KR20010080639A - 디지털 재생 신호 처리 장치 - Google Patents

디지털 재생 신호 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치는, 아날로그 재생 신호를 디지털 기록 채널레이트보다 긴 주기로 샘플링하여, 기록 채널레이트보다 긴 주기의 저레이트 디지털 재생 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(4)와, 저레이트 그대로 디지털 필터링을 실행하여 디지털 등화 신호를 생성하는 계수 설정기(6)와, 디지털 기록 채널레이트의 재생 데이터를 보간하는 보간기(7)와, 데이터를 도출하는 하프레이트 비터비 복호기(8)를 구비하는 것으로 했다.
이러한 구성의 디지털 재생 신호 처리 장치에서는, PRML을 사용한 디지털 리드 채널을 실현한 경우에 있어서도, 채널레이트로 동작하는 아날로그/디지털 변환기(4) 혹은 디지털 회로를 삭감하여 저소비 전력으이고 또한 저비용의 재생 신호 처리 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

Description

디지털 재생 신호 처리 장치{DIGITAL REPRODUCED SIGNAL PROCESSING DEVICE}
최근, 광디스크, 자기디스크 등의 정보 기록 매체는 대용량화와 고속 전송화를 목표로 한 기술 개발이 추진되고 있다. 그 중에서도, 정보 기록 매체 및 정보 기록 매체로부터 정보를 판독하기 위한 판독 헤드 등에 관한 기본 성능의 향상을 들 수 있지만, 그 이외에도 디지털 재생 신호 처리 장치에 관한 판독 정밀도의 향상, 고배속 동작 등의 기술 향상을 들 수 있다.
디지털 재생 신호 처리 장치는 기록 매체로부터 판독 헤드에 의해 판독한 신호를 고도(高度)한 디지털 신호 처리 기술을 이용하여 잡음의 중첩, 부호간 간섭 등의 이유에 의해 상태가 나쁜 신호로부터 보다 정확한 기록 데이터를 도출하는 기술이다.
또한, 디지털 재생 신호 처리 장치의 연구가 가장 앞서 간다고 하는 자기디스크의 분야에서는 종래 피크 검출이라고 불리는 아날로그 재생 신호 처리 방식이 주로 사용되고 있었다. 이것은 재생 신호를 아날로그적으로 미분을 실시함으로써, 신호의 피크 패턴을 검출하여 기록 데이터를 도출하는 기술이다. 상기 기술은 매우 심플한 회로로 구성할 수 있어, 장치의 고속화에 대해서도 저소비 전력으로 실현할 수 있다고 하는 장점(merit)이 있다.
그런데, 최근의 디지털 재생 신호 처리 장치에서는 자기디스크의 재생 신호 처리 방식 대부분이 상기 피크 검출이라고 불리는 아날로그 검출 방식으로부터 PRML(Partial Response Maximum Likelihood) 방식이라는 디지털 재생 신호 처리 기술로 이행하여 왔다.
이 PRML 방식이란, 통신계의 기술인 부분 응답(partial response)과 부호 이론의 맥시멈 라이클리후드(maximum likelihood : 최우복호(最尤復號))를 조합시킨 디지털 재생 신호 처리 방식이다. 이 PRML 방식은 고밀도로 기록된 신호 재생 능력으로 아날로그 재생 신호 처리에 대하여 우수한 특성을 나타낸다. 이 때문에, 자기디스크의 분야에서는 그 대부분이 아날로그 재생 신호 처리에 있어서 대신하여 왔다.
또한, 광디스크의 분야에서도 자기디스크와 마찬가지로, 최근에는 PRML 방식 등의 디지털 재생 신호 처리가 검토되고 있다.
다음에, 종래의 디지털 재생 신호 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 13은 종래의 PRML 방식을 이용한 디지털 재생 신호 처리 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
우선, 판독 헤드(102)에 의해 기록 매체(101)로부터 판독된 아날로그 재생 신호는 아날로그 필터(103)에 입력된다. 아날로그 필터(103)에 입력된 아날로그 재생 신호는 아날로그 필터(103)에 의해 고역 노이즈가 컷트(cut)됨과 동시에, 특정 대역의 신호 성분이 강조된다. 다음에, 상기 아날로그 필터(103)에 의해 필터링된 아날로그 재생 신호는 아날로그/디지털 변환기(104)에 입력된다. 아날로그/디지털 변환기(104)는 아날로그 재생 신호의 채널레이트에 동기한 타이밍으로 아날로그 재생 신호를 디지털 재생 신호로 변환시킨다. 그리고, 아날로그/디지털 변환기(104)로부터 출력된 디지털 재생 신호는 FIR 필터(105)에 입력된다. FIR 필터(105)는 디지털 재생 신호의 등화 처리를 행하는 디지털 필터이다.
또한, FIR 필터(105)의 출력은 계수 설정기(106)와 비터비 복호기(107)에 입력된다. 이 때, 계수 설정기(106)에서는 FIR 필터(105)의 출력 데이터로부터 최 소 자승 평균(Least Mean Square : 이하, LMS라 함)이라는 알고리즘을 이용하여 최적의 FIR 필터(105)의 등화 계수를 구해서 등화 계수 설정을 행한다. 또한, 비터비 복호기(107)에서는 FIR 필터(105)의 출력 데이터열로부터 최우복호를 실행하여 2진화 신호를 출력한다.
이와 같이, 재생 신호 처리 장치는 PRML 방식을 사용함으로써, 극단적인 고역 노이즈의 강조를 행하는 일없이 재생하는 것이 가능하고, 또한 비터비 복호기(107)에 의해 레벨 판정에서 오류라고 판단된 데이터 패턴에 있어서도 수복(修復)이 가능하게 되기 때문에, 기록된 재생 신호를 보다 충실히 판독할 수 있다.
그러나, 종래의 디지털 재생 신호 처리 장치는, 종래의 아날로그 재생 신호처리 장치와 비교하면, 회로 규모 혹은 소비 전력이 대폭 증대한다는 문제점이 있다.
상술한 종래 예에서 나타내는 바와 같이, 디지털 재생 신호 처리 장치에서는 그 대부분의 회로가 디지털 회로로 실현되어 있다. 그 때문에, 디지털 재생 신호 처리 장치는 고속으로 동작하는 아날로그/디지털 변환 회로 및 고속으로 동작하는 디지털 회로가 필요해진다. 즉, 아날로그/디지털 변환 회로 및 디지털 회로는 디지털 데이터의 기록 기준 단위인 채널레이트로 동작할 필요가 있다. 이 채널레이트는 드라이브 시스템내에서 가장 높은 주파수를 갖고, 이러한 높은 주파수로 디지털 재생 신호 처리 장치를 동작시키면, 아날로그/디지털 변환기의 소비 전력이 증대하여 고속으로 동작하는 로직(logic) 회로도 마찬가지로 소비 전력이 커지게 된다.
또한 최근, 하드디스크 장치 및 광디스크 장치는 모두 고속화가 급속히 진행되고 있다. 특히, 판독 전용 광디스크인 CD-ROM 등은 개발 당초의 1배속 재생으로부터 비약적으로 추이(推移)하여, 최근에서는 40배속 재생의 드라이브까지 출현하고 있다. DVD-ROM에 관해서도 그것이 본격적으로 보급되는 이전부터 이미 고배속화의 경쟁이 시작되고 있다.
그러나, 고배속화가 되면 될수록, 채널레이트는 높은 주파수를 갖고, 또한 높은 주파수가 되면 될수록, 효율이 좋은 디지털 재생 신호 처리의 실현이 곤란하게 된다는 문제점이 있다.
우선, 채널레이트가 높은 주파수로 된 경우, 고속으로 동작하는 아날로그/디지털 변환기의 실현은 곤란하다. 가령, 아날로그/디지털 변환기를 고속으로 동작하는 것을 실현할 수 있었다고 해도, 소비 전력이 극단적으로 커지게 되어 버린다. 디지털 회로에 대해서도 채널레이트가 상승하면 상승할수록, 고속 디지털 회로의 실현이 곤란하게 되는 것은 물론, 고속 디지털 회로를 실현할 수 있었다고 해도, 그것을 실현하기 위해서는 비용 및 소비 전력이 모두 증대해 버리는 문제가 있다.
또한, HDD, DVD-ROM 등의 드라이브의 소비 전력은 배속 성능이 상승하더라도, 소비 전력의 증대는 허용할 수 있지 않고, 또한 노트북 컴퓨터에 내장되는 디지털 신호 처리 장치는 더욱더 저소비 전력화가 요구되고 있다.
이상의 것 때문에, 종래의 디지털 재생 신호 처리 장치는, 성능이 상승되어 판독 정밀도는 향상되지만, 소비 전력의 증대에 의해 고속화가 곤란하게 된다고 한 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, PRML을 사용한 디지털 리드 채널을 실현한 경우에 있어서도, 채널레이트로 동작하는 아날로그/디지털 변환기 혹은 디지털 회로를 삭감하여, 저소비 전력이고 또한 저비용의 디지털 재생 신호 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
본 발명(청구의 범위 청구항 1)에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치는, 판독 헤드에 의해 기록 매체로부터 판독된 아날로그 재생 신호로부터 디지털 기록 데이터의 판정을 행하는 디지털 재생 신호 처리 장치에 있어서, 적어도 상기 아날로그재생 신호를 디지털 기록 채널레이트보다 긴 주기로 샘플링하여, 상기 디지털 기록 채널레이트보다 긴 주기의 저레이트 디지털 재생 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 저레이트 디지털 재생 신호를 저레이트 그대로 디지털 필터링을 실행하여 디지털 등화 신호를 생성하는 등화 회로와, 상기 디지털 등화 신호로부터 디지털 기록 채널레이트의 재생 데이터를 보간하는 보간기와, 상기 보간기에 의해 보간된 데이터열로부터 기록된 데이터를 판정하는 판정기를 구비하는 것이다.
이러한 구성의 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 채널레이트로 동작하는 아날로그/디지털 변환기 혹은 디지털 회로를 삭감할 수 있기 때문에, 저소비 전력이고 또한 저비용의 장치를 실현할 수 있다.
본 발명(청구의 범위 청구항 2)은, 청구의 범위 청구항 1에 기재된 디지털 재생 신호 처리 장치에 있어서, 상기 아날로그/디지털 변환기는 기록 채널레이트의 절반의 주파수인 하프레이트로 샘플링을 실행하는 것이다.
이러한 구성의 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 낮은 주파수레이트에서도 채널레이트 처리와 동등한 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명(청구의 범위 청구항 3)은, 청구의 범위 청구항 1에 기재된 디지털 재생 신호 처리 장치에 있어서, 상기 보간기는 하프레이트의 나이퀴스트(nyquist) 주파수로 대역 제한된 하프레이트 나이퀴스트 보간을 실행하는 것이다.
이러한 구성의 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 불필요한 고역 성분의 강조를 방지할 수 있어, 양호한 보간 특성을 얻을 수 있다.
본 발명(청구의 범위 청구항 4)은, 청구의 범위 청구항 1에 기재된 디지털재생 신호 처리 장치에 있어서, 상기 보간기는 부분 응답(partial response) 전송 특성에 맞춘 부분(partial) 응답 보간을 실행하는 것이다.
이러한 구성의 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 불필요한 노이즈 강조가 없는 양호한 보간 특성을 얻을 수 있다.
본 발명(청구의 범위 청구항 5)은, 청구의 범위 청구항 1에 기재된 디지털 재생 신호 처리 장치에 있어서, 상기 판정기는 하프레이트 동작이 가능한 비터비 복호 회로로 구성하여 이루어지는 것이다.
이러한 구성의 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 복수의 브랜치 패스의 존재 확률을 동시에 산출할 수 있다.
본 발명(청구의 범위 청구항 6)은, 청구의 범위 청구항 1에 기재된 디지털 재생 신호 처리 장치에 있어서, 상기 판정기는 변조 부호의 부호 길이 제약이 1 이상에서 동작하는 것이다.
이러한 구성의 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 1 이상의 변조 부호의 부호 길이 제약을 사용하여 상기 비터비 복호기의 패스를 삭감할 수 있다.
본 발명은 디지털 재생 신호 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 광디스크, 자기디스크 등의 디지털 기록 매체의 재생 장치에 이용하는 디지털 재생 신호 처리 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치의 구성을 도시하는 블럭도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 DVD의 재생 신호 주파수 특성과, DVD에서의 사용을 검토하고 있는 부분 응답(partial response)의 주파수 특성을 설명하기위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 DVD의 기록 신호와 재생 신호를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3a는 3T 연속 신호의 기록 신호와 재생 신호를 나타내고, 도 3b는 10T 연속 신호의 기록 신호와 재생 신호를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 아날로그/디지털 변환기의 샘플링 포인트를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a는 아날로그 재생 신호와 채널레이트의 샘플링 포인트를 나타내고, 도 4b는 아날로그 재생 신호와 하프레이트의 샘플링 포인트를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 FIR 필터의 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른, 디지털 재생 신호 처리 장치를 구성하는 보간기의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른, 하프레이트 나이퀴스트 응답 특성을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 부분 응답 보간기에 의한, PR(1, 2, 2, 1)의 응답 특성을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 하프레이트 비터비 복호기의 구성도,
도 10은 본 발명의 실시예 6에 따른 부호 길이 제약이 0인 경우의 PR(1, 2, 2, 1)의 트렐리스(trellis)선도,
도 11은 본 발명의 실시예 6에 따른 부호 길이 제약이 2인 경우의 PR(1, 2, 2, 1)의 트렐리스선도,
도 12는 본 발명의 실시예 6에 따른 부호 길이 제약이 2인 경우의 PR(1, 2, 2, 1)의 하프레이트 트렐리스선도,
도 13은 종래의 PRML 방식을 이용한 디지털 재생 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 여기서 나타내는 실시예는 어디까지나 일례로서, 반드시 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 또, 본 실시예에서는 판독 전용 광디스크인 DVD-ROM의 재생 신호 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 1에 있어서, 판독 헤드(2)에 의해서 기록 매체(1)로부터 판독된 아날로그 재생 신호는 아날로그 필터(3)에 입력된다. 아날로그 필터(3)에 입력된 아날로그 재생 신호는 아날로그 필터(3)에 의해서 고역 노이즈가 컷트(cut)됨과 동시에, 특정 대역의 신호 성분이 강조된다. 다음에, 아날로그 필터(3)에 의해 필터링된 아날로그 재생 신호는 아날로그/디지털 변환기(4)에 입력된다. 아날로그/디지털 변환기(4)에서는 채널레이트의 절반의 레이트, 소위 하프레이트로 샘플링하여, 아날로그 재생 신호를 하프레이트 디지털 재생 신호로 변환한다. 계속해서, 아날로그/디지털 변환기(4)로부터 출력된 디지털 재생 신호는 FIR 필터(5)에 입력된다. FIR 필터(5)는 디지털 재생 신호의 등화 처리를 행하는 디지털 필터이다.
다음에, FIR 필터(5)의 출력은 계수 설정기(6)와 보간기(7)에 입력된다. 계수 설정기(6)는 FIR 필터(5)의 출력 데이터로부터 LMS 알고리즘에 의해 최적의 FIR 필터(5)의 등화 계수를 구하여 등화 계수 설정을 행한다. 보간기(7)는 하프레이트의 데이터열로부터 추출된 샘플링 포인트의 데이터 보간을 실행한다. 그리고, 보간기(7)의 출력은 하프레이트 비터비 복호기(8)에 입력된다. 하프레이트 비터비 복호기(8)는 보간기(7)로부터 출력되는 데이터열로부터 최우복호를 실행하여 2진화 신호를 출력한다.
다음에, 도 1의 디지털 재생 신호 처리 장치를 구성하는 각 장치에 대하여 더 상세히 설명한다.
우선, DVD-ROM의 아날로그 재생 신호에 대하여 설명한다.
도 2는 아날로그 재생 신호에 있어서 DVD의 재생 신호 주파수 특성과 DVD에서의 사용을 검토하고 있는 부분 응답의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 2에 있어서, 종축은 출력 이득이다. 또한, 횡축은 규격화 주파수이며, T는 채널레이트를 나타낸다. DVD는 EFM(Eight to Fourteen Modulation) Plus라는 변조 부호를 채용하고 있다. 이 변조 부호는 최단 부호 길이 제약이 2이고, 따라서, 최단 반전 주기는 3T이기 때문에, 부호어 자체의 고역 성분이 적은 특성을 갖는다. 또한, 도 2로부터도 알 수 있듯이, DVD의 재생 특성은 고역 성분이 감쇠된전송 특성을 갖고, 이 재생 특성에 적합한 부호로서 EFM Plus가 뽑히고 있다. 또한, 재생계에 부분 응답(PR)을 적용하려고 한 경우, DVD의 재생 신호 주파수 특성에 부분 응답의 주파수 특성을 가능한 한 합치(合致)시킬 필요가 있다. 이 경우, 도면중의 PR(1,1)와 같은 저차(低次)의 부분 응답에서는 DVD의 재생 특성에 근접시킬 수 없다. 그래서, PR(1, 2, 2, 1)와 같은 고차(高次)의 부분 응답을 도입할 필요가 있다.
도 3은 아날로그 재생 신호에 있어서 DVD의 기록 신호와 재생 신호를 도시하는 도면이다. 도 3a는 3T 연속 신호의 기록 신호와 재생 신호를 나타내고, 도 3b는 10T 연속 신호의 기록 신호와 재생 신호를 나타낸다.
도 3에 있어서, 종축은 전압이고, 횡축은 시간이다. 또한, 도 3으로부터 알 수 있듯이, 신호의 진폭은 3T 연속 신호가 10T 연속 신호의 1/3정도까지 감쇠하고 있다.
다음에, 아날로그 필터(3)는 아날로그 재생 신호의 고역 노이즈의 억압과 특정 주파수의 강조를 행한다. 아날로그 필터(3)는 사용하는 부분 응답의 주파수 특성에 합치시키기 위해서, 약간의 신호 강조 및 아날로그/디지털 변환기(4)에서 발생하는 반환 노이즈를 억제하기 위한 안티에리어싱크필터가 역활을 다한다. 통상은 통과 대역의 군(群) 지연 특성이 플랫인 이크리플 필터가 사용된다.
아날로그/디지털 변환기(4)는 아날로그 재생 신호를 아날로그 재생 신호에 동기한 클럭의 타이밍으로 샘플링하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치이다. 여기서, 아날로그/디지털 변환기(4)는 채널레이트의 1/2의 레이트, 즉 하프레이트로 아날로그 재생 신호와 동기한 타이밍으로 샘플링을 행하고 있다.
FIR 필터(5)는 아날로그/디지털 변환기(4)에 의해 변환된 디지털 재생 신호를 계수 설정기(6)에 의해 결정하는 적응 등화 계수에 따라 필터 처리하는 것이다. 도 5에 FIR 필터(5)의 구성도를 나타낸다.
도 5에 있어서, FIR 필터(5)는 지연 소자(9)와, 승산기(10)와, 가산기(11)로 구성된다. 지연 소자(9)는, 데이터 플립플롭이 이용되고, 클럭이 입력되면 클럭 주기의 지연을 행하는 기능을 갖고 있다. 또한, 지연 소자(9)는 하프레이트, 즉 2T 레이트의 클럭이 입력되어 있기 때문에, 2T 지연 소자로서 동작한다.
계수 설정기(6)는 FIR 필터(5)에 의해 필터링된 디지털 재생 신호의 임펄스 특성을 부분 응답의 형으로 등화하고, 등화후 디지털 재생 신호로 하는 데 최적의 적응 등화 계수를 결정하는 것이다.
본 실시예로 사용하는 부분 응답은 PR(1, 2, 2, 1)이며, FIR 필터(5)로 등화하는 등화 타겟은 임펄스 응답(1, 2, 2, 1)이다.
이 계수 설정기(6)에서는 LMS 알고리즘에 의해 적응 등화 계수를 산출한다. 이 LMS란, 「소망하는 응답」과 「전송로의 응답」의 자승 오차를 최저로 하는 피이드백 동작이다. 계수 설정기(6)에 있어서, 「소망하는 응답」이란 가(假)판정값이며, 「전송로의 응답」이란 FIR 필터(5)로부터 입력되어, 부분 응답의 주파수 특성과 등화된 디지털 재생 신호이다.
이 LMS의 계수 설정식은 다음 수학식과 같이 표시된다.
또, 위 수학식으로부터 P(nt)는 현재의 계수이고, P(n(t+1))는 갱신되는 계수, Ak는 탭 이득, E(nt)는 등화 오차, X(nt)는 FIR 입력 신호이다.
보간기(7)는 하프레이트의 디지털 재생 신호로부터 추출된 샘플레이트를 보간하여 풀레이트의 신호를 생성하는 것이다.
다음에, 하프레이트 비터비 복호기(8)는 도 9의 구성도에 도시하는 바와 같이, 브랜치 메트릭(16)과, 패스 메트릭(17)과, 패스 메모리(18)와, 제어 신호 생성기(19)로 구성되어 있다.
이상과 같이 본 실시예 1에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 아날로그 재생 신호를 디지털 기록 채널레이트보다 긴 주기로 샘플링하여, 기록 채널레이트보다 긴 주기의 저레이트 디지털 재생 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와, 저레이트 그대로 등화하여 보간을 행해서 데이터를 도출하는 판정기를 구비한 것으로 했기 때문에, 채널레이트로 동작하는 아날로그/디지털 변환기 혹은 디지털 회로를 삭감하여, 저소비 전력이고 또한 저비용의 장치를 실현하는 것이 가능하다.
(실시예 2)
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 아날로그/디지털 변환기의 샘플링 포인트를 도시하는 도면이다. 또한, 도 4a는 아날로그 재생 신호와 채널레이트의 샘플링 포인트를 나타내고, 도 4b는 아날로그 재생 신호와 하프레이트의 샘플링 포인트를 나타낸다.
도 4에 있어서, 채널레이트 샘플링을 행한 경우, 샘플링된 이산 데이터로부터 채널레이트의 1/2까지의 주파수 대역의 신호 재생이 가능하다. 그런데, 상술한 도 2에 도시하는 바와 같이 DVD의 재생 특성은 고역 성분이 대단히 감쇠하고 있는 특징을 갖고 있다. 따라서, DVD의 주파수 특성에 주목한 경우, 신호 성분의 대부분은 1/4T의 주파수 대역에 존재하기 때문에, 신호 재생이라는 기능을 실현하기 위해서는 반드시 1/T의 채널레이트로 샘플링할 필요가 없다. 즉, 1/T 이하의 샘플링에 있어서도, 소망하는 성능을 갖는 재생 신호 처리를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예 2에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 아날로그/디지털 변환기로 샘플링하는 주파수는 기록 채널레이트의 1/2의 클럭을 이용하여 샘플링하는 것으로 했기 때문에, 낮은 주파수레이트로도 채널레이트 처리와 동등한 성능을 발휘할 수 있다.
(실시예 3)
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른, 디지털 재생 신호 처리 장치를 구성하는 보간기의 구성도이다. 또, 보간기는 FIR형 보간기를 사용하는 것으로 한다.
도 6에 있어서, 보간기(7)는 제로 필(zero fill) 샘플러(12)와, 지연 소자(13)와, 승산기(14)와, 가산기(15)로 구성된다.
우선, 2T 레이트로 입력되는 신호에 제로 필을 실행하여 1T 레이트의 데이터열로 변환한다. 이것을 1T 레이트의 보간 FIR 필터에 입력한다. 그렇게 하면, 1/(4×T) 이하의 주파수 대역에 신호가 존재하는 것을 전제로 한 하프레이트 나이퀴스트 계수가 설정된다. 보간 FIR 필터의 계수(Cn)는 다음 수학식으로부터 구할 수 있다.
상기 수학식으로부터, 각 포인트값에서의 필터 계수(Cn)의 값은 다음과 같이 된다.
C1=0.127, C2=0, C3=-0.212, C4=0, C5=0.637, C6=1, C7=0.637, C8=0, C9=-0.212, C10=0, C11=0.127
도 7은 보간기에 의한 하프레이트 나이퀴스트 응답 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 있어서, 종축은 상기 수학식으로부터 구한 각 포인트값에서의 필터 계수(Cn)값이며, 횡축은 T 스텝의 각 포인트값을 나타낸다. 또, 상기 하프레이트 나이퀴스트 계수의 설정에 의한 보간을 하프레이트 나이퀴스트 보간이라고 부르는 것으로 한다.
이상과 같이, 본 실시예 3에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 디지털 재생 신호 처리 장치를 구성하는 보간기를 하프레이트의 나이퀴스트 주파수로 대역 제한된 하프레이트 나이퀴스트 보간을 실행하는 것으로 했기 때문에, 불필요한 고역 성분의 강조를 방지할 수 있어, 양호한 보간 특성을 얻는 것이 가능해졌다.
(실시예 4)
상술한 실시예 3에서는 하프레이트 나이퀴스트 보간을 이용한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 실시예 4에서는 별도의 보간기의 구성예로서, 부분 응답 보간을 이용한 예에 대하여 설명한다.
하프레이트 나이퀴스트 보간은 샘플링 주파수의 1/4까지의 주파수 대역을 사용하는 것을 전제로 하고 있다. 그에 반하여, 부분 응답 보간은 샘플링 주파수의 1/4 이하의 주파수 대역을 모두 사용하는 것은 아니고, 고역 성분에 대해서는 부분 응답의 특성에 따라 대역 제한되어 있는 것을 전제로 한 보간을 행하고 있다.
부분 응답 보간기의 구성은 상술한 실시예 3과 마찬가지의 FIR형 보간기를 사용하는 것으로 한다. 여기서, 하프레이트 나이퀴스트 보간기와의 상위점은 FIR의 계수값에 있다.
예컨대, PR(1, 2, 2, 1) 형식의 부분 응답을 사용한 경우, 부분 응답 보간 계수는 다음 수학식과 같아진다.
상기 수학식으로부터, 각 포인트값에서의 필터 계수(Cn)의 값은 다음과 같이 된다.
C1=0, C2=-0.067, C3=0, C4=0.333, C5=0.789, C6=1, C7=0.789, C8=0.333, C9=0, C10=-0.067, C11=0
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 부분 응답 보간기에 의한, PR(1, 2, 2, 1)의 응답 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도면에 있어서, 종축은 상기 수학식으로부터 구한 각 포인트값에서의 필터 계수(Cn)값이며, 횡축은 T 스텝의 각 포인트값을 나타낸다.
이상과 같이, 본 실시예 4에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 디지털 재생 신호 처리 장치를 구성하는 보간기를 부분 응답 전송 특성에 맞춘 부분 응답 보간을 실행하는 것으로 했기 때문에, 하프레이트 나이퀴스트 보간보다 더 고역 강조를 억제할 수 있고, 또한 전송계의 부분 응답 특성과 완전한 매칭(matching)을 취하는 것이 가능하기 때문에, 불필요한 노이즈 강조가 없는 양호한 보간 특성을 얻을 수 있다.
(실시예 5)
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 PR(1, 2, 2, 1)형 하프레이트 비터비 복호기의 구성도이다.
도 9에 있어서, 하프레이트 비터비 복호기는 브랜치 메트릭(16)과, 패스 메트릭(17)과, 패스 메모리(18)와, 제어 신호 생성기(19)로 구성되어 있다.
브랜치 메트릭(16)에서는 PR(1, 2, 2, 1)에 근거하는 모든 브랜치의 조합, 즉 브랜치의 존재 확률을 구할 수 있다. 브랜치의 존재 확률을 구하는 것은 현재의 비터비 판정 레벨과의 차, 즉 유클리드 거리를 구하는 것밖에는 이루어지지 않는다. 하프레이트 비터비 복호기(8)는 하프레이트 동작을 실현하기 위해서, 연속하는 2개의 브랜치를 세트로 하여 존재 확률을 구하고 있다. 또한, 패스 메트릭(17)에서는 취할 수 있을 가능성이 있는 패스의 존재 확률, 즉 브랜치 메트릭(16)에 의해 구한 유클리드 거리의 각 패스의 누계 계산을 행한다. 이 계산은 패스 메트릭(17)의 출력이 확정될 때까지 행해진다. 그리고, 패스 메모리(18)는 데이터가 확정될 때까지 입력 데이터가 보존되고, 상기 패스 메모리(18)로부터 판정 데이터가 출력된다. 제어 신호 생성기(19)는 패스 메트릭(17)과 패스 메모리(18)를 제어하는 신호를 생성하여 생성 신호를 출력해서 이들을 제어한다.
이상과 같이, 본 실시예 5에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 상 기 판정기는 하프레이트 동작이 가능한 비터비 복호 회로로 구성한 것이기 때문에, 복수의 브랜치 패스의 존재 확률을 동시에 산출하는 것이 가능하다.
(실시예 6)
도 10은 본 발명의 실시예 6에 따른 부호 길이 제약이 0인 경우의 PR(1, 2, 2, 1)의 트렐리스선도이다.
PR(1, 2, 2, 1)는 현재의 데이터로부터 3개전의 입력 데이터와 상관 관계를 갖기 때문에, 변조 부호의 부호 길이 제한이 없는 경우, 즉 부호 길이 제약이 0인 경우는, (000), (001), (010), (011), (100), (101), (110), (111)의 8 상태로 되어, 도 10에서 나타내는 브랜치의 수는 16이 된다.
또한, 도 11은 동(同)실시예에 따른 부호 길이 제약이 2인 경우의 PR(1, 2, 2, 1)의 트렐리스선도이다.
부호 길이 제한이 2인 경우는 (000), (001), (011), (100), (110), (111)의 6 상태로 삭감되어, 브랜치의 수는 8이 된다.
종래의 풀레이트 비터비는 이러한 브랜치의 존재 확률을 1T마다 계산하여, 브랜치의 존재 확률의 누계로 패스의 존재 확률을 산출하고 있었다. 그러나, 하프레이트 비터비 복호기는 2T 레이트로 동작한다.
도 12는 동실시예에 따른 부호 길이 제약이 2의 경우의 PR(1, 2, 2, 1)의 하프레이트 트렐리스선도이다.
종래는, 1T 마다 8개의 브랜치의 존재 확률을 계산했었지만, 하프레이트 처리의 경우, 2개의 브랜치의 조합의 확률을 계산한다. 부호 길이 제약이 2이고 PR(1, 2, 2, 1)의 경우, 하프레이트 비터비에서의 패스의 수는 이하에 도시하는 바와 같이 12개로 된다.
(1) Sa > Sa > Sa
(2) Sa > Sa > Sb
(3) Sa > Sb > Sc
(4) Sb > Sc > Sf
(5) Sc > Sf > Se
(6) Sc > Sf > Sf
(7) Sd > Sa > Sb
(8) Sd > Sa > Sa
(9) Se > Sd > Sa
(10) Sf > Se > Sd
(11) Sf > Sf > Se
(12) Sf > Sf > Sf
이와 같이 2개의 브랜치의 확률 연산을 행하여, 그 결과를 또한 패스 메트릭에 있어서 모든 패스의 확률 누계를 취하는 구성으로 하프레이트의 비터비 복호기를 실현한다. 이것에 의해서 1T 레이트의 데이터열을 판정하는 비터비 복호기도 하프레이트로 동작시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이 본 실시예 6에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치에 의하면, 변조 부호의 부호 길이 제약이 1 이상이기 때문에, 이 제약을 사용하여 비터비 복호기의 패스를 삭감하는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 디지털 재생 신호 처리 장치는, PRML을 사용한 디지털 리드 채널을 실현한 경우에 있어서도, 채널레이트로 동작하는 아날로그/디지털 변환기 혹은 디지털 회로를 삭감하여, 저소비 전력이고 또한 저비용의 디지털 재생 신호 처리 장치를 제공할 수 있어, 특히 DVD-R0M 등의 고배속으로 동작하는 기록 매체의 디지털 재생 신호 처리 장치에 적합하다.

Claims (6)

  1. 판독 헤드에 의해서 기록 매체로부터 판독된 아날로그 재생 신호로부터 디지털 기록 데이터의 판정을 행하는 디지털 재생 신호 처리 장치에 있어서,
    적어도 상기 아날로그 재생 신호를 디지털 기록 채널레이트보다 긴 주기로 샘플링하여, 상기 디지털 기록 채널레이트보다 긴 주기의 저(低)레이트 디지털 재생 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와,
    상기 저레이트 디지털 재생 신호를 저레이트 그대로 디지털 필터링을 실행하여 디지털 등화 신호를 생성하는 등화 회로와,
    상기 디지털 등화 신호로부터 디지털 기록 채널레이트의 재생 데이터를 보간하는 보간기와,
    상기 보간기에 의해 보간된 데이터열로부터 기록된 데이터를 판정하는 판정기를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 디지털 재생 신호 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그/디지털 변환기는 기록 채널레이트의 절반의 주파수인 하프레이트로 샘플링을 실행하는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 신호 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보간기는 하프레이트의 나이퀴스트(nyquist) 주파수로 대역 제한된 하프레이트 나이퀴스트 보간을 실행하는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 신호 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보간기는 부분 응답(partial response) 전송 특성에 맞춘 부분 응답 보간을 실행하는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 신호 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 판정기는 하프레이트 동작이 가능한 비터비 복호 회로로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 신호 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 판정기는 변조 부호의 부호 길이 제약이 1 이상에서 동작하는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 신호 처리 장치.
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