JP3688225B2 - デジタルデータ再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータ再生装置に関するものであり、特に、線方向の高密度記録再生に有効な方式であるＰＲＭＬ（パーシャルレスポンス・マキシマムライクリフード）信号処理方式を用いたデジタルデータ再生装置であって、高倍速再生に対して消費電力が低減できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク媒体にデジタルデータを記録する方式として、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）に見られるように、線速度を一定にして記録媒体上の記録密度を一様にする方式が多く用いられている。線記録密度が一定となるようにマーク幅変調してデジタル変調記録された光ディスク再生信号に対してデジタルデータを再生する場合、再生信号が有するチャネルビット周波数に相当するクロック成分の位相を検出し、位相同期ループを構成することにより、位相同期引き込みを行なっていた。
【０００３】
その際、再生信号が有するクロック成分の周波数と、位相同期ループにより生成されるクロックの周波数が、大きく異なっている場合は、位相同期引き込みが完了しなくなる可能性や、異なった周波数に疑似引き込みする可能性が大きい。それを回避する手段として、再生線速度周期を、再生信号に含まれる特定のパルス長やパルス間隔より検出し、ディスクの回転速度の制御や位相同期ループの自走周波数の制御を行うことにより、正常な位相同期引き込みを可能としていた。
【０００４】
図１４は、従来のデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。このデジタルデータ再生装置は、正常な位相同期引き込みを可能とし、かつ、振幅方向のオフセット補正を正常に行うものである。図において、３３は光記録媒体、３４は再生手段、２は波形等化手段、３はアナログ・デジタルコンバータ、３５はオフセット補正手段、３６はトランスバーサルフィルタ、３７はタップの重み係数設定手段、３８はビタビ復号器、３９はゼロクロス長検出器、４０は周波数誤差検出器、４１は位相比較器、４２は周波数制御用ループフィルタ、４３は位相制御用ループフィルタ、４４ａ及び４４ｂはデジタル・アナログ・コンバータ、４５は電圧制御型発振器（Voltage Controlled Oscillator；以下、ＶＣＯと称する）である。
【０００５】
次に、このような構成を有する従来のデジタルデータ再生装置の動作について、以下に図１４及び図１５を用いて説明する。図１５は従来のデジタルデータ再生装置の記録データ及び各出力段階における出力信号波形を説明するための図である。
【０００６】
従来、光記録媒体３３には、図１５（ａ）に示すようなデジタル記録符号が、線記録密度一定となるように記録されている。記録されたデータは、例えば、８−１６変調方式のように、連続する０あるいは１が３個以上１４個以下に規制されたデータであるとする。再生手段３４で再生して得られる信号は、図１５（ａ）に示すように、記録データの線方向の高記録密度化にしたがって、干渉により高域の周波数成分になるほど振幅が減衰するため、図示されていないプリアンプにより増幅した後、波形等化手段２により、高域の周波数成分を強調するような補正を施す。図１５（ｂ）に示すように、高域強調された再生信号は、ＶＣＯ４５により生成される再生クロックを用いて、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタルコンバータ３により、多ビットのデジタル信号に標本化される。この時、再生クロックの位相と再生信号が有するクロック成分の位相が同期していれば、図１５（ｃ）に示すような標本化データが得られる。図１５（ｃ）は、特に、パーシャルレスポンス・マキシマムライクリフード（Partial Response Maximum Likelihood；以後、ＰＲＭＬと称する）信号処理方式に適した標本化データである。
【０００７】
ＰＲＭＬ信号処理方式とは、線記録方向の記録密度の増大に伴い、高域成分の振幅が劣化し信号雑音比が増大する再生系において、パーシャルレスポンス方式を適用して意図的に波形干渉を付加することにより、高域成分を必要としない再生系を実現し、かつ、前記波形干渉を考慮した確率計算により尤も確からしい系列を推定する最尤復号法により、再生データの品質を向上させる方式である。
【０００８】
この標本化された多ビットのデジタル信号をオフセット補正手段３５に入力することにより、再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正する。オフセット補正を施された再生デジタル信号を、トランスバーサルフィルタ３６によりパーシャルレスポンス等化する。この時、パーシャルレスポンス等化を適用したことにより、図１５（ｄ）に示すように、等化出力信号が多値化するという特徴を有する。トランスバーサルフィルタ３６のタップの重み係数は、等化誤差の二乗平均値を最小にするＬＭＳ（Least Mean Square；以後、ＬＭＳと称する）アルゴリズムを用いて、タップの重み係数設定手段３７により供給される。トランスバーサルフィルタ３６の出力信号を、最尤復号器の一種であるビタビ復号器３８により、２値化されたデジタルデータに復調する。
また、アナログ・デジタルコンバータ３により、標本化を行なう際の位相同期再生クロックは、以下のようにして制御される。
【０００９】
オフセット補正手段３５の出力信号から、ゼロレベルをクロスする位置を連続して検出し、隣接するゼロクロス間の標本数をカウントするゼロクロス長検出器３９の出力を用いて、１フレーム以上の特定の期間における同期パターン長を検出するとともに、同期パターンの検出周期を検出する周波数誤差検出器４０により、再生クロックの周波数制御を行うための周波数誤差量が決定される。
【００１０】
再生デジタルデータの位相情報は、オフセット補正手段３５の出力信号を用いて位相比較器４１により検出され、再生クロックと再生デジタルデータの位相同期制御を行うための位相誤差量が決定される。周波数誤差検出器４０から出力された周波数誤差量を用いて、再生クロックが再生デジタル信号と同期可能となる領域まで周波数の制御を行うように、周波数制御用ループフィルタ４２とデジタル・アナログコンバータ４４ｂによりＶＣＯ４５を制御する。
【００１１】
一方で、位相比較器４１から出力された位相誤差量を用いて、再生クロックが再生デジタル信号に同期するように、位相制御用ループフィルタ４３とデジタル・アナログ・コンバータ４４ａによりＶＣＯ４５を制御する。
【００１２】
このような一連の動作により、再生クロックの位相と、再生デジタルデータの有するクロック成分の位相を同期させることが可能となる。また、それに伴い、ＰＲＭＬ信号処理方式を適用することができるため、光ディスク媒体に記録されたデジタルデータを、安定かつ精度良く再生することが可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタルデータ再生装置は、以上のように構成されており、光ディスクからの再生波形が有するクロック成分、即ち、チャネルビット周波数と同期したクロックを用いて、アナログ・デジタルコンバーターでサンプリングを実行するとともにＰＲＭＬ信号処理を行うことにより、デジタルデータの復調を行っていた。その際、その構成要素であるＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路や有限インパルス応答フィルタ（Finite Impulse Responseフィルタ；以後、ＦＩＲと称する）及びビタビ復号器は、チャネルビットレートで処理されていた。
【００１４】
しかしながら、記録媒体に記録されているデジタルデータのチャネルビット周波数に同期した再生クロックを用いて、ＰＲＭＬ信号処理を適用したデジタルデータ復調を行う場合、高倍速再生時には、再生クロックの周波数が高くなるため、その周波数に依存してデジタル回路の消費電力が増大してしまう。
そこで、チャネルビット周波数の半分の周波数に同期した再生クロックを用いて、データ復調を行うことにより、高倍速再生時の消費電力の低減を試みた。
【００１５】
しかしながら、サンプリングのタイミングで得られる標本化信号から生成される情報のみを用いて、位相同期制御や振幅方向のオフセット補正を行う方法では、サンプリングを行うクロックが半分の周波数になることに依存する時間方向の情報量の劣化から、既に述べたような位相同期制御や、オフセット補正等の性能劣化を引き起こすため、十分な再生性能を維持することができない。したがって、単純に標本化周波数を半分にしただけでは、消費電力の低減と再生性能の双方を満足させることはできない。
【００１６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、光ディスク媒体に記録されたデジタルデータの再生性能を向上させ、かつ、消費電力の低減が可能となるデジタルデータ再生装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明に係るデジタルデータ再生装置は、同じ符号が少なくとも３つ以上連続する制約を有する記録符号によりデジタル記録されている光記録媒体から、デジタルデータを復調するデジタルデータ再生装置において、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号に、欠落した時間の再生信号を補間しながら、オフセット補正制御を行う、ハーフレート処理用オフセット制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段により得られた再生信号に対し、欠落した時間の位相誤差情報を補間しながら、位相同期制御を行う、ハーフレート処理用位相同期制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段、及び上記ハーフレート処理用位相同期制御手段により、振幅方向のオフセット補正、及び位相同期がなされた再生信号に対し、パーシャルレスポンス適応等化を行う、ハーフレート処理用適応等化手段と、上記ハーフレート処理用適応等化手段により得られた、パーシャルレスポンス適応等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行う、ハーフレート処理用最尤復号手段とを備え、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段は、ある任意の期間において、上記標本化して得られた信号と上記欠落した時間の再生信号を加算した加算信号の符号の極性が正ならば１を加算し、負ならば１を減算する極性値出力手段と、カウンタと、上記極性出力手段からの出力結果を、上記カウンタにより設定される任意の期間、累積加算する累積加算手段とを備え、位相同期状態でない場合にも振幅方向のオフセット補正を行うようにしたものである。
【００１８】
また、本願の請求項２の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用適応等化手段が、上記チャネルビット周波数毎の等化出力信号を求める際に、該チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号からパーシャルレスポンス適応等化を行う、第1のハーフレート処理用適応等化フィルタと、上記標本化により再生信号を得る際に、欠落した中間信号をナイキスト補間により復元する、第２のハーフレート処理用適応等化フィルタとを備えるようにしたものである。
【００１９】
また、本願の請求項３の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、直線補間フィルタを用いるようにしたものである。
【００２０】
また、本願の請求項４の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いるようにしたものである。
【００２１】
また、本願の請求項５の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項４に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成されるようにしたものである。
【００２２】
また、本願の請求項６の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記補間フィルタを用いて上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間し、上記標本化信号と上記補間フィルタ出力信号を並列して保持する保持手段を有し、該保持手段の出力信号を加算した加算信号の符号の極性により、正確に位相誤差情報を決定するようにしたものである。
【００２３】
また、本願の請求項７の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に位相誤差情報を求めるようにしたものである。
【００２５】
また、本願の請求項８の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いるようにしたものである。
【００２６】
また、本願の請求項９の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項８に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成されるようにしたものである。
【００２９】
また、本願の請求項１０の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に振幅方向のオフセット情報を求めるようにしたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本実施の形態１によるデジタルデータ再生装置は、ＰＲＭＬ信号処理をチャネルビット周波数の半分の周波数で行い、直線補間フィルタやナイキスト補間フィルタを用いて、時間方向に欠落した信号を復元して、オフセット補正制御や位相同期制御を行うようにしたものであり、デジタルデータの再生性能をほとんど劣化させず維持することができるものである。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。図において、３３は光記録媒体、３４は再生手段、１はプリアンプ、２はプリアンプ１で増幅された再生信号の高域の周波数成分に補正を加える波形等化手段、３はアナログ・デジタルコンバータ、４は再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正するハーフレート処理用オフセット制御手段、５はハーフレート処理用位相同期制御手段、６はハーフレート処理用位相誤差情報検出手段、７はループフィルタ、８は再生クロックを発生させるクロック発生手段、９はハーフレート処理用適応等化手段、１０はハーフレート処理用最尤復号器である。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置の動作について、図１〜図１２を用いて説明する。
光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施す。波形等化手段２は、ブースト量とカットオフ周波数を任意に設定できるフィルタで構成される。図２は、高次イクリップルフィルタの周波数特性の説明図である。図において、点線で示した特性はブーストを行わない場合の特性である。例えば、波形等化手段２は、図２の実線で示すような周波数特性を有する高次リップルフィルター等で構成されるものであってもよい。
【００３３】
波形等化手段２の出力信号を、クロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号に標本化する。この時、復調されるべきデジタルデータの符号が、例えば、ＤＶＤで用いられているような８−１６変調符号のように、最小ランレングスが２で制限された符号を用いており、かつ、光再生特性であるＭＴＦ（Mutual Transfer Function；以後、ＭＴＦと称する）特性が、図３に示すように、チャネルビット周波数のほぼ１／４以下の帯域で分布している場合、サンプリングの定理により、チャネルビット周波数の半分の周波数成分を有する再生クロックを用いて、アナログ・デジタルコンバータ３で標本化した場合において、理論上、デジタルデータを復調することが可能である。
【００３４】
このことを利用して、本発明は、再生クロックがチャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されることを特徴としている。この標本化された多ビットのデジタル信号をハーフレート処理用オフセット制御手段４に入力することにより、再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正する。
【００３５】
このハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図４に示すような構成及び原理のものでもよい。図４（ａ）及び（ｂ）は、各々本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置において、直線補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図、及び直線補間の原理を説明するための図である。チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されたクロックにより標本化された標本化信号（白丸○；１６Ａないし１６Ｂ等）から、直線補間フィルタ１１により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号（黒丸●；１６Ｃ及び１６Ｆ等）を復元し、標本化信号と補間信号を用いてゼロクロス位置検出手段１２により、制御前のセンターレベルをクロスする位置に存在する信号を特定し、オフセット情報選択手段１３により、標本化信号と補間信号の中から振幅方向のオフセット情報になり得る信号を選別する。このとき、ゼロクロス位置検出手段１２の動作原理は、例えば、隣り合う標本化信号１６Ａと補間信号１６Ｃを加算して平均した信号１６Ｄの符号の極性と、補間信号１６Ｃと標本化信号１６Ｂを加算して平均した信号１６Ｅの符号の極性が、異なることを利用して、振幅方向のオフセット情報を正確に示すゼロクロス位置の信号を特定するものであっても良い。直線補間フィルタ１１を用いた場合、補間信号１６Ｆのように、実際の波形からはずれた位置に復元されてしまう場合が生じるが、振幅方向のオフセット情報には関係ない信号として処理されるため、オフセット補正制御の精度には、ほとんど影響ないと考えて良い。オフセット情報選択手段１３の出力信号は、平滑化手段１４により平滑化され、その平滑化された信号を標本化信号から減算手段１５により減算することにより、標本化信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を低減するものであっても良い。
【００３６】
なお、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図５に示すような構成及び原理のものでもよい。図５（ａ）及び（ｂ）は、各々本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置において、ナイキスト補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図、及びナイキスト補間の原理を説明するための図である。チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されたクロックにより、標本化された標本化信号（白丸○；１８Ａないし１８Ｂ等）から、ナイキスト補間フィルタ１７により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号（黒丸●；１８Ｃ等）を復元し、標本化信号と補間信号を用いてゼロクロス位置検出手段１２により、制御前のセンターレベルをクロスする位置に存在する信号を特定し、オフセット情報選択手段１３により、標本化信号と補間信号の中から振幅方向のオフセット情報になり得る信号を選別する。このとき、ゼロクロス位置検出手段１２の動作原理は、例えば、隣り合う標本化信号１８Ａと補間信号１８Ｃを加算して平均した信号１８Ｄの符号の極性と、補間信号１８Ｃと標本化信号１８Ｂを加算して平均した信号１８Ｅの符号の極性が、異なることを利用して、振幅方向のオフセット情報を正確に示すゼロクロス位置の信号を特定するものであっても良い。ナイキスト補間フィルタ１７を用いた場合は、直線補間フィルタ１１を用いた場合に生じる補間信号１６Ｆのように、実際の波形からはずれた位置に復元されてしまう場合が生じにくいため、オフセット補正制御の精度が向上する。オフセット情報選択手段１３の出力信号は、平滑化手段１４により平滑化され、その平滑化された信号を標本化信号から減算手段１５により減算することにより、標本化信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を低減するものであっても良い。
【００３７】
なお、ナイキスト補間フィルタ１７は、例えば、図６に示すようなナイキスト特性を基にするフィルタであっても良い。図６は、実施の形態１におけるナイキスト補間フィルタ１７の動作原理について説明するための図である。図において、チャネルビット周期の２倍の周期を間隔とする、白丸○１９Ａないし１９Ｆの値を反映するようなフィルタ係数を適用したＦＩＲフィルタにより構成されるものであっても良い。これにより、時間方向に欠落した信号を復元することが可能となる。
【００３８】
なお、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図７に示すような構成のものでもよい。図７は、本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置において、請求項１２に記載のハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図である。光記録媒体３３に記録されるデジタルデータは、その信号成分において、低域成分を抑制するようにコード化されている。例えば、ある任意の期間で、記録されている２値デジタルデータの“１”に対しては、１を加算し、記録されている２値デジタルデータの“０”に対しては、１を減算するようにして累積演算を行った場合に、その累積結果が、平均的に零に近づく特徴をもっている。この特性を利用して、図５に示すように、チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されたクロックにより、標本化された標本化信号（白丸○；１８Ａないし１８Ｂ等）から、ナイキスト補間フィルタ１７により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号（黒丸●；１８Ｃ等）を復元し、隣り合う標本化信号１８Ａと補間信号１８Ｃを加算して平均した信号１８Ｄの符号の極性に対しては、“−１”を割り当て、補間信号１８Ｃと標本化信号１８Ｂを加算して平均した信号１８Ｅの符号の極性に対しては、“１”を割り当てることを特徴とする極性値出力手段２０を有し、他の時間成分に対しても同様の処理を施した極性値出力手段２０の出力結果は、カウンタ２２により設定される任意の期間において累積加算手段２１により累積され、その累積結果を平滑化手段１４により平滑化した後、標本化信号から減算手段１５により減算することにより、標本化信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を低減するものであっても良い。この方式は、標本化信号が、それに含まれるクロック成分の半分の周波数の位相に同期していない場合にも有効であるため、標本化信号の位相同期がなされていない場合の処理に適用することが望ましい。
【００３９】
一方、ＰＲＭＬ信号処理を実現するために、再生信号から、それに含まれるクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成することが必要である。それを実現するためのハーフレート処理用位相同期制御手段５は、以下のような構成を有するものであっても良い。アナログ・デジタルコンバータ３とハーフレート処理用オフセット制御手段４を経て生成された出力信号から、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６により、正規の標本化位置の信号と、時間方向に欠落した信号を補間処理により復元した補間信号を用いて位相誤差情報を検出する。そこで生成された位相誤差情報を平滑化するためのループフィルタ７と、ループフィルタ７の出力信号を基に、クロック発生手段８を用いて、再生クロックの位相と再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相が同期するように制御する。これら、アナログ・デジタルコンバータ３から開始し、クロック発生手段８までの経路により生成される再生クロックを用いて、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した多ビットの標本化信号が生成されるため、ＰＲＭＬ信号処理を実現することが可能となる。
【００４０】
なお、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６は、図８に示すような原理に基づいて、再生データの有するクロック成分の半分の周波数の位相と、再生クロックの位相を同期させるための位相誤差情報を検出するものであって良い。図８は、再生クロックの周波数が、再生データの有するクロック成分の半分の周波数に比べて、僅かに低くなっている状態を示している。また、図８（ａ）は、時間方向の欠落信号を復元する補間処理に、図４に示した直線補間フィルタ１１を適用したときのものであり、図８（ｂ）は、補間処理に、図５に示したナイキスト補間フィルタ１７を適用したときのものである。例えば、再生データが４Ｔ（Ｔは、１チャネルビットに相当する時間）の連続する単一周波数により構成されている場合を仮定すると、白丸○が、標本化位相のオフセット補正後の信号であり、黒丸●が、時間方向に欠落した信号を補間処理により復元した信号である。それぞれを、円で囲んだゼロクロス近傍の信号において、立ち上がりエッジでは、そのままの情報を、立下りエッジでは信号の正負を反転させることにより、位相のずれ量に応じて、図８の点線で示す位相誤差曲線が観測される。ここで、円で囲まれた信号の振幅成分は、ゼロクロス近傍の再生波形の直線性を利用することにより、時間方向における位相成分のずれに置き換えて考えることが可能である。そこで、立ち上がりエッジと立下りエッジを考慮して、ゼロクロス近傍の標本化位相でのオフセット補正後の信号と、補間処理により生成された信号の振幅成分をそのまま位相誤差情報にすれば、正に観測された場合は、位相が遅れていることになり、再生クロックの周波数を高めて位相を進める方向にフィードバックさせることになる。反対に、負に観測された場合は、位相が進んでいることになり、再生クロックの周波数を低めて位相を遅らす方向にフィードバックさせることになる。これらの制御を行うことにより、位相誤差信号は零に近づき、再生クロックと再生データの有するクロック成分の半分の周波数の位相を同期させることが可能となる。ここで、図８（ａ）においては、直線補間フィルタ１１により復元された信号が、実際の波形からはずれた位置に復元されてしまう場合が生じるが、ゼロクロス近傍の円で囲まれた位相誤差曲線に含まれる位相誤差情報には関係ない信号として処理されるため、位相同期制御の精度には、ほとんど影響ないと考えて良い。一方、図８（ｂ）においては、ナイキスト補間フィルタ１７により補間処理がなされるために、実際の波形とほぼ同様の位置に復元されるため、位相誤差情報の精度は、直線補間フィルタ１１を用いる場合よりも向上する。
【００４１】
なお、ナイキスト補間フィルタ１７は、上述したハーフレート処理用オフセット制御手段４と同様に、例えば、図６に示すようなナイキスト特性を基として、チャネルビット周期の２倍の周期を間隔とする白丸○１９Ａないし１９Ｆのようなフィルタ係数を適用したＦＩＲフィルタにより構成されるものであっても良い。
【００４２】
次に、ハーフレート処理用オフセット制御手段４の出力信号を、ハーフレート処理用適応等化手段９に入力して、パーシャルレスポンス等化を行なう。図９は、本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９で実現するＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）等化方式と、一般的な２値化判別方式の違いについての説明図である。ここで、パーシャルレスポンス等化は、例えば、ＤＶＤに対して、図９（ｃ）に示すように、等化後の波形振幅が、５値にわかれるようなＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式を用いるものとする。また、図９における、白丸○は、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号をパーシャルレスポンス等化したものであり、黒丸●は、ハーフレート処理用適応等化手段９が有する、ナイキスト補間フィルタ１７により、時間方向に欠落した信号を復元したものである。
【００４３】
従来のデジタルデータ再生装置で用いられていたリードチャネルにおいては、図９（ａ）に示すような波形等化出力信号から、スライスレベルを用いた２値化判別により、デジタルデータ復調を行なっていた。標本化する場合も、図９（ｂ）に示すように標本化し、その多ビットデジタル信号をスライスレベルにより、２値化判別を行なっていた。それに対して、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式とは、異なる４つの時間の標本化データを、ａ：ｂ：ｂ：ａの比率で足しあわせた特徴（ａ＋ｂ＊Ｄ＋ｂ＊Ｄ2＋ａ＊Ｄ3）を有しており、再生信号に対して、図３に示すような、低域通過型フィルタの特性を付加するものである。図３においては、ＰＲ（１，２，２，１）方式と、ＰＲ（３，４，４，３）方式がこれにあたる。図３に示すＭＴＦ特性に近い周波数特性を有する方式ほど、有利なパーシャルレスポンス方式と考えられている。図３に示す方式だけでなく、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式以外にも、多種多様なパーシャルレスポンスの型は存在するが、特定の方式に限定するだけでなく、性能に見合うものであれば、他の方式を用いても問題はない。これら再生データの時間方向に相関性を付加するパーシャルレスポンス方式と、後述する最尤復号法（マキシマムライクリフード）の一つであり、付加したデータの相関性を利用して尤も確からしい系列を推定するビタビ復号器を合わせて、線記録方向の高密度記録再生に有利とされるＰＲＭＬ信号処理を実現することになる。
【００４４】
上述したように、ＰＲＭＬ信号処理方式は、再生波形の特性や変調符号により、様々な組み合わせが存在するため、各種記録再生系に対して、適切な方式を選択することが必要である。ハーフレート処理用適応等化手段９は、例えば、パーシャルレスポンス等化を行うための有限タップで構成されるＦＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタから出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段と、ＦＩＲフィルタの出力信号を基に、時間方向に欠落した信号を復元するためのナイキスト補間フィルタ１７により構成されるものであっても良い。このＦＩＲフィルタによる等化特性は、フィルタ係数を可変とすることで実現されるものである。図１０は、本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。図１０において、遅延素子２３ａないし２３ｆは再生クロックの１周期分（本発明の場合は、２Ｔの周期）を遅延させるための遅延素子、２４ａないし２４ｇは乗算素子、２５は加算手段である。このＦＩＲフィルタにおいては、加算手段２５の出力信号を入力信号として、ナイキスト補間フィルタ１７により補間信号を生成する。ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｓ１ないしＳ７は、加算手段２５から出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により設定される。図１１に実施の形態１におけるハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるフィルタ係数学習手段の構成ブロック図を示す。図において、フィルタ係数学習手段は、加算手段２５の等化出力信号から仮判定回路２６によりパーシャルレスポンス方式に対応した等化目標値を検出し、その等化目標値と加算信号２５の出力信号を減算して等化誤差を検出する等化誤差検出器２７と、等化誤差検出器２７の出力信号と、ＦＩＲフィルタの入力信号との相関を演算する相関器２８と、相関器２８の出力をゲイン倍してフィードバックゲインを調整する手段としてのフィードバックゲイン調整器２９と、その出力を各タップのフィルタ係数に加算し、フィルタ係数を更新する手段としてのフィルタ係数更新手段３０ａないし３０ｇにより構成されるものであり、適応制御開始時は、初期値記憶手段３１ａないし３１ｇに格納されているフィルタ係数の初期値をロードして、フィルタ係数の適応自動等化制御を行うものである。この等化出力信号は、図９（ｃ）における白丸○になり、ナイキスト補間フィルタ１７により補間された補間信号は、図９（ｃ）における黒丸●になる。
【００４５】
以上、一連の動作により出力された、パーシャルレスポンス等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行なうハーフレート処理用最尤復号器１０を通してデータ復調を行なう。ここで、ハーフレート処理用最尤復号器１０は、例えば、チャネルビット周波数の半分の周波数を用いて復調処理を行うビタビ復号器であってもよい。ビタビ復号器は、パーシャルレスポンスの型に応じて意図的に付加された符号の相関の法則にしたがって確率計算を行ない、尤も確からしい系列を推定するものである。図１２は、本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用最尤復号器１０をビタビ復号器により実現する場合の動作原理について説明するための図である。図１２（ａ）は状態遷移図、（ｂ）はトレリス線図と生き残りパスである。例えば、適用したパーシャルレスポンスの型がＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式の場合、図１２（ａ）に示すような、状態遷移図に基づいて状態が変化する。これは、特に、ＤＶＤで用いられている８−１６変調符号を考慮したものとなっており、最小ランレングス長を２で制限していることも関係して、Ｓ０ないしＳ５までの６状態の状態遷移で表現可能となっている。また、Ｘ／Ｙは、Ｘが記録符号の遷移を、Ｙがその時の信号振幅を示している。また、１つの状態は、隣接する３つの時間の符号で表わされ、例えば、Ｓ４「１１０」からＳ３「１００」への状態遷移では、「１１０」に符号“０”が加わり左にシフトされることにより、左端の“１”が消え、状態Ｓ３「１００」となることを意味している。ただし、処理レートが、チャネルビット周波数の半分の周波数である場合は、図１２（ａ）に示す状態遷移において、隣接する２つの状態を一つにまとめて考える必要がある。例えば、ハーフレート処理用適応等化手段９の出力信号が、正規の標本化位置における信号と、補間により復元された補間信号を並列に出力している場合は、隣接する２つの状態に対し、正規の標本化位置における正規データと補間データをそれぞれ入力し、並列処理を行う方法を用いても良い。その際の時間的変化は、図１２（ｂ）に示すような正規データと補間データを並列に処理することを特徴とするトレリス線図で表わされる。そこで、この各パスの確率的な長さｌｋａｂ（以下、ブランチメトリックと称する）を計算し、それぞれの状態に推移する場合に、ブランチメトリックを加算していく。ここで、ｋは時間的な推移を、ａｂは、状態ＳａからＳｂへの遷移でのブランチメトリックを表わしている。そのブランチメトリックの各状態における加算値は、メトリックと呼ばれ、このメトリックが最小となるパスを生き残りパスとして、順次出力していくことにより、２値デジタルデータに復調していくものである。つまり、図１２（ｂ）の記録符号にしたがって復調されるとすれば、実線で示したパスが生き残りパスということになる。
【００４６】
このように、本実施の形態１によるデジタルデータ再生装置では、光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施すとともに、波形等化手段２の出力信号をクロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号 に標本化する際に、チャネルビット周波数の半分の周波数を基に生成した再生クロックを用いて行い、ハーフレート処理用オフセット制御手段４により、標本化された多ビットのデジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分の補正を行った後、ハーフレート処理用位相同期制御手段５により、再生信号に含まれるチャネルビット周波数の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成させ、ハーフレート処理用適応等化手段９によりパーシャルレスポンス等化処理を行い、ハーフレート処理用最尤復号器１０で最尤復号法（マキシマムライクリフード）により復号を行う、ＰＲＭＬ信号処理を適用したから、復調データの品質を向上させることができ、消費電力を大幅に低減することができる効果がある。
【００４７】
また、再生信号を標本化する際に、チャネルビット周波数の半分の周波数成分を基に生成されるクロックを用いたことにより時間方向に欠落した信号を、直線補間フィルタ１１やナイキスト補間フィルタ１７を用いて復元して、オフセット補正制御や位相同期制御を行うようにしたから、デジタルデータの再生性能の劣化を防止することができる効果がある。
【００４８】
（実施の形態２）
この実施の形態２によるデジタルデータ再生装置は、ＰＲＭＬ信号処理をチャネルビット周波数の半分の周波数で行い、正規の標本化信号に対する適応等化手段と、時間方向に欠落した信号を復元するためのナイキスト特性を基本とする適応等化手段を用いて、パーシャルレスポンスに適したオフセット補正制御や位相同期制御を行うようにしたものであり、デジタルデータの再生性能を向上させることができるものである。
【００４９】
図１３は、本発明の実施の形態２に係るデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。図において、３３は光記録媒体、３４は再生手段、１はプリアンプ、２はプリアンプ１で増幅された再生信号の高域の周波数成分に補正を加える波形等化手段、３はアナログ・デジタル・コンバータ、４は再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正するハーフレット処理用オフセット制御手段、５はハーフレート処理用位相同期制御手段、６はハーフレート処理用位相誤差情報検出手段、７はループフィルタ、８は再生クロックを発生させるクロック発生手段、９はハーフレート処理用適応等化手段、１０はハーフレート処理用最尤復号器、３２はナイキスト補間型適応等化手段である。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態２に係るデジタルデータ再生装置の動作について、図２、３、５、６、及び図９〜図１１、及び図１３を用いて説明する。
光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施す。波形等化手段２は、ブースト量とカットオフ周波数を任意に設定できるフィルタで構成される。図２は、高次イクリップルフィルタの周波数特性の説明図である。図において、点線で示した特性はブーストを行わない場合の特性である。例えば、波形等化手段２は、図２の実線で示すような周波数特性を有する高次リップルフィルター等で構成されるものであってもよい。
【００５１】
波形等化手段２の出力信号をクロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号に標本化する。この時、復調されるべきデジタルデータの符号が、例えば、ＤＶＤで用いられているような８−１６変調符号のように、最小ランレングスが２で制限された符号を用いており、かつ、光再生特性であるＭＴＦ特性が、図３に示すように、チャネルビット周波数のほぼ１／４以下の帯域で分布している場合、サンプリングの定理により、チャネルビット周波数の半分の周波数成分を有する再生クロックを用いて、アナログ・デジタルコンバータ３で標本化した場合において、理論上、デジタルデータを復元することが可能である。
【００５２】
このことを利用して、本発明は、再生クロックが、チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されることを特徴としている。この標本化された多ビットのデジタル信号をハーフレート処理用オフセット制御手段４に入力することにより、再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正する。
【００５３】
次に、ハーフレート処理用オフセット制御手段４の出力信号を、ハーフレート処理用適応等化手段９とナイキスト補間型適応等化手段３２に入力して、パーシャルレスポンス等化を行なう。ここで、パーシャルレスポンス等化は、例えば、ＤＶＤに対して、図９（ｃ）に示すように、等化後の波形振幅が、５値にわかれるようなＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式を用いるものとする。ここで、図９における、白丸○は、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号をパーシャルレスポンス等化したものであり、黒丸●は、ナイキスト補間型適応等化手段３２により、時間方向に欠落した信号を復元したものである。
【００５４】
ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式とは、異なる４つの時間の標本化データを、ａ：ｂ：ｂ：ａの比率で足しあわせた特徴（ａ＋ｂ＊Ｄ＋ｂ＊Ｄ2＋ａ＊Ｄ3）を有しており、再生信号に対して、図３に示すような、低域通過型フィルタの特性を付加するものである。図３においては、ＰＲ（１，２，２，１）方式と、ＰＲ（３，４，４，３）方式がこれにあたる。図３に示すＭＴＦ特性に近い周波数特性を有する方式ほど、有利なパーシャルレスポンス方式と考えられている。図３に示す方式だけでなく、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式以外にも、多種多様なパーシャルレスポンスの型は存在するが、特定の方式に限定するだけでなく、性能に見合うものであれば、他の方式を用いても問題はない。これら再生データの時間方向に相関性を付加するパーシャルレスポンス方式と、後述する最尤復号法（マキシマムライクリフード）の一つであり、付加したデータの相関性を利用して尤も確からしい系列を推定するビタビ復号器を合わせて、線記録方向の高密度記録再生に有利とされるＰＲＭＬ信号処理を実現することになる。
【００５５】
上述したように、ＰＲＭＬ信号処理方式は、再生波形の特性や変調符号により、様々な組み合わせが存在するため、各種記録再生系に対して、適切な方式を選択することが必要である。ハーフレート処理用適応等化手段９は、例えば、パーシャルレスポンス等化を行うための有限タップで構成されるＦＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタから出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により構成されるものであっても良い。また、ナイキスト補間型適応等化手段３２は、例えば、図６に示すようなナイキスト特性を有するＦＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタから出力される補間出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により構成されるものであっても良い。このＦＩＲフィルタによる等化特性は、フィルタ係数を可変させることで実現されるものである。ＦＩＲフィルタは、図１０に示すような再生クロックの１周期分（本発明の場合は、２Ｔ）を遅延させるための遅延素子２３ａないし２３ｆと、乗算素子２４ａないし２４ｇと、加算手段２５により構成されるものであってもよい。ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｓ１ないしＳ７は、加算手段２５から出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が、最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により設定される。フィルタ係数学習手段は、例えば、図１１に示すような構成のものでもよい。加算手段２５の等化出力信号から仮判定回路２６によりパーシャルレスポンス方式に対応した等化目標値を検出し、その等化目標値と加算信号２５の出力信号を減算して等化誤差を検出する等化誤差検出器２７と、等化誤差検出器２７の出力信号と、ＦＩＲフィルタの入力信号との相関を演算する相関器２８と、相関器２８の出力をゲイン倍してフィードバックゲインを調整する手段としてのフィードバックゲイン調整器２９と、その出力を各タップのフィルタ係数に加算し、フィルタ係数を更新する手段としてのフィルタ係数更新手段３０ａないし３０ｇにより構成されるものであり、適応制御開始時は、初期値記憶手段３１ａないし３１ｇに格納されているフィルタ係数の初期値をロードして、フィルタ係数の適応自動等化制御を行うものである。ハーフレート処理用適応等化手段９の出力信号は、図９（ｃ）における白丸○になり、ナイキスト補間型適応等化手段３２の出力信号は、図９（ｃ）における黒丸●になる。
【００５６】
以上、一連の動作により出力された、パーシャルレスポンス等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行なうハーフレート処理用最尤復号器１０を通してデータ復調を行なう。ここで、ハーフレート処理用最尤復号器１０は、例えば、実施の形態１に記載したような、チャネルビット周波数の半分の周波数を用いて復調処理を行うビタビ復号器であってもよい。
【００５７】
なお、実施の形態２におけるハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図５において、標本化信号の代わりに、ハーフレート処理用適応等化手段９の等化出力信号を入力信号とし、ナイキスト補間フィルタ１７の代わりに、ナイキスト補間型適応等化手段３２の出力信号を用いることを特徴とするものであっても良い。これにより、パーシャルレスポンス等化された信号を直接オフセット補正制御に用いることが可能となるため、オフセット補正制御の正確さを向上させることができる。
【００５８】
一方、ＰＲＭＬ信号処理を実現するために、再生信号から、それに含まれるクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成することが必要である。それを実現するためのハーフレート処理用位相同期制御手段５は、以下のような構成を有するものであっても良い。アナログ・デジタルコンバータ３とハーフレート処理用オフセット制御手段４を経て、ハーフレート処理用適応等化手段９とナイキスト補間型適応等化手段３２から生成された等化出力信号を入力信号として、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６により位相誤差情報を検出する。そこで生成された位相誤差情報を平滑化するためのループフィルタ７と、ループフィルタ７の出力信号を基に、クロック発生手段８を用いて、再生クロックの位相と再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相が同期するように制御する。これら、アナログ・デジタルコンバータ３から開始し、クロック発生手段８までの経路により生成される再生クロックを用いて、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した多ビットの標本化信号が生成されるため、ＰＲＭＬ信号処理を実現することが可能となる。
【００５９】
なお、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６は、図８に示すような原理に基づいて、再生データの有するクロック成分の半分の周波数の位相と、再生クロックの位相を同期させるための位相誤差情報を検出するものであっても良い。
【００６０】
このように、本実施の形態２によるデジタルデータ再生装置では、光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施すとともに、波形等化手段２の出力信号をクロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号 に標本化する際に、チャネルビット周波数の半分の周波数を基に生成した再生クロックを用いて行い、ハーフレート処理用オフセット制御手段４により、標本化された多ビットのデジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分の補正を行った後、ハーフレート処理用位相同期制御手段５により、再生信号に含まれるチャネルビット周波数の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成させ、ハーフレート処理用適応等化手段９及びナイキスト補間適応等化手段３２によりパーシャルレスポンス等化処理を行い、ハーフレート処理用最尤復号器１０で最尤復号法（マキシマムライクリフード）により復号を行う、ＰＲＭＬ信号処理を適用したから、復調データの品質を向上させることができ、消費電力を大幅に低減することができる効果がある。
【００６１】
また、実施の形態１においては、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、標本化信号から直線フィルタ１１もしくはナイキスト補間フィルタ１７により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号を復元し、標準化信号と補間信号から、オフセット制御を行っていたが、本実施の形態２では、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、標本化信号の代わりに、ハーフレート処理用適応等化手段９の等化出力信号を入力信号とし、直線フィルタ１１もしくはナイキスト補間フィルタ１７の代わりに、ナイキスト補間型適応等化手段３２を用いるようにしたから、パーシャルレスポンス等化された信号を直接オフセット補正制御や位相同期制御に用いることができ、再生性能を向上させることができる効果がある。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に係るデジタルデータ再生装置によれば、同じ符号が少なくとも３つ以上連続する制約を有する記録符号によりデジタル記録されている光記録媒体から、デジタルデータを復調するデジタルデータ再生装置において、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号に、欠落した時間の再生信号を補間しながら、オフセット補正制御を行う、ハーフレート処理用オフセット制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段により得られた再生信号に対し、欠落した時間の位相誤差情報を補間しながら、位相同期制御を行う、ハーフレート処理用位相同期制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段、及び上記ハーフレート処理用位相同期制御手段により、振幅方向のオフセット補正、及び位相同期がなされた再生信号に対し、パーシャルレスポンス適応等化を行う、ハーフレート処理用適応等化手段と、上記ハーフレート処理用適応等化手段により得られた、パーシャルレスポンス適応等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行う、ハーフレート処理用最尤復号手段とを備え、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段は、ある任意の期間において、上記標本化して得られた信号と上記欠落した時間の再生信号を加算した加算信号の符号の極性が正ならば１を加算し、負ならば１を減算する極性値出力手段と、カウンタと、上記極性出力手段からの出力結果を、上記カウンタにより設定される任意の期間、累積加算する累積加算手段とを備え、位相同期状態でない場合にも振幅方向のオフセット補正を行うようにしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、データ復調処理を行うことが可能になるため、消費電力を低減でき、また、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、オフセット補正制御を行う場合に、位相同期状態に限定しなくても制御を行うことができる効果がある。
【００６３】
また、本発明の請求項２に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用適応等化手段が、上記チャネルビット周波数毎の等化出力信号を求める際に、該チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号からパーシャルレスポンス適応等化を行う、第1のハーフレート処理用適応等化フィルタと、上記標本化により再生信号を得る際に、欠落した中間信号をナイキスト補間により復元する、第２のハーフレート処理用適応等化フィルタとを備えることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて標本化した場合に、チャネルビット周波数毎の再生信号波形が正確に復元できるため、チャネルビット周波数のクロックで標本化した場合と比較しても、デジタルデータ復調の性能が劣化しない効果がある。
【００６４】
また、本発明の請求項３に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、直線補間フィルタを用いる構成としたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、最小限のフィードバック遅延量で位相同期制御ループを構成することが可能になるため、位相同期性能が保証される効果がある。
【００６５】
また、本発明の請求項４に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いる構成としたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、直線補間処理で得られた位相誤差情報よりも精度が向上する効果がある。
【００６６】
また、本発明の請求項５に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項４に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成されることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、位相同期制御ループの遅延量を抑制するとともに、直線補間処理よりも位相誤差情報の精度が確保できるため、より正確な位相同期制御を行うことができる効果がある。
【００６７】
また、本発明の請求項６に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記補間フィルタを用いて上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間し、上記標本化信号と上記補間フィルタ出力信号を並列して保持する保持手段を有し、該保持手段の出力信号を加算した加算信号の符号の極性により、正確に位相誤差情報を決定する構成としたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、補間処理により復元したデータも含めて、正確に位相誤差情報が取得できるタイミングを特定できるため、位相同期制御を安定に行える効果がある。
【００６８】
また、本発明の請求項７に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に位相誤差情報を求める構成としたから、パーシャルレスポンスに適した等化出力信号から位相誤差情報を生成することができるため、位相同期制御の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００７０】
また、本発明の請求項８に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、オフセット補正制御を行う場合に、直線補間処理で得られたオフセット情報よりも精度が向上する効果がある。
【００７１】
また、本発明の請求項９に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項８に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有するFinite Impulse Responseフィルタにより構成されることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、オフセット補正制御を行う場合に、オフセット制御ループの遅延量を抑制するとともに、直線補間処理よりもオフセット情報の精度が確保できるため、より正確なオフセット補正制御を行える効果がある。
【００７４】
また、本発明の請求項１０に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に振幅方向のオフセット情報を求めることとしたから、パーシャルレスポンスに適した等化出力信号からオフセット情報を生成することができるため、オフセット補正制御の信頼性を向上させられる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】高次イクリップルフィルタの周波数特性の説明図である。
【図３】各種パーシャルレスポンス方式の周波数特性とＭＴＦ特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、直線補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図（ａ）、及び直線補間の原理を説明するための図（ｂ）である。
【図５】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ナイキスト補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図（ａ）、及びナイキスト補間の原理を説明するための図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ナイキスト補間フィルタ１７の動作原理について説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、請求項１２に記載のハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、直線補間フィルタ（ａ）、及びナイキスト補間フィルタ（ｂ）を用いたハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６の動作原理について説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９で実現する、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）等化方式と、一般的な、２値化判別方式の違いについての説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるフィルタ係数学習手段の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用最尤復号器１０をビタビ復号器により実現する場合の動作原理の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２によるデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】従来のデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来のデジタルデータ再生装置の記録データ及び各出力段階における出力信号波形の説明図である。
【符号の説明】
１ プリアンプ
２ 波形等化手段
３ アナログ・デジタルコンバータ
４ ハーフレート処理用オフセット制御手段
５ ハーフレート処理用位相同期制御手段
６ ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段
７ ループフィルタ
８ クロック発生手段
９ ハーフレート処理用適応等化手段
１０ ハーフレート処理用最尤復号器
１１ 直線補間フィルタ
１２ ゼロクロス位置検出手段
１３ オフセット情報選択手段
１４ 平滑化手段
１５ 減算手段
１６Ａ〜Ｆ 直線補間の原理を説明するデータ
１７ ナイキスト補間フィルタ
１８Ａ〜Ｅ ナイキスト補間の原理を説明するデータ
１９Ａ〜Ｆ ナイキスト補間フィルタのフィルタ係数
２０ 極性値出力手段
２１ 累積加算手段
２２ カウンタ
２３ａ〜ｆ 遅延素子
２４ａ〜ｇ 乗算素子
２５ 加算手段
２６ 仮判定回路
２７ 等化誤差検出器
２８ 相関器
２９ フィードバックゲイン調整器
３０ａ〜ｇ フィルタ係数更新手段
３１ａ〜ｇ 初期値記憶手段
３２ ナイキスト補間型適応等化手段
３３ 光記録媒体
３４ 再生手段
３５ オフセット補正手段
３６ トランスバーサルフィルタ
３７ タップの重み係数設定手段
３８ ビタビ復号器
３９ セロクロス長検出器
４０ 周波数誤差検出器
４１ 位相比較器
４２ 周波数制御用ループフィルタ
４３ 位相制御用ループフィルタ
４４ａ、ｂ デジタル・アナログコンバータ
４５ ＶＣＯ
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータ再生装置に関するものであり、特に、線方向の高密度記録再生に有効な方式であるＰＲＭＬ（パーシャルレスポンス・マキシマムライクリフード）信号処理方式を用いたデジタルデータ再生装置であって、高倍速再生に対して消費電力が低減できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク媒体にデジタルデータを記録する方式として、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）に見られるように、線速度を一定にして記録媒体上の記録密度を一様にする方式が多く用いられている。線記録密度が一定となるようにマーク幅変調してデジタル変調記録された光ディスク再生信号に対してデジタルデータを再生する場合、再生信号が有するチャネルビット周波数に相当するクロック成分の位相を検出し、位相同期ループを構成することにより、位相同期引き込みを行なっていた。
【０００３】
その際、再生信号が有するクロック成分の周波数と、位相同期ループにより生成されるクロックの周波数が、大きく異なっている場合は、位相同期引き込みが完了しなくなる可能性や、異なった周波数に疑似引き込みする可能性が大きい。それを回避する手段として、再生線速度周期を、再生信号に含まれる特定のパルス長やパルス間隔より検出し、ディスクの回転速度の制御や位相同期ループの自走周波数の制御を行うことにより、正常な位相同期引き込みを可能としていた。
【０００４】
図１４は、従来のデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。このデジタルデータ再生装置は、正常な位相同期引き込みを可能とし、かつ、振幅方向のオフセット補正を正常に行うものである。図において、３３は光記録媒体、３４は再生手段、２は波形等化手段、３はアナログ・デジタルコンバータ、３５はオフセット補正手段、３６はトランスバーサルフィルタ、３７はタップの重み係数設定手段、３８はビタビ復号器、３９はゼロクロス長検出器、４０は周波数誤差検出器、４１は位相比較器、４２は周波数制御用ループフィルタ、４３は位相制御用ループフィルタ、４４ａ及び４４ｂはデジタル・アナログ・コンバータ、４５は電圧制御型発振器（Voltage Controlled Oscillator；以下、ＶＣＯと称する）である。
【０００５】
次に、このような構成を有する従来のデジタルデータ再生装置の動作について、以下に図１４及び図１５を用いて説明する。図１５は従来のデジタルデータ再生装置の記録データ及び各出力段階における出力信号波形を説明するための図である。
【０００６】
従来、光記録媒体３３には、図１５（ａ）に示すようなデジタル記録符号が、線記録密度一定となるように記録されている。記録されたデータは、例えば、８−１６変調方式のように、連続する０あるいは１が３個以上１４個以下に規制されたデータであるとする。再生手段３４で再生して得られる信号は、図１５（ａ）に示すように、記録データの線方向の高記録密度化にしたがって、干渉により高域の周波数成分になるほど振幅が減衰するため、図示されていないプリアンプにより増幅した後、波形等化手段２により、高域の周波数成分を強調するような補正を施す。図１５（ｂ）に示すように、高域強調された再生信号は、ＶＣＯ４５により生成される再生クロックを用いて、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタルコンバータ３により、多ビットのデジタル信号に標本化される。この時、再生クロックの位相と再生信号が有するクロック成分の位相が同期していれば、図１５（ｃ）に示すような標本化データが得られる。図１５（ｃ）は、特に、パーシャルレスポンス・マキシマムライクリフード（Partial Response Maximum Likelihood；以後、ＰＲＭＬと称する）信号処理方式に適した標本化データである。
【０００７】
ＰＲＭＬ信号処理方式とは、線記録方向の記録密度の増大に伴い、高域成分の振幅が劣化し信号雑音比が増大する再生系において、パーシャルレスポンス方式を適用して意図的に波形干渉を付加することにより、高域成分を必要としない再生系を実現し、かつ、前記波形干渉を考慮した確率計算により尤も確からしい系列を推定する最尤復号法により、再生データの品質を向上させる方式である。
【０００８】
この標本化された多ビットのデジタル信号をオフセット補正手段３５に入力することにより、再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正する。オフセット補正を施された再生デジタル信号を、トランスバーサルフィルタ３６によりパーシャルレスポンス等化する。この時、パーシャルレスポンス等化を適用したことにより、図１５（ｄ）に示すように、等化出力信号が多値化するという特徴を有する。トランスバーサルフィルタ３６のタップの重み係数は、等化誤差の二乗平均値を最小にするＬＭＳ（Least Mean Square；以後、ＬＭＳと称する）アルゴリズムを用いて、タップの重み係数設定手段３７により供給される。トランスバーサルフィルタ３６の出力信号を、最尤復号器の一種であるビタビ復号器３８により、２値化されたデジタルデータに復調する。
また、アナログ・デジタルコンバータ３により、標本化を行なう際の位相同期再生クロックは、以下のようにして制御される。
【０００９】
オフセット補正手段３５の出力信号から、ゼロレベルをクロスする位置を連続して検出し、隣接するゼロクロス間の標本数をカウントするゼロクロス長検出器３９の出力を用いて、１フレーム以上の特定の期間における同期パターン長を検出するとともに、同期パターンの検出周期を検出する周波数誤差検出器４０により、再生クロックの周波数制御を行うための周波数誤差量が決定される。
【００１０】
再生デジタルデータの位相情報は、オフセット補正手段３５の出力信号を用いて位相比較器４１により検出され、再生クロックと再生デジタルデータの位相同期制御を行うための位相誤差量が決定される。周波数誤差検出器４０から出力された周波数誤差量を用いて、再生クロックが再生デジタル信号と同期可能となる領域まで周波数の制御を行うように、周波数制御用ループフィルタ４２とデジタル・アナログコンバータ４４ｂによりＶＣＯ４５を制御する。
【００１１】
一方で、位相比較器４１から出力された位相誤差量を用いて、再生クロックが再生デジタル信号に同期するように、位相制御用ループフィルタ４３とデジタル・アナログ・コンバータ４４ａによりＶＣＯ４５を制御する。
【００１２】
このような一連の動作により、再生クロックの位相と、再生デジタルデータの有するクロック成分の位相を同期させることが可能となる。また、それに伴い、ＰＲＭＬ信号処理方式を適用することができるため、光ディスク媒体に記録されたデジタルデータを、安定かつ精度良く再生することが可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタルデータ再生装置は、以上のように構成されており、光ディスクからの再生波形が有するクロック成分、即ち、チャネルビット周波数と同期したクロックを用いて、アナログ・デジタルコンバーターでサンプリングを実行するとともにＰＲＭＬ信号処理を行うことにより、デジタルデータの復調を行っていた。その際、その構成要素であるＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路や有限インパルス応答フィルタ（Finite Impulse Responseフィルタ；以後、ＦＩＲと称する）及びビタビ復号器は、チャネルビットレートで処理されていた。
【００１４】
しかしながら、記録媒体に記録されているデジタルデータのチャネルビット周波数に同期した再生クロックを用いて、ＰＲＭＬ信号処理を適用したデジタルデータ復調を行う場合、高倍速再生時には、再生クロックの周波数が高くなるため、その周波数に依存してデジタル回路の消費電力が増大してしまう。
そこで、チャネルビット周波数の半分の周波数に同期した再生クロックを用いて、データ復調を行うことにより、高倍速再生時の消費電力の低減を試みた。
【００１５】
しかしながら、サンプリングのタイミングで得られる標本化信号から生成される情報のみを用いて、位相同期制御や振幅方向のオフセット補正を行う方法では、サンプリングを行うクロックが半分の周波数になることに依存する時間方向の情報量の劣化から、既に述べたような位相同期制御や、オフセット補正等の性能劣化を引き起こすため、十分な再生性能を維持することができない。したがって、単純に標本化周波数を半分にしただけでは、消費電力の低減と再生性能の双方を満足させることはできない。
【００１６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、光ディスク媒体に記録されたデジタルデータの再生性能を向上させ、かつ、消費電力の低減が可能となるデジタルデータ再生装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明に係るデジタルデータ再生装置は、同じ符号が少なくとも３つ以上連続する制約を有する記録符号によりデジタル記録されている光記録媒体から、デジタルデータを復調するデジタルデータ再生装置において、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号に、欠落した時間の再生信号を補間しながら、オフセット補正制御を行う、ハーフレート処理用オフセット制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段により得られた再生信号に対し、欠落した時間の位相誤差情報を補間しながら、位相同期制御を行う、ハーフレート処理用位相同期制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段、及び上記ハーフレート処理用位相同期制御手段により、振幅方向のオフセット補正、及び位相同期がなされた再生信号に対し、パーシャルレスポンス適応等化を行う、ハーフレート処理用適応等化手段と、上記ハーフレート処理用適応等化手段により得られた、パーシャルレスポンス適応等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行う、ハーフレート処理用最尤復号手段とを備え、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段は、ある任意の期間において、上記標本化して得られた信号と上記欠落した時間の再生信号を加算した加算信号の符号の極性が正ならば１を加算し、負ならば１を減算する極性値出力手段と、カウンタと、上記極性出力手段からの出力結果を、上記カウンタにより設定される任意の期間、累積加算する累積加算手段とを備え、位相同期状態でない場合にも振幅方向のオフセット補正を行うようにしたものである。
【００１８】
また、本願の請求項２の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用適応等化手段が、上記チャネルビット周波数毎の等化出力信号を求める際に、該チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号からパーシャルレスポンス適応等化を行う、第1のハーフレート処理用適応等化フィルタと、上記標本化により再生信号を得る際に、欠落した中間信号をナイキスト補間により復元する、第２のハーフレート処理用適応等化フィルタとを備えるようにしたものである。
【００１９】
また、本願の請求項３の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、直線補間フィルタを用いるようにしたものである。
【００２０】
また、本願の請求項４の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いるようにしたものである。
【００２１】
また、本願の請求項５の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項４に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成されるようにしたものである。
【００２２】
また、本願の請求項６の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記補間フィルタを用いて上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間し、上記標本化信号と上記補間フィルタ出力信号を並列して保持する保持手段を有し、該保持手段の出力信号を加算した加算信号の符号の極性により、正確に位相誤差情報を決定するようにしたものである。
【００２３】
また、本願の請求項７の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に位相誤差情報を求めるようにしたものである。
【００２５】
また、本願の請求項８の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いるようにしたものである。
【００２６】
また、本願の請求項９の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項８に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成されるようにしたものである。
【００２９】
また、本願の請求項１０の発明に係るデジタルデータ再生装置は、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に振幅方向のオフセット情報を求めるようにしたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本実施の形態１によるデジタルデータ再生装置は、ＰＲＭＬ信号処理をチャネルビット周波数の半分の周波数で行い、直線補間フィルタやナイキスト補間フィルタを用いて、時間方向に欠落した信号を復元して、オフセット補正制御や位相同期制御を行うようにしたものであり、デジタルデータの再生性能をほとんど劣化させず維持することができるものである。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。図において、３３は光記録媒体、３４は再生手段、１はプリアンプ、２はプリアンプ１で増幅された再生信号の高域の周波数成分に補正を加える波形等化手段、３はアナログ・デジタルコンバータ、４は再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正するハーフレート処理用オフセット制御手段、５はハーフレート処理用位相同期制御手段、６はハーフレート処理用位相誤差情報検出手段、７はループフィルタ、８は再生クロックを発生させるクロック発生手段、９はハーフレート処理用適応等化手段、１０はハーフレート処理用最尤復号器である。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置の動作について、図１〜図１２を用いて説明する。
光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施す。波形等化手段２は、ブースト量とカットオフ周波数を任意に設定できるフィルタで構成される。図２は、高次イクリップルフィルタの周波数特性の説明図である。図において、点線で示した特性はブーストを行わない場合の特性である。例えば、波形等化手段２は、図２の実線で示すような周波数特性を有する高次リップルフィルター等で構成されるものであってもよい。
【００３３】
波形等化手段２の出力信号を、クロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号に標本化する。この時、復調されるべきデジタルデータの符号が、例えば、ＤＶＤで用いられているような８−１６変調符号のように、最小ランレングスが２で制限された符号を用いており、かつ、光再生特性であるＭＴＦ（Mutual Transfer Function；以後、ＭＴＦと称する）特性が、図３に示すように、チャネルビット周波数のほぼ１／４以下の帯域で分布している場合、サンプリングの定理により、チャネルビット周波数の半分の周波数成分を有する再生クロックを用いて、アナログ・デジタルコンバータ３で標本化した場合において、理論上、デジタルデータを復調することが可能である。
【００３４】
このことを利用して、本発明は、再生クロックがチャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されることを特徴としている。この標本化された多ビットのデジタル信号をハーフレート処理用オフセット制御手段４に入力することにより、再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正する。
【００３５】
このハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図４に示すような構成及び原理のものでもよい。図４（ａ）及び（ｂ）は、各々本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置において、直線補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図、及び直線補間の原理を説明するための図である。チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されたクロックにより標本化された標本化信号（白丸○；１６Ａないし１６Ｂ等）から、直線補間フィルタ１１により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号（黒丸●；１６Ｃ及び１６Ｆ等）を復元し、標本化信号と補間信号を用いてゼロクロス位置検出手段１２により、制御前のセンターレベルをクロスする位置に存在する信号を特定し、オフセット情報選択手段１３により、標本化信号と補間信号の中から振幅方向のオフセット情報になり得る信号を選別する。このとき、ゼロクロス位置検出手段１２の動作原理は、例えば、隣り合う標本化信号１６Ａと補間信号１６Ｃを加算して平均した信号１６Ｄの符号の極性と、補間信号１６Ｃと標本化信号１６Ｂを加算して平均した信号１６Ｅの符号の極性が、異なることを利用して、振幅方向のオフセット情報を正確に示すゼロクロス位置の信号を特定するものであっても良い。直線補間フィルタ１１を用いた場合、補間信号１６Ｆのように、実際の波形からはずれた位置に復元されてしまう場合が生じるが、振幅方向のオフセット情報には関係ない信号として処理されるため、オフセット補正制御の精度には、ほとんど影響ないと考えて良い。オフセット情報選択手段１３の出力信号は、平滑化手段１４により平滑化され、その平滑化された信号を標本化信号から減算手段１５により減算することにより、標本化信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を低減するものであっても良い。
【００３６】
なお、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図５に示すような構成及び原理のものでもよい。図５（ａ）及び（ｂ）は、各々本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置において、ナイキスト補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図、及びナイキスト補間の原理を説明するための図である。チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されたクロックにより、標本化された標本化信号（白丸○；１８Ａないし１８Ｂ等）から、ナイキスト補間フィルタ１７により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号（黒丸●；１８Ｃ等）を復元し、標本化信号と補間信号を用いてゼロクロス位置検出手段１２により、制御前のセンターレベルをクロスする位置に存在する信号を特定し、オフセット情報選択手段１３により、標本化信号と補間信号の中から振幅方向のオフセット情報になり得る信号を選別する。このとき、ゼロクロス位置検出手段１２の動作原理は、例えば、隣り合う標本化信号１８Ａと補間信号１８Ｃを加算して平均した信号１８Ｄの符号の極性と、補間信号１８Ｃと標本化信号１８Ｂを加算して平均した信号１８Ｅの符号の極性が、異なることを利用して、振幅方向のオフセット情報を正確に示すゼロクロス位置の信号を特定するものであっても良い。ナイキスト補間フィルタ１７を用いた場合は、直線補間フィルタ１１を用いた場合に生じる補間信号１６Ｆのように、実際の波形からはずれた位置に復元されてしまう場合が生じにくいため、オフセット補正制御の精度が向上する。オフセット情報選択手段１３の出力信号は、平滑化手段１４により平滑化され、その平滑化された信号を標本化信号から減算手段１５により減算することにより、標本化信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を低減するものであっても良い。
【００３７】
なお、ナイキスト補間フィルタ１７は、例えば、図６に示すようなナイキスト特性を基にするフィルタであっても良い。図６は、実施の形態１におけるナイキスト補間フィルタ１７の動作原理について説明するための図である。図において、チャネルビット周期の２倍の周期を間隔とする、白丸○１９Ａないし１９Ｆの値を反映するようなフィルタ係数を適用したＦＩＲフィルタにより構成されるものであっても良い。これにより、時間方向に欠落した信号を復元することが可能となる。
【００３８】
なお、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図７に示すような構成のものでもよい。図７は、本発明の実施の形態１に係るデジタルデータ再生装置において、請求項１２に記載のハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図である。光記録媒体３３に記録されるデジタルデータは、その信号成分において、低域成分を抑制するようにコード化されている。例えば、ある任意の期間で、記録されている２値デジタルデータの“１”に対しては、１を加算し、記録されている２値デジタルデータの“０”に対しては、１を減算するようにして累積演算を行った場合に、その累積結果が、平均的に零に近づく特徴をもっている。この特性を利用して、図５に示すように、チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されたクロックにより、標本化された標本化信号（白丸○；１８Ａないし１８Ｂ等）から、ナイキスト補間フィルタ１７により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号（黒丸●；１８Ｃ等）を復元し、隣り合う標本化信号１８Ａと補間信号１８Ｃを加算して平均した信号１８Ｄの符号の極性に対しては、“−１”を割り当て、補間信号１８Ｃと標本化信号１８Ｂを加算して平均した信号１８Ｅの符号の極性に対しては、“１”を割り当てることを特徴とする極性値出力手段２０を有し、他の時間成分に対しても同様の処理を施した極性値出力手段２０の出力結果は、カウンタ２２により設定される任意の期間において累積加算手段２１により累積され、その累積結果を平滑化手段１４により平滑化した後、標本化信号から減算手段１５により減算することにより、標本化信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を低減するものであっても良い。この方式は、標本化信号が、それに含まれるクロック成分の半分の周波数の位相に同期していない場合にも有効であるため、標本化信号の位相同期がなされていない場合の処理に適用することが望ましい。
【００３９】
一方、ＰＲＭＬ信号処理を実現するために、再生信号から、それに含まれるクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成することが必要である。それを実現するためのハーフレート処理用位相同期制御手段５は、以下のような構成を有するものであっても良い。アナログ・デジタルコンバータ３とハーフレート処理用オフセット制御手段４を経て生成された出力信号から、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６により、正規の標本化位置の信号と、時間方向に欠落した信号を補間処理により復元した補間信号を用いて位相誤差情報を検出する。そこで生成された位相誤差情報を平滑化するためのループフィルタ７と、ループフィルタ７の出力信号を基に、クロック発生手段８を用いて、再生クロックの位相と再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相が同期するように制御する。これら、アナログ・デジタルコンバータ３から開始し、クロック発生手段８までの経路により生成される再生クロックを用いて、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した多ビットの標本化信号が生成されるため、ＰＲＭＬ信号処理を実現することが可能となる。
【００４０】
なお、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６は、図８に示すような原理に基づいて、再生データの有するクロック成分の半分の周波数の位相と、再生クロックの位相を同期させるための位相誤差情報を検出するものであって良い。図８は、再生クロックの周波数が、再生データの有するクロック成分の半分の周波数に比べて、僅かに低くなっている状態を示している。また、図８（ａ）は、時間方向の欠落信号を復元する補間処理に、図４に示した直線補間フィルタ１１を適用したときのものであり、図８（ｂ）は、補間処理に、図５に示したナイキスト補間フィルタ１７を適用したときのものである。例えば、再生データが４Ｔ（Ｔは、１チャネルビットに相当する時間）の連続する単一周波数により構成されている場合を仮定すると、白丸○が、標本化位相のオフセット補正後の信号であり、黒丸●が、時間方向に欠落した信号を補間処理により復元した信号である。それぞれを、円で囲んだゼロクロス近傍の信号において、立ち上がりエッジでは、そのままの情報を、立下りエッジでは信号の正負を反転させることにより、位相のずれ量に応じて、図８の点線で示す位相誤差曲線が観測される。ここで、円で囲まれた信号の振幅成分は、ゼロクロス近傍の再生波形の直線性を利用することにより、時間方向における位相成分のずれに置き換えて考えることが可能である。そこで、立ち上がりエッジと立下りエッジを考慮して、ゼロクロス近傍の標本化位相でのオフセット補正後の信号と、補間処理により生成された信号の振幅成分をそのまま位相誤差情報にすれば、正に観測された場合は、位相が遅れていることになり、再生クロックの周波数を高めて位相を進める方向にフィードバックさせることになる。反対に、負に観測された場合は、位相が進んでいることになり、再生クロックの周波数を低めて位相を遅らす方向にフィードバックさせることになる。これらの制御を行うことにより、位相誤差信号は零に近づき、再生クロックと再生データの有するクロック成分の半分の周波数の位相を同期させることが可能となる。ここで、図８（ａ）においては、直線補間フィルタ１１により復元された信号が、実際の波形からはずれた位置に復元されてしまう場合が生じるが、ゼロクロス近傍の円で囲まれた位相誤差曲線に含まれる位相誤差情報には関係ない信号として処理されるため、位相同期制御の精度には、ほとんど影響ないと考えて良い。一方、図８（ｂ）においては、ナイキスト補間フィルタ１７により補間処理がなされるために、実際の波形とほぼ同様の位置に復元されるため、位相誤差情報の精度は、直線補間フィルタ１１を用いる場合よりも向上する。
【００４１】
なお、ナイキスト補間フィルタ１７は、上述したハーフレート処理用オフセット制御手段４と同様に、例えば、図６に示すようなナイキスト特性を基として、チャネルビット周期の２倍の周期を間隔とする白丸○１９Ａないし１９Ｆのようなフィルタ係数を適用したＦＩＲフィルタにより構成されるものであっても良い。
【００４２】
次に、ハーフレート処理用オフセット制御手段４の出力信号を、ハーフレート処理用適応等化手段９に入力して、パーシャルレスポンス等化を行なう。図９は、本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９で実現するＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）等化方式と、一般的な２値化判別方式の違いについての説明図である。ここで、パーシャルレスポンス等化は、例えば、ＤＶＤに対して、図９（ｃ）に示すように、等化後の波形振幅が、５値にわかれるようなＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式を用いるものとする。また、図９における、白丸○は、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号をパーシャルレスポンス等化したものであり、黒丸●は、ハーフレート処理用適応等化手段９が有する、ナイキスト補間フィルタ１７により、時間方向に欠落した信号を復元したものである。
【００４３】
従来のデジタルデータ再生装置で用いられていたリードチャネルにおいては、図９（ａ）に示すような波形等化出力信号から、スライスレベルを用いた２値化判別により、デジタルデータ復調を行なっていた。標本化する場合も、図９（ｂ）に示すように標本化し、その多ビットデジタル信号をスライスレベルにより、２値化判別を行なっていた。それに対して、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式とは、異なる４つの時間の標本化データを、ａ：ｂ：ｂ：ａの比率で足しあわせた特徴（ａ＋ｂ＊Ｄ＋ｂ＊Ｄ2＋ａ＊Ｄ3）を有しており、再生信号に対して、図３に示すような、低域通過型フィルタの特性を付加するものである。図３においては、ＰＲ（１，２，２，１）方式と、ＰＲ（３，４，４，３）方式がこれにあたる。図３に示すＭＴＦ特性に近い周波数特性を有する方式ほど、有利なパーシャルレスポンス方式と考えられている。図３に示す方式だけでなく、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式以外にも、多種多様なパーシャルレスポンスの型は存在するが、特定の方式に限定するだけでなく、性能に見合うものであれば、他の方式を用いても問題はない。これら再生データの時間方向に相関性を付加するパーシャルレスポンス方式と、後述する最尤復号法（マキシマムライクリフード）の一つであり、付加したデータの相関性を利用して尤も確からしい系列を推定するビタビ復号器を合わせて、線記録方向の高密度記録再生に有利とされるＰＲＭＬ信号処理を実現することになる。
【００４４】
上述したように、ＰＲＭＬ信号処理方式は、再生波形の特性や変調符号により、様々な組み合わせが存在するため、各種記録再生系に対して、適切な方式を選択することが必要である。ハーフレート処理用適応等化手段９は、例えば、パーシャルレスポンス等化を行うための有限タップで構成されるＦＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタから出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段と、ＦＩＲフィルタの出力信号を基に、時間方向に欠落した信号を復元するためのナイキスト補間フィルタ１７により構成されるものであっても良い。このＦＩＲフィルタによる等化特性は、フィルタ係数を可変とすることで実現されるものである。図１０は、本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。図１０において、遅延素子２３ａないし２３ｆは再生クロックの１周期分（本発明の場合は、２Ｔの周期）を遅延させるための遅延素子、２４ａないし２４ｇは乗算素子、２５は加算手段である。このＦＩＲフィルタにおいては、加算手段２５の出力信号を入力信号として、ナイキスト補間フィルタ１７により補間信号を生成する。ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｓ１ないしＳ７は、加算手段２５から出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により設定される。図１１に実施の形態１におけるハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるフィルタ係数学習手段の構成ブロック図を示す。図において、フィルタ係数学習手段は、加算手段２５の等化出力信号から仮判定回路２６によりパーシャルレスポンス方式に対応した等化目標値を検出し、その等化目標値と加算信号２５の出力信号を減算して等化誤差を検出する等化誤差検出器２７と、等化誤差検出器２７の出力信号と、ＦＩＲフィルタの入力信号との相関を演算する相関器２８と、相関器２８の出力をゲイン倍してフィードバックゲインを調整する手段としてのフィードバックゲイン調整器２９と、その出力を各タップのフィルタ係数に加算し、フィルタ係数を更新する手段としてのフィルタ係数更新手段３０ａないし３０ｇにより構成されるものであり、適応制御開始時は、初期値記憶手段３１ａないし３１ｇに格納されているフィルタ係数の初期値をロードして、フィルタ係数の適応自動等化制御を行うものである。この等化出力信号は、図９（ｃ）における白丸○になり、ナイキスト補間フィルタ１７により補間された補間信号は、図９（ｃ）における黒丸●になる。
【００４５】
以上、一連の動作により出力された、パーシャルレスポンス等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行なうハーフレート処理用最尤復号器１０を通してデータ復調を行なう。ここで、ハーフレート処理用最尤復号器１０は、例えば、チャネルビット周波数の半分の周波数を用いて復調処理を行うビタビ復号器であってもよい。ビタビ復号器は、パーシャルレスポンスの型に応じて意図的に付加された符号の相関の法則にしたがって確率計算を行ない、尤も確からしい系列を推定するものである。図１２は、本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用最尤復号器１０をビタビ復号器により実現する場合の動作原理について説明するための図である。図１２（ａ）は状態遷移図、（ｂ）はトレリス線図と生き残りパスである。例えば、適用したパーシャルレスポンスの型がＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式の場合、図１２（ａ）に示すような、状態遷移図に基づいて状態が変化する。これは、特に、ＤＶＤで用いられている８−１６変調符号を考慮したものとなっており、最小ランレングス長を２で制限していることも関係して、Ｓ０ないしＳ５までの６状態の状態遷移で表現可能となっている。また、Ｘ／Ｙは、Ｘが記録符号の遷移を、Ｙがその時の信号振幅を示している。また、１つの状態は、隣接する３つの時間の符号で表わされ、例えば、Ｓ４「１１０」からＳ３「１００」への状態遷移では、「１１０」に符号“０”が加わり左にシフトされることにより、左端の“１”が消え、状態Ｓ３「１００」となることを意味している。ただし、処理レートが、チャネルビット周波数の半分の周波数である場合は、図１２（ａ）に示す状態遷移において、隣接する２つの状態を一つにまとめて考える必要がある。例えば、ハーフレート処理用適応等化手段９の出力信号が、正規の標本化位置における信号と、補間により復元された補間信号を並列に出力している場合は、隣接する２つの状態に対し、正規の標本化位置における正規データと補間データをそれぞれ入力し、並列処理を行う方法を用いても良い。その際の時間的変化は、図１２（ｂ）に示すような正規データと補間データを並列に処理することを特徴とするトレリス線図で表わされる。そこで、この各パスの確率的な長さｌｋａｂ（以下、ブランチメトリックと称する）を計算し、それぞれの状態に推移する場合に、ブランチメトリックを加算していく。ここで、ｋは時間的な推移を、ａｂは、状態ＳａからＳｂへの遷移でのブランチメトリックを表わしている。そのブランチメトリックの各状態における加算値は、メトリックと呼ばれ、このメトリックが最小となるパスを生き残りパスとして、順次出力していくことにより、２値デジタルデータに復調していくものである。つまり、図１２（ｂ）の記録符号にしたがって復調されるとすれば、実線で示したパスが生き残りパスということになる。
【００４６】
このように、本実施の形態１によるデジタルデータ再生装置では、光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施すとともに、波形等化手段２の出力信号をクロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号 に標本化する際に、チャネルビット周波数の半分の周波数を基に生成した再生クロックを用いて行い、ハーフレート処理用オフセット制御手段４により、標本化された多ビットのデジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分の補正を行った後、ハーフレート処理用位相同期制御手段５により、再生信号に含まれるチャネルビット周波数の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成させ、ハーフレート処理用適応等化手段９によりパーシャルレスポンス等化処理を行い、ハーフレート処理用最尤復号器１０で最尤復号法（マキシマムライクリフード）により復号を行う、ＰＲＭＬ信号処理を適用したから、復調データの品質を向上させることができ、消費電力を大幅に低減することができる効果がある。
【００４７】
また、再生信号を標本化する際に、チャネルビット周波数の半分の周波数成分を基に生成されるクロックを用いたことにより時間方向に欠落した信号を、直線補間フィルタ１１やナイキスト補間フィルタ１７を用いて復元して、オフセット補正制御や位相同期制御を行うようにしたから、デジタルデータの再生性能の劣化を防止することができる効果がある。
【００４８】
（実施の形態２）
この実施の形態２によるデジタルデータ再生装置は、ＰＲＭＬ信号処理をチャネルビット周波数の半分の周波数で行い、正規の標本化信号に対する適応等化手段と、時間方向に欠落した信号を復元するためのナイキスト特性を基本とする適応等化手段を用いて、パーシャルレスポンスに適したオフセット補正制御や位相同期制御を行うようにしたものであり、デジタルデータの再生性能を向上させることができるものである。
【００４９】
図１３は、本発明の実施の形態２に係るデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。図において、３３は光記録媒体、３４は再生手段、１はプリアンプ、２はプリアンプ１で増幅された再生信号の高域の周波数成分に補正を加える波形等化手段、３はアナログ・デジタル・コンバータ、４は再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正するハーフレット処理用オフセット制御手段、５はハーフレート処理用位相同期制御手段、６はハーフレート処理用位相誤差情報検出手段、７はループフィルタ、８は再生クロックを発生させるクロック発生手段、９はハーフレート処理用適応等化手段、１０はハーフレート処理用最尤復号器、３２はナイキスト補間型適応等化手段である。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態２に係るデジタルデータ再生装置の動作について、図２、３、５、６、及び図９〜図１１、及び図１３を用いて説明する。
光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施す。波形等化手段２は、ブースト量とカットオフ周波数を任意に設定できるフィルタで構成される。図２は、高次イクリップルフィルタの周波数特性の説明図である。図において、点線で示した特性はブーストを行わない場合の特性である。例えば、波形等化手段２は、図２の実線で示すような周波数特性を有する高次リップルフィルター等で構成されるものであってもよい。
【００５１】
波形等化手段２の出力信号をクロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号に標本化する。この時、復調されるべきデジタルデータの符号が、例えば、ＤＶＤで用いられているような８−１６変調符号のように、最小ランレングスが２で制限された符号を用いており、かつ、光再生特性であるＭＴＦ特性が、図３に示すように、チャネルビット周波数のほぼ１／４以下の帯域で分布している場合、サンプリングの定理により、チャネルビット周波数の半分の周波数成分を有する再生クロックを用いて、アナログ・デジタルコンバータ３で標本化した場合において、理論上、デジタルデータを復元することが可能である。
【００５２】
このことを利用して、本発明は、再生クロックが、チャネルビット周波数の半分の周波数を基準に生成されることを特徴としている。この標本化された多ビットのデジタル信号をハーフレート処理用オフセット制御手段４に入力することにより、再生デジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分を補正する。
【００５３】
次に、ハーフレート処理用オフセット制御手段４の出力信号を、ハーフレート処理用適応等化手段９とナイキスト補間型適応等化手段３２に入力して、パーシャルレスポンス等化を行なう。ここで、パーシャルレスポンス等化は、例えば、ＤＶＤに対して、図９（ｃ）に示すように、等化後の波形振幅が、５値にわかれるようなＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式を用いるものとする。ここで、図９における、白丸○は、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号をパーシャルレスポンス等化したものであり、黒丸●は、ナイキスト補間型適応等化手段３２により、時間方向に欠落した信号を復元したものである。
【００５４】
ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式とは、異なる４つの時間の標本化データを、ａ：ｂ：ｂ：ａの比率で足しあわせた特徴（ａ＋ｂ＊Ｄ＋ｂ＊Ｄ2＋ａ＊Ｄ3）を有しており、再生信号に対して、図３に示すような、低域通過型フィルタの特性を付加するものである。図３においては、ＰＲ（１，２，２，１）方式と、ＰＲ（３，４，４，３）方式がこれにあたる。図３に示すＭＴＦ特性に近い周波数特性を有する方式ほど、有利なパーシャルレスポンス方式と考えられている。図３に示す方式だけでなく、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）方式以外にも、多種多様なパーシャルレスポンスの型は存在するが、特定の方式に限定するだけでなく、性能に見合うものであれば、他の方式を用いても問題はない。これら再生データの時間方向に相関性を付加するパーシャルレスポンス方式と、後述する最尤復号法（マキシマムライクリフード）の一つであり、付加したデータの相関性を利用して尤も確からしい系列を推定するビタビ復号器を合わせて、線記録方向の高密度記録再生に有利とされるＰＲＭＬ信号処理を実現することになる。
【００５５】
上述したように、ＰＲＭＬ信号処理方式は、再生波形の特性や変調符号により、様々な組み合わせが存在するため、各種記録再生系に対して、適切な方式を選択することが必要である。ハーフレート処理用適応等化手段９は、例えば、パーシャルレスポンス等化を行うための有限タップで構成されるＦＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタから出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により構成されるものであっても良い。また、ナイキスト補間型適応等化手段３２は、例えば、図６に示すようなナイキスト特性を有するＦＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタから出力される補間出力信号に存在する等化誤差が最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により構成されるものであっても良い。このＦＩＲフィルタによる等化特性は、フィルタ係数を可変させることで実現されるものである。ＦＩＲフィルタは、図１０に示すような再生クロックの１周期分（本発明の場合は、２Ｔ）を遅延させるための遅延素子２３ａないし２３ｆと、乗算素子２４ａないし２４ｇと、加算手段２５により構成されるものであってもよい。ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｓ１ないしＳ７は、加算手段２５から出力されるパーシャルレスポンス等化出力信号に存在する等化誤差が、最小になるように適応的に制御するＬＭＳアルゴリズムを利用したフィルタ係数学習手段により設定される。フィルタ係数学習手段は、例えば、図１１に示すような構成のものでもよい。加算手段２５の等化出力信号から仮判定回路２６によりパーシャルレスポンス方式に対応した等化目標値を検出し、その等化目標値と加算信号２５の出力信号を減算して等化誤差を検出する等化誤差検出器２７と、等化誤差検出器２７の出力信号と、ＦＩＲフィルタの入力信号との相関を演算する相関器２８と、相関器２８の出力をゲイン倍してフィードバックゲインを調整する手段としてのフィードバックゲイン調整器２９と、その出力を各タップのフィルタ係数に加算し、フィルタ係数を更新する手段としてのフィルタ係数更新手段３０ａないし３０ｇにより構成されるものであり、適応制御開始時は、初期値記憶手段３１ａないし３１ｇに格納されているフィルタ係数の初期値をロードして、フィルタ係数の適応自動等化制御を行うものである。ハーフレート処理用適応等化手段９の出力信号は、図９（ｃ）における白丸○になり、ナイキスト補間型適応等化手段３２の出力信号は、図９（ｃ）における黒丸●になる。
【００５６】
以上、一連の動作により出力された、パーシャルレスポンス等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行なうハーフレート処理用最尤復号器１０を通してデータ復調を行なう。ここで、ハーフレート処理用最尤復号器１０は、例えば、実施の形態１に記載したような、チャネルビット周波数の半分の周波数を用いて復調処理を行うビタビ復号器であってもよい。
【００５７】
なお、実施の形態２におけるハーフレート処理用オフセット制御手段４は、例えば、図５において、標本化信号の代わりに、ハーフレート処理用適応等化手段９の等化出力信号を入力信号とし、ナイキスト補間フィルタ１７の代わりに、ナイキスト補間型適応等化手段３２の出力信号を用いることを特徴とするものであっても良い。これにより、パーシャルレスポンス等化された信号を直接オフセット補正制御に用いることが可能となるため、オフセット補正制御の正確さを向上させることができる。
【００５８】
一方、ＰＲＭＬ信号処理を実現するために、再生信号から、それに含まれるクロック成分の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成することが必要である。それを実現するためのハーフレート処理用位相同期制御手段５は、以下のような構成を有するものであっても良い。アナログ・デジタルコンバータ３とハーフレート処理用オフセット制御手段４を経て、ハーフレート処理用適応等化手段９とナイキスト補間型適応等化手段３２から生成された等化出力信号を入力信号として、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６により位相誤差情報を検出する。そこで生成された位相誤差情報を平滑化するためのループフィルタ７と、ループフィルタ７の出力信号を基に、クロック発生手段８を用いて、再生クロックの位相と再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相が同期するように制御する。これら、アナログ・デジタルコンバータ３から開始し、クロック発生手段８までの経路により生成される再生クロックを用いて、再生信号が有するクロック成分の半分の周波数の位相と同期した多ビットの標本化信号が生成されるため、ＰＲＭＬ信号処理を実現することが可能となる。
【００５９】
なお、ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６は、図８に示すような原理に基づいて、再生データの有するクロック成分の半分の周波数の位相と、再生クロックの位相を同期させるための位相誤差情報を検出するものであっても良い。
【００６０】
このように、本実施の形態２によるデジタルデータ再生装置では、光記録媒体３３から再生手段３４により再生された光ディスク再生信号を、プリアンプ１で出力振幅を強調した後、波形等化手段２で高域を強調するような補正を施すとともに、波形等化手段２の出力信号をクロック発生手段８により生成される再生クロックを用いてアナログ・デジタルコンバータ３により多ビットのデジタル信号 に標本化する際に、チャネルビット周波数の半分の周波数を基に生成した再生クロックを用いて行い、ハーフレート処理用オフセット制御手段４により、標本化された多ビットのデジタル信号に含まれる振幅方向のオフセット成分の補正を行った後、ハーフレート処理用位相同期制御手段５により、再生信号に含まれるチャネルビット周波数の半分の周波数の位相と同期した標本化信号を生成させ、ハーフレート処理用適応等化手段９及びナイキスト補間適応等化手段３２によりパーシャルレスポンス等化処理を行い、ハーフレート処理用最尤復号器１０で最尤復号法（マキシマムライクリフード）により復号を行う、ＰＲＭＬ信号処理を適用したから、復調データの品質を向上させることができ、消費電力を大幅に低減することができる効果がある。
【００６１】
また、実施の形態１においては、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、標本化信号から直線フィルタ１１もしくはナイキスト補間フィルタ１７により、チャネルビット周波数毎の再生信号として欠落した時間方向の成分である補間信号を復元し、標準化信号と補間信号から、オフセット制御を行っていたが、本実施の形態２では、ハーフレート処理用オフセット制御手段４は、標本化信号の代わりに、ハーフレート処理用適応等化手段９の等化出力信号を入力信号とし、直線フィルタ１１もしくはナイキスト補間フィルタ１７の代わりに、ナイキスト補間型適応等化手段３２を用いるようにしたから、パーシャルレスポンス等化された信号を直接オフセット補正制御や位相同期制御に用いることができ、再生性能を向上させることができる効果がある。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に係るデジタルデータ再生装置によれば、同じ符号が少なくとも３つ以上連続する制約を有する記録符号によりデジタル記録されている光記録媒体から、デジタルデータを復調するデジタルデータ再生装置において、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号に、欠落した時間の再生信号を補間しながら、オフセット補正制御を行う、ハーフレート処理用オフセット制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段により得られた再生信号に対し、欠落した時間の位相誤差情報を補間しながら、位相同期制御を行う、ハーフレート処理用位相同期制御手段と、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段、及び上記ハーフレート処理用位相同期制御手段により、振幅方向のオフセット補正、及び位相同期がなされた再生信号に対し、パーシャルレスポンス適応等化を行う、ハーフレート処理用適応等化手段と、上記ハーフレート処理用適応等化手段により得られた、パーシャルレスポンス適応等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行う、ハーフレート処理用最尤復号手段とを備え、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段は、ある任意の期間において、上記標本化して得られた信号と上記欠落した時間の再生信号を加算した加算信号の符号の極性が正ならば１を加算し、負ならば１を減算する極性値出力手段と、カウンタと、上記極性出力手段からの出力結果を、上記カウンタにより設定される任意の期間、累積加算する累積加算手段とを備え、位相同期状態でない場合にも振幅方向のオフセット補正を行うようにしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、データ復調処理を行うことが可能になるため、消費電力を低減でき、また、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、オフセット補正制御を行う場合に、位相同期状態に限定しなくても制御を行うことができる効果がある。
【００６３】
また、本発明の請求項２に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用適応等化手段が、上記チャネルビット周波数毎の等化出力信号を求める際に、該チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号からパーシャルレスポンス適応等化を行う、第1のハーフレート処理用適応等化フィルタと、上記標本化により再生信号を得る際に、欠落した中間信号をナイキスト補間により復元する、第２のハーフレート処理用適応等化フィルタとを備えることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて標本化した場合に、チャネルビット周波数毎の再生信号波形が正確に復元できるため、チャネルビット周波数のクロックで標本化した場合と比較しても、デジタルデータ復調の性能が劣化しない効果がある。
【００６４】
また、本発明の請求項３に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、直線補間フィルタを用いる構成としたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、最小限のフィードバック遅延量で位相同期制御ループを構成することが可能になるため、位相同期性能が保証される効果がある。
【００６５】
また、本発明の請求項４に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いる構成としたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、直線補間処理で得られた位相誤差情報よりも精度が向上する効果がある。
【００６６】
また、本発明の請求項５に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項４に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成されることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、位相同期制御ループの遅延量を抑制するとともに、直線補間処理よりも位相誤差情報の精度が確保できるため、より正確な位相同期制御を行うことができる効果がある。
【００６７】
また、本発明の請求項６に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記補間フィルタを用いて上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間し、上記標本化信号と上記補間フィルタ出力信号を並列して保持する保持手段を有し、該保持手段の出力信号を加算した加算信号の符号の極性により、正確に位相誤差情報を決定する構成としたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、位相同期制御を行う場合に、補間処理により復元したデータも含めて、正確に位相誤差情報が取得できるタイミングを特定できるため、位相同期制御を安定に行える効果がある。
【００６８】
また、本発明の請求項７に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に位相誤差情報を求める構成としたから、パーシャルレスポンスに適した等化出力信号から位相誤差情報を生成することができるため、位相同期制御の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００７０】
また、本発明の請求項８に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、オフセット補正制御を行う場合に、直線補間処理で得られたオフセット情報よりも精度が向上する効果がある。
【００７１】
また、本発明の請求項９に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項８に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有するFinite Impulse Responseフィルタにより構成されることとしたから、チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックを用いて、オフセット補正制御を行う場合に、オフセット制御ループの遅延量を抑制するとともに、直線補間処理よりもオフセット情報の精度が確保できるため、より正確なオフセット補正制御を行える効果がある。
【００７４】
また、本発明の請求項１０に係るデジタルデータ再生装置によれば、請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に振幅方向のオフセット情報を求めることとしたから、パーシャルレスポンスに適した等化出力信号からオフセット情報を生成することができるため、オフセット補正制御の信頼性を向上させられる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】高次イクリップルフィルタの周波数特性の説明図である。
【図３】各種パーシャルレスポンス方式の周波数特性とＭＴＦ特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、直線補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図（ａ）、及び直線補間の原理を説明するための図（ｂ）である。
【図５】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ナイキスト補間フィルタを用いたハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図（ａ）、及びナイキスト補間の原理を説明するための図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ナイキスト補間フィルタ１７の動作原理について説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、請求項１２に記載のハーフレート処理用オフセット制御手段４の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、直線補間フィルタ（ａ）、及びナイキスト補間フィルタ（ｂ）を用いたハーフレート処理用位相誤差情報検出手段６の動作原理について説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９で実現する、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）等化方式と、一般的な、２値化判別方式の違いについての説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態１及び２によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用適応等化手段９の構成要素であるフィルタ係数学習手段の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態１によるデジタルデータ再生装置において、ハーフレート処理用最尤復号器１０をビタビ復号器により実現する場合の動作原理の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２によるデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】従来のデジタルデータ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来のデジタルデータ再生装置の記録データ及び各出力段階における出力信号波形の説明図である。
【符号の説明】
１ プリアンプ
２ 波形等化手段
３ アナログ・デジタルコンバータ
４ ハーフレート処理用オフセット制御手段
５ ハーフレート処理用位相同期制御手段
６ ハーフレート処理用位相誤差情報検出手段
７ ループフィルタ
８ クロック発生手段
９ ハーフレート処理用適応等化手段
１０ ハーフレート処理用最尤復号器
１１ 直線補間フィルタ
１２ ゼロクロス位置検出手段
１３ オフセット情報選択手段
１４ 平滑化手段
１５ 減算手段
１６Ａ〜Ｆ 直線補間の原理を説明するデータ
１７ ナイキスト補間フィルタ
１８Ａ〜Ｅ ナイキスト補間の原理を説明するデータ
１９Ａ〜Ｆ ナイキスト補間フィルタのフィルタ係数
２０ 極性値出力手段
２１ 累積加算手段
２２ カウンタ
２３ａ〜ｆ 遅延素子
２４ａ〜ｇ 乗算素子
２５ 加算手段
２６ 仮判定回路
２７ 等化誤差検出器
２８ 相関器
２９ フィードバックゲイン調整器
３０ａ〜ｇ フィルタ係数更新手段
３１ａ〜ｇ 初期値記憶手段
３２ ナイキスト補間型適応等化手段
３３ 光記録媒体
３４ 再生手段
３５ オフセット補正手段
３６ トランスバーサルフィルタ
３７ タップの重み係数設定手段
３８ ビタビ復号器
３９ セロクロス長検出器
４０ 周波数誤差検出器
４１ 位相比較器
４２ 周波数制御用ループフィルタ
４３ 位相制御用ループフィルタ
４４ａ、ｂ デジタル・アナログコンバータ
４５ ＶＣＯ
Claims (10)
- 同じ符号が少なくとも３つ以上連続する制約を有する記録符号によりデジタル記録されている光記録媒体から、デジタルデータを復調するデジタルデータ再生装置において、
チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号に、欠落した時間の再生信号を補間しながら、オフセット補正制御を行う、ハーフレート処理用オフセット制御手段と、
上記ハーフレート処理用オフセット制御手段により得られた再生信号に対し、欠落した時間の位相誤差情報を補間しながら、位相同期制御を行う、ハーフレート処理用位相同期制御手段と、
上記ハーフレート処理用オフセット制御手段、及び上記ハーフレート処理用位相同期制御手段により、振幅方向のオフセット補正、及び位相同期がなされた再生信号に対し、パーシャルレスポンス適応等化を行う、ハーフレート処理用適応等化手段と、
上記ハーフレート処理用適応等化手段により得られた、パーシャルレスポンス適応等化信号を用いて、パーシャルレスポンスの型に応じて復号を行う、ハーフレート処理用最尤復号手段とを備え、
上記ハーフレート処理用オフセット制御手段は、
ある任意の期間において、上記標本化して得られた信号と上記欠落した時間の再生信号を加算した加算信号の符号の極性が正ならば１を加算し、負ならば１を減算する極性値出力手段と、
カウンタと、
上記極性出力手段からの出力結果を、上記カウンタにより設定される任意の期間、累積加算する累積加算手段とを備え、
位相同期状態でない場合にも振幅方向のオフセット補正を行う、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ハーフレート処理用適応等化手段が、
上記チャネルビット周波数毎の等化出力信号を求める際に、該チャネルビット周波数の半分の周波数のクロックにより標本化して得られた再生信号からパーシャルレスポンス適応等化を行う、第1のハーフレート処理用適応等化フィルタと、
上記標本化により再生信号を得る際に、欠落した中間信号をナイキスト補間により復元する、第２のハーフレート処理用適応等化フィルタとを備えた、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、直線補間フィルタを用いる、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の位相誤差情報を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いる、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項４に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成される、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記標本化信号から上記補間フィルタを用いて上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間し、上記標本化信号と上記補間フィルタ出力信号を並列して保持する保持手段を有し、該保持手段の出力信号を加算した加算信号の符号の極性により、正確に位相誤差情報を決定する、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ハーフレート処理用位相同期制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に位相誤差情報を求める、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項１に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記標本化信号から上記チャネルビット周波数毎の再生信号を補間する際に、ナイキスト補間フィルタを用いる、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項８に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ナイキスト補間フィルタが、精度を維持するのに必要な最小限のタップ数を有する有限インパルス応答フィルタにより構成される、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。 - 請求項２に記載のデジタルデータ再生装置において、
上記ハーフレート処理用オフセット制御手段が、上記第１の適応等化フィルタから出力される適応等化信号と、上記第２の適応等化フィルタから出力される補間信号を用いて、正確に振幅方向のオフセット情報を求める、
ことを特徴とするデジタルデータ再生装置。
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