JPH064810A - 再生等化器の調整方法 - Google Patents

再生等化器の調整方法

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JPH064810A
JPH064810A JP18582292A JP18582292A JPH064810A JP H064810 A JPH064810 A JP H064810A JP 18582292 A JP18582292 A JP 18582292A JP 18582292 A JP18582292 A JP 18582292A JP H064810 A JPH064810 A JP H064810A
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JP18582292A
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Masaaki Hara
雅明 原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単で、精度が高いディジタル記録再生装置の
再生等化器の調整方法を提供する。 【構成】M系列の記録データがディジタルVTRの記録
再生系によって、磁気テープに記録再生される。再生信
号データが平均化され(ステップ32)、この平均後の
再生信号と記録データとからステップ35で、ダイパル
ス応答波形が算出される。ダイパルス応答波形と等化後
の目標波形とのずれが最小になるように、LMSアルゴ
リズムを用いてフィルタのタップ係数(1)が求められ
る(ステップ37)。より一層精度を上げるために、タ
ップ係数(1)を初期値として、平均後の再生信号デー
タに対するタップ係数(2)が再びLMSアルゴリズム
で求められる(ステップ41)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル記録再生
装置の再生等化器の調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】デイジタルVTRなどのデイジタル磁気
記録再生装置においては、記録されたデイジタル・デー
タと同じデータを再生して得るために、再生信号の波形
をできるだけ符号間干渉が少ないように整形する再生等
化器と呼ばれるフィルタが用いられる。従来の再生等化
器はコイル(L)やコンデンサ(C)によるアナログ・
フィルタが主流であったが、最近ではトランスバーサル
・フィルタを用いることが多くなっている。この再生等
化器の調整は再生データのエラー・レートに直接関係す
るものであり、非常に重要である。
【0003】これまではランダム・データを記録再生し
た信号をオシロ・スコープに入力し、PLLで再生信号
から抽出した同期クロツクをトリガーとしてアイ・パタ
ーンと呼ばれる波形をスクリーンに出し、これを観察し
ながら符号間干渉またはエラー・レートが小さくなるよ
うに手調整することが多かった。その結果、ひとつひと
つの再生等化器を調整するためには非常に大きな時間と
労力が必要とされていた。
【0004】トランスバーサル・フィルタを用いた再生
等化器であれば、ゼロ・フォーシング・アルゴリズムや
LMSアルゴリズムを用いて、タツプ係数の自動調整が
可能であることが知られている。しかしながら、これら
のアルゴリズムは、等化器出力に含まれるエラーが十分
に少ないことが収束の条件なので、タツプ係数の初期値
として適切な値を与えなければならない。したがって、
初期値を得るための調整がいずれにしても必要とされ
る。
【0005】効率的に再生等化器を調整する方法とし
て、図6に示す構成が考えられる。71が非常に遅い繰
り返し周期を持つ矩形波S10を生成するワードジェネ
レータであり、この矩形波がディジタルVTRの記録再
生系1(破線で囲んで示す)に供給される。この記録再
生系1は、記録アンプ2、ロータリートランス3、記録
ヘッド4、磁気テープ5、再生アンプ6、ロータリート
ランス7、再生ヘッド8を含む。矩形波S10が記録ア
ンプ2およびロータリートランス3を介して記録ヘッド
4に供給され、磁気テープ5に記録される。再生ヘッド
8からの再生信号がロータリートランス7および再生ア
ンプ6に供給される。再生信号は、孤立再生波形S11
としてディジタイジング・オシロスコープ72に供給さ
れる。ディジタイジング・オシロスコープ72から計算
器73に対して孤立再生波形と対応する波形データが供
給され、計算機73で等化器のパラメータが求められ
る。
【0006】この図6の構成において、磁気記録系が線
形な系であると仮定すると、非常に遅い繰り返し周期を
持つ矩形波を記録再生した孤立再生波形は、ステツプ関
数(図7a)を記録再生した結果と等価になる。この孤
立再生波形(図7b)の2つを記録レートのビツト間隔
で差し引くと、1ビット幅の単位パルス(図7c)に対
する応答であるダイパルス応答波形(図7d)が得られ
る。実際には、単位パルスを記録再生することは不可能
である。このダイパルス応答波形と等化後の目標波形と
のずれが最小になるように、計算機73において等化器
を調整し、ここで得られた定数が実際の等化器のハード
ウエアに適用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気記
録系の非線形性の影響やロータリー・トランスの低域遮
断などにより、孤立再生波形から得られたダイパルス応
答の重ね合わせをした波形とランダム・データを記録再
生したときの波形が一致しない。そのため、孤立再生波
形をもとに計算機上で等化器を調整する方法はシミュレ
ーシヨンの域を脱せず、この結果をそのまま適用しても
なかなか良好な結果が得られなかった。
【0008】従って、この発明の目的は、ディジタルV
TR等のディジタル磁気記録再生装置において、再生等
化器の調整を簡便にかつ精度良く行うことを可能にする
再生等化器の調整方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、疑似ランダ
ムな周期データを発生して記録データとして記録し、周
期に対して十分に長い時間分の再生信号をA/D変換し
て計算機に取り込むことにより、デジタル磁気記録再生
装置の再生等化器を調整する方法であって、記録データ
の周期に従って平均化した再生信号データと、インパル
ス列に直した記録データとをそれぞれフーリエ変換した
のち周波数軸上で割算し、逆フーリエ変換してダイパル
ス応答波形を求め、このダイパルス応答波形と等化後の
目標波形とのずれが最小になるように、LMSアルゴリ
ズムを用いてトランスバーサル・フィルタのタツプ係数
を求める再生等化器の調整方法である。
【0010】さらに、平均後の再生信号データに対する
タツプ係数は、ダイパルス応答波形の等化から得られた
タツプ係数を初期値として再びLMSアルゴリズムで求
められる。
【0011】さらに、インパルス列に直してフーリエ変
換した記録データは、予めメモリに蓄積されたデータで
ある。
【0012】さらに、平均化した再生信号データは、2
のn乗の平均回数による平均である。
【0013】さらに、この発明は、疑似ランダムな周期
データを発生して記録データとして記録し、周期に対し
て十分に長い時間分の再生信号をA/D変換して計算機
に取り込むことにより、デジタル磁気記録再生装置の再
生等化器の調整方法であって、記録データの周期に従っ
て平均化した再生信号データと、インパルス列に直した
記録データとをそれぞれフーリエ変換したのち周波数軸
上で割算し、逆フーリエ変換してダイパルス応答波形を
求め、ダイパルス応答波形と等化後の目標波形とのずれ
が最小になるように、パラメータ・フイツテイング方法
を用いてアナログフイルタの適切なL・Cの値を求める
再生等化器の調整方法である。
【0014】
【作用】実際に擬似ランダムデータを記録/再生するの
で、記録再生系の低域遮断や非線形性の影響が反映でき
る。従って、精度が高いタップ係数を簡単に得ることが
できる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。まず、再生信号のデータを計算機に取
り込むためのシステム構成および手順について図1を参
照して説明する。図1において、破線で囲んで示すのが
ディジタルVTRの記録再生系1と、波形解析のための
ディジタイザー11とである。ディジタイザー11に対
して計算器22が結合されている。
【0016】ディジタルVTRの記録再生系1は、記録
アンプ2、ロータリートランス3、記録ヘッド4、磁気
テープ5、再生アンプ6、ロータリートランス7、再生
ヘッド8を含む。ディジタイザー11は、計算器22と
のインターフェース12、大容量のメモリ13、インタ
ーフェース12およびメモリ13と結合したコントロー
ラ14を有する。さらに、メモリ13から読出されたデ
ータが供給される並列(P)直列(S)変換器15と、
PS変換器15の出力データが供給されるD/A変換器
16と、再生等化器17と、A/D変換器18と、PL
L19と、クロック逓倍(この例では、4倍)器20
と、直列(S)並列(P)変換器21とを有する。
【0017】計算機22の中で記録データS1が形成さ
れ、これをVMEバスおよびインターフェース12を介
してデイジタイザー11のメモリ13に一時的にストア
する。この記録データとしては、疑似ランダム系列、例
えば511周期のM(最大長周期)系列を用いればよ
い。このメモリ13内のデータを読みだして実際の記録
レートに合わせるためにPS変換器15で変換し、デイ
ジタルVTRの記録再生系1に入力して記録する。ここ
では、D/A変換器16が入っているが、デイジタル・
データ発生のためだけなら設ける必要がない。
【0018】記録データS2が記録アンプ2およびロー
タリートランス3を介して記録ヘッド4に供給され、磁
気テープ5に記録される。再生ヘッド8からの再生信号
がロータリートランス7および再生アンプ6に供給され
る。再生信号は、再生等化器17およびD/A変換器1
8に供給される。
【0019】この再生等化器17は、再生信号と同期し
たクロツクをPLL19で抽出するためのもので、デイ
ジタイザー11のA/D変換器18には、再生等化器を
通る前の信号が入力される。PLL19からのクロック
が逓倍器20に供給され、これによって4倍の周波数の
同期クロックが形成される。再生信号S3は、同期クロ
ツクによってA/D変換された後、メモリ13のアクセ
ス速度に合わせるためにSP変換器21によって並列デ
ータに変換され、周期に対して十分に長い時間分のデー
タがメモリ13に一時的にストアされる。その後、メモ
リ13から読出された再生信号データS4をインターフ
ェイス12およびVMEバスを介して計算機22に取り
込む。
【0020】ここでは、A/D変換のクロツクに4逓倍
したものを使っているが、再生信号の位相とクロツクの
位相が適切に調整されていれば、逓倍の必要がない。ま
た、デイジタルPLLに相当するソフトウエアがあれ
ば、非同期の高速クロツクでA/D変換したデータを用
いてもよい。
【0021】次に再生等化器の調整方法について、図2
のフローチャートに基づいて説明する。各部分の波形に
ついては図3を逐次引用する。まず、計算機22に取り
込んだ再生信号データS4(図2では、31で示す)を
記録データの周期でアベレージングする(ステップ3
2)し、図3aに示すような平均後の再生信号33を得
る。ここでは4逓倍された同期クロツクでA/D変換し
たので、511周期のM系列を記録再生した場合には2
044周期でアベレージングすればよい。アベレージン
グの目的は再生信号データに含まれるノイズを小さくす
ることにあるので、再生信号のデータ数は記録データの
周期に対して十分に長い必要がある。
【0022】次に、ステップ35において、記録データ
34と平均後の再生信号33からダイパルス応答波形3
6を求める。この例のように4逓倍したクロツクで取り
込んだ再生信号データ31からダイパルス応答波形36
を求める場合、記録データ34は、以下のように、
“1”の後に“0”が3つ続くインパルス列にする必要
がある。
【0023】 実際の記録データ :0 1 1 0 等価的な記録データ:0000 1111 1111 0000 インパルス列 :0000 1000 1000 0000
【0024】ステップ35において、ダイパルス応答波
形が算出される。時間軸上で、上述のインパルス列をr
ec(t)、平均後の再生信号33をpb(t)と置
く。これらをフーリエ変換すると、それぞれの周波数軸
上での表現として、REC(ω)とPB(ω)が得られ
る。ダイパルス応答波形の周波数軸上の表現をDPR
(ω)とすれば、DPR(ω)=PB(ω)/REC
(ω)である。このDPR(ω)を逆フーリエ変換する
ことで、図3bに示したような時間軸上でのダイパルス
応答波形36(dpr(t))が得られる。ここでは、
511周期のM系列を用いたので、比較的時間のかかる
離散フーリエ変換でフーリエ変換を行う必要がある。記
録データのランダム性はいくらか損なわれるが、2のn
乗の周期を持つ記録データを用いれば、高速フーリエ変
換のプログラムが使えるので処理時間が速くなる。
【0025】次のステップ37(LMS(1))では、
ダイパルス応答波形36と等化後の目標波形とのずれが
最小になるように、LMSアルゴリズムを用いてトラン
スバーサル・フイルタのタツプ係数を求める。
【0026】等化後の目標波形や等化の仕方にはいろい
ろな方法があるが、ここではパーシャル・レスポンスの
クラス4(PR4)の場合を例にとって説明する。PR
4では、単位パルスに対する応答が(1,0,−1)に
なるように等化する。ダイパルス応答波形36は単位パ
ルスに対する応答であるから、ダイパルスの中心部での
値が0、そして中心から1ビツト分(4ポイント)ずれ
た2点が1と−1、それ以外の4ポイントおきのビツト
点が0になるような波形が等化後の目標波形になる。
【0027】ビツト点以外の中間点に対しては特に条件
はない。PR4を磁気記録に適用する場合は、1ビツト
分ずらしたダイパルス応答波形36を足し合わせること
(これを1+Dするという)を行なうことが通例になっ
ているので、1+Dしたダイパルス応答波形36がPR
4の目標波形になるようにLMSアルゴリズムでトラン
スバーサル・フィルタのタツプ係数を求めることにな
る。
【0028】タツプ係数の初期値としては、ダイパルス
応答波形36の平均値を求めてこれを全体から差し引い
た後、最大値と最小値を求め、この2つの差が2になる
ように中心のタツプ係数を定め、他のタツプ係数はすべ
て0にすればよい。
【0029】LMSアルゴリズムでは、等化器の出力と
目標波形との2乗平均誤差が小さくなるようにタツプ係
数を逐次修正する。i番目のタツプ係数 C[i] の更新に
関して簡単に説明すると、以下のようになる。まず、k
番目のビツト点の値 X[k] とその点の目標波形の値 A
[k] の差を取り、これを等化誤差 E[k] とする。E[k]=X
[k]-A[k]
【0030】この E[k] と X[k-i] との積をすべての1
からNまでのkに関して足し合わせて、i番目のタツプ
係数C[i]に対する等化誤差の評価関数 H[i] を求める。
通常、Nは十分に大きな数ということになっているが、
ここでは目標波形のビツト点が511しかないので、N
=511になる。 H[i]=ΣX[k-i]・(X[k]-A[k]) (Σは、k=1からNまでの合計を意味する。)
【0031】この H[i] に収束係数として微小な値αを
掛けたものを C[i] から差し引いたものを新しい C[i]
とする。 C[i]← C[i] −α・H[i] この処理を繰り返して、H[i]のそれぞれの値が十分に小
さくなったときに、収束したものとする。ここで得られ
たタツプ係数(1)(38)を用いて、ステップ39に
おいて、ダイパルス応答波形を等化すると、図3cのよ
うな波形になる。
【0032】また、ステップ41は、ダイパルス応答波
形の等化から得られたタツプ係数を初期値として、平均
後の再生信号データ33に対するタツプ係数を再びLM
Sアルゴリズムで求める。このように求められたタップ
係数をタップ係数(2)(41)と称する。
【0033】記憶波長が短くなると磁気記録系の非線形
性が大きくなるので、ダイパルス応答波形には非線形成
分が含まれるようになる。そのためLMS(1)(ステ
ップ37)で得られたタツプ係数(1)をそのまま用い
ても、十分なエラー・レートが得られないことがある。
しかしながら、平均後の再生信号データ33にタツプ係
数(1)を適用すれば、検出結果のエラーがほとんどゼ
ロになる。そこで、平均後の再生信号データ33を等化
した後の検出結果を目標波形 A[k] として用いて、等化
誤差 E[k] および等化誤差の評価値H[i]を求めることに
する。
【0034】そして、ダイパルス応答波形36の等化か
ら得られたタツプ係数(1)を初期値として再びLMS
アルゴリズムを適用することで等化誤差はさらに低減で
き、この結果得られるタツプ係数(2)(42)は、タ
ツプ係数(1)よりも精度が向上する。タツプ係数
(2)を用いて、平均後の再生信号データ33を等化し
た結果のアイ・パターンは図3dのようになる。
【0035】この発明は、トランスバーサル・フィルタ
ではなくて、LやCによるアナログ・フィルタによる再
生等化器が用いられている場合にも適用できる。再生信
号データの取り込みに必要なシステムと、これをアベレ
ージングして記録データと周波数軸上で割り算し、ダイ
パルス応答波形の周波数特性DPR(ω)を求めるとこ
ろまでは、前述のトランスバーサル・フィルタの場合と
同じで良い。ここで、アナログ・フィルタの周波数特性
EQ(ω)をその構成から求める。そして、目標波形の
周波数特性とDPR(ω)×EQ(ω)の差が小さくな
るように、例えばPOWELL法のようなパラメータ・
フイツテイングの方法を用いて、適切なLとCの値を求
めればよい。
【0036】この発明の応用例として、A/D変換器を
含むデイジタル・フィルタで構成される再生等化器を持
つようなデイジタルVTRまたはデータ・レコーダーに
この発明を簡略化して内蔵する構成について説明する。
この場合の再生等化器は、A/D変換器のデイジタル・
データを等化するためのプログラマブル・デイジタル・
トランスバーサル・フィルタ(PTF)からなり、タツ
プ係数を記憶するためのRAMが内蔵されているものと
する。
【0037】図4は、ディジタルVTRへの内蔵例の構
成を示す。再生信号のデータはPLLクロツクに同期し
ている必要があるので、図4に示すような予備等化器と
PLL53を持ち、この出力クロツクをA/D変換器5
2に供給する。このA/D変換器52からの再生ディジ
タルデータがPTF54に供給される。PTF54から
の等化後のデータが出力ポート55に取り出される。出
力ポート55には、図示しないが、再生データ処理系が
設けられている。
【0038】破線で囲んで示す再生等化器調整回路61
から記録データS5が発生する。この記録データは、R
OM62に記憶されているものとして、等化器調整モー
ドの時にはこのROM62から読みだしたデータS5を
記録する。または等化器調整用テープを作成して、これ
を用いることにする。プログラムまたは回路を簡単に
し、また、処理時間を短くするために、記録データS5
の周期は2のn乗にしてFFT、IFTでフーリエ変換
できるようにする。
【0039】A/D変換器52から再生等化器調整回路
61に供給される再生信号データS6は、FIFO64
に書き込まれ一時的にストアされる。例えば512周期
の再生信号データを8ビツトで取り込み256回平均す
るためには、ちょうど1Mビツト(128Kバイト)の
容量があればよい。あらかじめ平均回数を2のn乗に決
めておけば、記録データS5の周期にしたがっての平均
処理は簡略化できる。プログラムROM67には、上述
のような再生等化器の調整方法のプログラムが格納され
ている。
【0040】すなわち、記録データの周期に従って平均
化した再生信号データと、インパルス列に直した記録デ
ータをそれぞれフーリエ変換したのち、周波数軸上で割
算し、逆フーリエ変換してダイパルス応答波形を求め、
このダイパルス応答波形と等化後の目標波形のずれが最
小になるように、LMSアルゴリズムを用いてタップ係
数が求める方法のプログラムが格納されている。あるい
は、ダイパルス応答波形を求めた後に、平均後の再生信
号データに対するタップ係数を、ダイパルス応答波形の
等化から得られたタップ係数を初期値として再びLMS
アルゴリズムでタップ係数を求める方法のプログラムが
格納されている。
【0041】等化器調整モードの時にはこのROM67
からプログラムを読みだしてCPU66に送り、CPU
66は、RAM65を使用して計算を行なう。この計算
はある程度時間がかかってもかまわないが、記録データ
にはいつも同じものを用いるのであれば、これをインパ
ルス列に直してフーリエ変換した結果をROMに入れて
おき、これを用いることで処理時間を削減できる。得ら
れたタツプ係数はPTF54内部のRAMに書き込ま
れ、等化器調整モードが終了する。
【0042】図5は、図4と同様の再生等化調整回路6
1をディジタルVTRに内蔵する構成を示す。ディジタ
ルVTRは、図4の構成と異なり、デイジタルPLL
(DPLL)57を持ち、非同期クロツクでA/D変換
されたものを乗算器58により補間して同期データS6
として出力する。このように、この発明は、図4あるい
は図5に示すような簡略化した構成の再生等化器調整回
路として実現でき、これをデイジタルVTRまたはデー
タ・レコーダーに内蔵することができる。
【0043】
【発明の効果】この発明は、実際に疑似ランダム・デー
タを記録再生した結果を用いるので、低域遮断や非線形
性の影響もその中に含まれており、その影響が大きくて
も精度の高いタツプ係数を簡単に得ることが出きる。将
来的にデイジタルVTRまたはデータ・レコーダーの再
生等化器がA/D変換器を含むデイジタル・フィルタで
構成されるようになった場合、この発明を適用すれば製
造時の再生等化器の調整を自動化できるので、労力やコ
ストの大幅な削減が可能である。デイジタルVTRまた
はデータ・レコーダーで、この発明による簡略化したシ
ステムを内蔵すれば製造時の調整が不要になる。必要十
分なタツプ数や最適な等化方式の検討が、この発明の方
法を用いればハードウエアを作成することなく非常に効
率的に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディジタルVTRの再生信号データを計算器に
取り込むためのシステムを示すブロック図である。
【図2】この発明の説明のためのフローチャートであ
る。
【図3】ダイパルス応答波形を用いた再生等化を説明す
るための略線図である。
【図4】この発明によるシステムをディジタルVTRに
内蔵した一例のブロック図である。
【図5】この発明によるシステムをディジタルVTRに
内蔵した他の例のブロック図である。
【図6】従来の再生等化器の調整方法の説明に用いるブ
ロック図である。
【図7】従来の再生等化器の調整方法の説明に用いる略
線図である。
【符号の説明】
1 ディジタルVTRの記録再生系 4 記録ヘッド 5 再生ヘッド 11 ディジタイザー 22 計算器 61 再生等化調整回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 疑似ランダムな周期データを発生して記
    録データとして記録し、周期に対して十分に長い時間分
    の再生信号をA/D変換して計算機に取り込むことによ
    り、デジタル磁気記録再生装置の再生等化器を調整する
    方法であって、 記録データの周期に従って平均化した再生信号データ
    と、インパルス列に直した記録データとをそれぞれフー
    リエ変換したのち周波数軸上で割算し、逆フーリエ変換
    してダイパルス応答波形を求め、 このダイパルス応答波形と等化後の目標波形とのずれが
    最小になるように、LMSアルゴリズムを用いてトラン
    スバーサル・フィルタのタツプ係数を求める再生等化器
    の調整方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の再生等化器の調整方法に
    おいて、 平均後の再生信号データに対するタツプ係数を、ダイパ
    ルス応答波形の等化から得られたタツプ係数を初期値と
    して再びLMSアルゴリズムで求める方法。
  3. 【請求項3】 上記インパルス列に直してフーリエ変換
    した記録データは、予めメモリに蓄積されたデータであ
    ることを特徴とする、請求項1記載の再生等化器の調整
    方法。
  4. 【請求項4】 上記平均化した再生信号データは、2の
    n乗の平均回数による平均であることを特徴とする、請
    求項1記載の再生等化器の調整方法。
  5. 【請求項5】 疑似ランダムな周期データを発生して記
    録データとして記録し、周期に対して十分に長い時間分
    の再生信号をA/D変換して計算機に取り込むことによ
    り、デジタル磁気記録再生装置の再生等化器の調整方法
    であって、 記録データの周期に従って平均化した再生信号データ
    と、インパルス列に直した記録データとをそれぞれフー
    リエ変換したのち周波数軸上で割算し、逆フーリエ変換
    してダイパルス応答波形を求め、 上記ダイパルス応答波形と等化後の目標波形とのずれが
    最小になるように、パラメータ・フイツテイング方法を
    用いてアナログフイルタの適切なL・Cの値を求める再
    生等化器の調整方法。
JP18582292A 1992-06-19 1992-06-19 再生等化器の調整方法 Pending JPH064810A (ja)

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