JPWO2009041598A1 - Signal quality evaluation apparatus, method, and information recording / reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
レベル平均値算出器は、ビタビ検出器が出力する検出データ列と、等化器の出力とから、ビタビ検出器におけるブランチメトリック算出の基準値を生成する。エラーベクトル算出器は、互いに誤りやすい信号列のペアのパス間における基準値の差を求め、基準値の差に基づく値を成分とするエラーベクトルを生成する。実効ノイズ算出器は、エラーベクトルと、ビタビ誤差算出器にて求められたビタビ誤差の時系列データを要素とするベクトルとの内積を求め、内積の2乗平均を算出する。評価指標算出器は、エラーベクトルの大きさと、実効ノイズ算出器にて算出された内積の2乗平均とに基づいて、信号品質評価値を算出する。The level average value calculator generates a reference value for branch metric calculation in the Viterbi detector from the detection data string output from the Viterbi detector and the output of the equalizer. The error vector calculator obtains a difference in reference values between paths of a pair of signal sequences that are prone to error, and generates an error vector having values based on the difference in reference values as components. The effective noise calculator calculates an inner product of the error vector and a vector having the Viterbi error time series data obtained by the Viterbi error calculator as an element, and calculates a mean square of the inner products. The evaluation index calculator calculates a signal quality evaluation value based on the magnitude of the error vector and the mean square of the inner product calculated by the effective noise calculator.
Description
本発明は、信号品質評価装置、方法、及び、情報記録再生装置に関し、更に詳しくは、情報記録媒体から得られた再生信号を等化してビタビ検出によりデータ判別を行うデータ再生にて再生信号の品質を評価する信号品質評価装置、方法、及び、情報記録再生装置に関する。 The present invention relates to a signal quality evaluation apparatus, method, and information recording / reproducing apparatus. More specifically, the present invention relates to a signal quality evaluation apparatus that reproduces data obtained by equalizing a reproduced signal obtained from an information recording medium and performing data discrimination by viterbi detection. The present invention relates to a signal quality evaluation apparatus, method, and information recording / reproducing apparatus for evaluating quality.
光ディスクは、あらかじめデータが記録された再生専用の光ディスクと、情報の記録が可能な光ディスクの2種類に分類される。再生専用の光ディスクでは、通常マスタリングプロセスと呼ばれる露光プロセスを利用し、光ディスク上にエンボス(物理的な凹凸)を形成することでデータが記録される。記録が可能な光ディスクでは、光ディスクに集光されたレーザ光を照射して、記録膜の何らかの物理的な特性を変化させることで記録が行われる。これまで、光ディスクに記録された信号の品質評価は、光ディスクにレーザを照射して得られる再生信号のジッタ特性を測定して行われるのが一般的であった。ジッタによる信号品質評価は、再生信号のゼロクロス点が精度良く検出できる場合、すなわち、レベルスライスによって情報の2値化が安定にできる場合に適している。 Optical discs are classified into two types: read-only optical discs on which data is recorded in advance and optical discs on which information can be recorded. In a read-only optical disk, data is recorded by forming an emboss (physical unevenness) on the optical disk by using an exposure process usually called a mastering process. In a recordable optical disc, recording is performed by irradiating a laser beam condensed on the optical disc to change some physical characteristics of the recording film. Until now, the quality evaluation of signals recorded on an optical disc has been generally performed by measuring the jitter characteristics of a reproduction signal obtained by irradiating the optical disc with a laser. Signal quality evaluation based on jitter is suitable when the zero-cross point of a reproduction signal can be detected with high accuracy, that is, when binarization of information can be stabilized by level slices.
光ディスクの記録密度を高めていくと、再生信号の信号振幅が減少し、再生信号のゼロクロス点が検出しにくくなる。このような高密度条件下でデータを再生する有効な手法として、PRML(Partial-Response Maximum-Likelihood)と呼ばれる信号検出方法が知られている。この手法では、ノイズ成分を高めないように、再生波形を、符号間干渉を有する波形に等化(PR等化)し、ビタビ復号(ML)と呼ばれる手法でデータを識別する。PR等化は、データ周期(クロック)ごとの振幅で規定され、例えば、PR(a,b,c)は、時刻0での振幅がa、時刻Tでの振幅がb、時刻2Tでの振幅がc、それ以外の時刻での振幅は0となる。振幅が0でない成分の総数は、拘束長と呼ばれる。
As the recording density of the optical disc is increased, the signal amplitude of the reproduction signal decreases and it becomes difficult to detect the zero cross point of the reproduction signal. As an effective technique for reproducing data under such a high density condition, a signal detection method called PRML (Partial-Response Maximum-Likelihood) is known. In this method, the reproduced waveform is equalized (PR equalized) to a waveform having intersymbol interference so as not to increase noise components, and data is identified by a method called Viterbi decoding (ML). PR equalization is defined by the amplitude for each data period (clock). For example, PR (a, b, c) has an amplitude at
PRMLでは、エッジ位置を検出してデータを復号するのではなく、再生波形をクロック周期ごとにサンプリングして得られた値を用いて、ビタビ復号によりデータを復号する。このため、ジッタのようなエッジ位置の時間的な揺らぎ情報だけでは、PRMLの検出性能を推測することは困難である。PRMLにおける再生信号の品質評価法として、特許文献1に記載の方法がある。特許文献1では、所定のデータ列及び所定のパーシャルレスポンス特性から目標信号を求め、当該目標信号と、クロック周期ごとの再生信号との差異である等化誤差をクロック周期ごとに算出し、当該等価誤差の自己相関に基づいて信号品質を評価する。ここでいう所定のデータ列とは、媒体に記録された1/0(あるいは1/−1)データ列を意味し、所定のパーシャルレスポンス特性とは、例えば、PR(1,2,2,2,1)のようなPR多項式を意味する。
PRMLでは、線型な符号間干渉を前提としているため、アシンメトリなどの非線型な歪みや高記録密度下で観測される非線型な再生波形歪みに対して弱いという問題があった。非線型な歪みへの耐性を改善する手法として、適応型PRMLという手法が近年用いられるようになってきた。適応型PRMLでは、例えば、(1)従来のPRMLと同様にPR多項式から算出される目標信号を用いて等化を行い、(2)等化後のレベル分布特性に応じてビタビ検出時のブランチメトリック算出の際の基準値を適応的に変化させ、(3)(2)で定められた基準値に基づいてビタビ検出を行ってデータ(1/0(又は−1))の判別を行う、という手順で、データの再生(データ判別)が行われる。 Since PRML is premised on linear intersymbol interference, there is a problem that it is vulnerable to nonlinear distortion such as asymmetry and nonlinear reproduction waveform distortion observed under high recording density. As a technique for improving resistance to non-linear distortion, a technique called adaptive PRML has recently been used. In the adaptive type PRML, for example, (1) equalization is performed using a target signal calculated from a PR polynomial as in the conventional PRML, and (2) a branch at the time of Viterbi detection according to the level distribution characteristic after equalization. The reference value at the time of metric calculation is adaptively changed, and Viterbi detection is performed based on the reference value determined in (3) and (2) to determine data (1/0 (or -1)). Data reproduction (data discrimination) is performed by the procedure described above.
PRML検出における誤り率を推定するための指標を得るには、データ判別が行われるビタビ検出における誤り率を推定する必要がある。誤り率推定には、レベルスライスにおける信号振幅に相当するユークリッド距離、及び、歪みを含めたノイズの実効成分(有色ノイズの場合には、ノイズの自己相関を考慮した実効成分)を算出する必要がある。通常のPRMLでは、ビタビ検出におけるブランチメトリック算出の際の基準値(ノイズ0)が、所定のデータ列と所定のパーシャルレスポンス特性との畳み込み演算で決定される。この場合、特許文献1に記載されているように、ユークリッド距離はPR多項式から導出することが可能である。また、ビタビ検出におけるノイズの実効成分を算出するためのノイズの自己相関に対する重み付け係数も、PR多項式から導出することが可能である。従って、ユークリッド距離とノイズの実効成分の比を算出して、信号品質評価を行うことができる。 In order to obtain an index for estimating the error rate in PRML detection, it is necessary to estimate the error rate in Viterbi detection in which data discrimination is performed. For error rate estimation, it is necessary to calculate the Euclidean distance corresponding to the signal amplitude in the level slice and the effective component of noise including distortion (in the case of colored noise, the effective component considering noise autocorrelation). is there. In normal PRML, a reference value (noise 0) at the time of branch metric calculation in Viterbi detection is determined by a convolution operation between a predetermined data string and a predetermined partial response characteristic. In this case, as described in Patent Document 1, the Euclidean distance can be derived from the PR polynomial. Also, a weighting coefficient for noise autocorrelation for calculating the effective noise component in Viterbi detection can be derived from the PR polynomial. Therefore, the signal quality can be evaluated by calculating the ratio between the Euclidean distance and the effective component of noise.
しかしながら、適応型PRMLでは、ブランチメトリック算出の際の基準値は、等化の目標信号レベルと必ずしも一致しないため、ユークリッド距離やノイズの自己相関に乗ずる係数をPR多項式から求めることができない。このため、信号品質評価を行うための指標を定式化することが困難であった。また、適応型PRMLでは信号品質を評価できる適当な指標がないために、非線型な歪みが生じる再生条件下で、記録或いは再生条件を最適化することが困難であった。 However, in the adaptive PRML, since the reference value for calculating the branch metric does not necessarily match the target signal level for equalization, a coefficient for multiplying the Euclidean distance and the noise autocorrelation cannot be obtained from the PR polynomial. For this reason, it has been difficult to formulate an index for performing signal quality evaluation. In addition, since there is no appropriate index for evaluating signal quality in adaptive PRML, it is difficult to optimize recording or reproduction conditions under reproduction conditions in which nonlinear distortion occurs.
ビタビ検出では、等化再生出力列uiと所定のデータ列との間の状態遷移に応じて規定される基準出力列との距離(ブランチメトリック)を算出し、最小のブランチメトリックを与えるデータ列を選択して、1/−1の2値データ列判定を行う。ビタビ検出で誤りが生じるのは、誤った基準出力列が最小のブランチメトリックを与える場合であり、このような誤検出は、基準出力列間のユークリッド距離が小さい場合に起きやすい。なお、2値データの表現については、2値データを1/−1と表現する場合と、1/0と表現する場合とがあるが、ここでは1/−1の表現を用いることとする。1/0の表現を用いた場合の説明も同様である。In Viterbi detection, a distance (branch metric) between a reference output string defined according to a state transition between the equalized reproduction output string u i and a predetermined data string (branch metric) is calculated, and a data string giving the minimum branch metric And 1 / −1 binary data string determination is performed. An error occurs in Viterbi detection when an erroneous reference output sequence gives the minimum branch metric, and such erroneous detection is likely to occur when the Euclidean distance between the reference output sequences is small. As for the expression of binary data, there are a case where binary data is expressed as 1 / -1, and a case where it is expressed as 1/0. Here, the expression of 1 / -1 is used. The same applies to the case where the 1/0 expression is used.
以下、PR(1,2,2,2,1)の場合を例に説明する。誤りやすいデータ列として、データ列A「11111−1−1−1−1」と、データ列B「1111−1−1−1−1−1」とを考える。データ列Aの基準出力列v1は、「1、3、5、7、8、6、2、−2、−6、−7、−5、−3、−1」となる。また、データ列Bの基準データ列v2は、「1、3、5、7、6、2、−2、−6、−8、−7、−5、−3、−1」となる。データ列Aとデータ列Bとでは、5時刻目のビットが異なっている。その結果、基準出力列v1とv2との間には、5時刻目以降に、2×(1,2,2,2,1)という違いが生じている。データ列Aとデータ列Bとの間のユークリッド距離は、Σ(v1,i−v2,i)2=4×14となる。Hereinafter, the case of PR (1, 2, 2, 2, 1) will be described as an example. As data strings that are likely to be erroneous, consider data string A “11111-1-1-1-1” and data string B “1111-1-1-1-1-1”. The reference output string v 1 of the data string A is “1, 3, 5, 7, 8, 6, 2, −2, −6, −7, −5, −3, −1”. The reference data string v 2 of the data sequence B is "1,3,5,7,6,2, -2, -6, -8, -7, -5, -3, -1". The data string A and the data string B have different bits at the fifth time. As a result, there is a difference of 2 × (1, 2, 2, 2, 1) between the reference output trains v 1 and v 2 after the fifth time. The Euclidean distance between the data string A and the data string B is Σ (v 1, i −v 2, i ) 2 = 4 × 14.
ビタビ検出器に入力される等化再生出力列をuiとする。ビタビ検出器では、データ列Aに対応するブランチメトリック値M1=Σ(ui−v1,i)2と、データ列Bに対応
する距離M2=Σ(ui−v2,i)2とが計算され、両者の大小関係が比較される。も
ともとディスクに記録されてあったデータ列がデータ列Aであった場合、M1<M2であれば、データは正しく再生されたことになる。しかし、ノイズの影響でM1>M2となっていると、データ列Bが選択され、検出誤りが生じることになる。従って、検出誤りが起こる確率は、DM=M2−M1<0となる確率と等価である。Let u i be the equalized reproduction output sequence input to the Viterbi detector. In the Viterbi detector, the branch metric value M 1 = Σ (u i −v 1, i ) 2 corresponding to the data string A and the distance M 2 = Σ (u i −v 2, i ) corresponding to the data string B 2 is calculated, and the magnitude relationship between the two is compared. If the data string originally recorded on the disc is the data string A, if M 1 <M 2 , the data is correctly reproduced. However, if M 1 > M 2 due to the influence of noise, the data string B is selected and a detection error occurs. Therefore, the probability that a detection error occurs is equivalent to the probability that DM = M 2 −M 1 <0.
ディスクに記録されてあったデータ列をデータ列Aとし、ノイズの時系列データをniとすると、ui=v1,i+niであり、DMは、
DM=Σ(v1,i−v2,i+ni)2−Σni 2=Σ(v1,i−v2,i)2−
2Σni×(v1,i−v2i)
と表現される。1項目を振幅S、2項目をノイズNとみなせば、DM<0となる確率は、通常の振幅検出において誤検出が起きる確率と同等であり、その信号品質を表すSNRは、ユークリッド距離をEDとして、SNR=S2/σ2=ED2/σ2となる。ノイズが白色であれば、σ2=ED×E[ni 2]となるので、SNR=ED/E[ni 2]となり、分子がユークリッド距離、分母が白色ノイズの分散であり、一般に良く知られているSNRに帰着される。ここで、E[ ]は[ ]内の数値について加算平均を求めることを表す演算子である。The data string had been recorded on the disc with the data sequence A, the time-series data of noise and n i, a u i = v 1, i + n i, DM is
DM = Σ (v 1, i -v 2, i + n i) 2 -Σn i 2 = Σ (v 1, i -v 2, i) 2 -
2Σn i × (v 1, i −v 2i )
It is expressed. If one item is amplitude S, and two items are noise N, the probability of DM <0 is equivalent to the probability of erroneous detection in normal amplitude detection, and the SNR representing the signal quality is the Euclidean distance ED. SNR = S 2 / σ 2 = ED 2 / σ 2 . If the noise is white, σ 2 = ED × E [n i 2 ], so SNR = ED / E [n i 2 ], the numerator is the Euclidean distance, the denominator is the dispersion of white noise, Reduced to a known SNR. Here, E [] is an operator representing obtaining an average of the numerical values in [].
しかしながら、ノイズは一般には白色ではないので、自己相関も含めて、σ2=4E[(Σni×(v1,i−v2i))2]を計算しなければならない。エラーベクトルEVとして、EV=v1−v2、ノイズベクトルnとしてn=[n1,n2,n3,...]
と定義し、S=Σ(v1,i−v2,i)2、N=−2Σni×(v1,i−v2i)、
|EV|2=Σ(v1,i−v2,i)2、σ2=E[N2]を、SNR=S2/σ2に
代入すれば、
SNR=|EV|4/(4×E[(n・EV)2])(“・”は内積を表す)
となる。これが、ビタビ検出におけるSNRの一般化された式である。従って、EVが定義できれば、ビタビ検出におけるSNRを求めることが可能となる。However, since noise is generally not white, σ 2 = 4E [(Σn i × (v 1, i −v 2i )) 2 ] must be calculated including autocorrelation. As the error vector EV, EV = v 1 −v 2 , and as the noise vector n, n = [n 1 , n 2 , n 3 ,. . . ]
S = Σ (v 1, i −v 2, i ) 2 , N = −2Σ n i × (v 1, i −v 2i ),
If | EV | 2 = Σ (v 1, i −v 2, i ) 2 , σ 2 = E [N 2 ] is substituted into SNR = S 2 / σ 2 ,
SNR = | EV | 4 / (4 × E [(n · EV) 2 ]) (“·” represents an inner product)
It becomes. This is a generalized equation for SNR in Viterbi detection. Therefore, if EV can be defined, the SNR in Viterbi detection can be obtained.
通常のPRMLでは、基準出力列はデータと既知(目標)のPR多項式との畳込みで規定されるので、EV=(A−B)×Hとあらわに表現できる。ここでA,Bは、データ列A、Bに相当するベクトルである。ビットシフトのエラーであれば、A−B=1、2TシフトのエラーであればA−B=[1、0、−1]、2T連続シフトのエラーであればA−B=[1、0、−1、0、1]となり、PR(1,2,2,2,1)に対しては、EVはそれぞれ2[1、2、2、2、1],2[1、2、1、0、−1、−2、−1],2[1、2、1、0、0、0、1、2、1]となる。このEVを用いて算出したSNRが、特許文献1で開示されているSNRである。 In normal PRML, the reference output sequence is defined by convolution of data and a known (target) PR polynomial, and therefore can be expressed explicitly as EV = (A−B) × H. Here, A and B are vectors corresponding to the data strings A and B. For bit shift errors, AB = 1, 2T for shift errors, AB = [1, 0, −1], for 2T continuous shift errors, AB = [1, 0 for error. , -1, 0, 1], and for PR (1, 2, 2, 2, 1), the EV is 2 [1, 2, 2, 2, 1], 2 [1, 2, 1 , 0, -1, -2, -1], 2 [1, 2, 1, 0, 0, 0, 1, 2, 1]. The SNR calculated using this EV is the SNR disclosed in Patent Document 1.
適応型PRMLでは、アシンメトリなどの非線型外乱に対するロバスト性を高めるために、データ列とパーシャルレスポンス波形との畳込みではなく、等化再生出力列のレベル平均値で基準出力が規定される。例えば、ラン長制限d=1の変調方式と拘束長5のMLの組み合わせでは、許容される16種類の5時刻ビット列組み合わせ([11111]、[11110]、[11100]、...)ごとに基準出力が規定される。基準出力は、等化再生波形から各ビット列に対応する出力を抽出し平均化するのが一般的である。このように、適応型PRMLでは基準出力が一様には定義されないので、EVを一様に定義することができず、SNRを求めることが困難であった。
In adaptive PRML, in order to improve robustness against non-linear disturbances such as asymmetry, the reference output is defined by the level average value of the equalized reproduction output sequence rather than the convolution of the data sequence and the partial response waveform. For example, in the combination of the modulation method with the run length limit d = 1 and the ML with the
本発明は、ブランチメトリック算出の際の基準値がPR多項式に基づいて定められない適応型PRMLで、再生信号の信号品質を評価することができる評価指標を求めることができる信号品質評価装置、方法、及び、情報記録再生装置を提供することを目的とする。 The present invention relates to a signal quality evaluation apparatus and method capable of obtaining an evaluation index capable of evaluating the signal quality of a reproduction signal by an adaptive PRML in which a reference value for branch metric calculation is not determined based on a PR polynomial. And an information recording / reproducing apparatus.
本発明は、第1の態様において、情報記録媒体から読み出された再生信号を等化し、該等化した再生信号からビタビ検出によりデータ判別を行うデータ再生装置における再生信号の品質評価方法であって、
ビタビ検出におけるブランチメトリック算出に用いられる一連の基準値を再生信号の出力分布に基づいて算出し、
互いに誤りやすい信号列を含む信号ペアの双方のパス間で、クロック周期ごとの状態に対応する前記基準値の差を求め、該基準値の差に基づく成分を有する第1のベクトルを生成し、
前記基準値と等化再生信号との差であるビタビ誤差をクロック周期ごとに求め、該求めたビタビ誤差の時系列データを要素とし、前記第1のベクトルと同じ成分数を有する第2のベクトルを生成し、
前記第1のベクトルと第2のベクトルとの内積を求め、前記第1のベクトルの大きさを信号振幅として、該信号振幅と前記内積とに基づいて信号評価値を求め、該信号評価値により再生信号の信号品質を評価することを特徴とする再生信号品質評価方法を提供する。The present invention provides a quality evaluation method for a reproduction signal in a data reproduction apparatus according to the first aspect, wherein a reproduction signal read from an information recording medium is equalized and data discrimination is performed from the equalized reproduction signal by viterbi detection. And
A series of reference values used for branch metric calculation in Viterbi detection is calculated based on the output distribution of the reproduction signal,
Finding a difference in the reference value corresponding to the state of each clock period between both paths of a signal pair including a signal sequence that is likely to be erroneous, and generating a first vector having a component based on the difference in the reference value;
A second vector having a Viterbi error, which is a difference between the reference value and the equalized reproduction signal, for each clock period, having time series data of the obtained Viterbi error as an element, and having the same number of components as the first vector Produces
An inner product of the first vector and the second vector is obtained, a signal evaluation value is obtained based on the signal amplitude and the inner product, with the magnitude of the first vector as a signal amplitude, and the signal evaluation value Provided is a reproduction signal quality evaluation method characterized by evaluating the signal quality of a reproduction signal.
本発明は、第2の態様において、情報記録媒体から読み出された再生信号を等化し、該等化した再生信号からビタビ検出によりデータ判別を行うデータ再生装置における再生信号の品質評価方法であって、
ビタビ検出におけるブランチメトリック算出に用いる一連の基準値を再生信号の出力分布に基づいて算出し、
等化再生信号と対応する1つの前記基準値との差であるビタビ誤差をクロック周期ごとに求め、
ビタビ誤差が信号品質に及ぼす実効ノイズ(σ2)を前記ビタビ誤差の自己相関の積和演算により算出することを特徴とする再生信号品質評価方法を提供する。The present invention is the reproduction signal quality evaluation method in the data reproduction apparatus according to the second aspect, wherein the reproduction signal read from the information recording medium is equalized, and data discrimination is performed from the equalized reproduction signal by viterbi detection. And
A series of reference values used for branch metric calculation in Viterbi detection is calculated based on the output distribution of the reproduction signal,
A Viterbi error, which is a difference between the equalized reproduction signal and the corresponding one of the reference values, is determined for each clock period;
Provided is a reproduction signal quality evaluation method characterized in that an effective noise (σ 2 ) exerted on signal quality by a Viterbi error is calculated by a product-sum operation of autocorrelation of the Viterbi error.
本発明は、第3の態様において、等化器とビタビ検出器とを有する情報再生装置における再生信号品質を評価する信号品質評価装置であって、
ビタビ検出の拘束長をLとし、1又は0を成分とする長さLのデータ列AをA=[a1,a2,...,aL]として、取り得るデータ列Aのそれぞれについて、データ列Aに対応する再生信号出力の平均値、又は、データ列Aに対応する前記等化器の出力の平均値を算出し、ビタビ検出におけるブランチメトリック算出のための一連の基準値を生成するレベル平均値算出器と、
互いに誤りやすい信号列を含む信号列ペアが通るそれぞれのパス間で前記基準値の差を求め、該基準値の差に基づく値を成分とする第1のベクトルを生成するエラーベクトル算出器と、
前記等化器出力と前記レベル平均値算出器によって算出された平均値との差であるビタビ誤差を求めるビタビ誤差算出器と、
前記ビタビ誤差の時系列データを要素とし、前記第1のベクトルと同じ成分数を有するベクトルを第2のベクトルとし、前記第1のベクトルと前記第2のベクトル2との内積を求め、該内積の2乗平均を算出する実効ノイズ算出器とを備えることを特徴とする信号品質評価装置を提供する。The present invention, in a third aspect, is a signal quality evaluation apparatus for evaluating reproduction signal quality in an information reproduction apparatus having an equalizer and a Viterbi detector,
A data string A of length L having a constraint length of Viterbi detection as L and 1 or 0 as a component is represented as A = [a1, a2,. . . , AL], the average value of the reproduction signal output corresponding to the data string A or the average value of the output of the equalizer corresponding to the data string A is calculated for each possible data string A to detect Viterbi A level average calculator for generating a series of reference values for branch metric calculation in
An error vector calculator that obtains a difference between the reference values between paths through which signal sequence pairs including signal sequences that are likely to be erroneous each other pass, and generates a first vector having a value based on the difference between the reference values as a component;
A Viterbi error calculator for obtaining a Viterbi error that is a difference between the equalizer output and the average value calculated by the level average value calculator;
The time series data of the Viterbi error is used as an element, a vector having the same number of components as the first vector is used as a second vector, an inner product between the first vector and the
本発明は、第4の態様において、等化器とビタビ検出器とを有し、光ディスクに対する情報の記録・情報の再生を行う情報記録再生装置であって、
ビタビ検出の拘束長をL、1又は0を成分とする長さLのデータ列AをA=[a1,a2,...,aL]として、取り得るデータ列Aのそれぞれについて、データ列Aに対応する再生信号出力の平均値、又は、データ列Aに対応する前記等化器の出力の平均値を算出し、ビタビ検出におけるブランチメトリック算出のための一連の基準値を生成するレベル平均値算出器と、
互いに誤りやすい信号列を含む信号列ペアが通るそれぞれのパス間で前記基準値の差を求め、該基準値の差に基づく値を成分とする第1のベクトルを生成するエラーベクトル算出器と、
前記等化器出力と前記レベル平均値算出器によって算出された平均値との差であるビタビ誤差を求めるビタビ誤差算出器と、
前記ビタビ誤差の時系列データを要素とし、前記第1のベクトルと同じ成分数を有するベクトルを第2のベクトルとし、前記第1のベクトルと前記第2のベクトルとの内積を求め、該内積の2乗平均を算出する実効ノイズ算出器と、
前記エラーベクトル算出器が生成した第1のベクトルの大きさと、前記実効ノイズ算出器が算出した内積の2乗平均とに基づいて、信号品質評価値を算出する評価指標算出器を備えることを特徴とする情報記録再生装置を提供する。In a fourth aspect, the present invention is an information recording / reproducing apparatus that has an equalizer and a Viterbi detector, and performs recording / reproduction of information on / from an optical disc,
A data string A having a length L having a constraint length of Viterbi detection as L, 1 or 0 as a component is represented by A = [a1, a2,. . . , AL], the average value of the reproduction signal output corresponding to the data string A or the average value of the output of the equalizer corresponding to the data string A is calculated for each possible data string A to detect Viterbi A level average calculator for generating a series of reference values for branch metric calculation in
An error vector calculator that obtains a difference between the reference values between paths through which signal sequence pairs including signal sequences that are likely to be erroneous each other pass, and generates a first vector having a value based on the difference between the reference values as a component;
A Viterbi error calculator for obtaining a Viterbi error that is a difference between the equalizer output and the average value calculated by the level average value calculator;
The time series data of the Viterbi error is used as an element, a vector having the same number of components as the first vector is used as a second vector, an inner product of the first vector and the second vector is obtained, An effective noise calculator for calculating the mean square;
An evaluation index calculator for calculating a signal quality evaluation value based on the magnitude of the first vector generated by the error vector calculator and the mean square of the inner product calculated by the effective noise calculator. An information recording / reproducing apparatus is provided.
本発明の信号品質評価装置、方法、及び、情報記録再生装置では、通常のPRMLでは信号の再生が困難な高記録密度条件下あるいは非線型な再生波形に対して、情報記録媒体に記録された信号の品質を評価することができる。 In the signal quality evaluation apparatus, method, and information recording / reproducing apparatus of the present invention, recording is performed on an information recording medium under a high recording density condition or a non-linear reproduction waveform, which is difficult to reproduce a signal by normal PRML The quality of the signal can be evaluated.
本発明の上記、及び、他の目的、特徴及び利益は、図面を参照する以下の説明により明らかになる。 The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the drawings.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の信号品質評価装置を含む情報再生装置を示している。情報再生装置10は、少なくとも、A/D変換器(ADC)11、PLL回路12、等化器13、ビタビ検出器14、タップ係数算出器15、FIRフィルタ16、レベル平均値算出器17、エラーベクトル算出器18、評価指標算出器19、ビタビ誤差算出器20、及び、実効ノイズ算出器21を有する。なお、図1では、A/D変換器11の出力をPLL回路12に入力する構成としているが、A/D変換器11とPLL回路12との順序を逆にした構成も可能である。また、等化器13に至る信号経路に、信号の周波数特性等を補正するプリ等化器を設けてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an information reproducing apparatus including a signal quality evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. The
A/D変換器11は、情報媒体を再生して得られた再生信号を、デジタル信号に変換する。PLL回路12は、A/D変換器11の出力を入力し、入力チャネル周波数に同期するように位相制御を行い、固定サンプリングレートのデータ列から補間したサンプリング信号を出力する。等化器13は、PLL回路12の出力を波形等化して出力する。ビタビ検出器14は、等化器13が出力する等化信号を入力し、ビタビ検出により、等化信号に対応する2値の検出データ(1/−1)を出力する。
The A /
FIRフィルタ16は、ビタビ検出器14の出力データ列と、所定のパーシャルレスポンス波形、例えば、図示したレスポンス波形(1,2,2,2,1)との畳み込み演算を行い、等化目標信号を生成する。タップ係数算出器15は、等化器13が出力する等化信号と、FIRフィルタ16から入力する等化目標信号との2乗誤差がほぼ最小となるように、等化器13におけるタップ係数を制御する。
The
レベル平均値算出器17は、等化器13が出力する等化信号と、ビタビ検出器14が出力する検出データとを入力する。レベル平均値算出器17は、検出データを、拘束長(PR(1,2,2,2,1)であれば「5」)ごとのデータ列に分類し、分類したデータ列ごとに等化信号の平均値を算出する。ビタビ検出器14は、レベル平均値算出器17にて分類されたデータ列ごとの等化信号の平均値を、ブランチメトリック算出時の基準値として、最尤検出を行う。
The level
拘束長「5」の適応型PRMLにおけるブランチメトリック算出時の基準値は、以下のように表すことができる:
[−1−1−1−1−1]→Z1;
[1−1−1−1−1]→Z2;
[1−1−1−11]→Z3;
[−1−1−1−11]→Z4;
[−1−1−111]→Z5;
[1−1−111]→Z6;
[−1−111−1]→Z7;
[−1−1111]→Z8;
[11−1−1−1]→Z9;
[11−1−11]→Z10;
[−111−1−1]→Z11;
[111−1−1]→Z12;
[−1111−1]→Z13;
[1111−1]→Z14;
[−11111]→Z15;
[11111]→Z16。
通常のPRMLでは、ブランチメトリック(Z1〜Z16)は、PR多項式とデータ列(例えば[−1−1−1−1−1])との畳み込みで定められる。これに対し、適応型PRMLでは、再生信号の特性に基づいて、Z1〜Z16を適応的に決定する。Z1〜Z16の算出は、レベル平均値算出器17にて行う。The reference value when calculating the branch metric in the adaptive PRML with the constraint length “5” can be expressed as follows:
[-1-1-1-1-1] → Z1;
[1-1-1-1-1] → Z2;
[1-1-1-11] → Z3;
[-1-1-1-1] → Z4;
[-1-1-111] → Z5;
[1-1-111] → Z6;
[-1-111-1] → Z7;
[-1-1111] → Z8;
[11-1-1-1] → Z9;
[11-1-11] → Z10;
[−111-1-1] → Z11;
[111-1-1] → Z12;
[-1111-1] → Z13;
[1111-1] → Z14;
[-11111] → Z15;
[11111] → Z16.
In normal PRML, branch metrics (Z1 to Z16) are determined by convolution of a PR polynomial and a data string (for example, [-1-1-1-1]). On the other hand, in the adaptive PRML, Z1 to Z16 are adaptively determined based on the characteristics of the reproduction signal. The level
レベル平均値算出器17は、ビタビ検出器14の出力データ列を調べ、所定のデータ列ごとに、そのデータ列に対応する等化後の再生信号出力の平均値を取って、上記Z1〜Z16を求める。レベル平均値算出器17は、例えば、データ列[11111]に対応するレベル平均値Z16を、E[wi(11111)]により、算出する。ここで、wi(11111)は、等化器13の出力wiのうちのデータ列[11111]に対応する値を表している。E[ ]は[ ]内の数値について加算平均を求めることを表す演算子である。なお、レベル平均値算出器17にて、等化信号に代えて、等化前の再生信号の平均値により、上記Z1〜Z16を求めても良い。The level
エラーベクトル算出器18は、レベル平均値算出器17の出力に基づいて、エラーベクトルEVを算出する。以下、適応型PRMLにて、エラーベクトルEVを求める方法について説明する。なお、以下では、拘束長「5」、ラン長制限「d=1」の場合について説明するが、拘束長やラン長制限が異なる場合であっても算出の手順は変わらない。
The
ビタビ検出において誤りが生じやすいエラーは、2種類のデータ列(信号ペア)間で1ビットのビットが異なるビットシフトエラー、2Tのビットがシフトする2Tシフトエラー、2Tのビットが連続してシフトする2T連続シフトエラーの3種類にほぼ集約できる。この3種類のエラーは、マークの伸び縮み、スペースの伸び縮みに応じて、更に2通りに分類されるので、合計3×2=6種類の誤りやすいエラーが存在することになる。これらのエラーパタンは、拘束長5、ラン長制限d=1の場合には、表1に示したデータ列に分類できる。なお、表1では、データ表記を、1/−1ではなく、1/0で表記している。
表1におけるマークの伸び縮みに対応するビットシフトエラーに対応するパターンのうちで、データ列A「11111−1−1−1−1」と、データ列B「1111−1−1−1−1−1」との組合せを考える。表2に、データ列と、ブランチメトリック基準出力列との関係を示す。データ列Aは、拘束長5に対応する5ビットの時系列データが[11111]、[1111−1]、[111−1−1]、[11−1−1−1][1−1−1−1−1]と変化するので、ブランチメトリックの基準出力列は、Z16、Z14、Z12、Z9、Z2となる。一方、データ列Bは、5ビットの時系列データが[1111−1][111−1−1][11−1−1−1][1−1−1−1−1][−1−1−1−1−1]と変化するので、ブランチメトリックの基準出力列は、Z14、Z12、Z9、Z2、Z1となる。従って、データ列Aとデータ列B間のエラーベクトルは、(Z16−Z14,Z14−Z12,Z12−Z9,Z9−Z2,Z2−Z1)で求められることになる。
表1にデータ列を示した信号ペアのうち、マークの伸び縮みに対応するビットシフトエラーに対応する他の8種類のビットシフトエラーパタンについても、対応するエラーベクトルを、上記と同様に算出することができる。マークの伸び縮みに対応するビットシフトエラーに対応する9種類のエラーベクトルは、必ずしも同一になるとは限らないので、9種類のエラーベクトルの加算平均により、ビットシフトエラーに対するエラーベクトルEV(1)を定義することとする。表1に示したデータ列の出現頻度は、各パタンでそれほど大きくは異ならないので、対応するエラーベクトルを平均することで、検出性能を見積もることは妥当であると考えられる。9種類のエラーベクトルの平均を求めた結果をまとめると、
EV(1)=[1/3(Z8+Z15+Z16−Z7−Z13−Z14),1/3(Z
13+2×Z14−Z11−2×Z12),Z12−Z9,1/3(Z10+2×Z9−Z3−2×Z2),1/3(Z2+Z3+Z6−Z1−Z4−Z5)] (1)
となる。For the other 8 types of bit shift error patterns corresponding to the bit shift error corresponding to the expansion / contraction of the mark among the signal pairs whose data strings are shown in Table 1, corresponding error vectors are calculated in the same manner as described above. be able to. Since the nine types of error vectors corresponding to the bit shift error corresponding to the expansion / contraction of the mark are not necessarily the same, the error vector EV (1) for the bit shift error is calculated by averaging the nine types of error vectors. It will be defined. Since the appearance frequency of the data string shown in Table 1 is not so different for each pattern, it is considered reasonable to estimate the detection performance by averaging the corresponding error vectors. Summarizing the results of calculating the average of nine error vectors,
EV (1) = [1/3 (Z8 + Z15 + Z16-Z7-Z13-Z14), 1/3 (Z
13 + 2 * Z14-Z11-2 * Z12), Z12-Z9, 1/3 (Z10 + 2 * Z9-Z3-2 * Z2), 1/3 (Z2 + Z3 + Z6-Z1-Z4-Z5)]] (1)
It becomes.
スペースが伸び縮みする場合のエラーベクトルEV(2)、2Tマークがシフトする場合のエラーベクトルEV(3)、2Tスペースがシフトする場合のエラーベクトルEV(4)、2Tマーク、2Tスペースがシフトする場合のエラーベクトルEV(5)、2Tスペース、2Tマークがシフトする場合のエラーベクトルEV(6)についても、上記と同様に、各々の9種類のエラーベクトル間の平均で求められる。すなわち、下記式2〜6により、EV(2)〜EV(6)が求まる。
EV(2)=[1/3(Z3+Z4+Z10−Z1−Z2−Z9),1/3(Z6+2×Z5−Z3−2×Z4),Z8−Z5,1/3(Z13+2×Z15−Z7−2×Z8), 1/3(Z12+Z14+Z16−Z11−Z13−Z15)] (2)
EV(3)=[1/3(Z8+Z15+Z16−Z7−Z13−Z14),1/3(Z
13+2×Z14−Z11−2×Z12),Z12−Z10,Z10−Z6,Z6−Z8,1/3(Z7+2×Z8−Z13−2×Z15),1/3(Z11+Z13+Z15−Z12−Z14−Z16)] (3)
EV(4)=[1/3(Z3+Z4+Z10−Z1−Z2−Z9),1/3(Z6+2×Z5−Z3−2×Z4),Z7−Z5,Z11−Z7,Z9−Z11,1/3(Z3+2×Z2−Z10−2×Z9),1/3(Z1+Z4+Z5−Z2−Z3−Z6)]
(4)
EV(5)=[1/3(Z8+Z15+Z16−Z7−Z13−Z14),1/3(Z
13+2×Z14−Z11−2×Z12),Z12−Z10,Z10−Z6,Z6−Z7,Z7−Z11,Z11−Z9,1/3(Z10+2×Z9−Z3−2×Z2),1/3(Z2+Z3+Z6−Z1−Z4−Z5)] (5)
EV(6)=[1/3(Z3+Z4+Z10−Z1−Z2−Z9),1/3(Z6+2×Z5−Z3−2×Z4),Z7−Z5,Z11−Z7,Z10−Z11,Z6−Z10,Z8−Z6,1/3(Z13+2×Z15−Z7−2×Z8),1/3(Z12+Z14+Z16−Z11−Z13−Z15)] (6)
エラーベクトル算出器18は、レベル平均値算出器17により求められたZ1〜Z16を、式1〜式6にあてはめ、6通りのEV(1)〜EV(6)を算出する。表1のデータ列は、エラーベクトルEV(1)〜EV(6)を、ブランチメトリックZ1〜Z16に基づいて算出するための係数を定めるために使用される。Error vector EV (2) when space expands and contracts Error vector EV (3) when 2T mark shifts Error vector EV (4) when 2T space shifts, 2T mark, 2T space shifts The error vector EV (5) in the case, the 2T space, and the error vector EV (6) in the case where the 2T mark shifts are also obtained as an average between the nine types of error vectors, as described above. That is, EV (2) to EV (6) are obtained by the following
EV (2) = [1/3 (Z3 + Z4 + Z10-Z1-Z2-Z9), 1/3 (Z6 + 2 * Z5-Z3-2 * Z4), Z8-Z5, 1/3 (Z13 + 2 * Z15-Z7-2 * Z8), 1/3 (Z12 + Z14 + Z16-Z11-Z13-Z15)] (2)
EV (3) = [1/3 (Z8 + Z15 + Z16-Z7-Z13-Z14), 1/3 (Z
13 + 2 * Z14-Z11-2 * Z12), Z12-Z10, Z10-Z6, Z6-Z8, 1/3 (Z7 + 2 * Z8-Z13-2 * Z15), 1/3 (Z11 + Z13 + Z15-Z12-Z14-Z16) ] (3)
EV (4) = [1/3 (Z3 + Z4 + Z10-Z1-Z2-Z9), 1/3 (Z6 + 2 * Z5-Z3-2 * Z4), Z7-Z5, Z11-Z7, Z9-Z11, 1/3 ( Z3 + 2 * Z2-Z10-2 * Z9), 1/3 (Z1 + Z4 + Z5-Z2-Z3-Z6)]
(4)
EV (5) = [1/3 (Z8 + Z15 + Z16-Z7-Z13-Z14), 1/3 (Z
13 + 2 * Z14-Z11-2 * Z12), Z12-Z10, Z10-Z6, Z6-Z7, Z7-Z11, Z11-Z9, 1/3 (Z10 + 2 * Z9-Z3-2 * Z2), 1/3 ( Z2 + Z3 + Z6-Z1-Z4-Z5)] (5)
EV (6) = [1/3 (Z3 + Z4 + Z10-Z1-Z2-Z9), 1/3 (Z6 + 2 * Z5-Z3-2 * Z4), Z7-Z5, Z11-Z7, Z10-Z11, Z6-Z10, Z8-Z6, 1/3 (Z13 + 2 * Z15-Z7-2 * Z8), 1/3 (Z12 + Z14 + Z16-Z11-Z13-Z15)] (6)
The
ビタビ誤差算出器20は、等化器13の出力とレベル平均値算出器17の出力との差で定義されるビタビ検出誤差を計算する。実効ノイズ算出器21は、エラーベクトルとビタビ検出誤差とを用いて、6種類の誤りやすいエラーのそれぞれについて、実効ノイズ成分σ2を算出する。評価指標算出器19は、エラーベクトルと実効ノイズ成分σ2とに基づいて、6種類の誤りやすいエラーのそれぞれについて、SNRを計算する。計算した6通りのSNRのうちの最小の値を、信号品質を表す評価指標として定義する。SNRの算出には、SNR=|EV|4/{4×E[(n・EV)2])}を用いる。この式におけるEVはエラーベクトルであり、nは等化信号とブランチメトリック算出時の基準値との差で定義されるビタビ誤差である。The
以下、6通りのSNRの計算について、説明する。まず、ビットシフトエラーに対応するSNRについて説明する。ビットシフトエラーに対応するエラーベクトルEV(1)を、EV(1)=[e1_1,e1_2,e1_3,e1_4,e1_5]とする。式1より、
e1_1=1/3(Z8+Z15+Z16−Z7−Z13−Z14)、
e1_2=1/3(Z13+2×Z14−Z11−2×Z12)、
e1_3=1/3(Z2+Z3+Z6−Z1−Z4−Z5)、
e1_4=Z12−Z9、
e1_5=1/3(Z10+2×Z9−Z3−2×Z2)である。
このEV(1)を、SNR=|EV|4/(4×E[(n・EV)2])に代入して得られるSNRをSNR(1)とすると、
e 1_1 = 1/3 (Z8 + Z15 + Z16-Z7-Z13-Z14),
e 1_2 = 1/3 (Z13 + 2 × Z14-Z11-2 × Z12),
e1_3 = 1/3 (Z2 + Z3 + Z6-Z1-Z4-Z5),
e 1 — 4 = Z12-Z9,
e 1 — 5 = 1/3 (Z10 + 2 × Z9−Z3−2 × Z2).
When the SNR obtained by substituting this EV (1) into SNR = | EV | 4 / (4 × E [(n · EV) 2 ]) is SNR (1),
他の誤りやすいエラーについても、同様に、EV(2)〜EV(6)をSNRの算出式に代入することで、SNR(2)〜SNR(6)を求めることができる。SNR(2)〜SNR(6)は、EV(2)〜EV(6)の各要素を、EV(i)=[ei_1 ei_2 ei_3 ...]で表せば、下記式8〜12で表すことができる。
SNR(1)〜SNR(6)のうちの最小値を、信号品質指標とする。Similarly, regarding other easily errorable errors, SNR (2) to SNR (6) can be obtained by substituting EV (2) to EV (6) into the SNR calculation formula. SNR (2) to SNR (6) are obtained by replacing each element of EV (2) to EV (6) with EV (i) = [e i_1 e i_2 e i_3 . . . ] Can be represented by the following formulas 8-12.
The minimum value among SNR (1) to SNR (6) is set as a signal quality index.
なお、本発明者らの検討により、SNR(1)とSNR(2)とはほぼ近い値となること、及び、SNR(5)とSNR(6)とはほぼ近い値となることが多いことが分かった。従って、評価指標算出器19にて、6種類のSNRを算出することは必ずしも必要ではなく、SNR(1)及びSNR(2)の何れか一方、SNR(3)、SNR(4)、並びに、SNR(5)及びSNR(6)の何れか一方を計算すればよい。つまり、SNRの計算は、少なくとも4通りの誤りやすいエラーについて行えばよい。
According to the study by the present inventors, SNR (1) and SNR (2) are almost close values, and SNR (5) and SNR (6) are often close values. I understood. Therefore, it is not always necessary to calculate the six types of SNRs in the
ところで、式7〜式12の分母は、
Σ(niei_1+ni+1ei_2+ni+2ei_3+...)2
となっている。この式を展開し、サンプル数が十分に大きい場合には、
E[nini+m]=E[ni+1ni+1+m]=E[ni+kni+k+m]が(k,mは任意の0以上の整数)成り立つことを利用し、自己相関Rmを、
σ2は、
Σ (n i e_1_1 + n i + 1 e i_2 + n i + 2 e i_3 + ...) 2
It has become. If this equation is expanded and the number of samples is large enough,
Using the fact that E [n i i + m ] = E [n i + 1 n i + 1 + m ] = E [n i + k n i + k + m ] (k and m are arbitrary integers greater than or equal to 0), autocorrelation R m is
以上、説明したように、上記実施形態の再生信号の品質評価方法では、本発明方法の第1の態様の基本構成である、ビタビ検出におけるブランチメトリック算出に用いられる一連の基準値を再生信号の出力分布に基づいて算出し、互いに誤りやすい信号列を含む信号ペアの双方のパス間で、クロック周期ごとの状態に対応する基準値の差を求め、該基準値の差に基づく成分を有する第1のベクトルを生成し、基準値と等化再生信号との差であるビタビ誤差をクロック周期ごとに求め、該求めたビタビ誤差の時系列データを要素とし、第1のベクトルと同じ成分数を有する第2のベクトルを生成し、第1のベクトルと第2のベクトルとの内積を求め、第1のベクトルの大きさを信号振幅として、該信号振幅と内積とに基づいて信号評価値を求め、該信号評価値により再生信号の信号品質を評価する構成を採用したことにより、通常のPRMLでは信号の再生が困難な高記録密度条件下あるいは非線型な再生波形に対して、情報記録媒体に記録された信号の品質を適切に評価することができるという効果を奏する。 As described above, in the reproduction signal quality evaluation method of the above embodiment, a series of reference values used for branch metric calculation in the Viterbi detection, which is the basic configuration of the first aspect of the method of the present invention, is used. A difference between reference values corresponding to the state of each clock period is calculated between both paths of a signal pair including a signal sequence that is likely to be erroneous, calculated based on the output distribution, and a component having a component based on the difference between the reference values is obtained. 1 vector is generated, a Viterbi error, which is the difference between the reference value and the equalized reproduction signal, is determined for each clock period, the time series data of the determined Viterbi error is used as an element, and the same number of components as the first vector is obtained. A second vector is generated, an inner product of the first vector and the second vector is obtained, and a signal evaluation value is obtained based on the signal amplitude and the inner product, with the magnitude of the first vector as the signal amplitude. By adopting a configuration that evaluates the signal quality of the reproduced signal based on the signal evaluation value, recording is performed on the information recording medium under a high recording density condition or a non-linear reproduction waveform, which is difficult to reproduce the signal by normal PRML. The quality of the received signal can be appropriately evaluated.
また、上記実施形態の再生信号の品質評価方法の変形例では、ビタビ検出におけるブランチメトリック算出に用いる一連の基準値を再生信号の出力分布に基づいて算出し、等化再生信号と対応する1つの前記基準値との差であるビタビ誤差をクロック周期ごとに求め、ビタビ誤差が信号品質に及ぼす実効ノイズ(σ2)を前記ビタビ誤差の自己相関の積和演算により算出する構成を採用することもでき、同様な効果を奏することができる。
上記実施形態の品質評価装置では、まず、レベル平均値算出器17は、ビタビ検出器14から出力される出力列を判別する。次いで、ブランチメトリックZ1〜Z16のどの基準値が等化目標値であるかを判別し、ビタビ誤差算出器20で、等化器13の出力と等化目標値の等化器13の出力との差をビタビ誤差(等化誤差)として算出する。その後、実効ノイズ算出器21が、SNRの定義式に基づいて評価指標を算出する。情報再生装置は、評価指標が最大となる記録条件及び再生条件を採用する。Further, in the modified example of the reproduction signal quality evaluation method of the above embodiment, a series of reference values used for branch metric calculation in Viterbi detection is calculated based on the output distribution of the reproduction signal, and one corresponding to the equalized reproduction signal is obtained. It is also possible to employ a configuration in which a Viterbi error that is a difference from the reference value is obtained for each clock period, and an effective noise (σ 2 ) that the Viterbi error has on signal quality is calculated by a product-sum operation of the autocorrelation of the Viterbi error. The same effect can be achieved.
In the quality evaluation apparatus of the above embodiment, first, the level
以下、実施例について説明する。はじめに、実施例1について説明する。厚さ0.6mmで、ピッチ0.4μm、深さ25nmの案内溝が形成されたポリカーボネート基板上に、相変化光ディスクを作成し、波長405nm、対物レンズのNA=0.65の光ヘッドを用いて記録再生評価を行った。線速度5m/s、クロック周波数64.8MHzで、(1−7)変調されたデータを記録し、PRMLによる検出を行い、誤り率(ビットエラーレート:bER)の評価を行った。本記録条件では、ディスク上に形成される最短マークの長さは約100nmであり、光学的なカットオフと同等の非常に記録密度の高い条件である。 Examples will be described below. First, Example 1 will be described. A phase change optical disk is formed on a polycarbonate substrate having a thickness of 0.6 mm, a guide groove having a pitch of 0.4 μm, and a depth of 25 nm, and an optical head having a wavelength of 405 nm and an objective lens NA = 0.65 is used. Recording and playback evaluation was performed. (1-7) modulated data was recorded at a linear velocity of 5 m / s and a clock frequency of 64.8 MHz, detected by PRML, and an error rate (bit error rate: bER) was evaluated. Under this recording condition, the length of the shortest mark formed on the disc is about 100 nm, which is a condition with a very high recording density equivalent to the optical cut-off.
等化のためのパーシャルレスポンス特性は(1,2,2,2,1)とし、等化再生信号のレベル平均値を、ブランチメトリック算出時の基準値としてビタビ検出を行った。下記表3に、ブランチメトリック算出時の基準値を示す。通常のPR(1,2,2,2,1)に対するビタビ検出であれば、振幅が±1となるように規格化した場合、基準値は「−1,−0.75,−0.5,−0.25,0,0.25,0.5,0.75,1」の9通りとなる。本条件下での等化後レベル出力平均値(ブランチメトリック算出時の基準値Z1〜Z16)は、表3に示すようになり、通常のPRMLにおける9通りの値とは異なる値となっている。
表4に、表2の基準値Z1〜Z16を、式1〜6に代入して得られたエラーベクトルを示す。また、表4のエラーベクトルに基づいてビタビ誤差の自己相関に乗ずる係数、すなわち、式13における係数βを算出すると、下記表5が得られる。
表6に、表4のエラーベクトルを式7〜式12することで算出されたSNR(1)〜SNR(6)を示す。なお、表5のβを、式13に代入してSNR(1)〜SNR(6)を求めても、同じ結果が得られる。
記録線速を4.8m/s〜5.1m/sの間で変化させることで記録密度を変化させ、各条件下で、上記と同様にSNRとbERを計測し、両者の関係を調べた。図2に、結果を示す。図2の横軸は各条件下におけるSNR(1)〜SNR(6)の最小値を表し、縦軸は各条件下におけるbERを表している。図2を参照すると、評価指標算出器19(図1)で算出される品質評価指標(SNRの最小値)とbERとは、非常に良く相関しており、信号品質評価指標として有効であることが確認できる。 The recording density was changed by changing the recording linear velocity between 4.8 m / s and 5.1 m / s. Under each condition, the SNR and bER were measured in the same manner as described above, and the relationship between the two was examined. . FIG. 2 shows the results. The horizontal axis in FIG. 2 represents the minimum value of SNR (1) to SNR (6) under each condition, and the vertical axis represents bER under each condition. Referring to FIG. 2, the quality evaluation index (minimum value of SNR) calculated by the evaluation index calculator 19 (FIG. 1) and bER correlate very well and are effective as a signal quality evaluation index. Can be confirmed.
続いて、実施例2について説明する。実施例1では、前記実施形態の構成に従って、ブランチメトリック算出時の基準値を、等化再生出力から求めた。本実施例では、上記実施形態の変形例に従って、ブランチメトリック算出時の基準値を、等化前の再生信号から求める。この変形例の構成を、図3に示す。レベル平均値算出器17の出力を用いて評価指標を算出するまでの流れは、図1と図3とで同じである。図3の構成の図1に示す構成との相違点は、レベル平均値算出器17の入力が、等化器13の出力からPLL回路12の出力に変更されている点である。また、図1では、FIRフィルタ16で、ビタビ検出器14の出力データ列と所定のパーシャルレスポンス波形との畳み込み演算を行い、その結果の信号を等化目標信号としていた。これに対し、図3の構成では、レベル平均値算出器17の出力を、等化目標として用いる。
Next, Example 2 will be described. In Example 1, the reference value at the time of branch metric calculation was obtained from the equalized reproduction output according to the configuration of the above embodiment. In this example, according to a modification of the above embodiment, a reference value at the time of branch metric calculation is obtained from a reproduction signal before equalization. The configuration of this modification is shown in FIG. The flow until the evaluation index is calculated using the output of the level
以下、実施例1で用いた線速5m/s条件における再生信号を、図3の構成で評価した結果について説明する。PLL回路12の出力から求めたブランチメトリック基準値は、表7の通りであった。
表10に、表8のエラーベクトルを式7〜式12することで算出されたSNR(1)〜SNR(6)を示す。なお、表9のβを、式13に代入してSNR(1)〜SNR(6)を求めても、同じ結果が得られる。
記録線速を4.8m/s〜5.1m/sの間で変化させることで記録密度を変化させ、
各条件下で、上記と同様にSNRとbERを計測し、両者の関係を調べた。図4に、結果を示す。図4の横軸は各条件下におけるSNR(1)〜SNR(6)の最小値を表し、縦軸は各条件下におけるbERを表している。また、図4には、実施例1の結果も併せて示した。図4を参照すると、ブランチメトリック算出時の基準値を、等化前の再生信号から算出した場合及び等化後の再生信号から算出した場合の双方において、評価指標算出器19で算出される品質評価指標(SNRの最小値)とbERは非常に良く相関しており、信号品質評価指標として有効であることが確認できる。なお、図4において、SNRが最も良好な条件では誤りが検出されなかったので便宜上10−7にデータを示してある。The recording density is changed by changing the recording linear velocity between 4.8 m / s and 5.1 m / s,
Under each condition, SNR and bER were measured in the same manner as described above, and the relationship between the two was examined. FIG. 4 shows the results. The horizontal axis in FIG. 4 represents the minimum value of SNR (1) to SNR (6) under each condition, and the vertical axis represents bER under each condition. FIG. 4 also shows the results of Example 1. Referring to FIG. 4, the quality calculated by the
評価指標算出器19にて算出された評価指標は、記録又は再生の種々の条件を最適化することに用いることができる。図5に、信号品質評価装置を含む情報記録再生装置の構成を示す。光ディスクからの再生信号は、A/D変換器11(図1又は図3)に入力される。評価指標算出器19にて算出された評価指標は、記録・再生条件の調整を行うコントローラ31に入力される。コントローラ31は、光ディスクに対する記録又は光ディスクからの情報再生に際しては、入力される評価指標が最大となるように、光ヘッド32における記録又は再生条件を制御する。
The evaluation index calculated by the
コントローラ31は、例えば、ROMに記録されたデータを再生に際しては、評価指標が最大となるように、光ヘッド32におけるチルトを制御する。このようにすることで、誤り率が最小となる条件で、再生を行うことが可能となる。また、コントローラ31は、書き換え型或いは追記型の光ディスクに記録を行う際には、記録ストラテジパラメータと評価指標との関係を調べ、評価指標が最大となるストラテジパラメータで記録を行う。このようにすることで、再生波形に非線型な歪みが生じる条件下であっても、誤り率が最小となる条件で、記録再生を行うことが可能となる。
For example, when reproducing the data recorded in the ROM, the
本発明を特別に示し且つ例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は、その実施形態及びその変形に限定されるものではない。当業者に明らかなように、本発明は、添付のクレームに規定される本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能である。 Although the invention has been particularly shown and described with reference to illustrative embodiments, the invention is not limited to these embodiments and variations thereof. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
本出願は、2007年9月26日出願に係る日本特許出願2007−249614号を基礎とし且つその優先権を主張するものであり、引用によってその開示の内容の全てを本出願の明細書中に加入する。 This application is based on and claims the priority of Japanese Patent Application No. 2007-249614 filed on Sep. 26, 2007, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. join.
Claims (14)
ビタビ検出におけるブランチメトリック算出に用いられる一連の基準値を再生信号の出力分布に基づいて算出し、
互いに誤りやすい信号列を含む信号ペアの双方のパス間で、クロック周期ごとの状態に対応する前記基準値の差を求め、該基準値の差に基づく成分を有する第1のベクトルを生成し、
前記基準値と等化再生信号との差であるビタビ誤差をクロック周期ごとに求め、該求めたビタビ誤差の時系列データを要素とし、前記第1のベクトルと同じ成分数を有する第2のベクトルを生成し、
前記第1のベクトルと第2のベクトルとの内積を求め、前記第1のベクトルの大きさを信号振幅として、該信号振幅と前記内積とに基づいて信号評価値を求め、該信号評価値により再生信号の信号品質を評価することを特徴とする再生信号品質評価方法。A reproduction signal quality evaluation method in a data reproduction apparatus for equalizing a reproduction signal read from an information recording medium and performing data discrimination by viterbi detection from the equalized reproduction signal,
A series of reference values used for branch metric calculation in Viterbi detection is calculated based on the output distribution of the reproduction signal,
Finding a difference in the reference value corresponding to the state of each clock period between both paths of a signal pair including a signal sequence that is likely to be erroneous, and generating a first vector having a component based on the difference in the reference value;
A second vector having a Viterbi error, which is a difference between the reference value and the equalized reproduction signal, for each clock period, having time series data of the obtained Viterbi error as an element, and having the same number of components as the first vector Produces
An inner product of the first vector and the second vector is obtained, a signal evaluation value is obtained based on the signal amplitude and the inner product, with the magnitude of the first vector as a signal amplitude, and the signal evaluation value A reproduction signal quality evaluation method characterized by evaluating the signal quality of a reproduction signal.
SNR=|EV|4/{4×E[(n・EV)2]}
により算出することを特徴とする、請求項1に記載の再生信号品質評価方法。The signal evaluation value is expressed by using the first vector as EV, the second vector as n, and E [] as a function for obtaining an average value.
SNR = | EV | 4 / {4 × E [(n · EV) 2 ]}
The reproduction signal quality evaluation method according to claim 1, wherein the reproduction signal quality evaluation method is calculated by:
ビタビ検出におけるブランチメトリック算出に用いる一連の基準値を再生信号の出力分布に基づいて算出し、
等化再生信号と対応する1つの前記基準値との差であるビタビ誤差をクロック周期ごとに求め、
ビタビ誤差が信号品質に及ぼす実効ノイズ(σ2)を前記ビタビ誤差の自己相関の積和演算により算出することを特徴とする再生信号品質評価方法。A reproduction signal quality evaluation method in a data reproduction apparatus for equalizing a reproduction signal read from an information recording medium and performing data discrimination by viterbi detection from the equalized reproduction signal,
A series of reference values used for branch metric calculation in Viterbi detection is calculated based on the output distribution of the reproduction signal,
A Viterbi error, which is a difference between the equalized reproduction signal and the corresponding one of the reference values, is determined for each clock period;
An effective noise (σ 2 ) effected by Viterbi error on signal quality is calculated by a product-sum operation of autocorrelation of the Viterbi error.
σ2=Σi=1,mβi×Ri(mは2以上の自然数)
により算出することを特徴とする、請求項8に記載の再生信号品質評価方法。The autocorrelation of the Viterbi error is R i , the multiplication coefficient in the product-sum operation is β i , and the effective noise σ 2 is
σ 2 = Σ i = 1, m β i × R i (m is a natural number of 2 or more)
The reproduction signal quality evaluation method according to claim 8, wherein the reproduction signal quality evaluation method is calculated by:
ビタビ検出の拘束長をLとし、1又は0を成分とする長さLのデータ列AをA=[a1,a2,...,aL]として、取り得るデータ列Aのそれぞれについて、データ列Aに対応する再生信号出力の平均値、又は、データ列Aに対応する前記等化器の出力の平均値を算出し、ビタビ検出におけるブランチメトリック算出のための一連の基準値を生成するレベル平均値算出器と、
互いに誤りやすい信号列を含む信号列ペアが通るそれぞれのパス間で前記基準値の差を求め、該基準値の差に基づく値を成分とする第1のベクトルを生成するエラーベクトル算出器と、
前記等化器出力と前記レベル平均値算出器によって算出された平均値との差であるビタビ誤差を求めるビタビ誤差算出器と、
前記ビタビ誤差の時系列データを要素とし、前記第1のベクトルと同じ成分数を有するベクトルを第2のベクトルとし、前記第1のベクトルと前記第2のベクトル2との内積を求め、該内積の2乗平均を算出する実効ノイズ算出器とを備えることを特徴とする信号品質評価装置。A signal quality evaluation apparatus for evaluating reproduction signal quality in an information reproduction apparatus having an equalizer and a Viterbi detector,
A data string A of length L having a constraint length of Viterbi detection as L and 1 or 0 as a component is represented as A = [a1, a2,. . . , AL], the average value of the reproduction signal output corresponding to the data string A or the average value of the output of the equalizer corresponding to the data string A is calculated for each possible data string A to detect Viterbi A level average calculator for generating a series of reference values for branch metric calculation in
An error vector calculator that obtains a difference between the reference values between paths through which signal sequence pairs including signal sequences that are likely to be erroneous each other pass, and generates a first vector having a value based on the difference between the reference values as a component;
A Viterbi error calculator for obtaining a Viterbi error that is a difference between the equalizer output and the average value calculated by the level average value calculator;
The time series data of the Viterbi error is used as an element, a vector having the same number of components as the first vector is used as a second vector, an inner product between the first vector and the second vector 2 is obtained, and the inner product is obtained. A signal quality evaluation apparatus comprising: an effective noise calculator that calculates a root mean square.
ビタビ検出の拘束長をL、1又は0を成分とする長さLのデータ列AをA=[a1,a2,...,aL]として、取り得るデータ列Aのそれぞれについて、データ列Aに対応する再生信号出力の平均値、又は、データ列Aに対応する前記等化器の出力の平均値を算出し、ビタビ検出におけるブランチメトリック算出のための一連の基準値を生成するレベル平均値算出器と、
互いに誤りやすい信号列を含む信号列ペアが通るそれぞれのパス間で前記基準値の差を求め、該基準値の差に基づく値を成分とする第1のベクトルを生成するエラーベクトル算出器と、
前記等化器出力と前記レベル平均値算出器によって算出された平均値との差であるビタビ誤差を求めるビタビ誤差算出器と、
前記ビタビ誤差の時系列データを要素とし、前記第1のベクトルと同じ成分数を有するベクトルを第2のベクトルとし、前記第1のベクトルと前記第2のベクトルとの内積を求め、該内積の2乗平均を算出する実効ノイズ算出器と、
前記エラーベクトル算出器が生成した第1のベクトルの大きさと、前記実効ノイズ算出器が算出した内積の2乗平均とに基づいて、信号品質評価値を算出する評価指標算出器を備えることを特徴とする情報記録再生装置。An information recording / reproducing apparatus having an equalizer and a Viterbi detector, for recording information on an optical disc and reproducing information,
A data string A having a length L having a constraint length of Viterbi detection as L, 1 or 0 as a component is represented by A = [a1, a2,. . . , AL], the average value of the reproduction signal output corresponding to the data string A or the average value of the output of the equalizer corresponding to the data string A is calculated for each possible data string A to detect Viterbi A level average calculator for generating a series of reference values for branch metric calculation in
An error vector calculator that obtains a difference between the reference values between paths through which signal sequence pairs including signal sequences that are likely to be erroneous each other pass, and generates a first vector having a value based on the difference between the reference values as a component;
A Viterbi error calculator for obtaining a Viterbi error that is a difference between the equalizer output and the average value calculated by the level average value calculator;
The time series data of the Viterbi error is used as an element, a vector having the same number of components as the first vector is used as a second vector, an inner product of the first vector and the second vector is obtained, An effective noise calculator for calculating the mean square;
An evaluation index calculator for calculating a signal quality evaluation value based on the magnitude of the first vector generated by the error vector calculator and the mean square of the inner product calculated by the effective noise calculator. An information recording / reproducing apparatus.
A recording / reproduction condition adjuster for evaluating a reproduction signal from the information recording medium by the evaluation index calculator and controlling at least one of the reproduction condition and the recording condition of the information recording medium based on the evaluation result; The information recording / reproducing apparatus according to claim 13, further comprising:
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