专利名称：用于重放光记录介质的摆动检测的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于检测光记录介质上的摆动的类型的方法和器件，并涉及一种使用上述方法或器件从光记录介质读取和/或写入光记录介质的装置。
背景技术：
对于光记录介质的重放，确定所述光记录介质的类型很重要。通常有不同的介质类型。一种可能的分类为CD(致密盘)、CD-R(W)(可记录/可重写致密盘)、DVD-ROM(数字化视频光盘只读存储器)、DVD-R(W)(数字化视频光盘-可记录/可重写)、DVD+R(W)(数字化视频光盘+可记录/可重写)。
为实现副本保护，DVD/CD的播放器或记录器需要在只读光盘(DVD-视频)和可记录/可重写光盘(DVD-R(W)、DVD+R(W)、DVD-RAM)之间进行区分。
虽然预记录内容已被加密(CSS，内容编码(scrambling)系统、或CPPM，用于预记录介质的内容保护)，但是单独的加密不能提供防止位-复制的保护。因此，播放器或记录器应当拒绝重放可记录介质的加密内容。然而，不必禁止重放只读介质的加密内容。
为了区分可记录介质和只读介质，最好检测摆动的存在，因为可记录介质具有凹槽前的摆动而只读介质不包含任何摆动。
在重放之前，在CD、CD-R/RW和DVD-ROM、DVD-R/RW、DVD+R/RW之间进行区分很有帮助。
这可以通过分析用于跟踪的推挽信号来实现，所述信号是通过适当组合用于读取和/或记录的光拾取器的四个光电检测器生成的四个信号而获得的。如果所述推挽式信号包含摆动，则记录介质是可记录或可重写的。对于确定CD的类型这已足够，但对于DVD来说，区分+R(W)和-R(W)也很重要。如果1x速度的摆动频率为817.5kHz，则记录介质是+R(W)。如果1x速度的摆动频率为140kHz，则记录介质是-R(W)。不同介质的不同摆动特征概括于下面的表格1中。
由于路径位速度和摆动频率的比率不变，当速度不是1x时，摆动频率相应地改变。所述比率与列于上表中的每摆动周期的路径位的数目相等。摆动信号和数据信号HF完全同步，因为他们是从来自四个光电检测器的相同的四个信号中获得。
在重放前，摆动检测器最好提供下列信息如果记录介质是CD，它应当确定是否存在摆动，如果记录介质是DVD，它应当确定是DVD+R(W)摆动还是DVD-R(W)摆动或者没有摆动。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够提供上述信息的摆动检测器。
根据本发明，摆动检测基于摆动信号的矢量分析。测量摆动的相位和幅度。仅测量幅度不能充分保证摆动存在的可靠检测。
为此，需要一种矢量频谱分析器。焦点在于低成本的实现。仅仅摆动频率的窄带测量是必要的，而不需要推挽式信号的整个频谱。在数字域中执行该测量，并特别注意实现的成本。因此，避免了复杂的过滤器并且减少了必要的总线以尽可能地不降低检测的可靠性。尽管摆动被相位调制，但还是提出了用于检查摆动相位一致性的标准。这通过使用在播放器或记录器中已经可用的锁相回路的时钟和计算它的平均绝对变化来实现。
为了更好地理解本发明，在下面参考附图的描述中详细说明了示例性实施例。应当理解本发明并不限于所述示例性实施例，以及在不脱离本发明的范围的情况下，可以方便地结合和/或修改详细说明的特征。在附图中图1示出了通过计算相位的平均绝对变化相位使用的流程图；
图2描述了根据本发明的摆动检测器的结构；图3示出了摆动提取的数字实现的细节图；图4描述了本地摆动发生器的方案；图5示出了对于+R(W)速度为1x时的本地振荡器输出(正弦、余弦)的频谱；图6示出了对于-R(W)速度为1x时的本地振荡器输出(正弦、余弦)的频谱；图7示出了CD速度为1x时的本地振荡器输出(正弦、余弦)的频谱；图8示意性地描述了基带检测器；图9示出了笛卡儿坐标到极坐标转换器的方案；和图10画出了运行在时间多路复用中的摆动检测器的方案。
具体实施例方式
本发明基于摆动信号的测量。但不幸的是，在摆动频率的推挽式信号的幅度的测量总是不足以判定摆动的存在。重新恢复的摆动信号的幅度可能因为几个因素而改变。例如，它依赖于记录介质和用于读取的光拾取器。因此，选择检测器的阈值很困难。
如果也使用摆动的相位，则检测将更可靠。如果没有摆动，则相位将均匀地分布在范围(-π、+π)内。如果存在摆动，则摆动的相位不能以那种随机方式变化。相反，它几乎是不变的。
相位的使用由于一对相关联的问题而变得困难。第一个问题来源于记录介质的转速，该转速不是完全不变的。当伺服环路改变速度时，摆动频率也改变并且摆动相位变得随机。为解决此问题，需要锁相回路(PLL)。
对于读取路径，PLL已经可用，因此，可能的解决方案是使用该PLL，因为它将产生被锁定为记录介质的速度的时钟T_clk。该时钟用于同步摆动信号和整个摆动检测器。这样，摆动相位及时地不变并且在摆动周期内T_clk周期的数目固定。
该解决方案的优点显而易见。使用数据信号HF，PLL的锁定过程更快并且频率误差和相位误差更小。这是因为数据信号HF有更多的能量以及更高的信噪比。此外，数据信号HF的频率比摆动信号的速度更高。
另一障碍是+R(W)和CD的摆动的相位调制。这个问题可以通过考虑在两种情形中调制指数为低来解决。在+R(W)的情形下，在93个摆动周期中有四个相位跃变达到最大。因此，适当的平均滤波器解决了这个问题。在CD的情形下，与载波信(22kHz)相比，频率偏移很小(1kHz)。因此，摆动的相位在两个摆动周期之间不会改变很多，仅π/11。此外，如果频率调制使得测量的相位变化的量化的步幅大于小相位变化，则所述小相位偏移将被完全抑制。
通过计算相位的每摆动周期的平均绝对变化来使用相位。这描述于图1中。Delta运算在加倍范围(-2π、+2π)上展开相位的值，这使得模数运算变得必要。如果摆动存在，则结果接近于零。如果没有摆动存在，假设信号在连续的两个周期内没有相互关系，则平均绝对偏移为π/2。
为了测量摆动的相位和幅度，算法的另一个重要部分涉及摆动的提取。为此，需使用基于IQ解调器的相关器。图2描述了根据本发明的摆动检测器的详细结构。在积分和转储(integration and dump)后，IQ解调器给出摆动信号的I分量(同相)和Q分量(正交)。如前所述，使所述信号和时钟T_clk同步很重要。从而，所述时钟被用作数字IQ解调器的时钟。
最后，通过从笛卡儿到极坐标的转换来测量摆动的相位和幅度。以这种方法将I和Q分量转换成幅度和相位分量。通过读取相位和幅度的测量值，有可能检测出是否有摆动存在高幅度值和低平均绝对相位变化值表明记录介质是可记录的，低幅度值和高平均绝对相位变化值表明记录介质是不可记录的。
当然，在DVD的情形中，这种测量要重复两次，因为摆动频率对+R(W)和-R(W)有不同的值。因此，应当顺利地在两个频率测量信号。
现在更详细地解释摆动检测器的结构。来自光电检测器(A、B、C、D)的四个信号被组合用来产生推挽式信号。接着，推挽式信号被放大，以便获得用于检测的足够的幅度。对于每一介质，增益都是不定的，对CD、DVD+R(W)和DVD-R(W)使用不同的增益。限幅器限制信号的动态范围。在DVD-R(W)的情形中，这特别有用，因为不带任何摆动损失地消除了在摆动信号中的平台凹坑前(land pre-pit)的峰值。
IQ解调器需要与记录介质的速度同步。因此，通过时钟T_clk对信号重新取样。此外，解调器的本地振荡器也使用相同的时钟。为了减少数字实现的复杂性，减少速度很有用，为此使用分开的时钟T2clk。对于推挽式信号来说，信号A、B、C、D的全部的速度不是必要的，它能够被副取样。
不幸的是，非平衡数据信号HF不能被忽略，低取样可能导致超过摆动频率的信号的折回(fold back)。考虑到数据信号HF的频谱的典型范围，当副取样因子为二时，这里不存在折叠(aliasing)。
通过微处理器来配置检测器的所有参数，所述微处理器也处理运行小程序的算法的最后部分。
如果伺服系统检测CD，则微处理器配置解调器的振荡器以产生CD摆动频率。对于CD的情形，它也配置其它块的参数。通过低速读取幅度(dB)和绝对相位变化的值，微处理器确定记录介质是否是可记录的。
如果伺服系统检测DVD，则微处理器分别测试两种情形。首先它配置解调器的振荡器以产生DVD+R(W)摆动频率。对于DVD+R(W)的情形，它也配置其它块的参数。存储幅度(dB)和绝对相位变化的值。对于DVD-R(W)的情形，重复相同的操作。通过检查和比较这两种情形的值，微处理器确定记录介质是+R(W)还是-R(W)或者是不可记录的。
有可能出现由微处理器读取的值不够高或不够低以致于不容许可靠的决定。这种情况下，微处理器重复读取直到它获得用于决定的有用的值。
在任何情形下数据都以低速度反馈到微处理器，因此读取它们微处理器没有任何困难。I和Q数据以摆动速度提供，然而，平均滤波器在微处理器前显著地减小数据的速度。
平均滤波器是简单的处理单元，所述单元在某一数目N的取样上计算输入取样的平均值，所述数目被微处理器编程。所述单元包括用于对输入值求和的累加器，在N个输入取样后进行复位，除以N的除法器，和在下列值的计算期间使最后计算的值保持在输出端的取样和保持。
在绝对相位变化的计算后，需要平均滤波器来抑制DVD+R(W)的摆动的相位调制。例如，如果在64个摆动周期(包括ADIP(预凹槽地址)位的四个相位跃变)上计算平均值，则结果是π/16。该值甚至小于用于CD相位测量的误差值π/11。因此，在量化后，可以忽略DVD+R(W)的误差值。
为了获得幅度和相位的精确的同步，最好在幅度路径上包含一个类似的平均滤波器。所述平均滤波器能改进测量的精确度。
在DVD+R(W)的情形中，在极坐标转换之前可以移除平均滤波器的一部分甚至整个过滤器。这有两个主要优点，即更好的噪音抑制和更高的频率选择性。第一个优点，噪音抑制，是显而易见的。当存在摆动时，I和Q分量总是以相同的相位求和。因此，平均的结果和输入有相同的幅度。相反，当不存在摆动时，噪音有随机相位并且I和Q分量以随机的相位求和。因此，结果有更小的幅度。如果在笛卡儿坐标转换成极坐标之后进行操作，则相同的过滤器不能减小幅度。
第二个优点，频率选择性，也很重要。频率选择性是检测器只允许通过在摆动频率的信号而抑制在其它所有频率的所有其它分量的能力。结合积分和转储，解调器测量带有摆动的输入信号的相关性。特别地，测量两个独立分量的相关性。完全地消除了所有摆动频率的谐波。然而，其它频率没有被完全抑制。特别地，副谐波可以对I和Q分量有贡献以及也对平均幅度有贡献。通过将相关周期扩展到几个摆动周期，当平均操作消除随时间变化的I和Q分量时，可抑制副谐波。如果N1是相关的摆动周期的数目，频率选择性增加一个等于N1的因子。与积分和转储相结合的平均滤波器对应于带有更长积分周期的积分和转储。从而，频率选择性增加一个等于积分周期的扩展因子的因子。
在CD的情形中，在相位变化的计算后平均滤波器不是严格必要的。然而，它们是有用的，因为它们增加了测量的可靠性。相反，在极坐标转换前绕开平均滤波器，否则由调制引起的相位变化会增加。
在DVD-R(W)的情形中，在相位变化的计算后平均滤波器也不是严格必要的。然而，它们也增加了测量的可靠性。然而，在这种情形下，在极坐标转换前的平均滤波器也是有用的。它们增加了减少平地预凹槽峰值的影响所需的频率选择性，所述平台凹坑前的峰值的频谱在大带宽上扩展并且所述平台凹坑前的峰值在摆动的第16个副谐波处有大的分量。在时域，平地预凹槽峰值的优点也显而易见。这些峰值可在摆动相位的测量中产生误差。由于在随后的摆动周期中没有峰值，由于峰值引起的误差不能解释为相位变化。平均滤波器减少了此误差，因为在16个周期中，仅有三个峰值的最大值是可能的，大部分时间仅存在一个或两个峰值。因此，适当的平均周期是16个摆动周期。
图3示出了摆动提取的数字实现的详细图。通过将四个输入信号A、B、C、D的分布求和来产生轨道摆动信号。传感器的方向是未知的，为此考虑两种可能性A+B-C-D或A+D-C-B。它们可以通过来自微处理器的Tw select位来选择。
在加法器之后，标度和限制摆动信号，也就是，以可编程的方式，将信号的动态范围减少三个位。
限幅器将信号限制为它的输出动态范围的最大和最小阈值。闲置信号(signal sat)表明限幅器是否限制了信号。当饱和发生时，饱和计数器记下次数。微处理器读取结果，这在测试期间对在输入端的标度因子Tw_scale的调整很有用。副取样与使用分立时钟T2clk的摆动信号Tw_sc同步。
解调器包括本地摆动发生器和用于I和Q路径的两个乘法器。本地摆动发生器是可编程的，在对于不同介质的意义上，它能产生不同的本地振荡器的频率。
两个积分和转储积累输入取样。在每个摆动周期的末端，累加器从零重新开始，并且在下一个计算期间输出端保持计算值。数据I和Q以摆动速度通过基带检测，因为积分和转储的积分周期精确地为一个摆动周期。
本地摆动发生器是一个13位的数字调谐振荡器(DTO)，所述振荡器以数字方式合成正弦波形，仅使用32个取样来保存硅面积15、15、14、12、11、8、6、3、0、-3、-6、-8、-11、-12、-14、-15、-15、-15、-14、-12、-11、-8、-6、-3、0、3、6、8、11、12、14、15。图4描述了本地摆动发生器的方案。
这32个值存储在用于正弦和余弦信号的查找表(LUT)中。将相位输入移位3π/2来产生正弦。
在查找表的输出端的五位的分辨力对于在输出端的谐波上产生低失真来说已经足够。可通过施加合成的量化波形的快速傅立叶变换来分析失真。如果谐波在基带上不产生重大贡献，则由特定谐波引起的失真是可容许的。因此，低谐波的幅度更重要。较高的谐波对应于高频率，其中噪音和数据信号HF的干扰具有较低幅度。
用于产生摆动波形的相位是使用13位累加器的五个最高有效位而获得的。根据频率合成的原理，累加器的总线最好足够大以便产生精确的频率。
在这种情形下，频率的精确度非常重要，因为检测基于相位的变化。因此，频率的精确度比影响输出失真的相位的精确度更重要。甚至可以接受输出的特定失真而不带有显著的后果。为了获得足够的可靠频率，累加器在摆动周期的末端被周期性地设为0。结果没有频率误差。累加器产生从0到8191的斜坡。累加器的输入依赖于介质并且存储在另外的查找表中。根据频率合成的典型公式213/Nws，其中Nws是摆动周期中的摆动取样的数目，预计算在另外的查找表中的值。
成对地考虑副取样，Nws等于每摆动Nw的路径位的数目的一半，总结于下面的表格2中。
幸运的是，结果总是接近于查找表(32)的取样数目的倍数或副倍数。
在+R(W)的情形中，Nws精确地等于副倍数。因此，查找表的可用取样是足够的。失真仅仅因为16个取样的量化，并且它被限制在奇数谐波(描述于图5中)。
在CD和-R(W)的情形中，失真由几个原因引起查找表的取样不充分，它们在很多次中被使用了三次，有些值没有被使用三次，但它们被使用了两次或四次，和取样被量化。
第一个原因导致了在频率(32·k±1)·Fw上的大部分失真，其中Fw是摆动频率以及k是正整数。当频率值高于尼奎斯特(Nyquist)频率时，所述失真以更高的k值减小并且它以低频率折回。这描述于图6和图7中。因此主要分量是(32±1)·Fw。
在这些频率上的失真具有很小的影响。在DVD-R(W)和CD-R(W)的情形中，数据信号HF的频谱在那些频率上有充足的衰减。因此，在相关器的输出端它不能产生重大的影响。
图8中示意性示出的基带检测的设计是图2中示出的结构的后端的实现。该处理速度相当慢，因为它等于摆动频率。实际上平均滤波器使用摆动时钟计算超过N1个摆动周期的平均。
在从笛卡儿到极坐标转换器中信号速度更慢。在第一对平均滤波器之后，速度以N1减小，因此，速度等于摆动速度除以N1。第二对平均滤波器和平均相位变化的计算也以此速度工作。在第二对平均滤波器后，速度再次减小，因为它被N2除。从而，以非常低的速度读取存储检测器结果的微型寄存器。
值N1和N2由微处理器编程，所述微处理器也对标度值编程。对于在先前的块中的积分的标准化需要标度。标度是可编程的，这意味着它能够将信号从2-8衰减到2-12。对于每一记录介质这些值都不同，因为他们依赖于-Nws，其确定先前块(参考图3和表2)的积分长度，和-信号能量的数量，其因为它的过滤效应而在I和Q的相关过程中被抑制了。
限幅器截断七个最高有效位，因此将信号限制在它的输出动态范围的最大和最小的阈值内。
带有六位输入和带有用于相位的四位分辨力与用于振幅的六位分辨力的笛卡儿到极坐标转换器对于探测器来说是足够的。这意味着用于输入和用于幅度的动态范围是36dB。π/8的相位分辨力对于检测器来说已经足够，为此在转换器输出端的相位有四位。Delta增加一位并且mod(·，2π)运算将信号域减少到范围(-π，+π)，因此丢失了一位。绝对运算丢弃了另一位，即符号位，并且信号域在范围(0，+π)内。相位变化的平均滤波器将信号域减少到范围(0，+π/2)。实际上，当摆动存在时，所述值接近于0。并且当没有摆动存在时，随机绝对相位变化平均地分布在范围(0，π)内并且平均值为+π/2。考虑高于+π/2的值可以被检测器处理为+π/2，限幅器将平均绝对相位变化的输出限制为小于π/2。因此，输出有四个可能值0、π/8、π/4、3π/8。
图1和图2中的量化功能包括在平均滤波器中，所述平均滤波器通过除以N2来施加量化。对于在CD中的FM调制的抑制和在其它情形中噪音的抑制，基数量化(floor quantization)是有利的，其总是将输出四舍五入至低于它的最近的量化值。考虑到N2是2的幂，在数字实现中这对应于舍弃某些位。
同时通过dB查找表将信号转换为对数标度来尽可能地减少幅度的位数。
最后，关于幅度和相位变化的信息被总结为唯一值，其为检测器的输出。在摆动不存在时该输出等于零，并在摆动存在时该输出等于三。在中间值的情形中微处理器作出适当的决定。例如，它可以等待另一个值或读取单独的幅度和相位变化值。
笛卡儿到极坐标转换器是基带检测的核心。它的精确度很重要因为它确定整个检测器的性能。然而，非常精确的转换器需要昂贵的实现。从而，需要在精确度和实现成本中取得适当的平衡。解决方案基于-两个笛卡儿分量的幅度的简单加法，和-用于相位计算的查找表。
幅度计算有一误差，即用于情形(1 0)的最小值和用于情形
的最大值。在第一种情形中，误差是0，在第二种情形中输出是
，而不是1。因此以dB为单位的误差峰峰值为EppdB=20·log102=3,]]>其对应于±1.5dB的误差。考虑到摆动幅度比噪音超出约30dB，该误差是可以接受的。
相位的计算需要带有十二位输入的大的查找表。考虑到当相等地衰减两个输入分量时结果是相同的，可以减少所述查找表。当两分量足够大时，这可以不带任何严重的后果来实现。否则，在太小分量的情形中，查找表的量化误差将增加。因此，查找表的动态范围被减少到更少的位。图9图解说明了根据本方法的转换器的实现。
如果两个分量中的一个大于八，则选择这两个分量的四个最高有效位(MSB)。这没有任何严重的后果，因为最后两位对结果只有很小的影向。如果两分量都小于八，第一个两位可以不带任何后果的被丢弃并且四个最低有效位(LSB)被传递到查找表。
因此，查找表可被减少到四乘四位的输入。
在下表3中列出了查找表的输出值。
摆动检测器包含两个以时钟T_clk的一半速度运行的相同路径。为了减少解调器的硅面积，使用时钟T_clk代替时钟T2clk，以时间多路复用来处理所述两个路径。这意味着只实现了用于一条路径的资源，其以时钟T_clk的速度以时间多路复用来使用所述资源。在时间多路复用中使用的资源包括余弦查找表、余弦LUT输入端的标度、乘法器、积分和转储、平均滤波器(N1)、标度和限幅器，如图10中所示。使用独特的大尺寸累加器，结合平均滤波器与积分和转储，可能实现进一步的缩减。
权利要求
1.一种用于检测光记录介质上的摆动的类型的方法，包括步骤利用可编程数字调谐振荡器检测在不同频率的摆动，将摆动信号转换为基带。
2.如权利要求1所述的方法，还包括通过查找表使用所减少的位数目产生正弦信号和/或余弦信号的步骤，所述查找表具有包含在数字调谐振荡器中的输入和输出。
3.如权利要求1或2所述的方法，还包括使用摆动的相位的一致性和摆动的幅度一起来检验摆动的存在的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，特征在于相位的一致性是通过计算量化平均绝对相位变化来测量的。
5.如权利要求1到4中的一项所述的方法，还包括使摆动的检测与被锁定为记录介质的速度的时钟(T_clk)同步的步骤。
6.如权利要求1到5中的一项所述的方法，还包括通过增加平均滤波器的值(N1)来增加摆动检测的频率选择性的步骤。
7.如权利要求3到6中的一项所述的方法，还包括利用笛卡儿到极坐标转换器确定摆动的幅度和/或相位的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，特征在于摆动的幅度是通过在笛卡儿到极坐标转换器中附加笛卡儿分量来确定的。
9.如权利要求7或8所述的方法，还包括步骤对笛卡儿到极坐标转换器使用8位输入4位输出的查找表，和当至少一个笛卡儿分量超出4位动态范围时，衰减所述笛卡儿分量。
10.如权利要求7到9中的一项所述的方法，还包括在笛卡儿到极坐标转换器之前利用平均滤波器抑制摆动调制的步骤。
11.如权利要求1到10中的一项所述的方法，还包括步骤使用被划分的时钟(T2clk)代替被锁定为记录介质的速度的时钟(T_clk)，和在时间多路复用中处理摆动检测的至少两个路径。
12.一种用于检测光记录介质上的摆动的类型的器件，包括用于检测在不同频率的摆动的可编程数字调谐振荡器，和用于将摆动信号转换成基带的转换器。
13.一种用于从光记录介质读取和/或写入光记录介质的装置，其特征在于所述装置执行如权利要求1到11中的一项所述的方法，或者包含如权利要求12所述的、用于检测光记录介质上的摆动的类型的器件。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测光记录介质上的摆动的类型的方法和装置。根据本发明，提供一种用于检测在不同频率的摆动的可编程数字调谐振荡器，并且将摆动信号转换成基带。使用摆动的相位的一致性和摆动的幅度一起来顺利地检验摆动的存在。为此，提供笛卡儿到极坐标转换器。
文档编号G11B7/00GK1612231SQ20041008963
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月31日
发明者皮尔卢吉·洛马齐奥, 弗里德里克·海兹曼 申请人:汤姆森特许公司