JP3638801B2 - デジタル信号再生装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に記録されているデジタル信号をアナログ微分波形信号として再生して自動的に適応等化処理するのに好適なデジタル信号再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
DV規格などに対応したデジタルビデオテープレコーダにおけるデジタル信号再生装置においては、磁気ヘッドにより磁気テープから再生した微分波形信号を基に、記録されているデジタル信号の再生を行う。ここで、磁気ヘッドにより再生された微分波形信号には、磁気テープの特性や電磁変換系の特性による周波数特性の劣化が存在する。この周波数特性の劣化を補正するために、波形の等化処理が一般的に行われている。
【0003】
また、この等化処理においては、磁気テープ、磁気ヘッドおよび回路系のばらつきや経年変化による記録再生特性の変化に対応するために、再生信号の特性に応じて等化処理の特性を自動的に調整する適応等化処理が一般的となっている。この適応等化処理としては、例えば、特開平8−46553号公報などが例として挙げられる。
【0004】
図3は従来のデジタル信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【0005】
図3において、A/D変換器30は、再生されたアナログ微分波形信号をデジタル信号に変換する。
【0006】
適応等化器31は、タップを形成するために直列接続された遅延素子310,311,312,313(各遅延時間は記録ビット周期T)と、各タップでの信号X0,X1,X2,X3,X4に対応するタップ係数C0,C1,C2,C3,C4を乗算する乗算器314,315,316,317,318と、各乗算器314,315,316,317,318の出力を加算する加算器319とから構成され、A/D変換器30が出力した信号を等化して等化出力信号Yを出力する。このとき、等化出力信号Yは次式で表される。
【0007】
【数1】
Y=C0X0+C1X1+C2X2+C3X3+C4X4
3値生成器32は、適応等化器31が出力した等化出力信号Yの振幅検出をして3値(正値/零値/負値)判断し、期待値信号Aを出力する。
【0008】
減算器33は、適応等化器31が出力した等化出力信号Yと3値生成器32が出力した期待値信号Aとの減算を行い、等化誤差信号Eを出力する。このとき、等化誤差信号Eは次式で表される。
【0009】
【数2】
E=Y−A
タップ係数調整器34は、第0タップ係数調整器340、第1タップ係数調整器341、第2タップ係数調整器342、第3タップ係数調整器343、第4タップ係数調整器344から構成される。
【0010】
第0タップ係数調整器340は、第0タップでの信号X0と減算器33が出力した等化誤差信号Eとから演算した第0タップ係数C0を出力する。第1タップ係数調整器341は、第1タップでの信号X1と減算器33が出力した等化誤差信号Eとから演算した第1タップ係数C1を出力する。第2タップ係数調整器342は、第2タップでの信号X2と減算器33が出力した等化誤差信号Eとから演算した第2タップ係数C2を出力する。第3タップ係数調整器343は、第3タップでの信号X3と減算器33が出力した等化誤差信号Eとから演算した第3タップ係数C3を出力する。第4タップ係数調整器344は、第4タップでの信号X4と減算器33が出力した等化誤差信号Eとから演算した第4タップ係数C4を出力する。
【0011】
等化誤差信号Eを用いたタップ係数調整においては様々な方法があり、入力信号が更新されるごとに、逐次計算によりタップ係数を更新していく。上記の入力信号というのは、適応等化器31への入力信号X0つまり、A/D変換器30が出力した信号のことである。この入力信号が更新されると、その順次遅延であるX1〜X4が更新され、タップ係数が更新される。なお、逐次計算は、例えば次式のような演算式に従って実行される。
【0012】
【数3】
Cj(V+1) =Cj(V) −αj XjE (0≦j≦4)
ただし、(V)と(V+1)は時刻を表す。
【0013】
また、αj は更新ゲインである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示した構成の従来のものでは、つぎのような問題点がある。
【0015】
/D変換器30でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしたときに、3値生成器32において生成される期待値信号Aに、微分波形信号には本来存在しないパターンである正値の連続あるいは負値の連続が発生し、この期待値信号Aより生成した等化誤差信号Eからタップ係数C0,C1,C2,C3,C4の調整を行うと、主としてセンタータップ(第2タップ)以外のタップ係数C0,C1,C3,C4の調整が誤動作し、発散してしまう場合がある。タップ係数の調整が発散すると、適応等化器31による適応等化処理も異常となり、正常なデジタル信号の再生を続けることができなくなる。
【0017】
本発明は、上記従来問題点を解決するもので、A/D変換器でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしても、タップ係数の調整が誤動作せずに、正常なデジタル信号の再生を続けることができるデジタル信号再生装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のデジタル信号再生装置は、期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、その一方を零値に変更することを特徴とする。
【0019】
これにより、A/D変換器でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしても、タップ係数の調整が誤動作せずに、正常なデジタル信号の再生を続けることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載のデジタル信号再生装置は、デジタル信号の記録された記録媒体から再生された微分波形信号に対して適応等化処理を行う適応等化手段と、適応等化手段が出力する等化出力信号の振幅検出をして3値(正値/零値/負値)の期待値信号を生成する3値生成手段と、3値生成手段が生成した期待値信号に対して、期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、その一方を零値に変更した変更期待値信号を出力する3値変更手段と、等化出力信号と3値変更手段が出力する変更期待値信号との差より等化誤差信号を生成する等化誤差生成手段と、等化誤差信号に応じて適応等化手段のタップ係数を調整するタップ係数調整手段とを備え、微分波形信号を自動的に適応等化処理するようにしたことを特徴とする。
【0023】
この構成によると、期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、その一方が零値に変更され、期待値信号における正値の連続あるいは負値の連続が解消する。その結果、A/D変換器でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしても、タップ係数の調整が誤動作せずに、正常なデジタル信号の再生を続けることができる。
【0024】
本発明の請求項2記載のデジタル信号再生装置は、請求項1記載のデジタル信号再生装置において、3値変更手段において、期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、等化出力信号の振幅が小さい方を零値に変更することを特徴とする。
【0025】
この構成によると、等化出力信号の振幅が小さい方が零値に変更されるので、期待値信号における正値の連続あるいは負値の連続が解消する。その結果、A/D変換器でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしても、タップ係数の調整が誤動作せずに、正常なデジタル信号の再生を続けることができる。
【0030】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0031】
図1は、この第1の実施の形態のデジタル信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【0032】
図1において、A/D変換器30は、再生されたアナログ微分波形信号をデジタル信号に変換する。
【0033】
適応等化手段としての適応等化器31は、タップを形成するために直列接続された遅延素子310,311,312,313(各遅延時間は記録ビット周期T)と、各タップでの信号X0,X1,X2,X3,X4に対応するタップ係数C0,C1,C2,C3,C4を乗算する乗算器314,315,316,317,318と、各乗算器314,315,316,317,318の出力を加算する加算器319とから構成され、A/D変換器30が出力した信号を等化して等化出力信号Yを出力する。このとき、等化出力信号Yは次式で表される。
【0034】
【数4】
Y=C0X0+C1X1+C2X2+C3X3+C4X4
3値生成手段としての3値生成器32は、適応等化器31が出力した等化出力信号Yの振幅検出をして3値(正値/零値/負値)判断し、期待値信号Aを出力する。
【0035】
3値変更手段としての3値変更器10は、変更制御器100、セレクタ101および102、遅延素子103および104(遅延時間は記録ビット周期T)から構成される。セレクタ101は、変更制御器100より変更指示があったときには零値を選択し、そうでないときには3値生成器32が出力した期待値信号Aを選択して出力する。セレクタ102は、変更制御器100より変更指示があったときには零値を選択し、そうでないときには遅延素子103が出力した信号を選択して出力する。遅延素子103は、セレクタ101が出力した信号を1T遅延させて出力する。遅延素子104は、適応等化器31が出力した等化出力信号Yを1T遅延させて出力する。変更制御器100は、3値生成器32が出力した期待値信号Aと遅延素子103が出力した1T遅延させた信号とがともに正値あるいはともに負値であったときに、適応等化器31が出力した等化出力信号Yと遅延素子104が出力した1T遅延させた信号の振幅を比較し、適応等化器31が出力した等化出力信号Yの方が振幅が小さければ、セレクタ101に零値を選択出力するよう指示し、遅延素子104が出力した1T遅延させた信号の方が振幅が小さければセレクタ102に零値を選択出力するように指示する。セレクタ102の出力信号を変更期待値信号A’とする。
【0036】
等化誤差生成手段としての減算器33は、適応等化器31が出力した等化出力信号Yを遅延素子11(遅延時間は記録ビット周期T)により1T遅延させた信号Y'と3値変更器10が出力した変更期待値信号A'との減算を行い、等化誤差信号E'を出力する。遅延素子11は、変更期待値信号A'が期待値信号Aから1T遅延しているので、等化出力信号Yのタイミングを合わせるために挿入されている。このとき、等化誤差信号 'は次式で表される。
【0037】
【数5】
E’=Y’−A’
タップ係数調整手段としてのタップ係数調整器34は、第0タップ係数調整器340、第1タップ係数調整器341、第2タップ係数調整器342、第3タップ係数調整器343、第4タップ係数調整器344から構成される。
【0038】
第0タップ係数調整器340は、第0タップでの信号X0を遅延素子140(遅延時間は記録ビット周期T)により1T遅延させた信号X0’と減算器33が出力した等化誤差信号E’とから演算した第0タップ係数C0を出力する。第1タップ係数調整器341は、第1タップでの信号X1を遅延素子141(遅延時間は記録ビット周期T)により1T遅延させた信号X1’と減算器33が出力した等化誤差信号E’とから演算した第1タップ係数C1を出力する。第2タップ係数調整器342は、第2タップでの信号X2を遅延素子142(遅延時間は記録ビット周期T)により1T遅延させた信号X2’と減算器33が出力した等化誤差信号E’とから演算した第2タップ係数C2を出力する。第3タップ係数調整器343は、第3タップでの信号X3を遅延素子143(遅延時間は記録ビット周期T)により1T遅延させた信号X3’と減算器33が出力した等化誤差信号E’とから演算した第3タップ係数C3を出力する。第4タップ係数調整器344は、第4タップでの信号X4を遅延素子144(遅延時間は記録ビット周期T)により1T遅延させた信号X4’と減算器33が出力した等化誤差信号E’とから演算した第4タップ係数C4を出力する。
【0039】
等化誤差信号E’を用いたタップ係数調整においては様々な方法があり、入力信号が更新されるごとに、逐次計算によりタップ係数を更新していく。遅延素子140,141,142,143,144は、等化誤差信号E’が図3に示す従来の構成に比べて1T遅延しているので、タイミングを合わせるために挿入されている。なお、逐次計算は、例えば次式のような演算式に従って実行される。
【0040】
【数6】
Cj(V+1) =Cj(V) −αj Xj’E’ (0≦j≦4)
ただし、(V)と(V+1)は時刻を表す。
【0041】
また、αj は更新ゲインである。
【0042】
この第1の実施の形態の装置は、図1に示す構成により、A/D変換器30でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしたときに、3値生成器32において生成される期待値信号Aに、微分波形信号には本来存在しないパターンである正値の連続あるいは負値の連続が発生しても、3値変更器10において、それぞれの期待値信号Aに対応する等化出力信号Yの振幅のうち、いずれか小さい方に対応した期待値信号Aを零値に変更する。そして、その変更された期待値信号A’から減算器33により等化誤差信号E’が演算されて、タップ係数調整器34にてタップ係数C0,C1,C2,C3,C4の調整が行われるので、タップ係数C0,C1,C2,C3,C4の調整が発散してしまうようなことにはならず、正しい適応等化処理を続けることができる。
【0043】
上記のように、この第1の実施の形態では、期待値信号Aが連続して正値あるいは連続して負値となったときには、3値変更器10において等化出力信号Yの振幅が小さい方の期待値信号Aを零値に変更するので、A/D変換器30でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしても、タップ係数の調整が誤動作せずに、正常なデジタル信号の再生を続けることができる。
【0044】
なお、この第1の実施の形態では、期待値信号Aが連続して正値あるいは連続して負値となったときには、3値変更器10において等化出力信号Yの振幅が小さい方の期待値信号Aを零値に変更するとしたが、A/D変換器30でのサンプリングタイミングの位置のずれ方や再生微分波形信号の乱れ方を検出し、その検出結果から判断した方の期待値信号Aを零値に変更するとしても構わない。この場合、検出用の回路が必要となるが、より正しい期待値信号A’を生成することができるので、より正しい適応等化処理ができることとなる。
【0045】
参考例
以下、参考例について、図面を参照しながら説明する。
【0046】
図2は、参考例のデジタル信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【0047】
図2において、A/D変換器30は、再生されたアナログ微分波形信号をデジタル信号に変換する。
【0048】
適応等化手段としての適応等化器31は、タップを形成するために直列接続された遅延素子310,311,312,313(各遅延時間は記録ビット周期T)と、各タップでの信号X0,X1,X2,X3,X4に対応するタップ係数C0,C1,C2,C3,C4を乗算する乗算器314,315,316,317,318と、各乗算器の出力を加算する加算器319とから構成され、A/D変換器30が出力した信号を等化して等化出力信号Yを出力する。このとき、等化出力信号Yは次式で表される。
【0049】
【数7】
Y=C0X0+C1X1+C2X2+C3X3+C4X4
3値生成手段としての3値生成器32は、適応等化器31が出力した等化出力信号Yの振幅検出をして3値(正値/零値/負値)判断し、期待値信号Aを出力する。
【0050】
等化誤差生成手段としての等化誤差生成器20は、減算器200、セレクタ201、生成制御器202から構成される。減算器200は、適応等化器31が出力した等化出力信号Yと3値生成器32が出力した期待値信号Aとの減算を行って出力する。セレクタ201は、生成制御器202より零出力指示があったときには零を選択、そうでないときには減算器200が出力した信号を選択して出力する。生成制御器202は、3値生成器32が出力した期待値信号Aが所定の回数以上連続して零値となっていると、セレクタ201に零を選択出力するように指示する。セレクタ201の出力信号を等化誤差信号Eとする。このとき、等化誤差信号Eは次式で表される。
【0051】
【数8】
E=(Y−A) または 0
タップ係数調整手段としてのタップ係数調整器34は、第0タップ係数調整器340、第1タップ係数調整器341、第2タップ係数調整器342、第3タップ係数調整器343、第4タップ係数調整器344から構成される。第0タップ係数調整器340は、第0タップでの信号X0と等化誤差生成器20が出力した等化誤差信号Eとから演算した第0タップ係数C0を出力する。第1タップ係数調整器341は、第1タップでの信号X1と等化誤差生成器20が出力した等化誤差信号Eとから演算した第1タップ係数C1を出力する。第2タップ係数調整器342は、第2タップでの信号X2と等化誤差生成器20が出力した等化誤差信号Eとから演算した第2タップ係数C2を出力する。第3タップ係数調整器343は、第3タップでの信号X3と等化誤差生成器20が出力した等化誤差信号Eとから演算した第3タップ係数C3を出力する。第4タップ係数調整器344は、第4タップでの信号X4と等化誤差生成器20が出力した等化誤差信号Eとから演算した第4タップ係数C4を出力する。等化誤差信号Eを用いたタップ係数調整においては様々な方法があり、入力信号が更新されるごとに逐次計算によりタップ係数を更新していく。なお、逐次計算は、例えば次式のような演算式に従って実行される。
【0052】
【数9】
Cj(V+1) =Cj(V) −αj XjE (0≦j≦4)
ただし、(V)と(V+1)は時刻を表す。
【0053】
また、αj は更新ゲインである。
【0054】
この参考例の装置は、図2に示す構成により、磁気テープにデジタル信号が記録されていない部分、例えばギャップ部分の再生時において、ノイズ成分を再生していても、3値生成器32より出力される期待値信号Aが所定の回数以上連続で零値となっているときには、等化誤差生成器20において、入力する等化出力信号Yが零でなくても等化誤差信号Eを零にして出力するので、その結果、タップ係数調整器34におけるタップ係数の更新はされない。したがって、デジタル信号が記録されていない部分を再生している間にタップ係数がどんどん零に近づいてしまうような現象は発生せず、デジタル信号が記録されている部分の再生を始めても、等化出力信号Yの振幅が正常となる。
【0055】
ここで、デジタル信号が記録されている部分において期待値信号Aが連続して零となる最大の回数は、その符号のランレングスに等しいので、期待値信号Aの零の連続がランレングス以上であるときに等化誤差信号Eを零にして出力するのが好ましい。つまり、上記の所定の回数n(nは2以上の整数)としては、記録されているデジタル信号のランレングスあたりの値を用いるのが好ましい。
【0056】
上記のように、この参考例では、期待値信号が所定回数以上連続で零値となっているときには、等化誤差生成器20において等化誤差信号Eを強制的に零として出力するので、磁気テープにデジタル信号が記録されていない部分を再生している間も、タップ係数の調整が誤動作せずに、デジタル信号が記録されている部分の再生を始めれば正常なデジタル信号の再生を始めることができる。
【0057】
なお、この参考例では、期待値信号が所定回数以上連続で零値となっているときには、等化誤差生成器20において等化誤差信号Eを零にして出力することによりタップ係数の更新を停止するとしたが、等化誤差信号Eの出力は従来通りにしておいて、タップ係数調整器34においてタップ係数の更新を停止するとしても構わない。この場合、それぞれのタップ係数調整器ごとにタップ係数の更新を停止させるための回路が必要となるが、タップ係数の更新の停止を行うタップと行わないタップとを分けることも可能となる。
【0058】
ここで、タップ係数の更新を停止させるための回路の具体例について、図4を用いて説明する。
【0059】
図4(a)は図2における各タップ係数調整器の構成を示すブロック図である。図4(a)では、等化誤差信号Eと各タップでの信号Xj(0≦j≦4)とを乗算器401において乗算し、その出力と更新ゲインαjとを乗算器402において乗算し、減算器404において、各タップ係数Cj(0≦j≦4)を遅延素子403(遅延時間は記録ビット周期T)で遅延させたものから乗算器402の出力を減算したものを各タップ係数Cj(0≦j≦4)として出力する。これにより〔数9〕を実現している。
【0060】
一方、図4(b)は、図4(a)の構成に対して、タップ係数の更新を停止できるように回路が追加されたもののブロック図である。
【0061】
ここで、生成制御器202は、図2において説明されたものと同様のものである。
【0062】
図4(b)では、セレクタ405において、生成制御器202からの指示に基づいて、乗算器402の出力あるいは零を選択して減算器404に出力する。
【0063】
この構成により、生成制御器202からの指示によりタップ係数の更新を停止させることができる。
【0064】
【発明の効果】
本発明の請求項1記載のデジタル信号再生装置によれば、期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、3値変更手段がその一方を零値に変更するため、A/D変換器でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしても、タップ係数の調整が誤動作せずに、正常なデジタル信号の再生を続けることができる。
【0065】
本発明の請求項2記載のデジタル信号再生装置によれば、期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、3値変更手段が等化出力信号の振幅が小さい方を零値に変更するため、A/D変換器でのサンプリングタイミングが正規の位置からずれたり、再生微分波形信号が一時的に乱れたりしても、タップ係数の調整が誤動作せずに、正常なデジタル信号の再生を続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係るデジタル信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 参考例に係るデジタル信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【図3】 従来のデジタル信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【図4】 (a)は図2における各タップ係数調整器の構成を示すブロック図、(b)は図4(a)の構成に対して、タップ係数の更新を停止できるように回路が追加されたもののブロック図である。
【符号の説明】
10 3値変更器
20 等化誤差生成器
30 A/D変換器
31 適応等化器
32 3値生成器
33 減算器
34 タップ係数調整器

Claims (2)

  1. デジタル信号の記録された記録媒体から再生された微分波形信号に対して適応等化処理を行う適応等化手段と、前記適応等化手段が出力する等化出力信号の振幅検出をして3値(正値/零値/負値)の期待値信号を生成する3値生成手段と、前記3値生成手段が生成した期待値信号に対して、前記期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、その一方を零値に変更した変更期待値信号を出力する3値変更手段と、前記等化出力信号と前記3値変更手段が出力する変更期待値信号との差より等化誤差信号を生成する等化誤差生成手段と、前記等化誤差信号に応じて前記適応等化手段のタップ係数を調整するタップ係数調整手段とを備え、前記微分波形信号を自動的に適応等化処理するようにしたことを特徴とするデジタル信号再生装置。
  2. 3値変更手段において、期待値信号が連続して正値あるいは連続して負値となったときには、等化出力信号の振幅が小さい方を零値に変更することを特徴とする請求項1記載のデジタル信号再生装置
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