TWI338292B - Wobble demodulation for high density optical recording media - Google Patents

Description

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_ 一法不分開用於同爭化和ADIP資訊’如第3圖所示， 表卞在ADlp干、組内發▲的不同單位。一方面，在ad丨^字炎 内有另一 MSK標訊加在不同位置，對於資料〇單位，是在Α 搖動期14’ 15,丨6，而對資料_1單位，則在搖動期12, 13, 14 。所以’ MSK標訊亦可用於ADIP資料解調。另方面，有’些 AD IP單位’所謂參考單位，亦具有第二諧波搖動頻率。在 此情況下’第二譜波具有固定相移’故參考單位可用於 ADIP半位子组之同步化。 由於上述搖動訊號的調變相當新，可靠搖動解調之解 決方式尚無所悉。可用先前技術所知頻率或相位解調之典 型計劃，但很難應用二種計劃之適當組合。若只用純頻率 解調或純相位解調，則信號能量的重大部份會喪失。此造 成不良的效能降解。 小林氏等人在日本應用物理會刊42卷（2003年）915-918頁，擬議MSK標訊和HMW鋸齒搖動之方法。為此目的使 用載波倍增器、積分器，和抽樣保有元件組成之外差電路 。搖動信號利用基礎頻率的餘弦載波倍增，以便在倍增器 内檢測MSK標訊。另方面，利用第二諧波頻率的正弦載波 ，以檢測HMW鋸齒搖動。然而，所擬議芳方法只用到可得 •信號能量的一部份。 所以，本發明之目的，在於擬議可靠搖動解調方法’ 可克服上述問題。 按照本發明’光學記錄媒體搖動信號的AD I P資料之解

♦ 1338292 五、發明說明（3) 調方法，於此使用二種不同方法來調變搖動信號，包括步 驟為： ’ 一復原搖動信號之載波頻率； 一根據復原的載波頻率，把搖動信號解調； —提供二維度MSK濾波器，以檢測搖動信號内之MSK 標訊。 Λ

載波頻率宜利用PLL復原。相位即可用於AD I P資料之 凝聚解調。與非凝聚解調計劃相較，有約3dB的改進，此 係基於頻率檢波。二維度MSK濾波器效能優於其他已知檢 波器，例如限於搖動的基礎頻率之雙向檢波器。進一步細 練，基於復原載波的搖動信號之解調步驟，包括把調變資 料低向變頻至基帶，即與載波頻率相關之頻率，並將低向 變頻資料解調。 此方法宜用在使用最低位移鍵入（MSK)和調諧波（HMW) 方法調變之搖動信號。由於此種搖動調變係為高密度光學 記錄媒體而擬，故能解調此類搖動信號之方法具有重要 性。

宜用MSK解調和HMW解調之組合，來解調低向變頻之資 料，其組合係基於MSK標訊之位置。為了誤差率之最小化 ，值得使用盡量多的信號能量，來檢測AD I P資料位元。檢 測可用MSK標訊位置，或第二諧波的相位。然而，最佳結 果是使用二種解調達成。為此目的，將MSK濾波檢波器的 抽樣輸出，和HMW累積器的抽樣輸出，加以適當混合。 按照本發明另一要旨，把調變資料低向變頻至基帶之

第7頁 1338292 五、發明說明（4) 步驟，包括使用三條載妹相關的路徑。二相關路徑用於發 生檢測MSK標訊所必要的信號。第三相關路徑發生的信號 ，得以按照HMW法檢測調變。 三種截然相關路徑最好分別與相内載波、載波之第二 諧波，以及載波的1. 5頻率相關。此等頻率係檢測按照擬 議MSK和HMW法調變的搖變所必要。當然，視特殊調變，亦 可適用其他頻率。 有至少二相關路徑宜共用組件。此導致實施成本（就 矽面積而言）降低。可能共用的組件為正弦/餘弦發生器 、倍增器、整合和傾印。 一種光學記錄媒體搖動信號的ADIP資料之解調裝置， 於此使用二不同方法來調解搖動信號，宜進行本發明方 法。 本發明方法宜利用搖動解調用光學記錄媒體讀/寫裝 置進行。此等裝置的效能較僅純用頻率解調或純相位解調 之裝置為高，因為不易損失任何信號能量。 實施方式 為更佳明瞭本發明起見，參照附圖特就實施例說明如 下。須知本發明不限於此具體例，其特定之特點可權宜合 •併和/或修飾，不違本發明之範圍。 第4圖表示本發明同調解調器1。為設計解調器1，值 得考慮： (a)MSK標訊只取時間多工器的小部份，以指定例而 言MSK標訊在ADIP單位總共56搖動期只取9搖動

1338292 五、發明說明（5) 期。 (b)HMW解調不改變基礎搖動頻率的相位，將小部份 能量部署於第二諧波頻率- 所以，可將基礎載波的相位復原，並用於ADIP資料之 同調解調。與基於頻率檢測的不同調解調計劃相較，可改 進3dB。載波宜利用PLL 2及其用於解調之相位復原。 當然，資料解調進入PLL環路2的干擾問題，會限制同 調解調的效能。然而，其限制並不嚴重。而且，此問題可 利用PLL環路内的適度狹帶濾波或其他可行權宜辦法克 服。 第4圖内之方塊圖表示解調器1，包含PLL 2、低向變 頻器3和基帶解調器4a包含三個副路徑31，32, 33。各為跨 越搖動期之相關器。第一副路徑3 1與相内載波相關，第二 路徑3 2與第二諧波頻率相關，而第三路徑3 3與MSK標訊的 1.5頻率相關。圖中述式ω1;代表2tt f wobt。 顧及數位實施，使用數位控制振盪器（DCO )21，代替 電壓控制振盪器（VC0)。利用計算（例如透過Cor die演算） 或查索表，發生相内和正交正弦波型a整合傾印段34, 35, 3 6係具備柚樣和持續的可重設累積器。各相關器輸出的資 料率等於搖動頻率。 假設PLL 2的延遲可略而不計，即在cos輸出發生的復 原頻率相位正合輸入搖動信號的基礎頻率，則低向變頻器 3的行為可容易分析。舉例而言，亦假設搖動期正常化至1 ，即榣動波幅等於1，而在解調器1内發生的正弦波型（基

1338292 五、發明說明（6) 礎頻率和1.5頻率）波幅辈於2，在解調器1内發生的第二諧 波波幅等於1. 5，即比基礎頻率的波幅小4倍。以下所有數 字均基於此例值。使用其他值可得不同數。結果，以同樣 相位接收同樣頻率時，相關器理想的輸出等於1，以相移 1 8 0 °接收同樣頻率時為-1，否則為0。當然，在真實情況 下，係得中間值。 當MSK標訊到來時，由下表1内之流賦予信號和Ilh: MW MW MW MSK MSK MSK MW MW MW 11 1 1 1 0 -1 0 1 1 1 Ilh 0 0 0 1 0 -1 0 0 0 當HMW來到時，I 2等於1 / 1 6，否則始終為0。 第5圖表示基帶解調器4之計劃，處理基帶訊號，以檢 測適當資料同步化，並辨識ADIP字組的位元值。基帶解調 器4包含下列功能段： 1. MSK濾波器5 2. HMW累積器6 3. 時間發生器7 4. 同步檢波器8 5. AD IP位元檢波器9 MSK濾波器對信號I 1和I 1 h應用適當濾波，以改進AD I P 單位内搖動期0 - 5 5的MSK相位檢測，考慮輸入雜訊引起的 降解。 HMW累積器6藉跨越若干搖動期（正確而言為搖動期18-54)基帶信號的整合，改進HMW解調之雜訊拒斥。為此目的

第10頁 五 J明說明（7) 需適當的時機 動計數^，生姦7包含二計數器，即鎖定於心^單位之搖 〔0-8?^ 〇_55〕，和鎖定於ADIP字組之ADIP單位計數器 」。此外，時間發生器7提供其他組件必 =信號。此等信號為上述計數器之適當布氏㈤心^) 定认V檢波器&進行同步化過程’以便把時間發生器7銷 又於AD1P單位和ADip字組。 研 AD1P位元檢波器9抽樣mSK濾波器5和hMW累積器6的輸 ’以MSK標訊波幅和諧波波幅。 為適當檢測MSK標訊，適當濾波器5大為改進效能。無 此遽波器5做為平凡解決方式，ADIP單位同步檢波器8會利 用分析信號II的負尖峰，辨識MSK標訊。實際上，顧及pll 2的限制和在輸入的雜訊，此解決方式亦使用信號丨丨h改進 ’因為較之上述平凡解決方式，可用信號的能量增加（加 倍）3。 慮波器長度限於三個搖動期，一般二維度渡波器耳有 如下形式： 八 F= /11 /12 /13 /Vil /ΙΑ 2 /1Α3 採用ML (最大相似性）檢波，可解決濾波器係數最適選 擇的問題，以獲得最大信號對雜訊比。 顧及上述表1所示流，濾波器5具有輸入信號I 1和I j h 六種可能數值，係：

第11頁 1338292 五、發明說明（8) 1 1 1 w = 0 0 0 0-10 M0 = 1 0 -1 1 Ο -1 Μ\Ρ = Ο 1 ο -1 Ο 1 Μ\Μ = 0-10 1 1 ο Μ1Ρ = Ο Ο 1 Ο 1 1 Μ2Μ = -10 0

當輸入只有單調搖動 當輸入正確相當於MSK標訊 MSK標訊前一搖動期 MSK標訊後一搖動期 MSK標訊前二榣動期 MSK標訊後二榣動期 由於雜訊，所接收的搖動信號R可載為R = S + N，其中 rll rl2 rl3 ' rlhl rlh2 rlh3 nil nl2 nl3 N = n\hl nlkl nlh3

Se {W

省略M1P、M1M、M2P、M2M，濾波器5應盡量把W與M0分 開。所以，最大相似性MSK標訊檢波器，應測量所接收信 號R與W以及與M0的歐幾里德距離，以決定W或M0。決定是

第12頁 1338292 五、發明說明（9) 根據最小距離。決定相辈於與不同值MO -W相關性之測量， 故最佳濾波器MF應配’合二值之差異： , k (\ 2 1 2 1 系π-Μ0) 其中t r代表「時間逆轉」。顧及表1的輸入流，此配合濾 波器賦予下列結果，综列於表2 : MW MW HW MSK MSK MSK HW MW HW MF out 4 4 4 4 0 -4 0 4 4 在-4的尖峰相當於MSK標訊結束。顯然MSK標訊位置可 藉搜尋在-4之尖峰而檢定。 上述濾波器5的輸出’把檢測w代替或反過來的可能 性減到最低。在濾波器5的輸出，信號看似第3圖内MSK標 訊。若有MSK標訊，信號為〇 _4 0，延遲一搖動期，否則 等於4。 同步檢波器8接收MSK濾波器5的輸出’管理時間發生 器7之二計數器，利用適當方式預載為之。 對同步檢波器8設想不同複雜性之若干解決方式。基 本上為狀態機兼併MSK標訊檢波器。MSK標訊檢波器係臨限 值檢波器，當信號在臨限值_ 2時’檢測M S K標訊°狀態機 的輸入為時間發生器計數器和所檢測MSK標訊的位址°狀 態機的主要狀態為： •重設定：找到MSK標訊時，預載2入搖動計數器’ 跳躍至A DI P單位鎖定狀態

第13頁 1338292 五、發明說明（10) • ADIP單位鎖定：當次一 MSK來時，分析搖動計數 器位址 —如果位址為1 2或1 4或2，簡單確認狀態 —如果位址為16或18或20或22，適當預載ADIP單 位計數器 一否則，預載2入搖動計數器 • AD I P字組鎖定：校核在預計時間發生MSK標訊。 可以更複雜解決方式，以免假M S K標訊檢測，但在矽 面積方面需要較高的實施成本。 對於誤差率之最小化，值得盡量使用信號能量，以檢 測AD I Ρ資料位元。檢測可用MSK標訊位置，或第二諧波的 相位。最佳檢波器使用二者，將MSK濾波器5和搖動數14和 16之抽樣輸出，和HMW累積器6在位置54之累積輸出加以適 當混合。來自MSK濾波器5和HMW累積器6的信號波幅必須平 衡’把MSK濾波器5和HMW累積器之效果正常化。對於]^1(濾 波器5，係數的平方和得值8。對於HMw累積器6，積分器的 長度得值3 7。所以’信號分別除以a和所。當然，其他 $權因數亦有可能。全檢波器的能量按下權值在三路徑間 分配：對於各MSK路徑為32，對HMW路徑為37。最後，要把 誤差率減到最少’加算器1 0以最適方式組合三路徑。 顧及第二1路徑（1.5)和第三路徑（2)不同時使用，在 j f具體例中，以同調解調器可達成實施成本（就矽面積 °之降低’如第6圖所示。在此具體例中，正弦/餘弦發

1338292 五、發明說明（11) 生器、倍增器和整合傾印，對二路徑均同。時間發生器發 生適當信號，在二不同功能間切換：若輸入乘以1. 5或2 ’ 二功能可用獨特發生器，並以π轉譯，而輸入乘以2或0.5 。當然，此項解決方式暗示ADIP字組同步化可行。故在啟 動時，對MSK標訊查尋選擇2. cos 1.5，再於ADIP字組同步 化後，使用開關。

第15頁 1338292 圖式簡單說明 第1圖表示搖動信號’中的M SK標訊； 第2圖表示搖動信號中之HMW鋸齒搖動； 第3圖表示在不同ADIP單位内同時使用MSK標訊和HMW 鋸齒搖動； 第4圖簡略表示本發明同調解調器； 第5圖表示基帶解調器的計劃； 第6圖表示簡化同調解調器。

第16頁

Claims (1)

1. 修正 號 93n.q州Q 六、申請專利範圍 ，於此使：光：二錄.媒體搖動信號的IdIP資料之解調方法 將搖動信號解調，包含下列步驟·· 设原搖動信號的載波；和 其特徵為基之載波’把搖動信號解調； 、符α為，又包含步驟為： 標訊者。使用—維度MSK遽波器，以檢測搖動信號内之msk _ 把搖動第1Λ之把:法，其中基於復原載波 ，並將低向變調i含把調變資料低向變頻至基帶 3. 如申請專利範圍第 者。 6 /皮（HMW)方法調變之搖動信號 ’其·中MSK解調和HMW 組合係根據MSK標訊 其中調變資料低向 4. 如申請專利範圍第3項之方法 解調組合’用於解調低向變頻資料， 位置者。 5. 如申請專利範圍第4 調頻至基帶之步驟，包含 個’：中調變資料低# ，3 3 )者。 用—個戴然相關路徑（3 1，3 2 6. 如申請專利範圍第5 路徑（3 1，32, 33 )分別與相内之方法其_三個截然相關 波之1. 5頻率相關者。 ’之第二諸波，和載 其中相關路徑 7. 如申請專利範圍第5項 (31，32, 3 3)至少其二共用組件者/ 第17頁 1338292 六、申請專利範圍 8. 一種光學記錄媒體搖動信號的ADIP資料 ，於此佬用- τη 士 4 丨^之解調裝置 便用一不同方法將搖動信號解調，其特 申知專利範圍第卜7 、徵為，進行 專利範圍第1 -7項任一項t+ h ^徵為，使用申請 項之裝置’供搖動解調者。 3甲凊專利範圍第8 10.如申請專利範圍第3項之方法， 調頰至基帶之击现.. 丹中調變資料低向 ，33)者:帶步驟，包含使用三㈣然相關路徑⑶，32 第18頁