專利名稱：讀取通道裝置及方法
技術領域：
本發明涉及光學存儲系統，特別涉及一種適用于光學存儲系統的讀取通道裝置及方法。
背景技術：
近年來，新的光學記錄媒體和數據壓縮技術的發展，使得運用光學儲存系統以獲得龐大的數據容量成為可能。光學存儲系統可被用來存放聲音信息，像是音樂光盤播放機(CD player)，也可存放視頻及計算機信息，如只讀光盤機(CD-ROM)和最近的數字影音光盤機(DVD player)。通常是藉由寫入一連串的“凹洞”(“pit”)在光學媒體上，將信息以代表“0”和“1”位的二元方式記錄起來。當讀取這些記錄在光學媒體上的數據時，旋轉光盤上的光學讀取頭(pick-up head)會檢測到反射光的改變而產生一種模擬讀取信號。然后此模擬讀取信號會由一讀取通道電路系統檢出并加以解碼，以再生被記錄的數據。
振幅取樣(sampled amplitude)技術常被應用來增進光學存儲系統中讀取通道的效能。振幅取樣的讀取通道一般是利用一模擬-數字轉換器(簡稱ADC)和一數字讀取通道處理器來再生記錄在光學存儲系統的數據。然而，在高速的光學存儲系統中，其波特率(baud rate，也就是通道位速率)非常高，使得ADC的取樣頻率及數字處理器的時鐘速率跟著提高，因此亦需要一相當高速的時鐘信號源，由于在較高的頻率的通道運作會造成通道的復雜度及成本提高的困擾，因此，如何設計一振幅取樣讀取通道可適用于運作在高數據速率和密度的存儲系統，卻不會增加讀取通道IC的復雜度及成本，便成為一重要課題。為達到此目的，美國專利第5,802,118揭露一適用在磁盤存儲系統的次取樣的離散時間(sub-sampled discrete time)讀取通道。根據這項專利，該讀取通道以一小于或等于9/10波特率的速率來次取樣模擬信號。本案的發明人在一項申請中的專利(臺灣專利申請號089,110,848)里曾提出以稍大于1/2波特率的速率來次取樣模擬信號。在這項申請中的專利，次取樣值經一時序恢復內插器(timing recovery interpolator)降取樣(down-sampled)處理后，產生同步于波特率一半的取樣值，然后，這些同步取樣值被一2T-間隔均衡器(2T-spaced equalizer)均衡并由一兩倍升取樣器(factor-two upsampler)內插處理。雖然這項申請中專利大大地降低取樣頻率，但因升取樣器造成的延遲時間卻降低高速光學存儲系統的效能。

發明內容
有鑒于此，本發明提出一種新穎的讀取通道裝置及方法，能夠克服公知技術的限制，以再生記錄在光學存儲系統的數據。
本發明的目的是提供一種適用于光學存儲系統的讀取通道裝置及方法，以稍大于1/2波特率的速率來次取樣模擬讀取信號，而因此降低讀取通道的時鐘速率。
本發明的另一目的是提供一種讀取通道裝置及方法，藉由去除升取樣器的延遲時間使光學存儲系統能夠以較佳的效能再生記錄數據。
為達到所述目的，本發明提供一種讀取通道裝置及方法，適用于讀取以既定的波特率記錄在光學存儲系統的數據，該讀取通道裝置包括一取樣裝置、一減法裝置、兩個內插裝置、兩個均衡裝置以及一直流成份偏差估測裝置。取樣裝置非同步地取樣從光學存儲系統產生的模擬讀取信號，以產生一序列的非同步取樣值。減法裝置從這些非同步取樣值減去一估測直流成份偏差值，以產生一序列的非同步去除直流成份取樣值。接著，第一內插裝置內插這些非同步去除直流成份取樣值，以產生同步于1/2波特率的一序列的同步偶時取樣值，而第二內插裝置亦內插所述這些非同步去除直流成份取樣值，以產生同步于1/2波特率的一序列的同步奇時取樣值。之后，第一均衡裝置根據一目標頻譜均衡這些同步偶時取樣值，以產生一序列的偶時均衡取樣值，而第二均衡裝置則根據所述目標頻譜均衡這些同步奇時取樣值，以產生一序列的奇時均衡取樣值。此外，直流成份偏差估測裝置從這些偶時均衡及奇時均衡取樣值產生所述估測直流成份偏差值。所述兩個內插裝置受控于一時序恢復控制裝置以使偶時與奇時取樣值同步于波特率。在一較佳實施例中，一序列檢出裝置可從偶時均衡及奇時均衡取樣值檢出讀取的記錄數據。
本發明還提供一種讀取通道方法，用于讀取以一既定的波特率記錄在一光學存儲系統的數據，該讀取通道方法包括非同步地取樣來自該光學存儲系統的一模擬讀取信號，以產生一序列的非同步取樣值；從該非同步取樣值減去一估測直流成份偏差值，以產生一序列的非同步去除直流成份取樣值；分別地內插該非同步去除直流成份取樣值，以各自產生同步于1/2該波特率的一序列的同步偶時取樣值和同步于1/2該波特率的一序列的同步奇時取樣值；根據一目標頻譜分別地均衡該同步偶時取樣值和該同步奇時取樣值，以各自產生一序列的偶時均衡取樣值以及一序列的奇時均衡取樣值；從該偶時均衡取樣值及該奇時均衡取樣值產生該估測直流成份偏差值；以及從該偶時均衡取樣值及該奇時均衡取樣值檢出該記錄數據。


為使本發明的所述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下圖1是說明本發明讀取通道裝置的方塊圖；圖2A表示從模擬讀取信號A(t)取樣的非同步取樣值AK；圖2B表示大體上同步于1/2波特率的同步偶時取樣值X2K；圖2C表示大體上同步于1/2波特率的同步奇時取樣值X2K+1；圖2D表示偶時均衡取樣值Y2K；圖2E表示奇時均衡取樣值Y2K+1；圖2F表示由Y2K和Y2K+1組成的序列YK，其中所有的取樣值大體上同步于波特率；圖2G表示由序列檢出器決定的二元序列ZK。
具體實施例方式
參照圖1及圖2A-2G并配合下面的詳細說明，本發明的特征將更為顯而易見。如圖1所示，讀取通道裝置200適用于讀取以既定的波特率記錄在光學存儲系統的數據。從光學存儲系統產生的模擬讀取信號A(t)經取樣裝置202(亦即模擬-數字轉換器ADC)非同步地取樣產生一序列的非同步取樣值AK。取樣裝置202依一固定頻率fs的時鐘運作，該時鐘為時鐘源220提供的取樣時鐘240。序列的非同步取樣值AK和模擬讀取信號A(t)的關系可表示為AK＝{…，A(0)，A(τ)，A(2τ)，…，A(kτ)，…}其中k為整數而τ＝1/fs。在圖2A中，模擬讀取信號A(t)以實線表示且非同步取樣值AK以粗黑點表示。值得注意的是在圖2A～2G中的T代表波特率間隔(baud rate interval)而1/T則為波特率。由于從光學讀取頭得到的模擬讀取信號A(t)其頻率分布頻譜被頻帶限制在約1/4T，因此取樣裝置202僅需以稍大于1/2波特率的速率，也就是fs＞1/2T，來取樣模擬讀取信號A(t)，而不需以波特率1/T同步取樣。例如圖2A中模擬讀取信號A(t)是以4/7波特率的速率取樣。
參照圖1，減法器204從非同步取樣值AK減去經由線230的一估測直流成份偏差值(DC offset)，以產生一序列的非同步去除直流成份取樣值BK。BK可表示為BK＝{…，B(0)，B(τ)，B(2τ)，…，B(k τ)，…}B(kτ)＝A(kτ)-DC其中DC代表估測直流成份偏差值。
根據本發明，內插器(interpolator)206a內插這些非同步去除直流成份取樣值BK，以產生同步于1/2波特率的一序列的同步偶時(even-time)取樣值X2K。內插器206b同樣內插非同步去除直流成份取樣值BK，以產生同步于1/2波特率的一序列的同步奇時(odd-time)取樣值X2K+1。如圖2B、2C所示，同步偶時取樣值X2K以“△”表示，而同步奇時取樣值X2K+1則以“×”表示。同步偶時和同步奇時取樣值可分別表示為X2K＝{…，X(0)，X(2T)，X(4T)，…，X(2kT)，…}X2K+1＝{…，X(1)，X(3T)，X(5T)，…，X((2k+1)T)，…}其中k為整數而T為波特率間隔。因此，同步偶時序列X2K其取樣點之間的間隔等于2T，且同步奇時序列X2K+1其取樣點之間的間隔亦等于2T。有關內插器206a、206b更多的細節請參考F.M.Gardner，“Interpolation inDigital Modems-Part IFundamentals”，IEEE Trans.Commun.，Vol.41，pp.502-508，March 1993；以及L.Erup，F.M.Gardner，and R.A.Herris，“Interpolation in Digital Modems-Part IIImplementation andperformance”，IEEE Trans.Commun.，Vol.41，PP.998-1008，June 1993。
所述同步偶時和同步奇時序列根據一目標頻譜(target spectrum)被分別地均衡，也就是說，X2K和X2K+1的高頻成份經由均衡而加強，舉例而言，這可以藉由兩個5階對稱式2T-間隔均衡器(5-tap symmetric 2T-spacedequalizer)來實現。均衡器208a根據目標頻譜均衡同步偶時取樣值X2K，以產生一序列的偶時均衡取樣值Y2K，而均衡器208b則根據所述目標頻譜均衡同步奇時取樣值X2K+1，以產生一序列的奇時均衡取樣值Y2K+1。2T-間隔均衡器208a、208b最好是利用相同的均衡系數。參照圖2D、2E，偶時均衡和奇時均衡取樣值可分別表示為Y2K＝{…，Y(0)，Y(2T)，Y(4T)，…，Y(2kT)，…}Y2K+1＝{…，Y(1)，Y(3T)，Y(5T)，…，Y((2k+1)T)，…}偶時均衡和奇時均衡序列被反饋至時序恢復控制器(timing recoverycontroller)210以及直流成份偏差估測器(DC offset estimator)212。時序恢復控制器響應從線226、228接收的Y2K及Y2K+1，而分別控制內插器206a及內插器206b，以使偶時與奇時取樣值X2K、X2K+1同步于波特率。直流成份偏差估測器212響應從線232、234接收的Y2K及Y2K+1，以產生所述估測直流成份偏差值。
參照圖2F、2G，如果模擬讀取信號的品質(亦即信號-噪音比)相當好，則可從YK直接估計出代表記錄數據的二元序列ZK。如圖2F的說明，序列YK由Y2K和Y2K+1所組成，例如，若Y(mT)＞0，ZK的第m位被估計而得“1”；若Y(mT)＜0，則ZK的第m位被估計而得“0”。然而，如果模擬讀取信號的品質不佳，最好是應用序列檢出器214以從Y2K和Y2K+1檢出序列ZK。序列檢出器214典型上是利用維特比演算法(Viterbi algotithm)來實現DVD系統的行程限制(run length limitation)，在DVD，最小的行程為3，也就是說，具有“…0001000…”、“…00011000…”、“…1110111…”以及“…11100111…”的序列不被允許存在DVD而會被序列檢出器214濾除。如此一來，上面所描述的讀取通道裝置200藉由分別處理偶時與奇時取樣值，而能夠避免因升取樣的延遲時間所造成的效能降低。
雖然本發明已以一具體實施例揭露如上，然其僅為了易于說明本發明的技術內容，而并非將本發明狹義地限定于該實施例，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應當以權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種讀取通道裝置，用于讀取以一既定的波特率記錄在一光學存儲系統的數據，該讀取通道裝置包括一取樣裝置，非同步地取樣從該光學存儲系統產生的一模擬讀取信號，用以產生一序列的非同步取樣值；一減法裝置，從該非同步取樣值減去一估測直流成份偏差值，用以產生一序列的非同步去除直流成份取樣值；一第一內插裝置，內插該非同步去除直流成份取樣值，用以產生同步于1/2該波特率的一序列的同步偶時取樣值；一第二內插裝置，內插該非同步去除直流成份取樣值，用以產生同步于1/2該波特率的一序列的同步奇時取樣值；一第一均衡裝置，根據一目標頻譜均衡該同步偶時取樣值，用以產生一序列的偶時均衡取樣值；一第二均衡裝置，根據該目標頻譜均衡該同步奇時取樣值，用以產生一序列的奇時均衡取樣值；一時序恢復控制裝置，響應該偶時均衡取樣值及該奇時均衡取樣值而分別控制該第一內插裝置及該第二內插裝置，用以使該偶時與該奇時取樣值同步于該波特率；以及一直流成份偏差估測裝置，用以從該偶時均衡取樣值及該奇時均衡取樣值產生該估測直流成份偏差值；其中，從該偶時均衡取樣值及該奇時均衡取樣值決定該記錄數據。
2.如權利要求1所述的讀取通道裝置還包括一序列檢出裝置，用以從所述序列的偶時均衡取樣值及所述序列的奇時均衡取樣值檢出該記錄數據。
3.如權利要求2所述的讀取通道裝置，其中所述序列檢出裝置是一維特比序列檢出器。
4.如權利要求1所述的讀取通道裝置，其中所述取樣裝置以一取樣率取樣所述模擬讀取信號，該取樣率大體上為記錄在所述光學存儲系統數據波特率的一半以上。
5.如權利要求4所述的讀取通道裝置，其中所述取樣裝置是一模擬-數字轉換器。
6.如權利要求1所述的讀取通道裝置，其中所述第一均衡裝置的系數和所述第二均衡裝置的系數相同。
7.如權利要求6所述的讀取通道裝置，其中所述第一及所述第二均衡裝置是2T-間隔均衡器，其中T表示記錄在所述光學存儲系統數據的一波特率間隔。
8.一種讀取通道方法，用于讀取以一既定的波特率記錄在一光學存儲系統的數據，該讀取通道方法包括非同步地取樣來自該光學存儲系統的一模擬讀取信號，以產生一序列的非同步取樣值；從該非同步取樣值減去一估測直流成份偏差值，以產生一序列的非同步去除直流成份取樣值；分別地內插該非同步去除直流成份取樣值，以各自產生同步于1/2該波特率的一序列的同步偶時取樣值和同步于1/2該波特率的一序列的同步奇時取樣值；根據一目標頻譜分別地均衡該同步偶時取樣值和該同步奇時取樣值，以各自產生一序列的偶時均衡取樣值以及一序列的奇時均衡取樣值；從該偶時均衡取樣值及該奇時均衡取樣值產生該估測直流成份偏差值；以及從該偶時均衡取樣值及該奇時均衡取樣值檢出該記錄數據。
9.如權利要求8所述的讀取通道方法，其中所述檢出步驟執行一行程限制和維特比檢出演算，以從所述序列的偶時均衡取樣值及所述序列的奇時均衡取樣值決定該記錄數據。
10.如權利要求8所述的讀取通道方法，其中所述取樣步驟以一取樣率取樣所述模擬讀取信號，該取樣率大體上為記錄在所述光學存儲系統數據波特率的一半以上。
全文摘要
讀取通道裝置，讀取以既定的波特率記錄在一光學存儲系統上的數據，該裝置非同步地取樣來自光學存儲系統的模擬讀取信號，并從產生的非同步取樣值減去一估測直流成份偏差值，而得到一序列的非同步去除直流成份取樣值。非同步去除直流成份取樣值被兩個內插裝置分別地內插，各自產生一序列的同步偶時取樣值及一序列的同步奇時取樣值。然后，這些同步偶時和同步奇時取樣值分別被兩個均衡裝置根據一目標頻譜均衡，各自產生一序列的偶時均衡取樣值以及一序列的奇時均衡取樣值。其中，所述估測直流成份偏差值由一直流成份偏差估測裝置從偶時及奇時均衡取樣值估算產生，而所述兩個內插裝置則受控于一時序恢復控制裝置以使偶時與奇時取樣值同步于波特率。
文檔編號G11B20/10GK1412761SQ01137019
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月19日 優先權日2001年10月19日
發明者黃克強, 王梓百 申請人:揚智科技股份有限公司