(57)【要約】【課題】  等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制して、より適正に波形等化を実行できる波形等化装置を実現する。【解決手段】  光ディスク再生装置２０では、等化前ＳＡＭ値計算回路１０により波形等化前の入力信号から求められるパスメトリック差を計算し、この値が許容範囲内にあるか否かを等化前ＳＡＭ値判定回路１１により判定し、許容範囲内にある場合のみタップ係数更新回路９においてタップ係数の更新を行う構成とする。これにより、入力信号が一時的に異常値となった場合にはタップ係数の更新動作が停止され、直前の正常入力信号から求められたタップ係数がそのまま保持されるため、タップ係数の発散を防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化装置において、
前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化手段と、
前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、
検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行う等化適応化手段と、
前記入力信号又は等化後信号の信号品質を評価する信号品質評価手段とを備え、
前記等化適応化手段は、前記信号品質評価手段による評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴とする波形等化装置。
【請求項２】
前記入力信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化前パスメトリック差検出手段をさらに備え、
前記信号品質評価手段は、前記等化前パスメトリック差検出手段により検出された入力信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価することを特徴とする請求項１に記載の波形等化装置。
【請求項３】
前記信号品質評価手段は、前記入力信号のパスメトリック差の値が許容範囲内であるか否かを判定し、
前記等化適応化手段は、前記信号品質評価手段において前記入力信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記適応化の処理を一時的に停止することを特徴とする請求項２に記載の波形等化装置。
【請求項４】
前記信号品質評価手段において前記入力信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記等化適応化手段における適応化の処理を一時的に停止させる適応化一時停止手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の波形等化装置。
【請求項５】
前記等化前パスメトリック差検出手段は、入力信号の特定のパーシャルレスポンス特性及び特定の復号パターンに対応して予め設定されたパスメトリック差の演算式を実行するものであることを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の波形等化装置。
【請求項６】
前記信号品質評価手段は、前記等化後パスメトリック差検出手段により検出された前記等化後信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価することを特徴とする請求項１に記載の波形等化装置。
【請求項７】
前記信号品質評価手段は、前記等化後信号のパスメトリック差の値が許容範囲内であるか否かを判定し、
前記等化適応化手段は、前記信号品質評価手段において前記等化後信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記適応化の処理を一時的に停止することを特徴とする請求項６に記載の波形等化装置。
【請求項８】
前記信号品質評価手段において前記等化後信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記等化適応化手段における適応化の処理を一時的に停止させる適応化一時停止手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の波形等化装置。
【請求項９】
入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化装置において、
前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化手段と、
前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、
検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記等化特性を更新することによって前記適応化を行う等化適応化手段と、
前記等化特性の更新量を評価する等化更新量評価手段とを備え、
前記等化適応化手段は、前記等化更新量評価手段による評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴とする波形等化装置。
【請求項１０】
前記等化更新量評価手段は、前記等化特性の更新量が許容範囲内であるか否かを判定し、
前記等化適応化手段は、前記等化更新量評価手段において前記等化特性の更新量が許容範囲外と判定された場合に、前記適応化の処理を一時的に停止することを特徴とする請求項９に記載の波形等化装置。
【請求項１１】
前記等化更新量評価手段において前記等化特性の更新量が許容範囲外と判定された場合に、前記等化適応化手段における適応化の処理を一時的に停止させる適応化一時停止手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の波形等化装置。
【請求項１２】
前記適応化一時停止手段は、前記適応化の処理を複数回分停止することを特徴とする請求項４、８、１１の何れか１項に記載の波形等化装置。
【請求項１３】
前記等化手段は、前記入力信号をＡ／Ｄ変換したデジタル入力信号列に対して複数の等化係数を順次対応づけつつ、前記各等化係数と、当該各等化係数に対応づけられた各デジタル入力信号列との畳み込み演算を行うことにより等化後信号列を生成するデジタルフィルタであり、
前記等化適応化手段は、前記各等化係数を変数として作成される前記誤差の平均二乗値を表す関数を最小値に近づけるように前記各等化係数を微小幅で更新することにより、前記適応化を行うことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の波形等化装置。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れか１項に記載の波形等化装置を動作させる波形等化プログラムであって、コンピュータを前記各手段として機能させるための波形等化プログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の波形等化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１６】
入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化方法において、
前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化ステップと、
前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出ステップと、
検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行う等化適応化ステップと、
前記入力信号の信号品質を評価する入力信号評価ステップとを含み、
前記等化適応化ステップでは、前記入力信号評価ステップにおける評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴とする波形等化方法。
【請求項１７】
前記入力信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化前パスメトリック差検出ステップをさらに含み、
前記入力信号評価ステップでは、前記等化前パスメトリック差検出ステップにより検出された入力信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価することを特徴とする請求項１６に記載の波形等化方法。
【請求項１８】
前記入力信号評価ステップでは、前記等化後パスメトリック差検出ステップにより検出された前記等化後信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価することを特徴とする請求項１６に記載の波形等化方法。
【請求項１９】
入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化方法において、
前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化ステップと、
前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出ステップと、
検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記等化特性を更新することによって前記適応化を行う等化適応化ステップと、
前記等化特性の更新量を評価する等化更新量評価ステップとを含み、
前記等化適応化ステップでは、前記等化更新量評価ステップにおける評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴とする波形等化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号再生系において、再生信号を適応的に波形等化する波形等化装置、波形等化プログラム、波形等化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び波形等化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録媒体のより高い記録密度実現のためのデータ検出方式としてＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）方式が採用されている。ＰＲＭＬにおいては、記録媒体から再生された再生信号波形を、ＰＲクラスで想定する理想的な周波数特性に近づけるために波形等化を行う必要があるが、記録媒体ごとの特性のばらつきや、ディスクチルトやサーボオフセット等、再生系の特性変動に起因する再生特性変動が存在するため、再生特性変動に対して適応的に波形等化の等化特性を更新する適応等化技術が用いられる。
【０００３】
先に本出願人は、ＰＲＭＬにおいてエラーレートを最小化できる適応等化手法を出願している（特許文献１参照）。この手法では、ビタビ復号過程におけるパスメトリック差の、所定の目標値に対する平均二乗誤差が最小となるように等化係数が適応化される。
【０００４】
図７及び図８を用いて、この従来例について簡単に説明する。図７は、従来の波形等化手法を用いた光ディスク再生装置５０の構成を示すブロック図である。光ディスク再生装置５０は、光ディスク１を再生する装置であり、光学ピックアップ２、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器３、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ４、ビタビ復号回路５、遅延調整回路６・７、特定パターン検出回路８、及びタップ係数更新回路９を備えている。
【０００５】
光ディスク１には、（１，７）ＲＬＬ（Run Length Limited）符号のようなｄ＝１なるランレングス制限符号、すなわち最短マーク長が２Ｔ（Ｔは再生信号の１チャネルビット長を表す。以下において同じ）であるような変調方式の記録マーク列が記録されている。
【０００６】
光学ピックアップ２は、再生信号列を有するアナログ再生波形を、光ディスク１から再生する。光学ピックアップ２は、図示しない半導体レーザや各種光学部品、フォトダイオード等からなっている。光学ピックアップ２は、半導体レーザから出射したレーザビームを光ディスク１上に集光させて、光ディスク１上に記録された記録マークで反射させ、反射光をフォトダイオードで電気信号に変換することによってアナログ再生波形（以下、単に「再生波形」という）を出力するものである。
【０００７】
Ａ／Ｄ変換器３は、チャネル周波数クロックのタイミングで、光学ピックアップ２の出力した再生波形のＡ／Ｄ変換を行う。そして、Ａ／Ｄ変換器３は、Ａ／Ｄ変換後のデジタル再生信号（以下、「再生信号列」という）を出力する。
【０００８】
ＦＩＲフィルタ４は、再生信号列に対して波形等化を行うことにより、等化後信号列を生成する。ＦＩＲフィルタ４は、時間Ｔの遅延素子を２個、ゲイン可変の増幅器を３個（ゲインはそれぞれｃ(0,n)、ｃ(1,n)、ｃ(2,n)）、加算器を１個備えた、３タップのデジタルフィルタである。ここで、ゲインｃ(0,n)、ｃ(1,n)、ｃ(2,n)はタップ係数と呼ばれ、この値を変化させることによってＦＩＲフィルタ４の等化特性を変化させることができる。なお、タップ数を３としているのは説明の簡略化のためであり、実際にはさらに大きなタップ数とすることによって、より高性能なフィルタとすることができる。ＦＩＲフィルタ４は、タップ係数ｃ(0,n)、ｃ(1,n)、ｃ(2,n)と再生信号列ｕ(i,n)、ｕ(i-1,n)、ｕ(i-2,n)とを順次対応づけつつ畳み込み演算を行うことによって等化後信号列ｙ(i-1,n)を出力する。なお、「ｎ」の意味については後述する。
【０００９】
ビタビ復号回路５は、波形干渉幅が３ＴであるＰＲ（１，２，１）特性に基づいてＦＩＲフィルタ４の出力した等化後信号列ｙ(i-1,n)のビタビ復号を行い、光ディスク１に記録された記録マークの復号ビット列ｂ(i)を出力すると同時に、ビタビ復号過程において合流する２本のパスのパスメトリック差ｓ(n)を計算し出力する。このパスメトリック差はＳＡＭ（Sequenced Amplitude Margin）と呼ばれる周知技術である（非特許文献１参照）。
【００１０】
遅延調整回路６・７は、ビタビ復号回路５におけるパスメモリ長の時間分の遅延により生じる、再生信号列ｕ(i,n)及びパスメトリック差ｓ(n)と、復号ビット列ｂ(i)との各々の時間差を補正して同期を取るためのものである。
【００１１】
特定パターン検出回路８は、ビタビ復号回路５により復号された復号ビット列ｂ(i-4)、ｂ(i-3)、…、ｂ(i)が、特定の復号パターン（特定パターン）としての「００１１１」、「０００１１」、「１１０００」、「１１１００」のいずれかと一致するか否かを判定する。
【００１２】
タップ係数更新回路９は、特定パターン検出回路８が上記特定パターンを検出する毎に、
ｃ(k,n+1)＝ｃ(k,n)±μ{ｓ(n)−ｄｓ}{ｕ(-2-k,n)＋2ｕ(-1-k,n)＋ｕ(-k,n)}  …  （１）
により新しいタップ係数ｃ(k,n+1)を求め、ＦＩＲフィルタ４のタップ係数を更新する。
【００１３】
なお、ｎは特定パターンの検出回数に相当する値であり、検出されたｎ番目の特定パターン毎にタップ係数が更新されることを意味している。μはタップ係数更新の応答性を制御するための微小値でありステップゲインと呼ばれる。また、係数補正項（（１）式の右辺第２項）に掛ける正負符号（±）は特定パターン検出回路８により検出された特定パターンによって決まり、「００１１１」または「１１１００」の場合は負、「１１０００」または「０００１１」の場合は正となる。
【００１４】
上記構成の従来の光ディスク再生装置５０による再生動作を説明する。まず、光学ピックアップ２から光ディスク１上に光ビームが照射されることにより、光ディスク１上に記録された記録マークの再生波形が光学ピックアップ２から出力される。この再生波形はＡ／Ｄ変換器３にて再生信号列ｕ(i,n)に変換される。ＦＩＲフィルタ４に再生信号列ｕ(i,n)が入力されると、波形等化処理が施されて等化後信号列ｙ(i-1,n)が出力される。等化後信号ｙ(i-1,n)は、再生信号ｕ(i-1,n)に対応する等化後信号である（添字「i-1」を一致させることによって等化前後の信号の対応関係を表している）。
【００１５】
ビタビ復号回路５は、等化後信号列ｙ(i-1,n)が入力されると、パスメトリック差ｓ(n)を求めて出力するとともに、ビタビ復号を行った結果得られた復号ビット列ｂ(i)を出力する。つまり、ビタビ復号回路５は、再生信号列ｕ(i,n)の復号結果である復号ビット列ｂ(i)を生成する。また、ビタビ復号回路５は、等化後信号列ｙ(i-1,n)に基づくビタビ復号過程において、生き残りパスとして決定される正解パスと、この正解パスと対決する誤りパスとのパスメトリック差ｓ(n)を検出する。
【００１６】
特定パターン検出回路８は、復号ビット列ｂ(i-4)、ｂ(i-3)、…、ｂ(i)が特定パターンである「００１１１」、「０００１１」、「１１０００」、「１１１００」のいずれかと一致するか否かを判定し、一致した場合には一致信号をタップ係数更新回路９に伝える。特定パターンは、ビタビ復号にとってノイズのない理想的な波形である理想波形信号列を想定した場合に、この理想波形信号列から求めたパスメトリック差が最小値となるようなビット列のパターンである。特定パターン検出回路８は、このような特定パターンを復号ビット列ｂ(i)から検出する回路である。
【００１７】
タップ係数更新回路９は、特定パターン検出回路８から一致信号が伝えられると、目標値ｄｓに対するパスメトリック差ｓ(n)の誤差{ｓ(n)−ｄｓ}と、再生信号列ｕ(i-k,n)に所定の重み付けを施した一次多項式{ｕ(-2-k,n)＋2ｕ(-1-k,n)＋ｕ(-k,n)}との積により、タップ係数ｃ(k,n)を補正する。タップ係数更新回路９は、具体的には上記（１）式を計算することになる。
【００１８】
なお、上記目標値ｄｓとしては、特定パターンに対応し、かつ、ビタビ復号にとって理想的な信号波形に対応する信号がビタビ復号回路５に入力されることを想定した場合に、ビタビ復号回路５から出力されるパスメトリック差の値（理想値）、又はこの理想値に対して適宜補正を加えた値に設定すればよい。
【００１９】
ここで、パスメトリック差ｓ(n)と再生信号列ｕ(i-k,n)との対応関係について図８を用いて説明しておく。特定パターンに一致するｎ番目の復号ビット列として「００１１１」が検出された場合、この復号ビット列に対応する記録マークから再生された再生波形が図８のようであったとして、対応する再生信号列をｕ(-4,n)、ｕ(-3,n)、ｕ(-2,n)、ｕ(-1,n)、ｕ(0,n)とする。
【００２０】
上記（１）式におけるμは応答性を制御するための微小値であり、ステップゲインと呼ばれる。μが適当な値に設定されていれば、上記更新動作が繰り返されるうちにタップ係数ｃ(k,i)は最適値に収束していく。なお、係数補正項（上記（１）式の右辺第２項）に掛ける正負符号（±）は特定パターン検出回路８により検出された特定パターンによって決まり、「００１１１」または「１１１００」の場合は負、「１１０００」または「０００１１」の場合は正となる。
【００２１】
上記（１）式によるタップ係数の更新動作を繰り返して最終的に収束したタップ係数によりＦＩＲフィルタ４で等化した等化後信号においては、パスメトリック差ｓ(n)の目標値ｄｓに対する平均二乗誤差Ｅ［{ｓ(n)−ｄｓ}2］（Ｅ［］は期待値演算子）は最小となり、この時、ビタビ復号で復号されるビット列のエラーレートは最良となることが理論的に説明できる（この理由については、従来技術により公知であるので詳細な説明は省略する）。
【００２２】
このように、従来例の波形等化装置においては、ＦＩＲフィルタ４のタップ係数をパスメトリック差の平均二乗誤差が最小となるように更新していくため、適応的にエラーレートを最小化することが可能となっている。
【特許文献１】特開２００４−６３０３６号公報（公開日２００４年２月２６日）
【非特許文献１】T.Perkins,"A Window Margin Like Procedure for Evaluating PRML Channel Performance"; IEEE Transactions on Magnetics, Vol.31, No2, 1995, p1109-1114
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上記従来技術においては、タップ係数は上記（１）式によって更新される。すなわちタップ係数の更新量は、パスメトリック差ｓ(n)の目標値ｄｓに対する誤差と、再生信号列に所定の重み付けを施した一次多項式との積によって決まるため、再生波形が異常になった場合に直接的に影響を受けてしまう。
【００２４】
光ディスクには媒体欠陥（ディフェクトやピンホールなど）も含まれており、そのような箇所からの再生波形は振幅が非常に小さかったり、直流成分が極めて大きかったり、Ｓ／Ｎ比が極めて悪かったりする。媒体欠陥以外にも、光ディスク再生装置５０に対する衝撃などの外乱や回路への伝播ノイズなど、再生波形に異常を来す原因は数多く存在する。
【００２５】
このような異常再生波形が一時的であっても入力されると、上記（１）式で求められるタップ係数の更新値も異常値となり、タップ係数は収束値に向かわず発散してしまう可能性がある。
【００２６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制して、より適正に波形等化を実行できる波形等化装置及び波形等化方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る波形等化装置は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化装置であって、上記課題を解決するために、前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化手段と、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行う等化適応化手段と、前記入力信号又は等化後信号の信号品質を評価する信号品質評価手段とを備え、前記等化適応化手段は、前記信号品質評価手段による評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴としている。
【００２８】
また、本発明に係る波形等化方法は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化方法であって、上記課題を解決するために、前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化ステップと、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出ステップと、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行う等化適応化ステップと、前記入力信号の信号品質を評価する入力信号評価ステップとを含み、前記等化適応化ステップでは、前記入力信号評価ステップにおける評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴としている。
【００２９】
上記構成及び方法では、等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する。このパスメトリック差には理想値が想定されるが、実際に検出されるパスメトリック差はこの理想値に対してばらつきを有している。そして、ビタビ復号におけるエラーレートを小さくするためには、理想値又はこの理想値に対して適宜補正を加えた値を目標値として設定し、この目標値に対する、実際に検出されるパスメトリック差の誤差を小さくするように等化特性の適応化を行っていけばよい。
【００３０】
ここで、入力信号の信号品質が良好である場合には、その入力信号に基づいて適応化を繰り返していくにつれて等化特性は収束する方向に向かうが、入力信号の信号品質が一時的にせよ悪化した場合には、品質の悪化した入力信号に基づく適応化を行うことによって、等化特性の収束性が損なわれ、最悪の場合には発散してしまうことになる。
【００３１】
そこで、上記構成及び方法では、入力信号又は等化後信号の信号品質を評価しておき、この評価結果に基づいて適応化の処理が制御されるようになっている。これにより、入力信号又は等化後信号の信号品質が予め定めた基準よりも悪化した場合には、等化特性の収束性に悪影響が及びにくいように適応化の処理を制御することができるようになる。
【００３２】
その結果、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制して、より適正に波形等化を実行できるという効果を奏する。
【００３３】
本発明に係る波形等化装置は、上記構成において、前記入力信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化前パスメトリック差検出手段をさらに備え、前記信号品質評価手段は、前記等化前パスメトリック差検出手段により検出された入力信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価するものであってもよい。
【００３４】
また、本発明に係る波形等化方法は、上記方法において、前記入力信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化前パスメトリック差検出ステップをさらに含み、前記入力信号評価ステップでは、前記等化前パスメトリック差検出ステップにより検出された入力信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価するよになっていてもよい。
【００３５】
本発明に係る波形等化装置は、上記構成において、前記信号品質評価手段は、前記入力信号のパスメトリック差の値が許容範囲内であるか否かを判定し、前記等化適応化手段は、前記信号品質評価手段において前記入力信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記適応化の処理を一時的に停止するように構成されていてもよい。また、そのために、前記信号品質評価手段において前記入力信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記等化適応化手段における適応化の処理を一時的に停止させる適応化一時停止手段を備えていてもよい。
【００３６】
上記構成では、波形等化前の入力信号から求められるパスメトリック差が許容範囲外にある場合には、適応化の処理を一時的に停止する構成となっている。これにより、等化特性の収束性が損なわれる可能性の高い場合には、適応化の処理を一時的に停止され、直前の正常な等化特性がそのまま保持されるため、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制することができる。
【００３７】
本発明に係る波形等化装置は、上記構成において、前記等化前パスメトリック差検出手段は、入力信号の特定のパーシャルレスポンス特性及び特定の復号パターンに対応して予め設定されたパスメトリック差の演算式を実行するものであってもよい。
【００３８】
上記構成では、等化前パスメトリック差検出手段は、入力信号の特定のパーシャルレスポンス特性及び特定の復号パターンに対応して予め設定されたパスメトリック差の演算式を実行するものであることから、ビタビ復号を実行する場合と比較して、より簡単な演算を実行できる構成により実現することができる。したがって、簡素な構成により等化前パスメトリック差検出手段を実現することができる。
【００３９】
あるいは、本発明に係る波形等化装置は、上記構成において、前記信号品質評価手段は、前記等化後パスメトリック差検出手段により検出された前記等化後信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価する構成であってもよい。
【００４０】
また、本発明に係る波形等化方法は、上記方法において、前記入力信号評価ステップでは、前記等化後パスメトリック差検出ステップにより検出された前記等化後信号のパスメトリック差の値に基づいて信号品質を評価するようになっていてもよい。
【００４１】
この場合、前述した構成のように、等化前パスメトリック差検出手段を別途備える必要がないため、構成の簡素化を図ることができる。
【００４２】
本発明に係る波形等化装置は、上記構成において、前記信号品質評価手段は、前記等化後信号のパスメトリック差の値が許容範囲内であるか否かを判定し、前記等化適応化手段は、前記信号品質評価手段において前記等化後信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記適応化の処理を一時的に停止する構成であってもよい。また、そのために、前記信号品質評価手段において前記等化後信号のパスメトリック差の値が許容範囲外と判定された場合に、前記等化適応化手段における適応化の処理を一時的に停止させる適応化一時停止手段を備えていてもよい。
【００４３】
上記構成では、入力信号を波形等化した等化後信号から求められるパスメトリック差が許容範囲外にある場合には、適応化の処理を一時的に停止する構成となっている。これにより、等化特性の収束性が損なわれる可能性の高い場合には、適応化の処理を一時的に停止され、直前の正常な等化特性がそのまま保持されるため、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制することができる。
【００４４】
本発明に係る波形等化装置は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化装置であって、前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化手段と、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記等化特性を更新することによって前記適応化を行う等化適応化手段と、前記等化特性の更新量を評価する等化更新量評価手段とを備え、前記等化適応化手段は、前記等化更新量評価手段による評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴としている。
【００４５】
また、本発明に係る波形等化方法は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化方法であって、前記入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化ステップと、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出ステップと、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記等化特性を更新することによって前記適応化を行う等化適応化ステップと、前記等化特性の更新量を評価する等化更新量評価ステップとを含み、前記等化適応化ステップでは、前記等化更新量評価ステップにおける評価結果に基づいて、前記適応化の処理を制御することを特徴としている。
【００４６】
上記構成及び方法では、入力信号又は等化後信号の信号品質を評価する代わりに、入力信号や等化後信号の信号品質を反映している等化特性の更新量を評価しておき、この評価結果に基づいて適応化の処理が制御されるようになっている。これにより、等化特性の更新量が予め定めた基準よりも悪化した場合には、等化特性の収束性に悪影響が及びにくいように適応化の処理を制御することができるようになる。
【００４７】
その結果、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制して、より適正に波形等化を実行できるという効果を奏する。
【００４８】
本発明に係る波形等化装置は、上記構成において、前記等化更新量評価手段は、前記等化特性の更新量の値が許容範囲内であるか否かを判定し、前記等化適応化手段は、前記等化更新量評価手段において前記等化特性の更新量の値が許容範囲外と判定された場合に、前記適応化の処理を一時的に停止する適応化一時停止手段を備えるように構成されていてもよい。
【００４９】
上記構成では、入力信号から求められる前記等化特性の更新量の値が許容範囲外にある場合には、適応化の処理を一時的に停止する構成となっている。これにより、等化特性の収束性が損なわれる可能性の高い場合には、適応化の処理が一時的に停止され、直前の正常な等化特性がそのまま保持されるため、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制することができる。
【００５０】
本発明に係る波形等化装置は、適応化一時停止手段を備える上記何れかの構成において、前記適応化一時停止手段は、前記適応化の処理を複数回分停止するように構成されていてもよい。
【００５１】
上記構成では、適応化の処理を複数回分停止することにより、前記入力信号あるいは前記等化後信号のパスメトリック差や前記等化特性の更新量が間欠的に許容範囲外となっても、異常入力の期間中は適応化の処理の停止が継続されるため、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことをより確実に防止することができる。
【００５２】
本発明に係る波形等化装置は、上記構成において、前記等化手段は、前記入力信号をＡ／Ｄ変換したデジタル入力信号列に対して複数の等化係数を順次対応づけつつ、前記各等化係数と、当該各等化係数に対応づけられた各デジタル入力信号列との畳み込み演算を行うことにより等化後信号列を生成するデジタルフィルタで構成し、前記等化適応化手段は、前記各等化係数を変数として作成される前記誤差の平均二乗値を表す関数を最小値に近づけるように前記各等化係数を微小幅で更新することにより、前記適応化を行うように構成することができる。
【００５３】
本発明の波形等化プログラムは、上記何れかの波形等化装置を動作させる波形等化プログラムであって、コンピュータを前記各手段として機能させるためのプログラムである。
【００５４】
上記の構成により、コンピュータで上記波形等化装置の各手段を実現することによって、上記波形等化装置を実現することができる。したがって、前述したように適正に波形等化を実行できる波形等化装置をコンピュータ上で実現することができる。。
【００５５】
また、本発明の波形等化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータを前記各手段として機能させるためのプログラムを記録している。
【００５６】
上記の構成により、上記記録媒体から読み出された波形等化プログラムによって、上記波形等化装置をコンピュータ上に実現することができる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明に係る波形等化装置は、以上のように、入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化手段と、等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、検出された等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて適応化を行う等化適応化手段と、入力信号又は等化後信号の信号品質を評価する信号品質評価手段とを備え、等化適応化手段は、信号品質評価手段による評価結果に基づいて、適応化の処理を制御する構成である。
【００５８】
また、本発明に係る波形等化方法は、入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化ステップと、等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出ステップと、検出された等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて適応化を行う等化適応化ステップと、入力信号の信号品質を評価する入力信号評価ステップと、等化適応化ステップでは、入力信号評価手段による評価結果に基づいて、適応化の処理を制御する方法である。
【００５９】
あるいは、本発明に係る波形等化装置は、入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化手段と、等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、検出された等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて等化特性を更新することによって適応化を行う等化適応化手段と、等化特性の更新量を評価する等化更新量評価手段とを備え、等化適応化手段は、等化更新量評価手段による評価結果に基づいて、適応化の処理を制御する構成である。
【００６０】
また、本発明に係る波形等化方法は、入力信号に対して波形等化を行うことにより等化後信号を生成する等化ステップと、等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出ステップと、検出された等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて等化特性を更新することによって適応化を行う等化適応化ステップと、等化特性の更新量を評価する等化更新量評価ステップとを含み、等化適応化ステップでは、等化更新量評価ステップにおける評価結果に基づいて、適応化の処理を制御する方法である。
【００６１】
上記構成及び方法では、入力信号又は等化後信号の信号品質、あるいはそれらを反映している等化特性の更新量を評価しておき、この評価結果に基づいて適応化の処理が制御されるようになっている。これにより、入力信号又は等化後信号の信号品質、あるいは等化係数の更新量が予め定めた基準よりも悪化した場合には、等化特性の収束性に悪影響が及びにくいように適応化の処理を制御することができるようになる。
【００６２】
その結果、等化特性の収束性が損なわれる、あるいは等化特性が発散してしまうことを抑制して、より適正に波形等化を実行できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
〔実施形態１〕
本発明の実施の一形態について図１から図５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６４】
図１は、本発明の波形等化装置および波形等化方法を適用した光ディスク再生装置２０の構成を示すブロック図である。なお、上記背景技術の項において図７に基づいて説明した光ディスク再生装置５０における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【００６５】
光ディスク再生装置２０が光ディスク再生装置５０と異なっている点は、光ディスク再生装置２０では、等化前ＳＡＭ値計算回路１０と等化前ＳＡＭ値判定回路１１とが更に備えられている点である。
【００６６】
等化前ＳＡＭ値計算回路１０は、再生信号列ｕ(i,n)が入力されることにより、入力された再生信号列ｕ(i,n)に基づいて等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)を算出し出力する。また、等化前ＳＡＭ値判定回路１１は、等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００６７】
なお、ＦＩＲフィルタ４は等化手段、ＦＩＲフィルタ４のタップ係数は等化係数（等化特性）、ビタビ復号回路５は等化後パスメトリック差検出手段、タップ係数更新回路９は等化適応化手段、等化前ＳＡＭ値計算回路１０は等化前パスメトリック差検出手段、等化前ＳＡＭ値判定回路１１は信号品質評価手段、にそれぞれ対応している。また、図１の光ディスク再生装置２０のうち、光ディスク１、光学ピックアップ２及びＡ／Ｄ変換器３を除いた構成が波形等化装置に対応している。
【００６８】
さて、図１に示した構成の光ディスク再生装置２０による再生動作を図２を用いて説明すると以下の通りである。図２は、本実施形態の再生動作を示すフローチャートである。
【００６９】
光ディスク１上に光ビームが照射されて光学ピックアップ２から出力された再生波形がＡ／Ｄ変換器３によって再生信号列ｕ(i,n)となり、ＦＩＲフィルタ４を経由してビタビ復号回路５に入力されてパスメトリック差ｓ(n)と復号ビット列ｂ(i)とが出力される（ステップＳ１）。そして、特定パターン検出回路８にて復号ビット列ｂ(i-4)、ｂ(i-3)、…、ｂ(i)が特定パターンである「００１１１」、「０００１１」、「１１０００」、「１１１００」のいずれかと一致するか否かが判定され（ステップＳ２）、その判定結果である「一致」／「不一致」を示す特定パターン判定信号がタップ係数更新回路９に伝えられる。ここまでの動作は従来技術と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７０】
一方、再生信号列ｕ(i,n)は等化前ＳＡＭ値計算回路１０にも入力され、等化前ＳＡＭ値計算回路１０において等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)が算出され出力される（ステップＳ３）。等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)は、等化前の入力信号列をビタビ復号して得られるＳＡＭ値であり、等化前の入力信号列の信号品質を示す評価値となる。
【００７１】
なお、等化前ＳＡＭ値計算回路１０は、ビタビ復号回路５と同様のものを用いてもよいが、この場合、複雑なビタビ復号回路を２つ装備しなければならないため回路負担が大きくなってしまう。そこで、図３に示すように、ビタビ復号そのものを実行するのではなく、入力信号のパーシャルレスポンス特性及び特定パターンに対応するＳＡＭ値のみを簡単に計算する回路１０ａを用いてもよい。この回路１０ａは、例えば、特開２００４−６２９９８号公報に開示されている回路を応用して実現することができ、加算器１４と乗算器１３（２倍乗算なのでビットシフトのみで実現可能）と遅延素子１５・１５とによって構成できるため、ビタビ復号回路そのものを実装するのに比べて極めて簡単に実装が可能である。
【００７２】
等化前ＳＡＭ値計算回路１０から出力される等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)は、等化前ＳＡＭ値判定回路１１に入力される。等化前ＳＡＭ値判定回路１１は、入力された等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)が予め定められた範囲（許容範囲）内にあるか否かを判定し（ステップＳ４）、その判定結果である「許容範囲内」／「許容範囲外」を示す等化前ＳＡＭ値判定信号がタップ係数更新回路９に伝えられる。
【００７３】
上記許容範囲は、あまり狭く設定すると本来適応対象とすべき入力信号に対してタップ係数の更新を行わない場合が発生するため、適応の応答性が悪くなる。一方、あまり広く設定すると、入力信号が異常となった場合に更新を停止するのが遅れてしまい、発散を防ぐ効果が得られない。従って、上記許容範囲は、適切な値に設定されていなければならない。
【００７４】
上記特定パターン判定信号および等化前ＳＡＭ値判定信号が入力されたタップ係数更新回路９では、特定パターン判定信号が「一致」を示し（ステップＳ２、ＹＥＳ）、かつ、等化前ＳＡＭ値判定信号が「許容範囲内」を示す（ステップＳ４、ＹＥＳ）場合に、背景技術の項に記した（１）式の計算を実行してタップ係数ｃ(k,n)を更新する（ステップＳ５）。すなわち、光ディスク再生装置２０では、特定パターン判定信号が「一致」を示した場合であっても、等化前ＳＡＭ値判定信号が「許容範囲外」を示したときには、タップ係数ｃ(k,n)の更新を行わない点が、従来の光ディスク再生装置５０とは異なる。
【００７５】
これにより、光ディスク再生装置２０では、ディスクのディフェクトなどにより再生信号が異常信号になると、再生信号の信号品質に対応している等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)も異常値となって許容範囲外となるため、タップ係数ｃ(k,n)は更新されずに、直前の値が保持されたままとなる。従って、再生信号が異常になっている間はタップ係数ｃ(k,n)の更新が停止されるため、タップ係数ｃ(k,n)が発散する危険性を低減する、あるいはなくすことができる。
【００７６】
上記のようにタップ係数ｃ(k,n)の更新が停止される、あるいはタップ係数ｃ(k,n)の更新を行わない（スキップさせる）ことによって、適応化動作は中断されることになる。やがて再生信号が正常に戻れば、等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)は再び許容範囲内に収まるので、タップ係数の更新が再開されて再び最適値に向かって収束が進んでいく。以上の処理が、再生動作の終了まで繰り返される（ステップＳ６）。
【００７７】
ここで、再生信号が異常となった場合に、等化前ＳＡＭ値ｓ'(n)が許容範囲外となる理由と、許容範囲の設定方法の一例について説明しておく。
【００７８】
図４（ａ）は、（１，７）ＲＬＬ符号のビットパターンに基づく、ＰＲ（１，２，１）特性で想定するノイズの全くない理想波形について求めたパスメトリック差のヒストグラムを示すグラフである。パスメトリック差の理想値は、１．５，２．５，３．５，４．５，５，６，７，８，９，…（ＰＲ（１，２，１）のサンプルレベルの最大振幅を±１に正規化した場合）となり、離散的な複数の値をとることが分かる。理想値が様々な値をとるのは、トレリス線図において理想波形に対応する正解パスと同じ状態から出発して同じ状態に合流する誤りパスとのパスメトリック差が、ビットパターンによって異なることに起因している。また、各理想値の度数が異なるのは、各理想値をとるビットパターンの種類の数が異なるのに加え、（１，７）ＲＬＬ符号のビットパターンにおいて各ビットパターンの出現頻度が異なっているためである。なお、上記特定パターン「００１１１」、「０００１１」、「１１０００」、「１１１００」とは、パスメトリック差の最小理想値１．５をとるビットパターンである。
【００７９】
一方、光ディスクに記録した（１，７）ＲＬＬ符号のビットパターンを実際に再生して求めた等化前の再生信号列のパスメトリック差のヒストグラムを調べると、図４（ｂ）に示すように、各理想値を中心としてパスメトリック差がばらついた分布となっている。これは、再生信号に様々なノイズがのっていることに起因するものであるが、自然なノイズによるものであるため分布は正規分布に近い形状となっている。
【００８０】
しかし、ディフェクトなどの影響で再生波形が異常になった場合、パスメトリック差は理想値から大きくずれた値となる。従って、図４（ｂ）の実測データに基づいて上記許容範囲を例えば０〜３．０と設定すれば、自然なノイズによるパスメトリック差の悪化は等化の適応化対象となり、再生波形の異常によるパスメトリック差の悪化は上記許容範囲外となって等化の適応化対象とはならないものと考えられる。
【００８１】
図５（ａ）（ｂ）は、本実施形態によるタップ係数の発散防止効果を実験により確認した結果を示すグラフである。図５（ａ）は本実施形態の光ディスク再生装置２０を用いた場合の結果であり、図５（ｂ）は比較のために同一の入力波形に対して従来の光ディスク再生装置５０を用いた場合の結果を示すものである。いずれも横軸はタップ係数の更新回数（単位は１００回）、縦軸はタップ係数であり、入力波形には途中にディフェクトの影響と思われる波形の異常が含まれていることが確認されている。
【００８２】
図５（ａ）（ｂ）より、従来例では数百回目の更新でタップ係数が発散し始めているのに対し、本実施形態ではタップ係数が発散することなく収束を続けていることが分かる。なお、本実験で用いた回路構成では、タップ係数の範囲は±８に制限されていたため、これを超えた係数は±８に固定されている。
【００８３】
このように、光ディスク再生装置２０では、入力信号の信号品質が予め定めた基準よりも悪化した場合には、等化係数の収束性に悪影響が及びにくいように適応化の処理を制御することができるようになる。その結果、等化係数の収束性が損なわれる、あるいは等化係数が発散してしまうことを抑制して、より適正に波形等化を実行できるという効果を奏する。
【００８４】
上記光ディスク再生装置２０は、図９に示す光ディスク再生装置２０’のように変形することができる。
【００８５】
光ディスク再生装置２０’が光ディスク再生装置２０と異なっている点は、光ディスク再生装置２０’では、タップ係数更新回路９の代わりにタップ係数更新回路９’が備えられるとともに、更新一時停止回路１６が更に備えられている点である。
【００８６】
光ディスク再生装置２０’では、等化前ＳＡＭ値判定回路１１の判定結果を示す等化前ＳＡＭ値判定信号は、タップ係数更新回路９’に直接伝えられるのではなく、一旦更新一時停止回路１６に伝えられる。更新一時停止回路１６では、等化前ＳＡＭ値判定回路１１の判定結果である「許容範囲内」／「許容範囲外」に応じ、上記判定結果が「許容範囲外」であるときのみ更新停止信号をタップ係数更新回路９’に対して出力する。タップ係数更新回路９’は、更新一時停止回路１６から更新停止信号を受けている期間はタップ係数の更新動作を行わない。
【００８７】
このように、光ディスク再生装置２０’は、光ディスク再生装置２０におけるタップ係数更新回路９の機能の一部を外部の更新一時停止回路１６に持たせたものであり、全体的な動作は光ディスク再生装置２０と同一である。
【００８８】
なお、タップ係数更新回路９’は等化適応化手段、更新一時停止回路１６は適応化一時停止手段にそれぞれ対応している。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態の波形等化装置は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化装置であって、前記入力信号に対して波形等化を行うことで等化後信号を生成する等化手段と、前記入力信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化前パスメトリック差検出手段と、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行う等化適応化手段とを備え、前記等化前パスメトリック差検出手段により検出された入力信号のパスメトリック差の値に基づいて、前記等化適応化手段が前記適応化動作の実行を制御する。
【００９０】
また、本実施形態の波形等化方法は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化方法であって、前記入力信号に対して前記波形等化を行うことで等化後信号を生成するステップと、前記入力信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出するステップと、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出するステップと、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行うステップと、前記入力信号のパスメトリック差の値に基づいて前記適応化動作の実行を制御するステップとを有する。
【００９１】
上記構成及び方法では、波形等化前の入力信号から求められるパスメトリック差が所定の範囲内にある場合のみタップ係数の更新を行うようになっている。これにより、入力信号が一時的に異常値となった場合には、異常入力信号から求められるパスメトリック差は許容範囲外となり、その間はタップ係数の更新動作が停止され、直前の正常入力信号から求められたタップ係数がそのまま保持されるため、タップ係数の発散を防止することができるという効果を有する。
【００９２】
〔実施形態２〕
上述した実施形態１においては、波形等化前の入力信号から求められるパスメトリック差が許容範囲内にある場合のみタップ係数の更新を行う構成としていたが、そのために等化前ＳＡＭ値計算回路１０が必要となっていた。
【００９３】
しかし、入力信号が異常になれば波形等化後の信号も当然異常となるので、波形等化後の等化後信号列から求められるパスメトリック差を判定対象とする構成でも同様の効果が得られると考えられる。すなわち、等化後信号列から求められるパスメトリック差が許容範囲内にある場合のみタップ係数の更新を行う構成としてもよい。
【００９４】
図６は、本発明の波形等化装置および波形等化方法を適用した光ディスク再生装置２１の構成を示すブロック図である。なお、図６において、実施形態１の光ディスク再生装置２０における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【００９５】
光ディスク再生装置２１が光ディスク再生装置２０と異なっている点は、光ディスク再生装置２１では、等化前ＳＡＭ値計算回路１０が省かれているとともに、等化前ＳＡＭ値判定回路１１の代わりに等化後ＳＡＭ値判定回路１２が備えられている点である。
【００９６】
等化後ＳＡＭ値判定回路１２には、ビタビ復号回路５から、等化後信号列のパスメトリック差である等化後ＳＡＭ値ｓ(n)が入力されており、ｓ(n)が許容範囲内にあるか否かが判定されて、その結果がタップ係数更新回路９に出力されている。
【００９７】
なお、ＦＩＲフィルタ４は等化手段、ＦＩＲフィルタ４のタップ係数は等化係数（等化特性）、ビタビ復号回路５は等化後パスメトリック差検出手段、タップ係数更新回路９は等化適応化手段、等化後ＳＡＭ値判定回路１２は信号品質評価手段、にそれぞれ対応している。また、図６の光ディスク再生装置２１のうち、光ディスク１、光学ピックアップ２及びＡ／Ｄ変換器３を除いた構成が波形等化装置に対応している。
【００９８】
上記のように構成される光ディスク再生装置２０の再生動作について、図６のブロック図を参照しながら説明する。
【００９９】
光ディスク１上に光ビームが照射されて光学ピックアップ２から出力された再生波形がＡ／Ｄ変換器３によって再生信号列ｕ(i,n)となり、ＦＩＲフィルタ４を経由してビタビ復号回路５に入力されてパスメトリック差ｓ(n)と復号ビット列ｂ(i)が出力される。また、特定パターン検出回路８にて復号ビット列ｂ(i-4)、ｂ(i-3)、…、ｂ(i)が特定パターンのいずれかと一致するか否かが判定され、その判定結果である「一致」／「不一致」を示す特定パターン判定信号がタップ係数更新回路９に伝えられる。これまでの動作は実施形態１の場合と同様である。
【０１００】
ビタビ復号回路５から出力される等化後ＳＡＭ値ｓ(n)は、等化後信号列をビタビ復号して得られるＳＡＭ値であり、等化後信号列の信号品質を示す評価値となる。この等化後ＳＡＭ値ｓ(n)は、等化後ＳＡＭ値判定回路１２に入力される。等化後ＳＡＭ値判定回路１２では、等化後ＳＡＭ値ｓ(n)が許容範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果である「許容範囲内」／「許容範囲外」を示す等化後ＳＡＭ値判定信号がタップ係数更新回路９に伝えられる。この許容範囲を適切な値に設定する必要があるのは、実施形態１の場合と同様である。
【０１０１】
タップ係数更新回路９では、特定パターン判定信号が「一致」を示し、かつ、等化後ＳＡＭ値判定信号が「許容範囲内」を示す場合に、背景技術の項に記した（１）式の計算を実行してタップ係数ｃ(k,n)を更新するが、等化後ＳＡＭ値判定信号が「許容範囲外」を示す場合、すなわち、等化後ＳＡＭ値ｓ(n)が許容範囲外である場合にはタップ係数ｃ(k,n)を更新しない。
【０１０２】
これにより、光ディスク再生装置２１においても、再生信号がディスクのディフェクトなどにより異常信号になると、等化後信号列の信号品質に対応している等化後ＳＡＭ値ｓ(n)も異常値となって許容範囲外となるため、タップ係数ｃ(k,n)は更新されずに、直前の値が保持されたままとなる。従って、再生信号列が異常になっている間はタップ係数の更新が停止されるため、発散する危険性を低減する、あるいはなくすことができる。やがて再生信号が正常に戻れば、等化後ＳＡＭ値ｓ(n)は再び許容範囲内に収まるので、タップ係数の更新が再開されて再び最適値に向かって収束が進んでいく。
【０１０３】
このように、光ディスク再生装置２１では、等化後信号列から求められるパスメトリック差が許容範囲内にある場合のみタップ係数の更新を行う構成とすることによって、タップ係数の発散を防止するという実施形態１の効果に加えて、パスメトリック差を計算する回路が１つだけで済むため、回路規模の縮小が可能となる効果も有する。
【０１０４】
上記光ディスク再生装置２１についても、実施形態１における光ディスク再生装置２０から光ディスク再生装置２０’への変形と同様の変形を施すことにより、図１０に示す光ディスク再生装置２１’を構成することができる。
【０１０５】
光ディスク再生装置２１’が光ディスク再生装置２１と異なっている点は、光ディスク再生装置２１’では、タップ係数更新回路９の代わりにタップ係数更新回路９’が備えられるとともに、更新一時停止回路１６が更に備えられている点である。なお、タップ係数更新回路９’及び更新一時停止回路１６は実施形態１において同一符号を用いて説明した構成要素と同一のものであるので、ここでは説明を省略する。
【０１０６】
以上説明したように、本実施形態の波形等化装置は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化装置であって、前記入力信号に対して波形等化を行うことで等化後信号を生成する等化手段と、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出する等化後パスメトリック差検出手段と、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行う等化適応化手段とを備え、前記等化後パスメトリック差検出手段により検出された前記等化後信号のパスメトリック差の値に基づいて、前記等化適応化手段が前記適応化動作の実行を制御する。
【０１０７】
また、本実施形態の波形等化方法は、入力信号を波形等化しつつ、その等化特性を適応化する波形等化方法であって、前記入力信号に対して前記波形等化を行うことで等化後信号を生成するステップと、前記等化後信号に対するビタビ復号過程における正解パスと誤りパスとのパスメトリック差を検出するステップと、検出された前記等化後信号のパスメトリック差の目標値に対する誤差に基づいて前記適応化を行うステップと、前記等化後信号のパスメトリック差の値に基づいて前記適応化動作の実行を制御するステップとを有する。
【０１０８】
上記構成及び方法では、入力信号を波形等化した等化後信号から求められるパスメトリック差が所定の範囲内にある場合のみタップ係数の更新を行う構成となっている。入力信号が一時的に異常値となった場合には、等化後信号も異常値となり、その異常等化後信号から求められるパスメトリック差は所定範囲外となる。すると、その間はタップ係数の更新が停止され、直前の正常入力信号から求められたタップ係数がそのまま保持されるため、発散を防止することができるという効果を有する。更にパスメトリック差を計算する回路が１つだけで済むので、回路規模の縮小が可能となる効果も有する。
【０１０９】
〔実施形態３〕
上記実施形態１及び２で説明した波形等化装置では、入力信号又は等化後信号に基づくＳＡＭ値を入力信号又は等化後信号の信号品質を示す評価値として用いているが、他の方法により信号品質を評価し、その評価結果に基づいて、タップ係数更新回路９におけるタップ係数の更新を制御するようになっていてもよい。信号品質の他の評価方法としては、例えば、入力信号又は等化後信号に基づくＳＡＭ値の目標値に対する誤差や、タップ係数の更新量あるいはその変化量、を評価値とする方法が考えられる。以下では、タップ係数の更新量を評価値とする場合について説明する。
【０１１０】
図１１は、本発明の波形等化装置および波形等化方法を適用した光ディスク再生装置２２の構成を示すブロック図である。なお、図１１において、実施形態１の光ディスク再生装置２０’（図９参照）における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【０１１１】
光ディスク再生装置２２が光ディスク再生装置２０’と異なっている点は、光ディスク再生装置２２では、等化前ＳＡＭ値計算回路１０が省かれているとともに、等化前ＳＡＭ値判定回路１１の代わりに等化更新量判定回路１７が備えられている点である。
【０１１２】
等化更新量判定回路１７には、タップ係数更新回路９’からタップ係数の更新量μ{ｓ(n)−ｄｓ}{ｕ(-2-k,n)＋2ｕ(-1-k,n)＋ｕ(-k,n)}が入力されており、等化更新量判定回路１７は、この値が許容範囲内にあるか否かを判定し、その結果を更新一時停止回路１６に出力している。なお、ステップゲインμは定数なので、更新量の値と許容範囲の両方を予めμで割った値を用いてもよく、この場合には回路構成を簡略化することができる。
【０１１３】
ここで、ＦＩＲフィルタ４は等化手段、ＦＩＲフィルタ４のタップ係数は等化係数（等化特性）、ビタビ復号回路５は等化後パスメトリック差検出手段、タップ係数更新回路９’は等化適応化手段、等化更新量判定回路１７は等化更新量評価手段、更新一時停止回路１６は適応化一時停止手段にそれぞれ対応している。また、図１１の光ディスク再生装置２２のうち、光ディスク１、光学ピックアップ２及びＡ／Ｄ変換器３を除いた構成が波形等化装置に対応している。
【０１１４】
上記のように構成される光ディスク再生装置２２の再生動作について、図１１のブロック図を参照しながら説明する。
【０１１５】
光ディスク１上に光ビームが照射されて光学ピックアップ２から出力された再生波形がＡ／Ｄ変換器３によって再生信号列ｕ(i,n)となり、ＦＩＲフィルタ４を経由してビタビ復号回路５に入力されてパスメトリック差ｓ(n)と復号ビット列ｂ(i)が出力される。また、特定パターン検出回路８にて復号ビット列ｂ(i-4)、ｂ(i-3)、…、ｂ(i)が特定パターンのいずれかと一致するか否かが判定され、その判定結果である「一致」／「不一致」を示す特定パターン判定信号がタップ係数更新回路９’に伝えられる。これまでの動作は実施形態１の場合と同様である。
【０１１６】
タップ係数更新回路９’から出力されるタップ係数の更新量μ{ｓ(n)−ｄｓ}{ｕ(-2-k,n)＋2ｕ(-1-k,n)＋ｕ(-k,n)}は、等化更新量判定回路１７に入力される。等化更新量判定回路１７は、タップ係数の更新量が許容範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果である「許容範囲内」／「許容範囲外」を示す等化更新量判定信号を更新一時停止回路１６に伝える。この許容範囲を適切な値に設定する必要があるのは、実施形態１の場合と同様である。
【０１１７】
タップ係数更新回路９’では、特定パターン判定信号が「一致」を示し、かつ、更新停止信号が入力されていない場合にのみ、背景技術の項に記した（１）式の計算を実行してタップ係数ｃ(k,n)を更新するが、等化更新量判定信号が「許容範囲外」を示す場合、すなわち、タップ係数の更新量が許容範囲外である場合には、更新停止信号が入力されるため、タップ係数ｃ(k,n)を更新しない。
【０１１８】
これにより、光ディスク再生装置２２においても、再生信号がディスクのディフェクトなどにより異常信号になると、等化後信号列の信号品質に対応している等化後ＳＡＭ値ｓ(n)も異常値となり、これら両方の値を反映しているタップ係数の更新量が許容範囲外となるため、タップ係数ｃ(k,n)は更新されずに、直前の値が保持されたままとなる。従って、再生信号列が異常になっている間はタップ係数の更新が停止されるため、発散する危険性を低減する、あるいはなくすことができる。やがて再生信号が正常に戻れば、タップ係数の更新量は再び許容範囲内に収まるので、タップ係数の更新が再開されて再び最適値に向かって収束が進んでいく。
【０１１９】
このように、光ディスク再生装置２２では、タップ係数の更新量が許容範囲内にある場合のみタップ係数の更新を行う構成とすることによって、タップ係数の発散を防止するという実施形態１の効果に加えて、パスメトリック差を計算する回路が１つだけで済むため、回路規模の縮小が可能となる効果も奏する。更に、再生信号と等化後ＳＡＭ値の両方を反映した評価値に基づいてタップ係数の更新と停止を制御するため、より精度の高い制御が可能となる効果も奏する。
【０１２０】
〔実施形態４〕
なお、上記実施形態１から３で説明した波形等化装置では、再生信号の異常を反映する信号値が許容範囲外であった時にのみタップ係数の更新を停止する場合で説明したが、許容範囲外であった時に、以降のタップ係数の更新を所定回数分だけ停止する構成としてもよい。
【０１２１】
そのためには、図１２に示すように、更新一時停止回路１６に代えて再トリガ可能ダウンカウンタ１８を用いればよい。図１２は、実施形態３の光ディスク再生装置２２（図１１参照）に対して上記変形を施すことによって構成される光ディスク再生装置２３の構成を示すブロック図である。なお、ここでは実施形態３の光ディスク再生装置２２を前提として説明するが、実施形態１の光ディスク再生装置２０’や実施形態２の光ディスク再生装置２１’についても、同様の変形を施すことができる。
【０１２２】
光ディスク再生装置２３では、等化更新量判定回路１７による判定結果である「許容範囲内」／「許容範囲外」を示す等化更新量判定信号が、更新一時停止回路１６の代わりに設けられた再トリガ可能ダウンカウンタ１８に入力される。
【０１２３】
再トリガ可能ダウンカウンタ１８は、等化更新量判定回路１７から「許容範囲外」を示す信号が入力されると、カウンタ値を所定値Ｎに初期化する。そしてチャネルクロックタイミング毎に所定値Ｎからデクリメントしていき、カウンタ値が０になるまでの間、タップ係数更新回路９に対して更新停止信号を出力する。この再トリガ可能ダウンカウンタ１８は適応化一時停止手段に対応している。
【０１２４】
ここで、「再トリガ可能」とは、カウンタ値が０になる前に新たな「許容範囲外」を示す信号が入力された場合、カウンタ値を所定値Ｎに再初期化する機能を有することを意味する。
【０１２５】
通常、入力信号にディフェクトによる異常信号が含まれていても、異常信号の期間中ずっと等化更新量が「許容範囲外」となるわけではなく、「許容範囲外」となる頻度が増加するだけである。しかし、異常信号の期間中に「許容範囲内」となっていても、それは見かけ上たまたま「許容範囲内」となっているだけであるため、「許容範囲外」となった時だけタップ係数の更新を停止する構成にしていると、異常信号の信号品質が非常に悪い場合には、異常信号を反映している更新量に基づいてタップ係数を大幅に間違った方向に更新してしまう状況が発生し、結果的にタップ係数が発散してしまう危険性がある。
【０１２６】
これに対して、再トリガ可能ダウンカウンタ１８を用いた上記構成とすることにより、「許容範囲外」を示す信号が間欠的に入力された場合であっても、その間隔よりも大きな値にＮを設定しておけば、タップ係数更新回路９’での更新停止は継続されることになる。
【０１２７】
このことを図１３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図１３（ａ）に示すように、ディフェクトではない通常のノイズによってタップ係数の更新量が単発的に「許容範囲外」となった場合、それぞれに対してＮ回分のダウンカウントが行われて、その期間だけ更新停止となる。一方、図１３（ｂ）に示すように、ディフェクトによって「許容範囲外」信号が間欠的に発生した場合、ディフェクトの期間は再トリガが繰り返しかかり、その度にカウント値がＮに再初期化されるため、更新停止信号は継続され、最後の「許容範囲外」信号からＮ回分の更新停止の後、更新が再開される。
【０１２８】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態によるタップ係数の発散防止効果を実験により確認した結果を示すグラフである。図１０（ａ）に示すように、ディフェクトにより振幅が異常となっている期間が含まれる信号が入力されると、図１０（ｂ）に示すように、上記異常期間中、タップ係数更新量はバラツキの範囲が大きくなる。
【０１２９】
そこで、許容範囲を±０．００６６７と設定しておくと、図１０（ｃ）に示すように、Ｎ＝２００とした場合、タップ係数（ここでは収束の様子をみるため、中心タップ係数ｃ(1,n)だけをグラフにしている）はディフェクトの期間中、更新が停止されており、ディフェクトの期間が終わると、更新が再開されて再び収束に向かっていることが分かる。
【０１３０】
一方、Ｎ＝１（更新量が「許容範囲外」となった時だけタップ係数の更新を停止する構成に相当する）では、ディフェクトの箇所において、見かけ上たまたま「許容範囲内」となっているが実際には異常信号を反映している更新量に基づいてタップ係数を更新してしまうため、タップ係数が発散（異常な方向に収束）してしまっていることが分かる。
【０１３１】
また、ディフェクトでない箇所においてもノイズにより更新量が「許容範囲外」となっている場合があり、Ｎ＝２００では正常な信号が入力されている１９９回分の期間も更新を停止してしまっているが、タップ係数の更新は非常に微小ずつ行われるため、２００回程度の更新停止は収束性能にほとんど影響を及ぼさない。これは、ディフェクトの前までの収束状況をＮ＝１と比較することによって確認できる。
【０１３２】
このように、係数更新量が許容範囲外であった時に、以降のタップ係数の更新を所定回数分だけ停止する構成とすることによって、「許容範囲外」を示す信号が間欠的に入力されても、異常入力の期間中はタップ係数の更新停止が継続されるため、タップ係数の発散をより確実に防止することが可能となる。
【０１３３】
なお、図１４（ａ）〜（ｃ）はタップ係数の発散が非常に起こりやすい条件における結果を示したものであるので、この結果をもってＮ＝１の場合の発散防止効果が否定されるべきではない。すなわち、Ｎ＝１の場合は、発散が非常に起こりやすい条件においては発散防止効果が十分とはいえないこともあるが、Ｎ＝１の場合であっても、実施形態１において図５（ａ）（ｂ）に基づいて説明したように、従来技術との比較においては発散防止効果を奏するものである。
【０１３４】
なお、上記実施形態１から４で説明した波形等化装置では、タップ係数の更新を停止した後は、その直前のタップ係数が保持されたままとなる場合について説明したが、例えば再生装置が予め記憶している所定のタップ係数や、ディスクに予め記録されているタップ係数などを初期値として再設定する構成としてもよい。これにより、入力信号の異常が急速に発生した場合などに、等化前ＳＡＭ値計算回路１０や等化前ＳＡＭ値判定回路１１、等化後ＳＡＭ値判定回路１２又は等化更新量判定回路１７における処理時間によるタイムラグに起因して係数更新の停止が遅れて異常なタップ係数が保持されたとしても、タップ係数が初期値に再設定されるため、異常なタップ係数で再生される危険性を防ぐことが可能となる。
【０１３５】
また、上記実施形態１から４で説明した波形等化装置では、評価値が許容範囲外となった場合にタップ係数の更新動作を停止する構成について説明したが、発散を防止する効果が得られさえすればよいので、これに限らない。例えば、更新動作を停止する代わりにステップゲインを小さくする、あるいは更新頻度を減らす（特定パターンが検出される毎にタップ係数を更新するのではなく、複数回に１度だけ更新を行う）構成としてもよい。これにより更新の応答性を遅らせることができるため、発散を防止する効果が同様に得られるものである。
【０１３６】
また、上記実施形態１から４で説明した波形等化装置の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにコンピュータを用いてソフトウェアによって実現してもよい。すなわち、波形等化装置（図１、図６、図９−図１２の光ディスク再生装置２０・２１・２０’・２１’・２２・２３のうち、光ディスク１、光学ピックアップ２、及びＡ／Ｄ変換器３を除いた装置）は、この装置の各機能を実現する波形等化プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えたコンピュータによって実現することもできる。つまり、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである波形等化プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、コンピュータに供給し、そのコンピュータが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても達成可能である。
【０１３７】
このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、一つの手段の機能が二つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは二つ以上の手段の機能が一つの物理的手段により実現されてもよい。
【０１３８】
なお、上記各実施形態では、ＰＲ（１，２，１）特性と（１，７）ＲＬＬ符号とを組み合わせた再生系にて理想サンプルレベルを±１に正規化したためにパスメトリック差の理想値の最小値が１．５となり、例えば実施形態１ではこれに基づいて許容範囲を０〜３．０とする例を挙げたが、本発明の主旨はＰＲ特性や符号化方式に依らないことはもちろんであり、それに応じて許容範囲を適切な値に設定するべきことは言うまでもない。
【０１３９】
また、上記いずれの実施形態においても、情報再生装置の例として光ディスク再生装置について説明したが、これに限らず、ＰＲＭＬ方式の信号再生を行う装置において等しくその効果を発揮することができる。すなわち、他の情報再生装置としてのハードディスク装置や磁気テープ装置などの磁気記録再生装置はもちろん、通信データ受信装置などの通信装置にも本発明を適用することができる。
【０１４０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明の波形等化装置、波形等化方法および波形等化プログラムによれば、適正に波形等化を実行できるので、ＰＲＭＬ方式の信号を再生する光ディスク再生装置などの信号再生装置や通信装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の第１の実施形態における光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光ディスク再生装置の再生動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の光ディスク再生装置における等化前ＳＡＭ値計算回路の構成例を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は理想波形のパスメトリック差のヒストグラムであり、（ｂ）は実際の再生信号のパスメトリック差のヒストグラムである。
【図５】（ａ）は図１の光ディスク再生装置によるタップ係数の発散防止効果を実験により確認した結果を示すグラフであり、（ｂ）は比較例として従来の光ディスク再生装置により同様の実験を行った結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態における光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。
【図８】復号ビット列「００１１１」と、記録マークと、再生波形及びそのサンプルレベルとの対応関係を説明するための図面である。
【図９】図１の光ディスク再生装置の一変形例を示すブロック図である。
【図１０】図６の光ディスク再生装置の一変形例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、図１２の光ディスク再生装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１４】（ａ）は図１２の光ディスク再生装置に入力される信号レベルを示すグラフであり、（ｂ）は図１２の光ディスク再生装置におけるタップ係数更新量を示すグラフであり、（ｃ）は図１２の光ディスク再生装置におけるタップ係数の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４３】
１        光ディスク
２        光学ピックアップ
３        Ａ／Ｄ変換器
４        ＦＩＲフィルタ（等化手段）
５        ビタビ復号回路（等化後パスメトリック差検出手段）
６        遅延調整回路
７        遅延調整回路
８        特定パターン検出回路
９        タップ係数更新回路（等化適応化手段）
１０        等化前ＳＡＭ値計算回路（等化前パスメトリック差検出手段）
１１        等化前ＳＡＭ値判定回路（信号品質評価手段）
１２        等化後ＳＡＭ値判定回路（信号品質評価手段）
１３        乗算器（２倍乗算器）
１４        加算器
１５        遅延素子
１６        更新一時停止回路（適応化一時停止手段）
１７        等化更新量判定回路（等化更新量評価手段）
１８        再トリガ可能ダウンカウンタ（適応化一時停止手段）
２０        光ディスク再生装置
２０’      光ディスク再生装置
２１        光ディスク再生装置
２１’      光ディスク再生装置
２２        光ディスク再生装置
２３        光ディスク再生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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