JPH05244140A - 同期信号検出方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性の高い同期信号検出方法と、その方法
によるローコストの同期信号検出装置を提供する。 【構成】 データ信号とそれより周波数の低い同期信号
とからなる信号列から、ノイズ遮断フィルタによりノイ
ズ成分を除去した後、同期信号を検出する。例えば、同
期信号であるＩＳＯ基準のセクタマークと、２−７ＲＬ
Ｌ方式によるデータ信号とからなるアナログ再生信号
を、２値化回路１１によりデジタル信号に変換し、クロ
ック周波数の１／２以上の周波数成分を遮断するデジタ
ルＬＰＦ１２によりノイズ成分を遮断した後、ＳＭ検出
回路１３によりセクタマークを検出してＳＭ検出信号を
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、デジタル通信の受信
又はデジタル記録の再生時に使用される同期信号検出方
法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、デジタル方式の通信又は記録
は、アナログ方式に比べてノイズの影響を受け難く、通
信速度や記録密度が桁違いに大きいから、高速通信や記
録媒体の小形化が可能であり、コンピュータ等の情報処
理装置との直結が容易である。

【０００３】また、データに一定の方式に基づいて冗長
性を持たせる等の処理を行なって、ノイズや障害等によ
ってデータの誤りや欠落が生じても容易に発見して、再
通信要求，再読出しを行なったり、データの修復が可能
なように工夫がなされているから、遠距離通信や再生記
録を繰返してもデータの質が低下することなく、極めて
信頼性が高い。

【０００４】このようなデジタル記録（以下、通信も同
様）においては、データを構成するビット又はバイト
（情報の一単位）を所定の方式に基づいて一定の長さに
まとめたフレーム、或いはフレームをまとめたセクタを
単位とした信号列に形成し、各単位の信号列の先頭に再
生（受信）時に同期をとるための同期信号であるフレー
ムマーク或いはセクタマークを設けている。

【０００５】例えば、ＩＳＯ標準の１回記録可能な光デ
ィスク又は繰返し記録可能な光磁気ディスクにおいて
は、それぞれ後述する図３に示すような負論理のセクタ
マークが使用され、データに冗長性を持たせるために２
−７ＲＬＬ方式が採用されているから、記録されたデー
タを再生する時に、再生された信号列の中から先ずセク
タマークを検出し、そのセクタマークを同期のスタート
点としてそれに続くデータ信号を２−７ＲＬＬ方式に従
ってオリジナルデータに復調する。

【０００６】図６は、そのための従来の装置の構成の一
例を示すブロック図であり、図示しない光ピックアップ
装置から入力するアナログ再生信号は、２値化回路１に
より２値化されてデジタル信号になり、ＳＭ（セクタマ
ーク）検出回路３及び復調回路４に出力される。ＳＭ検
出回路３は、入力する信号列の中からセクタマークを検
出するとＳＭ検出信号を出力し、復調回路４は、セクタ
マークの次のビットをデータ信号のスタート点として、
連続するデータ信号を２−７ＲＬＬ方式に従って復調
し、復調データとして次段に出力する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ルデータを再生（又は受信）する時には正確な同期をと
る必要があり、同期がとれていればデータの誤りや欠落
があっても修復可能であるが、もし１ビットでも同期が
ずれると、復調された情報は修復不能な全く無意味なも
のとなり、その影響はアナログ方式におけるノイズの比
ではない。同期ずれを防ぐため、セクタマークをフルビ
ット一致をとって検出しようとすると、図４に示すよう
にノイズ等の誤信号が混入するとセクタマークを見落し
て、それ以降のデータが読取れない恐れがある。

【０００８】したがって、図３に示したセクタマーク
（負論理であるから“１”はロー）において、“１”が
或る判定値以上連続する長いマーク（６Ｔと１０Ｔ）が
５個存在しているが、その個数が予め設定されている閾
値以上あればセクタマークと判定する方法があった。例
えば閾値を３とすれば、図４に示したようにノイズの混
入により長いマークが４個しか検出されない場合でもセ
クタマークと判定され、セクタマークを検出する確率が
高くなる。

【０００９】セクタマークの見落しエラーに対して強く
（検出確率を高く）するためには、閾値を小さくすれば
よいが、反対にセクタマークでないマーク又は信号をセ
クタマークと見做す誤検出エラーが増えて来る。極端な
場合、閾値を１とすれば最初の長いマーク（１０Ｔ）で
ＳＭ検出信号を出力して了うから、見落しエラーや誤検
出エラーとはいえないが、同期のスタート点を誤るとい
う問題が生じる。

【００１０】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、信頼性の高い同期信号検出方法と、その方法に
よるローコストの同期信号検出装置とを提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の発明は、データ信号と該データ信号より周波
数の低い同期信号とにより構成された信号列から同期信
号を検出する同期信号検出方法において、信号列を、該
信号列に含まれたノイズ成分を除去するノイズ遮断フィ
ルタを通過させた後、同期信号を検出するものである。

【００１２】第２の発明は、データ信号と該データ信号
より周波数の低い同期信号とにより構成された信号列か
ら同期信号を検出する同期信号検出装置において、信号
列に含まれたノイズ成分を除去するノイズ遮断フィルタ
と、該ノイズ遮断フィルタによりノイズ成分を除去され
た信号列から同期信号を検出する同期信号検出手段とを
設けたものである。

【００１３】第２の発明において、ノイズ遮断フィルタ
をデータ信号の最高周波数の１／２以上の周波数成分を
遮断するフィルタにより構成するとよい。さらにノイズ
遮断フィルタを、信号列を２値化する２値化手段と、該
２値化手段により２値化された信号列に含まれたノイズ
成分を除去するデジタルフィルタとから構成してもよ
い。そのデジタルフィルタを、信号列を構成する連続し
た５ビットのうち“１”が２ビット以下の時は“０”
を、３ビット以上の時は“１”をそれぞれ出力するフィ
ルタにより構成してもよい。

【００１４】

【作用】第１の発明による同期信号検出方法は、ノイズ
遮断フィルタを通過した信号列から同期信号を検出する
ため、ノイズによる見落しや誤検出のエラーがなく、検
出精度が高くなる。第２の発明による同期信号検出装置
も、ノイズ遮断フィルタがノイズ成分を除去した信号列
から、同期信号検出手段が同期信号を検出するため、上
記の同期信号検出方法と全く同様な効果が得られる。

【００１５】そのノイズ遮断フィルタを、データ信号の
最高周波数の１／２以上の周波数成分を遮断するフィル
タにより構成すれば、僅かなコストアップで回路を容易
に構成出来る。さらに、ノイズ遮断フィルタを、２値化
手段とデジタルフィルタとにより構成すれば、従来も２
値化手段は使用されていたから、そのためのコストアッ
プは不要になる。

【００１６】そのデジタルフィルタを、連続した５ビッ
トのうち“１”が２ビット以下の時は“０”、３ビット
以上の時は“１”を出力するフィルタにより構成すれ
ば、特に２−７ＲＬＬ方式又はそれに類似した方式によ
るデータ信号を処理する時に、同期信号を構成する長い
マークを、データ信号から正確に分離して検出すること
が出来る。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図３に示したＩＳＯ基準のセクタマー
ク(負論理)は、クロックの周期を「Ｔ」として同じレベ
ルが連続する時間（ビット数に対応）で示せば、それぞ
れ１０Ｔ，６Ｔ，６Ｔ，６Ｔ，１０Ｔの５組の“１”
（ローレベル，長いマーク）及びその間に挿入された６
Ｔ，１４Ｔ，６Ｔ，６Ｔの４組の“０”（ハイレベル）
とからなるロング・マーク・パターンと、それに続く
“０００００１００１０”の１０Ｔのパターンとにより
構成されている。

【００１８】すなわち、ロング・マーク・パターンは３
８ビットの“１”と、３２ビットの“０”からなる７０
ビット、セクタマークは各４０ビットの“１”と“０”
からなる８０ビットにより構成されているが、実際にＳ
Ｍ検出回路３，１３（後述）が検出するのはセクタマー
ク全体ではなく、ロング・マーク・パターンの部分でセ
クタマークを検出している。

【００１９】それに対して、２−７ＲＬＬ（RUN LENGTH
LIMITED）方式によるデータ信号は、例えば図５の
（Ａ）に示すように、“１”は連続することなく互に独
立し、その間に挿入される“０”のビット数は２乃至７
に限定されているものである。したがって、判定値Ｎと
閾値Ｓとを予め設定して置き、“１”が連続するビット
数ｎがＮ以上であれば長いマークと判定し、その長いマ
ークが連続する個数ｓがＳ以上であれば同期信号である
セクタマークと容易に判定することが出来る。

【００２０】図１は、この発明の一実施例である同期信
号検出装置を備えた再生信号処理装置の要部の構成を示
すブロック図である。この再生信号処理装置の要部は、
２値化手段である２値化回路１１と、ノイズ遮断フィル
タであるＬＰＦ（ローパスフィルタ）１２と、同期信号
検出手段であるＳＭ（セクタマーク）検出回路１３とか
らなる同期信号検出装置１０、及び復調回路１４とによ
り構成されている。

【００２１】２値化回路１１，ＳＭ検出回路１３，復調
回路１４は、それぞれ図６に示した２値化回路１，ＳＭ
検出回路３，復調回路４に対応している。図１に示した
実施例が、図６に示した従来例と異なる点は、ＳＭ検出
回路１３の前段にＬＰＦ１２を設けたことである。

【００２２】それぞれ図示しない光ディスク上に記録さ
れた情報が光ピックアップ装置により再生されて、図５
の（Ｂ）に示したようなアナログ信号として出力され
る。図５の（Ｂ）では、アナログ信号は正論理波形で示
しているから、同図の（Ａ）に示した波形とは上下反転
した形になるが、“０”が連続している間に“１”が互
に独立して正弦波状に現れている。

【００２３】このアナログ信号は、２値化回路１１に入
力してデジタル信号に変換されると共に、図示しないＰ
ＬＬ（フェーズ・ロック・ループ）回路にも入力し、Ｐ
ＬＬ回路は光ディスク上に情報を記録した時のクロック
と同じ周期Ｔを有し、入力するアナログ信号に位相同期
したクロックを出力する。

【００２４】アナログ信号をデジタル信号に変換する２
値化回路１１は、その変換方式にもよるが、例えば或る
レベルでスライスして“１”又は“０”にする変換を行
なうと、図５の（Ｂ）に示した２−７ＲＬＬ方式による
データのアナログ再生信号は、連続した“０”の間に独
立した１ビットずつの“１”が正弦波状に存在している
から、変換されたデジタル信号の“１”のパルス幅は、
スライスレベルと多少の変動を供なう再生レベルとに応
じて１Ｔ未満から１.５Ｔ 程度のものまで存在すること
になる。

【００２５】信号がゼロレベルの時にノイズが混入すれ
ば、多くの場合はパルス幅１Ｔ未満の短かい偽信号にな
るが、“１”の近傍にノイズがのればパルス幅が２Ｔ近
くになる可能性があるから、セクタマークを検出するた
めのフィルタとしては、パルス幅２Ｔ以下の信号はノイ
ズとして除去した方がよい。

【００２６】また、ＰＬＬ回路からのクロックに同期し
て波形整形を行なう変換方式であれば、“１”は正しく
１Ｔのパルス幅をもつパルスに変換される。ノイズは殆
んどの場合除外されるが、ラッチされるタイミングによ
ってはパルス幅１Ｔのパルスに変換される可能性があ
り、“１”の近傍にノイズがのればパルス幅２Ｔのパル
スになる恐れもある。

【００２７】上記のいずれの場合でも、パルス幅２Ｔ以
下の信号をノイズとして除去すればノイズの影響を避け
て、セクタマークのロング・マーク・パターンを構成す
る長いマークを確実に検出することが出来る。ＬＰＦ１
２は、この様な特性を満足するデジタルフィルタであ
り、データ信号の最高周波数（すなわちクロック周波
数）の１／２以上の周波数成分を遮断する。また、その
低域特性は、少くとも１０Ｔのパルス幅を有する長いマ
ークを充分にパスするものである。

【００２８】ＳＭ検出回路１３は、ＬＰＦ１２によりノ
イズを除去されたデジタル信号すなわち信号列を入力し
てセクタマークを検出し、ＳＭ検出信号を次段に出力す
る。即ち、例えば判定値Ｎと閾値ＳをＮ＝３，Ｓ＝３に
設定すれば、連続する“１”のビット数ｎ（パルス幅は
ｎＴ）がＮ以上すなわちｎ≧３であれば長いマークであ
り、ｎ＜３であれば長いマークではないと判定する。次
に、判定された長いマークの個数ｓをカウントして、Ｓ
以上すなわちｓ≧３であればセクタマークと判定してＳ
Ｍ検出信号を出力する。

【００２９】したがって、ノイズや欠落がなければ、図
３に示したセクタマークの長いマークは３個の６Ｔと２
個の１０Ｔからなっているから、ビット数ｎ（＝６，１
０）は判定値Ｎ（＝３）以上で５個の長いマークが判定
され、個数ｓ（＝５）は閾値Ｓ（＝３）以上であるから
セクタマークと判定される。図４に示したように、６Ｔ
のマークにノイズが混入した波形を２値化した場合、
ノイズが１ビットであれば残りのいずれか広い方がｎ≧
３になるから１個の長いマークと判定されて、何等問題
は生じない。

【００３０】ノイズがたまたま中央部２ビットになる
と、残りはいずれもｎ＝２になり長いマークではないと
判定されて個数ｓ＝４になるが、それでもｓ＞Ｓである
からセクタマークと判定される。また、もし１０Ｔのマ
ークの中央部近傍にノイズが混入した場合、その両側
がいずれもｎ≧３になって２個の長いマークと判定さ
れ、個数ｓ＝６になることがあるが、ｓ≧Ｓに変りがな
いからセクタマークと判定される。

【００３１】あるいは、“０”が連続するノーマークの
部分、例えば１４Ｔのノーマークにノイズが混入して
“１”が現れても、３ビット連続することは先ずない
から、長いマークと誤判定することはない。以上のＳＭ
検出回路１３についての説明は、従来のＳＭ検出回路３
についても全く同様であり、このようにして、セクタマ
ークの誤検出や見落しのエラーを防止していた。

【００３２】しかしながら、判定値Ｎ，閾値Ｓの設定
は、既に説明したように、誤検出を防止するために厳し
く（値を大きく）すれば見落しが増大し、見落しを防止
するために緩く（値を小さく）すれば誤検出が増えると
いう相反関係にある。従って、この発明によるノイズ遮
断フィルタを設けてノイズを除去すれば、判定値Ｎ，閾
値Ｓを従来より大きくしても見落しがなくなり、誤検出
の発生が厳しく抑えられるから、ビットの位相同期をと
るためのセクタマークの位置がより正確に決定出来る。

【００３３】図２は、そのような図１に示したＬＰＦ１
２の構成例を示す回路図である。図２の（Ａ）に示した
ＬＰＦ１２ａは、５個のＤ−ＦＦ（フリップフロップ回
路）のＱ出力を直列してなる遅延回路２０と、５入力の
多数決回路２２とから構成されている。遅延回路２０
は、周期ＴのクロックＣＬＫに同期して、２値化回路１
１から入力する信号列を１ビットずつ左から右へ転送す
る。

【００３４】各Ｄ−ＦＦは、入力信号から１Ｔずつ順に
遅延したＱ出力Ｑ１，Ｑ２…Ｑ５を多数決回路２２に出
力し、多数決回路２２は５個の入力信号Ｑ１乃至Ｑ５の
うち“１”が３個以上あれば“１”を、２個以下であれ
ば“０”をそれぞれ出力する（無出力）。

【００３５】したがって、“１”が連続する信号（ｎＴ
のマーク）が入力し始めると、ｎ≦２であれば出力がな
く、ｎ＝３ならば１Ｔの、ｎ＝４ならば３Ｔの、ｎ≧５
ならばｎＴのマークをそれぞれ３Ｔ遅れで出力すること
になるから、１Ｔのデータ信号や２Ｔ以下のノイズは完
全に遮断され、６Ｔ，１０Ｔの長いマークはそのまま出
力される。また、長いマークの中に欠落が生じても、連
続５ビットのうち２Ｔの欠落が１個か１Ｔの欠落が２個
以下ならば出力に影響がない。

【００３６】図２の（Ｂ）に示したＬＰＦ１２ｂは、遅
延回路２１が４個のＤ−ＦＦからなり、Ｑ５の代りに入
力信号がそのまま遅延しないＱ０として多数決回路２２
に入力する。その結果、出力が２Ｔ遅れに変るだけで、
その他の特性はＬＰＦ１２ａと全く同様であるから、説
明を省略する。

【００３７】ＬＰＦ１２ａは、遅延回路２０の初段のＤ
−ＦＦがクロック同期と波形整形の機能をもっているた
め、入力信号の波形が多少崩れていても正確に動作する
から、アナログ再生信号のレベルが或る程度安定してい
れば２値化回路１１を省略するか、レベルスライス程度
の簡単な２値化回路で済む。その場合は、終段のＤ−Ｆ
Ｆの出力Ｑ５を復調回路１４に出力するとよい。ＬＰＦ
１２ｂは、２値化回路１１から入力するデジタル信号列
がクロック同期した整形波形であれば、Ｄ−ＦＦが１個
少なくて済む。

【００３８】２−７ＲＬＬ方式のデータ信号は、独立し
た“１”の間に“０”が２乃至７個挿入して構成されて
いるから、信号の最短周期，最長周期はそれぞれ３Ｔ，
８Ｔである。しかしながら２乃至７個の“０”はランダ
ムに配列されているから、データ信号の周波数成分のう
ち最高周波数成分の周期はＴであり、図示しないＰＬＬ
回路からは周期Ｔのクロック（周波数は１／Ｔ）が出力
される。それに対して、ＬＰＦ１２（１２ａ及び１２
ｂ）は、２Ｔ以下（周波数換算１／２Ｔ以上）のデータ
信号やノイズを完全に遮断するから、「データ信号の最
高周波数の１／２以上の周波数成分を遮断するフィル
タ」である。

【００３９】以上説明したように、ＬＰＦ１２ａ，１２
ｂの多数決回路２２（すなわちＬＰＦ１２）が出力する
信号列は、ノイズ及び２−７ＲＬＬ方式又は類似の方式
によるデータの“１”が除去され、セクタマークの長い
マークはそのままになっているから、ＳＭ検出回路１３
の判定値Ｎ，閾値Ｓが従来通り例えば「３」のままでも
検出精度が上昇し、更に厳しく例えばＮ＝４，Ｓ＝４あ
るいはＮ＝５，Ｓ＝４として誤検出を抑えても、見落し
が生じる恐れがない。

【００４０】ＳＭ検出回路１３は、図３に示したロング
・マーク・パターンによってセクタマークを検出する
と、ロング・マーク・パターンに続く１０Ｔの部分の２
個の“１”によって、更に正確にビット同期のための同
期を得て、ＳＭ検出信号を出力することが出来る。図１
に示した復調回路１４は、ＳＭ検出信号によってセクタ
マークに続くデータ列（同期信号を含まないデータ信号
だけの列）の最初のビットを検知し、例えばデータ列を
２−７ＲＬＬ方式に基づいたビット数で分割して、各分
割毎に２−７ＲＬＬ方式の逆変換を行なって、通常のデ
ータ信号に復調して出力する。

【００４１】以上、２値化後のデジタル信号からデジタ
ルフィルタによってノイズを除去する例について説明し
たが、アナログ再生信号を先ずアナログフィルタによっ
てノイズを遮断した後に２値化して、セクタマークを検
出するようにしても同様な効果が得られることはいうま
でもない。

【００４２】以上、実施例としてＩＳＯ基準のセクタマ
ークを使用した同期信号と、２−７ＲＬＬ方式によるデ
ータ信号とからなる信号列からセクタマークを検出する
同期信号検出装置について説明したが、この発明はこれ
に限定されるものではなく、類似の例えば連続する
“１”のビット数が少ないデータ信号と、それより長い
マークを備えた同期信号からなる信号列から同期信号を
検出する装置にも適用することが出来る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
信頼性の高い同期信号検出方法と、その方法によるロー
コストの同期信号検出装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である同期信号検出装置を
備えた再生信号処理装置の要部の構成を示すブロック図
である。

【図２】図１に示したＬＰＦ（ロー・パス・フィルタ）
の構成例を示す回路図である。

【図３】ＩＳＯ基準のセクタマーク（負論理）の構成を
示す波形図である。

【図４】図３に示したセクタマークにノイズが混入した
例を示す波形図である。

【図５】２−７ＲＬＬ方式によるデータ信号と、そのア
ナログ再生信号の一例を示す波形図である。

【図６】従来の同期信号検出装置を備えた再生信号処理
装置の要部構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 同期信号検出装置 １１ ２値
化回路（２値化手段） １２,１２ａ,１２ｂ ＬＰＦ（ロー・パス・フィルタ：
ノイズ遮断フィルタ） １３ ＳＭ検出回路（同期信号検出手段） １４ 復調
回路 ２０，２１ 遅延回路 ２２ 多数
決回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ信号と該データ信号より周波数の
   低い同期信号とにより構成された信号列から前記同期信
   号を検出する同期信号検出方法において、 前記信号列を、該信号列に含まれたノイズ成分を除去す
   るノイズ遮断フィルタを通過させた後、前記同期信号を
   検出することを特徴とする同期信号検出方法。
2. 【請求項２】 データ信号と該データ信号より周波数の
   低い同期信号とにより構成された信号列から前記同期信
   号を検出する同期信号検出装置において、 前記信号列に含まれたノイズ成分を除去するノイズ遮断
   フィルタと、 該ノイズ遮断フィルタによりノイズ成分を除去された信
   号列から前記同期信号を検出する同期信号検出手段とを
   設けたことを特徴とする同期信号検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の同期信号検出装置におい
   て、 前記ノイズ遮断フィルタを、前記データ信号の最高周波
   数の１／２以上の周波数成分を遮断するフィルタにより
   構成したことを特徴とする同期信号検出装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の同期信号検出装置
   において、 前記ノイズ遮断フィルタを、前記信号列を２値化する２
   値化手段と、該２値化手段により２値化された信号列に
   含まれたノイズ成分を除去するデジタルフィルタとから
   構成したことを特徴とする同期信号検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の同期信号検出装置におい
   て、 前記デジタルフィルタを、前記信号列を構成する連続し
   た５ビットのうち“１”が２ビット以下の時は“０”
   を、３ビット以上の時は“１”をそれぞれ出力するフィ
   ルタにより構成したことを特徴とする同期信号検出装
   置。