KR20150023281A - 신호 품질 평가 장치, 신호 품질 평가 방법, 재생 장치 - Google Patents

신호 품질 평가 장치, 신호 품질 평가 방법, 재생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 고밀도 기록의 재생 신호에 대하여 신호 품질 평가의 정밀도를 높인다.
비트 정보의 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 처리 및 최대 우도 복호 처리를 행하여 얻어진 2치화 데이터를 입력한다. 그리고 PRML 복호 처리의 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출한다. 특히 비트 에러의 발생 빈도가 높은 에러 패턴을 특정 에러 패턴이라고 한다. 그리고 검출된 특정 에러 패턴에 대하여 메트릭 차분을 산출하고, 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성한다.

Description

신호 품질 평가 장치, 신호 품질 평가 방법, 재생 장치{SIGNAL QUALITY EVALUATION DEVICE, SIGNAL QUALITY EVALUATION METHOD, AND PLAYBACK DEVICE}
본 발명은, 예를 들어 기록 매체로부터의 재생 신호 등에 대하여 PRML(Partial Response Maximum Likelihood)에 의한 복호 처리를 행하는 경우에 적합한 신호 품질 평가 장치, 신호 품질 평가 방법, 및 이러한 신호 품질 평가 장치를 구비하여 정보의 재생을 행하는 재생 장치에 관한 것이다.
예를 들어 기록 매체의 일례로서의 광디스크로 말하면, CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc), BD(Blu-ray Disc(등록 상표))가 널리 보급되어 있는데, 이들은 고밀도 기록화의 역사를 보여주는 것이기도 하다.
특히 BD 레벨의 고밀도 기록으로 되면, 비트 검출 방법으로서 파셜 리스펀스 최대 우도(PRML) 검출이라고 불리는 방법을 이용하는 방법이 일반적으로 되어 있다.
공지와 같이 PRML이란, 파셜 리스펀스라는 과정과 최대 우도 검출이라는 기술을 조합한 기술이다. 파셜 리스펀스란, 1비트의 입력에 대하여 1비트보다도 길게 출력을 돌려주는 과정, 즉, 출력을 복수의 입력 비트로 결정하는 과정을 말하며, 특히 블루레이 디스크 등의 광디스크에서 자주 사용되는 바와 같은, 재생 신호가, 연속하는 4비트의 정보 비트의 입력에 대하여 이들을 순서대로 1, 2, 2, 1을 곱하여 가산한 신호로서 얻어지는 과정은 PR(1, 2, 2, 1)로 표현된다.
또한 최대 우도 검출이란, 두 신호열 간에 패스 메트릭이라고 불리는 거리를 정의하고, 실제의 신호로 상정되는 비트 계열로부터 예상되는 신호 사이의 거리를 조사하여, 그 거리가 가장 가까워지는 비트 계열을 검출하는 방법이다. 또한 여기서 패스 메트릭이란, 동일한 시각에서의 두 신호의 진폭 차의 제곱을 전 시각에 걸쳐 가산한 거리로서 정의되는 거리이다. 또한 이 거리를 최소로 하는 비트 계열의 탐색에는 비터비(Viterbi) 검출을 이용한다.
이들을 조합한 파셜 리스펀스 최대 우도 검출은, 기록 매체의 비트 정보로부터 얻어진 신호를 이퀄라이저라고 불리는 필터로 파셜 리스펀스의 과정으로 되도록 조정하고, 얻어진 재생 신호로 상정되는 비트 계열의 파셜 리스펀스 사이의 패스 메트릭을 조사하여, 그 거리가 가장 가까워지는 비트 계열을 검출하는 방법이다.
광디스크의 재생 신호 품질의 평가 방법으로서는, PRML 검출 원리에 기초하여 비터비 검출기의 패스 선택의 여유도를 나타내는, 메트릭 차분(SAM값이라고도 불림)의 분포를 이용하는 방법이 이미 일반화되어 있다.
예를 들어 상술한 특허문헌 1, 2, 3, 4 등에서, 종래의 광디스크 고밀도 기록 시에도 PRML의 에러율과 양호한 상관을 가지는 신호 품질 평가 방법이 나타나 있다.
그 중 어느 것에 있어서도, 실제로 사용되는 PRML의 클래스에 있어서, 통계적으로 에러 발생 빈도가 높은 몇 가지 에러 패턴을 추출하여, 그 각각에 대하여 지표값을 구하고, 그들을 통합하여 지표값을 구성하고 있다.
이는, 에러 패턴마다 메트릭 차분의 분포(분포 평균값 및 분산)가 상이하기 때문에, 단일의 분포로서 다룰 수 없다는 이유에 의한다.
일본 특허 제3857685호 공보 일본 특허 제3711140호 공보 일본 특허 제4750488호 공보 국제 공개 제2010/001588호 팸플릿
한편, 종래의 광디스크로부터 선 방향 밀도를 더 높여, 예를 들어 BD 상당으로 기록층 1층에 대하여 40GB를 초과하는 초고밀도 기록을 행하는 것이 검토되고 있다. 이 경우에는, 채널의 주파수 특성, 특히 고역 성분의 현저한 열화가 일어나 재생 신호의 부호 간 간섭이 더 강해지기 때문에, 보다 구속 길이가 길고, 또한 채널의 주파수 특성에 적합한 PRML 클래스를 새로이 도입하지 않으면 충분한 재생 성능을 확보할 수 없다. 이때, 지배적인 에러 패턴도 재생 채널의 주파수 특성 및 PRML의 클래스 변경에 수반하여, 종래 조건으로 변화한다.
구체적으로는 광학적 진폭 전달 함수(MTF)의 고역 컷오프로 인하여, 짧은 마크 재생 신호 진폭은 극도로 저하되어, 최단 마크뿐만 아니라 두 번째로 짧은 마크의 재생 신호 진폭도 거의 얻어지지 않는다.
이 때문에, 종전의 신호 품질 평가 방법이 적절하다고는 할 수 없는 상황이 되고 있다.
종래에는, PRML의 최대 우도 복호에서의 에러 패턴은, 비트 단위이거나 고작해야 최단 마크의 1비트 시프트로 이해할 수 있었다. 즉, 신호 품질을 표현하는 데 있어서 이 에러 패턴만 고려하면 충분하였다.
그런데 BD 상당으로 40GB를 초과하는 초고밀도 기록 조건에서는, 상술한 상황으로 인하여, PRML의 최대 우도 복호에서의 에러 패턴으로서는 기록 마크, 스페이스의 극성 반전도 포함하는 블록적인 오류가 새로이 많이 발생하게 되어 있다. 그리고 전체의 에러율에서 이 에러 패턴의 기여가 지배적으로도 되어 있다. 블록적인 에러 패턴은 에러 전달적 성질을 가지므로, 경우에 따라서는 10클럭 구간 이상의, 매우 긴 구간에 걸쳐 에러가 발생하는 경우도 있다.
이 점으로부터, 예를 들어 최단 마크의 1비트 시프트 등의 에러 패턴만을 검출하여 평가값을 생성하더라도, 실제의 에러율을 반영하고 있다고는 하기 어려운 평가값으로 되어 버린다.
따라서 본 발명에서는, 고밀도 기록이 보다 진행되더라도 높은 대 에러율 상관, 즉, 높은 정밀도를 가질 수 있는 신호 평가의 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 신호 품질 평가 장치는, 비트 정보의 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호에 의한 PRML 복호 처리를 행하여 얻어진 2치화 데이터를 입력하고, PRML 복호 처리의 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출하는 에러 패턴 검출부와, 상기 에러 패턴 검출부에서 검출된 특정 에러 패턴에 대하여 메트릭 차분을 산출하는 메트릭 차분 연산부와, 상기 메트릭 차분 연산부에서 구해진 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성하는 지표값 생성부를 구비한다.
본 발명의 재생 장치는, 상술한 것 외에, 기록 매체로부터 비트 정보의 재생 신호를 재생하는 재생부와, 상기 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호에 의한 PRML 복호 처리를 행하여 2치화 데이터를 복호하는 복호부를 구비한다.
본 발명의 신호 품질 평가 방법은, 비트 정보의 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호에 의한 PRML 복호 처리를 행하여 얻어진 2치화 데이터를 입력하고, PRML 복호 처리의 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출하며, 검출된 상기 특정 에러 패턴에 대하여 메트릭 차분을 산출하고, 상기 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성한다.
이러한 본 발명의 기술은, 특히 고밀도 기록의 상황에서도 재생 신호 품질에 관한 평가값을 적절히 산출할 수 있다.
종래의 신호 품질 평가에서는, 고려되고 있었던 에러 패턴은 고립의 에러뿐이며, 그 길이는 고작해야 PRML의 최대 우도 복호, 소위 비터비 검출의 구속 길이(PRML 구속 길이) 이하의 것이었다. 본 발명에서는, 고밀도 기록의 재생 신호에 있어서 지배적으로 된 블록적인 에러 패턴에 대응하기 위하여, PRML 복호 처리의 구속 길이보다도 긴 에러 패턴 검출을 행하여 신호 평가에 사용하도록 한다.
본 발명에 의하면, 고밀도 기록의 재생 신호에 대하여 높은 대 에러율 상관, 즉, 높은 정밀도를 가질 수 있는 신호 평가의 지표값이 얻어진다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 재생 장치 블록도이다.
도 2는 RF 신호에 대한 최대 우도 패스와 제2 패스의 설명도이다.
도 3은 메트릭 차분의 분포를 중첩시켜 나타낸 설명도이다.
도 4는 평가값과 에러율의 상관의 설명도이다.
도 5는 실시 형태의 신호 품질 평가부의 블록도이다.
도 6은 실시 형태의 에러 패턴 검출의 블록도이다.
도 7은 고밀도 기록 상황 하에서 발생하는 에러의 예의 설명도이다.
도 8은 실시 형태의 특정 에러 패턴의 설명도이다.
도 9는 평가값과 비트 에러율의 상관의 시뮬레이션 결과의 설명도이다.
도 10은 평가값과 비트 에러율의 상관의 시뮬레이션 결과의 설명도이다.
도 11은 실시 형태의 제2 특정 에러 패턴의 설명도이다.
이하, 하기 순서로 실시 형태의 재생 장치를 설명한다. 또한 재생 장치(1)에 탑재되는 신호 품질 평가부(10)가, 청구항에서 말하는 신호 품질 평가 장치의 예로 된다.
<1. 재생 장치 구성>
<2. 메트릭 차분을 이용한 지표값 생성의 일례>
<3. 신호 품질 평가부의 구성 및 동작>
<4. 변형예>
<1. 재생 장치 구성>
도 1은, 실시 형태에 따른 신호 품질 평가 장치(신호 품질 평가부(10))를 구비한 재생 장치(1)의 구성예를 도시하고 있다.
이 경우의 재생 신호(1)는, 기록 매체의 일례로서의 광디스크(90)로부터의 신호 재생을 행함과 아울러, 그 재생 신호 품질 평가를 위한 지표값 Pq를 구하는 구성으로 된다.
재생 장치(1)는, 예를 들어 리무버블 미디어로 되는 광디스크(90)로부터 비트 정보를 재생하는 광 픽업(2), 광 픽업(2)에서 판독된 신호를 재생 신호(RF 신호)로 변환하는 프리앰프부(3)를 구비한다.
또한 재생 장치(1)는, 재생 신호(RF 신호)에 대하여 처리를 행하는 AGC(Automatic gain Control)부(4), 파형 등화부(5), A/D 변환부(6), PLL(Phase Locked Loop)부(7)를 구비한다.
또한 재생 장치(1)는 PRML 복호 처리를 행하기 위하여, PR(Partial Response) 등화부(8) 및 최대 우도 복호부(9)를 구비하고, 신호 품질 평가부(10), 광디스크 컨트롤러부(15)를 더 구비한다.
재생되는 광디스크(90)로서는, 예를 들어 BD 상당으로 33.4GB 용량을 달성하는 고밀도 디스크이거나, 또한 BD 상당으로 40GB 용량을 달성하는 고밀도 디스크이다. 또한 여기서 말하는 BD 상당이란, 블루레이 디스크의 물리 조건 하에 있어서 하나의 기록층의 용량이 40GB로 된다는 의미이다. 광디스크에 기록되는 비트 정보의 기록 선밀도의 경우, 예를 들어 33.4GB의 경우 55.87㎚/bit이며, 40GB의 경우 46.65㎚/bit로 된다.
특히 본 실시 형태에서는, 기록 선밀도 46.65㎚/bit 이상의 기록 매체로부터의 재생 신호에 대해서도 적절한 재생 신호 평가를 행하는 지표가 얻어지도록 하고 있다.
재생 신호(1)에 있어서, 광 헤드부(2)는 대물 렌즈를 통하여 레이저광을 광디스크(90)의 기록층에 수렴시켜 그 반사광을 수광하고, 광디스크(90)로부터 판독한 비트 정보를 나타내는 아날로그 신호로서의 재생 신호(RF 신호)를 생성한다.
프리앰프부(3)는 재생 신호를 소정의 게인으로 증폭하여 AGC부(4)에 출력한다.
AGC부(4)는 프리앰프부(3)로부터의 재생 신호의 진폭을, A/D 변환부(6)로부터의 출력에 기초하여 증폭 또는 감쇠시켜 조정하여 파형 등화부(5)에 출력한다.
파형 등화부(5)는, 재생 신호의 고역을 차단하는 LPF(Low Pass Filter) 특성과, 재생 신호의 저역을 차단하는 HPF(High Pass Filter) 특성을 갖고 있으며, 재생 신호 파형을 필요한 특성으로 정형하여 A/D 변환부(6)에 출력한다.
파형 등화부(5)로부터 출력된 재생 신호는, A/D 변환부(6)로 샘플링되어 디지털 데이터로 변환된다.
PLL부(7)는 A/D 변환부(6)로부터의 출력에 기초하여, PLL 처리에 의하여 파형 등화 후의 재생 신호에 동기되는 재생 클럭을 생성한다. A/D 변환부(6)에 있어서의 샘플링은, PLL 회로(7)에서 생성되는 재생 클럭의 타이밍에 행해진다. 또한 도시는 생략하고 있지만, 재생 클럭은, PRML 복호를 위하여 PR 등화부(8)나 최대 우도 복호부(9), 나아가 신호 품질 평가부(10), 광디스크 컨트롤러부(15)에서도 사용된다.
디지털 데이터화된 재생 신호에 대하여, PR 등화부(8) 및 최대 우도 복호부(9)에 의하여 PRML 복호가 행해지고, 복호 결과로서의 2치화 데이터 DD가 얻어진다.
PR 등화부(8)는 채널 리스펀스를, 예를 들어 PR(1, 2, 2, 1), PR(1, 2, 2, 2, 1) 등의 타깃 리스펀스에 등화한다. 즉, 디지털 재생 신호에 대하여 고역 잡음의 억제 및 의도적인 부호 간 간섭의 부가를 행한다.
특히 본 예에 있어서는, 예를 들어 광디스크로서 BD 상당 40GB 이상의 고밀도 기록을 상정한다. 그 경우, PR 등화부(8)로서는, 예를 들어 PR(1, 2, 3, 3, 3, 2, 1)의 타깃 리스펀스로 한다. PRML 복호 처리의 구속 길이는 7로 된다.
이 PR 등화부(8)에 의하여 등화 처리가 실시된 재생 신호 RF(EQ)는, 최대 우도 복호부(9)에 공급됨과 아울러, 신호 품질 평가부(10)에도 공급된다.
최대 우도 복호부(9)는, 예를 들어 비터비 복호기로서 구성된다.
비터비 검출은, 소정의 길이의 연속 비트를 단위로 하여 구성되는 복수의 스테이트와, 그들 사이의 천이에 의하여 표현되는 브랜치로 구성되는 비터비 검출기가 사용되며, 모든 가능한 비트 계열 중에서 효율적으로 원하는 비트 계열을 검출하도록 구성되어 있다.
실제의 회로에서는, 각 스테이트에 대하여 패스 메트릭 레지스터라고 불리는, 그 스테이트에 이르기까지의 파셜 리스펀스 계열과 신호의 패스 메트릭을 기억하는 레지스터, 및 패스 메모리 레지스터라고 불리는, 그 스테이트에 이르기까지의 비트 계열의 흐름(패스 메모리)을 기억하는 레지스터의 두 가지 레지스터가 준비되고, 또한 각 브랜치에 대해서는, 브랜치 메트릭 유닛이라고 불리는, 그 비트에 있어서의 파셜 리스펀스 계열과 신호의 패스 메트릭을 계산하는 연산 유닛이 준비되어 있다.
이 비터비 검출기에서는 다양한 비트 계열을, 상술한 스테이트를 통과하는 패스의 하나에 의하여 일대일의 관계로 대응 지을 수 있다. 또한 이들 패스를 통과하는 바와 같은 파셜 리스펀스 계열과, 실제의 신호(재생 신호) 사이의 패스 메트릭은, 상술한 패스를 구성하는 스테이트 간 천이, 즉, 브랜치에 있어서의 상술한 브랜치 메트릭을 순차 가산해 감으로써 얻어진다.
또한 상술한 패스 메트릭을 최소로 하는 바와 같은 패스를 선택하기 위해서는, 이 각 스테이트에 있어서 도달하는 둘 이하의 브랜치가 갖는 패스 메트릭의 대소를 비교하면서, 패스 메트릭이 작은 패스를 순차 선택함으로써 실현할 수 있다. 이 선택 정보를 패스 메모리 레지스터에 전송함으로써, 각 스테이트에 도달하는 패스를 비트 계열로 표현하는 정보가 기억된다. 패스 메모리 레지스터의 값은, 순차 갱신되면서 최종적으로 패스 메트릭을 최소로 하는 바와 같은 비트 계열에 수렴해 가므로, 그 결과를 출력한다.
최대 우도 복호부(9)에 의한 복호 결과로서 얻어지는 2치화 데이터 DD는 광디스크 컨트롤러부(15) 및 신호 품질 평가부(10)에 출력된다.
광디스크 컨트롤러부(15)에서는 2치화 데이터에 대하여 디코드 처리, 에러 정정 처리 등을 행하여 광디스크(90)로부터의 재생 데이터를 복조한다.
신호 품질 평가부(10)는, 상세는 후술하겠지만, PR 등화부(8)에 의하여 등화 처리가 실시된 재생 신호 RF(EQ) 및 2치화 데이터 DD를 입력하고, 재생 신호 품질 평가를 위한 지표값 Pq를 생성하여, 지표값 Pq를 광디스크 컨트롤러부(15)에 출력한다. 광디스크 컨트롤러부(15)에서는, 지표값 Pq에 의하여 재생 신호 품질의 평가를 행할 수 있다.
<2. 메트릭 차분을 이용한 지표값 생성의 일례>
신호 품질 평가부(10)의 구성의 설명에 앞서, 신호 품질 평가부(10)에서 행하는 메트릭 차분을 이용한 지표값 Pq 생성 방식에 대하여 설명한다. 또한 이하 설명하는 방법은, 본 실시 형태에 적용할 수 있는 일례에 지나지 않으며, 본 발명의 기술이 당해 방식에 한정되는 것은 아니다.
이미 공지와 같이 PRML에 의한 비트 검출 방법은, 올바른 비트 계열로부터 얻어지는 파셜 리스펀스 계열과 재생 신호의 유클리드 거리(즉, 올바른 비트 계열에 대한 패스 메트릭)와, 오류가 있는 비트 계열로부터 얻어지는 파셜 리스펀스 계열과 재생 신호의 유클리드 거리(즉, 오류가 있는 비트 계열에 대한 패스 메트릭)의 대소 관계를 비교한다. 그리고 보다 가까운, 즉, 패스 메트릭의 값이 보다 작은 것을 보다 확실한 패스로서 남기고, 이 조작의 반복으로 최종적으로 생존한 패스(최대 우도 패스)를 검출 결과로 하는 알고리즘으로 된다.
이러한 알고리즘에 의하면, 최종적인 생존 패스의 선택 후보로 된, 패스 메트릭의 값이 작은 상위 두 패스(최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb라고 함)에 대하여, 그들의 패스 메트릭의 차가 크면, 생존한 패스는 보다 확실할 가능성이 높고, 작으면 보다 헷갈리기 쉬운, 즉, 검출 오류의 가능성이 크다는 것으로 된다. 이 점에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2의 A, 도 2의 B는, 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb와, 실제의 재생 신호(PR 등화부(8)에서 PR 등화된 재생 신호 RF(EQ))의 관계를 나타낸 도면이다.
또한 여기서는 도시 및 설명의 간략화를 위하여, PR(1, 2, 2, 1)의 경우로 나타내고 있다.
이 도 2의 A, 도 2의 B에 있어서, 종축의 「+3, +2, +1, 0, -1, -2, -3」의 각 값은, PR(1, 2, 2, 1)에 있어서 상정되는 각 기준 레벨의 값을 나타내고 있다.
여기서 나타내는 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb는, 최종적으로 재생 신호 RF(EQ)와의 비교가 행해지는 두 패스라고 볼 수 있다. 즉, 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값과, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값이 비교되어, 보다 값이 작은 쪽의 패스가 생존하여 패스로서 선택된다는 것이다.
또한 패스 메트릭이란, 이 도 2에서 말하면, 도면 중 검정 동그라미에 의하여 나타내는 각 샘플링 타이밍에 얻어지는 재생 신호 RF(EQ)의 각 샘플링 값에 대한, 최대 우도 패스 Pa(또는 제2 패스 Pb)에 있어서의 대응하는 샘플링 타이밍에 얻어지는 각각의 값과의 유클리드 거리의 합, 즉, 브랜치 메트릭의 합이다.
그리고 도 2의 A와 도 2의 B를 비교하면, 도 2의 A의 경우에는 최대 우도 패스 Pa와 재생 신호 RF(EQ)의 유클리드 거리가 충분히 가깝고, 반대로 제2 패스 Pb와 재생 신호 RF(EQ)의 유클리드 거리는 충분히 먼 관계로 되어 있다. 즉, 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값이 충분히 작고, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값이 충분히 큰 것으로 되어 있는 것이며, 이것에 의하여 이 경우의 검출 패스로 되는 최대 우도 패스 Pa는, 보다 확실할 가능성이 높은 패스라고 판단할 수 있다.
이에 비하여 도 2의 B에서는, 도 2의 A의 경우보다도 최대 우도 패스 Pa와 재생 신호 RF(EQ)의 유클리드 거리가 확대되고, 제2 패스 Pb와 재생 신호 RF(EQ)의 유클리드 거리가 근접하는 관계로 되어 있다. 즉, 이 경우, 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값은 도 2의 A의 경우보다도 커지고, 반대로 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값이 보다 작아짐으로써, 이 경우의 검출 패스로서의 최대 우도 패스 Pa의 정확도는 저하된다. 바꾸어 말하면, 이 경우에는 다른 쪽 제2 패스 Pb의 정확도가 증가하게 되어, 이 제2 패스 Pb가 최대의 패스일 가능성이 높아진다. 따라서 최대 우도 패스 Pa로서의 검출 패스는, 제2 패스 Pb로서 나타나는 패스에 대하여 오검출된 패스일 가능성이 높아진다.
이와 같이 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값이, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값보다도 충분히 작아지는 경우에는, 보다 확실할 가능성이 높은 비트 검출이 실행되고 있다고 판단할 수 있다.
또한 반대로 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값이 보다 커지고, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값이 작아질수록, 최대 우도 패스 Pa로서의 검출 패스는 오류일 가능성이 높다고 판단할 수 있다.
PRML의 방법이 채용되는 경우의 검출 정밀도(재생 신호 품질)는, 이와 같이 하여 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값과, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값의 차, 즉, 메트릭 차분을 구함으로써 어림잡을 수 있다.
여기서 이러한 메트릭 차분(MD로 함)을 이하와 같이 정의한다.
Figure pct00001
또한 「PBi」 「PAi」 「Ri」는, 각각 동일한 샘플링 타이밍에서의 제2 패스 Pb, 최대 우도 패스 Pa, 재생 신호 RF의 값을 나타내고 있다.
즉, 이 경우의 메트릭 차분 MD는, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값에서 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값을 감산한 값으로서 정의된다.
이러한 메트릭 차분 MD는, 상기 식 우변의 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값이 「0」으로 될 때, 즉, 최대 우도 패스 Pa와 재생 신호 RF가 완전히 일치했을 때 최대값이 얻어진다. 즉, 이 메트릭 차분 MD는, 그 값이 클수록 검출 정밀도가 높은 것(즉, 신호 품질이 양호한 것)을 나타내는 정보로 된다.
상기 도 2로부터, 이와 같이 하여 최대 우도 패스 Pa와 재생 신호 RF가 완전히 일치한다는 것은, 이 경우의 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭은, 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리로 되는 것을 알 수 있다. 따라서 상기와 같은 메트릭 차분 MD의 최대값으로서는, 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리의 값으로 된다.
또한 최소값은, 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값과, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값이 동일한 값으로 되는 경우의 「0」이며, 즉, 도 2의 경우에서 말하면 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb 사이에서, 재생 신호 RF가 정확히 중간으로 되는 위치에서 얻어지고 있는 경우이다. 즉, 이 메트릭 차분 MD의 값 「0」에 따라서는, 최대 우도 패스와 제2 패스 모두가 동등하게 확실할 가능성이 높은 것을 나타내는 것이며, 따라서 가장 오류의 가능성이 높은 것을 나타내고 있게 된다.
이 점들로부터 메트릭 차분 MD는, 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리의 값(최대값)에 가까울수록 검출 정밀도가 높은 것을 나타내고, 반대로 「0」(최소값)에 가까울수록 검출 정밀도가 낮아, 오류의 가능성이 높은 것을 나타내는 정보로 되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 상기 [수학식 1]에 의한 메트릭 차분 MD와 같은, 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값과, 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값의 차분의 값에 의하면, PRML 복호 처리에 있어서의 에러 발생률을 어림잡을 수 있다.
일반적으로는, 이러한 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값과 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값의 차분으로서의 메트릭 차분의 값에 대하여, 예를 들어 그 분산값 등의 통계적인 정보를 얻는 것에 의하여 에러율을 어림잡도록 되어 있었다.
그런데 PRML의 방법을 채용하는 경우에 있어서는, 실제로 검출 에러로 될 수 있는 최대 우도 패스와 제2 패스의 상이 패턴(에러 패턴)이 어느 정도 한정된 것으로 된다.
일례를 들면, 제2 패스의 비트 계열의 패턴이, 최대 우도 패스의 비트 계열의 패턴에 대하여 에지가 1비트 분 시프트하는 등의 1비트 에러나, 최단 마크인 2T 마크의 소멸 등에 의한 2비트 에러 등을 들 수 있다.
광디스크의 재생에 대하여 PRML 복호가 채용된 초기 단계에서는, 실제로 에러로서 나타나는 에러 패턴은 대략 100％ 1비트 에러에 한정되어 있었다. 따라서 이 유일한 에러 패턴인 1비트 에러만에 대하여 메트릭 차분의 분포를 구함으로써, 적정하게 신호 품질을 평가할 수 있었다.
그러나 최근 들어, 광디스크의 고기록 밀도화가 진행됨에 따라, 실제의 에러로서 나타날 수 있는 에러 패턴이 단일이 아니라, 복수의 패턴이 에러에 기여하게 되고 있다.
따라서 종전보다 실제로 사용되는 PRML의 클래스에 있어서, 통계적으로 에러 발생 빈도가 높은 몇 가지 에러 패턴을 추출하여, 그 각각에 대하여 지표값을 구하고, 그들을 통합하여 지표값을 구성하고 있다.
이는, 에러 패턴마다 메트릭 차분의 분포(분포 평균값 및 분산)가 상이하기 때문에, 단일의 분포로서 다룰 수 없다는 이유에 의한다.
도 3에는, 각각 상이한 유클리드 거리를 갖는 에러 패턴에 관한 메트릭 차분 MD의 분포예를 나타낸다. 또한 이 도면에 있어서, 종축은 샘플의 빈도, 횡축은 메트릭 차분 MD의 값을 나타내고 있다.
이 도 3에 있어서는, 예를 들어 세 가지 에러 패턴 PTk(k는 1 내지 3)가 실제의 에러 발생에 주로 기여하는 것으로 하고, 그러한 메트릭 차분 MD의 분포의 예를 나타내고 있다.
예를 들어 도면 중 MD1로서 나타내는 분포는, 최대 우도 패스 Pa의 비트 계열과 제2 패스 Pb의 비트 계열에서 상이한 비트 수가 1비트 분으로 되는, 소위 1비트 에러에 해당하는 에러 패턴 PT1에 관한 메트릭 차분 MD의 분포라고 한다. 또한 MD2로서 나타내는 분포는, 예를 들어 최단 마크 시프트 등에 의한 2비트 에러에 해당하는 에러 패턴 PT2에 관한 메트릭 차분 MD의 분포, 또한 MD3은, 3비트 에러에 해당하는 에러 패턴 PT3에 관한 메트릭 차분 MD의 분포 등으로서 예시할 수 있다.
또한 도면 중 「MD 전체」라고 나타내는 분포는, 이들 세 가지 분포 MD1 내지 MD3에 관한 중첩을 나타내고 있다.
이때, 상기와 같이 하여 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb에서 상이한 비트 수가 다르므로, 각각의 에러 패턴 PT1 내지 PT3에서는, 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리가 다른 것으로 되어 있다.
여기서, 이들 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리는, 각 패스가 도달하는 값끼리의 차의 2제곱을 구한 후에, 그들의 합을 구함으로써 계산할 수 있다.
따라서 이때, 각 에러 패턴 k에서의 유클리드 거리 「dk 2」는, 최대 우도 패스 Pa, 제2 패스 Pb에 있어서의 동일한 샘플링 타이밍에서의 값을 각각 PAi, PBi라고 하면,
Figure pct00002
로 나타낼 수 있다.
또한 메트릭 차분 MD의 분포가 가우스 분포한다는 가정 하에서는, 각 분포의 평균값은, 그 에러 패턴 k에서의 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리 dk 2의 값으로 된다. 즉, 이와 같이 메트릭 차분 MD의 분포가 가우스 분포라고 하면, 분포의 평균값은 가장 양호한 신호 품질로 될 때의 메트릭 차분 MD의 값으로 되어 있을 것이다. 그리고 이와 같이 가장 양호한 신호 품질로 될 때의 메트릭 차분 MD의 값로 되는 것은, 상기 [수학식 1]에 의한 메트릭 차분 MD의 계산식에 의하면, 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리의 값이다.
여기서는, 에러 패턴 PT1에서의 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리를 유클리드 거리 d1 2라고 하고, 에러 패턴 PT2, 에러 패턴 PT3에서의 최대 우도 패스 Pa와 제2 패스 Pb의 유클리드 거리를, 각각 유클리드 거리 d2 2, 유클리드 거리 d3 2라고 표기하고 있다.
여기서, 이 도면에 있어서 횡축에 나타내는 메트릭 차분 MD의 값이 「0」으로 되는 부분은, 상기 메트릭 차분 MD에 관한 설명에서 이해되는 바와 같이, 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭과 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값이 동일한 값으로 되는 부분이며, 따라서 가장 검출 오류의 확률이 높은 부분이다.
그리고 이 메트릭 차분 MD의 값이 「0」으로 되는 부분을 초과하는(하회하는) 부분은, 실제로 검출 에러로 되는 부분을 나타내며, PRML에 있어서 이 부분은 관측 불능의 부분으로 된다. 즉, 이와 같이 메트릭 차분 MD의 값이 「0」을 초과하여 음의 값으로 된다는 것은, 최대 우도 패스 Pa에 대한 패스 메트릭의 값보다도 제2 패스 Pb에 대한 패스 메트릭의 값 쪽이 작아지는 것을 의미하지만, PRML의 검출 방법에서는 지금까지의 설명에서 이해되는 바와 같이 패스 메트릭의 값이 최소로 되는 패스를 최대 우도 패스로서 검출하므로, 이와 같이 메트릭 차분 MD의 값이 음의 값으로 되는 일은 있을 수 없다. 따라서 이 검출 에러로 되는 부분은, 실제로 관측하는 것이 불가능하게 되는 것이다.
이와 같이 PRML로는 검출 에러로 되는 부분을 실제로 관측할 수 없으므로, 일례로서 이하와 같은 생각에 기초하여 평가값을 얻도록 한다.
도 4의 A는, 어느 패턴 PTk에서의 메트릭 차분 MD의 분포(MDk)를 나타내고 있다.
또한 이 도면도 도 3과 마찬가지로 종축에는 샘플의 빈도, 횡축에는 메트릭 차분 MD의 값을 취하고 있다.
이 도면에 나타난 바와 같이, 메트릭 차분 MD의 값에 대하여 소정의 임계값(Th_k)을 설정하고, 이것을 하회하는 메트릭 차분 MD의 값의 출현 빈도(Fk)를 구함으로써, 에러율을 어림잡는 것으로 한다.
이러한 임계값 Th_k를 하회하는 메트릭 차분 MD의 값의 출현 빈도 Fk는, 메트릭 차분 MD<0으로 되는 부분(비트 에러율 bER)과 상관 관계에 있다.
즉, 예를 들어 신호 품질이 악화되었다고 하여, 비트 에러율 bER이 상승했다고 하면, 그때의 분포 MDk는, 예를 들어 하기 도 4의 A에 나타내는 바와 같이 하여 끝단이 비교적 넓어지는 분포로 되지만, 이에 수반해서는, 상술한 출현 빈도 Fk(도면 중 Fk의 부분의 면적)로서도 증가하는 경향으로 된다. 즉, 비트 에러율 bER의 상승에 수반하여 출현 빈도 Fk도 상승한다.
또한 한편, 도 4의 A의 경우보다도 양호한 신호 품질로 되어 비트 에러율 bER이 저하되는 경우에는, 예를 들어 도 4의 B에 나타난 바와 같이 분포 MDk는 보다 첨예한 형상으로 된다. 이 경우에는 출현 빈도 Fk로서도 감소하고, 따라서 비트 에러율 bER의 저하에 따라 출현 빈도 Fk의 값은 저하되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 임계값 Th_k를 하회하는 메트릭 차분 MD의 값의 출현 빈도 Fk에 의하여, 비트 에러율 bER과 상관하는 지표가 얻어진다.
예를 들어 지표값 산출의 대상으로 하는 에러 패턴 PT1, PT2, PT3의 각 메트릭 차분 MD의 분포(MD1, MD2, MD3)에 대하여, 각각 적절히 임계값 Th_k를 설정하여, 임계값 Th_k를 하회하는 메트릭 차분 MD의 값의 출현 빈도 Fk를 검출하고, 그것들을 종합하면, 대략 실제의 비트 에러율에 대하여 상관성이 높은 지표값이 얻어지게 된다.
또한 이상은, 특정한 에러 패턴 검출을 행하여 그 메트릭 차분의 분포를 구하고, 평가값을 산출하는 사고 방식의 일례이다.
특정한 에러 패턴의 메트릭 차분의 분포를 이용하는 방법으로서는, 그 외에도, 예를 들어 상기 특허문헌 4에 개시되어 있는 방법 등도 있다.
이하, 설명하는 본 실시 형태의 신호 품질 평가부(10)에서는, 이 방법을 이용하여 지표값 Pq를 산출할 수 있다.
<3. 신호 품질 평가부의 구성 및 동작>
신호 품질 평가부(10)의 구성예를 도 5에 도시한다.
신호 품질 평가부(10)는, 에러 패턴 검출부(20)(20-1, 20-2 … 20-n), 지연 보상부(21), 메트릭 차분 연산부(22)(22-1, 22-2 … 22-n), 분포 연산부(23)(23-1, 23-2 … 23-n), 지표값 연산부(24)를 구비한다.
각 에러 패턴 검출부(20)는 비트 정보의 재생 신호에 대하여, PR 등화부(8)에서의 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호부(9)에서의 비터비 복호에 의한, PRML 복호 처리를 행하여 얻어진 2치화 데이터 DD를 입력하고, 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출한다. 그리고 검출에 따라 검출 플래그 Fdet를 출력한다.
각 에러 패턴 검출부(20)는 특정 에러 패턴의 검출을 행한다. 이 도면에서는 에러 패턴 검출부(20)로서, n개의 에러 패턴 검출부(20-1, 20-2 … 20-n)를 도시하고 있지만, 적어도 하나 이상이 형성되게 된다.
특정 에러 패턴이란, 그 재생계에 있어서 통계적으로 에러 발생 빈도가 높다고 여겨지는 에러 패턴이다.
예를 들어 상술한 바와 같이 본 실시 형태에서는, PR(1, 2, 3, 3, 3, 2, 1)로 하고 있으며, PR 등화부(8) 및 최대 우도 복호부(9)에서 행해지는 PRML 복호 처리에 있어서의 구속 길이는 7이다. 이 경우에 에러 패턴 검출부(20)에서 검출하는, 구속 길이보다 긴 비트 패턴인 특정 에러 패턴으로서는, 다음의 패턴 PTa, PTb, PTc라고 한다.
PTa: 비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「10111101」로 되는 8비트의 패턴
PTb: 비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「1011110111101」로 되는 13비트의 패턴
PTc: 비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「10111100111101」로 되는 14비트의 패턴
또한 이상에 있어서 비트 반전이 일어나는 개소란, 정답 패턴과 오류 패턴에 있어서 「1」 「0」이 상이한 개소를 의미한다. 그리고 정답 패턴과 오류 패턴으로는, 「1」의 개소 중 일부가 상이한 것이 아니라 모든 「1」의 개소가 상이한 비트 패턴으로 된다.
상술한 바와 같이 특정한 에러 패턴 검출을 행하여 지표값을 구하기 위해서는, 에러 발생 빈도로서 지배적인 에러 패턴을 선정하고, 그 분포를 이용한다.
따라서 지배적인 에러 패턴으로서 사용하는 특정 에러 패턴이 하나이면, 에러 패턴 검출부(20)는 하나(예를 들어 에러 패턴 검출부(20-1)만)여도 된다. 또한 지배적인 에러 패턴이 둘이며 지표값 산출에 사용하는 특정 에러 패턴이 둘이면, 에러 패턴 검출부(20)는 둘(예를 들어 에러 패턴 검출부(20-1, 20-2)) 형성하면 된다. 그 의미에서, 「n」은 선택한 특정 에러 패턴의 수로 된다.
메트릭 차분 연산부(22), 분포 연산부(23)도 각각 에러 패턴 검출부(20)에 대응하여 형성되기 때문에, 그 「n」의 의미는 마찬가지로 된다.
본 실시 형태에서는, 예를 들어 상술한 세 가지 에러 패턴 PTa, PTb, PTc가 특정 에러 패턴으로 되지만, 그 경우, 에러 패턴 검출부(20-1, 20-2, 20-3)가 형성되는 구성으로 된다.
그리고 에러 패턴 검출부(20-1)가 에러 패턴 PTa를 검출하고, 에러 패턴 검출부(20-2)가 에러 패턴 PTb를 검출하며, 에러 패턴 검출부(20-3)가 에러 패턴 PTc를 검출하는 동작을 행한다.
에러 패턴 검출부(20)의 구성예를 도 6에 도시한다. 하나의 에러 패턴 검출부(20)는, 시프트 레지스터(31), 에러 패턴 발생부(32), 배타적 논리합 연산부(33), 런렝스 제한 확인부(34)를 갖는다.
에러 패턴 검출부(20)에서는, 우선 2치화 데이터 DD로서의 입력 비트열을 시프트 레지스터(31)에서 받고, 특정 에러 패턴과 동일한 클럭 구간의 데이터를 도입한다. 예를 들어 8비트의 특정 에러 패턴 PTa를 검출 대상으로 하는 경우, 8클럭 구간의 데이터를 도입한다. 그리고 그 클럭 구간의 데이터를 배타적 논리합 연산부(33)에 출력한다(출력 X1).
또한 에러 패턴 발생부(32)는 특정 에러 패턴을 출력한다. 예를 들어 특정 에러 패턴 PTa로서 「10111101」의 8비트 패턴을 배타적 논리합 연산부(33)에 출력한다(출력 X2).
배타적 논리합 연산부(33)에서는, 시프트 레지스터(31)로부터의 비트 패턴(X1)과 특정 에러 패턴(X2)의 EX-OR 연산을 행한다. 즉, 시프트 레지스터(31)로부터의 비트 패턴에 대하여, 특정 에러 패턴 PTa의 「10111101」에 있어서 「1」이 나타나 있는 개소의 비트 반전을 행하게 된다. 이 연산 결과, Y가 런렝스 제한 확인부(34)에 공급된다.
그리고 배타적 논리합 연산 결과 Y에 대하여, 런렝스 제한 확인부(34)에서 변조 부호의 런렝스 제한을 만족시키고 있는지 여부가 검사된다.
즉, 시프트 레지스터(31)로부터 배타적 논리합 연산부(33)에 공급된 8비트의 비트 패턴과, 특정 에러 패턴 PTa에 있어서 「1」이 나타나 있는 개소의 비트 반전이 이루어진 8비트의 비트 패턴은, 특정 에러 패턴 PTa에 해당하는 에러가 일어날 가능성이 있는 최대 우도 패스와 제2 패스의 관계에 있다. 단, 그 관계로 되는 것은, 배타적 논리합 연산 결과의 8비트 패턴이 런렝스 제한을 만족시키고 있는 경우이다. 런렝스 제한을 만족시키지 못하면, 애당초 오검출의 비트 계열로 될 수 없기 때문이다.
따라서 배타적 논리합 연산 결과가 런렝스 제한을 만족시키는 경우, 에러 패턴이 검출된 된 것으로 되고, 그 경우, 런렝스 제한 확인부(34)로부터 검출 플래그 Fdet가 출력된다.
이상은, 예를 들어 특정 에러 패턴 PTa를 검출하는 에러 패턴 검출부(20-1)의 동작을 예로 들었지만, 특정 에러 패턴 PTb를 검출하는 에러 패턴 검출부(20-2)나, 특정 에러 패턴 PTc를 검출하는 에러 패턴 검출부(20-3)의 구성 및 동작의 사고 방식도 마찬가지이다.
예를 들어 특정 에러 패턴 PTb를 검출하는 에러 패턴 검출부(20-2)에서는, 시프트 레지스터(31)에서 13클럭 구간의 2치화 데이터 DD를 배타적 논리합 연산부(33)에 공급한다. 또한 에러 패턴 발생부(32)는 특정 에러 패턴 PTb로서 「1011110111101」로 되는 13비트의 패턴을 배타적 논리합 연산부(33)에 공급한다. 그리고 이 배타적 논리합 연산 결과가 런렝스 제한을 만족시키고 있으면, 검출 플래그 Fdet가 출력된다.
도 5로 돌아와, 지연 보상부(21)에는, 도 1의 PR 등화부(8)의 출력인 재생 신호 RF(EQ)가 입력된다. 이 지연 보상부(21)는 PR 등화 후의 재생 신호 파형에 대하여, 최대 우도 복호부(9)에서의 비터비 검출 처리와, 에러 패턴 검출부(20)에서의 검출 처리를 고려한 지연 보상을 행하고, 에러 패턴 검출부(20)로부터 출력되는 검출 플래그 Fdet와, 재생 신호 RF(EQ)의 동기 관계를 확보한다.
메트릭 차분 연산부(22)(22-1, 22-2 … 22-n)는, 에러 패턴 검출부(20)(20-1, 20-2 … 20-n) 각각에 대응하여 형성된다.
각 메트릭 차분 연산부(22)에는, 각각 대응하는 에러 패턴 검출부(20)에서의 검출 플래그 Fdet와, 지연 보상부(21)를 통한 재생 신호 RF(EQ)가 공급된다.
그리고 이 메트릭 차분 연산부(22)에서는, 특정 에러 패턴이 검출되었을 때의 재생 신호 RF(EQ)에 대하여 메트릭 차분을 구한다.
또한 상기 (수학식 2)로부터도 알 수 있는 바와 같이, 메트릭 차분의 연산에는 재생 신호 RF(EQ)와 함께, 최대 우도 패스와 제2 패스의 정보가 필요하지만, 각 메트릭 차분 연산부(22)에서는, 재생 신호 RF(EQ)와 검출 플래그 Fdet의 정보로부터 최대 우도 패스와 제2 패스를 구할 수 있다. 예를 들어 메트릭 차분 연산부(22-1)에서는, 에러 패턴 검출부(20-1)에서의 8클럭 구간 「10111101」의 특정 에러 패턴 PTa의 검출 플래그 Fdet가 공급된다. 그 경우, 당해 구간의 재생 신호 RF(EQ)에서, 「1」의 개소의 비트를 모두 반전시킨 관계에 있는 비트열이, 최대 우도 패스와 제2 패스가 되기 때문이다.
분포 연산부(23)(23-1, 23-2 … 23-n)는 각각 메트릭 차분 연산부(22)(22-1, 22-2 … 22-n)에서 구해진 메트릭 차분에 관한 분포 연산을 행한다. 예를 들어 도 3, 도 4에서 설명한 바와 같은 분포를 구한다. 이와 같이 하여, 특정 에러 패턴 마다의 검출 여유도를 나타내는 메트릭 차분 분포를 얻을 수 있다.
지표값 연산부(24)는, 각 분포 연산부(23)(23-1, 23-2 … 23-n)에서 구해진 각 특정 에러 패턴에 관한 분포를 이용하여 종합적인 지표값 Pq를 산출하고, 도 1의 광디스크 컨트롤러부(15)에 출력한다.
즉, 분포 연산부(23) 및 지표값 연산부(24)에서는, 메트릭 차분 연산부(22)에서 구해진 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성하는, 지표값 Pq를 생성하는 처리가 행해진다. 구체적인 처리는 도 2, 도 3에서 설명한 바와 같은 처리여도 되고, 예를 들어 특허문헌 4에 기재된 처리여도 되며, 각종 예가 생각된다.
본 실시 형태의 신호 품질 평가부(10)는 이상과 같이 구성된다.
이 경우에 있어서, 특히 본 예에서는 검출 대상의 특정 에러 패턴으로서, 상술한 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc를 채용한다.
이 이유에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에서는 광디스크(90)로서, 예를 들어 기록 선밀도 46.65㎚/bit 이상, 즉, BD 상당으로 40GB 용량을 달성하는 고밀도 디스크를 상정하고 있다.
이러한 초고밀도 기록을 행했을 경우에는, 채널의 주파수 특성, 특히 고역 성분이 현저한 열화가 일어나 재생 신호의 부호 간 간섭이 매우 강해지기 때문에, 보다 구속 길이가 길고, 또한 채널의 주파수 특성에 적합한 PRML 클래스를 새로이 도입하지 않으면 충분한 재생 성능을 확보할 수 없다.
이때, 지배적인 에러 패턴도 재생 채널의 주파수 특성 및 PRML의 클래스 변경에 수반하여, 종전의 조건으로 변화된다.
구체적으로는 광학적 진폭 전달 함수(MTF)의 고역 컷오프로 인하여, 짧은 마크 재생 신호 진폭은 극도로 저하되어, 최단 마크뿐만 아니라 두 번째로 짧은 마크의 재생 신호 진폭도 거의 얻어지지 않는다.
이러한 상황으로 인하여 PRML의 최대 우도 복호에서의 에러 패턴은, 종전에는 비트 단위나, 최단 마크의 1비트 시프트 정도로 이해되고 있던(즉, 신호 품질을 표현하는 데 있어, 이 에러 패턴만을 고려하는 것으로 충분했던) 것에 비하여, 초고밀도 기록 조건에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 기록 마크, 스페이스의 극성 반전도 포함하는, 블록적인 오류가 새로이 많이 발생하게 된다. 이것에 의하여, 전체의 에러율에서 이 블록적인 에러 패턴의 기여가 지배적으로도 되어 있다.
블록적인 에러 패턴은 에러 전달적 성질을 가지므로, 경우에 따라서는 10클럭 구간 이상의, 매우 긴 구간에 걸쳐 에러가 발생하는 경우도 있다.
도 7에 예시하고 있는 것은, BD 40GB 상당의 선밀도(46.65㎚/bit)에서의 광학 시뮬레이션 파형을 PRML 클래스 PR(1, 2, 3, 3, 3, 2, 1)ML로 검출했을 경우에서의 에러 발생의 일례이다.
파선으로 나타낸 기록 데이터 패턴(정답 패턴)에 대하여, 실제로는 실선으로 나타낸 바와 같이 14클럭 구간에서 잘못된 2치화 데이터 DD가 검출되어 버렸다.
에러가 발생한 부분의 비트 패턴을 도면의 하부에 나타내고 있지만, 이 경우, 기록된 비트 정보(즉, 정답 패턴)는 「10001100001100」인 것에 비하여, 검출된 비트 정보(오류가 발생한 패턴)는 「00110000110001」로 되어 있다.
이 경우, 정답 패턴과 오류가 발생한 패턴에 있어서 비트 반전이 일어난 개소를 「1」로 나타내면, 「10111100111101」로 된다. 즉, 상술한 특정 에러 패턴 PTc에 대응하는 에러 발생의 예이며, 정답 패턴과 오류가 발생한 패턴을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 위상 시프트뿐만 아니라 극성 반전과 같은 에러도 수반하고 있다.
종전의 신호 품질 평가에서는, 고려되고 있던 에러 패턴은 고립의 에러뿐이며, 그 길이는 PRML의 최대 우도 복호, 소위 비터비 검출의 구속 길이 이하의 것이었다. 그런데 상기와 같은 블록적인 에러가 지배적으로 되면, 종전의 에러 패턴을 사용한 지표값은 재생 신호 품질과의 상관성이 나빠지게 된다. 즉, 지표값의 값이, 재생 신호 품질을 적절히 나타내는 값으로 되기는 어려워진다.
따라서 본 실시 형태에서는, BD 상당 40GB 이상의 고밀도 기록에 있어서 지배적으로 된 블록적인 에러 패턴을 고려하여, 새로이 비터비 구속 길이보다도 긴 에러 패턴 검출을 행하고, 신호 평가에 도입한다.
상술한 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc는, 이러한 이유에서 PRML 구속 길이보다도 긴 패턴으로 하여 신호 품질 평가를 위하여 채용하는 에러 패턴이다.
도 8의 A에 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc와, 그 구체적인 패턴예를 나타내고 있다.
도 8의 A에 있어서, 「비트 오류」라고 나타낸 행의 굵은 프레임 내가 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc에 해당한다. 즉, 정답 패턴과 오류 패턴에서 비트 반전이 발생하는 개소를 「1」로 한 패턴이다.
특정 에러 패턴 PTa는 「10111101」이지만, 이에 상당하는 정답 패턴과 오류 패턴의 일례가 「10001100」과 「00110001」이다.
특정 에러 패턴 PTb는 「1011110111101」이지만, 이에 상당하는 정답 패턴과 오류 패턴의 일례가 「1000110001100」과 「0011000110001」이다.
특정 에러 패턴 PTc는 「10111100111101」이지만, 이에 상당하는 정답 패턴과 오류 패턴의 일례가 「10001100001100」과 「00110000110001」, 즉, 도 7에 예시한 패턴이다.
본 실시 형태에서는, 도 5의 에러 패턴 검출부(20-1 내지 20-n)로서, 세 가지 에러 패턴 검출부(20-1 내지 20-3)를 형성한다. 그리고 세 가지 에러 패턴 검출부(20-1 내지 20-3)에서, 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc에 해당하는 비트 패턴의 검출을 행한다. 그리고 상술한 바와 같이 특정 에러 패턴 검출 시의 메트릭 차분의 분포로부터 지표값이 산출된다.
그런데 이 경우, 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc가, 실제로 지배적인 에러 패턴이 아니면 지표값 Pq는 적절한 것으로 되지는 않는다.
여기서 기록 선밀도를 BD 환산으로 44GB로 했을 경우의 비트 에러 패턴별 발생 빈도를 조사한 바, 도 8의 B와 같았다.
즉, 특정 에러 패턴 PTa는 53.7％, 특정 에러 패턴 PTb는 17.1％, 특정 에러 패턴 PTc는 7.6％, 그 외의 패턴이 21.5％로 되었다.
즉 세 가지 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc으로, 전체 에러 수의 거의 8할이 커버된다는, 지배적인 상황으로 되었다. 이 경우, 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc의 검출에 기초하여 지표값 Pq를 산출함으로써, 그 값은 비트 에러율과 높은 상관성을 갖는, 정밀도가 높은 것이라고 할 수 있다.
도 9, 도 10에 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 9, 도 10의 각 도면은, 광학 시뮬레이션 모델에서의 신호 품질 평가값과 비트 에러율의 상관을 나타내고 있다. 횡축은 지표값, 종축은 비트 에러율(bER)이며, 산출된 지표값을 검정 세모, 검정 네모로 플롯하고 있다. 도면 중의 TH로 나타나는 실선은, 가우스 노이즈를 가정했을 경우에서의, 지표값과 비트 에러율의 관계의 이론값이다.
도 9의 A, 도 10의 A는, 종전의 구속 길이보다 짧은 특정 에러 패턴에, 새로운 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc 전부를 가한 실시 형태에 상당하는 것이며, 각 분포에 대하여, 예를 들어 특허문헌 4에서 나타낸 경우와 마찬가지의 연산을 행하여 평가값을 얻었을 경우이다. 도 9의 B, 도 10의 B는 비교예로서, 종전의 특정 에러 패턴만으로 평가값을 구했을 경우이다.
또한 종전의 특정 에러 패턴의 예를 도 11에 나타낸다. 에러 패턴 PTd1은 에지 시프트로서의 비트 에러에 대응하는 패턴, 에러 패턴 PTd2는 연속 2T 시프트의 비트 에러에 대응하는 패턴이다.
도 9는, BD 환산 33GB의 선밀도 조건으로 5tap의 PRML인, PR(1, 2, 2, 2, 1)ML로 검출을 행했을 경우이다. 이 조건에서는, 비교예 및 실시 형태의 예는 이론값과 잘 일치하고 있으며, 어떠한 방법에 있어서도 지표값 Pq로서 높은 정밀도를 기대할 수 있다.
도 10은, 종전의 광디스크를 훨씬 초과하는 BD 환산 40GB의 초고선밀도 조건의 경우이며, 7tap의 PRML인, PR(1, 2, 3, 3, 3, 2, 1)ML로 검출을 행하고 있다. 이 조건에서는, 도 10의 B의 비교예의 결과는, 지표값 Pq가 이론값과 크게 괴리되어 있어, 실기 조건의 다양한 신호 열화 요인에 의하여 지표값과 에러율 상관이 변동될 것이 예상되며, 지표의 정밀도가 크게 악화되어 있다.
한편, 도 10의 A와 같은 실시 형태에서는, 이 선밀도 조건에 있어서도 지표값 Pq는, 종전의 광디스크 조건과 동등한, 이론값과의 일치가 보여지고 있으며, 실기 조건에서도 높은 정밀도(대 에러율 상관)를 기대할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에서는, PR(1, 2, 3, 3, 3, 2, 1)ML로 검출을 행하며, PR 등화부(8) 및 최대 우도 복호부(9)에서 행해지는 PRML 복호 처리에 있어서의 구속 길이는 7이다. 이 경우에, 예를 들어 에러 패턴 검출부(20)로서는, 특정 에러 패턴 PT1 「10111101」, PT2 「1011110111101」, PT3 「10111100111101」의 검출을 행한다(각 패턴의 「1」은 비트 반전이 일어나는 개소를 나타내고 있음). 그리고 이 특정 에러 패턴에 대하여 메트릭 차분을 산출하고, 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값 Pq를 생성한다. 이것에 의하여 신호 품질 평가값으로서의 정밀도가 높은 지표값을 얻을 수 있다.
<4. 변형예>
이제까지 실시 형태를 설명하였지만, 실시 형태로서는 각종 변형예가 생각된다.
우선, 검출 대상의 특정 에러 패턴으로서는, 상술한 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc 전부를 사용하지 않아도 된다.
또한 PRML 구속 길이보다 긴 비트 패턴인 특정 에러 패턴(PTa, PTb, PTc 등)을 제1 특정 에러 패턴이라 했을 때, PRML 구속 길이보다 짧은 비트 패턴인 제2 특정 에러 패턴(예를 들어 도 11의 PTd1, PTd2 등)을 조합하여 사용해도 된다.
따라서 신호 품질 평가부(10)의 구체예로서 이하의 구성예가 생각된다. 또한 이하에서 말하는 「연산 처리 계통」이란, 에러 패턴 검출부(20), 메트릭 차분 연산부, 분포 연산부(23)의 처리계, 즉, 하나의 특정 에러 패턴에 대응한 처리계를 나타낸다. 상술한 실시 형태의 도 5에서는, n개의 연산 처리 계통을 갖는 것으로서 나타냈는데, 이하는 그 구체예로 된다.
예 1: 연산 처리 계통을 하나 마련하고(n=1), 특정 에러 패턴 PTa를 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 2: 연산 처리 계통을 하나 마련하고(n=1), 특정 에러 패턴 PTb를 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 3: 연산 처리 계통을 하나 마련하고(n=1), 특정 에러 패턴 PTc를 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 4: 연산 처리 계통을 둘 마련하고(n=2), 특정 에러 패턴 PTa와 PTb를 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 5: 연산 처리 계통을 둘 마련하고(n=2), 특정 에러 패턴 PTa와 PTb를 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 6: 연산 처리 계통을 둘 마련하고(n=2), 특정 에러 패턴 PTb와 PTc를 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 7: 연산 처리 계통을 셋 마련하고(n=3), 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc를 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 8: 연산 처리 계통을 둘 이상 마련하고(n≥2), 제1 특정 에러 패턴의 하나(예를 들어 PTa, PTb, PTc 중 어느 하나)와, 하나 또는 복수의 제2 특정 에러 패턴을 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 9: 연산 처리 계통을 셋 이상 마련하고(n≥3), 제1 특정 에러 패턴으로 서의 두 가지 특정 에러 패턴과, 하나 또는 복수의 제2 특정 에러 패턴을 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 10: 연산 처리 계통을 넷 이상 마련하고(n≥4), 제1 특정 에러 패턴으로서의 세 가지 특정 에러 패턴과, 하나 또는 복수의 제2 특정 에러 패턴을 사용하여 지표값 Pq를 산출하는 구성예
예 1 내지 예 10의 어느 경우에도, 제1 특정 에러 패턴(예를 들어 PTa, PTb, PTc 중 어느 하나 또는 복수)을 사용함으로써, 특히 BD 40GB 상당 이상의 고밀도 기록에 있어서 비트 에러율에 상관성이 높은 지표값 Pq를 산출할 수 있다.
또한 본 예에서는 PR(1, 2, 3, 3, 3, 2, 1)ML 검출의 경우를 예로 들었지만, 재생 장치의 구성으로서는 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어 BD 상당 40GB 이상의 기록 선밀도에 있어서 유효한(즉, 에러를 충분히 낮게 할 수 있고 실용 가능한) PR 클래스이면, 상술한 특정 에러 패턴 PTa, PTb, PTc의 패턴이 지배적이기 때문에, 다른 PR클래스를 채용하는 경우에도 본 발명의 기술은 유효하다.
또한 구속 길이보다 긴 특정 에러 패턴으로서, 상술한 특정 에러 패턴 PT1, PT2, PT3 이외의 패턴도 생각된다. 고밀도 기록에 따라 선택하는 PR클래스나 주파수 특성 등에 따라 블록적인 에러에 대응하는 대표 구간(구속 길이를 초과하는 구간)의 특정 에러 패턴이 선정되면 된다.
또한 본 발명의 기술은 기록 매체로부터 재생된 비트 정보의 복호, 전송되어 온 비트 정보의 복호에 널리 적용할 수 있다. 기록 매체로서는 광디스크에 한정되지 않으며, 모든 기록 매체가 상정된다.
또한 본 기술은 이하와 같은 구성도 채용할 수 있다.
(1) 비트 정보의 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호에 의한 PRML 복호 처리를 행하여 얻어진 2치화 데이터를 입력하고, PRML 복호 처리의 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출하는 에러 패턴 검출부와,
상기 에러 패턴 검출부에서 검출된 특정 에러 패턴에 대하여, 메트릭 차분을 산출하는 메트릭 차분 연산부와,
상기 메트릭 차분 연산부에서 구해진 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성하는 지표값 생성부
를 구비한 신호 품질 평가 장치.
(2) 상기 구속 길이가 7인 경우,
상기 특정 에러 패턴 중 적어도 하나는,
비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「10111101」로 되는 8비트의 패턴인, 상기 (1)에 기재된 신호 품질 평가 장치.
(3) 상기 구속 길이가 7인 경우,
상기 특정 에러 패턴 중 적어도 하나는,
비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「1011110111101」로 되는 13비트의 패턴인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 신호 품질 평가 장치.
(4) 상기 구속 길이가 7인 경우,
상기 특정 에러 패턴 중 적어도 하나는,
비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「10111100111101」로 되는 14비트의 패턴인, 상기 (1) 내지 (3)에 기재된 신호 품질 평가 장치.
(5) 상기 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 제1 특정 에러 패턴이라고 했을 때,
상기 에러 패턴 검출부는 상기 제1 특정 에러 패턴에 더하여, 상기 구속 길이보다 짧은 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 제2 특정 에러 패턴의 검출도 행하고,
상기 메트릭 차분 연산부는 상기 에러 패턴 검출부에서 검출된 제1 및 제2 특정 에러 패턴에 대하여 각각 메트릭 차분을 산출하는, 상기 (1) 내지 (4)에 기재된 신호 품질 평가 장치.
(6) 상기 비트 정보의 재생 신호는, 기록 선밀도 44.65㎚/bit 이상으로 비트 정보가 기록된 기록 매체로부터 재생된 신호인, 상기 (1) 내지 (5)에 기재된 신호 품질 평가 장치.
1: 재생 장치
8: PR 등화부
9: 최대 우도 복호부
10: 신호 품질 평가부
20(20-1 … 20-n): 에러 패턴 검출부
21: 지연 보상부
22(22-1 … 22-n): 메트릭 차분 연산부
23(23-1 … 23-n): 분포 연산부
24: 지표값 연산부

Claims (8)

  1. 신호 품질 평가 장치로서,
    비트 정보의 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호에 의한 PRML 복호 처리를 행하여 얻어진 2치화 데이터를 입력하고, PRML 복호 처리의 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출하는 에러 패턴 검출부와,
    상기 에러 패턴 검출부에서 검출된 특정 에러 패턴에 대하여 메트릭 차분을 산출하는 메트릭 차분 연산부와,
    상기 메트릭 차분 연산부에서 구해진 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성하는 지표값 생성부
    를 구비한, 신호 품질 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구속 길이가 7인 경우,
    상기 특정 에러 패턴 중 적어도 하나는,
    비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「10111101」로 되는 8비트의 패턴인, 신호 품질 평가 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구속 길이가 7인 경우,
    상기 특정 에러 패턴 중 적어도 하나는,
    비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「1011110111101」로 되는 13비트의 패턴인, 신호 품질 평가 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구속 길이가 7인 경우,
    상기 특정 에러 패턴 중 적어도 하나는,
    비트 반전이 일어나는 개소를 「1」로 나타냈을 때, 「10111100111101」로 되는 14비트의 패턴인, 신호 품질 평가 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 제1 특정 에러 패턴이라고 했을 때,
    상기 에러 패턴 검출부는 상기 제1 특정 에러 패턴에 더하여, 상기 구속 길이보다 짧은 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 제2 특정 에러 패턴의 검출도 행하고,
    상기 메트릭 차분 연산부는 상기 에러 패턴 검출부에서 검출된 제1 및 제2 특정 에러 패턴에 대하여 각각 메트릭 차분을 산출하는, 신호 품질 평가 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비트 정보의 재생 신호는, 기록 선밀도 44.65㎚/bit 이상으로 비트 정보가 기록된 기록 매체로부터 재생된 신호인, 신호 품질 평가 장치.
  7. 신호 품질 평가 방법으로서,
    비트 정보의 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호에 의한 PRML 복호 처리를 행하여 얻어진 2치화 데이터를 입력하고, PRML 복호 처리의 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출하며,
    검출된 상기 특정 에러 패턴에 대하여 메트릭 차분을 산출하고,
    상기 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성하는, 신호 품질 평가 방법.
  8. 재생 장치로서,
    기록 매체로부터 비트 정보의 재생 신호를 재생하는 재생부와,
    상기 재생 신호에 대하여 파셜 리스펀스 등화 및 최대 우도 복호에 의한 PRML 복호 처리를 행하여 2치화 데이터를 복호하는 복호부와,
    상기 2치화 데이터를 입력하고, PRML 복호 처리의 구속 길이보다 긴 비트 패턴인, 하나 또는 복수의 특정 에러 패턴을 검출하는 에러 패턴 검출부와,
    상기 에러 패턴 검출부에서 검출된 특정 에러 패턴에 대하여 메트릭 차분을 산출하는 메트릭 차분 연산부와,
    상기 메트릭 차분 연산부에서 구해진 메트릭 차분의 분포를 이용하여 재생 신호 품질의 지표값을 생성하는 지표값 생성부
    를 구비한, 재생 장치.
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