DE102005032375A1 - Demodulation eines Abtastsignals eines Speichermediums - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Demodulation eines Abtastsignals (HF) eines Speichermediums, das auf die Verwendung einer PLL verzichtet, sowie ein Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben von Speichermedien, das ein solches Verfahren verwendet. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Demodulation eines Abtastsignals (HF) eines Speichermediums, wobei die Information im Abtastsignal (HF) in Pulslängen von einem ganzzahligen Vielfachen der Periode (T) der Modulationsfrequenz kodiert ist, hat die Schritte: DOLLAR A - Bestimmen (2) der aktuellen Pulslänge (pb1) und/oder der aktuellen Gesamtlänge (pb2) zweier aufeinander folgender Pulse, DOLLAR A - Bestimmen (3) der maximal im Abtastsignal (HF) vorkommenden Pulslänge (mpb1) und/oder der maximalen Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse und DOLLAR A - Vergleichen (4, 5) von zumindest zwei der bestimmten Werte (pb1, pb2, mpb1, mpb2) zum Bestimmen der Art des Abtastsignals oder zum Feststellen einer Synchronisations-Bitfolge.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Demodulation eines Abtastsignals eines Speichermediums, insbesondere eines optischen Speichermediums, sowie ein Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben von Speichermedien, das ein solches Verfahren verwendet.
  • Im modulierten Abtastsignal eines optischen Speichermediums, beispielsweise einer CD (Compact Disk) oder DVD (Digital Versatile Disk), ist die Information in Pulslängen von einem ganzzahligen Vielfachen der Periode T der Modulationsfrequenz kodiert. In Codewörtern, bei denen ein Bit jeweils einer Periode T entspricht, wird das Ende eines Pulses mit einer "1", Zeiten innerhalb des Pulses mit "0" markiert. Definiert sind eindeutige Bitfolgen zur Synchronisation (Sync Pattern), die einen Daten-Rahmen (Frame) starten, sowie die absolute Länge eines Daten-Rahmens. Entsprechende Kodierungen werden nicht nur bei optischen Speichermedien verwendet, sie sind beispielsweise auch bei magnetischen (z.B. Magnetbänder) oder magneto-optischen (z.B. magneto-optische Disk) Speichermedien sowie bei der Datenübertragung anzutreffen. Zur Dekodierung des Abtastsignals ist die Kenntnis der folgenden Punkte notwendig:
    • 1. Art des Signals (z.B. CD oder DVD)
    • 2. Startpunkt eines Daten-Rahmens
    • 3. Dauer der Periode T
  • Die Signalart wird in der Regel durch die Firmware des Lesegeräts eingestellt. Die korrekte Einstellung ist daher Vorraussetzung für die Funktion. Die Periodendauer T wird mit Hilfe einer PLL (Phase-Locked Loop, phasengekoppelter Regelkreis) ermittelt, die sich auf das Abtastsignal synchronisiert. Die Qualität der PLL ist somit von entscheidender Bedeutung. Mit bekannter Periodendauer T können die Synchronisations-Bitfolgen erkannt werden und die Dekodierung kann erfolgen.
  • Eine PLL muss sich auf das Signal aufsynchronisieren und reagiert somit empfindlich auf Störungen im Signal. Ebenfalls kann nicht länger die Frequenzstabilität des Systemtaktes erzielt werden, da die PLL den Systemtakt zwar als Referenz verwendet, jedoch bedingt durch Signalstörungen, Regelschwankung und Regelabweichungen die Stabilität der Referenz nicht erreichbar ist.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Demodulation eines Abtastsignals eines Speichermediums vorzuschlagen, das auf die Verwendung einer PLL verzichtet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Demodulation eines Abtastsignals eines Speichermediums, wobei die Information im Abtastsignal in Pulslängen von einem ganzzahligen Vielfachen der Periode T der Modulationsfrequenz kodiert ist, mit den Schritten:
    • – Bestimmen der aktuellen Pulslänge und/oder der aktuellen Gesamtlänge zweier aufeinander folgender Pulse,
    • – Bestimmen der maximal im Abtastsignal vorkommenden Pulslänge und/oder der maximalen Gesamtlänge zweier aufeinander folgender Pulse, und
    • – Vergleichen von zumindest zwei der bestimmten Werte zum Bestimmen der Art des Abtastsignals oder zum Feststellen einer Synchronisations-Bitfolge.
  • Das hier vorgestellte Verfahren verzichtet auf den Einsatz einer PLL, es verwendet die mit einem festen Takt, vorzugsweise dem Systemtakt, ausgemessenen Pulslängen. Der Systemtakt ist zeitlich stabil im ppm-Bereich und unabhängig von Signalstörungen. Negative Einflüsse durch Schwankungen einer PLL sind somit ausgeschlossen. Vorzugsweise wird das Abtastsignal mit einem Entscheider zunächst in ein zweistufiges Signal umgewandelt. Ein zweistufiges Signal vereinfacht die Messung der Pulslängen. Zur Erhöhung der Auflösung wird dabei die Position des Signaldurchgangs des Abtastsignals durch einen Referenzlevel des Entscheiders auf Bruchteile eines Taktes interpoliert. Durch eine Analyse der Pulsfolgen auf bestimmte Kriterien werden dann einzelne oder mehrere der folgenden Daten ermittelt:
    • 1. Art des Signals
    • 2. Synchronisationszeitpunkt (Synchronisations-Bitfolge)
    • 3. Periode T in Systemtakten
  • Diese Daten erlauben eine sichere Dekodierung des Abtastsignals.
  • Die Art des Abtastsignals wird vorzugsweise durch das Vergleichen der maximalen Gesamtlänge zweier aufeinander folgender Pulse mit der maximal im Abtastsignal vorkommenden Pulslänge bestimmt. Dabei wird das Abtastsignal einer ersten Art zugeordnet, wenn die maximale Gesamtlänge zweier aufeinander folgender Pulse gleich der zweifachen maximal vorkommenden Pulslänge ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Abtastsignal von einer Compact Disk oder einer BluRay Disk stammt. Das Abtastsignal wird hingegen einer zweiten Art zugeordnet, wenn die maximale Gesamtlänge zweier aufeinander folgender Pulse kleiner als die zweifache maximal vorkommende Pulslänge ist. Dies ist zum Beispiel für das Abtastsignal einer Digital Versatile Disk oder einer High Density Digital Versatile Disk gegeben.
  • Eine Synchronisations-Bitfolge wird je nach Art des Abtastsignals festgestellt, wenn entweder die aktuelle Gesamtlänge zweier aufeinander folgender Pulse größer als ein festgelegter Bruchteil der maximalen Gesamtlänge zweier aufeinander folgender Pulse ist (für die erste Signalart), oder wenn die aktuelle Pulslänge größer als ein festgelegter Bruchteil der maximal vorkommenden Pulslänge ist (für die zweite Signalart).
  • Zum Bestimmen der Periodendauer der Modulationsfrequenz werden vorteilhafterweise die Pulslängen zwischen zwei Synchronisations-Bitfolgen zur Dauer eines Daten-Rahmens aufsummiert und die so ermittelte Dauer durch einen von der Art des Abtastsignals abhängigen Wert geteilt. Auf diese Weise ist es möglich, die Periodendauer der Modulationsfrequenz ohne Zuhilfenahme einer PLL zu ermitteln. Der von der Art des Abtastsignals abhängige Wert ergibt sich aus der Anzahl von Perioden eines Daten-Rahmens, die das ermittelte Speichermedium verwendet.
  • Vorteilhafterweise weist ein Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben von Speichermedien, insbesondere optischen Speichermedien, Mittel zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung auf.
    •
  • Zum besseren Verständnis soll die Erfindung nachfolgend anhand der 1 und 2 erläutert werden. Es zeigen:
  • 1: ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung; und
  • 2: ein Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Speichermedien, das ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung, wie es im in 2 schematisch gezeigten Gerät 10 zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Speichermedien realisiert ist. Das mit einem optischen Abtaster 11 von einem optischen Speichermedium 12 gelesene Abtastsignal HF wird mit der Hilfe eines Entscheiders 13 (Slicer) in ein zweistufiges Signal BS umgewandelt 1. Zur Erhöhung der Auflösung wird die Position des Signaldurchgangs durch den Referenzlevel des Entscheiders 13 mit einem Interpolator 14 auf Bruchteile eines Taktes interpoliert. Eine Messeinheit 15 ermittelt aus dem Abstand der letzten zwei Signaldurchgänge unter Berücksichtigung der Interpolation die Pulslänge in Takten und Bruchteilen davon. Aus der so gewonnenen Folge von Messwerten MW werden die maximal vorkommende Pulslänge (mpb1) sowie die maximal vorkommende Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse ermittelt 3. Die maximalen Pulslängen werden nur in den Synchronisations-Bitfolgen verwendet.
  • Bei der für die CD verwendeten Kodierung (EFM, eight-to-fourteen modulation) ist die maximal vorkommende Pulslänge 11T (im Sync Header) sowie die maximale Länge zweier aufeinander folgender Pulse 22T für die Folge 11T/11T (ebenfalls im Sync Header). Im normalen Datenstrom treten zwar auch die Pulslängen 10T, 9T und 8T auf, die Gesamtlänge (pb2) zweier aufeinander folgender Pulse ist im normalen Datenstrom aber deutlich kleiner als 22T. Details dazu finden sich in ECMA-130: Data interchange on read-only 120 mm optical data disks (CD-ROM).
  • Bei der für die DVD verwendeten Kodierung (EFM+, eight-to-sixteen modulation) ist die maximal vorkommende Pulslänge 14T (im Sync Code) sowie die maximale Länge zweier aufeinander folgender Pulse 18T für die Folge 14T/4T (ebenfalls im Sync Code). Da die Pulslängen 13T, 12T und 11T im normalen Datenstrom nicht vorkommen, ist die Synchronisations-Bitfolge anhand der Länge von 14T gut erkennbar. Für Details siehe ECMA-337: Data Interchange on 120 mm and 80 mm Optical Disk using +RW Format – Capacity: 4,7 and 1,46 Gbytes per Side.
  • Zur Erkennung der Signalart werden nun von einer Auswerteeinheit 16 die maximal vorkommende Pulslänge (mpb1) sowie die maximale Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse verwendet 4. Falls es sich um das Signal einer CD handelt, ist mpb2 = 2·mpb1.
  • Handelt es sich hingegen um das Signal einer DVD, so ist mpb2 < 2·mpb1.
  • Dieser Unterschied zwischen den Signalarten wird zur Bestimmung der Signalart herangezogen, falls eine solche Bestimmung erforderlich ist.
  • Der Startpunkt eines Daten-Rahmens wird von der Auswerteeinheit 16 je nach Signalart über einen Vergleich der aktuellen Gesamtlänge (pb2) zweier aufeinander folgender Pulse mit der maximalen Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse oder der aktuellen Pulslänge (pb1) mit der maximalen Pulslänge (mpb1) bestimmt 5.
  • Im Falle einer CD wird die Gesamtlänge (pb2) des aktuellen und des vorhergehenden Pulses ermittelt. Eine Synchronisations-Bitfolge liegt vor, wenn pb2 > 0.9·mpb2.
  • Im Falle einer DVD wird die einfache Länge (pb1) des aktuellen Pulses bestimmt. Eine Synchronisations-Bitfolge liegt vor, wenn pb1 > 0.9·mbp1.
  • Die Pulslängen zwischen zwei Synchronisations-Bitfolgen werden aufintegriert zur Dauer TF eines Daten-Rahmens. Der so ermittelte Wert wird zur Bestimmung 6 der Periodendauer T der Modulationsfrequenz herangezogen. Der Daten-Rahmen einer CD hat eine Länge von 588T. Somit lässt sich die Periodendauer T wie folgt berechnen: T = TF/588.
  • Der Daten-Rahmen einer DVD hat hingegen eine Länge von 1488T, die Periodendauer T berechnet sich somit zu: T = TF/1488.
  • Das beschriebene Verfahren kann ohne Weiteres auch auf andere Typen von Speichermedien (sowohl optische als auch nicht-optische) übertragen werden. Beispielsweise ist die maximal vorkommende Pulslänge bei der für die BD (BluRay Disk) verwendeten Kodierung (17pp, RLL(1,7) Parity preserve/Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength Code) 9T sowie die maximale Länge zweier aufeinander folgender Pulse 18T für die Folge 9T/9T (in der Synchronisations-Bitfolge). Details zur 17pp-Kodierung offenbart US 6,879,637 .
  • Bei der HD-DVD (High Density Digital Versatile Disk) hingegen ist die maximal vorkommende Pulslänge 13T (im Sync Code) sowie die maximale Länge zweier aufeinander folgender Pulse 21T für die Folge 8T/13T. Die Pulslänge 12T kommt im normalen Datenstrom nicht vor. Siehe dazu US 2005/0105423.
  • Zur Erkennung der Signalart können wiederum die maximal vorkommende Pulslänge (mpb1) sowie die maximale Länge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse verwendet werden. Handelt es sich um das Signal einer BD, ist mpb2 = 2·mpb1.
  • Handelt es sich hingegen um das Signal einer HD-DVD, so ist mpb2 < 2·mpb1.
  • Der Daten-Rahmen einer BD hat eine Länge von 1932T, die Periodendauer T ist somit: T = TF/1932.
  • Für die HD-DVD mit einer Länge der Daten-Rahmen von 1116T ergibt sich: T = TF/1116.
  • Die Erkennung einer Synchronisations-Bitfolge erfolgt sinngemäß zur Erkennung bei CD und DVD. Für die BD wird die Gesamtlänge (pb2) des aktuellen und des vorhergehenden Pulses ermittelt. Eine Synchronisations-Bitfolge liegt hier vor, wenn pb2 > 0.9·mpb2.
  • Im Falle einer HD-DVD wird die einfache Länge (pb1) des aktuellen Pulses bestimmt. Eine Synchronisations-Bitfolge liegt wiederum vor, wenn pb1 > 0.9·mbp1.
  • Wie bei der Anwendung einer PLL, die bekanntlich auf die Takte der vorhergehenden Daten koppelt, kann auch zur Dekodierung der T-Wert der vorhergehenden Daten verwendet werden. Dies ermöglicht eine sofortige Dekodierung der aktuell gemessenen Lauflängen (rl) und erspart eine Zwischenspeicherung. Ist beispielsweise der aus den vorhergehenden Daten ermittelte Wert der Periodendauer T = 2.314 ts, wobei ts die Periode des Systemtaktes ist, und die gemessene Pulsbreite pb = 6.875 ts, so errechnet sich die Lauflänge rl zu: rl = (pb/T) = 2.97 => rl = 3 T.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Demodulation eines Abtastsignals (HF) eines Speichermediums, wobei die Information im Abtastsignal (HF) in Pulslängen von einem ganzzahligen Vielfachen der Periode (T) der Modulationsfrequenz kodiert ist, mit den Schritten: – Bestimmen (2) der aktuellen Pulslänge (pb1) und/oder der aktuellen Gesamtlänge (pb2) zweier aufeinander folgender Pulse, – Bestimmen (3) der maximal im Abtastsignal (HF) vorkommenden Pulslänge (mpb1) und/oder der maximalen Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse, und – Vergleichen (4, 5) von zumindest zwei der bestimmten Werte (pb1, pb2, mpb1, mpb2) zum Bestimmen der Art des Abtastsignals oder zum Feststellen einer Synchronisations-Bitfolge.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Abtastsignal (HF) mit einem Entscheider in ein zweistufiges Signal (BS) umgewandelt wird (1).
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Position des Signaldurchgangs des Abtastsignals durch einen Referenzlevel des Entscheiders interpoliert wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Art des Abtastsignals (HF) durch das Vergleichen (4) der maximalen Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse mit der maximal im Abtastsignal vorkommenden Pulslänge (mpb1) bestimmt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Abtastsignal (HF) einer ersten Art zugeordnet wird, wenn die maximale Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse gleich der zweifachen maximal vorkommenden Pulslänge (mpb1) ist, und das Abtastsignal einer zweiten Art zugeordnet wird, wenn die maximale Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse kleiner als die zweifache maximal vorkommende Pulslänge (mpb1) ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Abtastsignal (HF) der ersten Art von einer Compact Disk oder einer BluRay Disk stammt und das Abtastsignal (HF) der zweiten Art von einer Digital Versatile Disk oder einer High Density Digital Versatile Disk stammt.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Synchronisations-Bitfolge festgestellt wird (5), wenn die aktuelle Pulslänge (pb1) größer als ein festgelegter Bruchteil der maximal vorkommenden Pulslänge (mpb1) ist, oder wenn die aktuelle Gesamtlänge (pb2) zweier aufeinander folgender Pulse größer als ein festgelegter Bruchteil der maximalen Gesamtlänge (mpb2) zweier aufeinander folgender Pulse ist.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den weiteren Schritten: – Aufsummieren der Pulslängen zwischen zwei Synchronisations-Bitfolgen zur Dauer (TF) eines Daten-Rahmens, – Teilen der Dauer (TF) eines Daten-Rahmens durch einen von der Art des Abtastsignals (HF) abhängigen Wert zum Bestimmen (6) der Periodendauer (T) der Modulationsfrequenz.
  9. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Pulslängen (pb1, pb2, mpb1, mpb2) in einem Systemtakt gemessen werden.
  10. Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben von Speichermedien, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
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