フィルタ係数制御器
【課題】適応的にデジタルフィルタのフィルタ係数を求めるフィルタ係数制御器を提供する。
【解決手段】フィルタ係数制御器であって、デジタルフィルタからの出力信号に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を、前記デジタルフィルタによる信号の処理中においても、適応的に算出して出力する。
【解決手段】フィルタ係数制御器であって、デジタルフィルタからの出力信号に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を、前記デジタルフィルタによる信号の処理中においても、適応的に算出して出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ディスク等から再生された信号の波形を整形する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録再生用の記録媒体として、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、Blu-ray Disc等が使用されている。記録密度の向上に伴い、これらの記録媒体に記録されている情報を再生するために、より能力の高い再生信号処理が必要となってきている。
【０００３】
能力の高い再生信号処理として、ＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）検出方式が注目され、一般的になりつつある。ＰＲＭＬ検出方式は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、書き換え可能な光ディスク等の高密度記録されている記録媒体から読み出された信号に対する信号処理方式として利用されている技術である。この方式は、波形等化技術であるパーシャルレスポンスと最尤復号法の１つであるビタビ復号とを組み合わせた方式であり、これによると、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比の低い再生信号や、非線形歪みの多い再生信号から、正しいデータを復号することができる。
【０００４】
ＰＲＭＬ検出方式を用いた再生信号処理装置の例が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９９７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アナログフィルタが再生信号を処理し、処理後の信号がデジタルフィルタに与えられる場合には、デジタルフィルタで入力信号の高域強調を行うことにより、アナログフィルタの簡易化を図ることができる。しかしながら、入力信号の特性が変化した場合には、十分な再生性能を得られない場合がある。データが再生できなくなった場合には、再度、デジタルフィルタの最適なフィルタ係数を選択しなおす必要がある。
【０００７】
適応的にフィルタ係数を算出する方法としては、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いる方法があり、これはＰＲ（Partial Response）等化器で一般的に用いられている。しかし、再生信号のサンプル値が図４のように０に関して非対称となることがあり、このような歪みを有する再生信号については、等化目標値を一意に決めることが難しい。
【０００８】
また、ＤＶＤ等の光再生特性であるＭＴＦ（Mutual Transfer Function）特性は、図２のように低域に分布している。信号情報が低域にしか存在しないので、図３のように、折り返し周波数（規格化周波数＝０．５）におけるデジタルフィルタのゲインが大きくなってしまい、高域のノイズ成分がある場合には、そのノイズが強調されてしまう。すると、デジタルフィルタの出力信号を用いるＰＬＬ（Phase Locked Loop）の制御特性が悪化してしまい、再生信号処理装置の性能が低下する。
【０００９】
本発明は、適応的にデジタルフィルタのフィルタ係数を求めるフィルタ係数制御器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態によるフィルタ係数制御器は、デジタルフィルタからの出力信号に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を、前記デジタルフィルタによる信号の処理中においても、適応的に算出して出力する。
【００１１】
これによると、フィルタ係数を逐次更新することができるので、デジタルフィルタのフィルタ係数を適切に保つことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、適応的にデジタルフィルタのフィルタ係数を求めることができる。したがって、光ディスク等の再生信号からのデータ再生を適切に継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る再生信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】ＤＶＤの光再生特性であるＭＴＦ特性と、いくつかのＰＲ特性とを示すグラフである。
【図３】一般的なデジタルイコライザの周波数特性の例を示すグラフである。
【図４】記録媒体からの再生信号のサンプル値の分布例を示すグラフである。
【図５】図１のフィルタ係数制御器の構成例を示すブロック図である。
【図６】ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致している場合における、図１のフィルタ係数制御器への入力信号例を示すグラフである。
【図７】ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致していない場合における、図１のフィルタ係数制御器への入力信号例を示すグラフである。
【図８】記録媒体からの再生信号の一例を示すグラフである。
【図９】図１のデジタルイコライザの周波数特性の例を示すグラフである。
【図１０】図１のフィルタ係数制御器の他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において下２桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。
【００１５】
本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る再生信号処理装置の構成例を示すブロック図である。図１の再生信号処理装置は、プリアンプ６と、ゲインコントローラ（ＡＧＣ／Ｏｆｆｓｅｔ）８と、アナログイコライザ１０と、Ａ／Ｄ変換器１２と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１４と、レンジ制御部１６と、デジタルイコライザ１８と、フィルタ係数制御器２０と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御器２２と、ＰＲ（Partial Response）等化器２４と、適応学習器２６と、最尤復号器２８とを有している。
【００１７】
光ピックアップ４は、記録媒体２にレーザー光を照射する。光ピックアップ４は、記録媒体２からの反射光を再生信号に変換して出力する。記録媒体２は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、又はBlu-ray Discであり、ここではＤＶＤであるとして説明する。プリアンプ６は、光ピックアップ４から出力された再生信号を増幅してゲインコントローラ８に出力する。ゲインコントローラ８は、レンジ制御部１６から出力された制御信号に従って、プリアンプ６から出力された再生信号に対して自動ゲイン制御（ＡＧＣ）及びオフセット制御（すなわち、ＤＣ変動の除去）を行い、出力する。
【００１８】
アナログイコライザ１０は、ゲインコントローラ８の出力から高域のノイズ成分を除去して出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は、ＶＣＯ１４から出力されるクロックに従って、アナログイコライザ１０の出力をデジタル信号ＤＩに変換して出力する。レンジ制御部１６は、Ａ／Ｄ変換器１２に入力される信号がＡ／Ｄ変換器１２のダイナミックレンジ内に収まるように、制御信号を生成してゲインコントローラ８に出力する。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器１２、デジタルイコライザ１８、ＰＬＬ制御器２２及びＶＣＯ１４は、ＰＬＬを構成している。デジタルイコライザ１８は、デジタルＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ（以下では単にＦＩＲフィルタと称する）を有し、このＦＩＲフィルタの出力信号を出力する。このＦＩＲフィルタは、フィルタ係数制御器２０から出力されたフィルタ係数を用いる。デジタルイコライザ１８は、Ａ／Ｄ変換器１２から出力されたデジタル信号ＤＩに対して、ＰＬＬの制御に必要な周波数帯域を強調するような処理を行い、処理後の信号ＥＳを出力する。
【００２０】
フィルタ係数制御器２０は、デジタルイコライザ１８からの出力信号に基づいて、適応的に学習することによってデジタルイコライザ１８のフィルタ係数（タップ係数）を算出し、デジタルイコライザ１８に出力する。フィルタ係数制御器２０は、記録媒体２からの再生信号の特性が変化した場合であっても十分な再生性能が得られるように、デジタルイコライザ１８がデジタル信号ＤＩを処理中であっても、適応的に、学習しながら、デジタルイコライザ１８のフィルタ係数を更新し続ける。ＰＬＬ制御器２２は、デジタルイコライザ１８から出力された信号ＥＳの、参照信号に対する位相誤差を検出し、検出された位相誤差に応じた信号を出力する。ＶＣＯ１４は、ＰＬＬ制御器２２の出力に応じた周波数のクロックを生成し、Ａ／Ｄ変換器１２に出力する。
【００２１】
ＰＲ等化器２４は、トランスバーサルフィルタ、又はＦＩＲフィルタを有し、適応学習器２６から出力されたフィルタ係数をこれらのフィルタのフィルタ係数として用いる。ＰＲ等化器２４は、デジタルイコライザ１８の出力信号ＥＳに対して、所望のＰＲ特性を有する信号となるように波形等化を行い、出力する。適応学習器２６は、適応的に学習することによってＰＲ等化器２４のフィルタ係数を算出し、ＰＲ等化器２４に出力する。最尤復号器２８は、ＰＲ等化器２４の出力信号に対して、最尤復号法の１つであるビタビ復号法による最尤復号を行い、その結果を復号信号ＢＳとして出力する。復号信号ＢＳは、２値化された信号である。
【００２２】
図２は、ＤＶＤの光再生特性であるＭＴＦ（Mutual Transfer Function）特性と、いくつかのＰＲ特性とを示すグラフである。ＰＲ等化器２４は、ＭＴＦ特性を有する信号が所望のＰＲ特性（例えば、ＰＲ（１，２，２，１）や、ＰＲ（３，４，４，３））を有する信号となるように、波形等化を行う。適応学習器２６は、例えばＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて最適なフィルタ係数を求める。
【００２３】
ＬＭＳアルゴリズムは、ＰＲ等化器２４の出力値と等化目標値との間の差である等化誤差信号の二乗値を最小にするように、ＰＲ等化器２４のフィルタ係数を随時更新する。時刻ｔ、時刻ｔにおけるＦＩＲフィルタのｉ番目のタップのフィルタ係数Ｃｉ（ｔ）、更新されたｉ番目のタップのフィルタ係数Ｃｉ（ｔ＋１）、ループゲインμ、時刻ｔにおける等化誤差ｅ（ｔ）、ｉ番目のタップに対する入力値ｘｉ（ｔ）を用いると、
ＬＭＳアルゴリズムの一般的なフィルタ係数の更新式は、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ×ｅ（ｔ）×ｘｉ（ｔ） …（１）
である。最尤復号器２８は、ＰＲ等化器２４によって意図的に与えられた波形干渉を利用して復号を行う。
【００２４】
図３は、一般的なデジタルイコライザの周波数特性の例を示すグラフである。図４は、記録媒体２からの再生信号のサンプル値の分布例を示すグラフである。図２に示されているように、ＤＶＤのＭＴＦ特性が低域に分布しているのに対して、ＰＲ（３，４，４，３）やＰＲ（１，２，２，１）の特性は、規格化周波数０．３付近より上においてもある程度の値を有している。このため、ＬＭＳアルゴリズムを単純にデジタルイコライザのフィルタ係数の更新に用いると、デジタルイコライザの周波数特性は、図３のように折り返し周波数（規格化周波数＝０．５）におけるゲインが大きい特性になってしまい、高域のノイズが増加してしまう。
【００２５】
高域でのゲインがより小さい高次のＰＲ方式を選択することによって、高域のノイズの抑圧は可能になる。しかし、図４に示されている信号のように、値の分布が“０”に関して非対称となる信号に対しては、十分に効果を得ることが難しい。そこで、本実施形態では、次のようにフィルタ係数制御器２０を構成する。
【００２６】
図５は、図１のフィルタ係数制御器２０の構成例を示すブロック図である。フィルタ係数制御器２０は、加算器３２，３４と、係数演算部３６と、適応型ＡＣ成分制御部４０と、適応型ＤＣ成分制御部５０と、ジッタ最小化制御部６０とを有している。
【００２７】
ジッタ最小化制御部６０は、二値化部６２と、エッジ検出器６４と、加算器６６と、ゼロクロスポイント制御部７０と、振幅制御部８０とを有している。二値化部６２は、デジタルイコライザ１８の出力信号ＥＳを二値化して出力する。エッジ検出器６４は、二値化部６２から出力された信号のエッジを検出し、検出されたエッジのタイミングを示す信号ＥＧを生成して出力する。エッジ検出器６４は、信号ＥＳの出力信号のエッジのタイミングが所定の条件を満たさない場合、例えば記録媒体２に所定のデータフォーマットに違反してデータが記録されている場合には、エッジの検出を行わなくてもよい。
【００２８】
ゼロクロスポイント制御部７０は、ゼロクロスポイント検出部７２，７３と、ゼロクロスポイント誤差検出部７４と、相関検出部７６と、ゲイン設定部７７とを有している。ゼロクロスポイント制御部７０は、ゼロクロスポイント（信号ＥＧが示す、エッジ検出器６４で検出されたエッジのタイミング）における信号ＥＳの値が目標値（例えば“０”であり、“０”以外の値でもよい）に近づくように、ＬＭＳアルゴリズムを用いてゲインを求め、このゲインに基づいて係数演算部３６がフィルタ係数の算出を行う。
【００２９】
ゼロクロスポイント検出部７２は、信号ＥＧが示すタイミングにおける、デジタルイコライザ１８への入力信号ＤＩの値を検出し、相関検出部７６に出力する。ゼロクロスポイント検出部７３は、信号ＥＧが示すタイミングにおける、デジタルイコライザ１８からの出力信号ＥＳの値を検出し、ゼロクロスポイント誤差検出部７４に出力する。
【００３０】
ゼロクロスポイント誤差検出部７４は、ゼロクロスポイント検出部７３で検出された値と目標値との間の差を検出する。相関検出部７６は、ゼロクロスポイント誤差検出部７４で検出された誤差と、ゼロクロスポイント検出部７２で検出された値との間の相関関係を求める。ゲイン設定部７７は、相関検出部７６で求められた相関関係に従ってゲインを求める。
【００３１】
振幅制御部８０は、振幅算出部８２，８３と、振幅誤差検出部８４と、相関検出部８６と、ゲイン設定部８７とを有している。振幅制御部８０は、ゼロクロスポイントの前後の信号ＥＳのサンプル値から算出された振幅が目標振幅に近づくように、ＬＭＳアルゴリズムを用いてゲインを求め、このゲインに基づいて係数演算部３６がフィルタ係数の算出を行う。
【００３２】
振幅算出部８２は、信号ＥＧを用いて、デジタルイコライザ１８への入力信号ＤＩのゼロクロスポイントの前後のサンプル値から入力信号ＤＩの信号振幅を算出する。振幅算出部８３は、信号ＥＧを用いて、デジタルイコライザ１８からの出力信号ＥＳのゼロクロスポイントの前後のサンプル値から出力信号ＥＳの信号振幅を算出する。
【００３３】
振幅誤差検出部８４は、振幅算出部８３で求められた振幅と目標振幅との間の差を検出する。相関検出部８６は、振幅誤差検出部８４で検出された誤差と、振幅算出部８２で検出された振幅との間の相関関係を求める。ゲイン設定部８７は、相関検出部８６で求められた相関関係に従ってゲインを求める。加算器６６は、ゼロクロスポイント制御部７０及び振幅制御部８０で求められたゲインを加算して出力する。
【００３４】
適応型ＡＣ成分制御部４０は、数列生成器４２と、乗算器４３と、加算器４４と、ＡＣ誤差検出部４５と、相関検出部４６と、ゲイン設定部４７とを有している。適応型ＡＣ成分制御部４０は、折り返し周波数におけるデジタルイコライザ１８のフィルタ特性を制御する。
【００３５】
数列生成器４２は、“１”と“−１”とを交互に繰り返して出力する。出力される値は、デジタルイコライザ１８のフィルタのタップにそれぞれ対応している。数列生成器４２は、最初に“１”又は“−１”を出力する。すなわち、数列生成器４２は、数列“１，−１，１，…”又は“−１，１，−１，…”を生成して出力する。
【００３６】
乗算器４３は、係数演算部３６で算出されたフィルタの各タップの係数と、数列生成器４２から出力される数列に含まれ、各タップに対応する値とをそれぞれ乗算して出力する。加算器４４は、各タップについての乗算器４３での乗算結果の総和を求めて出力する。加算器４４から出力される総和は、折り返し周波数におけるフィルタ特性のゲインを示している。
【００３７】
ＡＣ誤差検出部４５は、加算器４４の出力と目標ゲインとの間の誤差を検出する。相関検出部４６は、数列生成器４２から出力された数列“１，−１，１，…”又は“−１，１，−１，…”と、ＡＣ誤差検出部４５で検出された誤差との間の相関関係を算出する。ゲイン設定部４７は、相関検出部４６で求められた相関関係に従ってゲインを求め、出力する。適応型ＡＣ成分制御部４０は、加算器４４で求められる総和が目標とする総和に近づくように、ゲインを求める。
【００３８】
適応型ＤＣ成分制御部５０は、数列生成器５２と、乗算器５３と、加算器５４と、ＤＣ誤差検出部５５と、相関検出部５６と、ゲイン設定部５７とを有している。適応型ＤＣ成分制御部５０は、周波数０（ＤＣ）におけるデジタルイコライザ１８のフィルタ特性を制御する。
【００３９】
数列生成器５２は、数列“１，１，１，…”又は“−１，−１，−１，…”を生成して出力する。出力される値は、デジタルイコライザ１８のフィルタのタップにそれぞれ対応している。乗算器５３は、係数演算部３６で算出されたフィルタの各タップの係数と、数列生成器５２から出力される数列に含まれ、各タップに対応する値とをそれぞれ乗算して出力する。加算器５４は、各タップについての乗算器５３での乗算結果の総和を求めて出力する。加算器５４から出力される総和は、周波数０におけるフィルタ特性のゲインを示している。
【００４０】
ＤＣ誤差検出部５５は、加算器５４の出力と目標ゲインとの間の誤差を検出する。相関検出部５６は、数列生成器５２から出力された数列“１，−１，１，…”又は“−１，１，−１，…”と、ＤＣ誤差検出部５５で検出された誤差との間の相関関係を算出する。ゲイン設定部５７は、相関検出部５６で求められた相関関係に従ってゲインを求め、出力する。適応型ＤＣ成分制御部５０は、加算器５４で求められる総和が目標とする総和に近づくように、ゲインを求める。
【００４１】
加算器３２は、ゲイン設定部４７で求められたゲインと、ゲイン設定部５７で求められたゲインとを加算して出力する。加算器３４は、加算器３２での加算結果と加算器６６での加算結果とを加算して出力する。係数演算部３６は、加算器３４での加算結果に従って、デジタルイコライザ１８のＦＩＲフィルタの各タップの係数を算出し、出力する。
【００４２】
図６は、ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致している場合における、図１のフィルタ係数制御器２０への入力信号例を示すグラフである。図７は、ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致していない場合における、図１のフィルタ係数制御器２０への入力信号例を示すグラフである。図６及び図７では、サンプリングポイントが白丸で示されている。
【００４３】
ジッタ最小化制御部６０について、より詳しく説明する。Ａ／Ｄ変換のサンプリング間隔は一定であるので、サンプリング間隔より小さいジッタを求めることはできない。そこで、ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、入力信号の振幅方向の値を時間軸方向の値に変換して用いている。図６の場合には、ｙｔ−１−ｙｔ＋１（立下りエッジの場合）又はｙｔ＋１−ｙｔ−１（立上りエッジの場合）が時間２Ｔに対応する。そこで、ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、ゼロクロスポイントにおける信号値と目標値との間の差ｙｔを時間ｔｓｔ＝ｙｔ／｜ｙｔ＋１−ｙｔ−１｜×２Ｔに変換し、時間ｔｓｔからジッタを求める。
【００４４】
図７では、サンプリングポイントの位相が図６の場合に対して１８０度ずれている。この場合には、ゼロクロスポイント付近にサンプリングされたデジタルデータがないので、ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、隣接する２つのサンプル点（これらの値はゼロを挟む）のデータから、直線補間によってゼロクロスポイント（斜線が付された丸）における信号値を算出する。なお、ナイキスト補間によってゼロクロスポイントにおける信号値を算出してもよい。ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、ゼロクロスポイントにおける信号値と目標値との間の差ｙｔを時間ｔｓｔ＝ｙ’ｔ／｜ｙｔ−ｙｔ−１｜×Ｔに変換し、時間ｔｓｔからジッタを求める。
【００４５】
ジッタ量が小さいほどＰＬＬの制御が安定するので、ジッタ最小化制御部６０は、ジッタ量が小さくなるようにデジタルイコライザのフィルタ係数を適応的に算出する。つまり、ジッタ最小化制御部６０は、ゼロクロスポイントにおける信号値が目標値（例えば“０”）に近づくように適応フィルタ係数学習を行う。
【００４６】
ループゲインμ１、時刻ｔ（ゼロクロスポイント）におけるサンプリングデータｙ（ｔ）、時刻ｔ及びｔ−１におけるサンプリングデータから直線補間によって求められたゼロクロスポイントのデータｙ’（ｔ）、目標値ＴＲＧ、デジタルイコライザ１８のＦＩＲフィルタのｉ番目のタップへの入力値ｘZERO ｉ（ｔ）、デジタルイコライザ１８のＦＩＲフィルタのｉ番目のタップへの入力値の前後のサンプリングデータから図７のように直線補間によって求められた値ｘ’ZERO ｉ（ｔ）を用いて、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ１×｛ｙ（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘZERO ｉ（ｔ） …（２）
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ１×｛ｙ’（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘ’ZERO ｉ（ｔ） …（３）
と表される。式（２）は図６の場合、式（３）は図７の場合を示す。式（２）、（３）における第２項はフィルタ係数の更新量を示しており、これらの項をゼロクロスポイント制御部７０が生成する。なお、目標値は“０”以外であってもよい。
【００４７】
また、ジッタ最小化制御部６０は、基準幅の振幅量が目標振幅になるように適応フィルタ係数学習を行う。ループゲインμ２、目標振幅Ｔａｍｐを用いて、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ２×［±｛ｙ（ｔ＋１）−ｙ（ｔ−１）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ＋１）−ｘｉ（ｔ−１）｝ …（４）
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ２×［±｛ｙ（ｔ−１）−ｙ（ｔ）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ−１）−ｘｉ（ｔ）｝ …（５）
と表される。式（４）は図６の場合、式（５）は図７の場合を示す。式（４）、（５）における第２項はフィルタ係数の更新量を示しており、これらの項を振幅制御部８０が生成する。
【００４８】
図８は、記録媒体２からの再生信号の一例を示すグラフである。ジッタ最小化制御部６０は、図６及び図におけるゼロクロスポイントの周辺、すなわち図８におけるジッタ最小制御ポイントのデータを用いてフィルタ係数の学習を行うので、図８に示す振幅“０”に関して非対称な波形が入力された場合においても、波形歪みの影響を受けにくい。
【００４９】
適応型ＡＣ成分制御部４０は、デジタルイコライザ１８の規格化周波数＝０．５（すなわち、折り返し周波数）におけるゲインを調整する制御を行う。ループゲインμ３、折り返し周波数におけるターゲットゲインＡＣTrgを用いてＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ３×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×（−１）ｉ｝−ＡＣTrg］×Ｃｉ（ｔ） …（６）
と表される。式（６）における第２項は、フィルタ係数の更新量を示しており、この項を適応型ＡＣ成分制御部４０が生成する。適応型ＡＣ成分制御部４０は、フィルタ係数Ｃｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）と数列“１，−１，１，…，−１，１”の対応する値とを乗算し、求められた積の総和を求めることによって折り返し周波数におけるゲインを求め、このゲインがターゲットゲインＡＣTrgとなるように適応的にフィルタ係数の学習を行う。
【００５０】
適応型ＤＣ成分制御部５０は、デジタルイコライザ１８の規格化周波数＝０（すなわち、ＤＣ）におけるゲインを調整する制御を行う。ループゲインμ４、ＤＣにおけるターゲットゲインＤＣTrgを用いてＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ４×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×１｝−ＤＣTrg］×Ｃｉ（ｔ） …（７）
と表される。式（７）における第２項は、フィルタ係数の更新量を示しており、この項を適応型ＤＣ成分制御部５０が生成する。適応型ＤＣ成分制御部５０は、フィルタ係数Ｃｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）と数列“１，１，１，…，１，１”の対応する値とを乗算し、求められた積の総和を求めることによってＤＣにおけるゲインを求め、このゲインがターゲットゲインＤＣTrgとなるように適応的にフィルタ係数の学習を行う。
【００５１】
ここで、ジッタ最小化制御部６０、適応型ＡＣ成分制御部４０、適応型ＤＣ成分制御部５０によるフィルタ係数の更新を合成すると、フィルタ係数制御器２０によるフィルタ係数の更新を示す式、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）
＋μ１×｛ｙ（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘZERO ｉ（ｔ）
＋μ２×［±｛ｙ（ｔ＋１）−ｙ（ｔ−１）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ＋１）−ｘｉ（ｔ−１）｝
＋μ３×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×（−１）ｉ｝−ＡＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
＋μ４×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×１｝−ＤＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
…（８）
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）
＋μ１×｛ｙ’（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘ’ZERO ｉ（ｔ）
＋μ２×［±｛ｙ（ｔ−１）−ｙ（ｔ）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ−１）−ｘｉ（ｔ）｝
＋μ３×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×（−１）ｉ｝−ＡＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
＋μ４×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×１｝−ＤＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
…（９）
が得られる。式（８）は図６の場合、式（９）は図７の場合を示す。
【００５２】
図９は、図１のデジタルイコライザ１８の周波数特性の例を示すグラフである。フィルタ係数制御器２０は、式（８）又は（９）に従って、適応的にフィルタ係数を制御する。これにより、ジッタを抑えながら、デジタルイコライザ１８の周波数特性が例えば図９のように得られる。図９の周波数特性においては、折り返し周波数におけるゲインが大きく低下し、ＤＣにおけるゲインも適切な値になっている。
【００５３】
以上の実施形態において説明した適応型ＤＣ制御及び適応型ＡＣ制御は、一般的なＬＭＳ制御を行う系においても利用することができる。図１０は、図１のフィルタ係数制御器２０の他の例を示すブロック図である。図１０の適応型フィルタ係数制御器２２０は、適応型ＡＣ成分制御部４０と、適応型ＤＣ成分制御部５０と、係数演算部２３６と、加算器２３８と、適応型波形等化用制御部２６０とを有している。
【００５４】
適応型波形等化用制御部２６０は、一般的なＬＭＳ制御を行う。加算器２３８は、適応型波形等化用制御部２６０、適応型ＡＣ成分制御部４０、及び適応型ＤＣ成分制御部５０の出力を加算して係数演算部２３６に出力する。係数演算部２３６は、加算器２３８の出力に従ってフィルタ係数を求め、ＦＩＲフィルタ２１８に出力する。
【００５５】
係数演算部２３６には、適応型波形等化用制御部２６０の出力のみではなく、適応型ＡＣ成分制御部４０及び適応型ＤＣ成分制御部５０の出力も与えられる。このため、折り返し周波数及びＤＣにおけるゲインを適切な値に保ちながら、フィルタ係数を学習することが可能になる。
【００５６】
以上の実施形態のフィルタ係数制御器によると、再生信号の特性が変化した場合においても安定してデジタルフィルタ処理をすることが可能となり、再生データ抽出を常に適切に行うことができる。適応的にフィルタ特性を変化させることができるので、フィルタ係数の事前学習が不要になり、起動時間の短縮を図ることもできる。また、デジタルイコライザに信号を供給するアナログイコライザの特性が最適ではない場合であっても、安定してフィルタ処理をすることが可能である。したがって、アナログイコライザをある程度ラフに作ることができ、その回路規模を削減することができる。
【００５７】
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明の実施形態によると、適応的にデジタルフィルタのフィルタ係数を求めることができるので、本発明は、フィルタ係数制御器、光ディスクの再生信号処理装置等について有用である。
【符号の説明】
【００５９】
２０，２２０ フィルタ係数制御器
４０ 適応型ＡＣ成分制御部
５０ 適応型ＤＣ成分制御部
６４ エッジ検出器
７０ ゼロクロスポイント制御部
８０ 振幅制御部
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ディスク等から再生された信号の波形を整形する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録再生用の記録媒体として、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、Blu-ray Disc等が使用されている。記録密度の向上に伴い、これらの記録媒体に記録されている情報を再生するために、より能力の高い再生信号処理が必要となってきている。
【０００３】
能力の高い再生信号処理として、ＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）検出方式が注目され、一般的になりつつある。ＰＲＭＬ検出方式は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、書き換え可能な光ディスク等の高密度記録されている記録媒体から読み出された信号に対する信号処理方式として利用されている技術である。この方式は、波形等化技術であるパーシャルレスポンスと最尤復号法の１つであるビタビ復号とを組み合わせた方式であり、これによると、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比の低い再生信号や、非線形歪みの多い再生信号から、正しいデータを復号することができる。
【０００４】
ＰＲＭＬ検出方式を用いた再生信号処理装置の例が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９９７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アナログフィルタが再生信号を処理し、処理後の信号がデジタルフィルタに与えられる場合には、デジタルフィルタで入力信号の高域強調を行うことにより、アナログフィルタの簡易化を図ることができる。しかしながら、入力信号の特性が変化した場合には、十分な再生性能を得られない場合がある。データが再生できなくなった場合には、再度、デジタルフィルタの最適なフィルタ係数を選択しなおす必要がある。
【０００７】
適応的にフィルタ係数を算出する方法としては、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いる方法があり、これはＰＲ（Partial Response）等化器で一般的に用いられている。しかし、再生信号のサンプル値が図４のように０に関して非対称となることがあり、このような歪みを有する再生信号については、等化目標値を一意に決めることが難しい。
【０００８】
また、ＤＶＤ等の光再生特性であるＭＴＦ（Mutual Transfer Function）特性は、図２のように低域に分布している。信号情報が低域にしか存在しないので、図３のように、折り返し周波数（規格化周波数＝０．５）におけるデジタルフィルタのゲインが大きくなってしまい、高域のノイズ成分がある場合には、そのノイズが強調されてしまう。すると、デジタルフィルタの出力信号を用いるＰＬＬ（Phase Locked Loop）の制御特性が悪化してしまい、再生信号処理装置の性能が低下する。
【０００９】
本発明は、適応的にデジタルフィルタのフィルタ係数を求めるフィルタ係数制御器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態によるフィルタ係数制御器は、デジタルフィルタからの出力信号に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を、前記デジタルフィルタによる信号の処理中においても、適応的に算出して出力する。
【００１１】
これによると、フィルタ係数を逐次更新することができるので、デジタルフィルタのフィルタ係数を適切に保つことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、適応的にデジタルフィルタのフィルタ係数を求めることができる。したがって、光ディスク等の再生信号からのデータ再生を適切に継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る再生信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】ＤＶＤの光再生特性であるＭＴＦ特性と、いくつかのＰＲ特性とを示すグラフである。
【図３】一般的なデジタルイコライザの周波数特性の例を示すグラフである。
【図４】記録媒体からの再生信号のサンプル値の分布例を示すグラフである。
【図５】図１のフィルタ係数制御器の構成例を示すブロック図である。
【図６】ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致している場合における、図１のフィルタ係数制御器への入力信号例を示すグラフである。
【図７】ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致していない場合における、図１のフィルタ係数制御器への入力信号例を示すグラフである。
【図８】記録媒体からの再生信号の一例を示すグラフである。
【図９】図１のデジタルイコライザの周波数特性の例を示すグラフである。
【図１０】図１のフィルタ係数制御器の他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において下２桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。
【００１５】
本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る再生信号処理装置の構成例を示すブロック図である。図１の再生信号処理装置は、プリアンプ６と、ゲインコントローラ（ＡＧＣ／Ｏｆｆｓｅｔ）８と、アナログイコライザ１０と、Ａ／Ｄ変換器１２と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１４と、レンジ制御部１６と、デジタルイコライザ１８と、フィルタ係数制御器２０と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御器２２と、ＰＲ（Partial Response）等化器２４と、適応学習器２６と、最尤復号器２８とを有している。
【００１７】
光ピックアップ４は、記録媒体２にレーザー光を照射する。光ピックアップ４は、記録媒体２からの反射光を再生信号に変換して出力する。記録媒体２は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、又はBlu-ray Discであり、ここではＤＶＤであるとして説明する。プリアンプ６は、光ピックアップ４から出力された再生信号を増幅してゲインコントローラ８に出力する。ゲインコントローラ８は、レンジ制御部１６から出力された制御信号に従って、プリアンプ６から出力された再生信号に対して自動ゲイン制御（ＡＧＣ）及びオフセット制御（すなわち、ＤＣ変動の除去）を行い、出力する。
【００１８】
アナログイコライザ１０は、ゲインコントローラ８の出力から高域のノイズ成分を除去して出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は、ＶＣＯ１４から出力されるクロックに従って、アナログイコライザ１０の出力をデジタル信号ＤＩに変換して出力する。レンジ制御部１６は、Ａ／Ｄ変換器１２に入力される信号がＡ／Ｄ変換器１２のダイナミックレンジ内に収まるように、制御信号を生成してゲインコントローラ８に出力する。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器１２、デジタルイコライザ１８、ＰＬＬ制御器２２及びＶＣＯ１４は、ＰＬＬを構成している。デジタルイコライザ１８は、デジタルＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ（以下では単にＦＩＲフィルタと称する）を有し、このＦＩＲフィルタの出力信号を出力する。このＦＩＲフィルタは、フィルタ係数制御器２０から出力されたフィルタ係数を用いる。デジタルイコライザ１８は、Ａ／Ｄ変換器１２から出力されたデジタル信号ＤＩに対して、ＰＬＬの制御に必要な周波数帯域を強調するような処理を行い、処理後の信号ＥＳを出力する。
【００２０】
フィルタ係数制御器２０は、デジタルイコライザ１８からの出力信号に基づいて、適応的に学習することによってデジタルイコライザ１８のフィルタ係数（タップ係数）を算出し、デジタルイコライザ１８に出力する。フィルタ係数制御器２０は、記録媒体２からの再生信号の特性が変化した場合であっても十分な再生性能が得られるように、デジタルイコライザ１８がデジタル信号ＤＩを処理中であっても、適応的に、学習しながら、デジタルイコライザ１８のフィルタ係数を更新し続ける。ＰＬＬ制御器２２は、デジタルイコライザ１８から出力された信号ＥＳの、参照信号に対する位相誤差を検出し、検出された位相誤差に応じた信号を出力する。ＶＣＯ１４は、ＰＬＬ制御器２２の出力に応じた周波数のクロックを生成し、Ａ／Ｄ変換器１２に出力する。
【００２１】
ＰＲ等化器２４は、トランスバーサルフィルタ、又はＦＩＲフィルタを有し、適応学習器２６から出力されたフィルタ係数をこれらのフィルタのフィルタ係数として用いる。ＰＲ等化器２４は、デジタルイコライザ１８の出力信号ＥＳに対して、所望のＰＲ特性を有する信号となるように波形等化を行い、出力する。適応学習器２６は、適応的に学習することによってＰＲ等化器２４のフィルタ係数を算出し、ＰＲ等化器２４に出力する。最尤復号器２８は、ＰＲ等化器２４の出力信号に対して、最尤復号法の１つであるビタビ復号法による最尤復号を行い、その結果を復号信号ＢＳとして出力する。復号信号ＢＳは、２値化された信号である。
【００２２】
図２は、ＤＶＤの光再生特性であるＭＴＦ（Mutual Transfer Function）特性と、いくつかのＰＲ特性とを示すグラフである。ＰＲ等化器２４は、ＭＴＦ特性を有する信号が所望のＰＲ特性（例えば、ＰＲ（１，２，２，１）や、ＰＲ（３，４，４，３））を有する信号となるように、波形等化を行う。適応学習器２６は、例えばＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて最適なフィルタ係数を求める。
【００２３】
ＬＭＳアルゴリズムは、ＰＲ等化器２４の出力値と等化目標値との間の差である等化誤差信号の二乗値を最小にするように、ＰＲ等化器２４のフィルタ係数を随時更新する。時刻ｔ、時刻ｔにおけるＦＩＲフィルタのｉ番目のタップのフィルタ係数Ｃｉ（ｔ）、更新されたｉ番目のタップのフィルタ係数Ｃｉ（ｔ＋１）、ループゲインμ、時刻ｔにおける等化誤差ｅ（ｔ）、ｉ番目のタップに対する入力値ｘｉ（ｔ）を用いると、
ＬＭＳアルゴリズムの一般的なフィルタ係数の更新式は、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ×ｅ（ｔ）×ｘｉ（ｔ） …（１）
である。最尤復号器２８は、ＰＲ等化器２４によって意図的に与えられた波形干渉を利用して復号を行う。
【００２４】
図３は、一般的なデジタルイコライザの周波数特性の例を示すグラフである。図４は、記録媒体２からの再生信号のサンプル値の分布例を示すグラフである。図２に示されているように、ＤＶＤのＭＴＦ特性が低域に分布しているのに対して、ＰＲ（３，４，４，３）やＰＲ（１，２，２，１）の特性は、規格化周波数０．３付近より上においてもある程度の値を有している。このため、ＬＭＳアルゴリズムを単純にデジタルイコライザのフィルタ係数の更新に用いると、デジタルイコライザの周波数特性は、図３のように折り返し周波数（規格化周波数＝０．５）におけるゲインが大きい特性になってしまい、高域のノイズが増加してしまう。
【００２５】
高域でのゲインがより小さい高次のＰＲ方式を選択することによって、高域のノイズの抑圧は可能になる。しかし、図４に示されている信号のように、値の分布が“０”に関して非対称となる信号に対しては、十分に効果を得ることが難しい。そこで、本実施形態では、次のようにフィルタ係数制御器２０を構成する。
【００２６】
図５は、図１のフィルタ係数制御器２０の構成例を示すブロック図である。フィルタ係数制御器２０は、加算器３２，３４と、係数演算部３６と、適応型ＡＣ成分制御部４０と、適応型ＤＣ成分制御部５０と、ジッタ最小化制御部６０とを有している。
【００２７】
ジッタ最小化制御部６０は、二値化部６２と、エッジ検出器６４と、加算器６６と、ゼロクロスポイント制御部７０と、振幅制御部８０とを有している。二値化部６２は、デジタルイコライザ１８の出力信号ＥＳを二値化して出力する。エッジ検出器６４は、二値化部６２から出力された信号のエッジを検出し、検出されたエッジのタイミングを示す信号ＥＧを生成して出力する。エッジ検出器６４は、信号ＥＳの出力信号のエッジのタイミングが所定の条件を満たさない場合、例えば記録媒体２に所定のデータフォーマットに違反してデータが記録されている場合には、エッジの検出を行わなくてもよい。
【００２８】
ゼロクロスポイント制御部７０は、ゼロクロスポイント検出部７２，７３と、ゼロクロスポイント誤差検出部７４と、相関検出部７６と、ゲイン設定部７７とを有している。ゼロクロスポイント制御部７０は、ゼロクロスポイント（信号ＥＧが示す、エッジ検出器６４で検出されたエッジのタイミング）における信号ＥＳの値が目標値（例えば“０”であり、“０”以外の値でもよい）に近づくように、ＬＭＳアルゴリズムを用いてゲインを求め、このゲインに基づいて係数演算部３６がフィルタ係数の算出を行う。
【００２９】
ゼロクロスポイント検出部７２は、信号ＥＧが示すタイミングにおける、デジタルイコライザ１８への入力信号ＤＩの値を検出し、相関検出部７６に出力する。ゼロクロスポイント検出部７３は、信号ＥＧが示すタイミングにおける、デジタルイコライザ１８からの出力信号ＥＳの値を検出し、ゼロクロスポイント誤差検出部７４に出力する。
【００３０】
ゼロクロスポイント誤差検出部７４は、ゼロクロスポイント検出部７３で検出された値と目標値との間の差を検出する。相関検出部７６は、ゼロクロスポイント誤差検出部７４で検出された誤差と、ゼロクロスポイント検出部７２で検出された値との間の相関関係を求める。ゲイン設定部７７は、相関検出部７６で求められた相関関係に従ってゲインを求める。
【００３１】
振幅制御部８０は、振幅算出部８２，８３と、振幅誤差検出部８４と、相関検出部８６と、ゲイン設定部８７とを有している。振幅制御部８０は、ゼロクロスポイントの前後の信号ＥＳのサンプル値から算出された振幅が目標振幅に近づくように、ＬＭＳアルゴリズムを用いてゲインを求め、このゲインに基づいて係数演算部３６がフィルタ係数の算出を行う。
【００３２】
振幅算出部８２は、信号ＥＧを用いて、デジタルイコライザ１８への入力信号ＤＩのゼロクロスポイントの前後のサンプル値から入力信号ＤＩの信号振幅を算出する。振幅算出部８３は、信号ＥＧを用いて、デジタルイコライザ１８からの出力信号ＥＳのゼロクロスポイントの前後のサンプル値から出力信号ＥＳの信号振幅を算出する。
【００３３】
振幅誤差検出部８４は、振幅算出部８３で求められた振幅と目標振幅との間の差を検出する。相関検出部８６は、振幅誤差検出部８４で検出された誤差と、振幅算出部８２で検出された振幅との間の相関関係を求める。ゲイン設定部８７は、相関検出部８６で求められた相関関係に従ってゲインを求める。加算器６６は、ゼロクロスポイント制御部７０及び振幅制御部８０で求められたゲインを加算して出力する。
【００３４】
適応型ＡＣ成分制御部４０は、数列生成器４２と、乗算器４３と、加算器４４と、ＡＣ誤差検出部４５と、相関検出部４６と、ゲイン設定部４７とを有している。適応型ＡＣ成分制御部４０は、折り返し周波数におけるデジタルイコライザ１８のフィルタ特性を制御する。
【００３５】
数列生成器４２は、“１”と“−１”とを交互に繰り返して出力する。出力される値は、デジタルイコライザ１８のフィルタのタップにそれぞれ対応している。数列生成器４２は、最初に“１”又は“−１”を出力する。すなわち、数列生成器４２は、数列“１，−１，１，…”又は“−１，１，−１，…”を生成して出力する。
【００３６】
乗算器４３は、係数演算部３６で算出されたフィルタの各タップの係数と、数列生成器４２から出力される数列に含まれ、各タップに対応する値とをそれぞれ乗算して出力する。加算器４４は、各タップについての乗算器４３での乗算結果の総和を求めて出力する。加算器４４から出力される総和は、折り返し周波数におけるフィルタ特性のゲインを示している。
【００３７】
ＡＣ誤差検出部４５は、加算器４４の出力と目標ゲインとの間の誤差を検出する。相関検出部４６は、数列生成器４２から出力された数列“１，−１，１，…”又は“−１，１，−１，…”と、ＡＣ誤差検出部４５で検出された誤差との間の相関関係を算出する。ゲイン設定部４７は、相関検出部４６で求められた相関関係に従ってゲインを求め、出力する。適応型ＡＣ成分制御部４０は、加算器４４で求められる総和が目標とする総和に近づくように、ゲインを求める。
【００３８】
適応型ＤＣ成分制御部５０は、数列生成器５２と、乗算器５３と、加算器５４と、ＤＣ誤差検出部５５と、相関検出部５６と、ゲイン設定部５７とを有している。適応型ＤＣ成分制御部５０は、周波数０（ＤＣ）におけるデジタルイコライザ１８のフィルタ特性を制御する。
【００３９】
数列生成器５２は、数列“１，１，１，…”又は“−１，−１，−１，…”を生成して出力する。出力される値は、デジタルイコライザ１８のフィルタのタップにそれぞれ対応している。乗算器５３は、係数演算部３６で算出されたフィルタの各タップの係数と、数列生成器５２から出力される数列に含まれ、各タップに対応する値とをそれぞれ乗算して出力する。加算器５４は、各タップについての乗算器５３での乗算結果の総和を求めて出力する。加算器５４から出力される総和は、周波数０におけるフィルタ特性のゲインを示している。
【００４０】
ＤＣ誤差検出部５５は、加算器５４の出力と目標ゲインとの間の誤差を検出する。相関検出部５６は、数列生成器５２から出力された数列“１，−１，１，…”又は“−１，１，−１，…”と、ＤＣ誤差検出部５５で検出された誤差との間の相関関係を算出する。ゲイン設定部５７は、相関検出部５６で求められた相関関係に従ってゲインを求め、出力する。適応型ＤＣ成分制御部５０は、加算器５４で求められる総和が目標とする総和に近づくように、ゲインを求める。
【００４１】
加算器３２は、ゲイン設定部４７で求められたゲインと、ゲイン設定部５７で求められたゲインとを加算して出力する。加算器３４は、加算器３２での加算結果と加算器６６での加算結果とを加算して出力する。係数演算部３６は、加算器３４での加算結果に従って、デジタルイコライザ１８のＦＩＲフィルタの各タップの係数を算出し、出力する。
【００４２】
図６は、ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致している場合における、図１のフィルタ係数制御器２０への入力信号例を示すグラフである。図７は、ゼロクロスポイントのタイミングがサンプリングのタイミングに一致していない場合における、図１のフィルタ係数制御器２０への入力信号例を示すグラフである。図６及び図７では、サンプリングポイントが白丸で示されている。
【００４３】
ジッタ最小化制御部６０について、より詳しく説明する。Ａ／Ｄ変換のサンプリング間隔は一定であるので、サンプリング間隔より小さいジッタを求めることはできない。そこで、ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、入力信号の振幅方向の値を時間軸方向の値に変換して用いている。図６の場合には、ｙｔ−１−ｙｔ＋１（立下りエッジの場合）又はｙｔ＋１−ｙｔ−１（立上りエッジの場合）が時間２Ｔに対応する。そこで、ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、ゼロクロスポイントにおける信号値と目標値との間の差ｙｔを時間ｔｓｔ＝ｙｔ／｜ｙｔ＋１−ｙｔ−１｜×２Ｔに変換し、時間ｔｓｔからジッタを求める。
【００４４】
図７では、サンプリングポイントの位相が図６の場合に対して１８０度ずれている。この場合には、ゼロクロスポイント付近にサンプリングされたデジタルデータがないので、ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、隣接する２つのサンプル点（これらの値はゼロを挟む）のデータから、直線補間によってゼロクロスポイント（斜線が付された丸）における信号値を算出する。なお、ナイキスト補間によってゼロクロスポイントにおける信号値を算出してもよい。ゼロクロスポイント検出部７２，７３は、ゼロクロスポイントにおける信号値と目標値との間の差ｙｔを時間ｔｓｔ＝ｙ’ｔ／｜ｙｔ−ｙｔ−１｜×Ｔに変換し、時間ｔｓｔからジッタを求める。
【００４５】
ジッタ量が小さいほどＰＬＬの制御が安定するので、ジッタ最小化制御部６０は、ジッタ量が小さくなるようにデジタルイコライザのフィルタ係数を適応的に算出する。つまり、ジッタ最小化制御部６０は、ゼロクロスポイントにおける信号値が目標値（例えば“０”）に近づくように適応フィルタ係数学習を行う。
【００４６】
ループゲインμ１、時刻ｔ（ゼロクロスポイント）におけるサンプリングデータｙ（ｔ）、時刻ｔ及びｔ−１におけるサンプリングデータから直線補間によって求められたゼロクロスポイントのデータｙ’（ｔ）、目標値ＴＲＧ、デジタルイコライザ１８のＦＩＲフィルタのｉ番目のタップへの入力値ｘZERO ｉ（ｔ）、デジタルイコライザ１８のＦＩＲフィルタのｉ番目のタップへの入力値の前後のサンプリングデータから図７のように直線補間によって求められた値ｘ’ZERO ｉ（ｔ）を用いて、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ１×｛ｙ（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘZERO ｉ（ｔ） …（２）
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ１×｛ｙ’（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘ’ZERO ｉ（ｔ） …（３）
と表される。式（２）は図６の場合、式（３）は図７の場合を示す。式（２）、（３）における第２項はフィルタ係数の更新量を示しており、これらの項をゼロクロスポイント制御部７０が生成する。なお、目標値は“０”以外であってもよい。
【００４７】
また、ジッタ最小化制御部６０は、基準幅の振幅量が目標振幅になるように適応フィルタ係数学習を行う。ループゲインμ２、目標振幅Ｔａｍｐを用いて、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ２×［±｛ｙ（ｔ＋１）−ｙ（ｔ−１）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ＋１）−ｘｉ（ｔ−１）｝ …（４）
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ２×［±｛ｙ（ｔ−１）−ｙ（ｔ）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ−１）−ｘｉ（ｔ）｝ …（５）
と表される。式（４）は図６の場合、式（５）は図７の場合を示す。式（４）、（５）における第２項はフィルタ係数の更新量を示しており、これらの項を振幅制御部８０が生成する。
【００４８】
図８は、記録媒体２からの再生信号の一例を示すグラフである。ジッタ最小化制御部６０は、図６及び図におけるゼロクロスポイントの周辺、すなわち図８におけるジッタ最小制御ポイントのデータを用いてフィルタ係数の学習を行うので、図８に示す振幅“０”に関して非対称な波形が入力された場合においても、波形歪みの影響を受けにくい。
【００４９】
適応型ＡＣ成分制御部４０は、デジタルイコライザ１８の規格化周波数＝０．５（すなわち、折り返し周波数）におけるゲインを調整する制御を行う。ループゲインμ３、折り返し周波数におけるターゲットゲインＡＣTrgを用いてＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ３×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×（−１）ｉ｝−ＡＣTrg］×Ｃｉ（ｔ） …（６）
と表される。式（６）における第２項は、フィルタ係数の更新量を示しており、この項を適応型ＡＣ成分制御部４０が生成する。適応型ＡＣ成分制御部４０は、フィルタ係数Ｃｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）と数列“１，−１，１，…，−１，１”の対応する値とを乗算し、求められた積の総和を求めることによって折り返し周波数におけるゲインを求め、このゲインがターゲットゲインＡＣTrgとなるように適応的にフィルタ係数の学習を行う。
【００５０】
適応型ＤＣ成分制御部５０は、デジタルイコライザ１８の規格化周波数＝０（すなわち、ＤＣ）におけるゲインを調整する制御を行う。ループゲインμ４、ＤＣにおけるターゲットゲインＤＣTrgを用いてＦＩＲフィルタのフィルタ係数Ｃｉは、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）＋μ４×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×１｝−ＤＣTrg］×Ｃｉ（ｔ） …（７）
と表される。式（７）における第２項は、フィルタ係数の更新量を示しており、この項を適応型ＤＣ成分制御部５０が生成する。適応型ＤＣ成分制御部５０は、フィルタ係数Ｃｉ（０≦ｉ≦ｎ−１）と数列“１，１，１，…，１，１”の対応する値とを乗算し、求められた積の総和を求めることによってＤＣにおけるゲインを求め、このゲインがターゲットゲインＤＣTrgとなるように適応的にフィルタ係数の学習を行う。
【００５１】
ここで、ジッタ最小化制御部６０、適応型ＡＣ成分制御部４０、適応型ＤＣ成分制御部５０によるフィルタ係数の更新を合成すると、フィルタ係数制御器２０によるフィルタ係数の更新を示す式、
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）
＋μ１×｛ｙ（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘZERO ｉ（ｔ）
＋μ２×［±｛ｙ（ｔ＋１）−ｙ（ｔ−１）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ＋１）−ｘｉ（ｔ−１）｝
＋μ３×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×（−１）ｉ｝−ＡＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
＋μ４×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×１｝−ＤＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
…（８）
Ｃｉ（ｔ＋１）＝Ｃｉ（ｔ）
＋μ１×｛ｙ’（ｔ）−ＴＲＧ｝×ｘ’ZERO ｉ（ｔ）
＋μ２×［±｛ｙ（ｔ−１）−ｙ（ｔ）｝−Ｔａｍｐ］×（±）｛ｘｉ（ｔ−１）−ｘｉ（ｔ）｝
＋μ３×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×（−１）ｉ｝−ＡＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
＋μ４×［Σi=0i=n-1｛Ｃｉ（ｔ）×１｝−ＤＣTrg］×Ｃｉ（ｔ）
…（９）
が得られる。式（８）は図６の場合、式（９）は図７の場合を示す。
【００５２】
図９は、図１のデジタルイコライザ１８の周波数特性の例を示すグラフである。フィルタ係数制御器２０は、式（８）又は（９）に従って、適応的にフィルタ係数を制御する。これにより、ジッタを抑えながら、デジタルイコライザ１８の周波数特性が例えば図９のように得られる。図９の周波数特性においては、折り返し周波数におけるゲインが大きく低下し、ＤＣにおけるゲインも適切な値になっている。
【００５３】
以上の実施形態において説明した適応型ＤＣ制御及び適応型ＡＣ制御は、一般的なＬＭＳ制御を行う系においても利用することができる。図１０は、図１のフィルタ係数制御器２０の他の例を示すブロック図である。図１０の適応型フィルタ係数制御器２２０は、適応型ＡＣ成分制御部４０と、適応型ＤＣ成分制御部５０と、係数演算部２３６と、加算器２３８と、適応型波形等化用制御部２６０とを有している。
【００５４】
適応型波形等化用制御部２６０は、一般的なＬＭＳ制御を行う。加算器２３８は、適応型波形等化用制御部２６０、適応型ＡＣ成分制御部４０、及び適応型ＤＣ成分制御部５０の出力を加算して係数演算部２３６に出力する。係数演算部２３６は、加算器２３８の出力に従ってフィルタ係数を求め、ＦＩＲフィルタ２１８に出力する。
【００５５】
係数演算部２３６には、適応型波形等化用制御部２６０の出力のみではなく、適応型ＡＣ成分制御部４０及び適応型ＤＣ成分制御部５０の出力も与えられる。このため、折り返し周波数及びＤＣにおけるゲインを適切な値に保ちながら、フィルタ係数を学習することが可能になる。
【００５６】
以上の実施形態のフィルタ係数制御器によると、再生信号の特性が変化した場合においても安定してデジタルフィルタ処理をすることが可能となり、再生データ抽出を常に適切に行うことができる。適応的にフィルタ特性を変化させることができるので、フィルタ係数の事前学習が不要になり、起動時間の短縮を図ることもできる。また、デジタルイコライザに信号を供給するアナログイコライザの特性が最適ではない場合であっても、安定してフィルタ処理をすることが可能である。したがって、アナログイコライザをある程度ラフに作ることができ、その回路規模を削減することができる。
【００５７】
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明の実施形態によると、適応的にデジタルフィルタのフィルタ係数を求めることができるので、本発明は、フィルタ係数制御器、光ディスクの再生信号処理装置等について有用である。
【符号の説明】
【００５９】
２０，２２０ フィルタ係数制御器
４０ 適応型ＡＣ成分制御部
５０ 適応型ＤＣ成分制御部
６４ エッジ検出器
７０ ゼロクロスポイント制御部
８０ 振幅制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルフィルタからの出力信号に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を、前記デジタルフィルタによる信号の処理中においても、適応的に算出して出力する
フィルタ係数制御器。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ係数制御器において、
前記デジタルフィルタの出力信号のエッジを検出するエッジ検出器と、
前記エッジ検出器で検出されたエッジのタイミングにおける、前記デジタルフィルタからの出力信号の値を検出し、検出された値に基づいて第１のゲインを求めて出力するゼロクロスポイント制御部と、
前記エッジ検出器で検出されたエッジのタイミングの前後における、前記デジタルフィルタからの出力信号の値に基づいて、前記出力信号の振幅を算出し、算出された値に基づいて第２のゲインを求めて出力する振幅制御部と、
前記第１及び第２のゲインに基づいて前記デジタルフィルタのフィルタ係数を算出する係数演算部とを備え、
前記ゼロクロスポイント制御部は、前記ゼロクロスポイント制御部で検出された値が目標値に近づくように前記第１のゲインを求め、
前記係数演算部は、前記振幅が目標振幅に近づくように、前記第２のゲインを求める
フィルタ係数制御器。
【請求項３】
請求項２に記載のフィルタ係数制御器において、
前記エッジ検出器は、前記デジタルフィルタの出力信号のエッジのタイミングが所定の条件を満たさない場合には、エッジの検出を行わない
フィルタ係数制御器。
【請求項４】
請求項２に記載のフィルタ係数制御器において、
前記係数演算部で算出された前記デジタルフィルタのフィルタ係数の総和を算出し、前記総和に基づいて第３のゲインを求めて出力するＤＣ成分制御部を更に備え、
前記係数演算部は、前記第３のゲインに基づいて前記デジタルフィルタのフィルタ係数を算出し、
前記ＤＣ成分制御部は、前記総和が目標とする総和に近づくように前記第３のゲインを求める
フィルタ係数制御器。
【請求項５】
請求項２に記載のフィルタ係数制御器において、
前記係数演算部で算出された前記デジタルフィルタのフィルタ係数の正負を１つおきに反転し、反転された前記フィルタ係数及び反転されなかった前記フィルタ係数の総和を算出し、前記総和に基づいて第３のゲインを求めて出力するＡＣ成分制御部を更に備え、
前記係数演算部は、前記第３のゲインにも基づいて前記デジタルフィルタのフィルタ係数を算出し、
前記ＡＣ成分制御部は、前記総和が目標とする総和に近づくように前記第３のゲインを求める
フィルタ係数制御器。
【請求項１】
デジタルフィルタからの出力信号に基づいて、前記デジタルフィルタのフィルタ係数を、前記デジタルフィルタによる信号の処理中においても、適応的に算出して出力する
フィルタ係数制御器。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ係数制御器において、
前記デジタルフィルタの出力信号のエッジを検出するエッジ検出器と、
前記エッジ検出器で検出されたエッジのタイミングにおける、前記デジタルフィルタからの出力信号の値を検出し、検出された値に基づいて第１のゲインを求めて出力するゼロクロスポイント制御部と、
前記エッジ検出器で検出されたエッジのタイミングの前後における、前記デジタルフィルタからの出力信号の値に基づいて、前記出力信号の振幅を算出し、算出された値に基づいて第２のゲインを求めて出力する振幅制御部と、
前記第１及び第２のゲインに基づいて前記デジタルフィルタのフィルタ係数を算出する係数演算部とを備え、
前記ゼロクロスポイント制御部は、前記ゼロクロスポイント制御部で検出された値が目標値に近づくように前記第１のゲインを求め、
前記係数演算部は、前記振幅が目標振幅に近づくように、前記第２のゲインを求める
フィルタ係数制御器。
【請求項３】
請求項２に記載のフィルタ係数制御器において、
前記エッジ検出器は、前記デジタルフィルタの出力信号のエッジのタイミングが所定の条件を満たさない場合には、エッジの検出を行わない
フィルタ係数制御器。
【請求項４】
請求項２に記載のフィルタ係数制御器において、
前記係数演算部で算出された前記デジタルフィルタのフィルタ係数の総和を算出し、前記総和に基づいて第３のゲインを求めて出力するＤＣ成分制御部を更に備え、
前記係数演算部は、前記第３のゲインに基づいて前記デジタルフィルタのフィルタ係数を算出し、
前記ＤＣ成分制御部は、前記総和が目標とする総和に近づくように前記第３のゲインを求める
フィルタ係数制御器。
【請求項５】
請求項２に記載のフィルタ係数制御器において、
前記係数演算部で算出された前記デジタルフィルタのフィルタ係数の正負を１つおきに反転し、反転された前記フィルタ係数及び反転されなかった前記フィルタ係数の総和を算出し、前記総和に基づいて第３のゲインを求めて出力するＡＣ成分制御部を更に備え、
前記係数演算部は、前記第３のゲインにも基づいて前記デジタルフィルタのフィルタ係数を算出し、
前記ＡＣ成分制御部は、前記総和が目標とする総和に近づくように前記第３のゲインを求める
フィルタ係数制御器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−６０３６９（Ｐ２０１１−６０３６９Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０８２４３（Ｐ２００９−２０８２４３）
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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