JP4630334B2 - タイミング抽出装置及び映像表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光ディスクなどの記録媒体から読み出された信号から、その信号に含まれるタイミング情報を抽出するタイミング抽出装置に関する。
一般に、記憶装置や通信装置には信号処理装置が搭載されており、この信号処理装置には、例えば光ディスクなどから読み出された信号からデータ情報とそのデータ記録タイミング情報とを抽出するPRMLリードチャネル技術が一般的に採用されている。このPRMLリードチャネル技術は、半導体装置上では、アナログ回路とデジタル回路とが混載した技術であって、デジタル回路の動作周波数は年々高速化してきているため、タイミング情報を正確に抽出するのが困難である。
従来、記録媒体から読み出されたアナログ信号からタイミング情報を抽出するに際して、特許文献1では、VCO(電圧制御発振器)を用いて、周波数及び位相制御が行われており、この周波数及び位相制御信号は、アナログ回路であるD/A変換器(DAC)を使用
している。また、特許文献2では、アナログ回路で行っていた処理をデジタル回路で行う処理に置換している。
特開2002−8315号公報
特開平10−69727号公報
している。また、特許文献2では、アナログ回路で行っていた処理をデジタル回路で行う処理に置換している。
しかしながら、前記特許文献1に記載の従来の技術では、多くのアナログ回路(D/A
変換器など)を用いる制御システムであるため、デジタル回路は小規模化に際して微細半導体プロセス工程を経て高精度に製作できても、その多くのアナログ回路は、高精度には小規模化できず、その結果、アナログ回路での抵抗値や容量値のばらつきが大きく、タイミング抽出装置を小面積化しつつ高精度に作成することが困難である。
変換器など)を用いる制御システムであるため、デジタル回路は小規模化に際して微細半導体プロセス工程を経て高精度に製作できても、その多くのアナログ回路は、高精度には小規模化できず、その結果、アナログ回路での抵抗値や容量値のばらつきが大きく、タイミング抽出装置を小面積化しつつ高精度に作成することが困難である。
また、特許文献2に記載の従来の技術では、周波数及び位相制御をデジタル回路で行っているので、省面積化と半導体プロセス微細化への対応が可能であるものの、図17に記載したように、タイミングリカバリする際、A/D変換器の出力を補間器を用いて時間軸
方向に補間して、デジタル信号をチャネルクロックに同期したデータに変換する構成となっているため、補間誤差が生じ、その分、性能劣化を招く欠点がある。
方向に補間して、デジタル信号をチャネルクロックに同期したデータに変換する構成となっているため、補間誤差が生じ、その分、性能劣化を招く欠点がある。
しかも、前記特許文献1及び2記載の従来の技術では、フィードバックループを用いたタイミング抽出動作であるため、初期周波数誤差が大きい場合には、タイミングリカバリ動作が安定するまで長い時間を要する欠点がある。具体的に、例えば、タイミング抽出装置が、光ディスクのCD1倍速(4.321MHz)〜DVD16倍速(432MHz)までの広帯域処理が可能である製品の場合に、急に倍速変化する際や、最外周に位置していたピックアップレーザーが急に最内周に移動する際などでは、急峻に周波数が変化する要因が存在するが、チャネルクロックとの同期が素早くにはとれず、タイミングリカバリ動作が安定するまで時間を要することになる。
本発明は、前記欠点に着目し、その目的は、省面積化と半導体プロセス微細化への対応を可能とするように少ないアナログ回路を用いつつ、初期周波数誤差が大きい場合であっても、タイミングリカバリ動作が安定するまで比較的短い時間で周波数及び位相引き込みを行うようにすることにある。
前記の目的を達成するため、本発明では、受信信号からタイミング情報を抽出するに際して、フィードフォワード型手法を用いて、信号に存在するタイミング情報を効率良く抽出することとする。
すなわち、請求項1記載の発明のタイミング抽出装置は、受信信号から、データとそのデータの記録タイミングとを抽出する情報再生装置におけるタイミング抽出装置において、前記受信信号のデータ記録タイミングとは同期しない非同期クロックを生成して出力する非同期クロック生成器と、前記受信信号を前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記A/D変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現間隔を前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて計測し、その計測値である非同期クロックの個数を出力する非同期タイミング検出器と、前記非同期クロック生成器により生成された非同期クロックに基づいて変換された前記A/D変換器からのデジタル信号と前記受信信号との位相誤差を算出す
る位相制御器と、前記非同期タイミング検出器にて計測された特定パターンの出現間隔、及び前記位相制御器にて算出された位相誤差に基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引いて、前記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を生成する擬似同期クロック生成器とを備えたことを特徴とする。
る位相制御器と、前記非同期タイミング検出器にて計測された特定パターンの出現間隔、及び前記位相制御器にて算出された位相誤差に基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引いて、前記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を生成する擬似同期クロック生成器とを備えたことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、特定パターンの出現間隔を計測した非同期クロックの個数と、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数とに基づいて、前記非同期クロックと前記同期クロックとの周期比率を算出し、前記擬似同期クロック生成器は、前記非同期タイミング検出器からの周期比率と、前記位相制御器にて算出された位相誤差とに基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引くことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記請求項1又は2記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、前記デジタル信号を受け、このデジタル信号に含まれるデータの「1」及び「0」が各々連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、特定パターンを検出したと判断することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記請求項3記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、データの「1」及び「0」が連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、更に、その「1」及び「0」が連続する個数の合計個数が、予め設定した所定範囲内にある場合に限り、特定パターンを検出したと判断することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記擬似同期クロック生成器にて生成された擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、前記A/D変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現間隔を計測し
、この特定パターンの出現間隔を計測した擬似同期クロックの個数が、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数と一致す
るかを確認する同期タイミング検出器を備えたことを特徴とする。
、この特定パターンの出現間隔を計測した擬似同期クロックの個数が、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数と一致す
るかを確認する同期タイミング検出器を備えたことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記非同期クロック生成器は、固定周波数の非同期クロックを生成することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、前記請求項3記載のタイミング抽出装置において、前記デジタル信号に含まれるデータの「1」及び「0」が各々連続する個数の比率は、DVD−ROMの場合は14:4の比率、CDの場合は11:11の比率、Blu−rayの場合は2:9:9の比率であることを特徴とする。
請求項8記載の発明は、前記請求項3記載のタイミング抽出装置において、前記予め設定した所定範囲は、データの「1」及び「0」が各々連続する個数に±1個のマージンを持った比率の範囲であることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記特定パターンの出現時間間隔内での前記同期クロックの設定個数は、DVDの場合は1488個、CDの場合は588個、Blu−rayの場合は1932個であることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記位相制御器には、算出された位相誤差値を平滑化するループフィルタが搭載されることを特徴とする。
請求項11記載の発明は、前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、IIR型のデジタルフィルタで構成されることを特徴とする。
請求項12記載の発明は、前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、FIR型のデジタルフィルタで構成されることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、算出された位相誤差の平均値を一定の時間間隔で算出することを特徴とする。
請求項14記載の発明は、前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、算出された位相誤差を特定値でゲイン倍することを特徴とする。
請求項15記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記A/
D変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、前記A/D変換器からのデジタル信
号に含まれるDCオフセットを除去するベースライン制御器が配置されることを特徴とする。
D変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、前記A/D変換器からのデジタル信
号に含まれるDCオフセットを除去するベースライン制御器が配置されることを特徴とする。
請求項16記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記A/
D変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、前記A/D変換器からのデジタル信
号の特定帯域の信号を増幅するデジタルイコライザが配置されることを特徴とする。
D変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、前記A/D変換器からのデジタル信
号の特定帯域の信号を増幅するデジタルイコライザが配置されることを特徴とする。
請求項17記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器には、前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて動作し、前記A/D変換器からのデジタル信号の隣接する2つのデータの正負を判定するゼロク
ロス検出器を有することを特徴とする。
ロス検出器を有することを特徴とする。
請求項18記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを受け、この非同期クロックに基づいて、非同期クロックの個数を加算する加算器を有することを特徴とする。
請求項19記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記位相制御器には、前記A/D変換器からのデジタル信号を受け、前記非同期クロック生成器の
非同期クロックに基づいて、前記A/D変換器からのデジタル信号の位相誤差を算出する
加算器及び乗算器を有することを特徴とする。
非同期クロックに基づいて、前記A/D変換器からのデジタル信号の位相誤差を算出する
加算器及び乗算器を有することを特徴とする。
請求項20記載の発明の映像表示装置は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置と、前記タイミング抽出装置で得られた擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、音声データ及び映像データを含む受信信号を復号する信号処理回路と有するLSIと、前記LSIからの復号信号を受けて、復号された音声データを発音すると共に復号された映像データを表示するディスプレイ端末とを備えたことを特徴とする。
請求項21記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記受信
信号は、無線の通信路、又は、光ファイバー、同軸ケーブル若しくは電力線を含む通信路を経て供給されることを特徴とする。
信号は、無線の通信路、又は、光ファイバー、同軸ケーブル若しくは電力線を含む通信路を経て供給されることを特徴とする。
請求項22記載の発明は、前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、前記受信信号は、DVDディスク、CDディスク又はBlu−rayディスクを含む光ディスクから供給されることを特徴とする。
以上により、請求項1〜22記載の発明では、非同期タイミング検出器が、デジタル値のデータ再生信号に含まれる特定パターン(例えば、シンクパターン)と、その出現間隔とを、非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて検出、計測する。その後、擬似同期クロック生成器が、その計測された特定パターンの出現間隔である非同期クロックの個数、及び位相制御器で算出された位相誤差に基づいて、非同期クロック生成器の非同期クロックを間引いて、擬似的に、チャネルデータに同期した同期クロックになるように、擬似同期クロックを生成する。このように、フィードフォワード型手法を用いて、データ記録タイミングに擬似同期した擬似同期クロックが生成されるので、タイミングリカバリ動作が安定するまでの時間を比較的短い時間にできて、短時間で周波数及び位相引き込みを行うことができる。
以上説明したように、請求項1〜22記載の発明のタイミング抽出装置によれば、フィードフォワード型手法を用いて、周波数及び位相引き込みを短時間で行うことができ、また、初期周波数誤差に依存せずに常に短時間で周波数及び位相引き込みを行うことが可能である。
以下、本発明の実施形態のタイミング抽出装置を図面に基づいて説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明のタイミング抽出装置の一実施形態を示す。
図1は、本発明のタイミング抽出装置の一実施形態を示す。
本実施形態のタイミング抽出装置は、光ディスクなどの記録媒体1に記録されているデータ情報及びそのデータ記録タイミング情報から成るアナログ再生信号(受信信号)から、データとそのデータ記録タイミングとを抽出する情報再生装置におけるタイミング抽出装置である。
図1のタイミング抽出装置は、データ記録タイミングに必ずしも同期しない固定周波数のクロック(以下、非同期クロックという)と、データ記録タイミングに擬似同期したクロック(以下、擬似同期クロックという)の2種類のクロックで動作する。
具体的に、本タイミング抽出装置は、図1に示すように、A/D変換器2と、非同期タ
イミング検出器3と、固定周波数である非同期クロックを生成するアナログ回路であるシンセサイザー4と、同期タイミング検出器5と、位相制御器6と、擬似同期クロックを生成する擬似同期クロック生成器7とを備える。
イミング検出器3と、固定周波数である非同期クロックを生成するアナログ回路であるシンセサイザー4と、同期タイミング検出器5と、位相制御器6と、擬似同期クロックを生成する擬似同期クロック生成器7とを備える。
図2は、本タイミング抽出装置の具体的な内部構成を示す。前記非同期タイミング検出器3は、ゼロクロス検出器3aと、非同期クロックにて動作するシンクパターン検出器3bと、シンクパターン間隔カウンタ3cと、周期比率を求める除算器で構成された周期比率算出器3dとを有する。また、前記同期タイミング検出器5は、擬似同期クロックで動作するシンクパターン検出器5aと、シンクパターン間隔カウンタ5bと、比較器5cとを有する。更に、前記位相制御器6は、位相比較器6aと、ループフィルタ6bとを有し、前記擬似同期クロック生成器7は、NCword制御器7aと、NCO(Number Control Oscillator)回路7bとを有する。
前記各構成を、その動作を説明しながら更に詳細に説明する。記録媒体1が例えばDVDなどの光ディスクの場合に、光ディスク1から読み出されたアナログ再生信号波形は、A/D変換器2でアナログ信号からデジタル信号へ変換された後、ゼロクロス検出器3a
にて、デジタル再生信号の連続する2点のデータの正負を判定して、ゼロクロスポイントが検出されることが繰り返される。ゼロクロスポイントが検出されると、シンクパターン検出器3bにて、シンクパターン(特定パターン)が探索される。以下、その詳細を説明するが、先ず、最初に、DVD-ROMやBlu−ray等の各種の記録媒体1のデータ
フォーマットについて説明する。
にて、デジタル再生信号の連続する2点のデータの正負を判定して、ゼロクロスポイントが検出されることが繰り返される。ゼロクロスポイントが検出されると、シンクパターン検出器3bにて、シンクパターン(特定パターン)が探索される。以下、その詳細を説明するが、先ず、最初に、DVD-ROMやBlu−ray等の各種の記録媒体1のデータ
フォーマットについて説明する。
DVD-ROMには、ECCブロック(Error Correction Coding Block)で構成されたものに記録フレーム(Recording Frame) と呼ばれるものが存在する。図3に示すように、1ECCブロックは16の記録フレームから構成されている。1つの記録フレームを8/1
6変調したものが1つの物理セクタとなる。1ECCブロック内の1セクタには、26フレームで構成されたデータパターンがある。1フレームはシンクフレームと呼ばれ、32ビットのシンクパターンと、1456ビットのチャネルビットから構成されており、合計で1488ビットである。シンクパターンは、ユーザー領域には存在しないデータパターンである。このシンクパターンは、予め決められた特定のパターンであって、例えばDVD-ROMの場合には、シンクコード中に「111111111111110000」又
は「000000000000001111」となる14T−4T(Tはチャネルに同期した時間を意味する)の周期を持ち、CDの場合には、11T−11Tの周期を持ち、Blu−rayの場合には、2T−9T−9Tという周期を持つという特徴的なビットパターンである。これらのシンクパターンは、DVDの場合には1488T毎に出現し、CDの場合には588T毎に出現し、Blu−rayの場合には1932T毎に出現する。
6変調したものが1つの物理セクタとなる。1ECCブロック内の1セクタには、26フレームで構成されたデータパターンがある。1フレームはシンクフレームと呼ばれ、32ビットのシンクパターンと、1456ビットのチャネルビットから構成されており、合計で1488ビットである。シンクパターンは、ユーザー領域には存在しないデータパターンである。このシンクパターンは、予め決められた特定のパターンであって、例えばDVD-ROMの場合には、シンクコード中に「111111111111110000」又
は「000000000000001111」となる14T−4T(Tはチャネルに同期した時間を意味する)の周期を持ち、CDの場合には、11T−11Tの周期を持ち、Blu−rayの場合には、2T−9T−9Tという周期を持つという特徴的なビットパターンである。これらのシンクパターンは、DVDの場合には1488T毎に出現し、CDの場合には588T毎に出現し、Blu−rayの場合には1932T毎に出現する。
続いて、シンクパターン検出器3bによるシンクパターンの検出について説明する。先ず、図4に示すように、ゼロクロス判定信号ZEROを基準に、そのゼロクロス間隔(ゼロクロス判定信号ZEROの2つの立上りタイミング時間内)のデータをシンセサイザー4の非同期クロックにてカウントして行く。シンクパターン検出器3bは、図示しないが、このようなカウンタ(加算器)を内蔵している。カウントされたデータは、古いカウント値HOLDA、新しいカウント値HOLDBというパラメータとして扱われ、最終的には合計値SYNCW(=HOLDB+HOLDA)が求められて、その値が保持される。
この今回値及び前回値HOLDB、HOLDA同士の比率が、14 : 4の比率を含む所定範囲内かどうかを式(1)にて求める。この式は±1個のカウント値のマージンを持っている。
この今回値及び前回値HOLDB、HOLDA同士の比率が、14 : 4の比率を含む所定範囲内かどうかを式(1)にて求める。この式は±1個のカウント値のマージンを持っている。
13/5 ≦ HOLDB/HOLDA ≦ 15/3
式(1)
式(1)
前記条件式(1)を図式化すれば、図5及び図6の通りである。
前記式(1)を満たして、14 : 4の比率が検出できれば、次に、シンクパターンの最大値を考える。前記合計値SYNCWが1シンクフレーム内では最も大きいパターン列であることが推測できるので、検出された最大値のマージンを考慮して、このシンクパターンの最大値が下記の条件式(2)の所定範囲内にあるかどうかを判定する。
最大パターン長 × 0.9 ≦ SYNCW ≦ 最大パターン長 × 1.1
式(2)
式(2)
以上の条件式(1)若しくは(2)、望ましくはその双方の条件式を満たせば、シンクパターンが検出できたと判断する。シンクパターンが検出されない場合は、検出されるまで継続してデータのカウントが続行される。
以上のようにしてシンクパターンが検出されれば、連続する2つのシンクパターンの間隔、すなわち、シンクパターンの出現間隔がシンクパターン間隔カウンタ3cにてカウント、計測される。ここで、チャネルデータに同期した同期クロックでシンクパターンの出現間隔がカウントされる場合の1シンクフレームのカウント値(正規の設定個数)は、既述の通り、CDの場合は588、DVDの場合は1488、Blu−rayの場合は1932の正規値であるが、前記シンクパターン間隔カウンタ3cでのカウント動作は、シンセサイザー4の非同期クロック(固定周波数)に基づいて行われるため、1シンクフレームのカウント数は、タイミングリカバリ系が安定動作するまでは種々の値となる。従って、シンセサイザー4の非同期クロックで計測されたカウント値に基づいて、シンクパターンとシンクフレームとを検出して、周波数と位相を引き込み、PLLをロックする必要がある。このために、非同期クロックの周波数とデータの周波数との関係、いわゆる周期比率を算出する。
前記周期比率の算出は周期比率算出器3dにおいて、次のように行う。初期動作時(す
なわち、PLL回路がロックしていない状態)では、周期比率は不明であるため、以下の過程を経て周期比率を求める。すなわち、前記正規値(設定個数)Aと、シンセサイザー4の非同期クロックでカウントされた1シンクフレーム内のカウント値Bとの比率A/B
を周期比率として、非同期クロックでカウントされた1シンクフレーム内のカウント値の逆数に対して、前記正規値(DVDの場合には1488)が乗算されて、周期比率が求められる。例えば、前記カウント値が2976であった場合には、周期比率は1488/2
976=0.5となる。つまり、シンセサイザー4はチャネルレートの2倍の周波数で動作していることになる。このシンセサイザー4の周波数は、1.01倍、1.05倍などのように、チャネルレートよりも僅かでもオーバーサンプリングしていることが条件である。
なわち、PLL回路がロックしていない状態)では、周期比率は不明であるため、以下の過程を経て周期比率を求める。すなわち、前記正規値(設定個数)Aと、シンセサイザー4の非同期クロックでカウントされた1シンクフレーム内のカウント値Bとの比率A/B
を周期比率として、非同期クロックでカウントされた1シンクフレーム内のカウント値の逆数に対して、前記正規値(DVDの場合には1488)が乗算されて、周期比率が求められる。例えば、前記カウント値が2976であった場合には、周期比率は1488/2
976=0.5となる。つまり、シンセサイザー4はチャネルレートの2倍の周波数で動作していることになる。このシンセサイザー4の周波数は、1.01倍、1.05倍などのように、チャネルレートよりも僅かでもオーバーサンプリングしていることが条件である。
このように、1シンクフレーム内のカウント値を基に周期比率が求められると、擬似同期クロック生成器7にて、その求めた周期比率に基づいて前記シンセサイザー4の非同期クロックを間引く処理を行って、チャネルデータに同期した擬似同期クロックとすると共に、位相制御器6で算出された位相誤差値を反映して、その擬似同期クロックの位相を、チャネルデータに同期したクロックに調整する。この擬似同期クロックを用いて、図2の同期タイミング検出器5のシンクパターン検出器5aと、シンクパターン間隔カウンタ5bとを動作させて、正確にシンクパターンの検出が行えており且つ1フレーム分のデータがカウントできているかを確認する。タイミングリカバリが安定した状態であれば、DVDの場合には、シンクパターン14T:4Tという比率と、最大パターン長18Tとシンクパターン間隔1488が算出される。尚、位相制御器6では、位相誤差値はベースライン近辺の隣接したデータを用いて算出される。以下、具体的に、位相制御と非同期クロックの間引き処理の動作を説明する。
位相制御器6の位相比較器6aでは、位相誤差は、図7に示した位相誤差の説明図を参照して判るように、下記式(3)を用いて算出される。この式(3)の演算を行うため、位相制御器6には、加算器及び乗算器(図示せず)が内蔵される。
位相制御器6のループフィルタ6bでは、前記位相比較器6aで算出された位相誤差値を平滑化する。このループフィルタ6bは、例えば図8に示すように、IIR型フィルタを用いて構成しても良いし、図9に示すように、3種のゲインG1、G2、G3でゲイン倍するFIR型フィルタを用いて構成しても良い。更に、算出された位相誤差の平均値を一定の時間間隔で算出しても良い。
位相誤差が算出されると、擬似同期クロック生成器7のNCword制御器7aにて、先ず、擬似同期クロックのカウント調整を行うNCword値を修正する。このNCword値の修正は、非同期クロックの1周期毎に、前回のNCword値に対して、前記周期比率算出器3dの周期比率を加算すると共に、ゼロクロスポイント毎に前記位相制御器6で算出された位相誤差perrを減算し、その加減算の結果についてmod1演算が行われる。このmod1演算は、前記加減算の結果を1で割る演算をし、1を超える演算結果、すなわち余りがある場合には、その得られた余りが今回のNCword値として設定される。例えば、図10では周期比率=0.75の場合を示しており、例えばタイミングt0では、前回のNCword値(=0.75)に周期比率=0.75を加算し、その加算結果(=1.5)の小数点以下の値(=0.5)が今回のNCword値として設定される。更に、図11に示すように、ゼロクロスポイント毎に、前回のNCword値に対して位相制御器6で算出された今回の位相誤差perrを減算して、今回のNCword値を算出する。そして、前記mod1演算
にて1を超える演算結果があった場合には、前記NCword制御器7aは、オーバフローフラグと呼ばれるフラグを出力する。
にて1を超える演算結果があった場合には、前記NCword制御器7aは、オーバフローフラグと呼ばれるフラグを出力する。
前記擬似同期クロック生成器7では、前記NCword制御器7aでNCword値が設定された後、NCO回路7bにて、擬似同期クロックが生成される。このNCO回路7bは、前記NCword制御器7aからのオーバフローフラグを受け、このオーバフローフラグを受けた時には、図10に示したように、非同期クロックを間引いて、擬似同期クロックを生成する。このようにして、時々刻々と位相誤差が反映され、位相が引き込まれてタイミングリカバリが安定することになる。前記NCO回路7bで生成された擬似同期クロックは、例えばビタビ復号器に供給されて、復号されたデジタル再生信号がディスプレイに表示される。
図12は、初期周波数誤差と周波数引き込みするまでの時間との関係を示す。従来では、周波数がずれることに起因してタイミングリカバリが安定するまでの時間が大きく変動している。しかし、本実施形態では、周波数誤差に依存することなく、ほぼ一定時間でタイミングリカバリが安定しており、更にはその安定するまでの時間が従来に比べて約4倍以上高速になっていることが判る。
図13〜図15は、前記第1の実施形態のタイミング抽出装置の変形例を示す。図13は、前記図2に示したタイミング抽出装置に対して、更に、A/D変換器2と非同期タイ
ミング検出器3との間に、ベースライン制御器10を付加して、A/D変換器2からのデ
ジタル信号のDCオフセットを除去するようにしている。図14は、A/D変換器2と非
同期タイミング検出器3との間に、デジタルイコライザ11を配置して、A/D変換器2
からのデジタル信号の特定帯域のみを増幅している。図15は、前記図13と図14とを組合せて、A/D変換器2と非同期タイミング検出器3との間に、前段にデジタルイコラ
イザ11を、その後段にベースライン制御器10を配置したものである。
ミング検出器3との間に、ベースライン制御器10を付加して、A/D変換器2からのデ
ジタル信号のDCオフセットを除去するようにしている。図14は、A/D変換器2と非
同期タイミング検出器3との間に、デジタルイコライザ11を配置して、A/D変換器2
からのデジタル信号の特定帯域のみを増幅している。図15は、前記図13と図14とを組合せて、A/D変換器2と非同期タイミング検出器3との間に、前段にデジタルイコラ
イザ11を、その後段にベースライン制御器10を配置したものである。
図16は、本タイミング抽出装置を内蔵するLSIを含んだ映像表示装置を示し、光ディスクなどの記録媒体1からピックアップ12のレーザーにて読み出しされた再生信号波形を用いて、波形等化、誤り訂正、制御、変調、復号及びデータ抽出などを行う信号処理回路を含むLSI15と、このLSI15から出力された復号再生信号に基づいて、アナログ値又はデジタル値の音声データを発音すると共に映像データをディスプレイ端末16上に表示する。
尚、以上の説明では、光ディスクなどの記録媒体からのアナログ再生信号に含まれるタイミング情報を抽出したが、無線の通信路や、光ファイバー、同軸ケーブル、電力線路などの有線の通信路を経て供給される信号に含まれるタイミング情報を抽出する場合にも、本発明を適用できるのは勿論である。
更に、本発明は、A/D変換器2の出力データをメモリに蓄えておき、この出力データ
に対して以上で説明した一連の処理をソフトウェアで行って、タイミング情報を抽出する場合も含まれる。
に対して以上で説明した一連の処理をソフトウェアで行って、タイミング情報を抽出する場合も含まれる。
以上説明したように、本発明では、フィードフォワード型手法を用いて、周波数及び位相引き込みを短時間で行うことができ、また、初期周波数誤差に依存せずに常に短時間で周波数及び位相引き込みを行うことが可能であるので、デジタル信号処理技術を有する情報再生装置におけるタイミング情報の抽出装置、例えば光ディスク用のタイミング抽出装置等として有用である。
1 記録媒体
2 A/D変換器
3 非同期タイミング検出器
3a ゼロクロス検出器
3b 第1のシンクパターン検出器
3c 第1のシンクパターン間隔カウンタ
3d 除算器
4 非同期クロック生成器
5 同期タイミング生成器
5a 第2のシンクパターン検出器
5b 第2のシンクパターン間隔カウンタ
5c 比較器
6 位相制御器
6a 位相比較器
6b ループフィルタ
7 擬似同期クロック生成器
7a NCword制御器
7b NCO回路
10 ベースライン制御器
11 デジタルイコライザ
15 LSI
16 ディスプレイ端末
2 A/D変換器
3 非同期タイミング検出器
3a ゼロクロス検出器
3b 第1のシンクパターン検出器
3c 第1のシンクパターン間隔カウンタ
3d 除算器
4 非同期クロック生成器
5 同期タイミング生成器
5a 第2のシンクパターン検出器
5b 第2のシンクパターン間隔カウンタ
5c 比較器
6 位相制御器
6a 位相比較器
6b ループフィルタ
7 擬似同期クロック生成器
7a NCword制御器
7b NCO回路
10 ベースライン制御器
11 デジタルイコライザ
15 LSI
16 ディスプレイ端末
Claims (22)
- 受信信号から、データとそのデータの記録タイミングとを抽出する情報再生装置におけるタイミング抽出装置において、
前記受信信号のデータ記録タイミングとは同期しない非同期クロックを生成して出力する非同期クロック生成器と、
前記受信信号を前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記A/D変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現間隔を前記非同期
クロック生成器の非同期クロックに基づいて計測し、その計測値である非同期クロックの個数を出力する非同期タイミング検出器と、
前記非同期クロック生成器により生成された非同期クロックに基づいて変換された前記A/D変換器からのデジタル信号と前記受信信号との位相誤差を算出する位相制御器と、
前記非同期タイミング検出器にて計測された特定パターンの出現間隔、及び前記位相制御器にて算出された位相誤差に基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引いて、前記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を生成する擬似同期クロック生成器とを備えた
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記非同期タイミング検出器は、
特定パターンの出現間隔を計測した非同期クロックの個数と、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数とに基づいて、前記非同期クロックと前記同期クロックとの周期比率を算出し、
前記擬似同期クロック生成器は、
前記非同期タイミング検出器からの周期比率と、前記位相制御器にて算出された位相誤差とに基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引く
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1又は2記載のタイミング抽出装置において、
前記非同期タイミング検出器は、
前記デジタル信号を受け、このデジタル信号に含まれるデータの「1」及び「0」が各々連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、特定パターンを検出したと判断する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項3記載のタイミング抽出装置において、
前記非同期タイミング検出器は、
データの「1」及び「0」が連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、更に、その「1」及び「0」が連続する個数の合計個数が、予め設定した所定範囲内にある場合に限り、特定パターンを検出したと判断する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記擬似同期クロック生成器にて生成された擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、前記A/D変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現
間隔を計測し、この特定パターンの出現間隔を計測した擬似同期クロックの個数が、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数と一致するかを確認する同期タイミング検出器を備えた
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記非同期クロック生成器は、固定周波数の非同期クロックを生成する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項3記載のタイミング抽出装置において、
前記デジタル信号に含まれるデータの「1」及び「0」が各々連続する個数の比率は、
DVD−ROMの場合は14:4の比率、CDの場合は11:11の比率、Blu−rayの場合は2:9:9の比率である
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項3記載のタイミング抽出装置において、
前記予め設定した所定範囲は、データの「1」及び「0」が各々連続する個数に±1個のマージンを持った比率の範囲である
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記特定パターンの出現時間間隔内での前記同期クロックの設定個数は、
DVDの場合は1488個、CDの場合は588個、Blu−rayの場合は1932個である
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記位相制御器には、
算出された位相誤差値を平滑化するループフィルタが搭載される
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、
前記ループフィルタは、
IIR型のデジタルフィルタで構成される
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、
前記ループフィルタは、
FIR型のデジタルフィルタで構成される
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、
前記ループフィルタは、
算出された位相誤差の平均値を一定の時間間隔で算出する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項10記載のタイミング抽出装置において、
前記ループフィルタは、
算出された位相誤差を特定値でゲイン倍する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記A/D変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、
前記A/D変換器からのデジタル信号に含まれるDCオフセットを除去するベースライ
ン制御器が配置される
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記A/D変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、
前記A/D変換器からのデジタル信号の特定帯域の信号を増幅するデジタルイコライザ
が配置される
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記非同期タイミング検出器には、
前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて動作し、前記A/D変換器から
のデジタル信号の隣接する2つのデータの正負を判定するゼロクロス検出器を有する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記非同期タイミング検出器は、
前記非同期クロック生成器の非同期クロックを受け、この非同期クロックに基づいて、非同期クロックの個数を加算する加算器を有する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記位相制御器には、
前記A/D変換器からのデジタル信号を受け、前記非同期クロック生成器の非同期クロ
ックに基づいて、前記A/D変換器からのデジタル信号の位相誤差を算出する加算器及び
乗算器を有する
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置と、前記タイミング抽出装置で得られた擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、音声データ及び映像データを含む受信信号を復号する信号処理回路と有するLSIと、
前記LSIからの復号信号を受けて、復号された音声データを発音すると共に復号された映像データを表示するディスプレイ端末とを備えた
ことを特徴とする映像表示装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記受信信号は、無線の通信路、又は、光ファイバー、同軸ケーブル若しくは電力線を含む通信路を経て供給される
ことを特徴とするタイミング抽出装置。 - 前記請求項1記載のタイミング抽出装置において、
前記受信信号は、DVDディスク、CDディスク又はBlu−rayディスクを含む光ディスクから供給される
ことを特徴とするタイミング抽出装置。
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