(57)【特許請求の範囲】
【請求項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装置であって、
所定のエラー訂正符号方式によるエラー訂正符号化及び所定の変調方式による変調符号化が行われた前記デジタル情報を前記媒体に通したときに得られる検出信号と、任意のパターン信号を前記媒体に通したときに得られる期待値信号との差分を算出し、算出した前記差分が最も小さくなるパターン信号を第１の復号信号として出力する第１の復号部と、
前記第１の復号信号を前記変調方式に従って復調することにより第１の復調信号を生成する第１の復調部と、
前記第１の復調信号を前記エラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第１のデジタル信号を生成する第１のエラー訂正部と、
前記第１のデジタル信号を前記変調方式に従って再変調することにより再変調信号を生成する再変調部と、
前記所定の周波数特性によって前記デジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、前記再変調信号を用いて前記Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する干渉除去部と、
前記干渉除去部によって抽出された前記２Ｍ個の検出信号と、前記２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との前記Ｋビット幅の範囲における差分積算値を算出し、算出した前記差分積算値が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより第２の復号信号を生成する第２の復号部と、
前記第２の復号信号を前記変調方式に従って復調することにより第２の復調信号を生成する第２の復調部と、
前記第２の復調信号を前記エラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第２のデジタル信号を生成する第２のエラー訂正部とを備えることを特徴とする復号装置。
【請求項２】
前記エラー訂正符号方式は、前記第１の復調信号のビットエラーレートを低減可能なエラー訂正能力を保持する符号化率を有することを特徴とする請求項１記載の復号装置。
【請求項３】
前記Ｍビット幅は、２ビット幅であることを特徴とする請求項１又は２記載の復号装置。
【請求項４】
前記干渉除去部は、
前記２Ｍ個の検出信号の状態毎に、前記Ｋビット幅の範囲内の前記Ｍビット幅の範囲より前の時刻に相当する第１の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を前記媒体に通したときに得られる第１の干渉成分を生成する第１の干渉生成部と、
前記２Ｍ個の検出信号の状態毎に、前記Ｋビット幅の範囲内の前記Ｍビット幅の範囲より後の時刻に相当する第２の所定区間に相当する前記再変調信号のビット列を前記媒体に通したときに得られる第２の干渉成分を生成する第２の干渉生成部と、
前記検出信号から前記第１の干渉成分及び前記第２の干渉成分を除去した信号を前記第２の復号部へ出力する信号除去部とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の復号装置。
【請求項５】
前記第１の干渉生成部は、前記第２の復号部によって選択された状態毎の遷移列を用いて前記第１の干渉成分を生成することを特徴とする請求項４記載の復号装置。
【請求項６】
前記第２の干渉生成部は、前記第２の所定区間にあり得る複数の状態の遷移列から生成された複数の第２の干渉成分のうち、前記第２の復号部において状態毎に最も確からしい状態の遷移列が得られた第２の干渉成分を用いることを特徴とする請求項４又は５記載の復号装置。
【請求項７】
前記第１の干渉生成部は、時間軸上の信号波形で表される前記第１の干渉成分を生成し、
前記第２の干渉生成部は、時間軸上の信号波形で表される前記第２の干渉成分を生成し、
前記信号除去部は、前記検出信号から前記第１の干渉成分及び前記第２の干渉成分を減算した信号を出力することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の復号装置。
【請求項８】
前記第１の干渉生成部は、周波数スペクトルで表される前記第１の干渉成分を生成し、
前記第２の干渉生成部は、周波数スペクトルで表される前記第２の干渉成分を生成し、
前記信号除去部は、前記検出信号の周波数スペクトルから前記第１の干渉成分の周波数スペクトル及び前記第２の干渉成分の周波数スペクトルを減算した周波数スペクトルを出力することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の復号装置。
【請求項９】
前記Ｍビット幅は、１ビット幅の信号を前記媒体に通したときに得られる応答信号の広がり幅より小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の復号装置。
【請求項１０】
前記第２の復号部は、ビタビアルゴリズムを用いて状態の遷移列を選択することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の復号装置。
【請求項１１】
前記変調方式は、ランレングス制限変調符号方式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の復号装置。
【請求項１２】
前記エラー訂正符号方式は、低密度パリティ検査符号方式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の復号装置。
【請求項１３】
前記エラー訂正符号方式は、リードソロモン符号方式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の復号装置。
【請求項１４】
前記第１の復号部は、ビット間の干渉が生じる前記Ｋビット幅の範囲で可能性のある２Ｋ個のパターン信号の中から、前記検出信号との差分が最も小さくなるパターン信号を前記第１の復号信号として出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の復号装置。
【請求項１５】
前記媒体は、光ディスクを含み、
前記光ディスクに光を照射し、前記光ディスクからの反射光に応じた前記検出信号を出力する光ピックアップをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の復号装置。
【請求項１６】
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、
所定のエラー訂正符号方式によるエラー訂正符号化及び所定の変調方式による変調符号化が行われた前記デジタル情報を前記媒体に通したときに得られる検出信号と、任意のパターン信号を前記媒体に通したときに得られる期待値信号との差分を算出し、算出した前記差分が最も小さくなるパターン信号を第１の復号信号として出力する第１の復号ステップと、
前記第１の復号信号を前記変調方式に従って復調することにより第１の復調信号を生成する第１の復調ステップと、
前記第１の復調信号を前記エラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第１のデジタル信号を生成する第１のエラー訂正ステップと、
前記第１のデジタル信号を前記変調方式に従って再変調することにより再変調信号を生成する再変調ステップと、
前記所定の周波数特性によって前記デジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、前記再変調信号を用いて前記Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する干渉除去ステップと、
前記干渉除去ステップにおいて抽出された前記２Ｍ個の検出信号と、前記２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との前記Ｋビット幅の範囲における差分積算値を算出し、算出した前記差分積算値が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより第２の復号信号を生成する第２の復号ステップと、
前記第２の復号信号を前記変調方式に従って復調することにより第２の復調信号を生成する第２の復調ステップと、
前記第２の復調信号を前記エラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第２のデジタル信号を生成する第２のエラー訂正ステップとを含むことを特徴とする復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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装置及び復号方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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である最短マーク長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。【０００３】
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。【０００４】
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トレリス線図から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。【０００５】
【数１】
0005587514.tif 000002
【０００６】
上記の式（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表す値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値化データに復号する（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
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、ＢＤＸＬでは、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）。【０００８】
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。【０００９】
前述のような光ディスクで用いられているＰＲＭＬ方式では、目標となるＰＲクラスの周波数特性に再生信号を等化し、同じＰＲクラスに基づいて構成したトレリス線図に従って、ＰＲ等化した再生信号に対してビタビアルゴリズムなどによる最尤復号が行われる。例えば、１層あたりの記録容量が３３．４ＧＢであるＢＤＸＬでは、ＰＲ（１，２，２，２，１）クラスが用いられる。【００１０】
図３８は、ＢＤＸＬの光学的伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＯＴＦ）及びＰＲ（１，２，２，２，１）クラスの周波数特性を示す図である。ＢＤＸＬでは、ＯＴＦの周波数特性に近いＰＲ（１，２，２，２，１）クラスが用いられることで、高域のノイズが大きく増幅されることがないようにしている。この場合、１チャネルビットの記録マークに対応する再生信号は、（１，２，２，２，１）の振幅を有する５チャネルビット幅の信号波形にＰＲ等化される。これは、５チャネルビット幅の符号間干渉が生じている状態である。【００１１】
図３９は、ビタビ復号回路に適用されるトレリス線図を示す図である。図３９に示すように、最尤復号で用いるトレリス線図では、５チャネルビット幅の符号間干渉にあわせて拘束長は５であり、ＢＤのＲＬＬ（１，７）変調方式が用いられる。図３９に示すトレリス線図において、各時刻での状態の数は１０である。【００１２】
図４０は、記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクのＯＴＦ、及び当該光ディスクのＯＴＦに合わせたＰＲ（１，２，３，４，５，６，６，６，５，４，３，２，１）クラスの周波数特性を示す図である。【００１３】
この場合、１チャネルビットの記録マークに対応する再生信号は、（１，２，３，４，５，６，６，６，５，４，３，２，１）の振幅を有する１１チャネルビット幅の信号波形にＰＲ等化される。これは、１３チャネルビット幅の符号間干渉がある状態である。最尤復号で用いるトレリス線図は、１３チャネルビット幅の符号間干渉と、ＢＤのＲＬＬ（１，７）変調方式とから構成されることになる。そのため、状態の数は４６６にも増加し、膨大な処理が必要となる。【００１４】
図４１は、符号間干渉の幅とトレリス線図の状態数との関係を示す図である。図４１に示すように、符号間干渉の幅が増加するのに従って、状態数は指数的に増加することが分かる。従って、トレリス線図を簡易化するためにＰＲクラスの長さを短くする必要がある。しかしながら、ＰＲクラスの長さを短くすると、高域のゲインが高くなり、ノイズを大きく増幅してＳＮＲが悪化して復号性能を劣化させてしまう要因になる。そのため、復号性能とトレリス線図の簡易化とを両立することは困難である。【００１５】
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、復号における処理量が増大するという課題がある。【００１６】
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。【００１７】
このため、光検出器における光電変換時に、１チャネルビット幅で送信された信号が、１チャネルビット幅より広がった波形として検出される符号間干渉が発生する。送信器側の光変調器でチャネル周波数を高くするほど、符号間干渉の広がるチャネルビット幅が広がることになる。そのため、従来の光通信においては、光ディスクの場合と同様に、受信信号からデジタル情報を復号する際に、復号性能とトレリス線図の簡易化とを両立することが困難になり、通信速度の向上又は遅延時間の短縮の妨げとなるという課題がある。また、光検出器の感度を上げることもできるが、この場合、光検出器のサイズが大きくなり、消費電力も大きくなるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００３−１４１８２３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２４３４１号公報
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、“Ｗｈｉｔｅ  Ｐａｐｅｒ  Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ  Ｆｏｒｍａｔ  １．Ａ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｆｏｒｍａｔ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ＢＤ−ＲＥ”、２０１０年１０月
【非特許文献２】Ｈｏｓｅｉｎ  Ｎｉｋｏｕｒ、“Ｔｕｒｂｏ−Ｃｏｄｅｄ  ＯＦＤＭ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｖｅｒ  ａ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ”、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＶＥＨＩＣＵＬＡＲ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、ＶＯＬ．５４，ＮＯ．４、ＪＵＬＹ  ２００５
【発明の概要】
【００２０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ＳＮＲを悪化させることなく拘束長を短くすることができ、復号性能の劣化を防止することができる復号装置及び復号方法を提供することを目的とするものである。
【００２１】
本発明の一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、前記所定の周波数特性によって前記デジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、前記Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する干渉除去部と、前記干渉除去部によって抽出された前記２Ｍ個の検出信号と、前記２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との差分を算出し、算出した前記差分が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより復号信号を生成する第１の復号部とを備える。
【００２２】
この構成によれば、干渉除去部は、所定の周波数特性によってデジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する。第１の復号部は、干渉除去部によって抽出された２Ｍ個の検出信号と、２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との差分を算出し、算出した差分が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより復号信号を生成する。
【００２３】
本発明によれば、検出信号から符号間干渉に相当する成分を除去することができるので、ＳＮＲを悪化させることなく拘束長を短くすることができ、復号性能の劣化を防止することができる。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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２】図１に示す干渉除去回路及びビタビ復号回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す干渉フィルタの動作を説明するための図である。
【図４】図２に示す干渉フィルタの構成を示す図である。
【図５】ＢＤＸＬのＯＴＦの周波数特性を示す図である。
【図６】図５に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。
【図７】記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクのＯＴＦの周波数特性を示す図である。
【図８】図７に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。
【図９】図２に示す干渉フィルタの処理を説明するための図である。
【図１０】図２に示すブランチメトリック回路の処理を説明するための図である。
【図１１】記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクから検出される再生信号に対し、従来のＰＲＭＬ方式で復号した記録符号と、本実施の形態１の方式で復号した記録符号とのビットエラーレートのシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】従来のＰＲＭＬ方式におけるビタビ復号回路の構成を示す図である。
【図１３】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１４】図１３に示す光復調器の構成を示すブロック図である。
【図１５】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１６】ユークリッド距離を求める様子を示す図である。
【図１７】従来の光ディスク装置の構成を示す図である。
【図１８】ＢＤＸＬのＯＴＦの周波数特性を示す図である。
【図１９】図１８に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。
【図２０】再生信号を最尤復号するときに発生した状態遷移列を判定するユークリッド距離の差の出現頻度を示す図である。
【図２１】１チャネルビットの長さが２８ｎｍになるまで高線密度化したときのＯＴＦの周波数特性を示す図である。
【図２２】図２１に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。
【図２３】１チャネルビットの長さが２８ｎｍであるときの最尤復号において発生した状態遷移列を判定するユークリッド距離の差の出現頻度を示す図である。
【図２４】従来の別の光ディスク装置の構成を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態３における光ディスク装置の構成を示す図である。
【図２６】ユーザデータを光ディスクのトラックに記録する際におけるエラー訂正符号化処理及び変調符号化処理の流れを示す図である。
【図２７】符号化率が０．８７であるＬＤＰＣの２元伝送路モデルにおけるエラー訂正能力を示す図である。
【図２８】低域通過の周波数特性を有している光ディスクから光ピックアップによって検出した再生信号を、最尤復号回路で復号した信号のビットエラーレートとＳＮＲとの関係を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態３における干渉除去回路及びエネルギー復号回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３０】図２９に示す干渉除去回路における信号処理の動作を説明するための図である。
【図３１】エネルギー復号回路に適用されるトレリス線図を示す図である。
【図３２】状態０選択回路と状態１選択回路とでの状態遷移列の比較判定に用いる期待値との誤差の差分、すなわちユークリッド距離の差の出現頻度を示す図である。
【図３３】復号後のビットエラーレートをシミュレーションで評価した結果を示す図である。
【図３４】符号化率が０．８７であるリードソロモン符号におけるエラー訂正能力を示す図である。
【図３５】本発明の実施の形態３の変形例における光ディスク装置の構成を示す図である。
【図３６】本発明の実施の形態４における光通信装置の構成を示す図である。
【図３７】本発明の実施の形態４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３８】ＢＤＸＬのＯＴＦ及びＰＲ（１，２，２，２，１）クラスの周波数特性を示す図である。
【図３９】ビタビ復号回路に適用されるトレリス線図を示す図である。
【図４０】記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクのＯＴＦ、及び当該光ディスクのＯＴＦに合わせたＰＲ（１，２，３，４，５，６，６，６，５，４，３，２，１）クラスの周波数特性を示す図である。
【図４１】符号間干渉の幅とトレリス線図の状態数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る復号装置及び復号方法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。
【００２７】
（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、干渉除去回路１０４、ビタビ復号回路１０５、復調回路１０６及びエラー訂正回路１０７を備える。
【００２８】
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方式によるエラー訂正符号化と所定の変調方式による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。
【００２９】
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１００からの反射光を受光する。光ピックアップ１０１は、光ディスク１００からの反射光量に応じた再生信号（検出信号）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。
【００３０】
干渉除去回路１０４は、ビタビ復号回路１０５におけるトレリス線図の状態数を所定の数に抑えるために、符号間干渉に対応する干渉成分をデジタル信号から除去する。干渉除去回路１０４は、所定の周波数特性によってデジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する。
【００３１】
ビタビ復号回路１０５は、干渉除去回路１０４によって符号間干渉が除去された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。ビタビ復号回路１０５は、干渉除去回路１０４によって抽出された２Ｍ個の検出信号と、２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との差分を算出し、算出した差分が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより復号信号を生成する。ビタビ復号回路１０５は、ビタビアルゴリズムを用いて状態の遷移列を選択する。
【００３２】
復調回路１０６は、変調方式に従って、ビタビ復号回路１０５によ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。エラー訂正回路１０７は、エラー訂正符号方式に従って、復調回路１０６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。
【００３３】
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干渉除去回路１０４及びビタビ復号回路１０５について詳細に説明する。
【００３４】
図２は、図１に示す干渉除去回路１０４及びビタビ復号回路１０５の詳細な構成を示すブロック図である。干渉除去回路１０４は、複数の干渉フィルタ（第１〜第Ｎの干渉フィルタ）２０１を備える。ビタビ復号回路１０５は、複数のブランチメトリック回路（第１〜第Ｎのブランチメトリック回路）２０２、複数のパス選択回路（第１〜第Ｎのパス選択回路）２０３、複数のパスメモリ（第１〜第Ｎのパスメモリ）２０４及び復号結果出力回路２０５を備える。
【００３５】
複数の干渉フィルタ２０１、複数のブランチメトリック回路２０２、複数のパス選択回路２０３及び複数のパスメモリ２０４は、それぞれビタビ復号回路１０５でのトレリス線図の状態の数に応じて設けられ、それぞれ同じ機能を有する。
【００３６】
Ａ／Ｄコンバータ１０３から出力されたデジタル信号は、干渉除去回路１０４の干渉フィルタ２０１に入力される。干渉フィルタ２０１は、ビタビ復号回路１０５でのトレリス線図の状態毎に設けられる。干渉フィルタ２０１は、各状態における判定結果を記憶しているパスメモリ２０４のビット列と、各状態から次に継続している状態遷移列に対応したビット列とを用いて、デジタル信号からそれぞれのビット列に起因する干渉信号成分を除去する。
【００３７】
ビタビ復号回路１０５のブランチメトリック回路２０２は、干渉フィルタ２０１の出力信号とトレリス線図のブランチに応じた期待値信号との差を示すブランチメトリック値を算出する。パス選択回路２０３は、状態毎に直前の時刻までのパスメトリック値に、現時刻でのブランチメトリック値を積算してパスメトリック値を更新し、状態毎にパスメトリック値が最小となる状態遷移列（パス）を選択する。パス選択回路２０３は、次に同様の処理を行うため、選択したパスのパスメトリック値を記憶する。パスメモリ２０４は、各状態毎にパス選択回路２０３によって選択されたパスに相当するビット列を記憶する。パスメモリ２０４が記憶するビット列の長さは、各パスのビット列の値が同じ値に収束するために必要な長さである。復号結果出力回路２０５は、各パスメモリ２０４のビット列の値が同じ値に収束すると、収束したビット列の値を復号結果として出力する。
【００３８】
図３は、図２に示す干渉フィルタ２０１の動作を説明するための図である。
【００３９】
現時刻ｋにおいて、干渉フィルタ２０１は、過去の時刻ｋ−１４から時刻ｋ−１までの１４チャネルビット区間で状態Ｓに対して判定したビット列をパスメモリ２０４から抽出する。また、干渉フィルタ２０１は、状態Ｓに対して次につづく時刻ｋ＋５から時刻ｋ＋１７までの１３チャネルビット区間で予測される複数のビット列を抽出する。このようにして、干渉フィルタ２０１は、現時刻ｋから時刻ｋ＋４までの状態Ｓに相当する５チャネルビット区間を除いた３２チャネルビットのビット列を生成する。
【００４０】
干渉フィルタ２０１は、光ディスク１００に記録された現時刻より前のビット列及び現時刻より後のビット列を、光ピックアップ１０１で検出されてから、フィルタ回路１０２及びＡ／Ｄコンバータ１０３を通過するまでに相当する再生処理系の周波数特性を通して得られるデジタル信号に含まれる干渉デジタル信号として算出する。干渉フィルタ２０１は、ビット列をフーリエ変換した周波数スペクトルに、再生処理系の周波数特性を乗算することによって、干渉デジタル信号を算出する。なお、干渉フィルタ２０１は、再生処理系の周波数特性から１チャネルビットの記録マークの再生信号を算出し、算出した再生信号とビット列との畳込み演算を行うことによって、干渉デジタル信号を算出してもよい。
【００４１】
干渉フィルタ２０１は、こうして得られた干渉デジタル信号を、Ａ／Ｄコンバータ１０３から出力されたデジタル信号から減算する。これによって、時刻ｋ−１４から時刻ｋ−１の区間と時刻ｋ＋５から時刻ｋ＋１７の区間とのビット列に起因する信号成分が除去される。なお、時刻ｋ−１５より前のビット列の信号成分及び時刻ｋ＋１８より後のビット列の信号成分が残留する場合には、干渉フィルタ２０１は、Ａ／Ｄコンバータ１０３から出力されたデジタル信号から干渉デジタル信号を減算した信号に、さらに窓関数を乗算することにより、時刻ｋから時刻ｋ＋４の区間のビット列のみのデジタル信号を抽出することができる。
【００４２】
ブランチメトリック回路２０２は、抽出されたデジタル信号を用いて状態Ｓに関するブランチメトリック値を算出する。デジタル信号には、時刻ｋから時刻ｋ＋４の区間のビット列のみが含まれている。そのため、ビタビ復号回路１０５でのトレリス線図は、図３９に示すように、拘束長が５である簡易な構成にすることができる。
【００４３】
干渉フィルタ２０１は、複数の予測ビット列に対して、それぞれの予測ビット列を用いたときの状態Ｓにおけるブランチメトリック値を算出し、ブランチメトリック値が最小となる予測ビット列を選択することで、復号されていない時刻ｋ＋５から時刻ｋ＋１７の区間のビット列を算出する。これにより、まだ復号されていない時刻ｋ＋５から時刻ｋ＋１７の区間についても最適な符号間干渉の除去を行うことができる。
【００４４】
ここで、上記の機能を有する干渉フィルタ２０１の構成について説明する。図４は、図２に示す干渉フィルタ２０１の構成を示す図である。干渉フィルタ２０１は、第１の干渉生成部２１１、第２の干渉生成部２１２及び信号除去部２１３を備える。
【００４５】
第１の干渉生成部２１１は、２Ｍ個の検出信号（デジタル信号）の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より前の時刻に相当する第１の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を光ディスク１００に通したときに得られる第１の干渉成分（第１の干渉デジタル信号）を生成する。第１の干渉生成部２１１は、ビタビ復号回路１０５によって選択された状態毎の遷移列を用いて第１の干渉成分を生成する。なお、Ｍビット幅は、１ビット幅の信号を光ディスク１００に通したときに得られる応答信号の広がり幅より小さい。
【００４６】
第２の干渉生成部２１２は、２Ｍ個の検出信号（デジタル信号）の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より後の時刻に相当する第２の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を光ディスク１００に通したときに得られる第２の干渉成分（第２の干渉デジタル信号）を生成する。第２の干渉生成部２１２は、第２の所定区間にあり得る複数の状態の遷移列から生成された複数の第２の干渉成分のうち、ビタビ復号回路１０５において状態毎に最も確からしい状態の遷移列が得られた第２の干渉成分を用いる。
【００４７】
信号除去部２１３は、検出信号（デジタル信号）から第１の干渉成分（第１の干渉デジタル信号）及び第２の干渉成分（第２の干渉デジタル信号）を除去した信号をビタビ復号回路１０５のブランチメトリック回路２０２へ出力する。
【００４８】
また、第１の干渉生成部２１１は、周波数スペクトルで表される第１の干渉成分を生成する。第２の干渉生成部２１２は、周波数スペクトルで表される第２の干渉成分を生成する。信号除去部２１３は、検出信号の周波数スペクトルから第１の干渉成分の周波数スペクトル及び第２の干渉成分の周波数スペクトルを減算した周波数スペクトルを出力する。
【００４９】
なお、第１の干渉生成部２１１は、時間軸上の信号波形で表される第１の干渉成分を生成してもよい。第２の干渉生成部２１２は、時間軸上の信号波形で表される第２の干渉成分を生成してもよい。信号除去部２１３は、検出信号から第１の干渉成分及び第２の干渉成分を減算した信号を出力してもよい。
【００５０】
また、本実施の形態１において、光ディスク装置が復号装置の一例に相当し、光ディスク１００が媒体の一例に相当し、光ピックアップ１０１が光ピックアップの一例に相当し、干渉除去回路１０４が干渉除去部の一例に相当し、ビタビ復号回路１０５が第１の復号部の一例に相当し、第１の干渉生成部２１１が第１の干渉生成部の一例に相当し、第２の干渉生成部２１２が第２の干渉生成部の一例に相当し、信号除去部２１３が信号除去部の一例に相当する。
【００５１】
以上、干渉フィルタ２０１の処理区間は３２チャネルビットとしているが、処理区間の幅は、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）より長くするのが好ましい。処理区間の幅が符号間干渉の幅より短い場合、干渉デジタル信号を減算したデジタル信号に、時刻ｋから時刻ｋ＋４の区間以外のビット列の信号成分の影響が残留し、ブランチメトリック値に誤差として残ってしまう。ブランチメトリック値の誤差が大きくなると、復号性能が劣化することになる。
【００５２】
図５は、ＢＤＸＬのＯＴＦの周波数特性を示す図であり、図６は、図５に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。図６に示すように、再生信号は、約２０チャネルビットの幅に広がっており、処理区間は、２０チャネルビット以上にするのが好ましい。
【００５３】
また、図７は、記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクのＯＴＦの周波数特性を示す図であり、図８は、図７に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。図８に示すように、再生信号の幅は、ＢＤＸＬの再生信号の幅よりもさらに広がり、約３２チャネルビットの幅に広がっている。従って、記録線密度がＢＤＸＬの２倍の光ディスクでは、処理区間は、３２チャネルビット以上にするのが好ましい。この場合、時刻ｋから時刻ｋ＋４の区間以外のビット列の信号成分が残留せず、最適な条件で復号することができる。
【００５４】
次に、干渉フィルタ２０１及びブランチメトリック回路２０２における処理の具体的な例について図９及び図１０を用いて説明する。
【００５５】
図９は、図２に示す干渉フィルタ２０１の処理を説明するための図である。時刻ｋ−１での状態“００１１”から時刻ｋでの状態“０１１１”へ遷移するパス“００１１１”において、時刻ｋ−１までのパス選択の結果から、パスメモリ２０４には、パスメモリビット列１３０１の値が記憶されている。干渉フィルタ２０１は、パスメモリ２０４に記憶されているパスメモリビット列１３０１から干渉デジタル信号１３０２を算出する。前述のとおり、干渉デジタル信号１３０２は、ビット列をフーリエ変換した周波数スペクトルに再生処理系の周波数特性を乗算することによって算出してもよいし、１チャネルビットの記録マークの再生信号とビット列との畳込み演算によって算出してもよい。
【００５６】
同様に、干渉フィルタ２０１は、時刻ｋ＋５より後の予測ビット列から、干渉デジタル信号１３０４を算出する。干渉フィルタ２０１は、デジタル信号１３００から、干渉デジタル信号１３０２及び干渉デジタル信号１３０４を減算し、減算した値にさらに窓関数を乗算することにより、パスメモリビット列１３０１及び予測ビット列１３０３の信号成分を除去したデジタル信号を抽出する。
【００５７】
図１０は、図２に示すブランチメトリック回路２０２の処理を説明するための図である。干渉フィルタ２０１により抽出されたデジタル信号１４００がブランチメトリック回路２０２に入力される。ビット列１４０１は、時刻ｋでのパス“００１１１”に相当するビット列である。ブランチメトリック回路２０２は、前述の干渉デジタル信号の算出と同様に、ビット列１４０１に対応する期待値信号１４０２を算出する。ブランチメトリック回路２０２は、時刻毎に抽出したデジタル信号１４００の振幅と期待値信号１４０２の振幅との差の２乗の総和をブランチメトリック値として算出する。正しいビット列に対するブランチメトリック値が最小となる。
【００５８】
予測ビット列１３０３には複数の候補があり、それぞれの候補について干渉デジタル信号１３０４が算出される。そして、干渉デジタル信号１３０４からブランチメトリック値が算出され、ブランチメトリック値が最小となるビット列が予測ビット列１３０３として選択される。
【００５９】
時刻ｋ−１までに判定した状態Ｓにつながるパスに相当するビット列と、選択した時刻ｋ＋５より後の予測ビット列とによって、時刻ｋにおける状態Ｓに対して最も確からしい干渉デジタル信号が生成される。干渉デジタル信号は、図３９に示すトレリス線図の１０個の状態のそれぞれに対して別々に生成される。ブランチメトリック回路２０２は、干渉デジタル信号が除去されたデジタル信号から、それぞれの状態のブランチメトリック値を算出する。このように、現在時刻の前後の区間のビット列による干渉成分が除去されることにより、トレリス線図の拘束長を符号間干渉の幅に依存せずに決めることが可能となる。
【００６０】
以上によって、簡易なＰＲクラスによるＰＲＭＬ方式のように、ＳＮＲを悪化させることなく、ビタビ復号のトレリス線図の状態数を有限に抑えることができるようになり、光ディスクをさらに高密度化することが可能となる。
【００６１】
図１１は、記録線密度をＢＤＸＬの２倍にした光ディスクから検出される再生信号に対し、従来のＰＲＭＬ方式で復号した記録符号と、本実施の形態１の方式で復号した記録符号とのビットエラーレートのシミュレーション結果を示す図である。図１１では、１層あたりの記録容量が３３．４ＧＢであるＢＤＸＬの２倍の容量まで記録線密度を上げた光ディスクから検出される再生信号に対し、ビタビ復号回路１０５が出力する記録符号のビットエラーレートをシミュレーションにより評価している。
【００６２】
拘束長が１０以下でトレリス線図の状態数が１００以下程度で実現可能な簡易なＰＲクラスを用いた従来のＰＲＭＬ方式では、ノイズがゼロであってもビットエラーレートが４．０×１０−１である。そのため、従来のＰＲＭＬ方式では、情報を全く再生することができなかった。一方、本実施の形態１の方式におけるビットエラーレートは、従来のＰＲＭＬ方式に比べて低くなっており、情報を再生することが可能となった。
【００６３】
本実施の形態１の特徴は、ビタビ復号回路１０５に用いるトレリス線図の状態数に応じた最も可能性の高い記録符号ビット列をそれぞれ予測し、予測した記録符号ビット列に基づいてＯＴＦの特性を予測して作成されたフィルタを介して干渉デジタル信号を生成し、トレリス線図の各状態に対応した干渉デジタル信号を除去することである。
【００６４】
図１２は、従来のＰＲＭＬ方式におけるビタビ復号回路の構成を示す図である。従来のＰＲＭＬ方式では、適用するＰＲクラスの周波数特性に合うように、単一の波形等化フィルタ１６００が、再生信号に対して波形等化処理を行う。そして、ビタビ復号回路１６０１は、波形等化フィルタ１６００によって波形等化処理が行われた信号を復号する。
【００６５】
これに対して、本実施の形態１では、トレリス線図の各状態に応じて最も可能性の高い記録符号ビット列を予測して、予測した記録符号ビット列による干渉成分を再生信号から除去する干渉フィルタが各状態それぞれに設けられている。光ディスクに記録されたＮビットの記録符号を再生する場合、再生される記録符号ビット列の値には２Ｎの可能性があり、復号回路は、記録符号ビット列を判定する。従来のＰＲＭＬ方式を用いる復号回路は、再生している位置に前後する区間の干渉信号成分を、所定の等化特性を有する単一の波形等化フィルタで除去することで、干渉が生じる範囲をＭビットまで低減して、２Ｍの状態が存在することを仮定して復号を行っていた。
【００６６】
しかし、記録線密度が高くなって再生時の光学的分解能が無くなってくると、従来の所定の等化特性を有する単一の波形等化フィルタによって干渉信号成分を除去することは、高周波帯域のノイズが増幅されてＳＮＲが低下するため、非常に困難となる。一方、トレリス線図の状態数２Ｍを大きくすると、ビタビ復号回路の回路規模が指数関数的に増加するために実現が困難になる。
【００６７】
本実施の形態１は、トレリス線図の状態数２Ｍを従来と同等に小さくしながら、状態数に応じた干渉フィルタを設けて、干渉フィルタの干渉除去範囲をＫビットに拡張して、トレリス線図の状態数２Ｍに対してそれぞれ干渉がＫビットの範囲で除去された再生信号を生成する。干渉フィルタは、Ｋビットの範囲で可能性がある２Ｋ個の再生信号の状態の中から、トレリス線図の２Ｍ個の状態それぞれに応じて予測される記録符号ビット列で最も可能性の高い２Ｍ個の再生信号を予測する。
【００６８】
この干渉フィルタが用いられることで、ビタビ復号回路は、干渉が生じているＫビットの範囲の中で、記録符号ビット列として最も可能性が高い状態を残しながら、記録符号を復号することができる。そのため、図１１で示すように、非常に高い再生性能を実現できる。本実施の形態１の復号方式は、再生時の周波数帯域の制限によって広い時間範囲で干渉が生じた再生信号を、状態数２Ｍを増加させずに復号することができ、あたかもビタビ復号回路に用いるトレリス線図の状態数を２Ｋに拡大したのと同等の効果を得ることができる非常に優れた復号方式である。
【００６９】
（実施の形態２）
図１３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１００７、光ファイバ１００３及び受信器１００８を備える。
【００７０】
送信情報を送信する送信器１００７は、エラー訂正符号化回路１０００、変調回路１００１及び光変調回路１００２を備える。エラー訂正符号化回路１０００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１００１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１００２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１００３へ送出する。
【００７１】
光ファイバ１００３は、送信器１００７から伝送された光信号波形を受信器１００８へ伝送する。受信器１００８は、光復調回路１００４、復調回路１００５及びエラー訂正復号化回路１００６を備える。光復調回路１００４は、光ファイバ１００３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１００５は、変調回路１００１において用いられたＡＳＫ又はＰＳＫ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１００６は、光ファイバ１００３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。
【００７２】
以下に、受信器１００８の光復調回路１００４について詳細に説明する。図１４は、図１３に示す光復調回路１００４の構成を示すブロック図である。光復調回路１００４は、光検出器１１００、フィルタ回路１１０１、Ａ／Ｄコンバータ１１０２、干渉除去回路１１０３及びビタビ復号回路１１０４を備える。
【００７３】
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１１００に入力される。光検出器１１００は、光ファイバ１００３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。
【００７４】
図１５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１５に示すように、光検出器１１００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１００７の変調回路１００１における変調処理のチャネル周波数は、図１５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。
【００７５】
符号間干渉を有した状態の電気信号は、フィルタ回路１１０１に入力される。フィルタ回路１１０１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１１０２は、フィルタ回路１１０１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。干渉除去回路１１０３は、ビタビ復号回路１１０４におけるトレリス線図の状態数を所定の数に抑えるために、Ａ／Ｄコンバータ１１０２によって出力されたデジタル信号から、符号間干渉の成分を除去する。ビタビ復号回路１１０４は、符号間干渉が除去されたデジタル信号を、送信されたデジタル符号に復号する。
【００７６】
干渉除去回路１１０３及びビタビ復号回路１１０４の構成及び動作は、前述の実施の形態１の光ディスク装置における干渉除去回路１０４及びビタビ復号回路１０５の構成及び動作と同様である。干渉除去回路１１０３及びビタビ復号回路１１０４の詳細な構成は、図２に示す干渉除去回路１０４及びビタビ復号回路１０５と同じであり、干渉除去回路１１０３における干渉フィルタの動作は、図３に示す干渉除去回路１０４における干渉フィルタの動作と同じである。
【００７７】
なお、本実施の形態２において、光通信装置が復号装置の一例に相当し、光ファイバ１００３が媒体の一例に相当し、干渉除去回路１１０３が干渉除去部の一例に相当し、ビタビ復号回路１１０４が第１の復号部の一例に相当する。
【００７８】
実施の形態１では、図３に示すように、干渉フィルタの処理区間は３２チャネルビットとしているが、処理区間の幅は、送信された１チャネルビットの光信号波形に対し、光検出器１１００により光電変換されて得られた電気信号の広がり幅（符号間干渉の幅）より長くするのが好ましい。処理区間の幅が符号間干渉の幅より短い場合、干渉デジタル信号を減算したデジタル信号に、時刻ｋから時刻ｋ＋４の区間以外のビット列の信号成分の影響が残留し、ブランチメトリック値に誤差として残ってしまう。ブランチメトリック値の誤差が大きくなると、復号性能が劣化することになる。従って、処理区間の幅は、図１５に示す光電変換の周波数特性から決まる符号間干渉の幅より長くすることにより、時刻ｋから時刻ｋ＋４の区間以外のビット列の信号成分が残留せず、最適な条件で復号してデジタル符号を出力することができる。
【００７９】
これによって、光検出器１１００の光電変換の周波数特性による符号間干渉の影響を除去し、簡易かつ性能を劣化させることなく送信情報を復号することができるようになり、変調回路１００１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。
【００８０】
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、集積回路の一例であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）により実現してもよい。光ディスク装置及び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。また、構成要素の一部又は全てが１チップ化されてもよい。
【００８１】
なお、ここでは、集積回路の一例としてＬＳＩを挙げているが、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により、光ディスク装置及び光通信装置を実現してもよい。
【００８２】
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の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又は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。
【００８３】
さらには、半導体技術の進歩又は半導体技術から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。例えば、ＬＳＩに置き換わる集積化技術としては、バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【００８４】
（実施の形態３）
まず、本発明の実施の形態３に係る復号装置及び復号方法について説明する前に、従来技術の問題点について説明する。
【００８５】
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である最短マーク長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。
【００８６】
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。
【００８７】
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トレリス線図から最も確からしい状態遷移列を選択することによって、対応した元の変調信号に復号される。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としてユークリッド距離が用いられる。
【００８８】
図１６は、ユークリッド距離を求める様子を示す図である。例えば、実線で示す実際の再生信号と、破線で示す理想的な再生信号との差は、時刻ｔ＝４から時刻ｔ＝８までの間に発生している。実際の再生信号と理想的な再生信号との差の２乗を積算することにより、この２つの波形のユークリッド距離が求められる。例えば、ビタビ復号では、各時刻における状態Ｓｎ毎に、その状態Ｓｎに至る２つの状態遷移列のうち、ユークリッド距離が小さい方の状態遷移列が選択され、状態遷移列に対応した変調信号に復号される。２つの状態遷移列の選択の確からしさを示す値として、ユークリッド距離の差が用いられる。ユークリッド距離の差Ｌは下記の式（２）で定義される。
【００８９】
【数２】
0005587514.tif 000003
【００９０】
上記の式（２）において、ｙｉは時刻ｉにおける再生信号の値であり、Ａｉ及びＢｉは期待される２つの状態遷移列に対応した理想的な再生信号の値である。ユークリッド距離の差Ｌが大きいほど状態遷移列の選択の確からしさは高く、ユークリッド距離の差Ｌが小さいほど状態遷移列の選択の確からしさは低い。ユークリッド距離の差Ｌが小さい場合、ノイズの影響で誤った状態遷移列を選択する確率が高くなる。
【００９１】
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、ＢＤＸＬでは、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）。
【００９２】
図１７は、従来の光ディスク装置の構成を示す図である。図１７では、光ディスク１２００に記録されているユーザデータを再生する処理系に関する部分の構成を示している。図１７に示す光ディスク装置は、光ピックアップ１２０１、フィルタ回路１２０２、Ａ／Ｄコンバータ１２０３、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路１２０４、最尤復号回路１２０５、復調回路１２０６及びエラー訂正回路１２０７を備える。
【００９３】
光ディスク１２００には、ユーザデータ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変調信号に応じて、トラック上に記録マークが形成されている。記録されているユーザデータの再生は、光ピックアップ１２０１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。
【００９４】
光ピックアップ１２０１は、反射光量に応じた再生信号を検出する。フィルタ回路１２０２は、光ピックアップ１２０１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。フィルタ回路１２０２の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ１２０３及びＰＬＬ回路１２０４によって、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される。最尤復号回路１２０５は、前述のＰＲＭＬ方式により、デジタル信号を、トラックに記録された変調信号に復号する。
【００９５】
復調回路１２０６は、変調方式に従って、最尤復号回路１２０５によって復号された変調信号を変調符号化前のビット列に復調する。エラー訂正回路１２０７は、エラー訂正符号方式に従って、復調回路１２０６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、ユーザデータを出力する。ＢＤ及びＢＤＸＬでは、変調方式としてＲＬＬ（１，７）変調符号方式が用いられており、エラー訂正符号方式としてリードソロモン符号方式が用いられている。これによって、光ディスクの記録面上の傷、光ディスクの記録面上の汚れ、又は高密度化によるＳＮＲの低下に伴って発生する変調信号の復号エラーを訂正し、エラーなくユーザデータを再生する性能が確保されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００９６】
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。
【００９７】
前述のような光ディスクで用いられているＰＲＭＬ方式では、目標となるＰＲクラスの周波数特性に再生信号を等化し、同じＰＲクラスに基づいて構成したトレリス線図に従って、ＰＲ等化した再生信号に対してビタビアルゴリズムなどによる最尤復号が行われる。例えば、１層あたりの記録容量が３３．４ＧＢであるＢＤＸＬでは、ＰＲ（１，２，２，２，１）クラスが用いられる。
【００９８】
図１８は、ＢＤＸＬの光学的伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＯＴＦ）の周波数特性を示す図であり、図１９は、図１８に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。再生信号を等化する目標を、ＯＴＦの周波数特性に近いＰＲ（１，２，２，２，１）クラスにすることで、高域のノイズが大きく増幅されることがないようにしている。この場合、１チャネルビットの記録マークに対応する再生信号は、（１，２，２，２，１）の振幅を有する５チャネルビット幅の信号波形にＰＲ等化される。これは、５チャネルビット幅の符号間干渉が生じている状態である。
【００９９】
変調方式としてＢＤのようにＲＬＬ（１，７）変調符号方式を用いる場合の最短のマーク・スペース長は２チャネルビットであり、ＤＶＤのようにＲＬＬ（２，１０）変調符号方式を用いる場合の最短のマーク・スペース長は３チャネルビットである。ＰＲ（１，２，２，２，１）クラスの場合、符号間干渉の幅は前述のとおり５チャネルビット幅であるため、中心位置のチャネルビットから手前に３チャネルビット以上、あるいは後ろに３チャネルビット以上離れているところからの符号間干渉は発生しない。これらのことから、考慮しなければならない符号間干渉のパターンが少なく限定されることが分かる。
【０１００】
図２０は、光ピックアップに用いられる光の波長が４０５ｎｍであり、光ピックアップに用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．８５であり、変調方式がＲＬＬ（２，１０）変調符号方式であり、１チャネルビットの長さが５５．８ｎｍである場合において、再生信号を最尤復号するときに発生した状態遷移列を判定するユークリッド距離の差の出現頻度を示す図である。高い頻度で発生しているユークリッド距離の差０．１２の状態遷移列の判定は、マークとスペースとの境界が１チャネルビットだけ異なる１チャネルビット差のパターンの比較により行われる。この１チャネルビット差によって発生するユークリッド距離の差０．１２は、この線密度条件において１チャネルビットの再生信号の波形（図１９）の２乗積算値（以後、１チャネルビットエネルギーと呼ぶ）に等しく、ＳＮＲを有効に活用して最尤復号できているといえる。
【０１０１】
図２１は、１チャネルビットの長さが２８ｎｍになるまで高線密度化したときのＯＴＦの周波数特性を示す図であり、図２２は、図２１に示す周波数特性において、１チャネルビットの記録マークを再生したときに得られる再生信号を示す図である。図２１の状態のままでは、図２２に示すように、１チャネルビットの再生信号の波形は、前後あわせて約３２チャネルビット程度まで拡散しており、非常に広い範囲での符号間干渉が発生してしまう。従来のように、例えば、ＯＴＦに合わせたＰＲ（１，２，３，４，５，６，６，６，５，４，３，２，１）クラスの周波数特性に再生信号を等化してもよいが、それでも１３チャネルビット幅の符号間干渉が残ることになる。これだけ広い幅での符号間干渉が発生すると、符号間干渉が及んでいる幅において存在しうる変調信号のビットパターンは指数関数的に増加する。
【０１０２】
図２３は、１チャネルビットの長さが２８ｎｍであるときの最尤復号において発生した状態遷移列を判定するユークリッド距離の差の出現頻度を示す図である。１チャネルビットの長さが２８ｎｍである線密度条件での１チャネルビットエネルギーの値は０．０４である。図２３では、前述の１チャネルビットの長さが５５．８ｎｍである線密度条件における１チャネルビットエネルギーよりも小さい１チャネルビットエネルギーが非常に多く発生していることがわかる。これらは、図２１に示すＯＴＦのゲインがゼロになるカットオフ周波数よりも高い周波数になる５チャネルビット以下の長さのマーク・スペースを含むパターンであり、例えば３チャネルビットのマークが１チャネルビット分だけ前あるいは後に移動して２チャネルビットの差となっているパターンなどがある。
【０１０３】
このように、従来のユークリッド距離の差に基づいた最尤復号では、高線密度化して符号間干渉が拡大すると、同時に処理するチャネルビット幅が増えて、判定する状態遷移列において複数のチャネルビットの差が存在するユークリッド距離の差同士を比較しなければならない。複数のチャネルビットの差は、ＯＴＦの周波数特性の影響を受けるため、ユークリッド距離の差は非常に小さくなる。換言すれば、元の変調信号間のハミング距離が大きいにも関わらず、周波数帯域が制限された伝送路を介して得られた再生信号のユークリッド距離の差は非常に小さくなってしまうといえる。
【０１０４】
しかし、反射光に含まれるノイズ又は回路上でのノイズは、記録線密度とは関係なく同様に印加されるため、ユークリッド距離の差が小さい状態遷移列の判定はノイズの影響により非常に誤りやすくなってしまう。この結果、２値化復号した変調信号ではハミング距離が大きいため、非常にエラービット数が多くなってしまう。このように、１チャネルビットエネルギーは０．０４であるものの、帯域が制限された周波数特性の影響によりＳＮＲを有効に活用することができず、高線密度化が非常に困難になるという課題がある。
【０１０５】
また、再生信号の欠落又は歪みに対する復号能力を高める方法として、図２４に示すように、エラー訂正結果を再度変調した再変調信号をフィードバックする構成が提案されている（例えば、非特許文献２及び特許文献２参照）。図２４は、従来の別の光ディスク装置の構成を示す図である。
【０１０６】
最尤復号回路２０００は、デジタル信号を、トラックに記録された変調信号に復号する。復調回路２００１は、復号された変調信号を変調符号化前のビット列に復調する。エラー訂正回路２００２は、エラー訂正符号方式に従って復調されたビット列に含まれるエラーを訂正し、ユーザデータを出力する。再変調回路２００３は、エラー訂正した結果を再度変調した再変調信号を出力する。最尤復号回路２０００は、２回目の再生処理として、再変調信号を用いて１回目の再生処理で復号誤りがあった箇所の再生信号を補正しながら、デジタル信号を変調信号に再度復号する。２回目の再生処理における復調回路２００１以降の動作は１回目の再生処理と同様である。
【０１０７】
しかしながら、従来の方式によれば、最尤復号回路２０００が１回目と同じ条件での再生処理を単純に繰り返すだけであるため、ユークリッド距離の差が小さいままで復号の判定を行っていることは変わっていない。このため、ユークリッド距離の差が小さいことが復号性能の支配的要因であるままであり、復号結果においてＳＮＲに対するビットエラーレートの改善効果は得られない。従来の方式では、再生信号の欠落又は歪みを複数回の復号処理によって補正することにより、エラーを低減することが可能である。しかし、ＳＮＲに対するビットエラーレートの改善効果は得られないため、周波数帯域の制限にともなってＳＮＲが低下するという高線密度化の問題点を解決することは困難である。
【０１０８】
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も必要となる。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。
【０１０９】
このため、光検出器における光電変換時に、１チャネルビット幅で送信された信号が、１チャネルビット幅より広がった波形として検出される符号間干渉が発生する。送信器側の光変調器でチャネル周波数を高くするほど、符号間干渉の広がるチャネルビット幅が広がることになる。そのため、従来の光通信においては、光ディスクの場合と同様に、受信信号からデジタル情報を復号する際に、復号性能とトレリス線図の簡易化とを両立することが困難になり、通信速度の向上又は遅延時間の短縮の妨げとなるという課題がある。また、光検出器の感度を上げることもできるが、この場合、光検出器のサイズが大きくなり、消費電力も大きくなるという課題がある。
【０１１０】
図２５は、本発明の実施の形態３における光ディスク装置の構成を示す図である。なお、図２５では、光ディスク３００からユーザデータを再生する処理系に関する部分の構成を示している。図２５に示す光ディスク装置は、光ピックアップ３０１、フィルタ回路３０２、Ａ／Ｄコンバータ３０３、ＰＬＬ回路３０４、最尤復号回路３０５、復調回路３０６、エラー訂正回路３０７、再変調回路３０８、干渉除去回路３０９、エネルギー復号回路３１０、復調回路３１１及びエラー訂正回路３１２を備える。
【０１１１】
光ディスク３００には、ユーザデータ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変調信号に応じて、トラック上に記録マークが形成されている。記録されているユーザデータを再生する再生処理は、光ピックアップ３０１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。
【０１１２】
光ピックアップ３０１は、レーザ光を光ディスク３００に照射し、光ディスク３００からの反射光を受光する。光ピックアップ３０１は、光ディスク３００からの反射光量に応じた再生信号（検出信号）を検出する。フィルタ回路３０２は、光ピックアップ３０１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３０３及びＰＬＬ回路３０４は、フィルタ回路３０２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。
【０１１３】
最尤復号回路３０５は、デジタル信号を、トラックに記録された元の変調信号に復号する。最尤復号回路３０５は、所定のエラー訂正符号方式によるエラー訂正符号及び所定の変調方式による変調符号化が行われたデジタル情報を光ディスク３００に通したときに得られる検出信号と、任意のパターン信号を光ディスク３００に通したときに得られる期待値信号との差分を算出し、算出した差分が最も小さくなるパターン信号を復号信号（第１の復号信号）として出力する。なお、変調方式は、ランレングス制限変調符号方式であることが好ましい。また、エラー訂正符号方式は、復調回路３０６からの復調信号のビットエラーレートを低減可能なエラー訂正能力を保持する符号化率を有することが好ましい。
【０１１４】
最尤復号回路３０５は、ビット間の干渉が生じるＫビット幅の範囲で可能性のある２Ｋ個のパターン信号の中から、検出信号との差分が最も小さくなるパターン信号を第１の復号信号として出力する。
【０１１５】
復調回路３０６は、変調方式の規則に従って、最尤復号回路３０５によって復号された変調信号を変調符号化前のビット列に復調する。復調回路３０６は、最尤復号回路３０５から出力された第１の復号信号を変調方式に従って復調することにより復調信号（第１の復調信号）を生成する。
【０１１６】
エラー訂正回路３０７は、エラー訂正符号方式に従って、復調回路３０６によって復調されたビット列に含まれるエラーを訂正する。エラー訂正回路３０７は、第１の復調信号をエラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することによりデジタル信号（第１のデジタル信号）を生成する。
【０１１７】
再変調回路３０８は、エラー訂正回路３０７によってエラー訂正されたビット列を再度変調方式の規則に従って変調し、再変調した信号を再変調信号として出力する。再変調回路３０８は、第１のデジタル信号を変調方式に従って再変調することにより再変調信号を生成する。
【０１１８】
干渉除去回路３０９は、再変調回路３０８によって出力された再変調信号を用いてデジタル信号に発生している符号間干渉をキャンセルする。干渉除去回路３０９は、所定の周波数特性によってデジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、再変調信号を用いてＫビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する。なお、Ｍビット幅は、２ビット幅であることが好ましい。
【０１１９】
エネルギー復号回路３１０は、干渉除去回路３０９によって符号間干渉がキャンセルされたデジタル信号を、１チャネルビットエネルギーを使って変調信号に復号する。エネルギー復号回路３１０は、干渉除去回路３０９によって抽出された２Ｍ個の検出信号と、２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号とのＫビット幅の範囲における差分積算値を算出し、算出した差分積算値が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより復号信号（第２の復号信号）を生成する。エネルギー復号回路３１０は、ビタビアルゴリズムを用いて状態の遷移列を選択する。
【０１２０】
復調回路３１１は、前述の復調回路３０６と同じく、変調方式の規則に従って、エネルギー復号回路３１０によって復号された変調信号を変調符号化前のビット列に復調する。復調回路３１１は、エネルギー復号回路３１０から出力される第２の復号信号を変調方式に従って復調することにより復調信号（第２の復調信号）を生成する。
【０１２１】
エラー訂正回路３１２は、エラー訂正符号方式に従って、復調回路３１１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、ユーザデータを出力する。エラー訂正回路３１２は、復調回路３１１から出力される第２の復調信号をエラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することによりユーザデータ（第２のデジタル信号）を生成する。
【０１２２】
以上のように、本発明の実施の形態３における光ディスク装置は、２回の復号処理を行うことにより、ユーザデータを再生する。
【０１２３】
図２６は、ユーザデータを光ディスク３００のトラックに記録する際におけるエラー訂正符号化処理及び変調符号化処理の流れを示す図である。元のユーザデータ４００は、所定の順番に並べられる。そして、低密度パリティ検査符号（以後、ＬＤＰＣとする）方式に従って符号語毎に計算されたパリティ４０１が、ユーザデータ４００に付加される。次に、生成したユーザデータ４００とパリティ４０１とを所定の規則で並びかえるインターリーブが行われる。インターリーブされたデータ４０２は、所定の単位で区切られ、ＲＬＬ（２，１０）変調符号方式などの変調符号方式に従って変調信号４０４に変換される。分割された変調信号４０４の間には、ビット位置が判定できるようにＩＤ情報を含んだ同期コード４０３が挿入されている。この同期コード４０３と変調信号４０４とが、光ディスク３００のトラックに記録される。１回目の復号処理における最尤復号回路３０５と復調回路３０６とエラー訂正回路３０７とは、上記の変調方式とエラー訂正符号方式とに従って復号処理を行う。
【０１２４】
光ディスクのように再生時に帯域制限されるとともに干渉のある再生系では、ユークリッド距離の差が小さくなり十分な再生性能が得られないという課題がある。この課題を解決する本実施の形態３のポイントについて詳しく説明するために、まず干渉の全くない理想的な２元伝送路でのＬＤＰＣの能力について図２７を用いて説明する。
【０１２５】
図２７は、符号化率が０．８７であるＬＤＰＣの２元伝送路モデルにおけるエラー訂正能力を示す図である。ＬＤＰＣのエラー訂正能力は非常に高いことが一般的に知られている。例えば１００００ビット以上の非常に長い符号長とすることにより、エラー訂正前のビットエラーレートが２×１０−２を下回ると急激にエラー訂正後のビットエラーレートが低く抑えられることが分かる。
【０１２６】
図２７において、横軸は、再生信号の振幅と、再生信号の振幅を１とした場合に加えられるガウスノイズの標準偏差σとの比であるＳＮＲを示している。ＬＤＰＣの訂正限界のＳＮＲは、約１２ｄＢであり、符号間干渉が全く生じていない２元伝送路ではシャノン限界に迫る性能を実現できている。しかし、例えば光ディスクからユーザデータを再生する処理系で、記録線密度の向上を図ると、ＬＤＰＣで十分な訂正が可能な再生系のＳＮＲを有しているにも関わらず、十分な性能を実現できない。この理由は、光ディスクの記録線密度を高くすると、光ビームの分解能よりも小さい記録マークを再生する必要が生じるためである。この際には、前述したような状態遷移列の判定におけるユークリッド距離の差が小さくなるという課題が発生し、復号後のビットエラーレートを下げることができない。このような特性について図２８を用いて説明する。
【０１２７】
図２８は、低域通過の周波数特性を有している光ディスク３００から光ピックアップ３０１によって検出した再生信号を、最尤復号回路３０５で復号した信号のビットエラーレートとＳＮＲとの関係を示す図である。最尤復号により最も確からしい復号が行われているにも関わらず、１回目の最尤復号結果は、２元伝送路の最尤復号結果の特性に大きく及ばない。２元伝送路と同等のビットエラーレートを得るためには、光ディスクの再生系は、ＳＮＲを約７ｄＢ程度向上させる必要がある。また、従来の方式のように、１回目と同じ最尤復号回路３０５で２回目の復号が行われたとしても、前述のとおりユークリッド距離の差は小さいままである。そのため、ＳＮＲに対するビットエラーレートは同じ特性であり、改善効果は得られない。
【０１２８】
最尤復号回路３０５は、ユークリッド距離の差に基づいて元の変調信号に復号する。例えば、図２２に示すように、１チャネルビットの再生信号は約３２チャネルビットに渡って広がっており、約３２チャネルビットの幅で符号間干渉が発生している。最尤復号回路３０５は、符号間干渉が発生している３２チャネルビットの幅で存在し得る変調信号に対応した期待値信号と、実際に得られた再生信号とのユークリッド距離が最も小さくなる変調信号を探索し、探索した変調信号を復号結果として出力する。最尤復号回路３０５の復号方法はこのような復号方法であるため、高線密度化によって周波数帯域が低域側に大幅に制限されると、ＯＴＦのゲインがゼロになるカットオフ周波数よりも高い周波数になる短いマーク・スペースを含むパターンに関するユークリッド距離の差が非常に小さくなり、ビットエラーレートが２元伝送路の最尤復号結果よりも大きく悪化してしまうことになる。
【０１２９】
このように、帯域は制限されているものの、本来エラー訂正に十分なＳＮＲを再生伝送路が有しているにも関わらず、帯域が制限された伝送路においてはシャノン限界の性能を実現することができない。本実施の形態３は、シャノン限界に迫るはずのＬＤＰＣを用いたにも関わらず、帯域が制限された伝送路を通過した信号においては、シャノン限界の性能を実現できていないという課題を根本的に解決する手段を提供する。
【０１３０】
本実施の形態３のポイントは、従来の方式のように同じ条件の最尤復号回路３０５で復号処理を繰り返すのではなく、２回目の復号処理は、干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０により、１回目とは異なる条件で復号することである。干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０について、以降で詳細に説明する。
【０１３１】
再変調回路３０８は、図２６に示すユーザデータを光ディスク３００のトラックに記録する際におけるエラー訂正符号化処理及び変調符号化処理と同様の処理を行う。再変調回路３０８によって得られた再変調信号を用いる干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０の詳細な構成について、図２９を用いて説明する。
【０１３２】
図２９は、本発明の実施の形態３における干渉除去回路及びエネルギー復号回路の詳細な構成を示すブロック図である。干渉除去回路３０９は、干渉信号生成回路５０１，５０３，５０５及び減算器５００，５０２，５０４を備える。
【０１３３】
干渉信号生成回路５０１は、再変調信号を光ディスク３００に記録して光ピックアップ３０１で検出したときに得られる部分的な再生信号である干渉信号を生成する。干渉信号生成回路５０３，５０５は、干渉信号生成回路５０１と同様に、エネルギー復号回路３１０における２つの判定結果に基づいて、それぞれに対応した２つの干渉信号を生成する。減算器５００，５０２，５０４は、再生信号を１チャネルビット毎にサンプリングしたデジタル信号から、これらの干渉信号を減算処理する。
【０１３４】
干渉信号生成回路５０３，５０５は、２Ｍ個の検出信号の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より前の時刻に相当する第１の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を前記媒体に通したときに得られる第１の干渉成分を生成する。干渉信号生成回路５０１は、２Ｍ個の検出信号の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より後の時刻に相当する第２の所定区間に相当する再変調信号のビット列を光ディスク３００に通したときに得られる第２の干渉成分を生成する。減算器５００，５０２，５０４は、デジタル信号（検出信号）から第１の干渉成分及び第２の干渉成分を除去した信号をエネルギー復号回路３１０へ出力する。
【０１３５】
エネルギー復号回路３１０は、期待値００誤差回路５０６、期待値１０誤差回路５０７、状態０選択回路５０８、状態０パスメモリ５０９、期待値０１誤差回路５１０、期待値１１誤差回路５１１、状態１選択回路５１２、状態１パスメモリ５１３及びパスメモリ選択回路５１４を備える。
【０１３６】
期待値００誤差回路５０６は、２つの干渉を除去した後のデジタル信号を干渉除去回路３０９から受け取り、受け取ったデジタル信号と、２チャネルビットの値が００である場合の期待値信号との誤差を求める。期待値１０誤差回路５０７は、期待値００誤差回路５０６と同様に、２つの干渉を除去した後のデジタル信号を干渉除去回路３０９から受け取り、受け取ったデジタル信号と、２チャネルビットの値が１０である場合の期待値信号との誤差を求める。期待値０１誤差回路５１０は、２つの干渉を除去した後のデジタル信号を干渉除去回路３０９から受け取り、受け取ったデジタル信号と、２チャネルビットの値が０１である場合の期待値信号との誤差を求める。期待値１１誤差回路５１１は、２つの干渉を除去した後のデジタル信号を干渉除去回路３０９から受け取り、受け取ったデジタル信号と、２チャネルビットの値が１１である場合の期待値信号との誤差を求める。
【０１３７】
状態０選択回路５０８は、期待値００誤差回路５０６によって求められた期待値００との誤差と、期待値１０誤差回路５０７によって求められた期待値１０との誤差とを比較して、いずれか一方を選択する。状態１選択回路５１２は、期待値０１誤差回路５１０によって求められた期待値０１との誤差と、期待値１１誤差回路５１１によって求められた期待値１１との誤差とを比較して、いずれか一方を選択する。状態０パスメモリ５０９は、状態０選択回路５０８による選択結果を保存する。状態１パスメモリ５１３は、状態１選択回路５１２による選択結果を保存する。パスメモリ選択回路５１４は、最終的に変調信号を出力する。
【０１３８】
なお、本実施の形態３において、光ディスク装置が復号装置の一例に相当し、光ディスク３００が媒体の一例に相当し、光ピックアップ３０１が光ピックアップの一例に相当し、干渉除去回路３０９が干渉除去部の一例に相当し、エネルギー復号回路３１０が第１の復号部の一例に相当し、最尤復号回路３０５が第２の復号部の一例に相当し、復調回路３０６が第１の復調部の一例に相当し、エラー訂正回路３０７が第１のエラー訂正部の一例に相当し、再変調回路３０８が再変調部の一例に相当し、復調回路３１１が第２の復調部の一例に相当し、エラー訂正回路３１２が第２のエラー訂正部の一例に相当し、干渉信号生成回路５０３，５０５が第１の干渉生成部の一例に相当し、干渉信号生成回路５０１が第２の干渉生成部の一例に相当し、減算器５００，５０２，５０４が信号除去部の一例に相当する。
【０１３９】
まず、干渉除去回路３０９の動作について説明する。干渉除去回路３０９は、エネルギー復号回路３１０での状態に対応して減算器５０２，５０４を備え、各状態における判定結果を記憶しているパスメモリのビット列と、各状態の次に継続する状態遷移列に対応した再変調信号のビット列とを用いて、デジタル信号からそれぞれのビット列に起因する干渉信号成分を除去する。
【０１４０】
図３０は、図２９に示す干渉除去回路３０９における信号処理の動作を説明するための図である。
【０１４１】
現時刻ｋにおいて、干渉信号生成回路５０３，５０５は、過去の時刻ｋ−１５から時刻ｋ−１までの１５チャネルビット区間で、エネルギー復号回路３１０において状態Ｓ（Ｓは０又は１）に対して判定した状態０パスメモリ５０９及び状態１パスメモリ５１３から過去のビット列６００を抽出する。また、干渉信号生成回路５０１は、状態Ｓに対して次につづく時刻ｋ＋２から時刻ｋ＋１６までの１５チャネルビット区間で、再変調回路３０８から得られた再変調信号から未来のビット列６０１を抽出する。これにより、時刻ｋ−１５から時刻ｋ＋１６までの３２チャネルビットのビット列が作られる。
【０１４２】
干渉信号生成回路５０３，５０５は、光ディスク３００に記録された現時刻より前のビット列を、光ピックアップ３０１で検出されてから、フィルタ回路３０２及びＡ／Ｄコンバータ３０３を通過するまでに相当する再生処理系の周波数特性を通して得られるデジタル信号に含まれる干渉信号として、それぞれ算出する。また、干渉信号生成回路５０１は、光ディスク３００に記録された現時刻より後のビット列を、光ピックアップ３０１で検出されてから、フィルタ回路３０２及びＡ／Ｄコンバータ３０３を通過するまでに相当する再生処理系の周波数特性を通して得られるデジタル信号に含まれる干渉信号として算出する。
【０１４３】
干渉信号生成回路５０１，５０３，５０５は、ビット列をフーリエ変換した周波数スペクトルに、再生処理系の周波数特性を乗算することによって、干渉信号を算出する。なお、干渉信号生成回路５０１，５０３，５０５は、再生処理系の周波数特性から１チャネルビットの記録マークの再生信号を算出し、算出した再生信号とビット列との畳込み演算を行うことによって、干渉信号を算出してもよい。
【０１４４】
減算器５００，５０２，５０４は、こうして得られた３つ干渉信号を、ＰＬＬ回路３０４から出力された時刻ｋ−１５から時刻ｋ＋１６の区間のデジタル信号から減算する。まず、減算器５００は、未来のビット列６０１に基づいて干渉信号生成回路５０１によって生成された未来の干渉信号６０３を、デジタル信号６０４から減算する。次に、減算器５０２は、状態０に対する過去のビット列６００に基づいて干渉信号生成回路５０３によって生成された過去の干渉信号６０２を、デジタル信号６０４から減算し、状態０に対する干渉除去後のデジタル信号を出力する。同様に、減算器５０４は、状態１に対する過去のビット列６００に基づいて干渉信号生成回路５０５によって生成された過去の干渉信号６０２を、デジタル信号６０４から減算し、状態１に対する干渉除去後のデジタル信号を出力する。このようにして、時刻ｋ−１５から時刻ｋ−１の区間と時刻ｋ＋１から時刻ｋ＋１６の区間とのビット列に起因する信号成分が除去された干渉除去後のデジタル信号が得られる。
【０１４５】
次に、エネルギー復号回路３１０の動作について説明する。
【０１４６】
干渉除去後のデジタル信号には、時刻ｋから時刻ｋ＋１の２チャネルビット区間のビット列のみが含まれている。そのため、エネルギー復号回路３１０は、図３１に示す拘束長が２である非常に簡易な構成のトレリス線図に従って状態遷移列を判定し、復号結果として変調信号を出力することができる。図３１は、エネルギー復号回路に適用されるトレリス線図を示す図である。
【０１４７】
図３１に示すトレリス線図において、パス００は前述の期待値００に相当し、パス１０は前述の期待値１０に相当し、パス０１は前述の期待値０１に相当し、パス１１は前述の期待値１１に相当する。それぞれのパスの期待値に対する誤差が期待値００誤差回路５０６、期待値１０誤差回路５０７、期待値０１誤差回路５１０及び期待値１１誤差回路５１１によって算出される。それぞれの期待値に対応した期待値信号は、前述の干渉信号の生成と同様に、時刻ｋから時刻ｋ＋１の２チャネルビットに期待値を加えた３２チャネルビットのビット列を、光ディスク３００に記録し、光ピックアップ３０１で検出し、フィルタ回路３０２、Ａ／Ｄコンバータ３０３及びＰＬＬ回路３０４までに相当する再生処理系の周波数特性を通して得られるデジタル信号として求められる。
【０１４８】
干渉除去後のデジタル信号とそれぞれの期待値信号との誤差は、時刻ｋ−１５から時刻ｋ＋１６のそれぞれの時刻位置毎に振幅値の差の２乗を算出し、時刻ｋ−１５から時刻ｋ＋１６の区間で積算した値である。あるいは、干渉除去後のデジタル信号とそれぞれの期待値信号との誤差は、それぞれの信号の周波数スペクトルにおいて、周波数毎にスペクトル値の差の２乗を算出し、周波数ゼロから、ＯＴＦのゲインがゼロとなる周波数までの周波数帯域で積算した値でもよい。
【０１４９】
それぞれの期待値との誤差が算出された後、図３１に示すトレリス線図に従い、状態０選択回路５０８は、期待値００との誤差と期待値１０との誤差とを比較し、値が小さい方の誤差を選択する。すなわち、状態０選択回路５０８は、時刻ｋ＋１の位置のビットの値が０であると仮定したときに、時刻ｋの位置のビットの値が０であるか１であるかを判定している。期待値００との誤差の方が期待値１０との誤差より小さい場合は、状態０パスメモリ５０９は、時刻ｋのビットの値として０を記憶する。一方、期待値１０との誤差の方が期待値００との誤差より小さい場合は、状態０パスメモリ５０９は、時刻ｋ−１より前のビットの値を状態１パスメモリ５１３で保持している値に置き換え、時刻ｋのビットの値として１を記憶する。
【０１５０】
同様に、状態１選択回路５１２は、期待値０１との誤差と期待値１１との誤差とを比較し、値が小さい方の誤差を選択する。すなわち、状態１選択回路５１２は、時刻ｋ＋１の位置のビットの値が１であると仮定したときに、時刻ｋの位置のビットの値が０であるか１であるかを判定している。期待値１１との誤差の方が期待値０１との誤差より小さい場合は、状態１パスメモリ５１３は、時刻ｋのビットの値として１を記憶する。一方、期待値０１との誤差の方が期待値１１との誤差より小さい場合は、状態１パスメモリ５１３は、時刻ｋ−１より前のビットの値を状態０パスメモリ５０９で保持している値に置き換え、時刻ｋのビットの値として０を記憶する。
【０１５１】
従来のＰＲＭＬ方式のように高線密度化に合わせて拘束長を長くすると、トレリス線図の状態数が増加し、その結果、長い時間区間で様々な状態遷移列の比較が必要となる。この状態遷移列の比較の中には、例えば３チャネルビットの記録マークが１チャネルビット分だけ前又は後に移動して２チャネルビットの差となっているパターンなど、ＯＴＦのゲインがゼロになるカットオフ周波数よりも高い周波数になる短い記録マーク・スペースを含むパターンの比較がある。これらは、高線密度化による周波数特性の影響を受けることにより、パターン間の差、すなわちユークリッド距離の差が非常に小さくなってしまい、ノイズにより判定が誤りやすくなる。
【０１５２】
しかし、本発明の実施の形態３では、干渉除去回路３０９により判定するビットが２チャネルビットに限定されることにより、図３１に示すトレリス線図のように、状態数が２つしかない。その結果、常に状態遷移列が選別されるようになり、従来のように長い時間区間で異なる状態遷移列の比較は不要となる。このため、状態０選択回路５０８と状態１選択回路５１２とにおける状態遷移列の比較において、高線密度化による周波数特性の影響を受けて急激にユークリッド距離の差が小さくなってしまうことがなくなる。
【０１５３】
図３２は、状態０選択回路５０８と状態１選択回路５１２とでの状態遷移列の比較判定に用いる期待値との誤差の差分、すなわちユークリッド距離の差の出現頻度を示す図である。従来の最尤復号において発生した状態遷移列を判定するユークリッド距離の差を示した図２３では、１チャネルビットエネルギーの値０．０４よりも小さい値が非常に多く発生していた。これに対し、図３２では、１チャネルビットエネルギーの値０．０４より小さい値が発生していない。すなわち、光ディスク３００に記録し、光ピックアップ３０１で検出するという伝送路のＳＮＲを最大限に活用した復号が実現できていると言える。
【０１５４】
従来の方式は、同じ条件の復号処理が繰り返されるだけであるため、ユークリッド距離の差に変化はない。しかしながら、本実施の形態３では、１チャネルビットエネルギーを抽出するように２回目の復号処理が行われているため、図３２に示すように、ユークリッド距離の差を、１回目の復号処理の時のユークリッド距離の差より大きくすることができる。
【０１５５】
パスメモリ選択回路５１４は、状態０パスメモリ５０９に保持されたビット列と、状態１パスメモリ５１３に保持されたビット列とのいずれかを選択し、選択したビット列を復号した変調信号として出力する。パスメモリ選択回路５１４は、状態０選択回路５０８で選択した誤差の値と、状態１選択回路５１２で選択した誤差の値とを比較し、値が小さい方を選択して出力する。
【０１５６】
図３３は、復号後のビットエラーレートをシミュレーションで評価した結果を示す図である。最尤復号回路３０５による１回目の復号後のビットエラーレートは、前述のとおり、１チャネルビットエネルギーを活用する前のユークリッド距離の差が小さいままの状態での結果であるので、十分によいビットエラーレートが得られているとは言えない。符号長が長くエラー訂正能力が高いＬＤＰＣによるエラー訂正の結果を用い、干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０を通して２回目の復号処理が行われることにより、２回目の復号後のビットエラーレートが１回目のビットエラーレートより大きく改善され、２元伝送路の特性に近づいている。
【０１５７】
光ディスクの再生系において、２元伝送路の特性と同じＳＮＲ及びビットエラーレートが実現できていれば、ＳＮＲを最大限活用してシャノン限界の性能を実現できているといえる。従来の方式では、復号における判定時のユークリッド距離の差が小さいままであるため、ＳＮＲを活用できておらず、２元伝送路の特性に対して約７ｄＢ劣っていた。本実施の形態３の復号方法によれば、ＳＮＲが約１７ｄＢ以上である領域において、２元伝送路とほぼ同等のビットエラーレートを達成している。したがって、帯域が制限された伝送路を通過した信号においても、２元伝送路と同じくシャノン限界に迫るＬＤＰＣの性能を実現できているといえる。
【０１５８】
ＳＮＲが約１７ｄＢ以下である領域においては、２回目の復号結果と２元伝送路の特性との間に差が残っているが、この差はＬＤＰＣのエラー訂正能力の影響である。ＬＤＰＣの符号化率又は符号長を変えることによってエラー訂正能力を高めれば、低いＳＮＲにおいても２回目の復号結果を２元伝送路の特性と同等にすることができる。
【０１５９】
最尤復号回路３０５でのユークリッド距離の差は０．０１程度の値が多くある。これに対し、干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０によって、データビット毎に１チャネルビットエネルギーが抽出されることにより、干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０でのユークリッド距離の差は０．０４程度の値が多くある。したがって、復号性能は、４倍近く拡大されている。これは、パターンを判定する際のランダムノイズに対する余裕が４倍近く大きくなったということである。これによって、同様のレベルのランダムノイズによる復号誤りがほとんど発生しなくなり、従来の方式に比べて本実施の形態３の方式が非常に高い復号能力を実現できていることが分かる。
【０１６０】
従来の方式では、高線密度化に伴う周波数帯域の制限によりユークリッド距離の差が急速に小さくなってしまい、エラー訂正能力の高いＬＤＰＣを用いても十分な再生性能を確保することが困難であった。しかし、本実施の形態３の復号方法では、ＬＤＰＣが２回目以降の処理に用いられることにより、ユークリッド距離の差が１チャネルビットエネルギーの分まで拡大して復号性能が大きく向上しており、高線密度化に対応できる再生性能の確保を実現している。周波数利用効率の高い再生性能を達成するためには、従来から提案されている通りエラー訂正能力の高いＬＤＰＣのような誤り訂正符号が必須である。周波数帯域が制限され符号間干渉が発生する伝送路では、さらに１チャネルビットエネルギーを抽出する復号処理が重要である。本実施の形態３は、これを実現する復号方法であり、１チャネルビットエネルギーを最大限活用することにより可能となる再生性能の限界レベルであるシャノン限界に、周波数帯域の制限による符号間干渉が生じている状態においても迫ることができる。
【０１６１】
以上において、本実施の形態３の光ディスク装置は復号処理を２回行う構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、光ディスク装置は復号処理を３回以上行う構成としてもよい。エラー訂正符号がエラー数を少しでも低減できるビットエラーレートより低い範囲であれば、以上のように１チャネルビットエネルギーを抽出しながら複数回の復号処理が行われることで、ビットエラーレートを大幅に下げることができる。光ディスク３００に記録して光ピックアップ３０１で検出する伝送路のＳＮＲにおいてエラー数を低減できるエラー訂正能力を有するように、エラー訂正符号化の符号化方式、符号化率又は符号長などが決定されれば、エラーなく情報を再生することができる。
【０１６２】
また、以上において、エラー訂正符号はＬＤＰＣであるとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。エラー訂正符号は例えばリードソロモン符号でもよい。図３４は、符号化率が０．８７であるリードソロモン符号におけるエラー訂正能力を示す図である。図２７に示すＬＤＰＣのエラー訂正能力に比べて、リードソロモン符号のエラー訂正能力は劣る。しかしながら、リードソロモン符号でエラー数を低減する効果が得られるレベルのＳＮＲにおいて、干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０が用いられることにより、ＬＤＰＣと同様に２回目の復号処理のビットエラーレートを大幅に下げることができる。
【０１６３】
また、光ディスク装置は、図２５に示す直列に各回路が配置された構成ではなく、例えば図３５に示すように、フィードバック型の構成としてもよい。
【０１６４】
図３５は、本発明の実施の形態３の変形例における光ディスク装置の構成を示す図である。図３５に示す光ディスク装置は、光ピックアップ７０１、フィルタ回路７０２、Ａ／Ｄコンバータ７０３、ＰＬＬ回路７０４、波形メモリ７０５、最尤復号回路７０６、復調回路７０７、エラー訂正回路７０８、再変調回路７０９、干渉除去回路７１０及びエネルギー復号回路７１１を備える。
【０１６５】
光ディスク７００には、ユーザデータ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変調信号に応じて、トラック上に記録マークが形成されている。記録されているユーザデータを再生する再生処理は、光ピックアップ７０１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。
【０１６６】
光ピックアップ７０１は、レーザ光を光ディスク７００に照射し、光ディスク７００からの反射光を受光する。光ピックアップ７０１は、反射光量に応じた再生信号を検出する。フィルタ回路７０２は、光ピックアップ７０１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７０３及びＰＬＬ回路７０４は、フィルタ回路７０２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。
【０１６７】
波形メモリ７０５は、図２６に示すエラー訂正符号方式に従ってユーザデータを変換するブロック単位で、サンプリングされたデジタル信号を記憶する。最尤復号回路７０６は、波形メモリ７０５から順に読み出したデジタル信号を、トラックに記録された元の変調信号に復号する。復調回路７０７は、変調方式の規則に従って、復号された変調信号を変調符号化前のビット列に復調する。エラー訂正回路７０８は、エラー訂正符号方式に従って、復調回路７０７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、ユーザデータを出力する。
【０１６８】
再変調回路７０９は、エラー訂正回路７０８によってエラー訂正されたビット列を再度変調方式の規則に従って変調し、再変調した信号を再変調信号として出力する。干渉除去回路７１０は、波形メモリ７０５からデジタル信号を順に読み出し、再変調回路７０９によって出力された再変調信号を用いてデジタル信号に発生している符号間干渉をキャンセルする。
【０１６９】
エネルギー復号回路７１１は、干渉除去回路７１０によって符号間干渉がキャンセルされたデジタル信号を、１チャネルビットエネルギーを使って変調信号に復号する。エネルギー復号回路７１１によって復号された変調信号は、復調回路７０７へ出力される。
【０１７０】
復調回路７０７は、２回目以降の復号処理では、エネルギー復号回路７１１から出力された変調信号を、変調方式の規則に従って変調符号化前のビット列に復調する。エラー訂正回路７０８は、２回目以降の復号処理では、１回目の復号処理と同様に、エラー訂正符号方式に従って、復調回路７０７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、ユーザデータを出力する。
【０１７１】
以上のように、光ディスク装置に波形メモリ７０５を加えたフィードバック構成でも、本実施の形態３の効果を得ることが可能である。
【０１７２】
帯域が制限された伝送路においては、符号間干渉が発生することにより、１チャネルビットの情報が時間軸に拡散する。Ｋチャネルビット幅は、１チャネルビットが拡散した幅である符号間干渉の幅に近くすると最尤復号の性能を最大限発揮することができる。そのため、１回目の復号処理は、符号間干渉の幅とＫビット幅との値を近づけることが望ましい。２回目の復号処理では、干渉除去回路３０９は、再変調信号を用いることでＫチャネルビット幅より小さいＭチャネルビット幅の２Ｍ個のパターンを抽出する。エネルギー復号回路３１０は、２Ｍ個のパターンの中から再生信号とのユークリッド距離が最小となるパターンを選択することにより復号する。１回目の復号処理のＫチャネルビット幅に対して、２回目の復号処理のＭチャネルビット幅は、前後の符号間干渉を最も除去できる２チャネルビット幅以下とすれば、ＳＮＲを最大限利用でき、ビットエラーレートを最も小さくできる。
【０１７３】
しかし、符号間干渉を除去するために用いるＬＤＰＣからフィードバックされた再変調信号に誤りが残るケースがある。そのため、必ずしもＭチャネルビット幅が２チャネルビット幅である場合に最大性能を実現できるとは限らない。しかしながら、Ｋチャネルビット幅をＭチャネルビット幅より大きくすることで、前後の符号間干渉を除去しながら信号の持つＳＮＲを最大化する復号処理が可能である。ＳＮＲを最大化するために必要な条件は、Ｋチャネルビット幅＞Ｍチャネルビット幅となる。Ｋチャネルビット幅＞Ｍチャネルビット幅の条件を満足しながら、複数回の復号処理が行われることで、本実施の形態３は最大の効力を発揮できる。例えば、本実施の形態３では、図２２に示すように１チャネルビットが３２チャネルビット幅に拡散していることから、Ｋチャネルビット幅を３２チャネルビット幅とするとともに、２回目の復号処理でＳＮＲを最大限利用するために、Ｍチャネルビット幅を２チャネルビット幅としている。
【０１７４】
前述のとおり、従来、エラー訂正回路３０７の結果を使って最尤復号処理を再度行う方式は提案されていたが、従来の方式では、１回目の復号処理と２回目以降の復号処理とが同じ条件で行われている。すなわち、Ｋチャネルビット幅＞Ｍチャネルビット幅ではなく、１回目の復号処理のＫチャネルビット幅と２回目以降の再生処理のＭチャネルビット幅との値が同じである。Ｋチャネルビット幅とＭチャネルビット幅とが同じ値であると、２回目の復号処理においても１回目の復号処理と同様に、周波数帯域幅の制限によりＫチャネルビット幅で存在するパターン間のユークリッド距離の差が非常に小さいままであり、１チャネルビットのエネルギーを用いた復号処理が実現できていない。
【０１７５】
このため、従来の方式では、複数回の復号処理が行われたとき、信号の欠落などのエラーの訂正には繰り返し処理の効果が得られるが、ランダムなノイズによって発生しているエラーには繰り返し処理の効果がほとんど得られない。この点が、本実施の形態３と大きく異なっている点である。
【０１７６】
以上、本実施の形態３は、光ディスクのように符号間干渉が発生する記憶通信路において、高線密度化などにより周波数帯域が制限された影響を受けることなく、検出系のＳＮＲに相応の再生性能を実現できる構成としたところに大きな特徴がある。本実施の形態３では、従来の方式のように単純に同じ条件で復号処理が繰り返されるのではなく、１チャネルビットエネルギーを抽出するように複数回の復号処理が行われるため、図３３に示すように非常に高い再生性能を実現できる。ＬＤＰＣの符号長を長くすることによって得られたエラー訂正結果を再度用いてＫチャネルビット幅の状態から前後の干渉を除去したＭチャネルビットの状態が判定される。これにより、２回目の復号処理においてパターンを判定する際のエネルギー差を大きくすることができ、高い再生性能を実現することができる。
【０１７７】
本実施の形態３の復号方法は、再生時の周波数帯域の制限によって広い時間範囲で干渉が生じた再生信号に対し、あたかも干渉が生じていない理想的な再生信号を処理するのと同等の再生性能を実現している。１チャネルビットのエネルギーを最大限に用いたときに実現できる再生性能の限界であるシャノン限界は、符号間干渉の発生していない無記憶通信路を前提としている。そのため、符号間干渉が発生している記憶通信路において、従来の方式での再生性能は、シャノン限界に遠く及ばなかった。本実施の形態３の復号方法は、記憶通信路においてもシャノン限界に迫る再生性能を実現することができる非常に優れた復号方法である。
【０１７８】
（実施の形態４）
図３６は、本発明の実施の形態４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８０３、光ファイバ８０４及び受信器８１６を備える。
【０１７９】
送信情報を送信する送信器８０３は、エラー訂正符号化回路８００、変調回路８０１及び光変調回路８０２を備える。エラー訂正符号化回路８００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８０１は、エラー訂正符号化された送信情報を、振幅偏移変調（ＡＳＫ）又は位相偏移変調（ＰＳＫ）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８０２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８０４へ送出する。
【０１８０】
光ファイバ８０４は、送信器８０３から伝送された光信号波形を受信器８１６へ伝送する。受信器８１６は、光検出器８０５、フィルタ回路８０６、Ａ／Ｄコンバータ８０７、最尤復号回路８０８、復調回路８０９、エラー訂正復号化回路８１０、再変調回路８１１、干渉除去回路８１２、エネルギー復号回路８１３、復調回路８１４及びエラー訂正復号化回路８１５を備える。
【０１８１】
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８０５に入力される。光検出器８０５は、光ファイバ８０４によって伝送された光の強度又は位相を検出して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。
【０１８２】
図３７は、本発明の実施の形態４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３７に示すように、光検出器８０５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８０３の変調回路８０１における変調処理のチャネル周波数は、図３７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３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。
【０１８３】
符号間干渉を有した状態の電気信号は、フィルタ回路８０６に入力される。フィルタ回路８０６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８０７は、フィルタ回路８０６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。最尤復号回路８０８は、Ａ／Ｄコンバータ８０７からのデジタル信号を、送信されたデジタル符号に復号する。最尤復号回路８０８は、デジタル信号とのユークリッド距離が最も小さい期待値信号を判定することで、元のデジタル符号を選択する。
【０１８４】
復調回路８０９は、変調回路８０１において用いられたＡＳＫ又はＰＳＫなどの変調方式に従って、デジタル符号を復調する。エラー訂正復号化回路８１０は、光ファイバ８０４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、エラー数を低減する。
【０１８５】
再変調回路８１１は、送信器８０３の変調回路８０１と同様の変調方式を用いてデジタル変調したデジタル符号を出力する。
【０１８６】
干渉除去回路８１２及びエネルギー復号回路８１３の構成及び動作は、前述の実施の形態３の光ディスク装置における干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０の構成及び動作と同様である。干渉除去回路８１２及びエネルギー復号回路８１３の詳細な構成は、図２９に示す干渉除去回路３０９及びエネルギー復号回路３１０と同じであり、干渉除去回路８１２の動作は、図３０に示す干渉除去回路３０９の動作と同じである。
【０１８７】
干渉除去回路８１２は、再変調回路８１１から得たデジタル符号を、光変調回路８０２、光ファイバ８０４、光検出器８０５、フィルタ回路８０６及びＡ／Ｄコンバータ８０７を通したときに得られると予測される干渉信号を生成し、生成した干渉信号を、Ａ／Ｄコンバータ８０７でサンプリングされたデジタル信号から減算する。また、干渉除去回路８１２は、エネルギー復号回路８１３で保持している過去のビット列から干渉信号を生成し、生成した干渉信号をデジタル信号から減算する。エネルギー復号回路８１３は、干渉除去後のデジタル信号を用いて、図３１に示すトレリス線図に従って状態遷移列を判定し、復号結果を出力する。
【０１８８】
実施の形態３では、図３０に示すように、干渉除去回路８１２の処理区間は３２チャネルビットとしているが、処理区間の幅は、送信された１チャネルビットの光信号波形に対し、光検出器８０５により光電変換されて得られた電気信号の広がり幅（符号間干渉の幅）より長くするのが好ましい。処理区間の幅が符号間干渉の幅より短い場合、干渉信号を減算したデジタル信号に、時刻ｋから時刻ｋ＋１の２チャネルビット区間以外のビット列の信号成分の影響が残留し、期待値との誤差として残ってしまう。誤差が大きくなると、復号性能が劣化することになる。従って、処理区間の幅は、図３７に示す光電変換の周波数特性から決まる符号間干渉の幅より長くすることにより、時刻ｋから時刻ｋ＋１の区間以外のビット列の信号成分が残留せず、最適な条件で復号してデジタル符号を出力することができる。
【０１８９】
復調回路８１４は、１回目の復号処理を行う復調回路８０９と同様に、変調回路８０１において用いられたＡＳＫ又はＰＳＫ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８１５は、復調されたデジタル符号に残っているエラーを訂正し、エラーが訂正されたデジタル符号を受信情報として出力する。
【０１９０】
これによって、光検出器８０５の光電変換の周波数特性による符号間干渉の影響を除去し、簡易かつ性能を劣化させることなく、ＳＮＲ相当の性能で送信情報を復号することができるようになり、変調回路８０１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。
【０１９１】
なお、本実施の形態４において、光通信装置が復号装置の一例に相当し、光ファイバ８０４が媒体の一例に相当し、干渉除去回路８１２が干渉除去部の一例に相当し、エネルギー復号回路８１３が第１の復号部の一例に相当し、最尤復号回路８０８が第２の復号部の一例に相当し、復調回路８０９が第１の復調部の一例に相当し、エラー訂正復号化回路８１０が第１のエラー訂正部の一例に相当し、再変調回路８１１が再変調部の一例に相当し、復調回路８１４が第２の復調部の一例に相当し、エラー訂正復号化回路８１５が第２のエラー訂正部の一例に相当する。
【０１９２】
なお、実施の形態３の光ディスク装置又は実施の形態４の光通信装置の構成要素は、集積回路の一例であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）により実現してもよい。光ディスク装置及び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。また、構成要素の一部又は全てが１チップ化されてもよい。
【０１９３】
なお、ここでは、集積回路の一例としてＬＳＩを挙げているが、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により、光ディスク装置及び光通信装置を実現してもよい。
【０１９４】
また、本実施の形態３，４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の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又は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。
【０１９５】
さらには、半導体技術の進歩又は半導体技術から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。例えば、ＬＳＩに置き換わる集積化技術としては、バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【０１９６】
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。
【０１９７】
本発明の一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、前記所定の周波数特性によって前記デジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、前記Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する干渉除去部と、前記干渉除去部によって抽出された前記２Ｍ個の検出信号と、前記２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との差分を算出し、算出した前記差分が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより復号信号を生成する第１の復号部とを備える。
【０１９８】
この構成によれば、干渉除去部は、所定の周波数特性によってデジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する。第１の復号部は、干渉除去部によって抽出された２Ｍ個の検出信号と、２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との差分を算出し、算出した差分が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより復号信号を生成する。
【０１９９】
したがって、検出信号から符号間干渉に相当する成分を除去することができるので、ＳＮＲを悪化させることなく拘束長を短くすることができ、復号性能の劣化を防止することができる。
【０２００】
また、上記の復号装置において、所定のエラー訂正符号方式によるエラー訂正符号化及び所定の変調方式による変調符号化が行われた前記デジタル情報を前記媒体に通したときに得られる検出信号と、任意のパターン信号を前記媒体に通したときに得られる期待値信号との差分を算出し、算出した前記差分が最も小さくなるパターン信号を第１の復号信号として出力する第２の復号部と、前記第１の復号信号を前記変調方式に従って復調することにより第１の復調信号を生成する第１の復調部と、前記第１の復調信号を前記エラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第１のデジタル信号を生成する第１のエラー訂正部と、前記第１のデジタル信号を前記変調方式に従って再変調することにより再変調信号を生成する再変調部とをさらに備え、前記干渉除去部は、前記所定の周波数特性によって前記デジタル情報のビット間の干渉が生じる前記Ｋビット幅の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、前記再変調信号を用いて前記Ｋビット幅の範囲内に含まれる前記Ｍビット幅の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出し、前記第１の復号部は、前記干渉除去部によって抽出された前記２Ｍ個の検出信号と、前記２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との前記Ｋビット幅の範囲における差分積算値を算出し、算出した前記差分積算値が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより第２の復号信号を生成し、前記第２の復号信号を前記変調方式に従って復調することにより第２の復調信号を生成する第２の復調部と、前記第２の復調信号を前記エラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第２のデジタル信号を生成する第２のエラー訂正部とをさらに備えることが好ましい。
【０２０１】
この構成によれば、第２の復号部は、所定のエラー訂正符号方式によるエラー訂正符号化及び所定の変調方式による変調符号化が行われたデジタル情報を媒体に通したときに得られる検出信号と、任意のパターン信号を媒体に通したときに得られる期待値信号との差分を算出し、算出した差分が最も小さくなるパターン信号を第１の復号信号として出力する。第１の復調部は、第１の復号信号を変調方式に従って復調することにより第１の復調信号を生成する。第１のエラー訂正部は、第１の復調信号をエラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第１のデジタル信号を生成する。再変調部は、第１のデジタル信号を変調方式に従って再変調することにより再変調信号を生成する。干渉除去部は、所定の周波数特性によってデジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、再変調信号を用いてＫビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する。第１の復号部は、干渉除去部によって抽出された２Ｍ個の検出信号と、２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号とのＫビット幅の範囲における差分積算値を算出し、算出した差分積算値が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより第２の復号信号を生成する。第２の復調部は、第２の復号信号を変調方式に従って復調することにより第２の復調信号を生成する。第２のエラー訂正部は、第２の復調信号をエラー訂正符号方式に従ってエラー訂正することにより第２のデジタル信号を生成する。
【０２０２】
したがって、第２の復号部による１回目の復号処理ではユークリッド距離の差に依存したエラーが残るが、第１のエラー訂正部によるエラー訂正処理によってエラービット数が低減された信号を用いて検出信号に発生している符号間干渉が除去され、符号間干渉が除去された検出信号が再度復号されることにより、ビットエラーレートを低減することができ、復号性能を向上させることができる。
【０２０３】
また、上記の復号装置において、前記エラー訂正符号方式は、前記第１の復調信号のビットエラーレートを低減可能なエラー訂正能力を保持する符号化率を有することが好ましい。この構成によれば、第１の復調信号のビットエラーレートを低減することができる。
【０２０４】
また、上記の復号装置において、前記Ｍビット幅は、２ビット幅であることが好ましい。この構成によれば、Ｍビット幅を２ビット幅とすることにより、符号間干渉を最も除去することができ、ビットエラーレートを最も小さくすることができる。
【０２０５】
また、上記の復号装置において、前記干渉除去部は、前記２Ｍ個の検出信号の状態毎に、前記Ｋビット幅の範囲内の前記Ｍビット幅の範囲より前の時刻に相当する第１の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を前記媒体に通したときに得られる第１の干渉成分を生成する第１の干渉生成部と、前記２Ｍ個の検出信号の状態毎に、前記Ｋビット幅の範囲内の前記Ｍビット幅の範囲より後の時刻に相当する第２の所定区間に相当する前記再変調信号のビット列を前記媒体に通したときに得られる第２の干渉成分を生成する第２の干渉生成部と、前記検出信号から前記第１の干渉成分及び前記第２の干渉成分を除去した信号を前記第１の復号部へ出力する信号除去部とを含むことが好ましい。
【０２０６】
この構成によれば、第１の干渉生成部は、２Ｍ個の検出信号の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より前の時刻に相当する第１の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を媒体に通したときに得られる第１の干渉成分を生成する。第２の干渉生成部は、２Ｍ個の検出信号の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より後の時刻に相当する第２の所定区間に相当する再変調信号のビット列を媒体に通したときに得られる第２の干渉成分を生成する。信号除去部は、検出信号から第１の干渉成分及び第２の干渉成分を除去した信号を第１の復号部へ出力する。
【０２０７】
したがって、第１の所定区間の第１の干渉成分と第２の所定区間の第２の干渉成分との影響がなくなり、拘束長を短くすることができるので、媒体の周波数特性の影響を受けずに状態数を削減することができる。
【０２０８】
また、上記の復号装置において、前記干渉除去部は、前記２Ｍ個の検出信号の状態毎に、前記Ｋビット幅の範囲内の前記Ｍビット幅の範囲より前の時刻に相当する第１の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を前記媒体に通したときに得られる第１の干渉成分を生成する第１の干渉生成部と、前記２Ｍ個の検出信号の状態毎に、前記Ｋビット幅の範囲内の前記Ｍビット幅の範囲より後の時刻に相当する第２の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を前記媒体に通したときに得られる第２の干渉成分を生成する第２の干渉生成部と、前記検出信号から前記第１の干渉成分及び前記第２の干渉成分を除去した信号を前記第１の復号部へ出力する信号除去部とを含むことが好ましい。
【０２０９】
この構成によれば、第１の干渉生成部は、２Ｍ個の検出信号の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より前の時刻に相当する第１の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を媒体に通したときに得られる第１の干渉成分を生成する。第２の干渉生成部は、２Ｍ個の検出信号の状態毎に、Ｋビット幅の範囲内のＭビット幅の範囲より後の時刻に相当する第２の所定区間の状態の遷移列に応じたビット列を媒体に通したときに得られる第２の干渉成分を生成する。信号除去部は、検出信号から第１の干渉成分及び第２の干渉成分を除去した信号を第１の復号部へ出力する。
【０２１０】
したがって、第１の所定区間の第１の干渉成分と第２の所定区間の第２の干渉成分との影響がなくなり、拘束長を短くすることができるので、媒体の周波数特性の影響を受けずに状態数を削減することができる。
【０２１１】
また、上記の復号装置において、前記第１の干渉生成部は、前記第１の復号部によって選択された状態毎の遷移列を用いて前記第１の干渉成分を生成することが好ましい。
【０２１２】
この構成によれば、第１の干渉生成部は、第１の復号部によって選択された状態毎の遷移列を用いて第１の干渉成分を生成するので、構成を簡略化することができる。
【０２１３】
また、上記の復号装置において、前記第２の干渉生成部は、前記第２の所定区間にあり得る複数の状態の遷移列から生成された複数の第２の干渉成分のうち、前記第１の復号部において状態毎に最も確からしい状態の遷移列が得られた第２の干渉成分を用いることが好ましい。
【０２１４】
この構成によれば、第２の干渉生成部は、第２の所定区間にあり得る複数の状態の遷移列から生成された複数の第２の干渉成分のうち、第１の復号部において状態毎に最も確からしい状態の遷移列が得られた第２の干渉成分を用いるので、各状態に応じて最も可能性の高い第２の干渉成分が予測され、検出信号から予測された第２の干渉成分を除去することができる。
【０２１５】
また、上記の復号装置において、前記第１の干渉生成部は、時間軸上の信号波形で表される前記第１の干渉成分を生成し、前記第２の干渉生成部は、時間軸上の信号波形で表される前記第２の干渉成分を生成し、前記信号除去部は、前記検出信号から前記第１の干渉成分及び前記第２の干渉成分を減算した信号を出力することが好ましい。
【０２１６】
この構成によれば、第１の干渉成分及び第２の干渉成分は、時間軸上の信号波形で表されるので、１チャネルビットの検出信号とビット列との畳み込み演算によって第１の干渉成分及び第２の干渉成分を算出することができる。
【０２１７】
また、上記の復号装置において、前記第１の干渉生成部は、周波数スペクトルで表される前記第１の干渉成分を生成し、前記第２の干渉生成部は、周波数スペクトルで表される前記第２の干渉成分を生成し、前記信号除去部は、前記検出信号の周波数スペクトルから前記第１の干渉成分の周波数スペクトル及び前記第２の干渉成分の周波数スペクトルを減算した周波数スペクトルを出力することが好ましい。
【０２１８】
この構成によれば、第１の干渉成分及び第２の干渉成分は、周波数スペクトルで表されるので、ビット列をフーリエ変換することによって第１の干渉成分及び第２の干渉成分を算出することができる。
【０２１９】
また、上記の復号装置において、前記Ｍビット幅は、１ビット幅の信号を前記媒体に通したときに得られる応答信号の広がり幅より小さいことが好ましい。
【０２２０】
この構成によれば、Ｍビット幅を、１ビット幅の信号を媒体に通したときに得られる応答信号の広がり幅より小さくすることにより、符号間干渉を減少させることができる。
【０２２１】
また、上記の復号装置において、前記第１の復号部は、ビタビアルゴリズムを用いて状態の遷移列を選択することが好ましい。この構成によれば、ビタビアルゴリズムを用いて状態の遷移列を選択することができる。
【０２２２】
また、上記の復号装置において、前記変調方式は、ランレングス制限変調符号方式であることが好ましい。この構成によれば、ランレングス制限変調符号方式に従って第１の復調信号及び再変調信号を生成することができる。
【０２２３】
また、上記の復号装置において、前記エラー訂正符号方式は、低密度パリティ検査符号方式であることが好ましい。この構成によれば、低密度パリティ検査符号方式に従ってエラー訂正することができる。
【０２２４】
また、上記の復号装置において、前記エラー訂正符号方式は、リードソロモン符号方式であることが好ましい。この構成によれば、リードソロモン符号方式に従ってエラー訂正することができる。
【０２２５】
また、上記の復号装置において、前記第２の復号部は、ビット間の干渉が生じる前記Ｋビット幅の範囲で可能性のある２Ｋ個のパターン信号の中から、前記検出信号との差分が最も小さくなるパターン信号を前記第１の復号信号として出力することが好ましい。この構成によれば、第１の復号部による復号処理よりも前に、第２の復号部による復号処理によって、ビットエラーレートを低減することができる。
【０２２６】
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、前記光ディスクに光を照射し、前記光ディスクからの反射光に応じた前記検出信号を出力する光ピックアップをさらに備えることが好ましい。この構成によれば、所定の周波数特性を有する光ディスク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ことができる。
【０２２７】
本発明の他の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、前記所定の周波数特性によって前記デジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、前記Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号を抽出する干渉除去ステップと、前記干渉除去ステップにおいて抽出された前記２Ｍ個の検出信号と、前記２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との差分を算出し、算出した前記差分が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列を選択することにより復号信号を生成する復号ステップとを含む。
【０２２８】
この構成によれば、干渉除去ステップにおいて、所定の周波数特性によってデジタル情報のビット間の干渉が生じるＫビット幅（Ｋは自然数）の範囲で可能性のある２Ｋ個の検出信号の状態の中から、Ｋビット幅の範囲内に含まれるＭビット幅（Ｍは自然数）の範囲で存在する２Ｍ個の検出信号の状態のそれぞれに応じた最も可能性の高い２Ｍ個の検出信号が抽出される。復号ステップにおいて、抽出された２Ｍ個の検出信号と、２Ｍ個の検出信号のそれぞれに対応した期待値信号との差分が算出され、算出された差分が最も小さくなる検出信号の状態の遷移列が選択されることにより復号信号が生成される。
【０２２９】
したがって、検出信号から符号間干渉に相当する成分を除去することができるので、ＳＮＲを悪化させることなく拘束長を短くすることができ、復号性能の劣化を防止することができる。
【０２３０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０２３１】
本発明に係る復号装置及び復号方法は、ＳＮＲを悪化させることなく拘束長を短くすることができ、復号性能の劣化を防止することができ、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装置及び復号方法に有用である。
【図１】
0005587514.tif 000004
【図２】
0005587514.tif 000005
【図３】
0005587514.tif 000006
【図４】
0005587514.tif 000007
【図５】
0005587514.tif 000008
【図６】
0005587514.tif 000009
【図７】
0005587514.tif 000010
【図８】
0005587514.tif 000011
【図９】
0005587514.tif 000012
【図１０】
0005587514.tif 000013
【図１１】
0005587514.tif 000014
【図１２】
0005587514.tif 000015
【図１３】
0005587514.tif 000016
【図１４】
0005587514.tif 000017
【図１５】
0005587514.tif 000018
【図１６】
0005587514.tif 000019
【図１７】
0005587514.tif 000020
【図１８】
0005587514.tif 000021
【図１９】
0005587514.tif 000022
【図２０】
0005587514.tif 000023
【図２１】
0005587514.tif 000024
【図２２】
0005587514.tif 000025
【図２３】
0005587514.tif 000026
【図２４】
0005587514.tif 000027
【図２５】
0005587514.tif 000028
【図２６】
0005587514.tif 000029
【図２７】
0005587514.tif 000030
【図２８】
0005587514.tif 000031
【図２９】
0005587514.tif 000032
【図３０】
0005587514.tif 000033
【図３１】
0005587514.tif 000034
【図３２】
0005587514.tif 000035
【図３３】
0005587514.tif 000036
【図３４】
0005587514.tif 000037
【図３５】
0005587514.tif 000038
【図３６】
0005587514.tif 000039
【図３７】
0005587514.tif 000040
【図３８】
0005587514.tif 000041
【図３９】
0005587514.tif 000042
【図４０】
0005587514.tif 000043
【図４１】
0005587514.tif 000044