JPS63179466A - ２値信号再生装置 - 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〕 この発明は、磁気ディスク、磁気テープなどの記録媒体
から再生された２値信号の劣化した低周波成分を補償し
、元の２値信号を再生形成する２値信号再生装置に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、２値信号の１例であるＮＲＺ（ＮｏｎＲｅｔｕ
ｒｎ　　ｔｏ　Ｚｅｒｏ　）信号は第８図の実線に示す
ように、直流ｔ！！までの低周波成分を含んでいる。な
お、第８図の横軸、縦軸は正規化された周波数、振幅を
示す。

そして、２値信号を用いたデジタル伝送あるいはデジタ
ル記録再生を行なう場合、低周波成分が遮断または減衰
によって失われて劣化すると、受信あるいは再生２値信
号の振幅基準となるベースラインの変動（以下ペースラ
インワンダリンクト称する）が生じ、受信側あるいは再
生側でいわゆる符号誤りが発生する。

たとえば、電話線路によるデジタル伝送の場合は、１対
の信号線によって信号の伝送と給電とを行なう必要があ
るため、直流域を含む前記低周波成分の帯域が給電に割
当てられ、このとき、２値信号がたとえば第３図の破線
に示す伝送特性、すなわち低周波成分が遮断された特性
で伝送され、前述のベースラインワンダリングが生じ、
受信側で符号誤りが発生する。

また、たとえば磁気テープを記録媒体としてデジタル記
録再生する場合は、記録再生用の磁気ヘッドの微分応答
特性などにもとづき、電話線路を用いたデジタル伝送の
場合と同様に、低周波成分が遮断されてベースワンダリ
ングが生じ、再生側で符号誤りが発生する。

そこで、たとえば雑誌”アイ　イー　イー　イー　トラ
ンスアクションズ　オン　コミユニケージｍｌ　ンＸ’
　、　ＶＯＬ、　Ｃ０Ｍ−２２、ＡＩ　、　１９７４年
１月（ＩＥＥＴＲＡＮ８ＡＣＴＩＯＮ８　　　ＯＮ　　
　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ８゜ＶＯＬ、　ＣＯＭ−
２２、黒１　、　ＪＡＮＵＡ１’ＬＹ　１９７４　）”
の１〜５頁のエフ　　デー　　ワールドハワー（Ｆ　、
Ｄ　、ＷＡＬＤＨＡＵＥＲ）著「同軸伝送のだめの実験
的な２８０メガビット／秒デジタル再生機における量子
化帰還（ＱｕａｎｔｉｚｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ　　ｉｎ
　ａｎ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ４’　２８０−Ｍｂ／
ｓ　ＤｉｇｉｔａｌＲｅｐｅａｔｅｒ　　ｆｏｒ　Ｃｏ
ａｘｉａＪ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ　）　Ｊには
、電話線路によるデジタル伝送の場合に、つぎに説明す
る量子化帰還法により、劣化した低周波成分を補償して
元の２値信号を再生形成することが記載されている。

すなわち、前記雑誌に記載された量子化帰還法により、
劣化した低周波成分を補償して元の２値信号を再生形成
する２値信号再生装置は、第４図に示すように加算器（
１）、ゼロクロスコンパレータからなるゼロクロス識別
再生用の比較器（２）、および量子化帰還フィルタを形
成するローパスフィルタ（３）を用いて形成され、この
とき、フィルタ（３）の帯域はほぼ失なわれた低周波成
分のみを通す帯域に設定される。

そして、入力端子（４）から加算器（υに、たとえば第
５図の実線に示すように低周波成分が失われて劣化した
受信２値信号が入力されると、該２値信号が比較器（２
）、アイ・ルタ（３）の閉ループの正帰還路を介して加
算器（υに戻され、このとき、比較器（２）の出力信号
が低周波成分を有する２値信号になるとともに、フィル
タ（３）によって比較器（２）の２値信号の低周波成分
のみが抽出されるため、加算器（υは、受信２値信号に
第５図の破線に示すフィルタ（３）からの補償用の低周
波成分の信号を加算し、受信２値信号の劣化した低周波
成分を補償して比較器（２）に出力する。

したがって、比較器（２］から出力端子（５）に、低周
波成分を補償してベースラインワンダリングを抑えた受
信２値信号にもとづく２値信号が再生形成されて出力さ
れる。

ところで、前述の量子化帰還法では、正帰還によって低
周波成分の補償を行なうため、電話線路によるデジタル
伝送の場合のように振幅変動などにもとづく帰還量の変
動が少ない場合には、安嚢に動作するが、デジタル記録
再生のように帰還量の変動が大きくなる場合には動作が
不安定になり、安定した補償が行なえなくなる。

すなわち、デジタル記録再生の場合は、たとえば、磁気
ヘッドと磁気テープの接触状態の変化。

磁気テープの表面のごみ、傷などにもとづき、再生２値
信号に大きな振幅変動などが発生し、量子化帰還法で補
償しようとすると、帰還量の変動が大きくなって動作が
不安定になり、このとき振幅変動などの伝搬が長男いて
補償が行なえなくなる。

そこで、たとえば「識別信号を用いたデジタル磁気記録
特性の改良」（電気通信学会　磁気記録研究会資料ＭＲ
８４−８８）には、磁気テープを用いてデジタル記録再
生を行なうデジタルＶＴＲなどの場合、つぎに説明する
開ループ構成のフィードフォワード（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ
　ＦｅｅｄＦｏｒｗａｒｄ　）型の低周波補償法（以下
フィードフォワード法と称スる）ニヨリ、再生２値信号
の劣化した低周波成分を補償して元の２値信号を再生形
成することが記載されている。

すなわち、前記フィードフォワード法の補償を行なう２
値信号再生装置は、第６図に示すように加算器（６）、
ゼロクロスコンパレータからなるゼロクロス識別再生用
の２個の比較器（７）　、　（８）　、およびナイキス
トフィルタを形成するローパスフィルタ（９）を用いて
形成され、このときフィルタ（９）の帯域は第４図のフ
ィルタ（３）と同様に、はぼ失なわれた低周波成分のみ
を通す帯域に設定されている。

そして、入力端子ａｃｉに入力された再生２値信号が加
算器（６１と比較器（８）に並列入力されるとともに、
比較器（８）の出力信号の低周波成分がフィルタ（９）
を介して加算器（６）に入力され、加算器ｔ６１により
、再生２値信号にフィルタ（９）を介した補償用の低周
波成分の信号が加算され、再生２値信号の劣化した低周
波成分が補償され、加算器（２）から比較器（７）に、
低周波成分を補償した再生２値信号が出力される。

したがって、比較器（７）から出力端子αυに、低周波
成分を補償してベースラインワインダリングを抑えた再
生２値信号にもとづく２値信号が再生形成されて出力さ
れる。

そして、フィードフォワード法では、第６図からも明ら
かなように、低周波成分を補償するための比較器（８）
、フィルタ（９）が入力端子（１Ｇと加算器（６１との
間に設けられ、量子化帰還法のような閉ループの正帰還
路を形成せず、開ｌレープ構成によって失なわれた低周
波成分が補償されるため、再生２値信号の大きな振幅変
動などが生じても、安定に動作し、振幅変動などの伝搬
が少なく、量子化帰還法の場合より安定した動作で補償
が行なえる利点を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、量子化帰還法の装置の場合は、第４図からも
明らかなように、低周波成分が補償されてベースライン
がほぼ一定に補償された２値信号が比較器（２）に入力
されるため、比較器（２）からはほぼ理想的な特性の２
値信号が出力される。

しかし、フィードフォワード法の装置の場合は、入力端
子ＱＧの再生２値信号、すなわち低周波成分が劣化して
ベースラインワインダリングの生じた再生２値信号にも
とづき、比較器（８）がゼロクロス識別再生によって補
償用の２値信号を生成するため、比較器（８）の出力信
号は、第７図に示すように時間軸方向の多くのジッタを
含んだ信号になる。

なお、第７図のＴは再生２値信号のピット周期を示し、
ΔＴはジッタの期間を示す。

すなわち、再生２値信号の低周波成分を補償する従来の
この種２値信号再生装置は、たとえば比較器（８）の出
力信号の低周波成分、すなわちジッタの多い低周波成分
を用いて劣化した低周波成分の補償を行なうため、たと
えば比較器（７）から出力された２値信号、すなわち再
生形成された補償後の２値信号が、時間軸変動、アイパ
ターンの劣化した信号、すなわち８７Ｎの劣化した信号
になる問題点があり、かつ、極端なベースラインワンダ
リングによって再生２値信号に大きな橡幅変動などが生
じたときには、低周波成分の補償が行なえなくなる問題
点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
記録媒体の再生２値信号の劣化した低周波成分を補償し
、前記媒体に記録された元の２値信号を再生形成する２
値信号再生装置において、前記再生２値信号が入力され
る第１の加算器と、前記第１の加算器の出力信号をゼロ
クロス識別再生し、該識別再生によって生成された２値
信号を出力する第１の比較器と、 前記第１の比較器の出力信号の前記低周波成分を抽出し
安定性限界内に設定された所定の帰還率で前記第１の加
算器に正帰還出力するローパスフィルタと、 前記第１の加算器の出力信号または該出力信号の遅延信
号と前記ローパスフィルタの出力信号とを加算する第２
の加算器と、 前記第２の加算器の出力信号をゼロクロス識別再生し、
前記再生２値信号の前記低周波成分を補償した２値信号
を生成して出力する第２の比較器と を備えたことを特徴とする２値信号再生装置である。

〔作　用〕

したがって、第１の加算器、第１の比較器およびローパ
スフィルタにより、量子化帰還法で第１の加算器の出力
信号の低周波成分が補償されるとともに、第１の加算器
の出力信号とローパスフィルタの出力信号とが入力され
る第２の加算器および第２の比較器により、フィードフ
ォワード法で第２の加算器の出力信号の低周波成分が補
償される。

そして、ローパスフィルタが安定性限界内に設定された
所定の帰還率で出力信号を第１の加算器に帰還するため
、入力された再生２値信号は、再生２値信号に大きな振
幅変動などが生じたときにも、安定な動作の範囲内の帰
還量に抑えられた量子化帰還法で劣化した低域成分が補
償された後、不足する補償量がジッタの少ないローパス
フィルタの出力信号を用いたフィードフォワード法で補
なわれ、安定な動作でＳ／Ｎの劣化を防止して劣化した
低周波成分がほぼ完全に補償され、常に、８７Ｎの高い
ほぼ完全な元の２値信号が第２の比較器によって再生形
成される。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その実施例を示した第１図および
第２図とともに詳細に説明する。

（ｌ実施例） まず、ｌ実施例を示した第１図について説明する。

第１図において、（２）はたとえば磁気テープから再生
されたＮＲＺ信号形式の再生２値信号が入力される入力
端子、（２）は入力端子（２）の再生２値信号と後述の
ローパスフィルタの出力信号とを加算する第１の加算器
、Ｑ４は加算器（至）の出力信号が入力される第１の比
較器であり、ゼロクロスコンパレータからなり、入力信
号をゼロクロス識別再生して２値信号を生成する。

ａ５は比較器α荀の出力信号が入力される量子化帰還フ
ィルタ兼ナイキストフィルタ用のローパスフィルタでる
し、第４図のフィルタ（３）および第６図のフィルタ（
９）と同様に、入力端子（２）の再生２値信号の失なわ
れた低周波成分のみを通す帯域に設定されるとともに、
入力レベルまたは出力レベルの調整にもとづき、抽出し
た低周波成分を所定の帰還率で加！器ａ３に正帰還して
戻す。

Ｑｆ９は加算器α］の出力信号とフィルタａＦＪの出力
信号とを加算する第２の加算器、ａηは加算器Ｑ・の出
力信号が入力される第２の比較器であり、比較器０４）
と同様のゼロクロスコンパレータかラナリ、入力信号を
ゼロクロス識別再生して２値信号を生成し、該２値信号
を低周波成分の補償後に再生形成した２値信号として出
力端子（至）に出力する。

なお、加算器卯、比較器ａ蜀、フィルタＱＱにより、量
子化帰還法の補償を行なう閉ループ路が形成され、かつ
、加算器αＱ、比較器αΦ、ａηおよびフィルタａ５に
より、フィードフォワード法の補償を行なう開ループ路
が形成されている。

そして、入力端子（２）の再生２値信号、たとえば第５
図の実線の再生２値信号が加算器（至）を介して比較器
Ｑ４に入力されるとともに、比較器Ｑ４の出力信号の低
周波成分がフィルタ（至）を介して加算器（至）に入力
されるため、加算器０は、入力端子（２）の再生２Ｍ１
信号に、フィルタ←Ｑから正帰還入力された低周波成分
の信号、すなわち劣化して失われた低周波成分の補償信
号を加算して出力する。

ところで、入力端子（２）の再生２値信号の振幅（レベ
ル）をｖｉ、フィルタ０５の出力信号の振幅（レベル）
を■ｒとした場合、Ｖｉ　、　ＶＴが帰還制御の入力信
号、帰還信号のレベルとなり、このとき、帰還率（帰還
係数）をα（０〈α）とすれば、つぎのべ１）式が成立
する。

Ｖｉ／Ｖ「＝　（］−α）／α　　　　　・・・（υ式
さらに、（１）式において、帰還信号が発散して■「が
■の方向に変化すると、Ｖｉ／Ｖ「中０になって動作が
不安定になるため、動作の安定性を保つ場合は、帰還率
αを、つぎの（２１式の範囲内、すなわち安定性限界内
の値に設定する必要がある。

０〈α〈１　　　　　　　　　　・・・（２）式そして
、（１）　、　（２３式からも明らかなように、帰還率
αを小さくする程動作の安定化が図られる。

しかし、帰還率αを小さくすると、フィルタα旬からの
正帰還量が少なくなり、量子化帰還法による補償効果が
低下する。

そこで、第１図では、フィルタ０５の入力レベルまたは
出力レベルを調整し、帰還率αを、入力端子亜の再生２
値信号に対して動作が安定性を有する範囲内の最大の帰
還率、すなわち安定性限界内の所定の帰還率に設定し、
フィルタａ５から加算器（２）に、前記所定の帰還率で
低周波成分を正帰還出力する。

したがって、加算器（至）の出力信号は、再生２値信号
に対して安定に動作する範囲内の帰還量の量子化帰還法
により、再生２値信号の低周波成分を補償した信号にな
る。

また、比較器０少の入力信号が、加算器（至）の出力信
号、すなわちベースラインワンダリングを抑制した信号
になるため、フィルタ（至）の出力信号は、ジッタの少
ない信号になる。

そして、加算器α１の出力信号とフィルタα１の出力信
号とが加算器ＯＱに入力され、加算器ＱｌｌＧにより、
ジッタの少ないフィルタα四の出力信号を用いたフィー
ドフォワード法で加算器（至）の出力信号の低周波成分
がさらに補償され、このとき、帰還率を抑えたことによ
って量子化帰還法で補償しきれなかつた低周波成分が、
帰還路を有しない開ループ構成のフィードフォワード法
でほぼ完全に補償てれる。

したがって、比較器Ｑηの入力信号は、常に、ジッタが
少なく、ベースラインワンダリングがほぼ完全に抑えら
れた２値信号になり、入力端子亜の再生２値信号の状態
によらず、比較器αηから出力端子（至）に、記録され
た元の２値信号の復元信号が高い８７Ｎ特性で再生形成
されて出力される。

すなわち、第１図の場合は、入力端子（２）の再生２値
信号に大きな振幅変動が生じても動作が不安定にならな
いように帰還率を抑えた量子化帰還法の補償により、再
生２値信号の低周波成分が正帰還で補償された後、量子
化帰還路のジッタの少ないフィルタα四の補償用の出力
信号を用いたフィードフォワード法の補償により、量子
化帰還法で補償しきれなかった低周波成分が補償される
ため、安定な動作で再生２値信号の低周波成分がほぼ完
全に補償され、高Ｓ／Ｎで正確に元の２値信号を再生形
成することができ、デジタルＶＴＲなどに適用すること
により、再生時の符号誤りなどを大幅に低減することが
できる。

（他の実施例） つぎに、他の実施例を示した第２図について説明する。

第２図において、第１図と異なる点は、加算器（１３、
Ｑ＊の接続路に遅延線などからなる時間遅れ補償用の遅
延回路α９を設けた点である。

すなわち、入力端子α４の再生２値信号のビットレート
が大きくなると、加算器（至）の出力信号とフィルタ０
５の出力信号との時間遅れを無視することができなくな
る。

そこで、第２図では遅延回路ａ窃により、加算器α１の
出力信号を、はぼ、比較器（１４）　、フィルタＱＱの
遅延時間だけ遅らせて加算器（至）に出力し、加算器ａ
３の出力信号とフィルタ（イ）の出力信号との時間ずれ
を補正する。

したがって、第２図の場合は、入力端子（２）の再生２
値信号のビットレートが大きいときにも、時間ずれの発
生を防止して再生２値信号の低周波成分をほぼ完全に補
償し、高Ｓ／Ｎで正確に元の２値信号を再生形成するこ
とができる。

なお、前記両実施例において、再生２値信号がＮｌ’Ｌ
Ｚ信号以外の信号の場合にも同様の効果が得られるのは
勿論であり、また、記録媒体が磁気テープ以外の種々の
媒体であってよいのは勿論理である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の２値信号再生装置によると、
第１の加算器、第１の比較器およびローパスフィルタに
より、安定に動作する範囲内の帰還量に抑えた量子化帰
還法で再生２値信号の低周波成分を補償した後、該補償
で補償しきれなかった再生２値信号の低周波成分を、第
１の加算器の出力信号とローパスフィルタの出力信号と
が入力される第２の加算器、第２の比較器により、ジッ
タの少ないローパスフィルタの出力信号を用いたフィー
ドフォワード法で補償したことにより、再生２値信号に
大きな振幅変動などが生じたときにも、安定な動作で再
生２ｆａ信号の劣化した低周波成分をほぼ完全に補償し
、高Ｓ／Ｎで正確に元の２値信号を再生形成して第２の
比較器から出力することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の２値信号再生装置の１
実施例、他の実施例それぞれのブロック図、第８図は２
値信号の周波数と振幅の関係説明図、第４図は量子化帰
還法で低周波成分を補償する従来の２値信号再生装置の
ブロック図、第５図は第４図の動作説明用の周波数と振
幅との関係説明図、第６図はフィードフォワード法で低
周波成分を補償する従来の２値信号再生装荷のブロック
図、第７図は第６図の動作説明用の波形図である。 （６）・・・入力端子、■、αＱ・・・第１．第２の加
算器、０４Ｉ、αη・・・第１．第２の比較器、Ｑ５・
・・ローパスフィルタ、Ｑｌｌ＞・・・出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体の再生２値信号の劣化した低周波成分を
   補償し、前記媒体に記録された元の２値信号を再生形成
   する２値信号再生装置において、前記再生２値信号が入
   力される第１の加算器と、前記第１の加算器の出力信号
   をゼロクロス識別再生し、該識別再生によつて生成され
   た２値信号を出力する第１の比較器と、 前記第１の比較器の出力信号の前記低周波成分を抽出し
   安定性限界内に設定された所定の帰還率で前記第１の加
   算器に正帰還出力するローパスフィルタと、 前記第１の加算器の出力信号または該出力信号の遅延信
   号と前記ローパスフィルタの出力信号とを加算する第２
   の加算器と、 前記第２の加算器の出力信号をゼロクロス識別再生し、
   前記再生２値信号の前記低周波成分を補償した２値信号
   を生成して出力する第２の比較器と を備えたことを特徴とする２値信号再生装置。