JP2004342290A - 光学記憶媒体からの読み出し信号を復号するための電子回路、光学記憶媒体を読み出すための電子装置、光学記憶媒体を読み出すための方法及びコンピュータプログラム製品 - Google Patents

Abstract

【課題】光学記憶媒体、殊にブルーレイディスクを読み出すための改善された電子回路及び電子装置、ならびに相応の方法及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】電子回路が、実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザと、復号された読み出し信号を供給するために、リミット・イコライザの出力側と接続されているビタビ検出器とを包含する。
【選択図】図１

Description

本発明は、学記憶媒体からの読み出し信号を復号するための電子回路、光学記憶媒体を読み出すための電子装置、光学記憶媒体を読み出すための方法及びディジタル記憶媒体のようなコンピュータプログラム製品に関する。

例えばＣＤやＤＶＤのような異なるデータ容量を有する種々の光学記憶媒体が存在する。所定で一定の直径を有するディスクの容量を増大させるためには、トラックピッチ及びチャネルビット長が低減されるべきであり、このことはレーザのスポットサイズの縮小、すなわち使用されるレーザ波長の低減を要求する。同時に、４０５ｎｍの波長を有する青色レーザダイオードを使用するディスク記録システムが開発中である。

例えば、青紫レーザ光を利用し、「ブルーレイディスク」または「ＢＤ」ディスクとも称される大容量光学ディスク記録フォーマットのための新しい規格も存在する。ブルーレイディスク規格のコピーはRoyal Phillips Electronics, Intellectual Property and Standards, Eindhoven, The Netherlandsから得ることができる。

記憶密度をさらに高めるために、チャネルビット長はより短い波長に起因するスポットサイズの低減における利得よりも高い度合いで低減される。すなわち、「情報密度」として既知であるスポットサイズとチャネルビット幅との比率が増している。

実際には、ロウパスフィルタのような光学チャネル特性及び伝達関数は文献では「変調伝達機能」または単にＭＴＦとして知られている。

光学ディスクにおける高いデータ記録密度に関しては、変調伝達関数は非常に急激に低下する。すなわち、アナログ読み出し信号の高周波数成分は低周波数成分に比べて著しく減衰される。例えば、２５Ｇバイトの記憶容量を有するＢＤディスクに関しては、最短ランレングス要素（２Ｔ）は８Ｔの最長ランレングスに比べて２０ｄＢ以上のファクタによって減衰される。このことは大量の符号間干渉（ＩＳＩ）が生じ、この原因はアイパターン、すなわち光検出器の４つのエレメントの電流を加算することによって得られるＨＦ信号（「読み出しチャネル１、ＲＤＣＨ１」）はノイズが無い場合でも殆ど閉じられているからである。

高密度光学ディスクに記憶されているユーザデータを回復するために、部分応答最尤復号法（ＰＲＭＬ、Pertial-Response Maximum-Likelihood）検出スキーマが典型的に使用される。標準的な部分応答最尤復号法（ＰＲＭＬ）検出システムでは、例えば７つのタップを有するＦＩＲフィルタが、到来する信号の選択された部分応答目標に等化するために使用される。等化が例えばＬＭＳ（平均最小二乗）アルゴリズムのハードウェアによる実現でもって、データ検出信頼性をさらに改善するために適応的になされるのであれば、比較的高い実現努力が必要である。

他方では、２の記録長を有するＰＲ（１，２，１）のような単純な部分応答目標へと到来する波形を整形することは最適でない結果しかもたらさない。何故ならば高密度光学ディスクに関する変調伝達関数（ＭＴＦ）は、信号のより高い周波数成分の高ゲインブーストを要求する、ＰＲ（１，２，１）に比べると大きく異なるからである。このことはノイズも著しく減衰されるという欠点を有する。

別の可能性は、３の記録長すなわちＰＲ（１，２，２，１）またはそれ以上を用いてより複雑な部分応答目標を使用することである。これは部分応答目標周波数応答が光学チャネルのＭＴＦにますます類似し、したがって高周波信号成分の適当な増幅のみが必要である。しかしながら必要とされる高い実現努力（チップエリア）は深刻な欠点であり、高い処理速度はビタビ検出器が複雑であるために達成できないであろう。

ジッタ測定のために、ブルーレイディスク規格（ＢＤ）は付属書類１２．８においていわゆるリミット・イコライザを規定している。

リミット・イコライザは、符号間干渉を増加させずに高周周波数成分を増強できる非線形のイコライザである。そのようなイコライザはスライサに供給されるＨＦ信号の品質を改善することができ、またジッタを低減することもできる。そのようなリミット・イコライザは以下からも公知である：
（１）F. Yokogawa, S. Miyanabe, M. Ogasawara, H. Kuribayashi, Y. Tomita and K Yamamoto; Jpn. J. Appl. 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, Hiroki Kuribayashi, Kaoru Yamamoto and Fumihiko Yokogawa; Jpn J Apl. Phys Vol 40 (000)pp. 1716-1722, Part 1, No. 3B, March 2001。

例えばリミット・イコライザは、符号間干渉を低減し且つ高周波成分を増強させるための従来の線形イコライザを備えた第１の段を有する。リミット・イコライザによる等化は線形イコライザによる等化の後になされる。信号を制限する前に、サンプリングされたデータは補極される。リミット・イコライザのコンフィギュレーションはＦＩＲフィルタタイプ線形イコライザのコンフィギュレーションと殆ど同一であるが、リミット・イコライザは中央タップ信号を除いた再生信号レベルを制限する。ＦＩＲフィルタは高ブーストイコライザとして動作し、そのゲインは高ブースト係数（high boost coefficient）の選択に依存する。高ブースト係数が大きくなると、ＦＩＲフィルタのゲインは高い。
Royal Phillips Electronics, Intellectual Property and Standards, Eindhoven, The Netherlands F. Yokogawa, S. Miyanabe, M. Ogasawara, H. Kuribayashi, Y. Tomita and K Yamamoto; Jpn. J. Appl. phys. 30 (2000) 819 S. Miyanabe, H. Kuribayashi and K. Yamamoto; Jpn J. Appl. Phys. 38 (1999) 1715 Yshimi Tomita, Hiroshi Nishiwaki, Shogo Miyanabe, Hiroki Kuribayashi, Kaoru Yamamoto and Fumihiko Yokogawa; Jpn J Apl. Phys Vol 40 (000)pp. 1716-1722, Part 1, No. 3B, March 2001

本発明の課題は、改善された電子回路及び光学記憶媒体、殊にブルーレイディスクを読み出すための及び電子装置、ならびに相応の方法及びコンピュータプログラムを提供することである。

この課題は、電子回路は、実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザと、復号された読み出し信号を供給するために、前記リミット・イコライザの出力側と接続されているビタビ検出器とを包含することによって解決される。

この課題は、電子装置は、光学記憶媒体からの読み出し信号を供給する手段と、実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザと、復号された読み出し信号を供給するために、前記リミット・イコライザの出力側と接続されているビタビ検出器とを包含することによって解決される。

この課題は、方法は、光学記憶媒体からの読み出し信号を供給するステップと、実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザによって前記読み出し信号を等化するステップと、復号された前記読み出し信号を供給するために前記等化読み出し信号に基づきビタビ検出を実施するステップとを包含することによって解決される。

この課題は、コンピュータプログラム製品は、光学記憶媒体からの読み出し信号を供給するステップと、実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザによって前記読み出し信号を等化するステップと、復号された前記読み出し信号を供給するために前記等化読み出し信号に基づきビタビ検出を実施するステップとによって光学記憶媒体から読み出し信号を復号するためのプログラム手段を包含することによって解決される。

本発明は、後続のビタビ検出器のための部分応答イコライザとしてリミット・イコライザが使用される、ブルーレイディスクのような高密度光学記憶媒体からの読み出し信号を復号するための電子回路を提供する。このようにして高い信頼できるデータ検出を適切なハードウェア労力で達成することができる。殊に、リミット・イコライザと部分応答最尤復号法（ＰＲＭＬ）検出が組み合わされたために、より簡潔な部分応答目標及びより簡潔なビタビ検出器を使用することができる。

本発明のさらに有利な実施形態によれば、リミット・イコライザの高ブースト係数は調節することができ、またビタビ検出器の出力、等化読み出し信号のエンベロープ及び等化読み出し信号から導出されるタイミング情報に基づいて制御される。

本発明のさらに有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明の有利な実施形態を以下図面を参照して詳細に説明する。

図１は、高密度光学ディスクから取得される読み出し信号を復号するための電子回路１００のブロック図である。電子回路１００はアナログ読み出し信号をディジタル信号に変換するためのアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）１０２を有する。ＡＤＣ１０２のディジタル出力側はプリ・イコライザ１０４と接続されており、このプリ・イコライザ１０４の出力側はスライサ１０６と接続されている。スライサ１０６は基準レベルの規定及び所定の信号のひずみを除去することに使用される。

スライサ１０６の出力側はリミット・イコライザ１０８と接続されている。リミット・イコライザ１０８は、高周波読み出し信号成分の振幅についてのゲインを決定する高ブースト係数「ｍ」を有する。リミット・イコライザ１０８は、後続のビタビ検出器１１０に必要とされる最尤復号法検出を用いる部分応答イコライザとして使用される。ビタビ検出器１１０は復号された読み出し信号をＮＲＺ信号フォーマットで出力する。

さらに電子回路１００は、ビットクロック信号を供給するための位相同期ループ（ＰＬＬ）１１２を有する。包絡線検出器１１４及び係数適合モジュール１１６は、以下において詳細に説明される、リミット・イコライザ１０８の高ブースト係数「ｍ」を適合させるための制御システムを形成する。

ＢＤ規格とは対照的に、アナログ読み出しチャネル１のアイパターンはチャネルビット位置の中央でサンプリングされるのではなくゼロクロス位置においてサンプリングされ、この結果イコライザの出力側にはＰＬＬに対する入力である非ゼロサンプルが生じる。図２はリミット・イコライザの出力側における波形を示す。

この位相シフトは適当なＰＬＬ回路、リミット・イコライザとＰＬＬとの間で偶数の係数（例えば２つの係数０．５＋０．５Ｄ）を有する付加的なＦＩＲフィルタによって、または他の考えられる手段によって達成することができる。

図３は、持続モード（persistence mode）においてＤＳＯを用いて測定されたイコライザの出力を示す。高ブースト係数「ｍ」を修正することによって、イコライザ出力信号の比較的小さい信号レベルを増大または低減することができる。

図４は、部分応答ＰＲ（１，２，１）に関する目標波形を示す。これはビタビ検出器に対する入力信号がどのようになるかを示す。入力信号は４つの異なる信号レベル、すなわち最大振幅（＋１）、半振幅（＋０．５）、負の半振幅（−０．５）及び負の最大振幅（−１）を有する。係数適合のための振幅信号は包絡線検出器を用いて導出される。この振幅信号はビタビ検出器内のブランチメトリック計算のための基準レベルとしても使用される。すなわちブランチメトリック計算は到来する信号のゲイン変化に追従する。

リミット・イコライザの高ブースト係数「ｍ」を調節することによって、２つの波形の精密なマージ（close merging）を達成することができる。このことは、図１のブロック係数適合モジュール１１６のタスクであり、この係数適合モジュール１１６は図５に詳細に示されている。

係数適合モジュールは、リミット・イコライザ１０８（図１を参照されたい）の出力である等化読み出しチャネル１を入力するための入力側５００を有する。等化読み出しチャネル１信号は、ビタビ検出器１１０の相応の遅延を考慮して遅延される。このことは、ビタビ検出器１１０の遅延と同一である「ｎ×Ｔ」の遅延を提供する遅延ブロック５０２を用いて行われる。

さらに、等化読み出しチャネル１信号の振幅が入力５０４に加えられる。振幅信号は包絡線検出器１１４（図１を参照されたい）から供給される。振幅は半振幅レベルを提供するために増幅器５０６を用いて２つに分割される。遅延された等化読み出しチャネル１信号と半振幅信号レベルは、偏差信号「デルタ」を供給するために減算器５０８によって減算される。

ゲイン係数５１０によって信号「デルタ」は、例えば２の数べき乗だけ減衰される。このことは信号を右シフトすることによって、または信号を加算器５２０の最下位ビットに付与することによって達成できる。増幅された「デルタ」信号は積分フィルタ５１２に入力される。積分フィルタ５１２は、生じた高ブースト係数「ｍ」の範囲を例えば＋／−１に制限するモジュール５１４を有する。さらに積分フィルタ５１２は、タイミング情報としての信号「更新」を受信するマルチプレクサ（ＭＵＸ）５１６を有する。ＭＵＸ５１６の出力側は目下の高ブースト係数値「ｍ」を記憶するレジスタ５１８と接続されている。レジスタ５１８の出力は加算器５２０に再び供給される。加算器５２０は増幅されたデルタ信号と高ブースト係数値「ｍ」とを加算する。加算の結果はモジュール５１４に入力される。

さらには、等化読み出し信号チャネル１信号が＋０．５振幅レベルである検出時点を供給する半振振幅検出器５２２が存在する。この検出はビタビ検出器１１０（図１を参照されたい）から出力されたＮＲＺフォーマット信号に基づいて実施される。

半振幅検出器５２２は信号「半振幅検出」を供給し、この信号はアンドゲート５２４に入力され、遅延された等化読み出しチャネル１信号のサインビットも同様に入力される。このようにしてアンドゲート５２４は、等化読み出しチャネル１信号が半振幅信号レベルである場合に論理的に「１」である信号「更新」を供給する。この時点において積分フィルタ５１２は動作し始め、高ブースト係数「ｍ」はレジスタ５１８において更新される。

ビタビ検出器からのＮＲＺ出力データストリームは半振幅レベルである位置を発見するために使用される。半振幅検出器５２２は部分応答ＰＲ（１，２，１）に応じる、検出された各中間レベルに対して「１」を供給する。等化読み出しチャネル１信号は適切なビットクロック数遅延される。すなわち、位置信号「半振幅検出」と一致する。「更新」信号は反転されたサインビットとのアンド結合によって導出され、適合回路は＋０．５の基準レベル（図２における○）についてのみイネーブルされる。遅延された等化読み出しチャネル１信号と半振幅との差は２^（−８）のゲイン係数と乗算されて、更新信号がハイである場合には常に、新しい係数値を形成するために古い計数値と加算される。それ以外の場合にはレジスタの値は変更されずに維持される。

半振幅検出器５２２は図６において詳細に説明されている。

半振幅検出器５２２はＤ型フリップフロップ６００、６０２及び６０４を包含する一連のシフトレジスタを有する。ビタビ検出器（図１を参照されたい）から供給されるＮＲＺフォーマット信号はＤ型フリップフロップ６００の入力側に加えられる。Ｄ型フリップフロップ６００の出力はＡ、Ｄ型フリップフロップ６０２の出力はＢ、Ｄ型フリップフロップ６０４の出力はＣでそれぞれ表されている。出力Ａ、Ｂ及びＣは参照テーブル６０８を実現するモジュール６０６に入力される。

モジュール６０６は、等化読み出しチャネル１信号が半振幅レベルである場合には論理的に「１」である信号「半振幅検出」を出力する。例えばＡ＝０、Ｂ＝０及びＣ＝０である場合には信号「半振幅検出」も論理的に「０」であり、Ａ＝１、Ｂ＝１及びＣ＝１である場合には信号「半振幅検出」は論理的に「１」である。

図７は相応のフローチャートを示す。ステップ７００では、光学ディスクから取得されたディジタル読み出し信号がリミット・イコライザに入力され、等化読み出し信号が供給される。ステップ７０２では、等化読み出し信号の所要の半振幅レベルが等化読み出し信号の振幅を包絡線検出器（図１の包絡線検出器１１４を参照されたい）を用いて検出することにより求められる。ステップ７０４では、ステップ７００の等化読み出し信号がリミット・イコライザと接続されているビタビ検出器の遅延によって遅延される（図１のビタビ検出器を参照されたい）。所要の半振幅信号レベル及び遅延された等化読み出し信号は、偏差信号を供給するためにステップ７０８において減算される。ステップ７０６では、等化読み出し信号が半振幅信号レベルを有する時点が検出される。これらの時点において、ステップ７０８で取得された偏差の積分が適合された高ブースト係数「ｍ」を供給するためにステップ７１０において実施される。

本発明の電子回路の実施形態のブロック図である。 リミット・イコライザの出力側の波形である。 持続モードにおいてＤＳＯを用いて測定されたリミット・イコライザの出力である。 部分応答目標ＰＲ（１，２，１）に関する目標波形である。 図１の係数適合回路モジュールのより詳細なブロック図である。 半増幅信号レベルに関するタイミング検出を示す。 本発明の方法のフローチャートを示す。

符号の説明

１００ 電子回路、 １０２ アナログ・ディジタル変換器、 １０４ プリ・イコライザ、 １０６ スライサ、 １０８ リミット・イコライザ、 １１０ ビタビ検出器、 １１２ 位相同期グループ、 １１４ 包絡線検出器、 １１６ 係数適合モジュール、 ５００、５０４ 入力、 ５０２ 遅延ブロック、 ５０６ 増幅器、 ５０８ 減算器、 ５１０ ゲイン係数、 ５１２ 積分フィルタ、 ５１４ モジュール、 ５１６ マルチプレクサ、 ５１８ レジスタ、 ５２０ 加算器、 ５２２ 半振幅検出器、 ５２４ アンドゲート、 ６００、６０２、６０４ Ｄ型フリップフロップ、 ６０６ モジュール

Claims (11)

1. 光学記憶媒体からの読み出し信号を復号するための電子回路において、
   該電子回路は、
   実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザ（１０８）と、
   復号された読み出し信号を供給するために、前記リミット・イコライザ（１０８）の出力側と接続されているビタビ検出器（１１０）と、
   を包含することを特徴とする、光学記憶媒体からの読み出し信号を復号するための電子回路。
2. 前記リミット・イコライザ（１０８）は前記高周波読み出し信号成分を増幅させるための調節可能な高ブースト係数（ｍ）を有し、該高ブースト係数（ｍ）を、前記ビタビ検出器（１１０）から供給される復号された読み出し信号及び前記リミット・イコライザ（１０８）から供給される等化読み出し信号に基づいて適合させるための手段（１１６）を有する、請求項１記載の電子回路。
3. 前記リミット・イコライザ（１０８）から供給される前記等化読み出し信号は振幅信号レベル及び中間信号レベルを有し、
   電子回路はさらに、
   検出された振幅レベルに基づいて所要の中間信号レベルを求めるための手段（１１４、５０４、５０６）と、
   前記等化読み出し信号の目下の中間信号レベルを求めるための手段（１０８、５０２）と、
   前記所要の中間信号レベルと前記目下の等化読み出し信号との比較に基づき前記高ブースト係数（ｍ）を適合するための手段（１１６、５１２）と、
   を包含する、請求項１または２記載の電子回路。
4. 前記所要の中間信号レベルを求めるための前記手段は、目下の振幅を検出するための包絡線検出器（１１４）を包含する、請求項１、２または３記載の電子回路。
5. 制御手段は、前記リミット・イコライザ（１０８）から供給される、前記所要の中間信号レベルと前記目下の等化読み出し信号との偏差を積分するための積分器（５１２）を包含する、請求項１から４までのいずれか１項記載の電子回路。
6. 前記光学記憶媒体はブルーレイディスクである、請求項１から５までのいずれか１項記載の電子回路。
7. 光学記憶媒体を読み出すための電子装置において、
   該電子装置は、
   前記光学記憶媒体からの読み出し信号を供給する手段と、
   実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザ（１０８）と、
   復号された読み出し信号を供給するために、前記リミット・イコライザ（１０８）の出力側と接続されているビタビ検出器（１１０）と、
   を包含することを特徴とする、光学記憶媒体を読み出すための電子装置。
8. 光学記憶媒体を読み出すための方法において、
   該方法は、
   前記光学記憶媒体からの読み出し信号を供給するステップと、
   実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザによって前記読み出し信号を等化するステップと、
   復号された前記読み出し信号を供給するために前記等化読み出し信号に基づきビタビ検出を実施するステップと、
   を包含することを特徴とする、光学記憶媒体を読み出すための方法。
9. 前記復号された読み出し信号及び前記等化読み出し信号に基づいて、前記高周波読み出し信号成分を増幅させるために高ブースト係数を適合させるステップをさらに包含する、請求項８記載の方法。
10. 前記等化読み出し信号は振幅レベル及び中間信号レベルを有し、
    前記振幅レベル検出に基づき所要の中間信号レベルを求めるステップと、
    前記等化読み出し信号の目下の中間信号レベルを求めるステップと、
    前記目下の中間信号レベル及び前記所要の中間信号レベルに基づいて偏差信号を求めるステップと、
    適合された高ブースト係数を提供するために偏差信号を積分するステップと、
    を包含する請求項８または９記載の方法。
11. コンピュータプログラム製品において、
    該コンピュータプログラム製品は、
    前記光学記憶媒体からの読み出し信号を供給するステップと、
    実質的に符号間干渉を増加させずに高周波読み出し信号成分を増幅させるためのリミット・イコライザによって前記読み出し信号を等化するステップと、
    復号された前記読み出し信号を供給するために前記等化読み出し信号に基づきビタビ検出を実施するステップと、
    によって光学記憶媒体から読み出し信号を復号するためのプログラム手段を包含することを特徴とする、コンピュータプログラム製品。

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