(57)【要約】ＢＰＳＫ変調信号を復調する復調装置において、製造バラツキなどのアナログ回路に起因する復調性能の劣化を抑え、更に、ＢＰＳＫ変調信号の周波数変動にも追従できるようにする。  搬送波情報抽出回路１０１及び搬送波生成回路１０２によりＢＰＳＫ変調信号から生成された搬送波と、ＢＰＳＫ変調信号をＬＰＦ１０３を介してＡ／Ｄ変換器１０４によりデジタル化したＢＰＳＫ変調信号とを乗算回路１０５により乗算し、その乗算結果を、搬送波周期積分回路１０６において搬送波の周期で積分し、その後、その積分結果を判定器１０７で２値化を行い、復調を実現する。
2004079738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報を抽出する搬送波情報抽出手段と、
前記搬送波情報抽出手段が抽出した搬送波情報に基づいて搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記ＢＰＳＫ変調信号をデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段と、
前記搬送波生成手段から出力される搬送波と前記アナログデジタル変換手段によりデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号とを乗算する乗算手段と、
前記乗算手段による乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果を２値化する判定手段とを有する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項２】
請求項１記載の復調装置において、
前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、
位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、
位相が２π／３からπの期間の振幅が１、
位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、
位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、
位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１
となる変形方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段は、ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報として、搬送波の周期を抽出する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、
前記位相差検出手段は、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、
前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とにより減算を行う減算手段とを備え、
前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整する
【請求項９】
光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、
前記請求項１又は２記載の復調装置を備え、
前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生する
ことを特徴とするアドレス情報抽出装置。
【請求項１０】
請求項１記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段は、前記アナログデジタル変換手段によってデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号の搬送波情報を抽出する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の復調装置において、
前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１３】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１４】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、
位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、
位相が２π／３からπの期間の振幅が１、
位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、
位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、
位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１
となる変形方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１５】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を出力する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１６】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段で抽出される情報を搬送波の周期とする
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１７】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波と、前記アナログデジタル変換手段により変換された前記ＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、
前記位相差検出手段は、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、
前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とを減算する減算手段とを備え、
前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１８】
光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、
前記請求項１０又は１１記載の復調装置を備え、
前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生する
ことを特徴とするアドレス情報抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、２相位相変調方式（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ；ＢＰＳＫ）を用いて変調された信号を復調する復調装置に関し、更に、光ディスクのアドレス情報を抽出する復調装置に関する。
【背景技術】  一般に、ＢＰＳＫはデータの（０，１）を搬送波の位相の（０，π）に変調する方式であり、通信分野でよく用いられている方式である。近年、記録媒体の一種である光ディスクの分野でもこの変調方式が用いられており、例えば、ＤＶＤ＋Ｒ／＋ＲＷにも用いられている。
ＤＶＤ＋Ｒ／＋ＲＷのように書き込みが可能である光ディスクの場合、現在の光ピックアップの位置、すなわち、アドレス情報を正確に認識する必要がある。そこで、メディア上の記録トラックを一定の周期を持たせてうねらせ、そのうねり（以下、ウォブルと呼ぶ）を特定の場所だけで位相反転させることによって、アドレスを表す方式を採用している。
ウォブルを光ピックアップで読み取ると、ウォブル周期をもったアナログ信号が得られる。ここで、このアナログ信号から位相を検出し、アドレス情報を再生する装置は、ＢＰＳＫ復調装置に他ならない。上記技術に関しては、例えば、特開平５−２６０４１３号公報、特開２００１−１２６４１３号公報、又は特開２００１−２０９９３７号公報に記載されている。
従来のＢＰＳＫ復調装置の多くは図７に示すようなアナログ回路で構成されている。同図において、７０１は搬送波再生回路であり、ＢＰＳＫ変調信号からその搬送波を再生する。ここでは図示していないが、この搬送波再生回路はバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと呼ぶ）とＰＬＬ回路とから構成されている場合が多い。７０２は同じくＢＰＳＫ変調信号を入力として、その信号の周波数帯域のみを通過させ、伝送路におけるノイズを除去するＢＰＦである。７０３は搬送波再生回路７０１から再生される再生搬送波とＢＰＦ７０２によりその周波数帯域のみを通過させたＢＰＳＫ変調信号とを入力し、両者の乗算をする乗算器である。ここで、再生搬送波とＢＰＦ出力信号とが同位相の場合における出力値は常に正の正弦波となり、逆位相の場合は常に負の正弦波となる。この乗算器７０３の乗算結果はローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと呼ぶ）７０４において低周波帯域のみが通過されて、理論的には、同位相の場合は正の一定値、逆位相の場合は負の一定値が出力される。７０５は判定器であって、ＬＰＦ７０４の出力と０レベルとの比較を行い、その値が正の場合は１、負の場合は０を出力する。この判定器７０５の判定結果がＢＰＳＫ変調前のデータとなる。
解決課題
しかしながら、図７に示したアナログ構成による復調装置は、構成素子の製造バラツキや、温度変化又は経年変化の影響を受けやすく、性能劣化が生じやすいという課題を有している。さらに、このようなアナログ構成の復調装置をＤＶＤ＋Ｒ／＋ＲＷのアドレス検出器として用いる場合は、光ディスクの回転数は一定に保持し、光ディスク上の物理的半径位置によって記録再生の信号処理速度を変化させるＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ａｎｇｌｅｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式に対応するために、アナログフィルタ７０２、７０４の周波数特性を動的に変化させる必要があるが、このように周波数変化にフィルタ特性を追従させることは困難である。
【発明の開示】
本発明は、前記問題を解決するものであり、その目的は、性能劣化の原因となる製造バラツキ及び温度変化又は経年変化の影響を低減し、また、入力されるＢＰＳＫ変調信号の周波数変化に追従するノイズフィルタによりノイズ耐性を高めることにある。
前記の目的を達成するために、本発明では、製造バラツキやノイズに対する影響を受け易いアナログ回路構成を、その影響を受けにくいデジタル回路構成とする。具体的には、ＢＰＳＫ変調信号の復調装置において、ＢＰＳＫ変調信号のノイズカット及びそのＢＰＳＫ変調信号から搬送波を再生する処理にデジタル回路構成を用い、また、変調信号と搬送波信号との乗算により得られる乗算結果を搬送波周期で積分することにより、ＢＰＳＫ変調信号の周波数変化に追従して高いノイズ除去効果を有するフィルタを得ることを実現するものである。
すなわち、本発明の復調装置は、ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報を抽出する搬送波情報抽出手段と、前記搬送波情報抽出手段が抽出した搬送波情報に基づいて搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記ＢＰＳＫ変調信号をデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段と、前記搬送波生成手段から出力される搬送波と前記アナログデジタル変換手段によりデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段による乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する搬送波周期積分手段と、前記搬送波周期積分手段の積分結果を２値化する判定手段とを有することを特徴とする。
本発明は、請求項１記載の復調装置において、前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有することを特徴とする。
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成することを特徴とする。
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成することを特徴とする。
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、位相が２π／３からπの期間の振幅が１、位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１となる変形方形波を生成することを特徴とする。
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を生成することを特徴とする。
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波情報抽出手段は、ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報として、搬送波の周期を抽出することを特徴とする。
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段で生成された搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、前記位相差検出手段は、前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とにより減算を行う減算手段とを備え、前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整することを特徴とする。
本発明のアドレス情報抽出装置は、光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、前記請求項１又は２記載の復調装置を備え、前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生することを特徴とする。
本発明は、請求項１記載の復調装置において、前記搬送波情報抽出手段は、前記アナログデジタル変換手段によってデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号の搬送波情報を抽出することを特徴とする。
本発明は、請求項１０記載の復調装置において、前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有することを特徴とする。
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成することを特徴とする。
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成することを特徴とする。
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、位相が２π／３からπの期間の振幅が１、位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１となる変形方形波を生成することを特徴とする。
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を出力することを特徴とする。
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波情報抽出手段で抽出される情報を搬送波の周期とすることを特徴とする。
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段で生成された搬送波と、前記アナログデジタル変換手段により変換された前記ＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、前記位相差検出手段は、前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とを減算する減算手段とを備え、前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整することを特徴とする。
本発明のアドレス情報抽出装置は、光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、前記請求項１０又は１１記載の復調装置を備え、前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生することを特徴とする。
以上により、本発明では、アナログのＢＰＳＫ変調信号をアナログデジタル変換手段を用いてデジタル値に変換することにより、その後に行うべき生成搬送波とデジタルのＢＰＳＫ変調信号との乗算及びその乗算結果の搬送波周期積分をデジタル処理することとして、乗算手段及び搬送波周期積分手段をデジタル回路で構成することができ、これにより性能劣化を抑えることが可能となる。
また、本発明では、低周波帯域通過手段により高周波ノイズを除去したＢＰＳＫ変調信号をアナログデジタル変換手段へ入力することにより精度の高いアナログデジタル変換を行うことが可能となる。
更に、本発明では、搬送波周期積分手段の積分結果から、所定時間遅延させた遅延搬送波に基づく第２の搬送波周期積分手段の積分結果を減算することにより、遅延搬送波とＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を得ることができ、その位相差に応じた値を用いて前記搬送波生成手段で生成する搬送波の位相を修正することにより、より精度の高い復調を実現することが可能となる。
続いて、本発明では、低周波帯域通過手段によりノイズ除去処理を行った後、アナログデジタル変換手段によりデジタル化されたＢＰＳＫ変調信号を用いて搬送波情報抽出手段が抽出する搬送波情報に基づいて、搬送波生成手段が搬送波を生成するので、デジタル信号を入力とする搬送波情報抽出手段もデジタル回路で構成でき、更に、信号劣化を抑えた精度の高い復調を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１の実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路の構成を示す図である。
図２は、各種生成搬送波を示す図である。
図３は、各種生成搬送波の周波数特性を示す図である。
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路の構成を示す図である。
図５は、位相差検出の説明図である。
図６は、本発明の第３の実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路の構成を示す図である。
図７は、従来のＢＰＳＫ復調回路を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路のブロック図であり、請求項１、２及び３の記載に対応している。
１０１は入力されたＢＰＳＫ変調信号が有する搬送波の周波数成分を搬送波情報として抽出する搬送波情報抽出回路（搬送波情報抽出手段）である。１０２は搬送波生成回路（搬送波生成手段）であって、搬送波情報抽出回路１０１で抽出された搬送波の周波数成分から搬送波を生成する。一方で、ＢＰＳＫ変調信号はＬＰＦ（低周波帯域通過手段）１０３により搬送波周波数帯域以下の周波数帯域のみが通過され、Ａ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換手段）１０４によりアナログのＢＰＳＫ変調信号がデジタル信号に変換される。ここで、前記搬送波生成回路１０２から得られた生成搬送波とＡ／Ｄ変換器１０４により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とが乗算器（乗算手段）１０５で乗算され、その乗算結果は搬送波周期積分回路（搬送波周期積分手段）１０６へ入力される。この搬送波周期積分回路１０６は乗算器１０５の乗算結果を前記搬送波情報抽出回路１０１により得られた搬送波の周期で積分し、その積分結果を判定器（判定手段）１０７へ入力する。判定器１０７は入力された搬送波周期積分結果の値を正負判定し、正のときは１、負のときは０に、２値化して出力する。この出力値が復調データとなる。
次に、構成の詳細について説明をする。本実施の形態では、前記搬送波情報抽出回路１０１は、例えば、バンドパスフィルタとＰＬＬ回路とから構成されており、抽出される情報は、ＢＰＳＫ変調信号に同期した方形波である。また、搬送波生成回路１０２の出力である生成搬送波の波形としては様々なものが考えられるが、ここでは例えば、搬送波生成回路１０２はローパスフィルタであり、正弦波を出力するものとする。
搬送波生成回路１０２で生成された正弦波と、Ａ／Ｄ変換器１０４の出力するＢＰＳＫ変調信号とはそれぞれ同じ周波数であり、位相のみが同相又は逆相の波形が混在したものとなっている。両者は乗算回路１０５で乗算されると、同相の場合は正側の振幅のみを有する２倍周波数の正弦波となり、逆相の場合は負側の振幅のみを有する２倍周波数の正弦波となる。その乗算器１０５の出力を搬送波周期積分回路１０６により搬送波の周期で積分する。ここで、正弦波を乗算して、その正弦波の周期で積分するという演算処理は、ちょうどフーリエ級数展開でその正弦波のフーリエ係数を求めることと等価である。
したがって、この積分により、同相の場合は正の一定値が出力され、逆相の場合は負の一定値が出力される。そして更に、三角関数の直交性から、ＤＣ成分やｎ倍周波数成分や余弦波成分を完全に除去することができる。つまり、乗算器１０５と搬送波周期積分回路１０６とによる演算処理は、搬送波周波数のみを通過させるバンドパスフィルタとみなすこともできる。搬送波周期積分回路１０６の出力は正又は負の一定値であり、判定器１０７ではこの出力の正負を判定し、正のときに１を、負のときに０を対応させることにより、復調データを出力することができる。
したがって、ＢＰＳＫ変調信号の位相が０のときは１が出力され、位相がπのときは０が出力されることになり、ＢＰＳＫ復調回路が実現される。
次に、搬送波生成回路１０２の出力波形を正弦波以外とした場合における復調性能と回路規模との関係について、図２を用いて考える。まず、正弦波の代替波形として、三角波が挙げられる。これは請求項４の記載に対応している。方形波から三角波を生成するためには、例えば、次のような方法が考えられる。はじめに、方形波の周期を計測し、それを周期Ｔとし、時刻０における値を０とする。この場合において、時刻０から時刻Ｔ／４までは一定値ａを加算し、時刻Ｔ／４から時刻３Ｔ／４までは一定値ａを減算し、時刻３Ｔ／４から時刻Ｔまでは再び一定値ａを加算する回路で三角波を生成することができる。これは加算器とレジスタとで簡単に構成できるので、正弦波を生成するよりも簡易な回路で実現可能である。次に、正弦波の代替波形として、変形方形波が挙げられる。これは請求項５の記載に対応している。この場合、例えば、時刻０から時刻Ｔ／６までは一定値ｂを出力し、時刻Ｔ／６から時刻Ｔ／３までは一定値２ｂを出力し、時刻Ｔ／３から時刻Ｔ／２までは一定値ｂを出力し、時刻Ｔ／２から時刻２Ｔ／３までは一定値−ｂを出力し、時刻２Ｔ／３から時刻５Ｔ／６までは一定値−２ｂを出力し、５Ｔ／６からＴまでは−ｂを出力するような回路により変形方形波を生成できる。これは定数出力器とセレクタとで構成できるので、三角波よりも簡易な回路で実現可能である。更に、正弦波の代替波形として、方形波が挙げられる。これは請求項６の記載に対応している。この場合は、搬送波情報抽出回路１０１の出力が方形波であるとすると、その方形波をそのまま出力すればよく、最も簡易な回路により実現可能である。
ここで、乗算器１０５と搬送波周期積分回路１０６とをあわせた周波数特性を、生成搬送波が正弦波、三角波、変形方形波又は方形波である場合について図３に示す。まず、正弦波の場合は、搬送波周波数近傍のみにゲインがあり、他の周波数でのゲインがほぼ０となっており、良好なバンドパス特性を有している。ＢＰＳＫ変調方式では、搬送波周波数のみに情報が存在するので、このようなバンドパス特性は雑音除去に非常に有効であり、また、復調性能も高い。次に、三角波の場合は、搬送波の２倍の周波数と３倍の周波数との間の周波数においてゲインが残っているものの、全体としてはバンドパス特性を有している。続いて、変形方形波の場合は、３ｎ倍周波数におけるゲインはほぼ０であるが、その他の周波数においてゲインが残っている。また、方形波の場合は、奇数倍周波数においてゲインが残っている。
以上により、周波数特性は正弦波、三角波、変形方形波、方形波の順で優れていることが示され、性能と回路コストとのトレードオフを鑑みて最適な生成搬送波波形を選択すれば良いことがわかる。
尚、本実施の形態では、搬送波情報抽出回路１０１の出力をＢＰＳＫ変調信号と同じ周期の方形波としていたが、搬送波生成回路１０２での処理を容易にするためには、周期そのものを抽出して出力とするのも効果的である。これは請求項７の記載に対応している。
また、ＢＰＳＫ復調装置は光ディスク等の記録媒体上のウォブルを読み取ることによりアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置でもあるので、高精度の復調を実現できるアドレス情報抽出装置としても用いられる。これは請求項１７の記載に対応する。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図４を用いて説明する。
図４は本実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路であり、請求項８の記載に対応している。
本実施の形態では、より精度の高い復調を実現する。第１の実施の形態において、搬送波生成回路１０２から得られる生成搬送波とＡ／Ｄ変換器１０４によりデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号とは、同じＢＰＳＫ変調信号を源としているが、それぞれ経路が異なるので、遅延などの影響で位相がずれることがある。この位相のずれを復調時に適応的に補正するためには、両者の位相差の情報が必要である。そこで、その位相差を検出するために位相差検出回路（位相差検出手段）１０００を付加する。
位相差検出回路１０００は遅延器４０１、乗算器４０２、搬送波周期積分回路４０３及び減算器４０４により構成される。ここで、乗算器（第２の乗算手段）４０２、搬送波周期積分回路（第２の搬送波周期積分手段）４０３の機能は第１の実施の形態と同様であるが、乗算器１０５がＡ／Ｄ変換器１０４の出力と生成搬送波とを入力としているのに対し、乗算器４０２ではＡ／Ｄ変換器１０４の出力と、生成搬送波を遅延器（遅延手段）４０１により所定時間遅延させた遅延搬送波とを入力としている点において異なる。本実施の形態では、この構成により得られた搬送波周期積分回路４０３の積分結果を搬送波周期積分回路１０６の積分結果から減算器４０４により減算する。この減算結果は間接的に生成搬送波とＢＰＳＫ変調信号との位相差の関数を表しており、この減算結果を用いて搬送波生成回路１０２において前記位相差を修正することが可能となる。
以下に、前記減算器４０４の減算結果が間接的に前記位相差を表すことを図５により説明する。
生成搬送波とＢＰＳＫ変調信号とを乗算した後、その乗算結果を搬送波周期で積分したときの積分値は、生成搬送波とＢＰＳＫ変調信号との間の位相差の変化に対して余弦波を描く。これを図５（ａ）に示す。位相差がないときには、前記積分値は正の最大値となり、位相差が±π／２のときには、前記積分値は０となり、また、±πの位相差のとき、すなわち、逆相のときは負の最大値となる。ここで、遅延器４０１を経由していない生成搬送波をＢＰＳＫ変調信号と乗算して搬送波周期で積分したときの値をＡ、遅延器４０１を経由した生成搬送波をＢＰＳＫ変調信号と乗算したときの積分値をＢとすると、図５（ｂ）に示すように、Ａ−Ｂの値は、搬送波とＢＰＳＫ変調信号との位相差が正のときは負の値をとり、逆に、位相差が負のときは正の値をとる。すなわち、この関係に着目すると、Ａ−Ｂの値を利用して位相差を修正することが可能となる。
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図６を用いて説明する。これは請求項９、１０の記載に対応している。
第１及び第２の実施の形態では、ＢＰＳＫ変調信号から直接搬送波情報を抽出、すなわち、アナログのＢＰＳＫ変調信号を直接、搬送波情報抽出回路１０１へ入力するといったアナログ処理をしていたが、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換器１０４の出力であるデジタル化されたＢＰＳＫ変調信号を搬送波情報抽出回路６０１へ入力して、デジタル処理を行う。ここで、搬送波情報抽出回路６０１はすべてデジタル回路で構成されており、図示していないが、その内部にバンドパスフィルタやデジタルＰＬＬ回路を有している。またこの構成は、バンドパスフィルタと周期計測カウンタを有するものとしても良い。したがって、搬送波情報抽出回路６０１をもデジタル回路で構成するので、アナログ構成に起因する復調回路の性能劣化を低減することができ、より精度の高い復調を行うことが可能となる。
また、本実施の形態において、搬送波生成回路１０２により生成される搬送波は正弦波、三角波、変形方形波又は方形波とすることができる。これは、請求項１１〜１４の記載に対応している。
尚、本実施の形態では、第１の実施の形態において示したのと同様に、搬送波生成回路１０２での処理を容易にするために、搬送波情報抽出回路６０１は周期そのものを出力とするのも効果的である。これは請求項１５の記載に対応している。更に、本実施の形態に対して、前記第２の実施の形態に示した位相差検出回路１０００を付加しても良いのは勿論である。これは請求項１６の記載に対応している。
【図１】
2004079738.tif 000003
【図２】
2004079738.tif 000004
【図３】
2004079738.tif 000005
【図４】
2004079738.tif 000006
【図５】
2004079738.tif 000007
【図６】
2004079738.tif 000008
【図７】
2004079738.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月1日(2004.7.1)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】（補正後）ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報を抽出する搬送波情報抽出手段と、
前記搬送波情報抽出手段が抽出した搬送波情報に基づいて搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記ＢＰＳＫ変調信号をデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段と、
前記搬送波生成手段から出力される搬送波と前記アナログデジタル変換手段によりデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号とを乗算する乗算手段と、
前記乗算手段による乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果を２値化する判定手段とを有し、
前記搬送波情報抽出手段及び前記搬送波情報生成手段の少なくとも一方はデジタル構成を含む
ことを特徴とする復調装置。
【請求項２】請求項１記載の復調装置において、
前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項４】請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項５】請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、
位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、
位相が２π／３からπの期間の振幅が１、
位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、
位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、
位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１
となる変形方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項６】請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項７】請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段は、ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報として、搬送波の周期を抽出する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項８】請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、
前記位相差検出手段は、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、
前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とにより減算を行う減算手段とを備え、
前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整する
【請求項９】光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、
前記請求項１又は２記載の復調装置を備え、
前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生する
ことを特徴とするアドレス情報抽出装置。
【請求項１０】請求項１記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段は、前記アナログデジタル変換手段によってデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号の搬送波情報を抽出する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１１】請求項１０記載の復調装置において、
前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１２】請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１３】請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１４】請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、
位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、
位相が２π／３からπの期間の振幅が１、
位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、
位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、
位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１
となる変形方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１５】請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を出力する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１６】請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段で抽出される情報を搬送波の周期とする
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１７】請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波と、前記アナログデジタル変換手段により変換された前記ＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、
前記位相差検出手段は、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、
前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とを減算する減算手段とを備え、
前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１８】光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、
前記請求項１０又は１１記載の復調装置を備え、
前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生する
ことを特徴とするアドレス情報抽出装置。




【手続補正書】
【提出日】平成17年3月10日(2005.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報を抽出する搬送波情報抽出手段と、
前記搬送波情報抽出手段が抽出した搬送波情報に基づいて搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記ＢＰＳＫ変調信号をデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段と、
前記搬送波生成手段から出力される搬送波と前記アナログデジタル変換手段によりデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号とを乗算する乗算手段と、
前記乗算手段による乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果を２値化する判定手段とを有し、
前記搬送波情報抽出手段及び前記搬送波情報生成手段の少なくとも一方はデジタル構成を含む
ことを特徴とする復調装置。
【請求項２】
請求項１記載の復調装置において、
前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、
位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、
位相が２π／３からπの期間の振幅が１、
位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、
位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、
位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１
となる変形方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段は、ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報として、搬送波の周期を抽出する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、
前記位相差検出手段は、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、
前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とにより減算を行う減算手段とを備え、
前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整する
【請求項９】
光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、
前記請求項１又は２記載の復調装置を備え、
前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生する
ことを特徴とするアドレス情報抽出装置。
【請求項１０】
請求項１記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段は、前記アナログデジタル変換手段によってデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号の搬送波情報を抽出する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の復調装置において、
前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１３】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１４】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、
位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、
位相が２π／３からπの期間の振幅が１、
位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、
位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、
位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１
となる変形方形波を生成する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１５】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を出力する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１６】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波情報抽出手段で抽出される情報を搬送波の周期とする
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１７】
請求項１０又は１１記載の復調装置において、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波と、前記アナログデジタル変換手段により変換された前記ＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、
前記位相差検出手段は、
前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、
前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、
前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とを減算する減算手段とを備え、
前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整する
ことを特徴とする復調装置。
【請求項１８】
光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、
前記請求項１０又は１１記載の復調装置を備え、
前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生する
ことを特徴とするアドレス情報抽出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２相位相変調方式（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ；ＢＰＳＫ）を用いて変調された信号を復調する復調装置に関し、更に、光ディスクのアドレス情報を抽出する復調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＢＰＳＫはデータの（０，１）を搬送波の位相の（０，π）に変調する方式であり、通信分野でよく用いられている方式である。近年、記録媒体の一種である光ディスクの分野でもこの変調方式が用いられており、例えば、ＤＶＤ+Ｒ／+ＲＷにも用いられている。
【０００３】
ＤＶＤ+Ｒ／+ＲＷのように書き込みが可能である光ディスクの場合、現在の光ピックアップの位置、すなわち、アドレス情報を正確に認識する必要がある。そこで、メディア上の記録トラックを一定の周期を持たせてうねらせ、そのうねり（以下、ウォブルと呼ぶ）を特定の場所だけで位相反転させることによって、アドレスを表す方式を採用している。
【０００４】
ウォブルを光ピックアップで読み取ると、ウォブル周期をもったアナログ信号が得られる。ここで、このアナログ信号から位相を検出し、アドレス情報を再生する装置は、ＢＰＳＫ復調装置に他ならない。上記技術に関しては、例えば、特開平５−２６０４１３号公報、特開２００１−１２６４１３号公報、又は特開２００１−２０９９３７号公報に記載されている。
【０００５】
従来のＢＰＳＫ復調装置の多くは図７に示すようなアナログ回路で構成されている。同図において、７０１は搬送波再生回路であり、ＢＰＳＫ変調信号からその搬送波を再生する。ここでは図示していないが、この搬送波再生回路はバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと呼ぶ）とＰＬＬ回路とから構成されている場合が多い。７０２は同じくＢＰＳＫ変調信号を入力として、その信号の周波数帯域のみを通過させ、伝送路におけるノイズを除去するＢＰＦである。７０３は搬送波再生回路７０１から再生される再生搬送波とＢＰＦ７０２によりその周波数帯域のみを通過させたＢＰＳＫ変調信号とを入力し、両者の乗算をする乗算器である。ここで、再生搬送波とＢＰＦ出力信号とが同位相の場合における出力値は常に正の正弦波となり、逆位相の場合は常に負の正弦波となる。この乗算器７０３の乗算結果はローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと呼ぶ）７０４において低周波帯域のみが通過されて、理論的には、同位相の場合は正の一定値、逆位相の場合は負の一定値が出力される。７０５は判定器であって、ＬＰＦ７０４の出力と０レベルとの比較を行い、その値が正の場合は１、負の場合は０を出力する。この判定器７０５の判定結果がＢＰＳＫ変調前のデータとなる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図７に示したアナログ構成による復調装置は、構成素子の製造バラツキや、温度変化又は経年変化の影響を受けやすく、性能劣化が生じやすいという課題を有している。さらに、このようなアナログ構成の復調装置をＤＶＤ+Ｒ／+ＲＷのアドレス検出器として用いる場合は、光ディスクの回転数は一定に保持し、光ディスク上の物理的半径位置によって記録再生の信号処理速度を変化させるＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ａｎｇｌｅｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式に対応するために、アナログフィルタ７０２、７０４の周波数特性を動的に変化させる必要があるが、このように周波数変化にフィルタ特性を追従させることは困難である。
【０００７】
本発明は、前記問題を解決するものであり、その目的は、性能劣化の原因となる製造バラツキ及び温度変化又は経年変化の影響を低減し、また、入力されるＢＰＳＫ変調信号の周波数変化に追従するノイズフィルタによりノイズ耐性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明では、製造バラツキやノイズに対する影響を受け易いアナログ回路構成を、その影響を受けにくいデジタル回路構成とする。具体的には、ＢＰＳＫ変調信号の復調装置において、ＢＰＳＫ変調信号のノイズカット及びそのＢＰＳＫ変調信号から搬送波を再生する処理にデジタル回路構成を用い、また、変調信号と搬送波信号との乗算により得られる乗算結果を搬送波周期で積分することにより、ＢＰＳＫ変調信号の周波数変化に追従して高いノイズ除去効果を有するフィルタを得ることを実現するものである。
【０００９】
すなわち、本発明の復調装置は、ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報を抽出する搬送波情報抽出手段と、前記搬送波情報抽出手段が抽出した搬送波情報に基づいて搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記ＢＰＳＫ変調信号をデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段と、前記搬送波生成手段から出力される搬送波と前記アナログデジタル変換手段によりデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段による乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する搬送波周期積分手段と、前記搬送波周期積分手段の積分結果を２値化する判定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、請求項１記載の復調装置において、前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、
位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、位相が２π／３からπの期間の振幅が１、位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１となる変形方形波を生成することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を生成することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波情報抽出手段は、ＢＰＳＫ変調信号の有する搬送波情報として、搬送波の周期を抽出することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、請求項１又は２記載の復調装置において、前記搬送波生成手段で生成された搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、前記位相差検出手段は、前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とにより減算を行う減算手段とを備え、前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整することを特徴とする。
【００１７】
本発明のアドレス情報抽出装置は、光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、前記請求項１又は２記載の復調装置を備え、前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、請求項１記載の復調装置において、前記搬送波情報抽出手段は、前記アナログデジタル変換手段によってデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号の搬送波情報を抽出することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、請求項１０記載の復調装置において、前記ＢＰＳＫ変調信号を受け、前記ＢＰＳＫ変調信号の搬送波周波数帯域以下の周波数帯域を通過させ、この通過させた信号を前記アナログデジタル変換手段に入力する低周波帯域通過手段を更に有することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、正弦波を生成することを特徴とする。
【００２１】
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、三角波を生成することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、位相が０からπ／３の期間の振幅を１とすると、位相がπ／３から２π／３の期間の振幅が２、位相が２π／３からπの期間の振幅が１、位相がπから４π／３の期間の振幅が−１、位相が４π／３から５π／３の期間の振幅が−２、位相が５π／３から２πの期間の振幅が−１となる変形方形波を生成することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段は、搬送波として、方形波を出力することを特徴とする。
【００２４】
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波情報抽出手段で抽出される情報を搬送波の周期とすることを特徴とする。
【００２５】
本発明は、請求項１０又は１１記載の復調装置において、前記搬送波生成手段で生成された搬送波と、前記アナログデジタル変換手段により変換された前記ＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を検出する位相差検出手段を更に有し、前記位相差検出手段は、前記搬送波生成手段で生成された搬送波を所定時間遅延させる遅延手段と、前記遅延手段により遅延された遅延搬送波と前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とを乗算する第２の乗算手段と、前記第２の乗算手段の乗算結果を前記搬送波生成手段が生成した搬送波の周期で積分する第２の搬送波周期積分手段と、前記搬送波周期積分手段の積分結果と前記第２の搬送波周期積分手段の積分結果とを減算する減算手段とを備え、前記搬送波生成手段は、前記減算手段の減算結果を位相差検出信号として受け、その減算結果に基づいて前記位相差をなくすように、生成する搬送波の位相を調整することを特徴とする。
【００２６】
本発明のアドレス情報抽出装置は、光ディスクの記録媒体上に記載されたアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置であって、前記請求項１０又は１１記載の復調装置を備え、前記復調装置により前記記録媒体上のアドレス情報を再生することを特徴とする。
【００２７】
以上により、本発明では、アナログのＢＰＳＫ変調信号をアナログデジタル変換手段を用いてデジタル値に変換することにより、その後に行うべき生成搬送波とデジタルのＢＰＳＫ変調信号との乗算及びその乗算結果の搬送波周期積分をデジタル処理することとして、乗算手段及び搬送波周期積分手段をデジタル回路で構成することができ、これにより性能劣化を抑えることが可能となる。
【００２８】
また、本発明では、低周波帯域通過手段により高周波ノイズを除去したＢＰＳＫ変調信号をアナログデジタル変換手段へ入力することにより精度の高いアナログデジタル変換を行うことが可能となる。
【００２９】
更に、本発明では、搬送波周期積分手段の積分結果から、所定時間遅延させた遅延搬送波に基づく第２の搬送波周期積分手段の積分結果を減算することにより、遅延搬送波とＢＰＳＫ変調信号との位相差に応じた値を得ることができ、その位相差に応じた値を用いて前記搬送波生成手段で生成する搬送波の位相を修正することにより、より精度の高い復調を実現することが可能となる。
【００３０】
続いて、本発明では、低周波帯域通過手段によりノイズ除去処理を行った後、アナログデジタル変換手段によりデジタル化されたＢＰＳＫ変調信号を用いて搬送波情報抽出手段が抽出する搬送波情報に基づいて、搬送波生成手段が搬送波を生成するので、デジタル信号を入力とする搬送波情報抽出手段もデジタル回路で構成でき、更に、信号劣化を抑えた精度の高い復調を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路のブロック図であり、請求項１、２及び３の記載に対応している。
【００３３】
１０１は入力されたＢＰＳＫ変調信号が有する搬送波の周波数成分を搬送波情報として抽出する搬送波情報抽出回路（搬送波情報抽出手段）である。１０２は搬送波生成回路（搬送波生成手段）であって、搬送波情報抽出回路１０１で抽出された搬送波の周波数成分から搬送波を生成する。一方で、ＢＰＳＫ変調信号はＬＰＦ（低周波帯域通過手段）１０３により搬送波周波数帯域以下の周波数帯域のみが通過され、Ａ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換手段）１０４によりアナログのＢＰＳＫ変調信号がデジタル信号に変換される。ここで、前記搬送波生成回路１０２から得られた生成搬送波とＡ／Ｄ変換器１０４により変換されたデジタルのＢＰＳＫ変調信号とが乗算器（乗算手段）１０５で乗算され、その乗算結果は搬送波周期積分回路（搬送波周期積分手段）１０６へ入力される。この搬送波周期積分回路１０６は乗算器１０５の乗算結果を前記搬送波情報抽出回路１０１により得られた搬送波の周期で積分し、その積分結果を判定器（判定手段）１０７へ入力する。判定器１０７は入力された搬送波周期積分結果の値を正負判定し、正のときは１、負のときは０に、２値化して出力する。この出力値が復調データとなる。
【００３４】
次に、構成の詳細について説明をする。本実施の形態では、前記搬送波情報抽出回路１０１は、例えば、バンドパスフィルタとＰＬＬ回路とから構成されており、抽出される情報は、ＢＰＳＫ変調信号に同期した方形波である。また、搬送波生成回路１０２の出力である生成搬送波の波形としては様々なものが考えられるが、ここでは例えば、搬送波生成回路１０２はローパスフィルタであり、正弦波を出力するものとする。
【００３５】
搬送波生成回路１０２で生成された正弦波と、Ａ／Ｄ変換器１０４の出力するＢＰＳＫ変調信号とはそれぞれ同じ周波数であり、位相のみが同相又は逆相の波形が混在したものとなっている。両者は乗算回路１０５で乗算されると、同相の場合は正側の振幅のみを有する２倍周波数の正弦波となり、逆相の場合は負側の振幅のみを有する２倍周波数の正弦波となる。その乗算器１０５の出力を搬送波周期積分回路１０６により搬送波の周期で積分する。ここで、正弦波を乗算して、その正弦波の周期で積分するという演算処理は、ちょうどフーリエ級数展開でその正弦波のフーリエ係数を求めることと等価である。
【００３６】
したがって、この積分により、同相の場合は正の一定値が出力され、逆相の場合は負の一定値が出力される。そして更に、三角関数の直交性から、ＤＣ成分やｎ倍周波数成分や余弦波成分を完全に除去することができる。つまり、乗算器１０５と搬送波周期積分回路１０６とによる演算処理は、搬送波周波数のみを通過させるバンドパスフィルタとみなすこともできる。搬送波周期積分回路１０６の出力は正又は負の一定値であり、判定器１０７ではこの出力の正負を判定し、正のときに１を、負のときに０を対応させることにより、復調データを出力することができる。
【００３７】
したがって、ＢＰＳＫ変調信号の位相が０のときは１が出力され、位相がπのときは０が出力されることになり、ＢＰＳＫ復調回路が実現される。
【００３８】
次に、搬送波生成回路１０２の出力波形を正弦波以外とした場合における復調性能と回路規模との関係について、図２を用いて考える。まず、正弦波の代替波形として、三角波が挙げられる。これは請求項４の記載に対応している。方形波から三角波を生成するためには、例えば、次のような方法が考えられる。はじめに、方形波の周期を計測し、それを周期Ｔとし、時刻０における値を０とする。この場合において、時刻０から時刻Ｔ／４までは一定値ａを加算し、時刻Ｔ／４から時刻３Ｔ／４までは一定値ａを減算し、時刻３Ｔ／４から時刻Ｔまでは再び一定値ａを加算する回路で三角波を生成することができる。これは加算器とレジスタとで簡単に構成できるので、正弦波を生成するよりも簡易な回路で実現可能である。次に、正弦波の代替波形として、変形方形波が挙げられる。これは請求項５の記載に対応している。この場合、例えば、時刻０から時刻Ｔ／６までは一定値ｂを出力し、時刻Ｔ／６から時刻Ｔ／３までは一定値２ｂを出力し、時刻Ｔ／３から時刻Ｔ／２までは一定値ｂを出力し、時刻Ｔ／２から時刻２Ｔ／３までは一定値−ｂを出力し、時刻２Ｔ／３から時刻５Ｔ／６までは一定値−２ｂを出力し、５Ｔ／６からＴまでは−ｂを出力するような回路により変形方形波を生成できる。これは定数出力器とセレクタとで構成できるので、三角波よりも簡易な回路で実現可能である。更に、正弦波の代替波形として、方形波が挙げられる。これは請求項６の記載に対応している。この場合は、搬送波情報抽出回路１０１の出力が方形波であるとすると、その方形波をそのまま出力すればよく、最も簡易な回路により実現可能である。
【００３９】
ここで、乗算器１０５と搬送波周期積分回路１０６とをあわせた周波数特性を、生成搬送波が正弦波、三角波、変形方形波又は方形波である場合について図３に示す。まず、正弦波の場合は、搬送波周波数近傍のみにゲインがあり、他の周波数でのゲインがほぼ０となっており、良好なバンドパス特性を有している。ＢＰＳＫ変調方式では、搬送波周波数のみに情報が存在するので、このようなバンドパス特性は雑音除去に非常に有効であり、また、復調性能も高い。次に、三角波の場合は、搬送波の２倍の周波数と３倍の周波数との間の周波数においてゲインが残っているものの、全体としてはバンドパス特性を有している。続いて、変形方形波の場合は、３ｎ倍周波数におけるゲインはほぼ０であるが、その他の周波数においてゲインが残っている。また、方形波の場合は、奇数倍周波数においてゲインが残っている。
【００４０】
以上により、周波数特性は正弦波、三角波、変形方形波、方形波の順で優れていることが示され、性能と回路コストとのトレードオフを鑑みて最適な生成搬送波波形を選択すれば良いことがわかる。
【００４１】
尚、本実施の形態では、搬送波情報抽出回路１０１の出力をＢＰＳＫ変調信号と同じ周期の方形波としていたが、搬送波生成回路１０２での処理を容易にするためには、周期そのものを抽出して出力とするのも効果的である。これは請求項７の記載に対応している。
【００４２】
また、ＢＰＳＫ復調装置は光ディスク等の記録媒体上のウォブルを読み取ることによりアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出装置でもあるので、高精度の復調を実現できるアドレス情報抽出装置としても用いられる。これは請求項１７の記載に対応する。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図４を用いて説明する。
【００４４】
図４は本実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路であり、請求項８の記載に対応している。
【００４５】
本実施の形態では、より精度の高い復調を実現する。第１の実施の形態において、搬送波生成回路１０２から得られる生成搬送波とＡ／Ｄ変換器１０４によりデジタル値に変換されたＢＰＳＫ変調信号とは、同じＢＰＳＫ変調信号を源としているが、それぞれ経路が異なるので、遅延などの影響で位相がずれることがある。この位相のずれを復調時に適応的に補正するためには、両者の位相差の情報が必要である。そこで、その位相差を検出するために位相差検出回路（位相差検出手段）１０００を付加する。
【００４６】
位相差検出回路１０００は遅延器４０１、乗算器４０２、搬送波周期積分回路４０３及び減算器４０４により構成される。ここで、乗算器（第２の乗算手段）４０２、搬送波周期積分回路（第２の搬送波周期積分手段）４０３の機能は第１の実施の形態と同様であるが、乗算器１０５がＡ／Ｄ変換器１０４の出力と生成搬送波とを入力としているのに対し、乗算器４０２ではＡ／Ｄ変換器１０４の出力と、生成搬送波を遅延器（遅延手段）４０１により所定時間遅延させた遅延搬送波とを入力としている点において異なる。本実施の形態では、この構成により得られた搬送波周期積分回路４０３の積分結果を搬送波周期積分回路１０６の積分結果から減算器４０４により減算する。この減算結果は間接的に生成搬送波とＢＰＳＫ変調信号との位相差の関数を表しており、この減算結果を用いて搬送波生成回路１０２において前記位相差を修正することが可能となる。
【００４７】
以下に、前記減算器４０４の減算結果が間接的に前記位相差を表すことを図５により説明する。
【００４８】
生成搬送波とＢＰＳＫ変調信号とを乗算した後、その乗算結果を搬送波周期で積分したときの積分値は、生成搬送波とＢＰＳＫ変調信号との間の位相差の変化に対して余弦波を描く。これを図５（ａ）に示す。位相差がないときには、前記積分値は正の最大値となり、位相差が±π／２のときには、前記積分値は０となり、また、±πの位相差のとき、すなわち、逆相のときは負の最大値となる。ここで、遅延器４０１を経由していない生成搬送波をＢＰＳＫ変調信号と乗算して搬送波周期で積分したときの値をＡ、遅延器４０１を経由した生成搬送波をＢＰＳＫ変調信号と乗算したときの積分値をＢとすると、図５（ｂ）に示すように、Ａ−Ｂの値は、搬送波とＢＰＳＫ変調信号との位相差が正のときは負の値をとり、逆に、位相差が負のときは正の値をとる。すなわち、この関係に着目すると、Ａ−Ｂの値を利用して位相差を修正することが可能となる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図６を用いて説明する。これは請求項９、１０の記載に対応している。
【００５０】
第１及び第２の実施の形態では、ＢＰＳＫ変調信号から直接搬送波情報を抽出、すなわち、アナログのＢＰＳＫ変調信号を直接、搬送波情報抽出回路１０１へ入力するといったアナログ処理をしていたが、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換器１０４の出力であるデジタル化されたＢＰＳＫ変調信号を搬送波情報抽出回路６０１へ入力して、デジタル処理を行う。ここで、搬送波情報抽出回路６０１はすべてデジタル回路で構成されており、図示していないが、その内部にバンドパスフィルタやデジタルＰＬＬ回路を有している。またこの構成は、バンドパスフィルタと周期計測カウンタを有するものとしても良い。したがって、搬送波情報抽出回路６０１をもデジタル回路で構成するので、アナログ構成に起因する復調回路の性能劣化を低減することができ、より精度の高い復調を行うことが可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態において、搬送波生成回路１０２により生成される搬送波は正弦波、三角波、変形方形波又は方形波とすることができる。これは、請求項１１〜１４の記載に対応している。
【００５２】
尚、本実施の形態では、第１の実施の形態において示したのと同様に、搬送波生成回路１０２での処理を容易にするために、搬送波情報抽出回路６０１は周期そのものを出力とするのも効果的である。これは請求項１５の記載に対応している。更に、本実施の形態に対して、前記第２の実施の形態に示した位相差検出回路１０００を付加しても良いのは勿論である。これは請求項１６の記載に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路の構成を示す図である。
【図２】各種生成搬送波を示す図である。
【図３】各種生成搬送波の周波数特性を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路の構成を示す図である。
【図５】位相差検出の説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるＢＰＳＫ復調回路の構成を示す図である。
【図７】従来のＢＰＳＫ復調回路を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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