CN1082698C - 记录数字信号的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

不论相对读速度如何，均可得到一个几乎无抖动的良好的波形信号作为重放光头的输出信号，并在重放端的装置中省略了均衡电路。由G(fs)转换器(31)给输入比特序列或记录NRZI信号提供空间频率特性G(fs)。由EQ(fs)转换器(32)给G(fs)转换器(31)的输出信号提供接收端所需的均衡频率特性EQ(fs)。由饱和放大器(24)将EQ(fs)转换器(32)的输出信号饱和放大，由此产生一个提升了高频分量的均衡记录信号。记录信号记录在光盘上。

Description

记录数字信号的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种用于记录数字信号的装置和方法，这种装置和方法被有效地运用于在光盘上记录数字数据的记录装置中，还涉及一种用于传输数字信号的方法和装置。

技术背景

光盘可以包括记录音频信号的音频光盘，以及其上记录视频信号和音频信号的数字视频光盘。用于重放光盘的重放装置包括一个用于旋转光盘的旋转伺服装置，以及一个通过向光盘表面发射激光束读出记录信号并能探测被反射的激光束的光头。

从光头输出的调制信号首先输出到一个均衡电路使其波形被均衡处理。然后经过波形均衡的信号送入一个解调电路。

如上所述，光盘重放装置通常包括一个用于均衡拾取信号的均衡电路。然而，均衡电路很昂贵且不一定具有优质的均衡特性，它还可能会随时间的流逝而使其性能下降。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于记录数字信号的装置和方法，以及一种用于记录数字信号的记录媒体，其中在重放端的装置中省去了均衡电路。

本发明的另一个目的是提供一种用于记录数字信号的方法和装置，以及一种用于记录数字信号的记录媒体，其中不管相对读出速度如何，均可得到一个几乎没有抖动的良好的波形信号作为重放光头的输出信号，并且在重放端的装置中省去了均衡电路。

为了实现上述目的，提供一种记录数字信号的方法，其特征在于包括，给第一信号提供预置频率特性，产生第二信号；给第二信号提供均衡特性，产生第三信号；饱和放大第三信号，产生第四数字信号，该第四数字信号包含使该信号抖动的均衡特性；并记录第四数字信号。

另外，为了实现上述目的，提供一种记录数字信号的装置，包括：用于给第一二进制数字信号序列提供预置频率特性，由此获得第二数字信号的装置；用于给第二数字信号提供均衡特性，由此获得第三数字信号的装置；用于将第三数字信号饱和放大，由此获得一个记录信号的装置，记录信号包含使该信号抖动的均衡特性；以及用于在记录媒体上记录所速记录信号的记录装置。

如果把本发明用于一种在光盘上记录信号的装置中，则光盘的记录位序列的频率特性被均衡并具有重放信号预置极限光谱特性和防止由于重放系统的频率特性而造成重放信号减弱的补偿特性。在这种情况下，记录信号以饱和电平记录。特别是，记录信号具有典型的均衡抖动。结果，当记录信号通过重放装置重放时，可获得一个几乎无抖动的良好的重放信号而无需运用昂贵，复杂的均衡电路。同样，将本发明运用在传输系统，可以获得一个具有良好波形的接收信号。

本发明其它的目的和优点将在下文描述，也可从描述或本发明的实践中得以了解。本发明的目的和优点可以通过随后的权利要求所述的手段和产品实现和获得。

附图说明

附图构成本发明的说明书和图示实施例的的一部分，它和上文的总体说明和下文最佳实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个光盘记录/重放系统的图例。

图2所示是一个光头的空间频率特性。

图3所示是一个光头的理想空间频率特性。

图4所示是标准均衡频率特性。

图5所示是图1所示的光盘上记录的信号的眼型特性图，此信号是由光头读出但还没有经过均衡处理的信号。

图6所示是图1所示的光盘上所记录的信号的眼型特性图，此信号是由光头读出并经过均衡的信号。

图7所示是光盘记录/重放系统的结构，该系统包括一个根据本发明实施例的记录/均衡电路。

图8所示是图7中所示的均衡器22的基本构成。

图9所示是图7中的均衡器22的结构的具体实施例。

图10所示是图8中所示转换器G(fs)的一个输出信号的眼型特性图。

图11所示是一个信号的波型，它是具有图10所述特性的信号被放大到饱和值以后的波型。

图12所示是在给具有图10所示特性的信号提供均衡频率特性EQ(fs)之后获得的信号的眼型特性图。

图13所示为具有图12所示特性的信号的波形图，这个信号已经放大到饱和值，即图7所示的饱和放大器的输出信号的波形；

图14所示是通过光头读出图7所示的光盘上的信息而获得的输出信号的眼型特性图。

图15所示为本发明的另一个实施例；

图16所示也是本发明的一个实施例；以及

图17所示是本发明的又一个实施例。

实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例。

首先，参见图1至图6描述本发明所依据的技术前提，图1所示为一个光盘的记录/重放系统。

记录调制信号输入到一个输入端11，调制信号是一个数字信号经过调制后得到的NRZI(不归零隔行)信号。NRZI信号被输入到外部设备12的饱和放大器13并被放大到二进制信号的饱和电平。从饱和放大器13输出的二进制信号被输入到一个光调制器14并经光转换成激光束。那么，转换后的激光束被发射到光盘15的记录表面。光盘15是一个可记录信息的相位变换型或是磁光变换型光盘。

记录在光盘15上的记录信息通过运用激光的光头(未示出)读出。从光头输出的读取信号被一个重放均衡器16进行波形均衡。均衡器16的输出被输入到电平检测装置17并与限幅电平比较，然后作为一个二进制信号送至输出端18。

假设没有抖动的理想的单周期矩形比特被记录在光盘15上，在这种情况下，由具有λ波长的激光器的光头正确地读出的最大可读空间频率以及物镜的数值孔径NA通过fsmax＝2NA/λ得出。

图2所示为对应每一空间频率的光头的读特性，每一个空间频率由光系统的空间传输频率OTF(fs)来确定。由于这些特征，光头对应每个空间频率的读特性这样定义：重放信号的振幅在一个恒定的持续时间组内从低空间频率向高空间频率线性递减。

如果光盘15和光头之间的相对读速度是V，从光头输出的信号的频率特性用V×OTF(fs)表示。

最大重放频率fmax表示为：

fmax＝V×fsmax＝V×(2NA/λ)

例如，当λ＝635及NA＝0.6时，

fsmax＝2NA/λ

这样，最大的可读空间频率是

fsmax＝1890(个/mm)。一个可读矩形凹槽序列的记录周期是529nm。

在这种情况下，当频率为50％，即矩形凹槽的长度和无凹槽部分的长度均为265nm时，可获得最大重放输出。

另外，输出的最大重放频率fmax

当V＝3.6m/s时，

fmax＝6.8MHz

假设记录在光盘上的是非单周期的矩形凹槽序列，凹槽的长度和无凹槽部分的长度是Pw的整数倍(相邻位之间的最小位间隔)，并且最小凹槽的长度和最小非凹槽的长度均为n×PW(即，持续的长度为“0”S或“1”S)。在这种情况下，理想的空间频率G(fs)，其重放信号的跨“0”点精确地位于m×PW(m＞n)间隔处，如图3所示，即

G(fs)＝1             (当fs≤(1-k)fsc)

G(fs)＝(1/2)+(1/2)cos[(π/2)+(π/4)×{(fs-fsc)/(k×fsc)}]

                     (当(1-k)fsc＜fs＜(1+k)fsc时)

G(fs)＝0             (当fs≥(1+k)fsc)

在上述式中，

fsc＝1/(2n×PW)

K＝(fsmax/fsc)-1     (当fsc＜fsmax＜2fsc)

K＝1                 (当fsmax≥2fsc)

上述理想空间频率特性G(fs)称为截止频率fsc＝1/(2n×PW)的(K×100)％余弦衰减特性。

因此，空间均衡频率特性EQ(fs)对于光系统的光头的空间传输频率OTF(fs)是必须的，由下式给出：

EQ(fs)＝G(fs)/OTF(fs)    ……(1)

图4所示的标准特性由公式1给出。

现在回到图1。

均衡器16需有上述空间均衡频率EQ(fs)。除此以外，还与光盘和光头之间的相对速度V有关，实际需要的是V×EQ(fs)，那就是说，由下列公式给出的特性是必需的：

V×EQ(fs)＝V×[G(fs)/OTF(fs)]    ……(2)

更准确地说，重放均衡器16根据均衡频率特性等式(2)将由光头重放的重放信号均衡，即等式(1)的特性增加一个相对读速度V的系数。

这意味着图4所示的均衡器16的空间均衡频率特性EG(fs)随相对读速度V而改变。

图5所示是输出信号的眼形特性图，在此情形下，由拾光装置重放的重放信号没有被补偿，图6所示也是输出信号的眼形特性图，在此情形下，重放信号由光头重放并被均衡。在图5和图6中，纵座标表示幅度，横座标表示时间。

在这种重放系统中，光头的空间传输频率OTF(fs)和相对的读取速度V作为系数相加。这种，重放信号不补偿时输出信号的频率特性如图5所示，由V×OTF(fs)表示。

另一方面，重放信号被均衡时，输出信号的频率特性如图6所示，表示为

[V×EQ(fs)]×OTF(fs)             ……(3)

其中EQ(fs)≠1

由等式(1)，OTF(fs)＝G(fs)/EQ(fs)。则，等式(3)表示为

[V×EQ(fs)]×[G(fs)/EQ(Fs)]＝V×G(fs)因此，已均衡输出信号的频率特性就接近其上叠加了相应的读取速度V的典型空间频率特性。该系统的所有频率特性均随其相应的读取V而变化。

为了在任何时候都能获得与典型值接近的频率特性，均衡器的频率补偿特性必须随其相对的读取速度V而变。

另一方面，就相对的读取速度V而言，重放速度与记录速度的比值不总为1∶1。根据重放装置或重放模式的类型，重放速度和记录速度的比值可以是1∶4。

在上述系统中，需要一种能够根据相对的读速度V而改变其频率均衡特性的均衡器。然而，如果均衡器的频率均衡特性可根据相应的读速度V变化，则均衡器的成本会提高。而且也不能保证总具有最好的均衡特性，因为该特性可以随时间而变化。

本发明的目的是根据一种记录/均衡装置和一种记录/均衡方法，以及一种磁盘记录装置和一种磁盘记录方法，它们可以获得一个很好的几乎无抖动的信号波形作为重放头的输出信号，而不管相应的读取速度如何，由此，节省了重放端装置中的一个均衡电路。

下面描述本发明的一个具体实施例。

图7所示是包括根据本发明的一个实施例的记录均衡器的磁盘记录/重放系统的构成。

记录调制信号提供给输入端21。该调制信号是通过调制一个数字信号而得到的一个NRZI(非归零隔行信号)信号。例如，该NRZI信号是被一个8-16调制系统调制。NRZI信号是一个具有位间隔PW和在0位和1位之间的转换点具有n×PW到m×PW(n＜m；n和m是整数)的间隔的输入比特序列。在这种情况下，n＝3，m＝11。

NRZI信号是构成该实施例的一个主要部分的记录均衡器22的输入。记录均衡器22将在后面描述。记录均衡器22会趋于提供一个有抖动的调制输出信号。

有抖动的调制信号输入到暴光装置23的饱和放大器24并被放大到二进制信号的饱和电平。从饱和放大器输出的二进制信号输入到光调制器25并经光学转换为激光束。这样，转换后的激光束入射到光磁盘26的记录表面。光盘26是凹槽型、相位可变型或磁光可变型的可记录光盘。

记录在光盘26上的记录信息由其上装有激光器的拾光装置读出。由拾光装置读出的信号输入到电平检测装置27与限幅电平比较后作为二进制信号送至输出端28。

下面描述记录均衡器。

图8是表示记录均衡器22内部结构的框图。如图8所示，记录均衡器22主要包括一个用于给记录NRZE信号的输入比特序列提供典型空间频率特性G(fs)的G(fs)转换器31，以及一个用于给G(fs)转换器31的输出信号上叠加等式(1)的EQ(fs)的均衡频率特性的EQ(fs)转换器32，由此产生一个记录均衡信号。

图9示出了记录均衡器22的具体的硬件构成。

记录均衡器22包括一串连延时装置，用于把适时输入以预定的系数c0，c1，……，cn相乘并且输出的乘法器，和用于将各级乘法器的积连续相加的加法器。具体地说，即多个延时器串联连接在输入端21。由输入端21来的信号和由延时器D输出的信号在乘法器M中乘以系数c0到cn。乘法器M的输出在加法器A中相加并送往输出端。

现在参照图10到14所示的信号波形描述记录均衡器22的操作。

第一步，把G(fs)频率特性提供给输入比特序列，则产生如图10所示的眼形特性信号。假设图10所示的信号已被放大至饱和电平。为了得到饱和放大输出在振幅方向将图10所示信号放大，正、负向电平限幅并在振幅方向取出其中间部分。

这样，就得到了如图11所示的特性。

如果得到的比特序列信号被记录在光盘上，则已记录的信号与EQ(fs)＝1时(没有记录均衡)相同。具体地说，当把G(fs)频率特性提供给输入比特序列时，记录频率特性是平直的。

另一方面，在本系统中，继第一步之后，在第二步中，由等式(1)所示的均衡频率特性EQ(fs)提供给具有图10所示特性的信号。由此，产生具有如图12所示的高频提升特性的记录均衡(补偿)信号。

如果这个记录均衡信号被饱和放大，则就会产生如图13所示的在时间轴方向有抖动的信号波形。即，趋于产生一个有抖动的信号，并将此信号用于记录。

如果这样得到的比特序列信号被记录在光盘上，则比特序列信号中时间轴的抖动将影响光盘上记录凹槽的长度。因此，记录凹槽序列具有均衡频率特性。

如果重放其上记录了具有上述均衡频率特性的凹槽序列的光盘，可以得到一个很小抖动的良好信号波形作为拾光装置的输出信号，而不管相应的读取速度V，如图14所示。由此，可以省去重放端装置中的均衡器，且记录装置的结构可以简化。另外，如果省去了重放装置侧面的均衡器，还可降低系统的成本。再有，如果省去了均衡器，就不需考虑均衡器的特性式特性的时基下降。

在本实施例中，用于给比特序列信号提供G(fs)特性的G(fs)转换器31和用于叠加EQ(fs)均衡频率特性的EQ(fs)转换器32被分别提供。与此同时，本实施例中的转换器31和32也可以由提供G(fs)乘EQ(fs)特性的信号转换器代替。

重放装置也可以如此构成，即，在重放端可以在包括均衡器29的重放路径和不包括均衡器的重放路径二种方式之间切换。在重放普通光盘时，可以使用包括均衡器的重放路径。重放其上记录了具有下文提到的均衡频率特性的信息的光盘时，使用不包括均衡器的重放路径。

在上述实施例中，本发明被用于光盘记录/重放系统。然而，本发明还可用于磁盘数字信号记录系统和磁带记录系统。在这种情况下，下文将描述的空间传输频率特性OTF(fs)由磁头的频率特性代替。

很显然，本发明可以用于数字信号传输和接收系统。此时，下述空间传输频率特性由天线和高频接收单元的输入单元之间的频率特性代替。

图15所示是用于记录磁盘56上的数字数据的记录系统和用于从磁盘56上重放数字数据的重放系统。

数字调制数据由一个均衡特性与普通重放单元类似的均衡器均衡。均衡过的数据输入到饱和放大器53。饱和放大器53的输出(二进制信号)在输出电路54转换成电流并提供给磁头55。由此，矩形波的高频分量得以补偿并记录在磁盘56上。在重放模式下，记录信息从磁盘57上读出。读出信号的阻尼分量已在记录模式中补偿。这样，读出的信号输入到电平检测装置58，在检测装置58中鉴别电平值“0”，“1”并将二个值的输出送至输出端59。

图16所示是一个用磁带代替图15所示的磁盘作为记录媒体的实施例。其它构成部件与图15中所示的相同并用相同的参数表示。这些部件的描述也就此省略。

图17表示一个实施例，其中本发明运用在通过无线媒体传输数字数据的系统中。由输入端71输入的数字调制数据由在接收端具有补偿频率特性的均衡特性的均衡器72均衡。经均衡的数据输入到饱和放大器73。饱和放大器73的输出信号(矩形波信号)在调制器74中被调制成传输信号。传输信号由功率放大器75放大后送至天线76。在接收端，接收天线77接收传输信号并将接收到的信号输入到接收器78，然后又输入到解调器79。由此就得到了发送端调制之前的信号。解调器79的输出又输入到电平检测装置80复原为发送端的数字调制数据。

如上所述，按照本发明，光盘上的凹槽序列具有由重放光拾取装置重放的输出信号的均衡频率特性。由此，可以获得几乎无抖动的很好的信号波形，而不管相应的读取速度，且重放端装置中的均衡电路可以省略。

对于本领域技术人员来说其它的改进和变形是很显然的。因此，本发明的主要方面不只局限于具体细节、特定的装置，以及所示图例和文本的描述。它还包括不超出随后的权利要求所限定的本发明的精神和范围的各种改进。

Claims (3)

1.一种记录数字信号的方法，其特征在于包括，给第一信号提供预置频率特性，产生第二信号；给第二信号提供均衡特性，产生第三信号；饱和放大第三信号，产生第四数字信号，该第四数字信号包含使该信号抖动的均衡特性；并记录第四数字信号。

2.一种用于记录数字信号的装置，包括：

用于给第一二进制数字信号序列提供预置频率特性，由此获得第二数字信号的装置；

用于给第二数字信号提供均衡特性，由此获得第三数字信号的装置；

用于将第三数字信号饱和放大，由此获得一个记录信号的装置，记录信号包含使该信号抖动的均衡特性；以及

用于在记录媒体上记录所述记录信号的记录装置。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述记录装置在记录媒体上记录所述记录信号。

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