JPH08504534A

JPH08504534A - 光学的記録システムにおけるディジタルイコライザ

Info

Publication number: JPH08504534A
Application number: JP6510291A
Authority: JP
Inventors: リー，ツゥーオ−チャン; エイチ．ローフェンバーガー，ジェームズ; エス．ポポヴィック，スティーブ
Original assignee: リテラルコーポレーション
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1996-05-14
Also published as: WO1994009564A1; KR950703815A; US5586100A; TW241413B

Abstract

(57)【要約】蓄積媒体から生成された情報信号のシンボル間干渉をフィルタリングする装置および方法。この装置は、遅延ライン、ゲイン装置、加算装置を利用しており、特別の伝達関数を有している。さらに、この装置および方法は、最適レベルのフィルタリングを維持するため、リアルタイムの調整をすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】光学的記録システムにおけるディジタルイコライザ発明の分野この発明は情報蓄積システムに関し、特に蓄積媒体から得たディジタル情報に対応する信号をフィルタリングする装置および方法に関するものである。従来技術の説明コンピュータ技術発展の一側面として、コンピュータハードウエアや周辺機器の小型化があげられる。初期のコンピュータは、能力に制限があり、大きなスペースを必要とした。しかしながら、技術の進歩とともに、コンピュータはより高性能になっている。このような流れは、技術者がより多くの情報を処理することのできる製品やソフトウエアを設計することを可能にしている。このような情報を取り扱うためには、大容量の蓄積媒体が必要である。現在、磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク等の種々の形式の情報蓄積媒体が存在する。磁気または光ディスクに関しては、一般に、情報はディスク中心の周りに同心円状にまたはらせん状に連続するトラックに蓄積される。蓄積される情報は、蓄積媒体中にもしくはその上に「マークされ」または「書き込まれた」「ピット」、「シンボル」、「マーク」と呼ばれるディジタルビットの形式である。一般的に、ディジタル情報は、トラックに沿って媒体にマークをすることができ、存在するマークの検出をすることのできるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）ヘッドの使用により、これらのトラックに沿って書き込まれ、再生される。磁気ディスクのためには、このような装置は磁気ヘッドの形式をとる。光ディスクのためには、このような装置は、（ビーム生成およびビーム方向付け光学装置とともに）レーザおよび感光装置が使用された光学ヘッドの形式をとる。蓄積媒体の各形式は、情報を蓄積するため、限られた間隔または表面領域を有している。この限定された間隔上に、できるだけ多くの情報のビットを蓄積することが望ましい。ディスク上の情報量を増加させる技術の一つのとしては、マークを互いに近づけるよう移動させることが挙げられる。同じトラックに沿って隣接するトラック及び／又はマーク間の距離を近づけることにより、密度を増加させ、この圧縮を達成する（すなわち、各マーク周辺の間隔が減少する）。光ディスク上に蓄積された情報密度を高くする技術の例は、米国特許番号５、０３１、１６８に開示されており、この技術の開示および教示は、ここで参考として取入れる。この特許は、隣接するトラック上のマークが、その方式においてオフセット（ offset）になることにより、トラック間にトラック結合（track coherency）が存在するフォーマット技術について言及している。隣接するトラックが互いにどのくらい近い間隔で配置できるかは、読み出し動作中に他のトラックから隣接するマーク間で生じる干渉によって制限される。隣接トラック上のマークオフセットの目的は、隣接するトラック間のクロストークを減少させるためである。このような干渉は、一般に“シンボル間干渉”（ＩＳＩ）と呼ばれ、読みだそうとしている信号またはマークに隣接するマークからの干渉をＲＡＭヘッドが、読むことにより生じる。ＩＳＩを減少させるための公知技術は、３タップ横断的（トランスバーサル）フィルターを用いて達成するものかある。例えば、ＩＥＥＥ磁気学会会報ＭＡＧ−１２巻、第６号、１９７６年１１月発行のＴ．ヤメヤマ等の“コサイン・イコライザを用いる方法による記録密度の向上”を参照のこと。このようなフィルターは、３つの異なった間隔で分岐した遅延線から構成されている。各タップ（分岐）からの信号は、可変利得器を通過し共通加算器に入る。タップウエイト（分岐比率）および遅延時間が適切に設定されると、加算器の効果として、隣接したマークによって生じた干渉を減少させる。この効果において、時間領域における所望の信号は減らされ、これによりＩＳＩが減少するという結果を生じさせる。理想的な動作状態において、マークは、一定の大きさと形状を有しているので、書込んだ情報信号の振幅および干渉特性を予測することができる。しかし、動作環境において、実際のマークの大きさに影響を与えるいくつかの要素がある。この要因には、温度変化、蓄積媒体の感度および書込み電力の不正確さが含まれる。マークの大きさおよび形状の変化は、書込まれた信号の振幅、対称性、および干渉特性に影響を及ぼし、その結果、イコライズ・フィルターの効果を減少させる。すなわち、書込まれた信号の要素が変化するので、ＩＳＩ減少フィルターは、ＩＳＩを最小にするため、これらの変化に基づいてタップウエイトを再度計算し、再設定しなければならない。しかしながら、従来は、このようなことが所望されていたにも拘らず、以下でさらに議論するように、コストおよび計算の複雑さ故に、実行されていなかった。横断的フィルターは、３つ以上のタップを有してもよく、これによってより多量のシンボル間干渉を除去する。ただし、その代りに雑音の問題があり、一般に分岐の数に伴って増加する。従来技術の例として、１９９２年発行のロジヤーＥ．ジーマー等の“ディジタル通信入門”２１６頁−２２５頁に記載されたシンボル干渉を除去するためのゼロ強制機能（zero forcing function）を用いた横断的フィルターの一型式を参照のこと。この形式の横断的フィルターは、タップの数を増やすことでほぼ全てのＩＳＩを除去する。このフィルター技術に伴う問題点は、ゼロ強制機能が信号対雑音比を最適化しないことにある。さらに、ゼロ強制機能のためにタップウエイトを計算する場合、一群の連立方程式（simultaneo us equations）を解く必要がある。ディジタル・シグナル・プロセッサ（“ＤＳＰ”）において、このような計算は多量のコード空間が必要となり、時間もかかる。この結果、リアルタイムなイコライゼーションを達成することは困難である。これらの欠点により、ゼロ強制機能の光学的記憶装置への適用が制限される。他の形式の横断的フィルターが、雑音を制限するのにより有効であるにもかかわらず、これらは光学記憶装置への適用が制限されるという別の欠点を有している。例えば、最小平均二乗誤差（ＬＭＳ）イコライザーは、既知のデータストリームの平均二乗誤差が最小にされるまでタップウエイトを連続的に調節する場合において連続的プロセスを用いる。このように、もし、蓄積媒体の条件が変化すると、タップウエイトを調節するのに比較的時間を必要とする。例えば、もし、タップウエイトの調節に１０回の繰り返しが必要であれば、光ディスクを、１０回分析しなければならない。このような、遅延は非常に非効率的であり、フィルターの適用を困難にする。さらに、既存の全ての形成の横断的フィルターは、隣接するトラックからのシンボル間干渉をランダム雑音として処理する。このため、ゼロ強制フィルターは、隣接トラックとのシンボル間干渉を増幅し、情報信号を歪ませる。この結果、情報の高密度蓄積においては、（1）イコライゼーション・フィルターのタップウエイトを最適化することにより、シンボル間干渉を許容可能な程度に最小化し、雑音を増幅することなく、むしろ減衰させるもの、（2）もし、蓄積媒体のマークのサイズが変化した場合に、タップウエイトを効率的に調節するもの、又は（3）隣接するトラックからのシンボル間干渉をより効率的にフィルタする再生フィルターおよび装置が要求される。発明の概要本発明は、情報信号からＩＳＩを除去するための簡易かつ効率的な装置および方法を提供するものである。情報を蓄積媒体から再生する場合、ＩＳＩを減少させるため、情報は、特殊な伝達特性を有する横断的フィルターを通過する。本発明は、また、フィルターの動作パラメータを計算し、設定するための手段および方法、およびバイナリ１とバイナリ０の検出しきい値を計算し設定するための手段および方法を提供するものである。このフィルターの他の重要な態様は、光記録媒体に見られるような低周波数に含まれている大きな雑音エネルギーを伴った雑音域を有した雑音を増幅するのではなく、むしろ減衰させることにある。本発明の他の態様は、タップウエイトをリアルタイムに調節し、動作環境において様々な理由によりマークの大きさが変化する場合にしきい値を決定できることにあり；これにより、最大割合でのデータ再生が維持される。本発明の原理に従って構成された第１の好ましい実施例において、情報蓄積媒体上のマークは、おなじ大きさを有し、対称形状であると仮定する。この媒体は、一般的に特殊な品質管理装置を用いて製造されているため、これらの条件は、読み出し専用媒体が使用される環境において共通して見受けられる。しかしながら、この条件は、本技術分野の当業者であれば理解するように、他の媒体においても見ることができる。この条件下において、フイルターのタップウエイトを決定および設定するためのアルゴリズムは、容易に実行される。蓄積媒体から取込まれたサンプリング周波数および分離マークの振幅形状（プロフィール）が与えられると、本発明は、信号をフィルタリングするためのフィルターを備えるようになり、これによりフィルターは複数のタップを有し、以下の一般的な形式を有する伝達関数によって定義される：ここで、Ｗは、実質的に分離され、書き込まれたマークの読み出しパルス形状から導き出される；Ｗは、マークの中心が発生した瞬間にマークの中心がサンプル振幅により分割されて発生した時（後のサンプル振幅は、実質的に読み出しパルス形状のピークである）よりも時間Ｔ早くまたは時間Ｔよりも遅い時刻におけるサンプル振幅の比と等しい；Ｄは、遅延演算子であり、e^STと等しく、sはラプラス演算子であり；Ｔはデータクロックの期間を示す。タップウエイトは、上記伝達関数からのＤと同じ順序の項を集計することにより決定され、合計2n+1のタップが存在する。本発明のイコライゼーション・フィルターが、実際に雑音を増幅させず、むしろ減衰させるのは、以下でさらに議論するように、フィルターがサンプリングしたデータの周波数の約半分の雑音を増幅するにも拘らず、低周波数におけるフィルターの強い減衰特性によるものである。多量の雑音を低周波数において含む記録媒体として知られているものには、光記録媒体があり、本発明のフィルターは、最も雑音が発生する領域で雑音を減衰させ、雑音をあまり含まない領域を増幅するので特に有利である。したがって、分析に基づいた実際の最終的な総合結果として、殆ど全ての既存の横断的フィルターが雑音を増幅するにもかかわらず、雑音は増幅されず、むしろ減衰している。さらに、フィルターからの結果出力が、バイナリ１であるかバイナリ０であるかを決定するためのしきい値（ＤＬ）は、以下の値ＷおよびＷ11から演算することができる：ここで、Ｗ11は、分離されたマークが存在するトラックに隣接するトラック上の第２パルスの形状から導き出され；分離マークが存在するトラックでマーク中心が発生した時よりもＴ/２早くまたはＴ/２遅い時点で、分離マークが存在するトラックに隣接するトラックのサンプル振幅の比である。上記の式ＤＬは、もし、オフセットされたマークが、隣接するトラックにおいて１．５ビット間隔空いている場合に限定して適切であり、もし、そうでなければ、本式は適切に修正されなければならない。しかし、ＷＯＲＭおよび／または消去可能ディスクに関して、マークの大きさは、運転状況に応じて変化させてもよい。このような変化による効果の一つは、読み出しパルスの振幅形状の変化であり、これにより、値ＷおよびＷ11が変化する。しかし、本発明の特色は、読み出しパルスのサンプル振幅を再計測することにより、タップウエイトがリアルタイムに再計算されることにある。デバイダ（分割器）は、次に、ディジタル・シグナル・プロセッサー（“ＤＳＰ”）が新たなタップウエイトおよび新たな検出しきい値を再計算する間に、ＷおよびＷ11の値を再計算させることができる。したがって、本発明の他の態様は、情報蓄積媒体から情報を取込み、取込んだ情報信号中に少なくともいくらかの量のＩＳＩを有する装置により読み出しパルスの再計測を実行する装置であって以下を備えたものである：蓄積媒体；蓄積媒体上の分離されたマークからパルス形式で情報を取込む手段；取込んだパルスからＷおよびＷ11を演算する手段；シンボル間干渉を減少させるため信号をフィルタリングする手段；および検出しきい値を作り出す手段。本発明の利点は、新たな伝達関数の組合せにおいて、最適レベルのシンボル間干渉のフィルタリングを維持するために、情報蓄積装置のリアルタイム調整を可能にすることにある。実際の運転条件においては、非対称形状であることに起因して、マークの輪郭もまた変化する。この状況において、元のタップウエイトの設定では、シンボル間干渉を最適レベルでフィルタリングしない。したがって、本発明は、この条件下でタップウエイトを再計算し再設定する。次に、干渉比は、それぞれ異なった値Ｗ^-およびＷ⁺となる。この状況下において、本発明は、前述のものに似ており、フィルターが以下の形式を有する伝達関数で定義される信号をフィルタリングするためのフィルターを備えている：この伝達関数の利点は、ＤＳＰがタップウエイトを演算することを可能にすることであり、これによりマークの形に拘らず、最適レベルのフィルタリングを行なうことが出来るということである。本発明の他の態様は、マークが一定の配列に整えられていた場合に、シンボル間干渉の最適なフィルタリングを行なうことにある。この配列において、最初のトラック上のマークは、等間隔に配置される。隣接するトラック上では、マークはずらして配置されているので、最初のトラック上のマーク間の中間点を挟んで並列に配置される。この配列は、目標トラック上のマークの位置と一致する偶数のサンプル点および目標トラック上のマーク間の中間点の位置と一致する奇数のサンプル点を供給する。目標トラックは、ＲＡＭヘッドがそのトラックから情報を取込もうとするトラックのことである。例として米国特許番号5、031、168を参照のこと。この配列により、目標トラックに隣接するトラック上のマークから生成されたシンボル間干渉の最適なフィルタリングを行なうフィルターおよび伝達関数の開発が可能となる。このサンプリング技術は、同じトラックおよび隣接するトラック上のマークからのシンボル間干渉を最小化するために信号をフィルタリングする装置の開発を可能にし、装置は以下を備えている：等間隔でサンプル採取した情報信号をフィルタリングするための第１手段；奇数間隔でサンプル採取した情報信号をフィルタリングするための第２手段；および第１フィルター手段でフィルタリングされた情報信号をフィルタリングするための第２手段でフィルタリングされた情報信号に加える手段。第１サンプル手段の伝達関数は、Ｆ(s)＝１+Ｗ₂₀ (Ｄ²+Ｄ^-2)と定義され、第２サンプル機能の伝達関数は、Ｆ(s)＝１+Ｗ₁₀(Ｄ+ Ｄ^-1)と定義される。Ｗ₂₀は、前に議論したＷと同じ干渉率として定義される；サンプルは、例えば、サンプリングの偶数点（even points）において採取される。Ｗ₁₀は、分離されたマークの中心におけるサンプル振幅に最も近い奇数点において採取されたサンプル振幅の干渉比として定義される。本発明を特徴付ける上記又は他の利点及び特徴は、この文書に添付し、この文書の一部をなすクレームにおいて特定し指摘されている。しかしながら、本発明をよりよく理解するためには、使用により得られる利点および目的は、さらに本願の一部をなす図面および本発明に対する好ましい実施例に表わされ記述されていることを参照することが望ましい。図面の簡単な説明図面において、参照番号および文字は、幾つかの図を通じて対応する要素を表わす；図１（a）は、蓄積媒体上の分離マーク（isolated mark）からの時間領域における読み出しパルス形状の略図である；図１（b）は、蓄積媒体上の分離マークからのサンプル領域における読み出しパルス形状の略図である；図２は、３タップフィルターの略図である；図３は、元のパルスが図２の３タップフィルターを通過した後のいくつかのサンプル点におけるサンプル振幅値の時間領域図である；図４は、コサインフィルターの略図である。図５ａは、５タップフィルターの略図である；図５ｂは、図５ａにおけるフィルターの後のサンプルデータ領域における読み出しパルス形状の略図である；図６は、式（5）および式（6）に対応するｎ個のタップを有する横断フィルターの略図である；図７は、ＩＳＩ全体を除去するためのＩＩＲフィルターの略図である；図８は、Ｎが１、２、３、４および無限大の場合のフィルターの伝達関数のグラフ図である；図９は、ノイズパワー振幅対ホワイトノイズ入力のグラフ図である；図１０は、光学記録媒体の雑音特性（媒体雑音対周波数）のグラフ図である；図１１は、（ｎが奇数である場合の）周波数の作用としての雑音振幅のグラフ図である；図１２は、（ｎが偶数である場合の）周波数の作用としての雑音振幅のグラフ図である；図１３は、いくつかのフィルターのための目標マークの径位置の作用としてのバンドギャップ／雑音のグラフ図である；図１４は、接続されたフィルターの略図である；図１５は、パルスが非対称であることを除いて、図１で描いたものに近似する読み出しパルスのグラフ図である；図１６は、式（10）に対応する非対称の干渉比を有する一般化されたパルス減少（slimming）ディジタルフィルターおよびその後のためのタップウエイトの略図である；図１７ａおよび図１７ｂは、間隔を開けて描かれた目標マークにおける奇数サンプリングおよび目標マークから１．５ビット離れた偶数サンプリングにおける同期マークのグラフ図である；図１８は、中位のパッキング密度と、その結果生じた波形のグラフ図である；図１９は、媒体上のマークが高パッキング密度である場合と、その結果生じた波形のグラフ図である；図２０は、中位の密度を用いた蓄積媒体上の読み出しマークによって発生した電位間のバンドギャップの線図である；図２１は、高密度の場合の図２０のバンドギャップの線図である；図２２は、蓄積媒体上のマークが非常に高い密度である場合と、その結果生じた波形のグラフ図である；図２３は、ディジタルフィルターの使用を通じて生じたギャップ差のグラフ図である；図２４ａは、本発明を実行するために使用されているさまざまな部品の機能ブロック図である；図２４ｂは、分離マークおよび未測定サンプル点を示す略図である；図２４ｃは、隣接トラックに付されたマークおよび未測定サンプル点の略図である；および図２５は、本発明を実行するために使用されている部品の第２の機能ブロック図である。発明の詳細な説明この発明の原理は、ＩＳＩを減らすことを目的として、蓄積媒体を読み取るＲＡＭヘッドによって生成された信号のフィルタリングに適用される。このようなＩＳＩ低減の結果として、Ｈ信号とＬ信号の最悪のケース間のバンドギャップの増加がもたらされる。バンドギャップの増加により、正確性が向上し、ビットエラーの割合が小さくなる。本質的に、フィルタは、マーク中心が蓄積媒体上に現れる時以外の時に、サンプリング振幅を小さくするために用いられ、効果的にＩＳＩを減少させ、バンドギャップを増加させる。この発明の好ましい応用は、光ディスク環境中の信号のフィルタリングである。このような応用は、本発明の原理を適用することのできる数え切れないぐらいの型の応用の典型的な一つにすぎない。この発明の理解を容易にするため、好ましい実施例のフィルタや付属装置を含む構成要素の説明は、この発明の実施に用いる数学的アルゴリズムおよび理論を導き出す説明の後回しにする。アルゴリズムおよび理論この発明は、データサンプル点におけるＩＳＩを小さくすることを目的とする、パルス整形の一般的な方法と考えることができる。この発明は、フィルタが読み出しチャネルの前段付近に位置する場合におけるアナログフィルタ、または読み出しチャネルの後段に位置する場合（図２５参照）におけるディジタルフィルタのいずれでも実施可能である。この発明は、ディジタル・イコライザー（ここでは、イコライザーという語は、本発明の原理を実現する横断的なフィルタと考えてもよい）とともに実現されれば、効果的かつ柔軟な実施が可能である。まず図１ａおよび１ｂを参照して、読み出しチャネルのサンプリング時のパルス振幅は、以下で与えられる：周波数領域においては、パルス振幅は以下で与えられるＩＳＩを減少するため、式（2A）は、1-Ｗ・(Ｄ+Ｄ^-1)の形式のものが横断的フィルタＦ1(s)を介してこの信号を通過させることを示唆している。このことは、一般に図２に示されるような３タップフィルタとして知られている。この３タップフィルタの目的は、干渉期間におけるＷ²への従属性を強めることにある。よって、フィルタ出力は次のようになる：サンプル結果を図３に示す。２番目に近いサンプリング点の振幅が、ＷではなくＷ²である時（Ｗは通常１より小さい）、最も近いサンプリング点t₁およびt_-1 において完全なＩＳＩ除去がされているのが直ちに認められる。t₀とt₁におけるサンプル間の対比は、今、1-2Ｗ²であり、フィルタがない場合の1-Ｗと比べてかなり改善されている。等しくなる。よって、このフィルタは、図４に示す、よく知られたコサインフィルタとよく似ているといえる。高密度記録のため（図２２に良く示されている）、トラック上のマークはオーバーラップし、最内周において.3から.4ほどの高密度のＷが重要な意味を持つ。したがって、Ｗ²は0.1から0.15の範囲内となる。よって、５タップフィルタは、で示される信号を生成する。図５ａは５タップフィルタを示し、図５ｂは種々のサンプリング時において測定される振幅を示す。この場合、t₁およびt_-1における振幅が3Ｗ³に等しいのに対しトラストが得られる。t₃およびt_-3においてＷ³の振幅が生じているが、t₂および t_-2においては信号が生じていない。したがって、５タップフィルタは、３タップフィルタによって達成される改良を超えて、ＩＳＩを低減する。複数タップフィルタの伝達関数は一般化でき、次のように表される：図６に示すように、一般化したフィルタとして構築することができる。この伝達関数を用いて、複数タップ横断的フィルタは、Ｗ0，Ｗ1（２つ），Ｗ2（２つ）等の2n+1のタップウエイトを持つ。タップウエイトは、下記の二項式によって定義される。ここで、_mＣⁿは、二項係数である。したがって、タップ係数は、Ｄと同じ順序で各項を集めることによって、式（ 5）から直接導かれていることが、当業者には明らかであろう。 nが大きくなるほど、関数Ｆ⁽ⁿ⁾(s)は下記に近づくことが、指摘される重要なことである。当業者であれば式７から理解できるように、ｎの増加とともに、一般化されたフィルタは、読み取り応答の逆に近づき、より完全にシンボル間の干渉をキャンセルすることになる。実際には、限定されたタップの数が、ＩＳＩを小さくするために用いられる。この伝達関数の他の側面はインバースフィルタであり、他の実施例としては無限インパルス応答フィルタ（ＩＩＲ）である。ＩＩＲの一般的な構成は、図７に示すとおりである。しかしながら、タップの数を増やすと、ノイズの振幅が大きくなる。入力信号がホワイトノイズを含んでいる場合、フィルタによるノイズパワー振幅（ＧＮ）は、下式で与えられる：ここで、fは周波数、Ｔはサンプリング期間、Ｆ⁽ⁿ⁾(f)は上記式（５）から導かれ次のように示される： n=1,2,3,4および∞の場合のＦ⁽ⁿ⁾(f)の種々のプロットを、図８に示す。ノイズ振幅は、タップの増加に伴って大きくなることが窺える。図９に示すように、式９は、ホワイトノイズ入力に対するノイズパワー係数の計算にも用いることができる。システム中のノイズがホワイトである場合、極端なノイズ増加なしに、ＩＳＩを適切に減少できるいくつかの最適なnが存在しうることが、以上のことから示唆される。しかし、光学記録媒体のノイズ特性は、ホワイトノイズに比べ、低周波から高周波にわたって全般に減少したものである。これを図１０に示す。さらに、図１１および図１２に明らかに示されているように、奇数番目のフィルタ（ n=1,3等）は、偶数番目のフィルタに比べて良好な低周波減衰特性を持っている。したがって、図１０に示す特性のようなノイズ特性を示す記録媒体に対しては、奇数番目のフィルタが好ましい。図１０に示すノイズ特性を持った媒体について、nが奇数である本発明のフィルタは、ノイズエネルギーの増大よりも減少をもたらすことが、分析的な解析により示される。これは、図１１に示すように、フィルタがデータサンプリング周波数の半分の近傍でノイズエネルギーを増幅する一方で、低周波数においてのフィルタの大きな減衰特性によるものである。したがって、全体的な結果として、ノイズは増幅されず、むしろ減衰される。次に述べる他の実施例は、読出パルスが非対称である場合に、最適なＩＳＩフィルタリングを行なう。図１５を参照すると、記録マークや読出ビームスポットまたはその双方が、半径方向に関して非対称であれば、読出パルスの左サイドにおける干渉ウエイトＷ-は、右サイドのウエイトＷ+と異なったものになる（図１５によく現われている）。このようなケースにおいては、一般化されたフィルタ（および結合されたタップウエイト）の伝達関数は、下記のように変更される：および、図１６に示すように、非対称フィルタは対称フィルタと同じような構成を有する。他の実施例では、次に述べるように、隣接するトラックの干渉をフィルタリングしている。上記フィルタは、主として対象となるトラック上のマークからのＩＳＩに関するものであるか、ＩＳＩは隣接するマークからも生じる。図１７に示すように、マーク間隔の半分で隣接するトラックがオフセットされていれば、隣接するマーク間には、特別な関係がある：および、 W01,W10,W11,W20およびW21は、それぞれ、マークＡ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥからの、対象となるマークに対する干渉の量Ｘである。この特別の関係に基づいて、偶数位置が対象マークの位置である場合、偶数および奇数タイミング位置の双方のサンプリングによりイコライザを構成することができる。したがって、サンプリング周波数は、データ周波数の２倍となる。（図１４に示す）イコライザは、隣接するトラックが両者間に存在する特別の関係を介して「互いに結合」されているので、結合フィルタと呼ばれている。したがって、偶数サンプルは、F_A(S)＝1+W₂₀(D²+D^-2)の伝達関数を有する第１の横断的フィルタに送られる。奇数サンプルは、F_B(S)＝W₁₀(D+D^-1)の伝達関数を有する第２の横断的フィルタに送られる。結合フィルタの出力Ｓ^eq(S)は、下記で示されるトラックが互いに極めて近接している場合には、このアルゴリズムは極めて効果的であり、高いＢＥＲが達成される。しかしながら、トラックスペースが比較的大きい場合には、この結合フィルタはそれほど効果的でない。帯域レベルのダイアグラムを検討すれば、上記式によるフィルタの重要性をより良く評価することができる。（図１８に示すように）低い記録密度においては、レベル「１」と「０」がうまく分離され、「１」バンドと「０」バンドがともに狭い（図２０参照）。正確なデータ再生のためには、イコライゼーションは必要でない。しかしながら、密度が高くなるにつれて、最悪ケース「１」と最悪ケース「０」との間の差により定義されるバンドギャップ(G)は小さくなり、バンドは広くなる（図１９および２１）。極めて高い記録密度においては、トラックに沿ったマークはオーバーラップし（図２２参照）、Ｇは負になる（図２３参照）。イコライザの機能は、可能な限りギャップを増やすことであり、正確なレベル検出を可能とすることである。トラックに沿ってマークがオーバラップする場合には、このような数式はもはや正確ではなくなるが、イコライザの相対的メリットの良きガイドを与える。マークのオーバラップが無い場合、制限された形の数式は、ＧＯはイコライザが無い場合のギャップ、Ｇ_Ｎ1等は３タップフィルタがある場合のギャップ等である。Ｗ20およびＷ11は、トラックに沿っておよびトラックを横切って最も近い干渉のウエイトである（図１７に良く現れている）。バンドギャップを広くすることに加えて、与えられたイコライズされたバンドレベルに対して、正確な検出の可能性を決定する、読出チャネル信号対ノイズ比ＳＮＲもまた重要である。ＩＳＩがなく低記録密度においては、ビットエラーレートは下記によりチャネルＳＮＲに関連する：したがって、10^-6のレンジのＢＥＲを11dＢのチャネルＳＮＲによって得ることができる。しかしながら、ＩＳＩがある場合には、ＢＥＲを決定するためのＧＮＲ（すなわち、バンドギャップをノイズのrmsで割ったもの）という新たな表現を用いる方が便利である。よって、最悪のデータパターンにおいて、10^-6より小さいＢＥＲを達成するため、比ＧＮＲは約10または20dＢとすべきである。媒体の欠陥によるエラーを検出する高能力（ＥＤＡＣ）（エラー検出および訂正）システムに用いるための光記録システムにおいては、10^-6以下のＢＥＲが適切である。上記のように、Ｇは、イコライザの干渉ウエイトに依存する。しかしながら、ノイズもまたイコライザによって増幅される。読出チャネルのノイズがホワイトであり、σのＲＭＳ振幅を有するとすれば、イコライズ後のノイズ振幅は以下によって与えられる：式１９から２１および式１４から１７を組み合わせると、異なるイコライザのためのＧＮＲが見出される。σはノイズ期間すべてに共通であるから、σが低下するＧＮＲを用いた種々のイコライザを比較することは意味のあることである。３つのイコライザの比較結果を、図１３に示す。順にＧ/Ｎが増加する傾向にあることに注意が引かれる。しかしながら、既に述べたように、光学的媒体のノイズスペクトルはホワイトではなく、図１０に示すよいうに、低い周波数において多くのエネルギを含み、高い周波数になるにつれて一様に減少する。したがって、式（19）から（21）は、gnrが順次高くなるという一般的な傾向が維持されるとしても、光学的記録媒体に実際に適用することはできない。動作環境に応じて、蓄積媒体上のマークの大きさおよび形は変わりうる。このような事態においては、ＩＳＩフィルタリングの最適レベルを維持するため、リアルタイムの調整が必要である。ディジタル蓄積装置においては、通常、蓄積媒体は、システム情報が記録されるヘッダーセクションと、情報書き込み読み出しセクションを備えている。データセクションおよびヘッダーセクションの双方において、情報は個々のマークの形式で記録される。リアルタイム調整は、ヘッダーエリアに１以上のマークを分離して配置することにより行われ、その目的は干渉比ＷおよびＷ11をリアルタイムに得ることにある。図２４を参照して、この調整および計算は、Ｔ=Ｔ_-1,Ｔ₀およびＴ₊₁において、分離されたマークをサンプルしてディジタル化した時に生じる読み出しパルスの大きさを計測することにより達成される。この計測結果は、それぞれ、Ａ_-1, Ａ₀およびＡ₊₁の振幅である。その後、デバイダ（図２４ａのブロック１０９に現れている）は、値Ｗを提供するＡ_-1/Ａ₀および／またはＡ₊₁/Ａ₀の比を生成する。さらに、しきい値ＤＬを決定するため、クロストーク干渉比Ｗ11を計測する必要がある。これは、対象トラック上のマークの無い点においてサンプルをとったときに、対象トラックに隣接するトラック上の分離マークから生成されるパルスを測定することにより実行される。図２４ａ、２４ｂおよび２４ｃ参照のこと。サンプルＢ_-1とＢ₊₁はＴ２および／またはＴ/２に採取され、比Ｂ_-1/Ａ₀またはＢ₊₁/Ａ₀は値Ｗ11を提供する。実際、図２５に示すように、ある場所でのＷを測定し次の場所でのＷ11を測定することができるように、与えられたトラックの分離されたマークは、ヘッダーエリアの他の場所で生成される。これらの値は、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）に受け取られる。値が所定の範囲から外れている場合には、ディジタル・シグナル・プロセッサは、マークの形状およびサイズが変わったことを認識し、タップウエイトとＤＬを再計算する。その後、横断的フィルタのタップウエイトおよびしきい値ＤＬがリセットされる。これにより、横断的フィルタは、シンボル間干渉のフィルタリングレベルを最適化し続ける。好ましい実施例図２４ａおよび２５に、本発明の原理に基づいて構成された、ディジタルイコライザおよび付随機能ブロックの好ましい実施例を示す。当業者であれば、ここに示した種々の機能ブロックの構成および動作を直ちに理解できるであろう。しかしながら、ブロックの簡単な説明およびブロックがどのようにして本発明を実現するのかを以下に述べる。まず、１００はマークが付けられた光ディスクである。レーザー１００および光ピックアップ１０１は、公知の方法によりディスク１００上のマークに機能的に作用し、情報のビットを書き込み、読み出す。次に、信号を増幅するためプリアンプ部に伝送される信号が生成される。増幅された信号は、光学的に検出されたディスク１００のヘッダーおよびデータエリアからの信号の増幅およびフィルタリングを提供する読み出しチャネル部１０３に、クロックの生成およびドライブのデータ検出で使用するために伝送される。信号は、読出チャネル部１０３からサンプル部１０４に伝えられる。ここで、増幅された信号の振幅サンプルは、所定のデータレートにしたがって所定の離れた間隔で取得される。その後、サンプリングされた情報は、アナログ・ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）によってデジタイズされ、イコライザ部１０５に伝送される。分離されたマークに関してサンプルした振幅は、後にＤＳＰ１０６に送られる上述のＷおよびＷ11を生成するため、デバイダーに送られる。当業者であれば理解できるように、イコライザー部１０５は上述の横断フィルタを備えている。イコライザー部１０５は、シフトレジスタ５０当の信号遅延器；所定のおよび再計算されたタップウエイトを実現するための調整可能な乗算装置５１；およびフィルタ信号を生成するため種々の乗算され遅延された信号を結合する加算装置５２を備えている。実質的に、このイコライザー部１０５は、上述のアルゴリズムおよび数式を用いた上記の横断的フィルタを実現するものである。これらの機能を実行する装置の一例は、Harris CorpがモデルＨＳＰ 43891/883として製造を行っている。ＤＳＰ部１０６は、ゲインを測定し、イコライザ部１０５に含まれるフィルタで用いるための係数（すなわちタップウエイト）およびしきい値レベルを決定し、必要に応じて新たな係数を実現するようにイコライザーに指令する。これらの機能を実現するＤＳＰの一例としては、Analog devices Corporationの製造によるＡＳＤＰ 2105がある。その後、イコライズされたデータは、データバッファ部１０８に順次保持され、バッファ部１０８からデータを読み取るホストコンピュータとのインターフェイスがとれるまでブロック１０９においてバッファリングされる。イコライザー部１０５からのデータは、ディスク１００からのデータの再構築の際にエラーが生じているか否かを決定するため、エラー検出訂正部１０７（ＥＤＡＣ）に送られる。エラーが生じた場合、ブロック１１０において、イコライザーのパラメータの再調整が必要であることを示すため、エラーフラッグがセットされる。当業者であれば、訂正ルーチンはブロック１０７においても用いることができることを理解できるであろう。上記の機能ブロックは、多くの構築および動作特性を考慮すべきであり、産業界においてよく知られている。前述の説明において、本発明の構成および機能の詳細とともに、本発明の種々の特性および利点を示したが、開示は説明のためだけのものであって、特に、遅延、乗算器、マークスペースおよびトラックスペースの数については、詳細な変更が可能であることが理解できよう。また、本発明は磁気媒体、特に光ディスク媒体と同じようなノイズ特性の媒体とともにも用いることができる。さらに、当業者の知識の範囲内においてその他の修正、変更ができ、これらは添付の請求の範囲の広い範囲中に含まれる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年１１月７日【補正内容】さらに、既存の全ての形成の横断的フィルターは、隣接するトラックからのシンボル間干渉をランダム雑音として処理する。このため、ゼロ強制フィルターは、隣接トラックとのシンボル間干渉を増幅し、情報信号を歪ませる。遅延およびウエイト付けを利用した従来装置の例として、ヨーロッパ特許ＥＰ -Ａ-0 150 114は、その一方にスケーリングされた入力サンプルが印加され、他方にスケーリングされていない入力サンプルが印可される並列タップ遅延ラインを持った限定応答フィルタを一般的に開示している。その後、ウエイト付け回路は、フィルタ出力を生成するために付加されるウエイト付けされたサンプルを生成するために用いられる。この結果、情報の高密度蓄積においては、（1）イコライゼーション・フィルターのタップウエイトを最適化することにより、シンボル間干渉を許容可能な程度に最小化し、雑音を増幅することなく、むしろ減衰させるもの、（2）もし、蓄積媒体のマークのサイズが変化した場合に、タップウエイトを効率的に調節するもの、又は（3）隣接するトラックからのシンボル間干渉をより効率的にフィルタする再生フィルターおよび装置が要求される。発明の概要本発明は、情報信号からＩＳＩを除去するための簡易かつ効率的な装置および方法を提供するものである。情報を蓄積媒体から再生する場合、ＩＳＩを減少させるため、情報は、特殊な伝達特性を有する横断的フィルターを通過する。本発明は、また、フィルターの動作パラメータを計算し、設定するための手段および方法、およびバイナリ１とバイナリ０の検出しきい値を計算し設定するための手段および方法を提供するものである。このフィルターの他の重要な態様は、光記録媒体に見られるような低周波数に含まれている大きな雑音エネルギーを伴った雑音域を有した雑音を増幅するのではなく、むしろ減衰させることにある。本発明の他の態様は、タップウエイトをリアルタイムに調節し、動作環境において様々な理由によりマークの大きさが変化する場合にしきい値を決定できることにあり；これにより、最大割合でのデータ再生が維持される。本発明の原理に従って構成された第１の好ましい実施例において、情報蓄積媒体上のマークは、おなじ大きさを有し、対称形状であると仮定する。この媒体は、一般的に特殊な品質管理装置を用いて製造されているため、これらの条件は、読み出し専用媒体が使用される環境において共通して見受けられる。しかしながら、この条件は、本技術分野の当業者であれば理解するように、他の媒体においても見ることかできる。この条件下において、フイルターのタップウエイトを決定および設定するためのアルゴリズムは、容易に実行される。蓄積媒体から取込まれたサンプリング周波数および分離マークの振幅形状（プロフィール）が与えられると、本発明は、信号をフィルタリングするためのフィルターを備えるようになり、これによりフィルターは複数のタップを有し、以下の一般的な形式を有する伝達関数によって定義される：ここで、Ｗは、実質的に分離され、書き込まれたマークの読み出しパルス形状から導き出される；Ｗは、マークの中心が発生した瞬間にマークの中心がサンプル振幅により分割されて発生した時（後のサンプル振幅は、実質的に読み出しパルス形状のピークである）よりも時間Ｔ早くまたは時間Ｔよりも遅い時刻におけるサンプル振幅の比と等しい；Ｄは、遅延演算子であり、e^STと等しく、sはラプラス演算子であり；nは２に等しいかもしくは大きい；Ｔはデータクロックの期間を示す。タップウエイトは、上記伝達関数からのＤと同じ順序の項を集計することにより決定され、合計2n+1のタップが存在する。本発明のイコライゼーション・フィルターが、実際に雑音を増幅させず、むしろ減衰させるのは、以下でさらに議論するように、フィルターがサンプリングしたデータの周波数の約半分の雑音を増幅するにも拘らず、低周波数におけるフィルターの強い減衰特性によるものである。多量の雑音を低周波数において含む記録媒体として知られているものには、光記録媒体があり、本発明のフィルターは、最も雑音が発生する領域で雑音を減衰させ、雑音をあまり含まない領域を増幅するので特に有利である。したがって、分析に基づいた実際の最終的な総合結果として、殆ど全ての既存の横断的フィルターが雑音を増幅するにもかかわらず、雑音は増幅されず、むしろ減衰している。さらに、フィルターからの結果出力が、バイナリ１であるかバイナリ０であるかを決定するためのしきい値（ＤＬ）は、以下の値ＷおよびＷ11から演算することができる：ここで、Ｗ11は、分離されたマークが存在するトラックに隣接するトラック上の第２パルスの形状から導き出され；分離マークが存在するトラックでマーク中心が発生した時よりもＴ/２早くまたはＴ/２遅い時点で、分離マークが存在するトラッこの場合、nは２と等しいかまたは大きい。この伝達関数の利点は、ＤＳＰがタップウエイトを演算することを可能にすることであり、これによりマークの形に拘らず、最適レベルのフィルタリングを行なうことが出来るということである。本発明の他の態様は、マークが一定の配列に整えられていた場合に、シンボル間干渉の最適なフィルタリングを行なうことにある。この配列において、最初のトラック上のマークは、等間隔に配置される。隣接するトラック上では、マークはずらして配置されているので、最初のトラック上のマーク間の中間点を挟んで並列に配置される。この配列は、目標トラック上のマークの位置と一致する偶数のサンプル点および目標トラック上のマーク間の中間点の位置と一致する奇数のサンプル点を供給する。目標トラックは、ＲＡＭヘッドがそのトラックから情報を取込もうとするトラックのことである。例として米国特許番号5、031、168を参照のこと。この配列により、目標トラックに隣接するトラック上のマークから生成されたシンボル間干渉の最適なフィルタリングを行なうフィルターおよび伝達関数の開発が可能となる。このサンプリング技術は、同じトラックおよび隣接するトラック上のマークからのシンボル間干渉を最小化するために信号をフィルタリングする装置の開発を可能にし、装置は以下を備えている：等間隔でサンプル採取した情報信号をフィルタリングするための第１手段；奇数間隔でサンプル採取した情報信号をフィルタリングするための第２手段；および第１フィルター手段でフィルタリングされた情報信号をフィルタリングするための第２手段でフィルタリングされた情報信号に加える手段。第１サンプル手段の伝達関数は、Ｆ(s)＝１+Ｗ₂₀ (Ｄ²+Ｄ^-2)と定義され、第２サンプル機能の伝達関数は、Ｆ(s)＝１+Ｗ₁₀(Ｄ+ Ｄ^-1)と定義される。Ｗ₂₀は、前に議論したＷと同じ干渉率として定義される；サンプルは、例えば、サンプリングの偶数点（even points）において採取される。Ｗ₁₀は、分離されたマークの中心におけるサンプル振幅に最も近い奇数点において採取されたサンプル振幅の干渉比として定義される。本発明を特徴付ける上記又は他の利点及び特徴は、この文書に添付し、この文書の一部をなすクレームにおいて特定し指摘されている。しかしながら、本発明をよりよく理解するためには、使用により得られる利点および目的は、さらに本算されたタップウエイトを実現するための調整可能な乗算装置５１；およびフィルタ信号を生成するため種々の乗算され遅延された信号を結合する加算装置５２を備えている。実質的に、このイコライザ一部１０５は、上述のアルゴリズムおよび数式を用いた上記の横断的フィルタを実現するものである。これらの機能を実行する装置の一例は、Harris CorpがモデルＨＳＰ 43891/883として製造を行っている。ＤＳＰ部１０６は、ゲインを測定し、イコライザ部１０５に含まれるフィルタで用いるための係数（すなわちタップウエイト）およびしきい値レベルを決定し、必要に応じて新たな係数を実現するようにイコライザーに指令する。これらの機能を実現するＤＳＰの一例としては、Analog devices Corporationの製造によるＡＳＤＰ 2105がある。その後、イコライズされたデータは、データバッファ部１０８に順次保持され、バッファ部１０８からデータを読み取るホストコンピュータとのインターフェイスがとれるまでブロック１０９においてバッファリングされる。イコライザー部１０５からのデータは、ディスク１００からのデータの再構築の際にエラーが生じているか否かを決定するため、エラー検出訂正部１０７（ＥＤＡＣ）に送られる。エラーが生じた場合、ブロック１１０において、イコライザーのパラメータの再調整が必要であることを示すため、エラーフラッグがセットされる。当業者であれば、訂正ルーチンはブロック１０７においても用いることができることを理解できるであろう。上記の機能ブロックは、多くの構築および動作特性を考慮すべきであり、産業界においてよく知られている。前述の説明において、本発明の構成および機能の詳細とともに、本発明の種々の特性および利点を示したが、開示は説明のためだけのものであって、特に、遅延、乗算器、マークスペースおよびトラックスペースの数については、詳細な変更が可能であることが理解できよう。また、本発明は磁気媒体、特に光ディスク媒体と同じようなノイズ特性の媒体とともにも用いることができる。請求の範囲１．蓄積媒体を読み取るランダムアクセス・メモリヘッドによって生成される形式の信号をフィルタリングする装置であって：ａ）所定の期間信号を遅延させる複数の伝達遅延手段（50）；ｂ）入力および出力を有する調整可能な複数の乗算装置（51）であって、タップウエイトによって遅延信号を乗算するため、前記入力において前記遅延手段（ 50）に機能的に接続された乗算装置；ｃ）前記各乗算装置（51）の出力に機能的に接続され、前記乗算装置（51）からの乗算され遅延された信号を加算して、フィルタリングされた信号を生成するための加算手段（52）；を備えたものにおいて装置の伝達関数が：によって表わされ、これによりフィルタリングされた信号のシンボル間干渉が最小化され、信号に現われるノイズが低周波において顕著に減衰されることを特徴とするもの。ここで、Ｗはマーク中心が生じた時のサンプル振幅によって分割されるマーク中心発生時よりもＴ早い時かＴ遅い時の実質的に分離されたマークのサンプル振幅の比によって定義される干渉比、Ｄはe^STに等しい遅延演算子、sはラプラス演算子であり、nは２と等しいかまたは大きい、前記タップウエイトは伝達関数から同じ順番Ｄの項を集めることにより決定される。２．請求項１の装置において、乗算装置（51）の数が７であることを特徴とするもの。３．請求項１の装置において、前記媒体は、それぞれがディスクの中心から半径を有するほぼ同心円状またはらせん状のトラックに記録された情報を有するディスクであり、Ｗの値は与えられた半径のために予め定められており、タップウエイトは各所定の値Ｗのために決定されることを特徴とするもの。４．請求項３の装置において、タップウエイトは、ルックアップテーブルを用いて与えられた値Ｗのために決定されることを特徴とするもの。５．請求項３の装置において、さらに下記を備えたもの：ａ）前記媒体上の分離されたマークのパルス形状を測定する手段、ここで前記パルス形状は信号によって運ばれる；ｂ）測定したパルス形状からＷを決定する手段；ｃ）決定したＷにしたがって、新たなタップウエイトおよび新たなしきい値を決定する手段；ｄ）前記乗算装置を新たなタップウエイトに設定する手段。６．請求項５の装置において、新たなタップウエイトおよび新たなしきい値を決定する手段は、ディジタル・シグナル・プロセッサ（106）を備えていることを特徴とするもの。７．請求項５の装置において、さらに、フィルタリング信号がバイナリー１であるかバイナリー０であるかを決定するために、しきい値を利用する比較手段を備え、しきい値ＤＬは値ＷおよびＷ11から計算されることを特徴とするもの：ＤＬ＝(1/2)(1-2Ｗ)(1+4Ｗ²)(1+2Ｗ+4Ｗ11) ここで、Ｗ11は、第１のパルス形状が位置する径に隣接する径の第２のパルス形状から導かれる第２の干渉比として定義される。８．請求項７の装置において、Ｗ11は、パルス中心が発生する時からＴ/２早い時点またはＴ/２遅い時点におけるサンプル振幅の、第１のパルス形状が位置する径に隣接する径の、分離されたマークが位置する径において、パルス中心が発生する時のサンプル振幅に対する比として定義されるもの。９．信号をフィルタリングする方法であって下記のステップを備えたもの：ａ）生成された信号を受け取り；ｂ）生成信号を、複数の遅延信号にタップウエイトを乗算するための複数の調整可能な乗算装置を含むフィルタを通してフィルタリングし、ここで、前記フィルタは下記の伝達関数Ｆ(s)を有している：ここで、ＷはＷはマーク中心が生じた時のサンプル振幅によって分割されるマーク中心発生時よりもＴ早い時かＴ遅い時の実質的に分離されたマークのサンプル振幅の比によって定義される干渉比、Ｄはe^STに等しい遅延演算子、sはラプラス演算子であり、nは２と等しいかまたは大きい、前記タップウエイトは伝達関数から同じ順序Ｄの項を集めることにより決定され、フィルタリング信号におけるシンボル間干渉が最小化され、信号に存在するノイズが低周波で大きく減衰される。１０．請求項９の方法において、生成された信号は、光ディスクからデータを読み出す形式のランダムアクセス・メモリヘッドによって生成される場合において、データは光ディスク媒体におけるマーク上に蓄積され、マークは、通常、光ディスクの中心から異なる半径にある円状トラック、同心円またはらせんにおけるトラック内に配置されており、下記のステップを備えたもの：ａ）トラックの読み出しを行なう前に各トラックのためにＷを決定するステップ；ｂ）新たなＷのために対応するタップウェイトを計算するステップ；およびｃ）各乗算装置に計算されたタップウェイトを設定するステップ。１１．請求項１０の方法であって、下記のステップを備えたもの：トラック上の実質的に分離されたマークによりリアルタイムに生成されたパルスの形状を測定するステップにおいて、Ｗの値は、マークの中心が発生した時点でマークの中心がサンプル振幅により分割された時、Ｔ早い時点またはＴ遅い時点におけるサンプルされた振幅の比率と等しい。１２．請求項１１の方法であって、さらに、エラーを検出するととともに、Ｗを再計算するステップを備えたもの。１３．蓄積媒体を読むランダムアクセス・メモリヘッドにより生成され、パルスが非対称である信号をフィルタリングするための装置であって、以下を備えた装置：ａ）特定の信号を遅延させる複数の伝達遅延手段（50）；ｂ）タップウェイトによって遅延した信号を乗算するために前記遅延手段（50 ）の入力において装置（51）に機能的に接続されており、入力および出力を有する複数の調整可能な乗算器装置（51）；およびｃ）前記の各装置（51）の出力に機能的に接続され、前記装置（51）からの遅延信号の乗算結果を加算するための加算手段（52）であり、これによってフィルターされた信号が作り出される装置おいて、該装置の伝達関数が：によって表わされ、Ｗ⁺およびＷ^-は径方向に関して非対称なマークのための非対称干渉比であり、読み出しパルス（Ｗ^-）の左側での干渉ウエイトが右側（Ｗ⁺）のそれと異なっている、Ｄは遅延演算子であってe^STに等しく、nは２と等しいかまたは大きい、sはラプラス演算子であり、前記タップウェイトは上記伝達関数からのＤにおける同じ命令の条件を集計することによって決定される、これにより、フィルターされた信号におけるシンボル間干渉は最小化され、低周波数において信号とともに存在するいかなる雑音を著しく減少させる。１４．請求項１３の装置において、乗算装置（51）の数が７であることを特徴とするもの。１５．請求項１３の装置であって、さらに下記を備えたもの：ａ）パルス形状は信号によって運搬されるものであり、媒体上の分離されたマークのパルス形状を計測するための手段；ｂ）計測したパルス形状からＷを決定する決定する手段；ｃ）決定されたＷに従い、新たなタップウェイトおよび新たなしきい値を決定する手段；およびｄ）新たなタップウェイトを用いて前記乗算手段を設定する手段。１６．請求項１５の装置において、新たなタップウェイトおよび新たなしきい値を決定する手段は、ディジタル・シグナル・プロセッサー（106）を備えていることを特徴とするもの。１７．非対称信号をフィルタリングする方法であって、下記のステップを備えたもの：ａ）生成信号を受取るステップ；ｂ）生成信号を、複数の遅延信号にタップウェイトを乗算するための複数の調整可能な乗算装置を含むフィルターを通してフィルタリングするステップ、ここで、フィルターは下記の伝達関数Ｆ(s)を有している：ここで、Ｗ⁺およびＷ^-は径方向に関して非対称なマークのための非対称干渉比であり、読み出しパルス（Ｗ^-）の左側での干渉ウエイトが右側（Ｗ⁺）のそれと異なっている、Ｄは遅延演算子であってe^STに等しく、nは２と等しいかまたは大きい、Ｄは遅延演算子であってe^STに等しく、sはラプラス演算子であり、前記タップウェイトは上記伝達関数からのＤにおける同じ命令の条件を集計することによって決定される、これにより、フィルターされた信号におけるシンボル間干渉は最小化され、低周波数において信号とともに存在するいかなる雑音を著しく減少させる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ローフェンバーガー，ジェームズエイチ. アメリカ合衆国，コロラド州 80919，コロラドスプリングス，リフレサークル 6427 (72)発明者ポポヴィック，スティーブエス. アメリカ合衆国，コロラド州 80906，コロラドスプリングス，ウェッジウッドコート 375 【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】１．蓄積媒体を読み取るランダムアクセス・メモリヘッドによって生成される形式の信号をフィルタリングする装置であって：ａ）所定の期間信号を遅延させる複数の伝達遅延手段；ｂ）入力および出力を有する調整可能な複数の乗算装置であって、タップウエイトによって遅延信号を乗算するため、前記入力において前記遅延手段に機能的に接続された乗算装置；ｃ）前記各乗算装置の出力に機能的に接続され、前記乗算装置からの乗算され遅延された信号を加算して、フィルタリングされた信号を生成するための加算手段；を備えたものにおいて装置の伝達関数が：によって表わされ、これによりフィルタリングされた信号のシンボル間干渉が最小化され、信号に現われるノイズが低周波において顕著に減衰されることを特徴とするもの。ここで、Ｗは所定の干渉比、Ｄはe^STに等しい遅延演算子、sラプラス演算子であり、前記タップウエイトは伝達関数から同じ順番Ｄの項を集めることにより決定される。２．請求項１の装置において、乗算器装置の数が５であることを特徴とするもの。３．請求項１の装置において、乗算装置の数が７であることを特徴とするもの。４．請求項１の装置において、前記媒体は、それぞれがディスクの中心から半径を有するほぼ同心円状のトラックに記録された情報を有するディスクであり、Ｗの値は与えられた半径のために予め定められており、タップウエイトは各所定の値Ｗのために決定されることを特徴とするもの。５．請求項４の装置において、タップウエイトは、ディジタル・シグナル・プロセッサにより与えられた値Ｗのために決定されることを特徴とするもの。６．請求項４の装置において、タップウエイトは、ルックアップテーブルを用いて与えられた値Ｗのために決定されることを特徴とするもの。７．請求項４の装置において、さらに、フィルタリングされた信号のエラーを検出し訂正する手段を備えているもの。８．請求項４の装置において、さらに下記を備えたもの：ａ）前記媒体上の分離されたマークのパルス形状を測定する手段、ここで前記パルス形状は信号によって運ばれる；ｂ）測定したパルス形状からＷを決定する手段；ｃ）決定したＷにしたがって、新たなタップウエイトおよび新たなしきい値を決定する手段；ｄ）前記乗算装置を新たなタップウエイトに設定する手段。９．請求項８の装置において、新たなタップウエイトおよび新たなしきい値を決定する手段は、ディジタル・シグナル・プロセッサを備えていることを特徴とするもの。１０．請求項８の装置において、さらに、フィルタリング信号がバイナリー１であるかバイナリー０であるかを決定するために、しきい値を利用する比較手段を備え、しきい値ＤＬは値ＷおよびＷ11から計算されることを特徴とするもの：ＤＬ＝(1/2)(1-2Ｗ)(1+4Ｗ²)(1+2Ｗ+4Ｗ11) ここで、Ｗ11は、第１のパルス形状が位置するトラックに隣接するトラックの第２のパルス形状から導かれる第２の干渉比として定義される。１１．請求項１０の装置において、Ｗ11は、第１のパルス形状が位置するトラックに隣接するトラックの、分離されたマークが位置するトラックでのパルス中心の時点からＴ/２早い時点またはＴ/２遅い時点におけるサンプル振幅の比として定義されるもの。１２．請求項１の装置において、フィルタは、サンプリングの前にアナログの形式で実行されることを特徴とするもの。１３．請求項１の装置において、フィルタは、サンプリングの後にディジタルの形式で実行されることを特徴とするもの。１４．請求項１の装置において、前記媒体は光ディスクであることを特徴とするもの。１５．請求項１の装置において、各乗算装置は、媒体上の実質的に分離されたマークからの信号によって実行される読み出しパルス形状の機能により調整可能なタップウエイトを有していることを特徴とするもの。１６．請求項１５の装置において、さらに下記を備えたもの：ａ）前記媒体上の実質的に分離された読み出しパルス形状を測定する手段、ここで前記読み出しパルス形状は信号によって運ばれる；ｂ）測定したパルス形状にしたがって新たなＷおよびＷ11を決定する手段、ここで、Ｗ11は、第１のパルス形状が位置するトラックに隣接するトラックの第２のパルス形状から導かれる第２の干渉比によって定義される；ｃ）新たなタップウエイトおよび新たなしきい値を決定するための手段、ここでしきい値はフィルタリングされた信号がバイナリー１であるかバイナリー０であるかを決定するために用いられる；ｄ）前記乗算装置に新たなタップウエイトを設定する手段。１７．請求項１６の装置において、さらに、しきい値を利用するための手段を備えたことを特徴とするもの。ここで、しきい値ＤＬは、値ＷおよびＷ11から導きだせる：ＤＬ＝(1/2)(1-2Ｗ)(1+4Ｗ²)(1+2Ｗ+4Ｗ11) １８．請求項１７の装置において、Ｗ11は、第１のパルス形状が位置するトラックに隣接するトラックの、分離されたマークが位置するトラックでのパルス中心の時点からＴ/２早い時点またはＴ/２遅い時点におけるサンプル振幅の比として定義されるもの。１９．請求項１８の装置において、新たなタップウエイトを決定する手段は、ディジタル・シグナル・プロセッサを備えていることを特徴とするもの。２０．信号をフィルタリングする方法であって下記のステップを備えたもの：ａ）生成された信号を受け取り；ｂ）生成信号を、複数の遅延信号を生成するための複数の遅延および複数の遅延信号にタップウエイトを乗算するための複数の調整可能な乗算装置を含むフィルタを通してフィルタリングし、ここで、前記フィルタは下記の伝達関数Ｆ(s)を有している：ここで、Ｗは所定の干渉比であり、Ｄはe^STに等しい遅延演算子であり、sはラプラス演算子であり、前記タップウエイトは伝達関数から同じ順序Ｄの項を集めることにより決定され、フィルタリング信号におけるシンボル間干渉が最小化され、信号に存在するノイズが低周波で大きく減衰される。２１．請求項２０の方法において、生成された信号は、光ディスクからデータを読み出す形式のランダムアクセス・メモリヘッドによって生成される場合において、データは光ディスク媒体におけるマーク上に蓄積され、マークは、通常、光ディスクの中心から異なる半径にある同心円におけるトラック内に配置されており、下記のステップを備えたもの：ａ）トラックの読み出しを行なう前に各トラックのためにＷを決定するステップ；ｂ）新たなＷのために対応するタップウェイトを計算するステップ；およびｃ）各乗算装置に計算されたタップウェイトを設定するステップ。２２．請求項２１の方法であって、下記のステップを備えたもの：トラック上の実質的に分離されたマークにより生成されたパルスの形状を測定するステップにおいて、Ｗの値は、マークの中心が発生した時点でマークの中心がサンプル振幅により分割された時、Ｔ早い時点またはＴ遅い時点におけるサンプルされた振幅の比率と等しい。２３．請求項２２の方法であって、さらに、エラーを検出するととともに、Ｗを再計算するステップを備えたもの。２４．蓄積媒体を読むランダムアクセス・メモリヘッドにより生成され、パルスが非対称である信号をフィルタリングするための装置であって、以下を備えた装置：ａ）特定の信号を遅延させる複数の伝達遅延手段；ｂ）タップウェイトによって遅延した信号を乗算するために入力において装置に機能的に接続されており、入力および出力を有する複数の調整可能な乗算器装置；およびｃ）前記の各装置の出力に機能的に接続され、前記装置からの遅延信号の乗算結果を加算するための加算手段であり、これによってフィルターされた信号が作り出される装置おいて、該装置の伝達関数が：によって表わされ、Ｗ⁺およびＷ^-は所定の干渉関係にあり、Ｄは遅延演算子であってe^STに等しく、sはラプラス演算子であり、前記タップウェイトは上記伝達関数からのＤにおける同じ命令の条件を集計することによって決定される、これにより、フィルターされた信号におけるシンボル間干渉は最小化され、低周波数において信号とともに存在するいかなる雑音を著しく減少させる。２５．請求項２４の装置において、乗算器装置の数が５であることを特徴とするもの。２６．請求項２４の装置において、乗算器装置の数が７であることを特徴とするもの。２７．請求項２４の装置であって、さらに下記を備えたもの：ａ）パルス形状は信号によって運搬されるものであり、媒体上の分離されたマークのパルス形状を計測するための手段；ｂ）計測したパルス形状からＷ⁺およびＷ^-を決定する決定する手段；ｃ）決定されたＷ⁺およびＷ^-に従い、新たなタップウェイトおよび新たなしきい値を決定する手段；およびｄ）新たなタップウェイトを用いて前記乗算手段を設定する手段。２８．請求項２７の装置において、新たなタップウェイトおよび新たなしきい値を決定する手段は、ディジタル・シグナル・プロセッサーを備えていることを特徴とするもの。２９．非対称信号をフィルタリングする方法であって、下記のステップを備えたもの：ａ）生成信号を受取るステップ；ｂ）生成信号を、複数の遅延信号を生成するための複数の遅延および複数の遅延信号にタップウェイトを乗算するための複数の調整可能な乗算装置を含むフィルターを通してフィルタリングするステップ、ここで、フィルターは下記の伝達関数Ｆ(s)を有している：ここで、Ｗ⁺およびＷ^-は所定のクロストーク干渉比であり、Ｄは遅延演算子であってe^STに等しく、sはラプラス演算子であり、前記タップウェイトは上記伝達関数からのＤにおける同じ命令の条件を集計することによって決定される、これにより、フィルターされた信号におけるシンボル間干渉は最小化され、低周波数において信号とともに存在するいかなる雑音を著しく減少させる。３０．双方が同じトラック上にあるマークからの信号をフィルタリングするための装置であって、下記を備えたもの：（a）偶数間隔でサンプルした情報信号をフィルタリングするための第１手段；（b）奇数間隔でサンプルした情報信号をフィルタリングするための第２手段；および（c）シンボル間干渉の減少とともにフィルターされた信号を作り出すために、第１手段によってフィルターされた情報信号を第２手段によりフィルターされた情報信号に加えるための手段。３１．請求項３０の装置において、（a）フィルタリングのための第１手段は、複数のタップを有し、伝達関数Ｆ( s)＝１+Ｗ₂₀(Ｄ²+Ｄ^-2)によって定義される横断的フィルターであり；および（b）フィルタリングのための第２手段は、複数のタップを有し、伝達関数Ｆ( s)＝１+Ｗ₁₀(Ｄ+Ｄ^-1)によって定義される横断的フィルターであることを特徴とするもの。３２．請求項３１の装置において、各タップは横断的フィルターが信号を受取る前に決定され設定されたタップウェイトを有していることを特徴とするもの。３３．請求項３１の装置において、各タップは、光ディスク上の１または２以上のマーク上の読み出しパルス形状に基づき調整可能なタップウェイトを有していることを特徴とするもの。３４．シンボル間干渉を最小化するために信号をフィルタリングする方法であって、下記のステップを備えたもの：（a）偶数間隔で採取した信号を第１フィルター手段を通してフィルタリングするステップ；（b）奇数間隔で採取した信号を第２フィルター手段を通してフィルタリングするステップ；および（c）第１フィルター手段を通してフィルターした信号を、第２フィルター手段を通してフィルターした信号に加えるステップ。３５．請求項３４の方法において、（a）フィルタリングのための第１手段は、複数のタップを有する横断的フィルターであり、伝達関数Ｆ(s)＝１+Ｗ₂₀(Ｄ²+Ｄ^-2)により定義され、（b）フィルタリングのための第２手段は、複数のタップを有する横断的フィルターであり、伝達関数Ｆ(s)＝1+Ｗ₁₀(Ｄ+Ｄ^-1)により定義される。３６．光学的情報蓄積媒体から情報を取込むための装置において、取込まれた情報は、シンボル間干渉を含み、装置は下記を備えたもの：（a）複数のトラックと、各トラックに少なくとも１の分離されたマークを有する光学的情報蓄積媒体；（b）蓄積媒体から信号形式の情報を取込むための手段；（c）干渉比およびしきい値を決定するために、分離されたマークの読み出しパルス形状を計測する手段；および（d）干渉比およびしきい値によって決定された値に基づいて取込んだ信号をフィルタリングする手段、これにより、シンボル間干渉の量が減少するもの。３７．請求項３６の装置において、蓄積媒体は、さらに少なくとも１トラックに配列された複数のマークを含むことを特徴とするもの。３８．請求項３７の装置において、一般に、ディスクの中心周囲に同心円状に形成されたトラックを備えている、３９．請求項３７の装置において、蓄積媒体は、少なくとも１のトラック上に記憶した少なくとも特定の予め記憶されたマークを含み、特定の予め記憶されたマークは、シンボル間干渉を測定するために用いられることを特徴とするもの。４０．請求項３９の装置において、予め記憶されたマークは、適切な位置に置かれているので、他のマークからシンボル間干渉を受けないことを特徴とするもの。４１．請求項４０の装置において、予め記録されたマークはデータを格納するための第１領域とシステム情報を格納するための第２領域に置かれることを特徴とするもの。４２．請求項４１の装置において、予め記録されたマークは、システム情報を格納するための第２領域に含まれることを特徴とするもの。