JP6060912B2 - データ処理装置、データ処理方法、および再生装置 - Google Patents
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Description
本開示は、再生信号から得られたサンプリングデータに対してタイミングリカバリを行うデータ処理装置、データ処理方法、および再生装置に関する。
磁気ディスクや光ディスクなどの記録媒体に記録されたデジタルデータを再生する場合、記録媒体から読み取られた再生信号の信号波形をサンプリングし、そのサンプル値をデータ（サンプリングデータ）に変換して、記録されたデータを再生する。この場合、本来のサンプリングタイミングにおけるデータを再生するために、再生側において、ＰＬＬ（Phase Looked Loop）回路を用いてタイミングリカバリを行う方法が知られている。この場合のＰＬＬ回路としては、例えば特許文献１に記載されているように、一般的に２通りの方式がある。第１に、ＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator)を用いて、再生信号の信号波形をサンプリングするＡ／Ｄ変換器のサンプリングタイミングを可変制御する方法がある。第２に、いわゆるＩＴＲ（Interpolated Timing Recovery）方式がある。ＩＴＲ方式では、固定の基準クロックで再生信号の信号波形をサンプリングし、得られたサンプリングデータに対して、インタポレータ（Interpolator：位相補間器）を用いて位相誤差検出結果に応じた補間処理を行うことで、タイミングリカバリを行う。
しかしながら、ＰＬＬ回路を用いる方法では、ＩＳＩ（Inter Symbol Interference：符号間干渉）が大きくなった場合に正しい位相誤差を得ることが難しい。このため、特に、高密度の光ディスク、例えば５０ＧＢを超えるようなＢＤ（Blu-ray Disc：登録商標）では、ＰＬＬ回路をロックさせることが困難であり、正しいタイミングリカバリを行うことが困難である。
本開示の目的は、サンプリングデータに対するタイミングリカバリの精度を向上させることができるデータ処理装置、データ処理方法、および再生装置を提供することにある。
本開示によるデータ処理装置は、再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部を備えたものである。信号処理部は、再生信号から得られたサンプリングデータを一時的に蓄積するメモリ部と、メモリ部に蓄積されたサンプリングデータのサンプリングタイミングと、目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいてサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するリサンプリング回路とを有する。
本開示によるデータ処理方法は、再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う処理を含むものである。タイミングリカバリを行う処理は、再生信号から得られたサンプリングデータをメモリ部に一時的に蓄積するステップと、メモリ部に蓄積されたサンプリングデータのサンプリングタイミングと、目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいて、リサンプリング回路によってサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するステップとを有する。
本開示による再生装置は、記録媒体に記録された信号を読み出して再生信号を生成する信号生成部と、再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部とを備えたものである。信号処理部は、再生信号から得られたサンプリングデータを一時的に蓄積するメモリ部と、メモリ部に蓄積されたサンプリングデータのサンプリングタイミングと、目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいてサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するリサンプリング回路とを有する。
本開示によるデータ処理装置、データ処理方法、または再生装置では、再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御によって位相補間処理が施されることにより、サンプリングタイミングのタイミングリカバリが行われる。
本開示のデータ処理装置、データ処理方法、または再生装置によれば、サンプリングデータに対して、フィードフォワード制御によって位相補間処理を施すことにより、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行うようにしたので、サンプリングデータに対するタイミングリカバリの精度を向上させることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．再生装置の全体構成および動作＞（図１）
＜２．データ信号処理部の構成および動作＞（図２〜図６）
＜３．実験結果＞（図７〜図８）
＜４．効果＞
＜５．その他の実施の形態＞
＜１．再生装置の全体構成および動作＞（図１）
＜２．データ信号処理部の構成および動作＞（図２〜図６）
＜３．実験結果＞（図７〜図８）
＜４．効果＞
＜５．その他の実施の形態＞
＜１．再生装置の全体構成および動作＞
図１は、本開示の一実施の形態に係る再生装置の一構成例を示している。図１では、再生装置の一例として、例えばＢＤなどの光ディスク５０に記録されたデータを再生するディスクドライブ装置の構成を示している。また、図１では、ディスクドライブ装置として、データ再生のみが可能な再生専用装置とされる場合を例示している。再生可能な光ディスク５０としては、ピット・ランドの組み合わせでデータが記録された再生専用のＲＯＭディスクのみならず、記録可能型として、ライトワンス型やリライタブル型の光ディスク５０にも対応する。つまり、ＢＤの場合ではＢＤ−Ｒ（ライトワンス型）やＢＤ−ＲＥ（リライタブル型）などが該当する。
図１は、本開示の一実施の形態に係る再生装置の一構成例を示している。図１では、再生装置の一例として、例えばＢＤなどの光ディスク５０に記録されたデータを再生するディスクドライブ装置の構成を示している。また、図１では、ディスクドライブ装置として、データ再生のみが可能な再生専用装置とされる場合を例示している。再生可能な光ディスク５０としては、ピット・ランドの組み合わせでデータが記録された再生専用のＲＯＭディスクのみならず、記録可能型として、ライトワンス型やリライタブル型の光ディスク５０にも対応する。つまり、ＢＤの場合ではＢＤ−Ｒ（ライトワンス型）やＢＤ−ＲＥ（リライタブル型）などが該当する。
このディスクドライブ装置は、光ピックアップ１と、スピンドルモーター２と、スレッド機構３と、マトリクス回路４と、データ信号処理部５と、デコーダ６と、ウォブル信号処理回路７と、ＡＤＩＰ復調回路８と、アドレスデコーダ９とを備えている。このディスクドライブ装置はまた、システムコントローラ１０と、サーボ回路１１と、スピンドルサーボ回路１２と、スピンドルドライバ１３と、スレッドドライバ１４と、ホストＩ／Ｆ（インタフェース）１５とを備えている。
光ディスク５０は、ディスクドライブ装置に装填されると図示しないターンテーブルに積載され、スピンドルモータ２によって一定線速度（ＣＬＶ）で回転駆動されるようになっている。再生時には、光ピックアップ（光学ヘッド）１によって光ディスク５０上のトラックにピットあるいはマークで記録された信号の読み出しが行われる。なお、光ディスク５０には、再生専用の管理情報として、例えばディスクの物理情報等がエンボスピットまたはウォブリンググルーブによって記録されるが、これらの情報の読み出しも光ピックアップ１により行われる。さらに記録可能型の光ディスク５０に対しては、グルーブトラックのウォブリングとして埋め込まれたＡＤＩＰ（Address in Pregroove）情報が記録されているが、その読み出しも光ピックアップ１によって行うことができる。
光ピックアップ１内には、図示しないが、レーザ光源となるレーザダイオードや、反射光を検出するためのフォトディテクタが配置されている。光ピックアップ１内にはまた、レーザ光の出力端となる対物レンズや、レーザ光を対物レンズを介してディスク記録面に照射し、またその反射光をフォトディテクタに導く光学系等が形成されている。光ピックアップ１内のレーザダイオードとしては例えば、波長λ＝４０５ｎｍによるレーザ光を出力可能なものが使用される。光ピックアップ１内において、上記対物レンズは２軸機構によってトラッキング方向およびフォーカス方向に移動可能に保持されている。光ピックアップ１内にはまた、ＢＤ等の光ディスク５０に対応可能とすべく、球面収差補正機構が備えられている。光ピックアップ１全体は、スレッド機構３によってディスク半径方向に移動可能とされている。
光ディスク５０からの反射光情報は、光ピックアップ１内のフォトディテクタによって検出され、受光光量に応じた電気信号とされてマトリクス回路４に供給されるようになっている。マトリクス回路４は、上記フォトディテクタとしての複数の受光素子からの出力電流に対する電流電圧変換回路や、マトリクス演算／増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成するようになっている。すなわち、光ディスク５０からの読出信号（再生信号）に相当するＲＦ信号（以下、再生信号ＲＦと称する）、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号ＦＥ、およびトラッキングエラー信号ＴＥなどを生成する。マトリクス回路４はさらに、グルーブのウォブリングに係る信号、すなわちウォブリングを検出するための信号としてプッシュプル信号ＰＰを生成する。
マトリクス回路４から出力される再生信号ＲＦはデータ信号処理部５へされるようになっている。フォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥは、サーボ回路１１へされるようになっている。プッシュプル信号ＰＰは、ウォブル信号処理回路７へ供給されるようになっている。
データ信号処理部５は、後述する上記再生信号ＲＦについてのフィードフォワード制御処理、およびＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）復号方式による２値化処理を等を行う。ＰＲＭＬ復号処理の実現にあたっては、再生信号ＲＦをデジタルサンプリングするようにされる。そのサンプリング値として、目標とするサンプリングタイミング（本来のサンプリングタイミング）におけるサンプリング値が得られるようにするにあたって、上記フィードフォワード制御処理が実行される。データ信号処理部５においては、上記２値化処理により２値データ列ＤDが得られる。この２値データ列ＤDはデコーダ６に供給される。なお、このデータ信号処理部５の内部構成については後述する。
デコーダ６は、上記データ信号処理部５で得られた２値データ列ＤDについての復調を行うようになっている。すなわち、データ復調、デインターリーブ、ＥＣＣデコード、アドレスデコード等を行うようになっている。これによって光ディスク５０からの再生データを得る。デコーダ６で再生データにまでデコードされたデータは、ホストＩ／Ｆ１５に転送され、システムコントローラ１０の指示に基づいてホスト機器１００に転送される。ここで、ホスト機器１００とは、例えばコンピュータ装置やＡＶ（Audio-Visual）システム機器などである。
光ディスク５０が記録可能型ディスクである場合、その再生時にＡＤＩＰ情報の処理が行われる。すなわちグルーブのウォブリングに係る信号としてマトリクス回路４から出力されるプッシュプル信号ＰＰは、ウォブル信号処理回路７においてデジタル化されたウォブルデータとされる。またＰＬＬ処理により、プッシュプル信号に同期したクロックが生成される。ウォブルデータはＡＤＩＰ復調回路８でＭＳＫ復調、およびＳＴＷ復調され、ＡＤＩＰアドレスを構成するデータストリームに復調されてアドレスデコーダ９に供給されるようになっている。アドレスデコーダ９は、供給されるデータについてのデコードを行い、アドレス値を得て、システムコントローラ１０に供給するようになっている。。
サーボ回路１１は、マトリクス回路４からのフォーカスエラー信号ＦＥ、およびトラッキングエラー信号ＴＥから、フォーカス、トラッキング、およびスレッドの各種サーボドライブ信号を生成しサーボ動作を実行させるようになっている。すなわちフォーカスエラー信号ＦＥ、およびトラッキングエラー信号ＴＥに応じてフォーカスドライブ信号、およびトラッキングドライブ信号を生成し、光ピックアップ１内の二軸機構のフォーカスコイル、およびトラッキングコイルを駆動することになる。これによって光ピックアップ１、マトリクス回路４、サーボ回路１１、および二軸機構によるトラッキングサーボループおよびフォーカスサーボループが形成される。またサーボ回路１１は、システムコントローラ１０からのトラックジャンプ指令に応じて、トラッキングサーボループをオフとし、ジャンプドライブ信号を出力することで、トラックジャンプ動作を実行させるようになっている。
またサーボ回路１１は、システムコントローラ１０からの指示に応じて、フォーカスサーボループにフォーカスバイアスを与えるようになっている。またサーボ回路１１は、システムコントローラ１０からの指示に応じて、光ピックアップ１が備える、上述した球面収差補正機構に対して球面収差補正のための駆動信号を供給するようになっている。
またサーボ回路１１は、トラッキングエラー信号ＴＥの低域成分として得られるスレッドエラー信号や、システムコントローラ１０からのアクセス実行制御などに基づいてスレッドドライブ信号を生成し、スレッドドライバ１４によりスレッド機構３を駆動するようになっている。スレッド機構３は、図示しないが、光ピックアップ１を保持するメインシャフト、スレッドモータ、および伝達ギア等による機構を有している。スレッドドライバ１４によってスレッドドライブ信号に応じてスレッドモータが駆動されることで、光ピックアップ１の所要のスライド移動が行われるようになっている。
スピンドルサーボ回路１２は、スピンドルモータ２をＣＬＶ回転させる制御を行うようになっている。スピンドルサーボ回路１２は、ウォブル信号に対するＰＬＬ処理で生成されるクロックを、現在のスピンドルモータ２の回転速度情報として得て、これを所定のＣＬＶ基準速度情報と比較することで、スピンドルエラー信号を生成する。そしてスピンドルサーボ回路１２は、スピンドルエラー信号に応じて生成したスピンドルドライブ信号を出力し、スピンドルドライバ１３によりスピンドルモータ２のＣＬＶ回転を実行させる。またスピンドルサーボ回路１２は、システムコントローラ１０からのスピンドルキック／ブレーキ制御信号に応じてスピンドルドライブ信号を発生させ、スピンドルモータ２の起動、停止、加速、減速などの動作も実行させる。
以上のようなサーボ系および記録再生系の各種動作はマイクロコンピュータによって形成されたシステムコントローラ１０により制御される。システムコントローラ１０は、ホストＩ／Ｆ１５を介して与えられるホスト機器１００からのコマンドに応じて各種処理を実行する。例えば、ホスト機器１００から、光ディスク５０に記録されている、あるデータの転送を求めるリードコマンドが供給された場合、システムコントローラ１０は指示されたアドレスを目標（ターゲット）としてシーク動作制御を行う。すなわちサーボ回路１１に指示を行って、リードコマンドにより指定されたアドレスをターゲットとする光ピックアップ１のアクセス動作を実行させる。
その後、その指示されたデータ区間のデータをホスト機器１００に転送するために必要な動作制御を行う。すなわち光ディスク５０からの信号読み出し動作、および読出信号についてのデータ信号処理部５、デコーダ６における再生処理を実行させ、要求されたデータを転送する。
なお、この図１の例では、ホスト機器１００に接続されるディスクドライブ装置として説明したが、本開示の再生装置としては他の機器に接続されない形態もあり得る。その場合は、操作部や表示部が設けられたり、データ入出力のインターフェース部位の構成が、図１とは異なるものとなる。つまり、ユーザの操作に応じて再生が行われるとともに、各種データの入出力のための端子部が形成されればよい。もちろん再生装置の構成例としては他にも多様に考えられ、例えば記録が可能な構成とすることもできる。すなわち、本開示の再生装置としては、記録再生装置の形態もあり得る。
＜２．データ信号処理部５の構成および動作＞
図２は、データ信号処理部５の一構成例を示している。データ信号処理部５は、再生信号ＲＦから得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う。以下、本実施の形態によるタイミングリカバリの方式を、ＢＲＴＲ（Buffer Re-sampling Timing Recovery）と称する。
図２は、データ信号処理部５の一構成例を示している。データ信号処理部５は、再生信号ＲＦから得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う。以下、本実施の形態によるタイミングリカバリの方式を、ＢＲＴＲ（Buffer Re-sampling Timing Recovery）と称する。
データ信号処理部５は、Ａ／Ｄ変換器２０と、発振器２７と、ＢＲＴＲ部４０と、ＰＲ等化器（ＰＲ−ＥＱ）４４と、ＭＡＰ復号器４５と、ＬＤＰＣ復号部４６とを備えている。ＢＲＴＲ部４０は、バッファメモリ４１と、リサンプリング回路４２と、インタポレータ（位相補間器）４３とを有している。バッファメモリ４１は、複数のメモリバンクＢａｎｋ１〜Ｂａｎｋ３を有している。
Ａ／Ｄ変換器２０は、再生信号ＲＦのサンプリングを行い、サンプリングデータを出力するものである。Ａ／Ｄ変換器２０でのサンプリングは、発振器２７から出力される固定クロックを用いて行われる。発振器２７は、再生信号ＲＦの本来の同期クロックよりも高い周波数の固定クロックを発生する。これにより、サンプリングデータとしては、再生信号ＲＦの元のデータレートよりも高いサンプリングレートによるオーバサンプリングデータが得られる。
Ａ／Ｄ変換器２０のサンプリングクロックは本来の同期クロックよりも高い固定クロックであり、再生信号ＲＦの本来の同期クロックに同期していない。このため、再生信号ＲＦのサンプリング値は、本来の同期タイミングからずれたタイミングでの信号値となるが、ＢＲＴＲ部４０で、本来の同期タイミングにおける信号値を補間生成することで、結果として再生信号ＲＦの本来の同期タイミングでのサンプリングデータｙｋが得られる。
ＢＲＴＲ部４０からのサンプリングデータｙｋは、ＰＲ等化器（ＰＲ−ＥＱ）４４で等化され、ＭＡＰ復号器４５で尤度情報が計算され、それを用いて、ＬＤＰＣ復号部４６で、ＬＤＰＣ（Low-Density Parity-Check）符号の復号化が行われる。ＬＤＰＣ符号は、疎なパリティ検査行列で定義される線形ブロック符号で、Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法と呼ばれる反復復号を用いることで、シャノン限界に近い特性を達成することができる。
バッファメモリ４１は、再生信号ＲＦから得られたサンプリングデータを一時的に蓄積するメモリ部である。リサンプリング回路４２は、バッファメモリ４１に蓄積されたサンプリングデータのサンプリングタイミングと、目標とするサンプリングタイミング（再生信号ＲＦの本来のサンプリングタイミング）との位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいてサンプリングタイミングの位相制御信号μk+1を生成するものである。
インタポレータ４３は、位相制御信号μk+1に基づいて、バッファメモリ４１から読み出されたサンプリングデータｘｋに対して位相補間処理を行い、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値を算出し、本来のサンプリングタイミングにおけるサンプリングデータｙｋを生成して出力するものである。
ここで、図９はＢＲＴＲ部４０に対する比較例の回路を示す。また図１０に、比較例の回路に入力される再生信号ＲＦの信号波形の一例を示す。図１０において上段は低密度の記録媒体からの再生信号ＲＦである場合、下段は高密度の記録媒体からの再生信号ＲＦである場合を示す。
図９にした比較例の回路は、ＢＲＴＲ部４０に代えてＩＴＲ−ＰＬＬ回路部４８を備えたものである。ＩＴＲ−ＰＬＬ回路部４８は、ＰＬＬ回路４７を用いてフィードバックループ制御による位相補間処理を行うものである。ＩＴＲ−ＰＬＬ回路部４８では、位相誤差の検出にＺＸ（Zero Cross）点を用いる。この比較例の回路では、再生信号ＲＦが低密度である場合には、ＺＸ点を正しく検出できるが、高密度の場合にはＩＳＩ（Inter Symbol Interference）が大きいために正しく検出できない。高密度の場合、信号波形のパターンが短い部分では十分にゼロクロスしなくなるため、位相誤差を検出することが難しくなる。
そこで、本実施の形態では、再生信号ＲＦに、波形パターンが既知の所定のパターン信号をあらかじめ埋め込んでおき、リサンプリング回路４２は、その所定のパターン信号に基づいて、位相誤差を検出する。そして、その位相誤差検出結果に基づいてフィードフォワード制御による位相補間処理を行うことでサンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う。
以下、さらに図３〜図６を参照して、本実施の形態におけるフィードフォワード制御による位相補間処理の具体例を説明する。なお、図３は、データ信号処理部５に入力される再生信号ＲＦの信号波形の一例を示す。図３において上段は低密度の記録媒体からの再生信号ＲＦである場合、下段は高密度の記録媒体からの再生信号ＲＦである場合を示す。図４は、データ信号処理部５に入力される再生信号ＲＦのデータ構造の一例を示す。図５は、バッファメモリ４１のメモリシーケンスの一例を示す、図６は、再生信号ＲＦとバッファメモリ４１のメモリシーケンスとの対応関係の一例を示す。
上記した所定のパターン信号としては、所定のフレーム周期ごとに実データ信号に付加されたフレーム同期信号ＦＳ（Frame Sync）を用いることができる。なお、図４および図５においてＤ１，Ｄ２…が実データ信号を示す。また、図３では、フレーム同期信号ＦＳの一例として、信号値０と信号値１とがそれぞれ１０回ずつ連続する１０Ｔ−１０ＴのＴパターンデータを示す。このように、ある周期ごとに、既知のパターンとしてフレーム同期信号ＦＳのような長周期の所定のパターン信号を埋め込んでおけば、高密度記録からの再生信号ＲＦである場合であっても十分な信号出力値が得られ、その既知のパターンによる位相誤差検出結果をサンプリング周期（固定クロック数）で割ることによって、各サンプリングデータの位相誤差を得ることができる。
１フレーム分（ＳｙｎｃＦｒａｍｅ間隔）のサンプリングデータをバッファメモリ４１に蓄積しておき、そのサンプリングデータを、以下で説明する位相誤差検出結果を元にインタポレータ４３で正しいタイミングにリサンプリングする。
リサンプリング回路４２によって、以下の式（１），（２）に示す演算を行う。ここで、式（１）は１クロックあたりの位相誤差（Δε／ε）を示す。
Δε／ε＝（θi+Pr−θi）／（Ｐｒ・Ｌf） ……（１）
ただし、
ｉ：ＦＳ番号（最大値Ｎｆ）
θi：位相
Ｐｒ：リサンプリングＦＳ間隔
Ｌf：ＦＳ間サンプル長
ｋ：サンプル番号（リサンプリング後）
ε：オーバサンプリングレート
とする。
Δε／ε＝（θi+Pr−θi）／（Ｐｒ・Ｌf） ……（１）
ただし、
ｉ：ＦＳ番号（最大値Ｎｆ）
θi：位相
Ｐｒ：リサンプリングＦＳ間隔
Ｌf：ＦＳ間サンプル長
ｋ：サンプル番号（リサンプリング後）
ε：オーバサンプリングレート
とする。
式（２）は、サンプリングタイミングの位相制御信号μk+1を示す。式（２）によって、位相誤差に基づいてサンプリング位相μkを更新する。
μk+1＝μk＋ε・（１＋Δε／ε） ……（２）
μk+1＝μk＋ε・（１＋Δε／ε） ……（２）
インタポレータ４３は、位相制御信号μk+1に基づいて、バッファメモリ４１から読み出されたサンプリングデータｘｋに対して、以下の式（３）による位相補間処理を行う。これにより、本来のサンプリングタイミングにおけるサンプリングデータｙｋを生成して出力する。
上記したリサンプリング回路４２による位相誤差の検出は、所定のパターン信号としてのフレーム同期信号ＦＳに基づいて、以下の式（４）による最尤推定法（ＭＬＥ（Maximum Likelihood Estimation））によって行う。
式（４）においてＺは離散受信系列を示す。ｓ（θ）は受信理想信号を表す。離散受信系列Ｚは、観測対象波形を時間間隔毎にサンプリングし、得られたサンプルを並べたベクトル（観測対象ベクトル）である。なお、ベクトル記号Ｚの右上に記された文字Ｔはベクトルの転置を表す。ｓ（θ）は既知のパターン信号波形に相当する。θ＾MLEは、最尤位相推定結果を表す。なお、ここでは便宜上、θの上に「＾」を付した記号を「θ＾」と記す。
最尤位相推定とは、観測対象ベクトルＺとの間のＥｕｃｌｉｄ距離が最も小さい参照信号ベクトルｓ（θ）を与えるパラメータθ＾MLEを見つけることである。従って、ＺTとｓ（θ）との内積を位相θについて微分し、最尤位相推定結果θ＾MLEにおいてゼロとおくことにより、最尤位相推定結果を与える条件式（式（４））を得ることができる。すなわち、あらかじめ用意した微分信号ベクトルと、観測対象ベクトルとの内積がゼロになる時の、微分信号ベクトルの位相が、観測対象ベクトルの位相の離散形最尤推定結果θ＾MLEである。式（４）を満足させる位相θは、内積演算器とフィードバック・ループとの組み合わせで実現することができ、その組み合わせは、一種の位相同期ループ（ＰＬＬ）を構成する。これを離散形最尤位相推定器と呼ぶ。式（４）では、理想信号が三角関数の時は直交演算の積分値に相当するのでＷｏｂｂｌｅアドレス検出と同様の計算をすることになる。
元波形の関数の微分関数がわかっている場合にはその内積をゼロにするようＰＬＬをかければよい。つまり、図３に示したような１０Ｔ−１０ＴのＴパターンデータを想定している場合、読み出しし波形は、
Ｚ［ｋ］＝ｓｉｎ（２πｋ／（２・１０））
となる。ただし、ｋは時刻を示す整数値である。
Ｚ［ｋ］＝ｓｉｎ（２πｋ／（２・１０））
となる。ただし、ｋは時刻を示す整数値である。
位相誤差θは、
θ＝ΣＺ［ｊ］＊｛ｃｏｓ（２πｊ／（２・１０））｝ （０≦ｊ＜２０）
で求めることができる。
θ＝ΣＺ［ｊ］＊｛ｃｏｓ（２πｊ／（２・１０））｝ （０≦ｊ＜２０）
で求めることができる。
以上で説明した位相誤差の検出処理と位相補間処理とを各フレームについて、シームレスに処理するために、図５および図６に示したようなバッファマネージメントを行う。第１のメモリバンクＢａｎｋ１に１フレーム分のデータを蓄積し、その次の１フレーム分のデータは第２のメモリバンクＢａｎｋ２に蓄積し、その次は第３のメモリバンクＢａｎｋ３へと蓄積し、その次はまた第１のメモリバンクＢａｎｋ１へと蓄積してゆく。その際、第１のメモリバンクＢａｎｋ１に第１のサンプリングデータを蓄積した後、第２のメモリバンクＢａｎｋ２に第２のサンプリングデータを蓄積中に、第１のサンプリングデータのフレーム同期信号ＦＳを検出し、第１のサンプリングデータに関する位相誤差の検出処理を行う。次に、第２のメモリバンクＢａｎｋ２に第２のサンプリングデータを蓄積した後、第３のメモリバンクＢａｎｋ３に第３のサンプリングデータを蓄積中に、第１のサンプリングデータに関する位相補間処理を行う。以上のように３つのメモリＢａｎｋを使いまわしながらシームレスなタイミングリカバリを行う。
なお、図５において、ＢＵＦＷＲは、バッファメモリ４１へのデータの書き込み期間を示す。ＳＹＮＣＤＥＴは、リサンプリング回路４２においてフレーム同期信号ＦＳを検出する処理期間を示す。ＤＰＨＣＡＬは、検出されたフレーム同期信号ＦＳに基づいてリサンプリング回路４２において位相誤差を検出する処理期間を示す。ＢＵＦＲＤは、バッファメモリ４１からサンプリングデータを読み出し、位相誤差の検出結果に基づいてインタポレータ４３において位相補間処理を行う処理期間を示す。
＜３．実験結果＞
図７および図８は、本実施の形態によるデータ信号処理方法によって、記録密度が３５ＧＢから６０ＧＢまでのＢＤを記録再生した再生波形ＲＦに対してタイミングリカバリした実験結果を示す。
図７および図８は、本実施の形態によるデータ信号処理方法によって、記録密度が３５ＧＢから６０ＧＢまでのＢＤを記録再生した再生波形ＲＦに対してタイミングリカバリした実験結果を示す。
図７において横軸は記録線密度、縦軸はジッタを示す。比較例として、ＰＬＬ方式によるタイミングリカバリを行った場合のＢＤ−ＸＬ（３３．３ＧＢ）の５０ＧＢでのジッタの値は約１１％である。本実施の形態によるデータ信号処理方法によって、ＰＬＬ方式と同等のジッタでタイミングリカバリを行うことができている。６０ＧＢでも安定にジッタが測定できており、タイミングリカバリできることがわかった。比較例のＰＬＬ方式では４６ＧＢ程度で破綻するため、本実施の形態によるデータ信号処理方法は高密度に有用であることがわかる。また図７では、tangential tilt性能としてデータの記録・読出面を０．３°と０．６°傾けた場合のジッタもプロットしてあるが、比較例のＰＬＬ方式に比べて、ほとんど重なることからストレスにも強い方式であることがわかった。なお、ここでいうtangential tiltとは、データの記録・読出方向に対する傾き角度のことをいう。
図８において横軸は記録線密度、縦軸はビットエラーレートｂＥＲを示す。図８には、図２におけるＬＤＰＣ復号部４６によってＬＤＰＣ符号の復号化が行われた後のデータのビットエラーレートと、ＬＤＰＣ符号の復号化を行う前のデータ（ＲＡＷ）のビットエラーレートとを示す。図８の実験結果から、５６ＧＢ程度までエラーフリーになっていることが分かった（ビットスリップが起っていない）。
＜４．効果＞
以上のように、本実施の形態によれば、再生信号ＲＦのサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御によって位相補間処理を施すことにより、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行うようにしたので、サンプリングデータに対するタイミングリカバリの精度を向上させることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、再生信号ＲＦのサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御によって位相補間処理を施すことにより、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行うようにしたので、サンプリングデータに対するタイミングリカバリの精度を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、ＰＬＬ回路によるフィードバックループを用いていないので、安定したハードウェア設計が可能である。本実施の形態によれば、フィードフォワード制御になるため、フィードバック制御におけるループ遅延による位相余裕を考慮する必要がなくなる。正確な位相誤差検出を行うために演算遅延の大きい方法を用いることも可能である。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
＜５．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
本開示による技術は、上記実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、本技術は磁気ディスクを再生する場合の装置にも適用可能である。また、無線または有線による通信経路を経て再生されたデータをサンプリング処理する場合等にも適用可能である。
また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部
を備えたデータ処理装置。
（２）
前記信号処理部は、
前記再生信号から得られた前記サンプリングデータを一時的に蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部に蓄積された前記サンプリングデータのサンプリングタイミングと、目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいてサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するリサンプリング回路と、
前記位相制御信号に基づいて、前記メモリ部から読み出された前記サンプリングデータに対して位相補間処理を行い、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値を算出する位相補間器と
を有する上記（１）に記載のデータ処理装置。
（３）
前記再生信号は、波形パターンが既知の所定のパターン信号を含み、
前記リサンプリング回路は、前記所定のパターン信号に基づいて、前記位相誤差を検出する
上記（２）に記載のデータ処理装置。
（４）
前記メモリ部は、それぞれが所定単位の前記サンプリングデータを順次、蓄積する第１ないし第３のメモリバンクを含み、
前記第１のメモリバンクに第１のサンプリングデータを蓄積した後、前記第２のメモリバンクに第２のサンプリングデータを蓄積中に、前記第１のサンプリングデータに関する位相誤差の検出処理を行い、
前記第２のメモリバンクに前記第２のサンプリングデータを蓄積した後、前記第３のメモリバンクに第３のサンプリングデータを蓄積中に、前記第１のサンプリングデータに関する前記位相補間処理を行う
上記（２）または（３）に記載のデータ処理装置。
（５）
前記リサンプリング回路は、前記所定のパターン信号に基づく最尤推定法によって前記位相誤差の検出を行う
上記（３）または（４）に記載のデータ処理装置。
（６）
前記所定のパターン信号は、所定のフレーム周期ごとに実データ信号に付加されたフレーム同期信号である
上記（３）ないし（５）のいずれか１つに記載のデータ処理装置。
（７）
前記サンプリングデータは、前記再生信号の元のデータレートよりも高い固定のサンプリングレートによるオーバサンプリングデータである
上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載のデータ処理装置。
（８）
再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う
データ処理方法。
（９）
記録媒体に記録された信号を読み出して再生信号を生成する信号生成部と、
前記再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部と
を備えた再生装置。
（１）
再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部
を備えたデータ処理装置。
（２）
前記信号処理部は、
前記再生信号から得られた前記サンプリングデータを一時的に蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部に蓄積された前記サンプリングデータのサンプリングタイミングと、目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいてサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するリサンプリング回路と、
前記位相制御信号に基づいて、前記メモリ部から読み出された前記サンプリングデータに対して位相補間処理を行い、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値を算出する位相補間器と
を有する上記（１）に記載のデータ処理装置。
（３）
前記再生信号は、波形パターンが既知の所定のパターン信号を含み、
前記リサンプリング回路は、前記所定のパターン信号に基づいて、前記位相誤差を検出する
上記（２）に記載のデータ処理装置。
（４）
前記メモリ部は、それぞれが所定単位の前記サンプリングデータを順次、蓄積する第１ないし第３のメモリバンクを含み、
前記第１のメモリバンクに第１のサンプリングデータを蓄積した後、前記第２のメモリバンクに第２のサンプリングデータを蓄積中に、前記第１のサンプリングデータに関する位相誤差の検出処理を行い、
前記第２のメモリバンクに前記第２のサンプリングデータを蓄積した後、前記第３のメモリバンクに第３のサンプリングデータを蓄積中に、前記第１のサンプリングデータに関する前記位相補間処理を行う
上記（２）または（３）に記載のデータ処理装置。
（５）
前記リサンプリング回路は、前記所定のパターン信号に基づく最尤推定法によって前記位相誤差の検出を行う
上記（３）または（４）に記載のデータ処理装置。
（６）
前記所定のパターン信号は、所定のフレーム周期ごとに実データ信号に付加されたフレーム同期信号である
上記（３）ないし（５）のいずれか１つに記載のデータ処理装置。
（７）
前記サンプリングデータは、前記再生信号の元のデータレートよりも高い固定のサンプリングレートによるオーバサンプリングデータである
上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載のデータ処理装置。
（８）
再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う
データ処理方法。
（９）
記録媒体に記録された信号を読み出して再生信号を生成する信号生成部と、
前記再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部と
を備えた再生装置。
１…光ピックアップ、２…スピンドルモーター、３…スレッド機構、４…マトリクス回路、５…データ信号処理部、６…デコーダ、７…ウォブル信号処理回路、８…ＡＤＩＰ復調回路、９…アドレスデコーダ、１０…システムコントローラ、１１…サーボ回路、１２…スピンドルサーボ回路、１３…スピンドルドライバ、１４…スレッドドライバ、１５…ホストＩ／Ｆ、２０…Ａ／Ｄ変換器、２７…発振器、４０…ＢＲＴＲ部、４１…バッファメモリ、４２…リサンプリング回路、４３…インタポレータ（位相補間器）、４４…ＰＲ等化器（ＰＲ−ＥＱ）、４５…ＭＡＰ復号器、４６…ＬＤＰＣ復号部、４７…ＰＬＬ回路、４８…ＩＴＲ−ＰＬＬ回路部、５０…光ディスク、１００…ホスト機器、ＤD…２値データ列、ＦＳ…フレーム同期信号（Frame Sync）、ＦＥ…フォーカスエラー信号、ＰＰ…プッシュプル信号、ＴＥ…トラッキングエラー信号。
Claims (9)
- 再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部
を備え、
前記信号処理部は、
前記再生信号から得られた前記サンプリングデータを一時的に蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部に蓄積された前記サンプリングデータのサンプリングタイミングと、前記目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいてサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するリサンプリング回路と
を有する
データ処理装置。 - 前記信号処理部は、
前記位相制御信号に基づいて、前記メモリ部から読み出された前記サンプリングデータに対して位相補間処理を行い、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値を算出する位相補間器
をさらに有する請求項１に記載のデータ処理装置。 - 前記再生信号は、波形パターンが既知の所定のパターン信号を含み、
前記リサンプリング回路は、前記所定のパターン信号に基づいて、前記位相誤差を検出する
請求項１または２に記載のデータ処理装置。 - 前記メモリ部は、それぞれが所定単位の前記サンプリングデータを順次、蓄積する第１ないし第３のメモリバンクを含み、
前記第１のメモリバンクに第１のサンプリングデータを蓄積した後、前記第２のメモリバンクに第２のサンプリングデータを蓄積中に、前記第１のサンプリングデータに関する位相誤差の検出処理を行い、
前記第２のメモリバンクに前記第２のサンプリングデータを蓄積した後、前記第３のメモリバンクに第３のサンプリングデータを蓄積中に、前記第１のサンプリングデータに関する前記位相補間処理を行う
請求項２に記載のデータ処理装置。 - 前記リサンプリング回路は、前記所定のパターン信号に基づく最尤推定法によって前記位相誤差の検出を行う
請求項３に記載のデータ処理装置。 - 前記所定のパターン信号は、所定のフレーム周期ごとに実データ信号に付加されたフレーム同期信号である
請求項３に記載のデータ処理装置。 - 前記サンプリングデータは、前記再生信号の元のデータレートよりも高い固定のサンプリングレートによるオーバサンプリングデータである
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のデータ処理装置。 - 再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う処理を含み、
前記タイミングリカバリを行う処理は、
前記再生信号から得られた前記サンプリングデータをメモリ部に一時的に蓄積するステップと、
前記メモリ部に蓄積された前記サンプリングデータのサンプリングタイミングと、前記目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいて、リサンプリング回路によってサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するステップと
を有する
データ処理方法。 - 記録媒体に記録された信号を読み出して再生信号を生成する信号生成部と、
前記再生信号から得られたサンプリングデータに対して、フィードフォワード制御による位相補間処理によって、目標とするサンプリングタイミングでのサンプル値が得られるように、サンプリングタイミングのタイミングリカバリを行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記再生信号から得られた前記サンプリングデータを一時的に蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部に蓄積された前記サンプリングデータのサンプリングタイミングと、前記目標とするサンプリングタイミングとの位相誤差を検出し、検出された位相誤差に基づいてサンプリングタイミングの位相制御信号を生成するリサンプリング回路と
を有する
再生装置。
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