JP2015122134A - 最尤復号方法、最尤復号回路、及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度な記録を行う際に、符号間干渉の増大に対応して拘束長や状態数が大きくなった場合でも、並列型でありながら、回路規模の指数的な増大を抑えることが可能な、最尤復号方法、最尤復号回路、及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】所定のＮ回（Ｎは２以上）の最尤処理ステップを階層的に繰り返すことで、再生信号を復号する最尤復号方法であって、Ｔ１個の第１理想信号群から、期待値信号Ｓ１を検出し、ｎ回目（２≦ｎ≦Ｎ）の最尤処理ステップは、１つ前の最尤処理で検出された期待値信号Ｓｎ−１近傍の、所定のＴｎ個の第ｎ理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓｎを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクなどの記録媒体から検出された再生信号から、デジタル情報を復号する最尤復号方法及び復号回路、及び光ディスク装置に関するものである。

近年、光ディスクの高密度化により、最も短い記録マークの長さが光学的な分解能の限界に近づき、符号間干渉の増大およびＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ）の劣化がより顕著となっている。そのため、信号処理方法として、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式を用いることが一般的になっている。

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

光ディスクから再生された信号は、波形等価器およびデジタル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価された後、ビタビ復号などの最尤復号方法を用いて、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値化データに復号される。（例えば、特許文献１）

特開平９−２８９４５７号公報

先に説明したビタビ復号では、１時刻（チャネルｂｉｔ）毎に、１時刻前のメトリック値等を用いた所定の演算を行いながら、最も確からしい復号系列を時系列に決定していくという、シリアル型の構成となっており、１時刻毎に所定の演算を完了する必要があった。
一方、より高密度な記録を行うためには、符号間干渉の増大に対応して、拘束長や状態数をさらに大きくする必要がある。この結果、１時刻内で完了する必要のある演算量が増加し、シリアル型では容易に構成できない、あるいは高速化が困難になるという課題があった。

一方、復号系列として期待される全ての期待値系列群を単純に並べて、最も確からしい系列を選択する、単純な並列型で最尤復号を構成する場合には、１時刻毎の演算量という制約は小さくなるが、符号間干渉の増大に対応して拘束長や状態数を大きくなるに伴い、復号系列として期待される系列の数が指数的に増大し、この結果、必要な回路規模が指数的に増大するという課題があった。

上記従来技術の課題に対し本発明は、並列型でありながら、回路規模の指数的な増大を抑えることが可能な、最尤復号方法および最尤復号回路を提供することを目的とする。

本発明の最尤復号方法は、Ｔ個の理想信号群の中から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓを検出するために、所定のＮ回（Ｎは２以上）の最尤処理ステップを階層的に繰り返すことで、前記再生信号を復号する、最尤復号方法であって、１回目の前記最尤処理ステップは、前記Ｔ個の理想信号群から所定基準で予め選択した、Ｔ１個の第１理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓ１を検出し、ｎ回目（２≦ｎ≦Ｎ）の前記最尤処理ステップは、１つ前の最尤処理で検出された期待値信号Ｓｎ−１近傍の、所定のＴｎ個の第ｎ理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓｎを検出し、Ｎ回目の前記最尤処理ステップで得られた、前記期待値信号ＳＮが前記期待値信号Ｓであって、前記、Ｔ＜Ｔ１×Ｔ２×・・・×ＴＮ、であり、前記Ｔ１個の第１理想信号群は、各々の間隔が、互いに概遠くなるように選択されていることを特徴とし、これにより上記目的を達成する。

また、本発明の最尤復号回路は、Ｔ個の理想信号群の中から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓを検出するために、２回の最尤処理を階層的に繰り返すことで、前記再生信号を復号する、最尤復号回路であって、前記Ｔ個の理想信号群から所定基準で予め選択した、Ｔ１個の第１理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓ１を検出する、第１最尤処理手段と、前記期待値信号Ｓ１近傍の、所定のＴ２個の第２理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓ２を検出する、第２最尤処理手段とを有し、前記Ｓ２が前記期待値信号Ｓであって、前記、Ｔ＜Ｔ１×Ｔ２であり、前記Ｔ１個の第１理想信号群は、各々の間隔が、互いに概遠くなるように選択されていることを特徴とし、これにより上記目的を達成する。

また、本発明の光ディスク装置は、上記最尤復号回路を備えたことを特徴とし、これにより上記目的を達成する。

本発明の最尤復号方法、及び最尤復号回路によれば、回路規模の指数的な増大を抑えた並列型の最尤復号を実現でき、より高密度な記録を行った場合にも、比較的小さな規模のハードウェアで実現可能にすることができる。

本発明の実施の形態１における最尤復号方法の復号原理を説明する概念図 同実施の形態１における最尤復号方法の処理手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における最尤復号方法の復号原理を説明する概念図 同実施の形態２における最尤復号方法の復号原理を説明する概念図 同実施の形態２における最尤復号方法の処理手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態４における光ディスク再生装置の構成を示す構成図 本発明の実施の形態３における最尤復号回路の復号フローを説明するための模式図 同実施の形態３における最尤復号回路の構成図 同実施の形態３における、第１のテーブル、及び第２のテーブルの構成例を説明する構成図

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における最尤復号方法の復号原理を説明する概念図であり、図２は、同実施の形態１における最尤復号方法の処理手順を示すフローチャートである。

図１において、１０１は所定の長さ（ビット長）の信号空間全体であり、復号系列として可能性のある信号点は、黒塗りの●印、白抜きの○印、及び△印で表現しており、ここでは、計４７個の信号点が、理想信号群として定義されている。

再生信号１０３は星印で表現している。また、期待値信号１０４は、最も確からしい復号系列、すなわち再生信号１０３に最も距離が近い信号点として、△印で表現している。

例えば、従来の単純な並列型の最尤復号方法では、再生信号１０３と、４７個の各信号点のメトリック距離をそれぞれ求め、最小値を検出することにより、期待値信号１０４を検出することができる。

一方、実施の形態１における最尤復号方法では、２回の最尤処理を階層的に繰り返すことで実行する。

始めに、再生信号１０３と所定の９個の第１理想信号群１０２とのメトリック距離を算出し、最小値を検出する。図１では、再生信号１０３との距離が最も近い、期待値信号Ｓ１（１０５）が検出される。メトリック距離は、所定ビット長の再生信号１０３と第１理想信号群１０２とのビット毎の差の２乗和を計算することで算出する。（図２における第１最尤処理ステップ２０１）
次に、再生信号１０３と期待値信号Ｓ１（１０５）近傍の第２理想信号群（図１では、円１０６に囲まれた９個の信号点）とのメトリック距離を算出し、最小値を検出する。図１では、再生信号１０３との距離が最も近い信号点として、期待値信号Ｓ２、すなわち期待値信号１０４が検出される。（図２における第２最尤処理ステップ２０２）
以上説明したように、本発明の実施の形態１における最尤復号方法では、第１の最尤処理ステップと第２の最尤処理ステップを階層的に行うことで、合計４７個の信号点に対する最尤処理を行うことができる。

図２において、第１の最尤処理ステップ２０１では、９個の信号点（第１理想信号群１０２）に対する最尤処理を行う。同様に第２の最尤処理ステップ２０１では、９個の信号点（円１０６に囲まれた信号点である第２理想信号群）に対する最尤処理を行う。

すなわち、計９＋９＝１８個の信号点とのメトリック距離計算を行うことで最尤処理を行える。

一方、従来の単純な並列型の最尤復号方法では、先に説明したように、計４７個の信号点とのメトリック距離計算が必要であり、実施の形態１の最尤復号方法では、１／２以下の処理量で計算できる。この結果、より小さな回路規模で実現できる。あるいは、より高速化が可能な構成になっている。

尚、信号空間１０１において、第１理想信号群１０２は、該第１理想信号群の各々の間隔が、互いに該遠くなるように選択しておく。選択方法は、互いが該遠くになれば、任意の方法で良く、様々な方法がある。以下に選択方法の一例を示す。

（選択方法例１）
（１）Ｔ個の理想信号群に対して、除外されていない理想信号の中から、最も距離が遠い１組の理想信号を選択する。

（２）該選択された各理想信号近傍のｘ個の理想信号を除外する。

上記、Ｔ個の理想信号群の全てが除外されるまで繰り返すことを繰り返す。

このとき、第２最尤理想信号群の信号点数Ｔ２は、ｘ＜Ｔ２とする。

（選択方法例２）
（１）Ｔ個の理想信号群に対して、除外されていない理想信号の中から、ランダムに１つの理想信号を選択する。

（２）該選択された理想信号近傍のｘ個の理想信号を除外する。

上記、Ｔ個の理想信号群の全てが除外されるまで繰り返すことを繰り返す。

このとき、第２最尤理想信号群の信号点数Ｔ２は、ｘ＜Ｔ２とする。

（選択方法例３）
（１）Ｔ個の理想信号群に対して、除外されていない理想信号の中から、ランダムに１つの理想信号を選択する。

（２）該選択された理想信号近傍のｘ個の理想信号を除外する。

（３）該選択された理想信号から、最も距離の遠い理想信号を次に選択する。

上記、（２）と（３）をＴ個の理想信号群の全てが除外されるまで繰り返すことを繰り返す。このとき、第２最尤理想信号群の信号点数Ｔ２は、ｘ＜Ｔ２とする。

以上説明した、本発明の実施の形態１の最尤復号では、第１最尤処理ステップ２０１で９個信号点に対するメトリック距離計算を行い、同様に第２最尤処理ステップ２０２で９個の信号点に対するメトリック距離計算を行っており、全体の信号点が４７個に対して、４７個＜９個×９個、の関係になっている。高密度な記録を行う際には、符号間干渉の増大に対応して、拘束長や状態数をさらに大きくする必要があるため、最尤復号を行う信号点が指数的に増大するという課題があるが、本発明の実施の形態１の最尤復号方法では、各階層毎の信号点数の乗算で復号可能な信号点数を増加させることが可能な構成となっている。この結果、指数的な回路規模の増大を線形的な増加に抑えることが可能な構成となっている。

さらに、第１最尤処理ステップ２０１と第２の最尤処理ステップ２０２は共に９個の信号点に対するメトリック距離計算を行っており、ハードウェアで構成する際には、同一のメトリック距離計算回路を共用して実現できる構成となっており、この結果、さらに小さな回路規模で実現できる。
（実施の形態２）
図３、および図４は本発明の実施の形態２における最尤復号方法の復号原理を説明する概念図であり、図５は、同実施の形態２における最尤復号方法の処理手順を示すフローチャートである。

図３において、３０１は所定の長さ（ビット長）の信号空間全体であり、復号系列として可能性のある信号点は、黒塗りの●印、白抜きの○印、及び△印で表現しており、ここでは、計４７個の信号点が理想信号群として定義されている。

再生信号３０３は星印で表現している。また、期待値信号３０４は、最も確からしい復号系列、すなわち再生信号３０３に最も距離が近い信号点として、△印で表現している。

例えば、従来の単純な並列型の最尤復号方法では、再生信号３０３と、４７個の各信号点のメトリック距離をそれぞれ求め、最小値を検出することにより、期待値信号３０４を検出することができる。

一方、実施の形態２における最尤復号方法では、計３回の最尤処理を階層的に繰り返すことで実行する。

始めに、再生信号３０３と所定の４個の第１理想信号群３０２とのメトリック距離を算出し、最小値を検出する。図３では、再生信号３０３との距離が最も近い、期待値信号Ｓ１（３０５）が検出される。（図５における第１最尤処理ステップ５０１）
次に、再生信号３０３と期待値信号Ｓ１（３０５）近傍の第２理想信号群（図３では、円３０６に囲まれた９個の信号点）とのメトリック距離を算出し、最小値を検出する。

図４は、図３の円３０６に囲まれた部分のみを抜き出した図である。

図４において、円３０６は第１最尤処理ステップ５０１によって、確からしい信号点として、限定された信号空間であり、復号系列として可能性のある信号点は、黒塗りの●印、２重丸印（◎）、白抜きの○印、及び△印で表現しており、ここでは、計１５個の信号点（期待値信号群）が定義されている。再生信号３０３、期待値信号３０４、期待値信号Ｓ１（３０５）は、図３と同じものである。

次に、再生信号３０３と所定の４個の第２理想信号群４０２とのメトリック距離を算出し、最小値を検出する。図４では、再生信号３０３との距離が最も近い、期待値信号Ｓ２（４０５）が検出される。（図５における第２最尤処理ステップ５０２の１回目の処理）
次に、再生信号３０３と期待値信号Ｓ２（４０５）近傍の第３理想波形群（図４では、円４０６に囲まれた４個の信号点）とのメトリック距離を算出し、最小値を検出する。図４では、再生信号３０３との距離が最も近い、期待値信号Ｓ３、すなわち期待値信号３０４が検出される。（図５において、５０３を経由した、第２最尤処理ステップ５０２の２回目の処理）
以上説明したように、本発明の実施の形態２における最尤復号方法では、第１最尤処理ステップと、２回の第２最尤処理ステップを階層的に行うことで、合計４７個の信号点に対する最尤処理を行うことができる。

第１最尤処理ステップでは、４個の信号点（３０２）に対する最尤処理を行う。同様に１回目の第２最尤処理ステップでは、４個の信号点（４０２）に対する最尤処理を行う。さらに、２回目の第２最尤処理ステップでは、４個の信号点（円３０６に囲まれた信号点）に対する最尤処理を行う。すなわち、計４＋４＋４＝１２個の信号点とのメトリック距離計算を行うことで最尤処理を行える。一方、従来の単純な並列型の最尤復号方法では、先に説明したように、計４７個の信号点とのメトリック距離計算が必要であり、１／２以下の処理量で計算できる。この結果、より小さな回路規模で実現できる。あるいは、より高速化が可能な構成になっている。

また、階層数を２から３に増やすことで、先に説明した実施の形態１よりも、さらに少ないメトリック距離計算回数で実現できる構成になっている。

本実施の形態２における第１理想信号群３０２は、該第１理想信号群の各々の間隔が、互いに該遠くなるように選択しておく。選択方法は実施の形態１で説明した方法であるので、ここでは省略する。また、図４に示す第２理想信号群も同等の処理を各該第１理想信号群毎に定義される信号空間に対して行えば良い。

以上説明した、本発明の実施の形態２の最尤復号では、第１最尤処理ステップ５０１で４個信号点に対するメトリック距離計算を行い、１回目の第２最尤処理ステップ５０２で４個の信号点に対するメトリック距離計算を行い、同様に、２回目の第２最尤処理ステップ５０２で４個の信号点に対するメトリック距離計算を行っており、全体の信号点が４７個に対して、４７個＜４個×４個×４個、の関係になっている。

高密度な記録を行う際には、符号間干渉の増大に対応して、拘束長や状態数をさらに大きくする必要があるため、最尤復号を行う信号点が指数的に増大するという課題があるが、本発明の実施の形態２の最尤復号方法では、各階層毎の信号点数の掛算、すなわち、指数的に復号可能な信号点数を増加させることが可能な構成となっている。この結果、指数的な回路規模の増大を線形的な回路の増大に抑えることが可能な構成となっている。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における最尤復号回路の復号フローを説明するための模式図である。ここでは、データを１０ビット毎に１シンボルとし、１シンボルは２４ビットの２値化データとなる、固定長のデジタル変調符号で変調されているものとする。

本発明の実施の形態３における最尤復号回路は、２４ビットの２値化データを１シンボルとして、最も確からしい２値化データを、最尤処理を用いてシンボル単位に推定する。

図７では、今、現在シンボル７０２を推定する場合を例に示している。この時、時間軸上の過去の系列は、過去シンボル７０１として既に復号が完了し、最も確からしい２値化データが確定しているものとする。現在シンボル７０２、及び時間軸上の未来の系列は未確定であり、今から、現在シンボル７０２を推定する。

実施の形態３における最尤復号回路では、復号系列として期待される期待値系列７０４は、既に１つに確定している過去シンボル７０１をそのまま利用した（７０７）、過去系列７０８と、現在シンボルを含んだ未確定の期待値系列群７０９から構成される。

現在シンボル７０２、および未来シンボル７０３は未確定であり、各シンボルは１０ビットのデータを変調しているので、各々１０２４通りの期待値が存在する。ここでは、未来系列７０９として、１シンボル以上で２シンボル未満の所定のビット数であって、およそ１万通りの系列パターンが存在する。尚、所定のビット数を大きくすると、復号性能は向上するが、期待値系列群の系列パターン数が大きくなるため、回路規模が大きくなるというデメリットがあり、必要な復号性能と回路規模とのバランスで適当なビット数を定めることが望ましい。

過去系列７０８は１パターンであるので、これに基づいて、過去理想信号７１１が生成される。期待値系列群７０９は、各系列毎に理想信号を予め作成しておき、後で説明する、第１のテーブル、および第２のテーブルに、未来理想信号群７１２として格納しておく。各理想信号は、所定のＰＲ等価理想信号や、所定の孤立波信号の畳み込み演算で生成される。

過去理想信号７１１と未来理想信号群７１２を、時間的な位相を合わせて加算することで、理想信号群７０５が生成される。

本実施の形態３の最尤復号回路では、理想信号群７０５の中から、再生信号７０６に最も距離の近いものを、２回の最尤処理を階層的に行うことで検出する（７１０）。 ここでは、理想信号群７０５のパターン数を、以下、Ｔ個と表現する。

２回の階層的な最尤処理は、実施の形態１の最尤復号方法と同等の方法を用いることで実行される。

図８は、実施の形態３における最尤復号回路の構成図である。

図８において、第１のテーブル８０１は、予め作成したＴ１個の第１未来理想信号群を並列に出力し、第１の最尤処理に用いられる。

第２のテーブル８０２は、Ｔ１×Ｔ２個の第２未来理想信号群を有し、第２の最尤処理で用いられ、第１の最尤処理で得られた期待値信号Ｓ１に依存して、Ｔ２個の第２未来理想信号群を出力する。

理想波形生成８０８は、復号系列８１０（図７の７０８に相当）から過去理想信号８１４（図７の７１１に相当）を生成する。

８０４はセレクタであり、第１の最尤処理では第１テーブルの出力を選択し、第２の最尤処理では、第２テーブルの出力を選択し、未来理想信号群８１３として出力する。

８０３は加算回路であって、未来理想信号群８１３と過去理想信号８１４を加算して、理想信号群８１２（図７の７０５に相当）を生成する。

８０５はメトリック演算回路であって、再生信号８１１と理想信号群８１２のメトリック距離を計算する。メトリック距離は、所定のｙビットのビット毎の差の２乗和で計算される。

８０７は最小値探索回路であり、各メトリック距離を比較して、メトリック距離が最小、すなわち再生信号８１１に最も距離が近いパターンを探索する。ここでは、比較的小さな最小地値探索回路を、複数個、階層的に接続することで構成している。

８１５は、第２の最尤処理で得られた復号系列を保存する復号系列バッファである。

以上のように構成された実施の形態３の最尤復号回路では、第１の最尤処理と第２の最尤処理で、加算回路８０３、メトリック計算回路８０５、及び最小値探索回路８０７等が共用化された構成となっている。

以下、実施の形態３の最尤復号回路の動作を説明する。尚、２回の階層的な最尤処理は、図１及び図２に示す実施の形態１の最尤復号方法と同等の方法を用いることで実行される。

（第１の最尤処理）
第１のテーブル８０１は、予め作成したＴ１個の第１未来理想信号群を並列に出力し、セレクタ８０４を経由して、加算回路８０３に送出される。（８１３）
復号系列バッファ８１５に格納された復号系列８１０が、理想波形生成回路８０８に送出され、過去理想信号８１４が生成される。

未来理想信号群８１３と過去理想信号８１４は加算回路８０３で加算され、第１理想信号群８１２として、メトリック計算回路８０５に送出される。

メトリック計算回路８０５は、再生信号８１１と第１理想信号群８１２との各メトリック距離を計算する。

最小値探索回路８０７は、各メトリック距離を比較して、メトリック距離が最小、すなわち再生信号８１１に最も距離が近いパターンである、期待値信号Ｓ１（８０９）を検出する。

（第２の最尤処理）
検出された期待値信号Ｓ１（８０９）は、オフセットアドレス生成回路８０６に送出される。

オフセットアドレス生成回路８０６は、期待値信号Ｓ１に依存して、第２のテーブルのオフセットアドレス８１６を生成する。

第２のテーブル８０２は、オフセットアドレス８１６に依存して、Ｔ２個の第２未来理想信号群を並列に出力し、セレクタ８０４を経由して、加算回路８０３に送出される。（８１３）
未来理想信号群８１３と過去理想信号８１４は加算回路８０３で加算され、第２理想信号群８１２として、メトリック計算回路８０５に送出される。

メトリック計算回路８０５は、再生信号８１１と第２理想信号群８１２との各メトリック距離を計算する。

最小値探索回路８０７は、各メトリック距離を比較して、メトリック距離が最小、すなわち再生信号８１１に最も距離が近いパターンである、期待値信号Ｓ２を検出する。

期待値信号Ｓ２の中から、現在シンボル（図７の７０２に相当）のみが復号系列バッファ８１５に格納される。

以上の、第１の最尤処理と第２の最尤処理をシンボル単位に行うことで、最尤復号が実行できる。復号系列は復号系列バッファから、外部に送出される。（８１７）
図９に、第１のテーブル８０１、及び第２のテーブル８０２の構成例を示す。

図９において、９０１は、予め作成したＴ１個の第１未来理想信号群を並列に出力する第１のテーブルであり、９０２は、Ｔ１×Ｔ２個の第２未来理想信号群を有し、第１の最尤処理で得られた期待値信号Ｓ１に依存して、Ｔ２個の第２未来理想信号群を出力する、第２のテーブルである。ここでは、Ｔ１＝Ｔ２＝３３０となっている。

以上のように構成された第１のテーブル９０１、及び第２のテーブル９０２に対し、第１の最尤処理では、第１のテーブル９０１から並列に出力される、第１未来理想信号１から第１未来理想信号３３０までを用いて、再生信号との第１の最尤処理を行う。第１の最尤処理を行った結果、例えば、第１未来信号２を用いた第１理想信号と再生信号のメトリック値が最小であったとする。

このとき、第２の最尤処理では、第２未来理想信号２−１から第２未来理想信号２−３３０までの３３０個の未来理想信号が、第２のテーブル９０２から並列に出力され。これらの出力を用いて、再生信号との第２の最尤処理を行う。９０３はオフセットアドレス８０６によって生成される、オフセットアドレス８１６であって、この場合、オフセットアドレスは、第２未来理想信号２−１に対するオフセットアドレス９０４になる。第２のテーブル９０２は、各オフセットアドレス９０３を先頭に、３３０個の第２未来理想信号を出力する構成となっている。

尚、第１のテーブル９０１の各第１未来理想信号は、該第１未来理想信号の各々の間隔が、互いに該遠くなるように選択しておく。各未来理想信号に対して、過去理想信号は共通に加算されるため、該第１未来理想信号の各々の間隔が、互いに該遠くなるように選択しておくことで、過去理想信号を加算した理想信号の各々の間隔も概遠くなる。選択方法は実施の形態１で説明した方法と同等であるので、ここでは省略する。

以上説明した、本発明の実施の形態３の最尤復号回路では、第１の最尤処理で３３０個信号点に対するメトリック距離計算を行い、同様に第２の最尤処理で３３０個の信号点に対するメトリック距離計算を行っており、全体の信号点が、約１万個に対して、１万個＜３３０個×３３０個、の関係になっている。高密度な記録を行う際には、符号間干渉の増大に対応して、拘束長や状態数をさらに大きくする必要があるため、最尤復号を行う信号点が指数的に増大するという課題があるが、本発明の実施の形態３の最尤復号方法では、各階層毎の信号点数の乗算で復号可能な信号点数を増加させることが可能な構成となっている。この結果、指数的な回路規模の増大を線形的な増加に抑えることが可能な構成となっている。

さらに、実施の形態３の最尤復号回路では、第１の最尤処理と第２の最尤処理で、加算回路８０３、メトリック計算回路８０５、及び最小値探索回路８０７等が共用化された構成となっており、約１万個の信号点の最尤処理を、３３０個のメトリック計算回路等で構成しており、比較的小さな回路規模で最尤処理を実現することが可能となっている。
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４における光ディスク再生装置の構成を示す構成図であり、先に説明した本発明の実施の形態３における最尤復号回路が用いられている。

図６において、６０１は光ディスク、６０２は半導体レーザーや光学部品で構成される光ヘッド、６０３はプリアンプ、６０４はＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、６０５は波形等価回路、６０６はＡＤ変換回路、６０７は等価回路、６０８は本発明の実施の形態３の最尤復号回路、６０９はＰＬＬ、６１０は復調回路である。

以上のように構成された光ディスク再生装置では、光ヘッド６０２から照射されたレーザー光は、光ディスク６０１の記録面で反射される。

反射光は光ヘッド６０２から、アナログ再生信号としプリアンプ６０３に送出される。プリアンプ部３は、アナログ再生信号を所定のゲインで増幅してＡＧＣ６０４へ出力する。ＡＧＣ６０４は、予め設定されたターゲットゲインを用いて、Ａ／Ｄ変換回路６０６から出力される再生信号のレベルが一定のレベルとなるように再生信号を増幅して波形等化回路６０５へ出力する。

波形等化回路６０５は、再生信号の高域を増幅するフィルタ特性を有しており、再生波形の高域部分を増幅させてＡ／Ｄ変換回路６０６へ出力する。

ＰＬＬ６０９は、波形等化後の再生信号に同期する再生クロックを生成してＡ／Ｄ変換回路６０６へ出力する。

Ａ／Ｄ変換回路６０６は、ＰＬＬ６０９から出力される再生クロックに同期して再生信号をサンプリングしてアナログ再生信号をデジタル再生信号へ変換し、等化回路６０７、ＰＬＬ６０９およびＡＧＣ６０４へ出力する。

等化回路６０７は、再生信号に対して高域雑音の抑制および意図的な符号間干渉の付加を行う等化処理を実行して、最尤復号回路６０８へ出力する。

最尤復号回路６０８は、等価処理を施された再生信号６１１から、最も確からしい信号系列を選択することによって、対応した２値化データ６１２に復号する。最尤処理の詳細は、実施の形態３で説明したのと同じであるので、ここでは省略する。

復調回路６１３は、２値化データ６１２を所定の変調即に従ってデジタル復調し、再生データ６１３を送出する。所定の変調即は、例えば８ビットのデータを１６ビットの２値化データに変換する８―１６変調等、様々な変調即が提案されている。
再生データ６１３は、図６では省略している、誤り訂正回路等で誤り訂正などの処理が行われた後、ユーザーデータとして再生される。尚、図６では、誤り訂正回路や制御関連の回路等は省略している。

以上説明した、実施の形態４の光ディスク再生装置では、最尤処理を階層的に行うことで、高密度な記録を行った場合でも、指数的な回路規模の増大を線形的な増加に抑えることが可能な構成となっている。尚、ここでは再生装置の例を説明したが、記録機能を有する光ディスク記録再生装置であっても適応可能なことは明らかである。

以上、本発明の特定の実施の形態について説明してきたが、当業者にとっては他の多くの変形例、修正、他の利用が本発明に含まれることは明らかである。それゆえ、本発明は、ここでの特定の実施の形態に限定されず、請求項によってのみ限定され得る。

本発明によれば、最尤処理を階層的に行うことで、高密度な記録を行った際に、符号間干渉の増大に対応して拘束長や状態数を大きくなった場合でも、回路規模の指数的な増大を抑えることができる。本発明は、例えば、光ディスク記録再生装置等に適用できる。

１０１、３０１ 信号空間
１０２、３０２ 第１理想信号群
１０３、３０３、７０６ 再生信号
１０４、３０４ 期待値信号
１０５、３０５ 期待値信号Ｓ１
２０１、５０１ 第１最尤処理ステップ
２０２、５０２ 第２最尤処理ステップ
４０２ 第２理想信号群
４０５ 期待値信号Ｓ２
６０１ 光ディスク
６０８ 最尤復号回路
７０４ 期待値系列
７０８ 過去系列
７０９ 期待値系列群
７１１ 過去理想信号
７１２ 未来理想信号群
７０５ 理想信号群
８０１、９０１ 第１のテーブル
８０２、９０２ 第２のテーブル
８０５ メトリック計算回路
８０６ オフセットアドレス生成回路
８０７ 最小値探索回路
８０８ 理想波形生成回路

Claims (12)

1. Ｔ個の理想信号群の中から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓを検出するために、所定のＮ回（Ｎは２以上）の最尤処理ステップを階層的に繰り返すことで、前記再生信号を復号する、最尤復号方法であって、
   １回目の前記最尤処理ステップは、前記Ｔ個の理想信号群から所定基準で予め選択した、Ｔ１個の第１理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓ１を検出し、
   ｎ回目（２≦ｎ≦Ｎ）の前記最尤処理ステップは、
   １つ前の最尤処理で検出された期待値信号Ｓｎ−１近傍の、所定のＴｎ個の第ｎ理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓｎを検出し、
   Ｎ回目の前記最尤処理ステップで得られた、前記期待値信号ＳＮが前記期待値信号Ｓであって、前記、Ｔ＜Ｔ１×Ｔ２×・・・×ＴＮ、であり、前記Ｔ１個の第１理想信号群は、各々の間隔が、互いに概遠くなるように選択されていることを特徴とする、最尤復号方法。
2. 前記Ｎ＝２であり、さらに、Ｔ１＝Ｔ２、であることを特徴とする、請求項１記載の最尤復号方法。
3. 前記Ｔ１個の第１理想信号群は、前記Ｔ個の理想信号群に対して、除外されていない理想信号の中から、最も距離が遠い１組の理想信号を選択するステップと、該選択された各理想信号近傍のｘ個の理想信号を除外するステップとを、前記Ｔ個の理想信号群の全てが除外されるまで繰り返すことで予め選択し、前記、ｘ＜Ｔ２であることを特徴とする請求項２記載の最尤復号方法。
4. 前記再生信号は光ディスクの再生信号であることを特徴とする、請求項１〜３記載の最尤復号方法。
5. 前記距離は、所定ビット長の前記再生信号と各理想信号とのビット毎の差の２乗和である、メトリック距離であることを特徴とする、請求項１〜４記載の最尤復号方法。
6. Ｔ個の理想信号群の中から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓを検出するために、２回の最尤処理を階層的に繰り返すことで、前記再生信号を復号する、最尤復号回路であって、
   前記Ｔ個の理想信号群から所定基準で予め選択した、Ｔ１個の第１理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓ１を検出する、第１最尤処理手段と、
   前記期待値信号Ｓ１近傍の、所定のＴ２個の第２理想信号群から、再生信号との距離が最も近い、期待値信号Ｓ２を検出する、第２最尤処理手段とを有し、
   前記Ｓ２が前記期待値信号Ｓであって、前記、Ｔ＜Ｔ１×Ｔ２であり、前記Ｔ１個の第１理想信号群は、各々の間隔が、互いに概遠くなるように選択されていることを特徴とする、最尤復号回路。
7. 前記再生信号は、所定のｙビットの長さを有する、デジタル再生信号であり、前記Ｔ個の理想信号群、前記Ｔ１個の第１理想信号群、及びＴ２個の第２理想信号群は、前記ｙビットの長さであり、前記距離は、前記ｙビットの前記再生信号と各理想信号とのビット毎の差の２乗和である、メトリック距離であることを特徴とする、請求項６記載の最尤復号回路。
8. 前記各理想信号群は、既に復号が完了した過去系列から生成した過去理想信号と、過去系列を０とし、所定長の現在及び未来の復号系列として期待される期待値系列群に基づいて生成した未来理想信号群を加算したものであって、
   前記第１最尤処理手段は、既に復号が完了した過去系列から前記過去理想信号を生成する手段と、予め作成したＴ１個の第１未来理想信号群を並列に出力する第１のテーブルと、
   前記過去理想信号と前記Ｔ１個の第１未来理想信号群を加算して、前記Ｔ１個の第１理想信号群を生成する第１加算手段と、前記再生信号と前記第１理想信号群とのメトリック距離を並列に計算する、Ｔ１個の第１メトリック距離計算手段と、前記Ｔ１個のメトリック距離の中で最小となるものを検出し、期待値信号Ｓ１として出力する、第１最小検出手段とを有し、
   前記第２最尤処理手段は、前記第１最尤処理手段の結果に基づいて、予め作成した、前記期待値信号Ｓ１近傍の所定のＴ２個の第２未来理想信号群を並列に出力する第２のテーブルと、前記過去理想信号と前記Ｔ２個の第２未来理想信号群を加算して、前記Ｔ２個の第２理想信号群を生成する第２加算手段と、前記再生信号と前記第２理想信号群とのメトリック距離を並列に計算する、Ｔ２個の第２メトリック距離計算手段と、前記Ｔ２個のメトリック距離の中で最小となるものを検出し、期待値信号Ｓ２として出力する、第２最小検出手段とを有し、
   前記第２のテーブルは、Ｔ１×Ｔ２個の第２未来理想信号群を有し、前記期待値信号Ｓ１に依存して、Ｔ２個の第２未来理想信号群を選択的に出力することを特徴とする、請求項７記載の最尤復号回路。
9. 前記第１のテーブルは、過去系列を０とし、所定長の現在及び未来の復号系列として期待される期待値系列群に基づいて生成したＴ個の未来理想信号群に対して、除外されていない未来理想信号の中から、最も距離が遠い１組の未来理想信号を選択するステップと、該選択された各未来理想信号近傍のｘ個の未来理想信号を除外するステップとを、前記Ｔ個の未来理想信号群の全てが除外されるまで繰り返すことで、予め生成されており、
   前記第２のテーブルは、前記Ｔ個の未来理想信号群の中から、前記Ｔ１個の第１未来理想信号毎に、該第１未来理想信号を含んだ近接のＴ２個を選択することで、予め生成されており、
   前記、ｘ＜Ｔ２であることを特徴とする請求項８記載の最尤復号回路。
10. 前記Ｔ１＝Ｔ２であって、前記第１最尤処理手段と第２最尤処理手段において、前記第１加算手段と第２加算手段、前記第１メトリック距離計算手段と第２メトリック距離計算手段、および、前記第１最小検出手段と第２最小検出手段は、各々１つの回路で共用化されて構成されていることを特徴とする、請求項８または９記載の最尤復号回路。
11. 前記再生信号は光ディスクの再生信号であることを特徴とする、請求項６〜１０記載の最尤復号回路。
12. 請求項６〜１０記載のいずれかの最尤復号回路を備えた光ディスク装置。

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