JP5766281B2 - 信号処理装置、信号処理方法、及び光ディスク装置 - Google Patents
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Description
《1−1》光ディスク装置60の説明
図1は、実施の形態1に係る信号処理装置30(又は実施の形態2に係る信号処理装置40又は実施の形態3に係る信号処理装置50)を搭載可能な再生装置である光ディスク装置60の構成を概略的に示す図である。光ディスク装置60は、CD、DVD、BDなどのような記録媒体である光ディスク60の情報記録層に記録されている2値データ(記録マーク)を光学的に読み取り、記録されている2値データの再生信号として、2値化データを出力する機能を備えた装置である。光ディスク装置60は、実施の形態1に係る信号処理装置30を搭載することにより、再生信号として出力される2値化データが、実際に光ディスク70に記録されている2値データと異ならないように(近いものとなるように)している。
次に、図2、図3及び図4を用いて、第1の参考例の信号処理装置10を説明する。図2は、第1の参考例の信号処理装置10の構成を概略的に示すブロック図である。第1の参考例の信号処理装置10は、図1に示される光ディスク装置60に、信号処理装置30に代えて、使用することが可能な装置の一例である。第1の参考例の信号処理装置10は、再生信号検出回路673から伝送路L1を通じて入力される再生信号から、信号処理後の再生信号である2値化データを生成する。図2に示されるように、第1の参考例の信号処理装置10は、A/D(アナログ/デジタル)変換回路11と、デジタルアンプ12と、プリイコライザ13と、適応型フィルタ14と、PRML回路15と、位相誤差の算出部としての加算器(減算器)18と、PLL回路19とを有している。PRML回路15は、適応型フィルタ14から出力される信号に最尤推定法に基づく処理を実行するビタビ復号回路16と、ビタビ復号回路16から出力される2値化データからパーシャルレスポンス波形を生成するPR(Partial Response)デコーダ17とを有している。
wk(n+1)=wk(n)+2・μ・e(n)・x(n) …(1)
ここで、誤差信号e(n)は、フィルタ後の再生波形のデータ列をy(n)、目標波形のデータ列をd(n)とすると、次式(2)で表される。
e(n)=d(n)−y(n) …(2)
これらの式は、時刻nにおける瞬時自乗誤差e2(n)を最小とするアルゴリズムから導かれたものであり、このアルゴリズムによれば、瞬時自乗誤差が時間的に平均化される。
図5は、第2の参考例の信号処理装置20の構成を概略的に示すブロック図である。第2の参考例の信号処理装置20は、第1の参考例の信号処理装置10で問題となるジッターノイズの影響を受け難くした装置である。第2の参考例の信号処理装置20は、図1に示される光ディスク装置60に、信号処理装置30に代えて、使用することが可能な装置である。図5において、図2(第1の参考例の信号処理装置10)に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。
実施の形態1に係る信号処理装置30は、図2に示される第1の参考例の信号処理装置10における問題(スライスレベル付近における大きなジッターノイズによりクロック信号が不安定になる)及び図5に示される第2の参考例の信号処理装置20における問題(エラーレートが高い再生波形が入力される場合に、クロック信号が安定しない)を解決することができる装置である。
実施の形態1に係る信号処理装置30、信号処理方法、及び光ディスク装置60によれば、安定したクロック信号を生成にすることができ、その結果、再生信号としての2値化データの品質を向上させることができるという効果がある。
《1−6》実施の形態1の効果が得られる理由
実施の形態1に係る信号処理装置30は、位相誤差の算出に用いる再生信号の振幅レベル(レベル点)を制限することで、エラーレートの高い波形であっても安定したクロック信号を得ることができるように構成している。第1の参考例の説明で述べたように、データ長の短い2値データ(例えば、光ディスクに記録されている記録マーク(ピット))の再生信号ほどジッターノイズは大きくなる傾向がある。
このため、位相誤差の算出においては、再生信号の中心レベル付近のサンプリング点を除外し、除外されていないサンプリング点のデータから位相誤差を算出することが有効である。例えば、位相誤差の算出においては、データ長が最短(すなわち、2T)の信号(2T信号)に関する振幅レベルのデータを除外し、除外されていない振幅レベルのデータから位相誤差を算出することが有効である。
或いは、例えば、位相誤差の算出においては、データ長が最短(すなわち、2T)の信号(2T信号)に関する振幅レベルのデータ及びデータ長が2番目に短い(すなわち、3T)の信号(3T信号)に関する振幅レベルのデータを除外し、除外されていない振幅レベルのデータから位相誤差を算出することが有効である。
上記した例では、データ長2T(最短データ長)及びデータ長3T(2番目に短いデータ長)の信号におけるエラーが著しく多い波形に対して安定したクロック生成を可能とさせ、データ長2T(最短データ長)及びデータ長3T(2番目に短いデータ長)の信号に関する振幅レベルのデータを除外する場合を説明した。しかし、除外する振幅レベルの選択は、データ長2T(最短データ長)及びデータ長3T(2番目に短いデータ長)の信号に関する振幅レベルのデータに限らず、他のデータ長の信号に関する振幅レベルのデータを除外することも可能である。例えば、次数の低いイコライザでブーストさせる場合、低域となるデータ長7T及び8Tの信号はオーバーシュートを起こし、理想波形との乖離が発生する。このようなイコライザを用いる構成の場合は、データ長7T及び8Tのオーバーシュートに関する振幅レベルを除外する必要がある。具体的には、振幅レベル±3及び±4のデータを除外し、振幅レベル0、±1、±2のデータを用いて位相誤差を算出すれば、オーバーシュートによるノイズを低減した上でサンプリング点は略292%(すなわち、図10のデータ長2T−9Tの行における、振幅レベル0の値100%と、振幅レベル1の値80%と、振幅レベル+1の値80%と、振幅レベル2の値16%と、振幅レベル+2の値16%とを加算した値)となり、安定したクロック信号の生成が可能となる。
《2−1》実施の形態2に係る信号処理装置40
図11は、実施の形態2に係る信号処理装置(すなわち、実施の形態2に係る信号処理方法を実施することができる装置)40の構成を概略的に示すブロック図である。図11において、図5(第2の参考例)に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。実施の形態2に係る信号処理装置40は、図1に示される光ディスク装置60に搭載され、光ディスク装置60の一部を構成することができる。
実施の形態2に係る信号処理装置40、信号処理方法、及び信号処理装置40を備えた光ディスク装置60によれば、安定したクロック信号を生成にすることができ、その結果、再生信号としての2値化データの品質を向上させることができるという効果がある。
図12は、実施の形態2の変形例に係る信号処理装置40aの構成を概略的に示すブロック図である。図12において、図11に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。信号処理装置40aは、図1に示される光ディスク装置60に搭載され、光ディスク装置60の一部を構成することができる。信号処理装置40aは、PRデコーダ47から出力される予測波形であるパーシャルレスポンス波形S22をイコライズするイコライザ48を有し、イコライズされたパーシャルレスポンス波形が適応型フィルタ14の目標波形として使用される点、並びに、他の算出部としての加算器(減算器)18aを有し、クロック生成部29には、イコライズされていないパーシャルレスポンス波形を用いて得られた差分信号S23aが供給される点が、第2の参考例の信号処理装置20と相違する。この場合にも、図11の場合と同様の効果を得ることができる。
別の例として、例えば、再生波形S21のアシンメトリが大きく、データ長が短い信号(例えば、データ長2T及び3Tの信号)にオフセットが重畳されている場合には、イコライザ48により、予測波形S22に、再生波形S21に重畳されているオフセットとは逆のオフセットを重畳することによって、位相誤差S23を強調し、強調された位相誤差S23を適応型フィルタ14にフィードバックさせる構成としてもよい。
実施の形態2においては、目標信号の振幅レベルを、強調させる必要のない振幅レベルのみを用いるように構成しても良い。例えば、上記説明では、振幅レベル±2において前記目標信号では例えば、±2.5とする構成としたが、振幅レベル±2以外の振幅レベル0、±1、±3、±4をクロック生成回路29にフィードバックする位相誤差としても良い。この場合には、実施の形態2に係る信号処理装置40は、実施の形態1に係る信号処理装置30と同様の構成を有することとなり、少ない演算量で同様の効果を得ることができる。従って、実施の形態2に係る信号処理装置40及び信号処理方法によれば、波形劣化が大きく、エラーレートの高い再生信号に対しても安定したクロック信号生成が可能となる。
《3−1》実施の形態3に係る信号処理装置50の構成及び動作
図13は、実施の形態3に係る信号処理装置(すなわち、実施の形態3に係る信号処理方法を実施することができる装置)50の構成を概略的に示すブロック図である。図13において、図5(第2の参考例)に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。実施の形態3に係る信号処理装置50は、図1に示される光ディスク装置60に搭載され、光ディスク装置60の一部を構成することができる。図13に示されるように、実施の形態3に係る信号処理装置50は、データ長判定回路56を備え、セレクタ57がデータ長判定回路56からの制御信号S56に基づいて切り替わる点が、図5に示される第2の参考例の信号処理装置20と相違する。以下の説明では、実施の形態3に係る信号処理装置50について、第2の参考例の信号処理装置20と異なる点を中心に説明する。
実施の形態3に係る信号処理装置50においては、図13に示されるように、データ長判定回路56を追加することで、例えば、データ長が2Tの信号に関するサンプリング点を知ることができるので、所望のデータ長の信号に関する誤差信号のみをクロック生成部29のループフィルタ192にフィードバックすることができる。位相誤差からデータ長が2Tの信号に関する位相誤差を除外する。
実施の形態3に係る信号処理装置50、信号処理方法、及び光ディスク装置60によれば、安定したクロック信号を生成にすることができ、その結果、再生信号としての2値化データの品質を向上させることができるという効果がある。
以上に説明したように、実施の形態1〜3に係る信号処理方法及び信号処理方法によれば、実施の形態1及び実施の形態2及び実施の形態3によれば、波形劣化が大きく、エラーレートの高い再生信号に対しても安定したクロック信号生成が可能となる。
Claims (10)
- 記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す適応型フィルタと、
PRML方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより2値化データを順次生成すると共に、前記2値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成するPRML回路と、
前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第1の位相誤差を順次算出する算出部と、
前記第1の位相誤差から特定の位相誤差以外を除外することによって第2の位相誤差を出力する制限部と、
前記第2の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成するクロック生成部と
を有し、
第1振幅レベル及び第2振幅レベルが予め決定されたレベルであり、前記第1振幅レベルが前記第2振幅レベルよりも小さい場合において、前記特定の位相誤差は、前記パーシャルレスポンス波形が、前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲のレベルになるときの位相誤差である
ことを特徴とする信号処理装置。 - 前記制限部は、第2の位相誤差の数を、一定のスライスレベルを前記再生信号が交差する点であるクロス点の数以上にすることを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲の前記レベルは、前記記録媒体上において最も短いデータ長を持つ2値データの再生によって得られる第1のレベルの次に短いデータ長を持つ2値データの再生によって得られる第2のレベルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の信号処理装置。
- 前記PRML回路は、前記パーシャルレスポンス波形のクラスを(1,2,2,2,1)とし、
前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲の前記レベルは、前記パーシャルレスポンス波形の中心点のレベルを0レベルとし、前記0レベルに隣接するレベルを±1レベルとしたときにおける、前記±1レベルに隣接するレベルである±2レベルであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲の前記レベルは、前記記録媒体上において最も短いデータ長を持つ2値データの再生によって得られる第1のレベルよりも2段階短いデータ長を持つ2値データの再生によって得られる第3のレベルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の信号処理装置。
- 前記PRML回路は、前記パーシャルレスポンス波形のクラスを(1,2,2,2,1)とし、
前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲の前記レベルは、前記パーシャルレスポンス波形の中心点のレベルを0レベルとし、前記0レベルに隣接するレベルを±1レベルとし、前記±1レベルに隣接するレベルである±2レベルとしたときにおける、前記±2レベルに隣接するレベルである±3レベルであることを特徴とする請求項1,2,5のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲の前記レベルは、前記記録媒体上において最も短いデータ長を持つ2値データの再生によって得られる第1のレベルの次に短いデータ長を持つ2値データの再生によって得られる第2のレベルと、前記第2のレベルの次に短いデータ長を持つ2値データの再生によって得られる第3のレベルとであることを特徴とする請求項1又は2に記載の信号処理装置。
- 前記PRML回路は、前記パーシャルレスポンス波形のクラスを(1,2,2,2,1)とし、
前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲の前記レベルは、前記パーシャルレスポンス波形の中心点のレベルを0レベルとし、前記0レベルに隣接するレベルを±1レベルとしたときにおける、前記±1レベルに隣接するレベルである±2レベルと、前記±2レベルに隣接するレベルである±3レベルとであることを特徴とする請求項1,2,7のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す工程と、
PRML方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより2値化データを順次生成すると共に、前記2値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成する工程と、
前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第1の位相誤差を順次算出する工程と、
前記第1の位相誤差から特定の位相誤差以外を除外することによって第2の位相誤差を出力する工程と、
前記第2の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成する工程と
を有し、
第1振幅レベル及び第2振幅レベルが予め決定されたレベルであり、前記第1振幅レベルが前記第2振幅レベルよりも小さい場合において、前記特定の位相誤差は、前記パーシャルレスポンス波形が、前記第1振幅レベルよりも大きく、前記第2振幅レベルよりも小さい範囲のレベルになるときの位相誤差である
ことを特徴とする信号処理方法。 - 記録媒体に記録されている2値データを光学的に読み取る光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置から出力される信号から再生信号を生成する再生信号処理部と、
前記再生信号から前記2値化データを生成する、請求項1から8のいずれか1項に記載の信号処理装置と
を有することを特徴とする光ディスク装置。
Priority Applications (1)
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