专利名称：数字信号的误差补偿装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种以1比特表示模拟信号的各取样的1比特形式数字信号的误差补偿装置及方法。
图1是原理上显示Delta Sigma调制器。此Delta Sigma调制器是由如下部份所构成差分器2，连接于模拟信号输入线1；积分器3，连接于差分器2；1比特量化器4，连接于积分器3；比特时钟脉冲产生器5；及延迟器6，用于构成连接于1比特量化器4与差分器2之间的负反馈回路。由1比特量化器4得到的图2(C)显示的2值数字信号，利用延迟器6予以延迟1取样周期而供给至差分器2。差分器2是由减法器所构成，自图2(A)所示模拟信号，减去延迟器6的输出而后输出显示差分即Δ的信号。积分器3是积分即累积差分器2的输出。1比特量化器4是利用从比特时钟脉冲产生器5产生的图2(B)的比特时钟脉冲信号进行积分器3输出的量化。原理上，在模拟信号较图2(A)的基准电平Vr为的正半波时，1比特量化器4输出逻辑1，而于较基准电平Vr为低的负半波时，则输出逻辑0。但是，在图1，由于具有延迟器6所构成的负反馈回路、差分器2、积分器3，故如图2(C)所示那样，在图2(A)的模拟信号的正半波与负半波的期间，成为含有逻辑1与逻辑0两者的脉冲列。由图2(A)的模拟信号与图2(C)的数字信号的比较可明确显示，在模拟信号的高电压电平时，逻辑1的密度将变大，在模拟信号的低电压电平时，逻辑0的密度将变大。因此，在Delta Sigma调制方式，模拟信号的电压电平的大小是以脉冲波形的密度大小来表现。因此，Delta Sigma调制也可认为是脉冲密度调制(PDM)的一种。
遵循Delta Sigma调制方式的数字信号是以1比特表现模拟信号的各取样。相对于此，现有的典型PCM方式的数字信号是以多个比特(例如16比特)表现模拟信号的取样。在Delta Sigma调制方式与PCM方式，在数字信号合计的比特数为相同的情形，能够使Delta Sigma调制方式的取样频率较PCM方式为高。例如，若设定PCM方式为以16比特表现1取样的情形的取样频率为f1，则能够设定Delta Sigma调制方式的取样频率f2为f1的16倍。因而，一旦以Delta Sigma调制方式提高取样频率，AD变换的分辨度将提高，且模拟信号的记录及再生的忠实性也将提高。
还有，在PCM方式，提高取样频率也能使AD变换的分辨度提高。可是，此情形下将导致合计比特数的增大。
但是，在再生遵循光盘等记录介质上所记录的Delta Sigma调制方式的数字信号再生时，与广泛使用CD(高容量盘片)的情形相同，发生数据的读取误差。此误差若为可能订正，则遵照循环冗余检查(CyclicRedundancy Check)CRC等误差订正符号以订正误差。误差若为不可能订正的情形，在紧接误差区间之前淡出(fade out)，在紧接误差区间之后淡入(fade in)，而抑制在误差区间的模拟信号的输出。
还有，以PCM方式利用于将近发生误差之前的数据插补不可能订正的误差位置。一旦将此前值插补方法适用于Delta Sigma调制方式的1比特形式数字信号的误差位置，相反地导致噪声的增大。即，遵循Delta Sigma调制方式的1比特形式数字信号，在将近误差之前的1比特逻辑1或0并无模拟信号的振幅信息。例如在将近误差之前的值为逻辑1，若以此逻辑1补偿误差区间，DA变换后的模拟信号则包含如图6所示的大噪声。
本发明为了解决前述课题以达到该目的，而提供一种数字信号的误差补偿装置，包含
误差检测及订正机构，其具有如下功能连接至一传输路线，该传输路线用于传输含有以1比特表示模拟信号的各取样的1比特形式数字信号与该数字信号的误差订正数据的信号，并检测该数字信号的误差产生的功能；在检测出该数字信号的误差时，根据该误差订正数据，订正该数字信号的该误差的功能；及判断该数字信号误差的订正是否为可能或是否已为可能的功能；插补数据产生机构，用于产生为了插入到该数字信号的误差发生位置的插补数据，该插补数据含有多个逻辑1与多个逻辑0，并将该逻辑1的数目与逻辑0的数目设为相等；且将该逻辑1与逻辑0的配置设定成于将该插补数据变换成模拟信号时，可得到具有超过音频频带的频率的模拟信号；及插补数据配置机构，连接至该误差检测及订正机构与该插补数据产生机构，当于该误差检测及订正机构产生显示误差订正为不可能的信号时，将该插补数据配置于该数字信号的误差发生的位置。
并且，在本申请案各权利要求项及上述说明中所谓‘误差发生位置’，不仅指实际的误差位置，也意味着包含误差位置之前或之后或前后的比特的部分。
还有，如权利要求2所示，最好该插补数据将其多个逻辑1与多个逻辑0配置成使得在将此插补数据变换为模拟信号时的频率达于20kHz以上。
另外，如权利要求3所示，最好该插补数据是由 、 、 、 及 之中选出1个或是选出1个的整数倍所构成的。
另外，如权利要求4所示，最好该数字信号是将模拟信号经DeltaSigma调制后所成的信号。
另外，如权利要求5所示，最好该数字信号是以第1给定比特数单位进行交错；该插补数据是由第2给定比特数所构成的最小单位或由此最小单位的整数倍所构成的；及该第1给定比特数被设定为与该第2给定比特数相同或为该第2给定比特数的整数倍。
另外，如权利要求6所述的误差补偿方法，最好具有如下步骤第1步骤，传输含有以1比特表示模拟信号的各取样的1比特形式数字信号与该数字信号的误差订正数据的信号；第2步骤，检测在该第1步骤所传输的该数字信号的误差；第3步骤，若在该第2步骤检测出误差，即根据该误差订正数据以订正该数字信号的误差；第4步骤，判断在该第3步骤订正该数字信号的误差是否为可能或是否已为可能；以及第5步骤，若在该第4步骤得到误差的订正为不可能或已为不可能的判断结果，即在该数字信号的误差发生位置配置以插补数据，该插补数据包含多个逻辑1与多个逻辑0，且将该逻辑1的数目与逻辑0的数目设为相等，同时将该逻辑1与逻辑0的配置设定成在将该插补数据变换成模拟信号时，可得到具有超过音频频带的频率的模拟信号。
根据权利要求各项的发明，因为插补数据为由逻辑1与0的相同数目所构成的，以DA变换后的模拟信号观测，能得到保持于将近发生误差位置之前信号电平平均值的效果。此结果，与1比特形成数字信号的PCM方式的前值插补相同的误差补偿变得可能，相较于现有的装置及方法，误差补偿便可以顺利且容易地达到。
图2是概略显示图1的各部状态的波形图。
图3是显示含有依本发明的实施方式的误差补偿电路的再生装置的方块图。
图4是显示记录介质的记录格式的1例的图。
图5是显示依本发明已插补过误差位置的状态的波形图。
图6是将与PCM方式的前值插补同样方式，对1比特形式数字信号施以插补的状态，以模拟信号的状态显示的波形图。
符号说明1模拟信号输入线，2差分器，3积分器，41比特量化器，5比特时钟脉冲产生器，6延迟器，10数据转换装置，11放大及波形整形电路，12误差检测及订正电路，13插补数据产生器，14插补切换电路，15数字模拟转换器，16记录介质，17转动装置，18光传感器，191比特形式数字信号传输路线，20第1输出线，21第2输出线，22第3输出线，22a虚线，23第1切换开关，24第2切换开关，25NOT电路图3的再生装置是由以下部份所构成数据转换装置10、放大及波形整形电路11、误差检测及订正电路12、依本发明的插补数据产生器13、插补切换电路14、及数字模拟转换器15，即DAC15。
数据转换装置10具有盘片状记录介质16、此记录介质16的转动装置17与光传感器18，将记录于记录介质16的1比特形式数字信号予以再生。还有，在数据转换装置10，虽然含有与现有的光驱同样，将光传感器18传输至记录介质16的半径方向的装置、对物镜的驱动装置等，但在图3省略这些图示。
在记录介质16，记录遵循图1及2所示的Delta Sigma调制方式的1比特形式数字信号(以上称为主数据)的误差订正数据。图4是概略显示于记录介质16的记录格式的1例。1帧具有同步信号(SYNC)区间A1、地址信号区间A2、主数据区间A3与误差订正区间A4。在同步信号区间A1，配置此帧的同步信号。地址信号区间A2配置此帧，即主数据区间A3的地址信号。在主数据区间A3，以图1及2所示的DeltaSigma调制方式记录将声音模拟信号变换为1比特形式数字信号。如上述的说明，1比特形式数字信号是以1比特表示模拟信号的各取样。在误差订正区间A4，为了订正主数据区间A3的误差，例如配置必要的公知的CRC数据。还有，也可配置遵循交错校正码CIRC(CrossInterleave Reed Solomen Code)的数据等，以取代CRC数据。
由图1的Delta Sigma调制电路依次得到的1比特形式数字信号所构成的主数据，区划成如图4所示的帧而记录于记录介质。此时，能够将主数据以第1给定比特数单位而进行现有的交错。
光传感器18是将对应于记录介质16数据的光学位变换成电信号。
连接于光传感器18的放大及波形整形电路11，是放大数据的再生信号，并且经波形整形成方形波而输出至传输路线19。
连接于传输路线19的误差检测及订正电路12为光驱等公知的构件，具有检测传输至传输路线19的主数据误差的第1功能；在检测出主数据误差时，根据误差订正数据而订正误差的第2功能；判断主数据误差的订正是否为可能或是否已为可能的第3功能。以误差检测及订正电路12传输所订正的主数据至第1输出线20。以误差检测及订正电路12检测出误差时，传输显示此状况的信号至第2输出线21。当以误差检测及订正电路12判断误差订正为不可能时，传输显示此状况的信号至第3输出线22。
插补数据产生器13是响应输出线21的误差检测信号而产生由2值信号所形成的插补数据。插补数据是由第2给定比特数所形成的最小单位或此最小单位的整数倍(n倍)所形成的。在此实施方式中，插补数据的最小单位为 的4比特。因而，在误差发生位置配置 或该整数倍的插补数据。插补数据的最小单位除了 之外，也能设为 、 、 、 或 等。以第1给定比特数为单位而进行主数据交错时，将该第1给定比特数设为与插补数据最小单位的第2给定比特数相同，或为第2给定比特数的整数倍。一旦在主数据中进行交错，噪声将被分散而变得不明显。
可以使用插补数据的条件如下所示。
(1)含有显示多个逻辑1的比特与多个逻辑0的比特，显示逻辑1的比特数与显示逻辑0的比特数为相同数目。
(2)将插补数据变换为模拟信号时，成为超过音频频带的频率的模拟信号。
还有，插补数据产生器13的插补数据是以与输出线20的主数据相同的时序而依次传出。
插补切换电路14在输出线20主数据的误差产生位置插入插补数据，具有第1及第2切换开关23、24与NOT电路25。第1切换开关23连接于第1输出线20与DAC15之间，在第2输出线21得到显示主数据为正常或误差订正为可能或正常进行订正的第1比特准信号时，响应此第1电平而成为ON状态，将主数据传输至DAC15。第2切换开关24连接于插补数据产生器13与DAC15之间，与第1切换开关23进行相反动作。即，第2输出线21显示误差的订正为不可能或无法订正的低电平状态时，连接于第2输出线21的NOT电路25的输出将成为第1电平状态，响应此NOT电路25的输出，第2切换开关24成为ON状态，将插补数据传输至DAC15。
第1切换开关23的OFF时间幅度及第2切换开关24的ON时间幅度，在插补数据的最小单位即此实施方式中设定为4比特或其整数倍。因而，第2切换开关24的ON时间幅度，并不一定限制与在图5所示的误差位置t1～t2相同。利用第2切换开关24的ON，在插补数据的置换时间幅度并不仅是图5的t1～t2区间，也可是在将近t1之前的t1’～t1区间及在将近t2之后的t2～t2’区间的其中一个或包含二个。因而，在本发明的‘误差发生位置’意味着不仅是t1～t2区间，而是于t1～t2区间附加t1’～t1区间或t2～t2’区间或它们两者。
误差检测及订正电路12及插补数据产生器13为了误差检测及订正、与主数据及插补数据的传输时间点的调整而内藏内存。
例如，连接于切换电路14的DAC15以低通滤波器等公知的电路，将1比特形式数字信号变换成模拟信号。还有，必要的话，能够在切换电路14与DAC15之间，接上信号处理电路。
DAC15的输出供给于扩音器等电-音响变换装置。
图5是概略地显示遵循本发明，以插补数据补偿主数据无法订正的误差时的DAC15输出波形。在图5中，利用数据补偿t1～t2的误差位置。若观测图5的模拟信号，并不局限于1比特形式数字信号，可以得到与PCM方式的前值插补相同的效果。即，若在由1比特形式数字信号所形成的主数据比特列的t1～t2间，例如配置 或其n倍(但是n为整数)的插补数据，平均观测t1～t2区间，逻辑1及逻辑0的密度成为一定，若以模拟信号观测，则可以得到与插补于将近t1前的值相同的效果。
此结果，在图5以虚线显示的正确波形与插补波形的差异将变小，产生减低噪声的效果。
变形例本发明并不限定于上述的实施方式，例如以下的变形也是可能的。
(1)在图3，虽然在由记录介质16所再生信号的传送路线19的后段，配置误差检测及订正电路12、插补数据产生器13、插补切换电路14。但是，取而代之，也可在1比特形式数字信号的传出装置与接受装置之间的传输路线，配置图3的配置误差检测及订正电路12、插补数据产生器13、插补切换电路14，以补偿数据传输误差。
(2)也可将误差检测及订正电路12区分为误差检测电路与误差订正电路。
(3)在图3，虽然显示误差检测及订正电路12包含同步信号检测电路与地址检测电路，但也可独立设置这些电路。
(4)如虚线22a所示，也可将插补数据产生器13连接至第3输出线22，以响应显示误差无法订正的信号，而产生插补数据。另外，也可无视于误差的有无，经常从插补数据产生器13产生插补数据。
(5)记录介质16并不局限于光盘，也可为如硬盘及软盘的磁盘、或是磁带、或是光磁盘片等。
权利要求
1.一种数字信号的误差补偿装置，其特征在于包括误差检测及订正机构，其具有如下功能连接至一传输路线，该传输路线用于传输含有以1比特表示模拟信号的各取样的1比特形式数字信号和该数字信号的误差订正数据的信号，并检测所述数字信号的误差产生的功能；在检测出所述数字信号的误差时，根据所述误差订正数据，订正所述数字信号的所述误差的功能；以及判断所述数字信号误差的订正是否为可能或是否已为可能的功能；插补数据产生机构，产生用于插入到所述数字信号的误差发生位置的插补数据，所述插补数据含有多个逻辑1与多个逻辑0，并将所述逻辑1的数目与逻辑0的数目设为相等；且将所述逻辑1与逻辑0的配置设定成在将所述插补数据变换成模拟信号时，可得到具有超过音频频带的频率的模拟信号；以及插补数据配置机构，连接至所述误差检测及订正机构和所述插补数据产生机构，当在所述误差检测及订正机构产生显示误差订正为不可能的信号时，将所述插补数据配置于所述数字信号的误差发生的位置。
2.如权利要求1所述的数字信号的误差补偿装置，其特征在于所述插补数据将其多个逻辑1与多个逻辑0配置成使得在将此插补数据变换为模拟信号时的频率达于20kHz以上。
3.如权利要求1所述的数字信号的误差补偿装置，其特征在于所述插补数据是从[1010]、
、[1100]、
、
及[1001]中选出1个或选出1个的整数倍所构成的。
4.如权利要求1所述的数字信号的误差补偿装置，其特征在于所述数字信号是将模拟信号经Delta Sigma调制而成的信号。
5.如权利要求1所述的数字信号的误差补偿装置，其特征在于所述数字信号以第1给定比特数单位进行交错；所述插补数据是由第2给定比特数所构成的最小单位或由此最小单位的整数倍所构成的；以及所述第1给定比特数被设定为与所述第2给定比特数相同或为所述第2给定比特数的整数倍。
6.一种误差补偿方法，其特征在于具有如下步骤第1步骤，传输含有以1比特表示模拟信号的各取样的1比特形式数字信号与所述数字信号的误差订正数据的信号；第2步骤，检测在所述第1步骤所传输的所述数字信号的误差；第3步骤，若在所述第2步骤检测出误差，即根据所述误差订正数据以订正所述数字信号的误差；第4步骤，判断在所述第3步骤订正所述数字信号的误差是否为可能或是否已为可能；以及第5步骤，若在所述第4步骤得到误差的订正为不可能或已为不可能的判断结果，即在所述数字信号的误差发生位置配置以插补数据，所述插补数据包含多个逻辑1与多个逻辑0，且将所述逻辑1的数目与逻辑0的数目设为相等，同时将所述逻辑1与逻辑0的配置设定成在将所述插补数据变换成模拟信号时，可得到具有超过音频频带的频率的模拟信号。
全文摘要
本发明提供一种数字信号的误差补偿装置，在本发明相关技术领域中，以往所存在的课题为通过将模拟信号经Δ∑(Delta Sigma)调制，若所得到的1比特形式数字信号发生不能订正的误差，便无法顺利进行误差补偿。本发明所采用的解决该课题的方法为将误差检测及订正电路(12)连接至1比特形式数字信号的传输路线(19)。设置重复产生逻辑1与逻辑0的数字为相同数目的插补数据[1010]的插补数据产生器(13)。若产生不能订正的误差，即利用切换电路(14)插入插补数据。
文档编号H03M3/02GK1402238SQ0214136
公开日2003年3月12日 申请日期2002年7月10日 优先权日2001年8月10日
发明者渡边和夫 申请人:提阿克股份有限公司