KR100389856B1 - 샘플보간을이용한데이터검출장치와그방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 샘플 보간을 이용한 데이터 검출 장치 및 그 방법이 개시되어 있다. 본 발명은 데이터 재생 속도의 절반에 해당하는 속도로 RLL(Run Length Limited) 부호화된 재생 신호를 아날로그/디지털(A/D) 변환을 하고, A/D 변환에 의해 절반으로 줄어든 샘플을 샘플 보간을 이용하여 재생 속도와 같은 샘플을 추정하고, 이렇게 추정된 샘플을 이용하여 기록 매체 상에 기록된 정보를 복원함으로써 주어진 A/D 변환 속도보다 2배의 속도로 데이터를 재생할 수 있으므로 고속 데이터 재생에 유용하다.

Description

샘플 보간을 이용한 데이터 검출 장치와 그 방법{Data detecting apparatus using sample interpolation and method therefor}

본 발명은 데이터 검출 분야에 관한 것으로, 특히 RLL(Run Length Limited) 부호화된 데이터를 재생 속도의 1/2 속도로 데이터를 검출하고, 원신호의 복원에 이용하기 위해서 샘플 보간을 이용하여 재생 속도를 갖는 데이터를 추정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

현재 상용화된 DVD(Digital Versatile Disc) 시스템 그 일 예로서, 4.7GByte DVD-ROM(DVD Read Only Memory) 시스템에서는 재생되는 신호의 전력 스펙트럼을 살펴보면, 에너지의 대부분이 데이터의 재생 속도의 1/4 보다 작은 주파수 영역에 집중되어 있다.

일반적인 DVD 시스템의 블록도는 도 1에 도시된 바와 같이, 부호화기 및 변조기(102)는 사용자의 정보를 오류정정 부호화하고, 오류정정 부호화된 데이터를 소정의 변조 체계 예로서, 8-to-16(eight to sixteen) 변조를 이용하여 변조하고, RLL(Run-Length Limited) 부호화된 데이터(ak)를 제공한다. 디지털/아날로그(D/A) 변환기(104)는 부호화기 및 변조기(102)로부터 출력되는 RLL 부호화된 데이터(ak)를 D/A 변환한다.

레이저 다이오드의 광출력을 이용하여 기록하는 DVD 시스템에서는 기록 영역(domain)을 최적으로 형성하기 위하여 기록 광출력을 기록 매체에 맞게 최적으로 조정하도록 D/A 변환기(104)의 출력에 대응하는 기록 펄스를 기록 펄스 발생기(106)에서 발생해서 발생된 기록 펄스에 해당하는 이진 정보를 광디스크 채널(108)을 통해 디스크 상에 기록한다.

디스크에 저장된 채널 비트열 {ak}는 디스크를 재생할 때 얻어지는 신호 z(t)를 이용하여 검출해내는 데 검출기의 성능과 마진(margin)을 확보하기 위하여 PRML(Partial Response Maximum Likelihood)와 같은 디지털 신호 처리 알고리즘이 사용된다. 즉, 광디스크 채널(108)을 통해 디스크로부터의 재생 신호 z(t)는 대역폭이 심볼 주기 T의 반에 해당하는 1/2T를 갖는 필터(110)를 거친다. 이는 재생 신호 즉, RLL 부호화된 데이터는 스펙트럼상에 저주파수 영역에 집중되어 있기 때문에 1/2T를 갖는 필터를 사용해도 무방하다.

아날로그/디지털(A/D) 변환기(112)는 필터(110)를 거친 재생 신호 z(t)를, A/D 변환기(112)의 출력을 피드백 입력하는 심볼 동기화기(114)에서 제공되는 심볼 주기 T를 갖는 심볼 클럭에 동기를 맞추어 A/D 변환하여 디지털 샘플열 {zk}을 제공한다. 심볼 검출기(116)는 이렇게 얻어진 샘플들을 최우호 복호화 예로서, 비터비 복호화하여 디스크상에 기록된 채널 비트열을 복원한다. 복호화기 및 복조기(118)는 심볼 검출기(116)로부터 제공되는 복원된 채널 비트열 {k}를 다시 16-to-8 복조하고, 복조된 데이터를 오류정정 복호화하여 최종 사용자 정보를 제공한다.

도 1에 도시된 4.7GByte DVD-ROM 시스템의 경우에 광 디스크 채널에서 얻어지는 재생신호 z(t)의 전력 스펙트럼을 살펴보면 도 2에서 알 수 있듯이 대부분의 신호 전력이 재생 속도의 1/4 이하인 주파수 영역에 집중되어 있다. 따라서, 재생 속도 1/T로 A/D 변환을 하지 않고 1/2T의 속도로 A/D 변환을 하여도 A/D 변환에 의한 손실은 미미하게 된다.

그러나, 기존의 DVD 시스템 또는 디지털 수신기의 데이터 검출기에서는 이러한 성질을 이용하지 않고 재생 속도와 같은 속도로 A/D 변환을 한 후 데이터를 검출하였다. 따라서, A/D 변환기의 최대 동작 속도가 주어졌을 때, 기존 검출기의 데이터 재생 속도는 A/D 변환을 위한 샘플링 속도의 최대 속도로 제한되는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 데이터 재생 속도의 절반에 해당하는 속도로 재생 신호를 샘플링하고, 샘플 보간을 이용하여 재생 속도의 데이터를 검출하고, 이를 이용하여 원신호를 복원하는 데이터 검출 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 데이터 재생 속도의 절반에 해당하는 속도로 재생 신호를 샘플링하고, 샘플 보간을 이용하여 재생 속도의 데이터를 검출하고 이를 이용하여 원신호를 복원하는 데이터 검출 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 데이터 검출 장치는 RLL(Run Length Limited) 부호화된 데이터를 검출하는 장치에 있어서: RLL 부호화된 데이터를 재생 속도의 절반 속도로 샘플링하여 샘플링된 데이터를 제공하는 샘플러 및 샘플 보간을 이용하여 상기 샘플링된 데이터를 재생 속도의 샘플값들을 추정하는 추정기를 포함함을 특징으로 하고 있다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 데이터 검출 방법은 RLL(Run Length Limited) 부호화된 데이터를 검출하는 방법에 있어서: RLL 부호화된 데이터를 재생 속도의 절반 속도로 샘플링하여 샘플링된 데이터를 제공하는 단계 및 샘플링된 데이터를 샘플 보간을 이용하여 재생 속도를 갖는 샘플들을 추정하는 단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.

도 1은 일반적인 DVD 시스템의 블록도이다.

도 2는 재생 신호의 전력 스펙트럼을 보인 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 데이터 검출 장치의 일 실시예에 따른 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 샘플 보간을 이용한 데이터 검출 장치와 그 방법의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명에서 제안하는 데이터 검출 장치의 일 실시예에 따른 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 먼저, 디스크에서 재생되는 아날로그 신호 z(t)를 심볼 주기의 1/4T의 대역폭을 가지는 아날로그 필터 좀 더 엄밀히 말하면 아날로그 저역여파기(202)를 통과시킨다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이 RLL 부호화된 데이터의 재생 신호의 전력 스펙트럼은 재생 속도의 1/4 이하인 주파수 영역에 집중되어 있기 때문에 1/4T를 갖는 대역폭을 갖는 아날로그 저역여파기를 사용해도 무방하다.

A/D 변환기(204)는 저역여파기(202)를 거친 재생신호를 심볼 동기화기(212)에서 디지털 보간 필터(206)의 출력에 동기를 맞추어 발생하는 2T의 주기를 갖는 심볼 클럭에 따라 샘플링하여 2T 주기로 샘플링된 심볼열 {xk}을 얻는다. 보간기(206)의 삽입기(208)는 A/D 변환기(204)로부터 제공되는 2T 주기로 샘플링된 심볼열 {xk} 값들 사이사이에 "0"을 추가한 후, 이를 대역폭이 1/4T인 디지털 필터, 좀 더 엄밀히 말하면 디지털 저역여파기(210)를 통과시켜 1/T 속도의 추정 샘플열 {k}을 얻는다. 즉, 1/T 샘플링을 통해 얻을 수 있는 {zk}의 추정값인 {k}는 디지털 영역에서 샘플 보간(interpolation)을 이용하여 얻는다. 이 디지털 보간 필터는 문헌 [1]에 개시된 Parks-McClellan 알고리즘이나 최소 자승(Least Square) 알고리즘을 사용하여 설계할 수 있다: [1] Andrea Antoniou, Digital Filters: Analysis, Design, and Applications, McGraw-Hill, 1993.

이렇게 얻어진 1/T 속도의 추정 샘플열 {k}은 심볼 검출기(214)로 제공되고, 심볼 검출기(214)는 최우호 복호 알고리즘을 이용하여 디스크에 저장된 채널 비트열 {ak}을 복원한다.

본 발명에서 제안하는 검출기의 구조는 아날로그 저역여파기(202)의 대역폭이 기존의 아날로그 저역여파기의 반에 해당하는 1/4T를 갖고, 디지털 보간기(206)가 더 구성되고, 그리고 심볼 동기 루프에 약간의 시간 지연이 발생된다는 점을 제외하면 기존 검출기의 구조와 동일하다.

따라서, 본 발명은 기존에 사용된 동일한 A/D 변환기를 가지고 기존 재생 속도의 2배까지 데이터 재생이 가능하므로 고속 디지털 수신기의 구현에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 특히, 고밀도의 DVD 시스템의 경우에는 재생 신호의 에너지가 1/4T 이하인 주파수 영역에 집중되어 있으므로 본 발명에서 제안한 검출기 구조가 매우 유용하게 적용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 DVD 시스템 뿐만 아니라 RLL 부호화된 데이터를 수신해서 검출하는 디지털 수신기에도 적용 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 데이터 재생 속도의 절반의 속도로 RLL 부호화된 재생신호를 샘플링하고, 반으로 줄어든 샘플을 보간을 이용하여 재생 속도와 같은 샘플을 추정하고, 추정된 샘플로부터 기록 매체 상에 기록된 정보를 복원함으로써 주어진 기존보다 2배의 속도로 데이터를 재생할 수 있으므로 고속 데이터 재생에 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (9)

1. RLL(Run Length Limited) 부호화된 데이터를 검출하는 장치에 있어서:

   입력되는 상기 RLL 부호화된 데이터를 저역 여파하기 위한 아날로그 필터,

   상기 RLL 부호화된 데이터를 재생 속도의 절반 속도로 샘플링하여 샘플링된 데이터를 제공하는 샘플러,

   샘플 보간을 이용하여 상기 샘플링된 데이터로부터 재생 속도의 추정 샘플값들을 생성하기 위한 추정기, 및

   상기 추정기의 출력을 피드백 입력하여 심볼 주기의 2배의 주기를 갖는 샘플링 클럭을 상기 샘플러에 제공하는 심볼 동기화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 샘플러는 상기 RLL 부호화된 데이터를 심볼 주기의 2배의 속도로 샘플링하는 A/D 변환기인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 추정기는 디지털 보간 필터로 구성되며, 상기 디지털 보간 필터는,

   상기 샘플링된 데이터 사이사이에 "0"을 삽입하는 삽입기; 및

   대역폭이 심볼 주기의 1/4을 가지며, 상기 삽입기의 출력을 저역여파하는 필터를 포함하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 재생 신호를 저역여파하며, 대역폭이 심볼 주기(T)의 1/4의 대역폭을 갖는 아날로그 필터; 및

   상기 추정된 샘플로부터 최우호 복호 알고리즘을 이용하여 원신호를 복원하는 심볼 검출기를 더 포함하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 데이터 검출 장치는 DVD 시스템에 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 데이터 검출 장치는 RLL 부호화된 데이터를 수신하는 수신기에 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. RLL(Run Length Limited) 부호화된 데이터를 검출하는 방법에 있어서:

   (a) 입력되는 상기 RLL 부호화된 데이터를 저역 여파하는 단계;

   (b) 상기 RLL 부호화된 데이터를 재생 속도의 절반 속도로 샘플링하여 샘플링된 데이터를 제공하는 단계;

   (c) 상기 샘플링된 데이터로부터 샘플 보간을 이용하여 재생 속도의 추정 샘플값들을 추정하는 단계, 및

   (d) 상기 (c) 단계에서의 추정 결과를 이용하여, 심볼 주기의 2배의 주기를 갖는 샘플링 클럭을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 (c) 단계는

   (c1) 상기 샘플링된 데이터 사이사이에 "0"을 삽입하여 재생 속도의 보간된 데이터를 제공하는 단계; 및

   (c2) 대역폭이 심볼 주기의 1/4을 가지며, 상기 보간된 데이터를 저역여파하는 단계를 포함하는 데이터 검출 방법.
9. 제7항에 있어서,

   (e) 상기 재생 신호를 심볼 주기의 1/4의 대역폭으로 저역 여파하는 단계; 및

   (f) 상기 추정된 샘플을 최우호 복호 알고리즘을 이용하여 원신호를 복원하는 단계를 더 포함하는 방법.