JP3697809B2 - 信号検出回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は信号検出回路に関し、特に同期信号等のように所定の周期毎に現れる特定の信号パターンをより高い精度で検出可能な信号検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信や情報記録等の分野においては、データを所定長のフォーマットに整えて伝送あるいは記録、再生するシステムがある。図２は、このようなシステムの一例であるディスク装置のデータフォーマットを示す説明図である。図２の例においては、１２４バイト毎に区切られたデータ１１に、データの区切り（ブロックあるいはフレーム同期）信号であるＳＹＮＣパターンデータ１０が付加されて、１単位のデータが形成される。このＳＹＮＣパターンデータ１０は、データ中には同じパターンが現れないように、例えば符号化規則違反のパターン等が使用される。このようなシステムにおいて信号を受信、再生して元のデータを復元する際には、そのフォーマット中に所定周期で含まれるＳＹＮＣパターンデータ１０を確実に検出する必要がある。
【０００３】
ところが、受信あるいは再生信号はノイズを含んでいたり、データが欠落していたりしてＳＹＮＣパターン１０を正しく検出できないことがある。例えば、伝送されるデータ中に誤りが生じて、ＳＹＮＣパターン１０と同じパターンになると、ＳＹＮＣパターン１０を誤検出してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、このような誤検出を防ぐ対策として、従来においては図３に示すような方法が行われていた。即ち、１度ＳＹＮＣパターンＳＩ１を検出してＳＹＮＣ信号出力（ＳＯ１）を出力した場合に、該ＳＹＮＣ信号出力（ＳＯ１）の発生時点からデータ数をカウントし、次にＳＹＮＣパターン（ＳＩ２）が来ると予想される位置を中心とした所定の範囲においてＳＹＮＣ検出ウィンドウＷ１を発生する。例えば、図２の例においては、１ブロックのデータ長が１２８バイトであるので、ジッタやビットスリップによるずれを考慮し、バイトカウンタのカウント数が１２６から１２９の間でＳＹＮＣ検出ウィンドウ（Ｗ１）を発生する。
【０００５】
このようにして、該ＳＹＮＣ検出ウィンドウ内でのみＳＹＮＣパターンを検出することによって誤検出を防止する。また図３に示すように、ＳＹＮＣ検出ウィンドウ（Ｗ２）内においてＳＹＮＣ２０を検出できなかった場合には、例えばＳＹＮＣ検出ウィンドウ（Ｗ２）の中央においてＳＹＮＣパターンを検出したものとして、ＳＹＮＣ検出信号２１を強制的に発生させることが行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来の信号検出方法においては、ＳＹＮＣ検出ウィンドウを使用しない場合と比較すれば、より誤りが少なくＳＹＮＣパターン検出ができるが、本来のＳＹＮＣパターンにビット誤りが発生した場合など、ＳＹＮＣ信号を出力できない場合があるという問題点があった。また、ＳＹＮＣパターンを検出できないと、ＳＹＮＣ検出ウィンドウの位置が徐々にずれて、ＳＹＮＣパターンの位置がＳＹＮＣ検出ウィンドウ外になってしまい、更にＳＹＮＣパターンの検出ができなくなってしまうという問題点もあった。
【０００７】
本発明の目的は、前記のような従来技術の問題点を解決し、本来はデータ中には存在しない同期信号等の特定の信号パターンをより高精度に検出可能な信号検出回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定の周期毎に現れる所定の信号パターンを検出する信号検出回路において、入力信号と検出すべき信号パターンとの類似度に応じた検出レベルを出力し、この検出レベルおよびウィンドウ信号の状態に基づき、所定パターンの信号を検出したか否かを判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、信号検出レベルの判定手段は、例えば信号パターンのサブセット（部分集合）の内のいくつが正しく検出されたか、即ち信号の類似度によって、信号検出の確からしさをレベルで表して出力する。また、信号検出を判定する回路は、例えばレベルが高い場合には検出位置に関わらず信号を検出したものと見なし、またレベルが低い場合には信号検出ウィンドウ内である場合にのみ信号検出と見なすというように、レベル情報およびウィンドウ信号の状態に基づき、信号検出の判定を行う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を適用したハードディスク装置のＳＹＮＣパターン検出回路の構成を示すブロック図である。４８ビットシフトレジスタ１には図示しないヘッドによって読み取られ、復号回路によって２値データに変換されたデータ列が入力される。本実施例においては、ハードディスクは図２に示すような形式でフォーマットされ、データは例えばＲＬＬ（１、７）形式でランレングス制限符号化され、記録されている。
【００１１】
図４は、誤りが無い限りデータ中には絶対に現れないユニークな２つのデータパターンＡ、Ｂを組み合わせたＳＹＮＣパターンの一例を示す説明図である。例えばＩＢＭ（登録商標）方式のＲＬＬ（１、７）形式のデータ変換を行った場合には、データ中には”１”を挟んで”０”が連続して６個、７個あるいは７個、６個と続くようなパターンは現れない。そこで、図４に示すようなパターンＡ「00000010000000」およびパターンＢ「00000001000000」がＳＹＮＣパターンのサブセットとなるようにＳＹＮＣパターンを決定する。
【００１２】
なお、ＲＬＬ（１、７）形式のデータ変換においては１バイト当たり１２ビットに変換されるので、ＳＹＮＣパターンは４バイト分で４８ビット存在する。また、図４のＳＹＮＣパターンにおける”Ｆ”は直前のデータの反転値、”Ｌ”は直後のデータの反転値であり、上部にＮＲＺＩ変調した場合の信号波形を示してある。
【００１３】
図１に戻って、２つのＢパターン一致検出回路２、４、および２つのＡパターン一致検出回路３、５はそれぞれ同じ回路構成の一致検出回路である。なお、各一致検出回路２〜５の右上にかぎ括弧で記載されている数字は、各一致検出回路２〜５に入力される、シフトレジスタ１の出力端子番号の範囲であり、図４に示すようにそれぞれの取り込み範囲は重複している。図５は、一例であるＢパターン一致検出回路２の構成を示す回路図である。シフトレジスタ１の第２９〜４２段目の出力信号は、それぞれ複数の排他的論理和ゲート３０の一方の入力端子に接続され、該ゲート３０の他方の入力端子には比較するＢパターンデータが入力されている。
【００１４】
排他的論理和ゲート３０の否定出力端子は論理積ゲート３１に接続されており、シフトレジスタ１の出力データパターンと比較パターンとが一致すると、論理積ゲート３１から”１”が出力される。なお、シフトレジスタ１の各段に記載されている数字はシフトレジスタの入力側からの段数を表し、また括弧内の数字はＳＹＮＣパターンデータの先頭からの順番を表している。なお、他の一致検出回路３〜５についても同様に動作する。
【００１５】
図１に戻って、検出レベルデコード回路６は、例えばゲート回路あるいはＲＯＭ等から構成されるデコード回路であり、各パターン一致回路２〜５の出力信号を入力し、本来のＳＹＮＣパターンに対する検出されたＳＹＮＣパターンの確からしさの度合いを示す検出レベル情報を出力する。
図６は、検出レベルデコード回路６の各入力信号の状態および対応する検出レベルを示す真理値表である。図６において、各パターン検出出力欄の括弧付数字は図１の各パターン一致検出回路に付与した番号と対応している。また、出力検出レベルは数値が大きいほどＳＹＮＣ検出の確かさの度合いあるいは類似度が大きいことを示している。なお、シフトレジスタ１から検出レベルデコード回路６までによって、ＳＹＮＣ検出ウィンドウを使用せずに検出レベル情報を出力する検出レベル出力手段が構成されている。
【００１６】
カウンタリセット制御回路・ＳＹＮＣ出力制御回路７は、やはりゲート回路あるいはＲＯＭ等から構成され、検出レベル情報およびＳＹＮＣ検出ウィンドウ信号を入力して、ＳＹＮＣ信号およびＳＹＮＣ検出ウィンドウ発生用カウンタのリセット信号を出力する。図７は、カウンタリセット制御回路・ＳＹＮＣ出力制御回路７における各入力信号の状態およびＳＹＮＣ信号、リセット信号出力を示す真理値表である。なお、動作については後述する。
【００１７】
メインカウンタ８およびサブカウンタ９は同じ回路構成であり、例えば図示しないシフトレジスタ１のシフトクロックであるビット同期したクロックを計数する１１ビットのバイナリカウンタ、およびメインウィンドウ、サブウィンドウ信号を発生するデコード回路からなる。該デコード回路は、例えばカウンタの上位８ビット、即ちバイト単位の計数値を入力し、計数値が１２６から１２９の間のみ”１”を出力する。
【００１８】
次に、図１の信号検出回路の動作を説明する。図示しないヘッドによって読み取られ、復号回路によって２値データに変換されたデータ列が１ビットづつ４８ビットレジスタ１に入力される。２つのＢパターン一致検出回路２、４、および２つのＡパターン一致検出回路３、５はそれぞれシフトレジスタ１の所定の出力端子群の信号を各基準パターンと比較し、一致した場合にはそれぞれ一致信号を出力する。
【００１９】
検出レベルデコード回路６は、各パターン一致回路２〜５の出力信号を入力し、図６に示す真理値表に基づき、ＳＹＮＣパターン検出の確かさの度合いを示す０〜３の検出レベル情報を出力する。図６に示した真理値表においては、例えば１つのパターンのみを検出しても検出レベルは０であり、２つのパターンを同時に検出した場合でも、例えば表の４行目、１３行目のように、１つのＳＹＮＣパターン入力時に２回検出される可能性のあるパターンの組み合わせはレベル０になっており、１回だけ検出されるパターンの組み合わせのみが１以上のレベルに設定されている。
レベル１は、２つのパターンのみが同時に検出された場合に出力され、レベル２は３つのパターンのみが同時に検出された場合に出力される。更にレベル４は４つのパターン全てが同時に検出された場合に出力されるものであり、最も確かさの度合いが大きい。
【００２０】
カウンタリセット制御回路・ＳＹＮＣ出力制御回路７は、検出レベル情報、メインおよびサブウィンドウ信号を入力して、図７に示す真理値表に基づき、ＳＹＮＣ信号およびウィンドウ発生用カウンタのリセット信号を出力する。また、メインカウンタ８およびサブカウンタ９は図示しないビット同期したクロックを計数し、前述したようなウィンドウ信号を発生する。
【００２１】
図７の真理値表において、検出レベルが３の場合には、ウィンドウがどのような状態であってもＳＹＮＣパターン検出と見なしてＳＹＮＣ信号を出力し、メイン、サブの両カウンタのリセット信号も出力される。また、検出レベルが１の場合には、例えばメインウィンドウが”１”の場合にのみＳＹＮＣパターン検出と見なし、サブウィンドウ内のみでレベル１が検出された場合には無視される。
メインウィンドウは比較的確実にＳＹＮＣパターンを検出した場合にのみリセットされ、その他の場合にはリセットされない。従って、一度同期が取れた後には、例えばＳＹＮＣパターンが全く検出できなかったり、ビット誤り等によって本来の位置以外の場所で低いレベルのＳＹＮＣパターンが検出された場合においても、メインウィンドウ信号を発生するメインカウンタ８によって同期が維持される。
【００２２】
一方、メインウィンドウの同期が外れている場合には、レベル３の完全なＳＹＮＣパターンを検出しない限りはメインカウンタ８の同期が取れない。そこで、サブウィンドウを設け、サブウィンドウはメインウィンドウよりも低いレベルでリセットされるように構成する。そして、サブウィンドウ内においてレベル２のＳＹＮＣパターンが検出された場合にもＳＹＮＣパターンが検出されたものと見なし、メインおよびサブカウンタ８、９をリセットする。このような処理により、メインウィンドウがＳＹＮＣ信号と同期していない場合においても、より確実にＳＹＮＣパターンの検出およびウィンドウの同期がなされる。
なお、ＳＹＮＣパターン信号がノイズ等のために全く検出されなかった場合など、図７においてＳＹＮＣ信号が発生しない状態のままでメインウィンドウの終了時点に達した場合には、ＳＹＮＣ出力制御回路７において強制的にＳＹＮＣ信号を発生、出力させ、メイン、サブ両カウンタをリセットする。
【００２３】
以上のような構成および動作によって、検出レベルを多段階とし、ＳＹＮＣ検出ウィンドウを複数個設けることによって、入力信号のＳＹＮＣパターン等にビット誤り等が発生しても、より確実にＳＹＮＣパターンを検出するための判定が可能となる。
【００２４】
以上、実施例を開示したが、以下に示すような変形例も挙げられる。本実施例においては、Ａ、Ｂの２つのサブセットパターンの組み合わせによってＳＹＮＣパターンが構成される例を開示したが、ＳＹＮＣパターンの構成方法は任意である。例えば、図４におけるＳＹＮＣパターンの最初の２８ビット分、即ち左側のパターンＢとパターンＡの組み合わせのみでもよく、またサブセットのパターン同士が重なっている必要は無い。なおパターンが２つの場合には検出レベルは０〜２となる。
【００２５】
更に、サブセットパターンとして、３つの異なるパターン「Ａ、Ｂ、Ｃ」を使用してもよく、「Ａ、Ａ、Ａ」「Ａ、Ｂ、Ａ」というような同じパターンを含む組み合わせであってもよい。また、各サブセットパターン自体はデータ中に出現するパターンであっても、組み合わせたパターンがデータ中に現れないユニークなパターンであれば本発明を実施可能である。
【００２６】
実施例においてはＳＹＮＣ検出ウィンドウの数が２である例を開示したが、ウィンドウの数は１であってもよい。また、ＳＹＮＣパターンが検出できなかった場合にはメインウィンドウの終了時点においてＳＹＮＣ信号を強制的に発生させる例を開示したが、本来はメインウィンドウの中央においてＳＹＮＣ信号を発生させるべきであるので、後段の信号処理回路の前に遅延回路を入れて、ずれを補正してもよい。また、ＳＹＮＣ検出ウィンドウ発生用のカウンタとは別に強制ＳＹＮＣ信号発生用のカウンタを設けてもよい。
【００２７】
実施例においては図７の真理値表にある所定のレベルおよびＳＹＮＣ検出ウィンドウ状態が入力されると、直ちにＳＹＮＣ信号が出力され、ウィンドウ発生用カウンタがリセットされるが、例えばサブウィンドウ内でレベル２が検出された直後にメインウィンドウ内でレベル３が検出される可能性も０ではない。従って、前記したような信号の遅延回路を設け、メインウィンドウの終了時点まで信号を監視し、複数のＳＹＮＣパターン候補を検出した場合には、最も確かさの度合いの大きな信号を採用して、該信号の検出タイミングでＳＹＮＣ信号を出力するようにしてもよい。
【００２８】
実施例においては、メイン、サブ両ウィンドウの広さは同じである例を開示したが、例えばサブウィンドウをメインウィンドウより広くしてもよい。また、図７に示す真理値表の内容としては、図示したもの以外にも採用可能であり、記録再生装置や伝送路、伝送装置のノイズ、ジッタ等の特性に応じて、例えばフレーム同期が早く取れ、誤り率が小さくなるような特性に設定すればよい。
【００２９】
実施例においては検出レベルの現在値のみを採用しているが、例えば前回のＳＹＮＣ信号出力時点における検出レベルが３であれば、次回にメインウィンドウ内においてＳＹＮＣパターンが検出される可能性が高く、前回のＳＹＮＣ信号出力時点における検出レベルが０や１であれば、次回にＳＹＮＣパターンがメインウィンドウ内で検出される可能性は低くなる。従って、検出レベル情報をＳＹＮＣ信号出力でラッチし、該ラッチ出力をカウンタリセット制御回路・ＳＹＮＣ出力制御回路７に入力して、前回の検出レベルによって図７の真理値表を切り替えて、ＳＹＮＣパターン検出の判定を行うようにしてもよい。
【００３０】
実施例としては本発明をハードディスク装置に適用する例を開示したが、本発明は任意の記録媒体を使用した情報の記録装置、再生装置、記録および再生装置あるいは、任意の伝送媒体を使用する情報伝送装置、更に、特定のパターンを繰り返し含む信号を入力し、該特定パターンの検出を行う任意の信号検出装置に適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、信号検出回路において、データの区切り信号をより高精度に検出可能となり、データの誤り率を下げることができるという効果がある。従って、通信の高速化や情報記録媒体への記録の高密度化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したハードディスク装置のＳＹＮＣパターン検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２】ディスク装置のデータフォーマットを示す説明図である。
【図３】ウィンドウ検出方式を示す説明図である。
【図４】ＳＹＮＣパターンの一例を示す説明図である。
【図５】Ｂパターン一致検出回路２の構成を示す回路図である。
【図６】検出レベルデコード回路６の各入力信号の状態および対応する検出レベル出力を示す真理値表である。
【図７】カウンタリセット制御回路、ＳＹＮＣ出力制御回路７における各入力信号の状態およびＳＹＮＣ、リセット出力を示す真理値表である。
【符号の説明】
１…シフトレジスタ、２、４…Ｂパターン一致検出回路、３、５…Ａパターン一致検出回路、６…検出レベルデコード回路、７…カウンタリセット制御回路、ＳＹＮＣ出力制御回路、８…メインカウンタ、９…サブカウンタ

Claims (3)

1. 入力信号から所定の周期毎に配置された所定の信号パターンを検出する信号検出回路において、
   検出すべき所定の信号パターンに対する前記入力信号の類似度に応じた検出レベルを出力する検出レベル出力手段と、
   リセット信号に応じて所定の期間後に所定幅のウィンドウ信号を発生するウィンドウ信号発生手段と、
   前記検出レベル出力手段の出力情報および前記ウィンドウ信号の状態に基づき、前記入力信号から所定パターンの信号を検出したことを示す情報および前記ウィンドウ信号発生手段の前記リセット信号を発生する信号検出判定手段と
   を備えたことを特徴とする信号検出回路。
2. 前記検出レベル出力手段は、
   検出すべき信号パターンの部分集合からなる信号パターンを前記入力信号からそれぞれ検出する複数の信号パターン検出手段と、
   前記複数の信号パターン検出手段の出力状態に基づき、検出レベルを判定して出力する検出レベル判定手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の信号検出回路。
3. 前記ウィンドウ信号発生手段は、メインウィンドウ信号を発生させるメインウィンドウカウンタおよびサブウィンドウ信号を発生させるサブウィンドウカウンタを備え、メインウィンドウカウンタはサブウィンドウカウンタよりも、より類似度の高い信号が検出された場合にリセットされることを特徴とする請求項１に記載の信号検出回路。

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