JP4081002B2 - 補正された信号を得るための波形イコライザおよび情報を再生するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報キャリアから読み出された読み取り信号Sに対して波形イコライゼーションを行うことによって、補正された信号S'を得るための波形イコライザであって、
- 当該読み取り信号Sに対してフィルタリング処理を行うことが可能な第一フィルタと、
- 予め定められた振幅制限値によって当該読み取り信号Sの振幅レベルを制限することによって、振幅が制限されている読み取り信号S_LIMを得ることが可能な振幅制限手段と、
- 当該振幅が制限されている読み取り信号S_LIMに対して、フィルタリング処理を行うことが可能な第二フィルタと、
- 当該第一フィルタと当該第二フィルタの各々によってフィルタリング処理を行うことによって得られた前記信号を加算し、加算結果を当該補正された信号S'として生成することが可能な加算器と、
を有する、波形イコライザに関する。
【０００２】
本発明は、このような波形イコライザを有する、情報キャリアに記録されている情報を再生するための装置にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
このようなイコライザは、ヨーロッパ特許出願0 940 811から知られている。この特許出願では、デジタルデータが高密度で記録されている情報キャリアから読み出された読み取り信号のS/N比を向上させるという課題を、余分な符号間干渉を発生させることなく、かつ結果的に、余分なジッタを当該読み取り信号に発生させることなく、解決する波形イコライザが、開示されている。
【０００４】
波形イコライザは、情報再生装置（例えば、CD-プレーヤまたはDVD-プレーヤのような光学ディスクプレーヤ）で使用可能である。このような装置の場合、読み取りヘッドは、情報キャリア上のトラックから、読み取り信号を生成する。記録されている情報の再生システムの再生特性は、ローパスフィルタ特性である。
【０００５】
デジタルデータが高密度で記録されている情報キャリアから読み出された読み取り信号のS/N比を向上させるためには、フィルタリング処理を行って読み取り信号の高周波成分を強調することによって波形イコライゼーションを行うことが、知られている。振幅制限手段を有さない線形波形イコライザによって、読み取り信号はブーストされ、S/N比が向上する。この結果、ジッタも向上する。これは、ISIがノイズに対して優勢になり、かつジッタが増加する特定の点まで続く。従って、高周波成分が過度に強調されると、ISIが増加し、かつこれに伴いジッタも増加してしまう。
【０００６】
この公知のイコライザは、フィルタの前段に、振幅制限手段を有する。この公知の波形イコライザは、読み出された読み取り信号内に余分のISIを発生させることなくS/N比を向上させ、この結果、ジッタは減少する。
【０００７】
デジタル記録媒体のビット密度は、ますます、増加する傾向にある。ビット密度が増加しても、ジッタとS/N比に対する要件は、満たさなければならない。公知のイコライザには、相対的に高いビット密度では、ジッタとS/N比の要件を満たすことが出来ないという問題点がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の目的は、相対的に高いビット密度でも、相対的に低いジッタと相対的に高いS/N比とを有する、冒頭の段落に記載されている種類の波形イコライザを提供することである。
【０００９】
本発明の第二の目的は、このような波形イコライザを有する、情報キャリアに記録されている情報を再生するための装置を提供することである。
【００１０】
この第一の目的は、当該予め定められた振幅制限値よりも小さな振幅を有する信号に対する当該波形イコライザの信号周波数応答が、ゼロから信号周波数応答が最大振幅となる周波数までの第一周波数領域内にノッチを有することによって、実現される。
【００１１】
本願発明者は、波形イコライザの適用分野で、低い周波数がS/N比に相対的に大きく寄与することを見い出している。これらの周波数を抑制すると、S/N比が向上する。当該ノッチは、このフィルタが、ある特定周波数を有する信号を無限の小振幅に抑制する、特定周波数における１つの点である。当該特定周波数を囲む周波数領域内の周波数を有する信号は、相対的に小さな振幅に抑制される。
【００１２】
波形イコライザの有利な実施例では、第二フィルタは、タップ係数[-m,0,0,-m]を有するFIRフィルタであり、かつ、第一フィルタは、タップ係数[0,1,1]を有するFIRフィルタである。FIRは、Finite Impulse Responseの略語である。従って、このフィルタは、有限の衝撃応答を有する。このようなフィルタは、タップ遅延と、増幅ユニットと、このタップ遅延の出力と増幅ユニットの出力とを加算するための加算器とによって構成されている。この増幅ユニットは、増幅率mを有する。この波形イコライザの周波数応答は、mの値に応じて、当該第一周波数領域内にノッチを発生させる。この波形イコライザは、ランレングスが制限されているRLL(run length limited)符号で使用可能である。RLL符号は、dパラメータとkパラメータによって示される。dは、ランレングスの最小制約を表し、かつkは、ランレングスの最大制約を表す。d+1より小さなランレングスは、許容されず、k+1より小さなランレングスも、許容されない。波形イコライザは、d=1の場合のRLL符号に適している。
【００１３】
波形イコライザが、タップ係数[-m,0,0,0,0,-m]を有するFIRフィルタである第二フィルタを有し、かつ第一フィルタが、タップ係数[0,0,1,1]を有するFIRフィルタであれば、有利である。この波形イコライザの周波数応答は、1より大きいmの値に対して、当該第一周波数領域内にノッチを発生させる。この波形イコライザは、d=2の場合のRLL符号に使用可能である。
【００１４】
本発明の第二の目的は、情報キャリアに記録されている情報を再生するための装置に、本発明の波形イコライザを設けることによって、実現される。
このような装置は、更に、
- 情報キャリアから情報を読み取ることが出来る読み取りヘッドと、
- 情報キャリアと読み取りヘッドとの間の相対的な変位(displacement)を発生させることが出来る変位手段と、
- 読み取りヘッドから来る信号をサンプリングすることが出来るサンプリング手段と、
- ビット検出手段と、
- 作られたビット-ストリームを復号化することが出来るチャンネル復号化手段と、
を有することが出来る。このような装置の場合、ビット検出手段の入力でのS/N比は増加し、かつジッタは減少する。従って、動作中は、ビット検出時のエラーが減り、かつ結果的に、情報キャリアからの情報を読み取る際のビットエラー率が、相対的に低くなる。
【００１５】
本発明による波形イコライザと情報を再生するための装置の、これらの態様と他の態様は、図面から明らかとなり、かつ解明されるであろう。
【００１６】
【発明を実施するための形態】
図1に示されている情報再生機器は、情報キャリア1から情報を読み取るための読み取りヘッド3を有する。変位手段2は、情報キャリア1と読み取りヘッド3との間に、相対的な変位を発生させることが出来る。動作中、読み取りヘッド3の出力信号S₁は、増幅器4に送られる。増幅器4は、出力信号S₁を所望のレベルに増幅し、かつ、増幅された信号S₂を、アナログ-デジタルA/D変換器5に供給する。A/D変換器5は、T秒のサンプリング周期を使用することにより、増幅された信号S₂を、サンプリングされた読み取り信号Sに変換する。サンプリングされた読み取り信号Sは、波形イコライザ6に送られる。この波形イコライザ6は、読み取り信号Sに波形イコライゼーションを行うことによって、補正された信号S'を得る。波形イコライザ6の出力は、ビット-検出手段7に送られる。ビット-検出手段7の出力は、チャンネル復号化手段8に送られる。
【００１７】
波形イコライザ6の内部構造の実施例が、図2に示されている。振幅制限手段62は、サンプリングされた読み取り信号Sに対して振幅制限を行い、かつ、得られた振幅が制限されている信号S_LIMを、第二フィルタ63に供給する。読み取り信号Sは、第一フィルタ61の入力でもある。フィルタ61の出力とフィルタ63の出力とは、加算器64によって加算される。
【００１８】
当該予め定められた振幅制限値よりも小さな振幅を有する信号に対する、波形イコライザ6の周波数応答は、ゼロから周波数応答が最大振幅となる周波数までの周波数領域内にノッチを発生させる。周波数応答を決定するために使用される信号の振幅は、振幅を制限する振幅制限手段62内で設定されている制限より小さいため、振幅制限手段62は、周波数応答に本質的な影響を与えることがない。
【００１９】
図1に示されている情報再生装置の再生特性は、ローパスフィルタ特性である。記録密度を増加させるために、最小ランレングスに対応する信号の周波数を、カット-オフ波長(cut-off wavelength)に近い値に設定すると、有利である。最小ランレングスに対応する読み取り信号のレベルは、結果的に減少する。
【００２０】
最小ランレングスの信号のS/N比を向上させるためには、第一フィルタ61と第二フィルタ63とを組み合わせることによって、最小ランレングスの信号に対応する高周波成分を高める。
【００２１】
符号間干渉の増加を防止するために、波形イコライザ6には振幅制限回路62が設けられている。この振幅制限回路62が存在しないと、高周波が過度に強調された場合に、符号間干渉が増加し、結果的に、ジッタが増加してしまう。
【００２２】
公知の波形イコライザは、高周波数を高め、低周波数領域には全く注目しない。しかしながら、本発明の波形イコライザ6は、低周波数領域にノッチを有し、これによって、低周波数領域内の信号が抑制される。この周波数領域のノイズを更に抑制することによって、ジッタの減少とS/N比の増加とが、著しく向上するものと考えられる。
【００２３】
図3においては、第一フィルタ61は、タップ係数[0,1,1]を有するFIRフィルタである。これは、このフィルタへの入力が、2つのタップ遅延D4とD5によって遅延され、かつ、増幅率が1である2つの出力（各タップの後に1つの出力）があることを意味する。これらのタップ遅延は、入力を、ビットが情報キャリアに書き込まれたチャンネルビットクロックの周期にほぼ等しい時間T、遅延させる。タップ遅延D4とタップ遅延D5との出力は、加算器B1によって加算される。第一フィルタ61の出力O_f1は、関係式1によって表されているように、このフィルタの入力すなわち読み取り信号Sに関係している。
関係式1

式中、O_f1(n)は、サンプリングの瞬間nにおける第一フィルタ61の出力を表し、かつ、S(n-l)は、サンプリングの瞬間n-lにおける第一フィルタ61の入力を表す。第二フィルタ63は、タップ係数[-m,0,0,-m]を有するFIRフィルタである。これは、このフィルタへの入力が、3つのタップ遅延D1、D2、D3によって遅延され、かつ、増幅率-mを有する増幅ユニットA1とA2とに送られる出力が2つあることを意味する。第一増幅器A1は、入力S_LIMの直後に配置され、第二増幅器A2は、第三遅延タップD3の後に配置される。増幅ユニットA1の出力と増幅ユニットA2の出力とは、加算器B2によって加算される。第二フィルタの出力O_f2は、関係式2によって表されているように、第二フィルタの入力S_LIMに関係している。
関係式2

波形イコライザ6のこの実施例の合計出力S'は、以下の通りである。
関係式3

【００２４】
図4に示されているように信号周波数応答が小さい場合、振幅制限手段62は、信号を制限しない。波形イコライザ6の第二フィルタ63で使用されるmの値は、1.3である。垂直軸には、振幅が、デシベルdBでプロットされている。水平軸には、タップに対して正規化された周波数が、示されている。符号d=1での最も高い周波数は、最小ラン(run)が読み取られる場合に発生する。最小ランは、2であり、かつこれに対応する正規化された周波数は、0.25である。この0.25という正規化された周波数で、周波数応答は、ほぼ最大となる。0〜0.25の間に、プロットによって認識可能なノッチがある。この領域内の周波数を更に抑制すると、結果的に、S/N比は増加し、かつジッタは減少する。図5に、この波形イコライザ6の出力におけるデータジッタ量のプロットが、ビット長の関数として示されている（

で示されている）。垂直軸は、データジッタをパーセントで表し、かつ水平軸は、ビット長をナノメータで表している。ビット長とは、情報キャリア1上のビットの物理的な長さのことである。同じプロットに、公知の波形イコライザの出力のデータジッタが表されている（

で示されている）。公知の波形イコライザの内部構造は、図2に表されている構造に対応するが、フィルタF1とフィルタF2は、本発明の波形イコライザ6とは異なる。公知の波形イコライザの第二フィルタは、タップ係数[-m,0,m,0,m,0,-m]を有するFIRフィルタであり、第一フィルタは、3つのタップ遅延に対してのみ、入力を遅延させる。第一フィルタのタップ遅延と第二フィルタのタップ遅延は、本発明の波形イコライザ6のタップ遅延の半分であり、従ってT/2である。関係式4は、このフィルタの出力Z_d1と入力すなわち読み取り信号Sとの関係を示す。
関係式4

【００２５】
図5のプロットは、本発明の波形イコライザ6を使用した場合、データジッタが、85 nmのビット長では6.4%から6.0%の値に減少することを示している。データジッタは、69 nmのビット長では9.6%から8.6%の値に減少する。このように、本発明の波形イコライザ6を使用することによって、データジッタが許容可能な値となる最小ビット長が、減少する。これは、新世代の情報再生機器の開発にとって有利である。
【００２６】
図6の実施例では、第一フィルタ61は、タップ係数[0,0,1,1]を有するFIRフィルタである。これは、このフィルタへの入力が、3つのタップ遅延D6, D7,およびD8によって遅延され、かつ、増幅率1の2つの出力（第二遅延D7の後に1つ、かつ第三遅延D8の後に1つ）があることを意味する。D7の出力とD8の出力とは、加算器B1によって加算される。関係式5に表されているように、この第一フィルタの出力Of1は、このフィルタの入力すなわち読み取り信号Sに関係している。
関係式5

【００２７】
第二フィルタ63は、タップ係数[-m,0,0,0,0,-m]を有するFIRフィルタである。これは、このフィルタへの入力が、5つのタップ遅延D1〜D5によって遅延され、かつ、増幅ユニットA1とA2とに送られる出力が2つあることを意味する。第一増幅器A1は、入力の直後に配置され、第二増幅器A2は、第五遅延タップD5の後に配置される。増幅ユニットA1の出力と増幅ユニットA2の出力とは、加算器B2によって加算される。出力O_f2は、関係式6に表されているように、このフィルタの入力S_LIMに関係している。
関係式6

波形イコライザ6の実施例の合計出力S’は、以下の通りである。
関係式7

【００２８】
図7の場合、軸の単位は、図4の場合と同じである。符号d=2の場合、最小ランのランレングスは3であり、かつ、これに対応する正規化された周波数は0.167である。周波数応答は、この0.167という正規化された周波数で、ほぼ最大値になる。この応答を抽出するために使用される波形イコライザ6のmの値は、1.1である。この場合も、ゼロから、小さな信号周波数応答が最大振幅になる周波数までの周波数領域内にノッチがある。これらの周波数を抑制すると、結果的に、S/N比が増加し、かつジッタが減少する。
【００２９】
EP-A-0 940 811に、図2の表示に対応する内部構造を有する波形イコライザが、開示されている。第二フィルタは、タップ係数[-m,m,0,m,-m]を有するFIRフィルタである。第一フィルタも、タップ係数[0, 0, 1]を有するFIRフィルタである。この波形イコライザの欠点は、ビット検知器が、情報キャリアに格納されているデータに対して同期の波形イコライザの出力を、サンプリングしなければならない点である。更に、サンプリング点が、ゼロクロッシング(zero crossing)になければならない。図8aは、サンプリング周波数の10倍のデータビット周波数における、この公知の波形イコライザのアイパターンを示す。図8bには、制約符号d=2の場合の実施例による、本発明の波形イコライザ6のアイパターンが、示されている。図9aと図9bの場合、サンプリングは、データビット周波数と同じ周波数で行われ、かつ、サンプリング点が、ゼロクロッシングにある。両図のアイ-パターンは、良好である。すなわち、アイが、広くなっている。図10aと図10bの場合、サンプリング点が、半ビット移動している。本発明の波形イコライザ6の出力におけるアイ-パターンのアイは、図9bの場合と同様に広く開いている。しかしながら、公知の波形イコライザの出力におけるアイ-パターンのアイは、図9aの場合よりも狭い。従って、公知の波形イコライザによる良好な結果が、同期ビットをサンプリングする場合と、ゼロクロッシングにおけるサンプリング点とで得られることは、明らかである。これが、公知の波形イコライザを使用する場合の限界である。図8bのアイ‐パターンから明らかなように、本発明の波形イコライザ6には、この限界がない。
【００３０】
この好適な実施例を参照したこの発明の詳細な説明の後、これらが、限定的な実施例ではないことを理解すべきである。従って、当業者には、請求項に規定されている本発明の範囲内における様々な変更態様が、明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 波形イコライザを有する情報再生装置を線図的に示す。
【図２】 波形イコライザの内部構造の例を示す。
【図３】 本発明による波形イコライザの実施例を示す。
【図４】 図3に示されている波形イコライザの実施例の小さな信号周波数応答を示す。
【図５】 データジッタのプロットを、図3の波形イコライザと公知の波形イコライザとに対するビット長の関数として示す。
【図６】 図6は、本発明による波形イコライザの他の実施例を示す。
【図７】 図6に示されている波形イコライザの実施例の小さな信号周波数応答を示す。
【図８ａ】 EP-A-0 940 811の公知の波形イコライザの出力において、データビット周波数の10倍でサンプリングされたデータのアイ-パターンを示す。
【図８ｂ】 図6の波形イコライザの実施例の出力において、データビット周波数の10倍でサンプリングされたデータのアイ-パターンを示す。
【図９ａ】 データビット周波数と同じサンプリング周波数を有し、かつゼロクロッシングでサンプリング点を有する、公知の波形イコライザのアイ-パターンを示す。
【図９ｂ】 データビット周波数と同じサンプリング周波数を有し、かつゼロクロッシングでサンプリング点を有する、図6の波形イコライザのアイ-パターンを示す。
【図１０ａ】 図9aの場合と同じ公知の波形イコライザのアイ-パターンだが、サンプリング点が、半ビット移動している。
【図１０ｂ】 図6の波形イコライザのアイ-パターンだが、サンプリング点が、半ビット移動している。
【符号の説明】
1…情報キャリア
2…変位手段
3…読み取りヘッド
4…増幅器
5…A/D変換器
6…波形イコライザ
7…ビット-検出手段
8…チャンネル復号化手段
61…第一フィルタ
62…振幅制限手段
63…第二フィルタ
64…加算器

Claims (4)

1. 情報キャリアから読み出された読み取り信号Sに対して波形イコライゼーションを行うことによって、補正された信号S'を得るための波形イコライザであって、
   - 当該読み取り信号Sにフィルタリング処理を行うことが可能な第一フィルタと、
   - 予め定められた振幅制限値によって当該読み取り信号Sの振幅レベルを制限することによって、振幅が制限されている読み取り信号S_LIMを得ることが可能な振幅制限手段と、
   - 当該振幅が制限されている読み取り信号S_LIMに対して、フィルタリング処理を行うことが可能な第二フィルタと、
   - 当該第一フィルタと第二フィルタの各々によって前記フィルタリング処理を行うことによって得られた前記信号を加算し、加算結果を当該補正された信号S'として生成することが可能な加算器と、
   を有する波形イコライザにおいて、
   当該予め定められた振幅制限値よりも小さな振幅を有する信号に対する、当該波形イコライザの信号周波数応答が、ゼロから前記信号周波数応答が最大振幅となる周波数までの第一周波数領域内にノッチを有することを特徴とする、波形イコライザ。
2. 前記第二フィルタが、タップ係数[-m,0,0,-m]を有するFIRフィルタであり、かつ、前記第一フィルタが、タップ係数[0,1,1]を有するFIRフィルタであることを特徴とする、請求項１に記載の波形イコライザ。
3. 前記第二フィルタが、タップ係数[-m,0,0,0,0,-m]を有するFIRフィルタであり、かつ、前記第一フィルタが、タップ係数[0,0,1,1]を有するFIRフィルタであることを特徴とする、請求項１に記載の波形イコライザ。
4. 請求項1〜3の何れかに記載の波形イコライザを有する、情報キャリアに記録されている情報を再生するための装置。

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