專利名稱：用于高容量光盤系統(tǒng)的閾值交叉定時(shí)恢復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光學(xué)系統(tǒng)中提供閾值交叉定時(shí)恢復(fù)的方法，該光學(xué)系統(tǒng)被適配成從光盤讀出數(shù)據(jù)樣本，所述方法包括以下步驟藉助于光學(xué)系統(tǒng)在采樣時(shí)間從光盤讀出數(shù)據(jù)樣本；把讀出的數(shù)據(jù)信號樣本饋送到定時(shí)恢復(fù)裝置；藉助于定時(shí)恢復(fù)裝置確定定時(shí)誤差信息；以及根據(jù)定時(shí)誤差信息朝著同步的定時(shí)時(shí)刻調(diào)節(jié)采樣時(shí)間。
背景技術(shù)：
光盤是電子數(shù)據(jù)存儲媒體，它保存數(shù)字形式的數(shù)據(jù)以及通過光學(xué)系統(tǒng)中的激光而被寫入和讀出。這些光盤包括各種CD(緊湊盤)、DVD(數(shù)字通用盤)和BD(藍(lán)光盤)。數(shù)據(jù)以所謂的凹坑和陸地(ROM盤)以及標(biāo)記和空格(可重寫盤)而被存儲，它們藉助于光學(xué)系統(tǒng)中的激光被讀出，然后數(shù)據(jù)被變換成電信號。
在光學(xué)系統(tǒng)中，眾所周知，在讀光盤時(shí)使用閾值交叉定時(shí)恢復(fù)，這樣，從光盤讀出的數(shù)據(jù)信號的采樣時(shí)間通過比較實(shí)際的閾值交叉與采樣時(shí)鐘信號的閾值交叉而進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種閾值交叉定時(shí)恢復(fù)從進(jìn)入的數(shù)據(jù)本身得到定時(shí)信息以及不需要來自比特判定的幫助，這樣，不受判定錯(cuò)誤的有害的影響。閾值交叉定時(shí)恢復(fù)的一個(gè)特定情形是零交叉定時(shí)恢復(fù)，其中閾值被設(shè)置成零；由于在光盤上記錄的二進(jìn)制比特序列的無直流的特性，這對于光盤是可行的。零交叉定時(shí)恢復(fù)是在當(dāng)前的光盤中，即具有約27GB或更低的容量的光盤通常采用的恢復(fù)方案，其中在光盤上的數(shù)據(jù)典型地以游程長度限制(RLL，即Run LengthLimited)編碼法被編碼。
在光學(xué)系統(tǒng)中定時(shí)恢復(fù)時(shí)，要確定定時(shí)誤差信息(ψk)。在例如具有升余弦特性的無噪聲信道中，這個(gè)定時(shí)誤差信息(ψk)將是零，因?yàn)閿?shù)據(jù)信號樣本是同步地采樣的。然而，光學(xué)系統(tǒng)受到噪聲影響，并且可以具有像信道那樣的局部響應(yīng)，這導(dǎo)致對于比特同步采樣，只有定時(shí)誤差信息(ψk)的平均值是零，而它的瞬時(shí)值是抖動(dòng)的。當(dāng)光盤上的數(shù)據(jù)以RLL編碼記錄時(shí)，在27GB或更低的容量的光盤中，零交叉定時(shí)恢復(fù)只受到由數(shù)據(jù)引起的抖動(dòng)的非常弱的影響。然而，在具有大于27GB的容量的光盤中，由于信道比特長度更小，數(shù)據(jù)引起的抖動(dòng)變?yōu)楦鼑?yán)重的問題。
提高光盤的存儲密度是很重要的和受到注意的問題?，F(xiàn)在，已經(jīng)知道，在給定光學(xué)信道的特性下，嘗試通過使用更加先進(jìn)的信號處理、不同的調(diào)制方案(例如，多級技術(shù))、或不同的物理原理(例如超級分辨率技術(shù))來達(dá)到更高的存儲密度。然而，當(dāng)藉助于把信道比特長度變窄而增加光盤容量到例如29GB或更高時(shí)，在過渡(即，閾值交叉，例如零交叉)周圍的數(shù)據(jù)樣本不能避免碼間干擾(ISI)。數(shù)據(jù)引起的抖動(dòng)在31GB的光盤容量下由于強(qiáng)的ISI達(dá)到如此嚴(yán)重，從而使傳統(tǒng)的閾值交叉定時(shí)恢復(fù)變?yōu)椴豢尚械摹?br> 發(fā)明目的和概要本發(fā)明的目的是提供一種在光學(xué)系統(tǒng)中提供閾值交叉定時(shí)恢復(fù)的方法，其中數(shù)據(jù)引起的抖動(dòng)的影響得到緩和，特別是在高容量光盤(即具有約27GB或更高的容量的光盤)的情形下。
當(dāng)開頭段落的方法具有下列特征時(shí)可以達(dá)到這個(gè)目的，即在確定定時(shí)誤差信息的步驟中使用數(shù)據(jù)信號樣本的眼案，以及定時(shí)恢復(fù)裝置被適配成提取在眼案上二次眼的位置處的定時(shí)誤差信息。由此，即使在眼圖上的中心眼基本上閉合(即在零交叉周圍的數(shù)據(jù)信號樣本是非常抖動(dòng)的)時(shí)，也可以從數(shù)據(jù)信號樣本中提取定時(shí)誤差信息。閾值交叉定時(shí)恢復(fù)具有不需要數(shù)據(jù)輔助的優(yōu)點(diǎn)，所以，不受比特判定錯(cuò)誤的有害影響。藉助于本發(fā)明的方法，定時(shí)恢復(fù)從閾值交叉定時(shí)恢復(fù)的優(yōu)點(diǎn)獲益，而同時(shí)克服數(shù)據(jù)引起的抖動(dòng)的影響，特別是在高的和超高的光盤容量的情形下。
術(shù)語“眼案”是“眼圖”的同義詞；這樣的眼案是當(dāng)數(shù)據(jù)信號在與數(shù)據(jù)時(shí)鐘同步的示波器上被畫出時(shí)呈現(xiàn)的。這導(dǎo)致信號被切割成在示波器的屏幕上重疊的一個(gè)或多個(gè)碼元間隔的軌跡。
信號的眼案可包含一個(gè)或多個(gè)“眼”，即由重疊的信號波形包圍的區(qū)域，其中眼的形狀和尺寸提供系統(tǒng)對抗各種擾動(dòng)/噪聲的余量的指示。因此，最小的信號失真相應(yīng)于具有幾乎理想地張開的眼的眼案，以及由于碼間干擾和噪聲造成的信號波形的失真趨于使眼案上的眼閉合。理想的采樣時(shí)刻可以從眼出現(xiàn)零交叉的時(shí)刻得出。中心眼是一個(gè)在示波器顯示中在眼案上(垂直地)位于0/閾值周圍的眼；術(shù)語“二次眼”是指在示波器顯示上覆蓋相對于0/閾值垂直地移位的眼。
應(yīng)當(dāng)指出，只要合適，在眼案上二次眼的位置處定時(shí)誤差信息的提取不妨礙以其它方式同時(shí)或交替地提取定時(shí)誤差信息。
按照本發(fā)明的方法優(yōu)選地很適合于在讀出以二進(jìn)制調(diào)制和優(yōu)選地以游程長度限制(RLL)編碼方式編碼的數(shù)據(jù)信號時(shí)進(jìn)行定時(shí)恢復(fù)，因?yàn)镽LL編碼的使用在某種程度上緩和了數(shù)據(jù)引起的抖動(dòng)。然而，當(dāng)光盤的光盤容量增加到例如超過30GB時(shí)，即使RLL編碼也不足以保證傳統(tǒng)的定時(shí)恢復(fù)的可行性，因?yàn)檠郯缸優(yōu)殚]合的。通過使用RLL編碼和本發(fā)明的方法，具有超過30GB的光盤容量的光盤可以以可接受的信號噪聲比被讀出。
優(yōu)選地，在按照本發(fā)明的方法中使用的定時(shí)恢復(fù)裝置使用閾值交叉的定時(shí)恢復(fù)，優(yōu)選地，閾值交叉定時(shí)恢復(fù)是零交叉的定時(shí)恢復(fù)。閾值交叉定時(shí)恢復(fù)是在光盤系統(tǒng)中最通常使用的定時(shí)恢復(fù)方案。它根據(jù)數(shù)據(jù)信號與某個(gè)幅度閾值相交叉的時(shí)間調(diào)節(jié)采樣時(shí)間。這個(gè)方案從進(jìn)入的數(shù)據(jù)本身得到定時(shí)信息，以及不需要來自比特判定的幫助；因此，不受判定錯(cuò)誤的有害的影響。在包含沒有直流的二進(jìn)制比特序列的光盤中，零交叉定時(shí)恢復(fù)可被用作為閾值交叉定時(shí)恢復(fù)。由此，可以簡單地得到定時(shí)誤差信息。
在按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，在時(shí)刻mT與(m+1)T之間在閾值交叉周圍的定時(shí)誤差信息(ψm)按下式計(jì)算ψm=ym-xym-ym+1-αT,]]>其中T是數(shù)據(jù)樣本周期，ym和ym+1分別是在mT和(m+1)T時(shí)刻的數(shù)據(jù)信號樣本，α是處在0≤α＜1間隔中的相移常數(shù)，以及x是閾值的移位。
在按照本發(fā)明的方法的替換的優(yōu)選實(shí)施例中，在時(shí)刻mT與(m+1)T之間在閾值交叉周圍的定時(shí)誤差信息(ψm)按下式計(jì)算
ψm=ym-x′ym.-ym+1-βT,]]>其中T是數(shù)據(jù)樣本周期，ym和ym+1分別是在mT和(m+1)T時(shí)刻的數(shù)據(jù)信號樣本，β是處在0≤β＜1間隔中的相移常數(shù)，以及x’是閾值的移位。
公式(1)和(2)在定時(shí)誤差信息(ψm)用傳統(tǒng)方式獲取是不可能或很難實(shí)行時(shí)提供計(jì)算定時(shí)誤差信息(ψm)的兩種方法。因此，ψm的獲取包括把閾值級別向上移位x(公式(1))或向下移位x’(公式(2))(因?yàn)閤’典型地是負(fù)的)。
附圖簡述下面參照附圖結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例更全面地說明本發(fā)明，其中

圖1是無數(shù)據(jù)輔助的定時(shí)恢復(fù)的示意圖；圖2顯示在零交叉定時(shí)恢復(fù)中定時(shí)誤差檢測；圖3a和3b分別顯示具有25GB和32GB容量的藍(lán)光盤的眼案；圖4顯示按照本發(fā)明的眼案中閾值移位；以及圖5顯示按照本發(fā)明的、在中心眼和在二次眼處測量的抖動(dòng)值。
優(yōu)選實(shí)施例說明圖1是無數(shù)據(jù)輔助的定時(shí)恢復(fù)的示意圖。圖1顯示定時(shí)恢復(fù)裝置100，具有采樣速率變換器SRC 10、具有定時(shí)誤差檢測器(TCD)20形式的定時(shí)誤差檢測裝置、環(huán)路濾波器LF 30、和數(shù)字控制振蕩器(NCO)40。數(shù)字控制振蕩器(NCO)40把根據(jù)由定時(shí)誤差檢測器20檢測的定時(shí)誤差信息ψk所更新的采樣時(shí)鐘tk輸出到采樣速率變換器SRC 10。饋送給定時(shí)恢復(fù)裝置100的是來自定時(shí)恢復(fù)裝置100的異步域上游的非同步的數(shù)據(jù)樣本ys，而比特判定則是在定時(shí)恢復(fù)裝置100的同步域下游處的同步數(shù)據(jù)樣本yk作出的。
圖2顯示在零交叉定時(shí)恢復(fù)中定時(shí)誤差檢測。水平線表示閾值，以及曲線是來自光盤的信號。在光盤上記錄的數(shù)據(jù)信號樣本的閾值交叉定時(shí)恢復(fù)中，可以以一階近似得出定時(shí)誤差信息ψk，如圖2所示。ψk可被表示為
ψk=ykyk-yk-1-T2.---(3)]]>在例如具有提升余弦特性的無噪聲信道的情形下，ψk將接近零，因?yàn)閿?shù)據(jù)信號樣本是同步采樣的。然而，光學(xué)系統(tǒng)受到不同類型的噪聲以及通常的局部響應(yīng)型的噪聲影響，這導(dǎo)致下列事實(shí)對于比特同步采樣，由于噪聲引起的抖動(dòng)和數(shù)據(jù)引起的(或取決于圖案的)抖動(dòng)，只有ψk的平均值是零，同時(shí)它保持為瞬時(shí)抖動(dòng)的。這分別被顯示于圖3a和3b。圖上分別顯示具有25GB和32GB容量的Blu-ray盤的眼案。圖3a和3b上的例子是分別對于25GB和32GB Blu-ray盤的Braat-Hopkins模型計(jì)算的。
在圖3a和3b上可以看到，數(shù)據(jù)信號的眼案是抖動(dòng)的，因?yàn)榱憬徊媸欠稚⒌?。因此，即使用比特同步采樣，定時(shí)誤差ψk也是起伏的。在圖3b上，眼案在中心眼處閉合；因此在32GB的光盤容量下，ψk不能藉助于眼案的中心眼來確定，以及傳統(tǒng)的閾值定時(shí)恢復(fù)是不可行的。
圖4顯示按照本發(fā)明的眼案中的閾值移位。眼案等價(jià)于圖3b上顯示的眼案，即圖4是32GB藍(lán)光盤的眼案。可以看到，雖然中心眼是閉合的，但上面的和下面的眼基本上保持張開的。所以，使用上面的和/或下面的二次眼來獲取定時(shí)誤差ψk是可行的。這可以通過把處在數(shù)值零的閾值級別向上移位x或向下移位x’，把它們分別放置在上面的和下面的二次眼的水平軸而實(shí)現(xiàn)。如果信道是線性的，則可以假設(shè)x’＝-x。因此，公式(3)變?yōu)閮蓚€(gè)公式ψm=ym-xym-ym+1-αT,]]>(上面的眼) (1)和ψm=ym-x′ym-ym+1-βT,]]>(下面的眼) (2)
T是數(shù)據(jù)樣本周期，ym和ym+1分別是在mT和(m+1)T時(shí)刻的數(shù)據(jù)信號樣本，α和β兩者都是處在
間隔中的相移常數(shù)，以及x和x’是閾值的移位。α和β表示對于比特同步采樣當(dāng)信號波形跨越x或x’的電平時(shí)的相位。應(yīng)當(dāng)指出，ym和ym+1是在新的閾值交叉周圍的樣本。
在圖4上，箭頭A表示具有相同的周期和1T相位差的兩個(gè)單音信號波形的交叉點(diǎn)，它確定閾值移位x和相位α。從圖4可以看到，與零交叉相比較，移位的閾值交叉的抖動(dòng)被大大地減小但仍舊存在。因此，α和β表示當(dāng)閾值交叉出現(xiàn)時(shí)的平均相位。確定α和β的例子在下面描述，但典型值是α＝β＝0.5T。
例子以RLL編碼法(d＝1)(即，編碼時(shí)的最小游程長度是d+1)編碼的、在32GB藍(lán)光盤上的數(shù)據(jù)信號被讀出，以及定時(shí)信息通過使用本發(fā)明的方法被確定。假設(shè)信道是線性的，以及在量化后的信道碼元響應(yīng)可被表示為FIR濾波器gk(k＝0，±1，...，±N)，其中N表示濾波器的一側(cè)擴(kuò)展。理想地，濾波器具有對稱形狀。
在RLL(d＝1)編碼中，閾值電平x和x’(x≥0，x’＝-x)必須滿足下列必要的條件情形1|Σ|k|≤n|gk|-Σ|k|>n+1|gk||>x and|Σ|k|≤n|gk|-Σ|k|>n|gk||<x---(4)]]>情形2|Σ|k|≤n+1|gk|-Σ|k|>n+1|gk||>x and|Σ|k|≤n|gk|-Σ|k|>n+1|gk||<x---(5)]]>其中0≤n＜N-1以及當(dāng)所牽涉的最短的游程長度是偶數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用情形1，而當(dāng)所牽涉的最短的游程長度是奇數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用情形2。如果沒有一個(gè)n值能使得公式(4)或(5)成立，則得出結(jié)論在x或x’＝-x周圍的眼圖上不存在張開的眼。因此，可以對于以后的x值計(jì)算公式(4)和(5)，以找出相應(yīng)于張開的二次眼的x值，如果有的話。
而且，移位的閾值電平x必須滿足下列條件，即相同的周期(例如，相同的游程長度)和具有相移1T的兩個(gè)正弦波形在閾值電平x處互相交叉。在圖4上，這樣的波形交叉由箭頭“A”表示。
如果在移位后的閾值級別處存在張開的二次眼，上述兩個(gè)條件必須滿足即，公式(4)和(5)之一對于閾值級別x必須成立，以及閾值級別x必須等于一個(gè)值(對于一階)，在這里，相同的周期和具有相移1T的兩個(gè)正弦波形互相交叉。
在圖4的例子中(32GB藍(lán)光盤)，能夠與閾值級別x交叉的游程長度至少是5。短于5的游程長度對于閾值定時(shí)恢復(fù)裝置是不可見的。由此，被最暴露于噪聲的較短的游程長度(在本例中，短于5的游程長度)對于定時(shí)誤差ψk的檢測沒有貢獻(xiàn)。由此，數(shù)據(jù)引起的抖動(dòng)被大大地減小，以及按照本發(fā)明的閾值定時(shí)恢復(fù)對于高容量光盤是可行的，而對傳統(tǒng)的定時(shí)恢復(fù)該容量是不可行的。
應(yīng)當(dāng)指出，二次眼的初始位置可以按照信道特性的知識預(yù)先計(jì)算和/或可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被確定。而且，閾值移位電平可以在系統(tǒng)運(yùn)行期間被加以適配和/或調(diào)節(jié)。
在公式(1)和(2)中的α和β的數(shù)值由箭頭“A”的點(diǎn)的相位所確定。在圖4所示的例子中，相移都等于數(shù)值0.5T。
圖5顯示對于不同的光盤容量的光盤按照本發(fā)明的在中心眼和在二次眼處測量的抖動(dòng)值。可以看到，對于27GB及其以下的光盤容量，在中心眼處的抖動(dòng)，比起在二次眼處是較小占優(yōu)勢的。圖5還顯示，在中心眼處的抖動(dòng)從在25GB的光盤容量時(shí)的約5％上升到在31GB的光盤容量時(shí)的25％以上。
對于27GB以上(直到至少35GB)的光盤容量，在二次眼處的抖動(dòng)，比起在中心眼處是較小占優(yōu)勢的。與中心眼相比較，使用二次眼的優(yōu)點(diǎn)對29與33GB之間的光盤容量時(shí)是最明顯的，因?yàn)檫@些容量在中心眼和二次眼處的抖動(dòng)分別是約20％和約10％。因此，圖5說明按照本發(fā)明的、提供閾值交叉定時(shí)恢復(fù)的方法(其中在眼案的二次眼的位置處提取定時(shí)誤差)，比起傳統(tǒng)的方法，在高容量光盤情況下經(jīng)受到較小的抖動(dòng)，并且它使得閾值交叉定時(shí)恢復(fù)有可能用于在眼圖上的中心眼由于碼間干擾幾乎是閉合的高容量光盤系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種在光學(xué)系統(tǒng)中提供閾值交叉定時(shí)恢復(fù)的方法，該光學(xué)系統(tǒng)被適配成從光盤讀出數(shù)據(jù)信號樣本(ys)，所述方法包括以下步驟-藉助于光學(xué)系統(tǒng)在采樣時(shí)間(ts)從光盤讀出數(shù)據(jù)信號樣本(ys)，-把讀出的數(shù)據(jù)信號樣本(ys)饋送到包括定時(shí)誤差檢測裝置(20)的定時(shí)恢復(fù)裝置(100)，-藉助于定時(shí)誤差檢測裝置(20)確定定時(shí)誤差信息(ψm)，-根據(jù)定時(shí)誤差信息(ψm)，把采樣時(shí)間(ts)朝著同步定時(shí)的時(shí)刻(tk)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其特征在于，在確定定時(shí)誤差信息(ψm)的步驟中使用數(shù)據(jù)信號樣本(ys)的眼案，以及使定時(shí)誤差檢測裝置(20)適配成在眼案的二次眼的位置處提取定時(shí)誤差信息(ψm)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，定時(shí)恢復(fù)裝置使用閾值交叉的定時(shí)恢復(fù)。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，閾值交叉的定時(shí)恢復(fù)是零交叉的定時(shí)恢復(fù)。
4.按照權(quán)利要求1到3的任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在時(shí)刻mT與(m+1)T之間在閾值交叉周圍的定時(shí)誤差信息(ψm)按下式被計(jì)算Ψm=ym-xym-ym+1-αT,]]>其中T是數(shù)據(jù)樣本周期，ym和ym+1分別是在mT和(m+1)T時(shí)刻的數(shù)據(jù)信號樣本，α是處在0≤α＜1間隔中的相移常數(shù)，以及x是閾值的移位。
5.按照權(quán)利要求1到3的任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在時(shí)刻mT與(m+1)T之間在閾值交叉周圍的定時(shí)誤差信息(ψm)按下式被計(jì)算Ψm=ym-x′ym-ym+1-βT,]]>其中T是數(shù)據(jù)樣本周期，ym和ym+1分別是在mT和(m+1)T時(shí)刻的數(shù)據(jù)信號樣本，β是處在0≤β＜1間隔中的相移常數(shù)，以及x’是閾值的移位。
6.一種用于執(zhí)行按照權(quán)利要求1到5的方法的系統(tǒng)。
7.一種用于在通過使用按照權(quán)利要求1到5的方法讀出的光盤上寫入比特圖案的設(shè)備。
8.一種光盤，其上寫入的比特圖案是使用按照權(quán)利要求1到5的方法讀出的。
全文摘要
本發(fā)明涉及在光學(xué)系統(tǒng)中提供定時(shí)誤差信息的方法，特別是用于讀出高容量光盤，即具有約27GB或更高的容量的光盤。在這些容量下，當(dāng)前的閾值交叉的定時(shí)恢復(fù)不能很好地實(shí)現(xiàn)，并且由于嚴(yán)重的碼間干擾甚至變?yōu)椴豢尚械摹１痉椒ńㄗh在數(shù)據(jù)信號的眼圖中使用上面的和/或下面的二次眼來獲取定時(shí)誤差信息。由此，閾值交叉定時(shí)恢復(fù)對于其中中心眼由于碼間干擾成為閉合的或接近閉合的高容量光學(xué)系統(tǒng)變?yōu)榭尚械摹?br> 文檔編號G11B20/10GK1918657SQ200580004769
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者B·尹 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司