JP4466239B2 - 適応ビットリカバリ方法 - Google Patents

Description

本発明は、劣化したデータチャネルのビットリカバリ方法及びデバイスに関し、このような方法又はデバイスを使用する記録媒体から読み出す及び／又は記録媒体へ書き込むための装置に関する。

近年の応用例の多くは、大量なデータを記憶する必要がある。パーソナルコンピュータの分野及び更に家庭用電化製品の分野において、固定の記憶媒体としてのハードディスク及び着脱可能な記憶媒体としての光ディスクが、一般にこの目的のために使用される。増大するデータ帯域幅のニーズ（ハイビジョン、高速コピー）の出現により、応用例のデータ処理量は、連続的に増加している。結果として、対応ディスクデバイスは、適切なデータ及びデータ帯域幅をも提供しなければならない。従って、複数の高密度光記録媒体、例えば、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）又は青色レーザ光線を用いて読み出し及び記録をするブルーレイディスク（ＢＤ）が、開発された。

このような高密度光ディスクからの読み出し信号は、主に二つの要因で、劣化する。第一の要因は、高い情報密度により生じる、最も短いランレングスシンボルと、最も長いランレングスシンボル（例えば、ブルーレイディスクの場合Ｉ２／Ｉ８比率）との振幅間の小さい比率である。つまり、レーザスポットの直径と、チャネルビットの物理的長さとの比率である。この比率は、ディスク傾斜又はピンぼけのような現象により、時変である。第二の要因は、波形非対称性である。それは、記録する及び／又は欠陥を抑えるためにピット及びランドの長さが異なることにより生じる。この非対称性は、ドメインブルームとしても知られている。

「Combined Adaptive Controlled Partial Response and Maximum Likelihood Signal Processing for High-Density Optical Disks」Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 （２００３年）、ページ924-930において、Takehara et alは、記憶されているユーザデータの極めて信頼性の高いリカバリを可能にするために、適応等化器と、適応基準レベルを有するビタビ検出器との両方を使用することを提案している。しかし、両方の適応スキームは、回復されたビットストリームに依存する、つまり、利得制御ループである。従って、適応は、制御し難く、不安定になりがちである。更に、この検出器装置は、起動に問題がある。つまり、適応過程で、全ての係数の適切なプリセット及び複雑な範囲検査を必要とする。最後に、必ず存在する追加自動利得制御ループは、利得を修正する第三のループを形成する。

本発明の目的は、適応ビットリカバリの改良された方法を提案することである。

本発明によると、データチャネルにおけるビットリカバリ方法は、
読み出しチャネル信号を入力し、
読み出しチャネル信号からの適応ビットリカバリのために、主信号処理装置を提供し、
読み出しチャネル信号からのビットリカバリのために、補助信号処理装置を提供し、
主信号処理装置の適応のために、補助信号処理装置の出力を使用し、
回復された二値ビットストリームを出力することを含む。
適応回路用のビットストリームは、追加的な、よりシンプルでも、非常に強力な信号処理装置により生成される。このようにして、相互に作用する制御ループは、切り離される。補助信号処理装置が、主信号処理装置の適応のための、許容できるビット誤り率を調整なく提供するので、起動の問題は避けられる。この適応は、基本的に低域フィルタリング処理であり、更に、時々発生するビットエラーにあまり強く影響されない。

好ましくは、適応等化器及び適応検出器が、主信号処理装置に使用される。このことにより、たとえ読み出しチャネル信号が、高情報密度、ディスク傾斜もしくはピンぼけのような現象、又は信号の非対称性により妨害されても、記憶されているユーザデータの極めて信頼性の高いリカバリが可能である。

好ましくは、適応等化器は、マーク、ゼロ及びスペースのために異なる中間係数を有する。このことにより、読み出しチャネル信号における、起こり得る非対称性を確実に補償することができる。既知のシステムにおいては、異なる係数がマーク及びスペースのためにのみ使用される。マーク、ゼロ及びスペースのために異なる中間係数を使用することは、本発明に限定されないため、上述した先行技術で既知の方法又は他の方法を改良するためにも使用され得る。

本発明の更なる実施例によると、主信号処理装置からのデータストリームが、主信号処理装置の高精度な適応のために使用される。この高精度な適応は、標準条件下において、必須ではないけれども、信号品質又は動作速度を更に改良するためには、好ましい。

本発明の改良点によると、補助信号処理装置からのデータストリームは、主信号処理装置からの出力が確実になるまで、回復された二値ビットストリームとして使用される。この場合、マルチプレクサは、適応に応じて、適切な信号を選択するために使用される。補助信号処理装置からのデータストリームを回復された二値ビットストリームとして使用することにより、起動後、出力信号を回路装置から得るまでに必要とされる時間を削減できる。

好ましくは、補助信号処理装置からのデータストリームが、回復された二値ビットストリームとして高速動作に使用される。高速読み出し動作に関して、主信号処理装置は、複雑な処理のため、過度に遅い。この場合、補助信号処理装置からのデータストリームが使用される。高速動作は、良質の信号品質を有してのみ可能であるため、この場合、この信号処理装置は十分である。マルチプレクサは、補助信号処理装置からのデータストリームか、主信号処理装置からのデータストリームかのどちらかを動作モードに応じて選択するために使用される。

好ましくは、制限等化器ブロック及びビット単位検出器が補助信号処理装置に使用される。このタイプの信号処理装置は良く知られている。この補助信号処理装置により提供されるビット誤り率は、等化器係数及びビタビ検出器の基準レベルの適切な適応後の主信号処理装置のビット誤り率ほどではないけれども、主信号処理装置の適応には、やはり十分である。

好ましくは、スライサが、補助信号処理装置の制限等化器ブロックのプリ等化器と制限等化器との間に挿入される。制限等化器は、信号の非対称性にとても影響されやすいので、このような追加スライサの挿入により、強い非対称性の場合、著しいパフォーマンス改良になる。

本発明によると、データチャネルにおけるビットリカバリのためのデバイスは、
読み出しチャネル信号を入力するための入力と、
読み出しチャネル信号からの適応ビットリカバリのための主信号処理装置と、
補助信号処理装置の出力が、主信号処理装置の適応のために使用される、読み出しチャネル信号からのビットリカバリのための補助信号処理装置と、
回復された二値ビットストリームの出力のための出力とを含む。
このようなデバイスは、本発明による方法を実行するのに大変都合がよい。好ましくは、主信号処理装置が、適応等化器と、適応検出器とを含み、それにより、記憶されているユーザデータの極めて信頼性の高いリカバリが可能になる。読み出しチャネル信号において、起こり得る非対称性を補償するために、適応等化器が、好ましくは、マーク、ゼロ及びスペースのために異なる中間係数を有する。

好ましくは、補助信号処理装置は、制限等化器ブロックと、ビット単位検出器とを含む。この補助信号処理装置は、適切な適応後、主信号処理装置のビット誤り率に比べて、増加したビット誤り率を有するけれども、主信号処理装置の適応には、やはり十分である。制限等化器ブロックのプリ等化器と制限等化器との間に、スライサを提供することによって、強い非対称性の場合、著しいパフォーマンス改良を実現する。

本発明の更なる実施例によると、記録媒体からの読み出し及び／又は記録媒体への書き込み用の装置は、データチャネルにおけるビットリカバリのために、本発明による方法を使用する、又は本発明によるデバイスを含む。好ましくは、装置は光記録媒体からの読み出し及び／又は光記録媒体への書き込み用に使用される。しかし、本発明は、これらの種類の記録媒体に限定されない。

本発明をより理解するために、典型的な実施形態が図面を参照にして以下の記述において明細に説明される。当然のことながら、本発明は、この典型的な実施形態に限定されるものではなく、明細に説明された特徴はまた、本発明の範囲に反することなく、便宜上、組み合わされ及び／又は修正されてもよい。

図１において、適応信号処理装置３の装置が示されている。光検出器（図示無し）の４象限の総和である、アナログ読み出しチャネル信号Ａ＿ＲＤＣＨは、最初に、可変利得増幅器及びオフセット加算器ブロック１により処理される。可変利得増幅器は、制御可能な利得係数を伴う増幅器である。記録媒体から生じるアナログ信号Ａ＿ＲＤＣＨは、例えば、指紋やスクラッチにより、振幅及びオフセットの両方の点で変化する。しかし、入力信号が振幅及びオフセットの両方において、一定であるとき、適応信号処理装置３は、最高のパフォーマンス、つまり、最も低いビット誤り率を提供する。従って、利得及びオフセット制御ブロック７は、可変利得増幅器の利得を変化させ、オフセットを入力信号Ａ＿ＲＤＣＨへ加える。利得及びオフセットの補正信号は、デジタル化された読み出しチャネル信号Ｄ＿ＲＤＣＨを得るために、アナログ／デジタル変換器２によって、デジタル化される。このデジタル化された読み出しチャネル信号Ｄ＿ＲＤＣＨは、閉ループを形成するために、利得及びオフセット制御ブロック７へ入力される。アナログ／デジタル変換器２は、記録媒体から生じるビットストリームと同期した可変クロックでクロック制御されるか、又は非同期的に固定クロック速度でクロック制御される。後者の場合、信号は、サンプリングレートコンバータ（図示無し）により、再びサンプリングされる。単純化のため、位相固定ループの全体は、図面で省略されている。どちらの場合においても、アナログ／デジタル変換器２の後のデジタル化された読み出しチャネル信号Ｄ＿ＲＤＣＨは、チャネルビットクロックと同期し、利得及びオフセット制御ループにより、振幅及びオフセットがある程度一定になる。

デジタル化された読み出しチャネル信号Ｄ＿ＲＤＣＨは、適応等化器４により修正され、更なる処理のために、適応ビタビ検出器５により二値データストリームＵＤへ変換される。適応等化器４は、入力信号Ｄ＿ＲＤＣＨの波形を、できるだけ部分応答の目標波形に似るように変える。入力信号Ｄ＿ＲＤＣＨの周波数特性が、異なる記録媒体のため、異なる記録のため、又は一つの記録媒体の再生中でさえも反射率が変化するために異なるので、等化器４は、適応できるように作られる。等化器４の係数は、係数及び基準レベル適応ブロック６により計算され、適応ブロックは、好ましくは、既知の最小平均二乗アルゴリズムのハードウェアを実装する。つまり、これは、等化器４の出力信号Ｅ＿ＲＤＣＨ、すなわち等化された読み出しチャネル信号を実価として有するフィードバック制御システムである。必要な目標値は、回復された二値ビットストリームＵＤから、すなわち適応ビタビ検出器５の出力から得られる。このビットストリームＵＤは、有限インパルス応答フィルタ、いわゆる目標フィルタを有する部分応答の目標波形へ変換される。等化された信号Ｅ＿ＲＤＣＨは、基本的には既知のビタビ検出器に対応している適応ビダビ検出器５へ提供される。光記憶チャネル用のビタビ検出器の主な問題は、アイパターンの非対称性である。従って、ビタビ検出器５の基準レベルは、固定されないが、係数及び基準レベル適応ブロック６から得られる。このことは、Ide氏の「Adaptive Partial-Response Maximum-Likelihood Detection in Optical Recording Media」Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41 （２００２年）、ページ1789-1790において、より詳細に説明されている。係数及び基準レベル適応ブロック６は、回復された二値ビットストリームＮＲＺ１、すなわち適応ビタビ検出器５の出力に基づく基準レベルを適応する。もちろん、可変利得増幅器及びオフセット加算器ブロック１、アナログ／デジタル変換器２、並びに利得及びオフセット制御ブロック７はまた、信号処理装置３に含まれてもよい。

図２は、本発明による、検出器装置である。装置は、図１に示した装置にほぼ対応する。しかし、信号処理装置３において、係数及び基準レベル適応ブロック６が、係数適応ブロック９と基準レベル適応ブロック８とに分けられる。主な違いは、適応回路用の追加ビットストリームＮＲＺ２が、追加的な、よりシンプルでも、非常に強力な補助信号処理装置１０により生成されることである。この補助信号処理装置１０は、制限等化器ブロック１１と、これに続くビット単位検出器１２とを含み、この検出器は、好ましくは、閾値検出器である。制限等化器は、信号の非対称性にとても影響されやすいので、追加スライサ（図示無し）が、制限等化器ブロック１１内でプリ等化器と実際の制限等化器との間に挿入される。このことにより、非対称性が強い場合、著しいパフォーマンス改良になる。補助信号処理装置１０により提供されるビット誤り率は、等化器係数及びビタビ検出器基準レベルの適切な調節後の主信号処理装置３からのビット誤り率と同じではないが、この適応は、基本的に、ローパスフィルタリングプロセスであり、更に、時々発生するビットエラーに影響されないので、主信号処理装置３の適応には十分である。もちろん、図１において、補助信号処理装置１０の出力ＮＲＺ２に基づく予備適応後、主信号処理装置３の高精度な適応のために、主信号処理装置３の出力ＮＲＺ１を使用することも可能である。

高速読み出し動作に関して、主信号処理装置３は、その複雑な処理のために、過度に遅い。この場合、補助信号処理装置１０から生じるデータストリームＮＲＺ２は、好ましくは、ユーザデータ出力信号ＵＤとして使用される。高速動作は、十分な信号品質でのみ可能であるので、この場合、この信号処理装置１０は、申し分ない。マルチプレクサ１４は、動作モードに応じて、補助信号処理装置１０からのデータストリームＮＲＺ２か、主信号処理装置３からのデータストリームＮＲＺ１かのどちらかを選択するために使用される。もちろん、大きなビット誤り率が許容され得るならば、このアプローチが応用できる。

好ましくは、ビタビ検出器５が、３の拘束長及び１６のパスメモリ長を有する。ブルーレイディスクタイプの記録媒体に対して、部分応答の等化適応は、ＰＲ（１，２，２，１）又はＰＲ（２，３，３，２）のどちらかのためになされる。ＰＲ（１，２，２，１）には、目標レベルが均等に配置されるという利点がある。しかし、この場合、２Ｔシンボルの更に強いブーストが、ＰＲ（２，３，３，２）よりも必要とされる。つまり、１０ｄＢの代わりに１３ｄＢ、最悪の場合、５％のＩ２ｐｐ／Ｉ８ｐｐ比を有する２５Ｇバイトのブルーレイディスクが必要とされる。一方、ＰＲ（２，３，３，２）は、高周波数において、より強いブーストを必要とし、目標レベルが均等に配置されない欠点がある。ＤＶＤに関しては、ＰＲ（１，１，１，１）が、好ましくは使用される。

等化器４は、７又はそれ以上のタップ及び最小平均二乗係数適応を備える対称な有限インパルス応答フィルタを含む。中央タップは、好ましくは、マーク、ゼロ及びスペース用に別々の係数を有し、非対称性を確実に補償する。

適応検出器の装置である。 本発明による、検出器装置である。

符号の説明

１ オフセット加算器ブロック
２ アナログ／デジタル変換器
３ 適応信号処理装置
４ 適応等化器
５ 適応ビタビ検出器
６ 係数及び基準レベル適応ブロック
７ 利得及びオフセット制御ブロック
８ 基準レベル適応ブロック
９ 係数適応ブロック
１０ 補助信号処理装置
１１ 制限等化器ブロック
１２ ビット単位検出器
１４ マルチプレクサ

Claims (8)

1. 読み出しチャネル信号を入力し、
   前記読み出しチャネル信号からの適応ビットリカバリを主信号処理装置で実行し、
   前記読み出しチャネル信号からのビットリカバリを補助信号処理装置で実行し、
   前記主信号処理装置または前記補助信号処理装置のいずれか一方から回復された二値ビットストリームを出力することを含むデータチャネルにおけるビットリカバリ方法において、
   前記補助信号処理装置は、前記主信号処理装置の起動の問題を避けるため前記主信号処理装置の適応のため前記主信号処理装置と並列に提供され、制限等化器ブロック及びビット単位検出器を含み、
   前記主信号処理装置からのデータストリームは、前記主信号処理装置の高精度な適応のために使用され、
   前記主信号処理装置の起動段階の間、前記補助信号処理装置からのデータストリームは、回復された二値ビットストリームとして使用されることを特徴とする方法。
2. 前記主信号処理装置は、適応等化器及び適応検出器を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記補助信号処理装置からの前記データストリームを前記回復された二値ビットストリームとして、高速動作に使用することを特徴とする請求項１から２の一項に記載の方法。
4. 前記補助信号処理装置の制限等化器ブロックのプリ等化器と制限等化器との間に、スライサを使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 読み出しチャネル信号を入力するための入力と、
   前記読み出しチャネル信号からの適応ビットリカバリのための主信号処理装置と、
   前記読み出しチャネル信号からのビットリカバリのための補助信号処理装置と、
   前記主信号処理装置または前記補助信号処理装置のいずれか一方から回復された二値ビットストリームを出力するための出力とを含むデータチャネルにおけるビットリカバリのためのデバイスにおいて、
   前記補助信号処理装置は、前記主信号処理装置と並列に提供され、制限等化器ブロックと、ビット単位検出器とを含み、
   前記補助信号処理装置の出力は、前記主信号処理装置の起動の問題を避けるため前記主信号処理装置の適応のためにあり、
   前記主信号処理装置の出力は、前記主信号処理装置の高精度な適応のため前記主信号処理装置の入力に連結され、
   前記主信号処理装置の起動段階の間、前記補助信号処理装置からのデータストリームは、回復された二値ビットストリームとして使用されることを特徴とするデバイス。
6. 前記主信号処理装置が、適応等化器及び適応検出器とを含むことを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
7. スライサが、前記補助信号処理装置の前記制限等化器ブロックのプリ等化器と制限等化器との間に提供されることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
8. 記録媒体からの読み出しのための装置、又は記録媒体からの読み出し及び記録媒体への書き込みのための装置であって、データチャネルにおけるビットリカバリのために、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法を使用する、又は請求項５から７のいずれか一項に記載のデバイスを含むことを特徴とする装置。

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