近年来，由于要对包括图像信息和音频信息在内的各类信息进行数字 化，数字信息量迅速增加。因此，开发出了适合增加容量和密度的光盘以 及光盘设备。随着光盘密度的增加，从光盘读出的再现信号的质量恶化， 对再现信号的评估也变得非常重要。上述再现信号的评估用于保证光盘在 运输阶段的质量，或者用于调节光盘设备的每一部分，从而使得再现信号 具有最好的质量。
通常，使用抖动、位差错率(BER)等评估光盘或光盘设备，日本专 利公报No.HEI10-21651公开了一种适用于PRML(部分响应最大似然)的 信号评估设备，其中PRML用于光盘设备的再现信号处理。
下面结合附图说明上述信号评估设备。
首先用上述信号评估设备根据Viterbi解码系统对再现信号进行解码。 采用了一个(1，7)RLL码，其最小运行长度限制为1，并采用PR(1，2，1) 作为PRML系统。如表1所示，假设记录位序列bk与在样本时间点k(k＝ 0，1，2，3)的状态Sk之间的关系有4个状态S0、S1、S2和S3。
表1    状态        记录位    Sk     bk-1     bk    S0     0     0    S1     0     1    S2     1     1    S3     1     0
每一状态根据下一记录位转换到下一状态，这一状态转换称为“分支 ”。
表2显示了记录位和状态转换之间的关系，分支数为6，因为最小运行 长度限制为1。
表2          记录位        状态    期望值   No.  bk-2   bk-1   bk   Sk-1    Sk      Yk   a  0   0   0   S0    S0      -1.0   b  1   0   0   S3    S0      -0.5   c  0   0   1   S0    S1      -0.5   d  0   1   1   S1    S2      0.5   e  1   1   1   S2    S2      1.0   f  1   1   0   S2    S3      0.5
根据PR(1，2，1)，由一个3位的记录位序列确定再现信号电平。因 此，期望值，亦即具有无噪声理想波形的再现信号电平表示为表2中的期 望值Yk。在表2中，具有理想波形的再现信号电平的最小值和最大值分别 标准化为-1和1。
在这种情况下，计算每一分支在样本时间点k的分支度量(Zk-Yk)2。Zk 是在样本时间点k的再现信号电平。所述“分支度量”是再现信号电平与 期望值的差的平方，因此意味着再现信号电平相对于期望值的误差平方。 当两个分支会聚于某状态时，用分支度量来确定选择哪一个分支。连续的 分支系列称为“路径”，而连续的被选中分支系列称为“残存路径”。
假定对于残存路径在样本时间点k-1的每个状态，其分支度量的累积 值是mk-1，则值mk-1与样本时间点k的分支度量bmk的和就是样本时间点k 的分支度量的总累积值。
如上所述，由于分支度量意味着误差平方，因此分支度量的总累积值 就是总误差和。因此选择(mk-1+bmk)值较小的分支。
例如，根据表2，在样本时间点k状态为S0的分支由以下两个分支组 成：一个从S0转换到S0，另一个从S3转换到S0。假设这两个分支度量的 累积值是m0k-1和m3k-1，分支度量是bmak和bmbk。相应地，假定分支度量 在样本时间点k的总累积值分别是m0k(a)和m0k(b)，则等式(1)和(2)成立：
m0k(a)＝m0k-1+bmak       (1)
m0k(b)＝m3k-1+bmbk       (2)
进一步比较m0k(a)和m0k(b)的大小，选择值较小的分支。
在这种情况下，如果在样本时间点k的正确状态是S0，正确转换是a， 则执行等式(3)的计算：
Δmk＝m0k(b)-m0k(a)      (3)
该Δmk称为“差度量”。
此外，如果在样本时间点k的正确状态是S0，正确转换是b，则差度 量Δmk由等式(4)表示：
Δmk＝m0k(a)-m0k(b)      (4)
也就是说，从错误转换的分支度量总累积值中减去该正确转换的分支 度量总累积值。要知道正确的状态和正确的转换，日本专利公报No.HEI 10-21651公开了如何使用记录数据序列的方法，以及当再现数据序列的误 差率较低时如何延迟该再现数据序列的方法。
在这种情况下，如果解码结果所选择的分支是正确的分支，则差度量 Δmk的值为正。但是，如果选择错误的分支，则该差度量的值为负。
图3表示在每个样本时间点所计算的差度量的分布。假设分布曲线可 以近似为正态分布，则假定该正态分布具有平均值μ和标准偏差σ，由于 如前所述，差度量在有差错的情况下为负，因此差度量为负的概率等于位 差错率(BER)。也就是说，通过进行等式(5)的计算：
$\mathrm{BER}=\frac{1}{\sqrt{2\pi }·\sigma }{\int }_{-\infty }^0{e}^{-\frac{{(1-\mu )}^2}{{2\sigma }^2}}\mathrm{dt}---\left(5\right)$
可以估计位差错率BER。此外，如果只需要知道光盘或光盘设备位差错率 BER的相对质量而不是位差错率BER的绝对值，则可以接受将σ/μ作为指 数。
图3表示具有单峰值的分布。但是，如果限制最小运行长度，则有具 有多个峰值的分布，如图4所示。即使在这种情况下，假定所述差度量分 布在差度量小于图4所示平均值μ的范围内呈正态分布，其中图4只关心 其峰值在最接近零位置处的分布，则可以象计算具有单峰值的分布那样来 计算位差错率BER。但是，同具有单峰值的分布不一样的是，不能从算术 平均值中获得平均值μ。此外，如果无法获得平均值μ，则不能计算标准 偏差σ。
为解决这一问题，上述信号评估设备只抽取其差度量为负的概率最高 的序列，亦即通过以下路径的序列，该路径所形成的分布在最接近零的位 置处具有峰值(以下称为“最小分布”)。在上述路径中，两个路径之间的 距离具有最小值，而根据这一解释有4条路径。表3表示形成最小分布的4 个序列。
通过进行上述处理，可以获得具有图3所示单峰值的分布，并比较容 易地计算平均值μ和标准偏差σ。
表3                 状态    No.   Sk-3   Sk-2   Sk-1   Sk    A   S0   S0   S1   S2    B   S0   S1   S2   S2    C   S2   S2   S3   S0    D   S2   S3   S0   S0
如上所述，通过只抽取数据序列中通过规定路径的序列，上述信号评 估设备可以获得具有单峰值的分布。
但是，上述信号评估设备只抽取整个数据序列中的一部分，因此，只 能从所获得的分布中计算部分数据的位差错率。换句话说，存在以下问题， 即虽然正确位差错率是错误数与所有样本数之比，上述信号评估设备还是 不能获得整个数据序列的精确位差错率。
由于最小分布的峰值位于最接近零位置处，因此可以认为，几乎所有 的差错都发生在包含于上述分布内的数据序列中。即使产生的差错数相同， 当所有样本的数目改变时，位差错率BER也随着改变。
例如，假定差错数是1，包含在最小分布中的样本数是10000，则最小 分布的差错率是1×10-4。在这种情况下，如果所有测量样本的数目等于最小 分布的样本数目，则位差错率BER也是1×10-4。但是，如果所有样本的数 目是100000，则位差错率BER是1×10-5。如上所述，即使产生的错误数相 同，位差错率BER也随着最小分布中包含的样本数与所有样本数之比而改 变。最小分布中包含的样本数与所有样本数之比根据要记录的数据模式改 变，图4所示差度量的分布曲线也要改变。

因此，本发明的目的是提供一种信号评估设备和信号评估方法，可以 始终测量精确的位差错率，而与数据序列似然度差(差度量)的分布曲线 无关。
为实现上述目的，提供了一个信号评估设备，借助最大似然解码方法 对数据序列进行解码，其中包括：
减法装置，用于获得所述数据序列的至少一对路径的似然度差；
选择装置，用于从数据序列中选择至少一对数据路径，其间的距离具 有最小值；
计算装置，根据选择装置所选择的路径，对由减法装置获得的似然度 差进行统计处理；
校正装置，基于选择装置所选择路径的测量样本数和数据序列的所有 样本数，校正由计算装置进行的统计处理结果。
根据上述信号评估设备的构造，所述选择装置从数据序列中选择其间 距离具有最小值的路径。其间距离具有最小值的路径是这样一对路径，它 们从某一状态分开，接着在最短的距离内最早聚合。对于选择装置从数据 序列中选择的其间具有最小值的路径，由减法装置获得其似然度差，并由 计算装置对该似然度差进行统计处理。所选择路径的似然度差形成了所述 最小分布。通过统计处理所选择路径的似然度差，可以获得所述最小分布 的平均值和标准偏差，并用该平均值和标准偏差获得位差错率等统计处理 结果。然后，基于数据序列的所有样本数和选择装置所选择路径的测量样 本数，通过校正由计算装置进行的统计处理结果，可以获得数据序列中所 有数据的统计处理结果。因此，可以一致地测量精确的位差错率，而与数 据序列似然度差(差度量)的分布曲线无关。
此外，根据本发明的一种实施方式，所述校正装置包括：
第一计数装置，用于计数选择装置所选择路径的测量样本数；
第二计数装置，用于计数数据序列的所有样本数；
位差错率校正装置，基于第一计数装置获得的测量样本数和第二计数 装置获得的数据序列所有样本数，校正作为由计算装置进行的统计处理结 果的位差错率。
根据上述实施方式，通过校正作为由计算装置进行的统计处理结果的 位差错率，可以很容易地获得数据序列中所有数据的位差错率，其中所述 校正是基于所述第一计数装置获得的测量样本数和所述第二计数装置获得 的数据序列所有样本数，且所述测量样本是由所述选择装置选择的路径的 测量样本。
此外，根据本发明的一种实施方式，假定由第一计数装置获得的测量 样本数是To，而由第二计数装置获得的数据序列所有样本数是T，则位差 错率校正装置根据下面的等式校正位差错率：
BER1＝BER0·To/T
式中，BER1是校正后的位差错率，BER0是校正前的位差错率，To是至少 一对其间距离最小的路径的样本数，T是所有样本数。
根据上述实施方式，所述位差错率校正装置能够在短时间内，用上述 等式方便地对位差错率进行校正。
本发明提供一种信号评估方法，借助最大似然度解码方法对数据序列 进行解码，其步骤包括：
从数据序列中只抽取通过规定路径的数据序列；
计算所抽取数据序列的位差错率；
基于所抽取数据序列的样本数和数据序列的所有样本数，校正针对抽 取的数据序列所计算的位差错率，从而计算数据序列中所有数据的位差错 率。
根据上述信号评估方法，从数据序列中只抽取通过规定路径的数据序 列，并针对所抽取的数据序列计算位差错率。例如，将形成最小分布的数 据序列的路径作为规定路径，只抽取通过上述路径的数据序列，并从所抽 取路径的似然度差的统计处理结果(平均值和标准偏差)中获得最小分布 的位差错率。接着，基于所抽取数据序列的样本数和数据序列的所有样本 数，校正针对抽取的数据序列所计算的位差错率，从而计算数据序列中所 有数据的位差错率。因此，可以一致地测量精确的位差错率，而与数据序 列似然度差(差度量)的分布曲线无关。
本发明提供一种信号评估设备，借助最大似然度解码来对数据序列进 行解码，包括：
数据序列抽取装置，用于从数据序列中只抽取通过规定路径的数据序 列；
位差错率计算装置，用于计算由所述数据序列抽取装置抽取的数据序 列的位差错率；
位差错率校正装置，基于由所述数据序列抽取装置抽取的数据序列的 样本数和数据序列的所有样本数，校正由所述位差错率计算装置计算的位 差错率，从而计算数据序列中所有数据的位差错率。
根据上述信号评估设备，所述数据序列抽取装置从数据序列中只抽取 通过规定路径的数据序列，所述位差错率计算装置针对所抽取的数据序列 计算位差错率。例如，将形成最小分布的数据序列的路径作为规定路径， 只抽取通过上述路径的数据序列，并从所抽取路径的似然度差的统计处理 结果(平均值和标准偏差)中获得最小分布的位差错率。接着，基于所抽 取数据序列的样本数和数据序列的所有样本数，校正针对抽取的数据序列 所计算的位差错率，从而计算数据序列所有数据的位差错率。因此，可以 一致地测量准确的位差错率，而与数据序列似然度差(差度量)的分布曲 线无关。

结合下面给出的详细说明和附图可以更为充分地理解本发明，所述附 图仅以举例方式给出，并非限制本发明，其中：
图1是原理图，表示光盘设备再现信号处理部件的主要部分，该光盘 设备采用了本发明一种实施方式的信号评估设备；
图2表示上述信号评估设备的流程图；
图3是解释性视图，表示差度量分布；
图4是解释性视图，表示对最小运行长度有限制时的差度量分布。

下面根据附图中表示的实施方式详细说明本发明的信号评估设备和信 号评估方法。
图1是原理图，表示光盘设备再现信号处理部件的主要部分，该光盘 设备采用了本发明一个实施方式的信号评估设备。在所述实施方式中，采 用光盘作为记录介质，用Viterbi解码系统对再现信号进行解码。采用其最 小运行长度限定为1的(1，7)RLL代码，采用PR(1，2，1)作为PRML系 统。
图1中示出了光盘1；用于旋转式驱动光盘1的转轴电动机2；物透镜 3；光拾取器4；用于调节MO信号(磁光信号)的振幅等的RF电路5，所 述MO信号来自光拾取器4；用于对来自RF电路5的MO信号进行A/D(模 拟到数字)转换的A/D变换器6；用最大似然度解码方法对来自A/D变换 器6的数字数据进行解码的解码器电路7；用于对由解码器电路7解码的数 据进行差错校正的差错校正电路8；用作减法装置的差度量计算器电路9， 用于获得由解码器电路7解码的记录数据序列的差度量；用作选择装置的 路径选择器电路10，用于根据由差度量计算器电路9获得的差度量和来自 解码器电路7的状态转换信号从整个数据序列中选择一条路径；用作第二 计数装置的第一计数器11，用于累积计数由解码器电路7解码的所有样本 数；用作第一计数装置的第二计数器12，用于累积计数由路径选择器电路 10选择的路径的样本数；用作计算装置的μ和σ计算器电路13，用于统计 处理由路径选择器电路10选择的路径的差度量；用作校正操作装置的控制 器14以及记录数据发生器15。第一计数器11、第二计数器12和控制器14 组成校正装置。路径选择器电路10用作数据序列抽取装置，控制器14用 作位差错率计算装置和位差错率校正装置。应该注意，虽然有多种光盘， 但在这里用磁光盘作为光盘1。
在上述构造的光盘设备中，提供给光拾取器4的一束光由物透镜3会 聚，并从下面施加到光盘1的记录表面。然后，用设在光拾取器4内部的 光探测器探测出这束反射到光盘1记录表面的光，所述反射光被分成MO 信号(磁光信号)和其它信号。
由光拾取器4探测的MO信号要经过RF电路5的振幅和偏移调节，此 后由A/D变换器6转换为数字数据。从A/D变换器6输出的数字数据提供 给解码器电路7，并由解码器电路7根据PRML系统进行解码。
接着，由解码器电路7解码的数据传输到差错校正电路8，所述差错校 正电路8借助差错检测校正代码进行差错检测和校正，所述差错检测校正 代码已预先添加到解码的数据中。所述差错校正电路8的输出提供给控制 器14。
通过在解码器电路7中的PRML系统所进行的解码处理获得记录数据 序列信息，并提供给差度量计算器电路9。为了用第一计数器11算出由解 码器电路7解码的数据样本数，每次对一个样本进行解码时，都从解码器 电路7向第一计数器11提供一个脉冲。这样，第一计数器11就算出所有已 解码的样本数。
在差度量计算器电路9中所进行的操作与在普通信号评估设备中的相 同。
也就是说，解码器电路7根据Viterbi解码系统对光盘1的再现信号进 行解码。在这种情况下，采用具有最小运行长度限制为1的(1，7)RLL代 码作为要使用的代码，并采用PR(1，2，1)作为PRML系统。在样本时间 点k的记录位序列bk和状态Sk之间的关系分为4个状态S0、S1、S2和S3， 如表4所示。
表4     状态        记录位     Sk     bk-1     bk     S0     0     0     S1     0     1     S2     1     1     S3     1     0
每一状态根据下一记录位转换到下一状态。这一状态转换称为分支。 表5表示记录位和状态转换之间的关系。如前所述，采用具有最小运行长 度限制为1的(1，7)RLL代码作为要使用的代码。也就是说，最小运行长 度限制为1，因此，分支数为6：a、b、c、d、e和f。
表5         记录位         状态   期望值   No.   bk-2   bk-1   bk   Sk-1   Sk   Yk   A   0   0   0   S0   S0   -1.0   B   1   0   0   S3   S0   -0.5   C   0   0   1   S0   S1   -0.5   D   0   1   1   S1   S2   0.5   E   1   1   1   S2   S2   1.0   F   1   1   0   S2   S3   0.5
根据PR(1，2，1)，由3位记录位序列确定再现信号电平。因此，输 入期望值，亦即具有无噪声理想波形的再现信号电平作为表5中的期望值 Yk。在这种情况下，具有理想波形的再现信号电平的最小值和最大值分别 标准化为-1和1。
然后，通过PRML解码处理，解码器电路7计算每一分支在样本时间 点k的分支度量(Zk-Yk)2。在这种情况下，Zk表示在样本时间点k的再现 信号电平，而Yk表示该再现信号电平的期望值。如上所述，作为再现信号 电平和期望值之间差的平方的分支度量因此意味着再现信号电平相对于期 望值的误差平方。
然后，用分支度量确定当两个分支会聚到某状态时选择哪一个分支。 分支的连续系列称为路径，所选择分支的连续系列称为残存路径。
这里假定，对于残存路径在样本时间点k-1的每个状态，其分支度量 的累积值是mk-1，则该值与在样本时间点k的分支度量bmk的和就是分支度 量在样本时间点k的总累积值。解码器电路7进行相应的算术处理以获得 该分支度量。
如上所述，所述分支度量意味着误差平方，因此，总累积值是总误差 和。因此，选择具有较小mk-1+bmk值的分支。
例如，在样本时间点k具有状态S0的分支是这样两个分支：根据表5， 分支“a”从S0转换到S0，分支“b”从S3转换到S0。假定分支“a”和 分支“b”的分支度量的累积值分别是m0k-1和m3k-1，它们的分支度量是bmak 和bmbk，则分支度量“a”和分支度量“b”在样本时间点k的总累积值m0k(a) 和m0k(b)由以下等式(1)和(2)表示：
m0k(a)＝m0k-1+bmak         (1)
m0k(b)＝m3x+bmbk         (2)
进一步比较m0k(a)和m0k(b)的大小，选择值较小的分支。
这里，如果在样本时间点k的正确状态是S0，正确转换是a，则执行 等式(3)的计算：
Δmk＝m0k(b)-m0k(a)        (3)
Δmk称为“差度量”。
如果在样本时间点k的正确状态是S0，正确转换是b，则差度量(Δmk) 由等式(4)表示：
Δmk＝m0k(a)-m0k(b)        (4)
也就是说，通过从错误转换的分支度量的总累积值中减去正确转换的 分支度量的总累积值，差度量计算器电路9获得所述差度量，并将其作为 似然度差。
在本实施方式中，由记录数据发生器15将差度量计算器电路9中计算 所必需的记录数据序列信息提供给差度量计算器电路9。
然后，将差度量计算器电路9获得的差度量提供给路径选择器电路10。
此外，将状态转换信号作为路径选择信息从解码器电路7提供给路径 选择器电路10，路径选择器电路10从整个数据序列中选择表3所示的4个 路径(这些路径对之间的距离具有最小值)。然后，对于与表3所示的4个 路径一致的路径，路径选择器电路10将上述一致路径中所包含的样本的差 度量提供给μ和σ计算器电路13。同时，将与上述一致路径的样本数相同 的脉冲数提供给第二计数器12，所述路径与表3所示的4个路径一致。这 样，第二计数器12就对由路径选择器电路10选择的路径的样本数进行累 积计数。
μ和σ计算器电路13针对由路径选择器电路10选择的路径计算所述 差度量的平均值μ和标准偏差σ。
然后，控制器14的软件对第一计数器11和第二计数器12的计数结果 以及μ和σ计算器电路13的计算结果进行处理。
图2表示从测量开始到获得测量结果的整个测量处理过程的流程图。
首先，在测量前，将第一计数器11和第二计数器12的计数值在步骤1 中清零。
接着，程序流继续步骤2，通过读光盘1上的规定区域开始解码处理。
随后，程序流继续步骤3，以确定测量是否结束，并重复步骤3执行规 定周期的测量直到测量结束。在上述测量期间，由差度量计算器电路9、路 径选择器电路10、μ和σ计算器电路13以及第一计数器11和第二计数器 12进行测量。如果该测量结束，则程序流继续步骤4，以结束解码处理。
接着，程序流继续步骤5，读出由第一计数器11计数的所有样本数T、 由第二计数器12计数的测量样本数To以及由μ和σ计算器电路13计算的 平均值μ和标准偏差σ。
然后，程序流继续步骤6，在校正前使用下面的等式(6)，从步骤5获 得的平均值μ和标准偏差σ中获得位差错率BER0：
$\mathrm{BER}0=\frac{1}{\sqrt{2\pi }·\sigma }{\int }_{-\infty }^0{e}^{-\frac{{(1-\mu )}^2}{2{\sigma }^2}}\mathrm{dt}---\left(6\right)$
这里得到的位差错率BER0是形成最小分布的数据序列的位差错率。
接着，程序流继续步骤7，对上述位差错率进行校正。所述校正操作将 步骤6获得的位差错率BER0根据下面的等式(7)转换为整个数据序列的位 差错率BER1：
BER1＝BER0·To/T                 (7)
如上所述，从形成最小分布数据序列的差度量的平均值μ和标准偏差 σ中获得最小分布的位差错率，并对该位差错率进行校正，从而计算出整 个数据序列的位差错率。
在上述实施方式中，测量样本数To和所有样本数T分别由第一计数器 11和第二计数器12计数。但是，如果每扇区的样本数是由记录介质的格式 所确定的，则可以通过设定扇区中的测量周期来校正所述位差错率，而无 需计数所有样本数T。
例如，假定一个扇区具有10000个样本，并测量了两个扇区的数据， 那么所有样本数T就是20000个样本。这样做可以去掉第一计数器11并简 化所述设备的构造。如果用计数器计数所有样本数T，则可以测量小于一个 扇区的区域，其优点是可以精确评估高位置分辨率。因此，应当对简化的 设备构造和所需要的测量分辨力进行适当选择。
另外可以接受，在光盘的记录表面设置用于评估的测试区域，并在该 测试区域内记录规定的测试数据模式。由于已知最小分布与上述测试区域 内包含的所有数据之比，因此不需要计数器来计数所有样本数T和测量样 本数To。在这种情况下存在一个缺点，即用户可用的区域由于需要专门的 测试区域而减小，同时不可能在任意地方进行评估。
如上所述，从形成最小分布的数据序列的差度量的平均值μ和标准偏 差σ中获得最小分布的位差错率BER，并对该最小分布的位差错率进行校 正，从而计算出所有数据的位差错率BER，因此可以一致地测量精确的位 差错率BER，而与该数据序列的差度量的分布曲线无关。
在上述实施方式中，说明了采用所述信号评估设备和信号评估方法的 磁光盘再现设备。但是，本发明不限于此，还可以将本发明的信号评估设 备和信号评估方法应用到：用最大似然率解码来解码数据序列的磁记录设 备、通信数据接收设备等。
从上面明显看出，根据本发明的信号评估设备和信号评估方法，从形 成最小分布的数据序列的似然度差(差度量)的统计处理结果(平均值μ 和标准偏差σ)中获得最小分布的位差错率，并对该差错率进行校正，可 以获得数据序列中所有数据的位差错率。因此，可以一致测量准确的位差 错率，而与该数据序列的似然度差(差度量)的分布曲线无关。
显然，以上说明的本发明可以用多种方式改变，所做改变不认为是背 离本发明的精神和范围，所有对于本领域的技术人员来说显然要进行的这 类修改都会包括在权利要求的所述范围内。