JP4206886B2 - Itrデータ再生装置、記録再生システムおよび補間フィルタ - Google Patents
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Description
Roy D.Cideciyanらによる論文"APRML System for Digital Magnetic Recording"IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS,VOL10,NO.1,JANUARY 1992 Floyd M.Gardnerによる論文"Interpolation in Digital Modems−Part1:Fundamentals"IEEE TRANSACTIONS,VOL.41,NO.3,MARCH 1993 Lars Erupらによる論文"Interpolation in Digital Modems−Part2:Implementation and Performance"IEEE TRANSACTIONS,VOL.41,NO.6,JUNE 1993
ITRデータ再生装置として、
記録媒体からこれに記録された信号が読み取られることによって得られた、または送信側から送信された信号が受信側で受信されることによって得られた、既知の補間関数に近似されるアナログ波形の信号の値を、サンプリングクロックによってサンプリングし、その得られたサンプル値を、デジタルデータであるサンプリングデータに変換するA/D変換回路と、
このA/D変換回路からのサンプリングデータを入力サンプリングデータとして取り込み、タップ係数との畳み込み演算による補間によって、隣接するサンプル点の間のサンプリング周期を複数に分割したときの各分割点における信号の値を、補間データとして得る補間フィルタと、
この補間フィルタの出力データを等化するPR(Partial Response)等化回路と、
このPR等化回路の出力データとして本来のサンプリングタイミングにおけるデータが再生されるように、このPR等化回路の出力データの位相誤差に応じて前記補間フィルタにおける補間タイミングを更新する検出制御部とを備え、
前記補間フィルタは、
Nを2以上の整数として、前記補間関数における各サンプリング周期を、それぞれ(N−1)個の分割節点によってN個の分割期間に分割したときの、サンプル点を含む各分割節点の補間係数が、テーブル値として書き込まれたメモリテーブルと、
前記入力サンプリングデータ、および前記テーブル値から、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータを算出するとともに、その算出された各分割節点の関数値のデータから、各分割期間を線形補間することによって、各分割期間を複数の期間に分割する各分割点の関数値のデータを算出する演算回路とを備え、
この演算回路によって算出された、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータ、および各分割点の関数値のデータを、補間データとして出力するものである。
Nを2以上の整数として、ある補間関数における各サンプリング周期を、それぞれ(N−1)個の分割節点によってN個の分割期間に分割したときの、サンプル点を含む各分割節点の補間係数が、テーブル値として書き込まれたメモリテーブルと、
前記補間関数に近似されるアナログ波形の信号の値が前記サンプリング周期でサンプリングされて得られたサンプル値がデジタルデータに変換されて当該の補間フィルタに入力されたサンプリングデータ、および前記テーブル値から、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータを算出するとともに、その算出された各分割節点の関数値のデータから、各分割期間を線形補間することによって、各分割期間を複数の期間に分割する各分割点の関数値のデータを算出する演算回路とを備え、
この演算回路によって算出された、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータ、および各分割点の関数値のデータを、補間データとして出力するものである。
図1は、この発明のITRデータ再生装置を備える記録再生システムの一例を示す。
(補間フィルタ21での補間方法:図2〜図8)
補間フィルタ21での補間方法としては、任意の補間関数の、入力サンプリングデータDsにおける各サンプリング周期Tsを、それぞれ複数の期間に分割し、それぞれの分割期間を線形関数によって補間して、それぞれの分割期間内の各補間点のデータ(関数値)を算出する。以下、この方法の補間を分割型線形補間と称する。
N=2^M …(1)
とすることが望ましい。Mは、1以上の整数である。
v/N≦μk<(v+1)/N …(2)
となるようなvを検出し、補間フィルタ21のi番目のタップ係数をhi[μk]で表すと、
hi[μk]
=(v+1−N・μk)・f((i+v/N)・Ts)
−(v−N・μk)・f((i+(v+1)/N)・Ts)…(3)
の計算を行う。
000000−001111は補間期間T0(v=0)に、
010000−011111は補間期間T1(v=1)に、
100000−101111は補間期間T2(v=2)に、
110000−111111は補間期間T3(v=3)に、
それぞれ属することになる。
hi[μk]
=(v+1−4・μk)・q(i,v)
−(v−4・μk)・q(i,v+1)…(4)
で表される。
q(i,v)=f((i+v/4)・Ts) …(5)
q(i,v+1)=f((i+(v+1)/4)・Ts)…(6)
で表される、補間点の前後の分割節点Pdのテーブル値である。
q(i,v)=q(|i|−1,4−v)…(7)
となるので、i<0の場合の独自のテーブル値は不要で、i<0の場合には、テーブル値q(i,v)としてq(|i|−1,4−v)を利用すればよい。例えば、i=−1,v=3のテーブル値q(−1,3)としては、q(0,1)を参照すればよい。
q(i,v)=(m=0〜3)Σbm(i)・μkm …(8)
によって計算して、テーブル値としてテーブル219に書き込んでおき、タップ係数の計算時、テーブル219から読み出す。bm(i)は、非特許文献3の1001ページに記載のTABLE1,TABLE2の内容であり、関数によって見るべきテーブルが異なることを意味する。iは、タップインデックス番号である。
図9に、図1に示したPR等化回路22の一例を示す。このPR等化回路22は、遅延回路221、乗算回路222および加算回路223からなるFIRフィルタによって構成され、例えば、図10の波形Spbで示すような再生波形インパルス応答を波形Sprで示すようなPR波形とするn個のタップ係数f0,f1,…,f(n−1)が設定されて、PR(1,1)波形等化を行うものである。
図1に示した位相検出回路23は、上記の非特許文献1などに示されているように、PR等化波形とその仮判定値とから確率統計的に求めることができる、
Δτk=−yk・a(k−1)+y(k−1)・ak …(9)
で表されるサンプリング位相を検出するものである。
図1に示したLPF24は、上記の非特許文献1などに示されているように、制御工学的に2次の制御ループを構成して、上記のサンプリング位相Δτkから、サンプリングタイミングμkを更新するためのタイミング差νkを計算するものである。
νk=α・Δτk+ΔTk …(11)
ΔTk=ΔT(k−1)+ρ・Δτ(k−1)…(12)
で表される。αおよびρは、係数である。
図1に示したコントローラ25は、補間フィルタ21の補間動作を制御するものである。同時に、コントローラ25は、イネーブル信号enによって、PR等化回路22、位相検出回路23およびLPF24の動作を制御する。
μ(k+1)=[μk+ε(1−νk)]mod−1 …(13)
の演算によって実行される。“mod−1”は、整数1での剰余演算を示す。
ε=Ti/Ts …(14)
で定義されるオーバーサンプリングレートである。
p=(int)[μk+ε(1−νk)] …(15)
のように、1による整数除算を行った結果をpとする。
この発明の分割型線形補間を、光記録再生の場合の再生波形に適用して、性能をシミュレーションした結果を、図15に示す。
上述した例は、A/D変換回路14でオーバーサンプリングを行う場合であるが、この発明は、補間フィルタ21での分割型線形補間についても、サンプリングタイミングμkの計算更新についても、A/D変換回路14でのサンプリングレートfsを再生波形Siに含まれる元のデータレートfiと同じにする場合にも、そのまま適用することができる。
Claims (9)
- ITR(Interpolated Timing Recovery)データ再生装置として、
記録媒体からこれに記録された信号が読み取られることによって得られた、または送信側から送信された信号が受信側で受信されることによって得られた、既知の補間関数に近似されるアナログ波形の信号の値を、サンプリングクロックによってサンプリングし、その得られたサンプル値を、デジタルデータであるサンプリングデータに変換するA/D変換回路と、
このA/D変換回路からのサンプリングデータを入力サンプリングデータとして取り込み、タップ係数との畳み込み演算による補間によって、隣接するサンプル点の間のサンプリング周期を複数に分割したときの各分割点における信号の値を、補間データとして得る補間フィルタと、
この補間フィルタの出力データを等化するPR(Partial Response)等化回路と、
このPR等化回路の出力データとして本来のサンプリングタイミングにおけるデータが再生されるように、このPR等化回路の出力データの位相誤差に応じて前記補間フィルタにおける補間タイミングを更新する検出制御部とを備え、
前記補間フィルタは、
Nを2以上の整数として、前記補間関数における各サンプリング周期を、それぞれ(N−1)個の分割節点によってN個の分割期間に分割したときの、サンプル点を含む各分割節点の補間係数が、テーブル値として書き込まれたメモリテーブルと、
前記入力サンプリングデータ、および前記テーブル値から、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータを算出するとともに、その算出された各分割節点の関数値のデータから、各分割期間を線形補間することによって、各分割期間を複数の期間に分割する各分割点の関数値のデータを算出する演算回路とを備え、
この演算回路によって算出された、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータ、および各分割点の関数値のデータを、補間データとして出力するものである、ITRデータ再生装置。 - 請求項1のITRデータ再生装置において、
前記補間関数がsinc関数であるITRデータ再生装置。 - 請求項1のITRデータ再生装置において、
前記補間関数が多項式関数であるITRデータ再生装置。 - 請求項1のITRデータ再生装置において、
Mを1以上の整数として、N=2^Mとされて、前記補間フィルタにおけるサンプリングタイミングが2進数データによって表現され、その上位Mビットによって前記分割期間が識別されるITRデータ再生装置。 - 請求項1〜4のいずれかのITRデータ再生装置を備える記録再生システム。
- Nを2以上の整数として、ある補間関数における各サンプリング周期を、それぞれ(N−1)個の分割節点によってN個の分割期間に分割したときの、サンプル点を含む各分割節点の補間係数が、テーブル値として書き込まれたメモリテーブルと、
前記補間関数に近似されるアナログ波形の信号の値が前記サンプリング周期でサンプリングされて得られたサンプル値がデジタルデータに変換されて当該の補間フィルタに入力されたサンプリングデータ、および前記テーブル値から、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータを算出するとともに、その算出された各分割節点の関数値のデータから、各分割期間を線形補間することによって、各分割期間を複数の期間に分割する各分割点の関数値のデータを算出する演算回路とを備え、
この演算回路によって算出された、サンプル点を含む各分割節点の関数値のデータ、および各分割点の関数値のデータを、補間データとして出力する補間フィルタ。 - 請求項6の補間フィルタにおいて、
前記補間関数がsinc関数である補間フィルタ。 - 請求項6の補間フィルタにおいて、
前記補間関数が多項式関数である補間フィルタ。 - 請求項6の補間フィルタにおいて、
Mを1以上の整数として、N=2^Mとされて、当該補間フィルタにおける補間タイミングが2進数データによって表現され、その上位Mビットによって前記分割期間が識別される補間フィルタ。
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