KR100258634B1 - Viterbi decorder for digital optical recording/reproducing system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지탈 광 기록/재생 시스템용 비터비 디코더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PR-I 채널용 비터비 디코더에 관한 것이다.The present invention relates to a Viterbi decoder for digital optical recording / reproducing systems, and more particularly to a Viterbi decoder for PR-I channels.
데이터 검출기로서 일반적으로 많이 사용되는 ML(Maximum Likelyhood Dectector)의 효과적인 구현 방법이 비터비 알고리즘이다. 이러한 비터비 알고리즘은 채널의 성질에 따라 그 구현 방법이 상이하다. 따라서, 비터비 알고리즘을 이용한 데이터 검출기를 설계하기 위해서는 그 채널의 특성에 알맞는 비터비 검출기를 구현하는 것이 매우 중요하다.The Viterbi algorithm is an effective implementation of the ML (Maximum Likelyhood Dectector), which is commonly used as a data detector. This Viterbi algorithm differs in its implementation depending on the nature of the channel. Therefore, in order to design a data detector using the Viterbi algorithm, it is very important to implement a Viterbi detector suitable for the characteristics of the channel.
현재 마그네틱 채널(PR-IV용)비터비 디코더는 널리 사용되고 있으나, DVDR의 채널 특성인 PR-I에 대한 비터비 디코더는 개발되고 있지 않은 실정이다.Magnetic channel (for PR-IV) Viterbi decoder is widely used, but no Viterbi decoder for PR-I, which is a channel characteristic of DVDR, has been developed.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 DVDR의 채널 특성인 PR-I에 대한 비터비 디코더를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a Viterbi decoder for PR-I, which is a channel characteristic of a DVDR.
제1도는 비터비 디코더를 위한 프레코더및 엔코더의 개략 블록도.1 is a schematic block diagram of a recorder and encoder for a Viterbi decoder.
제2도는 제1도에 도시된 프레코더및 엔코더의 상태도.2 is a state diagram of the precoder and the encoder shown in FIG.
제3도는 본 발명을 행하기 위한 차이 평가량에 의한 경로의 상태도.3 is a state diagram of a path by the difference evaluation amount for carrying out the present invention.
제4도는 본 발명에 따른 디지탈 광 기록/재생 시스템용 비터비 디코더의 개략 블록도.4 is a schematic block diagram of a Viterbi decoder for a digital optical recording / reproducing system according to the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 디지탈 광 기록/재생 시스템용 비터비 디코더에 구성되는 차이 평가량 검출 회로의 개략 블록도.5 is a schematic block diagram of a difference evaluation amount detecting circuit configured in a Viterbi decoder for a digital optical recording / reproducing system according to the present invention.
제6도는 본 발명에 따른 디지탈 광 기록/재생 시스템용 비터비 디코더에 구성되는 조건 검색 회로의 개략 블록도.6 is a schematic block diagram of a conditional search circuit constructed in a Viterbi decoder for a digital optical recording / reproducing system according to the present invention.
제7도는 본 발명에 따른 디지탈 광 기록/재생 시스템용 비터비 디코더에 구성되는 경로 메모리 및 시프트 레지스터 회로의 개략 블록도.7 is a schematic block diagram of a path memory and shift register circuit constructed in a Viterbi decoder for a digital optical recording / reproducing system according to the present invention.
제8도는 본 발명에 따른 디지탈 광 기록/재생 시스템용 비터비 디코더에 구성되는 경로 메모리및 시프트 레지스터 회로의 다른 개략 블록도.8 is another schematic block diagram of a path memory and shift register circuit constructed in a Viterbi decoder for a digital optical recording / reproducing system according to the present invention.
제9도는 본 발명에 따른 디지탈 광 기록/재생 시스템용 비터비 디코더에 구성되는 경로 메모리 및 시스트 레지스터 회로의 상태도.9 is a state diagram of a path memory and a sheath register circuit configured in a Viterbi decoder for a digital optical recording / reproducing system according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 차이 평가량 검출 회로 20 : 조건 검색 회로10: difference evaluation amount detection circuit 20: condition search circuit
30 : 카운터 레지스터 및 경로 제어 회로30: counter register and path control circuit
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차이 평가량이 이전 차이 평가량에 2yn(yn은 입력 데이터)을 가산한 값으로 형성되는 PR-I 채널 특성에 대한 비터비 디코더로서, 입력 데이터들을 입력하여 차이 평가량을 검출하여 출력하고, 상기 차이 평가량의 사인 비트를 출력하는 차이 평가량 검출 회로와; 차이 평가량의 출력이 3 이상일 때에는 케이스 1임을 알리는 0,1의 바이너리 신호를, 차이 평가량의 출력이 1이상 3미만일 때에는 케이스 2임을 알리는 1, 1 바이너리 신호를, 차이 평가량의 출력이 1미만일 때에 케이스 3임을 알리는 1,0의 바이너리 신호를 출력하는 조건 검색 회로와; 조건 검색 회로의 바이너리 값들의 생존 경로를 선택하여 출력하고, 사인 비트에 의하여 상기 생존 경로의 최종 출력을 결정하는 경로 메모리 및 시프트 레지스터 회로를 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a Viterbi decoder for a PR-I channel characteristic in which a difference evaluation amount is formed by adding 2y n (y n is input data) to a previous difference evaluation amount. A difference evaluation amount detecting circuit for detecting and outputting a difference evaluation amount and outputting a sine bit of the difference evaluation amount; If the output of the difference evaluation amount is greater than or equal to 3, the binary signal of 0, 1 indicating that it is
먼저, 본 발명에 따른 비터비 디코더를 설계하기 위한 비터비 알고리즘을 제시하면 다음과 같다.First, the Viterbi algorithm for designing a Viterbi decoder according to the present invention is as follows.
도 1에 도시된 바와 같이 프레코더(P) 및 엔코더(E)에서의 bn과 yn그리고, an과 yn의 상태도가 도 2a 및 도2b도에 도시되어 있다. 여기서, yn은 an+ an-1+ ηn로 표현되며, ηn는 가우시안 노이즈를 의미하며, 가산기(1, 2)는 모듈로 -2 연산기를 그리고 R1, R2는 레지스터를 의미한다.As shown in FIG. 1, the state diagrams of b n and y n and a n and y n in the precoder P and the encoder E are shown in FIGS. 2A and 2B. Where y n is represented by a n + a n-1 + η n , η n means Gaussian noise, adders (1, 2) are modulo -2 operators, and R1, R2 are registers. .
성능 지표를 수학식 1과 같이 표현하고, 이 성능 지표는 각 상태로 들어오는 경로들중 이 식을 최소화하는 경로를 선택하기 위하여 이용된다.The performance indicator is expressed as
여기서, 상태를 프레코더(P1)의 레지스터(R1)값으로 나타낸다면 J(n)(0)을 상태0으로 들어오는 경로중 가장 작은 값을 가지는 경로의 성능 지표로 정의하고, J(n)(1)을 상태 1 로 들어오는 경로중 가장 작은 값을 가지는 경로의 성능 지표로 정의할 때, 차이 평가량(DJn=Jn(0)-Jn(1))과 가능한 경로는 도 3과 같이 표현된다.Here, if the state is represented by the register R1 value of the decoder P1, J (n) (0) is defined as the performance index of the path having the smallest value among the paths entering the
여기서, yn은 입력 데이터이며, 차이 평가량(Difference)을 DJn-1+ 2yn라 하였을 때, 각 케이스별 차이 평가량은 도 3 에 도시된 바와 같이 다음과 같다.Here, y n is input data, and when the difference evaluation amount (Difference) is DJ n-1 + 2y n , the difference evaluation amount for each case is as shown in FIG. 3.
도 4는 본 발명에 따른 비터비 디코더의 개략 블록도로서 부호(10)는 디코더로부터 인가되는 데이터들을 경로(1)로부터 입력하여 차이 평가량을 검출하여 경로(2)로 출력하기 위한 차이 평가량 검출 회로이며, 부호(20)는 경로(2)로부터 인가되는 차이 평가량으로부터 조건을 검색하여 차이 평가량에 의하여 결정된 2 개의 바이너리값(3)을 출력하는 조건 검색 회로이고, 부호(30)는 경로(3)로부터 인가되는 2개 바이너리 값및 경로(9)로부터 인가되는 사인 비트에 대응하여 검출될 데이터의 경로를 선택하여 저장하기 위한 경로 메모리및 시프트 레지스터 회로이다.FIG. 4 is a schematic block diagram of a Viterbi decoder according to the present invention, wherein a
도 5에는 상술한 평가량 검출 회로(10)의 상세 블록도가 도시되어 있다5 shows a detailed block diagram of the above-described evaluation
경로(1)를 통한 입력 데이터(yn)들은 곱셈기(51)를 통하여 2.0과 곱하여 진 후에 가산기(A1)를 통하여 이전 차이 평가량(DJn-1)과 가산되어 경로(2)로 출력하고, 조건 검색 회로(20)는 이 가산기(A1)의 출력이 상술한 케이스 1-3들중 어느하나에 대응하는 가를 검출하여 2 진 바이너리 비트를 경로(3)로 출력한다.Input data (y n ) through the path (1) is multiplied by 2.0 through the
또한, 평가량 검출 회로(10)내에는 도시된 바와 같이 가산기(A2, A3)가 구성 되어 있어 케이스 1 및 3에 대한 차이 평가량(DJn)을 검출하기 위한 회로및 이전 차이 평가량(DJn-1)에 대한 사인 비트 변환기(52)가 구성되어 있으며, 경로(3)를 통한 조건 검색 회로(20)의 바이너리 신호에 따라 멀티플렉서(53)는 가산기(A2, A3) 및 사인 비트 변환기(52)의 출력을 선택하여 사인 비트 검출기(55) 및 D 플립플롭(54)에 인가하며, 사인 비트 검출기(55)는 멀티플렉서(53)의 출력의 사인 비트를 검출하여 경로(9)로 출력한다.In addition, in the evaluation
도 6에는 상술한 조건 검색 회로(20)의 블록도가 도시되어 있다.6 shows a block diagram of the
도시된 바와 같이 조건 검색 회로(20)내에는 3 개의 비교기(61-63)이 구성되어 있고, 이 비교기(61)는 경로(2)를 통한 차이 평가량(DJn)의 출력이 3 이상일 때에 0,1의 바이너리 신호를 출력하여, 비교기(62)는 경로(2)를 통한 차이 평가량(DJn)의 출력이 1 이상 3 미만일 때에 1,1 바이너리 신호를 출력하며, 비교기(63)는 경로(2)를 통한 차이 평가량(DJ)의 출력이 1미만일 때에 1, 0의 바이너리 신호를 출력하도록 구성되어 있다.As shown, three comparators 61-63 are configured in the
도 7에는 경로 메모리및 시프트 레지스터 회로(30)가 도시되어 있으며, 경로 메모리및 시프트 레지스터 회로(30)는 다수개의 패스(Path) 메모리(C1-Cn)들과 멀티플렉서(M100)가 구성되어 있다.A path memory and
도 7에서의 멀티플렉서(M100)는 패스 메모리(C1-Cn)들이 짝수개 형성된 경우를 도시한 것이다. 즉, 패스 메모리(C1-Cn)들이 짝수개 형성된 경우에 멀티플렉서 (M100)은 패스 메모리(Cn)내 멀티플렉서(Mn1)의 출력을 단자(1)로 멀티플렉서(Mn2)의 출력을 단자(0)로 입력하는 구성을 가진다.The multiplexer M100 in FIG. 7 illustrates a case in which even-numbered pass memories C1 -Cn are formed. That is, when an even number of pass memories C1-Cn are formed, the multiplexer M100 outputs the output of the multiplexer Mn1 to the
그러나, 패스 메모리(C1-Cn)들이 홀수개 형성된 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 멀티플렉서(M100)은 패스 메모리(Cn)내 멀티플렉서(Mn1)의 출력을 단자(0)로 멀티플렉서(Mn2)의 출력을 단자(1)로 입력하는 구성을 가진다.However, when an odd number of pass memories C1-Cn are formed, as shown in FIG. 8, the multiplexer M100 outputs the output of the multiplexer Mn1 in the pass memory Cn to a
패스 메모리(C1-Cn)들은 도시된 바와 같이 D플립플롭(D11, D12)(Dn1, Dn2) 및 멀티플렉서(M11, M12)(Mn1, Mn2)로 구성되어 있다.The pass memories C1-Cn are composed of D flip-flops D11 and D12 (Dn1 and Dn2) and multiplexers M11 and M12 (Mn1 and Mn2) as shown.
이와 같이 구성된 회로에서 D플립플롭(D11, D12)(Dn1, Dn2)들은 경로(3)의 바이너리값을 일시 저장하며, 멀티플렉서(M11, M12)(Mn1, Mn2)는 경로(3, 최상의 비트 및 최하위 비트)를 통한 비트값에 의하여 경로(3)의 입력 바이너리 값들에 대한 생존 경로를 설정하게 된다.In the circuit configured in this manner, the D flip-flops D11 and D12 (Dn1 and Dn2) temporarily store binary values of the
즉, 멀티플렉서(M11, M12)(Mn1, Mn2)는 경로(3)의 값이 1일 때에는 단자(1)를 선택하여 출력하고, 경로(3)의 값이 0 일 때에는 단자(0)를 선택하여 출력하게 구성되어 있는 바, 현재 입력되는 경로(3)의 최상위 비트가 1 일 때에 멀티플렉서 (M11, Mn1)는 D플립플롭(D12, Dn2)의 값을 선택하여 출력하고, 현재 입력되는 경로 (3)의 최상위 비트가 0 일 때에는 멀티플렉서(M11, Mn1)는 D 플립플롭 (D11, Dn1)의 값을 선택하여 출력한다. 또한 현재 입력되는 경로(3)의 최하위 비트가 1 일 때에는 멀티플렉서(M11, Mn1)는 D 플립플롭(D11, Dn1)의 값을 선택하여 출력하고, 현재 입력되는 경로(3)의 최하위 비트가 0 일 때에 멀티플렉서(M12, Mn2)는 D 플립플롭(D12, Dn2)의 값을 선택하여 출력한다.That is, the multiplexers M11 and M12 (Mn1 and Mn2) select and output the
이러한 구성에 의하여 경로(3)를 통하여 케이스 1, 3의 경우에는 멀티플렉서 (M11, M12)(Mn1, Mn2)의 출력이 생존 경로로 되나, 케이스 2의 경우 즉, 경로(3)가 (1,1)을 출력할 경우에는 멀티플렉서(M11, M12)(Mn1, Mn2)의 출력이 생존 경로로 될 수 없음을 알 수 있다.In this case, the outputs of the multiplexers M11 and M12 (Mn1 and Mn2) become survival paths in
즉, 케이스 2가 홀수개 연속하여 입력되는 경우에는 케이스 2가 연속하여 입력되기 전의 생존 경로를 반전시켜줄 필요가 있으나, 케이스 2가 짝수개 연속하여 입력되는 경우에는 케이스 2가 연속하여 입력되기 전의 생존 경로가 생존 경로로 될 것이다.In other words, if the
한편, 본 발명에서는 도시 및 상술한 바와 같이 케이스 2 즉, 경로(3)가 (1,1)인 경우에 멀티플렉서(M11, M12)(Mn1, Mn2)들이 이전의 생존 경로를 반전시키는 구성을 가지고 있으므로 상술한 조건을 만족함을 알 수 있다.On the other hand, the present invention has a configuration in which the multiplexers (M11, M12) (Mn1, Mn2) invert the previous survival path when the
도 9에는 이러한 경로 메모리및 시프트 레지스터 회로(30)내에서 케이스 2의 경우가 연속하여 홀수개 입력되는 경우와 케이스 2의 경우가 연속하여 짝수개 입력 되는 경우)일 때에 경로(3)를 통한 입력 바이너리값에 대한 각 패스 메모리(C1-Cn)들의 출력 비트들의 변화상태도가 도시되어 있다.FIG. 9 shows an input via the
이러한 패스 메모리(C1-Cn)들의 최종 비트들은 멀티플렉서(M100)에 인가되며, 멀티플렉서(M100)는 경로(9)를 통한 최종 사인 비트값에 의하여 최종 생존 경로를 선택하고, 선택된 최종 경로의 비트값을 경로(8)로 출력하는 것이다.The final bits of these pass memories C1-Cn are applied to the multiplexer M100, and the multiplexer M100 selects the final surviving path by the final sine bit value through the
이와 같이 경로 메모리및 시프트 레지스터 회로(30)를 통하여 선택된 최종 비트값은 결국 PR-I 채널용 데이터들의 원 데이터값이 됨은 용이하게 알 수 있을 것이다.Thus, it will be readily understood that the final bit value selected through the path memory and
따라서, 본 발명은 DVDR의 채널 특성인 PR-I에 대한 비터비 디코더를 구현하므로서 DVDR 채널특성에 따른 오류를 정확히 정정할 수 있다는 효과가 있다.Accordingly, the present invention has the effect of accurately correcting errors according to DVDR channel characteristics by implementing a Viterbi decoder for PR-I, which is a DVDR channel characteristic.
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