JP4593312B2 - 波形等化装置、情報再生装置、波形等化方法、波形等化プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
上記方程式は、上記等化係数を変数、上記入力信号列の重み付け加算の相関関数の平均値を要素に持つ相関関数を係数、上記入力信号列の重み付け加算と目標値との積の平均値を定数とする連立方程式であり、上記等化適応化手段は、各段階毎に、上記係数及び定数を求めるための重み付け加算の蓄積値を最初にリセットしてから、上記連立方程式を解くための平均値を求めてもよい。
上記方程式は、上記等化係数を変数、上記入力信号列の重み付け加算の平均値の相関関数を係数、入力信号列の重み付け加算と目標値との積の平均値を定数とする連立方程式であり、
上記等化適応化手段は、上記係数及び定数を求めるための重み付け加算の蓄積値を、最初に一度だけリセットし、その後継続的に平均化を行いつつ、各段階毎にその時点で求まっている平均値を用いて連立方程式を解くようにしても良い。
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態では、本発明の波形等化装置を光ディスク再生装置(情報再生装置)に適用した場合について説明する。
復号過程において誤ったパスが生き残りパス(正解パス)であると決定されてしまう危険性がどの程度含まれているか、つまり復号におけるエラーの発生する度合いを示している。
s(n)はパスメトリック差(SAM値)、dsは所定のパスについて定まる理想的なパスメトリック差をそれぞれ表す。
特定パターンに一致するn番目のビットパターンとして、「00111」が検出されたとする。この場合、図4に示すように、ビタビ復号のトレリス線図では、正解パスは「・・・→S(00)→S(01)→S(11)→S(11)」であり、この正解パスと最後の状態S(11)(図中右端のS(11))で合流する誤りパスは、この正解パスと理想波形が最も近い「・・・→S(00)→S(00)→S(01)→S(11)」である場合がほとんどである。
s(n)={y(−3,n)−(−1)}2+{y(−2,n)−(−0.5)}2+{y(−1,n)−(+0.5)}2−{y(−3,n)−(−0.5)}2−{y(−2,n)−(+0.5)}2−{y(−1,n)−(+1)}2
=y(−3,n)+2y(−2,n)+y(−1,n) ・・・ (3)
のように実際にパスメトリック差を計算しなくても簡易的に求めることができる。等化後信号が完全に正解パターンに一致するときのs(n)は、
s(n)=−0.5+2(0.5)+1=1.5・・・(4)
となり、これがこの特定パターンに対応するパスメトリック差の理想値である。そして、この値を目標値dsとして設定する。
p(k)=E[ds{u(−2−k)+2u(−1−k)+u(−k)}]、k=0,1,2 ・・・ (9)
ここで、p(k)重み付け加算の極性について示す。E[]内の計算を以下のようにPinとすると
特定パターン「00111」、「11100」が検出された場合には、
Pin=ds{u(−2−k)+2u(−1−k)+u(−k)}・・・(10)
となるが、「00011」、「11000」が検出された場合にはE[]内の計算が
Pin=−ds{u(−2−k)+2u(−1−k)+u(−k)}・・・(11)
となることに注意が必要である。
r(0,1):E[{u(−3)+2u(−2)+u(−1)}{u(−2)+2u(−1)+u(0)}]
r(0,2):E[{u(−4)+2u(−3)+u(−2)}{u(−2)+2u(−1)+u(0)}]
r(1,0):E[{u(−2)+2u(−1)+u(0)}{u(−3)+2u(−2)+u(−1)}]
r(1,1):E[{u(−3)+2u(−2)+u(−1)}{u(−3)+2u(−2)+u(−1)}]
r(1,2):E[{u(−4)+2u(−3)+u(−2)}{u(−3)+2u(−2)+u(−1)}]
r(2,0):E[{u(−2)+2u(−1)+u(0)}{u(−4)+2u(−3)+u(−2)}]
r(2,1):E[{u(−3)+2u(−2)+u(−1)}{u(−4)+2u(−3)+u(−2)}]
r(2,2):E[{u(−4)+2u(−3)+u(−2)}{u(−4)+2u(−3)+u(−2)}]
また、目標値と重み付け加算の積である(9)式の行列pの各要素は、
p(0):E[1.5×{u(−2)+2u(−1)+u(0)}]
p(1):E[1.5×{u(−3)+2u(−2)+u(−1)}]
p(2):E[1.5×{u(−4)+2u(−3)+u(−2)}]
以上のように計算される。
{u(−2−k,n)+2u(−1−k,n)+u(−k,n)}{u(−2−m,n)+2u(−1−m,n)+u(−m,n)} m,k=0,1,2 … (12)
m、kの組み合わせのそれぞれで演算し、加算していく。
r(m,k)=E[{u(−2−k,n)+2u(−1−k,n)+u(−k,n)}{u(−2−m,n)+2u(−1−m,n)+u(−m,n)}] m,k=0,1,2 … (13)
kはタップ係数の番号を表し3タップであればk=0〜2、mはm段階目の更新でのタップ係数であることを示している。
p(k)=E[sign・ds{u(−2−k,n)+2u(−1−k,n)+u(−k,n)}] k=0,1,2 ・・・ (15)
signは、検出した特定パターンによって定まる符号(±1)を表し、
「00111」、「11100」の場合には、sign=1。
「00011」、「11000」の場合には、sign=−1となる。
そして、(15)式に基づいて3行1列の行列p((16)式)を作成する。
ここで導かれたタップ係数は、FIRフィルタ4で等化した等化後信号のパスメトリック差s(n)の目標値dsに対する平均二乗誤差E[{s(n)−ds}2]を最小とし、このとき、ビタビ復号で復号される復号ビットのエラーレートは最良となることが理論的に証明されている。
本発明の他の実施の形態について図10及び図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において、前記実施の形態1において説明した構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
2 光学ピックアップ(再生手段)
3 A/D変換器
4 FIRフィルタ(等化手段)
5 ビタビ復号回路(パスメトリック差検出手段)
6 パスメモリ長遅延素子
7 特定パターン検出回路
8 遅延素子
9 正規方程式演算回路(等化適応化手段)
10 正規方程式演算回路(等化適応化手段)
11 重み付け加算レジスタ
12 コントローラ
20 光ディスク再生装置(情報再生装置)
21 光ディスク再生装置(情報再生装置)
b 復号ビット列
c タップ係数(等化係数)
ds 目標値
s パスメトリック差
u 再生信号
y 等化後信号
Claims (13)
- 入力信号列を等化特性に基づいて波形等化して等化後信号列を生成する等化手段と、
上記等化特性を上記入力信号列から適応化する等化適応化手段とを備え、
上記等化適応化手段は、上記等化特性を少なくとも二段階に分けて等化適応化するものであり、
一段階目では、上記等化適応化手段が入力信号列の第一の一部から暫定的に等化特性を適応化し、
二段階目では、一段階目の適応化に使用していない残りの入力信号列の第二の一部に対して上記等化手段が一段階目で適応化された等化特性で波形等化を行うと同時に、上記等化適応化手段が上記入力信号列の第二の一部から等化特性を適応化することを特徴とする波形等化装置。 - 上記入力信号列は、ビタビ復号可能な入力信号列であり、
上記等化後信号列に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出するパスメトリック差検出手段をさらに備え、
上記等化適応化手段は、上記パスメトリック差検出手段によって検出されたパスメトリック差の所定の目標値に対する誤差の平均二乗である平均二乗誤差を最小化する方程式の解を求めることにより上記入力信号列に対する波形等化の等化特性を適応化することを特徴とする請求項1に記載の波形等化装置。 - 上記等化手段は、複数の等化係数に対して上記入力信号列の各入力信号を順次対応付けつつ、上記各等化係数と、当該各等化係数に対応付けられた各入力信号との畳み込み演算を行うことで等化後信号列を生成するものであり、
上記方程式は、上記等化係数を変数、上記入力信号列の重み付け加算の相関関数の平均値を要素に持つ相関関数を係数、上記入力信号列の重み付け加算と目標値との積の平均値を定数とする連立方程式であり、
上記等化適応化手段は、各段階毎に、上記係数及び定数を求めるための重み付け加算の蓄積値を最初にリセットしてから、上記連立方程式を解くための平均値を求めることを特徴とする請求項2に記載の波形等化装置。 - 上記等化手段は、複数の等化係数に対して前記入力信号列の各入力信号を順次対応付けつつ、上記各等化係数と、当該等化係数に対応付けられた各入力信号との畳み込み演算を行うことで等化後信号列を生成するものであり、
上記方程式は、上記等化係数を変数、上記入力信号列の重み付け加算の平均値の相関関数を係数、入力信号列の重み付け加算と目標値との積の平均値を定数とする連立方程式であり、
上記等化適応化手段は、上記係数及び定数を求めるための重み付け加算の蓄積値を、最初に一度だけリセットし、その後継続的に平均化を行いつつ、各段階毎にその時点で求まっている平均値を用いて連立方程式を解くことを特徴とする請求項2に記載の波形等化装置。 - 上記等化手段は、複数の等化係数に対して上記入力信号列の各入力信号を順次対応付けつつ、上記各等化係数と、当該各等化係数に対応付けられた各入力信号との畳み込み演算を行うことで等化後信号列を生成するものであり、
上記等化適応化手段は、上記等化係数から作成された等化係数行列を変数とし、上記入力信号列の重み付け加算の相関関数の平均値を要素に持つ相関関数から作成された相関関数行列を係数とし、上記入力信号列の重み付け加算と目標値との積を加算回数で平均を取った値から作成された平均値行列を定数とする連立方程式の解から上記複数の等化係数を導き、上記等化手段が畳み込み演算に用いる複数の等化係数を、当該等化係数に更新することにより、上記入力信号列に対する等化特性を適応化することを特徴とする請求項1に記載の波形等化装置。 - 上記等化適応化手段は、各段階毎に、上記係数及び定数を求めるための重み付け加算の蓄積値を最初にリセットしてから、上記連立方程式を解くための平均値を求めることを特徴とする請求項5に記載の波形等化装置。
- 上記等化適応化手段は、上記係数及び定数を求めるための重み付け加算の蓄積値を、最初に一度だけリセットし、その後継続的に平均化を行いつつ、各段階毎にその時点で求まっている平均値を用いて連立方程式を解くことを特徴とする請求項5に記載の波形等化装置。
- 上記等化適応化手段は、
前段階に適応化した等化特性を上記等化手段に適用し、上記等化手段により波形等化している状態において、次段階で上記等化手段で適用される等化特性を適応化することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の波形等化装置。 - 前段階で等化特性の適応化に使用する上記入力信号列は、次段階で等化特性の適応化に使用する入力信号列よりも短いことを特徴とする請求項8に記載の波形等化装置。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の波形等化装置に加えて、
情報記録媒体から上記入力信号列を再生する再生手段を備えていることを特徴とする情報再生装置。 - 入力信号列を等化特性に基づいて波形等化して等化後信号列を生成する第1ステップと、
上記等化特性を上記入力信号列から適応化する第2ステップとを含み、
上記第2ステップは、上記等化特性を少なくとも二段階に分けて等化適応化するものであり、
一段階目では、入力信号列の第一の一部から暫定的に等化特性を適応化し、
二段階目では、一段階目の適応化に使用していない残りの入力信号列の第二の一部に対して一段階目で適応かされた等化特性で波形等化を行うと同時に、上記入力信号列の第二の一部から等化特性を適応化することを特徴とする波形等化方法。 - コンピュータを、請求項1〜9のいずれか1項に記載の波形等化装置の各手段として機能させるための波形等化プログラム。
- 請求項12に記載の波形等化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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