JP5967587B2 - 復号方法及び復号装置 - 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検出された再生信号、又は光ファイバなどの通信媒体を介して受信された受信信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号方法及び復号装置に関するものである。
近年、光ディスクの高密度化により、最も短い記録マークの長さが光学的な分解能の限界に近づき、符号間干渉の増大及びＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ）の劣化がより顕著となっている。そのため、信号処理方法として、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式を用いることが一般的になっている。
ＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）と最尤復号（ＭＬ）とを組み合わせた技術であり、既知の符号間干渉が起こることを前提に再生波形から最も確からしい信号系列を選択する方式である。このため、従来のレベル判定方式よりも復号性能が向上することが知られている。
光ディスクから再生された信号は、波形等化器及びデジタルフィルタなどを用いて所定の周波数特性を持つようにパーシャルレスポンス等化された後、ビタビ復号などを用いて最も確からしい状態遷移列を選択することによって対応した２値化データに復号される。一般に、時刻ｋまでの状態Ｓｎ（ｎは状態数）に至る状態遷移の確からしさを表す値Ｌは下記の式（１）で定義される。
Figure 0005967587
式（１）において、ｙｉは時刻ｉにおける再生信号の値であり、Ｅｉは期待される理想的な再生信号の値である。最尤復号方式では、式（１）で求められる確からしさをあらわす値Ｌが最小となるような状態遷移列が選択され、対応した２値化データに復号される（例えば、特許文献１参照）。
光ディスクの高密度化が進むと、符号間干渉及びＳＮＲ劣化がさらに問題となる。再生性能を維持するためには、ＰＲＭＬ方式を高次のＰＲＭＬ方式にすることで対応可能である。例えば、直径１２ｃｍの光ディスクの記録層１層当たりの記録容量が２５ＧＢである場合、ＰＲ（１，２，２，１）ＭＬ方式を採用することで、良好な再生性能を維持することができる。一方、１層当たりの記録容量が３３．３ＧＢである場合、ＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬ方式を採用する必要がある。実際に１層当たりの記録容量が３３．４ＧＢであるＢＤＸＬが既に実用化され、ＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬ方式が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
また、近年の急激な情報トラヒックの増大に対応するために高速光通信の開発が進められている。情報トラヒックの増大に伴って、入力される光パワーの増大傾向が顕著であり、非線形光学効果及び熱破壊などが起こる光ファイバの物理的限界に近づきつつある。光通信の通信効率を向上させるため、複数の波長の光を用いる光波長多重変調方式、光ファイバの伝播特性によって生じる光信号波形の分散による歪みを補償する分散補償ファイバ又は光増幅器など、主に送信器及び伝送路となる光ファイバの性能改善が注目されている。
前述のような光ディスクで用いられているＰＲＭＬ方式では、再生信号を所定の周波数特性に等化できることを前提としている。
図１２は、ＢＤＸＬの光学的伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＯＴＦ）及びＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性を示す図である。ＯＴＦのゲインは、規格化周波数が０．２３である場合にゼロになる。これに対し、ＰＲ（１，２，２，２，１）特性のゲインは、規格化周波数が０．２５である場合に一旦ゼロとなり、さらに０．２５よりも高い周波数帯域にもゼロより高いゲインを有している。再生信号は、波形等化器でＰＲ（１，２，２，２，１）特性になるように等化される。この際、規格化周波数が０．２３より小さい周波数帯域では、ＯＴＦのゲインがゼロより大きいため、再生信号を等化することができる。しかしながら、規格化周波数が０．２３以上である周波数帯域では、ＯＴＦのゲインがゼロになっているため、再生信号の振幅特性を増幅することはできない。
図１３は、ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の理想信号の波形と、波形等化器で等化したＢＤＸＬの再生信号の波形とを示す図である。図１３に示すように、規格化周波数が０．２３より大きい高周波数帯域の成分が等化できないため、理想信号と等化後の再生信号との振幅値には必ず誤差が残ってしまう。このため、再生信号に印加されているノイズ成分がゼロであったとしても、式（１）に示す状態遷移の確からしさを表す値Ｌはゼロにはならず、ＰＲＭＬ方式の復号性能を劣化させる要因となる。このような復号性能の劣化を歪劣化と呼ぶ。図１２に示すＰＲ（１，２，２，２，１）特性において、規格化周波数が０．２３より大きい歪劣化となってしまう成分は、ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の全信号成分の約１１％を占める。
図１４は、記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクの光学的伝達関数及びこの光ディスクに合わせたＰＲ（１，２，３，３，３，３，３，３，３，２，１）特性の周波数特性を示す図である。ＯＴＦのゲインは、規格化周波数が０．１１である場合にゼロになる。ＰＲ（１，２，３，３，３，３，３，３，３，２，１）特性のゲインは、ＯＴＦのゲインと同様に規格化周波数が０．１１である場合に一旦ゼロとなり、さらに０．１１よりも高い周波数帯域にもゼロより高いゲインを有している。このときの歪劣化となる成分は、ＰＲ（１，２，３，３，３，３，３，３，３，２，１）特性の全信号成分の約１９％を占め、上記のＢＤＸＬの記録線密度にＰＲ（１，２，２，２，１）特性を適用した場合よりも、歪劣化の影響が２倍近く大きくなる。
図１５は、記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクの光学的伝達関数及び規格化周波数が０．１１以上である高周波数帯域のゲインが小さくなるようにしたＰＲ（１，２，３，４，５，６，６，６，５，４，３，２，１）特性の周波数特性を示す図である。高周波数帯域のゲインが小さくなるようにしたことにより、歪劣化となる成分は、全信号成分の約７％まで低減することができたが、歪劣化をゼロにすることはできていない。
歪劣化をゼロにするためには、目標とするＰＲクラスをＯＴＦと全く等しい周波数特性としなければならない。しかし、ＯＴＦは再生している条件によって常に変化しているため、ＰＲクラスを一つの周波数特性に確定すれば歪劣化の発生を招く。すなわち、再生信号を所定のＰＲクラスの周波数特性に等化することが要因となって歪劣化が発生していると言える。
また、波形等化器において、再生信号の周波数特性が設定したＰＲクラスの周波数特性に近づくように信号振幅が増幅される。このとき、ＯＴＦのゲインがゼロとなる規格化周波数より高い周波数帯域の誤差を等化するために高周波数帯域の増幅率が大きくなりやすい。その結果、再生信号の高周波数帯域のノイズ成分が大きく増幅されてしまい、ＰＲＭＬ方式の復号性能を劣化させる。
以上のように、光ディスクを高密度化するにしたがって、従来のＰＲＭＬ方式では、歪劣化と高周波数帯域のノイズ成分の増幅との影響により復号性能が低下し、光ディスクに記録されているデータを再生できなくなるという課題がある。
また、光通信においては、前述の光波長多重変調方式、分散補償ファイバ又は光増幅器などによって効率化が図られている。また、その他にも光の１波長あたりで伝送する情報量を増やすために、光変調の速度を高速化して広い周波数帯域を使えば通信速度を上げることが可能である。しかし、広い周波数帯域を使って変調された光信号波形を正確に受信するためには、受信器における光検出器の改善が必要となる。光検出器は、受光した光信号波形を電気信号に変換する。光検出器において、効率的に変換できる周波数帯域は限られている。このため、送信器側の光変調器で広い周波数帯域を使って変調したとしても、光検出器で十分に検出することができず、通信速度向上の妨げとなってしまうという課題がある。また、光検出器の感度を上げて対応することもできるが、サイズが大きくなり、消費電力も大きくなってしまうという課題がある。
特開２００３−１４１８２３号公報
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、復号性能の劣化を抑えることができるとともに、デジタル情報を確実に復号することができる復号方法及び復号装置を提供することを目的とするものである。
本発明の一局面に係る復号方法は、所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号方法であって、所定区間の前記検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する第１の周波数スペクトル算出ステップと、前記媒体を介して得られる、前記所定区間内に存在する前記デジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する第２の周波数スペクトル算出ステップと、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出する周波数スペクトル差算出ステップと、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、前記デジタル情報を復号する復号ステップとを含む。
この構成によれば、第１の周波数スペクトル算出ステップにおいて、所定区間の検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルが算出される。第２の周波数スペクトル算出ステップにおいて、媒体を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルが算出される。周波数スペクトル差算出ステップにおいて、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が算出される。復号ステップにおいて、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンが復号結果として選択されることにより、デジタル情報が復号される。
本発明によれば、所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルと、媒体を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルとの差が算出され、算出された差が最も小さくなるパターンが復号結果として選択されるので、媒体の周波数特性が光学的伝達関数のゲインがない周波数帯域まであったとしても、光学的伝達関数のゲインがゼロ以上となる低周波数帯域内の周波数特性のみから効率的に復号することができるようになり、復号性能の劣化を抑えることができるとともに、デジタル情報を確実に復号することができる。
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態１における光ディスク装置の構成を示す図である。 、図１に示す周波数領域最尤復号回路の詳細な構成を示すブロック図である。 光ディスクのトラックに光ピックアップからレーザ光が照射されている状態を示す図である。 記録符号の正解パターンと、正解パターンと１ビットだけ値が異なる記録符号の不正解パターンとを示す図である。 デジタル信号の周波数スペクトルと、図４の正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとを示す図である。 デジタル信号の周波数スペクトルと、１ビットだけ値が異なる図４の不正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとを示す図である。 本発明の実施の形態１における記録線密度に対するビットエラーレートを示す図である。 本発明の実施の形態２における光通信装置の構成を示す図である。 図８に示す光復調回路の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２における光検出器の光電変換の周波数特性を示す図である。 図９に示す周波数領域最尤復号回路の詳細な構成を示すブロック図である。 ＢＤＸＬの光学的伝達関数及びＰＲ（１，２，２，２，１）の周波数特性を示す図である。 ＰＲ（１，２，２，２，１）特性の理想信号の波形と、波形等化器で等化したＢＤＸＬの再生信号の波形とを示す図である。 記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクの光学的伝達関数及びこの光ディスクに合わせたＰＲ（１，２，３，３，３，３，３，３，３，２，１）特性の周波数特性を示す図である。 記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクの光学的伝達関数及び規格化周波数が０．１１以上である高周波数帯域のゲインが小さくなるようにしたＰＲ（１，２，３，４，５，６，６，６，５，４，３，２，１）特性の周波数特性を示す図である。
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ディスク装置の構成を示す図である。なお、図１では、光ディスク１００からデジタル情報を再生する処理系に関する部分の構成を示している。図１に示す光ディスク装置は、光ピックアップ１０１、フィルタ回路１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３、周波数領域最尤復号回路１０４、復調回路１０５及びエラー訂正復号化回路１０６を備える。
光ディスク１００には、デジタル情報に対し所定のエラー訂正符号化と変調符号化とを施した記録符号に応じて、トラック上に記録マークが形成されている。記録されているデジタル情報を再生する再生処理は、光ピックアップ１０１からトラックに照射したレーザ光に対する反射光量が、トラックに形成されている記録マークに対応して変化することを利用して行われる。
光ピックアップ１０１は、レーザ光を光ディスク１００に照射し、光ディスクからの反射光を受光する。光ピックアップ１０１は、反射光量に応じた再生信号を検出する。フィルタ回路１０２は、光ピックアップ１０１によって検出された再生信号に含まれる変調符号の周波数帯域の成分に悪影響を与えない範囲で、低周波数帯域のノイズ成分と高周波数帯域のノイズ成分とを低減する。Ａ／Ｄコンバータ１０３は、フィルタ回路１０２からの出力信号を、変調符号の単位である１チャネルビット間隔でサンプリングされたデジタル信号に変換する。
周波数領域最尤復号回路１０４は、時間領域のデジタル信号の周波数特性を用いて、デジタル信号をトラックに記録された記録符号に復号する。復調回路１０５は、変調符号に従って、復号された記録符号を変調符号化前のビット列に復調する。エラー訂正復号化回路１０６は、エラー訂正符号に従って、復調回路１０５によって復調されたビット列に含まれるエラーを訂正し、デジタル情報を出力する。
以下に、光ディスク装置において、デジタル信号から記録符号に復号する周波数領域最尤復号回路１０４について詳細に説明する。
図２は、図１に示す周波数領域最尤復号回路の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示す周波数領域最尤復号回路１０４は、離散フーリエ変換回路２０１、期待値演算回路２０２、ブランチメトリック演算回路２０３、加算／比較／選択回路２０４、パスメモリ回路２０５及びＯＴＦ補正回路２０６を備える。
Ａ／Ｄコンバータ１０３から出力されるデジタル信号は、周波数領域最尤復号回路１０４の離散フーリエ変換回路２０１に入力される。離散フーリエ変換回路２０１は、所定区間の検出信号（デジタル信号）から所定の周波数帯域内における周波数スペクトル（第１の周波数スペクトル）を算出する。離散フーリエ変換回路２０１は、デジタル信号をＮサンプル分保持し、１チャネルビット毎に保持しているデジタル信号列のＮ点離散フーリエ変換を行って、周波数スペクトルＩｋ（ｋ＝０〜Ｎ−１）を出力する。サンプル点数Ｎは、１チャネルビットの記録マークに対する再生信号の広がり幅（符号間干渉の幅）より長くすることが好ましい。例えば、１チャネルビットの記録マークのサイズをＢＤＸＬの１／２倍にした場合には、サンプル点数Ｎは１６以上とすることが好ましい。
期待値演算回路２０２は、Ｎチャネルビット長で存在する期待値符号のそれぞれに対し、Ｎ点離散フーリエ変換を行って周波数スペクトルＳｋを算出し、算出した周波数スペクトルＳｋにさらにＯＴＦの周波数特性Ｏｋを乗算する。これにより、期待値演算回路２０２は、期待値符号を再生した場合の期待値信号の周波数スペクトルＥｋ（＝Ｓｋ×Ｏｋ）を算出する。期待値演算回路２０２は、光ディスク１００を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する周波数スペクトルＥｋ（第２の周波数スペクトル）を算出する。期待値演算回路２０２は、算出した期待値信号の周波数スペクトルＥｋをブランチメトリック演算回路２０３へ出力する。
ブランチメトリック演算回路２０３は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋと、各期待値信号の周波数スペクトルＥｋとの距離に相当するブランチメトリックを計算する。ブランチメトリックは、ＯＴＦのゲインがゼロより大きい周波数帯域内の周波数スペクトルから求められる。ブランチメトリック演算回路２０３は、所定の周波数帯域内における周波数スペクトルＩｋ（第１の周波数スペクトル）と、期待値信号に対応する周波数スペクトルＥｋ（第２の周波数スペクトル）との差を算出する。
ブランチメトリック演算回路２０３は、周波数毎に、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋの実部と期待値信号の周波数スペクトルＥｋの実部との差の２乗の値と、周波数スペクトルＩｋの虚部と周波数スペクトルＥｋの虚部との差の２乗の値とを算出し、所定の周波数帯域内の実部の差の２乗の値と虚部の差の２乗の値との総和を周波数スペクトルＩｋと周波数スペクトルＥｋとの差として算出する。
また、ブランチメトリック演算回路２０３は、光ディスク１００の所定の周波数特性の所定の値以上のゲインが得られる周波数帯域内において、周波数スペクトルＩｋと周波数スペクトルＥｋとの差を算出する。
最尤復号回路２０７は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋ（第１の周波数スペクトル）と期待値信号の周波数スペクトルＥｋ（第２の周波数スペクトル）との差に基づいてデジタル情報を復号する。最尤復号回路２０７は、周波数スペクトルＩｋと周波数スペクトルＥｋとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、デジタル情報を復号する。最尤復号回路２０７は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋと期待値信号の周波数スペクトルＥｋとの距離（誤差）が最も小さい期待値符号を選択し、デジタル信号を復号した記録符号として出力する。
最尤復号回路２０７は、加算／比較／選択回路２０４及びパスメモリ回路２０５を備える。図２に示すように、ビタビアルゴリズムを用いてデジタル情報を復号するビタビ復号回路は、ブランチメトリック演算回路２０３及び最尤復号回路２０７で実現することができる。
図３は、光ディスク１００のトラック３０１に光ピックアップからレーザ光３０２が照射されている状態を示す図である。レーザ光３０２は、対物レンズ３０３によって集光され、光ディスク１００のトラック３０１に照射される。トラック３０１上には、記録マーク３０４が形成されている。１チャネルビットの記録マーク３０４のサイズは、ＢＤＸＬの１／２倍（２７．９ｎｍ）であり、最短記録マーク長２Ｔは、５５．７ｎｍである。レーザ光３０２の波長λは４０５ｎｍであり、対物レンズ３０３の開口数ＮＡは０．８５であり、回折限界はλ／（２・ＮＡ）から２３８．２ｎｍである。回折限界は、反射光量に応じた再生信号に振幅の変化が表れなくなる境界の大きさであり、１チャネルビット長である２７．９ｎｍで規格化すると約８．５チャネルビットとなる。回折限界の逆数がＯＴＦのゲインがゼロとなる規格化周波数であり、この場合の規格化周波数は０．１１となる。
すなわち、ブランチメトリック演算回路２０３において用いられる所定の周波数帯域は、デジタル情報が光ディスクに記録される１チャネルビットの長さをＴとし、光ディスクに照射する光の波長をλとし、光を光ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域である。
図４〜図６は、１チャネルビットの記録マークのサイズをＢＤＸＬの１／２倍とし、サンプル点数Ｎを１６とした場合のブランチメトリックの計算例を示している。図４は、記録符号の正解パターンと、正解パターンと１ビットだけ値が異なる記録符号の不正解パターンとを示す図である。図５は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋと、図４の正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルＥｋとを示す図である。
ＯＴＦのゲインは、規格化周波数が０．１１以上である場合にゼロとなる。そのため、ｋ＝０、ｋ＝１及びｋ＝１５の３点は記録符号のパターンに相当する信号成分が得られ、それ以外の１２点は、ＯＴＦのゲインがゼロであるため、期待値信号の周波数スペクトルはゼロになる。しかし、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋは、光ディスク１００に記録されている記録符号による信号成分と、全周波数帯域に存在するノイズ成分とを加算した状態になっている。そのため、ＯＴＦのゲインがゼロとなっている高周波数帯域では、信号成分はゼロであり、ノイズ成分だけが残っている。したがって、規格化周波数が０．１１以下である周波数帯域では、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋと期待値信号の周波数スペクトルＥｋとはほぼ一致しており、０．１１より高い周波数帯域ではノイズ成分の分だけ２つの周波数スペクトルの値が乖離する状態となる。
図６は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋと、１ビットだけ値が異なる図４の不正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルＥｋとを示す図である。規格化周波数が０．１１以下である周波数帯域では、記録符号のパターンの相違に相当する周波数スペクトルの差があり、０．１１より高い周波数帯域では、図５の正解パターンと同じくノイズ成分の分だけ２つの周波数スペクトルの値が乖離する。
以上から、ブランチメトリックの計算では、記録符号のパターンの相違があらわれる規格化周波数が０．１１以下である周波数帯域にあるｋ＝０、ｋ＝１及びｋ＝１５の３点の値だけを使い、それ以外は対象としないことが最適であることが分かる。ブランチメトリックＭは、期待値符号毎に下記の式（２）に基づいて求められる。式（２）において、Ｒｅ［ａ］は複素数ａの実部の値を表し、Ｉｍ［ａ］は複素数ａの虚部の値を表す。
Ｍ＝（Ｒｅ［Ｅ０］−Ｒｅ［Ｉ０］）２＋（Ｉｍ［Ｅ０］−Ｉｍ［Ｉ０］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ１］−Ｒｅ［Ｉ１］）２＋（Ｉｍ［Ｅ１］−Ｉｍ［Ｉ１］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ１５］−Ｒｅ［Ｉ１５］）２＋（Ｉｍ［Ｅ１５］−Ｉｍ［Ｉ１５］）２
・・・・（２）
例えば、図４〜図６に示す周波数スペクトルとなるデジタル信号でブランチメトリックを計算すると、ノイズ成分がないときの正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとデジタル信号の周波数スペクトルとのブランチメトリックは０であり、不正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとデジタル信号の周波数スペクトルとのブランチメトリックは１．２３であり、その差は１．２３である。ある一定のノイズがあるとき、正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとデジタル信号の周波数スペクトルとのブランチメトリックは０．１４となり、正解パターンと不正解パターンとの差の約１２％の影響となる。
一方、同じデジタル信号に対して、ＰＲ(１，２，３，４，５，６，６，６，５，４，３，２，１)特性としたＰＲＭＬ方式では、ノイズ成分がないときの正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとデジタル信号の周波数スペクトルとのブランチメトリックは０．０３７であり、不正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとデジタル信号の周波数スペクトルとのブランチメトリックは０．２３７であり、その差は０．２となる。既に述べたように、完全には等化できない歪劣化により、正解パターンと不正解パターンとの差は０にならない。さらに、前述と同じレベルのノイズがあるときの正解パターンの期待値信号の周波数スペクトルとデジタル信号の周波数スペクトルとのブランチメトリックは０．０６８となり、正解パターンと不正解パターンとの差の約３４％と大きな影響となってしまう。
従来のＰＲＭＬ方式では、時間領域の振幅の値に基づいてブランチメトリックが計算されるため、高い周波数帯域のノイズ成分を分離することができないが、本実施の形態では有効な周波数帯域内の周波数スペクトルからブランチメトリックが計算されることにより、ノイズ成分が分離され、Ｓ／Ｎ効率を改善することが可能である。
ブランチメトリック演算回路２０３によって計算されたブランチメトリックは、加算／比較／選択回路２０４に入力される。加算／比較／選択回路２０４は、現在の期待値符号の状態Ｘｔに連結している一時刻前の全ての期待値符号の状態Ｘｔ−１におけるパスメトリックＰｔ−１と、期待値符号の状態Ｘｔへのブランチに対応するブランチメトリックＭｔとを加算することにより、現在の時刻の期待値符号の状態ＸｔにおけるパスメトリックＰｔを計算する。加算／比較／選択回路２０４は、計算したパスメトリックＰｔが最小となる期待値符号の状態遷移を選択し、そのパスメトリックＰｔを記憶する。加算／比較／選択回路２０４は、次の時刻でも、同様の処理を繰り返し行う。
パスメモリ回路２０５は、加算／比較／選択回路２０４によって選択されたパスメトリックが最小となる最も確からしい期待値符号の状態遷移列を推定する。パスメモリ回路２０５は、デジタル信号を復号した記録符号を出力する。
ＯＴＦ補正回路２０６は、光ピックアップ１０１から光ディスク１００のトラックに照射されるレーザ光の集光状態、又は光ディスク１００の反り又は傾きなどの再生条件によって変化するＯＴＦの周波数特性Ｏｋを補正する。ＯＴＦ補正回路２０６は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋ（第１の周波数スペクトル）と、パスメモリ回路２０５によって選択されたパターンに対応した期待値信号の周波数スペクトルＥｋ（第２の周波数スペクトル）との差が小さくなるように、期待値信号の周波数スペクトルＥｋを補正する。ＯＴＦ補正回路２０６は、ＯＴＦの周波数特性Ｏｋを補正し、補正したＯＴＦの周波数特性Ｏｋを期待値演算回路２０２へ出力する。これにより、期待値信号の周波数スペクトルＥｋが補正される。
ＯＴＦ補正回路２０６には、復号結果となる記録符号が入力される。ＯＴＦ補正回路２０６は、パスメモリ回路２０５から出力される記録符号をＮ点離散フーリエ変換して記録符号の周波数スペクトルＲｋを算出し、算出した記録符号の周波数スペクトルＲｋに期待値演算回路２０２において保持しているＯＴＦの周波数特性Ｏｋを乗算することにより、期待値信号の周波数スペクトルＳｋ（＝Ｒｋ×Ｏｋ）を計算する。ＯＴＦ補正回路２０６は、記録符号と合うように、デジタル信号を離散フーリエ変換回路２０１からパスメモリ回路２０５の出力に至るまでの回路遅延分だけ遅延させ、離散フーリエ変換回路２０１から出力されるデジタル信号をＮ点離散フーリエ変換してデジタル信号の周波数スペクトルＪｋを算出する。続いて、ＯＴＦ補正回路２０６は、デジタル信号の周波数スペクトルＪｋと、期待値信号の周波数スペクトルＳｋとの差Ｄｋを下記の式（３）に基づいて算出する。
Ｄｋ＝Ｊｋ−Ｓｋ・・・・（３）
また、その時点での実際のＯＴＦの周波数特性をＱｋとすると、デジタル信号の周波数スペクトルＪｋは、下記の式（４）で表される。
Ｊｋ＝Ｒｋ×Ｑｋ・・・・（４）
上記の式（３）及び式（４）より、現時点でのＯＴＦの周波数特性の誤差Ｅｒｒｋは式下記の式（５）により求められる。
Ｅｒｒｋ＝Ｑｋ−Ｏｋ＝Ｄｋ／Ｒｋ・・・・（５）
この誤差Ｅｒｒｋが小さくなるように、ＯＴＦ補正回路２０６は、所定のゲインαを乗算した誤差ＥｒｒｋをＯＴＦの周波数特性Ｏｋに加算することで、ＯＴＦの周波数特性を補正することができる。ＯＴＦ補正回路２０６は、下記の式（６）に基づいてＯＴＦの周波数特性を補正する。
Ｏｋ＋１＝Ｏｋ＋α×Ｅｒｒｋ・・・・（６）
以上のＯＴＦ補正回路２０６が動作しなければ、常に変化している再生条件によって変化している実際のＯＴＦの周波数特性と、ブランチメトリックの演算に用いるＯＴＦの周波数特性Ｏｋとの差に応じて、ブランチメトリックに誤差が生じてしまう。しかしながら、ＯＴＦ補正回路２０６が動作することにより、ＯＴＦの周波数特性Ｏｋが常に再生条件を反映したものとなり、ブランチメトリックの誤差を低減することができる。
以上に述べた光ディスク装置によって再生したときのビットエラーレートの評価結果について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態１における記録線密度に対するビットエラーレートを示す図である。
従来のＰＲＭＬ方式の場合、ＢＤＸＬに相当する記録線密度（１倍）では良好な再生性能が得られているが、記録線密度が１．５倍になると、ノイズが発生していなくても歪劣化の影響によりビットエラーが発生している。また、従来のＰＲＭＬ方式の場合、記録線密度が２倍になると全く再生できていないと言える。これに対し、本実施の形態の光ディスク装置では、記録線密度が２倍になっても歪劣化が発生しないため、ノイズがなければビットエラーは発生しない。また、ノイズの標準偏差σが信号振幅の０．０２倍程度までであれば、ビットエラーは、エラー訂正復号化回路１０６によって十分訂正できるレベルのビットエラーであると言える。
このように、光ディスクに記録されている記録符号の周波数特性がＯＴＦのゲインがない周波数帯域まであったとしても、ＯＴＦのゲインがゼロ以上となる低周波数帯域内の周波数特性のみから効率的に復号することができるようになり、光ディスクのさらなる高密度化を可能とする。
なお、本実施の形態１において、光ディスク１００が媒体の一例に相当し、離散フーリエ変換回路２０１が第１の周波数スペクトル算出部の一例に相当し、期待値演算回路２０２が第２の周波数スペクトル算出部の一例に相当し、ブランチメトリック演算回路２０３が周波数スペクトル差算出部の一例に相当し、最尤復号回路２０７が復号部の一例に相当し、ＯＴＦ補正回路２０６が補正部の一例に相当する。
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における光通信装置の構成を示す図である。光通信装置は、送信器４０１、光ファイバ４０２及び受信器４０３を備える。
送信情報を送信する送信器４０１は、エラー訂正符号化回路４０４、変調回路４０５及び光変調回路４０６を備える。エラー訂正符号化回路４０４は、送信すべき送信情報をエラー訂正符号化する。変調回路４０５は、エラー訂正符号化された送信情報を、ＡＳＫ（振幅偏移変調）又はＰＳＫ（位相偏移変調）などの変調方式を用いてデジタル変調し、デジタル符号として出力する。光変調回路４０６は、デジタル符号に応じて、所定波長の光の強度又は位相が変調された光信号波形を生成し、光ファイバ４０２へ送出する。
光ファイバ４０２は、送信器４０１から送出された光信号波形を受信器４０３へ伝送する。受信器４０３は、光復調回路４０７、復調回路４０８及びエラー訂正復号化回路４０９を備える。光復調回路４０７は、光ファイバ４０２によって伝送された光の強度又は位相を検出して電気信号に変換し、デジタル符号を復号する。復調回路４０８は、変調回路４０５において用いられたＡＳＫ（振幅偏移変調）又はＰＳＫ（位相偏移変調）などの変調方式に従って、デジタル符号を復調する。さらに、エラー訂正復号化回路４０９は、光ファイバ４０２により伝送している間に印加されたノイズによって発生したエラー箇所を訂正し、受信情報を出力する。
以下に、受信器４０３の光復調回路４０７について詳細に説明する。図９は、図８に示す光復調回路４０７の構成を示すブロック図である。光復調回路４０７は、光検出器５００、フィルタ回路５０１、Ａ／Ｄコンバータ５０２及び周波数領域最尤復号回路５０３を備える。
光信号波形は、フォトディテクタなどで構成される光検出器５００に入力される。光検出器５００は、光ファイバ４０２によって伝送された光を光電変換して電気信号を出力する。光電変換の性能には周波数特性がある。図１０は、本発明の実施の形態２における光検出器の光電変換の周波数特性を示す図である。図１０に示すように、光検出器５００の光電変換の周波数特性は、低域通過特性となる。通信速度を高めるために、送信器４０１の変調回路４０５における変調処理のチャネル周波数は、図１０に示す周波数特性のゲインが落ち始める周波数ｆＣの２倍より高くする。この場合、前述の実施の形態１における光ディスク装置の場合と同様に、１チャネルビット幅で送信された信号が１チャネルビットより幅が広がった波形として検出される符号間干渉が発生する。
符号間干渉を有した状態の電気信号は、フィルタ回路５０１に入力される。フィルタ回路５０１は、電気信号に含まれる変調符号の周波数帯域の成分に悪影響を与えない範囲で、低周波数帯域のノイズ成分と高周波数帯域のノイズ成分とを低減する。Ａ／Ｄコンバータ５０２は、フィルタ回路５０１からの出力信号を、変調符号の単位である１チャネルビット間隔でサンプリングされたデジタル信号に変換する。周波数領域最尤復号回路５０３は、時間領域のデジタル信号の周波数特性を用いて、デジタル信号を送信されたデジタル符号に復号する。
図１１は、図９に示す周波数領域最尤復号回路５０３の詳細な構成を示すブロック図である。図１１に示す周波数領域最尤復号回路５０３は、離散フーリエ変換回路６００、期待値演算回路６０１、ブランチメトリック演算回路６０２、加算／比較／選択回路６０３及びパスメモリ回路６０４を備える。
Ａ／Ｄコンバータ５０２から出力されるデジタル信号は、周波数領域最尤復号回路５０３の離散フーリエ変換回路６００に入力される。離散フーリエ変換回路６００は、所定区間の検出信号（デジタル信号）から所定の周波数帯域内における周波数スペクトル（第１の周波数スペクトル）を算出する。離散フーリエ変換回路６００は、デジタル信号をＮサンプル分保持し、１チャネルビット毎に保持しているデジタル信号列のＮ点離散フーリエ変換を行って、周波数スペクトルＩｋ（ｋ＝０〜Ｎ−１）を出力する。サンプル点数Ｎは、１チャネルビットの送信信号に対する受信信号の広がり幅より長くすることが好ましい。
期待値演算回路６０１は、Ｎチャネルビット長で存在する期待値符号のそれぞれに対し、Ｎ点離散フーリエ変換を行って周波数スペクトルＳｋを算出し、算出した周波数スペクトルＳｋにさらに図１０に示すような光検出器５００の光電変換の周波数特性Ｏｋを乗算する。これにより、期待値演算回路６０１は、期待値符号を再生した場合の期待値信号の周波数スペクトルＥｋ（＝Ｓｋ×Ｏｋ）を算出する。期待値演算回路６０１は、光ファイバ４０２を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルＥｋ（周波数スペクトル）を算出する。期待値演算回路６０１は、算出した期待値信号の周波数スペクトルＥｋをブランチメトリック演算回路６０２へ出力する。
ブランチメトリック演算回路６０２は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋと、各期待値信号の周波数スペクトルＥｋとの距離に相当するブランチメトリックを計算する。ブランチメトリックは、光電変換のゲインが所定の閾値以上となる周波数帯域内の周波数スペクトルから求められる。ブランチメトリック演算回路６０２は、所定の周波数帯域内における周波数スペクトルＩｋ（第１の周波数スペクトル）と、期待値信号に対応する周波数スペクトルＥｋ（第２の周波数スペクトル）との差を算出する。
ブランチメトリック演算回路６０２は、周波数毎に、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋの実部と期待値信号の周波数スペクトルＥｋの実部との差の２乗の値と、周波数スペクトルＩｋの虚部と周波数スペクトルＥｋの虚部との差の２乗の値とを算出し、所定の周波数帯域内の実部の差の２乗の値と虚部の差の２乗の値との総和を周波数スペクトルＩｋと周波数スペクトルＥｋとの差として算出する。
また、ブランチメトリック演算回路６０２は、光ファイバ４０２の所定の周波数特性の所定の値以上のゲインが得られる周波数帯域内において、周波数スペクトルＩｋと周波数スペクトルＥｋとの差を算出する。
例えば、サンプル点数Ｎが１６であり、光電変換のゲインが閾値以上となる規格化周波数が０．２５以下である場合には、ブランチメトリック演算回路６０２は、ブランチメトリックの計算に、ｋ＝０、ｋ＝１、ｋ＝２、ｋ＝３、ｋ＝４、ｋ＝１２、ｋ＝１３、ｋ＝１４及びｋ＝１５の９点を用いる。ブランチメトリックＭは、期待値符号毎に下記の式（７）に基づいて求められる。
Ｍ＝（Ｒｅ［Ｅ０］−Ｒｅ［Ｉ０］）２＋（Ｉｍ［Ｅ０］−Ｉｍ［Ｉ０］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ１］−Ｒｅ［Ｉ１］）２＋（Ｉｍ［Ｅ１］−Ｉｍ［Ｉ１］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ２］−Ｒｅ［Ｉ２］）２＋（Ｉｍ［Ｅ２］−Ｉｍ［Ｉ２］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ３］−Ｒｅ［Ｉ３］）２＋（Ｉｍ［Ｅ３］−Ｉｍ［Ｉ３］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ４］−Ｒｅ［Ｉ４］）２＋（Ｉｍ［Ｅ４］−Ｉｍ［Ｉ４］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ１２］−Ｒｅ［Ｉ１２］）２＋（Ｉｍ［Ｅ１２］−Ｉｍ［Ｉ１２］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ１３］−Ｒｅ［Ｉ１３］）２＋（Ｉｍ［Ｅ１３］−Ｉｍ［Ｉ１３］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ１４］−Ｒｅ［Ｉ１４］）２＋（Ｉｍ［Ｅ１４］−Ｉｍ［Ｉ１４］）２＋
（Ｒｅ［Ｅ１５］−Ｒｅ［Ｉ１５］）２＋（Ｉｍ［Ｅ１５］−Ｉｍ［Ｉ１５］）２
・・・・（７）
ブランチメトリック演算回路６０２によって計算されたブランチメトリックは、加算／比較／選択回路６０３に入力される。加算／比較／選択回路６０３は、現在の期待値符号の状態Ｘｔに連結している一時刻前の全ての期待値符号の状態Ｘｔ−１におけるパスメトリックＰｔ−１と、期待値符号の状態Ｘｔへのブランチに対応するブランチメトリックＭｔとを加算することにより、現在の時刻の期待値符号の状態ＸｔにおけるパスメトリックＰｔを計算する。加算／比較／選択回路６０３は、計算したパスメトリックＰｔが最小となる期待値符号の状態遷移を選択し、そのパスメトリックＰｔを記憶する。加算／比較／選択回路６０３は、次の時刻でも、同様の処理を繰り返し行う。
最尤復号回路６０５は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋ（第１の周波数スペクトル）と期待値信号の周波数スペクトルＥｋ（第２の周波数スペクトル）との差に基づいてデジタル情報を復号する。最尤復号回路６０５は、周波数スペクトルＩｋと周波数スペクトルＥｋとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、デジタル情報を復号する。最尤復号回路６０５は、デジタル信号の周波数スペクトルＩｋと期待値信号の周波数スペクトルＥｋとの距離（誤差）が最も小さい期待値符号を選択し、デジタル信号を復号したデジタル符号として出力する。
最尤復号回路６０５は、加算／比較／選択回路６０３及びパスメモリ回路６０４を備える。図１１に示すように、ビタビアルゴリズムを用いてデジタル情報を復号するビタビ復号回路は、ブランチメトリック演算回路６０２及び最尤復号回路６０５で実現することができる。
パスメモリ回路６０４は、加算／比較／選択回路６０３においてパスメトリック最小となる最も確からしい期待値符号の状態遷移列を推定する。パスメモリ回路６０４は、デジタル信号を復号したデジタル符号を出力する。
これによって、光検出器５００の光電変換の周波数特性が低下している周波数帯域まで有効に活用して復号ができるようになり、変調回路４０５のチャネル周波数を高くして通信速度を上げることが可能となる。
なお、実施の形態１の光ディスク装置又は実施の形態２の光通信装置において、ブランチメトリック演算回路２０３又はブランチメトリック演算回路６０２は、式（２）又は式（７）に示したようにブランチメトリックの計算に周波数スペクトルの実部及び虚部の値を用いているが、これに限定されるものではない。ブランチメトリック演算回路２０３又はブランチメトリック演算回路６０２は、ブランチメトリックの計算に周波数スペクトルの振幅及び位相の値を用いてもよく、上記と同様の効果を得ることができる。
また、ブランチメトリック演算回路２０３又はブランチメトリック演算回路６０２は、周波数毎に、第１の周波数スペクトルの実部と第２の周波数スペクトルの実部との差の絶対値と、第１の周波数スペクトルの虚部と第２の周波数スペクトルの虚部との差の絶対値とを算出し、所定の周波数帯域内の前記実部の差の絶対値と前記虚部の差の絶対値との総和を第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差として算出してもよい。
なお、本実施の形態２において、光ファイバ４０２が媒体の一例に相当し、離散フーリエ変換回路６００が第１の周波数スペクトル算出部の一例に相当し、期待値演算回路６０２が第２の周波数スペクトル算出部の一例に相当し、ブランチメトリック演算回路６０２が周波数スペクトル差算出部の一例に相当し、最尤復号回路６０５が復号部の一例に相当する。
なお、実施の形態１の光ディスク装置又は実施の形態２の光通信装置の構成要素は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現され得る。光ディスク装置又は光通信装置が備える構成要素は個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
なお、ここでは、集積回路をＬＳＩと呼んだが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ、スーパーＬＳＩ又はウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、本実施の形態１，２の集積回路はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
本発明の一局面に係る復号方法は、所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号方法であって、所定区間の前記検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する第１の周波数スペクトル算出ステップと、前記媒体を介して得られる、前記所定区間内に存在する前記デジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する第２の周波数スペクトル算出ステップと、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出する周波数スペクトル差算出ステップと、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、前記デジタル情報を復号する復号ステップとを含む。
この構成によれば、第１の周波数スペクトル算出ステップにおいて、所定区間の検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルが算出される。第２の周波数スペクトル算出ステップにおいて、媒体を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルが算出される。周波数スペクトル差算出ステップにおいて、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が算出される。復号ステップにおいて、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンが復号結果として選択されることにより、デジタル情報が復号される。
したがって、所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルと、媒体を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルとの差が算出され、算出された差が最も小さくなるパターンが復号結果として選択されるので、媒体の周波数特性が光学的伝達関数のゲインがない周波数帯域まであったとしても、光学的伝達関数のゲインがゼロ以上となる低周波数帯域内の周波数特性のみから効率的に復号することができるようになり、復号性能の劣化を抑えることができるとともに、デジタル情報を確実に復号することができる。
また、上記の復号方法において、前記周波数スペクトル差算出ステップは、前記第１の周波数スペクトルの実部と前記第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、前記第１の周波数スペクトルの虚部と前記第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値とを算出し、前記所定の周波数帯域内の前記実部の差の２乗の値と前記虚部の差の２乗の値との総和を前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差として算出することが好ましい。
この構成によれば、第１の周波数スペクトルの実部と第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、第１の周波数スペクトルの虚部と第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値とが算出され、所定の周波数帯域内の実部の差の２乗の値と虚部の差の２乗の値との総和が第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差として算出される。
したがって、第１の周波数スペクトルの実部と第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、第１の周波数スペクトルの虚部と第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値との総和が算出されることにより、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差を容易に算出することができる。
また、上記の復号方法において、前記周波数スペクトル差算出ステップは、前記媒体の前記所定の周波数特性の所定の値以上のゲインが得られる周波数帯域内において、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出することが好ましい。
この構成によれば、媒体の所定の周波数特性の所定の値以上のゲインが得られる周波数帯域内において、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が算出されるので、有効な周波数帯域内の第１の周波数スペクトル及び第２の周波数スペクトルから第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が計算されることにより、ノイズ成分が分離され、Ｓ／Ｎ効率を改善することができる。
また、上記の復号方法において、前記媒体は、光ディスクを含み、前記周波数スペクトル差算出ステップにおいて用いられる前記所定の周波数帯域は、前記デジタル情報が前記光ディスクに記録される１チャネルビットの長さをＴとし、前記光ディスクに照射する光の波長をλとし、前記光を前記光ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域であることが好ましい。
この構成によれば、媒体は、光ディスクを含む。周波数スペクトル差算出ステップにおいて用いられる所定の周波数帯域は、デジタル情報が光ディスクに記録される１チャネルビットの長さをＴとし、光ディスクに照射する光の波長をλとし、光を光ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域である。
したがって、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域内における第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差を算出することができる。
また、上記の復号方法において、前記第１の周波数スペクトルと、前記復号ステップによって選択したパターンに対応した前記第２の周波数スペクトルとの差が小さくなるように、前記第２の周波数スペクトルを補正する補正ステップをさらに含むことが好ましい。
この構成によれば、補正ステップにおいて、第１の周波数スペクトルと、復号ステップによって選択したパターンに対応した第２の周波数スペクトルとの差が小さくなるように、第２の周波数スペクトルが補正される。
したがって、媒体の周波数特性が変化することにより生じる第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差の誤差を低減することができる。
本発明の他の局面に係る復号装置は、所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号装置であって、所定区間の前記検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する第１の周波数スペクトル算出部と、前記媒体を介して得られる、前記所定区間内に存在する前記デジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する第２の周波数スペクトル算出部と、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出する周波数スペクトル差算出部と、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、前記デジタル情報を復号する復号部とを備える。
この構成によれば、第１の周波数スペクトル算出部は、所定区間の検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する。第２の周波数スペクトル算出部は、媒体を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する。周波数スペクトル差算出部は、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差を算出する。復号部は、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、デジタル情報を復号する。
したがって、所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルと、媒体を介して得られる、所定区間内に存在するデジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルとの差が算出され、算出された差が最も小さくなるパターンが復号結果として選択されるので、媒体の周波数特性が光学的伝達関数のゲインがない周波数帯域まであったとしても、光学的伝達関数のゲインがゼロ以上となる低周波数帯域内の周波数特性のみから効率的に復号することができるようになり、復号性能の劣化を抑えることができるとともに、デジタル情報を確実に復号することができる。
また、上記の復号装置において、前記周波数スペクトル差算出部は、前記第１の周波数スペクトルの実部と前記第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、前記第１の周波数スペクトルの虚部と前記第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値とを算出し、前記所定の周波数帯域内の前記実部の差の２乗の値と前記虚部の差の２乗の値との総和を前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差として算出することが好ましい。
この構成によれば、第１の周波数スペクトルの実部と第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、第１の周波数スペクトルの虚部と第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値とが算出され、所定の周波数帯域内の実部の差の２乗の値と虚部の差の２乗の値との総和が第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差として算出される。
したがって、第１の周波数スペクトルの実部と第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、第１の周波数スペクトルの虚部と第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値との総和が算出されることにより、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差を容易に算出することができる。
また、上記の復号装置において、前記周波数スペクトル差算出部は、前記媒体の前記所定の周波数特性の所定の値以上のゲインが得られる周波数帯域内において、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出することが好ましい。
この構成によれば、媒体の所定の周波数特性の所定の値以上のゲインが得られる周波数帯域内において、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が算出されるので、有効な周波数帯域内の第１の周波数スペクトル及び第２の周波数スペクトルから第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差が計算されることにより、ノイズ成分が分離され、Ｓ／Ｎ効率を改善することができる。
また、上記の復号装置において、前記媒体は、光ディスクを含み、前記周波数スペクトル差算出部において用いられる前記所定の周波数帯域は、前記デジタル情報が前記光ディスクに記録される１チャネルビットの長さをＴとし、前記光ディスクに照射する光の波長をλとし、前記光を前記光ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域であることが好ましい。
この構成によれば、媒体は、光ディスクを含む。周波数スペクトル差算出部において用いられる所定の周波数帯域は、デジタル情報が光ディスクに記録される１チャネルビットの長さをＴとし、光ディスクに照射する光の波長をλとし、光を光ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域である。
したがって、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域内における第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差を算出することができる。
また、上記の復号装置において、前記第１の周波数スペクトルと、前記復号部によって選択したパターンに対応した前記第２の周波数スペクトルとの差が小さくなるように、前記第２の周波数スペクトルを補正する補正部をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、補正部は、第１の周波数スペクトルと、復号部によって選択したパターンに対応した第２の周波数スペクトルとの差が小さくなるように、第２の周波数スペクトルを補正する。
したがって、媒体の周波数特性が変化することにより生じる第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの差の誤差を低減することができる。
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
本発明に係る復号方法及び復号装置は、復号性能の劣化を抑えることができるとともに、デジタル情報を確実に復号することができ、所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号方法及び復号装置に有用である。また、本発明に係る復号方法及び復号装置は、光ディスクの高密度化又は光通信の高転送レート化において有用である。

Claims (6)

  1. 所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号方法であって、
    所定区間の前記検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する第１の周波数スペクトル算出ステップと、
    前記媒体を介して得られる、前記所定区間内に存在する前記デジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する第２の周波数スペクトル算出ステップと、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出する周波数スペクトル差算出ステップと、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、前記デジタル情報を復号する復号ステップとを含み、
    前記所定の周波数帯域は、前記所定の周波数特性に応じて定まる周波数より低い周波数帯域であり、
    前記周波数スペクトル差算出ステップは、前記所定の周波数帯域内において、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出し、
    前記媒体は、光ディスクを含み、
    前記周波数スペクトル差算出ステップにおいて用いられる前記所定の周波数帯域は、前記デジタル情報が前記光ディスクに記録される１チャネルビットの長さをＴとし、前記光ディスクに照射する光の波長をλとし、前記光を前記光ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域であることを特徴とする復号方法。
  2. 所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号方法であって、
    所定区間の前記検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する第１の周波数スペクトル算出ステップと、
    前記媒体を介して得られる、前記所定区間内に存在する前記デジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する第２の周波数スペクトル算出ステップと、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出する周波数スペクトル差算出ステップと、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、前記デジタル情報を復号する復号ステップと、
    前記第１の周波数スペクトルと、前記復号ステップによって選択したパターンに対応した前記第２の周波数スペクトルとの差が小さくなるように、前記第２の周波数スペクトルを補正する補正ステップとを含み、
    前記所定の周波数帯域は、前記所定の周波数特性に応じて定まる周波数より低い周波数帯域であり、
    前記周波数スペクトル差算出ステップは、前記所定の周波数帯域内において、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出することを特徴とする復号方法。
  3. 前記周波数スペクトル差算出ステップは、前記第１の周波数スペクトルの実部と前記第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、前記第１の周波数スペクトルの虚部と前記第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値とを算出し、前記所定の周波数帯域内の前記実部の差の２乗の値と前記虚部の差の２乗の値との総和を前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差として算出することを特徴とする請求項１又は２記載の復号方法。
  4. 所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号装置であって、
    所定区間の前記検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する第１の周波数スペクトル算出部と、
    前記媒体を介して得られる、前記所定区間内に存在する前記デジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する第２の周波数スペクトル算出部と、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出する周波数スペクトル差算出部と、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、前記デジタル情報を復号する復号部とを備え、
    前記所定の周波数帯域は、前記所定の周波数特性に応じて定まる周波数より低い周波数帯域であり、
    前記周波数スペクトル差算出部は、前記所定の周波数帯域内において、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出し、
    前記媒体は、光ディスクを含み、
    前記周波数スペクトル差算出部において用いられる前記所定の周波数帯域は、前記デジタル情報が前記光ディスクに記録される１チャネルビットの長さをＴとし、前記光ディスクに照射する光の波長をλとし、前記光を前記光ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、規格化周波数（２・ＮＡ・Ｔ）／λより低い周波数帯域であることを特徴とする復号装置。
  5. 所定の周波数特性を有する媒体から得られる検出信号に基づいて、デジタル情報を復号する復号装置であって、
    所定区間の前記検出信号から所定の周波数帯域内における第１の周波数スペクトルを算出する第１の周波数スペクトル算出部と、
    前記媒体を介して得られる、前記所定区間内に存在する前記デジタル情報のパターンの期待値信号に対応する第２の周波数スペクトルを算出する第２の周波数スペクトル算出部と、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出する周波数スペクトル差算出部と、
    前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差が最も小さくなるパターンを復号結果として選択することにより、前記デジタル情報を復号する復号部と、
    前記第１の周波数スペクトルと、前記復号部によって選択したパターンに対応した前記第２の周波数スペクトルとの差が小さくなるように、前記第２の周波数スペクトルを補正する補正部とを備え、
    前記所定の周波数帯域は、前記所定の周波数特性に応じて定まる周波数より低い周波数帯域であり、
    前記周波数スペクトル差算出部は、前記所定の周波数帯域内において、前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差を算出することを特徴とする復号装置。
  6. 前記周波数スペクトル差算出部は、前記第１の周波数スペクトルの実部と前記第２の周波数スペクトルの実部との差の２乗の値と、前記第１の周波数スペクトルの虚部と前記第２の周波数スペクトルの虚部との差の２乗の値とを算出し、前記所定の周波数帯域内の前記実部の差の２乗の値と前記虚部の差の２乗の値との総和を前記第１の周波数スペクトルと前記第２の周波数スペクトルとの差として算出することを特徴とする請求項４又は５記載の復号装置。
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