TW200525507A - Method and system for providing timing recovery in an optical system - Google Patents

Method and system for providing timing recovery in an optical system Download PDF

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Description

200525507 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種在一氺風έ 尤予系統中提供臨界值交叉時序 回復之方法，該光學系 ^ 于兄係凋適成從一光碟讀取資料樣 本口亥方法包含以下步驟··在一取樣時間（“)使用該光學 系統從該光碟讀取資料樣本⑹；將該等所讀取的樣本饋 送至一時序回復構件，·以及根據時序誤差資訊⑹朝該等 同步牯序瞬間（tk)調整該取樣時間（ts)。
【先前技術】 S 光碟係以數位形式儲存資訊， ^ . 卫丑猎由一雷射寫入及讀 取到一光學系統中之電子資料 貝丁十「省孖媒體。此等碟片包括所 有各種CD、DVD與BD變體。將眘袓抑七_ 肝貝科儲存於所謂的凹坑與 平台（ROM碟片）以及標記與空間（ 冩碟片）中，使用雷 射將其讀取到一光學系統中，並且將 且財貝枓轉換成一電氣信 號。 在光學系統中，使㈣界值交又時序回復的做法係熟知 的’其中藉由比較實際的臨界值交點與取樣時脈信號的臨 界值交點而調整取樣時序。此時序回復從輸入資料本身獲 得時序資訊，並且不需要位元決策之辅助，因此其不受決 策誤差的妨礙。臨界值交又時序回復之特殊情況係零交叉 時序回復’原因在於，由於碟片上所記錄的二進制位元序 列之無DC特徵而將臨界值設定為零。零交叉時序回復係 目前的高容量光碟中通常所採用的回復方案，原因在於通 常以RLL編碼方案來編碼此專兩容量光碟上的次料 98282.doc 200525507 在光學系統之時序回復中，決定時序誤差資訊㈤。在 具有（例如）升餘弦特徵之無雜訊通道之情形下，此時序誤 差貝Λ (ψι〇將為*，因為係同步地取樣資料信號樣本。然 而光子系統會觉到雜訊的影響，並且可具有類似於部分 回應的通$ #導致以下事實，即若使用位元同步取樣， 僅了序力差貝的平均值為零，同時其具有瞬間抖 動。δ亥抖動包含雜訊引起的抖動與資料引起的抖動。當以 RLL編碼記錄碟片上的資料時，在碟片容量為η gb或更 低的十月况下，零交又時序回復受到資料引起之抖動的 甚微。 增加光碟上的儲存密度係很重要並且需要密切關注的問 題^前，給U學通道的特徵，已知藉由使用更高級的 虎處理、不同的調變方案(例如多級技術)或不同綱 原理（例如超解析度技術）來 又町）木§试達到更高的儲存密度。缺 而，當藉由使通道位元县侉r纟办 、 、、 長度、史乍而增加碟片容量，例如， 至29 GB或以上時，艎料γ > 、斤沾次、 夂（^品界值交點，例如零交點）附 近的貧料樣本無法避 τςτ •欠 \光付唬間干擾（ISI)。由於強烈的 ISI’資料引起的抖動在碟 皆罡去 备里為31 〇3的情況下變得非 吊嚴重’以致臨界值交又時序回復變得不可行。 【發明内容】 本發明之目的係提供一一 叉砗皮门，L 先子糸統中提供臨界值交 “序回復的方法’其中資料引 輕，尤並孫Λ古夂曰t 旧〜善传以減 兀具係在问谷篁光碟之情形下。 當序言段之方法之特料户 之特卿其在決定該時序誤差資訊 98282.doc 200525507 "fai (ts)" ^ - ^ ^ ^ 加權叫彻乘以-伯上士 達成此目的0藉此，獲得一庐双 又…復，其中在高容量光碟，例如在容心2: 仙或31GB的光碟中，使符號間干擾最小化。里心 調tr佳具體實施例中，該臨界值交又時序回復構件係 隻、此；：進制凋變中所編碼的資料信號樣本提供時序回 復。此係有利的，因為一 斤口 泛使用的編碼方式。 ^光碟上資料信號之廣 一較佳地，根據本發明之加權函數而sk=|(^j4^之 函數其令yk與yk+i分別係同步資料信號樣本，並且tk與 W分別係同步取樣瞬間。可將此加權函數陶應用於使 ,用任何—進制調變方法所編碼的任何信號。函數Sk提供一 間化的方式來根據該等同步資料信號樣本計算該加權函數 w(Sk)。4示臨界值交點附近之資料信號波形之陡度之絕 ，值在零父又時序回復中，Sk也給出轉變附近之信號能 里之才曰不因為八與yk+i始終具有相反的符號（因為兩者之 間發生零交又）。 根據本發明之較佳具體實施例，可將加權函數w(sk)表 不為’例如，w(Sk)=Sk/Smax、w(Sk)=(Sk/s贿）2 或 w(Sk)=exp [(k Smax)]，其中Smax表示sk的最大值，即所有轉變附近 之貧料信號波形之最大陡度。不同加權函數之間的選擇依 賴於不同的碟片容量以及對應的資料引起之抖動頻譜之分 析0 98282.doc 200525507 在較佳具體實施例中，該時序回復構件係調適成向 RLL(d)^碼方式編碼的諸信號樣本提供時序回復，其 d規疋貝料•中的最小運行長度，即其將資料流 零或一的最小數目限制為（d+1)。 連、、哭的 較佳地’根據本發明之方法中所用的臨界值交又時 復係零交又時序回復。此係當以RLL編碼方式編碼資料日士 所用的臨界值交又時序回復。 $ 根據本發明之另—較佳具體實施例，加權函數W係-函 數w(T„，Tm+1)，其令自變數TjTm+】分別係一轉變周圍 的兩個連續運行長度Tn^Tm+i。根據一較佳範例，當Tm與 Tm+1之和增加時，加權函數w(Tm ’ Tm+1)增加。根據—較 佳的替代性範例，當Tm與1„+1之間的數值差|7>7；+ι|増加 時’加權函數w(Tm，Tm+1)減小，因為相對於較^差° 異，對於兩個連續運行長度之間的大差異，資料引起的抖 動通常更為嚴重。w可與「Tm+Tm+1」成正比及/或與 IHI成反比或與「Tm+Tm+|」及/或丨^丨非線性相關。、 根據本發明之另一較佳具體實施例，如果Tm等於 「d+Ι」或丁㈣等於Γ d+1」，則加權函數w(Tm，Tm+ι)為 零，其中「d+1」係RLL編碼中的最短運行長度。藉此， 跳過包含最短運行長度的轉變，其係有利的，因為此等係 最大程度地曝露於雜訊之轉變。 【實施方式】 圖1顯示根據先前技術之時序回復構件100之示意圖。時 序回復構件100包含一取樣速率轉換gSRC 1〇、一時序誤 98282.doc 200525507 差偵測器（TED)20、迴路濾波器LF 3〇以及一數字控制振盪 αα (NCO) 40 «光碟瀆取資料樣本ys，並在取樣時間“將 其饋送至時序回復構件100。數字控制振盪器4〇將取樣時 脈匕輸出至取樣速率轉換器，該取樣時脈。根據時序誤差 ㈣器20所谓測到的時序誤差資訊仏加以更新。從時序回 復構件100上游的非同步域將非同纟資料樣本^饋送至時 序回復構件100，並且在時序回復構件i⑼下游的同步域中 關於同步資料樣本乂以乍出位元決策。 圖2顯示臨界值交又時序回復中的時序誤差偵測。在光 碟上所記錄的資料信號樣本之臨界值交叉回復中，可將時 序誤差資訊叭導出為如圖2所示的第一級近似。在圖2中，·" 水平線指不臨界值，並且可善山 ^ . T看出，將時序誤差資訊叭的第 一級近似導出為： Ά Τ ^ Ο) ^ ^ Λ 卜w哎退又信形下，\|/k^ I向於零，因為係同步地取樣 花貝枓k唬。然而，光學 會受到不同類型之雜訊的影響， ,,^ 1 , 立且通吊係部分回應類型 的雜讯，其導致以下事實， 石使用位TL同步取樣，僅 的平均值為零，同時由於雜®ψ] ώ Ρ, ^ . 、” 11引起的抖動與資料引起的 (或與圖案相關的）抖動而保持瞬間抖動。 一般而言借助於二進制調變， 限制（RLL)編碼，可減輕資料引起=於運订長度 明此點，其分別顯示，對於藍光碑勺;;動。圖3⑽中說 編碼，碟片容量為23仙與29 ^中㈣的RLL⑷ 的磲片中之碟片讀出（先 98282.doc 200525507 前技術）。假定光學通道係線性的，並且類似於部分回 應。在此情形中，臨界值交叉時序回復係零交又時序回 後，因為二進制調變係RLL編碼。在圖3績％中，從 讀取的信號樣本yk等於一輪入—— ' 、 +yk寺^輸入一進制位兀序列知與等化通 道回應gk之捲積，即 省略中低振幅的分接點’可將轉變左邊的樣本％近似 為： (2) yi^go-aj+g.j-aj.j+gj.a.+g
在23 GB碟片容量的情形下，側分接點g-2與以的大小可 忽略’而且’由於d=1之編碼約I，ai附近的位元始終具 有相反的符號。因此，除⑺的第-項之外，yi之近似式中 所有八他的邛分皆係設定為零，因此可將等式⑺簡化為：
荨弋（）曰示樣本yi不含符號間干擾。此點同樣適用於 樣本yr。因此，該零交叉時序回復在23 GB的容量中受到 資料引起之抖動的影響甚微；此係起因於RLL編碼。 圖3b顯示碟片容量為29 GB的碟片中之碟片讀出。容量 為29 GB的碟片比如下所述碟片容量為23 gb的碟片曝露於 ISI的程度更大；此係起因於較窄的通道位元長度。由於… 附近的位元始終具有不同的符號，g-i與gi屬於相同的大小 與符號’等式（2)中包括§_1與§1之項相互抵消，因此在圖扑 的情形下，可將等式（2)表示為·· yi«g〇-a1+g.2.ai_2+g2.ar+2 ⑷ 然而，提高了等化通道回應gk的側分接點心2與g2，並且 98282.doc -11 - 200525507 無法將其假定為可忽略。因@ ’符號間干擾或資料引起的 抖動再次存在於時序回復中。 碟片容量現在可能超過圖3b的29 GB，目前達到％ GB，因而，與圖％相比，通道位元長度甚至進一步減 小，並且由於強烈的ISI，資料引起的抖動變得嚴重，使 得傳統零交又時序回復不可行。 SNRl = 20 log 圖4顯示根據本發明使用各種加權因數並且與碟片容量 成函數關係之方法之時序回復性能。已使用純量繞射程式 所產生的資料在圖1中的結構上執行模擬。該資料係同步 的 '無雜訊的’並且用作時序回復構件的輸人〜。為評估 抑序回復的性严’將信號對雜訊比snrL定義為： (5) L=〇、i 其中yk代表具有理想取樣時間之時序回復構件(圖] 之sue之輸出’並且ykL代表當運行時序回復方案時從紐 輸出的實際樣本。m指示TE时利加權函數的卖 型0 在等式（5)中 差保持不變）；「 「L = ii」指示一
’「L=〇」指示一加權函數w(Sk)=1(即時序誤 L=i」指示一加權函數w(Sk)=Sk/Smax，並且 加權函數 w(SkMsk/Smax)2e 因為模擬中不存在雜1札，故SNRL可評估時序回復方f 抵抗資料引起之抖動的㈣性。#時相復開始運行時’ 初始取樣頻率具有1〇%的失配。已適當地調整迴路頻寬岁 阻尼，以使其在各種加權函數w(s◦下盡可能—致，故3 98282.doc -12- 200525507 妾匕車乂不同加權函數的SNRL。圖4顯示容量為25 GB、 、B 32 GB與35 GB時BD型高容量碟片之snrl。資料 視窗包括前5〇〇〇個樣本，以將瞬變性能考慮在内。 可看出，借助於非為一的加權函數，可有效地改善時序 回设的性能。隨著容量增加，因資料引起之抖動更為嚴 改善變為更加日月顯。總、體而言，非線性加權函數⑽ 型⑴具有比線性加權函數(類型i)或值為一的加權函數(類 型〇)更好的性能。在32 GB容量中，與值為—的加權函數 相比，改進大約為7 dB。相對於32 〇3下snrL之值，h GB下的SNrl值增加，因為遭受isi極大影響的最短運行長 j具有零交點，因而在一定程度上減輕資料引起之抖動。 當然，由於零交點較少，時序回復效率降低。 【圖式簡單說明】 以上已結合較佳具體實施例並參考附圖更充分地說明 發明，其中： 圖1顯示根據先前技術之時序回復構件之示意圖， 圖2顯示臨界值交叉時序回復中的時序誤差偵測， 圖3a與3b分別顯示碟片容量為23 gB與29gB之碟片中 碟片讀出（先前技術），以及 ^ 圖4顯示根據本發明之方法之時序回復性能。 【主要元件符號說明】 10 取樣速率轉換器 20 時序誤差偵測器 30 迴路濾波器 98282.doc -13- 200525507 40 數字控制振盪器 100 時序回復構件 ak 輸入二進制位元序列 gk 等化通道回應 tk 取樣時脈 ts 取樣時間
Yk 同步資料樣本 ys 非同步資料樣本 98282.doc -14-

Claims (1)

  1. 200525507 十、申請專利範圍： 1. -種在-光學系統中提供臨界值交又時序回復之方法， 該光學系統係調適成從-光碟讀取資料信號樣本，該方 法包含以下步驟： -在-取樣時間⑹使用該光學系統從該光碟讀 號樣本（ys)， 、 ° -將該等所讀取的資料㈣樣本⑹饋送至 構件， -使用該時序回復構件決定時序誤差資訊⑹， _根據該時序誤差資訊⑹朝該等❹㈣㈣⑹㈣ 該取樣時間（ts)， :特徵在於該方法在決定該時序誤差資訊㈣之步驟之 =，並且在將該取樣時間(ts)朝該等同步時序瞬間⑹調 …驟之前，進一步包含將該時序誤差 一加權函數W之步驟。 乂 二求項1之方法’其特徵在於該時序回復構件係調適 進制調變中所編碼的資料信號樣本提供時序回 復。 W二=1或2、V壬一項之方法’其特徵在於該加權函數 牛次、k U/(WJ之一函數，其中yk與yk+丨分別係同 ,&料乜唬樣本，並且~與tk+1分別係同步取樣瞬間。 长員3之方/去’其特徵在於W(sk)=Sk/Smax，其中 代表Sk之最大值。 h求項3之方法’其特徵在於W(Sk) = (Sk/Smax)2，其中 98282.doc 200525507 Smax代表Sk之最大值。 求員3之方法，其特徵在於w(Sk)=exp [卜(__)力 /、中S m a X代表S k之最大值。 S长員1至6中任-項之方法，其特徵在於該時序回名 係.周適成向RLL⑷編石馬中所編碼的資料信號樣本浪 供時序回復。 8.如請求項1至7中任一 、之方法，其特徵在於該臨界值交 又時序回復係-零交又時序回復。 值乂 9·如請求項7或8之方法， 、特被在於該加權函數W係一函 (丄 m fm+l) ， jMl φ ^ ,χλ . m ra ρ〇 ΑΑ 八 人 •吏數Tm與丁m+1分別係一轉 艾周圍的兩個連續運行長度Tm與Tm+丨。 1 〇·如請求項9之方法，苴牯料 ^ , N g 與Tm+1之和增加時， 该加權函數W(Tm，Tm+1)增加。 Π.如請求項8至10中任一項 、 ’去’其特徵在於當τ盘T 之間的數值差丨。‘，丨增加時 / Tm與τ- 小。 °亥加柘函數W(Tm，Tm+1 12·如請求項8至11中任一 於「d+1 ^ s 、之方法，其特徵在於如果Tn d」或如果丁ηνπ等於「& w(Tm，Tm+I)為〇,其令「 ^」’則該加權函 行長度。 」係該RLL編碼中的最短 13. —種用於讀取高容量光碟上 其特徵在於該光學系 #的資料之光學系統 方法。 中任一項 98282.doc
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