JP4613657B2 - 再生装置 - Google Patents

Description

本発明は再生装置に係り、特に光ディスクの記録媒体から再生された信号を波形等化する適応等化回路を備えた再生装置に関する。

ランレングス制限符号が高密度記録された光ディスク等の記録媒体から当該ランレングス制限符号を再生する再生装置では、再生信号の波形ひずみを除去するためにパーシャルレスポンス等化特性を持つトランスバーサルフィルタによる適応等化回路を用いる。

このトランスバーサルフィルタによる適応等化回路を用いた再生装置が特許文献１に記載されている。
図５は特許文献１に記載されている従来の再生装置を説明するための図であり、図５（Ａ）は従来の再生装置の構成を示し、図５（Ｂ）は従来の適応等化回路部のブロックを示す図である。そして、図６（Ａ），（Ｂ）は従来の適応型等化回路部によるフィルタ特性を示す図である。図７は再生信号のサンプリングを示す図である。

図５（Ａ）に示すように、従来の再生装置は、ランレングス制限符号が高密度記録された光ディスク１００と、光ディスク１００にレーザ光Ｌ１００を照射することにより反射光Ｒ１００を得て受光しアナログの再生信号Ｓ１００に変換する受光器ＰＤ１０１と、再生信号Ｓ１００の直流分を阻止してアナログの再生信号Ｓ１０１を得る直流阻止回路部１０２と、再生信号Ｓ１０１をデジタルの再生信号Ｄ１００に変換するＡ／Ｄ変換器１０３と、信号Ｄ１００から波形ひずみを除去した等化出力信号Ｄ１０１を得る適応等化回路部１０４と、等化出力信号Ｄ１０１からビタビ復号などを用いて２値化するとともに光ディスクに記録されたランレングス制限のかかった変調を解いて復号再生信号Ｄ１０２を得る復号回路部１０５と、復号再生信号Ｄ１０２に含まれる誤りを訂正した出力信号Ｄｏｕｔを生成する誤り訂正回路部１０６と、Ａ／Ｄ変換器１０３と適応等化回路部１０４および復号回路部１０５で用いるサンプリングパルスｆ１００を生成するＰＬＬ１０７と、から構成される。

そして、図５（Ｂ）に示すように従来の適応等化回路部１０４は、サンプリングパルスｆ１００を内部動作のチャネルクロックとして用い、再生信号Ｄ１００から波形ひずみを除去した等化出力信号Ｄ１０１を得る遅延回路群からなるトランスバーサルフィルタ１１０と、等化出力信号Ｄ１０１を仮判定して理想目標値を仮判別値として算出した結果と等化出力信号Ｄ１０１との差分を等化エラー信号Ｐ６として出力する等化エラー生成仮判別回路１１１と、等化エラー信号Ｐ６および再生信号Ｄ１００に基づきトランスバーサルフィルタ１１０のタップ係数Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３を更新するフィルタ係数更新回路１１４と、から構成される。

次に、動作について説明する。
光ディスク１００から得られた再生信号Ｓ１００の直流分を阻止した再生信号Ｓ１０１をサンプリングパルスｆ１００のパルス間隔でＡ／Ｄ変換しトランスバーサルフィルタ１１０で図示していない遅延回路群をｆ１００のパルス間隔を基準にして複数の遅延時間ごとの再生信号を生成し、それぞれの遅延時間ごとの信号に対して、フィルタ係数Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３を各々乗算して、それらの乗算結果を加算することにより、再生信号Ｄ１００から波形ひずみを除去した等化出力信号Ｄ１０１を得る。

このとき、サンプリングパルスｆ１００の周波数をｆｃとし、遅延回路の１つ置きにフィルタ係数を乗じたうえで加算すると、図６（Ａ）のグラフに示す等化特性の周波数特性となり、ｆｃ／４の周波数を折り返し点とするフィルタ特性となる。そして、等化出力信号Ｄ１０１が等化エラー生成仮判別回路１１１における前述した理想目標値に近づくよう、これらのタップ係数Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３は等化出力信号Ｄ１０１からのフィードバックにより随時更新される。

図６（Ａ）に示される光ディスクの再生信号から得られる信号伝達系のＭＴＦとグラフの等化特性とを掛け合わせると、図６（Ｂ）の出力信号となる。この出力信号特性は光ディスクに記録する際に定められたパーシャルレスポンスの特性と同等となるから、この出力信号を復調すれば良好な復調信号が得られる。
特開２００３−６９８９号公報

しかしながら、例えばＤＶＤなどの光ディスクから得られる再生信号はレーザ光のスポット径の影響などを受けて、図６（Ａ）に示すｆｃ／４以上の高域周波数の信号がほとんどないＭＴＦの特性となることから、従来の適応等化回路は欠落した高域周波数成分を補償すべく、図６（Ａ）の等化特性のようなｆｃ／４以上の周波数を持ち上げる周波数特性になってしまう。しかし、どのように高域強調しても欠落した部分を回復させることはできないため、適応等化回路は無理やり目標特性に近くなるようなところにタップ係数を誤って擬似収束させてしまうことがある。さらに、回路的にも各係数は無制限の値がとれず、どこかの係数でリミッタがかかるため、その状態で等化エラーとしてつじつまが合う状態に陥り、本来の特性に戻れなくなる。
即ち、適応等化回路を通過した図６（Ａ）に示すノイズレベルは図６（Ｂ）の斜線部に示すような等化ノイズレベルとなり点線で示すパーシャルレスポンスの領域内で出力信号より等化ノイズのレベルが高くなってしまう領域を生じていた。この領域部分では特にジッターにより等化ノイズが大きく変動するため等化エラーが多く発生すると言う問題点があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、光ディスクのジッターが多くても等化ノイズによる等化エラーの少ないパーシャルレスポンス等化した再生信号が得られる再生装置を提供することを目的とする。

本願発明は、記録媒体に記録されている信号を再生し、その再生信号をフィルタリング手段を用いてパーシャルレスポンス等化した後復調する再生装置において、前記フィルタリング手段は、前記再生信号を所定のクロックでサンプリングしてサンプリング後信号を出力するサンプリング手段と、前記サンプリング後信号を遅延し、多段遅延タップ出力を得るとともに、前記多段遅延タップ出力のうち、偶数番目のみあるいは奇数番目のみを、可変制御タップ係数と乗算し、前記偶数番目のときは奇数番目をあるいは前記奇数番目のときは偶数番目を、前記可変制御タップ係数列から補間作成して得た補間タップ係数と乗算し、それらの各乗算結果を加算してフィルタリング後信号として出力するトランスバーサルフィルタと、前記フィルタリング後信号もしくは前記フィルタリング前信号の仮判別値を算出し、その仮判別値と前記フィルタリング後信号との差分値をエラー信号として出力する仮判別回路と、前記エラー信号及び前記再生信号に基づき、前記トランスバーサルフィルタの偶数番目もしくは奇数番目のみの可変制御タップ係数を、前記エラー信号が最小になるように可変制御する係数生成手段とを有することを特徴とする再生装置を提供するものである。

本発明によれば、光ディスクのジッターが多くても等化ノイズによる等化エラーの少ないパーシャルレスポンス等化した再生信号を得ることができる。

以下に本発明の実施形態に係る再生装置について図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態における再生装置のブロック図を示す図であり、（Ａ）は再生装置の全体のブロック図を示し、（Ｂ）は（Ａ）で示される適応等化回路部の詳細なブロック図を示す図である。
図２は、本発明の実施形態に係る適応等化回路部の周波数特性を示す図であり、（Ａ）は信号伝達系のＭＴＦと等化特性とノイズレベルを示す図であり、（Ｂ）は等化出力信号と等化ノイズレベルを示す図である。
図３は、本発明の実施形態に係る適応等化回路部の詳細なブロック図を示す図である。
図４は、本発明の実施形態に係る補間タップ演算回路のブロック図を示す図である。

図１（Ａ）に示すように、本発明の第１実施形態における再生装置は、ランレングス制限符号が高密度記録された光ディスク１と、レーザ光を光ディスク1に照射し反射光を受光して再生信号に変換するＰＤ２と、再生信号の直流分を阻止する直流阻止回路部３と、再生信号をデジタル再生信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、デジタル再生信号を波形等化する適応等化回路部５と、波形等化されたデジタル再生信号をビタビ復号等の軟判定復号で２値化してからランレングス制限のかかった変調則を解く復号回路部６と、復号された再生信号の誤り訂正を行う誤り訂正回路部７と、Ａ／Ｄ変換器４と適応等化回路部５および復号回路部６にサンプリングパルスｆ０を供給するＰＬＬ８と、から構成される。

次に、動作について説明する。
ＰＤ２からレーザ光Ｌ０を光ディスク１に照射し反射光Ｒ０を受光して再生信号Ｓ０を得る。再生信号Ｓ０の直流分を直流阻止回路部３で阻止して得た再生信号Ｓ１をサンプリングパルスｆ０のタイミングでＡ／Ｄ変換器４によってサンプリングしてデジタル再生信号Ｄ０に変換する。サンプリングパルスｆ０を発生させるＰＬＬ８は、Ａ／Ｄ変換器４の前のアナログ再生信号Ｓ１に基に動作させても良いし、Ａ／Ｄ変換器４の後のデジタル再生信号Ｄ０を基にデジタルＰＬＬで動作させても良い。
デジタル変換されたデジタル再生信号Ｄ０は、サンプリングパルスｆ０を内部動作のチャネルクロックとして使用する適応等化回路部５に入力され、トランスバーサルフィルタ１４および補間タップ演算フィルタ１５を経て加算回路１６で合成して適応等化後信号Ｄ１となって出力される。適応等化回路部５では、適応等化後信号Ｄ１からの情報、例えば信号がゼロレベルをクロスするタイミング情報で、本来あるべき前後関係位置の信号を判断する仮判別回路１７および本来の理想的な信号値を選択する目標値セレクタ１８を動作させてから減算回路１９で適応等化後信号Ｄ１との差分をとって等化エラー信号Ｐ２を得ることで、ＬＭＳと呼ばれるアルゴリズムでのフィードバック動作を実現している。つまり、等化器全体としては、想定した理想パーシャルレスポンス応答の信号位置および信号レベルに等化後出力を収束させるべく動作する。仮判別回路１７で使う判断情報としては、正確な判断ができる品質であれば、適応等化前の信号でも良い。等化エラー信号Ｐ２は、トランスバーサルフィルタ１４へ送られ等化タップ係数生成にて使用されるとともに、ここで生成された等化タップ係数を基に補間タップ演算フィルタ１５用の等化タップ係数がさらに生成されて使用される。

次に、適応等化後信号Ｄ１を復号回路部６に入力し、ビタビ復号器等を用いて２値化した後にランレングス制限のかかった変調則を解いて復号データＤ２を得る。その後、この復号データＤ２に含まれる誤り符号を誤り訂正回路７で訂正し、出力データＤｏｕｔとして再生装置から出力する。

次に本発明の実施形態に係る再生装置に用いられる適応等化回路部５について図１（Ｂ）、図３、図４を用いて詳細に説明する。
図１（Ｂ）に示す適応等化回路部５は、図３に示すようにサンプリングパルスｆ０でサンプリングし、遅延回路群より形成されるトランスバーサルフィルタ１４と、トランスバーサルフィルタ１４から遅延回路群による遅延信号と遅延回路群間のタップ信号を読み出して演算し補正フィルタリング信号Ｄ１３を出力する補間タップ演算フィルタ１５と、トランスバーサルフィルタ１４から出力されるフィルタリング信号Ｄ１４と補正フィルタリング信号Ｄ１３を加算して適応等化後信号Ｄ１を出力する加算回路１６と、適応等化後信号Ｄ１の所定のデータ値とタイミングから仮判別信号Ｐ０を生成する仮判別回路１７と、仮判別信号Ｐ０から適応等化後信号Ｄ１の目標値Ｐ１を設定する目標値セレクタ１８と、適応等化後信号Ｄ１と目標値Ｐ１とを減算して等化エラー信号Ｐ２を生成する減算回路１９と、から構成される。

図３に示す適応等化回路部５に用いるトランスバーサルフィルタ１４は、遅延回路と乗算回路とタップ係数生成回路を一組とし、次の一組の間に遅延回路を挿入する形で複数組のタップ乗算回路を用意し、各乗算回路からの出力を合算する加算回路まで含めて構成する。図３に示すようにデジタル再生信号Ｄ０とエラー信号Ｐ２をタップ係数生成回路に入力してタップ係数Ｋ０を得る。このタップ係数Ｋ０を乗算回路でデジタル再生信号Ｄ０と乗算し加算回路に加える。加算回路には、デジタル再生信号Ｄ０を２段の遅延回路を経由させてから隣接のタップ係数生成回路で得たタップ係数Ｋ１とを乗算した結果も加えられる。以下同様にして、デジタル再生信号Ｄ０を遅延させた各信号とタップ係数Ｋ２，Ｋ３を乗算して加算回路に加えてフィルタリング信号Ｄ１４を得る。トランスバーサルフィルタ１４からはタップ係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３と遅延回路を一つ置きに経由してデジタル再生信号Ｄ０をそれぞれ遅延させた遅延信号Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２を補間タップ演算回路５０に加える。

そして、図４に示す補間タップ演算部５０は、タップ係数Ｋ０に補間関数Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６を各々乗じた係数を出力する補間関数回路５１と，タップ係数Ｋ１に補間関数Ｆ７，Ｆ８，Ｆ９を各々乗じた係数を出力する補間関数回路５２と，タップ係数Ｋ２に補間関数Ｆ１０，Ｆ１１，Ｆ１２を各々乗じた係数を出力する補間関数回路５３と，タップ係数Ｋ３に補間関数Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ１５を各々乗じた係数を出力する補間関数回路５４と、
補間関数回路５１，５２，５３，５４から出力される係数のうち、
タップ係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に補間関数Ｆ４，Ｆ７，Ｆ１０，Ｆ１３を各々乗じて得た係数を合算する加算回路５５と、
タップ係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に補間関数Ｆ５，Ｆ８，Ｆ１１，Ｆ１４を各々乗じて得た係数を合算する加算回路５６と、
タップ係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に補間関数Ｆ６，Ｆ９，Ｆ１２，Ｆ１５を各々乗じて得た係数を合算する加算回路５７と、
加算回路５５の出力と遅延信号Ｄ１０を乗算して補間後信号Ｃ０を得る乗算回路５８と、
加算回路５６の出力と遅延信号Ｄ１１を乗算して補間後信号Ｃ１を得る乗算回路５９と、
加算回路５７の出力と遅延信号Ｄ１２を乗算して補間後信号Ｃ２を得る乗算回路６０と、
から構成される。

この補間タップ演算回路５０によりトランスバーサルフィルタ１４の周波数特性の改善が行われ、図２（Ａ）に示すように、図６（Ａ）に示す等化特性の周波数特性が、関数設定回路５１，５２，５３，５４の関数として基本的に補間関数ｓｉｎｘ／ｘを用いることで、２段ごとのタップ係数生成回路が制御できるｆｃ／４までの周波数成分のみ通過させて、ｆｃ／４を超える周波数成分を遮断するように変形できる。つまり、適応等化動作において、ｆｃ／４を超える周波数のノイズ成分による影響を少なく設定できる。
フィルタリングする信号も１サンプルごとの連続サンプル信号であるため、偶数番目からの等化と奇数番目からの等化で差が生じない。実際の補間はタップ数が限られているため、補間関数ｓｉｎｘ／ｘをさらに変形した設定をもってしても理想的な急峻な遮断にまでは到らないが、図２（Ａ）の等化特性に示すように実用的な遮断特性を持つ適応等化回路部の周波数特性を得ることが出来る。

従って、図２（Ｂ）に示すようにパーシャルレスポンスに沿った等化出力信号が得られるととともに等化ノイズレベルもパーシャルレスポンス領域で等化出力信号以上とはならないから、例えば光ディスクのジッターが大きく周波数変動が大きくなっても等化エラーを生じる可能性を非常に低くすることができる。

以上述べてきたように、本発明の実施形態に係る再生装置によれば、補間タップ演算フィルタを用いたフィルタリングによって、再生信号成分のない高域周波数成分を強調することなく、再生信号成分にひずみを生じさせたり高域周波数帯に発生するノイズを混入させたりしない最適な等化判定が行なえることから、波形等化制御を短時間で安定に行うことが出来、偶数サンプル列と奇数サンプル列で状態が異なるような規則的な再生信号に対しても等化制御が変動することのない安定した等化が出来る。

本発明の実施形態における再生装置のブロック図を示す図であり、（Ａ）は再生装置の全体のブロック図を示し、（Ｂ）は（Ａ）で示される適応等化回路部の詳細なブロック図を示す図である。 本発明の実施形態に係る適応等化回路部の周波数特性を示す図であり、（Ａ）は信号伝達系のＭＴＦと等化特性とノイズレベルを示す図であり、（Ｂ）は等化出力信号と等化ノイズレベルを示す図である。 本発明の実施形態に係る適応等化回路部の詳細なブロック図を示す図である。 本発明の実施形態に係る補間タップ演算回路のブロック図を示す図である。 従来の再生装置の構成を示す図であり、（Ａ）は再生装置の全体のブロック図を示し、（Ｂ）は（Ａ）で示される適応等化回路部の詳細なブロック図を示す図である。 従来の適応等化回路部の周波数特性を示す図であり、（Ａ）は信号伝達系のＭＴＦと等化特性とノイズレベルを示す図であり、（Ｂ）は等化出力信号と等化ノイズレベルを示す図である。 等化の対称となる再生信号の例を示す図である。

符号の説明

１・・・光ディスク、２・・・ＰＤ、３・・・直流阻止回路部、４・・・Ａ／Ｄ変換器（サンプリング手段）、５・・・適応等化回路部、６・・・復号回路部、７・・・誤り訂正回路部、８・・・ＰＬＬ（基準周波数設定部）、１４・・・トランスバーサルフィルタ、１５・・・補間タップ演算フィルタ、１６・・・加算回路、１７・・・仮判別回路、１８・・・目標値セレクタ、１９・・・減算回路、５０・・・補間タップ演算部、５１，５２，５３，５４・・・補間関数回路、５５，５６，５７・・・加算回路、５８，５９，６０・・・乗算回路

Claims (1)

1. 記録媒体に記録されている信号を再生し、その再生信号をフィルタリング手段を用いてパーシャルレスポンス等化した後復調する再生装置において、
   前記フィルタリング手段は、
   前記再生信号を所定のクロックでサンプリングしてサンプリング後信号を出力するサンプリング手段と、
   前記サンプリング後信号を遅延し、多段遅延タップ出力を得るとともに、前記多段遅延タップ出力のうち、偶数番目のみあるいは奇数番目のみを、可変制御タップ係数と乗算し、前記偶数番目のときは奇数番目をあるいは前記奇数番目のときは偶数番目を、前記可変制御タップ係数列から補間作成して得た補間タップ係数と乗算し、それらの各乗算結果を加算してフィルタリング後信号として出力するトランスバーサルフィルタと、
   前記フィルタリング後信号もしくは前記フィルタリング前信号の仮判別値を算出し、その仮判別値と前記フィルタリング後信号との差分値をエラー信号として出力する仮判別回路と、
   前記エラー信号及び前記再生信号に基づき、前記トランスバーサルフィルタの偶数番目もしくは奇数番目のみの可変制御タップ係数を、前記エラー信号が最小になるように可変制御する係数生成手段とを有することを特徴とする再生装置。