JP4103320B2 - 情報再生装置及び再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報再生装置及び再生方法に係り、特にパーシャルレスポンス特性を利用したビタビ復号（ＰＲＭＬ）を用いて、光ディスク等の記録媒体の再生信号を復号する情報再生装置及び再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置等の情報再生装置において、記録密度の向上に伴って、記録媒体から再生される再生信号を復号する方法として、ＰＲＭＬ方式が多用されてきている。このＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）応答と、ビタビ復号方法とを組み合わせた復号方法である。
【０００３】
ビタビ復号方法の概要は以下のようなものである。記録媒体に対する記録方法に応じて複数個の状態を予め特定し、記録媒体から再生される再生信号のパーシャルレスポンス応答に基づく計算処理によって、かかる複数個の状態間の最尤な遷移を選択する。このような選択は、ビタビ復号方法を行うビタビ復号器中の加算、比較、選択回路によってなされ、状態数に等しい個数の状態遷移を最尤推定する。最尤推定された状態遷移に対応して、復号データが生成される。
【０００４】
上記の再生信号のパーシャルレスポンス応答を得るために、波形等化処理が行われる。波形等化処理は、記録線密度によって決まる空間周波数等を考慮して決められる、所定のパーシャルレスポンス特性の下でなされる。上述したように予め特定される複数個の状態の個数、及び計算処理において用いられる複数の各状態における振幅基準値の設定等により、ビタビ復号方法は、幾つかの種類に分けられる。そして、記録線密度等に従って決められるパーシャルレスポンス特性に対して、できるだけ良く適合する種類のビタビ復号方法を用いるようになされる。
【０００５】
また、ビタビ復号方法は、入力される再生信号値に基づいて尤度を計算し、最も尤度が大きい状態遷移を選択することにより復号を行う方法である。尤度を計算するためには、波形等化処理に用いられるパーシャルレスポンス特性によって規定される振幅基準値がビタビ復号の識別点の値として用いられる。このため、ビタビ復号による復号データのエラーレートを低くするためには、入力信号と識別点の関係が重要となる。
【０００６】
再生信号が非線形歪みを持たない理想的なものであれば、入力信号の振幅を自動利得制御（ＡＧＣ：automatic gain control）などで一定にすることにより、パーシャルレスポンス特性によって入力信号と識別点の関係を一義的に決定できる。しかしながら、光ディスクにおいては、再生信号はアイ・パターンが上下の対称性を失うアシンメトリと呼ばれる現象などの非線形歪みの存在により、パーシャルレスポンス特性によって一義的に決定された識別点と再生信号のレベルが異なり、ビタビ復号の復号性能を劣化させることになる。
【０００７】
そこで、特開平１０−２８３７３９号公報には、再生信号の最大振幅とは一致しない識別点の値を、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により各識別点に相当するレベルの信号として周波数の違いにより抜き取り、その抜き取った信号のエンベロープの検出から識別点を求めることによって、アシンメトリのある再生信号に対応した識別点を設定する情報再生装置及び再生方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来装置及び方法では、エンベロープから求められた識別点ではアシンメトリの持つ非線形性を除去できず、ビタビ復号における線形性を満足することができないため、上記の課題を解決することはできない。
【０００９】
また、記録媒体が光ディスクの場合、基板の複屈折、厚みムラ、反射膜の反射率ムラ等による信号振幅の変動や、前後のピット間での符号間干渉などによって再生信号が劣化する。また、記録時のレーザパワーやディスク成形時の条件などに起因して形成されるピットが過大または過小なものとなることによって、再生信号の振幅が変動し、それによるアシンメトリにより再生信号に歪みが生じたり、再生系内の電気的オフセットにより再生信号にオフセットが生じたりすることが、データの復号に誤りを生じる原因となる。
【００１０】
前述の再生信号の最大振幅とは一致しない識別点の値を求める方法では、再生信号と識別点の一致は見るが、前記のような原因により再生信号に歪み、オフセット等が生じた場合には、各識別点の関係に非線形が生じることとなり、ビタビ復号の復号性能の改善は少なく、その結果、復号エラーレートが高くなるおそれがある。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ビタビ復号に入力する再生信号から予めアシンメトリなどの誤差を除去するための補正を行い、ビタビ復号の精度を向上させることにより、復号されたデータのエラーレートを向上し得る情報再生装置及び再生方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の情報再生装置は、ディジタル信号がプリコードされて記録されている記録媒体からディジタル信号を読み取る読取手段と、読取手段により読み取られたディジタル信号からビットクロックを生成し、更にこのビットクロックでディジタル信号をサンプリング補間するサンプリング補間手段と、サンプリング補間手段から取り出されたディジタル信号に対し、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って波形等化データを出力する適応波形等化手段と、適応波形等化手段から出力された波形等化データを入力として受け、プリコードされて記録されているディジタル信号の所定の状態遷移と波形等化データの複数の０ポイント情報のパターンとに基づき、現サンプリングポイントにおける波形等化データの等化目標値を仮判定すると共に、状態遷移における状態情報を仮判定して仮判定情報を生成し、更に所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値にそれぞれ対応する複数のサンプルデータ列である複数の波形等化サンプリングデータ列を生成して出力する等化目標値仮判定手段と、等化目標値仮判定手段から仮判定されて出力される等化目標値と波形等化データとの差分を演算して等化誤差を生成して適応波形等化手段に供給する減算手段と、等化目標値仮判定手段から出力された複数の波形等化サンプリングデータ列をそれぞれ平均化する平均化手段と、平均化手段から出力された複数の平均化信号のそれぞれに対し、所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値との誤差を演算して非線形歪み情報として検出する非線形歪み検出手段と、等化目標値仮判定手段から出力される仮判定情報に基づいて、非線形歪み検出手段から出力される複数の非線形歪み情報から一の非線形歪み情報を選択して適応波形等化手段から出力された波形等化データに加算して波形等化データを補正して出力する非線形歪み補正手段とを有する構成としたものである。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明の情報再生方法は、記録媒体から読み取られた信号からビットクロックを生成し、更にこのビットクロックで読み取られた信号をサンプリング補間する第１のステップと、サンプリング補間された信号に対し、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って波形等化データを出力する第２のステップと、プリコードされて記録されているディジタル信号の所定の状態遷移と波形等化データの複数の０ポイント情報のパターンとに基づき、現サンプリングポイントにおける波形等化データの等化目標値を仮判定すると共に、状態遷移における状態情報を仮判定して仮判定情報を生成する第３のステップと、波形等化データを入力として受け、所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値にそれぞれ対応する複数のサンプルデータ列である複数の波形等化サンプリングデータ列を生成する第４のステップと、第３のステップにより仮判定されて出力される等化目標値と波形等化データとの差分を演算して等化誤差を生成する第５のステップと、第４のステップで生成された複数の波形等化サンプリングデータ列をそれぞれ平均化する第６のステップと、第６のステップで得られた複数の平均化信号のそれぞれに対し、所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値との誤差を演算して非線形歪み情報として検出する第７のステップと、第３のステップで得られた仮判定情報に基づいて、第７のステップで得られた複数の非線形歪み情報から一の非線形歪み情報を選択して波形等化データに加算して波形等化データを補正して出力する第８のステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明装置及び本発明方法では、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って得られた波形等化データに対し、複数の等化目標値に対応した波形等化サンプルデータ列を平均化し、その平均化した各信号と対応する等化目標値との誤差を非線形歪み量として検出し、その複数の非線形歪み量のうち現在の遷移状態に応じて選択した非線形歪み量分だけ、波形等化データを補正することにより、記録媒体から再生したディジタル信号から予めアシンメトリなどの誤差を除去するようにしたため、ビタビ復号方法により復号した場合、ビタビ復号の識別点を、パーシャルレスポンス特性と信号振幅レベルによって決まる識別点をそのまま用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる情報再生装置の一実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態は、光ディスク再生装置であり、光ディスク１にＰＲ方式を適用して記録されている情報信号は、半導体レーザダイオード（ＬＤ）、ピンフォトダイオード（ＰＤ）及び光学系等で構成される光ヘッド２により再生される。
【００１６】
この光ヘッド２の出力側には、光ヘッド２で検出された再生信号を増幅するアンプ３と、再生信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４からのディジタル信号の振幅を所定のレベルに制御するＡＧＣ回路５と、ＡＧＣ回路５から出力された再生信号よりクロックを生成するディジタル位相同期ループ（ＤＰＬＬ）回路６と、等化目標値に対して適応的に作動するパーシャルレスポンス特性を有する適応波形等化器７と、等化目標値仮判定回路８と、減算器９と、低域フィルタ（ＬＰＦ）１０と、非線形歪み検出器１１と、非線形歪み補正器１２と、ビタビ復号器１３とが設けられている。
【００１７】
上記の等化目標値仮判定回路８は、適応波形等化器７の出力信号とパーシャルレスポンス特性とからサンプルデータに対する等化目標値を仮判定し、また、仮判定結果を基にそれぞれの仮判定値に対応するサンプルデータ列を出力する。ＬＰＦ１０は仮判定値に対応するサンプルデータ列を平均化する。非線形歪み検出器１１は、ＬＰＦ１０から出力された信号を基に、適応波形等化器７の出力信号の非線形歪みを検出する。非線形歪み補正器１２は、非線形歪み検出器１１の出力信号から適応波形等化器７の出力信号の非線形歪みを補正する。ビタビ復号器１３は、非線形歪み補正器１２の出力信号をビタビ復号して得た復号データを、図示しない復調・誤り訂正手段へ出力して誤り検出・誤り訂正を行わせ、これによりユーザデータに復調させる。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態の信号再生の動作について説明する。光ヘッド２は、光ディスク１にレーザー光を照射し、それによって生じる反射光を光ヘッド２内の光学系を通してＰＤで受光して、再生信号を生成する。光ヘッド２から出力された再生信号は、アンプ３でゲイン調整がされ、Ａ／Ｄ変換器４に供給される。また、図示しないフォーカスエラー検出回路、トラッキングエラー検出回路にも再生信号は送られ、それぞれ演算されてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号として生成され、フォーカスサーボ、トラッキングサーボに用いられる。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器４は、入力再生信号を基本クロックに基づいてサンプリングし、サンプリングデータ、すなわちディジタルデータを生成する。このディジタルデータは、ＡＧＣ回路５でデータレベルが所定のレベルに制御された後、ＤＰＬＬ回路６に供給される。ＤＰＬＬ回路６は、ＡＧＣ回路５から出力されたディジタルデータを入力として受け、この入力ディジタルデータから情報再生装置の基準タイミングとなるビットクロックを生成し、更にこのビットクロックによって入力ディジタルデータをサンプリング補間（間引き補間）して適応波形等化器７に供給する。
【００２０】
適応波形等化器７は、適応されるビタビ復号に適したパーシャルレスポンス特性によって等化目標値に対して適応的に波形等化処理を行う回路で、例えば、図２のブロック図に示すように、トランスバーサルフィルタ７１と、フィルタ係数を適応的に可変するための乗算器・ＬＰＦ７２とより構成され、等化誤差に基づきフィルタ係数を適応的に変化させて波形等化する。
【００２１】
この適応波形等化器７では、ＤＰＬＬ回路６によりサンプリング補間されて出力された信号をトランスバーサルフィルタ７１により入力信号として受け、ここで、乗算器・ＬＰＦ７２からのフィルタ係数に応じた特性のフィルタリング処理を行い、得られた信号を等化目標値仮判定回路８及び減算器９及び非線形歪み補正器１２へそれぞれ出力する。
【００２２】
等化目標値仮判定回路８は、トランスバーサルフィルタ７１からの波形等化出力データを、後述のパーシャルレスポンス特性で決まる等化目標値と比較して、波形等化出力データに対応する等化目標値を仮判定する。仮判定された等化目標値は減算器９に供給されて、トランスバーサルフィルタ７１からの波形等化出力データから減算され、それらの差分値である等化誤差とされる。この等化誤差は、適応波形等化器７内の乗算器・ＬＰＦ７２に供給され、その乗算器によりトランスバーサルフィルタ７１からの出力と乗算されて相関が検出された後、そのＬＰＦにより積分され、等化誤差を０とするようなフィルタ係数としてトランスバーサルフィルタ７１に供給される。
【００２３】
また、等化目標値仮判定回路８は、仮判定値に対応する波形等化サンプルデータ列を出力する。この波形等化サンプルデータ列は、図１に示すＬＰＦ１０で分散の平均値が求められて、非線形歪み検出器１１に供給される。
【００２４】
適応波形等化器７、等化目標値仮判定回路８及び減算器９はフィードバックループを構成しており、そのフィードバックループ中の等化目標値仮判定回路８はパーシャルレスポンス等化を前提とした仮判定を行って、等化目標値に対応した波形等化サンプルデータ列を出力する回路であるが、例えば、ＣＤなどの最短のビット長を３Ｔ（Ｔはデータのビット周期）とする系において、パーシャルレスポンス特性ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）を適用すると、５値６状態の状態遷移となり、５つの等化目標値とその等化目標値に対応した５つの波形等化サンプルデータ列が出力される。
【００２５】
ここで、バーシャルレスポンス（ＰＲ）特性について更に説明する。ユーザデータは、記録媒体の性質及び記録・再生方法等に応じて適切な符号化方法によって記録データとしての符号語に変換される。光ディスク装置においては、ブロック符号化において、ランレングス制限（ＲＬＬ：Run Length Limited）符号化方法が用いられることが多い。一般に、’１’と’１’の間の連続する’０’の数を最小でｄ個、最大でｋ個とするｍ／ｎブロック符号をＲＬＬ（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ）符号と呼ぶ。
【００２６】
例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）で採用されている符号では、’１’と’１’の間の連続する’０’の数を最小で２個、最大で１０個とする８／１６ブロック符号化方法（ＲＬＬ（２，１０；８，１６）符号）が採用されている。ＤＶＤの８／１６ブロック符号は、８ビットを変換テーブルを基に１４ビットに変換し、各符号の結合ビットとして２ビットを用いて全体として８ビットを１６ビットに変換する符号化方法である。
【００２７】
このようなＲＬＬ符号化方法と、マークエッジ記録方法との組合せによって記録されたデータから、再生される再生信号を復号してリードデータを得るために、ビタビ復号方法を用いることができる。マークエッジ記録方法とは、符号化された記録データの各ビットの境界における極性の反転を、記録媒体上の各ピットのエッジによって表現する記録方法で、符号化された記録データに対して、後述のプリコードが行われ、プリコード出力に対してピットが記録媒体上に形成されることになる。これに対して、例えば符号化された記録データの’１’に対してピットを記録媒体上に形成し、’０’に対してはピットを形成しない記録方法をマーク位置記録方法と呼ぶ。
【００２８】
ここでは、ＲＬＬ（２，１０）ブロック符号において、パーシャルレスポンス特性ＰＲ（１，１，１，１）について説明する。まず、初めに、プリコードについて説明しておく。光ディスクに記録される信号に関して、マークエッジ記録方法においては、光ディスクへの実際の記録に先立って、上述のＲＬＬ符号化等によって符号化された記録データに基づくプリコードが行われる。各時点ｔにおける記録データ列をｘ［ｔ］、これに基づくプリコード出力をｙ［ｔ］とすると、プリコードは以下のように行われる。
【００２９】
ｙ［ｔ］＝ｍｏｄ２｛ｘ［ｔ］＋ｙ［ｔ−１］｝ （１）
このようなプリコード出力ｙ［ｔ］が実際に光ディスクに記録される。
【００３０】
適応波形等化器７では、パーシャルレスポンス特性ＰＲ（１，１，１，１）での波形等化処理を行う。ここから、ＰＲ特性に適合した理想の再生信号の値をｒ［ｔ］、ノイズを含む実際の再生信号（すなわち、記録媒体から再生された再生信号）をｎ［ｔ］と表記する。
【００３１】
まず、符号化方法及び記録媒体に対する記録方法に基づいて、生じ得るすべての状態を特定する。次に、ある時点における各状態を起点として、次の時点において生じ得るすべての状態遷移と、各状態遷移が生じる時の記録データｘ［ｔ］および理想の再生信号の値ｒ［ｔ］を特定する。特定されたすべての状態及び状態遷移と、各状態遷移が生じる時の「記録データｘ［ｔ］／理想の再生信号の値ｒ［ｔ］」を図の形式で表現したものを状態遷移図と呼ぶ。図３はＲＬＬ（２，１０）、ＰＲ（１，１，１，１）における状態遷移図を示す。そして、この状態遷移図に基づく復号動作を行うように、図１のビタビ復号器１３が構成される。
【００３２】
次に、パーシャルレスポンスについて詳細に説明する。信号の振幅を規格化せずに、波形等化特性をＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）とする。ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，a）は、ある時点ｔにおける再生信号の値に対して、時点ｔにおける振幅の寄与がその時点での信号の振幅のａ倍、時点ｔ−１及びｔ−２における振幅の寄与が各々の時点での信号の振幅のｂ倍、時点ｔ−３における振幅の寄与がその時点での信号の振幅のａ倍とされるものである。従って、再生信号の値の最大値は、時点ｔ−３から時点ｔにおいていずれもパルスが検出される場合で以下のようになる。
【００３３】
ａ＋ｂ＋ｂ＋ａ＝２ａ＋２ｂ
また、再生信号の値の最小値は０となる。但し、実際の取り扱いにおいては、ｒ［ｔ］として、ＤＣ成分のａ＋ｂを差し引いた以下のようなものが用いられる。ここでｙ［ｔ］は前述したように時点ｔにおけるプリコード出力を表す。
【００３４】
従って、ノイズを考慮しない場合の再生信号ｒ［ｔ］は、ａ＋ｂ、ｂ、０、−ｂ、−ａ−ｂのうちのいずれかの値をとることになる。
【００３５】
本実施の形態の光ディスク装置において、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）のもとで波形等化処理されたｎ［ｔ］についてのアイパターンの一例を図４に示す。図４から各時点における再生信号ｎ［ｔ］の値は、ノイズによるばらつきを有するが、ほぼ、ａ＋ｂ、ｂ、０、−ｂ、−ａ−ｂのいずれかになることが確認できる。これらのａ＋ｂ、ｂ、０、−ｂ、−ａ−ｂの値が、等化目標値として用いられる。
【００３６】
まず、ここで用いられる状態として、ある時点ｔにおける状態を、時点ｔ及びそれ以前のプリコード出力を用いて次のように定義する。すなわち、ｈ＝ａ［ｔ］、ｉ＝ｂ［ｔ−１］、ｊ＝ｂ［ｔ−２］、ｋ＝ａ［ｔ−３］の時の状態をＳhijk と定義する。
【００３７】
このような定義によって、１６（＝２4）個の状態があると考えられるが、実際に生じ得る状態は、符号化方法等に基づいて制限される。ＲＬＬ（２，１０）符号として符号化された記録データ列ｘ［ｔ］においては、'1' と'1' の間に最低２個の'0' が含まれるので、２個以上の'1' が連続することが無い。記録データ列ｘ［ｔ］に課されるこのような条件に基づいてプリコード出力ｙ［ｔ］について一定の条件が課され、その結果として生じ得る状態に制限が加えられる。
【００３８】
上述したようにＲＬＬ（２，１０）符号化によって生成される記録データ列中に、２個以上の'1' が連続するもの、または'1' の間に'0'が一つしか挟まらない、以下のものはあり得ない。
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝０
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝０，x[t-3]＝１
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝０，x[t-3]＝０
x[t]＝１，x[t-1]＝０，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
x[t]＝１，x[t-1]＝０，x[t-2]＝１，x[t-3]＝０
x[t]＝０，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
x[t]＝０，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝０
x[t]＝０，x[t-1]＝１，x[t-2]＝０，x[t-3]＝１
x[t]＝０，x[t-1]＝０，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
【００３９】
記録データ列に課されるこのような条件に基づいて、（１）式に従ってプリコード出力ｙ［ｔ］について課される条件について検討すると、状態Ｓ００１０、Ｓ０１００、Ｓ０１０１、Ｓ０１１０、Ｓ１００１、Ｓ１０１０、Ｓ１０１１、及びＳ１１０１の８個の状態は生じ得ないことがわかる。従って生じ得る状態は、８個（＝２4−８）である。
【００４０】
ある時点ｓにおける状態を起点として、次の時点ｓ＋１において生じ得る状態を求めるためには、時点ｓ＋１における記録データの値ｘ［ｓ＋１］が１となる場合、及び０となる場合に分けて調べる必要がある。
【００４１】
ここでは、状態Ｓ００００を例として説明する。前記（１）式に従って、Ｓ００００すなわちｈ＝ｙ［ｓ］＝０、ｉ＝ｙ［ｓ−１］＝０、ｊ＝ｙ［ｓ−２］＝０、ｋ＝ｙ［ｓ−３］＝０とプリコードされる記録データとしては、以下の２個が考えられる。
【００４２】
x[s]＝０，x[s-1]＝０，x[s-2]＝０，x[s-3]＝１
x[s]＝０，x[s-1]＝０，x[s-2]＝０，x[s-3]＝０
【００４３】
［ｘ［ｓ＋１］＝１の時］
この時、（１）式に従って、ｙ［ｓ＋１］は、以下のように計算される。
従って、再生信号ｒ［ｓ＋１］の値は、（２）式に従って、次のように計算される。
【００４４】
【００４５】
また、次の時点ｓ＋１での状態Ｓhijkは、ｈ＝ｙ［ｓ＋１］，ｉ＝ｙ［ｓ］，ｊ＝ｙ［ｓ−１］，ｋ＝ｙ［ｓ−２］である。そして、上述したようにｙ［ｓ＋１］＝１，ｙ［ｓ］＝０，ｙ「ｓ−１」＝０，ｙ［ｓ−２］＝０となるので、次の時点ｓ＋１における状態は、Ｓ１０００である。従って、ｙ［ｓ＋１］＝１の場合には、Ｓ００００→Ｓ１０００という遷移が生じることが特定できる。
【００４６】
［ｘ［ｓ＋１］＝０の時］
この時、（１）式に従って、ｙ［ｓ＋１］は、以下のように計算される。
従って、再生信号ｒ［ｓ＋１］の値は、（２）式に従って、次のように計算される。
【００４７】
【００４８】
また、次の時点ｓ＋１における状態Ｓhijkは、ｈ＝ｙ［ｓ＋１］，ｉ＝ｙ［ｓ］，ｊ＝ｙ［ｓ−１］，ｋ＝ｙ［ｓ−２］である。そして、上述したようにｙ［ｓ＋１］＝０，ｙ［ｓ］＝０，ｙ「ｓ−１」＝０，ｙ［ｓ−２］＝０となるので、次の時点における状態は、Ｓ００００である。従って、ｘ［ｓ＋１］＝０の場合には、Ｓ００００→Ｓ００００という遷移が生じることが特定できる。
【００４９】
このようにして、時点ｓにおける状態Ｓ００００以外の各状態についても、それらを起点として次の時点ｓ＋１において生じ得る状態遷移と、そのような各状態遷移が生じる時の記録データ値ｘ［ｓ＋１］及び再生信号値ｒ［ｓ＋１］との対応を求めることができる。
【００５０】
上述したようにして、各状態について、それらを起点として生じ得る状態遷移と、各状態遷移が生じる時の記録データの値及び再生信号の値との対応を求め、図の形式に表したものが図５である。
【００５１】
上記の時点ｓ及びｓ＋１は、特別の時点ではない。従って、前記したようにして求まる、生じ得る状態遷移とそれらに伴う記録データの値及び再生信号の値との対応は、任意の時点において適用することができる。このため、図５においては、任意の時点ｔにおいて生じる状態遷移に伴う記録データの値をｘ［ｔ］と表記し、再生信号の値をｒ［ｔ］と表記する。
【００５２】
図５において、状態遷移は、矢印によって表される。また、各矢印に付した符号が（記録データ値ｘ［ｔ］／再生信号値ｒ［ｔ］）を示している。状態Ｓ００００及びＳ１１１１を起点とする状態遷移は、２通りあるのに対して、状態Ｓ００１１、Ｓ０１１１、Ｓ１０００、Ｓ１１１０、Ｓ０００１及びＳ１１００を起点として生じ得る遷移は１通りのみである。
【００５３】
さらに、図３において状態Ｓ００００とＳ０００１は、何れもｘ［ｔ＋１］＝０に対しては、ｒ［ｔ＋１］＝−ａ−ｂという値をとり、状態Ｓ００００に遷移している。一方、ｘ［ｔ＋１］＝１に対して、状態Ｓ０００１からの遷移は生じ得ない。
【００５４】
また、状態Ｓ１１１１とＳ１１１０も同様に、同じｘ［ｔ＋１］＝０に対して同じｒ［ｔ］の値をとり、かつ、同じ状態に遷移している。従って、状態Ｓ００００とＳ０００１をまとめてＳ０と表現し、状態Ｓ１１１１とＳ１１１０をまとめてＳ３と表現することができる。さらに、状態Ｓ００１１をＳ４、状態Ｓ０１１１をＳ５とし、状態Ｓ１０００をＳ１、状態Ｓ１１００をＳ２と表現することにして、整理した状態遷移図が図３である。
【００５５】
このように、図３が５値６状態ビタビ復号方法に用いられる状態遷移図である。図３中には、Ｓ０〜Ｓ５の６個の状態、及び再生信号ｒ［ｔ＋１］の値としての−ａ−ｂ，−ｂ，０，ｂ，ａ＋ｂの５個の値が示されている。状態Ｓ０及びＳ３を起点とする状態遷移は、２通りあるのに対して、状態Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５を起点とする状態遷移は、１通りのみである。
【００５６】
ここで、図３中、右半分の状態Ｓ２、Ｓ３及びＳ５はいずれも正の値（ｂ又はａ＋ｂのいずれか）の経路を辿り、左半分の状態Ｓ０、Ｓ１及びＳ４はいずれも負の値（−ｂ又は−ａ−ｂのいずれか）の経路を辿るため、ゼロクロスポイントである「０」の前又は後の値を参照することにより、正の経路なのか負の経路なのかが判別できる。
【００５７】
しかも、あるゼロクロスポイントから次のゼロクロスポイントまでの間隔が分かれば、つまり状態Ｓ２から状態Ｓ４に至るまで、あるいは、状態Ｓ４から状態Ｓ２に至るまでの遷移数がわかれば、経路が確定し、取り得るべき各々のサンプル点に対して明確になる。
【００５８】
また、上記の状態遷移図で「０」の値は、図４にも示したようにゼロクロスポイントであることを示し、「０」以外の値はゼロクロスポイントではないことを示しており、このゼロクロスポイントであるかどうかを示す情報を０ポイント情報Ｚと称し、Ｚ＝１のときゼロクロスポイントであるものとすると、上記の状態遷移図から、ゼロクロスポイント（Ｚ＝１）は２つ連続して取り出されることはなく、また、ＲＬＬ（２，１０）の場合は、隣接するＺ＝１の間には最低２つのＺ＝０が存在する（すなわち、状態Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ４と遷移したとき、又は状態Ｓ５→Ｓ４→Ｓ０→Ｓ１→Ｓ２と遷移したとき）。
【００５９】
以上の点に着目し、図１及び図２の等化目標値仮判定回路８は、適応波形等化器７からの入力波形等化データと固定のしきい値とを比較し、連続して入力する波形等化データの５つのサンプル点毎にそれら５つのサンプル点の値がすべてＺ＝０であるか、連続する５つの値の最初の値のみがＺ＝１かどうか、連続する５つの値の最後の値のみがＺ＝１かどうか、連続する５つの値のうちの最初と最後の値がＺ＝１で、残りの３つの値はＺ＝０であるかどうかを判別する。
【００６０】
これらのパターンは、着目する０ポイント情報の値がＺ＝０であるとしたとき、両側の０ポイント情報の値Ｚがいずれも”０”である場合であり、このときは信号波形が正側又は負側に張り付いている場合であるので、これらのパターンのいずれかを満たすときには、大なる値Ｐ１を算出する。
【００６１】
また、上記のパターンのいずれでもないときは、連続する５つのサンプル点の０ポイント情報の値Ｚが、着目する０ポイント情報の値Ｚを”０”としたとき、両側に隣接する０ポイント情報の値Ｚの一方が”１”であるかどうか判定し、この条件を満たすときには、０とＰ１の中間レベルの値Ｐ２を算出する。
【００６２】
そして、入力波形等化データの現在時刻の値が０以上であるときには、最終仮判別値Ｑをその時のＰ１又はＰ２の値とし、負であるときには最終仮判別値ＱをそのときのＰ１又はＰ２の値と極性を反転する。また、上記のいずれでもないときは、最終仮判別値Ｑを０とする。この最終仮判別値Ｑは、等化目標値として図１及び図２の減算器９へ出力される。なお、上記の等化目標値仮判定回路８のアルゴリズムは、本出願人が先に特願平１０−３７２３９２号（発明者：戸波淳一郎）で提案している。
【００６３】
また、等化目標値仮判定回路８は、仮判定した状態情報（仮判定情報）を非線形歪み補正器１２へ出力し、また、５つの等化目標値に対応する５つのサンプルデータ列である波形等化サンプリングデータ列をＬＰＦ１０へ出力する。波形等化サンプリングデータ列が理想の再生信号であるとすると、等化目標値と波形等化サンプリングデータ列とは一致することとなるが、波形等化サンプリングデータ列がアシンメトリを持つと等化目標値と波形等化サンプリングデータ列とは異なる値となり、波形等化サンプリングデータ列と等化目標値との差を基に非線形歪みの量や極性を求めることができる。
【００６４】
ここで、本発明の非線形歪みを補正する動作を、図６を用いて説明する。等化目標値仮判定回路８から５つの等化目標値（ａ＋ｂ、ｂ、０、−ｂ、−ａ−ｂ）に仮判定され、それぞれの等化目標値に対応した５つの波形等化サンプリングデータ列をＬＰＦ１０により別々に平均化して平均化信号（平均値）を求め（ＬＰＦ１０は各波形等化サンプリングデータ列の平均値を求めるため５つのＬＰＦで構成される）、非線形歪み検出器１１により既知の５つの等化目標値とＬＰＦ１０からの対応する平均値との誤差を非線形歪み情報として検出し、検出した５つの非線形歪み情報を非線形歪み補正器１２に供給する。
【００６５】
非線形歪み補正器１２は、適応波形等化器７から取り出された波形等化データに、非線形歪み検出器１１からの５つの非線形歪み情報のうち等化目標値仮判定回路８からの仮判定情報（これは波形等化データの現サンプリングポイントが、前述した６個の状態のうち仮判定した等化目標値に対応したどの状態にいるかを示している）をもとに選択器１５で選択した、現時刻の状態（波形等化データの現サンプリングポイントの状態）に対応した一つの非線形歪み情報を加算器１６で加算することにより補正し、補正された波形等化データをビタビ復号器１３に供給し、ビタビ復号方法によって復号データを生成させる。ビタビ復号器１３により復号されたデータは、記録された記録データに対する最尤復号系列である。従って、復号エラーが無い場合には、復号データは記録データと一致する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態によれば、アシンメトリなどによる非線形歪みを予め補正したデータによってビタビ復号するようにしているため、ビタビ復号の識別点は、パーシャルレスポンス特性と信号振幅レベルによって決まる識別点をそのまま用いることができ、ビタビ復号性能を劣化させることなく、より確実な復号が可能である。
【００６７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、ＲＬＬ（１，Ｘ）のディジタル信号の再生にも、等化目標値仮判定回路８の等化目標値算出アルゴリズムに若干の変更を加えることで本発明を適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録媒体から再生したディジタル信号から予めアシンメトリなどの誤差を除去する補正を行うことにより、ビタビ復号方法により復号した場合、ビタビ復号の識別点を、パーシャルレスポンス特性と信号振幅レベルによって決まる識別点をそのまま用いることができるため、ビタビ復号性能を劣化させることなく、より確実な復号ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１中の適応波形等化器の一実施の形態のブロック図である。
【図３】５値６状態パーシャルレスポンスの状態遷移図である。
【図４】ＲＬＬ（２，１０）、ＰＲ（１，１，１，１）における信号のアイパターンを示す図である。
【図５】５値６状態ビタビ復号方法の状態遷移図を作成する過程について説明するための略線図である。
【図６】図１の要部の構成図である。
【符号の説明】
１ 光ディスク
２ 光ヘッド
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ＡＧＣ回路
６ ディジタルＰＬＬ（ＤＰＬＬ）回路
７ 適応波形等化器
８ 等化目標値仮判定回路
９ 減算器
１０ 低域フィルタ（ＬＰＦ）
１１ 非線形歪み検出器
１２ 非線形歪み補正器
１３ ビタビ復号器
７１ トランスバーサルフィルタ
７２ 乗算器・ＬＰＦ
【発明の属する技術分野】
本発明は情報再生装置及び再生方法に係り、特にパーシャルレスポンス特性を利用したビタビ復号（ＰＲＭＬ）を用いて、光ディスク等の記録媒体の再生信号を復号する情報再生装置及び再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置等の情報再生装置において、記録密度の向上に伴って、記録媒体から再生される再生信号を復号する方法として、ＰＲＭＬ方式が多用されてきている。このＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）応答と、ビタビ復号方法とを組み合わせた復号方法である。
【０００３】
ビタビ復号方法の概要は以下のようなものである。記録媒体に対する記録方法に応じて複数個の状態を予め特定し、記録媒体から再生される再生信号のパーシャルレスポンス応答に基づく計算処理によって、かかる複数個の状態間の最尤な遷移を選択する。このような選択は、ビタビ復号方法を行うビタビ復号器中の加算、比較、選択回路によってなされ、状態数に等しい個数の状態遷移を最尤推定する。最尤推定された状態遷移に対応して、復号データが生成される。
【０００４】
上記の再生信号のパーシャルレスポンス応答を得るために、波形等化処理が行われる。波形等化処理は、記録線密度によって決まる空間周波数等を考慮して決められる、所定のパーシャルレスポンス特性の下でなされる。上述したように予め特定される複数個の状態の個数、及び計算処理において用いられる複数の各状態における振幅基準値の設定等により、ビタビ復号方法は、幾つかの種類に分けられる。そして、記録線密度等に従って決められるパーシャルレスポンス特性に対して、できるだけ良く適合する種類のビタビ復号方法を用いるようになされる。
【０００５】
また、ビタビ復号方法は、入力される再生信号値に基づいて尤度を計算し、最も尤度が大きい状態遷移を選択することにより復号を行う方法である。尤度を計算するためには、波形等化処理に用いられるパーシャルレスポンス特性によって規定される振幅基準値がビタビ復号の識別点の値として用いられる。このため、ビタビ復号による復号データのエラーレートを低くするためには、入力信号と識別点の関係が重要となる。
【０００６】
再生信号が非線形歪みを持たない理想的なものであれば、入力信号の振幅を自動利得制御（ＡＧＣ：automatic gain control）などで一定にすることにより、パーシャルレスポンス特性によって入力信号と識別点の関係を一義的に決定できる。しかしながら、光ディスクにおいては、再生信号はアイ・パターンが上下の対称性を失うアシンメトリと呼ばれる現象などの非線形歪みの存在により、パーシャルレスポンス特性によって一義的に決定された識別点と再生信号のレベルが異なり、ビタビ復号の復号性能を劣化させることになる。
【０００７】
そこで、特開平１０−２８３７３９号公報には、再生信号の最大振幅とは一致しない識別点の値を、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により各識別点に相当するレベルの信号として周波数の違いにより抜き取り、その抜き取った信号のエンベロープの検出から識別点を求めることによって、アシンメトリのある再生信号に対応した識別点を設定する情報再生装置及び再生方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来装置及び方法では、エンベロープから求められた識別点ではアシンメトリの持つ非線形性を除去できず、ビタビ復号における線形性を満足することができないため、上記の課題を解決することはできない。
【０００９】
また、記録媒体が光ディスクの場合、基板の複屈折、厚みムラ、反射膜の反射率ムラ等による信号振幅の変動や、前後のピット間での符号間干渉などによって再生信号が劣化する。また、記録時のレーザパワーやディスク成形時の条件などに起因して形成されるピットが過大または過小なものとなることによって、再生信号の振幅が変動し、それによるアシンメトリにより再生信号に歪みが生じたり、再生系内の電気的オフセットにより再生信号にオフセットが生じたりすることが、データの復号に誤りを生じる原因となる。
【００１０】
前述の再生信号の最大振幅とは一致しない識別点の値を求める方法では、再生信号と識別点の一致は見るが、前記のような原因により再生信号に歪み、オフセット等が生じた場合には、各識別点の関係に非線形が生じることとなり、ビタビ復号の復号性能の改善は少なく、その結果、復号エラーレートが高くなるおそれがある。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ビタビ復号に入力する再生信号から予めアシンメトリなどの誤差を除去するための補正を行い、ビタビ復号の精度を向上させることにより、復号されたデータのエラーレートを向上し得る情報再生装置及び再生方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の情報再生装置は、ディジタル信号がプリコードされて記録されている記録媒体からディジタル信号を読み取る読取手段と、読取手段により読み取られたディジタル信号からビットクロックを生成し、更にこのビットクロックでディジタル信号をサンプリング補間するサンプリング補間手段と、サンプリング補間手段から取り出されたディジタル信号に対し、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って波形等化データを出力する適応波形等化手段と、適応波形等化手段から出力された波形等化データを入力として受け、プリコードされて記録されているディジタル信号の所定の状態遷移と波形等化データの複数の０ポイント情報のパターンとに基づき、現サンプリングポイントにおける波形等化データの等化目標値を仮判定すると共に、状態遷移における状態情報を仮判定して仮判定情報を生成し、更に所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値にそれぞれ対応する複数のサンプルデータ列である複数の波形等化サンプリングデータ列を生成して出力する等化目標値仮判定手段と、等化目標値仮判定手段から仮判定されて出力される等化目標値と波形等化データとの差分を演算して等化誤差を生成して適応波形等化手段に供給する減算手段と、等化目標値仮判定手段から出力された複数の波形等化サンプリングデータ列をそれぞれ平均化する平均化手段と、平均化手段から出力された複数の平均化信号のそれぞれに対し、所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値との誤差を演算して非線形歪み情報として検出する非線形歪み検出手段と、等化目標値仮判定手段から出力される仮判定情報に基づいて、非線形歪み検出手段から出力される複数の非線形歪み情報から一の非線形歪み情報を選択して適応波形等化手段から出力された波形等化データに加算して波形等化データを補正して出力する非線形歪み補正手段とを有する構成としたものである。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明の情報再生方法は、記録媒体から読み取られた信号からビットクロックを生成し、更にこのビットクロックで読み取られた信号をサンプリング補間する第１のステップと、サンプリング補間された信号に対し、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って波形等化データを出力する第２のステップと、プリコードされて記録されているディジタル信号の所定の状態遷移と波形等化データの複数の０ポイント情報のパターンとに基づき、現サンプリングポイントにおける波形等化データの等化目標値を仮判定すると共に、状態遷移における状態情報を仮判定して仮判定情報を生成する第３のステップと、波形等化データを入力として受け、所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値にそれぞれ対応する複数のサンプルデータ列である複数の波形等化サンプリングデータ列を生成する第４のステップと、第３のステップにより仮判定されて出力される等化目標値と波形等化データとの差分を演算して等化誤差を生成する第５のステップと、第４のステップで生成された複数の波形等化サンプリングデータ列をそれぞれ平均化する第６のステップと、第６のステップで得られた複数の平均化信号のそれぞれに対し、所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値との誤差を演算して非線形歪み情報として検出する第７のステップと、第３のステップで得られた仮判定情報に基づいて、第７のステップで得られた複数の非線形歪み情報から一の非線形歪み情報を選択して波形等化データに加算して波形等化データを補正して出力する第８のステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明装置及び本発明方法では、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って得られた波形等化データに対し、複数の等化目標値に対応した波形等化サンプルデータ列を平均化し、その平均化した各信号と対応する等化目標値との誤差を非線形歪み量として検出し、その複数の非線形歪み量のうち現在の遷移状態に応じて選択した非線形歪み量分だけ、波形等化データを補正することにより、記録媒体から再生したディジタル信号から予めアシンメトリなどの誤差を除去するようにしたため、ビタビ復号方法により復号した場合、ビタビ復号の識別点を、パーシャルレスポンス特性と信号振幅レベルによって決まる識別点をそのまま用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる情報再生装置の一実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態は、光ディスク再生装置であり、光ディスク１にＰＲ方式を適用して記録されている情報信号は、半導体レーザダイオード（ＬＤ）、ピンフォトダイオード（ＰＤ）及び光学系等で構成される光ヘッド２により再生される。
【００１６】
この光ヘッド２の出力側には、光ヘッド２で検出された再生信号を増幅するアンプ３と、再生信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４からのディジタル信号の振幅を所定のレベルに制御するＡＧＣ回路５と、ＡＧＣ回路５から出力された再生信号よりクロックを生成するディジタル位相同期ループ（ＤＰＬＬ）回路６と、等化目標値に対して適応的に作動するパーシャルレスポンス特性を有する適応波形等化器７と、等化目標値仮判定回路８と、減算器９と、低域フィルタ（ＬＰＦ）１０と、非線形歪み検出器１１と、非線形歪み補正器１２と、ビタビ復号器１３とが設けられている。
【００１７】
上記の等化目標値仮判定回路８は、適応波形等化器７の出力信号とパーシャルレスポンス特性とからサンプルデータに対する等化目標値を仮判定し、また、仮判定結果を基にそれぞれの仮判定値に対応するサンプルデータ列を出力する。ＬＰＦ１０は仮判定値に対応するサンプルデータ列を平均化する。非線形歪み検出器１１は、ＬＰＦ１０から出力された信号を基に、適応波形等化器７の出力信号の非線形歪みを検出する。非線形歪み補正器１２は、非線形歪み検出器１１の出力信号から適応波形等化器７の出力信号の非線形歪みを補正する。ビタビ復号器１３は、非線形歪み補正器１２の出力信号をビタビ復号して得た復号データを、図示しない復調・誤り訂正手段へ出力して誤り検出・誤り訂正を行わせ、これによりユーザデータに復調させる。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態の信号再生の動作について説明する。光ヘッド２は、光ディスク１にレーザー光を照射し、それによって生じる反射光を光ヘッド２内の光学系を通してＰＤで受光して、再生信号を生成する。光ヘッド２から出力された再生信号は、アンプ３でゲイン調整がされ、Ａ／Ｄ変換器４に供給される。また、図示しないフォーカスエラー検出回路、トラッキングエラー検出回路にも再生信号は送られ、それぞれ演算されてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号として生成され、フォーカスサーボ、トラッキングサーボに用いられる。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器４は、入力再生信号を基本クロックに基づいてサンプリングし、サンプリングデータ、すなわちディジタルデータを生成する。このディジタルデータは、ＡＧＣ回路５でデータレベルが所定のレベルに制御された後、ＤＰＬＬ回路６に供給される。ＤＰＬＬ回路６は、ＡＧＣ回路５から出力されたディジタルデータを入力として受け、この入力ディジタルデータから情報再生装置の基準タイミングとなるビットクロックを生成し、更にこのビットクロックによって入力ディジタルデータをサンプリング補間（間引き補間）して適応波形等化器７に供給する。
【００２０】
適応波形等化器７は、適応されるビタビ復号に適したパーシャルレスポンス特性によって等化目標値に対して適応的に波形等化処理を行う回路で、例えば、図２のブロック図に示すように、トランスバーサルフィルタ７１と、フィルタ係数を適応的に可変するための乗算器・ＬＰＦ７２とより構成され、等化誤差に基づきフィルタ係数を適応的に変化させて波形等化する。
【００２１】
この適応波形等化器７では、ＤＰＬＬ回路６によりサンプリング補間されて出力された信号をトランスバーサルフィルタ７１により入力信号として受け、ここで、乗算器・ＬＰＦ７２からのフィルタ係数に応じた特性のフィルタリング処理を行い、得られた信号を等化目標値仮判定回路８及び減算器９及び非線形歪み補正器１２へそれぞれ出力する。
【００２２】
等化目標値仮判定回路８は、トランスバーサルフィルタ７１からの波形等化出力データを、後述のパーシャルレスポンス特性で決まる等化目標値と比較して、波形等化出力データに対応する等化目標値を仮判定する。仮判定された等化目標値は減算器９に供給されて、トランスバーサルフィルタ７１からの波形等化出力データから減算され、それらの差分値である等化誤差とされる。この等化誤差は、適応波形等化器７内の乗算器・ＬＰＦ７２に供給され、その乗算器によりトランスバーサルフィルタ７１からの出力と乗算されて相関が検出された後、そのＬＰＦにより積分され、等化誤差を０とするようなフィルタ係数としてトランスバーサルフィルタ７１に供給される。
【００２３】
また、等化目標値仮判定回路８は、仮判定値に対応する波形等化サンプルデータ列を出力する。この波形等化サンプルデータ列は、図１に示すＬＰＦ１０で分散の平均値が求められて、非線形歪み検出器１１に供給される。
【００２４】
適応波形等化器７、等化目標値仮判定回路８及び減算器９はフィードバックループを構成しており、そのフィードバックループ中の等化目標値仮判定回路８はパーシャルレスポンス等化を前提とした仮判定を行って、等化目標値に対応した波形等化サンプルデータ列を出力する回路であるが、例えば、ＣＤなどの最短のビット長を３Ｔ（Ｔはデータのビット周期）とする系において、パーシャルレスポンス特性ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）を適用すると、５値６状態の状態遷移となり、５つの等化目標値とその等化目標値に対応した５つの波形等化サンプルデータ列が出力される。
【００２５】
ここで、バーシャルレスポンス（ＰＲ）特性について更に説明する。ユーザデータは、記録媒体の性質及び記録・再生方法等に応じて適切な符号化方法によって記録データとしての符号語に変換される。光ディスク装置においては、ブロック符号化において、ランレングス制限（ＲＬＬ：Run Length Limited）符号化方法が用いられることが多い。一般に、’１’と’１’の間の連続する’０’の数を最小でｄ個、最大でｋ個とするｍ／ｎブロック符号をＲＬＬ（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ）符号と呼ぶ。
【００２６】
例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）で採用されている符号では、’１’と’１’の間の連続する’０’の数を最小で２個、最大で１０個とする８／１６ブロック符号化方法（ＲＬＬ（２，１０；８，１６）符号）が採用されている。ＤＶＤの８／１６ブロック符号は、８ビットを変換テーブルを基に１４ビットに変換し、各符号の結合ビットとして２ビットを用いて全体として８ビットを１６ビットに変換する符号化方法である。
【００２７】
このようなＲＬＬ符号化方法と、マークエッジ記録方法との組合せによって記録されたデータから、再生される再生信号を復号してリードデータを得るために、ビタビ復号方法を用いることができる。マークエッジ記録方法とは、符号化された記録データの各ビットの境界における極性の反転を、記録媒体上の各ピットのエッジによって表現する記録方法で、符号化された記録データに対して、後述のプリコードが行われ、プリコード出力に対してピットが記録媒体上に形成されることになる。これに対して、例えば符号化された記録データの’１’に対してピットを記録媒体上に形成し、’０’に対してはピットを形成しない記録方法をマーク位置記録方法と呼ぶ。
【００２８】
ここでは、ＲＬＬ（２，１０）ブロック符号において、パーシャルレスポンス特性ＰＲ（１，１，１，１）について説明する。まず、初めに、プリコードについて説明しておく。光ディスクに記録される信号に関して、マークエッジ記録方法においては、光ディスクへの実際の記録に先立って、上述のＲＬＬ符号化等によって符号化された記録データに基づくプリコードが行われる。各時点ｔにおける記録データ列をｘ［ｔ］、これに基づくプリコード出力をｙ［ｔ］とすると、プリコードは以下のように行われる。
【００２９】
ｙ［ｔ］＝ｍｏｄ２｛ｘ［ｔ］＋ｙ［ｔ−１］｝ （１）
このようなプリコード出力ｙ［ｔ］が実際に光ディスクに記録される。
【００３０】
適応波形等化器７では、パーシャルレスポンス特性ＰＲ（１，１，１，１）での波形等化処理を行う。ここから、ＰＲ特性に適合した理想の再生信号の値をｒ［ｔ］、ノイズを含む実際の再生信号（すなわち、記録媒体から再生された再生信号）をｎ［ｔ］と表記する。
【００３１】
まず、符号化方法及び記録媒体に対する記録方法に基づいて、生じ得るすべての状態を特定する。次に、ある時点における各状態を起点として、次の時点において生じ得るすべての状態遷移と、各状態遷移が生じる時の記録データｘ［ｔ］および理想の再生信号の値ｒ［ｔ］を特定する。特定されたすべての状態及び状態遷移と、各状態遷移が生じる時の「記録データｘ［ｔ］／理想の再生信号の値ｒ［ｔ］」を図の形式で表現したものを状態遷移図と呼ぶ。図３はＲＬＬ（２，１０）、ＰＲ（１，１，１，１）における状態遷移図を示す。そして、この状態遷移図に基づく復号動作を行うように、図１のビタビ復号器１３が構成される。
【００３２】
次に、パーシャルレスポンスについて詳細に説明する。信号の振幅を規格化せずに、波形等化特性をＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）とする。ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，a）は、ある時点ｔにおける再生信号の値に対して、時点ｔにおける振幅の寄与がその時点での信号の振幅のａ倍、時点ｔ−１及びｔ−２における振幅の寄与が各々の時点での信号の振幅のｂ倍、時点ｔ−３における振幅の寄与がその時点での信号の振幅のａ倍とされるものである。従って、再生信号の値の最大値は、時点ｔ−３から時点ｔにおいていずれもパルスが検出される場合で以下のようになる。
【００３３】
ａ＋ｂ＋ｂ＋ａ＝２ａ＋２ｂ
また、再生信号の値の最小値は０となる。但し、実際の取り扱いにおいては、ｒ［ｔ］として、ＤＣ成分のａ＋ｂを差し引いた以下のようなものが用いられる。ここでｙ［ｔ］は前述したように時点ｔにおけるプリコード出力を表す。
【００３４】
【００３５】
本実施の形態の光ディスク装置において、ＰＲ（ａ，ｂ，ｂ，ａ）のもとで波形等化処理されたｎ［ｔ］についてのアイパターンの一例を図４に示す。図４から各時点における再生信号ｎ［ｔ］の値は、ノイズによるばらつきを有するが、ほぼ、ａ＋ｂ、ｂ、０、−ｂ、−ａ−ｂのいずれかになることが確認できる。これらのａ＋ｂ、ｂ、０、−ｂ、−ａ−ｂの値が、等化目標値として用いられる。
【００３６】
まず、ここで用いられる状態として、ある時点ｔにおける状態を、時点ｔ及びそれ以前のプリコード出力を用いて次のように定義する。すなわち、ｈ＝ａ［ｔ］、ｉ＝ｂ［ｔ−１］、ｊ＝ｂ［ｔ−２］、ｋ＝ａ［ｔ−３］の時の状態をＳhijk と定義する。
【００３７】
このような定義によって、１６（＝２4）個の状態があると考えられるが、実際に生じ得る状態は、符号化方法等に基づいて制限される。ＲＬＬ（２，１０）符号として符号化された記録データ列ｘ［ｔ］においては、'1' と'1' の間に最低２個の'0' が含まれるので、２個以上の'1' が連続することが無い。記録データ列ｘ［ｔ］に課されるこのような条件に基づいてプリコード出力ｙ［ｔ］について一定の条件が課され、その結果として生じ得る状態に制限が加えられる。
【００３８】
上述したようにＲＬＬ（２，１０）符号化によって生成される記録データ列中に、２個以上の'1' が連続するもの、または'1' の間に'0'が一つしか挟まらない、以下のものはあり得ない。
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝０
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝０，x[t-3]＝１
x[t]＝１，x[t-1]＝１，x[t-2]＝０，x[t-3]＝０
x[t]＝１，x[t-1]＝０，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
x[t]＝１，x[t-1]＝０，x[t-2]＝１，x[t-3]＝０
x[t]＝０，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
x[t]＝０，x[t-1]＝１，x[t-2]＝１，x[t-3]＝０
x[t]＝０，x[t-1]＝１，x[t-2]＝０，x[t-3]＝１
x[t]＝０，x[t-1]＝０，x[t-2]＝１，x[t-3]＝１
【００３９】
記録データ列に課されるこのような条件に基づいて、（１）式に従ってプリコード出力ｙ［ｔ］について課される条件について検討すると、状態Ｓ００１０、Ｓ０１００、Ｓ０１０１、Ｓ０１１０、Ｓ１００１、Ｓ１０１０、Ｓ１０１１、及びＳ１１０１の８個の状態は生じ得ないことがわかる。従って生じ得る状態は、８個（＝２4−８）である。
【００４０】
ある時点ｓにおける状態を起点として、次の時点ｓ＋１において生じ得る状態を求めるためには、時点ｓ＋１における記録データの値ｘ［ｓ＋１］が１となる場合、及び０となる場合に分けて調べる必要がある。
【００４１】
ここでは、状態Ｓ００００を例として説明する。前記（１）式に従って、Ｓ００００すなわちｈ＝ｙ［ｓ］＝０、ｉ＝ｙ［ｓ−１］＝０、ｊ＝ｙ［ｓ−２］＝０、ｋ＝ｙ［ｓ−３］＝０とプリコードされる記録データとしては、以下の２個が考えられる。
【００４２】
x[s]＝０，x[s-1]＝０，x[s-2]＝０，x[s-3]＝１
x[s]＝０，x[s-1]＝０，x[s-2]＝０，x[s-3]＝０
【００４３】
［ｘ［ｓ＋１］＝１の時］
この時、（１）式に従って、ｙ［ｓ＋１］は、以下のように計算される。
【００４４】
また、次の時点ｓ＋１での状態Ｓhijkは、ｈ＝ｙ［ｓ＋１］，ｉ＝ｙ［ｓ］，ｊ＝ｙ［ｓ−１］，ｋ＝ｙ［ｓ−２］である。そして、上述したようにｙ［ｓ＋１］＝１，ｙ［ｓ］＝０，ｙ「ｓ−１」＝０，ｙ［ｓ−２］＝０となるので、次の時点ｓ＋１における状態は、Ｓ１０００である。従って、ｙ［ｓ＋１］＝１の場合には、Ｓ００００→Ｓ１０００という遷移が生じることが特定できる。
【００４６】
［ｘ［ｓ＋１］＝０の時］
この時、（１）式に従って、ｙ［ｓ＋１］は、以下のように計算される。
【００４７】
また、次の時点ｓ＋１における状態Ｓhijkは、ｈ＝ｙ［ｓ＋１］，ｉ＝ｙ［ｓ］，ｊ＝ｙ［ｓ−１］，ｋ＝ｙ［ｓ−２］である。そして、上述したようにｙ［ｓ＋１］＝０，ｙ［ｓ］＝０，ｙ「ｓ−１」＝０，ｙ［ｓ−２］＝０となるので、次の時点における状態は、Ｓ００００である。従って、ｘ［ｓ＋１］＝０の場合には、Ｓ００００→Ｓ００００という遷移が生じることが特定できる。
【００４９】
このようにして、時点ｓにおける状態Ｓ００００以外の各状態についても、それらを起点として次の時点ｓ＋１において生じ得る状態遷移と、そのような各状態遷移が生じる時の記録データ値ｘ［ｓ＋１］及び再生信号値ｒ［ｓ＋１］との対応を求めることができる。
【００５０】
上述したようにして、各状態について、それらを起点として生じ得る状態遷移と、各状態遷移が生じる時の記録データの値及び再生信号の値との対応を求め、図の形式に表したものが図５である。
【００５１】
上記の時点ｓ及びｓ＋１は、特別の時点ではない。従って、前記したようにして求まる、生じ得る状態遷移とそれらに伴う記録データの値及び再生信号の値との対応は、任意の時点において適用することができる。このため、図５においては、任意の時点ｔにおいて生じる状態遷移に伴う記録データの値をｘ［ｔ］と表記し、再生信号の値をｒ［ｔ］と表記する。
【００５２】
図５において、状態遷移は、矢印によって表される。また、各矢印に付した符号が（記録データ値ｘ［ｔ］／再生信号値ｒ［ｔ］）を示している。状態Ｓ００００及びＳ１１１１を起点とする状態遷移は、２通りあるのに対して、状態Ｓ００１１、Ｓ０１１１、Ｓ１０００、Ｓ１１１０、Ｓ０００１及びＳ１１００を起点として生じ得る遷移は１通りのみである。
【００５３】
さらに、図３において状態Ｓ００００とＳ０００１は、何れもｘ［ｔ＋１］＝０に対しては、ｒ［ｔ＋１］＝−ａ−ｂという値をとり、状態Ｓ００００に遷移している。一方、ｘ［ｔ＋１］＝１に対して、状態Ｓ０００１からの遷移は生じ得ない。
【００５４】
また、状態Ｓ１１１１とＳ１１１０も同様に、同じｘ［ｔ＋１］＝０に対して同じｒ［ｔ］の値をとり、かつ、同じ状態に遷移している。従って、状態Ｓ００００とＳ０００１をまとめてＳ０と表現し、状態Ｓ１１１１とＳ１１１０をまとめてＳ３と表現することができる。さらに、状態Ｓ００１１をＳ４、状態Ｓ０１１１をＳ５とし、状態Ｓ１０００をＳ１、状態Ｓ１１００をＳ２と表現することにして、整理した状態遷移図が図３である。
【００５５】
このように、図３が５値６状態ビタビ復号方法に用いられる状態遷移図である。図３中には、Ｓ０〜Ｓ５の６個の状態、及び再生信号ｒ［ｔ＋１］の値としての−ａ−ｂ，−ｂ，０，ｂ，ａ＋ｂの５個の値が示されている。状態Ｓ０及びＳ３を起点とする状態遷移は、２通りあるのに対して、状態Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５を起点とする状態遷移は、１通りのみである。
【００５６】
ここで、図３中、右半分の状態Ｓ２、Ｓ３及びＳ５はいずれも正の値（ｂ又はａ＋ｂのいずれか）の経路を辿り、左半分の状態Ｓ０、Ｓ１及びＳ４はいずれも負の値（−ｂ又は−ａ−ｂのいずれか）の経路を辿るため、ゼロクロスポイントである「０」の前又は後の値を参照することにより、正の経路なのか負の経路なのかが判別できる。
【００５７】
しかも、あるゼロクロスポイントから次のゼロクロスポイントまでの間隔が分かれば、つまり状態Ｓ２から状態Ｓ４に至るまで、あるいは、状態Ｓ４から状態Ｓ２に至るまでの遷移数がわかれば、経路が確定し、取り得るべき各々のサンプル点に対して明確になる。
【００５８】
また、上記の状態遷移図で「０」の値は、図４にも示したようにゼロクロスポイントであることを示し、「０」以外の値はゼロクロスポイントではないことを示しており、このゼロクロスポイントであるかどうかを示す情報を０ポイント情報Ｚと称し、Ｚ＝１のときゼロクロスポイントであるものとすると、上記の状態遷移図から、ゼロクロスポイント（Ｚ＝１）は２つ連続して取り出されることはなく、また、ＲＬＬ（２，１０）の場合は、隣接するＺ＝１の間には最低２つのＺ＝０が存在する（すなわち、状態Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ４と遷移したとき、又は状態Ｓ５→Ｓ４→Ｓ０→Ｓ１→Ｓ２と遷移したとき）。
【００５９】
以上の点に着目し、図１及び図２の等化目標値仮判定回路８は、適応波形等化器７からの入力波形等化データと固定のしきい値とを比較し、連続して入力する波形等化データの５つのサンプル点毎にそれら５つのサンプル点の値がすべてＺ＝０であるか、連続する５つの値の最初の値のみがＺ＝１かどうか、連続する５つの値の最後の値のみがＺ＝１かどうか、連続する５つの値のうちの最初と最後の値がＺ＝１で、残りの３つの値はＺ＝０であるかどうかを判別する。
【００６０】
これらのパターンは、着目する０ポイント情報の値がＺ＝０であるとしたとき、両側の０ポイント情報の値Ｚがいずれも”０”である場合であり、このときは信号波形が正側又は負側に張り付いている場合であるので、これらのパターンのいずれかを満たすときには、大なる値Ｐ１を算出する。
【００６１】
また、上記のパターンのいずれでもないときは、連続する５つのサンプル点の０ポイント情報の値Ｚが、着目する０ポイント情報の値Ｚを”０”としたとき、両側に隣接する０ポイント情報の値Ｚの一方が”１”であるかどうか判定し、この条件を満たすときには、０とＰ１の中間レベルの値Ｐ２を算出する。
【００６２】
そして、入力波形等化データの現在時刻の値が０以上であるときには、最終仮判別値Ｑをその時のＰ１又はＰ２の値とし、負であるときには最終仮判別値ＱをそのときのＰ１又はＰ２の値と極性を反転する。また、上記のいずれでもないときは、最終仮判別値Ｑを０とする。この最終仮判別値Ｑは、等化目標値として図１及び図２の減算器９へ出力される。なお、上記の等化目標値仮判定回路８のアルゴリズムは、本出願人が先に特願平１０−３７２３９２号（発明者：戸波淳一郎）で提案している。
【００６３】
また、等化目標値仮判定回路８は、仮判定した状態情報（仮判定情報）を非線形歪み補正器１２へ出力し、また、５つの等化目標値に対応する５つのサンプルデータ列である波形等化サンプリングデータ列をＬＰＦ１０へ出力する。波形等化サンプリングデータ列が理想の再生信号であるとすると、等化目標値と波形等化サンプリングデータ列とは一致することとなるが、波形等化サンプリングデータ列がアシンメトリを持つと等化目標値と波形等化サンプリングデータ列とは異なる値となり、波形等化サンプリングデータ列と等化目標値との差を基に非線形歪みの量や極性を求めることができる。
【００６４】
ここで、本発明の非線形歪みを補正する動作を、図６を用いて説明する。等化目標値仮判定回路８から５つの等化目標値（ａ＋ｂ、ｂ、０、−ｂ、−ａ−ｂ）に仮判定され、それぞれの等化目標値に対応した５つの波形等化サンプリングデータ列をＬＰＦ１０により別々に平均化して平均化信号（平均値）を求め（ＬＰＦ１０は各波形等化サンプリングデータ列の平均値を求めるため５つのＬＰＦで構成される）、非線形歪み検出器１１により既知の５つの等化目標値とＬＰＦ１０からの対応する平均値との誤差を非線形歪み情報として検出し、検出した５つの非線形歪み情報を非線形歪み補正器１２に供給する。
【００６５】
非線形歪み補正器１２は、適応波形等化器７から取り出された波形等化データに、非線形歪み検出器１１からの５つの非線形歪み情報のうち等化目標値仮判定回路８からの仮判定情報（これは波形等化データの現サンプリングポイントが、前述した６個の状態のうち仮判定した等化目標値に対応したどの状態にいるかを示している）をもとに選択器１５で選択した、現時刻の状態（波形等化データの現サンプリングポイントの状態）に対応した一つの非線形歪み情報を加算器１６で加算することにより補正し、補正された波形等化データをビタビ復号器１３に供給し、ビタビ復号方法によって復号データを生成させる。ビタビ復号器１３により復号されたデータは、記録された記録データに対する最尤復号系列である。従って、復号エラーが無い場合には、復号データは記録データと一致する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態によれば、アシンメトリなどによる非線形歪みを予め補正したデータによってビタビ復号するようにしているため、ビタビ復号の識別点は、パーシャルレスポンス特性と信号振幅レベルによって決まる識別点をそのまま用いることができ、ビタビ復号性能を劣化させることなく、より確実な復号が可能である。
【００６７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、ＲＬＬ（１，Ｘ）のディジタル信号の再生にも、等化目標値仮判定回路８の等化目標値算出アルゴリズムに若干の変更を加えることで本発明を適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録媒体から再生したディジタル信号から予めアシンメトリなどの誤差を除去する補正を行うことにより、ビタビ復号方法により復号した場合、ビタビ復号の識別点を、パーシャルレスポンス特性と信号振幅レベルによって決まる識別点をそのまま用いることができるため、ビタビ復号性能を劣化させることなく、より確実な復号ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１中の適応波形等化器の一実施の形態のブロック図である。
【図３】５値６状態パーシャルレスポンスの状態遷移図である。
【図４】ＲＬＬ（２，１０）、ＰＲ（１，１，１，１）における信号のアイパターンを示す図である。
【図５】５値６状態ビタビ復号方法の状態遷移図を作成する過程について説明するための略線図である。
【図６】図１の要部の構成図である。
【符号の説明】
１ 光ディスク
２ 光ヘッド
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ＡＧＣ回路
６ ディジタルＰＬＬ（ＤＰＬＬ）回路
７ 適応波形等化器
８ 等化目標値仮判定回路
９ 減算器
１０ 低域フィルタ（ＬＰＦ）
１１ 非線形歪み検出器
１２ 非線形歪み補正器
１３ ビタビ復号器
７１ トランスバーサルフィルタ
７２ 乗算器・ＬＰＦ
Claims (3)
- ディジタル信号がプリコードされて記録されている記録媒体からディジタル信号を読み取る読取手段と、
前記読取手段により読み取られたディジタル信号からビットクロックを生成し、更にこのビットクロックで前記ディジタル信号をサンプリング補間するサンプリング補間手段と、
前記サンプリング補間手段から取り出されたディジタル信号に対し、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って波形等化データを出力する適応波形等化手段と、
前記適応波形等化手段から出力された前記波形等化データを入力として受け、プリコードされて記録されている前記ディジタル信号の所定の状態遷移と前記波形等化データの複数の０ポイント情報のパターンとに基づき、現サンプリングポイントにおける前記波形等化データの等化目標値を仮判定すると共に、前記状態遷移における状態情報を仮判定して仮判定情報を生成し、更に前記所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値にそれぞれ対応する複数のサンプルデータ列である複数の波形等化サンプリングデータ列を生成して出力する等化目標値仮判定手段と、
前記等化目標値仮判定手段から仮判定されて出力される前記等化目標値と前記波形等化データとの差分を演算して前記等化誤差を生成して前記適応波形等化手段に供給する減算手段と、
前記等化目標値仮判定手段から出力された前記複数の波形等化サンプリングデータ列をそれぞれ平均化する平均化手段と、
前記平均化手段から出力された複数の平均化信号のそれぞれに対し、前記所定の状態遷移に基づく前記複数の等化目標値との誤差を演算して非線形歪み情報として検出する非線形歪み検出手段と、
前記等化目標値仮判定手段から出力される前記仮判定情報に基づいて、前記非線形歪み検出手段から出力される複数の非線形歪み情報から一の非線形歪み情報を選択して前記適応波形等化手段から出力された前記波形等化データに加算して前記波形等化データを補正して出力する非線形歪み補正手段と
を有することを特徴とする情報信号再生装置。 - 前記非線形歪み補正手段により補正された前記波形等化データをビタビ復号するビタビ復号器を更に有することを特徴とする請求項１記載の情報信号再生装置。
- ディジタル信号がプリコードされて記録されている記録媒体から信号を読み取り、その読み取られた信号からディジタル信号を再生するディジタル信号再生方法において、
前記読み取られた信号からビットクロックを生成し、更にこのビットクロックで前記読み取られた信号をサンプリング補間する第１のステップと、
前記サンプリング補間された信号に対し、外部から入力される等化誤差に基づき適応型のパーシャルレスポンス特性の波形等化を行って波形等化データを出力する第２のステップと、
プリコードされて記録されている前記ディジタル信号の所定の状態遷移と前記波形等化データの複数の０ポイント情報のパターンとに基づき、現サンプリングポイントにおける前記波形等化データの等化目標値を仮判定すると共に、前記状態遷移における状態情報を仮判定して仮判定情報を生成する第３のステップと、
前記波形等化データを入力として受け、前記所定の状態遷移に基づく複数の等化目標値にそれぞれ対応する複数のサンプルデータ列である複数の波形等化サンプリングデータ列を生成する第４のステップと、
前記第３のステップにより仮判定されて出力される前記等化目標値と前記波形等化データとの差分を演算して前記等化誤差を生成する第５のステップと、
前記第４のステップで生成された前記複数の波形等化サンプリングデータ列をそれぞれ平均化する第６のステップと、
前記第６のステップで得られた複数の平均化信号のそれぞれに対し、前記所定の状態遷移に基づく前記複数の等化目標値との誤差を演算して非線形歪み情報として検出する第７のステップと、
前記第３のステップで得られた前記仮判定情報に基づいて、前記第７のステップで得られた複数の非線形歪み情報から一の非線形歪み情報を選択して前記波形等化データに加算して前記波形等化データを補正して出力する第８のステップと
を含むことを特徴とする情報信号再生方法。
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| JP2000310860A JP4103320B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 情報再生装置及び再生方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0686013U (ja) * | 1992-04-10 | 1994-12-13 | オリンパス光学工業株式会社 | 光軸傾き検出器 |
-
2000
- 2000-10-11 JP JP2000310860A patent/JP4103320B2/ja not_active Expired - Fee Related
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