JP4707314B2 - 非対称再生信号におけるオフセットを補償する方法 - Google Patents

Description

本発明は、光記録媒体からの再生信号における非対称を補償するための方法に関する。更に本発明は、そのような方法を用いた光記録媒体からの読み出し及び／又は該光記録媒体への書き込みのための装置に関する。

光記録媒体の高データ記憶密度のために、変調伝達関数は急激に降下する。従って、アナログ再生信号の高周波成分は、低周波成分に比べてかなり大きく減衰する。現在開発中で、約２５ギガバイトの記憶容量をもつブルーレイディスク（ＢＤ）の場合、最短ランレングス成分（２Ｔ）は、最長ランレングス成分（８Ｔ）に比べて２０ｄＢ以上減衰する。これにより、多量の符号間干渉が生ずる。アイパターン、すなわち、光記録媒体からの読み出し及び／又は該光記録媒体への書き込みのための装置で用いられる光検出器アレイの出力信号を合計することによって得られる高周波信号（「再生信号」）は、ノイズなしでもほとんど閉じている。さらに、再生信号は非線形でもあり、アイパターンの強い非対称が生じる。これは、とりわけ、過度の書き込みパワーのような非最適な記録条件から引き起こされ、光記録媒体上で異なる長さをもつマーク及びスペースにつながる。この非対称の量は、最短ランレングス信号の振幅よりも大きいこともある。

信頼性のあるデータ検出のために、再生信号の更なる処理にとって必要な中間レベル信号は、再生信号の最短ランレングス成分のちょうど中間に位置しなければならない。これは、オフセット補償器により発生するオフセット補償信号を、再生信号から減算することにより達成される。

そのような解決法は、例えば米国特許番号６，３２４，１４４で開示されている。この文献では、再生信号をデジタル形で処理することにより、その再生信号内に存在する非対称を補正するための装置が示されている。アナログ／デジタル変換器は、アナログ再生信号をデジタル再生信号に変換する。次に、所定の非対称補償信号がデジタル信号に加えられ、非対称が補償された信号を得る。最後に、非対称が補償された信号から、２進非ゼロ復帰反転(non-return-to-zero-inverted:ＮＲＺＩ)データ信号が検出される。この２進データ信号は、この装置によって出力される。非対称補償信号を決定するために、デジタル再生信号のゼロ交差ポイントが検出される。ゼロ交差ポイントは、非対称補正器を制御するのに用いられる符号ビット計算オペレーションを制御するために必要である。

この文献で開示されている解決方法は、最短ランレングスが３ＴであるようなＤＶＤ−ＲＡＭ用に開発されたものであるが、これは、最短ランレングス成分の振幅が再生信号の非対称よりも小さい場合、ゼロ交差ポイントの検出を信頼性高く実行することができないという不利な点を有する。この場合、最短ランレングス成分はノイズフロアー内でほとんど消えかけ、ゼロ交差ポイントは容易には検出できない。

従って、本発明の目的は、最短ランレングス成分の振幅が再生信号の非対称よりも小さい場合、すなわちゼロ交差ポイントの検出が最短ランレングス成分にとって可能ではない場合でも、オフセットを補償することが可能な、非対称再生信号におけるオフセットを補償するための方法を提供することにある。

本発明によると、非対称再生信号におけるオフセットを補償するための方法であって、非対称再生信号からオフセット補償信号が減算され、該オフセット補償信号はオフセット補償器により発生することを特徴とする方法において、
非対称再生信号から２進データ信号を検出するステップと、
該２進データ信号を用いてオフセット補償信号を得るステップと
を有する方法によって、本目的は達成される。
オフセット補償信号を得るために、２つの離散値しか仮想しない２進データ信号を用いることは、そのオフセット補償信号が、複数の離散値を仮想するデジタル再生信号と比較してより信頼性高く得られるという有利な点を有する。ゼロ交差ポイントの検出が可能ではない場合でも、オフセット補償信号は依然として得られるのである。

好ましくは、本方法は、オフセット補償信号を得るために、２進データ信号の最短ランレングス成分を検出するステップを更に含む。最短ランレングス成分は、再生信号の非対称に最も影響を受けるので、オフセット補償信号を得るためにはこれらの成分のみを用いることで十分である。この場合、最短ランレングス成分が検出されるたびに、オフセット補償を可能にするイネーブル信号が発生する。もちろん、別のランレングスを有する信号成分を検出し、対応するイネーブル信号を発生させることもまた可能である。従来の技術により知られている、すなわち２進データ信号を検出する前の、デジタル再生信号に基づいた安全なランレングス検出は、最短ランレングス成分の振幅が再生信号の非対称よりも小さい場合は不可能である。

好ましくは、本方法は、オフセット補償信号を得る前に、及び／又は非対称再生信号からオフセット補償信号を減算する前に、非対称再生信号を遅延させるステップを更に含む。これにより、非対称再生信号からの２進データ信号の検出、及びランレングス検出により引き起こされる処理遅延を補償することが出来るので、イネーブル信号、及び対応する非対称補償信号は、再生信号の最短ランレングスサンプルと完全に同時になる。非対称再生信号を遅延させることは、例えば、レジスタチェーンにより実行される。

好ましくは、本方法は、２進データ信号を検出する前に、非対称再生信号をデジタルゼロでセンタリングするステップを更に含む。このセンタリングは、例えば再生信号をスライサに送ることで実行される。オフセットを補償せずに非対称再生信号をセンタリングすることは、信頼性あるランレングス検出にとって、オフセット補償が最終のオフセット補償信号に収拾するまで、十分である。

好ましくは、パーシャルレスポンス最尤検出器又はビットバイビット検出器を用いて２進データ信号を検出する。どちらの検出器も、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）データストリームを出力に送り出し、該データストリームを用いて非対称補償信号を得る。パーシャルレスポンス最尤検出器、例えばビタビ検出器と組み合わされたパーシャルレスポンス等化器は、低ビットエラー率であり、高パフォーマンスを実現する一方、ビットバイビット検出器はより安価で、再生信号サンプルの必要遅延を単純化する。

本発明の更なる特徴によると、ランレングス依存オフセット補償信号を得るために、及びそれによってオフセット補償を可能にするために、２進データ信号の複数のランレングスが検出される。各信号サンプルごとに、該信号サンプルのランレングスに対応するオフセット補償信号を用いてオフセット補償を実行する。このようにして、オフセットは最短ランレングスについて補償されるだけではなく、選択的にチャネル変調により可能になる他のランレングスについても補償され、更により高い信頼性をもつデータ検出、及びそれによる低ビットエラー率を実現できる。この場合、異なるオフセット補償信号を得るために用いられる２進データ信号を検出するためのパーシャルレスポンス最尤検出器を用いること、及び、適切なオフセット補償信号を選択するために用いられるマルチプレクサを制御するための単純なビットバイビット検出器を用いることが可能である。

本発明の別の側面によれば、非対称再生信号におけるオフセットを補償するためのオフセット補償器であって、オフセット補償信号を発生させるためのオフセット補償信号発生器と、再生信号からオフセット補償信号を減算するための減算器を有するオフセット補償器は、非対称再生信号から２進データ信号を発生させるための２進データ信号検出器を更に有し、該２進データ信号を用いてオフセット補償信号を得る。そのようなオフセット補償器は、デジタル再生信号を用いてオフセット補償信号を得るオフセット補償器よりも、信頼性の高い働きをするという有利な点を有する。

好ましくは、オフセット補償器は、オフセット補償信号を得るために、２進データ信号の最短ランレングス成分を検出するための最短ランレングス検出器を更に含む。最短ランレングス検出器は、最短ランレングス成分が検出されるたびに、オフセット補償を可能にするためのイネーブル信号を発生させる。加えて、他のランレングス成分のための検出器も提供されることが好ましい。

好ましくは、オフセット補償器は、オフセット補償信号を得る前に、及び／又は非対称再生信号からオフセット補償信号を減算する前に、非対称再生信号を遅延させるための遅延手段を更に含む。これにより、２進データ信号検出器及び／又は最短ランレングス検出器での信号処理により引き起こされる可能性のある遅延が考慮に入れられるので、イネーブル信号、及び対応する非対称補償信号は、再生信号の最短ランレングスサンプルと完全に同時になる。遅延手段として、例えばレジスタチェーンが用いられる。もちろん、他の遅延手段も用いることが出来る。別のランレングスが検出された場合、好ましくは、対応する遅延手段が提供される。

好ましくは、オフセット補償器は、２進データ信号を発生させる前に、非対称再生信号をデジタルゼロでセンタリングする手段を有する。センタリング手段として考えられるのはスライサで、該スライサは、オフセットを補償せずに再生信号をセンタリングし、これは、オフセット補償が最終のオフセット補償信号に収拾するまで、信頼性のあるランレングス検出にとって十分である。

本発明の一実施例によると、好ましくは、オフセット補償器は、パーシャルレスポンス最尤検出器又はビットバイビット検出器を用いて２進データ信号を発生させる。パーシャルレスポンス最尤検出器、例えばビタビ検出器と組み合わされたパーシャルレスポンス等化器は、低ビットエラー率であり、高パフォーマンスを実現できる一方、ビットバイビット検出器は、より安価であり再生信号サンプルの必要遅延を単純化する。もちろん、他のタイプの２進データ信号検出器もまた用いることが出来る。

好ましくは、複数のランレングス検出器を用いて２進データ信号の複数のランレングスを検出し、ランレングス依存オフセット補償信号を得、それによってオフセット補償を可能にする。このようにして、任意の望まれるランレングスについてオフセットが補償され、信頼性のあるデータ検出がもたらされる。

本発明によると、記録媒体からの読み出し及び／又は該記録媒体への書き込みのための装置は、本発明による方法を実行するか、又は本発明によるオフセット補償器を有する。そのような装置は、より信頼性の高いデータ検出及びそれによる高密度光記録媒体の再生時の低ビットエラー率を可能にするという有利な点を有する。

本発明のより良い理解のために、以下の記述及び構成図で実施例を詳述する。本発明はこれらの実施例に何ら制限されるものではなく、それら詳述された特徴は本発明の範囲を超えることなく適切に混合され修正される。

図１は、光記録媒体からのデータを再生することにより得られる非対称なアイパターン１を示す。時間ｔに対する信号の振幅Ａが示されている。図から分かるとおり、最長ランレングス成分のピークからピークまでの値Ｉ_８ＰＰ、すなわち最も高いレベルのＩ_８Ｈと最も低いレベルのＩ_８Ｌとの差異は、最短ランレングス成分の対応するピークからピークまでの値Ｉ_２ＰＰ、すなわち最短ランレングス成分の最も高いレベルのＩ_２Ｈと最も低いレベルのＩ_２Ｌとから計算される値よりもかなり大きい。この差異は、変調伝達関数の急激な低下、すなわち、低周波成分と比較した場合の高周波成分の著しい減衰から主に引き起こされる。さらに図より、最長ランレングス成分の中間レベル２は、最短ランレングス成分の中間レベル３と大きく異なっていることがわかる。この非対称は、再生信号の非線形性によって引き起こされる。アイパターン１はほとんど閉じているため、この非対称は信頼性のあるデータ検出のためには厳しい制限になる。

図２は本発明によるオフセット補償器のブロック図を示す。アナログ再生信号ＡＲＳは、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４によりデジタルドメインに変換される。エイリアシングを防ぐための任意のアナログプレイコライゼーション及び／又はローパスフィルタは、わかりやすくするため図では省略してある。また、ＡＤＣ及びデジタルロジックをクロックするためのビットクロック回復位相ロックループ（ＰＬＬ）も図示していない。変換された再生信号は、高周波成分の適度な振幅のために、任意でデジタルプリ等化器５に送られる。

デジタル再生信号ＤＲＳはスライサ６に送られる。スライサ６は図３でより詳細に表されている。そこではデジタル信号ＤＲＳはデジタルゼロレベル周辺でセンタリングされる。これは、信頼性のあるランレングス検出にとって、オフセット補償回路１１が最後の２Ｔオフセット補償信号２ＴＯに収拾するまで、十分である。

オフセットを残し、センタリングされたデジタル再生信号ＤＲＳＯは、パーシャルレスポンス等化器８によっていわゆるパーシャルレスポンスターゲットに等化され、ビタビ検出器９で処理される。ビタビ検出器９は、出力時に非ゼロ復帰データストリームＮＲＺを送り出す。パーシャルレスポンス等化器８とビタビ検出器９との組み合わせは、パーシャルレスポンス最尤検出器を構成する。そのような検出器は、単一ビットだけでなく一連のビットも分析するので、２Ｔオフセット補償信号２ＴＯを検出するのに十分なビットエラー率を実現することが可能である。

ＮＲＺデータストリームは、最短ランレングス検出回路１２に送られ、該回路は補償回路１１のためのループイネーブル信号ＬＥを発生させる。より詳しくは図４で示されている。この信号ＬＥは、２Ｔランレングス成分が検出されるときはいつでも高い。スライサ６からきたデジタル再生信号ＤＲＳＯは、パーシャルレスポンス等化器８、ビタビ検出器９及びランレングス検出回路１２の処理遅延を補償するために、レジスタチェーン１０で遅延される。このようにして、オフセット補償回路１１の入力時に、２Ｔ成分はループイネーブル信号ＬＥと完全に同時になる。オフセット補償回路１１は、オフセット補償信号２ＴＯを出力し、該オフセット補償信号２ＴＯは、減算器７により、センタリングされたデジタル再生信号ＤＲＳＯから減算され、最後のゼロレベルが最短ランレングス振幅の中間にちょうど位置するように調整される。

図３では、デジタル再生信号ＤＲＳをデジタルゼロでセンタリングするためのスライサ６が示されている。デジタル再生信号ＤＲＳは、遅延６２を通り、デジタル再生信号ＤＲＳの符号ビットＳＢを検出するための符号ビット検出器６３に送られる。符号ビットＳＢに依存して、正の値（＋０．０００１）又は負の値（−０．０００１）がマルチプレクサ６４により出力される。マルチプレクサの出力信号は、リミッタ６６及び記憶素子６７を通る。記憶素子６７の出力信号は、一方で加算器６５によってマルチプレクサ６４の出力信号に加えられ、他方では減算器６１によってデジタル再生信号ＤＲＳから減算される。リミッタ６６は、記憶素子６７の出力信号を所定の制限内に保つ働きをする。

図４は、２Ｔのランレングスのためのランレングス検出回路１２を示している。３つの信号がＡＮＤゲート１２４に送られる。第１の信号は、２進データストリームＮＲＺである。第２の信号は、第１の遅延１２１及びＮＯＴゲート１２３を通った２進データストリームＮＲＺである。第３の信号は、第１の遅延１２１及び第２の遅延１２２を通った２進データストリームＮＲＺである。ＡＮＤゲート１２４の出力は、一方でＯＲゲート１２６に送られ、他方では第３の遅延１２５を通ってＯＲゲート１２６に送られる。従って、２Ｔ成分が２進データストリームＮＲＺで発見された場合、回路１２は“１”を出力する。この場合、ループイネーブル信号ＬＥは２クロックサイクルの間能動である。そうでなければ出力信号は“０”、すなわちループイネーブル信号ＬＥは受動である。他のランレングスでは、検出回路はそれに対応して作動する。

図５では、最短ランレングス成分２Ｔのオフセット補償信号２ＴＯを得るための回路１１が示されている。回路１１は、図３のスライサ６と大部分で類似している、すなわち、符号ビット検出器７３、マルチプレクサ７４、加算器７５、リミッタ７６及び記憶素子７７を有する。しかし、回路１１は付加的にマルチプレクサ７８を有し、該マルチプレクサ７８は、図４のランレングス検出回路１２により出力されたループイネーブル信号ＬＥで制御される。ループイネーブル信号ＬＥが受動の場合、付加的なマルチプレクサ７８は、値０を出力する。ループイネーブル信号ＬＥが能動の場合、付加的なマルチプレクサ７８は、マルチプレクサ７４の出力信号を出力する。従って、オフセット補償信号２ＴＯは、最短ランレングス成分２Ｔが検出されたときにのみ更新される。

図６は、多重ランレングスオフセット補償器のブロック図を示す。オフセット補償器は主に、図２のオフセット補償器に対応する。しかしこの場合、ランレングス検出器１２は２Ｔから５Ｔまでのランレングスを検出することが可能である。加えて、更なる遅延素子１６がスライサ６と減算器７の間で導入される。各検出されたランレングス成分に対して、検出器１２は、対応するループイネーブル信号２ＴＬＥから５ＴＬＥをオフセット補償回路１１に送る。この回路１１は、各ランレングス成分に対してオフセット補償信号を発生させることができる。マルチプレクサ１３を用いて、各信号サンプルに対して適切なオフセット補償信号ＯＦＳを選択する。この目的で、センタリングされたデジタル再生信号ＤＲＳＯは、ビットバイビット検出器１４に送られ、該ビットバイビット検出器１４は非ゼロ復帰データストリームＮＲＺをその出力に送り出す。データストリームＮＲＺは、マルチプレクサ１３を制御する更なるランレングス検出器１５に送られる。更なる遅延素子１６は、ランレングス検出器１５によるランレングス検出に必要な処理時間を補償するのに必要である。このようにして、オフセットは最短ランレングスについてだけでなく、選択的にチャネル変調によって可能になる他のランレングスについても補償される。

図７はオフセット補償の様々な段階での信号の例を示している。時間ｔに対する信号の振幅Ａが示されている。わかりやすくするために、すべての信号は最大振幅値である“１”に標準化してある。図７（ａ）は理想的な再生信号を示し、これは、光記録媒体上のマーク及びスペースに対応している。図７（ｂ）では、アナログ／デジタル変換器４の後、スライサ６の前の、デジタル再生信号ＤＲＳが示されている。信号ＤＲＳは、デジタルゼロラインでセンタリングされていない。その代わり、信号ＤＲＳは、スライサ６によって取り除くことができるオフセットΔ、及び、スライサ６では取り除くことができないアイパターン１における非対称によって引き起こされる更なるオフセット２ＴＯを有する。図７（ｃ）は、スライサ６のあとのデジタル再生信号ＤＲＳＯを示している。図から分かるように、オフセットΔは取り除かれている。しかし、アイパターン１における非対称によって引き起こされる更なるオフセット２ＴＯは、依然として存在している。図７（ｄ）では、オフセット補償のあとのデジタル再生信号が示されている。更なるオフセット２ＴＯは、デジタル再生信号ＤＲＳＯからオフセット補償信号２ＴＯを減算することにより取り除かれている。

異なるランレングス成分の非対称なアイパターンを表した図である。 本発明によるオフセット補償器のブロック図である。 デジタル再生信号をデジタルゼロでセンタリングするためのスライサを表した図である。 ２Ｔのランレングスのためのランレングス検出回路を表した図である。 オフセット補償信号を得るための回路を表した図である。 多重ランレングスオフセット補償器のブロック図を表した図である。 オフセット補償の異なる段階での信号例を表した図である。

符号の説明

１ アイパターン
２ 最長ランレングス成分の中間レベル
３ 最短ランレングス成分の中間レベル
４ アナログ／デジタル変換器
５ 等化器
６ スライサ
７ 減算器
８ パーシャルレスポンス等化器
９ ビタビ検出器
１０ レジスタチェーン
１１ オフセット補償回路
１２ ランレングス検出器
１３ マルチプレクサ
１４ ビットバイビット検出器
１５ ランレングス検出器
１６ 遅延素子
６２ 遅延
６３ 符号ビット検出器
６４ マルチプレクサ
６５ 加算器
６６ リミッタ
６７ 記憶素子
７３ 符号ビット検出器
７４ マルチプレクサ
７５ 加算器
７６ リミッタ
７７ 記憶素子
７８ マルチプレクサ
１２１ 第１の遅延
１２２ 第２の遅延
１２３ ＮＯＴゲート
１２４ ＡＮＤゲート
１２５ 第３の遅延
１２６ ＯＲゲート

Claims (13)

1. オフセット補償器により生成されるオフセット補償信号を、非対称再生信号から減ずることで、前記非対称再生信号のオフセットを補償する方法であって、
   前記非対称再生信号から２進データ信号を検出するステップと、
   前記オフセット補償信号を得るために、前記２進データ信号から所定のランレングス成分を検出することにより得たランレングス情報を使用するステップと、
   前記ランレングス情報に応じて前記非対称再生信号のオフセットを補償するためのオフセット補償信号を、所定のランレングス成分の検出により更新するステップと、
   を有する方法。
2. 前記所定のランレングス成分は、前記２進データ信号の最短ランレングス成分である、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記オフセット補償信号を得る前に、及び／又は前記非対称再生信号から前記オフセット補償信号を減算する前に、前記非対称再生信号を遅延させるステップを更に含む、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記２進データ信号を検出する前に、前記非対称再生信号をデジタルゼロラインでセンタリングするステップを更に含む、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. パーシャルレスポンス最尤検出器又はビットバイビット検出器を用いて前記２進データ信号を検出する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. ランレングスに応じたオフセット補償信号を得て、ランレングスに応じたオフセット補償を可能にするために、前記２進データ信号の複数のランレングスが検出される、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 非対称再生信号におけるオフセットを補償するためのオフセット補償器であって、オフセット補償信号を発生するオフセット補償信号発生器と、前記非対称再生信号から前記オフセット補償信号を減算する減算器とを有するオフセット補償器において、
   前記非対称再生信号から２進データ信号を発生する２進データ信号検出器を更に有し、
   前記２進データ信号から所定のランレングス成分を検出する検出器により得たランレングス情報を、前記オフセット補償信号を得るために使用し、
   所定のランレングス成分の検出により、前記非対称再生信号のオフセットを補償するための前記オフセット補償信号を、前記ランレングス情報に応じて更新する、
   オフセット補償器。
8. 前記検出器は、前記２進データ信号の最短ランレングス成分を検出する最短ランレングス検出器である、
   請求項７に記載のオフセット補償器。
9. 前記オフセット補償信号を得る前に、及び／又は前記非対称再生信号から前記オフセット補償信号を減算する前に、前記非対称再生信号を遅延させるための遅延手段を更に含む、
   請求項７又は８に記載のオフセット補償器。
10. 前記２進データ信号を発生させる前に、前記非対称再生信号をデジタルゼロラインでセンタリングする手段を更に含む、
    請求項７から９のいずれか１項に記載のオフセット補償器。
11. 前記２進データ信号を発生するために、パーシャルレスポンス最尤検出器又はビットバイビット検出器を更に含む、
    請求項７から１０のいずれか１項に記載のオフセット補償器。
12. ランレングスに応じたオフセット補償信号を得て、ランレングスに応じたオフセット補償を可能にするために、前記２進データ信号の複数のランレングスを検出するための複数のランレングス検出器を更に含む、
    請求項７から１１のいずれか１項に記載のオフセット補償器。
13. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法を実行するか、又は請求項７から１２のいずれか１項に記載のオフセット補償器を有する、
    光記録媒体からの読み出し及び／又は該光記録媒体への書き込みのための装置。

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