JP4322487B2 - リードチャネル回路及びその復調方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク再生装置等の再生信号を復号するリードチャネル回路及びその復調方法に関し、特に、高チャネル周波数に適応する最尤復号機能を備えたリードチャネル回路及びその復調方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
DVDの再生装置等に適用される従来のリードチャネル回路2は、図8(a)に示すように、コンパレータ70、スライスレベル生成器71、チャネルクロック生成器72、フリップフロップ73を備える。コンパレータ70の正極(+)端子及び負極(−)端子にはそれぞれ、リードチャネル回路2に入力される受信信号(=再生信号)とスライスレベル生成器71で生成されたスライスレベル信号が入力される。コンパレータ70は、負極端子の入力電圧レベルが正極端子の入力電圧レベルよりも高い場合には「L(ロウ)」レベルの信号を出力し、逆に、負極端子への入力電圧レベルが正極端子の入力電圧レベルよりも低い場合には「H(ハイ)」レベルの信号を出力する。したがって、コンパレータ70から出力される出力信号は、LレベルとHレベルの2値化信号となる。コンパレータ70から出力される2値化信号は、その後、スライスレベル生成器71、チャネルクロック生成器72及びフリップフロップ73に入力される。スライスレベル生成器71は、コンパレータ70から入力される2値化信号に応答して、平均デューティ比が50%となるように、スライスレベル信号を生成する。チャネルクロック生成器72は、コンパレータ70から入力される2値化信号に位相同期したチャネルクロック信号を生成し、チャネルクロック信号をフリップフロップ73のクロック端子に出力する。なお、この例においてチャネルクロック生成器72は、2値化信号の極性反転位相とチャネルクロック信号の立ち下がりエッジ位相とが等しくなるように動作すると同時に、チャネルクロック信号のデューティ比が50%となるようにチャネルクロック信号を生成する。このようなチャネルクロック生成器72は、例えば、PLL回路等により構成される。フリップフロップ73は、コンパレータ70からデータ入力端子に入力される2値化信号をチャネルクロック信号の立ち上がりエッジでサンプリングして出力する。フリップフロップ73から出力される出力信号は、その後、復号されたチャネルストリーム信号として所定の処理回路に入力される。
【0003】
このような従来のリードチャネル回路2には次に示すような技術的問題点がある。図9において、信号(1)は受信信号を示し、DVDの場合にはディスクに成形されたピットに符合する。また、信号(1)はRLL(ランレングス限定)変調符号で符号化されているものとする。RLL(2,10)は最小ランレングスが2、最大ランレングス10であることを示す。このRLL(2,10)の場合には、最短符号反転長は3T(1Tは1チャネル周期を示す)、最長符号反転長は11Tとなる。さらに、信号(2)はDVDの光学的再生経路を伝送路とする理想的な受信信号を示し、信号(3)はスライスレベルを示す。信号(4)は伝送路に重畳される雑音信号を、信号(5)は雑音信号である信号(3)が重畳された受信信号を、信号(6)は理想的なスライスレベルを示す。なお、信号(5)は信号(2)に信号(4)を加算したものと等価である。またさらに、信号(7)は信号(2)を受信した時にコンパレータ70から出力される2値化信号を、信号(8)は信号(5)を受信した時にコンパレータ70から出力される2値化信号を、信号(9)は信号(7)又は信号(8)に同期したチャネルクロック信号を、信号(10)は信号(2)を復号した際に生成されるチャネルストリーム信号を、信号(11)は信号(5)を復号した際に生成されるチャネルストリーム信号を示す。
【0004】
図9から明らかなように、従来のリードチャネル回路2においては、信号(2)を復号した場合のチャネルストリーム信号(10)は、送信信号(1)と符号的に等価であり、誤りなく復号される。しかし、伝送路に雑音が加算された信号(5)を復号した場合のチャネルストリーム信号(11)は、送信信号(1)と符号的に異なっており、時刻t2近傍、時刻t5近傍、時刻t7近傍、時刻t8近傍それぞれで誤りを含む。このように、従来のリードチャネル回路2においては、伝送路に相応の信号レベルで相応の時刻に雑音が加算されると、チャネルストリーム信号に誤りが発生してしまう。DVD再生装置の伝送路における雑音の発生原因としては、ピットの成形不良、ディスク面に対する光ピックアップの光軸の傾き(チルト)、トラッキング制御ずれに伴う隣接トラックからの漏れ信号等がある。このため、一般に、雑音の混入が予想される伝送路においてデジタル符号を伝送する場合には、所定の誤り訂正符号を付加して伝送処理を行うという手法が提案されている。
【0005】
しかし、一般にこのような手法においては、チャネルストリーム信号にエラーが発生しても、そのエラー数が付加された誤り訂正符号の訂正能力の範囲内であれば訂正可能なのであるが、訂正能力の範囲を超えたエラーが発生した場合には、訂正不能となり、正しい受信信号を得ることができない。こうしたことから、付加された誤り訂正符号による誤り訂正前のチャネルストリーム信号においてエラーの発生を抑制する技術が望まれていた。
【0006】
このような技術的背景から、最近、ビタビアルゴリズムを用いた最尤復号器を利用して、訂正前のチャネルストリームにおけるエラー発生を低減させる手法が提案された(例えば、特許文献1参照。)。以下、図8(b)を参照して、最尤復号器を用いた従来のリードチャネル回路3の構成について簡単に説明する。最尤復号器を用いた従来のリードチャネル回路3は、アナログ/デジタル変換器75、加算器76、スライスレベル生成器77、チャネルクロック生成器78、最尤復号器79を備える。ADC75は、受信信号をチャネルクロック生成器78が生成されたチャネルクロック信号でサンプリングし、所定のビット数で量子化して多値化信号として加算器76に出力する。加算器76は、ADC75から入力される多値化信号とスライスレベル生成器77から入力されるスライスレベル信号とを加算し、オフセット付多値化信号として最尤復号器79に出力する。また、加算器76は、オフセット付多値化信号の符号ビットをスライスレベル生成器77及びチャネルクロック生成器78に出力する。スライスレベル生成器77は、加算器76から入力される多値化信号に応答して、平均デューティ比が50%となるように、スライスレベル信号を生成する。また、スライスレベル生成器77と加算器76とでオートスライスを構成し、チャネルクロック生成器78と最尤復号器79に対して入力する。チャネルクロック生成器78は、加算器76から出力されるオフセット付多値化信号の符号ビットに位相同期したチャネルクロック信号を生成する。生成されたチャネルクロック信号は、サンプリングクロックとしてADC75に出力されると共に、動作クロックとしてスライスレベル生成器77及び最尤復号器79に出力される。このようなチャネルクロック生成器78は、例えば、PLL回路等により構成される。最尤復号器79は、ビタビアルゴリズムを用いて受信信号の復号を行い、その出力はチャネルストリーム信号として所定の処理回路に入力される。なお、ビタビアルゴリズムを用いた最尤復号処理の詳細については、例えば、特許文献1を参照されたい。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−8674号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような最尤復号器を用いた従来のリードチャネル回路3を、例えば高倍速処理を実行する再生装置に適用しようとする場合には、以下に示すような技術的課題が発生する。例えばDVDの再生装置において、いわゆる1倍速再生と言われる再生速度では、チャネルクロック周波数は26.16MHz程度であるが、16倍速再生等の高倍速の再生速度においては、チャネルクロック周波数は420MHz程度となる。このような高倍速再生処理に対して図8(b)に示したような従来のリードチャネル回路3を適用しようとする場合、ADCのサンプリング処理ではチャネルクロックを用いて行うために、16倍速では420MHzのサンプリング周波数が要求される。また、例えばDVDの再生装置にこのリードチャネル回路3を適用しようとする場合には、ADCの量子化ビット数は8ビット程度の値が必要となる。一般に、このようなサンプリング周波数及び量子化ビット数に対応するADCは非常に高価である上に、消費電力、発熱量が非常に大きい。また、このような仕様のADCをシステムLSIに混載する場合には、チップ面積の大幅な増大を招き、発熱に対する問題が顕在化してしまう。このような技術的課題から、現在までのところ、安価なDVD−ROM再生装置を提供することが困難となっている。
【0009】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、高チャネル周波数に適応する最尤復号機能を備えた安価なリードチャネル回路及びその復調方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第1の特徴は、(イ)第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ生成する第1、第2、及び第3のスライスレベル生成器と、(ロ)第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ基準にして、受信した変調信号を第1、第2、及び第3の2値化信号にそれぞれ変換する第1、第2、及び第3のコンパレータと、(ハ)第1、第2、及び第3の2値化信号をチャネルクロック信号でそれぞれサンプリングし、第1、第2、及び第3のサンプルド信号を生成する第1、第2、及び第3のサンプリング回路と、(ニ)少なくとも第1、第2、及び第3のサンプルド信号の極性パターンの組み合わせに基づいて、レベル値を生成するレベル値変換回路と、(ホ)レベル値に基づいて、変調信号の最尤復号を行うビタビ復号器とを備えるリードチャネル回路であって、(ヘ)第2のスライスレベル生成器が、第2の2値化信号に応答して、平均デューティ比が50%となるように、又はDSVが0となるように第2のスライスレベルを生成し、(ト)第1のスライスレベル生成器が、第2の2値化信号の立ち上がり直後のチャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と第1の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、第1のスライスレベルを生成し、(チ)第3のスライスレベル生成器が、第2の2値化信号の立ち上がり直前のチャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と第3の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、第3のスライスレベルを生成するリードチャネル回路を提供することにある。
【0011】
本発明の第1の特徴によれば、高速のADCを用いることなく高チャネル周波数に適応できる安価で消費電力の少ないリードチャネルを構成することができる。
【0012】
本発明の第2の特徴は、(イ)第1、第2、及び第3のスライスレベルを生成するステップと、(ロ)第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ基準にして、受信した変調信号を第1、第2、及び第3の2値化信号にそれぞれ変換するステップと、(ハ)第1、第2、及び第3の2値化信号をチャネルクロック信号でそれぞれサンプリングし、第1、第2、及び第3のサンプルド信号を生成するステップと、(ニ)少なくとも第1、第2、及び第3のサンプルド信号の極性パターンの組み合わせに基づいて、レベル値を生成するステップと、(ホ)レベル値に基づいて、変調信号の最尤復号を行うステップとを含むリードチャネル回路の復調方法であって、(ヘ)第2の2値化信号に応答して、平均デューティ比が50%となるように、又はDSVが0となるように第2のスライスレベルを生成し、(ト)第2の2値化信号の立ち上がり直後のチャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と第1の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、第1のスライスレベルを生成し、(チ)第2の2値化信号の立ち上がり直前のチャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と第3の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、第3のスライスレベルを生成するリードチャネル回路の復調方法を提供することにある。
【0013】
本発明の第2の特徴によれば、ビタビ復号を用いた最尤復号により、信頼性のあるチャネルストリームを生成することが可能となる。さらに、スライスレベルが適応的に制御されるので、入力信号の振幅が変動してもより信頼性のある復号化が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分は同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【0015】
本発明の実施形態に係るリードチャネル回路1は、例えば、DVD、CD−ROM、MD等の光ディスクの再生装置に適用、実施される。以下、図1〜図6を参照して、本発明の実施形態に係るリードチャネル回路1の構成及び各構成要素の動作について説明する。なお、以下の説明において、リードチャネル回路1に入力される受信信号は、RLL(2,10)変調符号で変調されたDVD再生装置から入力される再生信号とする。
【0016】
(リードチャネル回路の構成)
本発明の実施形態に係るリードチャネル回路1は、図1に示すように、第1、第2、及び第3のコンパレータ10a,10b,10c、第1、第2、及び第3のスライスレベル生成器11a,11b,11c、第1、第2の加算器12a,12b、チャネルクロック生成器13、第1、第2、及び第3のサンプリング回路14a,14b,14c、レベル値変換回路15、ビタビ復号器16を備える。
【0017】
各コンパレータ10a,10b,10cは、正極入力端子に入力される再生信号の電圧レベルと負極入力端子に入力されるスライスレベル信号の電圧レベルとを比較し、正極入力端子の電圧レベルが負極入力端子の電圧レベルよりも高い場合には「H」レベル、正極入力端子の電圧レベルが負極入力端子の電圧レベルよりも低い場合には「L」レベルの2値化信号を出力する。各コンパレータ10a,10b,10cの2値化信号の出力先はコンパレータ毎に異なり、第1のコンパレータ10aの2値化信号は、第1のスライスレベル生成器11a、第1のサンプリング回路14aに出力される。第2のコンパレータ10bの2値化信号は、第2のスライスレベル生成器11b、第2のサンプリング回路14b、チャネルクロック生成器13に出力される。第3のコンパレータ10cの2値化信号は、第3のスライスレベル生成器11c、第3のサンプリング回路14cに出力される。
【0018】
第1及び第3のスライスレベル生成器11a,11cは、各コンパレータ10a,10cから入力される2値化信号に応答して、スライスレベルオフセット信号を生成する。一方、第2のスライスレベル生成器11bは、第2のコンパレータ10bから入力される2値化信号に応答して、平均デューティ比が50%となるように、スライスレベル信号を生成する。なお、DSV(Digital Sum Value)が0となるように変調されているDVD等では、DSVが0となるように、スライスレベル信号を生成する。各スライスレベル生成器11a,11b,11cのスライスレベルオフセット信号、スライスレベル信号の出力先は、スライスレベル生成器毎に異なる。第1のスライスレベル生成器11aのスライスレベルオフセット信号は加算器12aに出力される。第2のスライスレベル生成器11bのスライスレベル信号は、第2のコンパレータ10bと加算器12a,12bに出力される。第3のスライスレベル生成器11cのスライスレベルオフセット信号は加算器12bに出力される。
【0019】
チャネルクロック生成器13は、第2のコンパレータ10bから入力される2値化信号に位相同期したチャネルクロック信号を生成し、そのチャネルクロック信号を各サンプリング回路14a,14b,14c、第1及び第3のスライスレベル生成器11a,11cに出力する。なお、チャネルクロック生成器13は、2値化信号の極性反転位相とチャネルクロック信号の立ち下がりエッジ位相とが位相同期するようにチャネルクロック信号を生成する。このようなチャネルクロック生成器13として、例えば、PLL回路等を用いると良い。また、ここでは図示しないが、必要に応じてチャネルクロック信号を他の回路要素の動作クロックとして利用しても良い。
【0020】
各サンプリング回路14a,14b,14cは、各コンパレータ10a,10b,10cから入力される2値化信号を、チャネルクロック生成器13で生成されたチャネルクロック信号の立上りエッジと立ち下がりエッジでそれぞれサンプリングし、2つのサンプルド信号としてレベル値変換回路15に出力する。なお、サンプリング処理は、チャネルクロック信号の立上りエッジ又は立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジでサンプリングしても良い。
【0021】
レベル値変換回路15は、各サンプリング回路14a,14b,14cから入力されるサンプルド信号の極性パターンからレベル値を生成する。ここで、チャネルクロック信号の立上りエッジでサンプリングされたサンプルド信号から生成されるレベル値をLPnとし、チャネルクロック信号の立ち下がりエッジでサンプリングされたサンプルド信号から生成されるレベル値をLNnとする。これらのレベル値LPn,LNnは、時刻順に「・・・・・ LPn−1、LNn−1、LPn、LNn、LPn+1、LNn+1 ・・・・・」のように得られるものとする。さらに、レベル値変換回路15が出力するレベル値をLnとするとき、Lnは式(1)で与えられる。
【0022】
Ln=LPn+2×LNn+LPn+1 ・・・・・(1)
なお、レベル値Lnを求める操作は、入力信号を2倍オーバーサンプリングして、所定のデシメーションフィルタを介して間引きサンプリングすることに相似する。
【0023】
表1にサンプルド信号の極性パターンとその極性パターンから生成されるレベル値(LPn又はLNn)との関係を示す。
【0024】
【表1】
表1において、(A)欄は第1のサンプリング回路14aが出力するサンプルド信号の極性パターンを表し、(B)欄は第2のサンプリング回路14bが出力するサンプルド信号の極性パターンを表し、(C)欄は第3のサンプリング回路14cが出力するサンプルド信号の極性を表す。例えば、表1に示すように、レベル値変換回路15は、各サンプリング回路14a,14b,14cから入力されるサンプルド信号の極性パターンがすべて「H」レベルのとき、レベル値+3を出力する。同様に、レベル値変換回路15は、各サンプリング回路14a,14b,14cから入力されるサンプルド信号の極性パターンがそれぞれ「L」,「H」,「H」レベルのときはレベル値+1を、「L」,「L」,「H」レベルのときはレベル値−1を、すべて「L」レベルのときはレベル値−3を出力する。
【0025】
ビタビ復号器16は、レベル値変換回路15から入力されるレベル値に基づいて受信信号の最尤復号を行う。ビタビ復号器16は、図2に示すように、ブランチメトリック回路17、ブランチメトリック回路17に接続されたパスメトリック回路18、パスメトリック回路18に接続されたパスメモリー回路19を備える。ブランチメトリック回路17は、図3に示すように、第1、第2、及び第3の減算器20a,20b,20c、第1、第2、及び第3の乗算器21a,21b,21cを備える。各減算器20a,20b,20cは、レベル値変換回路15から供給される入力データと第1、第2、及び第3の基準値との差をそれぞれ演算し、それぞれ第1、第2、及び第3の誤差値として出力する。各減算器20a,20b,20cの誤差値の出力先は減算器毎に異なる。第1の減算器20aの第1の誤差値は、第1の乗算器21aに出力される。第2の減算器20bの第2の誤差値は、第2の乗算器21bに出力される。第3の減算器20cの第3の誤差値は、第3の乗算器21cに出力される。各乗算器21a,21b,21cは、各減算器20a,20b,20cから入力される第1、第2、及び第3の誤差値の二乗を演算し、それぞれ第1、第2、及び第3の二乗誤差値としてパスメトリック回路18に出力する。パスメトリック回路18は、ブランチメトリック回路17から入力される第1、第2、及び第3の二乗誤差値に基づいて、所定の状態遷移における生き残りパスを算出する。なお、パスメトリック回路18は、図6(b)に示すトレリス線図に基づいて同定され、例えば加算器等により構成される。
【0026】
パスメモリー回路19は、パスメトリック回路18で算出された生き残りパスに対応する符号列を記憶し、マージした符号を順次復調信号として出力する。なお、パスメモリー回路19は、パスメトリック回路18と同様に、図6(b)に示すトレリス線図から同定され、例えばセレクタ、レジスタ等により構成される。
【0027】
(リードチャネル回路の動作)
始めに、図4を参照して、図1に示したリードチャネル回路1の第1、第2、及び第3のスライスレベル生成器11a,11b,11cの動作について説明する。図4において、信号(a)〜(e)はそれぞれ以下に示す信号を意味する。なお、図4中に示す信号の波形はすべて理想動作状態における波形とする。
【0028】
信号(a):受信信号と第1、第2、及び第3のスライスレベル;
信号(b):第1のコンパレータ10aの2値化信号;
信号(c):第2のコンパレータ10bの2値化信号;
信号(d):第3のコンパレータ10cの2値化信号;
信号(e):チャネルクロック生成器13で生成されたチャネルクロック信号;
なお、信号(a)の第1のスライスレベルは、図1に示す第1のコンパレータ10aの負極性入力信号を、第2のスライスレベルは第2のコンパレータ10bの負極性入力信号を、第3のスライスレベルは第3のコンパレータ10cの負極性入力信号をそれぞれ示す。
【0029】
(イ)まず、図1に示す各コンパレータ10a,10b,10cに受信信号(=再生信号)が入力されると、第1のスライスレベル生成器11aは、図4の2値化信号(b)とチャネルクロック信号(e)間の位相関係のように、受信信号の立ち上がり時に、2値化信号(c)の立ち上がり直後のチャネルクロック信号(e)の立ち上がりエッジ位相と2値化信号(b)の立ち上がりエッジ位相とが一致するようにスライスレベルオフセット信号を生成し、第1の加算器12aの一方の入力端子に出力する。一方、受信信号の立ち下がり時は、2値化信号(c)の立ち下がり直前のチャネルクロック信号(e)の立ち上がりエッジ位相と2値化信号(b)の立ち下がりエッジ位相とが一致するように、スライスレベルオフセット信号を生成し、第1の加算器12aの一方の入力端子に出力する。
【0030】
(ロ)次に、図1に示す第1の加算器12aは、第2のスライスレベル生成器11bで生成されたスライスレベル信号と第1のスライスレベル生成器11aで生成されたスライスレベルオフセット信号とを加算し、図4に示す第1のスライスレベルを与えるスライスレベル信号として第1のコンパレータ10aの負極入力端子に出力する。
【0031】
(ハ)一方、第3のスライスレベル生成器11cは、2値化信号(d)とチャネルクロック信号(e)間の位相関係の如く、受信信号の立ち上がり時は、2値化信号(c)の立ち上がり直前のチャネルクロック信号(e)の立ち上がりエッジ位相と2値化信号(d)の立ち上がりエッジ位相が一致するようにスライスレベルオフセット信号を生成し、第2の加算器12bの一方の入力端子に出力する。また、受信信号の立ち下がり時は、2値化信号(c)の立ち下がり直後のチャネルクロック信号(e)の立ち上がりエッジ位相と2値化信号(b)の立ち下がりエッジ位相が一致するようにスライスレベルオフセット信号を生成し、第2の加算器12bの一方の入力端子に出力する。
【0032】
(ニ)第2の加算器12bは、第2のスライスレベル生成器11bで生成されたスライスレベル信号と第3のスライスレベル生成器11cで生成されたスライスレベルレベルオフセット信号とを加算し、図4に示す第3のスライスレベルを与えるスライスレベル信号として第3のコンパレータ10cの負極入力端子に入力する。
【0033】
なお、本発明の実施形態においては、第1及び第3のスライスレベル生成器11a,11cで生成されたスライスレベルオフセット信号を第2のスライスレベル生成器11bで生成されたスライスレベル信号に各々加算して、図4に示す第1及び第3のスライスレベルを得ているが、これは3つのスライスレベルがより連携して再生信号のエンベロープの動きに対して追従するように工夫したものである。したがって、このようなことを配慮しない場合には、第1及び第3のスライスレベル生成器11a,11cが直接第1及び第3のスライスレベル信号を生成してもよい。
【0034】
次に、図5を参照して、図1に示したリードチャネル回路1の第1、第2、及び第3のサンプリング回路14a,14b,14c、レベル値変換回路15の動作について説明する。図5において、信号(a)〜(o)はそれぞれ以下に示す信号を意味する。なお、図5中の黒丸は生成されたレベル値Lnを受信信号の位相に合わせて示したものである。
【0035】
信号(a):受信信号と第1、第2、及び第3のスライスレベル;
信号(b):第1のコンパレータ10aの2値化信号;
信号(c):第2のコンパレータ10bの2値化信号;
信号(d):第3のコンパレータ10cの2値化信号;
信号(e):チャネルクロック生成器13で生成されたチャネルクロック信号;
信号(f):第1のサンプリング回路14aの出力信号であって、チャネルクロック信号の立上りエッジでサンプリングされたサンプルド信号;
信号(g):第2のサンプリング回路14bの出力信号であって、チャネルクロック信号の立上りエッジでサンプリングされたサンプルド信号;
信号(h):第3のサンプリング回路14cの出力信号であって、チャネルクロック信号の立上りエッジでサンプリングされたサンプルド信号;
信号(i):第1のサンプリング回路14aの出力信号であって、チャネルクロック信号の立ち下がりエッジでサンプリングされたサンプルド信号;
信号(j):第2のサンプリング回路14bの出力信号であって、チャネルクロック信号の立ち下がりエッジでサンプリングされたサンプルド信号;
信号(k):第3のサンプリング回路14cの出力信号であって、チャネルクロック信号の立ち下がりエッジでサンプリングされたサンプルド信号;
信号(l):信号(f),(g),(h)から表1に基づいて生成されたレベル値LPn;
信号(m):信号(l)をチャネルクロック信号の半周期分遅延したレベル値LPn;
信号(n):信号(i),(j),(k)から表1に基づいて生成されたレベル値LNn;
信号(o):信号(m)と信号(n)から式(1)に基づいて生成されたレベル値Ln;
なお、レベル値Lnは±12の範囲内であり、この範囲を超える入力信号レベルについては+12又は−12に設定される。
【0036】
(イ)まず、図1に示す各コンパレータ10a,10b,10cとチャネルクロック生成器13から各サンプリング回路14a,14b,14cにそれぞれ図5に示す2値化信号(b),(c),(d)とチャネルクロック信号(e)が入力される。第1のサンプリング回路14aは、第1のコンパレータ10aから入力される2値化信号(b)を、チャネルクロック生成器13で生成されたチャネルクロック信号(e)の立上りエッジと立ち下がりエッジでそれぞれサンプリングし、2つのサンプルド信号(f),(i)をレベル値変換回路15に出力する。
【0037】
(ロ)一方、第2のサンプリング回路14bは、第2のコンパレータ10bから入力される2値化信号(c)を、チャネルクロック生成器13で生成されたチャネルクロック信号(e)の立上りエッジと立ち下がりエッジでそれぞれサンプリングし、2つのサンプルド信号(g),(j)をレベル値変換回路15に出力する。
【0038】
(ハ)また、第3のサンプリング回路14cは、第3のコンパレータ10cから入力される2値化信号(d)を、チャネルクロック生成器13で生成されたチャネルクロック信号(e)の立上りエッジと立ち下がりエッジでそれぞれサンプリングし、2つのサンプルド信号(h),(k)をレベル値変換回路15に出力する。
【0039】
(ニ)次に、レベル値変換回路15は、各サンプリング回路14a,14b,14cから入力されるサンプルド信号(f)〜(k)の極性パターンからレベル値(l)〜(o)を生成する。具体的には、レベル値変換回路15は、まず、サンプルド信号(f),(g),(h)から表1に基づいてレベル値LPn(l)を生成し、そのレベル値LPn(l)からチャネルクロック信号(e)の半周期分遅延したレベル値LPn(m)を生成する。一方、レベル値変換回路15は、サンプルド信号(i),(j),(k)から表1に基づいてレベル値LNn(n)を生成する。そして、レベル値LPn(m)とレベル値LNn(n)から上述した式(1)に基づいてレベル値Ln(o)を生成する。
【0040】
次に、図1に示すリードチャネル回路1のビタビ復号器16の動作について説明する。
【0041】
(イ)まず、レベル値変換回路15から出力されるデータが、図2に示すように、入力データ、第1、第2、及び第3の基準値としてビタビ復号器16のブランチメトリック回路17に供給される。図2において、第1の基準値は、図4に示す第1のスライスレベルに相当するレベル値である。本発明の実施形態では第1の基準値のレベル値を+8とする。第2の基準値は、図4に示す第2のスライスレベルに相当するレベル値である。本発明の実施形態では第2の基準値のレベル値を0とする。第3の基準値は、図4に示す第3のスライスレベルに相当するレベル値が入力される。本発明の実施形態では第3の基準値のレベル値を−8とする。ブランチメトリック回路17は、レベル値変換回路15から供給される入力データと第1、第2、及び第3の基準値とから二乗誤差値を演算し、それぞれ第1、第2、及び第3の二乗誤差値としてパスメトリック回路18に出力する。
【0042】
(ロ)次に、図2に示すパスメトリック回路18は、ブランチメトリック回路17から入力される第1、第2、及び第3の二乗誤差値に基づいて、所定の状態遷移における生き残りパスを算出し、その算出結果をパスメモリー回路19に出力する。
【0043】
(ハ)次に、パスメモリー回路19は、パスメトリック回路18で算出された生き残りパスに対応する符号列を記憶し、マージした符号を順次復調信号として出力する。
【0044】
次に、本発明の実施形態に係るビタビ復号器16の状態遷移を示す。送信符号はRLL(2,10)変調符号で変調されているものとする。表2に、送信符号列と状態、基準値の関係を示す。基準値は上述したように各スライスレベルに相当するレベル値が与えられる。
【0045】
【表2】
図6(a)は状態遷移図であり、矢印に付した数値”1”又は”0”は、各状態から矢印方向の状態に遷移するために与えられる送信符号を表す。RLL(2,11)の符号列においては最短符号反転長は3Tである。図6(a)の状態遷移図から3T未満の状態遷移が存在しないことがわかる。これは、RLL(2,11)のTmin制約を反映したものであり、より効率的な復号が期待できる。図6(b)は、図6(a)に示す状態遷移図から横軸を時間、縦軸を状態として得られるトレリス線図である。図7は、送信符号列の一例に基づく受信信号と状態の関係を示す。図7において、信号(1)は送信符号列、信号(2)は受信信号、信号(3)はチャネルクロック信号、信号(4)は状態の遷移を示す。図6(a)に示す状態遷移図によれば、図7に示すように、”S(2)→S(5)→S(4)→S(3)→S(0)→S(1)→S(2)→S(5)→S(4)→S(3)→S(0)”と遷移することとなる。
【0046】
このように、本発明の実施形態によれば、高速のADCを用いることなく高チャネル周波数に適応できる安価で消費電力の少ないリードチャネル回路を構成することが可能となる。また、ビタビ復号を用いた最尤復号により、信頼性のあるチャネルストリームを生成することが可能となる。さらに、スライスレベルが適応的に制御されるので、入力信号の振幅が変動してもより信頼性のある復号化が可能となる。さらにまた、ビタビ復号の尤度計測の基準値がスライスレベル値に対応しているため、伝送路の特性変化に対してもより信頼性のある復号化が可能となる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、高速のADCを用いることなく高チャネル周波数に適応できる安価で消費電力の少ないリードチャネル回路及びその復調方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るリードチャネル回路の構成を示す模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係るビタビ復号器の構成を示す模式図である。
【図3】本発明の実施形態に係るブランチメトリック回路の構成を示す模式図である。
【図4】本発明の実施形態に係るスライスレベル生成器の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図5】本発明の実施形態に係るサンプリング回路及びレベル値変換回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図6】本発明の実施形態に係るビタビ復号器の動作を示す状態遷移図である。
【図7】本発明の実施形態に係るビタビ復号器の動作を示すタイミングチャート図である。
【図8】従来のリードチャネル回路の構成を示す模式図である。
【図9】従来のリードチャネル回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1…リードチャネル回路
10a,10b,10c…コンパレータ
11a,11b,11c…スライスレベル生成器
12a,12b…加算器
13…チャネルクロック生成器
14a,14b,14c…サンプリング回路
15…レベル値変換回路
16…ビタビ復号器
17…ブランチメトリック回路
18…パスメトリック回路
19…パスメモリー回路
20a,20b,20c…減算器
21a,21b,21c…乗算器
Claims (8)
- 第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ生成する第1、第2、及び第3のスライスレベル生成器と、
前記第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ基準にして、受信した変調信号を第1、第2、及び第3の2値化信号にそれぞれ変換する第1、第2、及び第3のコンパレータと、
前記第1、第2、及び第3の2値化信号をチャネルクロック信号でそれぞれサンプリングし、第1、第2、及び第3のサンプルド信号を生成する第1、第2、及び第3のサンプリング回路と、
少なくとも前記第1、第2、及び第3のサンプルド信号の極性パターンの組み合わせに基づいて、レベル値を生成するレベル値変換回路と、
前記レベル値に基づいて、前記変調信号の最尤復号を行うビタビ復号器
とを備えるリードチャネル回路であって、
前記第2のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号に応答して、平均デューティ比が50%となるように前記第2のスライスレベルを生成し、
前記第1のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号の立ち上がり直後の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第1の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第1のスライスレベルを生成し、
前記第3のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号の立ち上がり直前の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第3の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第3のスライスレベルを生成すること
を特徴とする前記リードチャネル回路。 - 第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ生成する第1、第2、及び第3のスライスレベル生成器と、
前記第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ基準にして、受信した変調信号を第1、第2、及び第3の2値化信号にそれぞれ変換する第1、第2、及び第3のコンパレータと、
前記第1、第2、及び第3の2値化信号をチャネルクロック信号でそれぞれサンプリングし、第1、第2、及び第3のサンプルド信号を生成する第1、第2、及び第3のサンプリング回路と、
少なくとも前記第1、第2、及び第3のサンプルド信号の極性パターンの組み合わせに基づいて、レベル値を生成するレベル値変換回路と、
前記レベル値に基づいて、前記変調信号の最尤復号を行うビタビ復号器
とを備えるリードチャネル回路であって、
前記第2のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号に応答して、DSVが0となるように前記第2のスライスレベルを生成し、
前記第1のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号の立ち上がり直後の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第1の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第1のスライスレベルを生成し、
前記第3のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号の立ち上がり直前の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第3の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第3のスライスレベルを生成すること
を特徴とする前記リードチャネル回路。 - 前記第1のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号の立ち下がり直前の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第1の2値化信号の立ち下がりエッジ位相とが一致するように、前記第1のスライスレベルを生成し、
前記第3のスライスレベル生成器が、前記第2の2値化信号の立ち下がり直後の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第3の2値化信号の立ち下がりエッジ位相とが一致するように、前記第3のスライスレベルを生成すること
を特徴とする請求項1又は2に記載のリードチャネル回路。 - 前記ビタビ復号器は、
前記レベル値変換回路から供給される入力データ,第1、第2、及び第3の基準値に基づいて、第1、第2、及び第3の二乗誤差値を演算するブランチメトリック回路と、
前記第1、第2、及び第3の二乗誤差値に基づいて、状態遷移における生き残りパスを算出するパスメトリック回路と、
前記生き残りパスに対応する符号列を記憶し、マージした符号を順次復調信号として出力するパスメモリー回路
とを備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のリードチャネル回路。 - 第1、第2、及び第3のスライスレベルを生成するステップと、
前記第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ基準にして、受信した変調信号を第1、第2、及び第3の2値化信号にそれぞれ変換するステップと、
前記第1、第2、及び第3の2値化信号をチャネルクロック信号でそれぞれサンプリングし、第1、第2、及び第3のサンプルド信号を生成するステップと、
少なくとも前記第1、第2、及び第3のサンプルド信号の極性パターンの組み合わせに基づいて、レベル値を生成するステップと、
前記レベル値に基づいて、前記変調信号の最尤復号を行うステップ
とを含むリードチャネル回路の復調方法であって、
前記第2の2値化信号に応答して、平均デューティ比が50%となるように前記第2のスライスレベルを生成し、
前記第2の2値化信号の立ち上がり直後の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第1の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第1のスライスレベルを生成し、
前記第2の2値化信号の立ち上がり直前の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第3の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第3のスライスレベルを生成すること
を特徴とする前記リードチャネル回路の復調方法。 - 第1、第2、及び第3のスライスレベルを生成するステップと、
前記第1、第2、及び第3のスライスレベルをそれぞれ基準にして、受信した変調信号を第1、第2、及び第3の2値化信号にそれぞれ変換するステップと、
前記第1、第2、及び第3の2値化信号をチャネルクロック信号でそれぞれサンプリングし、第1、第2、及び第3のサンプルド信号を生成するステップと、
少なくとも前記第1、第2、及び第3のサンプルド信号の極性パターンの組み合わせに基づいて、レベル値を生成するステップと、
前記レベル値に基づいて、前記変調信号の最尤復号を行うステップ
とを含むリードチャネル回路の復調方法であって、
前記第2の2値化信号に応答して、DSVが0となるように前記第2のスライスレベルを生成し、
前記第2の2値化信号の立ち上がり直後の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第1の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第1のスライスレベルを生成し、
前記第2の2値化信号の立ち上がり直前の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第3の2値化信号の立ち上がりエッジ位相とが一致するように、前記第3のスライスレベルを生成すること
を特徴とする前記リードチャネル回路の復調方法。 - 前記第2の2値化信号の立ち下がり直前の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第1の2値化信号の立ち下がりエッジ位相とが一致するように、前記第1のスライスレベルを生成し、
前記第2の2値化信号の立ち下がり直後の前記チャネルクロック信号の立ち上がりエッジ位相と前記第3の2値化信号の立ち下がりエッジ位相とが一致するように、前記第3のスライスレベルを生成すること
を特徴とする請求項5又は6に記載のリードチャネル回路の復調方法。 - 前記最尤復号を行うステップは、
前記レベル値に基づいて、第1、第2、及び第3の二乗誤差値を演算するステップと、
前記第1、第2、及び第3の二乗誤差値に基づいて、状態遷移における生き残りパスを算出するステップと、
前記生き残りパスに対応する符号列を記憶し、マージした符号を順次復調信号として出力するステップ
とを含むことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載のリードチャネル回路の復調方法。
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