JP3926779B2 - Digital phase locked loop circuit - Google Patents
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Description
本発明はデジタルフェーズロックドループ回路に関し、特に、光ディスク媒体や光磁気ディスク媒体、磁気媒体等に記録されたデジタルデータを再生するためのクロックの再生に用いられるデジタルフェーズロックドループ回路に関する。 The present invention relates to a digital phase-locked loop circuit, and more particularly to a digital phase-locked loop circuit used for reproducing a clock for reproducing digital data recorded on an optical disk medium, a magneto-optical disk medium, a magnetic medium, or the like.
一般に、デジタルデータを記録および再生する装置の一つとして光ディスク装置が周知である。光ディスク装置においてデジタルデータを再生する際に、再生信号が有するクロック成分の位相と再生クロックの位相を同期化するために、従来よりフェーズロックドループ(PLL)回路が用いられている。特に、書換え可能な光ディスク媒体上には、アドレス情報等が書き込まれているヘッダ部と実際にデジタルデータを記録するデータ部とを一組として構成されるセクタと呼ばれる単位ブロックが複数存在しており、上記フェーズロックドループがそれぞれのセクタ毎に位相同期引込みを行っている。このような間欠再生を正常に行うために、図8に示すように、セクタのヘッダ部およびデータ部にはそれぞれ単一周波数により構成される同期引込みパターン(以下、VFOパターンと記す。)23aないし23dが存在する。 In general, an optical disk device is well known as one of devices for recording and reproducing digital data. Conventionally, a phase-locked loop (PLL) circuit is used to synchronize the phase of a clock component of a reproduction signal with the phase of a reproduction clock when reproducing digital data in an optical disc apparatus. In particular, on a rewritable optical disc medium, there are a plurality of unit blocks called sectors each composed of a header portion in which address information and the like are written and a data portion for actually recording digital data. The phase-locked loop performs phase synchronization for each sector. In order to perform such intermittent reproduction normally, as shown in FIG. 8, a synchronous lead-in pattern (hereinafter referred to as a VFO pattern) 23a through a single frequency is formed in the header part and data part of the sector. 23d exists.
このVFOパターン領域では、上記フェーズロックドループ回路の応答特性を速くして高速かつ安定な位相同期引込みを行い、VFOパターン領域が終了する手前で上記フェーズロックドループの応答特性を遅くし雑音等の影響を軽減することにより同期状態を維持し、データ再生を行うようにしている。なお、図8において,SM24はセクタの開始位置を示すセクタマーク、AM25はアドレス情報の開始位置を示すアドレスマーク、ID26は該当セクタのアドレスを示すアドレス情報、PA27はヘッダ部およびデータ部のそれぞれの終点を示すポストアンブル、DM28は記録データ29の開始位置を示すデータマークである。
In this VFO pattern area, the response characteristic of the phase-locked loop circuit is accelerated to perform high-speed and stable phase synchronization, and the response characteristic of the phase-locked loop is delayed before the end of the VFO pattern area. By reducing this, the synchronization state is maintained and data reproduction is performed. In FIG. 8, SM24 is a sector mark indicating the start position of the sector, AM25 is an address mark indicating the start position of the address information, ID26 is address information indicating the address of the sector, and PA27 is each of the header portion and the data portion. The postamble DM28 indicating the end point is a data mark indicating the start position of the
光ディスク装置におけるデジタルデータ再生回路のブロック構成の一例を図9に示す。光ディスク媒体30上には、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ジタルデータが記録されている。再生手段31で再生して得られる再生信号は、記録データの線方向の高記録密度化に従って干渉により高域の周波数成分を有する波形の振幅が減衰するので、波形等化手段1を設け、該波形等化手段1により、上記再生信号の高域の周波数成分を強調するような補正を施している。上記波形等化手段1により高域強調された再生信号は、2値化手段32で所定のスライスレベルで2値化し、2値化デジタル信号に変換している。
An example of a block configuration of a digital data reproducing circuit in the optical disc apparatus is shown in FIG. On the
フェーズロックドループ回路33は、その自走周波数である再生クロックの位相が得られた上記2値化デジタル信号が有するクロック成分の位相に同期するように制御される。すなわち、上記フェーズロックドループ回路33は、位相比較器34により再生クロックと2値化信号の位相とを比較し,その結果出力された位相誤差情報を基にして位相誤差が最小となるようにループフィルタ35,増幅器36,VCO(電圧制御発振器)37により再生クロックの位相を変化させている。上記フェーズロックドループ回路33の応答特性は,ループゲイン切替器38で切り替えられる。そして、上記2値化信号と同期化された再生クロックを復調回路39に入力し、デジタルデータを復調している。
The phase-locked loop circuit 33 is controlled so as to be synchronized with the phase of the clock component of the binary digital signal from which the phase of the recovered clock, which is the free-running frequency, is obtained. That is, the phase-locked loop circuit 33 compares the recovered clock with the phase of the binarized signal by the
ところで、光ディスク媒体30上の図8のVFOパターン領域23a〜23dは、欠陥やサーボ処理、信号処理等により正常に再生できる範囲が限られていることがある。このようなときにも確実な位相同期引込みを行うため、例えば、欠陥を検出する方式や、図8に示すセクターマーク24、アドレスマーク25、データマーク28を検出し、すべてのVFOパターン領域を最大限に利用する等の対策が講じられている。
Incidentally, the
上記デジタルデータ再生回路は、記録再生信号を2値化判別してデジタルデータの復調を行う方式には適しているが,線方向の高密度化に伴い再生信号の信号雑音比の劣化が著しくなってくると,再生データの品質が劣化するという問題があった。そこで,線方向の記録密度が大きくなるにつれて、線方向の高密度記録再生に適した信号処理の方式である、パーシャルレスポンス・マキシマムライクリフード(以下、PRMLと記す。)と呼ばれる信号処理方式が採用される傾向にある。上記PRML信号処理方式とは,再生信号に意図的に波形干渉を促し、雑音の強調を極力抑えるように制限した帯域に再生信号を等化した後、既知の干渉の規則に則って、もっとも確からしい系列を復調する最尤復号器によりデータ復調を行う方式である。 The above-mentioned digital data reproduction circuit is suitable for a method of demodulating the digital data by binarizing and discriminating the recorded / reproduced signal, but the signal-to-noise ratio of the reproduced signal is significantly deteriorated as the line density increases. When it came, there was a problem that the quality of the reproduction data deteriorated. Therefore, as the recording density in the linear direction increases, a signal processing system called partial response maximum lye hood (hereinafter referred to as PRML), which is a signal processing system suitable for high-density recording / reproduction in the linear direction, is used. There is a tendency to be adopted. The above PRML signal processing method is the most reliable in accordance with the known interference rules after intentionally promoting waveform interference in the reproduced signal, equalizing the reproduced signal to a band limited so as to suppress noise enhancement as much as possible. In this method, data is demodulated by a maximum likelihood decoder that demodulates a new sequence.
上記のようなPRML信号処理方式を採用したものでは、再生信号が有するクロック成分の位相と同期させた再生クロックにより、多ビットに標本化したデータを生成しなければならない。しかしながら、上記従来のフェーズロックドループ回路33はアナログ素子により構成されていることから、アナログ回路とデジタル回路が複雑に混在するシステムとなるため集積化には適してない。また、アナログ回路は、それを構成しているアナログ素子による特性ばらつきや経年変化が生じ、品質管理や補償回路等についても充分に考慮する必要がある。このため、デジタルデータ再生装置のコストが高くなるという問題があった。 In the case of adopting the PRML signal processing method as described above, data sampled in multiple bits must be generated by a reproduction clock synchronized with the phase of the clock component of the reproduction signal. However, since the conventional phase-locked loop circuit 33 is composed of analog elements, it is a system in which analog circuits and digital circuits are mixedly mixed, and is not suitable for integration. In addition, the analog circuit is subject to variations in characteristics and changes over time due to the analog elements constituting the analog circuit, and it is necessary to sufficiently consider quality control and compensation circuits. For this reason, there has been a problem that the cost of the digital data reproducing apparatus is increased.
一方、クロック再生を行うフェーズロックドループ回路をデジタル回路により実現しようとすると、転送レートの増加に伴いループの遅延量が増大するので、位相同期引込みにおける周波数と位相の引込みが可能な範囲を示すキャプチャレンジが縮小するという問題があった。これは、アナログ信号から位相誤差情報を得る場合には連続した時間的な誤差量を扱うことができるのに対し、標本化された後のデジタルデータから位相誤差情報を得る場合には、ゼロクロス近傍の振幅値から位相誤差情報を推測しなければならないため、充分な位相誤差信号の連続領域が確保できないからである。 On the other hand, if a phase-locked loop circuit that performs clock recovery is to be realized with a digital circuit, the amount of delay in the loop increases as the transfer rate increases. There was a problem that the range was reduced. When phase error information is obtained from an analog signal, continuous time error amounts can be handled, whereas when phase error information is obtained from sampled digital data, it is near zero crossing. This is because the phase error information must be estimated from the amplitude value of the signal, so that a sufficient continuous region of the phase error signal cannot be secured.
さらに、VFOパターン領域は短く、書き換え可能なディスクの場合は、その前半部分が書き込み回数と共に劣化したりDCオフセット位置が大幅にずれている可能性も高くなる。このため、再生クロックの周波数と再生信号が有するクロック成分の周波数が大きく離れていると、VFOパターン領域のみでは位相同期引込みが完了せず、再生時のバーストエラー等が増大してデータ品質の劣化を招くという問題があった。 Further, the VFO pattern area is short, and in the case of a rewritable disc, there is a high possibility that the first half of the VFO pattern area deteriorates with the number of writing times or the DC offset position is greatly shifted. For this reason, if the frequency of the recovered clock and the frequency of the clock component of the recovered signal are far apart, phase synchronization pull-in is not completed only in the VFO pattern area, and burst errors during playback increase, resulting in data quality degradation. There was a problem of inviting.
本発明の目的は、広範囲のキャプチャレンジを有するとともに、再生クロックの位相と再生デジタル信号が有するクロック成分の位相を高速かつ安定に同期引込みすることが可能なデジタルフェーズロックドループ回路を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a digital phase-locked loop circuit that has a wide range of capture ranges and can synchronously pull in the phase of the recovered clock and the phase of the clock component of the recovered digital signal at high speed. is there.
本発明のいま一つの目的は、上記目的に加えて、記録媒体に記録されているデジタル情報のデータフォーマット中に単一周波数により構成されるパターン信号が存在しないデジタルデータに対しても、同期引込みが可能なデジタルフェーズロックドループ回路を提供することである。 Another object of the present invention is that, in addition to the above-described object, synchronization pull-in is also performed for digital data in which there is no pattern signal composed of a single frequency in the data format of digital information recorded on a recording medium. It is to provide a digital phase locked loop circuit capable of performing the above.
本発明のさらにいま一つの目的は、上記目的に加えて、集積化が容易で信頼性が高く、低コストのデジタルフェーズロックドループ回路を提供することである。 Yet another object of the present invention is to provide a digital phase-locked loop circuit that is easy to integrate, highly reliable, and low in cost in addition to the above objects.
請求項1に係る発明は、記録媒体上に所定のデータフォーマットで記録されたデジタルデータを読み出して再生デジタル信号を得るための再生クロックを発生するデジタルフェーズロックドループ回路であって、
位相引込み開始から所定の期間位相引込み能力を大きくするためのループゲイン制御ゲート信号を出力するループゲイン制御器と、
上記デジタルデータを再生クロックにより多ビットのデジタルデータ信号に標本化するアナログ・デジタルコンバータと、
標本化された多ビットの上記デジタルデータ信号中のランダムデータのゼロクロス位置を予測する際に、上記再生クロックを基準クロックとして4クロック分の連続した上記ランダムデータを基準レベルに基づいて2値信号に変換して得られるタイミング情報を生成するゼロクロス位置予測器と、
該ゼロクロス位置予測器の出力信号および多ビットの上記デジタルデータ信号とから上記ランダムデータの位相誤差情報を検出するアクイジョン用位相誤差検出器と、
上記標本化された多ビットのデジタルデータ信号が零レベルを横切る位置を検出して零クロスフラグを出力する零クロス検出器と、
上記零クロスフラグに基づいて多ビットの上記デジタルデータ信号の位相誤差を検出するトラッキング用位相誤差検出器と、
上記アクイジョン用位相誤差検出器およびトラッキング用位相誤差検出器からそれぞれ出力する位相誤差信号を上記ループゲイン制御ゲート信号により切り替える切替え器と、
該切替え器の出力信号をフィルタリングするループフィルタと、
該ループフィルタの出力信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログコンバータと、
該デジタル・アナログコンバータのアナログ出力を基準にして上記再生クロックを生成する発振器と
を備え、
上記ゼロクロス位置予測器は、
上記ゼロクロス位置予測器への入力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第1の遅延手段と、
上記ゼロクロス位置予測器への入力信号と、上記第1の遅延手段の出力信号を加算する第1の加算手段と、
上記第1の加算手段の出力信号の極性が正であれば1を出力し、負であれば0を出力する変換手段と、
上記変換手段の出力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第2の遅延手段と、
上記第2の遅延手段の出力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第3の遅延手段と、
上記第3の遅延手段の出力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第4の遅延手段と、
上記変換手段の出力信号と上記第2の遅延手段の出力信号と上記第3の遅延手段の出力信号と上記第4の遅延手段の出力信号を加算する第2の加算手段を含み、
上記第2の加算手段が出力する5段階のレベル情報を基に上記ゼロクロス位置予測器への入力信号のゼロクロス位置を特定して上記アクイジョン用位相誤差検出器に上記位相誤差信号を検出するためのタイミング信号を出力し、
上記デジタルデータのランダム信号領域のゼロクロス位置の予測において、上記再生クロックを基準クロックとして4クロック分の連続する入力信号からタイミング情報を生成し、上記タイミング情報により得られた位相誤差情報に基づいて、上記再生クロックの位相と再生デジタル信号が有するクロック成分の位相を同期させるようにしたことを特徴とする。
The invention according to
A loop gain controller for outputting a loop gain control gate signal for increasing the phase pull-in capability for a predetermined period from the start of the phase pull-in;
An analog-to-digital converter that samples the digital data into a multi-bit digital data signal using a recovered clock;
When predicting the zero-crossing position of random data in the sampled multi-bit digital data signal, the random data of four clocks continuous with the reproduction clock as a reference clock is converted into a binary signal based on the reference level. A zero-cross position predictor that generates timing information obtained by conversion, and
An acquisition phase error detector for detecting phase error information of the random data from the output signal of the zero cross position predictor and the multi-bit digital data signal;
A zero-cross detector that detects a position where the sampled multi-bit digital data signal crosses a zero level and outputs a zero-cross flag;
A tracking phase error detector for detecting a phase error of the multi-bit digital data signal based on the zero cross flag;
A switcher for switching the phase error signal output from the acquisition phase error detector and the tracking phase error detector by the loop gain control gate signal;
A loop filter for filtering the output signal of the switch;
A digital-to-analog converter for converting the output signal of the loop filter into an analog signal;
An oscillator that generates the recovered clock based on an analog output of the digital-analog converter ;
The zero cross position predictor is
First delay means for delaying an input signal to the zero cross position predictor by one clock of the recovered clock;
First addition means for adding the input signal to the zero-cross position predictor and the output signal of the first delay means;
Conversion means for outputting 1 if the polarity of the output signal of the first addition means is positive, and outputting 0 if the polarity is negative;
Second delay means for delaying the output signal of the conversion means by one clock of the recovered clock;
Third delay means for delaying the output signal of the second delay means by one clock of the recovered clock;
Fourth delay means for delaying the output signal of the third delay means by one clock of the recovered clock;
A second adding means for adding the output signal of the converting means, the output signal of the second delay means, the output signal of the third delay means, and the output signal of the fourth delay means;
For identifying the zero-cross position of the input signal to the zero-cross position predictor based on the five-stage level information output from the second adding means and detecting the phase error signal in the acquisition phase error detector Output timing signal
In the prediction of the zero cross position of the random signal area of the digital data, the timing information is generated from the continuous input signal for 4 clocks using the recovered clock as a reference clock, and based on the phase error information obtained from the timing information, The phase of the reproduction clock and the phase of the clock component of the reproduction digital signal are synchronized.
デジタルデータのランダム信号領域におけるゼロクロス位置の予測から得た上記位相誤差情報を用いることにより、ランダム信号領域およびデータフォーマット中に単一周波数信号が存在しないデジタルデータに対しても、位相誤差曲線の連続領域が拡張される。これにより、キャプチャレンジが大幅に拡大し,再生クロックの位相と再生デジタル信号が有するクロック成分の位相を高速かつ安定に位相同期引込みを行えるようになる。 By using the above phase error information obtained from the prediction of the zero crossing position in the random signal domain of the digital data, the phase error curve is continuous even for digital data in which no single frequency signal exists in the random signal domain and data format. The area is expanded. As a result, the capture range is greatly expanded, and the phase synchronization of the phase of the recovered clock and the phase of the clock component of the recovered digital signal can be performed at high speed and stably.
上記ゼロクロス位置予測器の作用により、標本化された多ビットのデジタルデータ信号中のランダムデータのゼロクロス位置が予測され、該ゼロクロス位置の予測から得た位相誤差情報を用いることにより、ランダム信号領域およびデータフォーマット中に単一周波数信号が存在しないデジタルデータに対しても、位相誤差曲線の連続領域が拡張される。これにより、キャプチャレンジが大幅に拡大し,再生クロックの位相と再生デジタル信号が有するクロック成分の位相を高速かつ安定に位相同期引込みを行えるようになる。 By the action of the zero cross position predictor, the zero cross position of random data in the sampled multi-bit digital data signal is predicted, and by using the phase error information obtained from the prediction of the zero cross position , the random signal region and The continuous region of the phase error curve is extended even for digital data in which no single frequency signal exists in the data format. As a result, the capture range is greatly expanded, and the phase synchronization of the phase of the recovered clock and the phase of the clock component of the recovered digital signal can be performed at high speed and stably.
本発明によれば、単一周波数により構成されるパターン領域においては再生信号に直流成分が存在しているときにも正確な位相誤差が検出できるので、パターン領域を有効に活用できるだけでなく,位相誤差曲線の連続領域が拡張でき、キャプチャレンジが大幅に拡大され、再生クロックの周波数と再生信号が有するクロック成分の周波数が大きく離れているときにも,高速かつ安定に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とを同期させることができる。 According to the present invention, in a pattern region constituted by a single frequency, an accurate phase error can be detected even when a DC component is present in the reproduction signal. The continuous area of the error curve can be expanded, the capture range is greatly expanded, and even when the frequency of the recovered clock and the frequency of the clock component of the recovered signal are far apart, the phase of the recovered clock and the recovered digital are stable. The phase of the clock component included in the data can be synchronized.
また、本発明によれば、ゼロクロス位置予測器を用いることにより、データフォーマット中に単一周波数信号が存在しないデジタルデータに対しても位相誤差曲線の連続領域が拡張できるので、キャプチャレンジが大幅に拡大し,高速かつ安定に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だけでなく、欠陥等により位相の再引込みを行う場合の再引込み時間の短縮化が可能となり、バーストエラー等による再生データ品質の劣化を最小限に抑えることが可能になる。 In addition, according to the present invention, by using the zero cross position predictor, the continuous region of the phase error curve can be expanded even for digital data in which no single frequency signal exists in the data format, so the capture range is greatly increased. Not only can the phase of the recovered clock be synchronized with the phase of the clock component of the recovered digital data at a high speed and stably, but also the redraw time can be shortened when the phase is redrawn due to defects etc. Thus, it is possible to minimize degradation of reproduction data quality due to a burst error or the like.
さらに、フェーズロックドループをデジタル化することにより、ICとして実現する際の集積化が容易となるため、コスト低減につながるだけでなく、PRML信号処理方式に適したクロック再生が行えようになるので、高密度記録再生に適したシステムを提供することができる。 Furthermore, digitizing the phase-locked loop facilitates integration when implemented as an IC, which not only leads to cost reduction, but also enables clock recovery suitable for the PRML signal processing method. A system suitable for high-density recording / reproduction can be provided.
以下に、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
本発明に係るデジタルフェーズロックドループ回路を光ディスク装置に適用した一つの実施の形態を図1に示す。図1において、波形等化手段1は、ブースト量とカットオフ周波数を任意に設定できる例えば高次等リップルフィルタ等により構成されており、入力する光ディスク再生信号に対してその高域を強調するような補正を施す。上記波形等化手段1の出力信号はアナログ・デジタルコンバータ2に供給される。該アナログ・デジタルコンバータ2は、発振器12により生成される再生クロックを用いて、アナログ信号である波形等化手段1の上記出力信号を多ビットのデジタル信号に標本化する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows one embodiment in which the digital phase locked loop circuit according to the present invention is applied to an optical disk apparatus. In FIG. 1, a waveform equalizing means 1 is composed of, for example, a high-order equiripple filter that can arbitrarily set a boost amount and a cut-off frequency, and emphasizes the high frequency of an input optical disk reproduction signal. Make appropriate corrections. The output signal of the waveform equalizing means 1 is supplied to the analog /
アナログ・デジタルコンバータ2により標本化された多ビットの上記デジタル信号は,低域雑音成分を抑制する低域成分抑制回路3に入力される。該低域成分抑制回路3としては、例えば再生信号のゼロクロス付近の振幅情報を低域通過型フィルタに入力し、得られた低域成分をデータの相関を合わせて入力信号から減算することにより低域雑音を抑制する構成を有するものを用いることができる。
The multi-bit digital signal sampled by the analog /
なお、図1のデジタルフェーズロックドループ回路は、現在再生している信号がVFOパターンであるか否かを示すゲート信号を生成するゲート発生器13を備えている。該ゲート発生器13としては、例えば再生クロックを基準信号としたカウンタによりセクタの先頭からカウントを開始し,カウント数に応じて所定の場所でVFOパターン領域とデータ領域を区別するゲート信号を出力するものを使用することができる。上記VFOパターンは、例えばDVD−RAM(DVDランダムアクセスメモリ)のように,4Tパターン(Tは最小記録単位)が連続して繰り返されるパターンである。
The digital phase-locked loop circuit of FIG. 1 includes a
上記ゲート発生器13の出力信号が現在、VFOパターンを再生していることを示しているときは、上記低域成分抑制回路3の出力信号は、DC(直流)成分を除去するBPF(帯域通過型フィルタ)4に入力される。該BPF4は、上記VFOパターンの周期に合わせてDC成分をヌルにするデジタルフィルタである。該デジタルフィルタとしては、例えばVFOパターンが4T連続波形であるときは、図2に示すように、4Tに相当する時間だけ遅延させるための遅延手段14と、現在のデータから遅延手段14の出力を減算するための減算手段15とにより構成されるものを使用することができる。
When the output signal of the
上記BPF4の出力信号はゼロクロス検出器5に入力される。該ゼロクロス検出器5は入力する信号が零レベルを横切る位置を検出する回路である。従って、上記BPF4の出力信号がゼロクロス検出器5に入力されると、該ゼロクロス検出器5は上記BPF4の出力信号のゼロクロス位置を示すゼロクロスフラグを出力する。
The output signal of the
ゼロクロス検出器5で得られた上記ゼロクロスフラグは、周期カウンタ6に供給される。該周期カウンタ6は、上記ゼロクロスフラグを開始点として、VFOパターン信号の周期に比例する任意の周期nで連続してカウントを行い、位相誤差信号を抽出するタイミングを生成する。なお、上記ゼロクロス検出器5は、図3に示すように、VFOパターンが4T連続波形であるとすると、4T毎に再生信号の零レベルと交差する方向が立ち上がりと立ち下がりで交互に入れ替わることを考慮し、信号振幅から位相誤差信号を生成する際の極性も同時に出力するものであってもよい。
The zero cross flag obtained by the zero
上記周期カウンタ6から得られるタイミング信号とBPF4の出力信号とは、アクイジョン用位相誤差検出器7に入力し、該アクイジョン用位相誤差検出器7により、本来ゼロクロス位置にあるべきデータから位相誤差信号を検出している。ここで上記アクイジョン用位相誤差検出器7は、例えば図4の(a)に示すように、4T連続信号からなるVFOパターンにおいては、±720°の連続した位相誤差信号を生成する機能を有している。なお、これに対して従来の位相誤差検出器では、図4の(b)に示すように、±180°程度の連続性しか保証されない。
The timing signal obtained from the
ここで、再生クロックの周波数と再生デジタルデータが有するクロック成分の周波数が異なる場合に、上記アクイジョン用位相誤差検出器7から出力される位相誤差信号を図5に示す。この図5から、本来、位相同期時にはゼロクロス位置にある標本化データを周波数が異なっているときにも確実に追跡できるので、位相誤差信号の連続領域が拡張されていることが分かる。
Here, FIG. 5 shows a phase error signal output from the acquisition
一方、ゲート発生器13の出力信号が、現在VFOパターン以外のデータを再生していることを示しているときは、低域成分抑制回路3の出力信号をゼロクロス検出器5に入力するようにしている。これにより、ゼロクロス検出器5はゼロクロス位置を示すゼロクロスフラグを出力する。このときは、得られたゼロクロスフラグと低域成分抑制回路3の出力信号がトラッキング用位相誤差検出器8に入力され、常時、ゼロクロス近傍のデータから位相誤差信号を検出するようにしている。
On the other hand, when the output signal of the
上記アクイジョン用位相誤差検出器7から出力する位相誤差信号と、トラッキング用位相誤差検出器8から出力する位相誤差信号とは切替え器9に入力され、ゲート発生器13の出力信号に応じて切り替えられ、ループフィルタ10に供給される。該ループフィルタ10は、これら位相誤差信号を入力信号として、再生クロックの位相と再生デジタル信号が有するクロック成分の位相とが同期するように動作する。
The phase error signal output from the acquisition
上記ループフィルタ10の出力信号は、デジタル・アナログコンバータ11によりアナログ信号に変換され、このアナログ信号が発振器12に供給される。該発振器12は、上記アナログ信号を基準に再生クロックを生成する。ここで、上記発振器12は,例えば電圧で発振周波数の制御を行うVCO(電圧制御発振器)により構成されるものであっても、またデジタル・アナログコンバータを除いて、デジタル素子により構成されるものであってもよい。
The output signal of the
このような構成を有するデジタルフェーズロックドループ回路では、VFOパターン領域において再生信号にDC成分が存在するときでも正確な位相誤差が検出できるので、VFOパターン領域を有効に活用できる。また、位相誤差曲線の連続領域が拡張できるので、キャプチャレンジが大幅に拡大する。これにより,再生クロックの周波数と再生信号が有するクロック成分の周波数が大きく離れているときでも,高速かつ安定に、再生クロックの位相と再生デジタルデータが有するクロック成分の位相を同期させることができ、記録媒体に記録されたデジタルデータの再生に必要となるクロック再生が可能となる。 In the digital phase-locked loop circuit having such a configuration, an accurate phase error can be detected even when a DC component is present in the reproduction signal in the VFO pattern region, so that the VFO pattern region can be used effectively. In addition, since the continuous region of the phase error curve can be expanded, the capture range is greatly expanded. As a result, even when the frequency of the reproduction clock and the frequency of the clock component of the reproduction signal are greatly separated, the phase of the reproduction clock and the phase of the clock component of the reproduction digital data can be synchronized with high speed and stability. Clock reproduction necessary for reproducing digital data recorded on the recording medium can be performed.
(第2実施形態)
本実施形態は、例えばDVD−ROMやCD−ROM等の光ディスク媒体に記録されているパターンにVFOパターンが存在しないデータでは、再生信号がランダム信号となるので、このようなものでは、位相誤差検出のみでは、再生信号が有するクロック成分の位相と再生クロックの位相を同期化する際のキャプチャレンジが狭く、両者の周波数が離れている場合は確実な位相同期引込みが行えなくなったり、バーストエラー直後の位相同期復旧の際にも、VFOパターンを利用した位相同期引込みは行えない、という問題を解決するものである。本実施形態の構成を図6に示す。
(Second Embodiment)
In this embodiment, for example, in the case of data in which a VFO pattern does not exist in a pattern recorded on an optical disk medium such as a DVD-ROM or a CD-ROM, the reproduction signal becomes a random signal. Only, the capture range when synchronizing the phase of the clock component of the recovered signal and the phase of the recovered clock is narrow, and if the two frequencies are far apart, reliable phase synchronization cannot be performed, or immediately after the burst error It also solves the problem that phase synchronization pull-in using the VFO pattern cannot be performed even when the phase synchronization is restored. The configuration of the present embodiment is shown in FIG.
図6において、波形等化手段1、アナログ・デジタルコンバータ2および低域成分抑制回路3は図1で説明した第1実施形態で説明したものと同じものである。すなわち、光ディスク再生信号が入力する波形等化手段1は、ブースト量とカットオフ周波数を任意に設定できる例えば高次等リップルフィルタ等により構成されており、入力する光ディスク再生信号に対してその高域を強調するような補正を施す。上記波形等化手段1の出力信号はアナログ・デジタルコンバータ2に供給される。該アナログ・デジタルコンバータ2は、発振器12により生成される再生クロックを用いて、アナログ信号である波形等化手段1の上記出力信号を多ビットのデジタル信号に標本化する。
In FIG. 6, the waveform equalizing means 1, the analog /
アナログ・デジタルコンバータ2により標本化された多ビットの上記デジタル信号は,低域雑音を抑制する低域成分抑制回路3に入力される。該低域成分抑制回路3としては、例えば第1実施形態のものと同様に再生信号のゼロクロス付近の振幅情報を低域通過型フィルタに入力し、得られた低域成分をデータの相関を合わせて入力信号から減算することにより低域雑音を抑制する構成を有するものを用いることができる。
The multi-bit digital signal sampled by the analog /
本実施形態では、位相引込み開始から任意の区間は強力な位相引込み能力を得るために、ループゲイン制御器16を備えている。該ループゲイン制御器16は、ループゲインのコントロールゲート信号を供給する。上記ループゲイン制御器16としては、例えば再生クロックを基準信号としたカウンタによりセクタの先頭からカウントを開始し,カウント数に応じて所定の場所で高速引込みを重視したアクイジョン領域と安定性を重視したトラッキング領域を選択するゲインコントロール信号を出力するものを用いることができる。上記ループゲイン制御器16としてはまた、再生クロックの周波数と再生デジタルデータが有するクロック成分の周波数が近づいたことを自己検出して、ゲイン切り替えを行う機能を有するものを使用することもできる。
In the present embodiment, a
本実施形態ではまた、ループゲイン制御器16の出力信号が現在アクイジョン領域であることを示しているときは、低域成分抑制回路3の出力信号の極性を判断し、異なる時間での極性の結果を加算した結果得られる多値のレベル情報を基に、本来のゼロクロス位置にあるデータを予測して位相誤差信号を検出する位置を決定するタイミング信号を出力するゼロクロス位置予測器17を備えている。そして、該ゼロクロス位置予測器17から得られるタイミング信号と低域成分抑制回路3の出力信号とをアクイジョン用位相誤差検出器7に入力し、本来ゼロクロス位置にあるべきデータから位相誤差信号を検出すようにしている。
In this embodiment, when the output signal of the
ここで、ゼロクロス位置予測器17は、例えば、PRML信号処理の方式として、連続する4つの時間を、a+b*D+b*D2+a*D3(Dnは、基準時間に対してnT遅れた信号)の式で表わされる伝送特性を有するPR(a,b,b,a)ML方式を用いている。上記ゼロクロス位置予測器17としては、DVDやCDのようにデータフォーマットとして3T以下の信号が存在しないときは、例えば図7に示すような構成を有するものを使用することができる。 Here, for example, as a PRML signal processing method, the zero-cross position predictor 17 converts four consecutive times into a + b * D + b * D 2 + a * D 3 (D n is a signal delayed by nT with respect to the reference time). The PR (a, b, b, a) ML system having the transmission characteristic represented by the equation (1) is used. As the zero cross position predictor 17, when there is no signal of 3T or less as a data format such as DVD and CD, for example, a device having a configuration as shown in FIG. 7 can be used.
図7に示すゼロクロス位置予測器17は、入力信号を1T遅延するための遅延手段18と、入力信号と遅延手段18を加算するための加算手段19と、加算手段19の出力信号から、その極性が正であれば1、負であれば0を出力する変換手段20と、変換手段20の出力信号を1T遅延するための遅延手段21a、21b、21cと、変換手段20と遅延手段21a,21b,21cの連続する4つの時間の出力信号を加算するための加算手段22とから構成されている。上記ゼロクロス位置予測器17は、加算手段22から得られる入力信号との相関性を有する0〜4の5段階のレベル情報を基に、例えば2となる位置がゼロクロス位置であると特定し、タイミング信号を出力する。
The zero cross position predictor 17 shown in FIG. 7 has a delay means 18 for delaying the input signal by 1T, an adder means 19 for adding the input signal and the delay means 18, and an output signal from the adder means 19. 1 is output if it is positive, 0 if it is negative, delay means 21a, 21b, 21c for delaying the output signal of the conversion means 1T, and conversion means 20 and delay means 21a, 21b. , 21c, and adding
上記ループゲイン制御器16の出力信号が,現在トラッキング領域を再生していることを示しているときは、低域成分抑制回路3の出力信号をゼロクロス検出器5に入力することにより、ゼロクロス位置を示す信号であるゼロクロスフラグを得ている。このとき、得られたゼロクロスフラグと低域成分抑制回路3の出力信号をトラッキング用位相誤差検出器8に入力して、常時、ゼロクロス近傍のデータから位相誤差信号を検出している。
When the output signal of the
上記アクイジョン用位相誤差検出器7から出力する位相誤差信号と、トラッキング用位相誤差検出器8から出力する位相誤差信号とは、切替え器9に入力されてループゲイン制御器16の出力信号に応じて切り替えられ、ループフィルタ10に供給される。該ループフィルタ10は、上記位相誤差信号を入力信号として、再生クロックの位相と再生デジタル信号が有するクロック成分の位相が同期するように動作する。
The phase error signal output from the acquisition
上記ループフィルタ10の出力信号は、デジタル・アナログコンバータ11によりアナログ信号に変換され、該アナログ信号が発振器12に供給される。該発信機12は、上記アナログ信号を基準に再生クロックを生成する。ここで上記発振器12は、例えば電圧で発振周波数の制御を行うVCO(電圧制御発振器)により構成されるものであっても、またデジタル・アナログコンバータを除いて、デジタル素子により構成されるものであってもよい。
The output signal of the
本実施形態によれば、データフォーマット中に単一周波数により構成されるパターン信号が存在しないデジタルデータに対しても、位相誤差曲線の連続領域が拡張できるので、キャプチャレンジが大幅に拡大し,再生クロックの周波数と再生信号が有するクロック成分の周波数が大きく離れているときでも,高速かつ安定に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でき、記録媒体に記録されたデジタルデータの再生に必要となるクロック再生を行うことができる。また,欠陥等により位相の再引込みを行うときの再引込み時間の短縮化が可能となり、バーストエラー等による再生データ品質の劣化を最小限に抑えることができる。 According to this embodiment, the continuous area of the phase error curve can be expanded even for digital data in which there is no pattern signal composed of a single frequency in the data format, so that the capture range is greatly expanded and reproduced. Even when the frequency of the clock and the frequency of the clock component of the playback signal are greatly separated, the phase of the playback clock and the phase of the clock component of the playback digital data can be synchronized at high speed and recorded on the recording medium. It is possible to perform clock recovery necessary for reproducing digital data. In addition, it is possible to shorten the re-drawing time when performing phase re-drawing due to a defect or the like, and it is possible to minimize degradation of reproduction data quality due to a burst error or the like.
1 波形等化手段
2 アナログ・デジタルコンバータ
3 低域成分抑制回路
4 帯域通過型フィルタ(BPF)
5 ゼロクロス検出器
6 周期カウンタ
7 アクイジョン用位相誤差検出器
8 トラッキング用位相誤差検出器
9 切替え器
10 ループフィルタ
11 デジタル・アナログコンバータ
12 発振器
13 ゲート発生器
14 遅延手段
15 減算手段
16 ループゲイン制御器
17 ゼロクロス位置予測器
18 遅延手段
19 加算手段
20 変換手段
21a〜21c 遅延手段
22 加算手段
23a〜23d VFOパターン領域
24 セクタマーク
25 アドレスマーク
26 アドレス情報領域
27 ポストアンブル
28 データマーク
29 記録データ領域
30 光ディスク媒体
31 再生手段
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
位相引込み開始から所定の期間位相引込み能力を大きくするためのループゲイン制御ゲート信号を出力するループゲイン制御器と、
上記デジタルデータを再生クロックにより多ビットのデジタルデータ信号に標本化するアナログ・デジタルコンバータと、
標本化された多ビットの上記デジタルデータ信号中のランダムデータのゼロクロス位置を予測する際に、上記再生クロックを基準クロックとして4クロック分の連続した上記ランダムデータを基準レベルに基づいて2値信号に変換して得られるタイミング情報を生成するゼロクロス位置予測器と、
該ゼロクロス位置予測器の出力信号および多ビットの上記デジタルデータ信号とから上記ランダムデータの位相誤差情報を検出するアクイジョン用位相誤差検出器と、
上記標本化された多ビットのデジタルデータ信号が零レベルを横切る位置を検出して零クロスフラグを出力する零クロス検出器と、
上記零クロスフラグに基づいて多ビットの上記デジタルデータ信号の位相誤差を検出するトラッキング用位相誤差検出器と、
上記アクイジョン用位相誤差検出器およびトラッキング用位相誤差検出器からそれぞれ出力する位相誤差信号を上記ループゲイン制御ゲート信号により切り替える切替え器と、
該切替え器の出力信号をフィルタリングするループフィルタと、
該ループフィルタの出力信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログコンバータと、
該デジタル・アナログコンバータのアナログ出力を基準にして上記再生クロックを生成する発振器と
を備え、
上記ゼロクロス位置予測器は、
上記ゼロクロス位置予測器への入力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第1の遅延手段と、
上記ゼロクロス位置予測器への入力信号と、上記第1の遅延手段の出力信号を加算する第1の加算手段と、
上記第1の加算手段の出力信号の極性が正であれば1を出力し、負であれば0を出力する変換手段と、
上記変換手段の出力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第2の遅延手段と、
上記第2の遅延手段の出力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第3の遅延手段と、
上記第3の遅延手段の出力信号を上記再生クロックの1クロック分遅延させる第4の遅延手段と、
上記変換手段の出力信号と上記第2の遅延手段の出力信号と上記第3の遅延手段の出力信号と上記第4の遅延手段の出力信号を加算する第2の加算手段を含み、
上記第2の加算手段が出力する5段階のレベル情報を基に上記ゼロクロス位置予測器への入力信号のゼロクロス位置を特定して上記アクイジョン用位相誤差検出器に上記位相誤差信号を検出するためのタイミング信号を出力し、
上記デジタルデータのランダム信号領域のゼロクロス位置の予測において、上記再生クロックを基準クロックとして4クロック分の連続する入力信号からタイミング情報を生成し、上記タイミング情報により得られた位相誤差情報に基づいて、上記再生クロックの位相と再生デジタル信号が有するクロック成分の位相を同期させるようにしたことを特徴とするデジタルフェーズロックドループ回路。 A digital phase-locked loop circuit for generating a reproduction clock for reading digital data recorded in a predetermined data format on a recording medium and obtaining a reproduction digital signal,
A loop gain controller for outputting a loop gain control gate signal for increasing the phase pull-in capability for a predetermined period from the start of the phase pull-in;
An analog-to-digital converter that samples the digital data into a multi-bit digital data signal using a recovered clock;
When predicting the zero-crossing position of random data in the sampled multi-bit digital data signal, the random data of four clocks continuous with the reproduction clock as a reference clock is converted into a binary signal based on the reference level. A zero-cross position predictor that generates timing information obtained by conversion, and
An acquisition phase error detector for detecting phase error information of the random data from the output signal of the zero cross position predictor and the multi-bit digital data signal;
A zero-cross detector that detects a position where the sampled multi-bit digital data signal crosses a zero level and outputs a zero-cross flag;
A tracking phase error detector for detecting a phase error of the multi-bit digital data signal based on the zero cross flag;
A switcher for switching the phase error signal output from the acquisition phase error detector and the tracking phase error detector by the loop gain control gate signal;
A loop filter for filtering the output signal of the switch;
A digital-to-analog converter for converting the output signal of the loop filter into an analog signal;
An oscillator that generates the recovered clock based on an analog output of the digital-analog converter ;
The zero cross position predictor is
First delay means for delaying an input signal to the zero cross position predictor by one clock of the recovered clock;
First addition means for adding the input signal to the zero-cross position predictor and the output signal of the first delay means;
Conversion means for outputting 1 if the polarity of the output signal of the first addition means is positive, and outputting 0 if the polarity is negative;
Second delay means for delaying the output signal of the conversion means by one clock of the recovered clock;
Third delay means for delaying the output signal of the second delay means by one clock of the recovered clock;
Fourth delay means for delaying the output signal of the third delay means by one clock of the recovered clock;
A second adding means for adding the output signal of the converting means, the output signal of the second delay means, the output signal of the third delay means, and the output signal of the fourth delay means;
For identifying the zero-cross position of the input signal to the zero-cross position predictor based on the five-stage level information output from the second adding means and detecting the phase error signal in the acquisition phase error detector Output timing signal
In the prediction of the zero cross position of the random signal area of the digital data, the timing information is generated from the continuous input signal for 4 clocks using the recovered clock as a reference clock, and based on the phase error information obtained from the timing information, A digital phase locked loop circuit characterized in that the phase of the reproduction clock and the phase of the clock component of the reproduction digital signal are synchronized.
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