JP3620411B2

JP3620411B2 - 位相エラー検出装置

Info

Publication number: JP3620411B2
Application number: JP2000175409A
Authority: JP
Inventors: 悦人中津; 吉泰倉本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2020-06-12
Also published as: JP2001358782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータが記録された記録媒体から再生した再生信号よりデータを判別するタイミングの位相エラーを検出する位相エラー検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録媒体にデジタルデータを高密度記録するための記録変調方式にインタリーブドＮＲＺＩ方式がある。この変調方式は、再生信号をパーシャルレスポンス（以下ＰＲと略す）（１，０，−１）特性に等化し３レベルの信号よりデータを復号する方式である。
【０００３】
インタリーブドＮＲＺＩ方式における信号処理について図７を用いて説明する。
【０００４】
記録時には、入力された記録データ１０２は１／（１−Ｄ２）の伝達特性を有するプリコーダ１０を経て磁気記録媒体に記録される。この時の記録データ１０２の波形が図９（ａ）である場合には、プリコード処理後の波形は図９（ｂ）となる。
【０００５】
再生時には、再生信号は高周波数域補償回路１１により高周波数域の損失分を補正することで（１−Ｄ）特性に等化される。さらに（１＋Ｄ）特性を有する（１＋Ｄ）回路１２を経ることで（１−Ｄ２）特性に等化される。この時の高周波数域補正後の再生信号１１１の波形は図９（ｃ）となり、（１＋Ｄ）処理後の信号１２１の波形は図９（ｄ）となる。
【０００６】
（１＋Ｄ）回路の出力信号１２１はサンプリング回路１３に入力され、検出タイミング再生部１４からのタイミング信号１４１のタイミングでサンプリングされる。サンプリングされた信号１３１は検出タイミング再生回路１４に入力され、図９（ｄ）に上向き矢印で示す検出タイミングが再生され、復号部１５ではそのタイミングで信号１３１のレベル（黒丸で示す）を３値判定し、レベル±１はデータ１に、レベル０はデータ０に判定することで記録データが再生される。また、データ復号処理にビタビ復号を用いることで誤り性能を改善することも可能である。ビタビ復号の詳細は、「ディジタルビデオ記録技術」（江藤・三田・土井著、日刊工業新聞社発行）の７２−８４ページを参照のこと。
【０００７】
上述の検出タイミング再生部１４について図８を用いて詳しく説明する。
【０００８】
データ検出タイミングでサンプリングされた信号１３１は３レベル判定部１６に入力され、３つのレベル（１，０，−１）の中で最も近いレベルに判定される。その判定結果１６１（ｘｎ）とサンプリングされた信号１３１（ｙｎ）とが位相エラー算出回路１７に入力され、（数２）にそって算出される位相エラー値１７１が出力される。
【０００９】
【数２】

【００１０】
位相エラー検出部の詳細は、Ｆ．Ｄｏｌｉｖｏ，Ｗ．Ｓｃｈｏｔｔ，ａｎｄＧ．Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ， ”Ｆａｓｔｔｉｍｉｎｇｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｐａｒｔｉａｌ−ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，” Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｃｏｍｍｕｎ． ’８９（ＩＣＣ’８９），ｐｐ．５７３−５７７．を参照。
【００１１】
上述した方式での検出タイミングの位相エラー量と算出した位相エラー量との関係を図１０に示す。ただし、算出した位相エラー量はデータパターンに依存するので、色々なパターンを含むランダムなデータ列より算出した平均値である。
【００１２】
算出された位相エラー値１７１はループフィルタ１８を経て検出タイミング発生部１９にフィードバックされる。これにより検出タイミングが再生される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０からも分かるように、検出タイミングの位相エラーが小さい場合には正しく位相エラーが検出されるが、位相エラーが大きい場合には正しく検出できず、最悪の場合、長時間にわたって誤った検出タイミング（正しい検出タイミングから１８０度ずれたタイミング）でロックしてしまい、正しい記録データが再生できなくなってしまう。また、正しいタイミングにロックする場合でもロックするまでに時間がかかってしまう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の位相エラー検出装置は、パーシャルレスポンス特性に等化され、オーバーサンプリングされたデータ列を入力とし、データ検出位相と同相のサンプリングデータに対応する第１のデータ列と逆相のサンプリングデータに対応する第２のデータ列との２系統のデータ列を生成する同相・逆相データ生成部と、前記第１のデータ列を入力としデータ検出位相エラーを検出し第１の位相エラー量を出力する第１の位相エラー検出部と、前記第２のデータ列を入力とし検出位相エラーを検出し第２の位相エラー量を出力する第２の位相エラー検出部と、前記第１のデータ列を入力としＮレベルに対するレベル誤差の累積を算出し第１の累積レベル誤差を出力する第１のレベル誤差算出部と、前記第２のデータ列を入力としＮレベルに対するレベル誤差の累積を算出し第２の累積レベル誤差を出力する第２のレベル誤差算出部と、前記第１の累積レベル誤差と前記第２の累積レベル誤差を入力とし２つの累積レベル誤差の大小を比較する検出レベル誤差比較部と、前記検出レベル誤差比較部からの比較結果に応じて前記第１の位相エラー量と前記第２の位相エラー量とからの算出式を切り替えて位相エラー量を算出し出力する位相誤差算出部とを備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における位相エラー検出装置について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は実施の形態における位相エラー検出装置のブロック図である。ＰＲ（１，０，−１）特性に等化された３レベルの再生信号をビットレートの２倍でオーバーサンプリングしたデータ列が入力される場合について説明する。
【００１７】
記録媒体より再生されＰＲ（１，０，−１）特性に等化された信号をビットレートのほぼ２倍の周波数でサンプリングしたデータ列１０１が入力端子１から入力される。入力されたデータ列１０１は同相・逆相データ生成部２に入力され、データ検出のタイミングでサンプリングされたデータに相当する同相データ列２０１とその逆相タイミングでサンプリングされたデータに相当する逆相データ列２０２とが生成される。検出タイミングと同期した２倍周波数でオーバーサンプリングされたデータ列の場合は、奇数・偶数データ列に分離することで容易に実現できる。また、非同期でほぼ２倍周波数でオーバーサンプリングされたデータ列の場合は、所望のサンプリングタイミングのデータを補間処理にて導出することで同相・逆相のデータ列を生成することができる。具体的には、図２（ａ）に白丸で示す２倍オーバサンプリングされたデータから図２（ｂ）に黒丸で示す同相データと×印で示す逆相データを生成する。
【００１８】
また、２倍オーバサンプリングされた信号が入力された場合についてのみ説明したが、２倍以外の周波数でオーバサンプリングされた信号が入力された場合でも同様に補間処理にて同相・逆相のデータ列を生成することができる。
【００１９】
同相データ列２０１は同相位相エラー検出部３に入力され、（数２）に示す計算式に沿って位相エラー（Ｐｅｎ）３０１が算出され出力される。（数２）において、ｙｎは現在のデータが示すレベルで、ｙｎ−１は１つ前のデータが示すレベルである。また、ｘｎはｙｎより３レベル判定した結果で、（１，０，−１）の３値のいずれかの値をとる。
【００２０】
（数２）は現在のデータと１つ前のデータとより現在の位相誤差を算出するための算出式で、具体例をあげて説明する。図３（ａ）に示すように判定結果が１に続いて１である場合、１つ前の信号レベルｙｎ−１から現在の信号レベルｙｎを引き算することで現在の位相エラー（Ｐｅｎ）が算出される。検出タイミングが遅れている場合にはＰｅｎ＞０に、検出タイミングが進んでいる場合にはＰｅｎ＜０となる。また、図３（ｂ）に示すように判定結果が１に続いて０である場合、現在の信号レベルｙｎの正負を反転することで位相エラーＰｅｎが算出される。
【００２１】
同様に、逆相データ列２０２は逆相位相エラー検出部４に入力され、（数２）に示す計算式に沿って位相エラー４０１が算出され出力される。
【００２２】
同相データ列２０１は同相レベル誤差検出部５に入力され、最も近い３値レベル（１，０，−１）とのレベル誤差の累積が算出され、累積レベル誤差５０１が出力される。レベル誤差検出部の構成の一例として、現在から遡ってｎ個のデータのレベル誤差の累積を検出する場合の構成を図４に示す。入力されたデータ２０１は３レベル判定され、元のレベルとの差分をとることでレベル誤差２０３が算出される。この様に算出されたｎ個のレベル誤差が保存されており、ｎ個のレベル誤差の加重平均をとることで累積レベル誤差５０１が出力される。この時、ａ０〜ａｎ−１は全て１でもよいし、ａ０のみ１で以前のレベル誤差ほど小さい係数（１＞ａ１＞ａ２・・・＞ａｎ−１）としてもよい。また、別の構成例として図５に示すようにすれば同様のことが簡単な構成で実現できる。累積レベル誤差５０１は検出タイミングのずれ量を示す指標であり、累積レベル誤差が小さいほど検出タイミングのずれ量が小さいことを表す。
【００２３】
同様に、逆相データ列２０２は逆相レベル誤差検出部６に入力され、最も近い３値レベル（１，０，−１）とのレベル誤差の累積が算出され、累積レベル誤差６０１が出力される。
【００２４】
累積レベル誤差５０１、６０１は検出レベル誤差比較部７に入力され、２つの累積レベル誤差値の大小が比較され比較結果７０１が出力される。
【００２５】
同相位相エラー３０１と逆相位相エラー４０１と比較結果７０１とは位相エラー算出部８に入力される。位相エラー算出部８では、同相データの累積レベル誤差５０１の方が小さい場合、同相位相エラー３０１が位相エラー８０１として出力される。また、逆相データの累積レベル誤差６０１の方が小さい場合、逆相位相エラー４０１に基づいて算出した値を位相エラー８０１として出力する。一例として、逆相位相エラー４０１が０より大きい値で有れば位相エラー８０１として負の一定値を出力し、逆相位相エラー４０１が０より小さい値で有れば位相エラー８０１として正の一定値を出力すれば良い。また、逆相位相エラー４０１が０の場合は位相エラー８０１として零値を出力すれば良い。このようにすることで、入力されるデータ１０１より生成した同相データ２０１のサンプリングタイミングと実際の検出タイミングとの位相ずれ量と位相エラー８０１との関係は図６に示すように良好な特性となる。また、別の一例として、逆相位相エラー４０１が正の値で有れば位相エラー８０１として逆相位相エラー４０１の正負を反転しさらに負の一定値を加算した値を出力し、逆相位相エラー４０１が負の値で有れば位相エラー８０１として逆相位相エラー４０１の正負を反転しさらに正の一定値を加算した値を出力すれば良い。
【００２６】
また、比較結果７０１が同相位相エラー３０１と逆相位相エラー４０１との差が一定値よりも小さいことを示す場合には、同相位相エラー３０１と逆相位相エラー４０１との平均値を位相エラー８０１として出力しても良い。
【００２７】
また、ＰＲ（１，０，−１）特性に等化した３レベルの再生信号が入力される場合について説明したが、ＰＲ（１，−１）特性など他のＰＲ特性に等化された多レベルの再生信号が入力された場合でも同様に成り立つ。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、検出タイミングでサンプリングされた同相データのみでなく、検出タイミングとほぼ１８０度ずれた逆相データも用いて位相エラーを算出することにより、検出タイミングの位相エラーが−１８０度から＋１８０度の全範囲にわたり正しく検出できる。これにより、安定で応答性の良好な検出タイミングの再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における位相エラー検出装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における同相・逆相データ生成部の動作概要を説明するための概略図
【図３】本発明の実施の形態における位相エラー検出部での位相エラー量算出の概要を説明するための概略図
【図４】本発明の実施の形態におけるレベル誤差検出部の構成の一例（ＦＩＲ型）を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態におけるレベル誤差検出部の構成の一例（ＩＩＲ型）を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態における位相エラー検出装置でのタイミング位相ずれ量と検出位相エラー量との関係を示す説明図
【図７】インタリーブドＮＲＺＩ方式による磁気記録再生装置の構成を示すブロック図
【図８】従来の位相エラー検出部を含む検出タイミング再生部の構成を示すブロック図
【図９】インタリーブドＮＲＺＩ方式による磁気記録再生装置の各部信号波形を示す説明図
【図１０】従来の位相エラー検出装置でのタイミング位相ずれ量と検出位相エラー量との関係を示す説明図
【符号の説明】
２同相・逆相データ生成部
３，４位相エラー検出部
５，６レベル誤差検出部
７検出レベル誤差比較部
８位相エラー算出部

Claims

Ｎレベル（Ｎは３以上の整数）のパーシャルレスポンス特性に等化され、かつビットレートより高いレートでオーバーサンプリングされたデータ列を入力とし、ビットレートと略同一レートでありデータ検出位相と同相のサンプリングデータに対応する第１のデータ列と逆相のサンプリングデータに対応する第２のデータ列との２系統のデータ列を生成する同相・逆相データ生成部と、
前記第１のデータ列を入力としデータ検出位相エラーを検出し第１の位相エラー量を出力する第１の位相エラー検出部と、
前記第２のデータ列を入力とし検出位相エラーを検出し第２の位相エラー量を出力する第２の位相エラー検出部と、
前記第１のデータ列を入力としＮレベルに対するレベル誤差の累積を算出し第１の累積レベル誤差を出力する第１のレベル誤差算出部と、
前記第２のデータ列を入力としＮレベルに対するレベル誤差の累積を算出し第２の累積レベル誤差を出力する第２のレベル誤差算出部と、
前記第１の累積レベル誤差と前記第２の累積レベル誤差を入力とし２つの累積レベル誤差の大小を比較する検出レベル誤差比較部と、
前記検出レベル誤差比較部からの比較結果に応じて前記第１の位相エラー量と前記第２の位相エラー量とからの算出式を切り替えて位相エラー量を算出し出力する位相誤差算出部と
を備えたことを特徴とする位相エラー検出装置。
Ｎは３であり、前記第１および第２の位相エラー検出部においては、入力されるデータ列の現在のデータｙｎと１つ前のデータｙｎー１を基に

によって位相エラー量Ｐｅｎを算出し出力することを特徴とする請求項１に記載の位相エラー検出装置。
前記検出レベル誤差比較部は、前記第１の累積レベル誤差と前記第２の累積レベル誤差との大小を比較し、前記第１の累積レベル誤差が大きい場合には前記第１の位相エラー量を出力し、前記第２の累積レベル誤差が大きい場合には前記第２の位相エラー量とは正負の符号が逆の定数を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位相エラー検出装置。