JPH0767062B2 - ディジタル信号記録再生装置用自動等化器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル信号記録再
生装置用自動等化器に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録系において、ハイビジョン放送
をディジタル記録するためには磁気記録テープに高密度
記録する必要があり、高密度記録した磁気記録テープを
読みだしたときの再生信号は、符号間干渉の影響を受け
ている。

【０００３】更に、磁気記録方式の場合、非線形信号を
記録するため、非線形歪を取り除く事が可能な等化器が
必要である。従来、このような符号間干渉および非線形
歪を取り除く自動等化器として、判定帰還形等化器およ
びビタビ等化器の２種類がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の自動等化器
をハイビジョン用ディジタルＶＴＲに適用した場合、判
定帰還形等化器の場合、インパルス応答のポストカーサ
成分は除去可能であるが、プリカーサ成分はその回路構
成上等化できないという問題点があり、また、ビタビ等
化を適用すると、ポスト、プリカーサ成分ともに等化可
能であるが、演算量が多いため特に情報量の多いハイビ
ジョン用ディジタルＶＴＲには使用できないという問題
点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明の自
動等化器は、符号間干渉歪を含むディジタル形式の受信
信号と、これに対応する２ｎ 個（ｎは非負整数）の推
定信号とを受けて、それぞれ２ｎ 個の受信される可能
性のある推定信号系列に対する前記受信信号の誤差の自
乗値をブランチメトリックとし、２ｎ 個の取り得る状
態のブランチメトリックと直前に選択されたブランチメ
トリックとの加算値パスメトリックを計算し、各状態に
到るパスメトリックの最小値をパスメモリ信号として出
力するメトリック演算部と；前記メトリック演算部から
の２ｎ − １ 個のパスメモリ信号の出力をパスの生き
残り情報として記憶し、その生き残り情報の状態推移か
ら前記受信信号に対する最も確からしい判定値を出力す
ると共に２ｎ 個の推定信号を読み出すための推定アド
レス信号を出力するパスメモリ部と；前記パスメモリ部
の判定値出力を推定信号記憶部内の受信される可能性の
ある推定信号に書き換える為の入力信号とし、受信され
る可能性のある推定信号に修正する推定信号を決定する
信号を生成し出力する修正アドレス信号生成部と；前記
パスメモリ部で推定アドレス信号が選択されたとき、２
ｎ 個の推定信号を前記パスメトリック演算部に出力
し、前記アドレス信号生成部より出力された修正アドレ
ス信号が選択されたとき、修正する推定信号の格納され
ている推定信号記憶器用の修正器へ出力し、且つ前記修
正器の出力結果を入力として記憶する推定信号記憶部
と；前記推定信号記憶部より出力された全ての推定信号
を、推定信号が記憶されている推定信号記憶器に接続し
ている修正器の入力とし、受信される可能性のある推定
信号に前記推定信号を修正し、前記推定信号記憶部に推
定信号を出力する修正部とを備えている。

【０００６】第２の発明の自動等化器は、符号間干渉歪
を含むディジタル形式の受信信号と、これに対応する２
ｎ 個（ｎは非負整数）の推定信号とを受けて、それぞ
れ２ｎ 個の受信される可能性のある推定信号系列に対
する前記受信信号の誤差の自乗値をブランチメトリック
とし、２ｎ 個の取り得る状態のブランチメトリックと
直前に選択されたブランチメトリックとの加算値パスメ
トリックを計算し、各状態に到るパスメトリックの最小
値をパスメモリ信号として出力するメトリック演算部
と；前記メトリック演算部からの２ｎ − １ 個のパス
メモリ信号の出力をパスの生き残り情報として記憶し、
その生き残り情報の状態推移から前記受信信号に対する
最も確からしい判定値を出力すると共に２ｎ 個の推定
信号を読み出すための推定アドレス信号を出力するパス
メモリ部と；前記パスメモリ部の判定値出力を推定信号
記憶部内の受信される可能性のある推定信号に書き換え
る為の入力信号とし、受信される可能性のある推定信号
に修正する推定信号を決定する信号を生成し出力する修
正アドレス信号生成部と；前記パスメモリ部で推定アド
レス信号が選択されたとき、２ｎ 個の推定信号を前記
パスメトリック演算部に出力し、前記アドレス信号生成
部より出力された修正アドレス信号が選択されたとき、
修正する推定信号を選択器に出力し、且つ修正器により
受信される可能性のある修正信号に修正された信号を記
憶する推定信号記憶部と；推定信号記憶部内の推定信号
記憶器からの推定信号系列より、修正する推定信号を入
力とし、どの推定信号記憶器の推定信号を修正するか選
択する選択器と；前記選択器の選択出力を入力として、
これの修正後の信号を再度前記推定信号記憶部のうち１
つを選択し書き込む修正器とを備えている。

【０００７】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【０００８】図１は、本発明の第１の実施例のブロック
図である。本実施例では、図２に示すインパルス応答中
の３つのシンボルｂ₀ 〜ｂ₂ はビタビ等化を行い、１つ
のシンボルｂ₃ は判定帰還形等化器を用いる構成をと
る。受信される可能性のある推定信号系列に対する符号
間干渉により歪を受けた受信信号の誤差の電力をブラン
チメトリック６とし、図３に示すトレリス遷移図に従い
ビタビ復号を行うメトリック演算部１と、メトリック演
算にてどのパスを選択したかを示す生き残りパス情報を
記憶し、且つメトリック演算部１から与えられる生き残
りパス情報により推定信号のアドレス信号を生成するパ
スメモリ部２と、パスメモリ部２より出力された判定値
結果を用いて、推定信号記憶部４内の推定信号を受信す
る可能性のある推定信号に修正するための修正アドレス
信号を生成する修正アドレス信号生成部３と、推定信号
を記憶する推定信号記憶部４と受信される可能性のある
信号に修正する修正器部５とを具備して構成されてい
る。

【０００９】次に各部の詳細を図面により説明する。

【００１０】図４は、メトリック演算部１の第１の構成
例を示すブロック図である。推定信号としては、図２に
示すインパルス応答の信号系列の４つのシンボル
（ｂ₀ ，ｂ₁ ，ｂ₂ ，ｂ₃ ）を用い、ビタビ等化でその
うちの３つのシンボル（ｂ₀ ，ｂ₁，ｂ₂ ）を等化し、
判定帰還回路で１つのシンボル（ｂ₃ ）を等化するた
め、ビタビ等化のブランチメトリックは２³ ＝８だけ必
要となる。この信号系列を等化するためのトレリス遷移
図を図３に示す。符号間干渉歪を持った受信信号ａ_n と
するとブランチメトリックｃ₀ からｃ₇ は、次式（１）
〜（８）のように求められる。

【００１１】 ｃ₀ ＝ａ_n ² （１） ｃ₁ ＝（ａ_n −ｂ₀ ）² （２） ｃ₂ ＝（ａ_n −ｂ₁ ）² （３） ｃ3 ＝（ａ_n −ｂ₀ −ｂ₁ ）² （４） ｃ4 ＝（ａ_n −ｂ₂ ）² （５） ｃ5 ＝（ａ_n −ｂ₂ −ｂ₀ ）² （６） ｃ6 ＝（ａ_n −ｂ₂ −ｂ₁ ）² （７） ｃ7 ＝（ａ_n −ｂ₂ −ｂ₁ −ｂ₀ ）² （８） また、この時パスメトリックｄ₀ からｄ₃ は、次式
（９）〜（１２）のように求められる。

【００１２】 ｄ_{n 、 0} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 、 0} ＋ｃ₀ ，ｄ_{n - 1 、 2} ＋ｃ₄ ］ （９） ｄ_{n 、 1} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 , 0} ＋ｃ₁ ，ｄ_{n - 1 , 2} ＋ｃ₅ ］ （１０） ｄ_{n 、 2} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 , 1} ＋ｃ₂ ，ｄ_{n - 1 , 3} ＋ｃ₆ ］ （１１） ｄ_{n 、 3} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 , 1} ＋ｃ₃ ，ｄ_{n - 1 , 3} ＋ｃ₇ ］ （１２） 即ちどちらのパスメトリックのデータが小さいか比較選
択器８で比較し、上式の左項が小さいときは”０”を、
右項が小さいときは”１”を生き残りパス情報とし、小
さいパスメトリックデータをレジスタ９に格納する。格
納された４個のパスメトリックデータのどれか１つを基
準信号とし、残りのパスメトリックから基準信号を減算
器１０で減算し、減算結果を次に入力されてくるブラン
チメトリックと加算器７で加算することにより、次のパ
スメトリックが決定される。以下入力信号が入力される
毎に同じ操作を行う。

【００１３】図５は、パスメモリ部２の第１の構成例を
示すブロック図である。メトリック演算部１によって得
られた生き残り情報を記憶し、データが収束した地点で
そのパスに対応した判定値を出力する。図７は、その動
作を説明するためのトレリス遷移図である。横軸のＴが
時間変化を示し、縦軸のＳ₀ 〜Ｓ₃ が状態、ｃ₀ からｃ
₇ がブランチメトリックとし，各状態の各時間における
確率の逆数をパスメトリックｄとする。例えば、Ｔ＝５
に於いて各状態を取る可能性があり、生き残り状態情報
（ｅ₀ ＝ｅ₁ ＝ｅ₂ ＝ｅ₃ ＝１とする）として図６にパ
ス記憶回路１２の入力で表す。Ｔ＝４に於いて状態
Ｓ₀ 、Ｓ₃ は図７に示すような状態を取る可能性があ
り、Ｓ₁ 、Ｓ₂ はありえない。即ち、ｃ₀ ＝０かつｅ
_{5 0} ＝０またはｃ₁ ＝０かつｅ_{5 1} ＝０の時、ｅ_{4 0} ＝
１となりそれ以外はｅ_{4 0} ＝０となる。同様に、ｃ₆ ＝
１かつｅ_{5 2} ＝１またはｃ₇ ＝１かつｅ_{5 3} ＝１の時ｅ
_{4 3} ＝１となりそれ以外はｅ_{4 3} ＝０となる。従ってＴ
＝２の時点でＳ₃ にパスマージしているためＴ＝２に至
るデータは”０１０１”と判定する事ができる。推定信
号記憶器１４に記憶されたデータ受信信号により修正器
１３にて書換更新を行う。この書類更新は、図８に示す
ごとく、判定出力データをフリップフロップ１６にて２
ビットシフトしてデコーダ１７へ入力し、修正するデー
タの入っている推定信号記憶器１４を選択する。それに
接続する修正器１３にてデータを修正演算処理し、再び
推定信号記憶器４に入力する。

【００１４】図１２は、メトリック演算部１の第２の構
成例を示すブロック図である。推定信号としては、図２
に示すインパルス応答の信号系列の４つのシンボル（ｂ
₀，ｂ₁ ，ｂ₂ ，ｂ₃ ）を用い、ビタビ等化でその内の
３つのシンボル（ｂ₀ ，ｂ₁ ，ｂ₂ ）を等化し、判定帰
還回路で１つのシンボルｂ₃ を等化するため、ビタビ等
化のブランチメトリックは２³ ＝８だけ必要となる。こ
の信号系列を等化するためのトレリス遷移図を図３に示
す。符号間干渉歪を持った受信信号ａ_n とするとブラン
チメトリックｃ₀ からｃ₇ は、式（１）〜（８）のよう
に求められる。

【００１５】又、この時パスメトリックｄ₀ からｄ
₃ は、次式（１３）から（１６）のように求められる。

【００１６】 ｄ_{n ，0} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 , 0} ＋ｃ₀ , ｄ_{n - 1 , 4} ＋ｃ₄ ］ （１３） ｄ_{n ，1} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 , 1} ＋ｃ₁ , ｄ_{n - 1 , 5} ＋ｃ₅ ］ （１４） ｄ_{n ，2} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 , 2} ＋ｃ₂ , ｄ_{n - 1 , 6} ＋ｃ₆ ］ （１５） ｄ_{n ，3} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n - 1 , 3} ＋ｃ₃ , ｄ_{n - 1 , 7} ＋ｃ₇ ］ （１６） 即ちどちらのパスメトリックのデータが小さいか比較選
択器８で比較し、上式の左項が小さいときは”０”を、
右項が小さいときは”１”を生き残りパスメトリックデ
ータの選択信号とし、小さいパスメトリックデータを更
に比較選択器８で比較を行う。次式（１７）、（１８）
に示す。

【００１７】 ｅ_{n , 0} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n , 2} ，ｄ_{n , 3} ］ （１７） ｅ_{n , 1} ＝ｍｉｎ［ｄ_{n , 2} ，ｄ_{n , 3} ］ （１８） 即ちどちらのパスメトッリックのデータが小さいか比較
器８で比較し、上式の左項が小さいときは”０”を、右
項が小さいときは”１”を生き残りパスメトリックデー
タの選択信号とし、小さいパスメトリックデータを更に
比較選択器８で比較を行う。次式（１９）に示す。

【００１８】 ｆ_{n , 0} ＝ｍｉｎ［ｅ_{n , 0} ，ｅ_{n , 1} ］ （１９） 即ちどちらのパスメトリックのデータが小さいか比較選
択器８で比較し、上式の左項が小さいときは”０”を、
右項が小さいときは”１”を生き残りパスメトリックデ
ータの選択信号とし、（１３）〜（１６）式により選択
されたパスメトリックデータから（１９）式により選択
された最終パスメトリックデータを減算器１０で減算
し、減算結果を次に入力されるてくるブランチメトリッ
クと加算器７で加算することにより、次のパスメトリッ
クが決定される。以下入力される毎に同じ操作を行う。
図１３は、パスメモリ部２の第２の構成例を示すブロッ
ク図である。メトリック演算部１によって得られた生き
残り情報を記憶し、データが収束した地点でそのスに対
応した判定値を出力する。図１４は、その動作を説明す
るためのトレリス遷移図である。横軸のＴが時間変化を
示し、縦軸のＳ₀ 〜Ｓ₃ が状態、ｃ₀ 〜ｃ₇ がブランチ
メトリックとする。Ｔ＝１〜Ｔ＝３のパスメモリ内部の
データが、図１０に記載している値とするとき、次にメ
トリック演算より出力される生き残りパスメトリックデ
ータ選択信号がＳ０は”１”を、Ｓ１は”０”を、Ｓ２
は、”１”をＳ３は”１”を選択したとするとＴ＝４か
ら見た生き残り状態情報は、それぞれ以下のようにな
る。

【００１９】 Ｓ_{3 , 0} （１）→Ｓ_{3 , 1} （１）→Ｓ_{2 , 2} （１）→Ｓ_{0 , 3} （１） Ｓ_{1 , 0} （０）→Ｓ_{2 , 1} （０）→Ｓ_{0 , 2} （１）→Ｓ_{1 , 3} （０） Ｓ_{3 , 0} （１）→Ｓ_{3 , 1} （１）→Ｓ_{3 , 2} （１）→Ｓ_{3 , 3} （１） Ｓ_{3 , 0} （１）→Ｓ_{3 , 1} （１）→Ｓ_{3 , 2} （１）→Ｓ_{3 , 3} （１） Ｔ＝４の時データが収束すると仮定するとメトリック演
算部１より出力されるパスメトリックデータが最小とな
るパスの選択信号を入力として、Ｔ＝４の時のパスメモ
リ内のデータが判定値結果となる。推定信号記憶器１４
に記憶されたデータを受信信号により修正器１３にて書
換更新を行う。この書換更新は、図１０に示すごとく、
判定出力データをフリップフロップ１６にて２ビットシ
フトとしてデコーダ１７へ入力し、修正するデータの入
っている推定信号記憶演算器１４を選択する。フリップ
フロップ１６にて２ビットシフトしたデータをさらに２
ビットシフトすることにより推定信号記憶器１４に記憶
されているデータのどれを書き換えるかを決定するアド
レス信号を生成し、それに接続する図１１に示す修正器
部１３にてデータを修正演算処理し、再び推定信号記憶
器１４に入力する。

【００２０】図９および図１０は、本発明の第２の実施
例のブロック図であり、第１の実施例との相違点は、メ
トリック演算部における生き残りパス状態情報及び生き
残りパス情報を求める際に、比較選択を複数段行うこと
により一番小さなパスメトリックが選択される点とその
選択信号がパスメモリ部の判定値結果を決定するための
選択信号となる点、及び修正器部５の代りに選択器１５
および修正器１３を用いたことにある。本実施例では、
パスメモリ部２より得られた判定値を用いて、プリカー
サ成分を等化するための推定信号を書き換える為の修正
アドレス信号を、修正アドレス信号生成部３で生成し、
修正アドレス信号の入力信号に対する指定信号を、それ
ぞれの推定信号記憶部１４内から推定信号を出力し、推
定信号記憶器１４に記憶されたデータを受信信号に応じ
て修正器１３で書換更新を行う。この書換更新は図１
０、図１１に示すごとく、判定値データをフリップフロ
ップ１６にて２ビットシフトしてデコーダ１７へ入力
し、推定信号記憶器１４の書換読みだし選択信号を生成
する。次にこの選択信号を選択器１５へ入力し、８個の
推定信号記憶器１４の中の１つを選択し修正器１３に出
力する。修正器１３では、選択器１５の出力を入力と
し、データの修正演算を行い再び推定信号記憶器１４に
入力する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動等化器
はハイビジョン用ディジタルＶＴＲに適用した場合、イ
ンパルス応答のポスト、プリカーサ成分の等化を行うこ
とができ、且つポストカーサ成分の等化には判定帰還形
等化器を適用して回路規模を小形化でき、プリカーサ成
分にはビタビ等化を適用することにより、高密度記録を
行った磁気テープから読みだされた再生信号が持つ非線
形歪を除去する事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】本発明の実施例のインパルス応答の信号系列図
である。

【図３】本発明の実施例のトレリス遷移図である。

【図４】図１中のメトリック演算部１の第１の構成例を
示すブロック図である。

【図５】図１中のパスメモリ部２の第１の構成例を示す
ブロック図である。

【図６】図５中のパス記憶回路１２の回路図である。

【図７】本発明の実施例でのトレリス遷移図である。

【図８】図１中の推定信号記憶部４および修正器部５の
ブロック図である。

【図９】本発明の実施例のブロック図である。

【図１０】本発明の実施例のブロック図である。

【図１１】図８〜図１０の修正器１３のブロック図であ
る。

【図１２】図１中のメトリック演算部１の第２の構成例
を示すブロック図である。

【図１３】図１中のパスメモリ部２の第２の構成例を示
すブロック図である。

【図１４】本発明の実施例のトレリス遷移図である。

【符号の説明】

１ メトリック演算部 ２ バスメモリ部 ３ 修正アドレス信号生成部 ４ 推定信号記憶部 ５ 修正器部 ６ 減算２乗器 ７ 加算器 ８ 比較選択器 ９ レジスタ １０ 減算器 １１ Ｄフリップフロップ １２ パス記憶回路 １３ 修正器 １４ 推定信号記憶器 １５ 選択器 １６ フリップフロップ １７ デコーダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】符号間干渉歪を含むディジタル形式の受信
   信号と、これに対応する２ｎ 個（ｎは非負整数）の推
   定信号とを受けて、それぞれ２ｎ 個の受信される可能
   性のある推定信号系列に対する前記受信信号の誤差の自
   乗値をブランチメトリックとし、２ｎ 個の取り得る状
   態のブランチメトリックと直前に選択されたブランチメ
   トリックとの加算値パスメトリックを計算し、各状態に
   到るパスメトリックの最小値をパスメモリ信号として出
   力するメトリック演算部と； 前記メトリック演算部からの２ｎ − １ 個のパスメモ
   リ信号の出力をパスの生き残り情報として記憶し、その
   生き残り情報の状態推移から前記受信信号に対する最も
   確からしい判定値を出力すると共に２ｎ 個の推定信号
   を読み出すための推定アドレス信号を出力するパスメモ
   リ部と； 前記パスメモリ部の判定値出力を推定信号記憶部内の受
   信される可能性のある推定信号に書き換える為の入力信
   号とし、受信される可能性のある推定信号に修正する推
   定信号を決定する信号を生成し出力する修正アドレス信
   号生成部と； 前記パスメモリ部で推定アドレス信号が選択されたと
   き、２ｎ 個の推定信号を前記パスメトリック演算部に
   出力し、前記アドレス信号生成部より出力された修正ア
   ドレス信号が選択されたとき、修正する推定信号の格納
   されている推定信号記憶器用の修正器へ出力し、且つ前
   記修正器の出力結果を入力として記憶する推定信号記憶
   部と； 記憶推定信号記憶部により出力された全ての推定信号
   を、推定信号が記憶されている推定信号記憶器に接続し
   ている修正器の入力とし、受信される可能性のある推定
   信号に前記推定信号を修正し、前記推定信号記憶部に推
   定信号を出力する修正部とを備えている事を特徴とする
   ディジタル信号記録再生装置用自動等化器。
2. 【請求項２】符号間干渉歪を含むディジタル形式の受信
   信号と、これに対応する２ｎ 個（ｎは非負整数）の推
   定信号とを受けて、それぞれ２ｎ 個の受信される可能
   性のある推定信号系列に対する前記受信信号の誤差の自
   乗値をブランチメトリックとし、２ｎ 個の取り得る状
   態のブランチメトリックと直前に選択されたブランチメ
   トリックとの加算値パスメトリックを計算し、各状態に
   到るパスメトリックの最小値をパスメモリ信号として出
   力するメトリック演算部と； 前記メトリック演算部からの２ｎ − １ 個のパスメモ
   リ信号の出力をパスの生き残り情報として記憶し、その
   生き残り情報の状態推移から前記受信信号に対する最も
   確からしい判定値を出力すると共に２ｎ 個の推定信号
   を読み出すための推定アドレス信号を出力するパスメモ
   リ部と； 前記パスメモリ部の判定値出力を推定信号記憶部内の受
   信される可能性のある推定信号に書き換える為の入力信
   号とし、受信される可能性のある推定信号に修正する推
   定信号を決定する信号を生成し出力する修正アドレス信
   号生成部と； 前記パスメモリ部で推定アドレス信号が選択されたと
   き、２ｎ 個の推定信号を前記パスメトリック演算部に
   出力し、前記アドレス信号生成部より出力された修正ア
   ドレス信号が選択されたとき、修正する推定信号を選択
   器に出力し、且つ修正器により受信される可能性のある
   修正信号に修正された信号を記憶する推定信号記憶部
   と； 推定信号記憶部内の推定信号記憶器からの推定信号系列
   より、修正する推定信号を入力とし、どの推定信号記憶
   器の推定信号を修正するか選択する選択器と； 前記選択器の選択出力を入力として、これの修正後の信
   号を再度前記推定信号記憶部のうち１つを選択し書き込
   む修正器とを備えている事を特徴とするディジタル信号
   記録再生装置用自動等化器。