KR20010043875A

KR20010043875A - 위상 동기 루프 장치

Info

Publication number: KR20010043875A
Application number: KR1020007013367A
Authority: KR
Inventors: 오구라요우이치
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-05-25
Also published as: CN1297565A; KR100394408B1; ID28613A; JP3337997B2; TW527780B; JP2000285605A; CN1197246C; WO2000058965A1; US6542039B1

Abstract

본 발명은, 디지털 데이터가 재생될 때 클록 재생에 있어서 포획 범위(capture range)를 확대하고, 고속으로 안정한 위상 동기를 수행하는 위상 동기 루프 장치를 제공한다.

위상 에러는 샘플링으로 얻어진 신호로부터 위상 에러 검출기(6)에 의해 검출된다. 더욱이, 주파수 에러는, 위상 에러 정보에 의해 얻어진 위상 곡선의 기울기에 기초하여 주파수 에러 검출기(8)로부터 검출된다. 위상 동기 루프 회로는 이렇게 얻어진 위상 에러와 주파수 에러에 기초하여 제어된다.

Description

위상 동기 루프 장치{PHASE-LOCKED LOOP APPARATUS}

광 디스크 장치는 디지털 데이터를 기록 및 재생하는 장치중 하나로서 널리 알려져 있다. 광 디스크 장치에서, 위상 동기 루프(PLL) 회로는 디지털 데이터를 재생할 때 재생 신호에 포함되어 있는 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는데 편리하게 이용된다. 특히, 소거 가능형 광 디스크 매체는 "섹터(sectors)"라고 불리우는 다수의 단위 블록들을 갖는데, 이 블록들 각각은 어드레스 정보 등이 기입되는 헤더 부분(header part)과 디지털 데이터가 실제로 기록되는 데이터 부분(data part)으로 이루어진 세트를 포함한다. 위상 동기는 위상 동기 루프에 의해 섹터 단위로 수행된다.

간헐적인 재생을 정상적으로 수행하기 위해서, 헤더 부분과 데이터 부분은 도 19에 도시된 것과 같은 동기 패턴(locking patterns)(즉, VFO 패턴)(42a-42d)을 가지고, 이들 패턴의 각각은 단일 패턴(즉, 단일 주파수)을 포함한다. 데이터 재생은, 이 VFO 패턴 영역에서 고속으로 안정한 위상 동기를 수행하도록 위상 동기 루프의 응답 특성을 증진시키고, 잡음 등의 영향을 줄이도록 이 VFO 패턴 영역이 종료하기 직전에 위상 동기 루프의 응답 특성을 감소시켜서, 동기 상태를 유지하도록 하는 방법을 이용하여 수행된다.

도 19는 광 디스크 재생 장치의 섹터의 데이터 포맷을 도시하는 도면이다. 이 도면에서, 도면 부호(43)는 섹터의 시작 위치를 나타내는 섹터 마크(sector mark ; 이후부터 SM이라 칭함)를 표시한다. 도면 부호(44)는 어드레스 정보의 시작 위치를 나타내는 어드레스 마크(address mark ; 이후부터 AM이라 칭함)를 표시한다. 도면 부호(45)는 섹터의 어드레스를 나타내는 어드레스 정보((address information ; 이후부터 ID라 칭함)를 표시한다. 도면 부호(46)는 헤더 부분과 데이터 부분의 각각의 종료 포인트를 나타내는 포스트앰블(postamble ; 이후 PA라 칭함)을 표시한다. 도면 부호(47)는 데이터(48)의 시작 위치를 나타내는 데이터 마크(data mark ; 이후 DM이라 칭함)를 표시한다.

도 20은 종래의 광 디스크 재생 장치의 디지털 데이터 재생 회로를 예시하는 블록도이다.

도 20에 도시된 종래의 광 디스크 재생 장치는 광 디스크(49), 재생 수단(50), 파형 등화 수단(1), 이진화 수단(binarization means)(51), 위상 동기 루프 회로(52), 루프 이득 전환 유닛(57), 복조 회로(58)로 구성된다. 위상 동기 루프 회로(52)는 위상 비교기(53), 루프 필터(54), 증폭기(55), 전압 제어 발진기(VCO)(56)로 구성된다.

이후부터 동작을 설명하겠다.

광 디스크(49)같은 매체상에는 0과 1을 포함(단, 연속하는 0 또는 1의 개수는 3 내지 14를 포함하도록 제어됨)하는 디지털 데이터가 예컨대 8-16 변조 방법으로 기록되어 있다. 재생 수단(50)으로 재생 데이터에서 얻은 재생 신호에 있어서, 선형 방향의 데이터 기록 밀도가 증가할수록, 고역 주파수 성분을 갖는 파형의 진폭은 간섭으로 인해 감쇠된다. 그러므로, 파형 등화 수단(1)은 재생 신호의 고역 주파수 성분을 강조하도록 재생 신호를 보정한다. 이진화 수단(51)은 강조된 고역 주파수 성분을 갖는 재생 신호를 사전 정의된 슬라이스 레벨로 이진화하여, 이 신호를 이진 디지털 신호로 변환시킨다. 위상 동기 루프 회로(52)에서는, 위상 동기 루프 회로(52)의 자주 주파수(free-running frequency)인 재생 클록의 위상과 이진 신호의 클록 성분의 위상이 위상 비교기(53)에 의해 비교되고, 그 비교의 결과로서 출력된 위상 에러 정보에 근거하여, 루프 필터(54), 증폭기(55), VCO(56)를 이용하여 최소 위상 에러를 갖도록 재생 클록의 위상이 변경됨으로써, 이진 신호의 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 동기된다. 위상 동기 루프 회로(52)의 응답 특성은 루프 이득 전환 유닛(57)에 의해 전환된다. 다음, 동기된 재생 클록과 이진 신호가 복조 회로(58)에 입력되어 디지털 데이터로 복조된다.

기록 매체의 VFO 패턴 영역에서, 재생이 정규적으로 수행되는 범위는 때때로 기록 매체의 결함이나 기록 매체 재생시의 서보 처리의 결함 혹은 신호 처리의 결함으로 인해 제약을 받는다. 따라서, VFO 패턴 영역 모두를 가장 잘 이용하도록 만들기 위해, 결함을 검출하는 방법이나 혹은 도 19에 도시된 SM(43), AM(44), DM(47)의 결함을 검출하는 방법에서와 같이 위상 동기를 확실하게 수행하기 위한 개선책이 만들어졌다.

전술한 종래 기술은 디지털 신호를 복조하기 위해 재생 신호를 이진화하는 방법에 채택되었다. 그러나, 선형 방향 밀도가 증가하여 재생 신호의 신호 대 잡음비가 상당히 저하되면, 재생 데이터의 질이 저하된다.

따라서, 선형 방향의 기록 밀도가 점점 더 높아질수록, 선형 방향의 고밀도 기록 및 재생에 적합한 신호 처리 방법으로서 PRML(Partial Response Maximum Likelihood) 신호 처리법을 점점 더 많이 채택하고 있다. PRML 신호 처리법은 재생 신호에 대해 고의적인 파형 간섭을 강제하고, 잡음 강조(emphasis)를 최대한으로 줄이도록 제어된 대역(band)으로 재생 신호를 등화한 뒤, 최대 가능성 디코더(maximum likelihood decoer)로 데이터를 복조하여, 이미 알려진 간섭의 조정에 따라서 가장 가능성있는 시리즈(most likelihood series)를 복조한다. 그러나, 이러한 PRML 신호 처리법을 활용하면, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 위상에 동기된 재생 클록을 샘플링함으로써 얻어지는 다중 비트 데이터가 발생되어야 한다.

종래의 위상 동기 회로는 아날로그 소자로 구성된다. 따라서, 아날로그 회로와 디지털 회로가 복잡하게 혼합되어 있는 시스템이 구성되고, 이런 시스템은 집적하기에 적절하지 않다. 또한, 아날로그 회로를 구성하는 아날로그 소자에 의해 초래되는 특성의 분산이나 경년 변화(secular changes)가 아날로그 회로에서 발생한다. 따라서, 품질 제어, 보상 회로 등을 신중히 고려해야 하고, 그 결과, 위상 동기 루프 회로를 이용해 구성되는 디지털 데이터 재생 장치의 비용이 비싸진다.

그러므로, PRML 신호 처리법에 적합한 시스템은 클록 재생 회로와 등화 수단을 디지털화해서 구현해야 하고, 이렇게 함으로써 재생 데이터의 품질을 증가시키면서, 고밀도 기록 및 재생에서 집적을 통해 비용도 줄일 수 있게 된다.

그러나, 클록 재생을 수행하는 위상 동기 루프 회로를 디지털 회로로 구현하면, 전송 속도가 증가할수록, 위상 동기 루프의 지연량이 증가되고, 위상 동기시에 주파수와 위상이 동기될 수 있는 범위를 나타내는 포획 범위(capture range)가 감소된다. 위상 에러 정보가 아날로그 신호로부터 얻어지면, 연속하는 시간 에러의 양을 다룰 수 있다. 그러나, 위상 에러 정보가 샘플링 이후 디지털 데이터로부터 얻어지면, 위상 에러 정보는 0 교차점 부근의 진폭값으로부터 추정되어야 한다. 그러므로 위상 에러 신호의 충분한 연속 영역이 확보될 수 없다.

포획 범위가 감소될 때, 재생 클록 성분의 주파수와 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수가 상당히 다를 경우, 위상 동기는 VFO 패턴 영역에서만 이행되는 것이 아니다. 그러므로 재생 시간에 버스트 에러(burst errors)같은 에러들이 증가하고, 데이터 품질은 저하된다.

또한, VFO 패턴 영역이 작고, 소거 가능형 디스크인 경우에는, 기입 회수가 증가할수록 이 영역의 제 1 반분이 열화될 위험이 커지거나 또는 DC 오프셋 위치가 사실상 시프트된다. 그러므로, 재생 클록의 주파수와 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수가 상당히 다를 때에는 재생 시간에 버스트 에러같은 에러들이 증가하고, 데이터의 품질은 저하된다.

더욱이, 기록 매체에 기록된 데이터가 VFO 패턴을 포함하지 않을 때에는 재생 신호가 랜덤한 신호이다. 그러므로, 위상 동기가 오로지 위상 정보만을 이용하여 수행되면, 재생 신호의 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 포획 범위가 줄어든다. 따라서, 두 주파수가 서로 상당히 다르면 위상 동기는 안전하게 수행될 수 없다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하려는 것으로, 본 발명의 목적은, 위상 동기 루프 회로가 디지털화될 때, 재생 신호로부터 위상 정보를 검출하는 것과 함께 위상 정보의 시간적 변화(temporal change)로부터 주파수 정보도 검출하며, 아날로그 위상 동기 루프 회로의 포획 범위보다 더 넓은 포획 범위를 가져서, 고속으로 위상 동기를 수행하는 위상 동기 루프 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 위상 동기 루프 회로가 디지털화될 때, 보다 넓은 포획 범위를 얻기 위해 위상 에러 정보를 예측하는 것과 함께 재생 클록의 위상과 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상을 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기시키는 위상 동기 루프 장치를 제공하는 것이다.

더욱이, 전술한 목적에 덧붙여서, 본 발명의 다른 목적은 기록 매체에 기록된 디지털 정보의 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 무패턴 신호(no pattern signal; 즉, 패턴을 갖지 않는 신호)를 갖는 디지털 데이터에 대해서도 위상 동기를 수행할 수 있는 위상 동기 루프 장치를 제공하는 것이다.

더 나아가, 전술한 목적에 덧붙여서, 본 발명의 또다른 목적은 높은 신뢰성으로 더 용이하게 집적될 수 있는 저렴한 위상 동기 루프 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 위상 동기 루프에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 예컨대 광 디스크 매체, 광자기 디스크 매체, 자기 매체같은 기록 매체에 기록되어 있는 디지털 데이터를 재생하기 위한 클록을 재생하는데 이용되는 위상 동기 루프를 디지털화하여 개선한 위상 동기 루프에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 위상 동기 루프 장치의 주파수 검출 유형을 예시하는 블록도이다.

도 2는 실시예 1의 HPF(4)를 예시하는 블록도이다.

도 3은 실시예 1의 주파수 에러 검출기(8)를 예시하는 블록도이다.

도 4는 실시예 1 혹은 실시예 2의 위상 에러 검출기(6)를 예시하는 블록도이다.

도 5는 실시예 1의 주파수 에러 검출기(8)를 예시하는 블록도이다.

도 6은 실시예 1 혹은 실시예 2의 위상 제어 루프 필터(9)를 예시하는 블록도이다.

도 7은 실시예 1 혹은 실시예 2의 위상 제어 루프 필터(9)의 구성 요소인 위상 판정 유닛(29)의 동작을 설명하기 위해, 위상 에러 정보의 시간적 변화를 도시하는 도면이다.

도 8은 실시예 1 혹은 실시예 2의 위상 제어 루프 필터(9)를 예시하는 블록도이다.

도 9는 실시예 1 혹은 실시예 2의 위상 제어 루프 필터(9)의 구성 요소인 주파수 판정 유닛(34)의 동작을 설명하기 위해, 위상 에러 정보와 주파수 에러의 절대값의 시간적 변화를 도시하는 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 위상 동기 루프 장치의 주파수 검출 유형을 예시하는 블록도이다.

도 11은 실시예 2의 주파수 에러 판정 유닛(8)을 예시하는 블록도이다.

도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 위상 동기 루프 장치인 디지털 위상 동기 루프 회로의 구조를 예시하는 블록도이다.

도 13은 도 12에 도시된 BPF의 구조를 예시하는 블록도이다.

도 14는 도 12에 도시된 사이클 카운터의 계수 동작과 위상 에러 신호 사이의 관계를 설명하는 도면이다.

도 15는 위상 에러 신호의 연속성을 설명하는 도면이다. 도 15(a)는 실시예 3의 디지털 위상 동기 루프 회로에서 위상 에러 신호의 연속성을 설명하는 도면이다. 도 15(b)는 종래의 위상 동기 루프에서 위상 에러 신호의 연속성을 설명하는 도면이다.

도 16은 상이한 동기 주파수 조건하에서 도 12에 도시된 포착 위상 에러 검출기의 출력인 위상 에러 신호를 설명하는 도면이다.

도 17은 본 발명의 실시예 4에 따른 위상 동기 루프 장치인 디지털 위상 동기 루프 회로의 구조를 예시하는 블록도이다.

도 18은 도 17에 도시된 0 교차 위치 예측 유닛의 구조를 예시하는 블록도이다.

도 19는 광 디스크 재생 장치(DVD-RAM)의 섹터내의 데이터 포맷을 도시하는 도면이다.

도 20은 종래의 광 디스크 재생 장치를 예시하는 블록도이다.

전술한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명의 청구항 제 1 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 단일 주파수 데이터 영역이 아닌 신호 영역으로부터 위상 에러 정보를 검출하는 위상 에러 정보 검출 수단과, 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 단일 주파수 데이터 영역으로부터 주파수 에러 정보를 검출하는 주파수 에러 정보 검출 수단과, 위상 에러 정보 및 주파수 에러 정보에 기초하여, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프(feedback loop)를 포함함으로써, 위상 동기 루프 회로를 디지털화한다.

본 발명에 따르면, PRML 신호 처리법에 적합한 클록 재생이 수행될 수 있다. 또한, A/D 변환기로 샘플링함으로써 얻어지는 다중 비트 디지털 신호가 VFO 패턴 신호일 때, 위상 에러 신호와 주파수 에러 신호는 피드백 루프에 입력 신호로서 입력된다. 그러므로, VFO 패턴 영역에서, 재생 신호가 DC 성분을 포함하는 경우에도 위상 에러가 정확히 검출되어 VFO 패턴 영역이 효과적으로 활용될 수 있다. 더 나아가, 주파수 에러 검출기는 위상 에러 곡선의 정확한 기울기(inclination)를 검출한다. 그러므로, 포획 범위가 사실상 넓어지게 되어, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상당히 상이한 경우에도 고속으로 양호한 안정성을 갖고 위상 동기를 수행하는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 2 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 재생 신호의 사전 정의된 주파수 대역을 등화하는 파형 등화 수단과, 파형 등화 수단에 의해 사전 정의된 주파수 대역이 강조(emphasized)된 재생 신호를 디지털 신호가 재생되는 시점에서 재생 클록을 이용해 샘플링하여 디지털 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과, 획득된 디지털 신호가 VFO 패턴 신호일 때 샘플링에 의해 획득된 디지털 신호로부터 DC 성분을 제거하는 고역 통과 필터(HPF) 수단과, 획득된 디지털 신호가 VFO 패턴 신호가 아닌 신호일 때 샘플링으로 획득된 디지털 신호의 저역 잡음을 억압하는 저역 성분 억압 수단과, HPF 수단 혹은 저역 성분 억압 수단의 출력이 0 레벨을 지나가는 위치를 검출하여 0 교차 플래그를 출력하는 0 교차 검출 수단과, HPF 수단 또는 저역 성분 억압 수단의 출력 및 0 교차 플래그를 이용하여 0 교차의 부근에서 데이터로부터 위상 에러를 검출하는 위상 에러 검출 수단과, 상호 직렬 접속되어, 0 교차 플래그에 기초하여 위상 에러의 연속하는 "n(단, n은 양의 정수임)"개 피스(pieces)를 유지하는 "n" 피스 개의 유지 수단("n" pieces of holding means)과, "n" 피스 개의 유지 수단의 각각의 출력으로부터 위상 에러 곡선의 기울기를 검출하고, 이 기울기를 주파수 에러로 변환하는 주파수 에러 검출 수단과, 샘플링에 의해 획득된 디지털 신호가 VFO 패턴 신호일 때, 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호와 주파수 에러 검출 수단의 출력인 주파수 에러 신호를 입력 신호로서 수신하고, 획득된 디지털 신호가 VFO 패턴 신호가 아닌 신호일 때는, 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 위상 제어 루프 필터 수단과, 위상 제어 루프 필터 수단의 출력에 기초하여 재생 클록을 발생하는 발진기 수단을 포함함으로써, 위상 동기 루프 회로를 디지털화한다.

본 발명에 따르면, PRML 신호 처리법에 적합한 클록 재생이 수행될 수 있다. 또한, A/D 변환기로 샘플링함으로써 얻어지는 다중 비트 디지털 신호가 VFO 패턴 신호일 때, 위상 에러 신호와 주파수 에러 신호는 피드백 루프에 입력 신호로서 입력된다. 그러므로, VFO 패턴 영역에서, 재생 신호가 DC 성분을 포함하는 경우에도 위상 에러가 정확히 검출되어 VFO 패턴 영역이 효과적으로 활용될 수 있다. 더 나아가, 주파수 에러 검출기는 위상 에러 곡선의 정확한 기울기(inclination)를 검출한다. 그러므로, 포획 범위가 사실상 넓어지게 되어, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상당히 상이한 경우에도 고속으로 양호한 안정성을 갖고 위상 동기를 수행할 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 3 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 디지털 데이터내의 랜덤한 신호 영역으로부터 위상 에러 정보를 검출하는 위상 에러 정보 검출 수단과, 디지털 데이터내의 랜덤한 신호 영역으로부터 주파수 에러 정보를 검출하는 주파수 에러 정보 검출 수단과, 위상 에러 정보와 주파수 에러 정보에 기초하여, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프를 포함하고, 피드백 루프 위상 데어 루프 필터는 위상 에러 정보와 주파수 에러 정보를 입력 신호로서 수신한다.

본 발명에 따르면, 기록 매체의 결함 등으로 인해 VFO 패턴이 아닌 데이터 영역에서 위상의 재 동기(re-locking)가 요구될 때, 포획 범위가 넓어질 뿐만 아니라 재 동기 시간도 감소된다. 그러므로, 버스트 에러 등으로 인한 재생 데이터의 품질 열화가 최소화될 수 있다. 더 나아가, VFO 패턴 영역을 갖지 않는 기록 매체에서도 마찬가지로 전술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 4 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 재생 신호의 사전 정의된 주파수 대역을 등화하는 파형 등화 수단과, 파형 등화 수단에 의해 사전 정의된 주파수 대역이 강조(emphasized)된 재생 신호를 디지털 신호가 재생되는 시점에서 재생 클록을 이용해 샘플링하여 디지털 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과, 샘플링에 의해 획득된 디지털 신호의 저역 잡음을 억압하는 저역 성분 억압 수단과, 저역 성분 억압 수단의 출력이 0 레벨을 지나가는 위치를 검출하여 0 교차 플래그를 출력하는 0 교차 검출 수단과, 저역 성분 억압 수단의 출력 및 0 교차 플래그를 이용하여 0 교차의 부근에서 데이터로부터 위상 에러를 검출하는 위상 에러 검출 수단과, 상호 직렬 접속되어, 0 교차 플래그에 기초하여 위상 에러의 연속하는 "n(단, n은 양의 정수임)"개 피스(pieces)를 유지하는 "n" 피스 개의 유지 수단("n" pieces of holding means)과, "n" 피스 개의 유지 수단의 각각의 출력으로부터 위상 에러 곡선의 기울기를 검출하고, 이 기울기를 주파수 에러로 변환하는 주파수 에러 검출 수단과, 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호와 주파수 에러 검출 수단의 출력인 주파수 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 위상 제어 루프 필터 수단과, 위상 제어 루프 필터 수단의 출력에 기초하여 재생 클록을 발생하는 발진기 수단을 포함하고, 위상 제어 루프 필터는 위상 에러 신호와 주파수 신호를 입력 신호로서 수신한다.

본 발명의 청구항 제 5 항에 따르면, 청구항 제 2 항 또는 제 4 항의 위상 동기 루프 장치에서, 위상 에러 검출 수단은, 0 교차 플래그에 기초하여, 각각의 0 교차에 대해, 인접하는 0 교차 위치에서의 재생 신호의 진폭을 유지하는 제 1 및 제 2 유지 수단과, 제 1 유지 수단의 출력과 제 2 유지 수단의 출력을 입력 신호로서 수신하는 감산 수단과, 전후하는 데이터에 기초하여, 제 1 유지 수단에 의해 진폭이 유지될 때의 타이밍에서 재생 파형이 상승 에지(leading edge)인지 또는 하강 에지(triling edge)인지를 결정하는 극성 판정 수단과, 극성 판정 수단의 출력에 기초하여 감산 수단의 출력의 부호(sign)를 조작하는 부호 조작 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 시간 방향으로 위상 에러 정보의 상관(correlation)이 향상되며, 그로써 고역 잡음에 대해 저항성을 갖는 위상 에러 검출이 수행될 수 있다. 그러므로 고역 잡음에 의해 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 안정한 동기 상태도 유지하면서 위상 동기를 수행할 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 6 항에 따르면, 청구항 제 2 항 또는 제 4 항의 위상 동기 루프 장치에서, 주파수 에러 검출 수단은, n 피스개의 유지 수단 중에서 사전 정의된 두 개의 유지 수단에 의해 출력된 위상 에러 사이의 차(difference)를 각각 획득하는 다수의 감산 수단과, 다수의 감산 수단의 각각의 출력의 극성을 (+), 0, (-) 중에서 결정하는 극성 판정 수단과, 다수의 감산 수단에서 출력된 다수의 기울기 정보에 기초하여 위상 에러 곡선의 불연속 지점에서 정보를 제거하고, 주파수 정보가 안정하게 획득되어지는 위치의 기울기의 정보를 선택하는 선택 수단과, 선택 수단에 의해 선택된 기울기 정보를 평형화(balancing)하는 평형 수단과, 평형 수단의 출력의 이득을 임의대로 조정하고, 조정된 이득을 위상 제어 루프 필터 수단으로 출력하는 이득단(gain stage)을 포함하고, 정확한 주파수 에러는 위상 에러 곡선의 선형 및 연속 영역의 위상 에러만을 이용하여 추정된다.

본 발명에 따르면, 포획 범위가 넓어질 뿐만 아니라 주파수 제어의 응답 속도도 증진된다. 그러므로, 고속으로 위상 동기를 수행할 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 7 항에 따르면, 청구항 제 2 항 또는 제 4 항의 위상 동기 루프 장치에서, 청구항 제 6 항의 주파수 에러 검출 수단이 포함되고, 위상 제어 루프 필터 수단은, 위상 에러 검출 수단의 출력을 절대값으로 변환하는 위상 에러 절대값 변환 수단과, 획득된 절대값의 크기를 사전 정의된 임계치로 판정하는 위상 판정 수단과, 청구항 제 6 항의 주파수 에러 검출 수단의 선택 수단의 출력과 위상 판정 수단의 출력에 기초하여, 제어가 위상 에러 신호를 이용하여 실행될 때, 위상 에러 곡선의 안정한 지점으로서 0 위상의 부근으로부터 루프 필터의 동작을 개시하도록 제어 개시 시간을 조작하는 개시 시간 설정 수단과, 개시 시간 설정 수단의 출력에 기초하여 발진기 수단에 대해 제어 신호를 출력하는 루프 필터 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 청구항 제 6 항의 주파수 에러 검출 수단이 활용될 때, 위상 동기를 수행하는 시간은 0 위상 개시가 수행중일 경우와 동일하게 되는데, 즉, 재생 신호에 포함된 클록 성분과 재생 클록이 동상(in-phase)이 되도록 재생 클록의 위상을 조정한 뒤, 위상 동기를 개시한다. 그러므로, 최소 시간으로 위상 동기를 수행할 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 8 항에 따르면, 청구항 제 2 항 또는 제 4 항의 위상 동기 루프 장치에서, 위상 제어 루프 필터 수단은, 주파수 에러 검출 수단의 출력을 절대값으로 변환하는 주파수 에러 절대값 변환 수단과, 획득된 절대값의 크기를 사전 정의된 임계치로 판정하는 주파수 판정 수단과, 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위내에 있을 때에는 위상 에러 신호만을 이용하여, 반면에 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위 밖에 있을 때에는 주파수 에러 신호만을 이용하여 제어가 실행되도록 주파수 판정 수단의 출력에 기초하여 스위칭을 수행하는 에러 선택 수단과, 에러 선택 수단의 출력에 기초하여 발진기 수단에 대해 제어 신호를 출력하는 루프 필터 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 완전히 상이하고 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위 밖에 있을 때, 제어는 주파수 에러 신호만을 이용하여 실행된다. 그러므로, 위상 에러가 동시에 피드백되는 경우에 비해 주파수 동기가 고속으로 달성된다. 한편, 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위 내에 있을 때에는 위상 에러 신호만을 이용하여 제어가 실행된다. 그러므로 위상 동기가 원활하게 달성된다. 따라서, 위상 에러와 주파수 에러의 각각의 이점을 가장 잘 이용하여 최적 제어를 실행할 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 9 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 단일 주파수 데이터 영역으로부터 포착 위상 에러 정보(acquisition phase error information)를 검출하는 포착 위상 에러 정보 검출 수단과, 디지털 데이터내에 랜덤한 신호를 갖는 랜덤 신호 데이터 영역으로부터 추적 위상 에러 정보(tracking phase error information)를 검출하는 추적 위상 에러 정보 검출 수단과, 포착 위상 에러 정보와 추적 위상 에러 정보에 기초하여 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프를 포함한다.

본 발명에 있어서, 단일 주파수를 갖는 패턴 영역에서, 재생 신호가 DC 성분을 포함할 때에도 정확한 위상 에러가 검출될 수 있다. 그러므로, 이런 패턴 영역이 효과적으로 활용될 수 있을 뿐만 아니라 위상 에러 곡선의 영속 영역이 넓어질 수 있어서, 포획 범위가 사실상 넓어진다. 따라서, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상당히 상이할 때에도 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기시킬 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 10 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 데이터 포맷내의 디지털 데이터를 재생 클록으로 샘플링하여, 디지털 데이터 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과, 데이터 포맷내의 단일 주파수 데이터 영역의 재생 동안에, 샘플링으로 획득한 디지털 데이터 신호로부터 직류 전원 성분을 제거하는 대역 통과 필터 수단과, 대역 통과 필터의 출력 신호와 디지털 데이터 신호가 0 레벨을 교차하는 지점을 검출하고, 각각의 0 교차 플래그를 출력하는 0 교차 검출 수단과, 0 교차 플래그를 개시 지점으로 하여 계수하기 시작하는 사이클 카운터 수단과, 타이밍 신호가 사이클 카운터 수단에 의해 획득되는 타이밍에서 대역 통과 필터의 출력 신호로부터 위상 에러를 검출하는 포착 위상 에러 검출 수단과, 0 교차 플래그에 기초하여 디지털 데이터 신호의 위상 에러를 검출하는 추적 위상 에러 검출 수단과, 샘플링에 의해 획득된 디지털 신호가 VFO 패턴 신호일 때에는 포착 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하고, 획득된 디지털 신호가 VFO 패턴 신호가 아닌 신호일 때에는 추적 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 루프 필터 수단과, 루프 필터 수단의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환 수단과, D/A 변환 수단에 의해 출력된 아날로그 신호에 기초하여 재생 클록을 발생하는 발진기 수단을 포함한다.

본 발명에서는, 재생 신호가 DC 선분을 포함할 때에도 단일 주파수를 갖는 패턴 영역에서 정확한 위상 에러가 검출될 수 있다. 그러므로, 이 패턴 영역이 효율적으로 활용될 수 있을 뿐만 아니라 위상 에러 곡선의 연속 영역이 넓어질 수 있어서, 포획 범위가 사실상 넓어진다. 그러므로, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상당히 다를 때에도, 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기될 수 있다. 더욱이, 위상 동기 루프가 디지털화되면, IC로 구현될 때에 집적이 용이하게 수행될 수 있어서, 비용이 저렴해질 뿐만 아니라 PRML 신호 처리법에 적합한 클록 재생이 수행될 수 있다. 그러므로, 고밀도 기록/재생에 적합한 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 11 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 디지털 데이터의 랜덤 신호 영역에서 0 교차 위치의 예측(prediction)으로부터 제 1 위상 에러 정보를 획득하는 제 1 위상 에러 정보 검출 수단과, 디지털 데이터의 랜덤 신호로부터 제 2 위상 에러 정보를 검출하는 제 2 위상 에러 정보 검출 수단과, 제 1 위상 에러 정보와 제 2 위상 에러 정보에 기초하여 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 수단을 포함한다.

본 발명에서, 위상 에러 곡선의 연속 영역은 디지털 데이터가 데이터 포맷내에 단일 주파수 신호를 갖지 않는 경우에도 확장될 수 있어서, 포획 범위가 사실상 넓어진다. 그러므로, 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기시킬 수 있을 뿐만 아니라 기록 매체의 결함 등으로 인해 위상의 재 동기가 필요할 때에 재 동기 시간을 줄일 수 있게 되어, 버스트 에러 등으로 인한 재생 데이터의 품질 열화가 최소화될 수 있는 위상 동기 루프 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 청구항 제 12 항에 따르면, 사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치는, 위상 동기 개시로부터 사전 정의된 기간동안 위상 동기 능력을 증가시키는 루프 이득 제어 신호를 출력하는 루프 이득 제어 수단과, 재생 클록으로 디지털 데이터를 샘플링하여 디지털 데이터 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과, 샘플링으로 획득한 디지털 데이터 신호에서 랜덤 데이터의 0 교차 위치를 예측하는 0 교차 위치 예측 수단과, 0 교차 위치 예측 수단의 출력 신호와 디지털 데이터 신호로부터 랜덤 데이터의 위상 에러 정보를 검출하는 포착 위상 에러 검출 수단과, 획득된 디지털 데이터 신호가 0 레벨을 교차하는 위치를 검출하여 0 교차 플래그를 출력하는 0 교차 검출 수단과, 0 교차 플래그에 기초하여 디지털 데이터 신호의 위상 에러를 검출하는 추적 위상 에러 검출 수단과, 포착 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하고, 추적 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 루프 필터 수단과, 루프 필터의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환 수단과, D/A 변환 수단에 의해 출력된 아날로그 신호에 기초하여, 재생 클록을 발생시키는 발진기 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 0 교차 위치 예측 수단이 활용되면, 데이터 포맷내에 단일 주파수 신호를 갖지 않는 디지털 데이터에 대해서도 위상 에러 곡선의 연속 영역이 넓어져서, 포획 범위가 넓어진다. 그러므로, 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 고속으로 양호한 안정성으로 갖고 동기될 수 있을 뿐만 아니라, 기록 매체의 결함 등으로 인해 위상의 재 동기가 요구될 때에 재 동기 시간이 감소될 수 있어서, 버스트 에러 등으로 인한 재생 데이터의 품질 열화가 최소화될 수 있다. 더욱이, 위상 동기 루프가 디지털화되면, IC로 구현될 때 집적이 더 용이해질 수 있다. 그러므로, 비용이 저렴해질 수 있을 뿐만 아니라 PRML 신호 처리법에 적합한 클록 재생이 수행될 수 있어서, 고밀도 기록/재생에 적합한 시스템이 제공될 수 있다.

이후부터, 본 발명의 실시예를 설명하겠다. 이하에 도시된 실시예들은 본 발명의 일 예들이다. 그러므로 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 위상 동기 루프 장치를 예시하는 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따른 위상 동기 루프 장치의 주파수 검출 유형은 재생 신호의 고역 주파수 성분을 강조하는 파형 등화 수단(1)과, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(1)와, 게이트 신호를 발생하는 게이트 발생기(3)와, DC 성분을 제거하는 고역 통과 필터(HPF)(4)와, 신호 파형이 0 레벨을 교차하는 위치를 검출하는 0 교차 검출기(5)와, 위상 에러를 검출하는 위상 에러 검출기(6)와, 위상 에러를 유지하는 유지 수단(7a-7d)과, 주파수 에러를 검출하는 주파수 에러 검출기(8)와, 재생 클록의 위상과 재생 신호의 위상을 동기시키는 위상 제어 루프 필터(9)와, 재생 클록을 발생하는 발진기(10)와, 저역 잡음을 억압하는 억압 수단(11)으로 구성된다.

데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖고 있는 단일 주파수 데이터 영역이 아닌 신호 영역으로부터 위상 에러 정보를 검출하는 위상 에러 정보 검출 수단(1000)은 파형 등화 수단(1), A/D 변환기(2), 저역 성분 억압 회로(11), 게이트 발생기(3), 고역 통과 필터(HPF)(4), 0 교차 검출기(5), 위상 에러 검출기(6)로 구성된다. 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖고 있는 단일 주파수 데이터 영역으로부터 주파수 에러 정보를 검출하는 주파수 에러 정보 검출 수단(2000)은 파형 등화 수단(1), A/D 변환기(2), 저역 성분 억압 회로(11), 게이트 발생기(3), 고역 통과 필터(HPF)(4), 0 교차 검출기(5), 위상 에러 검출기(6), 유지 수단(7a-7d), 주파수 에러 검출기(8)로 구성된다. 위상 에러 정보와 주파수 에러 정보에 기초하여 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프(3000)는 위상 제어 루프 필터(9), 발진기(10), A/D 변환기(2)로 구성된다.

이후부터, 각각의 요소의 구성을 보다 상세히 설명하겠다.

먼저, HPF(4), 위상 에러 검출기(6), 주파수 에러 검출기(8), 위상 제어 루프 필터(9)를 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 실시예 1에 따른 HPF를 예시하는 블록도이다.

실시예 1에 따른 HPF(4)는 VFO 패턴의 사이클에서 DC 성분을 제거하는 디지털 필터이고, 지연 수단(12)과 감산 수단(13)으로 구성된다.

DVD-RAM(DVD 랜덤 액세스 메모리)의 경우에서 예를 들면, VFO 패턴은 4T 패턴(T는 최소 기록 단위)이 연속적으로 반복되는 것이다. 이 경우, 도 2에 도시된 것처럼, 지연 수단(12)은 입력 신호(4T 연속 파형)를 4T에 상응하는 시간 동안 지연시키고, 감산 수단(13)은 현재 값에서 지연 수단(12)의 출력을 감산함으로써, DC 성분을 제거하는 HPF를 구성한다.

도 3은 실시예 1에 따른 주파수 에러 검출기를 예시하는 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 주파수 에러 검출기(8)는 유지 수단(7a)의 출력에서 유지 수단(7b)의 출력을 감산하는 감산 수단(14a), 유지 수단(7b)의 출력에서 유지 수단(7c)의 출력을 감산하는 감산 수단(14b), 유지 수단(7c)의 출력에서 유지 수단(7d)의 출력을 감산하는 감산 수단(14c), 감산 수단(14a-14d)의 출력의 극성을 (+), (-), 0 중에서 결정하는 극성 판정 수단(15a-15d), 극성 판정 수단(15a-15d)의 출력에 기초하여 주파수 에러 신호가 출력될 것인지의 여부를 결정하는 출력 판정 수단(16), 주파수 에러 신호가 출력될 것이라고 출력 판정 수단(16)이 판정할 때에만 감산 수단(14a)의 출력의 이득을 조정하는 이득단(17)으로 구성되어, 주파수 에러 신호를 출력한다.

도 4는 실시예 1에 따른 위상 에러 검출기를 예시하는 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 위상 에러 검출기(6)는 0 교차 플래그에 기초하여 각각의 0 교차에 대해 인접하는 0 교차 위치에서 재생 신호의 진폭을 유지(holding)하는 유지 수단(18, 19), 유지 수단(18, 19)의 출력을 입력으로서 수신하는 감산 수단(20), 진폭이 유지 수단(18)에 의해 유지되는 타이밍에서 재생 파형이 상승 에지인지 또는 하강 에지인지를 전후 데이터에 기초하여 판정하는 극성 판정 수단(21), 극성 판정 수단(21)의 출력에 기초하여 감산 수단(20)의 출력의 부호(sign)를 조작하는 부호 조작 수단(22)으로 구성된다.

도 8은 실시예 1에 따른 위상 제어 루프 필터를 예시하는 블록도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 위상 제어 루프 필터(9)는 주파수 에러 검출기(8)의 출력을 절대값으로 변환하는 주파수 에러 절대값 변환 수단(33), 획득된 절대값의 크기를 사전 정의된 임계치(36)를 이용하여 판정하는 주파수 판정 유닛(34), 주파수 판정 유닛(34)의 출력에 기초하여, 루프 필터(31)가 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위 밖에 있을 때에는 오로지 주파수 에러 신호만을 이용하여 제어를 수행하고, 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위 내에 있을 때에는 위상 에러 신호를 이용하여 제어를 수행하도록 선택 신호를 루프 필터(31)로 출력하는 에러 선택 수단(35), 에러 선택 수단(35)의 출력에 따라 발진기 제어 신호를 출력하는 루프 필터(31)로 구성된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 주파수 에러의 절대값이 임계치(36)보다 더 큰 영역에서, 주파수 판정 유닛(34)은 에러 선택 수단(35)이 주파수 에러 신호를 선택하도록 신호를 출력한다. 주파수 에러의 절대값이 임계치(36)보다 더 작은 영역에서는, 에러 선택 수단(35)이 위상 에러 신호를 선택하도록 주파수 판정 수단(34)이 신호를 출력한다.

다음, 파형 등화 수단(1), A/D 변환기(2), 게이트 발생기(3), 0 교차 검출기(5), 유지 수단(7a-7d), 발진기(10), 저역 성분 억압 회로(11)를 설명하겠다.

파형 등화 수단(1)은 고차 리플 필터(high-order ripple filter)같은 필터로 구성되는데, 이것은 입력 신호의 컷-오프 주파수(cut-off frequency)와 부스트 량(boost amount)을 임의로 설정할 수 있다.

A/D 변환기(2)는 발진기(10)에 의해 발생된 재생 클록을 이용하여, 샘플링으로 아날로그 신호를 다중 비트 디지털 신호로 변환한다.

게이트 발생기(3)는 재생 클록을 기준 신호로 하여 카운터로 섹터의 헤드(head)에서 계수하기 시작하여, 사전 정의된 부분에서 계수 수치에 따라 VFO 패턴 영역과 VFO 패턴 영역이 아닌 영역을 구별하는 게이트 신호를 출력한다.

0 교차 검출기(5)는 신호 파형이 0 레벨을 교차하는 위치인 0 교차 위치를 검출한다.

유지 수단(7a-7d)은 서로 직렬 접속되어, 연속하는 4개의 위상 에러를 유지한다.

발진기(10)는 제어 전압에 따라 발진 주파수를 제어하는 VCO로 구성된다. 또는 디지털 소자로 구성된다.

저역 성분 억압 회로(11)는 재생 신호의 0 교차 부근의 진폭 정보를 저역 통과 필터에 입력하고, 데이터의 상관(correlation)을 고려하여, 획득된 저역 성분을 입력 신호로부터 감산함으로써, 저역 잡음을 억압한다.

이후부터 동작을 설명하겠다.

광 디스크 등의 재생 신호는 고역 주파수 성분을 강조하도록 파형 등화 수단(1)에 의해 보정된다. 그 이후, A/D 변환기(2)로 샘플링되어, 다중 비트 디지털 신호를 얻는다. 다음, A/D 변환기(2)로 샘플링하여 획득한 다중 비트 디지털 신호가 VFO 패턴 신호인지의 여부를 나타내는 게이트 신호가 게이트 발생기(3)에 의해 발생된다.

A/D 변환기(2)로 샘플링하여 획득한 다중 비트 디지털 신호가 VFO 패턴 신호라고 게이트 발생기(3)에 의해 발생된 게이트 신호가 나타내면, A/D 변환기(2)로 획득한 이 다중 비트 디지털 신호는 HPF(4)로 입력되어, DC 성분이 제거된다. 그 이후, 이 신호는 0 교차 검출기(5)와 위상 에러 검출기(6)에 입력된다.

HPF(4)에 의해 DC 성분이 제거된 디지털 신호가 0 교차 검출기(5)에 입력되면, 검출기(5)는 0 교차 위치를 나타내는 신호인 0 교차 플래그를 검출하여, 0 교차 플래그를 위상 에러 검출기(6)와 유지 수단(7a-7d)으로 출력한다.

0 교차 검출기(5)에 의해 출력된 0 교차 플래그와 HPF(4)에 의해 출력된 디지털 신호가 위상 에러 검출기(6)에 입력되면, 검출기(6)는 0 교차 부근의 데이터로부터 위상 에러를 검출하여, 위상 에러를 유지 수단(7a-7d)과 위상 제어 루프 필터(9)로 출력한다.

위상 에러 검출기(6)에 의해 출력된 위상 에러는 0 교차 검출기(5)에 의해 출력된 0 교차 플래그에 기초하여 유지 수단(7a)에 유지된다. 이와 동시에, 바로 직전에 유지 수단(7a)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7b)에 유지되고, 바로 직전에 유지 수단(7b)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7c)에 의해 유지되며, 바로 직전에 유지 수단(7c)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7d)에 의해 유지된다.

주파수 에러 검출기(8)는 각각의 유지 수단(7a-7d)에 의해 유지되는 위상 에러로부터 위상 에러 곡선의 기울기를 검출하고, 이 기울기를 주파수 에러로 변환하고, 이 주파수 에러를 위상 제어 루프 필터(9)로 출력한다.

위상 제어 루프 필터(9)는 위상 에러 검출기(6)에 의해 출력된 위상 에러 신호와 주파수 에러 검출기(8)에 의해 출력된 주파수 에러 신호를 이용하여, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키고, 이 신호를 발진기(10)로 출력한다.

발진기(10)는 위상 제어 루프 필터(9)의 출력에 기초하여 재생 클록을 발생하고, 이 재생 클록을 A/D 변환기(2)로 출력한다.

A/D 변환기(2)로 샘플링하여 얻은 다중 비트 디지털 신호가 VFO 패턴 신호가 아닌 데이터라고 게이트 발생기(3)에 의해 출력된 게이트 신호가 나타내면, A/D 변환기(2)로 얻은 이 다중 비트 디지털 신호는 저역 성분 억압 회로(112)에 입력되어, 저역 성분이 억압된다.

저역 성분 억압 회로(11)에 의해 저역 잡음이 억압된 디지털 신호가 0 교차 검출기(5)에 입력되면, 검출기(5)는 0 교차 위치를 나타내는 신호인 9 교차 플래그를 겁출하고, 0 교차 플래그를 위상 에러 검출기(6)와 유지 수단(7a-7d)에 출력한다.

0 교차 검출기(5)에 의해 출력된 0 교차 플래그와 저역 성분 억압 회로(11)에 의해 출력된 디지털 신호가 위상 에러 검출기(6)에 입력되면, 검출기(6)는 0 교차 부근의 데이터에서 위상 에러를 검출하고, 이 위상 에러를 유지 수단(7aq-7d)과 위상 제어 루프 필터(9)에 출력한다.

위상 제어 루프 필터(9)는 위상 에러 검출기(6)에 의해 출력된 위상 에러 신호를 이용하여, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키고, 이 신호를 발진기(10)로 출력한다.

발진기(10)는 위상 제어 루프 필터(9)의 출력에 기초하여 재생 클록을 발생하고, 이 재생 클록을 A/D 변환기(2)에 출력한다.

전술한 바와 같이, 실시예 1에 따르면, 재생 신호가 VFO 패턴 데이터내에 DC 성분을 포함할 때에도 정확한 위상 에러가 검출됨으로써, VFO 패턴 영역이 효과적으로 활용될 수 있다. 또한, 실시예 1에 따르면, 위상 에러 곡선의 정확한 기울기가 검출됨으로써, 포획 범위가 사실상 넓어진다. 그러므로, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상당히 다른 경우에도 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기될 수 있다.

또한, 위상 에러 검출기의 감산 수단은 1차 저역 통과 필터와 동일한 효과를 가지므로, 시간 방향에서 위상 에러 신호들 사이의 상관이 향상된다. 그러므로, 위상 에러 검출은 고역 잡음 성분에 대해 저항성을 갖는다. 따라서, 위상 동기가 고역 잡음에 영향받지 않고 수행될 수 있을 뿐만 아니라 동기 상태가 안정하게 유지될 수 있다.

재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상당히 다르고 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위 밖에 있을 때, 위상 제어 루프 필터는 주파수 에러 신호만을 이용하여 제어를 수행한다. 그러므로, 위상 에러가 동시에 피드백되는 경우에 비해 주파수 동기가 고속으로 달성된다. 한편, 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위 내에 있을 때에는, 위상 제어 루프 필터가 위상 에러 신호만을 이용해 제어를 수행한다. 그러므로, 위상 에러와 주파수 에러의 각각의 이점을 잘 이용하여 최적의 제어가 수행될 수 있다.

실시예 1에는 4개의 유지 수단(7a-7d)이 제공된다. 그러나, 직렬 접속된 "n(단, n은 양의 정수임)" 피스개의 유지 수단이 제공되는 것도 가능하다. "n"이 더 커질수록 위상 곡선이 더 정확하게 재생될 수 있다.

또한, 실시예 1에는, 도 3에 도시된 주파수 에러 검출기(8)가 제공된다. 그러나, 도 5에 도시된 구조를 갖는 주파수 에러 검출기도 활용될 수 있다.

도 5에 도시된 주파수 에러 검출기는 유지 수단(7a)의 출력에서 유지 수단(7c)의 출력을 감산하는 감산 수단(23a), 유지 수단(7b)의 출력에서 유지 수단(7d)의 출력을 감산하는 감산 수단(23b), 유지 수단(7a)의 출력에서 유지 수단(7d)의 출력을 감산하는 감산 수단(23c), 감산 수단(23a-23c)의 출력의 극성을 (+), (-), 0 중에서 판정하는 극성 판정 수단(24a-24c), 극성 판정 수단(24a-24c)의 출력에 기초하여 위상 곡선의 불연속 지점에서 정보를 제거하고, 주파수 정보가 안정하게 얻어질 수 있는 기울기의 정보를 선택하는 선택 수단(25), 대응하는 위상 에러가 위상 곡선중 선형 연속 영역의 데이터라고 선택 수단(25)이 판정했을 때에만 감산 수단(23c)의 출력을 평형화하는 평형 수단(26), 평형 수단(26)의 출력의 이득을 임의대로 조정하고 주파수 에러 신호를 출력하는 이득단(27)으로 구성된다.

따라서, 정확한 주파수 에러는 위상 곡선의 선형 및 연속 영역의 위상 에러만을 이용해 추정된다. 그러므로, 포획 범위가 넓어질 뿐만 아니라 주파수 제어의 응답 속도도 증가되어, 위상 동기가 고속으로 수행될 수 있다.

또한, 실시예 1에서는, 도 8에 도시된 위상 제어 루프 필터(9)가 제공된다. 그러나, 주파수 에러 검출기가 도 5에 도시된 주파수 에러 검출기처럼 기울기 정보를 선택하는 선택 수단을 가질 때, 도 6에 도시된 구조를 갖는 위상 제어 루프 필터가 제공될 수 있다.

도 6에 도시된 위상 제어 루프 필터는 위상 에러 검출기(6)의 출력을 절대값으로 변환하는 위상 에러 절대값 변환 수단(28), 사전 정의된 임계치를 이용하여, 위상 에러 절대값 변환 수단(28)에서 얻은 절대값의 크기를 판정하는 위상 판정 수단(29), 주파수 에러 검출기(8)의 선택 수단(25)의 출력과 위상 판정 유닛(29)의 출력에 기초하여, 루프 필터(31)가 위상 에러 신호를 이용해 제어를 수행할 때 위상 곡선의 안정한 지점인 0 위상 부근에서부터 루프 필터(31)의 동작을 개시토록 제어 개시 시간을 조작하는 개시 시간 설정 수단(30), 개시 시간 설정 수단(30)의 출력에 기초하여 발진기 제어 신호를 출력하는 루프 필터(31)로 구성된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 위상 판정 유닛(29)은 임계치들(32a, 32b)간의 영역에서 위상 제어를 개시하고, 연속성을 갖는 바로 직후의 위상 에러가 검출된다.

이 구성에 따르면, 위상 동기를 수행하는 시간이 0 위상 개시가 수행되는 경우와 동일하게 될 수 있는데, 즉, 재생 신호에 포함된 클록 성분과 재생 클록이 동상이 되도록 재생 클록의 위상이 조정되어, 위상 동기가 시작된다.

(실시예 2)

실시예 2의 주파수 검출 유형 위상 동기 루프 장치에서, 실시예 1의 주파수 검출 유형 위상 동기 루프의 주파수 에러 검출기는 도 11에 도시된 주파수 에러 검출기로 대체되고, HPF는 생략된다.

구체적으로는, 디지털 데이터내의 랜덤 신호 영역으로부터 위상 에러 정보를 검출하는 위상 에러 정보 검출 수단(1001)이 파형 등화 수단(1), A/D 변환기(2), 게이트 발생기(3), 저역 성분 억압 회로(11), 0 교차 검출기(5), 위상 에러 검출기(6)로 구성된다. 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 단일 주파수 데이터 영역으로부터 주파수 에러 정보를 검출하는 주파수 에러 정보 검출 수단(2001)은 파형 등화 수단(1), A/D 변환기(2), 게이트 발생기(3), 저역 성분 억압 회로(11), 0 교차 검출기(5), 위상 에러 검출기(6), 유지 수단(7a-7f), 주파수 에러 검출기(8)로 구성된다. 위상 에러 정보와 주파수 에러 정보에 기초하여, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프(3001)는 위상 제어 루프 필터(9), 발진기(10), A/D 변환기(2)로 구성된다.

도 11은 실시예 2에 따른 주파수 에러 검출기를 예시하는 블록도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 실시예 2의 주파수 에러 검출기는 유지 수단(7a)의 출력에서 유지 수단(7c)의 출력을 감산하는 감산 수단(37a), 유지 수단(7b)의 출력에서 유지 수단(7d)의 출력을 감산하는 감산 수단(37b), 유지 수단(7c)의 출력에서 유지 수단(7e)의 출력을 감산하는 감산 수단(37c), 유지 수단(7d)의 출력에서 유지 수단(7f)의 출력을 감산하는 감산 수단(37d), 감산 수단(37a-37d)의 출력의 극성을 (+), (-), 0 중에서 판정하는 극성 판정 수단(38a-38d), 극성 판정 수단(38a-38d)의 출력에 기초하여 위상 곡선의 불연속 지점에서 정보를 제거하고, 주파수 정보가 안정하게 얻어지는 기울기의 정보를 선택하는 선택 수단(39), 감산 수단(37a-37d)의 출력 중에서, 위상 에러가 위상 곡선의 선형 연속 영역내의 데이터라고 선택 수단(39)에 의해 판정된 데이터만을 평형화하는 평형 수단(40), 평형 수단(40)의 출력의 이득을 임의대로 조정하여, 주파수 에러 신호인 이득단(41)의 출력을 출력하는 이득단(41)으로 구성된다.

이후부터 동작을 설명하겠다.

광 디스크 등의 재생 신호는 고역 주파수 성분을 강조하도록 파형 등화 수단에 의해 보정된다. 그 이후, 이 재생 신호는 A/D 변환기(2)에 의해 샘플링되어 다중 비트 디지털 신호를 얻는다.

A/D 변환기(2)로 샘플링하여 획득한 다중 비트 디지털 신호는 저역 성분 억압 회로(11)에 입력되어 저역 잡음이 억압된다. 그 이후, 이 신호는 0 교차 검출기(5)와 위상 에러 검출기(6)에 입력된다.

저역 성분 억압 회로(11)에 의해 저역 잡음이 억압된 디지털 신호가 0 교차 검출기(5)에 입력되면, 검출기(5)는 0 교차 위치를 나타내는 신호인 0 교차 플래그를 검출하고, 0 교차 플래그를 위상 에러 검출기(6)와 유지 수단(7a-7f)으로 출력한다.

0 교차 검출기(5)에 의해 출력된 0 교차 플래그와 저역 성분 억압 회로(11)에 의해 출력된 디지털 신호가 위상 에러 검출기(6)에 입력되면, 검출기(6)는 0 교차 부근의 데이터로부터 위상 에러를 검출하고, 위상 에러를 유지 수단(7a-7f)과 위상 제어 루프 필터(9)로 출력한다.

위상 에러 검출기(6)에 의해 출력된 위상 에러는 0 교차 검출기(5)에 의해 출력된 0 교차 플래그에 기초하여 유지 수단(7a)에 유지된다. 이와 동시에, 바로 직전에 유지 수단(7a)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7b)에 의해 유지되고, 바로 직전에 유지 수단(7b)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7c)에 의해 유지되며, 바로 직전에 유지 수단(7c)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7d)에 의해 유지되며, 바로 직전에 유지 수단(7d)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7e)에 의해 유지되며, 바로 직전에 유지 수단(7e)에 의해 유지되었던 위상 에러는 유지 수단(7f)에 의해 유지된다.

이들 유지 수단(7a-7f)은 서로 직렬 연결되어, 연속하는 6개의 위상 에러를 유지한다.

주파수 에러 검출기(8)는 각각의 유지 수단(7a-7f)에 의해 유지되는 위상 에러로부터 위상 에러 곡선의 기울기를 검출하고, 이 기울기를 주파수 에러로 변환하고, 이 주파수 에러를 위상 제어 루프 필터(9)로 출력한다.

전술한 바와 같이, 실시예 2에 따르면, 기록 매체에 기록된 패턴이 VFO 패턴을 포함하지 않는 랜덤 데이터이고 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상당히 다른 경우에도, 평형화된 주파수 에러는 위상 곡선의 선형 연속 영역의 위상 에러만을 이용하여 추정된다. 그러므로, 포획 범위가 넓어지고, 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상은 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기된다. 또한, 기록 매체의 결함 등으로 인해 재 동기가 요구될 때에도 재 동기 시간이 감소된다. 그러므로, 버스트 에러 등으로 인한 재생 데이터의 품질 열화가 최소화될 수 있다.

실시예 2에는, 6개의 유지 수단(7a-7f)이 제공된다. 그러나, 직렬 접속된 "n(단, n은 양의 정수임)" 피스개의 유지 수단이 제공되는 것도 가능하다. "n"이 클수록 위상 곡선이 더 정확하게 재생된다.

(실시예 3)

도 12는 광 디스크 장치에 적용되는 위상 동기 루프 장치로서, 실시예 3에 따른 디지털 위상 동기 루프를 예시하는 블록도이다.

도 12에서, 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 단일 주파수 데이터 영역으로부터 포착 위상 에러 정보(acquisition phase error information)를 검출하는 포착 위상 에러 정보 검출 수단(1002)은 파형 등화 수단(101), A/D 변환기(102), 저역 성분 억압 수단(103), 게이트 발생기(113), BPF(104), 0 교차 검출기(105), 사이클 카운터(106), 포착 위상 에러 검출기(107)로 구성된다. 디지털 데이터내에 랜덤 신호를 갖는 랜덤 신호 데이터 영역으로부터 추적 위상 에러 정보(tracking phase error information)를 검출하는 추적 위상 에러 정보 검출 수단(2002)은 파형 등화 수단(1), A/D 변환기(2), 저역 성분 억압 회로(103), 게이트 발생기(113), 0 교차 검출기(105), 추적 위상 에러 검출기(108)로 구성된다. 포착 위상 에러 정보와 추적 위상 에러 정보에 기초하여, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프(3002)는 전환 유닛(109), 게이트 발생기(113), 루프 필터(110), D/A 변환기(111), 발진기(112), A/D 변환기(102)로 구성된다.

파형 등화 수단(101)은 고차 리플 필터 등으로 구성되는데, 이것은 입력 신호의 컷-오프 주파수와 부스트 양을 임의로 설정할 수 있으며, 입력 광 디스크 재생 신호에 대해 고역을 강조하도록 보정 처리한다. 파형 등화 수단(101)의 출력 신호는 A/D 변환기(102)로 공급된다. A/D 변환기(2)는 발진기(112)에 의해 발생된 재생 클록을 이용하여 파형 등화 수단(101)의 출력 신호를 샘플링하여, 다중 비트 디지털 신호를 얻는다.

A/D 변환기(102)로 샘플링하여 얻은 다중 비트 디지털 신호는 저역 잡음 성분을 억압하는 저역 성분 억압 회로(103)에 입력된다. 저역 성분 억압 회로(103)로서, 재생 신호의 0 교차 부근의 진폭 정보를 저역 통과 필터로 입력하고, 데이터의 상관을 고려하여, 입수한 저역 성분을 입력 신호로부터 감산하여, 저역 잡음을 억압하는 구조를 갖는 유닛이 이용될 수 있다.

도 12에 도시된 디지털 위상 동기 루프 회로는 현재 재생된 신호가 VFO 패턴 신호인지 아닌지의 여부를 나타내는 게이트 신호를 발생하는 게이트 발생기(113)를 포함한다. 게이트 발생기(113)로서, 재생 클록을 기준 신호로 하여 카운터를 이용해 섹터의 헤드로부터 계수하기 시작하여, 카운터 수치에 따라 사전 정의된 장소의 데이터 영역과 VFO 패턴 영역간을 구분하는 게이트 신호를 출력하는 유닛이 활용될 수 있다. VFO 패턴은 DVD-RAM(DVD 랜덤 액세스 메모리)처럼 4T 패턴(단, T는 최소 기록 단위임)이 연속해서 반복되는 것이다.

게이트 발생기(113)의 출력 신호가 현재 VFO 패턴이 재생되었음을 나타내면, 저역 성분 억압 회로(103)의 출력 신호는 BPF(저역 통과 필터)(104)에 입력되어 DC 성분이 제거된다. BPF(104)는 VFO 패턴의 사이클에서 DC 성분을 뮤효화하는 디지털 필터이다. 디지털 필터로서, 도 13에 도시된 바와 같이, VFO 패턴이 4T 연속 파형일 때에 4T에 상응하는 시간만큼 입력 신호를 지연시키는 지연 수단(114)과, 현재 데이터에서 지연 수단(114)의 출력을 감산하는 감산 수단(115)으로 구성된 필터가 활용될 수 있다.

BPF(104)의 출력 신호는 0 교차 검출기(105)에 입력된다. 0 교차 검출기(105)는 입력 신호가 0 레벨을 교차하는 위치를 검출하는 회로이다. 그러므로, BPF(104)의 출력 신호가 0 교차 검출기(105)에 입력되면, 0 교차 검출기(105)는 BPF(104)의 출력 신호의 0 교차 위치를 나타내는 0 교차 플래그를 출력한다.

0 교차 검출기(105)에 의해 얻어진 0 교차 플래그는 사이클 카운터(cycle counter)(106)로 공급된다. 사이클 카운터(106)는 0 교차 플래그를 개시 지점으로 하여 VFO 패턴 신호의 사이클에 비례하는 임의의 사이클 "n"으로 계속해서 계수를 수행하여, 위상 에러 신호가 추출될 때까지의 타이밍을 발생하다. VFO 패턴이 도 14에 도시된 바와 같은 4T 연속 파형일 때, 0 교차 검출기(105)는, 재생 신호의 0 레벨을 교차하는 입력 신호의 방향이 매 4T마다 상승과 하강을 교번하는 것을 고려하여, 위상 에러 신호가 신호 진폭으로부터 발생될 때 특성을 동시에 출력할 수 있다.

사이클 카운터(106)로 얻은 타이밍 신호와 BPF(104)의 출력 신호는 포착 위상 에러 검출기(107)로 입력되고, 위상 에러 신호는 반드시 0 교차 위치에 존재하는 데이터로부터 포착 위상 에러 검출기(107)로에 의해 검출된다. 여기에서, 포착 위상 에러 검출기(107)는 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 4T 연속 신호를 갖는 VFO 패턴에서 ±720°의 연속하는 위상 에러 신호를 발생하는 기능을 갖는다. 한편, 종래의 위상 에러 검출기에서는, 도 15(b)에 도시된 바와 같이 약 ±180°의 연속성만이 보장된다.

도 16은 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 상이할 때 포착 위상 에러 검출기(7)에 의해 출력되는 위상 에러 신호를 도시한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 위상 동기시 반드시 0 교차 위치에서 있는 샘플링 데이터는 주파수들이 서로 상이할 때에도 확실히 추적할 수 있고, 그러므로 위상 에러 신호의 연속 영역이 넓어진다.

한편, 게이트 발생기(113)의 출력 신호가 VFO 패턴이 아닌 데이터가 현재 재생되었음을 나타내면, 저역 셩분 억압 회로(103)의 출력 신호는 0 교차 검출기(105)로 입력된다. 다음, 0 교차 검출기(105)는 0 교차 위치를 나타내는 0 교차 플래그를 출력한다. 이 경우, 얻어진 0 교차 플래그와 저역 성분 억압 회로(103)의 출력 신호는 추적 위상 에러 검출기(108)에 입력됨으로써, 위상 에러 신호는 0 교차 부근의 데이터로부터 항상 검출된다.

포착 위상 에러 검출기(107)에 의해 출력된 위상 에러 신호와 추적 위상 에러 검출기(108)에 의해 출력된 위상 에러 신호는 전환 유닛(109)에 입력되고, 게이트 발생기(113)의 출력 신호에 따라 전환되어, 루프 필터(110)에 제공된다. 루프 필터(110)는 이들 위상 애러 신호들중 어떤 것을 입력 신호로 받아들여서, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 동기되도록 동작한다.

루프 필터(110)의 출력 신호는 D/A 변환기(111)에 의해 아날로그 신호로 변환되고, 이 아날로그 신호는 발진기(112)로 공급된다. 발진기(112)는 아날로그 신호를 기준 신호로 하여 재생 클록을 발생한다. 이 경우, 발진기9112)는 전압으로 발진 주파수를 제어하는 VCO(전압 제어형 발진기)로 구성될 수 있다. VCO가 디지털 소자로 구성되면, D/A 변환기는 필요치 않다.

전술한 구성을 갖는 디지털 위상 동기 루프 회로에서는, 재생 신호가 VFO 패턴 영역에 DC 성분을 포함하는 경우에도 정확한 위상 에러가 검출되므로, VFO 패턴 영역을 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 위상 에러 곡선의 연속 영역이 넓어지므로, 포획 범위가 상딩히 넓어진다. 따라서, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 사실상 상이하더라도, 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기될 수 있다. 그러므로, 기록 매체에 기록된 디지털 데이터의 재생에 필요한 클록 재생이 수행될 수 있다.

(실시예 4)

DVD-ROM 및 CD-ROM 같은 광 디스크 매체에 기록된 패턴에 VFO 패턴이 포함되지 않는 데이터인 경우, 재생 신호는 랜덤한 신호이다. 이런 데이터에서, 위상 에러 검출만이 수행되면, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 동기될 때 포획 범위가 협소하다. 그러므로, 두 주파수가 서로 상당히 상이하면, 위상 동기가 획실하게 수행되지 않을 수 있고, 혹은 버스트 에러 바로 직후에 위상 동기가 복원되는 경우에는 VFO 패턴을 활용하는 위상 동기가 수행되지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예 4는 이런 문제를 해결하려는 것이다. 실시예 4에 따른 위상 동기 루프 장치의 구조는 도 17에 도시되어 있다.

도 17에서, 파형 등화 수단(101), A/D 변환기(102), 저역 성분 억압 회로(103)는 도 12의 실시예 3의 것과 동일하다. 구체적으로, 광 디스크 재생 신호를 수신하는 파형 등화 수단(101)은 고차 리플 필터 등으로 구성되어, 입력 신호의 컷 오프 주파수와 부스트 양을 임의대로 설정할 수 있으며, 고역을 강조하도록 입력 광 디스크 재생 신호를 보정 처리한다.

디지털 데이터의 랜덤 신호 영역에서 0 교차 위치의 예측을 통해 제 1 위상 에러 정보를 획득하는 제 1 위상 에러 정보 검출 수단(1003)은 파형 등화 수단(101), A/D 변환기(102), 저역 성분 억압 회로(103), 루프 이득 제어기(116), 0 교차 위치 예측 유닛(117), 포착 위상 에러 검출기(107)로 구성된다. 디지털 데이터내의 랜덤 신호로부터 제 2 위상 에러 정보를 검출하는 제 2 위상 에러 정보 검출 수단(2003)은 파형 등화 수단(101), A/D 변환기(102), 저역 성분 억압 회로(103), 루프 이득 제어기(116), 0 교차 검출기(105), 추적 위상 에러 검출기(108)로 구성된다. 제 1 위상 에러 정보와 제 2 위상 에러 정보에 기초하여 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프(3003)는 전환 유닛(109), 루프 필터(110), D/A 변환기(111), 발진기(112), A/D 변환기(102)로 구성된다.

파형 등화 수단(101)의 출력 신호는 A/D 변환기(102)로 공급된다. A/D 변환기(102)는 발진기(112)에 의해 발생된 재생 클록을 이용해 파형 등화 수단(101)의 출력 신호를 샘플링하여, 다중 비트 디지털 신호를 얻는다.

A/D 변환기(102)로 샘플링하여 얻은 다중 비트 디지털 신호는 저역 잡음을 억압하는 저역 성분 억압 회로(103)에 입력된다. 저역 성분 억압 회로(103)로서, 재생 신호의 0 교차 부근의 진폭 정보를 저역 통과 필터로 입력하고, 획득한 저역 성분을 데이터의 상관을 고려하여 입력 신호부터 감산함으로써 저역 잡음을 억압하는 구조를 갖는 유닛이 실시예 3에서 처럼 활용될 수 있다.

실시예 4에서, 루프 이득 제어기(116)는 위상 동기 개시 이후 임의의 섹션에서 강한 위상 동기 능력을 얻기 위해 제공된다. 루프 이득 제어기(116)는 루프 이득의 제어 게이트 신호를 공급한다. 루프 이득 제어기(116)로서, 재생 클록을 기준 신호로 하여 카운터로 섹터의 헤터로부터 계수하기 시작하여, 사전 정의된 장소에서 계수 수치에 따라서, 고속 동기를 강조하는 포착 영역(acquisition area)이나 또는 안정성을 강조하는 추적 영역(tracking area)을 선택하는 이득 제어 신호를 출력하는 유닛이 활용될 수 있다. 또한, 루프 이득 제어기(116)로서, 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 서로 점점 더 근접하게 되는 자가 검출(self-detecting) 및 이득 전환 수행의 기능을 갖는 유닛이 활용될 수 있다.

이러한 실시예 4에서, 0 교차 위치 예측 유닛(117)은, 루프 이득 제어기(116)의 출력 신호가 포착 영역이 현재 재생되었음을 나타낼 때 저역 성분 억압 회로(103)의 출력 신호의 극성을 판정하여, 서로 다른 시간에서의 극성의 결과를 더함으로써 얻은 다중치 레벨 정보(multi-valued level information)에 기초하여 원래의 0 교차 위치에 있는 데이터를 예측하고, 위상 에러 신호가 출력되는 위치를 결정하기 위한 타이밍 신호를 출력하기 위해 제공된다. 다음, 0 교차 위치 예측 유닛(117)으로 얻은 타이밍 신호와 저역 성분 억압 회로(103)의 출력 신호는 포착 위상 에러 검출기(107)로 입력되고, 반드시 0 교차 위치에 존재하는 데이터로부터 위상 에러 신호가 검출된다.

이 경우, PRML 신호를 처리하는 방법에서 처럼,0 교차 위치 예측 유닛(117)은 4개의 연속 시간이 수학식 a+b*D+b*D²+a*D³(단, Dⁿ은 기준 시간으로부터 nT만큼 지연된 신호임)에 의해 주어지는 전송 특성을 갖는 PR(a, b, b, a) ML법을 활용한다. DVD 혹은 CD 처럼, 데이터 포맷으로서 3T 미만의 신호가 존재하지 않으면, 0 교차 위치 예측 유닛(117)은 도 18에 도시된 구조를 가질 수 있다.

도 18에 도시된 0 교차 위치 예측 유닛(117)은 입력 신호를 1T 동안 지연시키는 지연 수단(118), 입력 신호와 지연 수단(118)의 출력 신호를 더하는 가산 수단(119), 가산 수단(119)의 출력 신호의 극성이 (+)이면 1을 출력하고, 극성이 (-)이면 0을 출력하는 변환 수단(120), 변환 수단(120)의 출력 신호를 1T 동안 각각 지연시키는 지연 수단(121a, 121b, 121c), 변환 수단(120)과 지연 수단(121a, 121b, 121c)으로부터의 연속하는 4T 시간동안의 출력 신호들을 더하는 가산 수단(122)으로 구성된다. 가산 수단(122)으로 부터 얻은 5개 레벨(즉, 0 부터 4까지)의 레벨 정보(이 정보는 입력 신호와 상관을 갖는다)에 기초하여, 0 교차 위치 예측 유닛(117)은 예를 들면 2의 위치가 0 교차 위치임을 지정하고, 타이밍 신호를 출력한다.

루프 이득 제어기(116)의 출력 신호가 추적 영역이 현재 재생되었음을 나타내면, 저역 성분 억압 회로(103)의 출력 신호는 0 교차 검출기(105)에 입력되어, 0 교차 위치를 나타내는 신호인 0 교차 플래그를 얻는다. 다음, 획득된 0 교차 플래그와 저역 성분 억압 회로(103)의 출력 신호는 추적 위상 에러 검출기(108)로 입력되어, 위상 에러 신호가 항상 0 교차 부근의 데이터로부터 검출된다.

포착 위상 에러 검출기(107)에서 출력된 위상 에러와 추적 위상 에러 검출기(108)에서 출력된 위상 에러는 전환 유닛(109)에 입력되고, 루프 이득 제어기(116)의 출력 신호에 따라 전환되어, 루프 필터(110)로 공급된다. 루프 필터(110)는 위상 에러 신를 입력 신호로 받아들여서, 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 동기되도록 동작한다.

루프 필터(110)의 출력 신호는 D/A 변환기(111)에 의해 아날로그 신호로 변환되고, 이 아날로그 신호는 발진기(112)로 공급된다. 발진기(112)는 아날로그 신호에 기초하여 재생 클록을 발생한다. 여기에서, 발진기(112)는 전압으로 발진 주파수를 제어하는 VCO(전압 제어형 발진기)로 구성되거나 혹은 디지털 소자로 구성될 수 있다. VCO가 디지털 소자로 구성되면, D/A 변환기는 필요없다.

실시예 4에 따르면, 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 패턴 신호를 포함하지 않는 디지털 데이터의 경우에도 위상 에러 곡선의 연속 영역이 넓어져서, 포획 범위가 사실상 넓어진다. 그러므로, 재생 신호에 포함된 클록 성분의 주파수와 재생 클록의 주파수가 사실상 상이하더라도, 재생 디지털 데이터에 포함된 클록 성분의 위상과 재생 클록의 위상이 고속으로 양호한 안정성을 갖고 동기되어, 기록 매체에 기록된 디지털 데이터의 재생에 필요한 클록 재생이 실현될 수 있다. 또한, 결함 등으로 인해 위상의 재 동기가 필요할 때, 재 동기 시간이 감소될 수 있다. 그러므로, 버스트 에러 등으로 인한 재생 데이터의 품질 열화가 최소화될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위상 동기 루프 장치는, 광 디스크 매체, 광 자기 디스크 매체, 자기 매체같은 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 재생하기 위한 클록을 재생하는데 이용되는 위상 동기 루프가 디지털 회로로 만들어질 때, 포획 범위의 확대를 위해 적합하다.

Claims

사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치(phase-locked loop apparatus)에 있어서,

상기 데이터 포맷내에 단일 주파수(single frequency)를 갖는 단일 주파수 데이터 영역이 아닌 신호 영역으로부터 위상 에러 정보(phase error information)를 검출하는 위상 에러 정보 검출 수단과,

상기 데이터 포맷내에 상기 단일 주파수를 갖는 상기 단일 주파수 데이터 영역으로부터 주파수 에러 정보(frequency error information)를 검출하는 주파수 에러 정보 검출 수단과,

상기 위상 에러 정보 및 상기 주파수 에러 정보에 기초하여, 상기 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 상기 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프(feedback loop)를 포함하는

위상 동기 루프 장치.
사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치에 있어서,

재생 신호의 사전 정의된 주파수 대역을 강조(emphasizing)하는 파형 등화 수단과,

상기 파형 등화 수단에 의해 상기 사전 정의된 주파수 대역이 강조된 상기 재생 신호를, 디지털 신호가 재생되는 시간에 재생 클록을 이용해 샘플링하여, 디지털 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과,

상기 획득된 디지털 신호가 VFO 패턴 신호일 때 상기 샘플링에 의해 획득된 상기 디지털 신호로부터 DC 성분을 제거하는 고역 통과 필터(HPF) 수단과,

상기 획득된 디지털 신호가 상기 VFO 패턴 신호가 아닌 신호일 때 상기 샘플링으로 획득된 상기 디지털 신호의 저역 잡음을 억압하는 저역 성분 억압 수단과,

상기 HPF 수단 혹은 상기 저역 성분 억압 수단의 출력이 0 레벨을 지나가는 위치를 검출하여, 0 교차 플래그(zero cross flag)를 출력하는 0 교차 검출 수단과,

상기 HPF 수단 또는 상기 저역 성분 억압 수단의 출력 및 상기 0 교차 플래그를 이용하여 0 교차의 부근에서 데이터로부터 위상 에러를 검출하는 위상 에러 검출 수단과,

상호 직렬 접속되어, 상기 0 교차 플래그에 기초하여 상기 위상 에러의 연속하는 "n(단, n은 양의 정수임)"개 피스(pieces)를 유지(holding)하는 "n" 피스 개의 유지 수단("n" pieces of holding means)과,

상기 "n" 피스 개의 유지 수단의 각각의 출력으로부터 위상 에러 곡선의 기울기를 검출하고, 상기 기울기를 주파수 에러로 변환하는 주파수 에러 검출 수단과,

상기 샘플링에 의해 획득된 상기 디지털 신호가 상기 VFO 패턴 신호일 때, 상기 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호와 상기 주파수 에러 검출 수단의 출력인 주파수 에러 신호를 입력 신호로서 수신하고, 상기 획득된 디지털 신호가 상기 VFO 패턴 신호가 아닌 신호일 때는, 상기 위상 에러 검출 수단의 출력인 상기 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 위상 제어 루프 필터 수단과,

상기 위상 제어 루프 필터 수단의 출력에 기초하여 재생 클록을 발생하는 발진기 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치에 있어서,

상기 디지털 데이터내의 랜덤한 신호 영역으로부터 위상 에러 정보를 검출하는 위상 에러 정보 검출 수단과,

상기 디지털 데이터내의 상기 랜덤한 신호 영역으로부터 주파수 에러 정보를 검출하는 주파수 에러 정보 검출 수단과,

상기 위상 에러 정보와 상기 주파수 에러 정보에 기초하여 상기 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 상기 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프를 포함하는

위상 동기 루프 장치.
사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치에 있어서

재생 신호의 사전 정의된 주파수 대역을 강조하는 파형 등화 수단과,

상기 파형 등화 수단에 의해 상기 사전 정의된 주파수 대역이 강조(emphasized)된 상기 재생 신호를, 디지털 신호가 재생되는 시간에 재생 클록을 이용해 샘플링하여, 디지털 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과,

상기 샘플링에 의해 획득된 상기 디지털 신호의 저역 잡음을 억압하는 저역 성분 억압 수단과,

상기 저역 성분 억압 수단의 출력이 0 레벨을 지나가는 위치를 검출하여 0 교차 플래그를 출력하는 0 교차 검출 수단과,

상기 저역 성분 억압 수단의 출력 및 상기 0 교차 플래그를 이용하여 0 교차의 부근에서 데이터로부터 위상 에러를 검출하는 위상 에러 검출 수단과,

상호 직렬 접속되어, 상기 0 교차 플래그에 기초하여 상기 위상 에러의 연속하는 "n(단, n은 양의 정수임)"개 피스(pieces)를 유지하는 "n" 피스 개의 유지 수단("n" pieces of holding means)과,

상기 "n" 피스 개의 유지 수단의 각각의 출력으로부터 위상 에러 곡선의 기울기를 검출하고, 상기 기울기를 주파수 에러로 변환하는 주파수 에러 검출 수단과,

상기 위상 에러 검출 수단의 출력인 상기 위상 에러 신호와 상기 주파수 에러 검출 수단의 출력인 상기 주파수 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 위상 제어 루프 필터 수단과,

상기 위상 제어 루프 필터 수단의 출력에 기초하여 재생 클록을 발생하는 발진기 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 위상 에러 검출 수단은,

상기 0 교차 플래그에 기초하여, 각각의 0 교차에 대해, 인접하는 0 교차 위치에서의 재생 신호의 진폭을 유지하는 제 1 유지 수단 및 제 2 유지 수단과,

상기 제 1 유지 수단의 출력과 상기 제 2 유지 수단의 출력을 입력 신호로서 수신하는 감산 수단과,

전후 데이터에 기초하여, 상기 제 1 유지 수단에 의해 진폭이 유지될 때의 타이밍에서 재생 파형이 상승 에지(leading edge)인지 혹은 하강 에지(trailing edge)인지를 결정하는 극성 판정 수단과,

상기 극성 판정 수단의 출력에 기초하여 상기 감산 수단의 출력의 부호(sign)를 조작하는 부호 조작 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 주파수 에러 검출 수단은,

상기 n 피스개의 유지 수단 중에서 사전 정의된 두 개의 유지 수단에 의해 출력된 상기 위상 에러 사이의 차(difference)를 각각 획득하는 다수의 감산 수단과,

상기 다수의 감산 수단의 각각의 출력의 극성을 (+), 0, (-) 중에서 결정하는 극성 판정 수단과,

상기 다수의 감산 수단에서 출력된 다수의 기울기 정보에 기초하여 상기 위상 에러 곡선의 불연속 지점에서 정보를 제거하고, 주파수 정보가 안정하게 획득되어지는 위치의 기울기의 정보를 선택하는 선택 수단과,

상기 선택 수단에 의해 선택된 상기 기울기 정보를 평형화(balancing)하는 평형 수단과,

상기 평형 수단의 출력의 이득을 임의대로 조정하고, 상기 조정된 이득을 상기 위상 제어 루프 필터 수단으로 출력하는 이득단(gain stage)을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,

청구항 제 6 항의 상기 주파수 에러 검출 수단을 포함하고,

상기 위상 제어 루프 필터 수단은,

상기 위상 에러 검출 수단의 상기 출력을 절대값으로 변환하는 위상 에러 절대값 변환 수단과,

상기 획득된 절대값의 크기를 사전 정의된 임계치로 판정하는 위상 판정 수단과,

청구항 제 6 항의 상기 주파수 에러 검출 수단의 상기 선택 수단의 출력과 상기 위상 판정 수단의 출력에 기초하여, 제어가 상기 위상 에러 신호를 이용하여 실행될 때, 위상 곡선의 안정한 지점으로서 0 위상의 부근으로부터 루프 필터의 동작을 개시하도록 제어 개시 시간을 조작하는 개시 시간 설정 수단과,

상기 개시 시간 설정 수단의 출력에 기초하여 상기 발진기 수단에 대해 제어 신호를 출력하는 루프 필터 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 위상 제어 루프 필터 수단은,

상기 주파수 에러 검출 수단의 상기 출력을 절대값으로 변환하는 주파수 에러 절대값 변환 수단과,

상기 획득된 절대값의 크기를 사전 정의된 임계치로 판정하는 주파수 판정 수단과,

상기 재생 클록의 주파수가 위상 동기 범위내에 있을 때에는 상기 위상 에러 신호만을 이용하여 제어가 실행되도록, 그리고 상기 재생 클록의 상기 주파수가 상기 위상 동기 범위 밖에 있을 때에는 상기 주파수 에러 신호만을 이용하여 제어가 실행되도록, 상기 주파수 판정 수단의 출력에 기초하여 스위칭을 수행하는 에러 선택 수단과,

상기 에러 선택 수단의 출력에 기초하여 상기 발진기 수단에 대해 제어 신호를 출력하는 루프 필터 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치에 있어서

상기 데이터 포맷내에 단일 주파수를 갖는 단일 주파수 데이터 영역으로부터 포착 위상 에러 정보(acquisition phase error information)를 검출하는 포착 위상 에러 정보 검출 수단과,

상기 디지털 데이터에서 랜덤한 신호를 갖는 랜덤 신호 데이터 영역으로부터 추적 위상 에러 정보(tracking phase error information)를 검출하는 추적 위상 에러 정보 검출 수단과,

상기 포착 위상 에러 정보와 상기 추적 위상 에러 정보에 기초하여, 상기 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 상기 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 루프를 포함하는

위상 동기 루프 장치.
사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치에 있어서,

상기 데이터 포맷내의 디지털 데이터를 재생 클록으로 샘플링하여, 디지털 데이터 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과,

상기 데이터 포맷내의 단일 주파수 데이터 영역의 재생 동안에, 상기 샘플링으로 획득한 상기 디지털 데이터 신호로부터 직류 전원 성분을 제거하는 대역 통과 필터 수단과,

상기 대역 통과 필터의 출력 신호와 상기 디지털 데이터 신호가 0 레벨을 교차하는 지점을 검출하고, 각각의 0 교차 플래그를 출력하는 0 교차 검출 수단과,

상기 0 교차 플래그를 개시 지점으로 하여 계수하기 시작하는 사이클 카운터 수단(cycle counter means)과,

타이밍 신호가 상기 사이클 카운터 수단에 의해 획득되는 타이밍에서 상기 대역 통과 필터의 상기 출력 신호로부터 위상 에러를 검출하는 포착 위상 에러 검출 수단과,

상기 0 교차 플래그에 기초하여 상기 디지털 데이터 신호의 상기 위상 에러를 검출하는 추적 위상 에러 검출 수단과,

상기 샘플링에 의해 획득된 상기 디지털 신호가 VFO 패턴 신호일 때에는 상기 포착 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하고, 상기 획득된 디지털 신호가 상기 VFO 패턴 신호가 아닌 신호일 때에는 상기 추적 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 루프 필터 수단과,

상기 루프 필터 수단의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환 수단과,

상기 D/A 변환 수단에 의해 출력된 상기 아날로그 신호에 기초하여 상기 재생 클록을 발생하는 발진기 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치에 있어서,

상기 디지털 데이터의 랜덤 신호 영역에서 0 교차 위치의 예측(prediction)으로부터 제 1 위상 에러 정보를 획득하는 제 1 위상 에러 정보 검출 수단과,

상기 디지털 데이터의 랜덤 신호로부터 제 2 위상 에러 정보를 검출하는 제 2 위상 에러 정보 검출 수단과,

상기 제 1 위상 에러 정보와 상기 제 2 위상 에러 정보에 기초하여, 상기 재생 디지털 신호에 포함된 클록 성분의 위상과 상기 재생 클록의 위상을 동기시키는 피드백 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.
사전 정의된 데이터 포맷으로 기록 매체에 기록된 디지털 데이터를 판독하고, 재생 디지털 신호를 얻기 위한 재생 클록을 발생하는 위상 동기 루프 장치에 있어서,

위상 동기 개시로부터 사전 정의된 기간동안 위상 동기 능력을 증가시키는 루프 이득 제어 신호를 출력하는 루프 이득 제어 수단과,

재생 클록으로 상기 디지털 데이터를 샘플링하여, 디지털 데이터 신호를 획득하는 A/D 변환 수단과,

상기 샘플링으로 획득한 상기 디지털 데이터 신호에서 랜덤 데이터의 0 교차 위치를 예측하는 0 교차 위치 예측 수단과,

상기 0 교차 위치 예측 수단의 출력 신호와 상기 디지털 데이터 신호로부터 랜덤 데이터의 위상 에러 정보를 검출하는 포착 위상 에러 검출 수단과,

상기 획득된 디지털 데이터 신호가 0 레벨을 교차하는 위치를 검출하여, 0 교차 플래그를 출력하는 0 교차 검출 수단과,

상기 0 교차 플래그에 기초하여 상기 디지털 데이터 신호의 위상 에러를 검출하는 추적 위상 에러 검출 수단과,

상기 포착 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하고, 상기 추적 위상 에러 검출 수단의 출력인 위상 에러 신호를 입력 신호로서 수신하는 루프 필터 수단과,

상기 루프 필터의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환 수단과,

상기 D/A 변환 수단에 의해 출력된 상기 아날로그 신호에 기초하여, 상기 재생 클록을 발생시키는 발진기 수단을 포함하는

위상 동기 루프 장치.