用于读取信息的半同步式接收器和设备 本发明涉及一种用于从模拟信号以数据速率1/T递送数据序列的接收器。
本发明进一步涉及一种用于从信息载体的信息轨道上读取信息的设备。
用于递送数据序列的接收器可被用于光盘播放器。在所述光盘播放器中从光盘中获取(retrieve)模拟重放信号。光学头通过使用激光来获取所述模拟重放信号。经过一些模拟处理之后，向诸如模拟数字转换器(ADC)的转换装置提供所述重放信号。由时钟来控制所述ADC，所述时钟来自压控振荡器(VCO)。由所述VCO提供的时钟频率依赖于误差发生器的输出。所述误差发生器根据数字处理装置(DPM)的输出生成误差信号。所述DPM例如可以是均衡器。DPM处理所述ADC的输出信号。最后，将DPM的输出馈送到检测器以便生成数据序列。在ADC之后的所有处理以所述数据序列的数据速率1/T同步地进行。
随着用于数字记录和传输的接收器日渐数字化地加以实现，将基于VCO的定时恢复替代为使用采样速率转换器(SRC)的定时恢复。此接收器的第一部分还由模拟处理装置和ADC组成。在此接收器中的ADC由自由运行的时钟控制。所述自由运行的时钟通常是基于石英的时钟。所述时钟的频率不依赖于所述数据序列的数据速率1/T。将所述ADC的输出馈送到采样速率转换器(SRC)。所述SRC由数控振荡器(NCO)控制。所述NCO输出信号的频率依赖于误差发生器的输出信号。所述误差发生器作用于数字处理装置(DPM)的输出。此外，将DPM的输出馈再次送到检测器以便生成数据序列。这种同步地采样的接收器的优点在于例如像均衡之类的数字信号处理可以在由定时恢复获取的符号(symbol)速率率时钟域中进行。另一方面，由这个处理所引起的延迟加大了所述环路的总延迟，这可能导致不稳定性，在要求高带宽时尤其如此。这高度地约束了用于所述环路的数字处理，因此可能潜在地并严重地降低性能。
本发明的目标是提供一种防止上述问题发生的接收器。
本发明的进一步的目标是提供一种防止上述问题发生的、用于读取信息的设备。
通过用于从模拟信号以数据速率1/T递送数据序列的接收器来达到这一目标，所述接收器包括：
转换装置，用于通过以采样速率1/Ts采样模拟信号来生成一个接收的序列，借此所述接收的序列的采样速率1/Ts可由预先设置的值加以控制；
数字处理装置，用于通过处理所述接收的序列来递送处理的序列；
第一采样速率转换器，用于以数据速率为1/T将所述处理的序列转换为等效的处理的序列，借此所述等效的处理的序列的数据速率可由控制信号加以控制；
误差发生器，用于从所述等效的处理的序列递送误差序列；
控制信号生成装置，用于生成依赖于所述误差序列的控制信号；
检测器，用于从所述等效的处理的序列导出所述数据序列，借此将预先设置的值设置为这样一个值，以致在采样速率1/T和1/Ts之间的比率基本上为恒量。
通过用于从信息载体的信息轨道上读取信息的设备来达到进一步的目标，所述设备包括：
用于从所述信息载体上获取所述信息并输出模拟信号的装置；
接收器，用于从模拟信号以数据速率1/T递送数据序列，所述接收器包括：
转换装置，用于通过以采样速率1/Ts采样模拟信号来生成接收的序列，借此所述接收的序列的采样速率1/Ts可由预先设置的值加以控制；
数字处理装置，用于通过处理所述接收的序列来递送处理的序列；
第一采样速率转换器，用于以数据速率为1/T将所述处理的序列转换为等效的处理的序列，借此所述等效的处理的序列的数据速率可由控制信号加以控制；
误差发生器，用于从所述等效的处理的序列递送误差序列；
控制信号生成装置，用于生成依赖于所述误差序列的控制信号；
检测器，用于从所述等效的处理的序列导出所述数据序列，
借此将预先设置的值设置为这样一个值，以致在采样速率1/T和1/Ts之间的比率基本上为恒量。
如前所述，从具有SRC的已知的接收器拓扑开始，所述数字处理块从在所述定时恢复内的位置移动到异步域，即在模拟数字转换器ADC和SRC之间。因为所述处理定位在所述异步域内，所以现在其时间跨度依赖于过采样的比率T/Ts，导致依赖于过采样的性能。代替自由运行的时钟，所述ADC可以由预先设置的值加以控制。所述预先设置的值控制所述ADC进行采样所采用的速率。这样选择所述预先设置的值，以致T/Ts比率具有固定值，只有百分之几的偏差是可以的。可以使用所述固定的T/Ts比率来最优化定时恢复，所述定时恢复将信号从异步Ts域传递到数据速率域。代替由预先设置的值控制的ADC，还可以使用由自由运行的时钟控制的、与第二SRC组合的ADC，其中所述ADC输出中间接收的序列。第二SRC将所述中间接收的序列转换为接收的序列，其中所述采样速率由预先设置的值控制。与预先设置的值的控制ADC相比，所述ADC和第二SRC的组合导致相同的接收的序列。
在本发明进一步实施例中，所述接收器包括锁定辅助(lock aid)装置，用于通过生成预先设置的值控制的ADC或者第二采样速率转换器的预先设置的值来保持在采样速率1/T和1/Ts之间的比率基本上为恒量。对于所述锁定辅助装置存在不同的方式来实现上述。例如，所述锁定辅助装置可以通过保持等效的接收的序列相对于数据速率1/T的转变(transition)的平均数基本上为恒量来生成所述预先设置的值。所述数据由位流组成，所述位流通常具有最大游程长度，即后续的零或一的最大数目。因此在一定长度的位流中，转变的平均数将基本上为恒量。通过使用此平均数作为用于预先设置的值的控制参数，所述锁定辅助装置能够保持采样速率1/T和1/Ts基本上为恒量。
如果所述接收器用于一种用于从信息载体的信息轨道上读取信息的设备，其中信息轨道包括具有与数据速率1/T相关的摆动频率的摆动，所述锁定辅助装置能够根据所述摆动频率生成预先设置的值。例如，一种摆动以DVD+RW格式存在于DVD盘片上。所述摆动与DVD上的数据同步。因此，所述锁定辅助装置可以使用所述摆动信号来保持采样速率1/T和1/Ts基本上为恒量，例如通过固定在所述摆动频率和采样速率1/Ts之间的比率来实现这一点。
参考在下列描述中以举例方式描述的实施例及附图，本发明的这些及其他方面将进一步得到体现和阐述。其中
图1示出了现有技术的接收器；
图2示出了具有采样速率转换器的现有技术的接收器；
图3示出了依照本发明的接收器；
图4示出了本发明的接收器的其它实施例；
图5示出了用于从信息载体的信息轨道上读取信息的设备的实施例；
图6示出了其上具有信息轨道的信息载体的例子；
图7a和图7b示出了具有环路延迟的接收器的示图；
图8示出了具有和没有环路延迟的接收器的两个阶跃的响应；
图9a示出了在高带宽情况下具有延迟的典型的定时恢复的频率响应；
图9b示出了在低带宽情况下具有延迟的典型的定时恢复的频率响应；
图9c示出了在高带宽情况下依照本发明的接收器的频率响应；
图10示出了依照本发明具有锁定辅助装置的接收器的实施例。
图1中描述的现有技术接收器具有转换装置40，用于将模拟信号Sa转换为接收的序列rn。所述转换装置40通常是模拟数字转换器(ADC)。所述ADC以采样速率1/Tc采样所述模拟信号Sa，并且所述采样速率由压控振荡器30控制。所述VCO和误差发生器14一起形成锁相环(PLL)。所述VCO的输出具有依赖于在输入的电压电平的频率。在图1中误差发生器14的输出控制所述VCO的频率。由数字处理装置12处理所述接收的序列rn。所述数字处理装置12例如可以是用于均衡所述接收的序列rn的均衡器。数字处理的结果是一处理的序列yn。将处理的序列yn馈送到误差发生器14和检测器16。所述检测器16从处理的序列yn中导出数据序列ak。
在图2中将基于VCO的定时恢复转换到使用采样速率转换器13(SRC)的定时恢复。现在所述转换装置40由自由运行的时钟FC控制。所述时钟的频率独立于所述数据序列ak的数据速率1/T。所述SRC由控制信号生成装置15控制。控制信号生成装置15例如可以是数控振荡器(NCO)。所述NCO的输出信号的频率依赖于误差发生器14的输出信号。这种同步地采样接收器的优点在于由所述数字处理装置12进行的数字处理可以在由定时恢复获取的符号率时钟域中进行。另一方面，由这个处理所引起的延迟加大了所述环路的总延迟，这可能导致不稳定性，在要求高带宽时尤其如此。这高度地约束了用于所述环路中的数字处理，并因此可能潜在地并严重地降低性能。
为了消除所述延迟，如图3中所描述，可以将所述数字处理块12从在定时恢复内的位置移动到异步域Ts。现在所述数字处理装置12定位在转换装置40和采样速率转换器13之间。因为所述处理定位在所述异步域内，所以现在其时间间隔依赖于过采样速率T/Ts，导致依赖于过采样的性能。因此，在依照本发明的接收器中，代替使用自由运行的时钟FC来控制转换装置40的采样比率，使用预先设置的值Pv来控制转换装置40的采样比率。这样选择所述预先设置的值Pv，以致T/Ts比率具有固定值，只有百分之几的偏差是可以的。可以使用所述固定T/Ts比率来最优化定时恢复，所述定时恢复将信号从异步Ts域传递到数据速率域。
所述转换装置40可以与按照一个采样速率运行的ADC一起实现，所述采样速率可以由预先设置的值Pv加以控制。做为选择，如图4所描述，所述转换装置40可以由ADC41与SRC42组合起来实现，所述ADC41由自由运行的时钟FC控制。在图4中，所述转换装置40包括ADC41和第二采样速率转换器42。所述ADC41将模拟信号Sa转换为中间接收的序列ri。在ADC41之后，第二采样速率转换器42以采样速率1/Ts将所述中间接收的序列ri转换为接收的序列rn，所述采样速率1/Ts由预先设置的值Pv控制。
在图5中描述了用于读取信息的设备。在图6中示出了具有信息轨道20的信息载体21。在图5中的设备包括用于使信息载体21旋转的旋转装置23。此外，所述设备包括用于从信息载体21中获取信息的装置22。例如在CD播放器中，所述装置22包括光学拾取单元(OPU)。所述OPU生成投射到所述信息载体21表面上的激光束。所述激光束由信息载体21的表面反射，并且由在检测装置上的OPU投射。所述检测装置生成模拟信号Sa。在输出模拟信号Sa之前，来自于检测装置的信号还可以由模拟处理装置预处理。
作为测试例，上述原理在用于光学读出系统中的完全数字接收器中试验。起点是图2的接收器，其中所述转换装置40由ADC组成，并且数字处理装置12由有限脉冲响应(FIR)过滤器或均衡器组成。控制生成装置15由数制振荡器组成。因为所述均衡器定位在环路内，所以其总是均衡在符号率域中的信号。然而，由其固有延迟和流水线延迟组成的延迟加大了所述环路的总延迟，这导致了不稳定性，在要求高带宽时尤其如此。这高度地约束了在所述环路中可用的均衡器。
在图7b中当在所述环路中增加延迟时，可以看见相位边缘的降低。在图7a和7b横轴上描述了标准化了的频率，其中所述标准化了的频率是相对于采样频率的频率。在图7a中的纵轴表示在所述接收器以分贝表示的传递功能的大小。在图7b中的纵轴以度表示相位。在图7b中的实线是没有延迟的接收器的相位图，而虚线是有延迟的接收器的相位图。
在图8中示出了具有和没有延迟的环路的阶跃响应。虚线是具有延迟的阶跃响应而实线是没有延迟的阶跃响应。在横轴上绘制了在同步比特时钟周期的消逝的时间，并且在纵轴上表示了其幅度。
另外，在图9a和图9b中分别示出了在高和低带宽时具有延迟的经典定时恢复的频率响应。在横轴上展示了在固定时钟周期中的消逝的时间，并且在纵轴上展示了标准化频率，即(1/T)。显然在所述环路内具有大量延迟是不允许高带宽的。
根据这些曲线图，人们可以容易地得出结论：延迟量会严重地降低所述系统的性能。因此，在环路内的FIR过滤器的阶或时间跨度被高度地约束，这会导致降低的性能。
在图9c中示出了依照本发明的接收器在高带宽的频率响应。这里，纵轴表示比率T/Ts。转换装置40由ADC组成，并且数字处理装置12由均衡器组成。这样选择预先设置的值，以致所述T/Ts比率具有固定值：现在均衡器具有独立于数据速率时钟1/T和自由运行的时钟FC的过采样比率的固定时间跨度。从而，所述性能将独立于在CAV(恒定角速度)模式下盘片上的位置。
可以使用锁定辅助装置确定预先设置的值Pv。在图10中绘制了具有锁定辅助装置17的接收器。在图10中的锁定辅助装置17是被称为转变概率锁定辅助。这样驱动预先设置的值Pv，以致在转换装置40之后测量的每比特时钟转变的平均数是一固定的分数。这个分数依赖于所使用的调制码。锁定辅助装置17具有宽的捕获(capture)，而错误的锁定，但是由于必须观察大量的转变，所以其本身就很缓慢。
锁定辅助装置17还可以锁定摆动频率。预先设置的值Pv由所述摆动频率驱动。这些锁定辅助装置17只能用于光盘格式，所述光盘格式具有以与比特频率相关的频率的摆动。事实上这适合于所有可记录的/可重写的格式。
可以使用所述固定T/Ts比率来最优化定时恢复，所述定时恢复将信号从半异步Ts域传递到数据速率域。设计能够转换大范围过采样比率的定时恢复是没有用的。所述最优化可以导致小得多的环路延迟。
现在由所述零交叉信息直接驱动所述定时恢复，结果形成具有小的捕获范围和数量降低的环路延迟。
本发明提出一种用于‘同步’数字读出接收器的可供选择的结构。这种新的半同步接收器拓扑在不对数字处理引进约束的前提下，仍然具有频率可缩放性的优点。因此它十分适于高密度/容量的光盘格式，所述光盘格式获得高级的信号处理以便准确地检测所述比特。