JP3926688B2 - 再生信号品質評価方法および情報再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に記録されたディジタル情報を最尤復号方式によって復号する場合において、復号された信号の品質を評価する方法およびこのような評価を行なうことができる情報再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶ機器やパーソナルコンピュータなどにおいて、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、光ディスクドライブあるいは光磁気ディスクドライブなどの、記録媒体に記録されたディジタル情報を再生することができる装置が広く利用されている。
【０００３】
図１は、従来の光ディスクドライブ９００の部分的な構成を示す。光ディスク１からの反射光は、光学ヘッド２により再生信号に変換される。再生信号は波形等化器３により波形整形された後、コンパレータ４において２値化される。コンパレータ４のしきい値は、通常、コンパレータ４から出力される２値化信号の積分結果が０となるようにフィードバック制御される。
【０００４】
光ディスクドライブ９００では、ＰＬＬ（phase looked loop）回路によって再生信号に同期するクロック信号（再生クロック信号）が生成される。再生クロック信号を生成するために、位相比較器５は、コンパレータ４から出力された２値化信号と、ＶＣＯ（電圧制御発振器）７から出力されるクロック信号との位相誤差を検出する。検出された位相誤差はＬＰＦ（ローパスフィルタ）６によって平均化処理され、このＬＰＦ６からの出力に基づいてＶＣＯ７の制御電圧が設定される。このようにしてＶＣＯ７の制御電圧（ＶＣＯ７の発振周波数）は、位相比較器５から出力される位相誤差が常に０になるようにフィードバック制御され得る。これにより、ＶＣＯ７によって再生信号と同期したクロック信号を出力させることが可能である。このようなＰＬＬ回路を用いれば、例えばディスクが偏心を有している場合などにおいても、安定して再生信号に同期したクロック信号を抽出することができる。
【０００５】
再生クロック信号は、記録符号（ディジタル情報）が１か０かを判断するために用いられる。より具体的には、再生クロック信号によって規定される窓幅（ウィンドウ幅）内にコンパレータ４の検出パルス（すなわち、コンパレータ４から出力される２値化信号におけるしきい値を超える信号部分）が存在するか否かを検出することによってディジタル情報を再生することができる。
【０００６】
ただし、再生信号の符号間干渉や記録マークの歪あるいは回路ノイズやＰＬＬ回路の制御残差等によって、コンパレータ４から出力される検出パルスが再生クロックのウィンドウ幅を外れてしまい、それによって誤りが発生する場合がある。このようなコンパレータ４の検出パルスと再生クロックとの間の時間のずれは「ジッタ」と呼ばれている。
【０００７】
上述のようにしてディジタル情報を再生する場合、ジッタの分布を求めることで再生信号品質（誤り率）を検出することができる。このジッタの分布は、平均値が０の正規分布をなすと仮定することができ、この場合に、誤り率Pj(σ/Tw)は、ジッタ分布の標準偏差σを用いて以下の式(1)および(2)で表される。
【０００８】
【数１】

【０００９】
【数２】

【００１０】
ここで、σは正規分布と仮定したジッタの分布の標準偏差であり、Ｔｗはウィンドウ幅である。
【００１１】
図２に示すグラフから、ジッタの標準偏差の増加にしたがって誤り率（ビットエラーレートＢＥＲ）が増加することがわかる。再生信号のジッタは、ＴＩＡ(タイム・インターバル・アナライザ)を用いて実際に測定することができる。このため、現実的に誤りが発生しない場合であっても、信号の品質をジッタの標準偏差σ／Ｔｗで評価することができ、これにより誤りの発生しやすさを予想することができる。このようにしてジッタの標準偏差を測定すれば、例えばドライブの性能、記録媒体の性能、光学ヘッドなどの性能を確認および検査することができる。また、ジッタの標準偏差が低下するように等化器のパラメータなどを調節することで、より安定した再生動作を行なうことが可能である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上述のようにコンパレータ４から出力される２値化信号から直接的にディジタル情報を再生する方法とは異なり、最尤復号方式によってディジタル情報を再生する方法が知られている。この最尤復号方式としては、例えばＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）方式が知られている。ＰＲＭＬ方式では、記録密度が高い場合において符号間干渉が起こることを考慮した上でデータの記録および再生が行なわれている。より具体的には、記録媒体から再生された信号は、波形等化器や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尤な（最も確からしい）２値化データに復号される。ＰＲＭＬ方式では、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）の低い再生信号や、符号間干渉の影響が比較的大きい再生信号からであっても、誤り率の低いデータを復号することが可能である。
【００１３】
このような最尤復号方式では、再生信号に基づいて、最も確からしい状態遷移列を選択することによって復号が行なわれる。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量は式(3)で定義される。
【００１４】
【数３】

【００１５】
ここでy_iは時刻ｉにおける再生信号（デジタルサンプルデータ）の値、level_vは期待される理想的な再生信号の値である。
【００１６】
最尤復号回路では、上記の式（３）で求められる確からしさを表す量が最小となるような状態遷移列が選択される。最尤復号方式を用いる場合、上述の時刻ｋごとに検出パルスがウィンドウ幅に入っているか否かで"１"と"０"とを判別する方法とは異なり、時刻kごとに再生クロックでサンプリングされたデータy_kを用いてユークリッド距離(y_k-level_v)²を求めており、このユークリッド距離に基づいて復号が行なわれる。このため、最尤復号方式での復号結果は、過去のサンプリングされた再生信号のサンプル値y_kにも影響されることになる。
【００１７】
このような最尤復号方式を用いる場合、ジッタの標準偏差σが同じ値の再生信号であっても、誤りが発生する場合と発生しない場合とがある。このため、再生信号のジッタの標準偏差σを用いて、最尤復号によって得られる２値化結果の誤り率を予想することは困難である。従って、最尤復号方式により適した誤り率の予測方法（信号品質評価方法）を用いる必要がある。
【００１８】
最尤復号方式で再生された信号の品質を評価する方法は、例えば特開平１０−２１６５１号公報に記載されている。この公報に記載の装置では、ユークリッド距離が最小となる２つのパス（状態遷移列）の尤度の差を求め、この差を統計処理することによって信号品質を評価している。
【００１９】
より具体的には、時刻ｋにおいて同一の状態を取る２つのパスの尤度の差を求めるために、時刻ｋ−１において異なる２つの状態（各パスにおける時刻ｋ−１での状態）のそれぞれにおける既に最尤と判断されたパス（生き残りパス）のブランチメトリックの累積値が用いられている。しかしながら、時刻ｋ−１でのブランチメトリックの累積値を用いる場合、時刻ｋ−１以前のパスとして、実際に尤度を調べたいパスとは異なるパスを誤って選択している場合などにおいて、所望でないブランチメトリックの累積値を用いてしまう可能性があった。上記公報には、ユークリッド距離が最小となる２つのパスを選択して、これらの尤度の差を求めることは記載されているものの、その２つのパスについての実際に求めたい尤度の計算をより確実に行なうための方法については特に記載されていない。
【００２０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、最尤復号による２値化結果の誤り率との相関のある指標を用いた再生信号品質の評価方法および評価装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の再生信号品質評価方法は、時刻ｋ−ｊ（ｋは３以上の整数、ｊは２以上の整数）における第１状態Ｓ_k-jから時刻ｋにおける第２状態Ｓ_kへと遷移するｎ（ｎは２以上の整数）通りの状態遷移列のうちから最も確からしい状態遷移列を選択する最尤復号方式によって再生信号の復号を行なう場合における、前記復号された信号の品質評価方法であって、前記時刻ｋ−ｊから時刻ｋまでの所定の期間ｊにおける前記ｎ通りの状態遷移列を規定する前記第１状態Ｓ_k-jと前記第２状態Ｓ_kとの所定の組み合わせを検出する工程と、前記検出された前記所定の組み合わせによって規定される前記ｎ通りの状態遷移列のうちの最も確からしい第１の状態遷移列の前記所定の期間ｊにおける状態遷移の確からしさを表す指標をＰａとし、２番目に確からしい第２の状態遷移列の前記所定の期間ｊにおける状態遷移の確からしさを示す指標をＰｂとするとき、｜Ｐａ−Ｐｂ｜を用いて前記時刻ｋ−ｊから時刻ｋまでの復号結果の信頼性を判断する工程とを包含する。
【００２２】
ある好ましい実施形態において、前記Ｐａは、前記所定の期間ｊにおける前記第１の状態遷移列が示す期待値と実際のサンプル値との差に基づいて規定され、前記Ｐｂは、前記所定の期間ｊにおける前記第２の状態遷移列が示す期待値と前記実際のサンプル値との差に基づいて規定される。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、前記Ｐａは、前記所定の期間ｊにおける、前記第１の状態遷移列が示す時刻ｋ−ｊ＋１から時刻ｋまでの期待値ｌ_k-j+1 ，・・・，ｌ_k-1，ｌ_kと前記実際のサンプル値ｙ_k-j+1 ，・・・，ｙ_k-1，ｙ_kとの差の２乗の累積値に対応し、前記Ｐｂは、前記第２の状態遷移列が示す時刻ｋ−ｊ＋１から時刻ｋまでの期待値ｍ_k-j+1 ，・・・，ｍ_k-1，ｍ_kと前記実際のサンプル値ｙ_k-j+1 ，・・・，ｙ_k-1，ｙ_kとの差の２乗の累積値に対応する。
【００２４】
ある好ましい実施形態において、ｎ＝２である。
【００２５】
ある好ましい実施形態において、前記第１の状態遷移列と前記第２の状態遷移列とのユークリッド距離は最小値を有する。
【００２６】
ある好ましい実施形態において、前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜を複数回測定することによって、前記復号結果の信頼性のバラツキを判断する工程をさらに包含する。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記信頼性のバラツキは、前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布の標準偏差を用いて示される。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記信頼性のバラツキは、前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜の標準偏差と前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布の平均値とを用いて示される。
【００２９】
ある好ましい実施形態において、前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜が所定の値を超える頻度を検出することによって前記復号結果の信頼性のバラツキを判断する。
【００３０】
ある好ましい実施形態において、記録符号の最小極性反転間隔が２であり、かつ、ＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ０）等化された再生信号を復号することを特徴とする。
【００３１】
ある好ましい実施形態において、記録符号の最小極性反転間隔が２であり、かつ、ＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ１，Ｃ０）等化された再生信号を復号することを特徴とする。
【００３２】
ある好ましい実施形態において、記録符号の最小極性反転間隔が２であり、かつ、ＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１，Ｃ０）等化された再生信号を復号することを特徴とする。
【００３３】
ある好ましい実施形態において、前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜を計算するとき、前記実際のサンプル値の２乗の計算を行なわないことを特徴とする。
【００３４】
本発明による情報再生装置は、再生信号の振幅値を調整するゲインコントローラと、所定の等化特性となるように前記再生信号を波形整形する波形等化器と、前記再生信号と同期がとられた再生クロックを生成する再生クロック生成回路と、前記再生信号を前記再生クロックでサンプリングを行なうことによってサンプリングデータを生成し、前記サンプリングデータを出力するＡ／Ｄ変換器と、前記サンプリングデータから最も確からしいディジタル情報を復号する最尤検出器と、前記最尤検出器において最も確からしいと判断された第１の状態遷移列の所定の期間における状態遷移の確からしさを表す指標をＰａとし、２番目に確からしい第２の状態遷移列の前記所定の期間における状態遷移の確からしさを示す指標をＰｂとするとき、｜Ｐａ−Ｐｂ｜を算出する差分メトリック演算器とを備える。
【００３５】
ある好ましい実施形態において、前記波形等化器とは異なる所定の等化特性となるように波形整形を行なう追加の波形等化器を更に備え、前記再生クロックは、前記追加の波形等化器によって波形整形された再生信号から生成される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による再生信号品質評価方法および情報再生装置の実施の形態を説明する。
【００３７】
以下、本発明の実施形態にかかる再生信号品質の評価方法について説明する。以下に説明する形態において、記録符号としては、（１，７）ＲＬＬ変調方式などに従って規定された最小極性反転間隔が２の符号が用いられる。すなわち、記録符号は０または１が必ず２以上連続する。また、記録系の周波数特性と再生系の周波数特性とが、全体としてＰＲ（１，２，２，１）等化特性を示すように設定されているＰＲＭＬ方式を利用して復号を行う。以下、より具体的な復号手順について説明する。
【００３８】
記録符号（０または１のいずれか）を以下のように表記する。
【００３９】
現在の記録符号 ：ｂ_k
１時刻前の記録符号：ｂ_k-1
２時刻前の記録符号：ｂ_k-2
３時刻前の記録符号：ｂ_k-3
【００４０】
ＰＲ（１，２，２，１）等化されている場合の再生信号の理想的な値をＬｅｖｅｌ_vとすると、Ｌｅｖｅｌ_vは以下の式(4)で表される。
【００４１】
Ｌｅｖｅｌ_v＝ｂ_k-3＋２ｂ_k-2＋２ｂ_k-1＋ｂ_k …(4)
【００４２】
ここでｋは時刻を表す整数、ｖは０〜６までの整数である。ＰＲ（１，２，２，１）等化の場合、記録符号の組み合わせに応じて、理想的なサンプル値（期待値）が０〜６までの７通りの値（Ｌｅｖｅｌ_v）を取り得る。
【００４３】
次に、記録符号の状態の遷移について説明する。時刻kでの状態をS(b_k-2,b_k-1,b_k)とし、時刻k−１での状態をS(b _k-3,b _k-2,b _k-1)とする。時刻ｋ−１での状態と時刻ｋでの状態との組み合わせを考えると、以下の表１に示すような状態遷移表が得られる。上述のように、０と１との最小反転間隔が２である変調方式が採用されているため、記録符号が取り得る状態遷移は以下の１０通りに限定される。
【００４４】
【表１】

【００４５】
簡単のために、時刻kでの状態S(0,0,0)_kをS0_k、状態S(0,0,1)_kをS1_k、状態S(0,1,1)_kをS2_k、状態S(1,1,1)_kをS3_k、状態S(1,1,0)_kをS4_k、状態S(1,0,0)_kをS5_kというように表記する。時刻ｋ−１から時刻ｋまでの期間（再生クロックの１周期Ｔに対応する時間）に生じ得る状態遷移は図３に示す状態遷移図で表され、また、これを時間軸に関して展開すると図４に示すトレリス図が得られる。
【００４６】
ここで、時刻ｋでの状態S0_kと時刻k-5での状態S0_k-5とに注目する。図５は、状態S0_kと状態S0_k-5との間で取り得る２つの状態遷移列を示している。取り得る状態遷移列の一方をパスＡとすると、パスＡは状態S0_k-5、S0_k-4、S0_k-3、S0_k-2、S0_k-1、S0_kを遷移し、他方の状態遷移列をパスＢとするとパスＢは状態S0_k-5、S1_k-4、S2_k-3、S4_k-2、S5_k-1、S0_kを遷移する。なお、図４および図５では、状態遷移ごとに（記録符号／Ｌｅｖｅｌｖ）が示されているが、Ｌｅｖｅｌｖは−３〜３までの７つの値を取るものとして示しており、−３〜３のそれぞれが上記のＬｅｖｅｌｖの０〜６のそれぞれに対応している。
【００４７】
このように、時刻ｋ−５での状態がS0_k-5であり、かつ、時刻ｋでの状態がS0_kであるような場合には、上述のパスＡまたはパスＢのいずれかを遷移するものと推定される。すなわち、時刻ｋ−７から時刻ｋまでの復号データ(C_k-7, C_k-6, C_k-5, C_k-4, C_k-3, C_k-2, C_k-1, C_k)=(0,0,0,x,x,0,0,0)となる復号結果(xは0または１の値)が得られた場合には、パスＡまたはパスＢの状態遷移が最も確からしいと推定されたこととなる。
【００４８】
このようにして時刻ｋでの状態S0_kと時刻k-5での状態S0_k-5とが検出された場合（すなわち、(0,0,0,x,x,0,0,0)となる復号結果が得られた場合）、パスＡとパスＢとのいずれがより確からしいかが判断される。この判断は、パスＡが示す理想的なサンプル値（期待値）と実際のサンプル値とのずれの大きさと、パスＢが示す理想的なサンプル値（期待値）と実際のサンプル値とのずれの大きさとを比較することによって行なうことができる。より具体的には、パスＡとパスＢのそれぞれが示す時刻ｋ−４から時刻ｋまでの期待値（Ｌｅｖｅｌ_v）のそれぞれと、再生信号y_k-4からy_kまでの実際の値のそれぞれとの差の２乗の累積結果に基づいて、パスＡまたはパスＢのいずれの状態遷移列がより確からしいかを判断することができる。
【００４９】
ここで、パスＡが示す時刻ｋ−４から時刻ｋまでの期待値ｌ_k-4，ｌ_k-3，ｌ_k-2，ｌ_k-1，ｌ_k（すなわち、０，０，０，０，０）のそれぞれと再生信号ｙ_k-4からｙ_kまでの値との差の２乗の累積値をＰａとし、パスＢの時刻ｋ−４から時刻ｋまでの期待値ｍ_k-4，ｍ_k-3，ｍ_k-2，ｍ_k-1，ｍ_k（すなわち、１，３，４，３，１）と再生信号ｙ_k-4からｙ_kまでの値との差の２乗の累積値をＰｂとすると、累積値Ｐａは以下の式（５）で表され、累積値Ｐｂは以下の式(6)で表される。
【００５０】
Pa=(y_k-4-0)²+(y_k-3-0)²+(y_k-2-0)²+(y_k-1-0)²+(y_k-0)² …(5)
【００５１】
Pb=(y_k-4-1)²+(y_k-3-3)²+(y_k-2-4)²+(y_k-1-3)²+(y_k-1)² …(6)
【００５２】
このようにして求められる累積値Paは、時刻ｋ−５から時刻ｋまでの所定の期間におけるパスＡの遷移の確からしさを示す指標であり、Paの値が小さいほどパスＡが確からしいことになる。また、累積値Pｂは、時刻ｋ−５から時刻ｋまでの所定の期間における、パスＢの遷移の確からしさを示す指標であり、Pｂの値が小さいほどパスＢが確からしいことになる。ＰａまたはＰｂの値が０である場合にはパスＡまたはパスＢの確からしさが最大となる。
【００５３】
次に、ＰａとＰｂとの差Ｐａ−Ｐｂの意味について説明する。最尤復号回路はＰａ＜＜Ｐｂであれば、パスＡを自信を持って選択し、Ｐａ＞＞ＰｂであればパスＢを自信を持って選択することになる。ただし、Ｐａ＝ＰｂであればパスＡ、パスＢのいずれを選択してもおかしくなく、復号結果が正しいかどうかは５分５分であるといえる。従って、Ｐａ−Ｐｂの値は、復号結果の信頼性を判断するために用いられ得る。すなわち、Ｐａ−Ｐｂの絶対値が大きいほど復号結果の信頼性は高く、Ｐａ−Ｐｂの絶対値が０に近いほど復号結果の信頼性は低いことになる。
【００５４】
この復号結果の信頼性を示す指標Ｐａ−Ｐｂは再生信号の品質を評価するために用いられる。このために、例えば、復号結果に基づいて所定の時間あるいは所定の回数Ｐａ−Ｐｂを求めることによりＰａ−Ｐｂの分布を得る。Ｐａ−Ｐｂの分布の模式図を図６に示す。図６（ａ）は再生信号にノイズが重畳された場合のＰａ−Ｐｂの分布を示している。この分布には２つのピークがあり、１つはＰａ＝０となるときに頻度が極大となり、もう１つはＰｂ＝０となるときに頻度が極大となる。Ｐａ＝０となるときのＰａ−Ｐｂの値を−Ｐｓｔｄ、Ｐｂ＝０となるときのＰａ−Ｐｂの値をＰｓｔｄと表すことにする。Ｐａ−Ｐｂの絶対値をとり、｜Ｐａ−Ｐｂ｜−Ｐｓｔｄを求めると図６（ｂ）に示すような分布が得られる。
【００５５】
この分布を正規分布であると仮定して、分布の標準偏差σと平均値Ｐａｖｅを求める。この分布の標準偏差σと平均値Ｐａｖｅとは、ビット誤り率を予測するために用いられ得る。例えば、｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布を示すものとして推定される分布曲線がなだらかであり、この分布曲線が、｜Ｐａ−Ｐｂ｜の値が０以下を取り得るような関数によって規定されるとき（すなわち、｜Ｐａ−Ｐｂ｜が０を取る頻度が０ではないとき）に、｜Ｐａ−Ｐｂ｜の値が０以下となる確率に応じた頻度で復号の誤りが発生するとみなした場合、標準偏差σと平均値Ｐａｖｅとを用いて、誤り確率Ｐ（σ，Ｐａｖｅ）は以下の式(7)によって規定することができる。
【００５６】
P(σ,Pave)=erfc(Pstd+Pave /σ) …(7)
【００５７】
このように、Ｐａ−Ｐｂの分布から求めた平均値Ｐａｖｅと標準偏差σとを用いれば、最尤復号方式による２値化結果の誤り率を予想することができる。つまり平均値Ｐａｖｅと標準偏差σとを再生信号品質の指標として用いることが可能である。なお、上記の例では｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布が正規分布であることを仮定しているが、｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布が正規分布であると見なすことが困難である場合には、上述のような平均値Ｐａｖｅと標準偏差σとを求める代わりに、｜Ｐａ−Ｐｂ｜の値が所定の基準値以下になる回数をカウントするようにしてもよい。こうして得られたカウント数は、｜Ｐａ−Ｐｂ｜のバラツキの程度を示す指標となり得る。
【００５８】
以上に説明したように、本実施形態によれば、所定の期間において所定の第１の状態（例えばＳ０）から所定の第２の状態（例えばＳ０）へと状態遷移が生じる場合に、取り得る２つのパスについての上記所定の期間における確からしさの差の絶対値｜Ｐａ−Ｐｂ｜を計算することによって復号の信頼性を判断することができる。さらに、｜Ｐａ−Ｐｂ｜を複数回測定して復号の信頼性｜Ｐａ−Ｐｂ｜のバラツキ程度（分布）を得ることによって、再生信号の品質の評価（ビット誤り率の予測）を行なうことができる。
【００５９】
なお、このような方法によって信号品質の評価を行なう場合、最も誤りが生じやすい２つのパス（すなわち、２つのパス間のユークリッド距離が最小となるもの）を取り得る状態遷移の組み合わせを選択し、このような２つのパスの確からしさの差の絶対値｜Ｐａ−Ｐｂ｜を用いて信号品質を評価すればよい。以下、この点について詳細に説明する。
【００６０】
上述のように最小極性反転間隔が２であるとともに、ＰＲ（１，２，２，１）等化を用いた状態遷移則に従う再生信号を復号する場合、２つのパスを取り得る状態遷移は、時刻ｋ−５から時刻ｋの範囲では、上述のＳ０_k-5からＳ０_kへの遷移の他に１５通りある。下記の表２に、その状態遷移（時刻ｋ−５での状態と時刻ｋでの状態との組み合わせ）と、それぞれの状態遷移においてＰａ−Ｐｂが取り得る値（Ｐｓｔｄ）とを示す。
【００６１】
【表２】

【００６２】
上記の１６通りの復号結果の信頼性Ｐａ−Ｐｂは下記の式(8)で表すことができる。
【００６３】

【００６４】
なお、A_k=(y_k-0)²,B_k=(y_k-1)²,C_k=(y_k-2)²,D_k=(y_k-3)²,E_k=(y_k-4)²,F_k=(y_k-5)²,G_k=(y_k-6)²である。
【００６５】
また、上記式(8)を、Ｐｓｔｄが１０の場合と３６の場合とに分けて示すと、Ｐｓｔｄ＝１０となる場合は式(9)で表され、Ｐｔｓｄ＝３６となる場合は式(10)で表される。
【００６６】

【００６７】

【００６８】
ここで、それぞれの場合について誤り率の指標を得ることについて考える。Ｐｓｔｄが１０であるような状態遷移では、最尤復号結果ｃ_kから式(9)を満たすＰａ−Ｐｂを求め、その分布から標準偏差σ₁₀と平均値Ｐａｖｅ₁₀を求める。他方、Ｐｓｔｄが３６であるような状態遷移では、最尤復号結果ｃ_kから式(10)を満たすＰａ−Ｐｂを求め、その分布から標準偏差σ₃₆と平均値Ｐａｖｅ₃₆を求める。それぞれの分布が正規分布であると仮定すると、誤りを起こす確率Ｐ₁₀，Ｐ₃₆は、それぞれ下記の式(11)および(12)で表される。すなわち、最尤復号結果のパターンごとに誤り率を推定することができ、標準偏差σ₁₀および平均値Ｐａｖｅ₁₀、または、標準偏差σ₃₆および平均値Ｐａｖｅ₃₆を再生信号の品質の指標として用いることができる。
【００６９】
【数４】

【００７０】
【数５】

【００７１】
また、状態遷移のパターンを検出する範囲を１時刻増やし、時刻ｋ−６から時刻ｋの範囲で２つの状態遷移列を取り得る状態遷移の組み合わせパターンを検出する場合には、以下の表３に示される８パターンがさらに検出され得る。
【００７２】
【表３】

【００７３】
上記式(11)、(12)と同様に、表３のパターンにおける誤りを起こす確率P₁₂は、式(13)で示される。
【００７４】
【数６】

【００７５】
ここで重要なのは、信頼性｜Ｐａ−Ｐｂ｜を再生信号品質の指標として好適に利用するためには、誤る可能性（誤り率）が大きい状態遷移のパターンのみを検出すればよいということである。すなわち、すべての状態遷移のパターンを検出しなくても、誤り率と相関のある指標を得ることができる。
【００７６】
ここで、誤る可能性が大きい状態遷移パターンとは、信頼性｜Ｐａ−Ｐｂ｜の最大値が小さくなるような状態遷移パターン（すなわち、パスＡとパスＢとの絶対距離であるユークリッド距離が最小となるパターン）である。ここでは、表２に示した、ＰａまたはＰｂのいずれか一方が０の場合においてＰａ−Ｐｂ＝±１０をとる８つのパターンがこれに該当する。
【００７７】
再生信号に含まれる雑音のうちホワイトノイズが支配的であるとすると、Ｐ₁₀＞Ｐ₁₂＞＞Ｐ₃₆となることが予想される。Ｐ₁₀のみ１ビットシフトエラーを示し、他のパターンは２ビット以上のシフトエラーを意味する。ＰＲＭＬ処理後のエラーパターンを分析すると、ほとんどが、１ビットシフトエラーであるため、Ｐ₁₀を用いる式(11)により再生信号の誤り率を適切に推定できる。このように、所定の期間に所定の状態遷移を取るパターンを検出し、この検出された状態遷移における｜Ｐａ−Ｐｂ｜−Ｐｓｔｄの分布の標準偏差σ₁₀、平均値Ｐａｖｅ₁₀を指標として用いて、再生信号の品質を評価することが可能である。
【００７８】
上述のように誤り率は標準偏差σ₁₀を用いて予測され得るが、例えば、以下の式(14)で定義されるＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡ（Maximum Likelihood Sequence Amplitude）を信号品質（誤り率）を示す指標として用いてもよい。
【００７９】
【数７】

【００８０】
ここで、ｄ² _minは、取り得る２つのパスのユークリッド距離の最小値の２乗であり、本実施形態の変調符号とＰＲＭＬ方式との組み合わせでは１０となる。なお、上記の指標ＭＬＳＡは、式(11)における平均値Ｐａｖｅ₁₀が０となるとの仮定のもとに規定されている。これは、平均値Ｐａｖｅ₁₀は典型的には０に近い値をとるものと考えることができ、平均値Ｐａｖｅ₁₀を考慮しない場合にも、指標として誤り率との相関性を持つものが得られるからである。
【００８１】
式(14)で定義した指標ＭＬＳＡと式(11)より算出できる誤り率ＢＥＲ（ＢｉｔＥｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）との関係を図１６に示す。図２で示した、ジッタと誤り率の関係と同様に、指標ＭＬＳＡの増加にしたがって誤り率が増加していることがわかる。すなわち、指標ＭＬＳＡを用いて、ＰＲＭＬ処理後の誤り率を予想することができることがわかる。
【００８２】
なお、これまで、一般的なＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ１，Ｃ０）等化（Ｃ０，Ｃ１は任意の正の数）の一例として、ＰＲ（１，２，２，１）等化が適用される場合について具体的に説明したが、これ以外のＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ１，Ｃ０）等化（Ｃ０，Ｃ１は任意の正の数）が適用される場合についても上記と同様の手順によって誤り率と相関を持つ指標を得ることができる。
【００８３】
以下、上記の形態とは異なる形態として、最小極性反転間隔が２である記録符号が用いられるとともにＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ０）等化（例えば、ＰＲ（１，２，１）等化）が適用される形態について説明する。なお、Ｃ０、Ｃ１は任意の正の数である。
【００８４】
記録符号（０または１のいずれか）を以下のように表記する。
【００８５】
現時刻の記録符号 ：ｂ_k
１時刻前の記録符号：ｂ_k-1
２時刻前の記録符号：ｂ_k-2
【００８６】
ＰＲ（C0，C1，C0）等化されている場合の再生信号の理想的な値をＬｅｖｅｌｖとすると、Ｌｅｖｅｌｖは以下の式(15)で表される。
【００８７】
Ｌｅｖｅｌｖ＝C0×ｂ_k-2＋C1×ｂ_k-1＋C0×ｂ_k …(15)
【００８８】
ここでｋは時刻を表す整数、ｖは０〜３までの整数である。また、時刻ｋでの状態をＳ(b_k-1,b_k)とすると以下の表４に示すような状態遷移表が得られる。
【００８９】
【表４】

【００９０】
簡単のために時刻ｋでの状態Ｓ（0,0））） _kをＳ０_k、状態Ｓ（0,1））） _kをＳ１_k、状態Ｓ（1,1））） _kをＳ２_k、状態Ｓ（1,0））） _kをＳ３_kというように表記する。この場合の状態遷移は図１７に示す状態遷移図で示され、また、これを時間軸に関して展開すると図１８に示すトレリス図が得られる。
【００９１】
ここで、記録符号の最小極性反転間隔が２であり、ＰＲ（C0，C1，C0）等化が用いられているという条件の下では、ある時刻の所定の状態から別の時刻の所定の状態へ遷移するときに２つの状態遷移（パスＡおよびパスＢ）を取り得るような状態遷移パターン（状態の組み合わせ）は表５に示すように６通り存在する。
【００９２】
【表５】

【００９３】
ここで、パスＡとパスＢとのいずれがより確からしいかが判断される。この判断は、パスＡが示す理想的なサンプル値（期待値）と実際のサンプル値とのずれの大きさと、パスＢが示す理想的なサンプル値（期待値）と実際のサンプル値とのずれの大きさとを比較することによって行なうことができる。
【００９４】
例えば、状態遷移S0_k-3 → S2_kが推定されたとすると、パスＡ（S0_k-3、S0_k-2, S1_k-1, S2_k）、パスＢ(S0_k-3、S1_k-2, S2_k-1, S2_k)のいずれを遷移した場合であっても時刻ｋ−３では状態Ｓ0_k-3 をとり、時刻ｋではS2_kをとる。この場合、時刻ｋ−２から時刻ｋまでの期待値と再生信号の値ｙ_k-2、ｙ_k-1、ｙ_kとの差の２乗の累積値によってパスＡかパスＢのどちらの状態遷移がより確からしいかが判断される。ここで、パスＡが示す時刻ｋ−２から時刻ｋまでの期待値のそれぞれと再生信号ｙ_k-2からｙ_kまでの値との差の２乗の累積値をＰａとし、パスＢの時刻ｋ−２から時刻ｋまでの期待値と再生信号ｙ_k-2からｙ_kまでの値との差の２乗の累積値をＰｂとすると、累積値Ｐａは以下の式（16）で表され、累積値Ｐｂは以下の式(17)で表される。
【００９５】
Pa= (y_k-2−0)²＋(y_k-1−C0)²＋(y_k−(C1+C2))² …(16)
【００９６】
Pb= (y_k-2−C0)²＋(y_k-1−(C0+C1))²＋(y_k−(2×C0+C1))² …(17)
【００９７】
ここで、Pa＜＜PbであればパスAの可能性が高いと推定され、Pa＞＞PbであればパスBの可能性が高いと推定される。すなわち、最小極性反転間隔が２である記録符号とＰＲ（C0，C1，C0）等化を用いた場合においても、｜Ｐａ−Ｐｂ｜を用いて復号結果の信頼性を判断することができる。また、｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布に基づいて再生信号の品質の評価（誤り率の推定）を行なうことができる。
【００９８】
また、白色のノイズが伝送路に重畳された場合を考えると、誤りをもっとも起こしうる状態遷移はパスAとパスBとのユークリッド距離が最小となるものと考えられる。このようにユークリッド距離が最小となる２つのパスを取るものとしては、以下の表６に示す２通りの状態遷移のパターンが挙げられる。
【００９９】
【表６】

【０１００】
ここで、復号結果をｃ_kとし（ｋは整数）、表６に示す状態遷移における信頼性Ｐａ−Ｐｂをまとめると式（18）が得られる。
【０１０１】

【０１０２】
ここで、AA_k、BB_k、CC_k、DD_kは以下の式で表される。
【０１０３】
AA_k＝（ｙ_k−０）²、 BB_k＝（ｙ_k−C0）²、
CC_k＝（ｙ_k−(C0+C1)）²、 DD_k＝（ｙ_k−(2×C0+C1)）²、
【０１０４】
復号結果ｃ_kから式（18）を満たす｜Ｐａ−Ｐｂ｜−（２×C0²＋C1²）を求め、その分布から標準偏差σと平均値Ｐａｖｅを求める。分布が正規分布であると仮定すると、誤りを起こす確率は式（19）で表される。したがって標準偏差σと平均値Paveより再生信号の誤り率を推定でき、信号品質の指標とすることができる。
【０１０５】
【数８】

【０１０６】
このようにして、最小極性反転間隔が２である記録符号が用いられるとともにＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ０）等化が適用されている場合にも、所定の状態遷移をとるパスの所定の期間における確からしさの差｜Ｐａ−Ｐｂ｜に基づいて、再生信号の品質を評価することができる。
【０１０７】
以下、上記の形態とは異なる形態として、最小極性反転間隔が２である符号とＰＲ（C0，C1，C2，C1，C0）等化が適用される形態について説明する。なお、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２は任意の正の数である。
【０１０８】
記録符号を以下のように表記する。
【０１０９】
現時刻の記録符号 ：ｂ_k
１時刻前の記録符号：ｂ_k-1
２時刻前の記録符号：ｂ_k-2
３時刻前の記録符号：ｂ_k-3
４時刻前の記録符号：ｂ_k-4
【０１１０】
ＰＲ（C0，C1，C2，C1，C0）等化されている場合の再生信号の理想的な値をＬｅｖｅｌｖとすると、Ｌｅｖｅｌｖは以下の式(20)で表される。
【０１１１】
Ｌｅｖｅｌｖ＝C0×ｂ_k-4＋C1×ｂ_k-3＋C2×ｂ_k-2＋C1×ｂ_k-1＋C0×ｂ_k …(20)
【０１１２】
ここでｋは時刻を表す整数、ｖは０〜８までの整数である。また、時刻ｋでの状態をＳ(b_k-3,b_k-2,b_k-1,b_k)とすると、以下の表７に示すような状態遷移表が得られる。
【０１１３】
【表７】

【０１１４】
簡単のために時刻ｋでの状態Ｓ（0,0,0,0)_kをＳ０_k、状態Ｓ（0,0,0,1)_kをＳ１_k、状態Ｓ（0,0,1,1)_kをＳ２_k、状態Ｓ（0,1,1,1)_kをＳ３_k、状態Ｓ（1,1,1,1)_kをＳ４_k、状態Ｓ（1,1,1,0)_kをＳ５_k、状態Ｓ（1,1,0,0)_kをＳ６_k、状態Ｓ（1,0,0,0)_kをＳ７_k、状態Ｓ（1,0,0,1)_kをＳ８_k、状態Ｓ（0,1,1,0)_kをＳ９_kというように表記する。この場合の状態遷移は図１９に示す状態遷移図で示され、また、これを時間軸に関して展開すると図２０に示すトレリス図が得られる。
【０１１５】
ここで、記録符号の最小極性反転間隔が２であり、ＰＲ（C0，C1，C2，C1，C0）等化が用いられているという条件の下では、ある時刻の所定の状態から別の時刻の所定の状態へ遷移するときに２つの状態遷移（パスＡおよびパスＢ）を取り得るような状態遷移パターン（状態の組み合わせ）は表８〜１０に示すように９０通り存在する。
【０１１６】
【表８】

【０１１７】
【表９】

【０１１８】
【表１０】

【０１１９】
なお、表８〜１０は便宜上３つの表に分けられているが、１つの表にまとめられても良い。
【０１２０】
ここで、パスＡとパスＢとのいずれがより確からしいかが判断される。この判断は、パスＡが示す理想的なサンプル値（期待値）と実際のサンプル値とのずれの大きさと、パスＢが示す理想的なサンプル値（期待値）と実際のサンプル値とのずれの大きさとを比較することによって行なうことができる。
【０１２１】
例えば、状態遷移S0_k-5 → S6_kが推定されたとすると、パスＡ、パスＢの何れを遷移した場合であっても時刻ｋ−５では状態Ｓ0_k-5 をとり、時刻ｋではS6_kをとることから、時刻ｋ−４から時刻ｋまでの再生信号の値、ｙ_k-4、ｙ_k-3、ｙ_k-2、ｙ_k-1、ｙ_kと期待値との差の2乗の累積値によってパスＡかパスＢのどちらの状態遷移がより確からしいかが判断される。パスＡにおける期待値と実際の値との差の２乗の累積値をＰａとし、パスＢにおける期待値と実際の値との差の２乗の累積値をＰｂとすると、累積値Ｐａは以下の式（21）で表され、累積値Ｐｂは以下の式(22)で表される。
【０１２２】

【０１２３】

【０１２４】
ここでPa＜＜Pbであれば、パスAの可能性が高いと推定され、Pa＞＞Pbであれば、パスBの可能性が高いと推定される。すなわち、最小極性反転間隔が２である符号とＰＲ（C0，C1，C2，C1，C0）等化を用いた場合においても｜Ｐａ−Ｐｂ｜を用いて復号結果の信頼性を判断することができる。また、｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布に基づいて再生信号の品質の評価（誤り率の推定）を行なうことができる。
【０１２５】
白色のノイズが伝送路に重畳された場合を考えると、誤りをもっとも起こしうる状態遷移はパスAとパスBのユークリッド距離が最小となるものとなるのであり、以下の表１１に示す１８通りの状態遷移が挙げられる。
【０１２６】
【表１１】

【０１２７】
上記１８通りの状態遷移のときの復号結果をｃ_kとし（ｋは整数）、表１１に示す状態遷移における信頼性Ｐａ−Ｐｂをまとめると式（23）が得られる。
【０１２８】

【０１２９】
ここで、AA_k、BB_k、CC_k、DD_k、EE_k、FF_k、GG_k、HH_k、II_k、JJ_kは以下の式で表される。
【０１３０】
AA_k＝（ｙ_k−０）²、 BB_k＝（ｙ_k−C0）²、
CC_k＝（ｙ_k−(C0+C1)）²、 DD_k＝（ｙ_k−(C1+C2)）²、
EE_k＝（ｙ_k−(C0+C1+C2)）²、 FF_k＝（ｙ_k−(2×C1+C2)）²、
GG_k＝（ｙ_k−(C0+2×C1+C2)）²、HH_k＝（ｙ_k−2×C0)）²、
II_k＝（ｙ_k−(2×C0+C1)）²、 JJ_k＝（ｙ_k−(2×C0+2×C1+C2)）²
【０１３１】
復号結果ｃ_kから式（23）をみたす｜Ｐａ−Ｐｂ｜−（２×C0²＋２×C1²＋C2²）を求め、その分布から標準偏差σと平均値Ｐａｖｅを求める。この分布が正規分布であると仮定すると、誤りを起こす確率は式（24）で表される。したがって標準偏差σと平均値Paveより再生信号の誤り率を推定でき、信号品質を評価することができる。
【０１３２】
【数９】

【０１３３】
このようにして、最小極性反転間隔が２である記録符号が用いられるとともにＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１，Ｃ０）等化が適用されている場合にも、所定の状態遷移をとるパスの所定の期間における確からしさの差｜Ｐａ−Ｐｂ｜に基づいて、再生信号の品質を評価することができる。
【０１３４】
（実施形態２）
以下、上記に示したＰＲ（１，２，２，１）等化を用いるＰＲＭＬ方式によって復号を行なう場合における各状態の確からしさ、および復号の信頼性Ｐａ−Ｐｂを計算する方法の具体例について詳細に説明する。
【０１３５】
前述のように、ＰＲ（１，２，２，１）等化を用いる場合、図４に示すようなトレリス線図が得られる。ここで、各状態Ｓ０〜Ｓ５の時刻ｋでの確からしさL_k ^S0〜L_k ^S5は、以下に示すように時刻ｋ−１での所定の状態の確からしさL_k-1 ^S0〜L_k-1 ^S5と、時刻kでの実際のサンプル値y_kとを用いて以下の式(25)で表される。なお、以下の式における演算子min[xxx,zzz]は、xxxとzzzとのうちのいずれか小さい方を選択するものとする。
【０１３６】

【０１３７】
本実施形態では、時刻ｋ−１での確からしさＬ_k-1に加算されるブランチメトリック（例えば（ｙ_k＋３）²）は常に１／２されるとともにｙ_k ²／２が減算されるものとする。なおＰＲＭＬ方式では、上述のL_k ^S0〜L_k ^S5を互いに比較して値が小さくなるものを選択できれば良いことから、上記のような計算規則をL_k ^S0〜L_k ^S5を求める全ての式について適用した場合には復号結果に影響が及ぶことはない。その結果、各状態Ｓ０〜Ｓ５の時刻ｋでの確からしさL_k ^S0〜L_k ^S5は以下の式(26)で表される。
【０１３８】

【０１３９】
この式(26)を展開すると、下記の式(27)が得られる。
【０１４０】

【０１４１】
ここで、Ａ_k、Ｂ_k、Ｃ_k、Ｅ_k、Ｆ_k、Ｇ_kを以下のように定義する。
【０１４２】
Ａ_k＝3y_k+9/2=(y_k-th4)+(y_k-th5)+(y_k-th6)
Ｂ_k＝2y_k+2=(y_k-th4)+(y_k-th5)
Ｃ_k＝y_k+1/2=(y_k-th4)
Ｅ_k＝-y_k+1/2=(th3-y_k)
Ｆ_k＝-2y_k+2=(th3-y_k)+(th2-y_k)
Ｇ_k＝-3y_k+9/2=(th3-y_k)+(th2-y_k)+(th1-y_k)
【０１４３】
なお、th1=5/2、th2=3/2、th3=1/2、th4=-1/2、th5=-3/2、th6=-5/2を満たすものとする。
【０１４４】
このようにしてL_k ^S0〜L_k ^S5を上記(27)式に従って求めるようにしておけば、時刻ｋでサンプル値ｙ_kが検出された場合に、理想値とサンプル値との差の２乗の計算を行なわずとも、Ａ_k〜Ｇ_kに示されるような単純な乗算および加算によって確からしさL_k ^S0〜L_k ^S5を求めることが可能である。従って、回路構成を複雑にせずに済むという利点が得られる。
【０１４５】
さらに実施形態１で説明したように、２つの取り得る状態遷移列（パスＡおよびパスＢ）の確からしさの差｜Ｐａ−Ｐｂ｜を求めることで信号品質を評価することが可能であるが、このＰａ−Ｐｂを求める計算も２乗の計算を含まない比較的簡単なものとすることができる。以下、Ｐａ−Ｐｂの求め方を具体的に説明する。
【０１４６】
例えば、実施形態１で説明したように、ＰＲ（１，２，２，１）等化が適用されている場合、ユークリッド距離が最小となるパスＡおよびパスＢについてＰａ−Ｐｂを求めることが望ましい。すなわち、表２に示した状態遷移のうち、Ｐａ＝０またはＰｂ＝０のときにＰａ−Ｐｂが±１０をとる８通りの状態遷移が生じている場合にＰａ−Ｐｂを求めることが望ましい。
【０１４７】
例えば、上記８通りの状態遷移のうちS0_k-4 → S4_kの遷移についてＰａ−Ｐｂを求める場合について説明する。この場合、パスＡは、Ｓ０→Ｓ０→Ｓ１→Ｓ２→S４を遷移し、パスＢは、Ｓ０→Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→S４を遷移する。このときパスＡの確からしさＰａは（ｙ_k-3＋３）²／２＋（ｙ_k-2＋２）²／２＋（ｙ_k-1＋０）²／２＋（ｙ_k−１）²／２で表される。また、パスＢの確からしさＰｂは（ｙ_k-3＋２）²／２＋（ｙ_k-2＋０）²／２＋（ｙ_k-1−２）²／２＋（ｙ_k−２）²／２で表される。
【０１４８】
このとき、Ｐａ−Ｐｂは上述のＡ_k〜Ｇ_kを用いて表すことが可能である。具体的には、Ｐａ−Ｐｂ＝（Ａ_k-3−Ｂ_k-3）＋Ｂ_k-2−Ｆ_k-1＋（Ｅ_k−Ｆ_k）で表される。このように本実施形態によれば、Ｐａ−Ｐｂは、サンプル値ｙ_kと設定値th1〜th6との単純な加減算で求められるＡ_k〜Ｇ_kを用いて表されるため、２乗の演算などを行なう必要がなく、比較的容易に求めることができる。従って、回路構成を複雑にしないですむという利点が得られる。
【０１４９】
なお、上記には遷移S0_k-4 → S4_kについてのＰａ−Ｐｂの求め方を説明したが、他の遷移についてのＰａ−Ｐｂも同様に、上記のＡ_k〜Ｇ_kを用いて表すことが可能である。以下にこれらの例を示す。
【０１５０】
状態遷移Ｓ０_k-4→Ｓ３_kの場合、
Ｐａ−Ｐｂ＝（Ａ_k-3−Ｂ_k-3）＋Ｂ_k-2−Ｆ_k-1＋（Ｆ_k−Ｇ_k）
状態遷移Ｓ２_k-4→Ｓ０_kの場合、
Ｐａ−Ｐｂ＝（Ｅ_k-3−Ｆ_k-3）−Ｆ_k-2＋Ｂ_k-1＋（Ａ_k−Ｂ_k）
状態遷移Ｓ２_k-4→Ｓ１_kの場合、
Ｐａ−Ｐｂ＝（Ｅ_k-3−Ｆ_k-3）−Ｆ_k-2＋Ｂ_k-1＋（Ｂ_k−Ｃ_k）
状態遷移Ｓ５_k-4→Ｓ４_kの場合、
Ｐａ−Ｐｂ＝（Ｂ_k-3−Ｃ_k-3）＋Ｂ_k-2−Ｆ_k-1＋（Ｅ_k−Ｆ_k）
状態遷移Ｓ５_k-4→Ｓ３_kの場合、
Ｐａ−Ｐｂ＝（Ｂ_k-3−Ｃ_k-3）＋Ｂ_k-2−Ｆ_k-1＋（Ｆ_k−Ｇ_k）
状態遷移Ｓ３_k-4→Ｓ０_kの場合、
Ｐａ−Ｐｂ＝（Ｆ_k-3−Ｇ_k-3）−Ｆ_k-2＋Ｂ_k-1＋（Ａ_k−Ｂ_k）
状態遷移Ｓ３_k-4→Ｓ１_kの場合、
Ｐａ−Ｐｂ＝（Ｆ_k-3−Ｇ_k-3）−Ｆ_k-2＋Ｂ_k-1＋（Ｂ_k−Ｃ_k）
【０１５１】
（実施形態３）
以下、図７を参照しながら、ＰＲＭＬ方式で再生信号の復号を行なう光ディスク装置１００を説明する。
【０１５２】
光ディスク装置１００において、光ディスク８から光ヘッド５０によって読み出された再生信号はプリアンプ９によって増幅され、ＡＣカップリングされたのちＡＧＣ(automatic gain controller)１０に入力される。ＡＧＣ１０では後段の波形等化器１１の出力が所定の振幅となるようゲインが調整される。ＡＧＣ１０から出力された再生信号は、波形等化器１１によって波形整形される。波形整形された再生信号は、ＰＬＬ回路１２とＡ／Ｄ変換器１３とに出力される。
【０１５３】
ＰＬＬ回路１２は再生信号に同期する再生クロックを生成する。なお、このＰＬＬ回路１２は、図１に示した従来のＰＬＬ回路（位相比較器５、ＬＰＦ６およびＶＣＯ７で構成される回路）と同様の構成を有していて良い。また、Ａ／Ｄ変換器１３は、ＰＬＬ回路１２から出力された再生クロックと同期して再生信号のサンプリングを行なう。このようにして得られたサンプリングデータはＡ／Ｄ変換器１３からデジタルフィルタ１４に出力される。
【０１５４】
デジタルフィルタ１４は、記録再生系の周波数特性がビタビ回路１５の想定する特性(本実施形態ではＰＲ(1,2,2,1)等化特性)となるように設定された周波数特性をもつ。このデジタルフィルタ１４から出力されたデータは、最尤復号を行なうビタビ回路１５に入力される。ビタビ回路１５は、ＰＲ(1,2,2,1)等化された信号を最尤復号方式で復号することによって２値化データを出力する。
【０１５５】
また、ビタビ回路１５からは、復号された２値化データとともに、時刻ごとのユークリッド距離の計算結果(ブランチメトリック)が、差分メトリック解析器１６へと出力される。差分メトリック解析器１６は、ビタビ回路１５から得られた２値化データから状態遷移を判別し、この判別結果とブランチメトリックとによって復号結果の信頼性を示すＰａ−Ｐｂを求める。これによって復号結果の誤り率を推定することができる。
【０１５６】
以下、図８を参照しながら、ビタビ回路１５および差分メトリック解析器１６について詳細に説明する。図８は、ビタビ回路１５および差分メトリック解析器１６の構成を示す。デジタルフィルタ１４から出力されたサンプル値ｙ_kは、ビタビ回路１５のブランチメトリック演算回路１７に入力される。ブランチメトリック演算回路１７では、サンプル値ｙ_kと期待値levelvとの距離に相当するブランチメトリックが計算される。ＰＲ(1,2,2,1)等化が用いられているため、期待値levelvは０〜６までの７つの値を持つ。時刻ｋにおける、それぞれの期待値とサンプル値ｙ_kとの距離を表すブランチメトリックＡ_k、Ｂ_k、Ｃ_k、Ｄ_k、Ｅ_k、Ｆ_k、Ｇ_kのそれぞれは下記の式(28)で規定される。
【０１５７】

【０１５８】
このようにして計算されたブランチメトリックは、加算／比較／選択回路１８に入力される。入力された時刻ｋでのブランチメトリックと時刻ｋ−１での各状態の確からしさ（メトリック値）とから、時刻ｋでの各状態Ｓ０〜Ｓ５（図４参照）の確からしさが求まる。各状態の確からしさは式(29)で表される。なお、min[xxx,zzz]は、xxxまたはzzzのうちの小さい方の値を選択する関数である。
【０１５９】

【０１６０】
時刻ｋでのメトリック値Ｌ_k ^S0〜Ｌ_k ^S5はレジスタ１９に格納され、つぎの時刻ｋ+１での各状態のメトリック値の演算に用いられる。また、回路１８は、式(29)に従ってメトリック値が最小となる状態遷移を選択するとともに、下記の式 (30)に示すように選択結果に基づいて制御信号Sel0〜Sel3を、図９に示す回路構成を有するパスメモリ２０に出力する。
【０１６１】

【０１６２】
パスメモリ２０は、入力された制御信号に基づいて状態遷移則に従う最も確からしい状態遷移列を推定することができ、この推定された状態遷移列に対応する２値化データc_kを出力する。
【０１６３】
一方、再生信号の品質の評価を行なうために、ブランチメトリック演算回路１７から出力されたブランチメトリックは遅延回路２１に入力され、加算／比較／選択回路１８およびパスメモリ２０における信号処理時間分だけ遅延された後に差分メトリック演算器２２に出力される。また、パスメモリ２０から出力された２値化データc_kは状態遷移検出器２３に入力され、ここにおいて２値化データの所定のパターンの検出が行なわれる。具体的には、上述の式(9)に示される８通りの状態遷移に対応するデータパターンの検出が行なわれる。差分メトリック演算器２２は、状態遷移検出器２３が所定の状態遷移を検出したときに、上述の式(9)に従って、その検出された状態遷移についてのＰａ−Ｐｂを計算する。
【０１６４】
なお、Ｐａ−Ｐｂは、実施形態２で説明したような２乗の演算を含まないような計算方法で求めることも可能である。実施形態２の方法によれば、Ｐａ−Ｐｂは、ブランチメトリック演算回路１７で計算されるブランチメトリックを用いることなく求められ得る。従って、このような場合には、ディジタルフィルタ１４から出力されたサンプル値ｙ_kを遅延回路２１のみを介して直接的に差分メトリック演算器２２に入力するような回路構成を採用すればよい。差分メトリック演算器２２では、実施形態２で説明したような方法に従って、サンプル値ｙ_kからＰａ−Ｐｂが求められ得る。
【０１６５】
このようにして計算された、検出された所定の状態遷移についてのＰａ−Ｐｂの値は、平均値／標準偏差演算器２４に入力される。平均値／標準偏差演算器２４は入力されたＰａ−Ｐｂの分布の平均値と標準偏差を求め、これらの２つの値（すなわち、平均値Ｐａｖｅ₁₀および標準偏差σ₁₀）を出力する。なお、ここで出力される平均値Ｐａｖｅ₁₀および標準偏差σ₁₀は、２つのパスのユークリッド距離が最小値をとる（すなわち、パスを誤る可能性が高い）所定の状態遷移についての値である。式(11)に基づいて、平均値Ｐａｖｅ₁₀および標準偏差σ₁₀から再生信号の誤り率を推定することができる。すなわち、平均値／標準偏差演算器２４から得られた標準偏差、平均値は、誤り率と相関のある再生信号品質を示す指標として用いられる。なお、上述したように、平均値がゼロに近い値を取ると予想されるため、Ｐａｖｅ₁₀をゼロと見なして誤り率を求めるようにしてもよい。
【０１６６】
以上、図７に示す構成を有する光ディスク装置１００について説明したが、光ディスク装置は、図１０に示すようにＰＬＬ回路におけるクロック再生のために適切な等化特性を有する波形等化器Ｂ２８をさらに備えるような構成を有していても良い。この場合にも、図７に示した光ディスク装置１００と同様に標準偏差、平均値を求めることができ、これにより再生信号の品質を評価することができる。また、このようにクロック再生に適した波形整形を行なう波形等化器と、ＰＲＭＬ復号方式に適した波形整形を行なう波形等化器とを別個に設けることで、好ましい再生クロック信号を生成できるとともに、ＰＲＭＬ方式での復号の正確性を向上させることが可能である。なお、このような２以上の波形等化器を用いる光ディスク装置は、本願出願人と同一の出願人によって出願された米国特許出願番号第０９／９９６，８４３号に記載されている。本明細書においてこの米国特許出願番号第０９／９９６，８４３号を援用する。
【０１６７】
また、図１１に示すように、Ａ／Ｄ変換器１３の出力（デジタル信号）から再生クロックを生成するようにしてもよい。この場合にも、図７に示した光ディスク装置１００と同様に標準偏差、平均値を求めることができ、これにより再生信号の品質を評価することができる。
【０１６８】
また、上述のように差分メトリック解析器１６から出力されるＰａ−Ｐｂの分布の標準偏差σ、平均値Ｐａｖｅを指標として用いて再生信号の品質を評価することができるが、この指標（標準偏差σおよび平均値Ｐａｖｅ）に基づいて再生信号品質を改善する制御を行なうことも可能である。例えば、図１２に示すように、周波数特性制御手段２９を用いて、差分メトリック解析器１６から出力される平均値が０となるように、あるいは、標準偏差が最小となるように波形等化器１１の周波数特性を変化することで再生信号品質を改善することができる。また、情報を記録することが可能な光ディスク装置においては、差分メトリック解析器１６から出力される平均値が０となるように、あるいは標準偏差が最小となるように、記録パワーや記録補償量を制御することによって記録パラメータの最適化を行うことができる。
【０１６９】
（実施形態４）
次に、図１３を参照しながら本発明の実施形態４にかかる光ディスク装置を説明する。
【０１７０】
本実施形態では、差分メトリック解析器１６０は、上述の式(14)によって規定されるＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡ（Ｍ＝σ／２・ｄ_min ²）を出力するように構成されている。なお、ＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡは、最も確からしい状態遷移列と再生信号との標準偏差（平均二乗誤差）σを、当該状態遷移列と２番目に確からしい状態遷移列とのユークリッド距離で除算することによって求められる。ＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡは、ＰＲＭＬを用いた場合の再生信号品質を好適に評価することができる指標である。
【０１７１】
差分メトリック解析器１６０から出力される誤差指標ＭＬＳＡは、周波数特性制御手段２９０に供給される。周波数特性制御手段２９０は、この誤差指標ＭＬＳＡが最小になるように、波形等化器の特性（例えば、ブースト量やブースト中心周波数）を最適化する。例えば、ブースト量を微少量変化させ、変化前後のポイントにおけるＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡを比較して、よりＭＬＳＡが小さくなるほうのブースト量を選択する。このような動作を繰り返すことにより波形等化器の特性が最適化され、ＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡを最小値に収束させることができる。
【０１７２】
また、図１４に示すように、差分メトリック解析器１６０によって生成されたＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡを、フォーカスオフセット探査手段２９１に供給するようにしてもよい。信号再生時、光ヘッド５０が出射するビームスポットが常に光ディスク８の情報記録面付近を走査し得るようにフォーカスサーボ制御が行なわれる。このフォーカスサーボ制御は、サーボアンプ９１によって検出されたフォーカス誤差信号が、引算器９２を介して所定目標値Ｘ０になるように光ヘッド５０のフォーカスアクチュエータ（不図示）をフィードバック制御することで実行される。ここで、フォーカスオフセット探査手段２９１が、所定目標値Ｘ０としてＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡを最小とするような目標値Ｘ０を引算器９２に対して出力するようにすれば、ＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡが最小となるような（すなわち、誤り率が最小となるような）フォーカスサーボ制御を行うことができる。なお、このような目標値Ｘ０の探査を行なうためには、例えば、上記目標値Ｘ０を微少変化させたときのＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡの変化を検出および比較すればよい。
【０１７３】
なお、本実施の形態では、ＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡ を用いてフォーカス目標値を最適化しているが、本発明は他のサーボ目標値の最適化にも応用することができる。上記のＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡ を用いて、例えば、トラッキングサーボ、ディスクチルト制御、レンズ球面収差補正制御等を行うことが可能である。
【０１７４】
さらに、図１５に示すように、信号再生用光ヘッド５０および信号記録用光ヘッド５１の２種類の光ヘッドを備える光ディスク装置において、差分メトリック解析器１６０から出力されるＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡを用いて、記録パワーを制御するようにしてもよい。光ディスクに記録するべき信号は、記録信号生成手段１０３によって変調器１０２を介して信号記録用光ヘッド５１に供給される。変調器１０２は、適当な記録パワーＰと上記記録信号とを掛け合わせて光ヘッド５１に供給する。このとき、差分メトリック解析器１６０によって生成されたＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡを記録パワー制御手段２９２に供給することで、記録パワー制御手段２９２は、ＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡが最小になるように上記記録パワーＰを決定することができる。
【０１７５】
なお、図１５に示す光ディスク装置は、記録動作および再生動作のそれぞれを別々のヘッドを用いて行っているが、１つのヘッドの機能を記録と再生との間で切り替え、上記の各動作を実行するようにしてもよい。また、上記には、記録パワーを制御する例を示したが、ＰＲＭＬ誤差指標ＭＬＳＡに基づいて記録パルスの幅や位相を制御するような構成としてもよい。
【０１７６】
【発明の効果】
本発明の再生信号品質評価方法によれば、ｎ通りの状態遷移列のうちから最も確からしい状態遷移列を推定する最尤復号方式において、時刻ｋ−ｊでの状態から時刻ｋでの状態に至るまでの所定期間における状態遷移の確からしさ（例えば、所定期間におけるユークリッド距離の累積値）をＰａとし、２番目に確からしい状態遷移列の時刻ｋ−ｊでの状態から時刻ｋの状態に至るまでの所定期間における状態遷移の確からしさ（例えば、所定期間におけるユークリッド距離の累積値）をＰｂとするとき、時刻ｋ−ｊから時刻ｋまでの復号結果の信頼性を｜Ｐａ−Ｐｂ｜によって判断する。また、この複数回測定された｜Ｐａ−Ｐｂ｜のばらつきを求めることによって、最尤復号の２値化結果の誤り率と相関のある信号品質を示す指標が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光ディスクドライブの構成図
【図２】ジッタとビット誤り率の関係を示す図
【図３】本発明の実施例で用いる最小極性反転間隔が２であることとＰＲ（１，２，２，１）等化の制約から定まる状態遷移図
【図４】本発明の実施例で用いる最小極性反転間隔が２であることとＰＲ（１，２，２，１）等化の制約から定まるトレリス図
【図５】本発明の実施例で用いるトレリス図において状態S0_kと状態S0_k-5間でとりうる２つの状態遷移列を示す図
【図６】復号結果の信頼性を示すPa-Pbの分布の模式図
【図７】本発明の実施形態３にかかる再生信号品質評価装置の構成図
【図８】本発明の実施形態３にかかる再生信号品質評価装置のビタビ回路、差分メトリック解析器の詳細構成図
【図９】本発明の実施形態３にかかる再生信号品質評価装置のパスメモリの構成図
【図１０】本発明の実施形態３にかかる別の再生信号品質評価装置の構成図
【図１１】本発明の実施形態３にかかるさらに別の再生信号品質評価装置の構成図
【図１２】本発明の実施形態３にかかるさらに別の再生信号品質評価装置の構成図
【図１３】本発明の実施形態４にかかる光ディスク装置の構成図
【図１４】本発明の実施形態４にかかる別の光ディスク装置の構成図
【図１５】本発明の実施形態４にかかるさらに別のの光ディスク装置の構成図
【図１６】指標ＭＬＳＡと誤り率BER(Bit Error Rate)との関係を示すグラフ
【図１７】本発明の実施例で用いる最小極性反転間隔が２であることとＰＲ（C0，C1，C0）等化の制約から定まる状態遷移図
【図１８】本発明の実施例で用いる最小極性反転間隔が２であることとＰＲ（C0，C1，C0）等化の制約から定まるトレリス図
【図１９】本発明の実施例で用いる最小極性反転間隔が２であることとＰＲ（C0，C1，C2，C1，C0）等化の制約から定まる状態遷移図
【図２０】本発明の実施例で用いる最小極性反転間隔が２であることとＰＲ（C0，C1，C2，C1，C0）等化の制約から定まるトレリス図
【符号の説明】
１、８ 光ディスク
２ 光学ヘッド
３、１１ 波形等化器
４ コンパレータ
５、位相比較器
６ ＬＰＦ
７ ＶＣＯ
９ プリアンプ
１０、２８ ＡＧＣ
１２ ＰＬＬ回路
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ デジタルフィルタ
１５ ビタビ回路
１６ 差分メトリック解析器
１７ ブランチメトリック演算回路
１８ 加算／比較／選択回路
１９ レジスタ
２０ パスメモリ
２１ 遅延回路
２２ 差分メトリック演算器
２３ 状態遷移検出器
２４ セレクタＡ
２５ セレクタＢ
２６、２７ 平均値／標準偏差演算器
２８ 波形等化器Ｂ
２９ 周波数特性制御手段

Claims (17)

1. 時刻ｋ−ｊ（ｋは３以上の整数、ｊは２以上の整数）における第１状態Ｓ_k-jから時刻ｋにおける第２状態Ｓ_kへと遷移するｎ（ｎは２以上の整数）通りの状態遷移列のうちから最も確からしい状態遷移列を選択する最尤復号方式によって再生信号の復号を行なう場合における、前記復号された信号の品質評価方法であって、
   前記時刻ｋ−ｊから時刻ｋまでの所定の期間ｊにおける前記ｎ通りの状態遷移列を規定する前記第１状態Ｓ_k-jと前記第２状態Ｓ_kとの所定の組み合わせを検出する工程と、
   前記検出された前記所定の組み合わせによって規定される前記ｎ通りの状態遷移列のうちの最も確からしい第１の状態遷移列の前記所定の期間ｊにおける状態遷移の確からしさを表す指標をＰａとし、２番目に確からしい第２の状態遷移列の前記所定の期間ｊにおける状態遷移の確からしさを示す指標をＰｂとし、Ｐａ＝０となるときのＰａ−Ｐｂの値を−Ｐｓｔｄ、Ｐｂ＝０となるときのＰａ−Ｐｂの値をＰｓｔｄとするとき、前記Ｐｓｔｄを基準に｜Ｐａ−Ｐｂ｜を用いて前記時刻ｋ−ｊから時刻ｋまでの復号結果の信頼性を判断する工程と
   を包含する再生信号品質評価方法。
2. 前記復号結果の信頼性を判断する工程は、｜Ｐａ−Ｐｂ｜−Ｐｓｔｄを用いて前記復号結果の信頼性を判断する請求項１に記載の再生信号品質評価方法。
3. 前記Ｐａは、前記所定の期間ｊにおける前記第１の状態遷移列が示す期待値と実際のサンプル値との差に基づいて規定され、前記Ｐｂは、前記所定の期間ｊにおける前記第２の状態遷移列が示す期待値と前記実際のサンプル値との差に基づいて規定される請求項１または２に記載の再生信号品質評価方法。
4. 前記Ｐａは、前記所定の期間ｊにおける、前記第１の状態遷移列が示す時刻ｋ−ｊ＋１から時刻ｋまでの期待値ｌ_k-j+1，・・・，ｌ_k-1，ｌ_kと前記実際のサンプル値ｙ_k-j+1，・・・，ｙ_k-1，ｙ_kとの差の２乗の累積値に対応し、前記Ｐｂは、前記第２の状態遷移列が示す時刻ｋ−ｊ＋１から時刻ｋまでの期待値ｍ_k-j+1，・・・，ｍ_k-1，ｍ_kと前記実際のサンプル値ｙ_k-j+1，・・・，ｙ_k-1，ｙ_kとの差の２乗の累積値に対応する請求項３に記載の再生信号品質評価方法。
5. ｎ＝２である請求項１または２に記載の再生信号評価方法。
6. 前記第１の状態遷移列と前記第２の状態遷移列とのユークリッド距離は最小値を有する請求項１または２に記載の再生信号品質評価方法。
7. 前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜を複数回測定することによって、前記復号結果の信頼性のバラツキを判断する工程をさらに包含する請求項１または２に記載の再生信号品質評価方法。
8. 前記信頼性のバラツキは、前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布の標準偏差を用いて示される請求項７に記載の再生信号品質評価方法。
9. 前記信頼性のバラツキは、前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜の標準偏差と前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜の分布の平均値とを用いて示される請求項７に記載の再生信号品質評価方法。
10. 前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜が所定の値を超える頻度を検出することによって前記復号結果の信頼性のバラツキを判断する請求項７に記載の再生信号品質評価方法。
11. 記録符号の最小極性反転間隔が２であり、かつ、ＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ０）等化された再生信号を復号することを特徴とする請求項１または２に記載の再生信号評価方法。
12. 記録符号の最小極性反転間隔が２であり、かつ、ＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ１，Ｃ０）等化された再生信号を復号することを特徴とする請求項１または２に記載の再生信号評価方法。
13. 記録符号の最小極性反転間隔が２であり、かつ、ＰＲ（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１，Ｃ０）等化された再生信号を復号することを特徴とする請求項１または２に記載の再生信号評価方法。
14. 前記｜Ｐａ−Ｐｂ｜を計算するとき、前記実際のサンプル値の２乗の計算を行なわないことを特徴とする請求項３または４に記載の再生信号評価方法。
15. 再生信号の振幅値を調整するゲインコントローラと、
    所定の等化特性となるように前記再生信号を波形整形する波形等化器と、
    前記再生信号と同期がとられた再生クロックを生成する再生クロック生成回路と、
    前記再生信号を前記再生クロックでサンプリングを行なうことによってサンプリングデータを生成し、前記サンプリングデータを出力するＡ／Ｄ変換器と、
    前記サンプリングデータから最も確からしいディジタル情報を復号する最尤検出器と、
    前記最尤検出器において最も確からしいと判断された第１の状態遷移列の所定の期間における状態遷移の確からしさを表す指標をＰａとし、２番目に確からしい第２の状態遷移列の前記所定の期間における状態遷移の確からしさを示す指標をＰｂとし、Ｐａ＝０となるときのＰａ−Ｐｂの値を−Ｐｓｔｄ、Ｐｂ＝０となるときのＰａ−Ｐｂの値をＰｓｔｄとするとき、前記Ｐｓｔｄを基準に｜Ｐａ−Ｐｂ｜を算出する差分メトリック解析器と
    を備える情報再生装置。
16. 前記差分メトリック解析器は、｜Ｐａ−Ｐｂ｜−Ｐｓｔｄを算出する請求項１５に記載の情報再生装置。
17. 前記波形等化器とは異なる所定の等化特性となるように波形整形を行なう追加の波形等化器を更に備え、
    前記再生クロックは、前記追加の波形等化器によって波形整形された再生信号から生成される請求項１５または１６に記載の情報再生装置。

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