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KR100468162B1 - 비대칭에러 보정장치 및 그 방법과, 이를 적용한 광학재생 시스템의 클럭복원장치 - Google Patents

비대칭에러 보정장치 및 그 방법과, 이를 적용한 광학재생 시스템의 클럭복원장치 Download PDF

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KR100468162B1
KR100468162B1 KR10-2001-0048227A KR20010048227A KR100468162B1 KR 100468162 B1 KR100468162 B1 KR 100468162B1 KR 20010048227 A KR20010048227 A KR 20010048227A KR 100468162 B1 KR100468162 B1 KR 100468162B1
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Abstract

입력신호가 다중레벨이고 영점교차 천이가 불규칙한 특성을 갖는 CD나 DVD와 같은 광기록매체로부터 데이터를 재생하는 광학 재생 시스템에 이용되는 비대칭에러 보정장치 및 그 방법과, 이를 적용한 클럭복원장치 및 데이터 복원 장치가 개시된다. 광기록매체로부터 읽어들인 신호는 A/D컨버터에서 디지털신호로 변환된다. 영교차 검출부는 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플로부터 영교차를 검출한다. 영교차가 검출된 경우 비대칭에러검출부는 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 디지털신호의 비대칭 여부 및 비대칭극성을 판단한다. 보정부는 판단된 비대칭극성을 누적하여 기 설정된 문턱값 이상인 경우 비대칭 에러로 판단하고 비대칭 에러를 보정한다. 이로써, 입력신호가 다중레벨이고 영점교차 천이가 불규칙한 광학 재생 시스템에서 피트 길이가 정확하게 형성되지 않아서 생기는 재생신호의 비대칭 에러를 보정할 수 있다.

Description

비대칭에러 보정장치 및 그 방법과, 이를 적용한 광학 재생 시스템의 클럭복원장치 {Asymetric error correction apparatus and method thereof, and clock recovery apparatus of optical reading system therewith}
본 발명은 비대칭에러 보정장치 및 그 방법과 이를 적용한 광학 재생 시스템의 클록 복원 장치 및 데이터 복원 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광기록매체에 데이터 기록시 부정확한 피트(Pit) 및 랜드(Land) 길이에 따른 데이터들 사이의 간섭에 의한 RF신호의 왜곡을 보정할 수 있는 비대칭에러 보정장치 및 그 방법과 이를 적용한 광학 재생 시스템의 클록 복원 장치 및 데이터 복원 장치에 관한 것이다.
광학 기록 시스템은 기록하고자 하는 신호에 대응하는 피트를 CD 또는 DVD와 같은 광기록매체 상에 형성한다. 그런데, 이러한 신호기록공정에서 부정확한 피트길이로 데이터가 기록되면 RF신호의 비대칭현상이 발생한다. 피트가 인접 데이터비트 영역을 침범하는 경우에는 포지티브 비대칭(positive asymetriy)이 나타난다. 한편, 필요한 데이터비트 영역의 일부에만 피트가 형성된 경우에는 네가티브 비대칭(negative asymetry)이 나타난다.
이러한, RF신호의 비대칭 현상이 발생된 경우에는 광학 재생 시스템이 광기록매체에 기록된 신호를 재생하더라도 데이터 심볼 사이에 간섭(inter-symbol interference: ISI)이 발생한다. ISI는 기록 및 재생 데이터 사이에 발생하는 주파수 에러 및 위상 에러의 검출 및 보정을 어렵게 한다. 그에 따라 재생신호가 왜곡된다.
이를 해결하기 위하여 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 DSV(Digital Sum Value) 알고리즘이 적용된 DSV 비대칭에러 보정장치(1) 또는 도 2 및 3에 도시된 바와 같은 영점교차 지점 근방의 3샘플을 이용한 알고리즘이 적용된 ZC3 비대칭에러 보정장치(2)를 사용하여 비대칭 신호인 DC옵셋을 제거하였다.
도 1을 참조하여 종래 DSV 비대칭에러 보정장치(1)의 구성 및 동작을 이하에 설명한다.
DSV 비대칭에러 보정장치(1)는 2치 양자화부(11), 계수부(12), 비교부(13), 에러판단부(14), 적분부(15), 보정부(16) 및 데이터검출부(17)로 구성되어 있다.
2치 양자화부(11)는 매 디지털 샘플마다 두 샘플값의 평균값이 "0"보다 크면 극성값을 "1"로 결정하고, 두 샘플의 평균값이 "0"보다 작으면 극성값을 "-1"로 결정한다. 계수부(12)는 에러 정도를 판단하기 위하여 검출된 극성값을 누적한다.비교부(13)는 누적된 극성값과 기 설정된 문턱값을 비교한다.
에러판단부(14)는 누적된 극성값이 기 설정된 문턱값을 넘는 경우 비대칭 에러가 발생한 것으로 판단한다. 적분부(15)는 검출된 비대칭 에러를 누적한다. 보정부(16)는 누적된 에러값이 소정값이 되면 입력신호(Si)를 보정하여 보정된 신호(Sc)를 출력한다. 데이터 검출부(17)는 보정된 신호(Sc)의 각 데이터 비트값을 검출한다.
비대칭에러를 보정하는 다른 보정장치인 ZC3 비대칭에러 보정장치(2)가 도 2 및 3을 참조하여 이하에 설명될 것이다.
ZC3 비대칭에러 보정장치(2)는 영교차검출부(21), 절대값비교부(22), 비대칭극성판정부(23), 계수부(24), 비교부(25), 에러 판단부(26), 적분부(27), 보정부(28) 및 데이터 검출부(29)를 포함한다.
영교차 검출부(21)는 순차적으로 입력되는 두 샘플의 부호비트를 비교함으로써 영교차를 검출한다. 영교차가 검출되면, 절대값비교부(22)는 두 샘플의 절대값을 비교하여 절대값이 작은 샘플쪽에서 비대칭이 발생한 것으로 판단하여 절대값이 작은 샘플을 센터샘플로 결정한다. 비대칭극성판정부(23)는 센터샘플을 기준으로 양쪽의 두 샘플과 센터샘플의 합, 즉 영교차 부근의 세 샘플의 합으로부터 신호의 극성값을 판단한다.
계수부(24)는 에러 정도를 판단하기 위하여 검출된 극성값을 누적한다. 비교부(25)는 누적된 극성값과 기 설정된 문턱값을 비교한다. 에러판단부(26)는 누적된 극성값이 기 설정된 문턱값을 넘는 경우 비대칭 에러가 발생한 것으로 판단한다. 적분부(27)는 검출된 비대칭 에러를 누적한다. 보정부(28)는 누적된 에러값의 이득을 조정하여 입력신호(Si)를 보정하여 보정된 신호(Sc)를 출력한다. 데이터 검출부(29)는 보정된 신호(Sc)의 각 데이터 비트값을 검출한다.
도 3을 참조하여, 영교차검출부(21), 절대값비교부(22) 및 비대칭극성판정부(23) 각각의 상세 구성 및 동작을 설명한다.
영교차검출부(21)는 연속되는 두 샘플(D2k와 D3k)의 부호비트로부터 영교차 여부를 판단하는 배타적 논리합 게이트(21a)로 구성하였다. 연속되는 두 샘플(D2k와 D3k) 사이에 영교차가 검출되면, 영교차 검출값(ZC)를 1로 세팅한다.
절대값비교부(22)는 영교차가 검출된 연속되는 두 샘플(D2k와 D3k)에 대하여 각각 절대값을 취하고, 절대값을 비교한다. 절대값비교부(22)는 연속되는 두 샘플(D2k와 D3k)의 절대값 중 크기가 작은 쪽에서 비대칭에러가 발생한 것으로 판단한다. 즉, |D2k|가 |D3k|보다 큰 경우에는 D3k를 센터샘플로 선택하여, 덧셈기(23a)에서 센터샘플(D3k), 이전 샘플(D2k), 이후 샘플(D4k)의 합(sum_1)을 구한다. 한편, |D2k|가 |D3k|보다 작거나 같은 경우에는 D2k를 센터샘플로 선택하여, 덧셈기(23b)에서 센터샘플(D2k), 이전 샘플(D1k), 이후 샘플(D3k)의 합(sum_2)을 구한다.
극성판단부(23c)는 영교차검출값(ZC)이 1이고, sum_n이 0보다 큰 경우에는 네가티브 극성으로 판단한다. 극성판단부(23c)는 영교차검출값(ZC)이 1이고,sum_n이 0보다 작거나 같은 경우에는 포지티브 극성으로 판단한다. 여기서 n은 1 또는 2이다. 이상과 같이 구해진 극성값은 계수부(24)로 입력된다.
종래 DSV 비대칭에러 보정장치는 비대칭 극성의 양과 타이밍 에러값에 큰 영향을 받지 않고 비교적 안정적인 동작이 가능한 장점이 있다. 그러나, 매 샘플마다 두 샘플의 평균값을 구하여야 하므로, 도 12에 도시된 바와 같이 보정속도가 느린 단점이 있다.
또한, 종래 ZC3 비대칭에러 보정장치는 영교차가 발생하는 지점의 두 샘플값을 가지고 극성을 판단하는 방식이다. 종래 ZC3 비대칭에러 보정장치는 도 13에 도시된 바와 같이 비대칭 극성이 적고 타이밍 에러가 적은 경우에는 극성판단이 용이하다. 그러나, 영교차 지점 근방의 세 샘플을 이용하기 때문에 광학 채널의 환경이 열악한 경우에는 비대칭 신호의 극성을 정확하게 판단하기 어려운 단점이 있다. 따라서, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 보정과정에서의 에러 추적시 정상상태 지터량이 커지므로 다음 단의 PLL루프의 안정적 동작이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 비대칭에러의 보정속도가 개선된 비대칭에러 보정장치 및 그 방법과 이를 적용한 클럭복원장치 및 데이터 복원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 주파수에러, 위상에러, 비대칭 양의 증가와 같은 신호왜곡 현상에도 안정적인 동작이 가능한 비대칭에러 보정장치 및 그 방법과 이를 적용한 클럭복원장치 및 데이터 복원 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 DSV 알고리즘을 이용한 비대칭에러 보정장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 종래 영교차 지점에서의 3샘플 신호값을 이용한 비대칭에러 보정장치의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 도 2의 영교차 검출부와 비대칭에러검출부의 상세 구성을 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 광학 재생 시스템의 데이터 복원장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 5는 도 4의 클럭 복원부의 상세 구성을 도시한 블럭도,
도 6은 도 5의 비대칭에러 보정부의 상세 구성을 도시한 블럭도,
도 7은 도 6의 영교차검출부 및 비대칭에러검출부의 상세 구성을 도시한 블럭도,
도 8은 도 7에서 영교차 발생시 각 샘플의 위치를 도시한 그래프,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비대칭에러 보정방법을 설명하기위한 순서도,
도 10은 도 9의 비대칭에러 검출단계의 세부 처리과정을 설명하기 위한 순서도,
도 11은 도 9의 에러 보정단계의 세부 처리과정을 설명하기 위한 순서도,
도 12는 비대칭율(ASM)이 15.6%이고 최적으로 에러값을 추정하는 경우, 종래 및 본 발명에 따른 비대칭에러 보정장치의 보정속도를 도시한 그래프,
도 13은 추적속도가 동일하고 타이밍 에러가 존재하지 않는 경우, 종래 및 본 발명에 따른 비대칭에러 보정장치의 에러추적시 정상상태 지터량을 도시한 그래프,
도 14는 추적속도가 동일하고 타이밍 에러가 존재하는 경우, 종래 및 본 발명에 따른 비대칭에러 보정장치의 에러추적시, 비대칭율(ASM)에 따른 정상상태 지터량을 도시한 그래프,
도 15는 타이밍 에러가 존재하지 않고 최적의 에러값 추적이 가능한 경우, 종래 및 본 발명에 따른 비대칭에러 보정장치의 에러추적시, 비대칭율(ASM)에 따른 정상상태 지터량을 도시한 그래프,
도 16은 타이밍 에러가 존재하지 않고 최적의 에러값 추적이 가능한 경우, 비대칭율(ASM)이 9.8%일 때 종래 및 본 발명에 따른 비대칭에러 보정장치의 비트당 에러율(BER)을 도시한 그래프, 그리고
도 17은 타이밍 에러가 존재하지 않고 최적의 에러값 추적이 가능한 경우, 비대칭율(ASM)이 15.6%일 때 종래 및 본 발명에 따른 비대칭에러 보정장치의 비트당 에러율(BER)을 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
A1 : A/D컨버터 A2 : 클럭 복원부
A3 : 데이터 검출부 200 : 필터
300 : 비대칭에러 보정부 310 : 영교차 검출부
320 : 비대칭에러검출부 330 : 극성카운터
340 : 비교부 350 : 비대칭에러 생성부
360 : 적분부 370 : 에러보정부
400 : PLL부
상기 목적을 달성하기 위한 비대칭에러 보정장치는 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개의 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차를 검출하는 영교차검출부; 상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단하는 비대칭에러 검출부; 및 검출된 상기 비대칭극성에 따라 상기 디지털신호의 비대칭 에러를 보정하는 보정부;를 포함한다.
상기 비대칭에러 검출부 상기 영교차가 검출된 경우, 상기 4개 샘플 중 가장자리 두 샘플의 합을 구하여 상기 디지털 신호의 비대칭 여부를 판단하는 비대칭 여부 판단부; 및 상기 영교차가 검출된 경우 상기 합의 부호에 따라 상기 디지털 신호의 비대칭 극성을 판단하는 극성판단부;를 포함한다.
상기 극성판단부는 상기 합이 0보다 큰 경우, 상기 디지털 신호의 상기 비대칭 극성을 네가티브 극성으로 판단하고, 상기 합이 0보다 작거나 같은 경우, 상기 디지털 신호의 상기 비대칭 극성을 포지티브 극성으로 판단한다.
상기 보정부는 판단된 상기 비대칭 극성을 카운트하는 극성카운터; 상기 비대칭 극성 카운트값을 기 설정된 문턱값과 비교하여 그 결과를 출력하고, 상기 극성 카운터값이 상기 문턱값을 초과하면 상기 극성카운터를 리셋시키는 비교부; 상기 비교결과에 따라 비대칭 에러를 생성하는 비대칭에러 생성부; 생성된 상기 비대칭에러를 적분하는 적분부; 및 상기 적분결과에 따라 상기 A/D컨버터로부터 입력되는 상기 디지털 신호의 비대칭에러를 보정하는 에러보정부;를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 비대칭에러 보정방법은 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차를 검출하는 단계; 상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단하는 단계; 및 상기 판단된 상기 비대칭 극성에 따라 상기 디지털신호의 비대칭 에러를 보정하는 단계;를 포함한다.
상기 비대칭에러 보정장치 및 그 방법에 따르면, 매 샘플이나 3샘플이 아닌 2샘플만으로도 비대칭 에러를 검출하므로 보정속도가 빠른 장점이 있다. 또한, 비대칭 극성 판단시, 영교차 근방에 있는 가운데 두 샘플을 사용하지 않고, 영교차 근방의 두 샘플보다 한 타이밍 이전의 샘플과 한 타이밍 이후의 샘플(외부샘플이라 함)의 합에 따라 비대칭 극성을 판단한다. 따라서, 주파수 에러, 위상 에러, 비대칭 양의 증가와 같은 신호 왜곡이 존재하더라도 안정적인 동작이 가능한 장점이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 광기록매체로부터 아날로그 신호를 재생하는 광학 재생 시스템의 클럭 복원 장치는 A/D컨버터로부터 순차적으로 입력되는 디지털 신호의 타이밍을 계산하기 위한 필터; 상기 필터로부터 입력되는 디지털 신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여, 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차가 검출된 경우, 상기 4개 샘플들 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털 신호의 비대칭 에러를 검출하고, 검출된 상기 비대칭 에러를 보정하는 비대칭에러보정기; 및 상기 비대칭 에러가 보정된 상기 디지털 신호의 타이밍에러 및 위상에러를 보정하여 상기 필터로 출력하는 PLL부;를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 광기록매체로부터 아날로그 신호를 재생하는 광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치는 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터; 상기 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플로부터 영교차가 검출된 경우, 상기 4개 샘플들 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 비대칭 에러를 보정하고, 상기 비대칭 에러가 보정된 상기 디지털 신호의 타이밍에러 및 위상에러를 보정하여 클럭을 복원하는 클럭 복원부; 및 복원된 상기 클럭에 따라 상기 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 복원하여 검출하는 데이터 검출기;를 포함하도록 구성된다.
상기 비대칭에러 보정장치를 구비한 클럭 복원 장치에 따르면, 비대칭에러 보정시간이 짧고, 정확한 보정이 가능하므로 클럭 복원이 용이한 장점이 있다. 또한 상기 비대칭에러 복원장치를 구비한 데이터 복원 장치에 따르면, 빠른 시간에 정확한 데이터의 복원이 가능한 장점이 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른, 광기록매체로부터 아날로그 신호를 재생하는 광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치(A)가 도 4를 참조하여 이하에 설명된다.
광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치(A)는 A/D컨버터(A1), 클럭 복원부(A2) 및 데이터 검출부(A3)를 포함한다. A/D 컨버터(A1)는 순차적으로 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호(Si)로 변환한다. 클럭 복원부(A2)는 A/D컨버터(A1)로부터 입력되는 디지털 신호(Si)의 샘플들 중 순차적으로 4 개의 샘플을 추출한다. 도 8에는 클럭 복원부(A2)에서 추출한 영교차(tk또는 tk-1)를 포함하는 4개 샘플(D1k, D2k, D3k, D4k또는 D1k-1, D2k-1, D3k-1, D4k-1)이 도시되어 있다. 클럭 복원부(A2)는 4개 샘플(D1k, D2k, D3k, D4k또는 D1k-1, D2k-1, D3k-1, D4k-1)중에서 양쪽 가장자리 샘플들(D1k와 D4k또는 D1k-1과 D4k-1)의 합(sum)을 기초로 상기 디지털 신호(Si)의 비대칭 에러를 보정한다. 또한, 클럭 복원부(A2)는 상기 비대칭 에러가 보정된 상기 디지털 신호의 타이밍에러 및 위상에러를 보정한다. 데이터 검출기(A3)는 상기 비대칭 에러, 타이밍에러 및 위상에러가 보정된 상기 디지털 신호로부터 복원된 디지털 신호(Sc)를 검출한다.
이하에, 도 5를 참조하여 클럭 복원부(A2)의 상세 구성 및 동작을 설명한다. 본 실시예에서는 tk에서 영교차가 검출된 것으로 가정하였다.
클럭 복원부(A2)는 필터(200), 비대칭에러보정부(300) 및 PLL부(400)를 포함한다. 필터(200)는 A/D컨버터(A1)로부터 입력되는 디지털 신호의 타이밍을 계산한다. 필터(200)는 보간필터로 구현할 수 있다.
비대칭에러보정부(300)는 필터(200)로부터 입력되는 디지털 신호로부터 순차적으로 4개 샘플(D1k, D2k, D3k, D4k)을 추출한다. 비대칭 에러 보정부(300)는 4개 샘플(D1k, D2k, D3k, D4k) 중 가운데 두 샘플(D2k, D3k)의 부호비트가 반전되는 경우를 영교차로 검출한다. 비대칭 에러 보정부(300)는 4개 샘플들 중 양쪽 가장자리 두 샘플(D1k, D4k)의 합(sum)으로부터 상기 디지털 신호의 비대칭 에러를 검출한다. 비대칭 에러 보정부(300)는 디지털 신호에 대하여 비대칭 에러를 보정한다.
PLL부(400)는 상기 비대칭 에러가 보정된 상기 디지털 신호의 타이밍에러 및 위상에러를 보정하여 상기 필터(200)로 출력한다.
비대칭에러보정부(300)의 상세 구성 및 동작이 도 6 내지 8을 참조하여 이하에 설명된다.
비대칭에러 보정부(300)는 영교차 검출부(320), 비대칭에러검출부(340) 및 보정부(360)를 포함한다. 영교차 검출부(320)는 A/D컨버터(A1)로부터 순차적으로 입력되는 디지털신호(Si)의 부호비트로부터 영교차를 검출한다. 영교차 검출부(320)는 도 7에 도시된 바와 같이 배타적 논리합 게이트(320a)로 구성할 수 있다.
영교차 검출부(320)는 A/D컨버터(A1)로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개의 샘플(D1k, D2k, D3k, D4k)을 추출한다. 영교차 검출부(320)는 4개의 샘플들((D1k, D2k, D3k, D4k) 중 가운데 두 샘플(D2k와 D3k)의 부호비트의 배타적 논리합을 취함으로써 영교차를 검출한다. 연속되는 4개의 샘플들(D1k, D2k, D3k, D4k) 각각은 지연소자(D)(340a, 340b, 340c)를 거친 신호이다. 도 8을 참조하면, tk지점에서 연속되는 4개의 샘플들(D1k, D2k, D3k, D4k) 중 가운데 두 샘플(D2k, D3k) 사이에서 영교차가 발생하였음을 알 수 있다.
도 7 및 8을 참조하면, tk지점에서 영교차가 발생하면, 영교차 검출변수(ZC)를 1로 세팅한다.
비대칭에러검출부(340)는 영교차가 검출된 경우 4개 샘플(D1k, D2k, D3k, D4k) 중 양쪽 가장자리 두 샘플(D1k, D4k)의 합(sum)으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단한다.
비대칭에러검출부(340)는 비대칭여부판단부(340d) 및 극성판단부(340e)를 포함한다. 비대칭여부판단부(340d)는 덧셈기로 구현할 수 있다. 비대칭여부판단부(340)는 영교차가 검출된 경우, 4개 샘플(D1k, D2k, D3k, D4k) 중 양쪽 가장자리 두 샘플(D1k, D4k)의 합(sum)을 계산한다. 비대칭여부판단부(340d)는 합(sum)이 0이 아닌 경우 비대칭으로 판단하고, 합(sum)이 0인 경우 대칭인 것으로 판단한다.
극성판단부(340e)는 영교차가 검출된 경우 즉, 영교차 검출변수(ZC)가 1로 세팅된 경우, 합(sum)의 부호에 따라 상기 디지털 신호의 비대칭극성을 판단한다. 극성판단부(340e)는 상기 합(sum)이 0보다 큰 경우, 상기 디지털 신호의 극성을 네가티브 극성으로 판단하고, 극성값에 +1을 세팅한다. 한편, 상기 합(sum)이 0보다 작거나 같은 경우, 상기 디지털 신호의 극성을 포지티브 극성으로 판단하고, 극성값을 -1로 세팅한다. 극성판단부(340e)에서 합(sum)이 0인 경우에는 원칙적으로비대칭이 발생하지 않은 경우이다. 그러나, 실제 적용에 있어서 합(sum)이 0인 경우는 매우 드물게 나타나고, 합(sum)이 0 인 경우는 비대칭극성값 카운트에 영향을 주지 않는다. 따라서, 합(sum)이 0인 경우는 네가티브 극성 또는 포지티브 극성 중 어느 하나로 판단하더라도 비대칭 에러 보정부의 동작에 영향을 주지 않는다.
보정부(360)는 상기 비대칭극성에 따라 상기 디지털신호의 비대칭극성을 보정한다. 보정부(360)는 극성카운터(361), 비교부(363), 비대칭에러 생성부(365), 적분부(367) 및 에러보정부(369)를 포함한다. 극성카운터(361)는 극성판단부(340e)에서 판단된 비대칭 극성을 카운트한다. 즉, 극성카운터(361)은 극성판단부(340e)에서 출력되는 극성값들을 누적하여 비대칭극성 카운트값으로 저장한다.
비교부(363)는 비대칭 극성 카운트값을 기 설정된 문턱값과 비교하여 그 결과를 출력하고, 상기 극성 카운트값이 기 설정된 문턱값을 초과하면, 극성카운터(361)를 리셋시킨다.
보정이 수행된 후 극성 카운터(361)를 리셋시킴으로써, 판정에 대한 정확성과 비대칭신호 추적시 정상상태에서 지터(jitter)를 방지할 수 있다.
비대칭에러 생성부(365)는 상기 비교결과에 따라 비대칭 에러를 생성한다. 즉, 비대칭에러 생성부(365)는 비대칭 극성 카운트값이 기 설정된 문턱값을 넘는 경우 부호값이 반대인 비대칭 에러를 생성한다. 문턱값은 보정 속도와 추적시 정상상태값을 고려한 최적값으로 설정할 수 있다.
적분부(367)는 생성된 상기 비대칭에러를 적분한다. 에러보정부(369)는 상기 적분결과에 따라 A/D컨버터(A1)로부터 입력되는 디지털 신호(Si)의 비대칭 에러를 보정하여 보정된 디지털신호(Sc)를 출력한다.
클럭복원부(A2) 및 비대칭에러보정부(300) 각각은 별도의 장치로 구현 가능함은 물론이다.
도 9 내지 11을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비대칭 에러 보정 방법이 이하에 설명된다. 비대칭 에러 보정 방법의 상세한 동작은 상기 비대칭 에러 보정부(300)의 동작과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
비대칭 에러 보정 방법은 영교차 검출단계(S100), 비대칭극성 검출단계(S200) 및 에러 보정 단계(S300)에 의해 수행된다. 영교차 검출단계(S100)는 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플의 부호비트에 의해 영교차를 검출한다. 비대칭극성검출단계(S200)는 상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단한다.
비대칭극성검출단계(S220)는 비대칭에러여부 판단단계(S220) 및 비대칭극성 판단단계(S240)를 포함한다. 비대칭에러여부 판단단계(S220)는 상기 영교차가 검출된 경우 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합을 계산한다. 비대칭에러여부 판단단계(S220)는 합으로부터 디지털 신호의 비대칭여부를 판단한다.
비대칭극성 판단단계(S240)는 상기 영교차가 검출된 경우 상기 합의부호에 따라 상기 디지털 신호의 극성을 결정한다. 비대칭 극성 판단단계(S240)는 상기 합이 0보다 큰 경우, 상기 디지털 신호의 극성을 네가티브 극성으로 판단하고, 상기 합이 0보다 작거나 같은 경우, 상기 디지털 신호의 극성을 포지티브 극성으로 판단한다.
에러 보정단계(S300)는 상기 극성 판단결과에 따라 상기 디지털신호의 비대칭 에러를 보정한다. 에러보정단계(S300)는 비대칭극성 판단단계(S240)에서 결정된 상기 비대칭 극성을 카운트하는 단계(S310), 비교단계(S320), 비대칭에러 생성단계(S330), 비대칭 에러 적분단계(S340), 비대칭 에러 보정단계(S350)를 포함한다.
비교 단계(S320)는 상기 비대칭 극성 카운트값을 기 설정된 문턱값과 비교하여 그 결과를 출력한다. 비교단계(S320)는 사기 극성 카운트값이 상기 문턱값을 초과하면, 상기 극성카운트값을 리셋시킨다. 비대칭 에러 생성 단계(S330)는 상기 비교결과에 대응하는 비대칭 에러를 생성한다.
비대칭 에러 적분 단계(S340)는 생성된 상기 비대칭에러를 적분한다. 비대칭 에러 보정 단계(S350)는 상기 적분결과에 따라 상기 디지털 신호의 비대칭 에러를 보정한다.
도 12 내지 도 17을 통해 종래 비대칭 에러 보정 방법(DSV, ZC3)과 본 발명에 따른 비대칭 에러 보정 방법의 성능을 비교하였다.
도 12는 SNR이 17㏈이고, 비대칭 에러가 15.6%인 환경에서 각 방법별로 잔여 비대칭량으로부터 비대칭량을 0으로 수렴해 나가는 추적시간을 표시한 그래프이다. 도시된 바와 같이 각 방법별로 최적의 추적 성능을 가지는 파라미터를 사용한 경우, 보정속도측면에서 본 발명의 방법이 DSV에 비하여 15㎲ 정도 빠르다. 따라서,고밀도로 기록된 광기록매체로부터 신호를 고배속으로 재생하는 시스템에 적용하기에 적합하며, 안정된 동작을 보장할 수 있는 장점이 있다.
도 13은 SNR이 17㏈이고, 타이밍 에러가 존재하지 않는 환경에서, 각 방법의 추적속도를 동일하게 한 경우, 비대칭율(ASM)에 따른 정상상태의 RMS 지터값을 도시한 그래프이다. 도 14는 타이밍 에러가 존재하는 환경에서, 각 방법의 추적속도를 동일하게 한 경우, 비대칭율(ASM)에 따른 정상상태의 RMS 지터값을 도시한 그래프이다. 도 15는 SNR이 17㏈이고 타이밍 에러가 존재하지 않는 환경에서, 각 방법의 추적조건을 최적으로 한 경우, 비대칭율(ASM)에 따른 정상상태의 RMS 지터값을 도시한 그래프이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 비대칭 에러 보정 방법은 비대칭 정도가 크고, 위상 및 주파수 에러가 존재하는 광학 재생 시스템에서 비대칭 보정시 안정적인 동작이 가능하며, 정확한 극성 판정이 가능하다. 본 발명의 비대칭에러 보정 방법이 주파수 에러 및 위상에러에 영향을 받지 않는 이유는, 타이밍 에러와 AWGN에 큰 영향을 받지 않는 샘플들을 이용하기 때문이다. 즉, 본 발명에 따른 비대칭 에러 보정방법은 ZC3 방식과 동일하게 영점 교차를 이용한다.
그러나, ZC3 방법이 비대칭 극성 판단시 타이밍 에러와 AWGN의 영향을 많이 받는 영교차 근방의 샘플값을 이용하는 반면, 본 발명의 비대칭 에러 보정방법은 영교차 근방의 두 샘플을 사용하지 않고 영교차 근방의 두 샘플보다 한 타이밍 이전의 샘플과 한 타이밍 이후의 샘플(외부샘플이라 함)의 합에 따라 비대칭 극성을 판단하기 때문이다. 따라서, 주파수 에러, 위상 에러, 비대칭 양의 증가와 같은신호 왜곡이 존재하더라도 안정적인 동작이 가능한 장점이 있다.
도 16은 타이밍 에러가 존재하지 않고 최적 에러 추적 조건을 만족하는 경우, 비대칭율(ASM) 9.8%일 때 각 방법의 BER(bit error rate) 성능을 SNR[dB] 값의 변동에 따라 도시한 그래프이다. 도 17은 타이밍 에러가 존재하지 않고 최적 에러 추적 조건을 만족하는 경우, 비대칭율(ASM) 15.6%일 때 각 방법의 BER(bit error rate) 성능을 SNR[dB] 값의 변동에 따라 도시한 그래프이다.
ASM 9.8%일때 BER성능은 본 발명에 따른 비대칭 에러 보정장치 및 방법이 DSV방법보다 월등하다. 또한, ASM 15.6%일때 BER성능은 본 발명에 따른 비대칭 에러 보정장치 및 방법이 지터 성능 및 BER성능이 가장 우수하다.
이상 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 순차적인 4개의 샘플 중 가운데 두 개의 샘플에서 영교차가 검출된 경우에만 비대칭 에러를 검출하도록 하였다. 또한, 비대칭 극성 판단시, 영교차 근방에 있는 가운데 두 샘플을 사용하지 않고, 영교차 근방의 두 샘플보다 한 타이밍 이전의 샘플과 한 타이밍 이후의 샘플(외부샘플이라 함)의 합에 따라 비대칭 극성을 판단한다. 따라서, 주파수 에러, 위상 에러, 비대칭 양의 증가와 같은 신호 왜곡이 존재하더라도 안정적인 동작이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비대칭 에러 보정 장치 및 방법은 비대칭 정도가 크고 위상 및 주파수 에러가 존재하는 광학 재생 시스템에서 비대칭 보정시 안정적인 동작이 가능하며, 정확한 극성 판정이 가능하다. 즉, 비대칭율(ASM)이 15.6%인 경우에는 본 발명에 따른 비대칭에러 보정 장치 및 방법이 종래 ZC3 방법에 비하여 SNR 마진이 약 0.5㏈ 높고, 종래 DSV 방식에 비하여는 약 2.2㏈ 높게 나타난다.
또한, 최적의 추적 성능을 가지는 파라미터를 사용한 경우, 본 발명에 따른 비대칭 에러 보정 장치 및 방법은 종래 DSV 방법에 비하여 보정속도가 15㎲ 정도 빠르다. 따라서, 고밀도로 기록된 광기록매체로부터 신호를 고배속으로 재생하는 시스템에 적용하기에 적합하며, 왜곡된 입력 데이터를 보다 빨리 보정함으로써 안정된 동작을 보장할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 신호 레벨의 변동에 따라 외부샘플의 값도 변동되므로 영교차 근방의 세 샘플을 이용하는 ZC3 방법에 비해 극성 판단시 에러를 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. A/D컨버터로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개의 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차를 검출하는 영교차검출부;
    상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단하는 비대칭에러 검출부; 및
    검출된 상기 비대칭극성에 따라 상기 디지털신호의 비대칭 에러를 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭에러 보정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비대칭에러 검출부는,
    상기 영교차가 검출된 경우, 상기 4개 샘플 중 가장자리 두 샘플의 합을 구하여 상기 디지털 신호의 비대칭 여부를 판단하는 비대칭 여부 판단부; 및
    상기 영교차가 검출된 경우 상기 합의 부호에 따라 상기 디지털 신호의 비대칭 극성을 판단하는 극성판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭에러 보정장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 보정부는,
    판단된 상기 비대칭 극성을 카운트하는 극성카운터;
    상기 비대칭 극성 카운트값을 기 설정된 문턱값과 비교하여 그 결과를 출력하고, 상기 극성 카운트값이 상기 문턱값을 초과하면 상기 극성카운터를 리셋시키는 비교부;
    상기 비교결과에 따라 비대칭 에러를 생성하는 비대칭에러 생성부;
    생성된 상기 비대칭에러를 적분하는 적분부; 및
    상기 적분결과에 따라 상기 A/D컨버터로부터 입력되는 상기 디지털 신호의 비대칭에러를 보정하는 에러보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭에러보정장치.
  5. 광기록매체로부터 아날로그 신호를 재생하는 광학 재생 시스템의 클럭 복원 장치에 있어서,
    A/D컨버터로부터 순차적으로 입력되는 디지털 신호의 타이밍을 계산하기 위한 필터;
    상기 필터로부터 입력되는 디지털 신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여, 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차가 검출된 경우, 상기 4개 샘플들 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털 신호의 비대칭 에러를 검출하고, 검출된 상기 비대칭 에러를 보정하는 비대칭에러보정기; 및
    상기 비대칭 에러가 보정된 상기 디지털 신호의 타이밍에러 및 위상에러를 보정하여 상기 필터로 출력하는 PLL부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 재생시스템의 클럭 복원 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 비대칭에러보정기는
    상기 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개의 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차를 검출하는 영교차검출부;
    상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단하는 비대칭에러 검출부; 및
    검출된 상기 비대칭극성에 따라 상기 디지털신호의 비대칭 에러를 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 재생 시스템의 클럭 복원 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 보정부는,
    판단된 상기 비대칭 극성을 카운트하는 극성카운터;
    상기 비대칭 극성 카운트값을 기 설정된 문턱값과 비교하여 그 결과를 출력하고, 상기 극성 카운터값이 상기 문턱값을 초과하면 상기 극성카운터를 리셋시키는 비교부;
    상기 비교결과에 따라 비대칭 에러를 생성하는 비대칭에러 생성부;
    생성된 상기 비대칭에러를 적분하는 적분부; 및
    상기 적분결과에 따라 상기 A/D컨버터로부터 입력되는 상기 디지털 신호의 비대칭에러를 보정하는 에러보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 재생 시스템의 클럭 복원 장치.
  8. 광기록매체로부터 아날로그 신호를 재생하는 광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치에 있어서,
    상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터;
    상기 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플로부터 영교차가 검출된 경우, 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 비대칭 에러를 보정하고, 상기 비대칭 에러가 보정된 상기 디지털 신호의 타이밍에러 및 위상에러를 보정하여 클럭을 복원하는 클럭 복원부; 및
    복원된 상기 클럭에 따라 상기 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 복원하여 검출하는 데이터 검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 클럭 복원부는
    상기 A/D컨버터로부터 순차적으로 입력되는 디지털 신호의 타이밍을 계산하기 위한 필터;
    상기 필터로부터 입력되는 디지털 신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여, 가운데 두 샘플로부터 영교차가 검출된 경우, 상기 4개 샘플들 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털 신호의 비대칭 에러를 검출하고, 검출된 상기 비대칭 에러를 보정하는 비대칭에러보정기; 및
    상기 비대칭 에러가 보정된 상기 디지털 신호의 타이밍에러 및 위상에러를 보정하여 상기 필터로 출력하는 PLL부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 비대칭에러보정기는
    상기 A/D컨버터로부터 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개의 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차를 검출하는 영교차검출부;
    상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단하는 비대칭에러 검출부; 및
    검출된 상기 비대칭극성에 따라 상기 디지털신호의 비대칭 에러를 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 보정부는
    판단된 상기 비대칭 극성을 카운트하는 극성카운터;
    상기 비대칭 극성 카운트값을 기 설정된 문턱값과 비교하여 그 결과를 출력하고, 상기 극성 카운터값이 상기 문턱값을 초과하면 상기 극성카운터를 리셋시키는 비교부;
    상기 비교결과에 따라 비대칭 에러를 생성하는 비대칭에러 생성부;
    생성된 상기 비대칭에러를 적분하는 적분부; 및
    상기 적분결과에 따라 상기 A/D컨버터로부터 입력되는 상기 디지털 신호의 비대칭에러를 보정하는 에러보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 재생 시스템의 데이터 복원 장치.
  12. (a) 입력되는 디지털신호로부터 순차적으로 4개 샘플을 추출하여 가운데 두 샘플에 대한 부호의 반전여부를 검출하여 영교차를 검출하는 단계;
    (b) 상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 양쪽 가장자리 두 샘플의 합으로부터 상기 디지털신호의 비대칭여부 및 비대칭극성을 판단하는 단계; 및
    (c) 상기 판단된 상기 비대칭 극성에 따라 상기 디지털신호의 비대칭 에러를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭에러 보정방법
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 (b)단계는,
    (b1) 상기 영교차가 검출된 경우 상기 4개 샘플 중 가장자리 두 샘플의 합을 구하여 상기 디지털신호의 비대칭여부를 판단하는 단계; 및
    (b2) 상기 영교차가 검출된 경우 상기 합의 부호에 따라 상기 디지털 신호의 극성을 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭에러 보정방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 합이 0보다 큰 경우, 상기 디지털 신호의 상기 비대칭극성을 네가티브 극성으로 판단하고,
    상기 합이 0보다 작거나 같은 경우, 상기 디지털 신호의 상기 비대칭극성을 포지티브 극성으로 판단하는 것을 특징으로 하는 비대칭에러 보정방법.
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