(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を再生する再生手段と、
上記再生手段により上記記録媒体から再生された再生信号のＰＲＭＬ復号過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を求めるパスメトリック差検出手段と、
上記パスメトリック差の度数分布を第１のしきい値で区切った片側部分の相対度数である第１相対度数を求める第１相対度数検出手段と、
上記パスメトリック差の度数分布を第２のしきい値で区切った片側部分の相対度数である第２相対度数を求める第２相対度数検出手段と、
予め作成されたルックアップテーブルを参照することによって、上記第１相対度数検出手段により求められた第１相対度数および上記第２相対度数検出手段により求められた第２相対度数に基づいて再生信号の品質を評価する信号評価手段とを備えたことを特徴とする信号評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号評価装置において、
上記ルックアップテーブルは、上記第１相対度数を行見出しまたは列の見出しとし、上記第２相対度数を列見出しまたは行見出しとして、上記行見出しと上記列見出しに対応する信号品質評価値が登録された行列型テーブルであることを特徴とする信号評価装置。
【請求項３】
請求項１に記載の信号評価装置において、
上記ルックアップテーブルは、上記第１相対度数毎に有効な範囲の上記第２相対度数が登録された配列型テーブルと、上記第１相対度数毎に有効な範囲の上記第２相対度数に対応する信号品質評価値が登録された配列型テーブルとの集合であることを特徴とする信号評価装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の信号評価装置において、
上記ルックアップテーブルの上記第１相対度数または上記第２相対度数の少なくとも一方を指数関数的に変化させることを特徴とする信号評価装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の信号評価装置において、
上記ルックアップテーブルは、所定の母数に対するエラー個数を信号品質評価値としており、上記エラー個数の範囲が１バイト整数の範囲に収まるように所定の母数が決められていることを特徴とする信号評価装置。
【請求項６】
請求項２または３に記載の信号評価装置において、
上記ルックアップテーブルは、上記信号品質評価値の想定範囲と上記パスメトリック差の度数分布の最頻値の想定範囲とから求められた上記第１相対度数および上記第２相対度数の変動範囲に対応して作成されていることを特徴とする信号評価装置。
【請求項７】
請求項２または３に記載の信号評価装置において、
上記ルックアップテーブルは、上記信号品質評価値の変化率がほぼ均等となるように上記第１相対度数または上記第２相対度数の少なくとも一方の見出しが設定されていることを特徴とする信号評価装置。
【請求項８】
情報を記録した媒体から再生される再生信号に基づいて、その信号をＰＲＭＬ復号過程においてトレリす線図の正解状態に入力する２本のパスのパスメトリック差を求めるステップと、
上記パスメトリック差が第１のしきい値よりも小さいときまたは大きいときに第１の累積値をカウントするステップと、
上記パスメトリック差を第２のしきい値よりも小さいときまたは大きいときに第２の累積値をカウントするステップと、
上記第１,第２の累積値に基づいて、上記第１,第２の累積値に関連付けて信号品質評価値を登録することにより予め作成されたルックアップテーブルを参照して上記再生信号の信号品質評価値を読み出すステップとを有することを特徴とする信号評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＲＭＬ(Partial Response Maximum Likelihood)方式の再生信号の品質を評価する信号評価装置および信号評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、信号評価装置としては、光ディスクの再生信号品質の評価値としてジッタが用いられることが多かったが、近年、より高密度記録を実現するためのデータ検出方式としてＰＲＭＬ方式が採用されつつあり、このような状況においては、時間軸方向のばらつきを示すジッタは評価値として適当ではない。また、ＰＲＭＬによるデータ検出結果のビットエラーレートを評価値として用いることも行われているが、必要な測定サンプルビット数が多い点や、ディスクのキズなどに起因するディフェクトの影響を受けやすい点などの短所が多い。
【０００３】
このような背景において、ＳＡＭ(Sequenced Amplitude Margin)と呼ばれる再生信号品質の評価方法が提案されている(T.Perkins, "A Window Margin Like Procedure for Evaluating PRML Channel Performance";IEEE  Transactions on Magnetics, Vol.31, No2, 1995, p1109-1114)。
【０００４】
図８〜図１０を用いてＳＡＭの概念を説明する。ここでは(１,７)ＲＬＬ(Run Length Limited)符号で記録されたビット列の再生信号をＰＲ(１,２,１)特性に基づいてＰＲＭＬ検出する場合について説明する。
【０００５】
上記ＰＲ(１,２,１)特性に従う歪みおよびノイズのない理想的な１Ｔマークの再生信号波形は、図８で示すようにチャネルクロック毎のサンプルレベル比が１：２：１になる。また、２Ｔ以上のマークの再生信号波形については、この１Ｔマークの再生信号波形の重ね合わせによって求められ、例えば２Ｔマークなら１：３：３：１に、３Ｔマークなら１：３：４：３：１に、４Ｔマークなら１：３：４：４：３：１になる。こうして任意のビット列について理想的な再生信号波形が想定され、理想的なサンプルレベルとしては、０、１、２、３、４の５レベルをとることになる。ここで、便宜上、最大振幅が±１になるようにサンプルレベルを正規化する。このとき、理想的なサンプルレベルは、−１、−０.５、０、＋０.５、＋１の５レベルとなる。
【０００６】
上記信号評価装置では、ＰＲＭＬ復号を具体的に実現する手法としてビタビ復号を用いる。このビタビ復号において、図９に示すトレリス線図を考える。図９においてＳ(００)、Ｓ(０１)、Ｓ(１０)、Ｓ(１１)は状態を表し、例えば状態Ｓ(００)は前ビットが０で現在ビットが０であったことを示している。また、状態と状態を結ぶ線は「ブランチ」と呼ばれ、状態遷移を表している。例えば、Ｓ(００)→Ｓ(０１)のブランチによって「００１」なるビット列を表すことができる。図９では各ブランチの識別子としてａ〜ｆの各文字をあてており、その横に、各状態遷移において期待される理想波形レベルを附している。例えば、ａは「０００」なるビット列を表すので−１、ｂは「１００」なるビット列を表すので−０.５が理想レベルである。ここで、Ｓ(０１)→Ｓ(１０)およびＳ(１０)→Ｓ(０１)なるブランチが存在しないのは、(１,７)ＲＬＬ符号ではｄ＝１のランレングス制限により「０１０」,「１０１」なるビット列があり得ないことを反映している。
【０００７】
上記トレリス線図において、任意の状態から任意の状態を経て生成される全てのブランチの組み合わせ(これを「パス」と呼ぶ)を考えることは、全てのあり得るビット列を考えることに相当する。よって、全てのパスについて期待される理想波形と、実際に光記録媒体から再生した再生波形を比べて、波形が最も近い、すなわちユークリッド距離が最も小さい理想波形を持つパスを探索すれば、最も確からしい最尤パスを正解パスとして決定することができる。
【０００８】
次に、トレリス線図を用いたビタビ復号の手順を具体的に説明する。任意の時刻において、状態Ｓ(００)とＳ(１１)には２本のパスが合流し、Ｓ(０１)とＳ(１０)には１本のパスが合流する。２本のパスが合流する状態Ｓ(００)とＳ(１１)について、各パスの理想波形と再生信号波形とのユークリッド距離が小さい方を生き残りパスとして残すことにすれば、任意の時刻において、４つの各状態に至るパスが各１本ずつ、計４本のパスが残ることになる。パスの理想波形と再生信号波形とのユークリッド距離の二乗は「パスメトリック」と呼ばれ、ブランチの理想波形のサンプルレベルと再生波形のサンプルレベルとの差の二乗として求められるブランチメトリックを、パスを構成する全ブランチについて累積することによってパスメトリックを計算する。
【０００９】
ここで時刻ｔにおける再生信号波形のサンプルレベルをＸ[t]とし、ブランチａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの時刻ｔにおけるブランチメトリックそれぞれを、
Ｂa[t]、Ｂb[t]、Ｂc[t]、Ｂd[t]、Ｂe[t]、Ｂf[t]
とし、時刻ｔにおける各状態Ｓ(００),Ｓ(０１),Ｓ(１０),Ｓ(１１)への生き残りパスのパスメトリックそれぞれを、
Ｍ(００)[t]、Ｍ(０１)[t]、Ｍ(１０)[t]、Ｍ(１１)[t]
とすると、ブランチメトリックは次の〔式２〕に従って計算され、パスメトリックは次の(式２)に従って計算される。Ｍ(００)[t]とＭ(１１)[t]におけるパスメトリックが小さい方を選ぶ処理は、生き残りパスの決定に対応している。
【００１０】
ブランチメトリックを求める〔式１〕
Ｂa[t]＝(Ｘ[t]＋１)2
Ｂb[t]＝Ｂc[t]＝(Ｘ[t]＋０.５)2
Ｂd[t]＝Ｂe[t]＝(Ｘ[t]−０.５)2
Ｂf[t]＝(Ｘ[t]−１)2
生き残りのパスメトリックを求める〔式２〕
Ｍ(００)[t]＝Ｍin{Ｍ(００)[t-1]＋Ｂa[t]，Ｍ(１０)[t-1]＋Ｂb[t]}
Ｍ(０１)[t]＝Ｍ(００)[t-1]＋Ｂc[t]
Ｍ(１０)[t]＝Ｍ(１１)[t-1]＋Ｂd[t]
Ｍ(１１)[t]＝Ｍin{Ｍ(０１)[t-1]＋Ｂe[t]，Ｍ(１１)[t-1]＋Ｂf[t]}
(  Ｍin{ｍ，ｎ}＝  ｍ(ｉｆ ｍ≦ｎ)：  ｎ(ｉｆ ｍ＞ｎ)  )
【００１１】
こうして再生信号波形のサンプル値が入力される毎に生き残りパスを決定する手順を繰り返していくと、パスメトリックが大きいパスが淘汰されていくため、次第にパスは１本に収束していく。これを正解パスとすることにより、元のデータビット列が正しく再生されることになる。
【００１２】
ここで、ビタビ復号が正しく行われる条件を考えると、最終的に１本に収束していくパスが正解パスとなるためには、各時刻において生き残りパスを決定する過程で、正解パスのパスメトリックが、間違いパスであるもう一方のパスのパスメトリックよりも小さくなければならない。この条件は、次の〔式３〕のように表される。
【００１３】
パスメトリック差を求める〔式３〕
正解ビット列が「・・・０００」の場合、
ΔＭ＝(Ｍ(０１)[t-1]＋Ｂb[t])− (Ｍ(００)[t-1]＋Ｂa[t]) ＞０
正解ビット列が「・・・１００」の場合、
ΔＭ＝(Ｍ(００)[t-1]＋Ｂa[t])− (Ｍ(０１)[t-1]＋Ｂb[t]) ＞０
正解ビット列が「・・・０１１」の場合、
ΔＭ＝(Ｍ(１１)[t-1]＋Ｂf[t])− (Ｍ(０１)[t-1]＋Ｂe[t]) ＞０
正解ビット列が「・・・１１１」の場合、
ΔＭ＝(Ｍ(０１)[t-1]＋Ｂe[t])− (Ｍ(１１)[t-1]＋Ｂf[t]) ＞０
正解ビット列が「・・・００１」または「・・・１１０」の場合、
ΔＭ ＞０
(生き残りパスの決定は必ず正しく行われるため、常にΔＭ＞０が成り立つ)
【００１４】
上記〔式３〕において、ΔＭは、生き残りを賭けて対決する２本のパスのパスメトリック差であり、このパスメトリック差を「ＳＡＭ値」と呼ぶ。エラーが発生しないためには、
ＳＡＭ値＞０
である必要があり、またＳＡＭ値が大きい程エラーを起こしにくいことを意味している。
【００１５】
さて、上記ＳＡＭ値を用いてシステムの信頼性を評価するためには、各時刻毎に計算されるＳＡＭ値全体の分布状態をマクロ的に評価する必要がある。図１０(ａ)は、実際に光磁気ディスクに記録した(１,７)ＲＬＬ符号パターンの再生信号から求めたＳＡＭ値の度数分布を示すグラフである。この結果から分かるように、ＳＡＭ値の度数分布は２つの山をもっている。これは、全再生信号に対してＳＡＭ値を求める場合、ビットパターンによって正解パスと間違いパスとのユークリッド距離が異なることに起因する。このため、図１０(ｂ)に示すように、(１,７)ＲＬＬ符号列から求めたノイズの全くない理想的な再生信号におけるＳＡＭ値の度数分布は、
１.５、２.５、３.５、４.５、５、６、７、８、９
と離散的な複数の理想値をとる。このように理想値の度数が異なるのは、各理想値となるビットパターンの種類の数が異なるのに加え、(１,７)ＲＬＬ符号列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。実際の再生信号には様々なノイズがのっているため、これらの理想値がばらつきを持ち、結果として図１０(ａ)のように複数の分布が重なり合った分布形状となっている。ＳＡＭ値の度数分布にはこのような特徴があり、正規分布とは大きく異なる分布であるため、単純にこの分布から標準偏差を求めてもビットエラーレートとの相関性は小さい。
【００１６】
そこで、先に本出願人は、ＳＡＭ値の度数分布について異なる２種類のしきい値により相対度数を求め、それらからビットエラーレートを計算して再生装置の信頼性を検査する手法を提案している。なお、この再生装置の信頼性を検査する手法は、この発明を理解しやすくするために説明するものであって、公知技術ではなく、従来技術ではない。
【００１７】
以下、この再生装置の信頼性を検査する手法を説明する。図１０を用いて説明したように、ＳＡＭ値の度数分布は、複数のＳＡＭ理想値がノイズによりばらつきを持つため、複数の分布が重なり合った分布形状となっているが、ノイズがホワイトノイズに近ければ個々の分布は正規分布に近似できるので、ＳＡＭ理想値の最小値である１.５より小さい部分については、１.５に近い値を最頻値μとして持つ正規分布にほぼ近似できると考えられる。このとき、近似された正規分布のばらつきを表す標準偏差σとビットエラーレートＢＥＲは１対１に対応し、この関係は、次の〔式４〕により表される。図１１は、実際の光ディスク再生装置におけるＳＡＭ値の度数分布の実測結果(実線)と、そのビットエラーレートに対応する標準偏差σの正規分布(点線)を重ね合わせたグラフである。
【数１】
0003820144.tif 000002
【００１８】
上記〔式４〕の右辺の後半部分は、統計学において正規分布の確率密度関数の積分として求められる分布関数として知られており、最頻値μと標準偏差σで決まる正規分布について、０以下の部分の相対度数を表している。一方、原理的にＳＡＭ値＜０となったときにエラービットが発生することから、ビットエラーレートＢＥＲは、ＳＡＭ値の度数分布の総度数に対する０以下の部分の割合に等しいと考えられる。したがって、上記正規分布の０以下の相対度数に母数変換の係数Ｋを掛けた値はビットエラーレートに一致する。具体的には、ＳＡＭ値の度数分布の総度数をＮ、この全測定ビット系列においてＳＡＭ理想値が最小、すなわち１.５となるパターン(このパターンのＳＡＭ値のみで生成した分布が約１.５を最頻値とする正規分布に近似される)の個数をｎとしたとき、係数Ｋは、
Ｋ＝ｎ／Ｎ
により求められる。
【００１９】
まず、ＳＡＭ値の度数分布について、所定のしきい値ＳＬ１,ＳＬ２より小さい部分の相対度数Ｒ１’,Ｒ２’を実測する。そうすると、次の〔式５〕と〔式６〕の関係が成り立つため、この連立方程式を解けば、標準偏差σと最頻値μを計算により求めることができる。
【数２】
0003820144.tif 000003
【数３】
0003820144.tif 000004
【００２０】
次に、求まった標準偏差σと最頻値μを〔式４〕に代入すれば、ビットエラーレートＢＥＲを計算することができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記信号評価装置では、２つの異なるしきい値により求めたＳＡＭ値の度数分布の相対度数からエラーレートを計算するとき、〔式５〕と〔式６〕で表される非常に複雑な方程式を解いたうえに、さらに〔式４〕を計算しなければならず、これをマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)などを用いてソフトウェアにより計算するには極めて長い時間がかかってしまうという問題がある。
【００２２】
そこで、この発明の目的は、簡単な回路構成でかつ短時間で信頼性の高い再生信号の品質評価ができる信号評価装置および信号評価方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の信号評価装置は、記録媒体を再生する再生手段と、上記再生手段により上記記録媒体から再生された再生信号のＰＲＭＬ復号過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差を求めるパスメトリック差検出手段と、上記パスメトリック差の度数分布を第１のしきい値で区切った片側部分の相対度数である第１相対度数を求める第１相対度数検出手段と、上記パスメトリック差の度数分布を第２のしきい値で区切った片側部分の相対度数である第２相対度数を求める第２相対度数検出手段と、予め作成されたルックアップテーブルを参照することによって、上記第１相対度数検出手段により求められた第１相対度数および上記第２相対度数検出手段により求められた第２相対度数に基づいて再生信号の品質を評価する信号評価手段とを備えたことを特徴としている。
【００２４】
上記構成の信号評価装置によれば、上記記録媒体からの再生信号のＰＲＭＬ復号過程においてトレリス線図の正解状態に入力される２本のパスのパスメトリック差の度数分布について、第１,第２のしきい値より例えば小さい部分の第１,第２相対度数に基づいて、上記パスメトリック差の度数分布の標準偏差と最頻値を求めることが可能である。このようにして求めたパスメトリック差の度数分布の標準偏差と最頻値を用いて、再生信号の品質を表す信号品質評価値(ビットエラーレート)が第１,第２相対度数の組み合わせ毎に得られ、その信号品質評価値を第１,第２相対度数の組み合わせ毎に登録したルックアップテーブルを予め作成する。そして、実際に再生信号の品質を評価するとき、上記パスメトリック差検出手段により求められたパスメトリック差の度数分布を第１のしきい値で区切った片側部分の相対度数である第１相対度数を上記第１相対度数検出手段により求めると共に、上記パスメトリック差の度数分布を第２のしきい値で区切った片側部分の相対度数である第２相対度数を第２相対度数検出手段により求める。そうして、上記第１相対度数検出手段により求められた第１相対度数および上記第２相対度数検出手段により求められた第２相対度数に基づいて、上記信号評価手段によって上記ルックアップテーブルを参照することにより再生信号の品質を評価する。したがって、パスメトリック差の度数分布の２つの相対度数に対応する再生信号品質を予め計算してルックアップテーブルとして作成することによって、装置のマイコンによって複雑な統計演算を実行する必要がなくなり、極めて短時間で簡単に信号品質を評価することができる。
【００２５】
また、一実施形態の信号評価装置は、上記ルックアップテーブルは、上記第１相対度数を行見出しまたは列の見出しとし、上記第２相対度数を列見出しまたは行見出しとして、上記行見出しと上記列見出しに対応する信号品質評価値が登録された行列型テーブルであることを特徴としている。
【００２６】
上記実施形態の信号評価装置によれば、例えば上記第１相対度数を行見出しとし、上記第２相対度数を列見出しとした場合、上記第１相対度数検出手段により求められた第１相対度数に最も近い値の行見出しと、上記第２相対度数検出手段により求められた第２相対度数に最も近い列見出しを探して、それらに対応する信号品質評価値を上記ルックアップテーブルから読み出すことによって、複雑な計算を行うことなく信号品質評価値を求めることができる。
【００２７】
また、一実施形態の信号評価装置は、上記ルックアップテーブルが、上記第１相対度数毎に有効な範囲の上記第２相対度数が登録された配列型テーブルと、上記第１相対度数毎に有効な範囲の上記第２相対度数に対応する信号品質評価値が登録された配列型テーブルとの集合であることを特徴としている。
【００２８】
上記実施形態の信号評価装置によれば、メモリ容量を大幅に節約することができると共に、同じ容量のメモリを用いる場合には、第１相対度数,第２相対度数の刻み幅をより小さくすることができるので、丸め誤差のさらに小さな信号品質評価値を得ることができる。
【００２９】
また、一実施形態の信号評価装置は、上記ルックアップテーブルの上記第１相対度数または上記第２相対度数の少なくとも一方を指数関数的に変化させることを特徴としている。
【００３０】
上記実施形態の信号評価装置によれば、上記ルックアップテーブルの第１相対度数または第２相対度数の少なくとも一方の刻み幅を指数関数的に変化させることによって、上記ルックアップテーブルに登録される信号品質評価値の変化率をほぼ均等にすることができるため、信号品質評価値の丸め誤差を小さくすることができる。
【００３１】
また、一実施形態の信号評価装置は、上記ルックアップテーブルは、所定の母数に対するエラー個数を信号品質評価値としており、上記エラー個数の範囲が１バイト整数の範囲に収まるように所定の母数が決められていることを特徴としている。
【００３２】
上記実施形態の信号評価装置によれば、１バイト整数の範囲に収まるような所定の母数に対するエラー個数を信号品質評価値として上記ルックアップテーブルを作成することによって、メモリ容量を小さく抑えることができる。
【００３３】
また、一実施形態の信号評価装置は、上記ルックアップテーブルは、上記信号品質評価値の想定範囲と上記パスメトリック差の度数分布の最頻値の想定範囲とから求められた上記第１相対度数および上記第２相対度数の変動範囲に対応して作成されていることを特徴としている。
【００３４】
上記実施形態の信号評価装置によれば、上記信号品質評価値の想定範囲とパスメトリック差の度数分布の最頻値の想定範囲とから２つの第１,第２相対度数の変動範囲を限定してルックアップテーブルを作成することによって、実装するメモリ容量を必要最小限とすることができる。
【００３５】
また、一実施形態の信号評価装置は、上記ルックアップテーブルは、上記信号品質評価値の変化率がほぼ均等となるように上記第１相対度数または上記第２相対度数の少なくとも一方の見出しが設定されていることを特徴としている。
【００３６】
上記実施形態の信号評価装置によれば、上記第１相対度数または第２相対度数の少なくとも一方の見出しを上記信号品質評価値の変化率がほぼ均等となるように設定することによって、信号品質評価値の丸め誤差を小さくすることができる。
【００３７】
また、この発明の信号評価方法は、情報を記録した媒体から再生される再生信号に基づいて、その信号をＰＲＭＬ復号過程においてトレリす線図の正解状態に入力する２本のパスのパスメトリック差を求めるステップと、上記パスメトリック差が第１のしきい値よりも小さいときまたは大きいときに第１の累積値をカウントするステップと、上記パスメトリック差を第２のしきい値よりも小さいときまたは大きいときに第２の累積値をカウントするステップと、上記第１,第２の累積値に基づいて、上記第１,第２の累積値に関連付けて信号品質評価値を登録することにより予め作成されたルックアップテーブルを参照して上記再生信号の信号品質評価値を読み出すステップとを有することを特徴とする信号評価方法。特徴としている。
【００３８】
上記信号評価方法によれば、情報を記録した媒体から再生される再生信号に基づいて、その信号をＰＲＭＬ復号過程においてトレリス線図の正解状態に入力する２本のパスのパスメトリック差を求め、そのパスメトリック差が第１のしきい値よりも小さいときに第１の累積値(パスメトリック差の度数分布を第１のしきい値で区切った片側部分の相対度数に相当)をカウントすると共に、そのパスメトリック差を第２のしきい値よりも小さいときに第２の累積値(パスメトリック差の度数分布を第２のしきい値で区切った片側部分の相対度数に相当)をカウントして、それぞれカウントされた第１,第２の累積値に基づいて、第１,第２の累積値に関連付けられて予め作成されたルックアップテーブルを参照して上記再生信号の評価値を読み出す。そうすることによって、複雑な統計演算を実行する必要がなくなり、極めて短時間で簡単に信号品質を評価することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の信号評価装置および信号評価方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４０】
(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態の信号評価装置および信号評価方法を用いた光磁気ディスク再生装置の構成図である。
【００４１】
この光磁気ディスク再生装置は、図１に示すように、記録媒体としての光磁気ディスク１と、再生手段としての光学ピックアップ２と、パスメトリック差検出手段としてのＳＡＭ値計算回路３と、しきい値レジスタ４,７と、コンパレータ５,８と、カウンタ６,９と、ルックアップテーブル１０と、コントローラ１１とを備えている。上記しきい値レジスタ４とコンパレータ５とカウンタ６で第１相対度数検出手段を構成すると共に、しきい値レジスタ７とコンパレータ８とカウンタ９で第２相対度数検出手段を構成している。また、上記ルックアップテーブル１０とコントローラ１１で信号評価手段を構成している。
【００４２】
次に、上記構成の光磁気ディスク再生装置における再生動作について説明する。
【００４３】
まず、光学ピックアップ２から光磁気ディスク１上に光ビームが照射されると、その反射光が光学ピックアップ２に入力され、電気信号に変換されて再生信号が出力される。この再生信号は、ＳＡＭ値計算回路３に入力され、ＳＡＭ値計算回路３ではパスメトリック差の計算が行われる。すなわち、上記〔式２〕,(式２)および〔式３〕を用いて、パスメトリック差を求める。
【００４４】
上記ＳＡＭ値計算回路３から出力されたパスメトリック差すなわちＳＡＭ値ΔＭは、しきい値レジスタ４に記憶された所定しきい値ＳＬ１とコンパレータ５により比較される。上記コンパレータ５は、ΔＭ＜ＳＬ１とき、すなわちＳＡＭ値がしきい値ＳＬ１より小さいときにパルスを１つ出力する。このパルスはカウンタ６に入力されるので、カウンタ６の出力Ｒ１はしきい値ＳＬ１より小さいＳＡＭ値の個数(第１相対度数)を表している。ＳＡＭ値を計算する総ビット数を固定とすれば、このＳＡＭ値の個数Ｒ１は、ＳＡＭ値の度数分布の相対度数(全度数に占める割合)Ｒ１’と同等であると言える。
【００４５】
一方、ＳＡＭ値ΔＭは、しきい値レジスタ７に記憶された所定しきい値ＳＬ２(ただし、ＳＬ２＜ＳＬ１とする)ともコンパレータ８により比較されるので、同様にカウンタ９はＳＡＭ値の度数分布のしきい値ＳＬ２より小さい部分の相対度数Ｒ２’と同等なＳＡＭ値の個数Ｒ２(第２相対度数)を出力している。こうして求められたＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２に基づき、コントローラ１１によりルックアップテーブル１０を参照することによって、再生信号の品質を評価することができる。
【００４６】
また、図２は半導体メモリによって構成されるルックアップテーブル１０の内容を例示する模式図である。以下、図２を用いて、コントローラ１１がルックアップテーブル１０を参照して再生信号の品質を評価する手順についてさらに詳細に説明する。
【００４７】
上記ルックアップテーブル１０(図１に示す)は、図２に示すように、１４行１４列の行列型のテーブルであり、行見出しがＳＡＭ値の個数Ｒ１、列見出しがＳＡＭ値の個数Ｒ２となっている。ただし、総ビット数は５００００ビットであり、見出しの数値としては、
Ｒ１＝５００００×Ｒ１’
Ｒ２＝５００００×Ｒ２’
ということになる。また、しきい値ＳＬ１,ＳＬ２は、
ＳＬ１＝０.６
ＳＬ２＝０.４
である。各(Ｒ１，Ｒ２)の組み合わせに対する登録値としては、ＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２から〔式４〕〜〔式６〕を用いて予め計算しておいたビットエラーレートＢＥＲを記憶しておく。なお、図２では、ビットエラーレートＢＥＲの表示形式「Ｅ−ｎ」(ｎ＝１,２,３,…)は、「×１０-n」のことである(図３,図４,図６も同様)。
【００４８】
上記コントローラ１１は、ＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２が入力されると、ＳＡＭ値の個数Ｒ１に最も近い値の行見出しと、ＳＡＭ値の個数Ｒ２に最も近い列見出しを探して、それらに対応する登録されたビットエラーレートＢＥＲを読み出すことによって、複雑な計算を行うことなくビットエラーレートＢＥＲを求めることができる。例えば、ＳＡＭ値の個数Ｒ１として５００、ＳＡＭ値の個数Ｒ２として２００が入力された場合、(５０４，２０６)に対応する登録値である１.７×１０-4(図２では「１.７Ｅ−４」)がビットエラーレートＢＥＲとして簡単に求められる。
【００４９】
次に、具体的にルックアップテーブル１０を作成する方法について説明する。まず、信号評価値の想定範囲とＳＡＭ値の度数分布の最頻値μの想定範囲を決める。例えば、再生用のレーザパワーの最適値を求める所謂テストリードに適用する場合、その基準ビットエラーレートＢＥＲとして５×１０-4を想定するならば、信号評価値としては１×１０-4〜１×１０-3程度の範囲が正確に計算できればよいと考えられる。また、再生信号のノイズがホワイトノイズであれば最頻値は１.５となるので、有色ノイズによる変動を±０.２と想定すれば、最頻値μは１.３〜１.７の範囲となる。原理的に、ビットエラーレートＢＥＲが大きくなるほどＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２は大きくなり、最頻値μが大きくなるほどＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２は小さくなるので、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２の最小値は、上記〔式５〕と〔式６〕に、
ＢＥＲ＝１×１０-4、μ＝１.７
を代入すれば計算でき、ＳＡＭ値の個数Ｒ１は２３３、ＳＡＭ値の個数Ｒ２は７５となる。同様に、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２の最大値は、上記〔式５〕と〔式６〕に、
ＢＥＲ＝１×１０-3、μ＝１.３
代入して計算でき、ＳＡＭ値の個数Ｒ１が１２４１、Ｒ２が５０１となる。これらから、ルックアップテーブル１０は、
Ｒ１：２３３〜１２４１
Ｒ２：７５〜５０１
の範囲について作成すればよいことになる。テーブルサイズが１４×１４であれば、これらをそれぞれ１４ステップに等分割した値について上記〔式４〕〜〔式６〕からビットエラーレートＢＥＲを予め計算して、その値を登録値としてメモリに記憶すればよい。
【００５０】
このように信号評価値と最頻値の想定範囲を決めた後、それに対応する相対度数の変化範囲に限定してルックアップテーブルを作成することによって、必要最小限のメモリ容量で実装することができる。
【００５１】
なお、ここでテーブルサイズを１４×１４としたのは説明の便宜のためであるが、テーブルサイズを大きくすればするほど、ＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２の刻み幅を小さくできるので、より正確にビットエラーレートＢＥＲを求めることができる。実際には、システム設計上許容できるメモリ容量に応じて、もっと大きなテーブルを用意すればよい。
【００５２】
また、ルックアップテーブルの一部に登録が空白になっている部分があるが、これはＲ１≦Ｒ２という、あり得ない組み合わせの場合に相当している。
【００５３】
以上のように、上記光磁気ディスク再生装置においては、従来のように〔式４〕〜〔式６〕を用いて複雑な計算を行う構成を必要としないため、簡単かつ短時間で再生信号品質を評価することが可能となる。
【００５４】
なお、上記第１実施形態では、ルックアップテーブル１０の行見出しと列見出しの刻み幅をＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２の想定範囲を等分割したが、この場合に次のような課題がある。図３は、図２のルックアップテーブル１０のうち、必要なビットエラーレートＢＥＲの評価範囲である１×１０-4〜１×１０-3の部分だけを抜き出したものである。この図３から分かるように、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２が大きい部分では、隣り合うビットエラーレートＢＥＲの変化率は小さいが、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２が小さい部分では、隣り合うビットエラーレートＢＥＲの変化率が大き過ぎるために、丸め誤差が極めて大きくなってしまう危険性がある。
【００５５】
このような課題を解決するために、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２が小さいほど刻み幅が小さくなるように、かつ、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２が大きいほど刻み幅が大きくなるように、ＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２の刻み幅を指数関数的に変化させればよい。例えば、図４はｉ(ｉ＝１〜１４)に対してＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２の想定範囲をそれぞれ次の〔式７〕と〔式８〕に従って１４個に分割して作成したルックアップテーブルの内容を示す模式図であり、ビットエラーレートＢＥＲの変化幅がほぼ均等になっていることが分かる。これにより、ビットエラーレートＢＥＲの丸め誤差を小さくすることができる。
Ｒ１［ｉ］  ＝  ２０３×ｅｘｐ(ｉ／７.７)  ………  〔式７〕
Ｒ２［ｉ］  ＝  ６４×ｅｘｐ(ｉ／６.８)    ………  〔式８〕
【００５６】
なお、上記第１実施形態では、ルックアップテーブル１０の登録値をビットエラーレートＢＥＲそのものとしたが、ルックアップテーブル１０の実装形態が半導体メモリであることを考えると、テーブルサイズおよびデータ操作性の観点から、登録値は１バイトで表現できる整数とすることが望ましい。したがって、想定ビットエラーレートＢＥＲ範囲に所定の母数をかけた数値の範囲が０〜２５５に収まるように所定の母数を決めればよい。例えば、上記光磁気ディスク再生装置では、想定ビットエラーレートＢＥＲ範囲が１×１０-4〜１×１０-3なので、所定の母数を２５００００とすれば登録値の範囲は２５〜２５０となり、１バイトに収めることができる。図５はこの場合のルックアップテーブル１０の内容の模式図を示している。
【００５７】
(第２実施形態)
次に、この発明の第２実施形態の信号評価装置および信号評価方法を用いた光磁気ディスク再生装置について、図４,図６および図７を用いて説明する。なお、この第２実施形態の光磁気ディスク再生装置は、ルックアップテーブル１０の内容以外は第１実施形態の図１に示す光磁気ディスク再生装置と同一の構成をしており、説明を省略し、図１を援用する。
【００５８】
図４は既に説明したように、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２を指数関数的に変化させて作成したルックアップテーブル１０(図１に示す)の内容を示すが、有効な想定ビットエラーレートＢＥＲ範囲は平行四辺形状であるため、１４×１４＝１９６のテーブルサイズに対して、実際に有効なデータ量はもっと少ない。これは、ルックアップテーブル１０を、ＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２を見出しとする行列型のテーブルで実現しているためである。
【００５９】
そこで、図６に示すように、ルックアップテーブル１０を２つの配列型テーブルの集合によって構成する。図６(ａ)は、各ＳＡＭ値の個数Ｒ１に対して、有効なビットエラーレートＢＥＲ範囲に対応するＳＡＭ値の個数Ｒ２を登録値とする配列型テーブルの集合である。例えば、Ｒ１＝３００に対して有効なビットエラーレートＢＥＲ範囲である１×１０-4〜１×１０-3に対応するＳＡＭ値の個数Ｒ２の範囲は、図４から９９、１１５、１３４、１５５の４つであるので、これを順に並べた配列をＲ１＝３００に対する配列として作成する。このようにして、想定する１４種類のＳＡＭ値の個数Ｒ１に対して同様に配列を作成してできたものがテーブルＡである。
【００６０】
また、図６(ｂ)は、各ＳＡＭ値の個数Ｒ１に対して、テーブルＡの配列に登録されたＳＡＭ値の個数Ｒ２とから求められるビットエラーレートＢＥＲを登録値とする配列型テーブルの集合である。例えば、Ｒ１＝３００に対して、テーブルＡのＲ１＝３００の配列に登録された９９、１１５、１３４、１５５のそれぞれから求められるビットエラーレートＢＥＲは、
１.４×１０-4、  ２.４×１０-4、  ４.１×１０-4、  ６.９×１０-4
の４つであるので、これを順に並べた配列をＲ１＝３００に対する配列として作成する。このようにして、想定する１４種類のＳＡＭ値の個数Ｒ１に対して同様に配列を作成してできたものがテーブルＢである。
【００６１】
こうして作成されたルックアップテーブル１０を参照して、ＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２からビットエラーレートＢＥＲを求める手順を、図６,図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１にて、ＳＡＭ値の相対度数からしきい値ＳＬ１以下の相対度数(相対度数に総ビット数をかけた値)Ｒ１としきい値ＳＬ２以下の相対度数(相対度数に総ビット数をかけた値)Ｒ２を求める。例えば、Ｒ１＝５００、Ｒ２＝２００であったとする。
次に、ステップＳ２に進み、求められたＳＡＭ値の個数Ｒ１に最も近い見出しをテーブルＡから探して、対応する配列である７行目の配列(見出しは５０４)を選び出す。
続いて、ステップＳ３に進み、選んだ配列の登録値からＳＡＭ値の個数Ｒ２に最も近い値、すなわち２０８(配列内位置３番目)を探し出す。
さらに、ステップＳ４に進み、ＳＡＭ値の個数Ｒ１に最も近い見出しを今度はテーブルＢから探して、対応する配列である７行目の配列(見出しは５０４)を選び出す。
最後に、ステップＳ５に進み、その配列について、ステップＳ３で求めたＳＡＭ値の個数Ｒ２に最も近い値の配列内位置である３番目の登録値を読み出すことによって、対応するビットエラーレートＢＥＲ＝５.０×１０-4を(図６(b)では「５.０Ｅ−４」)得ることができる。
【００６３】
このルックアップテーブル１０のサイズは、テーブルＡが１４×５＝７０であり、テーブルＢも１４×５＝７０であるので、合わせて１４０のメモリ容量となり、ＳＡＭ値の個数Ｒ１とＲ２を見出しとする行列型テーブルとした場合のメモリ容量１９６よりも大幅に小さくできることが分かる。また、同じ容量のメモリを用いる場合には、ＳＡＭ値の個数Ｒ１,Ｒ２の刻み幅をより小さくすることができるので、丸め誤差のさらに小さなビットエラーレートＢＥＲの計算が実現できる。
【００６４】
なお、上記第１,第２実施形態では、信号評価装置および信号評価方法を用いた光磁気ディスク再生装置について説明したが、これに限られるものではなく、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べきものである。すなわち、相変化方式の光ディスク装置、磁気記録装置、通信データ受信装置など、全てこの発明が適用可能である。
【００６５】
また、上記第１,第２実施形態では、パスメトリック差であるＳＡＭ値の度数分布について、第１,第２のしきい値ＳＬ１,ＳＬ２より小さい部分の相対度数Ｒ１’,Ｒ２’を実測して、〔式５〕,〔式６〕の連立方程式を解いて、標準偏差σと最頻値μを計算により求めたが、パスメトリック差の度数分布を第１のしきい値よりも大きな相対度数と、上記パスメトリック差の度数分布を第２のしきい値よりも大きな相対度数に基づいて、標準偏差σと最頻値μを求めてもよい。また、パスメトリック差の度数分布を第１のしきい値,第２のしきい値の一方よりも小さい相対度数および他方よりも大きい相対度数に基づいて、標準偏差σと最頻値μを求めてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の信号評価装置および信号評価方法によれば、測定されたパスメトリック差(ＳＡＭ値)の度数分布の２つの相対度数に対応する信号品質評価値を予め計算してルックアップテーブルとして作成することによって、装置のマイコンによって複雑な統計演算を実行する必要がなくなり、極めて短時間で簡単に信号品質を評価することができる。
【００６７】
また、信号品質評価値の想定範囲とパスメトリック差(ＳＡＭ値)の度数分布の最頻値の想定範囲とから２つの相対度数の変動範囲を限定してルックアップテーブルを作成することによって、実装するメモリ容量を必要最小限とすることができる。
【００６８】
さらに、ルックアップテーブルを作成する相対度数の刻み幅を指数関数的に変化させることによって、テーブルに登録される信号品質評価値(ビットエラーレートＢＥＲ)の変化率をほぼ均等にすることができるため、信号品質評価値の丸め誤差を小さくすることができる。
【００６９】
さらに、１バイト整数の範囲に収まるような所定の母数に対するエラー個数を信号品質評価値としてルックアップテーブルを作成することによって、メモリ容量を小さく抑えることができる。
【００７０】
さらに、第１相対度数毎に有効な範囲の第２相対度数が登録された配列型テーブルと、第１相対度数毎に有効な範囲の第２相対度数に対応する信号品質評価値が登録された配列型テーブルとの集合であるルックアップテーブルを構成することによって、メモリ容量を大幅に節約することができると共に、同じ容量のメモリを用いる場合には、第１相対度数,第２相対度数の刻み幅をより小さくすることができるので、丸め誤差のさらに小さな信号品質評価値の計算が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの発明の第１実施形態の信号評価装置および信号評価方法を用いた光磁気ディスク再生装置の構成図である。
【図２】  図２は上記再生装置のルックアップテーブルの内容を示す模式図である。
【図３】  図３は有効データのみを登録するルックアップテーブルの内容を示す模式図である。
【図４】  図４は見出しを指数関数的に変化させたルックアップテーブルの内容を示す模式図である。
【図５】  図５は登録値を１ビットの整数としたルックアップテーブルの内容を示す模式図である。
【図６】  図６はこの発明の第２実施形態の信号評価装置および信号評価方法を用いた光磁気ディスク再生装置のルックアップテーブルの内容を示す模式図である。
【図７】  図７は上記光磁気ディスク再生装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】  図８はＰＲ(１,２,１)特性に従う再生信号波形の模式図である。
【図９】  図９はビタビ復号におけるトレリス線図を示す模式図である。
【図１０】  図１０は実測波形と理想波形でのＳＡＭ値の度数分布を示すグラフである。
【図１１】  図１１はＳＡＭ値の度数分布の実測結果とそのビットエラーレートに対応する正規分布を重ね合わせたグラフである。
【符号の説明】
１…光磁気ディスク、
２…光学ピックアップ、
３…ＳＡＭ値計算回路、
４,７…しきい値レジスタ、
５,８…コンパレータ、
６,９…カウンタ、
１０…ルックアップテーブル、
１１…コントローラ。
【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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