteration of the decoding processing in the LDPC decoding circuit 1412. The colored noise components are sequentially reduced, and accordingly, the demodulation errors in the discrete Fourier transform circuit 1410 and the subcarrier demodulation circuit 1411 are reduced.

なお、前述の実施の形態3において、エラー訂正符号をLDPC符号としたが、これに限定されるものではない。ターボ符号であってもよいし、リードソロモン符号であってもよい。   In the third embodiment described above, the error correction code is an LDPC code, but the present invention is not limited to this. It may be a turbo code or a Reed-Solomon code.

なお、前述の実施の形態3において、変調方式をOFDM変調方式としたが、これに限定されるものではない。   In Embodiment 3 described above, the modulation scheme is the OFDM modulation scheme, but the present invention is not limited to this.

なお、前述の実施の形態3において、デジタル無線通信システムとしたが、これに限定されるものではない。有線通信システムであっても同様の効果が得られる。   In the third embodiment, the digital wireless communication system is used. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained even in a wired communication system.

なお、実施の形態2の光ディスク装置、あるいは実施の形態3のデジタル無線通信システムの構成要素は、集積回路であるLSI(Large Scale Integration)として実現され得る。光ディスク装置、デジタル無線通信システムが備える構成要素は個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。   The components of the optical disc device of the second embodiment or the digital wireless communication system of the third embodiment can be realized as an LSI (Large Scale Integration) that is an integrated circuit. The components included in the optical disk device and the digital wireless communication system may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.

なお、ここでは、集積回路をLSIと呼んだが、集積度の違いにより、IC(Integrated Circuit)、LSI、スーパーLSIまたはウルトラLSIと呼称されることもある。   Here, the integrated circuit is referred to as an LSI, but may be referred to as an IC (Integrated Circuit), LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.

また、本実施の形態の集積回路はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。また、LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
Further, the integrated circuit of the present embodiment is not limited to an LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. Also, an FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
Furthermore, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. There is a possibility of adaptation of biotechnology.

本発明は、多層化による光ディスクの大容量化、デジタル通信の高転送レート化において有用であり、大容量な光ディスクの再生方法および光ディスク装置、デジタル通信方法およびデジタル通信システム、集積回路に利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in increasing the capacity of an optical disk by increasing the number of layers and increasing the transfer rate of digital communication, and can be used in a method for reproducing a large capacity optical disk, an optical disk device, a digital communication method, a digital communication system, and an integrated circuit.

701、1001 光ディスク
702 エラー訂正符号化回路
703、1003 変調符号化回路
704、1004 レーザ駆動回路
705、1005 光ピックアップ
706、1006 HPFおよびLPF
707、1007 同期処理回路
708、1009 PRML回路
709、1010 復調回路
710 エラー訂正復号回路
801 エラー訂正符号化回路
802、1402 サブキャリア変調回路
803、1403 逆離散フーリエ変換回路
804、1404 GI付加回路
805、1405 送信アンテナ
806、1406 受信アンテナ
807、1407 同期処理回路
808、1408 GI除去回路
809、1410 離散フーリエ変換回路
810、1411 サブキャリア復調回路
811 エラー訂正復号回路
1002 LDPC符号化回路
1008 ノイズ除去回路
1011 LDPC復号回路
1012 再変調符号化回路
1013 期待値生成回路
1014 誤差検出回路
1015 スペクトル算出回路
1016 ノイズ抽出回路
1017 有色ノイズ検出回路
1401 LDPC符号化回路
1409 ノイズ除去回路
1412 LDPC復号回路
1413 再サブキャリア変調回路
1414 再逆離散フーリエ変換回路
1415 誤差検出回路
1416 スペクトル算出回路
1417 ノイズ抽出回路
1418 有色ノイズ検出回路
701, 1001 Optical disk 702 Error correction coding circuit 703, 1003 Modulation coding circuit 704, 1004 Laser drive circuit 705, 1005 Optical pickup 706, 1006 HPF and LPF
707, 1007 Synchronization processing circuit 708, 1009 PRML circuit 709, 1010 Demodulation circuit 710 Error correction decoding circuit 801 Error correction coding circuit 802, 1402 Subcarrier modulation circuit 803, 1403 Inverse discrete Fourier transform circuit 804, 1404 GI addition circuit 805, 1405 Transmitting antenna 806, 1406 Receiving antenna 807, 1407 Synchronization processing circuit 808, 1408 GI removal circuit 809, 1410 Discrete Fourier transform circuit 810, 1411 Subcarrier demodulation circuit 811 Error correction decoding circuit 1002 LDPC encoding circuit 1008 Noise removal circuit 1011 LDPC Decoding circuit 1012 Remodulation coding circuit 1013 Expected value generation circuit 1014 Error detection circuit 1015 Spectrum calculation circuit 1016 Noise extraction circuit 1017 Color noise detection circuit 1401 LDPC encoder 1409 noise removing circuit 1412 LDPC decoding circuit 1413 re subcarrier modulation circuit 1414 re-inverse discrete Fourier transform circuit 1415 error detection circuit 1416 spectrum calculation circuit 1417 noise extraction circuit 1418 colored noise detection circuit

Claims (22)

デジタル情報の符号化変調方法であって、
前記デジタル情報をエラー訂正符号化してエラー訂正符号語を出力するエラー訂正符号化ステップと、
前記エラー訂正符号語を変調して変調符号語を出力する変調ステップとから成り、
一つの前記変調符号語に含まれる前記エラー訂正符号語のシンボル数は、前記エラー訂正符号化ステップにおいて出力される一つの前記エラー訂正符号語のシンボル数と同じであることを特徴とする符号化変調方法。
A method for encoding and modulating digital information, comprising:
An error correction encoding step for error correction encoding the digital information and outputting an error correction codeword;
A modulation step of modulating the error correction codeword and outputting a modulation codeword,
The number of symbols of the error correction codeword included in one modulation codeword is the same as the number of symbols of one error correction codeword output in the error correction coding step Modulation method.
前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が有する最長の周期は、一つの前記変調符号語の長さ以下であることを特徴とする請求項1に記載の符号化変調方法。   The encoding modulation method according to claim 1, wherein the longest period of a modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order is equal to or shorter than the length of one modulation codeword. 前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号の所定の区間における直流成分がゼロとなるように、前記変調ステップにおいて変調符号語が選択されることを特徴とする請求項1に記載の符号化変調方法。   The modulation codeword is selected in the modulation step so that a direct current component in a predetermined section of a modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order becomes zero. Coded modulation method. 前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が出力される伝送路において前記変調信号には任意の周波数を有する有色ノイズが重畳され、一つの前記変調符号語の長さは前記有色ノイズの周期よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の符号化変調方法。   In the transmission path for outputting the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order, colored noise having an arbitrary frequency is superimposed on the modulation signal, and the length of one modulation codeword is the colored noise. The encoded modulation method according to claim 1, wherein the period is longer than the period of the code. 変調されている変調信号を復調する復調方法であって、
前記変調信号を復調する復調ステップと、
前記復調結果から期待値信号を生成する期待値生成ステップと、
前記変調信号と前記期待値信号の差分を検出する差分検出ステップと、
前記差分検出ステップで検出された差分信号のスペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、
前記スペクトルの所定区間成分からエラー信号を算出するエラー信号算出ステップと、
前記変調信号から前記エラー信号を除去する除去ステップと
から成り、前記復調ステップは、前記除去ステップによって前記エラー信号が除去された前記変調信号に対して再度復調を行うことを特徴とする復調方法。
A demodulation method for demodulating a modulated signal being modulated,
A demodulation step of demodulating the modulated signal;
An expected value generating step for generating an expected value signal from the demodulation result;
A difference detecting step for detecting a difference between the modulated signal and the expected value signal;
A spectrum calculating step for calculating a spectrum of the difference signal detected in the difference detecting step;
An error signal calculating step of calculating an error signal from a predetermined section component of the spectrum;
A demodulation step of removing the error signal from the modulation signal, wherein the demodulation step re-demodulates the modulation signal from which the error signal has been removed by the removal step.
前記エラー信号算出ステップにおいてエラー信号を算出する所定区間を更新しながら繰り返し処理を行う請求項5に記載の復調方法。   The demodulation method according to claim 5, wherein the error signal calculation step performs an iterative process while updating a predetermined section for calculating an error signal. 前記スペクトル算出ステップにおいて、前記スペクトルは離散フーリエ変換によって算出されることを特徴とする請求項5に記載の復調方法。   6. The demodulation method according to claim 5, wherein in the spectrum calculation step, the spectrum is calculated by a discrete Fourier transform. 離散フーリエ変換を行う時間区間は、前記エラー信号算出ステップにおいてエラー信号を算出する周波数帯域にあわせた長さに制御することを特徴とする請求項7に記載の復調方法。   8. The demodulation method according to claim 7, wherein a time interval for performing discrete Fourier transform is controlled to a length according to a frequency band in which the error signal is calculated in the error signal calculation step. 前記変調信号は変調の前にエラー訂正符号化されており、前記復調ステップの出力を前記エラー訂正符号化に対応して復号化する復号化ステップをさらに有し、
前記期待値生成ステップは、前記復号化ステップの復号結果から期待値信号を生成することを特徴とする請求項5に記載の復調方法。
The modulation signal is error-correction-encoded before modulation, and further includes a decoding step for decoding the output of the demodulation step corresponding to the error-correction encoding,
The demodulation method according to claim 5, wherein the expected value generation step generates an expected value signal from a decoding result of the decoding step.
前記スペクトル算出ステップにおいてスペクトルを求める時間区間の最大長は、前記エラー訂正符号化による一つのエラー訂正符号語のシンボル数が含まれる区間であることを特徴とする請求項9に記載の復調方法。   The demodulation method according to claim 9, wherein the maximum length of a time interval for obtaining a spectrum in the spectrum calculating step is an interval including the number of symbols of one error correction codeword by the error correction encoding. 前記エラー訂正符号化は繰り返し復号により復号されるエラー訂正符号であり、前記復号化ステップでは繰り返し復号が行われ、1回の復号とともに、前記エラー信号を除去した前記変調信号に対する復調を行うことを特徴とする請求項9に記載の復調方法。   The error correction coding is an error correction code that is decoded by iterative decoding. In the decoding step, iterative decoding is performed, and demodulation is performed on the modulated signal from which the error signal has been removed together with one decoding. The demodulation method according to claim 9, wherein: デジタル情報の符号化変調装置であって、
前記デジタル情報をエラー訂正符号化してエラー訂正符号語を出力するエラー訂正符号化手段と、
前記エラー訂正符号語を変調して変調符号語を出力する変調手段とから成り、
一つの前記変調符号語に含まれる前記エラー訂正符号語のシンボル数は、前記エラー訂正符号化手段において出力される一つの前記エラー訂正符号語のシンボル数と同じであることを特徴とする符号化変調装置。
An apparatus for encoding and modulating digital information,
Error correction encoding means for error correction encoding the digital information and outputting an error correction codeword;
A modulation means for modulating the error correction codeword and outputting a modulation codeword;
The number of symbols of the error correction codeword included in one modulation codeword is the same as the number of symbols of one error correction codeword output in the error correction coding means Modulation device.
前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が有する最長の周期は、一つの前記変調符号語の長さ以下であることを特徴とする請求項12に記載の符号化変調装置。   The coded modulation apparatus according to claim 12, wherein the longest period of a modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order is equal to or shorter than the length of one modulation codeword. 前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号の所定の区間における直流成分がゼロとなるように、前記変調手段において変調符号語が選択されることを特徴とする請求項12に記載の符号化変調装置。   The modulation codeword is selected by the modulation means so that a direct current component in a predetermined section of a modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order becomes zero. Coded modulation device. 前記変調符号語が所定の順番に並べられた変調信号が出力される伝送路において前記変調信号には任意の周波数を有する有色ノイズが重畳され、一つの前記変調符号語の長さは前記有色ノイズの周期よりも長いことを特徴とする請求項12に記載の符号化変調装置。   In the transmission path for outputting the modulation signal in which the modulation codewords are arranged in a predetermined order, colored noise having an arbitrary frequency is superimposed on the modulation signal, and the length of one modulation codeword is the colored noise. The encoded modulation apparatus according to claim 12, wherein the encoding modulation apparatus is longer than the period. 変調されている変調信号を復調する復調装置であって、
前記変調信号を復調する復調手段と、
前記復調結果から期待値信号を生成する期待値生成手段と、
前記変調信号と前記期待値信号の差分を検出する差分検出手段と、
前記差分検出手段で検出された差分信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
前記スペクトルの所定区間成分からエラー信号を算出するエラー信号算出手段と、
前記変調信号から前記エラー信号を除去する除去手段と
から成り、前記復調手段は、前記除去手段によって前記エラー信号が除去された前記変調信号に対して再度復調を行うことを特徴とする復調装置。
A demodulator that demodulates a modulated signal being modulated,
Demodulation means for demodulating the modulated signal;
Expected value generating means for generating an expected value signal from the demodulation result;
Difference detection means for detecting a difference between the modulated signal and the expected value signal;
Spectrum calculation means for calculating the spectrum of the difference signal detected by the difference detection means;
Error signal calculating means for calculating an error signal from a predetermined section component of the spectrum;
The demodulating device comprises a removing unit that removes the error signal from the modulated signal, and the demodulating unit performs demodulation again on the modulated signal from which the error signal has been removed by the removing unit.
前記エラー信号算出手段においてエラー信号を算出する所定区間を更新しながら繰り返し処理を行う請求項16に記載の復調装置。   The demodulator according to claim 16, wherein the error signal calculation means performs iterative processing while updating a predetermined section for calculating an error signal. 前記スペクトル算出手段において、前記スペクトルは離散フーリエ変換によって算出されることを特徴とする請求項16に記載の復調装置。   The demodulator according to claim 16, wherein in the spectrum calculation means, the spectrum is calculated by discrete Fourier transform. 離散フーリエ変換を行う時間区間は、前記エラー信号算出ステップにおいてエラー信号を算出する周波数帯域にあわせた長さに制御することを特徴とする請求項18に記載の復調装置。   19. The demodulator according to claim 18, wherein a time interval for performing discrete Fourier transform is controlled to a length according to a frequency band in which the error signal is calculated in the error signal calculation step. 前記変調信号は変調の前にエラー訂正符号化されており、前記復調手段の出力を前記エラー訂正符号化に対応して復号化する復号化手段をさらに有し、
前記期待値生成手段は、前記復号化手段の復号結果から期待値信号を生成することを特徴とする請求項16に記載の復調装置。
The modulation signal is error correction encoded before modulation, and further includes decoding means for decoding the output of the demodulation means corresponding to the error correction encoding,
17. The demodulator according to claim 16, wherein the expected value generation means generates an expected value signal from the decoding result of the decoding means.
前記スペクトル算出手段においてスペクトルを求める時間区間の最大長は、前記エラー訂正符号化による一つのエラー訂正符号語のシンボル数が含まれる区間であることを特徴とする請求項20に記載の復調装置。   21. The demodulator according to claim 20, wherein the maximum length of a time interval for obtaining a spectrum in the spectrum calculating means is a interval including the number of symbols of one error correction codeword by the error correction encoding. 前記エラー訂正符号化は繰り返し復号により復号されるエラー訂正符号であり、前記復号化手段では繰り返し復号が行われ、1回の復号とともに、前記エラー信号を除去した前記変調信号に対する復調を行うことを特徴とする請求項20に記載の復調装置。   The error correction encoding is an error correction code that is decoded by iterative decoding. The decoding means performs iterative decoding, and performs demodulation on the modulated signal from which the error signal has been removed together with one decoding. 21. The demodulator according to claim 20, characterized in that
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