CN1527310A - 解码来自光存储介质的读出信号的电子电路 - Google Patents

解码来自光存储介质的读出信号的电子电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电子电路，用于解码来自光存储介质的读出信号，该电子电路包括：限制均衡器(108)，用于放大高频读出信号分量而基本上不增加符号间干扰，维特比检测器(110)，耦合到限制均衡器的输出，用于提供解码的读出信号，系数自适应电路(116)，用于将限制均衡器调谐到部分响应目标。

Description

解码来自光存储介质的读出信号的电子电路
技术领域
本发明涉及光存储介质的读取和解码领域，更特别地涉及高密度光盘，例如蓝光盘。
背景技术
目前已具有不同数据容量的各种各样的光存储介质，例如CD和DVD。为了增加具有某一固定直径的光盘的容量，必需减小光道间距和信道比特长度，这就要求减小激光光点尺寸，即，减小所使用的激光波长。目前，正在开发的光盘记录***利用具有405nm波长的蓝色激光二极管。
例如，存在用于大容量光盘记录格式的新兴标准，其中此大容量光盘记录格式使用蓝-紫色激光并且被称作″蓝光盘″或者″BD″光盘。蓝光盘标准的副本能够从Royal Phillips Electronics、Intellectual Property and Standards、Eindhoven、The Netherlands处获得。
为了进一步提高存储密度，由于较短波长、即被称为″信息密度″的光点尺寸和信道比特长度之间比率的增加，信道比特长度被减小到比光点尺寸减小时的增益更高的程度。
实际上，光信道具有如低通滤波器的特性，并且在该文献中，传递函数被称为“调制传递函数”，或者简单地MTF。
对于光盘上的高的数据存储密度，调制传递函数急剧降低，即，模拟读出信号的高频分量相对于低频分量大大地衰减。例如对于具有25GB存储容量的BD光盘，最短游程长度分量(2T)相对于最长游程长度8T被衰减超过20dB系数。这就导致了大量符号间干扰(ISI)，该符号间干扰正是在即使没有噪音时，眼图、即，通过对光电检测器(″读出信道1，RDCH1″)的四个单元的电流的求和而获得的HF信号也几乎关闭的原因。
为了恢复存储在高密度光盘上的用户数据，一般使用部分响应最大似然(PRML)检测方案。在一个标准的部分响应最大似然(PRML)检测***中，例如具有7个抽头的FIR过滤器被用于均衡到达所选择部分响应目标的输入信号。如果例如随着LMS(最小均方)算法的硬件实施，自适应地执行均衡以便进一步改善数据检测可靠性，那么需要付出相对高的实施努力。
另一方面，由于对于高密度光盘的调制传递函数与PR(1，2，1)相比太不相同，所以输入到具有存储长度为2的简单的部分响应目标如PR(1，2，1)的输入波形的再整形仅仅提供非最佳结果，并且要求对信号的高频分量的高增益增强。这就具有噪音也同时大大衰减的缺陷。
另一种可能性是使用具有存储长度为3例如PR(1，2，2，1)或者更多的更加复杂的部分响应目标。这具有的优点是：部分响应目标频率响应更加类似于光通道的MTF，因此只有高频信号分量的适度的放大是必需的。但是，严重的缺陷是必须付出高的实施努力(芯片面积)，并且由于复杂的维特比检测器不可能实现高的处理速度。
对于抖动测量，蓝光盘标准(BD)在其附件12.8定义了所谓的限制均衡器。
限制均衡器是一种非线性均衡器，它能够增强高频分量而不增加符号间干扰。此均衡器能够改善被输入到限幅器中的HF信号的质量，以及减少抖动。此限制均衡器从以下文献中也可以知道：
(1)F.Yokogawa，S.Miyanabe，M.Ogasawara，H.Kuribayashi，Y.Tomitaand K Yamamoto；Jpn.J.Appi.Phys.30(2000)819，
(2)S.Miyanabe，H.Kuribayashi and K.Yamamoto；Jpn J.Appl.Phys.38(1999)1715，
(3)Yshimi Tomita，Hiroshi Nishiwaki，Shogo Miyanabe，HirokiKuribayashi.Kaoru Yamamoto and Fumihiko Yokogawa；Jpn J Apl.Phys Vol 40(000)pp.1716-1722，Part 1，No.3B，March 2001.
例如，限制均衡器以传统线性均衡器作为第一级，以便减少符号间干扰并且增强高频信号分量。在线性均衡之后进行限制均衡。在限制信号之前，内插采样数据。限制均衡器结构几乎与FIR滤波器型线性均衡器的结构相同，但是限幅器限制除了中心接头信号之外的所再现信号的电平。FIR滤波器用作高频补偿均衡器，并且其增益取决于所选择的高频补偿系数。如果高频补偿系数变大，那么FIR滤波器的增益就大。
因此，本发明的一个目的是提供一种改善的用于光存储介质的读取的电子电路和电子设备，特别地用于蓝光盘，以及一种相应的方法和计算机程序产品。
发明内容
本发明提供一种电子电路，用于解码来自高密度光存储介质，例如蓝光盘(BD)的读信号，其中限制均衡器被用作用于随后的维特比检测器的部分响应均衡器。这样通过在适当的硬件上的努力，能够实现高可靠的数据检测。具体地，由于限制均衡器和部分响应最大似然(PRML)检测结合，能够使用更简单的部分响应目标和更简单的维特比检测器。
根据本发明进一步的优选实施方式，限制均衡器的高频补偿系数是可调整的，并且根据维特比检测器的输出、均衡读出信号的包络和从均衡的读信号获得的定时信息进行控制。
本发明进一步的优选实施方式将在从属权利要求中阐述。
附图说明
在下文中通过参考附图将非常详细地描述本发明的优选实施方式，其中：
图1是本发明电子电路的具体实施方式的方框图；
图2表示在限制均衡器输出端的波形；
图3表示以持续方式使用DSO测量的限制均衡器的输出；
图4表示对于部分响应目标PR(1，2，1)的目标波形；
图5表示图1的系数自适应电路组件的更加详细的方框图；
图6表示用于半幅信号电平的定时检测；
图7表示本发明一种方法的流程图。
具体实施方式
图1表示用于解码从高密度光盘获得的读信号的电子电路100的方框图。电子电路100具有用于把模拟读信号转换为数字信号的模拟-数字转换器(ADC)102。ADC 102的数字输出与前置均衡器104耦合，前置均衡器104的输出与限幅器106耦合。限幅器106用于定义基准电平并且用消除信号的不对称性。
限幅器106的输出与限制均衡器108耦合。限制均衡器108具有高频补偿系数″m″，此高频补偿系数确定用于高频读信号分量放大的增益。限制均衡器108被用作具有最大似然检测的部分响应均衡器，此部分响应均衡器是随后的维特比检测器110所必须的。维特比检测器110以NRZ信号格式输出被解码的读取信号。
此外电子电路100具有用于提供一比特时钟信号的锁相环(PLL)112。包络检测器114和系数自适应组件116形成控制***，用于调整限制均衡器108的高频补偿系数″m″，这将在下文中更加详细地解释。
与BD标准相反，模拟读取通道1眼图在通道比特位置的中间没有被采样，而在过零位置中被采样，这将导致在均衡器输出中的无零样本，其中此均衡器输出是用于PLL的输入。图2表示在限制均衡器输出端的波形。
通过适当的PLL电路、在限制均衡器和PLL之间具有偶数系数(例如2个系数0.5+0.5D)的附加FIR滤波器、或者任何其他可以想得到的装置能够实现这一相移。
图3示出以持续方式使用DSO测量的均衡器的输出。通过高频补偿系数″m″的修改，均衡器输出信号的较小信号电平能够被增加或者降低。
图4示出部分响应目标PR(1，2，1)的目标波形。这正体现出维特比检测器的输入信号看起来应是怎样的。它具有四种不同的信号电平：最大幅度(+1)、半幅(+0.5)、负半幅(-0.5)和负最大幅度(-1)。用于系数适应的振幅信号由包络检波器获得。此振幅信号也被用作在维特比检测器内部的分支度量计算的基准电平，即，分支度量计算跟随输入信号的增益变化。
通过调整限制均衡器的高频补偿系数″m″，能够实现两个波形的紧密合并。这是图1中的填充系数自适应组件116的任务，这在图5中进行详细表示。
系数自适应组件具有用于输入均衡的读取通道1的输入端500，其中读取通道1的输入是限制均衡器108的输出(参照图1)。均衡的读取通道1信号被延时，以便考虑维特比检测器110的相应延时。这通过延时块502来完成，延时块提供″nxT″的延时，此延时与维特比检测器110的延时相同。
此外均衡的读取通道1信号的振幅被施加到输入端504。振幅信号通过包络检波器114来提供(参照图1)。该振幅通过放大器506被除以二，以便提供半幅信号电平。通过减法器508将延时的均衡读取通道1与这个半幅信号电平相减，以便提供偏差信号″delta″。
通过增益系数510，信号″delta″被减弱，例如2的幂。这能够通过右移信号或把信号馈送给加法器520的低有效位来实现。所放大的″delta″信号被输入到积分器滤波器512。积分器滤波器512具有组件514，此组件用于将最终高频补偿系数″m″的范围限制为例如+/-1。此外，积分滤波器512具有多路复用器(MUX)516，它接收信号″更新″作为定时信息。MUX 516的输出被耦合到寄存器518，此寄存器存储实际的高频补偿系数值″m″。寄存器518的输出被反馈到加法器520。加法器520把放大的delta信号和高频补偿系数值″m″进行相加。相加的结果被输入到组件514。
此外，具有半幅检测器522，它用于检测当均衡的读取通道1信号在+0.5幅度电平时的时间点。此检测根据维特比检测器110(参照图1)输出的NRZ格式信号来执行。
半幅检测器522提供被输入到“与”门524的信号″测得的半幅″和延迟均衡器读取通道1信号的符号位。这样当均衡的读取通道1信号处于半幅信号电平时，“与”门524提供处于逻辑″1″的信号″更新″。在这些时间点处，积分器滤波器512工作并且在寄存器518中更新高频补偿系数值″m″。
来自维特比检测器的NRZ输出数据流用于找出半幅度电平应处于的位置。半幅检测器522根据部分响应PR(1，2，1)传送″1″用于每一个所检测的中间电平。均衡的读取通道1信号被延迟适当数目的比特时钟，即，它与符号位置信号″测得的半幅″相符。″更新″信号通过对所反转的符号位进行“与”运算而获得，以致自适应电路仅仅对于参考电平+0.5(图2中的圆圈)被启动。延迟的均衡读取通道1信号和半幅之间的差值乘以增益因子例如2^(-8)并且被加到老的系数值上，以便每当更新信号为高时形成新的系数值。否则寄存器值保持不变。
在图6中将更加详细地解释半幅检测器522。
半幅检测器522具有一连串的移位寄存器，包括D-型触发器600、602和604。由维特比检测器110(参照图1)提供的NRZ格式信号被施加到D-型触发器600的输入端。D-型触发器600的输出由A表示，D-型触发器602的输出由B表示，D-型触发器604的输出由C表示。输出A、B和C被输入到实现查找表608的组件606。
当均衡器读取通道1信号处于半幅度电平时，组件606输出处于逻辑″1″的信号″测得的半幅″。例如，如果A＝0、B＝0和C＝0，那么″测得的半幅″信号也是逻辑″0″，如果A＝1、B＝0和C＝0，那么″测得的半幅″信号处于逻辑″1″。
图7说明相应的流程图。在步骤700中，从光盘获得的数字读取信号被输入到限制均衡器，以便提供均衡的读出信号。在步骤702中，均衡的读取信号的所需半幅电平通过用包络检波器(参照图1的包络检波器114)检测均衡的读取信号的振幅而确定。在步骤704中，步骤700的均衡的读取信号通过维特比检测器的延迟被延迟，此维特比检测器被耦合到限制均衡器(参照图1的维特比检测器110)。所需的半幅信号电平和延迟均衡的读取信号在步骤708中被相减，以便提供偏差信号。在步骤706中，均衡的读出信号具有半幅信号电平时的时间点被检测。在这些时间点处，在步骤710中对在步骤708中获得的偏差执行积分，以便提供适合的高频补偿系数″m″。

Claims (11)

1.一种电子电路，用于解码来自光存储介质的读出信号，该电子电路包括：
限制均衡器(108)，用于放大高频读出信号分量而基本上不增加符号间干扰，
维特比检测器(110)，耦合到限制均衡器的输出，用于提供解码的读出信号。
2.根据权利要求1所述的电子电路，限制均衡器具有可调整的高频补偿系数(m)，用于放大高频读出信号分量，和装置(116)，用于基于通过维特比检测器所提供的解码的读出信号和通过限制均衡器所提供的均衡的读出信号而调整高频补偿系数。
3.根据权利要求1或者2所述的电子电路，通过限制均衡器所提供的均衡的读出信号具有振幅信号电平和中间信号电平，该电子电路还包括：
根据检测的幅度电平来确定所需中间信号电平的装置(114、504、506)，
检测均衡的读出信号的实际中间信号电平的装置(108、502)，
根据比较所需中间信号电平和实际被均衡读出信号而调整高频补偿系数的装置(116、512)。
4.根据权利要求1、2或者3所述的电子电路，所述确定所需中间信号水平的装置包括包络检波器(114)，用于检测实际振幅。
5.根据权利要求1至4中任何一个所述的电子电路，控制装置包括积分器(512)，用于积分所需中间信号电平和由限制均衡器提供的实际被均衡读出信号之间的偏差。
6.根据权利要求1至5中任何一个所述的电子电路，所述光存储介质是蓝光盘。
7.一种用于读取光存储介质的电子设备，此电子设备包括：
用于提供来自光存储介质的读出信号的装置，
限制均衡器(108)，用于放大高频读出信号分量而基本上不增加符号间干扰，
维特比检测器(110)，耦合到限制均衡器的输出，用于提供解码的读出信号。
8.一种读取光存储介质的方法，此方法包括下列步骤：
提供来自光存储介质的读出信号，
通过用于放大高频读出信号分量而实际上不增加符号间干扰的限制均衡器来均衡读出信号，
对所均衡的读出信号执行维特比检测，以便提供被解码的读出信号。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括根据解码的读出信号和均衡的读出信号而调整用于放大高频读出信号分量的高频补偿系数。
10.根据权利要求8或者9所述的方法，所述均衡的读出信号具有幅度电平和中间信号电平，此方法包括：
基于幅度电平的检测确定所需中间信号电平，
确定均衡的读出信号的实际中间信号电平，
基于实际的中间信号电平和所需中间信号电平来确定偏差信号，
积分偏差信号，以便提供调整的高频补偿系数。
11.如数字存储媒体一类的计算机程序产品，包括程序装置，用于通过下列步骤解码来自光存储介质的读出信号：
提供来自光存储介质的读出信号，
通过用于放大高频读出信号分量而实际上不增加符号间干扰的限制均衡器来均衡读出信号，
对所均衡的读出信号执行维特比检测，以便提供解码的读出信号。
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