信号処理装置、信号処理方法及び信号再生装置
【課題】信号処理装置において、ビット誤り率を低減すること。
【解決手段】実施形態によれば、信号処理装置は、再生信号に対して第１のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第１のＰＲ信号を出力する第１のＰＲ等化器と、再生信号に対して第２のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第２のＰＲ信号を出力する第２のＰＲ等化器と、第１のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第１のビタビ等化器と、第２のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第２のビタビ等化器とを具備し、第１のビタビ等化器から出力される事後確率値の対数尤度比と、第２のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比とに応じて入力信号を復元する。
【解決手段】実施形態によれば、信号処理装置は、再生信号に対して第１のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第１のＰＲ信号を出力する第１のＰＲ等化器と、再生信号に対して第２のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第２のＰＲ信号を出力する第２のＰＲ等化器と、第１のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第１のビタビ等化器と、第２のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第２のビタビ等化器とを具備し、第１のビタビ等化器から出力される事後確率値の対数尤度比と、第２のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比とに応じて入力信号を復元する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ハードディスクドライブ、ＤＶＤドライブ等の記録再生装置、あるいは伝送信号を復調する受信装置、並びにこれらの装置に用いられる信号処理装置、信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ＢＤドライブ等の記録再生装置においては、高密度記録化が進んできており、パーシャルレスポンス最尤（ＰＲＭＬ：Partial Response Maximum Likelihood）信号処理方式が採用されている。
【０００３】
従来の記録再生装置では、再生信号の二値化方式として、波形スライス方式を採用している。波形スライスとは、再生信号の振幅がある閾値よりも高いか低いかにより二値化するものである。しかし、高密度化により再生信号の振幅が低下するため、波形スライスによる二値化では多くの識別誤りが発生する。ＰＲＭＬ信号処理方式は従来のレベルスライス方式に比べ、高密度に記録された情報においても高い信号品質が得られる。
【０００４】
ＰＲＭＬ信号処理方式では、ＰＲ等化器を介して入力信号をビタビ等化器に供給し、ビタビ等化器から復号信号を出力する。ビタビ等化器は、各サンプル点における実際の入力信号と想定される全てのパスとの誤差を累積加算し、累積加算値が最も小さいパスを選択する。選択したパスに対応するビット系列を復号信号として出力する。ＰＲＭＬ信号処理方式では、ＰＲ等化器においてどのようなパーシャルレスポンス応答に等化するかにより復号の精度が決定される。
【０００５】
従来、再生信号を複数のＰＲ等化器に供給して複数のパーシャルレスポンス信号に等化して、得られた複数のパーシャルレスポンス信号を適当な比で重み付け加算し、得られた１つのパーシャルレスポンス信号をビタビ等化器に入力する装置が開発されている。しかし、この装置は特性（ビット誤り率）の改善効果が小さい。この装置は複数のＰＲターゲットから１つのメトリックを導出してビタビ等化するだけであり、１つのＰＲターゲットに対してＰＲ等化を行う装置でもＰＲ等化器を構成するＦＩＲフィルタのタップ係数を適切に選べば、この装置と同程度の特性（ビット誤り率）が得られる。
【０００６】
なお、伝送信号を復号する受信装置でもＰＲＭＬ信号処理方式を採用することがあり、同様な現象が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１２１２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は信号再生装置、あるいは受信装置に用いられる信号処理装置、信号処理方法のビット誤り率を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、信号処理装置は、第１、第２の波形等化手段と、第１、第２のビタビ手段とを具備する。第１の波形等化手段は、入力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力し、第２の波形等化手段は、入力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する。第１のビタビ手段は、第１の波形等化手段の出力をビタビ復号し、第２のビタビ手段は、第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する。第１のビタビ手段の出力と第２のビタビ手段の出力とに応じて入力信号が復元される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るハードディスクドライブの回路構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係るリード・ライトブロック内の再生信号の処理回路の構成を示す図。
【図３】第１実施形態の第１の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図４】第１実施形態の第２の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図５】第１実施形態の第３の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図６】第１実施形態におけるＰＲターゲットの選択のための回路構成を示す図。
【図７】図２の信号処理回路によるビット誤り率の改善効果を示す図である。
【図８】図３、図４の信号処理回路によるビット誤り率の改善効果を示す図である。
【図９】第２実施形態に係るリード・ライトブロック内の再生信号の処理回路の構成を示す図。
【図１０】第２実施形態の第１の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図１１】第２実施形態の第２の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図１２】第２実施形態の第３の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
第１実施形態
図１は一実施形態としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２の回路構成を示す。ＨＤＤ２は、ホストシステムとしてのコントローラ６からの要求に応じてディスク（磁気ディスク）１２の記録面上にデータ（誤り訂正符号化データを含む）を書き込み、或いは当該記録面からデータを読み出すための記憶装置である。
【００１３】
ディスク１２はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１４に固定されており、ＳＰＭ１４が駆動されることにより一定の速度で回転する。ディスク１２の例えば一方のディスク面は、データが磁気記録される記録面をなしている。ヘッド（磁気ヘッド）１６はディスク１２の記録面に対応して配置される。ヘッド１６はアクチュエータ１８の一端に固定されている。アクチュエータ１８の他端はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２０に固定されている。ヘッド１６は、ＶＣＭ２０が駆動されることにより、ＶＣＭ２０の軸を中心とした円弧軌道のうちディスク１２の面に重なる範囲を移動する。
【００１４】
図１の構成では、単一枚のディスク１２を備えたＨＤＤ２を想定している。しかし、複数のディスク１２がある間隙をもった状態でＳＰＭ１４に固定された構成であっても構わない。この場合、複数のアクチュエータ１８が、複数のディスク１２の間隙に適合するように重なった状態でＶＣＭ２０に固定される。複数のアクチュエータ１８の一端にはそれぞれヘッド１６が固定されている。したがってＳＰＭ１４が駆動されると、全てのディスク１２は同時に回転し、ＶＣＭ２０が駆動されると、全てのヘッド１６は同時に移動する。また、図１の構成では、ディスク１２の一方の面が記録面をなしている。しかし、ディスク１２の両面がいずれも記録面をなし、両記録面にそれぞれ対応してヘッド１６が配置されても構わない。
【００１５】
ＣＰＵ２２はＨＤＤ２の主コントローラとして機能する。ＣＰＵ２２はモータドライバ２４を介してＳＰＭ１４の起動・停止及び回転速度維持のための制御を行う。ＣＰＵ２２はまたモータドライバ２４を介してＶＣＭ２０を駆動制御することで、ヘッド１６を目標とするトラックに移動させて、当該トラックの目標とする範囲内に整定するための制御を行う。
【００１６】
ヘッド１６の位置決めはＳＰＭ１４の起動後の定常回転状態で行われる。図示していないが、ディスク１２の円周方向に等間隔にサーボ領域が配置されている。このため、ヘッド１６によってディスク１２から読み出され、ヘッドＩＣ２６で増幅されたアナログ信号中には、サーボ領域に記録されているサーボ信号が時間的に等間隔に現れることになる。リード・ライトＩＣ２８（リード・ライトＩＣ２８に含まれているサーボブロック３０）とゲートアレイ３４とは、この状態を利用して上記アナログ信号を処理することにより、ヘッド１６の位置決めのための信号を生成する。ＣＰＵ２２はこの信号をもとにモータドライバ２４を制御することにより、当該モータドライバ２４からＶＣＭ２０に、ヘッド１６の位置決めのための電流（ＶＣＭ電流）をリアルタイムで供給させる。
【００１７】
ＣＰＵ２２は、上述のようにモータドライバ２４を介してＳＰＭ１４及びＶＣＭ２０を制御する一方で、ＨＤＤ２内の他の要素の制御及びコマンド処理などを行う。ＣＰＵ２２はＣＰＵバス３６に接続されている。
【００１８】
ＣＰＵバス３６には、リード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）３８、ＲＡＭ４０が接続されている。ＲＡＭ４０は、例えばＣＰＵ２２が使用する種々の変数を格納するのに用いられる。ＲＡＭ４０の記憶領域の一部は、ＣＰＵ２２のワーク領域として用いられる。
【００１９】
リード・ライトＩＣ２８は、サーボブロック３０とリード・ライトブロック３２とを有する。サーボブロック３０は、サーボ信号の抽出を含む、ヘッド１６の位置決めに必要な信号処理を行う。リード・ライトブロック３２は、データの読み出し・書き込みのための信号処理（誤り訂正符号化・復号化処理を含む）を行う。ゲートアレイ３４は、サーボブロック３０によるサーボ信号の抽出のための信号を含む、制御用の諸信号を生成する。
【００２０】
ＨＤＣ３８は、ＣＰＵバス３６以外に、リード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４に接続されている。ＨＤＣ３８はコントローラ６から転送されるコマンド（ライトコマンド、リードコマンド等）を受信し、且つホストとＨＤＣ３８との間のデータ転送を制御する、ホストインタフェース制御機能を有する。
【００２１】
リード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４、及びＨＤＣ３８は、それぞれ制御用レジスタを有する。これらの制御用レジスタは、それぞれＣＰＵ２２のメモリ空間の一部に割り当てられており、ＣＰＵ２２はこの一部の領域に対してアクセスすることで、制御用レジスタを介してリード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４、またはＨＤＣ３８を制御する。
【００２２】
図２はリード・ライトブロック３２内の再生信号の処理回路の構成を示す。ヘッド１６によってディスク１２から読み出され、ヘッドＩＣ２６で増幅されたアナログ信号がＡ／Ｄ変換器５２に供給される。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されたデジタル信号は２つの異なるＰＲ等化器５４ａ、５４ｂを介してビタビ等化器５６ａ、５６ｂに供給される。ＰＲ等化器５４ａ、５４ｂは入力信号を異なるＰＲターゲット（ＰＲ特性）に応じた波形等化処理を行い、ＰＲ応答を表すＰＲ信号を出力する。ビタビ等化器５６ａ、５６ｂはＰＲ等化器５４ａ、５４ｂのＰＲターゲットの状態遷移を有する。ビタビ等化器５６ａ、５６ｂはＰＲ等化器５４ａ、５４ｂから出力されたＰＲ信号（再生信号系列）ｙｋを入力し、ビタビ復号処理を行い、硬判定値ｄｋ（これは実際には使用されない）、軟判定値である事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを出力する。ビタビ等化器５６ａ、５６ｂの出力は合成器５８に供給される。
【００２３】
ビタビ等化器５６ａの出力のうち事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔが合成器５８に供給され、ビタビ等化器５６ｂの出力のうち外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが合成器５８に供給される。合成器５８は両者を適当な重み係数を掛けて加算する。加算結果は新たな事後確率値の対数尤度比Ｌｎｅｗｐｏｓｔとされる。この加算結果を硬判定することにより、ビット誤り率の改善された再生信号系列を得ることができる。
【００２４】
例えば、記録再生系をＰＲ（ｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３）特性と仮定する。括弧内はインパルス応答列である。つまり、記録ビット“１”に対して再生信号のサンプル値はｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３の振幅を持つ系列として現れ、それより外側のサンプル点では０となる。ＰＲ等化器５４ａ、５４ｂはヘッドからの再生信号を目標のＰＲ特性（ＰＲターゲット）に応じた応答波形（パーシャルレスポンス波形信号）に合わせ込む（波形等化する）ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）型フィルタからなる。記録再生系の信号特性と似通ったＰＲ特性を選択することにより、等化による雑音成分の増幅が抑制される。
【００２５】
ＦＩＲ型フィルタはＭＭＳＥ（最小二乗誤差：Minimum Mean Square Error）基準やビット誤り率最小基準など設計基準が異なるものを用いても良い。
【００２６】
ビタビ等化器５６ａ、５６ｂはブランチメトリック計算回路、加算・比較・選択（ＡＣＳ）回路、パスメモリ、パス決定回路、パスメトリックメモリからなる。ブランチメトリック計算回路はＰＲ等化器５４ａ、５４ｂからの入力を用いて、ブランチメトリック計算を行う。加算・比較・選択回路はブランチメトリック計算回路の出力を用いてパスメトリックメモリに記憶されているパスメトリックとの加算、比較、選択を行い、パスとパスメトリックを決定する。パスメモリはパスの選択の経過を保存している。保持された選択結果をもとに、パス決定回路にて、最終的な復号信号が決定され、出力される。
【００２７】
以下、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの詳細を説明する。Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ（最大事後確率：Maximum A Posteriori probability）アルゴリズムを利用する等化器や軟判定値を出力するビタビ等化器などを用いた場合、等化器から出力される事後確率値の対数尤度比は式（１）で表わされる。
【数１】
【００２８】
ただし、ｄｋは時刻ｋでの情報ビット（＋１または−１）であり、ｙは入力された再生信号系列である。時刻ｋ、ｋ−１におけるトレリス線図の状態をｓｋ、ｓｋ−１と定義すると、式（１）は式（２）と書き換えることができる。
【数２】
【００２９】
ただし ｐ（ｓｋ−１，ｓｋ，ｙ）は再生信号系列ｙと状態ｓｋ−１からｓｋへの遷移結合確率である。ここで、マルコフ性を仮定するとｐ（ｓｋ−１，ｓｋ，ｙ）は式（３）となる。
【数３】
【００３０】
また、γ（ｓｋ−１，ｓｋ）は、
γｋ（ｓｋ−１，ｓｋ）
＝ｐ（ｓｋ，ｙｋ|ｓｋ−１）ｐ（ｓｋ|ｓｋ−１）
＝ｑ（ｄｋ|ｓｋ−１，ｓｋ）ｐ（ｙｋ|ｄｋ）Ｐ（ｄｋ）
と表わされる。ただし、ｑ（ｄｋ|ｓｋ−１，ｓｋ）はｄ＝＋１，−１に対して状態ｓｋ−１からｓｋへの遷移ブランチが存在すれば１、存在しなければ０である。また、ｐ（ｄｋ）はｄｋに関する事前情報であり、ｐ（ｙｋ|ｄｋ）は、最尤復号におけるビタビアルゴリズムのブランチメトリック値である。したがって、式（１）から式（７）より、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔは次式で表わすことができる。
【数４】
【００３１】
次に、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔは、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔから事前値の対数尤度比Ｌａｐｐ及びブランチメトリック値の対数尤度比Ｌｃｈを引いたものであるので、式（９）で表わすことができる。
【数５】
【００３２】
この合成器５８の出力値を硬判定することにより、ビット誤り率の改善された再生信号列を得ることができる。合成器５８の重みαは経験則から所定値に設定してもよいし、ノイズの状態で調整する可変値としてもよい。例えば、記録時にリトライする場合があるが、そのような場合は誤り率が高いと判断して、重みαを可変することが考えられる。
【００３３】
図３はビタビ等化器（合成器５８）の後段に誤り訂正復号器６０を有する変形例を示す。
【数６】
【００３４】
後段の誤り訂正復号器６０に事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとして入力する。誤り訂正復号器６０は、例えば、ターボ符号やＬＤＰＣ（低密度パリティチェック：Low Density Parity Check）符号などの復号、あるいは軟判定出力値を硬判定した結果を利用してＲＳ（リードソロモン：Reed Solomon）符号の消失訂正を行う。これにより、ビット誤り率を大きく改善できる。
【００３５】
図４は誤り訂正復号器として硬判定値及び軟判定値（外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔ）を出力する復号器６４を用いる変形例を示す。ビタビ等化器６２ａ、６２ｂは事前値の対数尤度比Ｌａｐｐ及び再生信号を入力して、硬判定値ｄｋと事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔ、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを出力する。誤り訂正復号器６４から出力される軟判定値（外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔ）をビタビ等化器６２ａ、６２ｂの事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとしてフィードバックすると、ターボ符号と同様な原理（２つの再帰的組織畳み込み(RSC：Recursive Systematic convolutional)符号器をインターリーバで接続することで非常に長い符号語を生成し、復号器はそれぞれのRSC符号器に対応した復号器で構成され、対数尤度比をやり取りすることで効率的に復号を行う）により、情報の信頼性を高めることができ、ビット誤り率をさらに改善できる。
【００３６】
上述の説明では、ＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器の個数を２個としているが、図５に示すようにＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器をＮ個（Ｎ＞１）用意してもよい。図５は図２の例の変形例を示すが、図３、図４のいずれもＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器をＮ個用意してもよい。
【００３７】
ビタビ等化器５６ａの出力のうち事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔが加算器６６に供給され、ビタビ等化器５６ｂ、５６ｃ、…の出力のうち外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが合成器６８に供給され、合成値が加算器６６に供給される。合成器６８は外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔに適当な重み係数αを掛けて加算する。すなわち、合成器６８は式（１１）に示すように、第２から第Ｎまでのビタビ等化器５６ｂ、５６ｃ、…から出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを重みα倍したものの総和と、第１のビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔとの加算結果を出力する。
【数７】
【００３８】
次に、ビット誤り率が良くなる異なる２つのＰＲターゲットの効率的な選び方について説明する。第１のビタビ等化器５６ａの出力のうち事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔが使われ、第２（第３、…）のビタビ等化器５６ｂ（５６ｃ、…）の出力のうち外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが使われるので、第１のＰＲ等化器５４ａのＰＲターゲットとしては、ビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔの相互情報量が高くなるものを選び、第２のＰＲ等化器５４ｂのＰＲターゲットとしては、ビタビ等化器５６ｂから出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの相互情報量が高くなるものを選ぶ。これにより、組み合わせを考慮することなく、最適な２つのＰＲターゲットを選ぶことが可能となる。
【００３９】
図６にＰＲターゲットを決定するための相互情報量を算出する処理構成を示す。ヘッド１６により再生され、ヘッドＩＣ２６により増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器５２に入力されデジタル化された後、任意のＦＩＲ型フィルタからなるＰＲ等化器５４によって、ターゲットのＰＲ信号となるようにＰＲ等化される。ＰＲ等化された再生信号は、当該ＰＲターゲットの状態遷移を有するビタビ等化器５６に入力される。ビタビ等化器５６から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが相互情報量算出器７０に入力され、それぞれの相互情報量が算出される。
【００４０】
なお、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔの相互情報量とは事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔから再生信号に関する情報がどの程度分かっているかを０から１の値で示すものである。そのため、ビタビ等化器５６から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔのヒストグラムを取り、再生信号が＋１の場合のビタビ等化器５６から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔの確率密度関数および再生信号が−１の場合のビタビ等化器５６から出力される事後確率値Ｌｐｏｓｔの確率密度関数を推定し、得られた確率密度関数について積分を行うことにより、式（１２）のように算出される。
【００４１】
同様にして、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの相互情報量も式（１３）のように算出される。
【数８】
【００４２】
これにより、任意のＰＲターゲットで事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔおよび外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの相互情報量を求め、第１のＰＲターゲットとして事後確率値の相互情報量Ｌｐｏｓｔが最も高いもの、第２のＰＲターゲットとして外部値の相互情報量Ｌｅｘｔが最も高いものを選択することができる。
【００４３】
第１の実施形態によれば、異なる複数のＰＲターゲットについて複数のＰＲ等化器、複数のビタビ等化器を設け、異なる複数のＰＲターゲットについてビタビ等化まで行い、第１のビタビ等化器から出力される事後確率値の対数尤度比と、第２以降のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比との合成値を新たな事後確率値の対数尤度比とみなすことで、ビタビ等化後あるいは誤り訂正後のビット誤り率が改善される。
【００４４】
図７、図８は実施形態によるビット誤り率の改善効果を示す図である。図７、図８の右側の特性（測定値を＋で示す）はＰＲ等化器、ビタビ等化器が１つ（ＰＲターゲットはＰＲ（３０，３１，０，−１）、ＡＲタップ係数は２である)の場合のビット誤り率（ＢＥＲ：bit error rate）を示す。なお、ＡＲタップ係数とは、ＡＲＭＬ（Autoregressive Maximum-Likelihood））で用いる雑音の白色化のタップ数である。左側の特性（測定値を×で示す）はＰＲ等化器、ビタビ等化器がそれぞれ２つ（ＰＲターゲットはＰＲ（３０，３１，０，−１）、ＡＲタップ係数１とＰＲ（３，４）、ＡＲタップ係数３である）の実施形態の場合のビット誤り率を示す。図７は誤り訂正復号器が無い（図２に示す）実施形態のビタビ等化器の出力におけるビット誤り率を示し、図８は誤り訂正復号器がある（図３、図４に示す）実施形態の誤り訂正復号器の出力におけるビット誤り率を示す。誤り訂正復号器は符号化率０．９３のＬＤＰＣ符号を復号するものとする。このように、誤り訂正復号器を用いると、ビット誤り率ＢＥＲはＳＮＲが大きくなると約１桁改善されることがわかる。
【００４５】
第２実施形態
複数のＰＲターゲットで等化する再生信号処理回路において、図９のような構成も可能である。第１実施形態と同様に、ビタビ等化器５６ｂは再生信号系列ｙｋを入力し、硬判定値ｄｋ（これは実際には使用されない）、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔ（これは実際には使用されない）、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを出力する。ビタビ等化器５６ｂから出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを重みα倍したものをビタビ等化器５６ａの事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとして入力する。ビタビ等化器５６ａは再生信号系列ｙｋと事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとから、硬判定値ｄｋ（これは実際には使用されない）、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔ、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔ（これは実際には使用されない）を算出する。ビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔを硬判定することにより、ビット誤り率の改善された再生信号系列を得ることができる。
【００４６】
第２実施形態も第１実施形態と同様に変形可能である。図１０、図１１は図９の第２実施形態を図３、図４と同様に誤り訂正復号器を付加した変形例である。図１２は図９の第２実施形態を図５と同様にＰＲターゲットをＮ個（Ｎ＞１）とし、ＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器をＮ個用意した変形例である。３番目以降のビタビ等化器５６から出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを重みα倍したものを１つ前のビタビ等化器５６の事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとして入力する。ビタビ等化器の数が増えても１番目のビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔを硬判定する点は変わらない。
【００４７】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、例えば図６の構成を用いて、第１のＰＲターゲットとして、事後確率値の対数尤度比の相互情報量が高いもの、２番目以降のＰＲターゲットとして外部値の対数尤度比の相互情報量が高いものを選択し、選択したターゲットを用いて等化を行う。そして、２番目以降のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比を重み付けしたものを１つ前のビタビ等化器の事前値の対数尤度比として入力することにより、ビタビ等化後、あるいは誤り訂正後のビット誤り率が改善される。
【００４８】
なお、上述の実施形態は磁気記録再生装置について行ったが、ＤＶＤ等の光学的記録再生装置について適用可能であるし、さらには伝送路を伝播した伝送信号を受信して、復調する受信装置にも適用可能である。
【００４９】
以上説明した実施形態によれば、信号処理装置は、再生信号に対して第１のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第１のＰＲ信号を出力する第１のＰＲ等化器と、再生信号に対して第２のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第２のＰＲ信号を出力する第２のＰＲ等化器と、第１のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第１のビタビ等化器と、第２のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第２のビタビ等化器とを具備し、第１のビタビ等化器から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと、第２のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔとに応じて入力信号を復元することにより、ビット誤り率の改善された入力信号を復元することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ハードディスクドライブ、ＤＶＤドライブ等の記録再生装置、あるいは伝送信号を復調する受信装置、並びにこれらの装置に用いられる信号処理装置、信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ＢＤドライブ等の記録再生装置においては、高密度記録化が進んできており、パーシャルレスポンス最尤（ＰＲＭＬ：Partial Response Maximum Likelihood）信号処理方式が採用されている。
【０００３】
従来の記録再生装置では、再生信号の二値化方式として、波形スライス方式を採用している。波形スライスとは、再生信号の振幅がある閾値よりも高いか低いかにより二値化するものである。しかし、高密度化により再生信号の振幅が低下するため、波形スライスによる二値化では多くの識別誤りが発生する。ＰＲＭＬ信号処理方式は従来のレベルスライス方式に比べ、高密度に記録された情報においても高い信号品質が得られる。
【０００４】
ＰＲＭＬ信号処理方式では、ＰＲ等化器を介して入力信号をビタビ等化器に供給し、ビタビ等化器から復号信号を出力する。ビタビ等化器は、各サンプル点における実際の入力信号と想定される全てのパスとの誤差を累積加算し、累積加算値が最も小さいパスを選択する。選択したパスに対応するビット系列を復号信号として出力する。ＰＲＭＬ信号処理方式では、ＰＲ等化器においてどのようなパーシャルレスポンス応答に等化するかにより復号の精度が決定される。
【０００５】
従来、再生信号を複数のＰＲ等化器に供給して複数のパーシャルレスポンス信号に等化して、得られた複数のパーシャルレスポンス信号を適当な比で重み付け加算し、得られた１つのパーシャルレスポンス信号をビタビ等化器に入力する装置が開発されている。しかし、この装置は特性（ビット誤り率）の改善効果が小さい。この装置は複数のＰＲターゲットから１つのメトリックを導出してビタビ等化するだけであり、１つのＰＲターゲットに対してＰＲ等化を行う装置でもＰＲ等化器を構成するＦＩＲフィルタのタップ係数を適切に選べば、この装置と同程度の特性（ビット誤り率）が得られる。
【０００６】
なお、伝送信号を復号する受信装置でもＰＲＭＬ信号処理方式を採用することがあり、同様な現象が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１２１２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は信号再生装置、あるいは受信装置に用いられる信号処理装置、信号処理方法のビット誤り率を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、信号処理装置は、第１、第２の波形等化手段と、第１、第２のビタビ手段とを具備する。第１の波形等化手段は、入力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力し、第２の波形等化手段は、入力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する。第１のビタビ手段は、第１の波形等化手段の出力をビタビ復号し、第２のビタビ手段は、第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する。第１のビタビ手段の出力と第２のビタビ手段の出力とに応じて入力信号が復元される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るハードディスクドライブの回路構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係るリード・ライトブロック内の再生信号の処理回路の構成を示す図。
【図３】第１実施形態の第１の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図４】第１実施形態の第２の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図５】第１実施形態の第３の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図６】第１実施形態におけるＰＲターゲットの選択のための回路構成を示す図。
【図７】図２の信号処理回路によるビット誤り率の改善効果を示す図である。
【図８】図３、図４の信号処理回路によるビット誤り率の改善効果を示す図である。
【図９】第２実施形態に係るリード・ライトブロック内の再生信号の処理回路の構成を示す図。
【図１０】第２実施形態の第１の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図１１】第２実施形態の第２の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【図１２】第２実施形態の第３の変形例に係る再生信号処理回路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
第１実施形態
図１は一実施形態としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２の回路構成を示す。ＨＤＤ２は、ホストシステムとしてのコントローラ６からの要求に応じてディスク（磁気ディスク）１２の記録面上にデータ（誤り訂正符号化データを含む）を書き込み、或いは当該記録面からデータを読み出すための記憶装置である。
【００１３】
ディスク１２はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１４に固定されており、ＳＰＭ１４が駆動されることにより一定の速度で回転する。ディスク１２の例えば一方のディスク面は、データが磁気記録される記録面をなしている。ヘッド（磁気ヘッド）１６はディスク１２の記録面に対応して配置される。ヘッド１６はアクチュエータ１８の一端に固定されている。アクチュエータ１８の他端はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２０に固定されている。ヘッド１６は、ＶＣＭ２０が駆動されることにより、ＶＣＭ２０の軸を中心とした円弧軌道のうちディスク１２の面に重なる範囲を移動する。
【００１４】
図１の構成では、単一枚のディスク１２を備えたＨＤＤ２を想定している。しかし、複数のディスク１２がある間隙をもった状態でＳＰＭ１４に固定された構成であっても構わない。この場合、複数のアクチュエータ１８が、複数のディスク１２の間隙に適合するように重なった状態でＶＣＭ２０に固定される。複数のアクチュエータ１８の一端にはそれぞれヘッド１６が固定されている。したがってＳＰＭ１４が駆動されると、全てのディスク１２は同時に回転し、ＶＣＭ２０が駆動されると、全てのヘッド１６は同時に移動する。また、図１の構成では、ディスク１２の一方の面が記録面をなしている。しかし、ディスク１２の両面がいずれも記録面をなし、両記録面にそれぞれ対応してヘッド１６が配置されても構わない。
【００１５】
ＣＰＵ２２はＨＤＤ２の主コントローラとして機能する。ＣＰＵ２２はモータドライバ２４を介してＳＰＭ１４の起動・停止及び回転速度維持のための制御を行う。ＣＰＵ２２はまたモータドライバ２４を介してＶＣＭ２０を駆動制御することで、ヘッド１６を目標とするトラックに移動させて、当該トラックの目標とする範囲内に整定するための制御を行う。
【００１６】
ヘッド１６の位置決めはＳＰＭ１４の起動後の定常回転状態で行われる。図示していないが、ディスク１２の円周方向に等間隔にサーボ領域が配置されている。このため、ヘッド１６によってディスク１２から読み出され、ヘッドＩＣ２６で増幅されたアナログ信号中には、サーボ領域に記録されているサーボ信号が時間的に等間隔に現れることになる。リード・ライトＩＣ２８（リード・ライトＩＣ２８に含まれているサーボブロック３０）とゲートアレイ３４とは、この状態を利用して上記アナログ信号を処理することにより、ヘッド１６の位置決めのための信号を生成する。ＣＰＵ２２はこの信号をもとにモータドライバ２４を制御することにより、当該モータドライバ２４からＶＣＭ２０に、ヘッド１６の位置決めのための電流（ＶＣＭ電流）をリアルタイムで供給させる。
【００１７】
ＣＰＵ２２は、上述のようにモータドライバ２４を介してＳＰＭ１４及びＶＣＭ２０を制御する一方で、ＨＤＤ２内の他の要素の制御及びコマンド処理などを行う。ＣＰＵ２２はＣＰＵバス３６に接続されている。
【００１８】
ＣＰＵバス３６には、リード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）３８、ＲＡＭ４０が接続されている。ＲＡＭ４０は、例えばＣＰＵ２２が使用する種々の変数を格納するのに用いられる。ＲＡＭ４０の記憶領域の一部は、ＣＰＵ２２のワーク領域として用いられる。
【００１９】
リード・ライトＩＣ２８は、サーボブロック３０とリード・ライトブロック３２とを有する。サーボブロック３０は、サーボ信号の抽出を含む、ヘッド１６の位置決めに必要な信号処理を行う。リード・ライトブロック３２は、データの読み出し・書き込みのための信号処理（誤り訂正符号化・復号化処理を含む）を行う。ゲートアレイ３４は、サーボブロック３０によるサーボ信号の抽出のための信号を含む、制御用の諸信号を生成する。
【００２０】
ＨＤＣ３８は、ＣＰＵバス３６以外に、リード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４に接続されている。ＨＤＣ３８はコントローラ６から転送されるコマンド（ライトコマンド、リードコマンド等）を受信し、且つホストとＨＤＣ３８との間のデータ転送を制御する、ホストインタフェース制御機能を有する。
【００２１】
リード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４、及びＨＤＣ３８は、それぞれ制御用レジスタを有する。これらの制御用レジスタは、それぞれＣＰＵ２２のメモリ空間の一部に割り当てられており、ＣＰＵ２２はこの一部の領域に対してアクセスすることで、制御用レジスタを介してリード・ライトＩＣ２８、ゲートアレイ３４、またはＨＤＣ３８を制御する。
【００２２】
図２はリード・ライトブロック３２内の再生信号の処理回路の構成を示す。ヘッド１６によってディスク１２から読み出され、ヘッドＩＣ２６で増幅されたアナログ信号がＡ／Ｄ変換器５２に供給される。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されたデジタル信号は２つの異なるＰＲ等化器５４ａ、５４ｂを介してビタビ等化器５６ａ、５６ｂに供給される。ＰＲ等化器５４ａ、５４ｂは入力信号を異なるＰＲターゲット（ＰＲ特性）に応じた波形等化処理を行い、ＰＲ応答を表すＰＲ信号を出力する。ビタビ等化器５６ａ、５６ｂはＰＲ等化器５４ａ、５４ｂのＰＲターゲットの状態遷移を有する。ビタビ等化器５６ａ、５６ｂはＰＲ等化器５４ａ、５４ｂから出力されたＰＲ信号（再生信号系列）ｙｋを入力し、ビタビ復号処理を行い、硬判定値ｄｋ（これは実際には使用されない）、軟判定値である事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを出力する。ビタビ等化器５６ａ、５６ｂの出力は合成器５８に供給される。
【００２３】
ビタビ等化器５６ａの出力のうち事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔが合成器５８に供給され、ビタビ等化器５６ｂの出力のうち外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが合成器５８に供給される。合成器５８は両者を適当な重み係数を掛けて加算する。加算結果は新たな事後確率値の対数尤度比Ｌｎｅｗｐｏｓｔとされる。この加算結果を硬判定することにより、ビット誤り率の改善された再生信号系列を得ることができる。
【００２４】
例えば、記録再生系をＰＲ（ｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３）特性と仮定する。括弧内はインパルス応答列である。つまり、記録ビット“１”に対して再生信号のサンプル値はｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３の振幅を持つ系列として現れ、それより外側のサンプル点では０となる。ＰＲ等化器５４ａ、５４ｂはヘッドからの再生信号を目標のＰＲ特性（ＰＲターゲット）に応じた応答波形（パーシャルレスポンス波形信号）に合わせ込む（波形等化する）ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）型フィルタからなる。記録再生系の信号特性と似通ったＰＲ特性を選択することにより、等化による雑音成分の増幅が抑制される。
【００２５】
ＦＩＲ型フィルタはＭＭＳＥ（最小二乗誤差：Minimum Mean Square Error）基準やビット誤り率最小基準など設計基準が異なるものを用いても良い。
【００２６】
ビタビ等化器５６ａ、５６ｂはブランチメトリック計算回路、加算・比較・選択（ＡＣＳ）回路、パスメモリ、パス決定回路、パスメトリックメモリからなる。ブランチメトリック計算回路はＰＲ等化器５４ａ、５４ｂからの入力を用いて、ブランチメトリック計算を行う。加算・比較・選択回路はブランチメトリック計算回路の出力を用いてパスメトリックメモリに記憶されているパスメトリックとの加算、比較、選択を行い、パスとパスメトリックを決定する。パスメモリはパスの選択の経過を保存している。保持された選択結果をもとに、パス決定回路にて、最終的な復号信号が決定され、出力される。
【００２７】
以下、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの詳細を説明する。Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ（最大事後確率：Maximum A Posteriori probability）アルゴリズムを利用する等化器や軟判定値を出力するビタビ等化器などを用いた場合、等化器から出力される事後確率値の対数尤度比は式（１）で表わされる。
【数１】
【００２８】
ただし、ｄｋは時刻ｋでの情報ビット（＋１または−１）であり、ｙは入力された再生信号系列である。時刻ｋ、ｋ−１におけるトレリス線図の状態をｓｋ、ｓｋ−１と定義すると、式（１）は式（２）と書き換えることができる。
【数２】
【００２９】
ただし ｐ（ｓｋ−１，ｓｋ，ｙ）は再生信号系列ｙと状態ｓｋ−１からｓｋへの遷移結合確率である。ここで、マルコフ性を仮定するとｐ（ｓｋ−１，ｓｋ，ｙ）は式（３）となる。
【数３】
【００３０】
また、γ（ｓｋ−１，ｓｋ）は、
γｋ（ｓｋ−１，ｓｋ）
＝ｐ（ｓｋ，ｙｋ|ｓｋ−１）ｐ（ｓｋ|ｓｋ−１）
＝ｑ（ｄｋ|ｓｋ−１，ｓｋ）ｐ（ｙｋ|ｄｋ）Ｐ（ｄｋ）
と表わされる。ただし、ｑ（ｄｋ|ｓｋ−１，ｓｋ）はｄ＝＋１，−１に対して状態ｓｋ−１からｓｋへの遷移ブランチが存在すれば１、存在しなければ０である。また、ｐ（ｄｋ）はｄｋに関する事前情報であり、ｐ（ｙｋ|ｄｋ）は、最尤復号におけるビタビアルゴリズムのブランチメトリック値である。したがって、式（１）から式（７）より、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔは次式で表わすことができる。
【数４】
【００３１】
次に、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔは、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔから事前値の対数尤度比Ｌａｐｐ及びブランチメトリック値の対数尤度比Ｌｃｈを引いたものであるので、式（９）で表わすことができる。
【数５】
【００３２】
この合成器５８の出力値を硬判定することにより、ビット誤り率の改善された再生信号列を得ることができる。合成器５８の重みαは経験則から所定値に設定してもよいし、ノイズの状態で調整する可変値としてもよい。例えば、記録時にリトライする場合があるが、そのような場合は誤り率が高いと判断して、重みαを可変することが考えられる。
【００３３】
図３はビタビ等化器（合成器５８）の後段に誤り訂正復号器６０を有する変形例を示す。
【数６】
【００３４】
後段の誤り訂正復号器６０に事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとして入力する。誤り訂正復号器６０は、例えば、ターボ符号やＬＤＰＣ（低密度パリティチェック：Low Density Parity Check）符号などの復号、あるいは軟判定出力値を硬判定した結果を利用してＲＳ（リードソロモン：Reed Solomon）符号の消失訂正を行う。これにより、ビット誤り率を大きく改善できる。
【００３５】
図４は誤り訂正復号器として硬判定値及び軟判定値（外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔ）を出力する復号器６４を用いる変形例を示す。ビタビ等化器６２ａ、６２ｂは事前値の対数尤度比Ｌａｐｐ及び再生信号を入力して、硬判定値ｄｋと事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔ、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを出力する。誤り訂正復号器６４から出力される軟判定値（外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔ）をビタビ等化器６２ａ、６２ｂの事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとしてフィードバックすると、ターボ符号と同様な原理（２つの再帰的組織畳み込み(RSC：Recursive Systematic convolutional)符号器をインターリーバで接続することで非常に長い符号語を生成し、復号器はそれぞれのRSC符号器に対応した復号器で構成され、対数尤度比をやり取りすることで効率的に復号を行う）により、情報の信頼性を高めることができ、ビット誤り率をさらに改善できる。
【００３６】
上述の説明では、ＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器の個数を２個としているが、図５に示すようにＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器をＮ個（Ｎ＞１）用意してもよい。図５は図２の例の変形例を示すが、図３、図４のいずれもＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器をＮ個用意してもよい。
【００３７】
ビタビ等化器５６ａの出力のうち事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔが加算器６６に供給され、ビタビ等化器５６ｂ、５６ｃ、…の出力のうち外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが合成器６８に供給され、合成値が加算器６６に供給される。合成器６８は外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔに適当な重み係数αを掛けて加算する。すなわち、合成器６８は式（１１）に示すように、第２から第Ｎまでのビタビ等化器５６ｂ、５６ｃ、…から出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを重みα倍したものの総和と、第１のビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔとの加算結果を出力する。
【数７】
【００３８】
次に、ビット誤り率が良くなる異なる２つのＰＲターゲットの効率的な選び方について説明する。第１のビタビ等化器５６ａの出力のうち事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔが使われ、第２（第３、…）のビタビ等化器５６ｂ（５６ｃ、…）の出力のうち外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが使われるので、第１のＰＲ等化器５４ａのＰＲターゲットとしては、ビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔの相互情報量が高くなるものを選び、第２のＰＲ等化器５４ｂのＰＲターゲットとしては、ビタビ等化器５６ｂから出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの相互情報量が高くなるものを選ぶ。これにより、組み合わせを考慮することなく、最適な２つのＰＲターゲットを選ぶことが可能となる。
【００３９】
図６にＰＲターゲットを決定するための相互情報量を算出する処理構成を示す。ヘッド１６により再生され、ヘッドＩＣ２６により増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器５２に入力されデジタル化された後、任意のＦＩＲ型フィルタからなるＰＲ等化器５４によって、ターゲットのＰＲ信号となるようにＰＲ等化される。ＰＲ等化された再生信号は、当該ＰＲターゲットの状態遷移を有するビタビ等化器５６に入力される。ビタビ等化器５６から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔが相互情報量算出器７０に入力され、それぞれの相互情報量が算出される。
【００４０】
なお、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔの相互情報量とは事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔから再生信号に関する情報がどの程度分かっているかを０から１の値で示すものである。そのため、ビタビ等化器５６から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔのヒストグラムを取り、再生信号が＋１の場合のビタビ等化器５６から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔの確率密度関数および再生信号が−１の場合のビタビ等化器５６から出力される事後確率値Ｌｐｏｓｔの確率密度関数を推定し、得られた確率密度関数について積分を行うことにより、式（１２）のように算出される。
【００４１】
同様にして、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの相互情報量も式（１３）のように算出される。
【数８】
【００４２】
これにより、任意のＰＲターゲットで事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔおよび外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔの相互情報量を求め、第１のＰＲターゲットとして事後確率値の相互情報量Ｌｐｏｓｔが最も高いもの、第２のＰＲターゲットとして外部値の相互情報量Ｌｅｘｔが最も高いものを選択することができる。
【００４３】
第１の実施形態によれば、異なる複数のＰＲターゲットについて複数のＰＲ等化器、複数のビタビ等化器を設け、異なる複数のＰＲターゲットについてビタビ等化まで行い、第１のビタビ等化器から出力される事後確率値の対数尤度比と、第２以降のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比との合成値を新たな事後確率値の対数尤度比とみなすことで、ビタビ等化後あるいは誤り訂正後のビット誤り率が改善される。
【００４４】
図７、図８は実施形態によるビット誤り率の改善効果を示す図である。図７、図８の右側の特性（測定値を＋で示す）はＰＲ等化器、ビタビ等化器が１つ（ＰＲターゲットはＰＲ（３０，３１，０，−１）、ＡＲタップ係数は２である)の場合のビット誤り率（ＢＥＲ：bit error rate）を示す。なお、ＡＲタップ係数とは、ＡＲＭＬ（Autoregressive Maximum-Likelihood））で用いる雑音の白色化のタップ数である。左側の特性（測定値を×で示す）はＰＲ等化器、ビタビ等化器がそれぞれ２つ（ＰＲターゲットはＰＲ（３０，３１，０，−１）、ＡＲタップ係数１とＰＲ（３，４）、ＡＲタップ係数３である）の実施形態の場合のビット誤り率を示す。図７は誤り訂正復号器が無い（図２に示す）実施形態のビタビ等化器の出力におけるビット誤り率を示し、図８は誤り訂正復号器がある（図３、図４に示す）実施形態の誤り訂正復号器の出力におけるビット誤り率を示す。誤り訂正復号器は符号化率０．９３のＬＤＰＣ符号を復号するものとする。このように、誤り訂正復号器を用いると、ビット誤り率ＢＥＲはＳＮＲが大きくなると約１桁改善されることがわかる。
【００４５】
第２実施形態
複数のＰＲターゲットで等化する再生信号処理回路において、図９のような構成も可能である。第１実施形態と同様に、ビタビ等化器５６ｂは再生信号系列ｙｋを入力し、硬判定値ｄｋ（これは実際には使用されない）、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔ（これは実際には使用されない）、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを出力する。ビタビ等化器５６ｂから出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを重みα倍したものをビタビ等化器５６ａの事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとして入力する。ビタビ等化器５６ａは再生信号系列ｙｋと事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとから、硬判定値ｄｋ（これは実際には使用されない）、事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔ、外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔ（これは実際には使用されない）を算出する。ビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔを硬判定することにより、ビット誤り率の改善された再生信号系列を得ることができる。
【００４６】
第２実施形態も第１実施形態と同様に変形可能である。図１０、図１１は図９の第２実施形態を図３、図４と同様に誤り訂正復号器を付加した変形例である。図１２は図９の第２実施形態を図５と同様にＰＲターゲットをＮ個（Ｎ＞１）とし、ＰＲ等化器及び対応するビタビ等化器をＮ個用意した変形例である。３番目以降のビタビ等化器５６から出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔを重みα倍したものを１つ前のビタビ等化器５６の事前値の対数尤度比Ｌａｐｐとして入力する。ビタビ等化器の数が増えても１番目のビタビ等化器５６ａから出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔを硬判定する点は変わらない。
【００４７】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、例えば図６の構成を用いて、第１のＰＲターゲットとして、事後確率値の対数尤度比の相互情報量が高いもの、２番目以降のＰＲターゲットとして外部値の対数尤度比の相互情報量が高いものを選択し、選択したターゲットを用いて等化を行う。そして、２番目以降のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比を重み付けしたものを１つ前のビタビ等化器の事前値の対数尤度比として入力することにより、ビタビ等化後、あるいは誤り訂正後のビット誤り率が改善される。
【００４８】
なお、上述の実施形態は磁気記録再生装置について行ったが、ＤＶＤ等の光学的記録再生装置について適用可能であるし、さらには伝送路を伝播した伝送信号を受信して、復調する受信装置にも適用可能である。
【００４９】
以上説明した実施形態によれば、信号処理装置は、再生信号に対して第１のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第１のＰＲ信号を出力する第１のＰＲ等化器と、再生信号に対して第２のＰＲ特性に応じた波形等化処理を行い第２のＰＲ信号を出力する第２のＰＲ等化器と、第１のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第１のビタビ等化器と、第２のＰＲ等化器の出力をビタビ復号する第２のビタビ等化器とを具備し、第１のビタビ等化器から出力される事後確率値の対数尤度比Ｌｐｏｓｔと、第２のビタビ等化器から出力される外部値の対数尤度比Ｌｅｘｔとに応じて入力信号を復元することにより、ビット誤り率の改善された入力信号を復元することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力する第１の波形等化手段と、
前記入力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する第２の波形等化手段と、
前記第１の波形等化手段の出力をビタビ復号する第１のビタビ手段と、
前記第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する第２のビタビ手段とを具備し、
前記第１のビタビ手段の出力と前記第２のビタビ手段の出力とに応じて前記入力信号を復元する信号処理装置。
【請求項２】
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比と、前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成手段をさらに具備し、
前記合成手段の出力に基づいて前記入力信号を復元する請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記合成手段の出力を誤り訂正復号する復号手段をさらに具備し、
該復号手段はターボ符号復号器あるいは低密度パリティチェック符号復号器からなる請求項２記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記復号手段は外部値の対数尤度比を出力し、該対数尤度比は前記第１のビタビ手段と第２のビタビ手段へ事前値の対数尤度比として供給される請求項３記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記入力信号に対して第３のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第３のパーシャルレスポンス信号を出力する第３の波形等化手段と、
前記第３の波形等化手段の出力をビタビ復号する第３のビタビ手段と、
前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比と、前記第３のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成手段と、
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比と前記合成手段の出力とを加算する加算手段とをさらに具備し、
前記加算手段の出力に基づいて前記入力信号を復元する請求項２、請求項３、請求項４のいずれか一項記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比が事前値の対数尤度比として前記第１のビタビ手段に供給され、
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比に基づいて前記入力信号を復元する請求項１記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記第１のビタビ手段の出力を誤り訂正復号する復号手段をさらに具備し、
該復号手段はターボ符号復号器あるいは低密度パリティチェック符号復号器からなる請求項６記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記復号手段は外部値の対数尤度比を出力し、該対数尤度比は前記第２のビタビ手段へ事前値の対数尤度比として供給される請求項７記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記入力信号に対して第３のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第３のパーシャルレスポンス信号を出力する第３の波形等化手段と、
前記第３の波形等化手段の出力をビタビ復号する第３のビタビ手段とをさらに具備し、
前記第３のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比が事前値の対数尤度比として前記第２のビタビ手段に供給される請求項６、請求項７、請求項８のいずれか一項記載の信号処理装置。
【請求項１０】
入力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力する第１の波形等化ステップと、
前記入力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する第２の波形等化ステップと、
前記第１の波形等化手段の出力をビタビ復号する第１のビタビステップと、
前記第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する第２のビタビステップとを具備し、
前記第１のビタビステップの出力と前記第２のビタビステップの出力とに応じて前記入力信号を復元する信号処理方法。
【請求項１１】
前記第１のビタビステップから出力される事後確率値の対数尤度比と、前記第２のビタビステップから出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成ステップをさらに具備し、
前記合成ステップの出力に基づいて前記入力信号を復元する請求項１０記載の信号処理方法。
【請求項１２】
前記合成ステップの出力を誤り訂正復号する復号ステップをさらに具備し、
該復号ステップはターボ符号復号あるいは低密度パリティチェック符号復号を行う請求項１１記載の信号処理方法。
【請求項１３】
前記復号ステップは外部値の対数尤度比を出力し、
前記第１のビタビステップと第２のビタビステップは該外部値の対数尤度比を事前値の対数尤度比として用いてビタビ復号を行う請求項１２記載の信号処理方法。
【請求項１４】
前記第１のビタビステップは前記第２のビタビステップから出力される外部値の対数尤度比を事前値の対数尤度比として用いてビタビ復号を行い、
前記第１のビタビステップから出力される事後確率値の対数尤度比に基づいて前記入力信号を復元する請求項１０記載の信号処理方法。
【請求項１５】
前記第１のビタビステップの出力を誤り訂正復号する復号ステップをさらに具備し、
該復号ステップはターボ符号復号あるいは低密度パリティチェック符号復号を行う請求項１４記載の信号処理方法。
【請求項１６】
前記復号ステップは外部値の対数尤度比を出力し、該対数尤度比は前記第２のビタビステップへ事前値の対数尤度比として供給される請求項１５記載の信号処理方法。
【請求項１７】
ディスク状の記憶媒体から信号を読み取るヘッドと、
前記ヘッドの出力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力する第１の波形等化手段と、
前記ヘッドの出力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する第２の波形等化手段と、
前記第１の波形等化手段の出力をビタビ復号する第１のビタビ手段と、
前記第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する第２のビタビ手段とを具備し、
前記第１のビタビ手段の出力と前記第２のビタビ手段の出力とに応じて前記記憶媒体の信号を再生する信号再生装置。
【請求項１８】
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比と、前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成手段をさらに具備し、
前記合成手段の出力に基づいて前記記憶媒体の信号を再生する請求項１７記載の信号再生装置。
【請求項１９】
前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比が事前値の対数尤度比として前記第１のビタビ手段に供給され、
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比に基づいて前記記憶媒体の信号を再生する請求項１７記載の信号再生装置。
【請求項１】
入力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力する第１の波形等化手段と、
前記入力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する第２の波形等化手段と、
前記第１の波形等化手段の出力をビタビ復号する第１のビタビ手段と、
前記第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する第２のビタビ手段とを具備し、
前記第１のビタビ手段の出力と前記第２のビタビ手段の出力とに応じて前記入力信号を復元する信号処理装置。
【請求項２】
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比と、前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成手段をさらに具備し、
前記合成手段の出力に基づいて前記入力信号を復元する請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記合成手段の出力を誤り訂正復号する復号手段をさらに具備し、
該復号手段はターボ符号復号器あるいは低密度パリティチェック符号復号器からなる請求項２記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記復号手段は外部値の対数尤度比を出力し、該対数尤度比は前記第１のビタビ手段と第２のビタビ手段へ事前値の対数尤度比として供給される請求項３記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記入力信号に対して第３のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第３のパーシャルレスポンス信号を出力する第３の波形等化手段と、
前記第３の波形等化手段の出力をビタビ復号する第３のビタビ手段と、
前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比と、前記第３のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成手段と、
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比と前記合成手段の出力とを加算する加算手段とをさらに具備し、
前記加算手段の出力に基づいて前記入力信号を復元する請求項２、請求項３、請求項４のいずれか一項記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比が事前値の対数尤度比として前記第１のビタビ手段に供給され、
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比に基づいて前記入力信号を復元する請求項１記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記第１のビタビ手段の出力を誤り訂正復号する復号手段をさらに具備し、
該復号手段はターボ符号復号器あるいは低密度パリティチェック符号復号器からなる請求項６記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記復号手段は外部値の対数尤度比を出力し、該対数尤度比は前記第２のビタビ手段へ事前値の対数尤度比として供給される請求項７記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記入力信号に対して第３のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第３のパーシャルレスポンス信号を出力する第３の波形等化手段と、
前記第３の波形等化手段の出力をビタビ復号する第３のビタビ手段とをさらに具備し、
前記第３のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比が事前値の対数尤度比として前記第２のビタビ手段に供給される請求項６、請求項７、請求項８のいずれか一項記載の信号処理装置。
【請求項１０】
入力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力する第１の波形等化ステップと、
前記入力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する第２の波形等化ステップと、
前記第１の波形等化手段の出力をビタビ復号する第１のビタビステップと、
前記第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する第２のビタビステップとを具備し、
前記第１のビタビステップの出力と前記第２のビタビステップの出力とに応じて前記入力信号を復元する信号処理方法。
【請求項１１】
前記第１のビタビステップから出力される事後確率値の対数尤度比と、前記第２のビタビステップから出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成ステップをさらに具備し、
前記合成ステップの出力に基づいて前記入力信号を復元する請求項１０記載の信号処理方法。
【請求項１２】
前記合成ステップの出力を誤り訂正復号する復号ステップをさらに具備し、
該復号ステップはターボ符号復号あるいは低密度パリティチェック符号復号を行う請求項１１記載の信号処理方法。
【請求項１３】
前記復号ステップは外部値の対数尤度比を出力し、
前記第１のビタビステップと第２のビタビステップは該外部値の対数尤度比を事前値の対数尤度比として用いてビタビ復号を行う請求項１２記載の信号処理方法。
【請求項１４】
前記第１のビタビステップは前記第２のビタビステップから出力される外部値の対数尤度比を事前値の対数尤度比として用いてビタビ復号を行い、
前記第１のビタビステップから出力される事後確率値の対数尤度比に基づいて前記入力信号を復元する請求項１０記載の信号処理方法。
【請求項１５】
前記第１のビタビステップの出力を誤り訂正復号する復号ステップをさらに具備し、
該復号ステップはターボ符号復号あるいは低密度パリティチェック符号復号を行う請求項１４記載の信号処理方法。
【請求項１６】
前記復号ステップは外部値の対数尤度比を出力し、該対数尤度比は前記第２のビタビステップへ事前値の対数尤度比として供給される請求項１５記載の信号処理方法。
【請求項１７】
ディスク状の記憶媒体から信号を読み取るヘッドと、
前記ヘッドの出力信号に対して第１のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第１のパーシャルレスポンス信号を出力する第１の波形等化手段と、
前記ヘッドの出力信号に対して第２のパーシャルレスポンス特性に応じた波形等化処理を行い第２のパーシャルレスポンス信号を出力する第２の波形等化手段と、
前記第１の波形等化手段の出力をビタビ復号する第１のビタビ手段と、
前記第２の波形等化手段の出力をビタビ復号する第２のビタビ手段とを具備し、
前記第１のビタビ手段の出力と前記第２のビタビ手段の出力とに応じて前記記憶媒体の信号を再生する信号再生装置。
【請求項１８】
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比と、前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比とを重み付け係数を用いて加算する合成手段をさらに具備し、
前記合成手段の出力に基づいて前記記憶媒体の信号を再生する請求項１７記載の信号再生装置。
【請求項１９】
前記第２のビタビ手段から出力される外部値の対数尤度比が事前値の対数尤度比として前記第１のビタビ手段に供給され、
前記第１のビタビ手段から出力される事後確率値の対数尤度比に基づいて前記記憶媒体の信号を再生する請求項１７記載の信号再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２２７９７０（Ｐ２０１１−２２７９７０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８１８７（Ｐ２０１０−９８１８７）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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