WO2007141928A1 - 情報再生装置 - Google Patents

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WO2007141928A1
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viterbi decoding
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Akira Yamamoto
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Panasonic Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to an information reproducing apparatus, and more particularly to an information reproducing apparatus using a Viterbi algorithm.
  • Patent Document 2 there is a method in which asynchronous sampling data is directly input to a Viterbi decoder and the data is reproduced with the greatest accuracy.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3260870
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3628790
  • noise and distortion due to various factors are added to the input signal to the Viterbi decoder. If the reference value used in the Viterbi decoder can be adaptively changed so that these noises and distortions can be invalidated, the output quality of the Viterbi decoder will be greatly improved.
  • the present invention corrects the reference value used in the Viterbi decoder to an appropriate value even when the input to the Viterbi decoder is asynchronous sampling data, and reduces the output of the Viterbi decoder.
  • the purpose is to improve quality.
  • a reference value used for Viterbi decoding of a Viterbi decoder is not stored in advance, and a reference reference value of a predetermined phase standard for generating the reference value is stored in advance. It is assumed that the reference reference value is learned.
  • the reason why the reference reference value of the predetermined phase reference is stored in advance will be described.
  • the number of reference values used for Viterbi decoding is small, but in the case of asynchronous sampling data, depending on the phase of the asynchronous sampling data, Since it is necessary to change the reference value to be used, the number of reference values stored in advance becomes enormous, resulting in a disadvantage that the circuit scale increases. Therefore, in the present invention, a reference value at a specific phase such as zero phase or ⁇ phase is stored in advance as a standard reference value, and a reference value corresponding to the phase of the asynchronous sampling data is calculated and generated from this standard reference value. In this way, the number of reference values to be stored in advance is reduced to reduce the circuit scale.
  • the information reproducing apparatus of the present invention receives a reference reference value based on a predetermined phase, and generates a reference value at the time of Viterbi decoding based on the reference reference value! And Viterbi decoding means for performing maximum likelihood decoding based on the reference value generated by the reference value generating means and the input signal, and between the reference value generated by the reference value generating means and the input signal.
  • Reference reference value learning means for learning and correcting the reference reference value based on an error is provided.
  • the input signal input to the Viterbi decoding unit is sampled with an asynchronous sample clock that is not synchronized with the timing of the recording data recorded on the recording medium.
  • Asynchronous sampling data is sampled with an asynchronous sample clock that is not synchronized with the timing of the recording data recorded on the recording medium.
  • the present invention provides the information reproducing apparatus, wherein the reference value generating means is based on two reference reference values corresponding to two consecutive data sequences of an input signal input to the Viterbi decoding means. A reference value at the time of the Viterbi decoding is generated.
  • the present invention provides the information reproducing apparatus further comprising timing detection means for detecting a phase of the asynchronous sample clock based on a timing of recording data of a recording medium, wherein the reference value generation means is the timing detection Based on the phase of the asynchronous sample clock detected by the means and two reference reference values corresponding to two consecutive data sequences of the input signal input to the Viterbi decoding means. Generate reference value It is characterized by doing.
  • the reference value generation unit responds to an asynchronous sample clock detected by the timing detection unit between two reference reference values based on the predetermined phase.
  • linear interpolation is performed to generate a reference value at the time of phase Viterbi decoding.
  • the reference value generation means uses the following formula ⁇ -R abcd 4R bcik
  • the present invention is characterized in that, in the information reproducing apparatus, the standard reference value based on the predetermined phase is a zero phase standard reference value based on a zero phase.
  • the present invention is characterized in that, in the information reproducing apparatus, the reference reference value based on the predetermined phase is a ⁇ phase reference reference value based on the ⁇ phase.
  • the reference value learning unit refers to the reference value generation unit based on an error between the reference value generated by the reference value generation unit and the input signal. It is characterized by correcting the two reference values used to generate the values.
  • the reference reference value learning means uses two reference reference values used for generating the reference value as follows:
  • the information reproducing apparatus of the present invention includes a clock generating means for generating an asynchronous sample clock that is not synchronized with the timing of the recording data recorded on the recording medium, and the clock generator.
  • AZD conversion means for sampling the recording data of the recording medium force with an asynchronous sample clock of the generating means, timing detection means for detecting the phase of the asynchronous sample clock based on the timing of the recording data of the recording medium,
  • the phase of the asynchronous sample clock detected by the timing detection means and the reference reference value based on the predetermined phase are input, and based on the reference reference value and the phase !, the reference value at the time of Viterbi decoding And a Viterbi decoding means for performing maximum likelihood decoding based on the asynchronous sampling data sampled by the AZD conversion means and the reference value of the reference value generation means, and the predetermined value
  • a reference reference value based on the phase is provided in advance, the phase detected by the timing detection unit, and the AZD Reference reference value learning means for learning
  • the present invention is characterized in that, in the information reproducing apparatus, the reference reference value learning unit selects a reference reference value to be learned using an output of the Viterbi decoding unit.
  • the present invention is characterized in that, in the information reproducing apparatus, the reference reference value learning means selects a reference reference value to be learned by using an intermediate result of a surviving path management unit provided in the Viterbi decoding means.
  • the reference reference value learning unit selects a reference reference value to be learned using a minimum value among the path metrics calculated by the Viterbi decoding unit. It is characterized by.
  • the reference reference value learning unit uses a temporary determination value obtained by temporarily determining an output value of the Viterbi decoding unit based on an input signal input to the Viterbi decoding unit, A reference reference value to be learned is selected.
  • the present invention provides the information reproduction apparatus, wherein the reference reference value learning unit calculates the output of the Viterbi decoding unit, an intermediate result of a surviving path management unit included in the Viterbi decoding unit, and the Viterbi decoding unit. Learning is performed by selecting one of the minimum values of each path metric and the provisional judgment value obtained by provisionally judging the output value of the Viterbi decoding means based on the input signal input to the Viterbi decoding means. A power reference reference value is selected.
  • the information reproducing apparatus of the present invention has the same timing as the recording data recorded on the recording medium.
  • Clock generation means for generating an unsynchronized asynchronous sample clock, AZD conversion means for sampling the recording data of the recording medium force with the asynchronous sample clock of the clock generation means, and a reference reference value based on a predetermined phase are input.
  • the analog data read from the recording medium is sampled by the asynchronous sample clock, becomes asynchronous sample data, and is maximum likelihood decoded by the Viterbi decoding means.
  • the reference value used for maximum likelihood decoding is also a reference value corresponding to the phase.
  • a reference reference value based on a predetermined phase is learned and corrected, and thereafter, based on the corrected reference reference value V Since the reference value is repeatedly generated by the reference value generating means, the generated reference value becomes an appropriate value adaptively.
  • the reference value can be adaptively corrected even in the asynchronous sampling method, so that the output quality of the Viterbi decoder is greatly improved. It is possible to improve the accuracy of the reproduction data by improving.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration of an information reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an operation explanatory diagram of a timing detector provided in the information reproducing apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of a reference value calculation method by a reference value generator provided in the information reproducing apparatus.
  • FIG. 4 shows how the reference reference value learning is performed by the reference reference value learning device provided in the information reproducing apparatus, and FIG. 4 (a) shows two zero phase reference reference values to be learned (B) shows the learning depending on the error between the reference value at phase ⁇ and the input signal value X of the Viterbi decoder.
  • Timing detector (timing detection means)
  • Reference value generator (reference value generation means)
  • Standard reference value learning unit (Standard reference value learning means)
  • FIG. 1 shows the overall schematic configuration of the information reproducing apparatus of the present embodiment.
  • the information reproducing apparatus 100 reproduces recorded data recorded on a recording medium 101 such as a DVD and a pseudo-synchronized clock that is pseudo-synchronized with the recording timing of the recorded data.
  • AFE Analog Front End
  • AZD change ⁇ 103 clock generator (clock generation means) 104, waveform shaper 105, timing detector (timing detection means) 106, and Viterbi decoding Unit (Viterbi decoding means) 107, reference value generator (reference value generation means) 108, and standard reference value learner (standard reference value learning means) 109.
  • the digital data recorded on the recording medium 101 is read by an optical pickup (not shown) to become an analog signal.
  • This analog signal is shaped by AFE102 and converted to digital data by AZD conversion 103.
  • the sample clock of A / D conversion 103 is a clock generated by the clock generator 104, and the timing of the clock is recorded on the recording medium 101. It is not necessarily synchronized with the timing of data. That is, an asynchronous sample clock.
  • the digital data output from the AZD converter 103 can also be called asynchronous sampling data.
  • the asynchronous sample data is waveform-shaped by the waveform shaper 105 and input to the timing detector 106 and the Viterbi decoder 107.
  • the timing detector 106 generates and outputs two types of signals from the waveform-shaped digital data. One of them is the phase signal ⁇ of the asynchronous sample clock when the recording digital data timing of the recording medium 101 is used as a reference, and the other is a pseudo-recording timing of the recording digital data of the recording medium 101. This is a pseudo sync signal synchronized with
  • the Viterbi decoder 107 is closest to the waveform-shaped digital data sequence, and decodes the most probable data by searching for a reference value sequence.
  • the waveform-shaped digital data and the reference value are both asynchronous with the recording digital data in the recording medium 101.
  • the decoded data is simulated. Are synchronized.
  • the Viterbi decoder 107 not only performs maximum likelihood decoding, but also performs conversion from asynchronous sample data to synchronous data at the same time.
  • the reference value used in the Viterbi decoder 107 is generated by the reference value generator 108.
  • the reference value of the reference value generator 108 is a reference reference value learning that stores in advance a reference ⁇ signal (described later) detected by the timing detector 106 and a reference reference value based on a predetermined phase (for example, zero phase). Based on the reference reference value of the instrument 109.
  • the reference reference value learning unit 109 stores a reference input value of a predetermined input terminal IN force of the semiconductor chip, and stores the input signal (that is, asynchronous sampling data) and output of the Viterbi decoder 107. Based on the data and the phase ⁇ , the stored reference reference value is adaptively learned. By this learning, the error rate of the decoded data from the Viterbi decoder 107 is reduced.
  • the waveform shaper 105, timing detector 106, Viterbi decoder 107, reference value generator 108, and reference reference value learner 109 operate at the timing of the asynchronous sample clock generated by the clock generator 104. . [0039] Next, operations of the timing detector 106, the Viterbi decoder 107, the reference value generator 108, and the reference reference value learner 109 will be described in detail.
  • timing detector 106 First, the configuration and operation of the timing detector 106 will be described in detail with reference to FIG.
  • one cycle of channel bits is 2 ⁇
  • the boundary between channel bits and channel bits is phase ⁇ , that is, zero phase.
  • the asynchronous sample clock generated by the clock generator 104 is a clock that is V ⁇ in synchronization with the timing at which the channel bit boundary appears. If the timing relationship between the channel bits and the asynchronous sample clock is as shown in Figure 2, it can be said that the position of the first rising edge of the asynchronous sample clock is at the position of 0.2. The next rising edge is 1.8 ⁇ , and the next is 1.4 ⁇ . In order to facilitate hardware implementation, it is effective to divide by 2 ⁇ and normalize to 0.1, 0.9, and 0.7, respectively.
  • the pseudo synchronization signal generated by the timing detector 106 is a signal that becomes 1 when the phase exceeds 2 ⁇ and becomes 0 when the phase does not exceed 2 ⁇ . Because it is asynchronous, the number of channel bits and the number of asynchronous sample clocks do not match as they are, but they can be matched by thinning out the asynchronous sample clock when the pseudo synchronous signal power is so.
  • the recording data is obtained by converting (2, 10) RLL (Run Length Limited) code into NRZI (Non Return to Zero Inverse).
  • RLL Random Length Limited
  • NRZI Non Return to Zero Inverse
  • the input of the Viterbi decoder 10 7 when it is completely synchronously sampled and ideally shaped is PR (3, 4, 4, 3) characteristics.
  • the values that can be taken as input values are the five values ⁇ 0, 3, 7, 11, 14 ⁇ .
  • the eight values are referred to as zero phase standard reference values (standard reference values based on zero phase).
  • the suffixes of the eight zero-phase standard reference values R,... are four data forces.
  • the zero phase standard reference value R is used as a standard reference value, but it can also be a standard reference value ( ⁇ phase standard reference value) based on a phase of ⁇ . It is also possible to use a standard reference value based on other phases.
  • the actual Viterbi decoder 107 input is asynchronous sampled data in the present embodiment, which is not completely synchronously sampled. Therefore, the zero phase reference value R cannot be used as it is when calculating the branch metric. The reference value r corresponding to the phase when sampled must be obtained.
  • FIG. 3 shows a method for generating the reference value r by the reference value generator 108.
  • the black circle represents the zero phase reference value.
  • PR 3, 4, 4, 3
  • the broken line connecting the black and black circles is the reference value.
  • the reference value r is the two zero-phase reference references corresponding to two consecutive data series.
  • phase ⁇ is obtained as a parameter.
  • Phase ⁇ is 0 ⁇ 5 ⁇ (ie
  • a branch metric is calculated by the following equation.
  • ⁇ represents an input signal value to the Viterbi decoder 107
  • bm represents a branch metric
  • the path selection signal power also determines the output value of the Viterbi decoder 107.
  • the reference value r is obtained from the zero phase reference value R and the phase ⁇ .
  • the learning is performed for the zero phase reference value R, and the zero phase reference value is calculated based on the error (X—r) between the Viterbi input value X and the generated reference value r and the phase ⁇ . Modify R.
  • the formalities are shown below.
  • learning is performed based on the learning formula 4, but the present invention is not limited to this, and for example, both the two zero phase reference reference values R 1 and R 2 are not corrected.
  • Equation 4 Equation 4
  • Ts is the period of the asynchronous sampling clock
  • x (kTs) is the input of the Viterbi decoder 107 at time kTs
  • rML (kTs) is the most probable reference value at time kTs.
  • the procedure for minimizing the error function E in this way is generally called the least mean square (LMS) method. Since the reference value rML (kTs) is determined by the two zero-phase reference values Rij kl and Rjklm, the error function E is also an implicitly defined function with respect to the zero-phase reference value. Therefore, considering a space where each zero phase reference value is an axis, and if the value defined by the error function E is considered as a height, the error function E is an error surface as a hypersurface in the zero phase reference value space. Will give. Any zero To reach the minimum value of this error surface from the state of the phase reference value, for example, each zero phase reference value is proportional to 3E / 3R. (Formula 6)
  • Equation 6 can be expressed by the differential formula of the composite function. It can be expanded as (Equation 7).
  • the coefficient is changed for the first time after all n points have been given. However, if the coefficient ⁇ is sufficiently small, the coefficient is repeated for each given point. That is,
  • the above theoretical formula uses the most probable data series ML as a condition for obtaining the zero phase reference reference value R to be learned. However, in implementation, it is easier to select the zero phase reference reference value R to be learned after the most probable data sequence ML is determined. In that case, when the most promising data series ML is determined, two types of zero phase reference values are updated simultaneously.
  • the update formula when the most probable data series ML is abcde is the learning formula 4 described above.
  • the most probable data series ML can be obtained from the output of the Viterbi decoder 107.
  • a long delay adjuster is required.
  • a decrease in stability due to a longer feedback loop may be a problem.
  • the present invention generates a reference value used for Viterbi decoding based on a standard reference value and has a function of learning the standard reference value, so that a highly accurate error can be obtained. It is useful as an information reproducing apparatus that can perform correction.

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Abstract

　非同期サンプルデータを用いて最尤復号するビタビ復号器を備えた情報再生装置において、記録媒体１０１からの記録データは、Ａ／Ｄ変換器１０３において、クロック生成器１０４で生成された非同期サンプルクロックでサンプルされて、非同期サンプルデータとなる。タイミング検出器１０６は、記録媒体１０１の記録データのタイミングを基準とした前記非同期サンプルクロックの位相θを検出する。参照値生成器１０８は、ゼロ位相の基準位相参照値と、前記非同期サンプルクロックの位相信号θとに基づいて、ビタビ復号器１０７での最尤復号に使用する参照値を生成する。基準参照値学習器１０９は、前記位相θ信号と、ビタビ復号器１０７に入力される非同期サンプルデータと、参照値生成器１０８で生成された参照値とに基づいて、ゼロ位相の基準参照値を学習補正する。従って、ビタビ復号器で使用する参照値を逐次適切値に修正できる。

Description

明 細 書
情報再生装置
技術分野
[0001] 本発明は、情報再生装置に関し、特に、ビタビアルゴリズムを用いる情報再生装置 に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、ビタビ復号器を備えた情報再生装置として、例えば特許文献 1に記載される ように、同期サンプリングデータを得て、その後、この同期サンプリングデータをビタビ 復号器に入力して、最も確から U、データを再生して 、るものがある。
[0003] 一方、例えば特許文献 2に記載されるように、非同期サンプリングデータを直接ビタ ビ復号器に入力して、最も確力も 、データを再生して 、るものがある。
特許文献 1：特許第 3260870号公報
特許文献 2：特許第 3628790号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、ビタビ復号器への入力信号には、様々な要因による雑音や歪みが加わつ ている。それらの雑音や歪みを無効化できるように、ビタビ復号器で使用する参照値 を適応的に変化させることが出来れば、ビタビ復号器の出力の品質は大幅に向上す る。
[0005] し力しながら、ビタビ復号器への入力が同期サンプリングデータの場合には、幾つ かの参照値学習方法が提案されており、前記特許文献 1記載の技術も参照値を学 習させているものの、非同期サンプリングデータの場合には、未だ提案されていない 課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、前記の観点から、ビタビ復号器への入力が非同期サンプリングデータの 場合にも、ビタビ復号器で使用する参照値を適切値に修正して、ビタビ復号器の出 力の品質の向上を図ることにある。 [0007] 前記目的を達成するため、本発明では、ビタビ復号器のビタビ復号に使用する参 照値を予め記憶せず、その参照値を生成する所定位相基準の基準参照値を予め記 憶しておき、この基準参照値を学習することとする。ここで、所定位相基準の基準参 照値を予め記憶する理由を記す。ビタビ復号器への入力が同期サンプリングデータ の場合には、ビタビ復号に使用する参照値はその数が少なくて済むが、非同期サン プリングデータの場合には、その非同期サンプリングデータの位相に応じて、用いる 参照値を変更する必要があるため、予め記憶しておく参照値の数が膨大になり、そ の結果、回路規模が増大する欠点を招く。そこで、本発明では、ゼロ位相や π位相 などの特定の位相における参照値を基準参照値として予め記憶しておき、この基準 参照値から、非同期サンプリングデータの位相に応じた参照値を算出生成することに より、予め記憶すべき参照値の数を低減して、回路規模の削減を図ることとしている。
[0008] すなわち、本発明の情報再生装置は、所定位相を基準とする基準参照値が入力さ れ、前記基準参照値に基づ!、てビタビ復号時の参照値を生成する参照値生成手段 と、前記参照値生成手段により生成された参照値と入力信号とに基づいて最尤復号 を行うビタビ復号手段とを備えると共に、前記参照値生成手段により生成された参照 値と前記入力信号との誤差に基づいて前記基準参照値を学習して修正する基準参 照値学習手段とを備えたことを特徴とする。
[0009] 本発明は、前記情報再生装置において、前記ビタビ復号手段に入力される入力信 号は、記録媒体に記録された記録データのタイミングとは同期していない非同期サン プルクロックでサンプリングされた非同期サンプリングデータであることを特徴とする。
[0010] 本発明は、前記情報再生装置において、前記参照値生成手段は、前記ビタビ復号 手段に入力される入力信号の連続する 2つのデータ系列に対応する 2つの基準参照 値に基づ 、て、前記ビタビ復号時の参照値を生成することを特徴とする。
[0011] 本発明は、前記情報再生装置において、記録媒体の記録データのタイミングを基 準とした前記非同期サンプルクロックの位相を検出するタイミング検出手段を備え、 前記参照値生成手段は、前記タイミング検出手段により検出した非同期サンプルクロ ックの位相、及び前記ビタビ復号手段に入力される入力信号の連続する 2つのデー タ系列に対応する 2つの基準参照値に基づ 、て、前記ビタビ復号時の参照値を生成 することを特徴とする。
[0012] 本発明は、前記情報再生装置において、前記参照値生成手段は、前記所定位相 を基準とする 2つの基準参照値の間を、前記タイミング検出手段により検出した非同 期サンプルクロックに応じて、線形補間して、前記位相ビタビ復号時の参照値を生成 することを特徴とする。
[0013] 本発明は、前記情報再生装置において、前記参照値生成手段は、前記ビタビ復号 時の参照値を、下記式 ^ - Rabcd 4Rbcik
a,b,c,a,e =〗0,1 )
(abed, bcdeは、入力信号の連続する 2つのデータ系列を示す）
に基づ!/ヽて生成することを特徴とする。
[0015] 本発明は、前記情報再生装置において、前記所定位相を基準とする基準参照値 は、ゼロ位相を基準とするゼロ位相基準参照値であることを特徴とする。
[0016] 本発明は、前記情報再生装置において、前記所定位相を基準とする基準参照値 は、 π位相を基準とする π位相基準参照値であることを特徴とする。
[0017] 本発明は、前記情報再生装置において、前記基準参照値学習手段は、前記参照 値生成手段により生成された参照値と前記入力信号との誤差に基づいて、前記参照 値生成手段が参照値の生成に使用した 2つの基準参照値を修正することを特徴とす る。
[0018] 本発明は、前記情報再生装置において、前記基準参照値学習手段は、参照値の 生成に使用した 2つの基準参照値を、下記式
[0019] . ヽ, 、
^ =
(abed, bcdeは、入力信号の連続する 2つのデータ系列を示す）
に基づ!/、て学習して修正することを特徴とする。
[0020] 本発明の情報再生装置は、記録媒体に記録された記録データのタイミングとは同 期していない非同期サンプルクロックを生成するクロック生成手段と、前記クロック生 成手段の非同期サンプルクロックで前記記録媒体力 の記録データをサンプリング する AZD変換手段と、前記記録媒体の記録データのタイミングを基準とした前記非 同期サンプルクロックの位相を検出するタイミング検出手段と、前記タイミング検出手 段により検出された非同期サンプルクロックの位相と、所定位相を基準とする基準参 照値とが入力され、前記基準参照値と前記位相とに基づ!、てビタビ復号時の参照値 を生成する参照値生成手段と、前記 AZD変換手段によりサンプリングされた非同期 サンプリングデータと、前記参照値生成手段の参照値とに基づいて、最尤復号を行う ビタビ復号手段とを備えると共に、前記所定位相を基準とする基準参照値を予め有 すると共に、前記タイミング検出手段により検出された位相と、前記 AZD変換手段 によりサンプリングされた非同期サンプリングデータとに基づいて、前記基準参照値 を学習する基準参照値学習手段とを備えたことを特徴とする。
[0021] 本発明は、前記情報再生装置において、前記基準参照値学習手段は、前記ビタビ 復号手段の出力を用いて、学習すべき基準参照値を選択することを特徴とする。
[0022] 本発明は、前記情報再生装置において、前記基準参照値学習手段は、前記ビタビ 復号手段に備える生き残りパス管理部の途中結果を用いて、学習すべき基準参照 値を選択することを特徴とする。
[0023] 本発明は、前記情報再生装置において、前記基準参照値学習手段は、前記ビタビ 復号手段で演算した各パスメトリックのうちの最小値を用いて、学習すべき基準参照 値を選択することを特徴とする。
[0024] 本発明は、前記情報再生装置において、前記基準参照値学習手段は、ビタビ復号 手段に入力される入力信号に基づいてビタビ復号手段の出力値を仮判定した仮判 定値を用いて、学習すべき基準参照値を選択することを特徴とする。
[0025] 本発明は、前記情報再生装置において、前記基準参照値学習手段は、前記ビタビ 復号手段の出力、前記ビタビ復号手段に備える生き残りパス管理部の途中結果、前 記ビタビ復号手段で算出した各パスメトリックのうちの最小値、及び、ビタビ復号手段 に入力される入力信号に基づいてビタビ復号手段の出力値を仮判定した仮判定値 のうち、何れか 1つを選択して、学習すべき基準参照値を選択することを特徴とする。
[0026] 本発明の情報再生装置は、記録媒体に記録された記録データのタイミングとは同 期していない非同期サンプルクロックを生成するクロック生成手段と、前記クロック生 成手段の非同期サンプルクロックで前記記録媒体力 の記録データをサンプリング する AZD変換手段と、所定位相を基準とする基準参照値が入力される入力端子と 、前記 AZD変換手段によりサンプリングされた非同期サンプリングデータと、前記入 力端子に入力された基準参照値に応じて生成された参照値との誤差に基づいて、 最尤復号を行うビタビ復号手段とを備えた
ことを特徴とする。
[0027] 以上により、本発明の情報再生装置では、記録媒体から読み出されたアナログデ ータは、非同期サンプルクロックでサンプルされて、非同期サンプルデータとなってビ タビ復号手段で最尤復号される。この最尤復号に際して、前記非同期サンプルデー タが記録媒体のデータの記録タイミングを基準とした位相を持っため、最尤復号に使 用される参照値もその位相に対応した参照値が使用される。そして、ビタビ復号手段 に入力される非同期サンプルデータと前記参照値との誤差に基づいて、所定位相を 基準とする基準参照値が学習補正され、その後にこの補正後の基準参照値に基づ V、て前記参照値が参照値生成手段で生成されることが繰り返されるので、この生成さ れる参照値は適応的に適切値になって行く。
発明の効果
[0028] 以上説明したように、本発明の情報再生装置によれば、非同期サンプリング方式で あっても、参照値を適応的に修正することができるので、ビタビ復号器の出力の品質 を大幅に向上させて、再生データの高精度化を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]図 1は本発明の実施形態の情報再生装置の全体概略構成を示す図である。
[図 2]図 2は同情報再生装置に備えるタイミング検出器の動作説明図である。
[図 3]図 3は同情報再生装置に備える参照値生成器による参照値の算出方法の概略 を示す図である。
[図 4]図 4は同情報再生装置に備える基準参照値学習器による基準参照値の学習の 様子を示し、同図 (a)は学習の対象となる 2つのゼロ位相基準参照値を示す図、同 図 (b)は位相 Θでの参照値とビタビ復号器の入力信号値 Xとの誤差に応じて学習の 対象となる 2つのゼロ位相基準参照値を学習する様子を示す図、同図 (c)は学習後 の 2つのゼロ位相基準参照値を示す図である。
符号の説明
[0030] 101 記録媒体
102 アナログフロントエンド
103 AZD変換器 (AZD変換手段）
104 クロック生成器 (クロック生成手段）
105 波形整形器
106 タイミング検出器 (タイミング検出手段）
107 ビタビ復号器 (ビタビ復号手段）
108 参照値生成器 (参照値生成手段）
109 基準参照値学習器 (基準参照値学習手段）
IN 入力端子
発明を実施するための最良の形態
[0031] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[0032] 本実施形態の情報再生装置の全体概略構成を図 1に示す。
[0033] 本実施形態の情報再生装置 100は、 DVDなどの記録媒体 101に記録されて 、る 記録データと、その記録データの記録タイミングに擬似的に同期した擬似同期クロッ クとを再生するものであって、 AFE (Analog Front End) 102と、 AZD変^^ 103 と、クロック生成器 (クロック生成手段） 104と、波形整形器 105と、タイミング検出器（ タイミング検出手段） 106と、ビタビ復号器 (ビタビ復号手段） 107と、参照値生成器（ 参照値生成手段） 108と、基準参照値学習器 (基準参照値学習手段） 109とを有して いる。
[0034] 先ず、情報再生装置 100内部の概略構成及び動作の概要を説明する。記録媒体 101に記録されて 、るデジタルデータは、光ピックアップ（図示せず)で読み取られて アナログ信号となる。このアナログ信号は AFE102で整形され、 AZD変翻 103で デジタルデータに変換される。 A/D変翻 103のサンプルクロックはクロック生成器 104で生成されたクロックであり、そのクロックのタイミングは記録媒体 101に記録され ているデータのタイミングとは必ずしも同期していない。すなわち、非同期サンプルク ロックである。また、 AZD変換器 103が出力するデジタルデータは、非同期サンプリ ングデータと呼ぶこともできる。この非同期サンプルデータは波形整形器 105で波形 整形され、タイミング検出器 106及びビタビ復号器 107に入力される。
[0035] 前記タイミング検出器 106は、波形整形されたデジタルデータから、 2種類の信号 を生成して出力する。そのうち 1つは、記録媒体 101の記録デジタルデータのタイミン グを基準としたときの非同期サンプルクロックの位相信号 Θであり、他の 1つは記録媒 体 101の記録デジタルデータの記録タイミングに擬似的に同期した擬似同期信号で ある。
[0036] 前記ビタビ復号器 107は、波形整形されたデジタルデータ系列に最も近!、参照値 系列を探索することによって、最も確からしいデータを復号する。波形整形されたデ ジタルデータと参照値とは何れも記録媒体 101内の記録デジタルデータとは非同期 であるが、タイミング検出器 106が出力する擬似同期信号を用いることにより、復号デ ータを擬似的に同期させている。すなわち、ビタビ復号器 107は最尤復号を行うだけ でなぐ非同期サンプルデータから同期データへの変換も同時に行っていることにな る。
[0037] 前記ビタビ復号器 107で用いられている参照値は、参照値生成器 108によって生 成されたものである。この参照値生成器 108の参照値は、タイミング検出器 106で検 出された位相 Θ信号 (後述)と、所定位相 (例えばゼロ位相）を基準とする基準参照 値を予め記憶する基準参照値学習器 109の基準参照値とに基づいて、生成される。 更に、前記基準参照値学習器 109は、半導体チップの所定入力端子 IN力も基準参 照値が入力されて記憶しており、前記ビタビ復号器 107の入力信号 (即ち、非同期サ ンプリングデータ)及び出力データと、前記位相 Θとに基づいて、その記憶した基準 参照値を適応的に学習する。この学習によって、ビタビ復号器 107からの復号データ の誤り率が低減する。
[0038] 尚、前記波形整形器 105、タイミング検出器 106、ビタビ復号器 107、参照値生成 器 108、基準参照値学習器 109は、クロック生成器 104が生成する非同期サンプル クロックのタイミングで動作する。 [0039] 続いて、タイミング検出器 106、ビタビ復号器 107、参照値生成器 108及び基準参 照値学習器 109の動作を詳しく説明する。
[0040] 先ず、図 2を用いて、タイミング検出器 106の構成及びその動作を詳しく説明する。
同図では、チャネルビットの 1周期を 2 πとし、チャネルビットとチャネルビットの境界を 位相 Ο π、すなわち、ゼロ位相としている。クロック生成器 104が生成した非同期サン プルクロックは、その名の通り、チャネルビットの境界が現れるタイミングとは同期して Vヽな 、クロックである。チャネルビットと非同期サンプルクロックのタイミング関係が図 2 のような場合、非同期サンプルクロックの最初の立上りエッジの位置は 0. 2 の位置 にあると言える。そして、次の立上りエッジは 1. 8 π、その次は 1. 4 πと続いて行く。 ハードウェア化を容易にするためには、 2 πで割って、各々、 0. 1、 0. 9、 0. 7· ··に正 規化すると、効果的である。
[0041] タイミング検出器 106が生成する擬似同期信号は、位相が 2 πを超えたときに 1を、 超えなかったときに 0となる信号である。非同期であるが故に、チャネルビットの数と非 同期サンプルクロックの数はそのままでは一致しないが、擬似同期信号力 soのときの 非同期サンプルクロックを間引くことにより、一致させることが可能である。
[0042] 次に、ビタビ復号器 107及び参照値生成器 108の構成及びその動作について詳し く説明する。
[0043] 説明を容易にするために、記録データは（2, 10)RLL (Run Length Limited)符 号を NRZI (Non Return to Zero Inverse)変換されたものとする。すなわち、記録 データの「1」は最低 3回連続し、「0」もまた最低 3回連続する。「0101」や「0110」の ようなデータ系列は存在しない。このとき、記録データ系列力 導かれる状態の数は 8つである。
[0044] また、完全に同期サンプルされて理想的に波形整形された場合のビタビ復号器 10 7の入力が PR (3, 4, 4, 3)特性であるとする。このとき、入力値として取り得る値は {0 , 3, 7, 11, 14}の 5値である。
[0045] 前記 8つの状態と 5値の対応を下式に示す。 [0046] R _ n
^.)001 _ 3
= 7
¾in =
^iooo _ 3
ioo _つ
n。= U (式 1)
Rm i = 14
[0047] 前記の 8つの値をゼロ位相基準参照値 (ゼロ位相を基準とする基準参照値）と呼ぶ 。前記 8つのゼロ位相基準参照値 Rの添符号 、 …は、 4つのデータ力 なる畳
0000 0001
み込み符号の連続するデータ入力系列を示し、例えば、データ系列が abcdefg〜 = 0000111 · · ·のとき、添符号 = を示し、次の添符号 はチャネルビットが 1つ
0000 abed 0001
進んだデータ系列であって添符号 = を示している。
0001 bcde
[0048] 尚、本実施形態では、ゼロ位相基準参照値 Rを基準参照値として ヽるが、位相が π のときを基準とする基準参照値（π位相基準参照値)とすることもできるし、また、それ 以外の位相を基準とする基準参照値とすることも可能である。
[0049] 実際のビタビ復号器 107の入力は、完全に同期サンプルされたものではなぐ本実 施形態においては非同期サンプルデータである。そのため、ブランチメトリックを求め る際、ゼロ位相基準参照値 Rをそのまま用いるわけにはいかない。サンプルされたと きの位相に応じた参照値 rを求めなければならな 、。
[0050] 図 3は、前記参照値生成器 108による参照値 rの生成方法を示している。同図中、 黒丸はゼロ位相基準参照値を表している。ゼロ位相基準参照値は 8種類あるが、理 想的に PR(3, 4, 4, 3)に等化されていると仮定しているので、 5値になる。そして黒 丸と黒丸を結ぶ破線が参照値である。参照値は 5ビットからなる 12種類になる。例え ば、参照値 r は、連続する 2つのデータ系列に対応する 2つのゼロ位相基準参照
00001
値 R 、 R から、位相 Θをパラメータとして求められる。位相 Θが 0· 5 π (すなわ
0000 0001
ち正規化すると、 0. 25)のときの参照値を図中白丸で表している。算出式を以下に 示す。 (θ) = f
= {^ - d) - RM +e- Rbcde
[0052] 他の参照値についても同様に算出する。
[0053] 尚、ここでは線形補間によって求める例を示しているが、他の補間方法を用いても 良い。
[0054] 算出した参照値とビタビ復号器 107の入力値に基づ 、てブランチメトリックを下記式 により算出する。
[ - bmabcde = (x - ra!xde (0)j
a,D,c,d,e = ίθ, 1 }
[0056] ここで、 χはビタビ復号器 107への入力信号値、 bmはブランチメトリックを表す。
[0057] 擬似同期信号力^のときはブランチメトリックを累積し、擬似同期信号が 1のときにパ スメトリックとパス選択信号を算出する。そして、パス選択信号力もビタビ復号器 107 の出力値を決定する。
[0058] 最後に、基準参照値学習器 109によるゼロ位相基準参照値 Rの学習について詳し く説明する。
[0059] 前述したように、参照値 rはゼロ位相基準参照値 Rと位相 Θとから求めて 、る。学習 はゼロ位相基準参照値 Rにつ 、て行うものであり、ビタビ入力値 Xと生成された参照 値 rとの誤差 (X— r)と、位相 Θとに基づいて、ゼロ位相基準参照値 Rを修正する。修 正式を以下に示す。
[0060] A D . a ,
^^ -'^ (式 4)
[0061] ここで、 は正の係数を表す。また、ここでの添符号 は最も確からしいデータ系
abcde
列を表している。ビタビ復号器 107の出力などから、最も確力 しいデータ系列 abed eを求めた後、それに対応する参照値 r と、ビタビ入力値 Xと、位相 Θとを求めて、
abcde
ゼロ位相基準参照値 Rの修正値 ARを算出する。その一例を図 4に示す。図 4におい て、同図（a)では、データ系列 0011に対応するゼロ位相基準参照値 R と、チヤネ ルビットが 1ビット進んで前記データ系列に連続する次のデータ系列 0111に対応す るゼロ位相基準参照値 R とを修正するに際し、同図（b)に示すように、非同期サン
0111
プリングクロックの位相 Θが 0. 5 π (正規化した値では 0. 25)のときの参照値 r = abcde r (0. 25) ( = 8)と、ビタビ復号器 107の入力信号値 x= 10と、所定値の係数 と
00111
を前記式 4に代入すると、同図（c)に示すように、例えば、 A R = A R = 1. 5が abed 0011
、 A R = A R = 0. 5が算出されて、学習後のゼロ位相基準参照値 R =R bcde 0111 abed 0011
= 8. 5、学習後のゼロ位相基準参照値 R =R = 11. 5が得られる。
bcde 0111
[0062] このように、前記学習式 4によれば、連続する 2つのデータ系列 abcd、 bcdeに対応 する 2つのゼロ位相基準参照値 R 、R の学習に際し、図 4 (c)から判るように、位 abed bcde
相 Θに近 、側のゼロ位相基準参照値 R =R が大きく修正され、位相 Θに遠!ヽ abed 0011
側のゼロ位相基準参照値 R =R が小さく修正される。
bcde 0111
[0063] 尚、本実施形態では、学習式 4に基づいて学習したが、本発明はこれに限定され ず、その他、例えば、 2つのゼロ位相基準参照値 R 、 R の双方を修正せず、他 abed bcae
の学習式を用いて 1つのゼロ位相基準参照値のみを修正しても良い。
[0064] 次に、前記式 4を導出した理論を説明する。
[0065] n個のビタビ入力が与えられたときの参照値の最適値を逐次的に算出する方法を 示す。先ず、次のような誤差関数 Eを考える。
[0066]
E = ^∑{x (kTs )- rML (kTs )f (式 5)
[0067] ここで、 kは整数、 Tsは非同期サンプリングクロックの周期、 x (kTs)は時刻 kTsにお けるビタビ復号器 107の入力、 rML (kTs)は時刻 kTsにおける最も確からしい参照 値を表している。
[0068] このような形の誤差関数 Eを最小にする手続きを一般に最小 2乗平均誤差 (least mean square, LMS)法という。参照値 rML (kTs)は 2つのゼロ位相基準参照値 Rij kl、 Rjklmで決まるため、誤差関数 Eもゼロ位相基準参照値に関して陰 (implicit)に 定義された関数となる。従って、各ゼロ位相基準参照値を軸としてできる空間を考え 、更に、この誤差関数 Eによって定義される値を高さと考えれば、誤差関数 Eはゼロ 位相基準参照値空間上の超曲面として誤差曲面を与えることになる。任意のゼロ位 相基準参照値の状態から、この誤差曲面の極小値に達するには、例えば、各ゼロ位 相基準参照値を、 3E/3R に比例した
Figure imgf000014_0001
(式 6)
( >0) ずつ変化させて 、けば良 、ことになる。これは誤差曲面上を最も急な傾斜方向に進 んでいくことに相当し、このような学習則を一般に最急降下法 (gradient decent me thod)という。
[0070] さて、前記のように定義されていれば、式 6は合成関数の微分公式により
Figure imgf000014_0002
(式 7) と展開できる。
[0072] ΘΕ
=- if ML = aocde
d{kTs) if ML = eabcd
0 othenvize (式 8) であるので、結局、式 6より、
[0073]
M∑{x{ Ts)-rM!)( -0 if ML = abcde
AR, ∑{ kT)-rML)0(kT) if ML = eabcd othenvize (式 9) という学習則が得られる。
[0074] 式 9の方法では、 n個全ての点が与えられた後に、初めて係数を変化させることにな るが、係数 μが十分に小さければ、各点が与えられる毎に係数を反復的に変化させ る、すなわち、
[0075]
(x(kTs)-rML)(l-0(k if ML = abcae
(X(kTs)-rur)e(kTs) if ML = eabcd
0 othenvize (式 10) [0076] としても、全体の変化量は最急降下法とほぼ等しくなる。また、シミュレーションに当た つてのメモリも少なくて済むことになる。
[0077] 前記の理論式は、学習すべきゼロ位相基準参照値 Rを求める条件として、最も確か らしいデータ系列 MLを用いている。しかし、実装するに際しては、最も確からしいデ ータ系列 MLが決定された後に、学習するゼロ位相基準参照値 Rを選択する方が容 易である。その際は、最も確力もしいデータ系列 MLが決まると、 2種類のゼロ位相基 準参照値を同時に更新することになる。最も確からしいデータ系列 MLが abcdeであ つたときの更新式が前述した学習式 4である。
[0078] 最も確力もしいデータ系列 MLは、ビタビ復号器 107の出力から求めることもできる 。しかし、ビタビ復号器 107の入力信号の振幅及び位相との遅延が大きいため、長い 遅延調整器が必要である。この場合には、面積及び電力でのデメリットが生じることに 加え、フィードバックループが長くなることに起因する安定性の減少が問題となること もある。これを解決するために、パスメモリの途中結果力も確からしいデータ系列を求 めても良い。こうすると、確力もしさは劣るが、パスメモリの長さ分だけ遅延調整器を削 減でき、ループも短くできる。更に、パスメトリックの最小値力も確力もしいデータ系列 を求めることも考えられ、また、ビタビ復号器 17の入力信号力も確からしいデータ系 列を仮判定することも可能である。どこ力も確からしいデータ系列を求めるかは、要求 される仕様で決定すれば良い。また、確力 しいデータ系列を求める前記の構成を 複数用意しておき、状況に応じて何れか 1つを選択するように、確からしいデータ系 列を求める方法を動的に切り替えても良い。
[0079] 尚、以上の説明では、 DVD力 のデータの情報再生の場合を例示して説明したが 、本願発明は、携帯電話、蓄積再生装置、デジタルテレビ又は車載機器などにも同 様に適用できるのは、勿論である。
産業上の利用可能性
[0080] 以上説明したように、本発明は、ビタビ復号に使用する参照値を基準参照値に基 づいて生成すると共に、この基準参照値を学習する機能を持たせたので、高精度な 誤り訂正を行うことができる情報再生装置として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 所定位相を基準とする基準参照値が入力され、前記基準参照値に基づ 、てビタビ 復号時の参照値を生成する参照値生成手段と、
前記参照値生成手段により生成された参照値と入力信号とに基づいて最尤復号を 行うビタビ復号手段とを備えると共に、
前記参照値生成手段により生成された参照値と前記入力信号との誤差に基づいて 前記基準参照値を学習して修正する基準参照値学習手段とを備えた
ことを特徴とする情報再生装置。
[2] 前記請求項 1記載の情報再生装置において、
前記ビタビ復号手段に入力される入力信号は、
記録媒体に記録された記録データのタイミングとは同期して 、な 、非同期サンプル クロックでサンプリングされた非同期サンプリングデータである
ことを特徴とする情報再生装置。
[3] 前記請求項 1又は 2記載の情報再生装置において、
前記参照値生成手段は、
前記ビタビ復号手段に入力される入力信号の連続する 2つのデータ系列に対応す る 2つの基準参照値に基づ 、て、前記ビタビ復号時の参照値を生成する
ことを特徴とする情報再生装置。
[4] 前記請求項 2記載の情報再生装置にお 、て、
記録媒体の記録データのタイミングを基準とした前記非同期サンプルクロックの位 相を検出するタイミング検出手段を備え、
前記参照値生成手段は、
前記タイミング検出手段により検出した非同期サンプルクロックの位相、及び前記ビ タビ復号手段に入力される入力信号の連続する 2つのデータ系列に対応する 2つの 基準参照値に基づ 、て、前記ビタビ復号時の参照値を生成する
ことを特徴とする情報再生装置。
[5] 前記請求項 4記載の情報再生装置にお 、て、
前記参照値生成手段は、 前記所定位相を基準とする 2つの基準参照値の間を、前記タイミング検出手段によ り検出した非同期サンプルクロックに応じて、線形補間して、前記位相ビタビ復号時 の参照値を生成する
ことを特徴とする情報再生装置。
[6] 前記請求項 5記載の情報再生装置において、
前記参照値生成手段は、
前記ビタビ復号時の参照値を、下記式 [ θ) = f β )
= ^-e) - Rahcd +e- Rhcde
,b,c,d,e = {θ,ΐ}
(abed, bcdeは、入力信号の連続する 2つのデータ系列を示す）
に基づいて生成する
ことを特徴とする情報再生装置。
[7] 前記請求項 3〜5の何れか 1項に記載の情報再生装置において、
前記所定位相を基準とする基準参照値は、ゼロ位相を基準とするゼロ位相基準参 照値である
ことを特徴とする情報再生装置。
[8] 前記請求項 3〜5の何れか 1項に記載の情報再生装置において、
前記所定位相を基準とする基準参照値は、 π位相を基準とする π位相基準参照 値である
ことを特徴とする情報再生装置。
[9] 前記請求項 4記載の情報再生装置にお 、て、
前記基準参照値学習手段は、
前記参照値生成手段により生成された参照値と前記入力信号との誤差に基づいて 、前記参照値生成手段が参照値の生成に使用した 2つの基準参照値を修正する ことを特徴とする情報再生装置。
[10] 前記請求項 9記載の情報再生装置において、
前記基準参照値学習手段は、 参照値の生成に使用した 2つの基準参照値を、下記式
^ = (x - rMe ) {\- 0 )
= \^- rabcde )0
(abed, bcdeは、入力信号の連続する 2つのデータ系列を示す）
に基づ!/、て学習して修正する
ことを特徴とする情報再生装置。
[11] 記録媒体に記録された記録データのタイミングとは同期していない非同期サンプル クロックを生成するクロック生成手段と、
前記クロック生成手段の非同期サンプルクロックで前記記録媒体からの記録データ をサンプリングする AZD変換手段と、
前記記録媒体の記録データのタイミングを基準とした前記非同期サンプルクロック の位相を検出するタイミング検出手段と、
前記タイミング検出手段により検出された非同期サンプルクロックの位相と、所定位 相を基準とする基準参照値とが入力され、前記基準参照値と前記位相とに基づいて ビタビ復号時の参照値を生成する参照値生成手段と、
前記 AZD変換手段によりサンプリングされた非同期サンプリングデータと、前記参 照値生成手段の参照値とに基づいて、最尤復号を行うビタビ復号手段とを備えると 共に、
前記所定位相を基準とする基準参照値を予め有すると共に、前記タイミング検出手 段により検出された位相と、前記 AZD変換手段によりサンプリングされた非同期サン プリングデータとに基づいて、前記基準参照値を学習する基準参照値学習手段とを 備えた
ことを特徴とする情報再生装置。
[12] 前記請求項 1記載の情報再生装置において、
前記基準参照値学習手段は、
前記ビタビ復号手段の出力を用いて、学習すべき基準参照値を選択する ことを特徴とする情報再生装置。
[13] 前記請求項 1記載の情報再生装置において、 前記基準参照値学習手段は、
前記ビタビ復号手段に備える生き残りパス管理部の途中結果を用いて、学習すベ き基準参照値を選択する
ことを特徴とする情報再生装置。
[14] 前記請求項 1記載の情報再生装置において、
前記基準参照値学習手段は、
前記ビタビ復号手段で演算した各パスメトリックのうちの最小値を用いて、学習すベ き基準参照値を選択する
ことを特徴とする情報再生装置。
[15] 前記請求項 1記載の情報再生装置において、
前記基準参照値学習手段は、
ビタビ復号手段に入力される入力信号に基づいてビタビ復号手段の出力値を仮判 定した仮判定値を用いて、学習すべき基準参照値を選択する
ことを特徴とする情報再生装置。
[16] 前記請求項 1記載の情報再生装置において、
前記基準参照値学習手段は、
前記ビタビ復号手段の出力、前記ビタビ復号手段に備える生き残りパス管理部の 途中結果、前記ビタビ復号手段で算出した各パスメトリックのうちの最小値、及び、ビ タビ復号手段に入力される入力信号に基づいてビタビ復号手段の出力値を仮判定 した仮判定値のうち、何れか 1つを選択して、学習すべき基準参照値を選択する ことを特徴とする情報再生装置。
[17] 記録媒体に記録された記録データのタイミングとは同期して 、な 、非同期サンプル クロックを生成するクロック生成手段と、
前記クロック生成手段の非同期サンプルクロックで前記記録媒体からの記録データ をサンプリングする AZD変換手段と、
所定位相を基準とする基準参照値が入力される入力端子と、
前記 AZD変換手段によりサンプリングされた非同期サンプリングデータと、前記入 力端子に入力された基準参照値に応じて生成された参照値との誤差に基づいて、 最尤復号を行うビタビ復号手段とを備えた ことを特徴とする情報再生装置。
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