JPH08102151A - デジタル信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路規模を大きくすることなく、デジタル信
号中に含まれる所定の周波数成分をより正確に検出する
こと、及び、回路規模を大きくすることなく、所望の周
波数成分を充分に多重、もしくは所望の周波数成分を充
分に減衰したデジタル信号を得ること。 【構成】 互いに位相が異なる所定周波数の３以上の信
号を発生し、該３以上の信号と入力デジタル信号との相
関を検出する回路２１，２２，２３を設け、該回路の出
力を用いることにより、選択回路１１内にてデジタル信
号中の前記所定周波数成分を検出する構成とした。ま
た、互いに位相が異なる所定周波数の３以上の信号を用
いて複数種のデジタル信号中の所定周波数成分を選択回
路１１内にて検出すると共に、その出力に応じてスイッ
チ３において互いに異なる処理の施された複数種のデジ
タル信号を択一的に出力する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデジタル信号処理装置に
関し、特に、デジタル信号中の所定の周波数成分を検出
する装置及び所定の周波数成分を重畳もしくは減衰した
デジタル信号を発生する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録再生技術の進歩、及び、
磁気記録媒体の進歩等により、小型の磁気テープや磁気
ディスクに対して大量のデジタル情報を記録することが
可能となってきた。このように高密度記録を行う場合に
は、記録媒体上の記録トラックのピッチはますます小さ
くなってきており、このような小さなピッチのトラック
を再生ヘッドが正確にトレースする様にする技術、即
ち、トラッキング制御はこの種の装置において重要な技
術課題である。

【０００３】そこで、トラックに記録するデジタル信号
に対して、トラッキング制御用のパイロット信号成分を
重畳するべくデジタル変調を施す技術が提案されてい
る。

【０００４】図８は、デジタル情報信号に対してパイロ
ット信号を重畳するための従来の構成例を示すブロック
図である。図８に於て、１はデジタル情報信号が入力さ
れる入力端子であり、該入力端子１から入力されたデジ
タル信号は変調回路２に供給される。該変調回路２に於
ては、入力されたデジタル信号のｎビット毎に、１ビッ
トの符号“１”もしくは“０”を付加し、２種類の（ｎ
＋１）ビットの変調データに変換する。これら２種類の
変調データ１２，１３は、それぞれ相関検出回路４，７
に入力され、多重すべき所望の周波数成分ｆとの相関が
検出され、その相関を示す信号を出力する。

【０００５】具体的には、相関検出回路４，７は、所望
の周波数ｆの正弦（ｓｉｎ）波との相関を検出するｓｉ
ｎ相関検出回路５，８、所望の周波数ｆの余弦（ｃｏ
ｓ）波との相関を検出するｃｏｓ相関検出回路６，９を
有している。例えば、ｓｉｎ相関検出回路５，８に於て
は、所望の周波数ｆのｓｉｎ波を変調信号に乗算し、そ
の乗算の結果を積算するように構成されており、ｃｏｓ
相関検出回路６，９に於ては、所望の周波数ｆのｃｏｓ
波を変調信号に乗算し、その乗算の結果を積算するよう
に構成されている。

【０００６】これによって、各変調信号のｃｏｓ波，ｓ
ｉｎ波との相関が検出され、これら検出回路５，６，
８，９の出力は夫々選択回路１１に入力される。ここ
で、この選択回路１１は各相関検出回路５，６，８，９
からの相関値を参照して、例えば周波数ｆの成分をデジ
タル変調信号に重畳したい場合には、より相関の高いデ
ジタル変調信号が選択されるようにスイッチ３を制御す
る選択信号１８を出力する。上述の如く構成することに
よって、所望の周波数成分ｆをデジタル変調信号に重畳
できる。また、上述の構成に於てより相関の低いデジタ
ル変調信号を選択すれば、所望の周波数ｆについてディ
ップを形成できる。

【０００７】上述の如き変調回路を利用して、トラック
単位で複数種のパイロット信号を選択的に重畳すること
により、所望のパイロット信号を所望のトラックに重畳
したり、パイロット信号の重畳を禁止したりして、トラ
ッキング制御に適したパターンで、デジタル信号の記録
が行える。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】上述の如き従来の
装置に於て、相関を正確に検出し、所望の周波数成分の
みを充分に重畳するためには、上述のｓｉｎ波やｃｏｓ
波をできるだけ正確に発生する必要がある。しかしなが
ら、正確なｓｉｎ波やｃｏｓ波を発生しようとするとデ
ジタルデータとして相当な情報量となってしまい、相関
を求める回路も桁数の大きい乗算器や加算器等の演算素
子が必要となってしまう。また、求められた相関値情報
についても情報量が大きくなってしまい、相関値同士を
比較し、変調データの選択を行う選択回路の回路規模も
大きくなってしまう。

【０００９】一方、ｓｉｎ波やｃｏｓ波の代わりに、互
いに位相が９０°異なる２つの矩形波信号等、ｓｉｎ波
やｃｏｓ波に近似した信号を変調信号に乗算することに
よって、回路規模を小さくすることも考えられるが、こ
の場合には所望の周波数成分を充分に多重できず、ま
た、不要な信号成分を重畳することになる。これは、矩
形波信号中に含まれる高調波信号の影響を受けることに
因する。

【００１０】斯かる背景かに於て、本発明は回路規模を
大きくすることなく、所望の周波数成分を充分に多重、
もしくは所望の周波数成分を充分に減衰したデジタル信
号を得ることのできるデジタル信号処理装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】上述の目的を達
成するために、本件発明のデジタル信号処理装置に於て
は互いに位相が異なる所定周波数の３以上の信号を発生
し、該３以上の信号と入力デジタル信号との相関を検出
することにより前記デジタル信号中の前記所定周波数成
分を検出する構成とした。また、互いに位相が異なる所
定周波数の３以上の信号を用いて前記複数種のデジタル
信号中の前記所定周波数成分を検出すると共に、その出
力に応じて互いに異なる処理の施された複数種のデジタ
ル信号を択一的に出力する構成とした。

【００１２】上述の如く構成することにより、情報量の
多い波形を形成することがなく、比較的小さな回路規模
で、デジタル信号中の所定周波数成分が正確に検出でき
る。また、比較的小さな回路規模で所望の周波数成分を
デジタル信号に充分に重畳することができる様になっ
た。

【００１３】

【実施例】以下、本件発明の実施例について、図面を参
照して説明する。

【００１４】まず、本件発明のを適用できる装置として
はデジタルＶＴＲがあるが、本件発明を適用したＶＴＲ
の一例について図７を用いて説明する。

【００１５】図７に於て、１０１はビデオ信号、オーデ
ィオ信号等を含むデジタル信号を入力する入力端子、１
０２は入力端子１０１から入力されたデジタル信号に対
して符号化及びＩＤコード、同期コード、誤り訂正コー
ドなどの付加等を行うデジタル信号処理回路であり、本
実施例に於ては１ワードが８ビットからなるデータを３
つづつ同時に出力した２４ビットのデータが同回路１０
２から並列に出力されるものとする。

【００１６】この２４ビットのデータは変調回路１０
３，１０４にそれぞれ入力される。これらの変調回路１
０３，１０４は前述の２４ビットデータをビットパター
ンの異なる２５ビットデータに変換すると共に、後述す
る様にこのデータ群をビットストリームに戻した時の所
定の周波数成分の量を調整して出力する。

【００１７】実際にＶＴＲを構成する場合に於ては、例
えば変調回路１０３はｆ１，ｆ２及びＤＣの各成分を抑
圧したビットストリームを出力し、変調回路１０４は同
様にＤＣ成分を抑圧すると共にｆ１もしくはｆ２成分を
付加したビットストリームを出力するようにする。

【００１８】そして、図７に於て１０５，１０６は記録
アンプであり、それぞれ変調回路１０３，１０４の出力
するビットストリームをヘッドｃｈ１及びヘッドｃｈ
３，ヘッドｃｈ２及びヘッドｃｈ４に入力する。これら
のヘッドｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３，ｃｈ４によって隣接
する４本とトラックを形成して磁気テープ上に信号の記
録を行うとすると、１トラックおきにパイロット信号の
多重されていないトラックが配され、更にこれらの間に
ｆ１，もしくはｆ２成分が多重されたトラックが配置さ
れる。ｆ１，ｆ２はそれぞれ４トラック毎に多重され
る。

【００１９】ここで、再生時にパイロット信号が多重さ
れていないトラックをトレースするヘッドの再生信号中
にクロストークとして混入したｆ１成分とｆ２成分とを
比較することによってトラッキングエラー信号を得るこ
とができる。

【００２０】但し、本件明細書に於ては以下、説明の簡
単のため変調回路が所定の周波数ｆのパイロット信号を
重畳する場合についてのみ説明する。

【００２１】図１は、図７のデジタルＶＴＲに於て変調
回路１０３，１０４として利用できる本発明の一実施例
としての変調回路の全体構成を示す図である。図１に於
て、１はず７のデジタル記録信号処理回路１０２からの
２４ビットのデジタル信号が入力される端子であり、入
力されたデジタル信号は変調回路２に入力される。変調
回路２に於ては互いに異なる２種類の変調信号を発生
し、後段のスイッチ３の入力側にそれぞれ供給する。

【００２２】図２は図１の変調回路の一具体例を示す図
であり、図中３０は図１の端子１に入力される２４ビッ
トのデジタル信号が入力される端子であり、入力された
デジタル信号はそれぞれ“０”付加回路３１，“１”付
加回路３２にそれぞれ入力される。該回路３１，３２で
は各２４ビットのデータの先頭に制御ビット“０”また
は“１”を付加し、２５ビットのビットストリームとし
てシリアルに出力する。

【００２３】これらの“０”，“１”付加回路３１，３
２の出力はそれぞれ排他的論理和回路（ＥＸＯＲ）３
４，３５に入力され、２ビット前の出力データと排他的
論理和が取られる。すなわち、通常はスイッチ３８，３
９はＮ側に接続されており、ＥＸＯＲ３４の出力はビッ
ト遅延素子３６，４０を介して２ビット遅延され、同様
にＥＸＯＲ３５の出力はビット遅延素子３７，４１を介
して２ビット遅延されてフィードバックされることにな
る。

【００２４】すなわち、このＥＸＯＲ３４，遅延素子３
６，４０及びＥＸＯＲ３５，遅延素子３７，４１はそれ
ぞれインターリーブドＮＲＺＩ変調器を構成しているこ
とになる。これによってＥＸＯＲ３４，３５からは奇数
ビット間，偶数ビット間でそれぞれ排他的論理和された
ビットストリームが出力されることになる。これらの出
力１２，１３が図１のスイッチ３に供給されるのは前述
の通りである。

【００２５】変調回路２（ＥＸＯＲ３４，３５）の出力
１２，１３は相関検出回路２１，２２，２３及び２４，
２５，２６に夫々入力され、多重しようとするパイロッ
ト信号との相関が検出される。ここで、回路２２，２
３，２４は符号“０”が付加された変調データとパイロ
ット信号との相関を検出する回路であり、回路２５，２
６，２７は符号“０”が付加された変調データとパイロ
ット信号との相関を検出する回路である。

【００２６】図３は変調出力１２が供給される相関検出
回路２１，２２，２３の具体的な構成例を示す図であ
り、図中、５１，６１，７１は夫々矩形波信号を発生す
る回路であり、その周波数は重畳しようとしているパイ
ロット信号の周波数ｆであり、互いに１２０°の位相差
を有している。ここでは回路５１の発生する矩形波信号
の位相を０°としており、これに伴って、回路６１，７
１の出力する矩形波信号の位相は、夫々１２０°，２４
０°となる。尚、ここでは前述の様に説明の簡単のた
め、周波数ｆの一種類のパイロット信号を重畳するもの
として説明する。

【００２７】変調出力１２はＥＸＯＲ５２，６２，７２
に入力され、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す如き
位相０°，１２０°，２４０°の矩形波信号との排他的
論理和がとられる。更に、このＥＸＯＲ５２，６２，７
２の出力は積算回路５５３，６３，７３に入力され、積
算回路５３，６３，７３は夫々ＥＸＯＲからの２５ビッ
ト分のビットストリームのデジタル和を算出し、出力端
子５４，６４，７４に出力する。尚、図１における相関
検出回路２４，２５，２６は夫々相関検出回路２１，２
２，２３と同一の構成により、“１”が付加されて変調
された変調出力１３と周波数ｆのパイロット信号と位相
０°，１２０°，２４０°の矩形波信号との相関を検出
する。

【００２８】選択回路１１は各相関値検出回路２１，２
２，２３，２５，２５，２６の出力を受け、これらの各
相関値を比較して上記所定の周波数ｆ成分を多重するも
しくは減衰させるに適した２５ビットのデータストリー
ムがいずれであるかを判定し、その判定出力をスイッチ
３に供給し、変調出力１２，１３のいずれかを選択する
ことになる。

【００２９】図５は図１の選択回路１１の一構成例を示
すブロック図である。図中、入力端子１０１，１０２，
１０３，１０４，１０４，１０６には夫々相関検出回路
２１，２２，２３，２４，２５，２６の出力する相関値
が入力される。これらの相関値は、加算器１１１，１１
２，１１３，１１４，１１５，１１６に夫々入力され、
過去の相関値の履歴積算値に加算され新たな積算値を得
る。各加算器１１１，１１２，１１３，１１４，１１
５，１１６の出力はデータラッチ１２１，１２２，１２
３，１２４，１２５，１２６に夫々入力され、次の相関
値が入力されるタイミングまで遅延される。そして、最
終的に比較回路１５０にて変調出力１２，１３の何れが
選択されたかに応じて、スイッチ１２７，１２８，１２
９が制御され、実際に選択された変調出力にかかわる積
算値が履歴積算値として前述の加算器１１１，１１２，
１１３，１１４，１１５，１１６に入力される。

【００３０】加算器１１１，１１２，１１３，１１４，
１１５，１１６の出力は、夫々絶対値演算回路１３３，
１３４，１３５，１４３，１４４，１４５に供給され、
またこの加算器１１１，１１２，１１３の出力は加算器
１３０にて加算され、加算器１１４，１１５，１１６の
出力は加算器１４０にて加算される。

【００３１】ここで、絶対値演算回路１３３，１３４，
１３５の出力は加算器１３６にて加算され、位相０°，
１２０°，２４０°の所定周波数ｆの矩形波信号と変調
出力１２との相関の度合いの総和がとられ、周波数ｆの
信号成分が変調出力１２にどの程度含まれるかが検出さ
れる。このように、３つの異なる位相の矩形波信号を変
調信号との相関を検出することにより、２以下の矩形波
と変調出力との相関を検出する場合に比べ、周波数ｆの
成分の含有量がかなり正確に検出できる様になった。一
方、絶対値演算回路１４３，１４４，１４５の出力も同
様に加算回路１４６にて加算され変調出力１３中の周波
数ｆ成分の量が得られる。

【００３２】ところで、図４から明らかな様に互いに異
なる３種の位相（０°，１２０°，２４０°）の矩形波
をデューティ５０％で発生し、これらと変調出力の排他
的論理和をとることにより周波数ｆ成分の検出をしてい
ると同時に特定位相の周波数３ｆ成分を検出しているこ
とになる。加算回路１３０は各加算回路１１１，１１
２，１１３の出力の和、加算回路１４０は各加算回路１
１４，１１５，１１６の出力の和を検出しており、加算
回路１３０，１４０により変調出力１２，１３と特定位
相の周波数３ｆ成分との相関が検出される。

【００３３】ここで、この加算回路１３０，１４０の出
力を絶対値検出回路１３１，１４１に入力することによ
り、該回路１３１，１４１から変調出力１２，１３中の
特定位相の３ｆ成分が検出される。従って、これらの絶
対値検出回路１３１，１４１の出力に係数回路１３２，
１４２にて所定の係数を乗算し、この係数回路１３２，
１４２の出力を加算回路１３６，１４６から減算回路１
３７，１４７から減算することにより、より正確に変調
出力中の周波数ｆ成分が検出できることになる。尚、上
述の係数回路１３２，１４２にて乗算する係数は、単に
ビットシフトにて実現できる点をも考慮して１／４に設
定することが望ましい。

【００３４】減算回路１３７の出力と、減算回路１４７
の出力は比較回路１５０にて比較され、周波数ｆ成分を
付与したい場合には、大きい値を出力した側の変調出力
を選択するべき選択信号を端子１５１を介して図１のス
イッチ３に入力する。このように構成することによっ
て、図１のスイッチ３から出力されるデジタル変調信号
は図６（ａ）に示される如く周波数ｆにピークを持つ周
波数特性を持つことになる。一方、減算回路１３７，１
４７のうち小さい値を出力した側の変調出力を選択する
様にすると、同様に図６（ｂ）に示される様に所定の周
波数ｆにディップを持つ周波数特性のデジタル変調信号
が得られる。

【００３５】この選択回路１１の出力は変調回路２にも
フィードバックされ、次の２５ビットにインターリーブ
ドＮＲＺＩ変調をかけるのに必要なデータ、即ち、２５
ビットデータストリーム中の最終ビットを実際に出力さ
れたビットに置換するべく、スイッチ３８，３９を１ビ
ットに相当する期間遅延素子３６側もしくは３７側に接
続する。

【００３６】上述の如く構成することによって、多値の
基準信号を一切用いることなく２値の基準信号のみで正
確に所望の周波数成分を検出できる様になった。そのた
め、最終的に出力される変調信号は所望の周波数成分を
充分に強調／減衰した周波数特性を有することになる。

【００３７】上述の実施例に於ては、周波数ｆの信号成
分を強調したり減衰したりする場合について説明した
が、他の周波数成分について強調もしくは減衰させる場
合には図３の回路５１，６１，７１から出力される矩形
波信号の周波数をその周波数にすればよい。また、ＤＣ
成分について抑圧、もしくは強調する場合には入力デー
タをそのまま積算すればよい。更に、ｆ１，ｆ２，ＤＣ
に各成分について選択的に強調もしくは減衰させたい場
合には、ｆ１，ｆ２，ＤＣ様に夫々相関検出回路を用意
し、各周波数別に用意された相関検出回路から得られた
各周波数成分を加算した後比較回路にて比較する構成と
することによって実現できる。

【００３８】尚、図５の絶対値回路１４３，１４４，１
４５，１３３，１３４，１３５，１３１，１４１等は２
乗回路に置換することも可能である。

【００３９】また、変調回路については本実施例ではイ
ンターリーブドＮＲＺＩを採用しているが、同一の情報
を表し、互いにデータの異なる複数の処理回路を選択的
に用いる構成であれば本件発明は容易に適用可能であ
る。

【００４０】更に、上述の実施例に於ては３つの基準信
号として互いに１２０°ずつ位相が異なる矩形波（２
値）信号を採用したが、位相差については正確に１２０
°ずつでなくともある程度の効果が得られるのはいうま
でもない。また、４以上の基準信号を用いることも可能
である。更に、２値信号を３値もしくは４値程度の低ビ
ット数で形成できる基準信号とすることで、より正確に
所定周波数成分の検出ができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のデジタル信
号処理装置によれば、回路規模を大きくすることなく、
デジタル信号中に含まれる所定の周波数成分をより正確
に検出することができ、ひいては所望の周波数成分を充
分に多重、もしくは所望の周波数成分を充分に減衰した
デジタル信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデジタル信号処理装置の一実施例とし
ての変調回路の全体構成を示すブロック図である。

【図２】図１の要部構成を示すブロック図である。

【図３】図１における相関検出回路の具体的な構成例を
示すブロック図である。

【図４】図３にて発生する矩形波信号を示す図である。

【図５】図１における選択回路の具体的な構成例を示す
ブロック図である。

【図６】図１の変調回路で得られるデジタル信号の周波
数特性を示す図である。

【図７】図１の変調回路を適用できるデジタルＶＴＲの
概略構成を示すブロック図である。

【図８】従来の変調回路の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

２ 変調回路 １１ 選択回路 ２１，２２，２３，２４，２５，２６ 相関検出回路 ３１ “０”符号付加回路 ３２ “１”符号付加回路 ３４，３５ 排他的論理和（ＥＸＯＲ）回路 ５１，６１，７１ 矩形波発生回路 ５２，６２，７２ 排他的論理和（ＥＸＯＲ）回路 ５３，６３，７３ 積算回路 １１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６ 加
算回路 １３３，１３４，１３５，１４３，１４４，１４５ 絶
対値回路 １３６，１４６ 加算回路 １３７，１４７ 減算回路 １５０ 比較回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに位相が異なる所定周波数の３以上
   の信号を発生する手段と、 該３以上の信号と入力デジタル信号との相関を検出する
   ことにより前記デジタル信号中の前記所定周波数成分を
   検出する検出手段とを具えることを特徴とするデジタル
   信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記３以上の信号は夫々矩形波であるこ
   とを特徴とする請求項１のデジタル信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記３以上の信号は互いに隣接する位相
   の信号に対して所定の位相差を有することを特徴とする
   請求項１もしくは２のデジタル信号処理装置。
4. 【請求項４】 前記３以上の信号は互いに１２０°の位
   相差を有する３信号であることを特徴とする請求項３の
   デジタル信号処理装置。
5. 【請求項５】 前記検出手段は、前記３以上の信号と前
   記入力デジタル信号との相関検出値の絶対値の和から、
   前記３以上の信号と前記入力デジタル信号との相関検出
   値の和の絶対値に所定の係数を乗算した値を減算した信
   号に従い前記所定周波数成分の検出を行うことを特徴と
   する請求項４のデジタル信号処理装置。
6. 【請求項６】 デジタル信号を互いに異なる処理を施
   し、複数種のデジタル信号を発生する手段と、 互いに位相が異なる所定周波数の３以上の信号を発生す
   る手段と、 該３以上の信号を用いて前記複数種のデジタル信号中の
   前記所定周波数成分を検出する検出手段と、 該検出手段の出力に応じて前記複数種のデジタル信号を
   択一的に出力する出力手段とを具えることを特徴とする
   デジタル信号処理装置。
7. 【請求項７】 前記複数種のデジタル信号は入力された
   ｎビットのデータをにｍビットのデータに変換する複数
   種の変調回路から得られることを特徴とする請求項６の
   デジタル信号処理装置。
8. 【請求項８】 前記複数種のデジタル信号は入力された
   ｎビットのデータに“１”を付加してインターリーブド
   ＮＲＺＩ変調した変調信号と、前記ｎビットのデータに
   “０”を付加してインターリーブドＮＲＺＩ変調した変
   調信号であることを特徴とする請求項６のデジタル信号
   処理装置。
9. 【請求項９】 前記３以上の信号は夫々１２０°の位相
   差を有する３つの矩形波であることを特徴とする請求項
   ６〜９いずれかのデジタル信号処理装置。
10. 【請求項１０】 前記検出手段は、前記３つの矩形波と
    前記デジタル信号との相関検出値の絶対値の和から、前
    記３つの矩形波と前記デジタル信号との相関検出値の和
    の絶対値に所定の係数を乗算した値を減算した信号を、
    前記複数種のデジタル信号について夫々演算し、前記出
    力手段はこれら複数の演算出力を比較することにより前
    記複数種のデジタル信号中の１つの出力することを特徴
    とする請求項９のデジタル信号処理装置。