專利名稱：處理擺動信號的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個從數(shù)據(jù)載體讀出數(shù)據(jù)和/或將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)載體的設備，所述的數(shù)據(jù)載體包含擺動軌道，所述的設備具有用于掃描所述的軌道的掃描裝置，用于當掃描所述軌道時檢測至少兩個基本信號的檢測裝置，和用于從所述的至少兩個基本信號中產生擺動信號的擺動恢復裝置。
本發(fā)明也涉及一個光單元，它具有用于掃描數(shù)據(jù)載體的擺動軌道的掃描裝置，用于當掃描所述軌道時檢測至少兩個基本信號的檢測裝置，和用于從所述的至少兩個基本信號中產生擺動信號的擺動恢復裝置。
本發(fā)明也涉及用于處理擺動信號的擺動處理方法，該擺動信號通過掃描數(shù)據(jù)載體的擺動軌道從被檢測的至少兩個基本信號中產生。
本發(fā)明也涉及一個程序，包括當所述程序由處理器執(zhí)行時用于實施擺動處理方法的指令。
本發(fā)明適合于任何使用擺動軌道的數(shù)據(jù)載體格式。例如，它適用于其中軌道被擺動的可刻錄和再-可刻錄的光盤，象DVD+RW，DVD+R，DVD-RW，Blu-Ray..
背景技術：
US專利5631892處理了由于檢波器位置偏差而導致的擺動/噪聲比的惡化。一個被描述的解決方法是取消導致的噪聲。它在于校準在兩個被檢測和對擺動信號有貢獻的信號之間的權值比例，以致使得擺動信號的DC分量等于零。這種解決方案是根據(jù)這樣的假設，就是在擺動信號中噪聲分量與檢波器位置偏差成比例。
這個假設不能適用于一些類型的脫軌，所述脫軌可在檢波器的兩半中導致徑向不對稱，因此導致擺動信號中的數(shù)據(jù)泄漏。
本發(fā)明的目的是提出一個解決方法，用來除去擺動信號中不同起源的噪音、顯著地除去由于被引進到檢波器上的衍射圖案中的徑向不對稱而到擺動信號中高頻數(shù)據(jù)泄漏，而不管何種原因的徑向不對稱。

發(fā)明內容
這可以通過如權利要求1所述的從數(shù)據(jù)載體讀出數(shù)據(jù)和/或將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)載體的裝置，如權利要求5所述的光單元，如權利要求8所述的擺動處理方法，和如權利要求11所述的程序而獲得。
本發(fā)明使用至少一個自適應濾波器來過濾由所述檢測裝置檢測的基本信號，并且通過從所述的擺動信號中減掉所述的被過濾的基本信號來產生改善的擺動信號。
本發(fā)明自適應地工作，并且它允許消除任何源于高頻數(shù)據(jù)的噪音，該高頻數(shù)據(jù)在整個帶寬上被寫入到軌道而不用考慮噪音信號和擺動信號之間的頻譜關系。在發(fā)明中的僅有的假設是噪音信號是數(shù)據(jù)信號的被過濾的版本。
在本發(fā)明的第一個實施例中，提供恢復裝置來從所述的至少兩個基本信號中產生數(shù)據(jù)信號，以及自適應濾波器使用選擇的過濾系數(shù)以至于最小化在所述的改善的擺動信號和所述數(shù)據(jù)信號之間的互相關。在這個實施例中自適應由去相關機制來驅動。通過這個實施例，可以從擺動信號中移除任何想要的信號，直到整個擺動信號與這個想要的信號不相關。
在第二個實施例中，自適應濾波器使用選擇的過濾系數(shù)，以至最小化在改善的擺動信號的被成比例的版本和基于生成的擺動信號而重建的參考擺動信號之間的差異。在這第二個實施例中，即使與擺動信號相關，可以從擺動信號中移除任何不想要的信號。這個實施例更加復雜并且它引入延遲，因為參考擺動信號必須基于自適應啟動之前的擺動檢測的結果被重建。


本發(fā)明的這些和其他方面結合下面的附圖更進一步地描述；-圖1是具有擺動軌道的數(shù)據(jù)載體的示意表示，-圖2是一個根據(jù)本發(fā)明的用于從數(shù)據(jù)載體讀出數(shù)據(jù)和/或將輸入寫入數(shù)據(jù)載體的裝置的例子，-圖3是根據(jù)本發(fā)明的擺動處理電路的第一實施例的方框圖，-圖4是根據(jù)本發(fā)明的擺動處理電路的第二實施例的方框圖，-圖5根據(jù)本發(fā)明的擺動處理電路的例子的詳細方框圖，和-圖6是根據(jù)本發(fā)明在處理之前和之后的擺動信號頻譜的典型例子。
具體實施例方式
圖1描述了可刻錄數(shù)據(jù)載體1，圖1A是平面圖，圖1B描述了b-b線上剖面圖上的一小部分，和圖1C以更大比例圖顯示數(shù)據(jù)載體的一個部分。圖1的數(shù)據(jù)載體1是一個盤，它具有形成螺旋線3的各個360度旋轉的軌道。各個軌道包括凹槽4和凸起5。為了記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)載體具有記錄層6，它沉積在透明基片7上以及被保護套8所覆蓋。數(shù)據(jù)被記錄在凹槽4中。軌道被通過基片7進入數(shù)據(jù)載體的輻射光束掃描。
如圖1C所描述的，軌道對于它們平均中心線具有連續(xù)正弦偏差。這正弦偏差被稱為擺動。在一些實現(xiàn)中，擺動用于尋軌(保持在軌道上的點)，其作為稱為“單點推拉”或“3點推拉”方式的替換。這個不是強制的。在一些標準中，擺動被調制來攜帶尋址信息。例如在DVD+RW、DVD+R和DVR(藍光)中，擺動是脈沖調制。在DVD-RW中，它是頻率調制。
圖2顯示了一個用于從數(shù)據(jù)載體讀出數(shù)據(jù)和/或將輸入寫入數(shù)據(jù)載體的裝置的例子。圖2的裝置包括射線源10，例如半導體激光。射線源10產生光束11，通過包括焦點目標12的光系統(tǒng)，光束被指向數(shù)據(jù)載體1的軌道。光束11在數(shù)據(jù)載體1上生產小斑點13。為了斑點13掃描軌道，數(shù)據(jù)載體根據(jù)傳統(tǒng)的方法由馬達15圍繞軸14旋轉。光束11被數(shù)據(jù)載體1反射。投射和反射光束由光束分離器16(例如部分透明鏡)區(qū)別開來。反射輻射光束17被傳遞到四元光電探測器20，它具被輸入到被分成四象限QA，QB，QC和QD的輻射-敏感表面。
檢波器20產生相應于入射到輻射-敏感表面的四個象限中的每一個上的輻射功率的四個光電流A，B，C和D(也稱為基本信號)。這四個基本信號A，B，C，D被傳遞到數(shù)據(jù)/擺動恢復裝置22。它們根據(jù)本發(fā)明也被傳遞到擺動處理電路24。數(shù)據(jù)/擺動恢復裝置22產生一數(shù)據(jù)信號HF＝A+B+C+D，和一差異信號PP＝A+B-C-D。
本發(fā)明某一個實施例中，數(shù)據(jù)信號HF被傳遞到擺動處理電路24，這通過下面的描述而變得明顯。
差異信號PP被傳遞到低通濾波器25，它阻擋了起因于擺動的信號分量(起因于擺動的信號分量在尋軌帶寬之外)。過濾以后，差異信號被供應給用于控制垂直于軌道方向的方向上的斑點13的位置的伺服電路26(伺服電路26控制光學系統(tǒng)的位置或者焦點目標12的位置)。
差異信號PP也被傳遞到擺動處理電路24。擺動處理電路24產生一個改善的擺動信號IPP，從擺動信號IPP移除數(shù)據(jù)-到-擺動串擾。改善的擺動信號IPP被輸入到一用于提取由擺動信號所載的尋址信息的解調電路27。這個尋址信息被傳遞到一微處理器28。這個尋址信息例如被微處理器28使用，來導出在數(shù)據(jù)載體1上的斑點13的當前位置。在讀、擦除、或寫期間，微處理器28可以將斑點13的當前位置與要求的位置相比較，并且為了光學系統(tǒng)跳到要求的位置來判定參數(shù)。跳的參數(shù)被供應給伺服電路26。
被寫在數(shù)據(jù)載體1上的數(shù)據(jù)DIN由調制電路29來調制，并且被供應給微處理器28。微處理器28用由解調電路27產生的尋址信息來同步數(shù)據(jù)DIN并且產生傳遞到源控制單元30的控制信號。源控制單元30控制由輻射源10發(fā)射的光束11的光功率，從而控制數(shù)據(jù)載體1的凹槽中的標志的形成。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的擺動處理電路的第一實施例的方框圖。圖3的擺動處理電路包括四個自適應濾波器FA，F(xiàn)B FC和FD的集合40，系數(shù)計算模塊42，和減法單元44。基本信號和A，B，C和D分別被供應給自適應濾波器FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C和FD。減法單元輸出改善的擺動信號IPPIPP＝PP-[FA*A+FB*B+FC*C+FD*D]。
數(shù)據(jù)信號HF和改善的擺動信號IPP被供應給系數(shù)計算模塊42。系數(shù)計算模塊42用于通過最小化成本函數(shù)J計算四個濾波器FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C和FD中每一個的系數(shù)，價值函數(shù)J為J(FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C，F(xiàn)D)＝{E{IPP×HF}}2其中E{}是數(shù)學期望值。成本函數(shù)J給出在改善的擺動信號IPP和數(shù)據(jù)信號HF之間的互相關。
傳統(tǒng)地，成本函數(shù)J通過使用梯度算法被最小化FA(k+1)=FA(k)+μA×[-∂J(FA,FB,FC,FD)∂FA]FA=FA(k)]]>FB(k+1)=FB(K)+μB×[-∂J(FA,FB,FC,FD)∂FB]FB=FB(k)]]>FC(k+1)=FC(K)+μC×[-∂J(FA,FB,FC,FD)∂FC]FC=FC(k)]]>FD(k+1)=FD(K)+μD×[-∂J(FA,FB,FC,FD)∂FD]FD=FD(k)]]>
其中∂J(FA,FB,FC,FD)∂FA,]]>∂J(FA,FB,FC,FD)∂FB,]]>∂J(FA,FB,FC,FD)∂FC,]]>和∂J(FA,FB,FC,FD)∂FD]]>是J(FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C，F(xiàn)D)分別對FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C和FD的梯度，-μA，μB，μC和μD是收斂因子，來控制適應的穩(wěn)定性和比例，-以及k是時間索引。
實際上，為了執(zhí)行梯度算法，(IPP×HF)2的瞬間值替代了事先不知的數(shù)學期望{E{IPP×HF}}2圖4是根據(jù)本發(fā)明的擺動處理電路的第二實施例的方框圖。圖4的擺動處理電路包括四個自適應濾波器FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C和FD的集合50，系數(shù)計算模塊52，和減法單元54?；拘盘朅，B，C和D分別被供應給自適應濾波器FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C和FD。減法單元輸出改善的擺動信號IPPIPP＝PP-[FA*A+FB*B+FC*C+FD*D]改善的擺動信號IPP被供應給系數(shù)計算模塊52。在這個實施例中，由系數(shù)計算模塊最小化的成本函數(shù)J被描述如下J(FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C，F(xiàn)D，q)＝E{(q×IPP-PPREF)2}其中-q是由FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C和FD通過使用梯度算法一起確定的常數(shù)q(k+1)=q(k)+μq×[-∂J(FA,FB,FC,FD,q)∂q]q=q(k)]]>-以及PREF是基于擺動檢測的結果(擺動重建結果是用于相位調制擺動的大于零或小于零的值，正值相對于一個周期的正弦波而負值相對于一個周期的反相正弦波；將一個周期的正弦波頭尾相連，理想的正弦波就形成了，它可以作為參考信號PPREF)被重建的參考擺動信號。
實際上，為了執(zhí)行梯度算法，(q×IPP-PPREF)2的瞬時值代替了事先不知的數(shù)學期望{E{q×IPP-PPREF}}2。
第一可選實施例使用兩個濾波器FAB和FCD來代替上述四個濾波器的集合40，50，以至改善的擺動信號IPP由如下公式來定義IPP＝PP-[FAB*(A+B)+FCD*(C+D)]第二個可選實施例使用單個濾波器F來代替上述四個濾波器集合40，50，以至改善的擺動信號IPP由如下公式來定義
IPP＝PP-[F*HF]如果四個基本信號A，B，C和D不是各個可用(例如，如果檢波器是二象檢波器)，那么這些可選實施例被使用。如果四個基本信號A，B，C和D各個可用，那么仍選擇它們以便限制計算。
圖5給出了根據(jù)本發(fā)明的擺動處理電路實現(xiàn)方法，其中單個濾波器F被使用。在圖5的實施方法中，梯度算法通過由(IPP×HF)2的瞬時值F‾(k+1)≈F‾(k)+μ[-∂[IPP(k)HF‾(k)]2∂F]F=F(k)]]>來替換數(shù)學期望{E{IPP×HF}}2來執(zhí)行，這意味著(1)其中F(k)＝[F-N(k)，...，F(xiàn)0(k)，...，F(xiàn)N(k)]T是過濾器F在時間索引k處的系數(shù)矢量，HF(k)＝[HF(k-N)，...，HF(k)，...，HF(k+N)]T是在時間索引k處的數(shù)據(jù)矢量，IPP(k)＝PP(k)-F(k).HFT(k)(2)并且[]T表示轉置運算。
等式(1)可被重新寫成F(k+1)≈F(k)+2μ.HF2(k).IPP(k).HF(k)(3)圖5是等式(2)和(3)的轉換。在圖5中描述的擺動處理電路包括-用于在最好是低于數(shù)據(jù)比特速率fb的頻率fc處對輸入的擺動信號PP進行取樣的取樣速率轉換器SRC1，-用于在最好是低于數(shù)據(jù)比特速率fb的頻率fc處對數(shù)據(jù)信號HF進行取樣的取樣速率轉換器SRC2，-用于將數(shù)據(jù)矢量 與過濾器系數(shù)F(k)的矢量相乘的乘法裝置M0，-用于從輸入擺動取樣PP(k)中減去由乘法裝置M0產生的數(shù)，從而產生改善的擺動取樣IPP(k)的減法裝置SUB，-加法裝置ADD，延遲裝置q-1，用于實現(xiàn)自適應過濾參數(shù)的遞歸運算的乘法裝置M1-M2-M3-M4。
有利地，根據(jù)本發(fā)明的串擾消除工作在低于數(shù)據(jù)比特速率fb的頻率fc上。只要擺動檢測的性能沒有降級，取樣速率fc可選擇的比fb小。對于擺動信號的采樣速率越低，描述filter(s)的系數(shù)越少。因此通過減少采樣速率，系數(shù)的數(shù)目可以減少，那導致在實施復雜性和功率消耗兩方面的降低。
特別地，處理DVD+RW磁盤格式，輸入擺動信號PP和數(shù)據(jù)信號HF有利地在頻率fc＝fb/4，也就是比數(shù)據(jù)比特速率fb低四倍的頻率上取樣。在這個情況里，filter(s)可以僅僅包含三個系數(shù)。
優(yōu)先地，對于DVD+RW格式，圖5的實施例將被使用，其中濾波器F僅具有三個系數(shù)F1(k)，F(xiàn)0(k)和F1(k)其中F-1(k)＝1，F(xiàn)0(k)＝0和F1(k)＝-1作為初始值。另外地，更多系數(shù)可以被使用，他們中的有一些是非自適應的。定義濾波器F的系數(shù)數(shù)目根據(jù)取樣頻率和串擾原因而變化。特別地，當取樣頻率fc與數(shù)據(jù)比特速率fb相比降低時，間距N降低。
在圖6中，描述了擺動信號PP及它的相應的改善的擺動信號IPP的頻譜的通常形式(Y軸指示功率，X軸指示頻率)。從這些曲線可以看到在改善的擺動信號的全帶寬上噪音顯著地減少。
注意到本發(fā)明的擺動處理方法可以在數(shù)字信號處理器的硬件或者在軟件中實現(xiàn)。
根據(jù)描述的處理方法、光單元、和讀/寫裝置，修改或改善可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下被提出。因此本發(fā)明不限于提供的例子。
在參考圖2描述的實施例中，擺動是用于攜帶位置信息而不用于尋軌的調制信號。這不是限制性的。數(shù)據(jù)-到-擺動串擾起因于被引進到檢波器上的衍射圖案中的徑向不對稱。這個不對稱與擺動它本身無關。它出現(xiàn)在完整周期的擺動中，也出現(xiàn)在頻率或相位調制的擺動中。因此本發(fā)明獨立地適用于這種擺動信號(完整周期的或調制的擺動信號)和獨立地適用于擺動信號被用于讀和/或寫設備(被用來尋軌和/或攜帶信息)的方法。
本發(fā)明不被限制在上面提到的成本函數(shù)。任何指示到擺動信號的數(shù)據(jù)泄漏的數(shù)量的成本函數(shù)可以被使用。
圖2，3和4的實施例使用四元的光電探測器。這不是限制性的。例如，具有平行于被掃描的軌道方向的分界線的二元光電探測器可以替換四元的光電探測器被使用。
詞″包括″不排除羅列在權利要求上以外的其他的單元或步驟的存在。
權利要求
1.一種從數(shù)據(jù)載體讀出數(shù)據(jù)和/或將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)載體的設備，所述的數(shù)據(jù)載體包含擺動軌道，所述的設備具有用于掃描所述軌道的掃描裝置，用于當掃描所述軌道時檢測至少兩個基本信號的檢測裝置，用于從所述的至少兩個基本信號產生擺動信號的擺動恢復裝置，和用于用至少一個自適應濾波器來過濾所述至少兩個基本信號和通過從所述擺動信號減去所述被過濾的基本信號來產生改善的擺動信號的擺動處理裝置。
2.如權利要求1所述的裝置，具有用于從所述至少兩個基本信號產生數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)恢復裝置，其中所述的自適應濾波器使用選擇的過濾系數(shù)，以致最小化在所述的改善的擺動信號和所述的數(shù)據(jù)信號之間的互相關。
3.如權利要求2所述的裝置，其中所述的過濾系數(shù)通過使用一個用于最小化成本函數(shù)的迭代梯度算法被更新，該成本函數(shù)具有一個瞬時值等于所述的改善的擺動信號和所述的數(shù)據(jù)信號的平方積的瞬時值的瞬時值。
4.如權利要求1所述的裝置，其中所述的自適應濾波器運用選擇的過濾系數(shù)，以致最小化在改善的擺動信號的成比例的版本和根據(jù)產生的擺動信號重構的參考擺動信號之間的差異。
5.一種光單元，它具有用于掃描數(shù)據(jù)載體的擺動軌道的掃描裝置，用于當掃描所述的軌道時檢測至少兩個基本信號的檢測裝置，用于從所述的至少兩個基本信號產生擺動信號的擺動恢復裝置，和用于用至少一個自適應濾波器來過濾所述至少兩個基本信號和通過從所述擺動信號中減去所述被過濾的基本信號來產生改善的擺動信號的擺動處理裝置。
6.如權利要求5所述的光單元，具有用于從所述至少兩個基本信號產生數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)恢復裝置，其中所述的自適應濾波器使用選擇的過濾系數(shù)，以致最小化在所述的改善的擺動信號和所述的數(shù)據(jù)信號之間的互相關。
7.如權利要求5所述的光單元，其中所述的自適應濾波器使用選擇的過濾系數(shù)，以致最小化在改善的擺動信號的成比例的版本和根據(jù)產生的擺動信號重構的參考擺動信號之間的差異。
8.一種擺動處理方法，用于處理通過對數(shù)據(jù)載體的擺動軌道的掃描所檢測的至少兩個基本信號生成的擺動信號，該方法包括過濾步驟，用于通過至少一個自適應濾波器過濾所述的至少兩個基本信號，和減法步驟，用于從所述擺動信號中減去所述的被過濾的基本信號，因此生成改善的擺動信號。
9.如權利要求8所述的擺動處理方法，其中所述的過濾步驟使用選擇的過濾系數(shù)，以至最小化在所述的改善的擺動信號和從所述的至少兩個基本信號產生的數(shù)據(jù)信號之間的互相關。
10.如權利要求8所述的擺動處理方法，其中所述的過濾步驟使用選擇的過濾系數(shù)，以至最小化在改善的擺動信號的成比例的版本和基于生成的擺動信號而重建的參考擺動信號之間的差異。
11.一種程序，包括當所述程序被處理器執(zhí)行時，用于執(zhí)行如權利要求8-10中任何一個權利要求所述的擺動處理方法的指令。
12.如權利要求1或2所述的設備，包括取樣裝置，用于在小于數(shù)據(jù)比特速率的某個頻率對所述的至少兩個基本信號進行取樣。
全文摘要
通過掃描數(shù)據(jù)載體的擺動軌道而被檢測的至少兩個基本信號(A，B，C，D)產生擺動信號。本發(fā)明提供的解決方法是用來除去擺動信號中不同起源的噪音，顯著地除去由于被引進到檢波器上的衍射圖案中的徑向不對稱而到擺動信號中高頻數(shù)據(jù)泄漏，而不管何種原因的徑向不對稱。根據(jù)本發(fā)明，至少兩個基本信號用至少一個自適應濾波器(40)來過濾，和從所述的擺動信號(PP)中減掉(44)所述的被過濾的基本信號，從而產生一個改善的擺動信號。
文檔編號G11B7/005GK1682293SQ03822051
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權日2002年9月18日
發(fā)明者B·尹, K·謝普, A·斯特克, A·帕迪齊, T·詹森, M·米弗阿 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司