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発明の名称 データ復号装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−37650
公開日 平成6年(1994)2月10日
出願番号 特願平4−190372
出願日 平成4年(1992)7月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】並木 昭夫
発明者 池田 哲也 / 星野 隆司 / 石井 純一 / 鈴木 芳夫
要約 目的
ビタビ復号方式のデータ復号装置において、データの伝送条件に変動があっても、データの復号誤りの発生を低く抑える。

構成
復号対象である書換再生信号に、記録データだけでなくテストデータも含ませておき、切換制御回路5で、テストデータはしきい値設定回路6に導いてビタビ復号の予測サンプル値を設定させ、それにより記録データはビタビ復号回路7で復号する。データの伝送条件に変動があっても、ビタビ復号の予測サンプル値が対応するので、復号誤りの発生を少なく抑えることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】 ビタビアルゴリズムを適用してデータ復号を行なうに際し、採り得るビタビ状態数に対応した予測値を設定する必要のあるデータ復号装置において、復号の対象とするデータを受信するとき、該データの復号に用いる予測値の生成基準となる基準信号をも受信し、それにより所要の予測値を設定して復号を行なうことを特徴とするデータ復号装置。
【請求項2】 復号すべき復号ビットに対応する複数の受信信号の予測値を、予め伝送される基準信号を基に設定し、受信信号と設定した予測値との差分値の時系列上の総和が最小になる復号ビットの時系列パスを選択することにより、データとしての当該復号ビットを復号することを特徴とするデータ復号装置。
【請求項3】 請求項1に記載のデータ復号装置において、符号間干渉が生じる伝送路を通して伝送される、復号すべき復号ビットの隣接する組合せ数に応じて、ビタビ状態を設定し、該ビタビ状態数に対応した予測振幅値の基準となる基準信号を前記伝送路を介して受信し、該基準信号よりビタビ状態に対応した複数の予測振幅値を設定して、当該復号ビットの復号を行うことを特徴とするデータ復号装置。
【請求項4】 請求項1に記載のデータ復号装置において、復号の対象とする前記データ及び基準信号が、信号伝送波形が規則的または不規則的に変動する伝送路を介して受信されるデータ及び基準信号であって、その変動に応じて該基準信号により予測値の再設定を行うことを特徴とするデータ復号装置。
【請求項5】 請求項3に記載のデータ復号装置において、ビタビ状態の設定数に関係することになる、復号ビットの隣接する組合せ数を制限するために、データ受信信号に前段フィルタを掛けることとして、該前段フィルタのフィルタ係数を、予測振幅値の基準となる基準信号より算定するとともに、受信する前記基準信号にも前段フィルタを掛けて、前記ビタビ状態数に対応した複数の予測振幅値を設定することを特徴とするデータ復号装置。
【請求項6】 請求項3に記載のデータ復号装置において、伝送されてくる前記基準信号を、対応した受信データの複数ビットにわたりその振幅値を検出する振幅値検出手段(4)と、該振幅値検出手段により検出された基準信号振幅値から、復号すべき復号ビットの隣接する組合せ数に応じたビタビ状態数のそれぞれの予測振幅値を演算する予測振幅値演算手段(6)と、演算された該複数の予測振幅値と前記復号ビットの再生信号振幅値との差分値の時系列上の総和が最小になる該復号ビットの時系列パスを選択して、当該復号ビットのビタビ復号を行なうビタビ復号手段(7)と、を設けたことを特徴とするデータ復号装置。
【請求項7】 請求項6に記載のデータ復号装置において、前記振幅値検出手段により基準信号の振幅値を検出する際、複数回繰り返し検出し、その結果から検出結果が誤りと判断されたときは、その前に用いた基準信号の振幅値を、誤りと判断された振幅値に代えて用いることを特徴とするデータ復号装置。
【請求項8】 請求項3に記載のデータ復号装置において、復号すべき復号ビット間の符号間干渉の生じ得る状態数に対し、ビタビアルゴリズムを適用して、前記復号ビットの復号を、光ディスクからのデータ再生として行う際、前記ディスクのある特定領域にビタビ状態数に対応した予測振幅値の基準となる基準信号を予め記録しておき、記録してある該基準信号を再生してビタビ状態数に対応した複数の予測振幅値として設定して復号を行うことを特徴とするデータ復号装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、データ復号装置に係り、特にビタビ復号方式(ビタビアルゴリズム)を適用して行うデータ復号装置に関するものである。なお、かかるビタビ復号装置は、符号間干渉等の影響を除いて復号時の誤り率軽減に効果のある復号装置である。
【0002】
【従来の技術】放送用、通信用のデータ伝送システムや、記録媒体によるデータ伝送システムにおいて、符号間干渉等の影響により起きるデータの伝送誤りを低減させることは大きな課題であり、この課題を克服するための手段として、波形等化やビタビ復号の適用が考えられている。データ伝送システムとして高密度記録を実現する光ディスク媒体を例に上げて従来技術を説明する。
【0003】光ディスク媒体にデータを記録し再生する光ディスク記録再生装置は、ディジタル画像情報記録を考えると、より一層の大容量記録が要求されている。このような事情から、光ディスク媒体の記録密度を向上させようとすると、ピット長およびピット間隔を短縮して線記録密度を向上させる方法が考えられるが、この場合、線記録密度の向上に起因して起きる符号間干渉の抑圧、補償が必要になる。
【0004】図17及び図18は、それぞれある記録パターン(1か0か)とその再生信号波形とサンプルクロックとのタイミング関係を示したタイミングチャートである。破線は孤立再生波形(1なら1、0なら0の、一つの符号パターンの再生波形)であり、実線の記録パターンの波形は、これらの重ね合わせ(合成)で生成されている。
【0005】図17は、ディスクに記録するピット記録間隔が比較的長い場合(記録密度が相対的に低い場合)のタイミングチャートであるが、この場合には隣接ピットによる波形の干渉を受けないので、再生信号の振幅の中間値にしきい値を設定して各サンプル点で信号検出(しきい値より高いか低いかの検出)すれば、再生信号にノイズが重畳しても、検出の誤り率は小さくなる。
【0006】一方図18は、ディスクに記録するピット記録間隔が比較的短い場合(記録密度が相対的に高い場合)のタイミングチャートであるが、この場合には隣接ピットによる波形の干渉を受けるので、再生信号の振幅の中間値にしきい値を設定して各サンプル点で信号検出しても、再生信号にノイズが重畳すると、検出の誤り率は大きくなる。
【0007】このような符号間干渉による信号検出の誤り率増加を抑えるために、通常は波形等化が用いられ、例えばトランスバーサルフィルタ等により、図18に示すような隣接ピットによる干渉が生じた波形を、図17に示す如き隣接ピットによる干渉の生じていない波形に直すこと(等化)が行なわれる。
【0008】しかし記録密度を向上させるために、さらにピット記録間隔を詰めると、等化が十分ではなくなって、等化誤差が残って隣接波形に影響をおよぼしたり、ノイズが強調されてS/Nが劣化してしまうといった問題があった。
【0009】このような問題を避けて記録密度の向上を図る手段として、ビタビアルゴリズムを適用したデータ再生(復号)方式が、例えば"ビタビ復号による高密度記録",テレビ学会技報,Vol.14,No.64,pp.13〜17,Vir'90-63,(Sep.1990)や、"ディジタル磁気記録における再生等化器の最適化実験",テレビ学会技報,Vol.14,No.47,pp.7〜12,Vir'90-49,(sep.1990)に提案されている。
【0010】このビタビアルゴリズムによる復号では、符号間干渉を逆に利用して最もゆう度の高い復号パスを選択するという最ゆう復号による信号検出を行ない、S/Nに対する誤り率が、波形等化を用いた場合より小さくできる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このビタビアルゴリズムによる復号でも、再生信号に対するゆう度比較のためのしきい値設定が、光ディスクの記録媒体や記録領域および記録パワー等のさまざまな記録条件の変動に対して十分には行われず、そのためしきい値設定が正確でなく、設定されたしきい値が正確な予測サンプル値にならないと、データ再生の誤り(検出誤り)は増加することになっていた。
【0012】本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、ビタビアルゴリズムを適用したデータ復号装置において、データ伝送媒体の各種の伝送条件の変動に対しても(適切なしきい値設定を可能にして)データ復号の誤りを増加させることなく、一律に誤り率を少なく抑えることのできるデータ復号装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明では、データ伝送媒体として例えば光ディスク上に記録されたデータの再生信号に対してビタビアルゴリズムを適用して信号検出(データ復号)する場合には、そのビタビ復号回路の、再生信号に対するゆう度比較のしきい値となる値を、そのデータの記録時の条件と同じ記録条件で記録されたテスト信号をもってきて、その応答波形の振幅を基準にして設定する構成とした。
【0014】
【作用】本発明において、ビタビ復号回路の再生信号に対するゆう度比較のしきい値設定手段は、ディスク上のデータ記録領域とは異なるテスト信号記録領域に記録されたテスト信号の再生信号振幅を基準にして、しきい値を設定する。
【0015】これにより記録条件の異なる光ディスクの再生信号に対しても、正確なビタビ復号のしきい値がその都度設定されるので、正確なデータ再生が可能となり、どのように記録条件が変動してもそれに即応したしきい値が設定されることから、データ復号の誤り率を低く抑えることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。まず本発明の実施例の理解のため、本発明で適用するビタビアルゴリズムの概要について説明する。
【0017】本発明で適用するビタビアルゴリズムは、符号間干渉が生じることを敢えて利用するもので、テスト信号として光ディスクに単一ピットを記録した場合の再生波形を用い、その振幅値に基づいて、隣接する複数のビットの組合せからなるそれぞれの状態の符号間干渉による重ね合わせ結果を、次のビットの予測サンプル値として設定し、次のビットが、"0"または"1"のどちらであるのがより確からしいか判断して復号する。
【0018】図6は、本発明に従って光ディスクにテスト信号として単一ピットを記録した場合の再生波形(孤立再生波形)と、各サンプルクロック時におけるその振幅比率(最大値を1.00としたときの)を示す波形図である。即ち、記録ピットとその前後2ビットのサンプル点(サンプルクロック)における振幅比率(中心の振幅を1.00とする)を示している。
【0019】この孤立再生波形では、サンプルクロック0では、振幅比率が1.00であり、サンプルクロック1T(右隣のビット位置)では振幅比率が0.28であり、サンプルクロック−1T(左隣のビット位置)では振幅比率がやはり0.28であることが分かる。
【0020】かかる孤立再生波形を基に、符号間干渉が生じる隣接する複数のビット(本例では3ビット)の組合せについて予測サンプル値(3ビットの組合せが「111」なら、そのときの中央ビット位置における振幅比率は、その両隣が1であることから符号間干渉を受けて幾らの振幅比率になる筈か、というその振幅比率の値)を設定する。
【0021】図7は、図6の孤立再生波形の振幅比率をもとに、ピット中心(1ビット)とその前後1ビットずつ、合計3ビットの取り得る状態(これをビタビ状態という)として、8通りの組合せがあるので(ビタビ状態数が8であるという)、その8通りの状態(S0〜S7)と予測サンプル値(しきい値とも言い、T000〜T101で表す)の例を、波形とともに示した説明図である。
【0022】即ち、例えばビット"1"が3ビット連続する[S7]の状態では、その予測サンプル値(T111)は、本来の再生振幅(1.00)と前後の符号間干渉による再生振幅(0.28の2倍)の重ね合わせとなるので最も高いレベル(1.56)となり、同様にして、ビット"010"の[S4]の状態では、前後の符号間干渉がないので、その予測サンプル値(T010)は、本来の再生振幅(1.00)だけのレベルになる。これらのことは、図7の右の波形図からも容易に理解できるであろう。
【0023】このようにして8通りの予測サンプル値(しきい値T000〜T111)が決められる。なお[S1]と[S2]および[S5]と[S6]の状態は孤立再生波形が対称であれば予測サンプル値は同じレベルとなる。
【0024】図8は、3ビットの取り得る状態の8通りの組合せ(S0〜S7)と、それぞれの状態遷移(データの時系列として見た場合、最初の3ビットの中の最下位のビットが次に採り得る値は1か0であるから、それにより、最初の3ビットの状態が次にどの状態に遷移するかということ)を示す説明図である。
【0025】例えば、最初の3ビットが「000」で状態S0であるとすると、次に採り得る状態は「001」(S2)か「000」(S0)であり、最初の3ビットが「100」で状態S1であるとすると、次に採り得る状態は「001」(S2)か「000」(S0)である、という具合である。
【0026】図9は、図8に示す状態遷移図をトレリス線図で示したものである。破線がビット"0"の場合の状態遷移であり、実線がビット"1"の場合の状態遷移である。図8に示す"E000"から"E111"は、再生信号のサンプル値Ynとそれぞれの状態の予測サンプル値(T000〜T111)との絶対差分値であり、それぞれの差分値が最小になるパスを、図9のトレリス線図のパスから選択することにより、再生信号から最も確率の高いデータが復号できる。
【0027】図9のトリレス線図は、状態遷移をビット時系列(パス)で表したものであり、本発明で適用するビタビアルゴリズムでは、この図に示すある時点nとその前後の状態の遷移に着目し、ゆう度比較を行なうものである。以上は、それ自体周知のビタビ復号の原理を説明したものである。
【0028】以上を踏まえて以下、具体的に本発明の実施例を説明する。図1は、本発明によるデータ復号装置を採り入れた光ディスク装置の記録再生信号処理回路を示すブロック図である。光ディスクに記録する記録データを変調せずにそのまま記録するNRZ記録の場合を示している。
【0029】図1において、1は同期検出回路であり、光ディスクにプリフォーマットされた領域からのプリフォーマット再生信号を入力されて、それから同期信号を検出する。2はクロック再生回路であり、同期検出回路1の出力である同期信号よりビットクロック信号を再生する。
【0030】3はタイミング生成回路であり、クロック再生回路2の出力である再生クロックより各種タイミング信号を生成する。4はA/D変換回路であり、再生クロック周期で、アナログ値である再生信号(ディスクの書換可能領域から再生されたデータとしての書換再生信号)をディジタル値に変換する。
【0031】5は切換制御回路であり、タイミング生成回路3で生成される(ディスク上の)テスト信号記録領域およびデータ記録領域の領域指定信号により、ディジタル値に変換された再生信号(書換再生信号)を切換えて、テスト再生信号(51)として或いはデータ再生信号(52)として出力する。
【0032】6はしきい値設定回路であり、(ディスク上の)テスト信号記録領域に記録された単一ピットの再生信号の振幅値より、ビタビ復号のための予測サンプル値を設定する。7はビタビ復号回路であり、ビタビアルゴリズムにより(ディスク上の)データ記録領域の再生信号の復号を行なう。8はテストパルス生成回路であり、テスト信号記録領域に記録する単一ピットの記録データを生成する。
【0033】9は切換制御回路であり、タイミング生成回路3で生成されるテスト信号記録領域およびデータ記録領域の領域指定信号により、記録データを切換える。10は記録パルス制御回路であり、記録データを記録信号に変換するための記録パルス幅制御を行なう。
【0034】また11はプリフォーマット領域からのプリフォーマット再生信号入力、12は書換可能領域からの書換記録されたデータの再生信号入力、13は記録信号出力、14は再生データ出力、15は記録データ入力である。また51はテスト再生信号振幅値であり、52はデータ再生信号振幅値である。
【0035】さらに31はテスト信号領域指定信号、32はデータ領域指定信号、33〜35はテスト信号振幅検出タイミング信号であり、601〜608は予測サンプル値となるしきい値データである。
【0036】図4は、連続サーボ方式の光ディスクのセクタフォーマットの例を示す説明図であり、1セクタ725バイトからなるものである。初めの52バイトは、プリフォーマットされており、セクタマーク、アドレスマーク、ID(トラックおよびセクタNo. )およびクロック再生用のパターンなどから構成される。
【0037】次に続く6バイトは、フォーマットされていない領域であり、この一部分を利用して上記したテスト信号用の単一ピットを記録する。データエリアは、次の654バイトの書換エリアでこの部分にユーザデータを記録する。残りの13バイトはバッファ領域である。
【0038】また図5は、サンプルサーボ方式の光ディスクのセクタフォーマットの例を示す説明図であり、1セクタは76セグメント、1セグメントは10バイトからなる。各セグメントの初めの2バイトは、サーボマークに当てられ、このマークを基にしてサーボ制御を行なう。各セクタの最初の1セグメントはプリフォーマットされており、セクタマーク、IDから構成される。
【0039】次の2セグメントは書換可能な領域であり、この一部分を利用して上記したテスト信号用の単一ピットを記録する。残りの73セグメントはすべてデータ領域である。
【0040】図1に戻り説明を続ける。図1において、光ディスクのプリフォーマットされた領域からのプリフォーマット再生信号11は、同期検出回路1により、光ディスクの連続サーボ方式であれば図4、サンプルサーボ方式であれば図5、に示すセクタマーク等の同期信号が検出され、この同期検出信号を基にクロック再生回路2でビットクロック信号が再生される。
【0041】この再生クロック信号は、A/D変換回路4およびタイミング生成回路3に入力され、タイミング生成回路3では、ディスクのアクセス位置が図4または図5に示すセクタフォーマットのデータ記録領域か、テスト信号記録領域かを指定する領域指定信号31,32及び先に説明した図6に示すような、テスト信号の単一ピットの中心とその前後の、合計3ビットの振幅値を検出するための振幅検出タイミング信号(サンプルクロック)33〜35を出力する。
【0042】ディスク記録時においてデータ記録領域に記録する記録データ15は、NRZ記録であるので、変調されずそのまま切換制御回路9に入力される。またテスト信号記録領域に記録する単一ピットの記録データは、テストパルス生成回路8により生成され同様に切換制御回路9に入力される。
【0043】切換制御回路9は、領域指定信号31,32により、図4または図5に示す光ディスクのセクタフォーマットの記録領域がデータ記録領域であれば記録データ15、テスト信号記録領域の場合はテストパルス生成回路8の記録データを、記録パルス制御回路10に入力させる。
【0044】記録パルス制御回路10は、それらの記録データのパルス列をパルス幅制御して光ディスクに記録する記録信号出力13を得る。これにより光ディスク上のそれぞれの領域にセクタ単位に、先に説明した図6に示すようなテスト信号とデータが記録されることになる。
【0045】ディスク再生時において、書換記録された領域からの再生信号入力12は、A/D変換回路4で、ビットクロック周期でディジタル値に変換される。切換制御回路5は、このディジタル値が図4または図5に示す光ディスクのセクタフォーマットのテスト信号記録領域にあれば、しきい値設定回路6へ供給し、データ記録領域にあればビタビ復号回路7へ供給する。しきい値設定回路6およびビタビ復号回路7の詳細は、例えば図2(しきい値設定回路)および図3(ビタビ復号回路)に示す構成からなり、ビタビアルゴリズムによるデータ復号を行なう。
【0046】図2は、図1に示すしきい値設定回路6の詳細を示すブロック図であり、61〜63はそれぞれラッチ回路、64〜67はそれぞれ加算回路である。
【0047】図2において、ラッチ回路61〜63は、図6に示すようなセクタ単位に存在するテスト信号である単一ピットの再生信号のディジタル値51をラッチし、ラッチ回路61はピットの1ビット前、ラッチ回路62はピット中心、ラッチ回路63はピットの1ビット後となるように、タイミング生成回路3からの振幅検出タイミング信号33〜35の制御により、それぞれセクタ周期でラッチする。
【0048】ラッチ回路61〜63でラッチしたディジタルデータは、加算回路64〜67で図に示すそれぞれの組合せに従ってラッチしたディジタル値を加算する。すなわち、加算回路64は、図7に示す"T111"の予測サンプル値となるように単一ピットの再生信号振幅とその前後1ビットの振幅を重ね合わせるようにラッチ回路61〜63の3つのラッチ出力を加算し、予測サンプル信号601を出力する。
【0049】加算回路65は、図7に示す"T011"の予測サンプル値となるようにラッチ回路61〜63の3つのラッチ出力のうちピット中心の再生信号振幅と1ビット後の再生信号振幅を重ね合わせるようにラッチ回路62と63の2つのラッチ出力を加算し、予測サンプル信号602を出力する。
【0050】加算回路66は、図7に示す"T110"の予測サンプル値となるようにラッチ回路61〜63の3つのラッチ出力のうちピット中心の再生信号振幅と1ビット前の再生信号振幅を重ね合わせるようにラッチ回路61と62の2つのラッチ出力を加算し、予測サンプル信号603を出力する。
【0051】加算回路67は、図7に示す"T101"の予測サンプル値となるようにラッチ回路61〜63の3つのラッチ出力のうちピット中心を除く1ビット前後の再生信号振幅を重ね合わせるようにラッチ回路61と63の2つのラッチ出力を加算し、予測サンプル信号605を出力する。
【0052】604および606,607はラッチ回路61〜63のそれぞれのラッチ出力であり、これらは図7に示す"T010"、"T100"、"T001"、の予測サンプル信号となり、ビタビ復号回路7に入力される。608は、"T000"、の予測サンプル信号としてゼロレベルがビタビ復号回路7に入力される。
【0053】図3は、図1に示すビタビ復号回路7の詳細を示すブロック図であり、701〜708はそれぞれ減算回路、709〜716はそれぞれ加算回路、717〜720はそれぞれは比較回路、721〜724はそれぞれラッチ回路725〜728はそれぞれ切換回路、729〜732はそれぞれはシリアルおよびパラレルレジスタ回路である。
【0054】図3において、減算回路701〜708は、データ再生信号振幅値52としきい値設定回路6からの予測サンプル値601〜608との減算処理を行なう。減算回路701〜708の減算出力は、再生信号振幅と予測サンプル値との絶対差分値である"E111"〜"E000"に相当する。
【0055】加算回路709〜716は、1ビット前のゆう度比較結果であるラッチ回路721〜724のゆう度比較出力と8つの再生振幅と予測サンプル値との差分とを図に示す組合せにしたがって加算する。
【0056】すなわち1ビット前のゆう度比較結果であるラッチ回路721の出力は、減算回路701および703の出力である絶対差分値"E111"および"E110"に加算回路709および711によって加算し、ラッチ回路722の出力は、減算回路705および707の出力である絶対差分値"E101"および"E100"に加算回路713および715によって加算する。
【0057】また1ビット前のゆう度比較結果であるラッチ回路723の出力は、減算回路702および704の出力である絶対差分値"E011"および"E010"に加算回路710および712によって加算し、ラッチ回路724の出力は、減算回路706および708の出力である絶対差分値"E001"および"E000"に加算回路714および716によって加算する。
【0058】比較回路717〜720は、加算回路709〜716の出力を図に示す組合せにしたがって比較する。すなわち比較回路717は加算回路709の出力と加算回路710の出力を比較し、その比較符号をレジスタ回路729と切換回路725に出力し、比較した小さい方の値(メトリック)"Qn1"=Min["E111"+"Qn-11","E011"+"Qn-13"]をラッチ回路721にラッチする。
【0059】比較回路718は、加算回路711の出力と加算回路712の出力を比較し、その比較符号をレジスタ回路730と切換回路726に出力し、比較した小さい方の値(メトリック)"Qn2"=Min["E110"+"Qn-11","E010"+"Qn-13"]をラッチ回路722にラッチする。
【0060】また比較回路719は、加算回路713の出力と加算回路714の出力を比較し、その比較符号をレジスタ回路731と切換回路727に出力し、比較した小さい方の値(メトリック)"Qn3"=Min["E101"+"Qn-12","E001"+"Qn-14"]をラッチ回路723723にラッチする。
【0061】比較回路720は加算回路715の出力と加算回路716の出力を比較し、その比較符号をレジスタ回路732と切換回路728に出力し、比較した小さい方の値(メトリック)"Qn4"=Min["E100"+"Qn-12","E000"+"Qn-14"]をラッチ回路724にラッチする。レジスタ回路729〜732およびラッチ回路721〜724はそれぞれビットクロック周期でそれぞれの入力データをラッチする。
【0062】切換回路725〜728は比較回路717〜720の比較符号よりシリアルおよびパラレルレジスタ回路729〜732の1ビットクロック前のレジスタ出力を図に示す組合せにしたがって切り換える。すなわち切換回路725は比較回路717の比較符号が"1"の場合("Qn-11"+"E111"≦"Qn-13"+"E011"の場合)はレジスタ回路729の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換え、"0"の場合("Qn-11"+"E111">"Qn-13"+"E011"の場合)はレジスタ回路731の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換える。
【0063】切換回路726は比較回路718の比較符号が"1"の場合("Qn-11"+"E110"≦"Qn-13"+"E010"の場合)はレジスタ回路731の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換え、"0"の場合("Qn-11"+"E110">"Qn-13"+"E010"の場合)はレジスタ回路729の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換える。
【0064】また切換回路727は比較回路719の比較符号が"1"の場合("Qn-12"+"E101"≦"Qn-14"+"E001"の場合)はレジスタ回路732の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換え、"0"の場合("Qn-12"+"E101">"Qn-14"+"E001"の場合)はレジスタ回路730の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換える。
【0065】切換回路728は比較回路720の比較符号が"1"の場合("Qn-12"+"E100"≦"Qn-14"+"E000"の場合)はレジスタ回路730の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換え、"0"の場合("Qn-12"+"E100">"Qn-14"+"E000"の場合)はレジスタ回路732の1ビットクロック前のレジスタ出力に切換える。
【0066】シリアルおよびパラレルレジスタ回路729〜732はこれらの切換回路725〜728で切換えられた1ビットクロック前のレジスタ出力と比較回路717〜720の比較符号をビットクロック周期でラッチする。ビタビ復号出力14はこれらレジスタ回路729〜732のうちレジスタ回路729に代表して最終段のシリアルおよびパラレルのシフトレジスタ出力より取り出される(それそれのレジスタ回路の最終段のシフトレジスタ出力は一致する。)【0067】このような図1、図2および図3から構成される本発明の実施例の動作によると、光ディスクのセクタごとにテスト信号として単一ピットを記録し、その再生波形振幅を基準にビタビ復号の予測サンプル値を設定するので、光ディスクの記録媒体や記録領域および記録パワー等のさまざまな記録条件の変動に対しても、その都度再生するセクタごとにビタビ復号の予測サンプル値が適応的に変化し、データ再生の誤りは増加することなく、誤り率を低く抑えることができる。
【0068】なおこの実施例ではテスト信号が単一ピットですむので、テスト信号の記録領域は多く必要とせず、1バイト程度の空きを利用するだけで十分であり、これによりデイスクのデータ記録領域が減少することはない。
【0069】図10は、テスト信号として単一ピットの代わりに3ビットの組合せの8通りを全て記録した場合のピット列とその再生波形の例を示す波形図である。ハッチングで示す部分がピットである。
【0070】このテスト信号の場合は、図2に示すしきい値設定回路のかわりに、これらの3ビットで構成される8通りのまん中の再生振幅を8個のラッチ回路にそれぞれ直接ラッチして、ビタビ復号の予測サンプル値として、図3に示すビタビ復号回路に供給する構成とする。
【0071】この実施例によると単一ピットのテスト信号に比べ、ディスクに記録した実際の再生波形の予測振幅に近くなり、例えば熱による非線形歪の影響も含んだ予測サンプル値となるので、ビタビ復号による誤り率がより低下できる。
【0072】図12は、ビタビアルゴリズムを適用した本発明によるデータ復号装置のもう一つの実施例を示すブロック図であり、図1に示す光ディスク装置の記録再生信号処理回路をさらに発展させたものである。
【0073】図12に示すこの実施例は、図11の単一ピットのテスト信号波形例に示すように記録密度をさらに上げ、再生信号の符号間干渉が、ピットの中心とその前後2ビットの計3ビットの組合せによる符号間干渉だけでなく、さらにその前後2ビットを含んだ計5ビットの組合せによる符号間干渉を考慮しなくてはならなった場合、5ビットのうち両端の2ビットの干渉を除去するためにビタビ復号の前段にプリフィルタを設けると同時に、しきい値設定回路の前段にもプリフィルタを設けた構成としているのが特徴である。以下これらの図を用いて本発明のもう一つの実施例の構成および動作について説明する。
【0074】図12は、図1と同様の光ディスク装置の記録再生信号処理回路を示すブロック図であり、記録回路については図1と同一構成であるので省略している。図12において、1〜5および6,7は図1におけるのと同一ブロックであり、構成および動作については省略する。
【0075】また11,12,14および31,32,51,52も図1におけるのと同一の入出力および信号である。50はプリフィルタの係数設定回路、60および70はそれぞれプリフィルタ回路であり、33〜37はテスト信号振幅検出タイミング信号である。
【0076】図12において、光ディスクに書換記録された再生信号入力12は、A/D変換回路4で、ビットクロック周期でディジタル値に変換され、切換制御回路5はこのディジタル値がディスクのテスト信号領域にあればプリフィルタ係数設定回路50およびプリフィルタ回路60に供給し、データ記録領域にあればプリフィルタ回路70に供給する。
【0077】プリフィルタ係数設定回路50およびプリフィルタ回路60,70は再生信号の符号間干渉が最大3ビットの影響だけになるように再生信号にフィルタを掛けると同時に、ビタビ復号の予測サンプル値もフィルタが掛けられた再生信号に合わせて変動するようにフィルタを掛ける。プリフィルタ係数設定回路およびプリフィルタ回路の詳細は図13(プリフィルタ係数設定回路)および図14(プリフィルタ回路)に示してある。
【0078】図13のプリフィルタ係数設定回路において、501〜503はラッチ回路であり、図11に示すようなセクタ単位に存在するテスト信号である単一ピットの再生信号のディジタル値51をラッチし、ラッチ回路501はピットの2ビット前、ラッチ回路502はピット中心、ラッチ回路502はピットの2ビット後となるタイミング生成回路3からの振幅検出タイミング信号36,34,37の制御により、それぞれセクタ周期でラッチする。
【0079】504および505はそれぞれ除算回路であり、504は2ビット前の再生振幅値をピット中心の再生振幅値で割った値53を、505は2ビット後の再生振幅値をピット中心の再生振幅値で割った値54をそれぞれ出力しプリフィルタ回路60および70に供給する。
【0080】プリフィルタ回路60はテスト領域の再生信号に図11に示すテスト信号の単一ピットの再生信号51がピット中心より2ビット離れた波形振幅がゼロになるようにプリフィルタ係数設定回路50で設定された係数値53,54をトランスバーサルフィルタに掛けて、その後のテスト信号の単一ピットの再生信号610をしきい値設定回路6に供給する。
【0081】またプリフィルタ回路70はデータ領域の再生信号52にプリフィルタ係数設定回路50で設定された係数値53,54をトランスバーサルフィルタに掛けて、その後のデータ領域の再生信号710をビタビ復号回路7に供給する。
【0082】図14はプリフィルタ回路60の詳細を示すブロック図であり、プリフィルタ回路70と同一構成からなる。図14において、611〜614はそれぞれラッチ回路であり、再生信号入力51または52をビットクロック周期でそれぞれシフトする。
【0083】615および616は乗算回路であり、プリフィルタ係数設定回路50で設定された係数値53および54を再生信号入力51または52と4ビットシフトしたラッチ回路614の出力にそれぞれ掛け合わせる。617は減算回路であり、再生信号入力を2ビットシフトしたラッチ回路612の出力を乗算回路615と616の出力で減算する。この出力610はしきい値設定回路6に、また同様の回路構成からなるプリフィルタ回路出力710はビタビ復号回路7に供給される。
【0084】図12におけるしきい値設定回路6およびビタビ復号回路7は、図1のそれと同様の動作であり、データ領域の再生信号はプリフィルタ回路70によって最大3ビットの符号間干渉だけを考慮すればよいようにフィルタが掛けられており、またテスト領域の再生信号もプリフィルタ回路60によって、フィルタが掛けられたデータ領域の再生信号に合わせてビタビ復号の予測サンプル値が設定できるようにフィルタが掛けられている。
【0085】この実施例では再生信号の符号間干渉が隣接する3ビットを超えて影響する場合でも、プリフィルタ回路により再生信号およびビタビ復号の予測サンプル値とも最大3ビットだけの影響に制限できるので、記録密度をさらに向上して符号間干渉が増大した場合のビタビ復号にも対応できる。
【0086】図15は本発明による別の実施例であり、テスト信号を書換領域の空きエリアに記録するのではなく、プリフォーマット領域に予め固定的に記録された単一ピットの再生波形を利用して、このピット中心とその前後の再生振幅よりデータ記録領域に記録された再生信号のビタビ復号の予測サンプル値を設定する場合の記録再生信号処理回路の例である。
【0087】図15において、1〜4および6,7は図1および図12におけるのと同一ブロックであり、構成および動作については説明を省略する。また11,12,14および33〜35も図1におけるのと同一の入出力および信号である。41はプリフォーマットされたプリフォーマット再生信号11を再生クロック周期でアナログ値をディジタル値に変換するA/D変換回路である。
【0088】A/D変換回路41の出力ディジタル値401はしきい値設定回路6に入力され、しきい値設定回路6は図1の動作と同様にタイミング生成回路3で生成されるプリフォーマットされた単一ピットの中心とその前後の3ビットのタイミング信号33〜35よりそれぞれの再生振幅を検出して、図2で説明した動作によりビタビ復号の予測サンプル値を設定する。書換可能領域に記録されたデータの再生信号12はA/D変換回路4でディジタル値402に変換され、ビタビ復号回路7によって元のデータに再生される。
【0089】この実施例によると、テスト信号を書換可能領域の空きエリアに記録することなく、プリフォーマットされ記録位置も予めわかっている単一ピット(例えばサンプルサーボフォーマットにおけるクロックピットなど)の再生波形を基準にして、ビタビ復号の予測サンプル値を設定できるので、書込み時の記録条件の変動には対応できないものの、記録再生波形がプリフォーマットの再生波形に合致していれば、ディスクの記録位置(例えば内周と外周の違い)に対してビタビ復号の予測サンプル値が適応でき、また記録時においてテスト信号を記録する必要がないので手順および回路規模が省けるという効果がある。
【0090】図16は、図2に示す演算回路で構成したしきい値設定回路の代わりに、マイクロプロセッサとRAMによるルックアップテーブルで構成したしきい値設定回路の例である。
【0091】図16において、61〜63はそれぞれラッチ回路であり、テスト信号である単一ピットの再生振幅値51をピット中心とその前後の3ビットのサンプルタイミング信号33〜35でラッチする。620はマイクロプロセッサであり、ラッチ回路33〜35にラッチされた再生振幅値をそれぞれ読み取って、ビタビ復号の予測サンプル値を計算する。
【0092】621はRAMであり、マイクロプロセッサ620により計算したビタビ復号の予測サンプル値が書込まれ、その出力601〜608は図3に示すビタビ復号回路に供給され、以下同様の動作によりビタビ復号がなされる。
【0093】この実施例によると、あるセクタのテスト信号の再生振幅がノイズ等の影響によって正しい値を取り得なかった場合でも、マイクロプロセッサは複数のセクタにわたって予測サンプル値を計算しその値を記録できるので、前の値と大幅に異なれば1セクタ前の値に置き換えたり、複数セクタの平均値を取るなどの処理をすれば、テスト信号に誤りが生じてもビタビ復号の予測サンプル値が大幅にずれることはなくなる。
【0094】特にテスト信号の振幅値に含まれるノイズ成分が平均値ゼロとなるような理想的な場合は、多くのテスト信号を平均化することにより、ノイズ成分が含まれなくなるという効果がある。
【0095】またこの実施例では、RAMの容量を増加すれば再生信号の符号間干渉が隣接する3ビットを超える場合でも、それぞれの複数ビットの組合せによるビタビ復号の予測サンプル値を設定することができ、プリフィルタを掛けることなく、ビタビ状態数を増加したビタビ復号を行なうことで、より誤りが少ないデータ復号が可能になる。
【0096】以上説明したそれぞれの実施例では、テスト信号をセクタ単位に記録する場合について述べたが、これは例えばトラック単位あるいは複数トラック単位やサンプルフォーマットのようにデータ領域とサーボ領域が分割するセグメント単位に、ある書換可能な空きエリアを使用してテスト信号を記録する場合でも本発明の効果が発揮できる。
【0097】また本実施例ではNRZ記録の場合を例に挙げているが、これ以外にある変調方式で変調された記録データにも、その変調特性を考慮したビタビ状態を設定してビタビ復号を行なう場合にも適応できる。また本実施例ではディスクの接線方向の符号間干渉を例に挙げているが、トラック方向の符号間干渉に対しても同様に適用可能である。
【0098】さらにそれぞれの実施例では、光ディスクの記録再生を例に挙げているが、これは磁気記録媒体にも同様に適応可能であり、また放送や通信のデータ伝送におけるビタビアルゴリズムによるデータ復号にも、しきい値設定のためのテスト信号を予め送信することで本発明が適用できる。
【0099】
【発明の効果】本発明によれば、ビタビアルゴリズムを適用したデータ復号装置において、テスト信号を伝送し、その伝送波形振幅を基準にビタビ復号の予測サンプル値を設定するので、伝送媒体や記録媒体のさまざまな伝送や記録条件の変動に対しても、その都度復号するビタビ状態の予測サンプル値が適応的に変化し、データ復号の誤りは増加することなく、誤り発生を低く抑えることができる。




 

 


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