JPH0232266A - アイパターンの表示方法 - Google Patents

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、アイパターンの表示方法に関し、特に、ノイ
ズの影響も含めて表示可能なアイパターンの表示方法に
関する。

〔発明の概要］ 本発明は、入力データ列に対応する再生信号波形をビッ
ト単位でずらしながら重ね合わせて表示するアイパター
ンの表示方法において、上記再生信号波形のノイズ成分
に応じた確率分布を求めて重ね合わせることにより、ノ
イズの影響を視覚的にわかりやすく表示するものである
。

〔従来の技術〕

一般に、矩形波ディジタル信号を伝送（記録媒体への記
録も含む）して得られた再生信号の波形は、伝送系の周
波数特性により第５図に示すような波形なまりが生じて
おり、この再生信号波形Ｒをオシロスコープ等で観察す
ると、第６図に示すようないわゆるアイ（Ｅｙｅ）パタ
ーンが得られる。

このアイパターンは、目の部分（アイ）Ｅが大きいほど
信号検出時のエラーが小さくなることから、ディジタル
伝送（記録も含む）の際の再生信号の評価によく用いら
れている。

このアイパターンのアイＥの大きさは、どのような符号
変１（チャンネルコーディング）方式を用いるかや、伝
送系（記録再生系）の伝達特性がどのようになっている
か等に応じて変わってくる。

これを調べるために、計算機を用いてアイパターンを描
画することが従来より行われている。

この計算機を用いたアイパターンの描画は、第７図に示
すような孤立再生波形（あるいは矩形パルス応答波形）
ＩＲを伝送系の伝達特性（記録再生特性や等化器特性等
）に基づいて算出し、任意の入力データの各ビット毎の
孤立再生波形ＩＲを合成して上記第５図に示すような再
生信号波形Ｒを求め、この再生信号波形の例えば２ビツ
ト分を１ビツトずつずらしながら重ね書きすることによ
り行っており、この重ね書きにより上記第６図に示した
パターンと同様なアイパターンを得ることができる。な
お、これらの第５図ないし第７図において、横軸は時間
（ｔ）、縦軸はレベル（ｙ）をそれぞれ示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで近年においては、記録の高密度化、すなわち記
録媒体への記録波長の短波長化が進んでいるが、短波長
化すると、記録再生系の伝達特性の補償が必要となって
くる。この場合、再生信号の短波長での出力レベルが低
いため、イコライザ（等化器）を用いて高域を増強する
ことが必要となるが、このときノイズによる影響を考慮
することが重要となる。これは、短波長での出力を増強
することで上記アイＥを大きく開くことができても、同
時にノイズが多くなってしまっては、検出エラーも多く
なる虞れがあるからである。

このようなノイズを同時に考慮する必要がある場合には
、第６図のアイパタ〜・ンのみから評価を行うことがで
きないため、ノイズも考慮したアイパターン表示を行う
ことが望まれている。ここで電子通信学会、磁気記録研
究会の１９７６年５月２４日の技術研究報告ＭＲ７６−
１ｒディジタル磁気記録における再生系の最適設計」の
論文には、雑音も考慮した最適な記録再生系の設計に関
する技術が開示されているが、視覚的に容易に認識可能
なアイパターンをノイズによる影響も含めて表示させる
ことについての開示はない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、
ノイズも含めた評価が可能なアイパターンの表示方法の
提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るアイパターンの表示方法は、上述したよう
な課題を解決するために、入力データ列に対応する再生
信号波形をビット単位でずらしながら重ね合わせること
によりアイパターンを表示するアイパターンの表示方法
において、ノイズ成分に応じた上記再生信号波形の確率
分布を求めて重ね合わせて表示することを特徴としてい
る。

〔作　用〕

ノイズ成分に応じた上記再生信号波形の確率分布を求め
て重ね合わせて表示することにより、視覚的にわかりや
す（、ノイズの影響が大きい伝送系の評価も容易に行え
る。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るアイパターンの表示方法の一実施
例を説明するための図であり、再生信号波形Ｒ（破線）
は前述した第５図の再生信号波形Ｒと同じものとし、横
軸は時間（ｔ）、縦軸はレベル（ｙ）をそれぞれ示して
いる。

この第１図において、再生信号波形Ｒ（破線）に対して
ノイズが重畳されると波形のレベルが変動し、このレベ
ル変動量は所定の確率分布を持つから、波形の存在可能
性を示す確率分布が得られる。すなわち、第１図の再生
信号波形Ｒに対して確率密度関数Ｐ（ｄ、例えばガウス
分布関数を考えることができる。第１図の例では、この
確率密度関数Ｐ（ｙ）を各ビットの検出時点（識別時点
）毎に示しているが、波形Ｒの全部分（任意の時点ｔ）
に対して確率密度関数Ｐ　（ｙ、　ｔ）を考えることが
でき、このノイズによる波形の確率分布を例えば２ピツ
＋の範囲毎に１ビツトずつ（ΔＴずつ）ずらしながら重
ね合わせることにより、アイパターンに対応する再生波
形の存在確率の分布を得ることができる。この場合の重
ね合わせは、確率密度関数Ｐ　（ｙ、　ｔ）から求めら
れる各点（ｙ、　ｔ）についての確率密度を、２ビツト
の範囲毎に上記１ビツトずつ（ΔＴずつ）ずらしながら
加算平均してゆくことで行う。この合成された２次元的
な確率分布を所定の確率値で弁別（スライス）して、該
所定値を越える部分のみを取り出して示したものが第２
図のパターンである。すなわち第２図は、ノイズを考慮
したアイパターン（に［（１２のパターン）を示すもの
である。このパターンのアイ（Ｅｙｅ）の部分の大きさ
を見ることで、ノイズも含めたエラーレートの評価が視
覚的に容易に行える。

ここで、上記各識別時点での再生信号レベルが所定の識
別レベル（闇値）ｙいを越えるか越えないかによって、
それぞれデータ゛１″　　パ０°′が読み取られる場合
には、元の記録データが０°′であるべき識別時点では
、確率密度関数Ｐ　（ｙ）のうち閾値ｙいを越えるよう
な、また元の記録データが１”のビットでは確率密度関
数Ｐ　（ｙ）のうち閾値ｙいを越えないような各部分（
第１図の斜線部参照）の面積がエラーレートとなる。こ
のようにして各識別時点でのエラーレートが算出でき、
これにより再生信号波形全体でのエラーレートが算出で
きる。ただし、実際の計算では、識別時点毎に積分計算
を行うのは繁雑なので、各識別時点での確率密度関数を
“１”０パで分けて重ね合わせ、アイパターンでの確率
密度関数を算出して積分している。

なお、アイパターンでの確率密度関数は識別時点だけで
なくアイパターン全体にわたって算出できるので、識別
時点からずれた点でのエラーレートも算出でき、これか
ら時間軸方向の変動によるエラーレートの劣化も推測で
きる。

次に、このようなノイズを含んだアイパターン表示のた
めの計算処理プログラムの具体例について、第３図のフ
ローチャートを参照しながら説明する。

先ず第３図のステップＳｌｌにおいては、伝送系の伝達
特性（記録再生特性や等化器特性等）に基づく再生信号
波形ｚ　（ｔ）と、該伝送系にて重畳されるノイズ（ガ
ウス分布）の分散σ：とを設定する。この場合の再生信
号波形２　（１）は、記録データのビットが“１″のと
きの孤立再生波形を算出し、記録データに応じた各孤立
再生波形を重ね合わせることで求めることができる。こ
の再生信号波形Ｚ（ｔ）の−例を第４図に示す。この場
合の具体例においては、レベル０を中心として正負方向
に変化する再生信号波形ｚ　（ｔ）を想定しており、数
値計算は、時刻ｔが０〜Ｔの範囲、レベルｙが−に−に
の範囲で行うものとする。

次にステップＳ１２においては、上記再生信号波形２　
（１）の各時刻毎の確率密度関数Ｐ　（ｙ、　ｔ）を、
ガウス分布関数から求める。すなわち、ただし、コンピ
ュータによる数値計算では、離散的な例えば所定時間Δ
Ｌの間隔の各時刻について計算を行う。この最小単位時
間Δｔは、最終的にアイパターン類似の形態で２次元表
示する際の横方向（時間軸方向）の１ドツト（１画素）
に対応するものである。

次に、アイパターンでの確率分布生成ルーチンＲ２０に
移る。このルーチンＲ２０においては、上記レベルｙが
−に−に、時刻ｔが０〜Ｔの範囲内で、各１ビツト範囲
毎の確率分布をビット単位でずらしながら重ね合わせる
（加算平均する）ことにより、アイパターンに対応する
確率分布を算出している。

このルーチンＲ２０において、先ずステップＳ２１で初
期設定（Ｐ　（ｙ、ｔ）　＝　Ｏ，ｔ　ｌ＝　０　）　
シた後、ステップＳ２２にてレベルｙを−Ｋ、ビットず
らしカウント変数ｎを１、ビットずらし用の時刻変数ｔ
２を上記１．とじて、ステップＳ２３から５２７までで
ビットずらししながら各１ビツト範囲内の所定時刻ｔ１
についての確率密度の計算（加算平均）を行う。すなわ
ち、ステップＳ’２３では、１ビツト範囲内の所定時刻
ｔ、についての確率密度の加算平均値を求めるために、
（ｎ−１）Ｐ（ｙ、　ｔＩ）　＋Ｐ（ｙ、　ｔｚ）Ｐ（
ｙ、ｔＩ）− を計算している。具体的には、ステップＳ２４でレベル
ｙを最小単位Δｙ（２次元表示の縦方向の１ドツトに対
応）ずつ増加し、ステップＳ２５で上記Ｋに達したか否
かを判別して、このＫに達するまでの範囲のΔｙ単位の
各点毎のＰ　（ｙ、　ｔ＋）の計算をそれぞれ行うとと
もに、次のステ・７プＳ２６でピントずらし用の時刻変
数ｔ２をΔＴ（１ドツト分）たけ増加し、カウント変数
ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）Ｌ、ステップ３２７
を介して上記ステップＳ２３に戻ることにより、上記ビ
ット範凹内所定時刻む、に対応する次のビットの時刻む
２についての確率密度Ｐ（ｙ、ｔｚ）と、これまでに計
算されたｎ−１ビツトの各ピント範囲内所定時刻１．で
の確率密度の加算平均値Ｐ　（ｙ、ｔ＋）とを、ピント
数に応じた重み付けを行って加算平均している。なおス
テップＳ２７では、上記ビット範囲内所定時刻り、につ
いての計算が最終ビットにまで達したか否かを判別して
おり、これは上記時刻１、が上記時間Ｔを越えたか否か
を見ることで確認できる。そして、次のステップ３２８
においては、上記ビット範囲内所定時刻ｔ１を１ドツト
分（Δｔ）だけ増加し、ステップＳ２９で１ビツト範囲
（ΔＴ）を越えたか否かを判別して、越えない間は上記
ステップＳ２２に戻っている。これによって、１ピント
範囲内の全てのドツトについての計算が行われ、結果と
してガウス分布ノイズを考慮したアイパターンに対応す
る２次元的な確率分布が計算により求められる。なお、
上記ステップ５１２のガウス分布に基づく確率密度の計
算は、ルーチンＲ２０内のステップＳ２３以前の任意の
位置で行わせることができる。

このようにして生成された２次元的な確率分布について
、所定の確率値ｐｓを弁別レベルとしてスライスするこ
とにより、前述した第２図に示すようなアイパターン類
似のパターンを得ることができる。ただしこの第３図に
示す具体例のルーチンＲ３０においては、上記所定の闇
値（スライスレベル）ｐｇとの交点、すなわち第２図の
パターンの輪郭を求めている。

このルーチンＲ３０においては、最初のステップＳ３１
で−に≦ｙ≦に、　０≦ｔ≦ΔＴの全範囲にわたって交
点表示関数Ｓ　（ｙ、　ｔ）を０クリアした後、次のス
テップＳ３２で交点判別変数Ｃ１すなわち、 Ｃ＝　（Ｐ（ｙ、　ｔ）　−ｐｓ）　Ｘ　（Ｐ（ｙ＋Δ
ｙ、ｔ）　−ｐｓ）を求め、この変数Ｃの正負の極性を
ステップｓ３３で判別し、正のときステップＳ３４で上
記交点表示関数Ｓ　（ｙ、　ｔ）を０とし、負のときス
テップＳ３５で上記交点表示関数Ｓ　（ｙ、　ｔ）を１
としている。

上記交点判別変数Ｃは、縦軸方向のレベルｙとｙ十Δｙ
との間で６１分布曲線が上記スライスレベルｐ、と交差
するとき、極性が負となる。そして、第３図では省略し
ているが、以上の処理をΔｙずつずらしながら−に≦ｙ
≦にの範囲の各点について実行するとともに、ｔをΔＬ
ずつずらしなから０≦ｔ≦ΔＴの範囲で実行することに
より、−に≦ｙ≦に、０≦ｔ≦ΔＴの範囲内の全てのド
ツトについての交点判別が行われ、交点と判別された点
のみが１となるような交点表示関数Ｓ（ｙ、ｔ）を得る
ことができる。

このようにして得られた交点表示関数ｓ　（ｙ、　ｔ）
を、次のステップＳ１３において２次元曲線として描画
させることにより、ノイズを考慮したアイパターン（に
類似の）表示を行わせることができる。なお、上記ルー
チンＲ３０の交点算出処理を上記スライスレベルｐ、の
いくつか異なる値に対してそれぞれ実行することにより
、互いに異なる複数の確率密度について、それぞれ等し
い確率密度の点を結ぶ曲線、いわゆる等高線を描かせる
ことも可能となる。

以上のようなアイパターンの表示方法によれば、ノイズ
の影響も含めてアイパターン（に対応するパターン）を
表示することができるため、記録符号化や等死時の等化
誤差による符号量干渉の影響をエラーレートとして評価
できる。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、上記実施例においてはレベル変動の確率分布を用い
てアイパターン表示を行わせているが、いわゆるジッタ
等による時間軸変動の確率分布を考慮してアイパターン
表示を行わせることも容易に実現可能である。また、ア
イパターン表示のための計算処理プログラムは上記第３
図の例に限定されず、例えばステップ３２４、Ｓ２５と
ステップＳ２６、Ｓ２７とを入れ換えたり、ステ７７’
３２８、Ｓ２９のΔＬずつ増加させる処理の方を先に行
わせる等の変更が可能である。この他本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは
勿論である。

〔発明の効果］ 本発明に係るアイパターンの表示方法によれば、ノイズ
成分に応じた上記再生信号波形の確率分布を求めて重ね
合わせて表示することにより、ノイズの影響が大きい伝
送系のエラーレートが視覚的に確認でき、ノイズも含め
た伝送系の評価が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアイパターンの表示方法の一実施
例を説明するための図、第２図は該実施例により表示さ
れるアイパターンの一例を示すグラフ、第３図は該実施
例によるアイパターンの表示のための具体的な処理手順
の一例を示すフローチャート、第４図は第３図の処理に
おける再生信号波形の一例を示す波形図、第５図は再生
信号波形の一例を示す波形図、第６図は第５図の再生信
号波形に対するアイパターンを示すグラフ、第７図は入
力データの各ビットに対する孤立再生波を示す波形図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力データ列に対応する再生信号波形をビット単位でず
   らしながら重ね合わせることによりアイパターンを表示
   するアイパターンの表示方法において、 ノイズ成分に応じた上記再生信号波形の確率分布を求め
   て重ね合わせて表示することを特徴とするアイパターン
   の表示方法。