(57)【要約】本発明は、近似を用いる場合に比べて、精度が高く、乗算器を用いないメトリックの計算方法を確立するものである。定数計算回路３１は、非対象レジスタから入力されるパラメータＲに対応し、平均電圧レジスタから入力される平均電圧Ｖ／２を用い、ブランチメトリックを計算するために必要な、Ｖ／２−Ａ，Ｖ／２＋ＡおよびＡ／２を計算して、加算器３３、加算器３５、および加算器３６に出力する。乗算器３２は、等化信号ｙｋに、極性レジスタから入力される１または−１の値Ｐを乗算する。ビットシフタ３７は、非線形レジスタから入力されるパラメータＲに対応し、加算器３６から入力されるＡ／２−ｙｋをｃビットだけシフト、すなわち、Ａ／２−ｙｋにαを乗算して加算器３８および加算器３９に出力する。ただし、パラメータＲが０である場合、ビットシフタ３７は、０を加算器３８および加算器３９に出力する。本発明は、記録再生装置に適用できる。
2003032314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３値検出信号の上下非対称性を尤度計算に含める符号検出方法において、
再生信号ｙｋの規格化上下非対称性をα、平均検出電圧絶対値をＶ、および上下非対称電圧をＡ＝αＶとして、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義してブランチメトリックを計算する計算ステップを
含むことを特徴とする符号検出方法。
【請求項２】
前記計算ステップの処理では、検出点電圧ｄｋ（ｓ）がＶ＋Ａである場合、前記ブランチメトリックとして、Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算し、
前記検出点電圧ｄｋ（ｓ）が０である場合、前記ブランチメトリックを０とし、
前記検出点電圧ｄｋ（ｓ）が−Ｖ＋Ａである場合、前記ブランチメトリックとして、Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の符号検出方法。
【請求項３】
前記計算ステップの処理では、２ｃ＝１／｜α｜となる自然数ｃを定義し、前記ブランチメトリックの計算におけるαの乗算を、ｃビットのビットシフトによって実現する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の符号検出方法。
【請求項４】
前記計算ステップの処理では、前記規格化上下非対称性αが負である場合、前記再生信号ｙｋの極性を反転させた後、前記ブランチメトリックを計算する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の符号検出方法。
【請求項５】
前記平均検出電圧絶対値Ｖが０ではない場合における雑音を加算することにより、前記上下非対称電圧Ａを算出する算出ステップを
さらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の符号検出方法。
【請求項６】
３値検出信号の上下非対称性を尤度計算に含める符号検出装置において、
再生信号ｙｋの規格化上下非対称性をα、平均検出電圧絶対値をＶ、および上下非対称電圧をＡ＝αＶとして、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義してブランチメトリックを計算する計算手段
を含むことを特徴とする符号検出装置。
【請求項７】
再生信号ｙｋの規格化上下非対称性をα、平均検出電圧絶対値をＶ、および上下非対称電圧をＡ＝αＶとして、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義して、３値検出信号の上下非対称性を尤度計算に含めて符号検出するためのプログラムであって、
検出点電圧ｄｋ（ｓ）がＶ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第１の計算ステップと、
前記検出点電圧ｄｋ（ｓ）が−Ｖ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第２の計算ステップと
を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項８】
再生信号ｙｋの規格化上下非対称性をα、平均検出電圧絶対値をＶ、および上下非対称電圧をＡ＝αＶとして、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義して、３値検出信号の上下非対称性を尤度計算に含めて符号検出するコンピュータに、
検出点電圧ｄｋ（ｓ）がＶ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第１の計算ステップと、
前記検出点電圧ｄｋ（ｓ）が−Ｖ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第２の計算ステップと
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、符号検出方法および装置に関し、例えば、ディジタルビデオテープレコーダやコンピュータ用ハードディスクドライブ等の磁気記録再生機器、または光磁気ディスクドライブ等の光磁気記録再生機器等の記録再生機器、あるいは各種通信機器に実装される符号検出回路において、３値検出信号の上下非対称性を補償する場合に用いて好適な符号検出方法および装置に関する。
背景技術
通常、各種の記録再生機器は、記録するデータを符号化して記録することにより、再生したデータの誤り率を低減させるようになされている。当該記録再生機器の再生時においては、記録媒体から読み出した再生波形を目標等化特性に等化した後、ディジタル等化信号に変換し、さらに、符号化データに変換した後、復号することにより、元のデータを復元している。
同様に、各種の通信機器においても、通信するデータを符号化して送信することにより、受信したデータの誤り率を低減させるようになされている。当該通信機器の受信時においては、受信波形を目標等化特性に等化した後、ディジタル等化信号に変換し、さらに、符号化データに変換し、復号することによって元のデータを復元している。
上述した記録再生機器の再生時や通信機器の受信時におけるディジタル等化信号から符号化データへの変換には、最尤検出法の１つであるビタビ復号法が用いられることが多い。
一般的なビタビ復号法においては、時刻ｋにおける雑音を含む再生信号をｙｋ、トレリス線図上の状態ｓにおける無雑音の理想信号をｄｋ（ｓ）として、対数尤度すなわちメトリックｍｋ（ｓ）を次式（１）に従って計算する。
ｍｋ（ｓ）＝ｍｋ−１（ｓ’）＋｛ｙｋ−ｄｋ（ｓ）｝２      ・・・（１）
ここで、ｓ’は、トレリス線図上の入力パスの前時刻ｋ−１の状態である。
ビタビ復号法においては、トレリス線図上の各状態において式（１）を用いて計算されるメトリックが小さい方のパスを選択することによって、最尤パスの検出を行なう。
ただし、式（１）におけるブランチメトリック、すなわち、右辺第２項｛ｙｋ−ｄｋ（ｓ）｝２を、ｍｋ−１（ｓ’）に対して減算するようにし、メトリックの大きい方のパスを選択することによって、最尤パスの検出を行なってもよい。
メトリックに関しては、最終的に大小関係だけが重要である。したがって、通常、メトリックｍｋ（ｓ）は、式（１）の右辺に、所定の適切な定数が四則演算されて、可能な限り簡単な式に規格化されて演算される。
式（１）の規格化について、具体的に説明する。式（１）を展開すると、次式（２）に示すとおりとなる。
ｍｋ（ｓ）＝ｍｋ−１（ｓ’）＋ｙｋ２−２ｙｋｄｋ（ｓ）＋ｄｋ（ｓ）２・・・（２）
式（２）から、ｙｋ２を減算して、２で除算すると、次式（３）となる。
ｍｋ（ｓ）＝ｍｋ−１（ｓ’）＋ｄｋ（ｓ）｛ｄｋ（ｓ）／２−ｙｋ｝    ・・・（３）
ただし、式（３）の左辺のメトリックｍｋ（ｓ）は、式（２）の左辺のメトリックｍｋ（ｓ）と異なる値ではあるが、規格化されたメトリックとして同一の記号を用いている。
次に、規格化された式（３）を適用してメトリックｍｋ（ｓ）を計算する方法について、パーシャルレスポンスクラス１（ＰＲ１）等化方法、パーシャルレスポンスクラス４（ＰＲ４）等化方法などを用いて３値検出を行なう場合を例にして説明する。
なお、パーシャルレスポンスクラス１等化方法は、３．８ｍｍおよび８ｍｍテープストリーマ磁気記録再生装置などに採用されている等化方法であり、再生信号の高周波帯域のノイズを抑止する特性を有することが知られている。パーシャルレスポンスクラス４等化方法は、ハードディスクドライブや民生用ディジタルＶＣＲ（Ｖｉｄｅｏ  Ｃａｓｓｅｔｔｅ  Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）などに採用されている等化方法であり、再生信号のＤＣ成分を含む低周波帯域と高周波帯域の両帯域のノイズを抑止する特性を有することが知られている。
３値検出を行なう場合、規格化検出電圧ｄｋ（ｓ）は｛−１，０，＋１｝の３種類であるが、実際には再生信号は量子化される。したがって、平均検出電圧絶対値をＶとすれば、規格化検出電圧ｄｋ（ｓ）は｛−Ｖ，０，＋Ｖ｝と表記される。
この場合、式（３）のブランチメトリックｄｋ（ｓ）｛ｄｋ（ｓ）／２−ｙｋ｝は、次式（４−１）乃至（４−３）に限定される。
ｄｋ（ｓ）＝＋Ｖの場合
Ｖ（Ｖ／２−ｙｋ）                                    ・・・（４−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                    ・・・（４−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｖの場合
Ｖ（Ｖ／２＋ｙｋ）                                    ・・・（４−３）
さらに、式（４−１）乃至（４−３）をそれぞれＶで除算し、次式（５−１）乃至（５−３）に示すように各ブランチメトリックを規格化する。
ｄｋ（ｓ）＝＋Ｖの場合
Ｖ／２−ｙｋ                                          ・・・（５−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                    ・・・（５−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｖの場合
Ｖ／２＋ｙｋ                                          ・・・（５−３）
式（５−１）乃至（５−３）を用いてブランチメトリックを計算するようにすれば、式（５−１）乃至（５−３）を用いてブランチメトリックを計算する場合に比較して、ブランチメトリックを計算する回路の乗算器を省略することができる。
次に、上述した記録再生機器の再生時において、再生波形に非線形な上下非対称性が観測される場合の補償について説明する。このような再生波形の非線形な上下非対称性は、通常、記録再生機器が実装する磁気再生ヘッドの磁気的構造に起因している。
例えば、インダクティブ型の再生ヘッドのヘッドコアに磁区の非対称性がある場合、磁気抵抗型の再生ヘッドの磁気抵抗素子が不適切なバイアス磁界強度となっていた場合などにおいて、再生波形に顕著な上下非対称性が観測されることがある。
再生波形に上下非対称性が観測される場合、何らかの対策を施さなければ、復号時の誤り訂正率が低下することになるので、通常、何らかの非対称補正が施される。非対称補正は、記録時において記録符号を記録矩形波に変換するときや、再生時において再生波形をアナログ等化するときなどに実施することができる。
一方、再生波形の上下非対称性による非線形成分を、再生時において、ディジタル等化信号を符号化データに変換するときに補償する方法も考えられる。
例えば３値検出を行う場合、負の検出電圧絶対値をＵとして、規格化検出電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｕ，０，＋Ｖ｝と表記すれば、式（３）のブランチメトリックｄｋ（ｓ）｛ｄｋ（ｓ）／２−ｙｋ｝は、次式（６−１）乃至（６−３）に限定される。
ｄｋ（ｓ）＝＋Ｖの場合
Ｖ（Ｖ／２−ｙｋ）                                    ・・・（６−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                    ・・・（６−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｕの場合
Ｕ（Ｕ／２＋ｙｋ）                                    ・・・（６−３）
式（６−１）乃至（６−３）を用いてブランチメトリックを演算する場合、ＶまたはＵを乗算する演算が必要である。
さらに、式（４−１）乃至（４−３）を式（５−１）乃至（５−３）に規格化したように、式（６−１）乃至（６−３）をＶで除算して規格化すると、次式（７−１）乃至（７−３）となる。
ｄｋ（ｓ）＝＋Ｖの場合
Ｖ／２−ｙｋ                                          ・・・（７−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                    ・・・（７−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｕの場合
（Ｕ／Ｖ）（Ｕ／２＋ｙｋ）                            ・・・（７−３）
ただし、規格化された式（７−１）乃至（７−３）を用いてブランチメトリックを演算するようにしても、除算と乗算が必要である。
メトリックの計算において乗算や除算を実行する場合、演算回路に乗算器や除算器が必要となるので、回路規模が大きくなってしまうとともに、演算時間がその分だけ長くなってしまう問題がある。
したがって、メトリックの計算における非線形補償において、上述したような乗算を必要としない方法が提案されている。
例えば、Ｌ．Ｆｒｅｄｒｉｃｋｓｏｎ，Ｇ．Ｂｅｔｔｉ，Ｍ．Ｍａｒｒｏｗ，Ｇ．Ｍａｇｕｉｒｅ  ａｎｄ  Ｐ．Ｇｉｌｌｅｎ，”Ｔｒｅｌｌｉｓ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｖｅｎｕｓ  ＰＲＭＬ  Ｒｅａｄ／Ｗｒｉｔｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ｍａｇｎ．，ｖｏｌ．３３，ｎｏ．５，ｐｐ．２７４３−２７４５，Ｓｅｐ．１９９７．（以下、文献１と記述する）には、Ｕ／Ｖを１と近似することにより、式（７−１）乃至（７−３）の代わりに、次式（８−１）乃至（８−３）を用いる方法が記載されている。
ｄｋ（ｓ）＝＋Ｖの場合
Ｖ／２−ｙｋ                                          ・・・（８−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                    ・・・（８−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｕの場合
Ｕ／２＋ｙｋ                                          ・・・（８−３）
なお、文献１項に記載の方法では、式（８−３）における負の検出電圧絶対値Ｕが、演算回路のレジスタ設定によって与えられるようになされている。
文献１項に記載の方法によれば、メトリックの計算において乗算や除算を実行する必要がないので、演算回路の規模の増加を抑止し、演算時間の短縮をはかることができる。
しかしながら、文献１項に記載の方法では、メトリック計算において、Ｕ／Ｖ＝１との近似を用いているので、計算結果の精度が低い課題があった。
よって、近似を用いることなく、かつ、乗算器を用いないメトリックの計算方法の実現が望まれるが、従来、そのような方法は発明されていない課題があった。
発明の開示
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、近似を用いる場合に比べてより精度が高く、かつ、乗算器を用いないメトリックの計算方法を確立することを目的とする。
本発明の符号検出方法は、再生信号ｙｋの規格化上下非対称性をα、平均検出電圧絶対値をＶ、および上下非対称電圧をＡ＝αＶとして、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義してブランチメトリックを計算する計算ステップを含むことを特徴とする。
前記計算ステップの処理では、検出点電圧ｄｋ（ｓ）がＶ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算し、検出点電圧ｄｋ（ｓ）が０である場合、ブランチメトリックを０とし、検出点電圧ｄｋ（ｓ）が−Ｖ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算するようにすることができる。
前記計算ステップの処理では、２ｃ＝１／｜α｜となる自然数ｃを定義し、ブランチメトリックの計算におけるαの乗算を、ｃビットのビットシフトによって実現するようにすることができる。
前記計算ステップの処理では、規格化上下非対称性αが負である場合、再生信号ｙｋの極性を反転させた後、ブランチメトリックを計算するようにすることができる。
本発明の符号検出方法は、平均検出電圧絶対値Ｖが０ではない場合における雑音を加算することにより、記上下非対称電圧Ａを算出する算出ステップをさらに含むことができる。
本発明の符号検出装置は、再生信号ｙｋの規格化上下非対称性をα、平均検出電圧絶対値をＶ、および上下非対称電圧をＡ＝αＶとして、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義してブランチメトリックを計算する計算手段を含むことを特徴とする。
本発明の記録媒体のプログラムは、検出点電圧ｄｋ（ｓ）がＶ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第１の計算ステップと、検出点電圧ｄｋ（ｓ）が−Ｖ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第２の計算ステップとを含むことを特徴とする。
本発明のプログラムは、検出点電圧ｄｋ（ｓ）がＶ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第１の計算ステップと、検出点電圧ｄｋ（ｓ）が−Ｖ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を計算する第２の計算ステップとを含むことを特徴とする。
本発明の符号検出方法および符号検出装置においては、再生信号ｙｋの規格化上下非対称性がα、平均検出電圧絶対値がＶ、および上下非対称電圧がＡ＝αＶとされ、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）が｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義されてブランチメトリックが計算される。
本発明の、記録媒体およびプログラムにおいては、検出点電圧ｄｋ（ｓ）がＶ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）が計算され、検出点電圧ｄｋ（ｓ）が−Ｖ＋Ａである場合、ブランチメトリックとして、Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）が計算される。
発明を実施するための最良の形態
本発明を適用した記録再生装置におけるディジタル信号処理回路の構成例について、図１を参照して説明する。
符号化回路１は、入力されたデータをｍ：ｎの比で符号化し、得られる記録符号をＤ／Ａ変換回路２に出力する。ここで、ｍは符号化前のデータビット長であり、ｎは符号化後のデータビット長である。符号化回路１に入力されるデータとしては、例えば、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）２方式でエンコードされているＡＶデータなどを挙げることができる。
Ｄ／Ａ変換回路２は、入力されたディジタルの記録符号をアナログ信号、すなわち、記録矩形波に変換し、記録再生回路３に出力する。
例えば、磁気ヘッドや光ピックアップ、およびそれを駆動するための回路などで構成される記録再生回路３は、Ｄ／Ａ変換回路２から入力された記録矩形波を、情報記録媒体４に記録する。また、記録再生回路３は、情報記録媒体４に記録されている信号を再生し、得られるアナログの再生波形をアナログ等化回路５に出力する。アナログ等化回路５は、記録再生部３から入力された再生波形を所定の目標等化特性に等化し、得られる等化波形をＡ／Ｄ変換回路６に出力する。
図示せぬＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ：位相同期ループ）回路を内蔵するＡ／Ｄ変換回路６は、アナログ等化回路５から入力されるアナログの等化波形をディジタル化し、得られる等化信号を符号検出回路７に出力する。なお、Ａ／Ｄ変換回路６に内蔵されるＰＬＬ回路には、位相誤差検出だけをディジタル部で行うハイブリットディジタルＰＬＬ回路を用いてもよいし、位相誤差検出および信号同期をディジタル部で行うフルディジタルＰＬＬ回路を用いてもよい。なお、アナログ等化回路５によって等化を充分に行えない場合、Ａ／Ｄ変換回路６と符号検出回路７との間に、ディジタル等化部を設けてもよい。この場合、アナログ等化回路５の代わりにローパスフィルタを設けるようにしてもよい。
最尤検出法の１つであるビタビ復号法が用いられる符号検出回路７は、Ａ／Ｄ変換回路６から入力される等化信号を符号に変換、すなわち、等化信号から符号を検出し、復号回路８に出力する。復号回路８は、符号検出回路７から入力された検出符号をｎ：ｍの比で復号することにより、出力データを生成する。
制御回路９は、制御線を介して、ディジタル信号処理回路を構成する符号化回路１乃至復号回路８の各回路を制御する。
次に、符号検出回路７の構成例について、図２を参照して説明する。ブランチメトリック（ＢＭ）計算回路２１は、Ａ／Ｄ変換回路６から入力される等化信号、平均電圧レジスタから入力される平均電圧Ｖ／２、および非対称レジスタから入力されるパラメータＲに基づき、使用する全てのブランチメトリックを計算して、加算比較選択（ＡＣＳ：Ａｄｄ，Ｃｏｍｐａｒｅ  ａｎｄ  Ｓｅｌｅｃｔ）回路２２に出力する。なお、平均電圧レジスタおよび非対称レジスタは、例えば、制御回路９に内蔵されている。
加算比較選択回路２２は、ブランチメトリック計算回路２１から入力されるブランチメトリックを用いて一般的なＡＣＳ計算を行ない、生き残りパスを示す状態数分の状態アドレスをパスメモリ２３に出力する。パスメモリ２３は、加算比較選択回路２２から入力される状態アドレスによって指定されたパスを選択することにより、検出符号を出力する。
ブランチメトリック計算回路２１によるブランチメトリックの計算方法について説明する。この計算方法は、特に３値検出を行なう場合において再生波形の上下非対称性を補償するための方法である。
再生波形の量子化された上下非対称電圧をＡと定義し、量子化された平均の３値検出点電圧を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義した場合、式（３）のブランチメトリックｄｋ（ｓ）｛ｄｋ（ｓ）／２−ｙｋ｝は、次式（９−１）乃至（９−３）に限定される。
ｄｋ（ｓ）＝Ｖ＋Ａの場合
（Ｖ＋Ａ）｛（Ｖ＋Ａ）／２−ｙｋ｝                    ・・・（９−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                    ・・・（９−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｖ＋Ａの場合
（−Ｖ＋Ａ）｛（−Ｖ＋Ａ）／２＋ｙｋ｝                ・・・（９−３）
式（９−１）乃至（９−３）を部分的に因数分解すれば、次式（１０−１）乃至（１０−３）のように簡略化することができる。
ｄｋ（ｓ）＝Ｖ＋Ａの場合
Ｖ（Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ）＋Ａ（Ａ／２−ｙｋ）          ・・・（１０−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                  ・・・（１０−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｖ＋Ａの場合
Ｖ（Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ）＋Ａ（Ａ／２−ｙｋ）          ・・・（１０−３）
式（１０−１）乃至（１０−３）をＶで除算することにより規格化すれば、次式（１１−１）乃至（１１−３）となる。
ｄｋ（ｓ）＝Ｖ＋Ａの場合
Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）                ・・・（１１−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
０                                                  ・・・（１１−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｖ＋Ａの場合
Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）                ・・・（１１−３）
ここで、αは規格化された上下非対称性であり、α＝Ａ／Ｖである。
ブランチメトリック計算回路２１では、式（１１−１）乃至（１１−３）を用いてブランチメトリックを演算するようにする。なお、実際に観測されるαの値は、０．５未満の比較的小さい値であるので、ブランチメトリック計算回路２１においてαの乗算は、αの絶対値を１／２ｃ（ｃは自然数）として、ｃビットのビットシフトによって実現できる。換言すれば、αを乗算するための乗算器を必要とすることなく、ブランチメトリック計算回路２１を構成することができる。
ただし、αの値が負である場合、入力する等化信号ｙｋの正負の極性を反転させればよい。さらに、この場合において、符号検出回路７で検出する検出符号が、正負の極性を考慮しなければならないＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）符号であるならば、検出符号についてもビット反転を行なう必要がある。
ところで、ブランチメトリック計算回路２１において、式（１１−１）乃至（１１−３）からα（Ａ／２−ｙｋ）を減算した、次式（１２−１）乃至（１２−３）を用いてブランチメトリックを演算するようにしてもよい。
ｄｋ（ｓ）＝Ｖ＋Ａの場合
Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ                                    ・・・（１２−１）
ｄｋ（ｓ）＝０の場合
α（ｙｋ＋Ａ／２）                                  ・・・（１２−２）
ｄｋ（ｓ）＝−Ｖ＋Ａの場合
Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ                                    ・・・（１２−３）
ブランチメトリック計算回路２１において式（１２−１）乃至（１２−３）を用いてブランチメトリックを演算するようにした場合、式（１１−１）乃至（１１−３）を用いてブランチメトリックを演算する場合に比較して、α（Ａ／２−ｙｋ）を加算する処理に要する時間だけトータルの演算時間を短縮することができる。しかしながら、その場合、ブランチメトリック計算回路２１の後段の加算比較選択回路２２においてより多くの加算器が必要となる。すなわち、加算比較選択回路２２の回路規模が大きくなる。
次に、式（１１−１）乃至（１１−３）を用いてブランチメトリックを演算するブランチメトリック計算回路２１の構成例について、図３を参照して説明する。
定数計算回路３１は、非対称レジスタから入力されるパラメータＲに対応し、平均電圧レジスタから入力される平均電圧Ｖ／２を用いて式（１１−１）乃至（１１−３）に示したブランチメトリックを計算するために必要な各定数、Ｖ／２−Ａ，Ｖ／２＋ＡおよびＡ／２を計算して、それぞれ、加算器３３，３５，３６に出力する。なお、パラメータＲと、再生波形の量子化された上下非対称電圧Ａとの対応関係については、図４を参照して後述する。
乗算器３２は、上段のＡ／Ｄ変換回路６から入力される等化信号ｙｋに、極性レジスタから入力される１または−１の値Ｐを乗算して、加算器３３および乗算器３４に出力する。ここで、極性レジスタは、例えば制御回路９に内蔵されており、規格化された上下非対称性αの値が正である場合、極性レジスタの値Ｐは１とされている。反対に、規格化された上下非対称性αの値が負である場合、極性レジスタの値Ｐは−１とされている。
加算器３３は、乗算器３２によって正または負の極性が付与された等化信号ｙｋに、定数計算回路３１から入力されるｖ／２−Ａを加算して加算器３９に出力する。乗算器３４は、乗算器３２によって正または負の極性が付与された等化信号ｙｋに、−１を乗算して加算器３５，３６に出力する。加算器３５は、定数計算回路３１から入力されるｖ／２＋Ａから等化信号ｙｋを減算して加算器３８に出力する。加算器３６は、定数計算回路３１から入力されるＡ／２から等化信号ｙｋを減算してビットシフタ３７に出力する。
ビットシフタ３７は、非対称レジスタから入力されるパラメータＲに対応し、加算器３６から入力されるＡ／２−ｙｋをｃビットだけシフトして、換言すれば、Ａ／２−ｙｋを２ｃで除算する。すなわち、ビットシフタ３７は、Ａ／２−ｙｋにαを乗算して加算器３８，３９に出力する。ただし、パラメータＲが０である場合、ビットシフタ３７は、０を加算器３８，３９に出力する。なお、パラメータＲと、αおよびｃとの対応関係については、図４を参照して後述する。
加算器３８は、加算器３５の出力Ｖ／２＋Ａ−ｙｋと、ビットシフタ３７の出力α（Ａ／２−ｙｋ）を加算して、式（１１−１）に示したｄｋ（ｓ）＝Ｖ＋Ａの場合におけるブランチメトリックＶ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を出力する。加算器３９は、加算器３３の出力Ｖ／２−Ａ＋ｙｋと、ビットシフタ３７の出力α（Ａ／２−ｙｋ）を加算して、式（１１−３）に示したｄｋ（ｓ）＝−Ｖ＋Ａの場合におけるブランチメトリックＶ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を出力する。
なお、式（１１−２）に示したｄｋ（ｓ）＝０の場合におけるブランチメトリックは０であるので、その計算は必要ない。
ブランチメトリック計算回路２１が記録再生装置に実装された場合、等化信号ｙｋの量子化ビット数は６ビット前後であることが多い。等化信号ｙｋの量子化ビット数を６ビットと仮定すれば、等化信号ｙｋの値は、−３２乃至＋３１の範囲で表現されることになる。この場合、平均検出電圧絶対値Ｖの値は、１６乃至２４程度とされる。
図４は、非対称レジスタに保持されるパラメータＲを２ビットとし、平均検出電圧絶対値Ｖを１６とした場合における、規格化された上下非対称性αの絶対値、値ｃ、および定数計算回路３１が出力する定数Ａ／２，Ｖ／２−Ａ、およびＶ／２＋Ａの値の一例を示している。
パラメータＲが００である場合、αの絶対値は０となり、Ａ／２＝０である。パラメータＲが０１である場合、αの絶対値は、０．０６２５＝１／１６＝１／２ｃ、値ｃは４となり、Ａ／２＝０である。パラメータＲが１０である場合、αの絶対値は０．１２５＝１／８＝１／２ｃ、値ｃは３となり、Ａ／２＝１である。パラメータＲが１１である場合、αの絶対値は０．２５＝１／４＝１／２ｃ、値ｃは２となり、Ａ／２＝２である。
なお、図４に示した定数を計算するための定数計算回路３１は、数ゲート程度の著しく簡単な構成となることは明らかである。
次に、図５のフローチャートを参照して、ブランチメトリック計算処理について説明する。
乗算器３２は、上段のＡ／Ｄ変換回路６から入力される等化信号ｙｋに、極性レジスタから入力される１または−１の値Ｐを乗算する。これを換言すれば、ステップＳ１において、乗算器３２は、極性レジスタから入力される値Ｐが１であるか否かを判断する。値Ｐが１でなかった場合、ステップＳ２において、乗算器３２は、等化信号ｙｋに、−１を乗算して−ｙｋとし、加算器３３および乗算器３４に出力する。値Ｐが１であった場合、乗算器３２は、等化信号ｙｋを、加算器３３および乗算器３４に出力する。
ステップＳ３において、乗算器３４は、乗算器３２によって正または負の極性が付与された等化信号ｙｋに、−１を乗算して加算器３５および加算器３６に出力し、加算器３５は、定数計算回路３１から入力されるｖ／２＋Ａから等化信号ｙｋを減算して、値Ｃ０＝Ｖ／２＋Ａ−ｙｋを算出し、値Ｃ０を加算器３８に出力する。
ステップＳ４において、加算器３３は、乗算器３２によって正または負の極性が付与された等化信号ｙｋに、定数計算回路３１から入力されるｖ／２−Ａを加算して、値Ｃ１＝Ｖ／２−Ａ＋ｙｋを算出し、値Ｃ１を加算器３９に出力する。
ステップＳ５において、加算器３６は、定数計算回路３１から入力されるＡ／２から等化信号ｙｋを減算して、値Ｃ２＝Ａ／２−ｙｋを算出し、値Ｃ２をビットシフタ３７に出力する。
ステップＳ６において、ビットシフタ３７は、ステップＳ５において算出された値Ｃ２＝Ａ／２−ｙｋにαを乗算して、Ｃ３＝αＣ２を算出し、値Ｃ３を加算器３８および加算器３９に出力する。ただし、パラメータＲが０である場合、ビットシフタ３７は、値０を、加算器３８および加算器３９に出力する。
ステップＳ７において、加算器３８は、加算器３５の出力Ｖ／２＋Ａ−ｙｋと、ビットシフタ３７の出力α（Ａ／２−ｙｋ）を加算して、式（１１−１）に示したｄｋ（ｓ）＝Ｖ＋Ａの場合におけるブランチメトリックＢ０＝Ｃ０＋Ｃ３＝Ｖ／２＋Ａ−ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を出力し、加算器３９は、加算器３３の出力Ｖ／２−Ａ＋ｙｋと、ビットシフタ３７の出力α（Ａ／２−ｙｋ）を加算して、式（１１−３）に示したｄｋ（ｓ）＝−Ｖ＋Ａの場合におけるブランチメトリックＢ１＝Ｃ１＋Ｃ３＝Ｖ／２−Ａ＋ｙｋ＋α（Ａ／２−ｙｋ）を出力して、処理が終了される。
次に、図３に示したブランチメトリック計算回路２１と、式（８−１）乃至（８−３）に従ってブランチメトリックを計算するための図６に示すブランチメトリック計算回路との性能を比較するために実施したシミュレーション結果について説明する。
なお、図６のブランチメトリック計算回路において、加算器５１は、等化信号ｙｋにＵ／２を加算することにより、式（８−３）に示したブランチメトリックを出力するようになされている。乗算器５２は、等化信号ｙｋに−１を乗算して加算器５３に出力する。加算器５３は、Ｖ／２から、乗算器５２によって−１が乗算された等化信号ｙｋを加算することにより、式（８−１）に示したブランチメトリックを出力するようになされている。
シミュレーションは、１００万ビットのランダムデータをごく一般的な１６／１７変換符号を用いて符号化し、１／（１−Ｄ２）処理に相当するインタリーブドＮＲＺＩ変調を行なった後、（１−Ｄ２）のパーシャルレスポンスクラス４等化処理を行い、さらに、理想検出点信号が＋１であるときの再生振幅と、理想検出点信号が−１であるときの再生振幅を変化させることにより、擬似的な波形非対称性を与えた後、適当な白色雑音を付加して等化信号ｙｋとした。
例えば、波形非対称性α＝０．１２５としたときには、図３に示したブランチメトリック計算回路２１によって符号検出した場合、１×１０−５のビットエラーレートを与える信号対雑音比において、当該回路で非対称補正を行わない場合に比較して、約０．６ｄＢのゲインがあった。
一方、波形非対称性α＝０．１２５の条件と同一の条件とするため、例えば波形非対称電圧ＵをＶ（１−０．１２５）／（１＋０．１２５）＝０．７７８Ｖとなる様に設定したときには、図６のブランチメトリック計算回路によって符号検出した場合、１×１０−５のビットエラーレートを与える信号対雑音比において、当該回路で非対称補正を行わない場合に比較して、約０．３ｄＢのゲインがあった。
このように、本発明を適用したブランチメトリック計算回路２１は、図６のブランチメトリック計算回路に比較して、ごくわずかな回路規模の増加にも拘わらず、より正確な波形の非対称補正を行なうことが可能となる。
なお、本発明に、定数を加減算することによって規格化されたブランチメトリックを計算する方法が含まれることは明らかである。
ところで、ブランチメトリック計算回路２１の定数計算回路３１においては波形非対称電圧Ａを、パラメータＲに対応して設定するようにしたが、波形非対称電圧Ａを実測データから適応的に算出することが可能である。
具体的に説明する。時刻ｋにおける｛−Ｖ，０，＋Ｖ｝の非対称および雑音の無い検出電圧をｄｋとおけば、誤差信号ｅｋは、一般に、
ｅｋ＝ｙｋ−ｄｋ                                        ・・・（１３）
によって定義されるが、検出電圧がＶまたは−Ｖであるとき、単に誤差信号ｅｋの平均値をとることにより、波形非対称電圧Ａを求めることができる。換言すれば、検出電圧が０であるときを除いて雑音を加算することにより、波形非対称電圧Ａを算出することができる。
このように、実測値に基づいて求めた波形非対称電圧Ａを定数計算回路３１に供給するようにすれば、より精度が高い非対称補正が可能となる。
以上説明したように、本発明を適用した記録再生装置では、従来よりも高い精度で非対称補正を行なうことができるので、情報記録媒体に対する記録密度を従来よりも向上させることが可能となる。この工業的価値は非常に大きい。
なお、本発明は、ＴＣＰＲ（Ｔｒｅｌｌｉｓ  Ｃｏｄｅｄ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）変調方式を採用する記録再生装置に適用することが可能である。
本発明の符号検出方法には、例えば、トレリス符号検出方法を適用することもできる。
本発明は、最尤検出法だけでなく、事後確率検出方法を適用することができる。
本発明において用いられる符号は、どのようなものであってもよい。例えば、トレリス符号を用いた符号化方法による符号を用いてもよい。
本発明は、記録再生装置だけでなく、データを通信する通信装置に適用することができる。
ところで、上述した一連の処理は、ソフトウェアにより実行することもできる。そのソフトウェアは、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
この記録媒体は、図７に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク１０１、光ディスク１０２、光磁気ディスク１０３、もしくは半導体メモリ１０４などよりなるパッケージメディアなどにより構成される。磁気ディスク１０１は、フレキシブルディスクを含み、光ディスク１０２は、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋを含み、光磁気ディスク１０３は、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）（商標）を含む。
図７を用いて、パーソナルコンピュータ８１について説明する。
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９１は、入出力インターフェース９２および内部バス９３を介して、ユーザが、入力部９４を用いて入力した各種指令に対応する信号や、ネットワークインターフェース１００を介して、他のパーソナルコンピュータが送信した制御信号の入力を受け、入力された信号に基づいた各種処理を実行する。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）９５は、ＣＰＵ９１が使用するプログラムや演算用のパラメータのうちの基本的に固定のデータを格納する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９６は、ＣＰＵ９１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータを格納する。ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９５、およびＲＡＭ９６は、内部バス９３により相互に接続されている。
内部バス９３は、入出力インターフェース９２とも接続されている。入力部９４は、例えば、キーボード、タッチパッド、ジョグダイヤル、あるいはマウスなどからなり、ユーザがＣＰＵ９１に各種の指令を入力するとき操作される。表示部９７は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）や液晶表示装置などからなり、各種情報をテキスト、あるいはイメージなどで表示する。
ＨＤＤ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ）９８は、ハードディスクを駆動し、それらにＣＰＵ９１によって実行するプログラムや情報を記録または再生させる。ドライブ９９には、必要に応じて磁気ディスク１０１、光ディスク１０２、光磁気ディスク１０３、および半導体メモリ１０４が装着され、データの授受を行う。
ネットワークインターフェース１００は、他のパーソナルコンピュータや、パーソナルコンピュータ以外の各種装置と所定のケーブルを用いて有線で、もしくは無線で接続され、それらの機器との情報の授受を行ったり、インターネットを介してウェブサーバにアクセスし、情報の授受を行う。
これらの入力部９４乃至ネットワークインターフェース１００は、入出力インターフェース９２および内部バス９３を介してＣＰＵ９１に接続されている。
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明によれば、ブランチメトリックを計算することができ、特に、３値検出点電圧ｄｋ（ｓ）を｛−Ｖ＋Ａ，０，Ｖ＋Ａ｝と定義されてブランチメトリックを計算するようにしたので、近似を用いる場合に比べてより精度が高く、かつ、乗算器を用いないメトリックの計算方法を確立することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を適用した記録再生装置のディジタル信号処理回路の構成例を示すブロック図である。
図２は、図１の符号検出回路７の構成例を示すブロック図である。
図３は、図２のブランチメトリック計算回路２１の構成例を示すブロック図である。
図４は、パラメータＲと、規格化された上下非対称性αの絶対値などとの対応を示す図である。
図５は、ブランチメトリック計算処理を説明するためのフローチャートである。
図６は、従来のブランチメトリック計算回路の構成の一例を示すブロック図である。
図７は、パーソナルコンピュータの構成を示すブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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