JPH0210574A

JPH0210574A - 復調回路

Info

Publication number: JPH0210574A
Application number: JP63160083A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Kuroki; 譲黒木; Katsumi Murai; 村井　克巳; Isao Sato; 勲佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1990-01-16
Also published as: US5051998A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、デジタル記録された再同期信号を含むデータ
を媒体から再生する復調回路に関するものである。

従来の技術光記録ディスクは記録トラックの高密度化、離散的な部
分書き込み、消去等の理由から、案内溝のように光学的
に検知可能な案内トラックが同心円状、あるいはスパイ
ラル状に設けられ、この案内トラック上に形成した記録
層に直径１μｍ以下に絞ったレーザー光を照射し、穴あ
けもしくは反射率、透過率の変化を起こして記録する。

データの長さが可変のデジタル情報を記録しようとする
場合、記録効率を上げるためにトラックを複数のセクタ
に分割し、セクタ単位で情報の記録再生が行なわれる。

各セクタはトラックアドレス及びセクタアドレス情報を
含むセクタＩＤ部とデータを記録再生するデータフィー
ルド部から構成されている。

データフィールドに記録する、データは、普通ＰＬＬ　
（フェーズ　ロックド　ループ；　Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃ
ｋｅｄＬｏｏｐ）の同期引き込みのための同期引き込み
信号部、記録データの前に付加されデータの先頭を識別
するためのデータ先頭識別マークＤＭ（以下データマー
クと呼ぶ）　及びデータ部より構成され、データ復調の
際は、再生信号中よりデータマークを検出することによ
り、復調のためのワード同期をとる。

一方、光記録ディスクの基材、記録膜、保護層などに各
種の欠陥、ゴミ、キズ等が存在する場合には再生信号に
ドロップアウトを発生させるが、光記録ディスクの記録
ビット、及びトランクピッチは１μｍ程度と微小なため
に、生のエラーレートは１０５〜１０４と非常に悪く、
長いバースト状のドロップアウトも多く存在する。この
パースト状のドロップアウトはしばしば再生時のＰＬＬ
動作に影響を与え、ＰＬＬの発振周波数が変化して、自
己再生したクロックの個数に増減が発生するビットスリ
ップ現象が起こり、データ復調中にワード同期がずれて
以降のセクタデータがすべてエラーになることがある。

このような問題を解決するために、記録する際、セクタ
データ中に一定の間隔で再同期信号を挿入する手段がと
られている。このフォーマットの一例を第７図に示す。

セクタデータは、ＰＬＬ同期引き込みのための同期引き
込み信号１　（ＳＹＮＣ）、データの先頭を識別するた
めのデータマーク２（ＤＭ）　、一定の間隔毎に設けら
れ、データの復調に再同期をかけるための再同期信号Ｒ
ＥＳＹＮＣ３（Ｒ３）、及びｍ個のブロック（以下フレ
ームと呼ぶ）に分割されたデータ部４で構成されている
。データの記録再生は、セクタの先頭にあるセクタ識別
子５（ＩＤ）を検出し、目標セクタのアドレスを読みと
って実行する。このような構成とすれば、前述のように
長いドロップアウト等によって発生したビットスリップ
現象により復調のワード同期がずれたとしても、再同期
信号によりエラーはフレーム単位で抑えられ、次のフレ
ームからは、正常な復調が実行できる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、前記のような再同期信号を付加したデー
タフォーマットを採用して、ビットスリップ現象による
連続的な復調エラーの長さを制限しても、ビットスリッ
プが発生した場合のエラー伝播によって正常なデータも
連続的なバースト誤りとなってしまうため、誤り訂正能
力は大幅に低下し、訂正不能な状態になってしまうこと
があった。

本発明はかかる点に鑑み、ビットスリップによって発生
した誤りに対する訂正能力を向上させるために、再同期
信号付加フォーマットをとるデータの再生時に、ビット
スリップの発生を検出し、発生したフレームでのデータ
リカバリを実行して、誤り訂正能力を向上させるような
復調回路を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、媒体にデジタル記録され、再同期信号を１ブ
ロック毎に含むデータの再生時に、再生信号から再同期
信号を検出してデータを復調する復調手段と、少なくと
も１ブロックの復調データを記憶する手段と、再生信号
から再同期信号を検出する手段と、既に検出された再同
期信号から次の再同期信号検出位置を予測する手段と、
検出された再同期信号位置と予測された再同期信号位置
を比較する手段と、前記比較手段によって得られた再同
期信号の検出状態を記憶する手段と、各ブロックにおけ
る前記再同期信号の検出状態に従い、復調手段から得ら
れた出力データに対しビットシフト操作を実行してデー
タを再復調する手段を有することを特徴とする復調回路
である。

作用本発明は前記した構成により、データ再生時に、再生し
たフレーム毎の再同期信号の検出状態を知ることによっ
て、ディスク上に存在する長いドロップアウト等によっ
て発生するビットスリップを検出可能とし、ビットスリ
ップによって起こった連続復調エラーに対し、ビットシ
フト処理を施して再復調することにより、復調回路での
エラーを減らし、誤り訂正能力を上げることができる。

実施例次に図面を用いて本発明の一実施例について詳細に説明
する。

ビットスリップ現象は、ＰＬＬ回路に入力される再生信
号にバースト的なエラーが生じてＰＬＬの発振周波数が
変化することによって発生し、その結果再生クロックの
個数が増減して復調時のワード同期がずれ、連続的な復
調エラーとなることは先に述べたが、通常の復調時では
このビットスリップ現象の発生が認識できない、そこで
本発明では、フレームごとに存在する再同期信号の検出
位置を、先夜するデータマークもしくは再同期信号の検
出位置から予測し、予測した再同期信号検出位置と実際
に検出される再同期信号の検出位置を比較して、直前の
フレームでビットスリップが発生したか否かを！！！識
する。

二の動作を第２図のタイミングチャートを用いて説明す
る。第２図（Ａ）はディスクから再生された再生信号で
、第Ｎフレームにおいてバースト的なドロップアウトが
存在し、ビットスリップを引き起こしたと仮定している
。（Ｂ）は（Ａ）の再生信号中から再同期信号のパター
ンを検出した再同期信号検出信号（以下Ｒ３検出信号と
称する）を示し、（Ｃ）は（Ｂ）のＲ３検出信号の検出
位置からＰＬＬのクロックを１フレ一ム分カウントした
再同期位置予測信号（以下Ｒ３予測信号と称する）であ
る０通常状態では、Ｒ３部におけるＲ３検出信号とＲ３
予測信号の発生位置は同じであるが、この図のように第
Ｎフレームでビットスリップが発生したとするとＰＬＬ
のクロック数が変化し、第（Ｎ＋１）フレームのＲ３部
におけるＲ３検出信号とＲ３予測信号は異なる位置で検
出される。この状態を検出することによって、ビットス
リップの発生を検出できる。（Ｄ）はドロップアウトの
検出信号で、例えば再生信号の振幅が復調不能なレベル
まで低下した場合、あるいは変調規則からはずれたパタ
ーンの検出などによって生成される。このようなディス
ク上のエラー状態を検出することで、ビットスリップの
発生点を予測できる。（Ｅ）は復調データを示し、１フ
レームごとの復調データが、第Ｎフ、レームではビット
スリップ発注点から次のＲ３信号によって再同期される
までの区間が連続的なバーストエラーとなることを表し
ている。

第１図に、本実施例における情報記録再生装置のブロッ
ク図を示す。光ディスク６から光検出器７で読みだされ
、プリアンプ８で増幅された再生信号１００は、波形等
化回路９で波形整形され、コンパレータ１０でデジタル
化されて２値化再生信号１０１となる。一方、セクタ識
別子部ＩＤのアドレスはアドレス再生回路１１で読みだ
されて、セクタのアドレス再生信号１０２が出力される
。

あるセクタのデータを復調する際、制御を司るＣＰＵ１
２はアドレス再生信号１０２を確認して目標セクタに対
する復調指令信号１０３を復調回路１３に出力する。復
調回路１３では、２（ｉ化再生信号１０１に対しＰＬＬ
回路１４で再生クロック１０４を自己生成し、この再生
クロック１０４に従って復調動作を実行する。データマ
ーク検出回路１５及び再同期信号検出回路１６では、入
力された２値化再生信号１０１の中にデータマーク、再
同期信号のビットパターンが現れた時、各々データマー
ク検出信号１０５（以下ＤＭ検出信号と称する）、Ｒ３
検出信号１０６を出力する。復調タイミングゲート信号
生成回路１７ではこれらの信号に従いフレーム単位で復
調タイミングゲート信号１０７を復調部１８に出力し、
１セクタの復調を実行する。復調データ１０８はＲＡＭ
書き込みゲート信号１０９と共にＲＡＭコントロール回
路１９に送出され、ＲＡＭ２０に書き込まれる。

すべてのフレームの復調データがＲＡＭに書き込まれ、
１セクタの復調動作が完了すると、誤り訂正検出回路２
１では記録時に付加した誤り訂正符号によって復調デー
タの誤りをチエツクし、誤りがあれば訂正して正しいデ
ータを生成する。

次に、ビットスリップの検出回路について説明する。ピ
ントスリップの検出は前述したように先夜するデータマ
ークもしくは再同期信号の検出位置から、ＰＬＬの再生
クロックを１フレ一ム分カウントして次フレームの再同
期信号の位置を予測し、再同期信号の検出信号と予測信
号の位置を比較して行う、第１図でこれを説明すると、
Ｒ３検出信号１０６と偽の再同期信号検出をマスキング
するマスクゲート信号１１０をＡＮＤゲート２２で論理
和をとり、その出力１１１をカウンタ２３のクリア端子
に入力する。このカウンタはＰＬＬの再生クロックをク
ロック入力としており１フレ一ム分の再生クロックをカ
ウントすると、デコーダ２４によってＲ３予測信号１１
２が再同期位置比較回路２５に出力される。この位置比
較回路では、Ｒ３検出信号１０６の出力位置に対して土
数ビットの幅を持ったウィンドウ信号１１３内でＲ３検
出信号１０６とＲ３予測信号１１２の位置を比較してビ
ットスリップ発生の有無を検出し、Ｒ３情報生成回路２
６で再同期信号の検出状態を示すＲ３情報１１４が生成
されてＲＡＭコントロール回路１９に送られる。

Ｒ３情報としては、設定されたウィンドウ内におけるＲ
３予測信号とＲ３検出信号の位置関係によって次の４種
類となる。

（１）正常検出Ｒ３予測信号と同じ位置でＲ３検出信号が得られた。

（２）進み検出Ｒ３予測信号の位置に対し、Ｒ３検出信号が時間的に進
んだ位置で得られた（１フレーム内でのＰＬＬのクロッ
ク数が減って、Ｒ３予測信号が本来の発生位置よりも遅
く得られた）。

（３）遅れ検出Ｒ３予測信号の位置に対し、Ｒ３検出信号が時間的に遅
れた位置で得られた（１フレーム内でのＰＬＬのロック
数が増えて、Ｒ３予測信号が本来の発生位置よりも早く
得られた）。

（４）未検出ウィンドウの中でＲ３検出信号が得られなかった。

また、（２）と（３）の状態は、進んだ、もしくは遅れ
たクロック数に従って、さらに細分化することもできる
０例えば、１クロック分進んだ（遅れた）状態、２クロ
ック分進んだ（遅れた）状態、というように、増減した
クロックの、個数で場合分けを行えば、後の処理が簡単
になる。

このＲ３情報は、復調の際にたとえばＲＡＭの復調デー
タ管理領域に書き込んでおき、誤り検出訂正後もし誤り
訂正不能な状態となった場合に、その原因がビットスリ
ップ発生にあった時に使用する。

また２７は、ビットスリップが発生した時にその発生位
置を推定する手段として設けているドロップアウト検出
回路である。この回路では前述したように、プリアンプ
８後のアナログ再生信号１００からドロップアウトなど
による振幅の低下を検出したり、デジタル化された２値
化再生信号１０１から変調規則にはずれたビットパター
ンを検出することで、ビットスリップが発生したと思わ
れる地点を推定する。ここで検出されたエラーの位置も
ＲＡＭに記憶しておき、後の処理の時に使用する。

ビットスリップが発生した場合、ＰＬＬのクロックが正
常な場合よりも増減するので、その時に得られる復調デ
ータは最初のデータ列に対してビットシフト現象を起こ
している。そこでこのデータを復元しようとする場合、
逆のビットシフト処理を実行すればよい、ただし、ビッ
トシフトは変調されたデータのレベルで発生しているた
め、Ｊ？ＡＭの中の復調されたデータをシフトさせてや
るだけでは正しい結果が得られない、従って第１図の点
線部で示すように、ビットスリップデータ制御部２８で
は、ＲＡＭ２０内に取り込まれたデータの中でビットシ
フトをおこしたフレームのデータをビットスリップ発生
推定点から取り出して変調部２９で再変調し、その再変
調データに対しビットシフト処理部３０で逆のピントシ
フト処理を行う。このデータを復調部１８で再び復調し
てＲＡＭに格納し、ビットスリップによって連続的なエ
ラーとなっていた部分を正しいデータ列に復帰させる。

また、ここではハード回路を介して逆ビットシフト処理
、データの再復調を行う方法について説明したが、ＲＡ
Ｍに記憶されているＲ３情報、及びエラー発生位置を知
ることで１、ハードを介さずにすべてソフトウェアでＲ
ＡＭの内容が正しくなるよう処理することができる。

第３図にはビットスリップが発生した時のリカバリ動作
を含めたデータ再生のフローチャートを示す、以下この
フローについて説明する。

１、ＲＥＡＤするセクタの数を設定する。

２．１セクタ単位でセクタのＲＥＡＤを実行する。

３、ＲＥＡＤＬ、たセクタの誤り訂正検出を行った結果
、誤りなしで正常に終了しているかチエツクし、誤りが
ない場合は次のセクタのＲＥＡＤを実行して、設定数セ
クタのＲＥＡＤが終われば正常終了とする。

４、誤り訂正不能な状態となった場合は、まずＲ３情報
を調べ、Ｒ３がすべて正常に検出されていれば訂正不能
としてその処理を終了する。

５、Ｒ３情報からビットスリップの発生が認められた時
は、以下のようにビットシフト処理を行う。

ａ）各フレームごとにＲ３情報を読み取り、正常検出の
フラグであれば次のフレームに移る。

ｂ）Ｒ３に異常があるフレームでは、そのフレームにお
けるビットスリップ発生推定点の位置をＢＳに設定する
。

ｃ）Ｒ３情報がｎビットの進み検出（または遅れ検出）
であった場合はＢＳから次のＲ３までのデータを再変調
し、その変調データ列を遅れの方向（または進みの方向
）にｎビットシフトさせ、復調した後　ＲＡＭに再び格
納する。Ｒ３未検出の場合は、正常かそうでないかの識
別ができないので、処理は行わないものとする。

ｄ）１セクタのフレーム数まで、これを実行する。

６、ビットシフト処理が終了したら、その１セクタ全体
のデータに対してもう１度誤り訂正検出を実行し、この
結果誤りが訂正できれば次のセクタのＲＥＡＤを実行し
、訂正ができなければ、訂正不能としてこのセクタのリ
カバリ動作を終了する。

第４図はウィンドウ信号の久イミングを示す図である。

第３図（Ａ）は２値化再生信号１０１、（Ｂ）はＲ３検
出信号、（Ｃ）はＲ３検出のためのウィンドウ信号であ
る。このウィンドウ信号は前フレームで検出されたＲ３
信号から１フレ一ム分ＰＬＬのクロックカウントを行っ
て生成している。（Ｄ）、　　（Ｅ）、　　（Ｆ）、　
　（Ｇ）は各々２値化再生信号１０１．Ｒ３検出信号、
ＰＬＬのクロック、ウィンドウ信号であり、（Ａ）のＲ
３部での拡大図である。（Ｄ）に示すように、再同期信
号Ｒ３がＲ３部からＲ３部までのｍビットで構成されて
いるものとすると、Ｒ３検出信号はパターン検出回路に
ＲＳパターンのｍビット目が入力された時点でＲ３検出
信号が出力される。このＲ３検出信号の位置に対し、前
後数ビットのウィンドウ信号を生成し、そのウィンドウ
内でＲ３検出信号とＲ３予測信号の位置比較を行う。こ
のウィンドウ幅は、■フレームの長さがどの程度である
かという点と、その長さにおいてＰＬＬのクロック個数
が何個増減する可能性があるかという点で決定されるも
のであるが、通常はせいぜい１〜２ピントで十分である
。

次に第１図のＲＳ情報生成回路２６の構成例、及びその
タイミングについて詳細に説明する。第５図は、Ｒ３情
報生成回路２Ｇの詳細な回路構成図、第６図はそのタイ
ミング図である。

第５図に示すように、Ｒ３情報としては（１）正常検出
（２）進み検出（３）遅れ検出（４）未検出、の４種類
があり、この出力信号はＲ３検出信号、Ｒ３予測信号、
ウィンドウ信号、ＰＬＬのクロックを入力として生成さ
れる。Ｒ３情報は第１図のフォーマットに示す各Ｒ３部
ごとに生成され、各フレームでのＲ３情報生成は、第６
図で示すようにウィンドウ信号が閉じた時点でなされ、
その時点で各出力がハイレベルの時その状態を検出した
ものとする。

各フレームにおいてＲ３情報を送出した後は、リセット
信号によってすべてのフリップフロツプがクリアされ、
初期状態に戻るように構成する。

また、Ｒ３情報は次のフレームのＲ３部で生成されるこ
とから、最終フレームでのビットスリップ発生状態は、
基準となるＲ３．が存在しないためＲ３予測信号との位
置比較ができない、よって最終フレームでのビットスリ
ップ状態を検出しようとした時には、セクタデータの最
終にＲ５を余分に付加する必要がある。

また、このＲ３情報を利用した復調を実行すると、ＲＡ
Ｍあるいはエラーレジスタからのデータ読み出し、ビッ
トシフト処理のための時間が必要となるので通常はこの
復調方法は用いず、誤り訂正不能なエラーが発生した時
のみ、この復調を実行すれば通常は速度を落とすことな
く、ビットスリップが発生したセクタでの復調エラーを
抑え、訂正能力を上げることができる。

発明の詳細な説明したように本発明は前記した構成により、再同期
信号を１ブロック毎に含むデータの復調において、ディ
スク上に存在する長いバーストエラー等によって発生し
たビットスリップを検出可能とし、再同期信号の検出状
態を記憶しておくことで、ビットスリップによる訂正不
能な誤りが生じた時に、得られた復調データに対して逆
のビットシフト処理を実行して復調時の誤りを減らすこ
とができ、その効果は大きい。

また、本実施例では光ディスクを例にとって説明したが
、磁気ディスクやフロッピーディスクのようにセクタ単
位で情報を記録再生する媒体であれば、本発明の趣旨を
そこなわないものであることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における復調回路のブロック図、第２図
はビットスリップの説明図、第３図はビットスリップの
リカバリ動作を含めたデータ再生のフローチャート替、
第４図はウィンドウ信号のタイミング図、第５図はＲ３
情報検出回路の構成図、第６図は第５図に示す回路のタ
イミング図、第７図は再同期信号を含む従来のセクタフ
ォーマット図である。８・・・・・・プリアンプ、９・・・・・・イコライザ
、１０・・・・・・コンパレータ、１１・・・・・・ア
ドレス再生、１２・・・・・・ＣＰＵ、１４・・・・・
・ＰＬＬ、１５・・・・・・ＤＭ検出、１６・・・・・
・Ｒ３検出、１７・・・・・・夕、イミングゲート生成
、１日・・・・・・復調、１９・・・・・・ＲＡＭコン
トロール、２０・・・・・・ＲＡＭ、２１・・・・・・
誤り検出訂正、２３・・・・・・カウンタ、２４・・・
・・・デコーダ、２５・・・・・・位置比較、２６・・
・・・・Ｒ３情報生成、２７・・・・・・ドロップアウ
ト検出、２８・・・・・・ビットスリップデータ制御、
２９・・・・・・変調、３０・・・・・・ビットシフト
処理。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第図Ｓビットスリップ発生子側点。第　６　図直み検出１子遁れ検田１１＋

Claims

【特許請求の範囲】

（１）媒体にデジタル記録され、再同期信号を１ブロッ
ク毎に含むデータの再生において、再生信号から再同期
信号を検出してデータを復調する復調手段と、少なくと
も１ブロックの復調データを記憶する手段と、再生信号
から再同期信号を検出する手段と、既に検出された再同
期信号から次の再同期信号検出位置を予測する手段と、
検出された再同期信号位置と予測された再同期信号位置
を比較する手段と、前記比較手段によって得られた再同
期信号の検出状態を記憶する手段と、各ブロックにおけ
る前記再同期信号の検出状態に従い、復調手段から得ら
れた出力データに対しビットシフト操作を実行してデー
タを再復調する手段とを有することを特徴とする復調回
路。
（２）再同期信号の検出状態は、再同期信号の検出が予
想される再同期信号検出位置と同じ位置で正常に再同期
された第１の状態と、予想される再同期信号検出位置よ
りも進んだ位置で再同期された第２の状態と、予想され
る再同期信号検出位置よりも遅れた位置で再同期された
第３の状態と、予想される再同期信号検出位置で再同期
信号が検出されない第４の状態であることを特徴とする
請求項（１）記載の復調回路。
（３）第２の状態、第３の状態のかわりに、進んだ、も
しくは遅れたクロック数ｎに応じて、各々ｎ個の状態を
設けたことを特徴とする請求項（２）記載の復調回路。
（４）再生信号中に発生したエラーを検出するエラー発
生検出手段及びその記憶手段を有し、エラーの発生した
ブロックで前記ビットシフト操作を実行するデータ列は
、前記エラー検出手段により検出した位置から次のブロ
ックの再同期信号までのデータ列とすることを特徴とす
る請求項（１）記載の復調回路。
（５）エラー発生検出手段は、データの変調規則に現れ
ないパターンの検出、もしくは再生信号のエンベロープ
が一定のレベル以下に低下したことの検出による手段で
あることを特徴とする請求項（４）記載の復調回路。