JP2755144B2 - 光ディスク信号再生方法及び光ディスク信号再生装置 - Google Patents

光ディスク信号再生方法及び光ディスク信号再生装置

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JP2755144B2 JP5330300A JP33030093A JP2755144B2 JP 2755144 B2 JP2755144 B2 JP 2755144B2 JP 5330300 A JP5330300 A JP 5330300A JP 33030093 A JP33030093 A JP 33030093A JP 2755144 B2 JP2755144 B2 JP 2755144B2
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    • G11B5/02Recording, reproducing, or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B5/09Digital recording
    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10Digital recording or reproducing
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  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ランレングス制限符号
を用いて記録された光ディスク装置の高密度化に適した
信号再生方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ディスクでは、記録再生系を通過した
信号に生じた波形歪を除去するために、再生回路中に等
化器を設けることによって記録系列中の符号間干渉の補
償が行われる。等化器の応答特性は、出力として得られ
る再生信号が適当なパーシャルレスポンス等化特性をも
つように設定することによって、高密度記録を行った場
合にも低いエラーレートを実現できる。
【0003】パーシャルレスポンス等化とは、信号中の
符号間干渉量を適当に操作することによって、疑似的に
多値判定を行う代わりに、信号の周波数帯域を制限する
方式である。これは、不要な周波数成分の強調を抑える
ことで、信号中のノイズ電力を小さくし、ノイズによる
エラーの発生を抑える目的で用いられる。例えばパーシ
ャルレスポンス等化方式の中のPR(1,1)等化を用
いた場合には、二値信号を疑似的に三値信号として等化
することによって、信号の所要帯域を約半分に抑えるこ
とができる。
【0004】また、パーシャルレスポンス等化を行った
場合には、本来二値である信号が疑似的に多値判定され
る。ここで、得られる多値の信号には、パーシャルレス
ポンス等化の方式に応じた特定の規則性が現れる。例え
ば、PR(1,1)等化を用いて+1,0,−1の三値
に等化された信号は、ノイズが含まれていなければ+1
の再生レベルが得られた直後には、+1か0のいずれか
の再生レベルしかとり得ない。更に、記録符号の最小磁
化反転間隔に制限があるような場合には、再生信号レベ
ルとして0をとる最小間隔も制限される。
【0005】図2に、最小符号反転間隔が2の符号をP
R(1,1)等化した場合に、再生レベルがどのように
遷移するかを示した。S0 〜S3 はそれぞれ、直前まで
の符号系列に依存して定まる状態を表し、矢印上の数字
が再生レベルに対応する。図から、0レベルは連続しな
いこと,+1の直後に−1が現れないことなどがわか
る。
【0006】以上のような、等化や符号の制限を利用し
て、ノイズによる判定エラーを訂正する効果をもたせた
ものに、最尤検出法がある。最尤検出法は、これらの規
則性を拘束条件として用い、拘束条件を満足する信号系
列の中から再生信号に最もよく一致する系列を選択する
方法である。これを効率的に実行する方法としては、ビ
タビ検出法が知られている。また、パーシャルレスポン
ス等化方式と最尤検出方式とを組み合わせてエラーレー
トを低減させる方式は、PRML方式とも呼ばれる。
【0007】図6には、PRML方式を用いた従来の光
ディスク信号再生系の構成を示した。光ヘッド2を用い
て読み出されたディスク1からの再生信号は、増幅器3
を通して等化器4に与えられ、PR(1,1)等化され
る。等化器の最適パラメータは実際の再生信号特性によ
って変わるため、判定器5,誤差演算回路6,係数制御
回路7によって構成されるパラメータ調整機構を設け、
適応制御を行うことが多い。
【0008】判定器5は、しきい値設定回路16によっ
て定めた既定のしきい値のもとで等化器の出力信号を三
値判定する。誤差演算回路6は判定値に対応する基準レ
ベルと等化器の出力信号との差を演算し、等化誤差とし
て出力する。係数制御回路7は、等化器への入力信号と
等化誤差との相互相関に基づいてパラメータを制御する
ことで、等化誤差を最小化するように動作する。
【0009】最尤検出回路8は、図2の状態遷移図に示
す規則性を満足するあらゆる信号系列の内で、等化器の
出力に最もよく一致する系列を選択して出力端子9から
出力する。最尤検出法を用いた場合には再生信号の振幅
のとり得る遷移条件が限定されているため、ノイズ成分
によって判定誤りが発生する確率を低減できるという利
点がある。例えば、この最尤検出回路は最小符号反転間
隔が2であることを拘束条件としているため、符号反転
間隔が1となるようなデータ系列をとる誤りは発生し得
ない。
【0010】以上の方式は、再生信号歪が線形歪の場合
に高い効果がある。トランスバーサルフィルタは、線形
歪のみで構成される波形歪を、再生信号中から効果的に
取り除く。その場合には、等化後の信号振幅は、基準と
なる多値レベルの付近に分布するため、最尤検出が効果
的に作用する。しかし、例えば光ビームを用いて熱記録
を行う光ディスクの場合には、図7のように記録ピット
20を連続して形成すると、斜線で示すように隣合うピ
ット間に重なりが生ずる。このため、再生信号は単一の
ピットによる再生信号21の重ね合わせによって得られ
る破線23の様な波形とならず、実線22のような再生
振幅をもつ。ここに現れる非線形歪成分は、トランスバ
ーサルフィルタによって取り除くことができない上、残
った非線形歪成分はデータ系列による影響を強く受けて
いるため、最尤検出回路の正しい動作を妨げることにな
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】光記録や光磁気記録で
は、記録媒体の形状や磁化の方向を変化させることによ
って情報の蓄積を行っているため、記録密度が高くなる
と入出力特性に非線形性が現れる。
【0012】一方、通常の等化器は、信号の遅延,係数
の乗算,加算といった、線形操作のみによって構成され
ているため、信号が非線形歪を有する場合にはその成分
を取り除くことができない。従って、ここで通常の係数
制御方法を用いた場合には、この非線形性による影響に
よって等化能力が著しく低下する。等化信号中にデータ
系列に依存する歪がノイズとして混入した場合、この歪
成分は最尤検出器の正常な動作を妨げ、検出特性が劣化
するという欠点があった。
【0013】本発明の目的は、以上の様な問題点に対
し、ランレングス制限符号を用いて記録されたディジタ
ル信号を再生する光ディスク装置において、非線形歪に
よる影響を受けにくく、高密度化に適した再生方式を提
供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、最小符号反転
間隔が2以上の定数に制限されたランレングス制限符号
による再生信号を等化した上で、符号反転間隔を拘束条
件としてもつような最尤検出を行う光ディスク信号再生
方式で、符号の反転位置の直前または直後の点の内で、
最小の符号反転間隔をもつデータ列に対応する点を除く
振幅と、符号が反転する点の振幅のみを対象として、三
値等化することを特徴とする光ディスク信号再生方式で
ある。
【0015】
【作用】光ディスクのディジタル記録系における非線形
歪は、主に図7に示したような記録ピットの重複に起因
するため、同一符号の連続が生じた場合に特徴的に現れ
る。一方、再生信号の判定においては、同一符号が連続
している場合よりも、符号が反転している場合にその反
転位置を特定する方が困難で、符号間干渉によるビット
シフトなどの影響を受け易い。
【0016】本発明では、比較的符号間干渉による影響
を受け易く、かつ非線形歪による影響の少ない、符号の
反転位置付近のみを対象として三値等化する。さらに、
最小符号反転間隔が制限されている条件を用いて最尤検
出を行う場合に、最小の磁化反転間隔をもつような再生
信号系列は、三値の基準振幅に達していない場合にも最
尤検出を行うことで正確な判別が可能となるため、等化
対象から除外している。これによって、不必要に再生信
号の高周波成分を強調することなく、最尤検出回路への
入力ノイズを抑えることができ、良好な検出特性が得ら
れる。
【0017】
【実施例】次に図1から図5を参照して、本発明の実施
例を説明する。
【0018】図1は一実施例を示すブロック図である。
ディスク1から光ヘッド2を用いて読み出された再生信
号は、従来例と同様に増幅器3を通して等化器4に与え
られる。パラメータ調整機構としては、判定器5,誤差
演算回路6,係数制御回路7の他に、誤差信号選択回路
10とスイッチ11,遅延素子12が設けられている。
【0019】判定器5は、コンパレータ15−1,15
−2および、しきい値設定回路16によって構成され
る。しきい値はそれぞれ+1/2,−1/2に設定さ
れ、等化器の出力信号振幅が+1/2以上の場合には、
双方のコンパレータ出力がアクティブとなり、判定値が
+1であることを表す。また、出力信号が+1/2から
−1/2の間の場合には、コンパレータ15−2のみが
アクティブとなり、判定値が0であることを表し、コン
パレータの出力が双方ともアクティブでない場合には、
判定値が−1であることを表す。誤差演算回路は、これ
らの情報をもとに、各判定値に対する基準レベル+1,
0,−1と等化器出力との差を出力する。
【0020】一方、誤差信号選択回路10は、判定器の
出力から等化すべき領域のデータか否かを検出する。A
ND回路17−1,17−2,17−3はそれぞれ、+
1の連続している領域,−1の連続している領域,0に
挟まれている領域を検出する。NOR回路18から出力
される信号は、上記のいずれの領域にも属さない場合に
アクティブとなり、スイッチ11を閉じる。誤差演算回
路の出力に設けられた遅延素子12は、誤差信号選択回
路の遅延分を補償するために設けられている。
【0021】このとき、係数制御回路7に与えられる誤
差信号は、符号反転間隔が3以上の領域の端部付近に対
応した誤差信号のみとなる。係数制御回路には、符号反
転間隔が2のデータ系列に該当する領域の誤差信号が与
えられないため、この領域の振幅は±1に等化されな
い。また、同一の符号が連続する領域も等化対象から外
されているため、±1の振幅を強制されない。
【0022】以上のように等化領域を限定した上で係数
を制御した場合には、係数値は等化対象に含まれる領域
での誤差を最小化するように動作する。図1の構成によ
って得られる等化器の出力は、図3(b)のようなアイ
パターンとなる。符号反転間隔が2のデータ系列に対応
する信号振幅は±1に達していないことがわかる。ま
た、符号反転間隔がより大きい領域では、振幅は±1よ
りも外側をとる。一方、±1および0の基準振幅に等化
された領域の信号の分散は小さくなり、図3(a)に示
した従来方式の等化波形に比べてノイズ成分が減少して
いることがわかる。
【0023】この等化信号は最尤検出回路8に与えら
れ、最小符号反転間隔が2であることを拘束条件として
最尤検出される。検出回路の構成は従来例と同一でよ
く、図2の状態遷移図によって発生し得るあらゆる信号
列の中で、等化信号と最もユークリッド距離の近い系列
が選択される。符号反転間隔が1であるような再生信号
は検出データの候補に含まれないため、符号反転間隔が
2か3以上かの区別ができれば、正確にデータ検出は行
える。従って、符号反転間隔2に対応する再生信号振幅
が、±1に達している必要はない。
【0024】図4には、本発明を最小符号反転間隔が3
のデータ系列に適用した場合の実施例を示す。誤差信号
選択回路は図1の実施例と同様に等化対象領域を検出す
るように動作する。振幅+1の連続している領域、−1
の連続している領域の他に、最小の符号反転間隔をもつ
データ系列に対応した領域を検出し、スイッチ11を閉
じる。これによって、符号反転間隔が3のデータに該当
する領域と、同一の符号が連続する領域が等化対象から
除外される。
【0025】最尤検出回路は、図5に示した状態遷移図
を基に、最小符号反転間隔が3であることを拘束条件と
して構成される。ここでは、符号反転間隔が1や2であ
るような再生信号は検出データの候補に含まれない。図
から、+1や−1の再生信号レベルは少なくとも2回以
上連続して現れ、0が現れた直後には必ず前と逆の符号
をもった振幅が現れることがわかる。図4の実施例で
は、等化対象領域を限定することで、符号反転間隔3に
対応する再生信号振幅は±1に等化されないが、符号反
転間隔が3か4以上かの区別ができれば、状態遷移の制
限によって正確にデータ検出を行える。
【0026】以上の例では、適応等化器を用いてパラメ
ータ制御に応用した場合の実施例を示したが、他に定係
数の等化器を用いる場合にも、事前のパラメータ決定に
本方式を応用することができる。ランレングス制限符号
を用いた場合の最小符号反転間隔に対応する領域を除く
符号反転前後の領域のみが三値に等化されるようにパラ
メータを決定することで、再生信号の非線形性やノイズ
による悪影響を低減できる。
【0027】また、本方式は特願平4−210909に
示したような適応フィルタに強制的に零点を形成する回
路と併用することによって、高密度記録時における収束
速度を向上させ、低いエラーレートを速やかに得ること
ができる。PR(1,1)等化信号には、チャネルビッ
トレートの1/2に相当する周波数に零点がある。この
ため、等化器の入出力特性に強制的に零点を形成するこ
とによって、収束速度の低下を防止できる。
【0028】
【発明の効果】本発明の信号再生方式を用いることによ
って、高密度化に伴って光ディスクの再生信号波形に非
線形歪が多くなった場合にも、歪やノイズの影響の少な
い良好な検出特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す系統図
【図2】第1の実施例における最尤検出回路の拘束条件
を示す状態遷移図
【図3】本発明による等化器の動作状況を説明するため
の図
【図4】本発明の第2の実施例を示す系統図
【図5】第2の実施例における最尤検出回路の拘束条件
を示す状態遷移図
【図6】従来技術を説明するための系統図、
【図7】非線形歪の発生原因を説明するための図。
【符号の説明】
1 光ディスク 2 光ヘッド 3 増幅器 4 等化器 5 判定器 6 誤差演算回路 7 係数制御回路 8 最尤検出回路 9 出力端子 10 誤差信号選択回路 11 スイッチ 12 遅延素子 13 乗算器 14 加算器 15 コンパレータ 16 しきい値設定回路 17 AND回路 18 NOR回路 19 NOT回路 20 記録ピット 21 単一ピット応答波形 22 再生波形 23 線形系の再生波形

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 符号として最小符号反転間隔が2以上の
    定数に制限されたランレングス制限符号を用いること
    と、再生信号の等化にあたって、前記符号列のビット境
    界にあたる再生信号振幅のうちで、特定時点の信号振幅
    が三値をとるように等化することと、前記特定時点に
    は、前後で符号の値が変化する点全てを含むことと、加
    えて前記特定時点に、符号の値が変化する点の前後のビ
    ット境界のうち、前後に連続する同一の符号数が前記最
    小符号反転間隔よりも多い点を含むことと、等化後の再
    生信号に対して、前記最小符号反転間隔を拘束条件とし
    てもつような最尤検出を行うことを特徴とする光ディス
    ク信号再生方法。
  2. 【請求項2】 最小符号反転間隔が2以上の定数に制限
    されたランレングス制限符号による再生信号を等化する
    等化器と、前記等化器出力を入力とし前記最小符号反転
    間隔を拘束条件としてもつような最尤検出を行い出力値
    とする最尤検出器と、既定のしきい値のもとで前記等化
    器出力を3値判定する判定器と、前記判定器出力より出
    力された判定値に対する基準レベルと前記等化器出力と
    の差を演算し等化誤差として出力する誤差演算回路と、
    前記等化器のパラメーターを等化誤差を最小化するよう
    に制御する係数制御回路と、前記判定器出力を入力とし
    前後で符号の値が変化する点および符号の値が変化する
    点の前後のビット境界のうち、前後に連続する同一の符
    号数が前記最小符号反転間隔よりも多い点を検出しこの
    時点の前記誤差演算回路出力を前記係数制御回路に接続
    する誤差信号選択回路とからなることを特徴とする光デ
    ィスク信号再生装置。
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