СПОСОБ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-АДАПТИВНОЙ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ЗАПИСИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2007 года по МПК G11B5/02 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации на магнитные, оптические, сегнетоэлектрические и другие носители с двухуровневым сигналом записи, и может использоваться в аппаратуре передачи и приема, регистрации и обработки информации систем измерений, управления, связи, вычислительной техники, цифровой видео- и звукотехники.

Известен способ широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам, формирование сигналов записи кодовых групп в виде перепадов сигнала по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и их значениями и запись сигналов записи кодовых групп на носитель (Патент US №4635141, МПК G11В 5/09, 1985).

Недостатком способа является невозможность при его применении осуществлять текущий учет качества участков носителя, на которые осуществляется запись информации, и индивидуальных требований к плотности записи и безошибочности считывания информационных массивов и, следовательно, невозможность осуществлять при его использовании интеллектуально-адаптивную широтно-импульсную запись цифровой информации на заданные участки носителя с требуемыми плотностью записи и безошибочностью считывания. Предусмотренные данным способом предварительная отбраковка «плохих» участков носителя и их адресация для последующего обхода в процессе работы, во-первых, приводит к значительным потерям рабочей информационной емкости носителя, так как отнесение участков к «плохим» осуществляется при однажды заданных стандартных значениях разрядности r кодовых групп, минимальной длительности битового интервала τ₀ и элементарного приращения длительности Δτ в сигналах записи, а во-вторых, не обеспечивает возможность учета индивидуальных свойств отобранных «хороших» участков носителя и индивидуальных требований к плотности записи на них и безошибочности считывания с них информационных массивов.

Известен также способ широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей маркерных и информационных перепадов сигнала в соответствии с кодовыми группами и в зависимости от их значений, формирование одних из маркерных перепадов и соответствующих им интервалов в сигналах записи блоков с расположением и значениями длительности, обеспечивающими равенство суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, и запись сигналов записи блоков кодовых групп на носитель (Патент РФ №2082221, МПК G11В 5/09, 1997).

Недостатком этого способа, обладающего адаптивными свойствами в части приведения точно к нулю значения постоянной составляющей сигнала записи каждого блока кодовых групп в отдельности, является то, что он также не позволяет осуществлять при его использовании интеллектуально-адаптивную запись каждого информационного массива на заданный участок носителя с заданными плотностью записи и безошибочностью считывания информации и выбор оптимальных значений основных параметров записи массива под заданные требования к его плотности записи и безошибочности считывания.

Из известных способов интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации наиболее близким по сущности к предлагаемому является способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей маркерных и информационных перепадов сигнала записи по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и в зависимости от их значений, формирование одних из маркерных перепадов и соответствующих им интервалов в сигналах записи блоков с расположением и значениями длительности, обеспечивающими равенство суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, формирование и запись на носитель последовательностей сигналов записи блоков кодовых групп с разными значениями разрядности r кодовых групп, числа m кодовых групп в блоке, τ₀ - минимальной длительности интервала между двумя последовательными перепадами сигналов записи кодовых групп и Δτ - элементарного приращения длительности и контрольное считывание последовательностей с оценкой плотности записи и безошибочности считывания (Патент РФ №2204867, МПК G11В 5/09, 2003).

Однако и этот способ имеет те недостатки, что, во-первых, с его использованием возможна лишь пассивная адаптация к качеству носителя и средств записи-считывания, при которой приходится подбирать подходящие участки носителя, качество которых удовлетворяет заданным требованиям к плотности записи и безошибочности считывания заданных информационных массивов цифровой информации, во-вторых, он не обеспечивает защиту записанной информации от искажений, вызывающих преимущественно групповые ошибки в считанной информации вследствие того, что даже ошибки в 1Δτ при дешифрации считанных сигналов блоков r - разрядных кодовых групп вызывают ошибки в 1-2r разрядах и могут вызывать цепные последовательности ошибок дешифрации интервалов блока, а искажения маркерных интервалов могут приводить к неверной дешифрации сразу двух блоков. Кроме того, высокая плотность записи ШИМ-способом достигается за счет снижения длительности Δτ, что неминуемо влечет прогрессивное возрастание интенсивности потока искажений и их длительности. По этим причинам непосредственное применение известных детерминированных способов обнаружения и исправления потоков групповых ошибок в способах ШИМ-записи неэффективно. Указанные недостатки обуславливают недостаточную эффективность известного способа.

Задачей изобретения является наиболее полное решение фундаментальной задачи перехода от тотально застандартизованных способов записи цифровой информации на носители различной природы к интеллектуально-адаптивным, обеспечивающим активное приспосабливание к индивидуальным свойствам носителей информации и аппаратных средств записи-считывания и оптимизацию режимов записи под текущие требования к качеству записи-считывания информации.

Техническим результатом изобретения является расширение интеллектуально-адаптивных свойств и повышение эффективности известного способа широтно-импульсной записи цифровой информации на носители различной природы в части обеспечения заданной высокоплотной и безошибочной записи цифровой информации на заданные участки носителя в условиях переменной по участкам носителя и высокой интенсивности потока искажений в считанной информации - за счет экспериментального получения дополнительной информации о характеристиках потока искажений на различных участках носителя и осуществления с использованием этой информации и потенциальных возможностей известного способа в обнаружении искажений считанных блоков кодовых групп текущей самонастройки режимов выполнения совокупности специальных операций кодирования, преобразования и записи заданных информационных массивов на заданные участки носителя с не ниже заданной плотностью записи и безошибочностью считывания.

Технический результат достигается тем, что в способе интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации, включающем распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей маркерных и информационных перепадов сигнала записи по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и в зависимости от их значений, формирование одних из маркерных перепадов и соответствующих им интервалов в сигналах записи блоков с расположением и значениями длительности, обеспечивающими равенство суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, формирование и запись на носитель последовательностей сигналов записи блоков кодовых групп с разными значениями разрядности r кодовых групп, числа m кодовых групп в блоке, τ₀ - минимальной длительности интервала между двумя последовательными перепадами сигналов записи кодовых групп и Δτ - элементарного приращения длительности и контрольное считывание последовательностей с оценкой плотности записи и безошибочности считывания, согласно изобретению определяют по результатам контрольных считываний оценки числа n_иск. искаженных блоков, приходящихся на одно искажение, и числа n_инт. неискаженных блоков в интервалах между искажениями - для разных участков носителя и для разных значений числа m кодовых групп в блоках на участках, устанавливают для каждого участка записи значения r, τ₀ и Δτ - в зависимости от заданной плотности записи заданного массива информации на заданный участок носителя, значение периода разнесения кодовых групп каждого блока по другим блокам - в соответствии с оценкой числа n_иск., а также значения m и числа k вводимых в каждый блок контрольных кодовых групп - из условия n_иск.(m+k)/k≤n_инт. непревышения оценки числа Пинт значением протяженности интервала разнесения всех m+k кодовых групп блока по другим блокам с установленным значением периода t_р=n_иск., формируют из заданного информационного массива последовательность блоков с m r - разрядными информационными кодовыми группами и, если установленное для заданного участка значение k=1, образуют для каждого блока контрольную кодовую группу поразрядным сложением по модулю два m информационных кодовых групп блока, дополняют блоки соответствующими контрольными кодовыми группами и преобразуют последовательность блоков путем разнесения кодовых групп каждого блока по другим блокам с установленным значением периода t_р=n_иск, а если установленное значение k>1, делят последовательность m информационных кодовых групп каждого блока на k подпоследовательностей с чередованием их кодовых групп и образуют контрольные кодовые группы для каждой подпоследовательности поразрядным сложением по модулю два принадлежащих ей информационных кодовых групп, после чего дополняют все блоки соответствующими k контрольными кодовыми группами и преобразуют последовательность блоков путем разнесения частей каждого блока из k последовательно расположенных кодовых групп по (m+k)/k другим блокам с тем же установленным значением периода разнесения t_p=n_иск, определяют для каждого блока преобразованной последовательности значения кодов маркерных интервалов и местоположение в блоке второго маркерного интервала и дополняют блоки соответствующими маркерными кодами, формируют с установленными значениями r, τ₀ и Δτ сигналы записи дополненных блоков кодовых групп преобразованной последовательности блоков и записывают их на заданный участок носителя.

На фиг.1 представлена структурная схема варианта устройства для осуществления способа, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа, на фиг.3 - пример экспериментальных данных для каждого участка носителя, полученных в режиме «Тест», на фиг.4 - пример сформированной в режиме «Тест» базы оптимизированных сочетаний значений t_p, m и k для всех участков носителя и для всех установленных значений плотности записи «P_зад.».

Устройство для реализации способа содержит (фиг.1) блок 1 распределения информационных последовательностей по кодовым группам и кодовых групп по блокам, блок 2 оценки плотности записи и установления значений r, m, τ₀ и Δτ, формирователь 3 контрольных кодовых групп блоков, преобразователь 4 последовательностей блоков кодовых групп, формирователь 5 маркерных кодов групп блоков, формирователь 6 дополненных маркерными кодами блоков кодовых групп, буферный регистр 7, преобразователь 8 кодов в длительности интервалов, блок 9 записи, формирователь 10 тестовых информационных последовательностей, блок 11 управления, формирователь 12 управляющих сигналов записи, формирователь 13 управляющих сигналов чтения, блок 14 воспроизведения, блок 15 дешифрации воспроизведенных сигналов, формирователь 16 признаков маркерных интервалов, преобразователь 17 длительностей интервалов в коды, формирователь 18 признаков искажений воспроизведенных сигналов блоков кодовых групп, формирователь 19 считанных с носителя последовательностей блоков кодовых групп, блок 20 формирования и управления базами данных, блок 21 оценки безошибочности считывания и установления значений k и t_p, блок 22 обратного преобразования считанных последовательностей блоков кодовых групп и блок 23 коррекции ошибок и формирования выходных информационных последовательностей.

Блок 1 распределения информационных последовательностей по кодовым группам и кодовых групп по блокам одним информационным входом подключен к входу устройства, другим информационным входом - к первому выходу формирователя 10 тестовых информационных последовательностей, связанного вторым выходом с первыми информационными входами блоков 2, 20 и 21 и подключенного входом к шине «Тест» устройства, одним установочным входом подключен к первому выходу блока 2, связанного первым входом с шиной «Р_зад.» устройства, другим установочным входом - к второму выходу блока 2, а выходом - к первым информационным входам формирователя 3 контрольных кодовых групп блоков и преобразователя 4 последовательностей блоков кодовых групп, подключенного вторым информационным входом к выходу формирователя 3, а выходом - к информационному входу формирователя 5, к первому информационному входу формирователя 6 и ко второму входу блока 20, третий вход которого подключен к входной шине «Адрес» устройства. Формирователь 6 вторым и третьим информационными входами подключен к соответствующим выходам формирователя 5, а выходом - к информационному входу буферного регистра 7, связанного выходом с информационным входом преобразователя 8 кодов в длительности интервалов, подключенного выходом к информационному входу блока 9 записи последовательностей сигналов записи блоков кодовых групп, выходом подключенного к выходной шине «На носитель» устройства.

Формирователь 12 управляющих сигналов записи, входящий в состав блока 11 управления, связан первым, вторым и третьим управляющими входами с управляющими шинами «Пуск», «Запись» и «Тест» устройства. Четвертым, пятым и шестым управляющими входами формирователь 12 связан с первым, вторым и третьим входами блока 2. Седьмым и восьмым управляющими входами он подключен к первому и второму выходам блока 21, а девятым управляющим входом - к четвертому выходу блока 2, первым выходом подключен к соответствующим управляющим входам блока 1, блока 2, формирователя 3, преобразователя 4, блока 5, формирователя 6, формирователя 10 и блока 20, вторым выходом - к первым управляющим входам буферного регистра 7, формирователя 8 и блока 9, третьим выходом - ко вторым управляющим входам буферного регистра 7, формирователя 8 и блока 9. Формирователь 13 управляющих сигналов чтения, также входящий в блок 11 управления, подключен первым входом к управляющей шине «Чтение» устройства, вторым входом - к управляющей шине «Пуск», третьим входом - к выходу блока 14 воспроизведения, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, и девятым входами - к условным внутренним установочным шинам «τ₀», «Δτ», «r», «k», «m» и «t_p», введенным для снижения на чертеже числа линий межблочных связей, десятым входом - к четвертому выходу формирователя 12, а выходом подключен к управляющим входам формирователа 16, преобразователя 17, формирователей 18 и 19, блоков 22 и 23 и ко вторым управляющим входам блоков 2, 20, 21. Первый, второй, третий и четвертый установочные выходы блока 2 подключены к внутренним шинам «r», «m», «τ₀» и «Δτ» устройства, а первый и второй установочные выходы блока 21 подключены к внутренним шинам «k» и «t_p» устройства.

Блок 14 воспроизведения связан входом с входной шиной «С носителя» устройства, а выходом - с входом блока 15 и с входами формирователя 16 и преобразователя 17. Выходы формирователя 16 подключены к первым и вторым входам формирователей 18 и 19, третьи входы которых подключены к выходу преобразователя 17. Выход формирователя 18 подключен к четвертому информационному входу блока 20 и к первым информационным входам блоков 21 и 23. Первый и второй установочные входы формирователя 19 подключены соответственно к первому и второму установочным выходам блока 2, а выход подключен к первому информационному входу блока 22 и к пятому информационному входу блока 20, подключенного выходом ко второму информационному входу блока 21 и к третьему информационному входу блока 2. Блок 21 третьим выходом подключен ко второму информационному входу блока 2, а первым и вторым установочными входами - к первому и второму установочным выходам блока 2. Блоки 22 и 23 первыми и вторыми установочными входами подключены к первому и второму установочным выходам блока 21, третьими и четвертыми установочными входами - к первому и второму установочным выходам блока 2.

Выход блока 22 подключен ко второму информационному входу блока 23, связанного первым выходом с пятым информационным входом блока 21, шестым информационным входом блока 20 и выходной шиной «S» устройства, а вторым выходом - с шиной «Выход» устройства.

На фиг.2 показаны: а) - фрагмент сформированной тестовой последовательности блоков из m=4 кодовых групп с разрядностью r=3, каждый блок дополнен одной кодовой группой, образованной поразрядным сложением по mod 2 всех информационных кодовых групп блока; б) - тот же фрагмент после преобразования тестовой последовательности блоков путем разнесения m+1=5 кодовых групп каждого блока по другим блокам с установленным значением периода разнесения t_p=1 (для наглядности разнесения кодовые группы второго блока помечены подчеркиванием снизу); в) - сигналы записи фрагмента преобразованной тестовой последовательности дополненных маркерными кодами M₁ и М₂ блоков с уравнивающей добавкой δ_min; г) - воспроизведенные сигналы фрагмента преобразованной тестовой последовательности с условным искажением сигнала второго блока (отмечено обводкой и штриховкой); д) - дешифрованный из сигналов воспроизведения и сформированный с восстановлением значений и порядка расположения кодовых групп в блоках фрагмент преобразованной тестовой последовательности блоков кодовых групп с искажением второго блока; е) - фрагмент сформированной последовательности блоков из m_опт=4 информационных кодовых групп КГ с одной контрольной кодовой группой ККГ - при k_опт=1; ж) - фрагмент сформированной последовательности блоков из m_опт.=4 информационных кодовых групп КГ с разделением их на две подпоследовательности с чередованием кодовых групп и с одной контрольной кодовой группой ККГ в каждой подпоследовательности - при k_опт.=2; з) - фрагмент последовательности, представленной на фиг.2, е, дополненной соответствующими маркерными кодами M₁ и М₂ с соответствующим их расположением в каждом блоке и преобразованной путем разнесения кодовых групп каждого ее блока по другим блокам с периодом разнесения t_p=1; и) - фрагмент последовательности, представленной на фиг.2, ж, дополненной соответствующими маркерными кодами M₁ и M₂ с соответствующим их расположением в каждом блоке и преобразованной путем разнесения пар кодовых групп каждого ее блока по другим блокам с периодом разнесения t_p=1; к) - сигналы записи преобразованной последовательности блоков кодовых групп, фрагмент которой представлен на фиг.2, з, - с отмеченными искаженными сигналами; л) - сигналы записи преобразованной последовательности блоков кодовых групп, фрагмент которой представлен на фиг.2, и, - с отмеченными искаженными сигналами; м) - считанный с носителя, дешифрованный и депреобразованный фрагмент последовательности блоков кодовых групп, представленный на фиг.2, е, фиг.2, з и фиг.2, к, - с помеченными обводкой искаженными кодовыми группами; н) - считанный с носителя, дешифрованный и депреобразованный фрагмент последовательности блоков кодовых групп, представленный на фиг.2, ж, фиг.2, и и фиг.2, л, - с помеченными обводкой искаженными кодовыми группами.

Способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы кодирования, преобразования и записи цифровой информации на носители двухуровневыми сигналами, и осуществляется следующим образом.

В режиме «Тест» по сигналу «Пуск» и соответствующим управляющим импульсам с первого выхода формирователя 12 блока 11 управления сформированные формирователем 10 тестовые информационные последовательности подают с его первого выхода на второй информационный вход блока 1, а соответствующие исходные установочные значения параметров r, m, τ₀, Δτ, k, t_p и адреса участков записи подают со второго выхода формирователя 10 на первые входы блоков 2, 20 и 21. Заданные формирователем 10 установочные значения параметров и адреса участков записи запоминают в блоке 20. Сочетания значений r, m, τ₀, Δτ с первого, второго, третьего и четвертого выходов блока 2 и значений k=1, t_p=1 с первого и второго выходов блока 21 подают на соответственно с первого по шестой установочные входы формирователя 12, в котором задают режимы формирования и соответствующие значения параметров последовательностей управляющих сигналов записи. В блоке 1 по соответствующим управляющим сигналам, поступающим на его управляющий вход с первого выхода формирователя 12, и значениям параметров r и m, поступающим с первого и второго выходов блока 2 на соответствующие установочные входы блока 1, осуществляют распределение двоичных сигналов тестовой последовательности по r - разрядным информационным кодовым группам и кодовых групп по блокам из m информационных кодовых групп каждый. С выхода блока 1 сформированные блоки информационных кодовых групп подают на информационный вход формирователя 3, в котором осуществляют формирование одной контрольной кодовой группы для каждого блока последовательности в соответствии со значением параметра k=1, поступающему в формирователь 3 с первого выхода блока 21, а также на первый информационный вход преобразователя 4, на другой информационный вход которого подают с выхода формирователя 3 сформированные путем поразрядного сложения по модулю два m информационных кодовых групп контрольные группы блоков. В преобразователе 4 по заданным значениям параметра m со второго выхода блока 2 и параметров k и t_p с первого и второго выходов блока 21, поступающим на соответствующие установочные входы преобразователя 4, и по управляющим сигналам с первого выхода формирователя 12 дополняют блоки соответствующими контрольными кодовыми группами (фиг.2, а) и преобразуют последовательность блоков путем разнесения кодовых групп каждого блока по другим блокам с установленным значением периода разнесения t_p=1 (Фиг.2, б). С выхода преобразователя 4 преобразованную последовательность кодовых групп подают на информационный вход блока 5, в котором для каждого блока последовательности формируют, как и в способе-прототипе, коды первого и второго маркерных интервалов, один из которых всегда имеет установленное эталонное значение, а значение другого определяют как сумму эталонного значения и уравнивающей добавки δ_min, определяемой как минимальное из значений разностей сумм значений всех нечетных и всех четных кодовых групп блока при различном расположении в последовательности m+1 кодовых групп блока кода второго маркерного интервала, при этом уравнивающая добавка δ_min складывается с эталонным значением первого или второго маркерного кода по условию равенства сумм значений нечетных и четных кодовых групп и кодов маркеров блока. Код первого маркерного интервала M₁ с первого выхода блока 5 и код второго маркерного интервала М₂ вместе с кодом номера его позиции в блоке со второго выхода блока 5 поступают соответственно на второй и третий входы формирователя 6, на первый вход которого с выхода преобразователя 4 подают все кодовые группы того же блока. По соответствующим управляющим сигналам с формирователя 12 в формирователе 6 дополняют кодовые группы каждого блока кодами M₁ и М₂ маркерных интервалов таким образом, что код M₁ располагают всегда на первой позиции в блоке, а код M₂ - в соответствии с кодом номера позиции. Каждый дополненный маркерными кодами блок преобразованной последовательности помещают на буферный регистр 7, с выхода которого коды маркеров и кодовые группы очередного блока подают по одной в преобразователь 8 кодов в длительности интервалов, с выхода которого соответствующие сигналы подают в блок 9 записи, посредством которого их записывают на носитель в виде, показанном на фиг.2, в. Синхронной работой буферного регистра 7, формирователя 8 и блока 9 записи управляют с помощью серий управляющих сигналов, поступающих на их входы со второго и третьего выходов формирователя 12 блока 11 управления.

Контрольное чтение записанной на носитель тестовой информации возможно двумя способами: задержанное чтение в темпе записи с помощью головки чтения, отстоящей от головки записи на необходимом расстоянии, и чтение после завершения однократной записи тестового массива на носитель. В приведенном варианте устройства для осуществления изобретения применен первый способ. Для этого с четвертого выхода формирователя 12 через установленное время задержки на одиннадцатый управляющий вход формирователя 13 управляющих сигналов чтения подают сигнал разрешения чтения, после чего в формирователе 13 по воспроизведенным импульсам, поступающим с выхода блока 14 воспроизведения на третий вход формирователя 13, формируют управляющие сигналы чтения, поступающие на соответствующие управляющие входы преобразователя 17 и формирователей 16, 18 и 19, входящих в блок 15 дешифрации воспроизведенных сигналов, блоков 2, 20, 21, 22 и 23. Воспроизведенные сигналы вида фиг.2, г поступают на информационные входы формирователя 16 сигналов признаков первого и второго маркерных интервалов и преобразователя 17 длительности интервалов в коды. По сигналам признаков маркерных интервалов и кодов интервалов, поступающим с выходов формирователя 16 и преобразователя 17 на соответствующие входы формирователей 18 и 19, в формирователе 18 формируют сигналы признаков искажений считанного блока по несоответствию общего числа кодов интервалов установленному числу и по неравенству суммарных длительностей нечетных и четных интервалов блока, а в формирователе 19 по кодам интервалов и сигналам признаков маркерных интервалов восстанавливают значения и порядок расположения кодовых групп в блоках и формируют считанную преобразованную последовательность блоков кодовых групп, которую в виде, показанном на фиг.2, д, подают на пятый информационный вход блока 20.

В блоке 20 осуществляют поблочное сравнение считанной преобразованной последовательности и сохраненной до записи на носитель оригинальной преобразованной последовательности кодовых групп и по несовпавшим фрагментам определяют протяженности каждого искажения по числу подряд следующих искаженных блоков кодовых групп и интервала между соседними искажениями по числу подряд следующих неискаженных считанных блоков, после чего по совокупности значений параметров всех искажений на каждом участке носителя определяют оценки числа n_иск. искаженных блоков, приходящихся на одно искажение, и числа n_инт. неискаженных блоков в интервалах между искажениями при разных заданных значениях числа m кодовых групп в блоке. Аналогичным образом осуществляют запись и контрольное считывание с определением оценок чисел n_иск. и n_инт. тестовых последовательностей с другими наборами значений r, m, τ₀, Δτ. По полученным в блоке 20 экспериментальным данным, подаваемых с его первого, второго и третьего выходов на второй третий и четвертый информационные входы блока 21, определяют в блоке 21 для каждого участка носителя значения числа m кодовых групп в блоках и числа k вводимых в каждый блок контрольных кодовых групп исходя из условия непревышения оценки числа n_инт. значением протяженности интервала Т_р разнесения всех m+k кодовых групп блока по другим блокам с установленным значением периода t_p разнесения, равным оценке числа n_иск. т.е. из условия Т_р=t_p(m+k)/k=n_иск.(m+k)/k≤n_инт., что обеспечивает возникновение на интервале разнесения не более одного искажения, корректируемого с вероятностью единица. Сочетания параметров k, m и t_p, при которых указанное условие не выполняется, отмечаются как запрещенные для использования из-за заведомых ошибок в информации на выходе устройства. В блоке 2 оценивают усредненную плотность записи информации на каждом участке по нескольким записям тестовых массивов с заданным объемом битов с учетом фактических размеров участка записи, измеряемых в единицах эталонного интервала τ_o ¹ минимальной величины. Полученные в режиме «Тест» экспериментальные данные для каждого из участков носителя размещают в базе данных устройства, например, в виде таблицы, представленной на фиг.3. Как видно из данной таблицы, достижение заданных значений плотности записи Р_зад.(A_i) при установленных сочетаниях значений r, τ₀ и Δτ возможно при нескольких (в примере - шести) сочетаниях значений t_p, m и k, выбор из которых оптимального сочетания осуществляют, например, по критерию минимальной избыточности, привносимой в блоки кодовых групп введением двух маркерных кодов и разного числа контрольных кодовых групп. В таблице на фиг.3 установленные оптимизированные в соответствии с этим критерием сочетания выделены жирным шрифтом. Запрещенные сочетания отмечены знаком «-».

Конечным результатом режима «Тест» является формирование базы оптимизированных сочетаний значений t_p, m и k для всех участков носителя и для всех установленных значений плотности записи Р_зад.. Пример такой базы представлен на фиг.4 в виде таблицы с условными данными для участка с адресом A₁, взятыми из таблицы на фиг.3.

В режиме «Запись» по сигналу «Пуск» и соответствующим управляющим импульсам с первого выхода формирователя 12 блока 11 управления прежде всего осуществляют самонастройку способа на режим записи информационного массива с заданным именем и с заданной плотностью записи на участок носителя с заданным адресом Ai. Для этого по заданному адресу Ai участка записи носителя в блоке 20 осуществляют считывание данных об искажениях из первой таблицы (фиг.3) и передают значения параметров r, τ₀ и Δτ для всех значений Р_зад.j в блок 2, в котором в соответствии с заданным значением Р_зад. выбирают и устанавливают рабочие значения указанных параметров. По тому же адресу Ai в блоке 20 считывают вторую таблицу (фиг.4) и пересылают ее в блок 21, в котором в соответствии с заданным значением Р_зад. устанавливают оптимизированный набор значений n_иск., m_опт. и k_опт. и формируют в списке записанных на носитель информационных массивов в базе данных устройства строку для заданного массива в следующем примерном виде:

А_i: Имя массива: Р_зад., r, τ₀, Δτ, n_иск., m_опт., k_опт.

Значение г с первого выхода блока 2 подают на первые установочные входы блока 1 и формирователя 12; значения τ₀ и Δτ с третьего и четвертого выходов блока 2 подают на второй и третий входы формирователя 12; значение m_опт. с третьего выхода блока 21 подают на второй вход блока 2, со второго выхода которого m_опт. подают на второй установочный вход блока 1 и на первый установочный вход преобразователя 4; значение n_иск. со второго выхода блока 21 подают на второй установочный вход преобразователя 4, а значение k_опт. с первого выхода блока 21 подают на установочный вход формирователя 3 и третий установочный вход преобразователя 4. Кроме того, установочные значения всех шести параметров подают на соответствующие установочные входы формирователя 12 блока 11 управления для настройки режимов формирования и значений параметров серий управляющих импульсов. После установления требуемых значений всех управляющих параметров по соответствующим управляющим сигналам с формирователя 12 заданный информационный массив подают с входной шины устройства на первый информационный вход блока 1, в котором распределяют двоичные сигналы информационного массива по r - разрядным информационным кодовым группам и кодовых групп по блокам из m_опт. информационных групп каждый; формируют поразрядным сложением по модулю два соответствующих информационных кодовых групп в формирователе 3 в соответствии с установленным значением k_опт. заданное число контрольных кодовых групп для каждого блока информационных кодовых групп и дополняют блоки контрольными кодовыми группами в преобразователе 4, с помощью которого последовательность блоков из m_опт.+k_опт. информационных и контрольных кодовых групп преобразуют либо, если k_опт.=1, разнесением кодовых групп каждого блока по другим блокам с установленным значением периода t_р=n_иск., либо, если k_опт>1, разнесением частей каждого блока из k_опт. последовательно расположенных кодовых групп по (m_опт.+k_опт.)/k_опт. другим блокам с тем же установленным значением периода разнесения t_p=n_иск., формируют в формирователе 5 для каждого блока преобразованной последовательности значения кодов маркерных интервалов и определяют местоположение в блоке второго маркерного интервала; дополняют в формирователе 6 каждый блок соответствующими маркерными кодами с соответствующим их расположением в блоке (фиг.2, е - при k_опт.=1» фиг.2, ж - при k_опт.=2) и формируют преобразованную последовательность дополненных маркерными кодами блоков кодовых групп либо в виде, условно представленном фиг.2, з - при k_опт=1, либо в виде, условно представленном фиг.2, и - при k_опт.=2; подают дополненные блоки по одному в буферный регистр 7, откуда маркерные коды и кодовые группы блока последовательно подают в преобразователь 8 кодов в сигналы интервалов, поступающие в блок 9 записи, с помощью которого сигналы записи блоков кодовых групп, условно представленные соответственно в виде фиг.2, к или фиг.2, л, записывают на носитель.

В режиме «Чтение» по сигналу «Пуск» в формирователе 13 блока 11 управления вырабатывают управляющие сигналы, поступающие с его выхода в блок 15 дешифрации воспроизведенных сигналов на управляющие входы формирователей 16, 18, 19 и преобразователя 17 и на соответствующие управляющие входы блоков 2, 20, 21, 22 и 23, по которым осуществляют настройку устройства на режим считывания по заданному адресу на входной шине «Адрес» заданного информационного массива, код имени которого задают вместе с кодом адреса. В блоке 20 по кодам адреса участка и имени массива считывают из базы данных устройства соответствующие коды значений параметров Р_зад., r, τ₀, Δτ, n_иск., n_опт., k_опт. и передают коды Р_зад., r, τ₀, Δτ в блок 2, а коды n_иск., m_опт., k_опт в блок 21, с первого выхода которого установленное значение k_опт. подают на первые установочные входы блоков 22, 23 и на седьмой установочный вход формирователя 13, со второго выхода установленное значение n_иск подают на вторые установочные входы блоков 22, 23 и на девятый установочный вход формирователя 13, а с третьего выхода значение m_опт. подают на второй вход блока 2. С выходов блока 2 установленные в нем значения r, m_опт., τ₀, Δτ подают: значение r - с первого выхода на третьи установочные входы блоков 22 и 23, шестой установочный вход формирователя 13 и первый установочный вход формирователя 19; значение m_опт. - со второго выхода на четвертые установочные входы блоков 22 и 23, восьмой установочный вход формирователя 13 и второй установочный вход формирователя 19; значение τ₀ - с третьего выхода на пятый установочный вход формирователя 13; значение Δτ - с четвертого выхода на четвертый установочный вход формирователя 13.

Воспроизведенные с заданного участка носителя импульсы, сформированные в блоке 14, подают в формирователь 13 для его синхронизации и в блок 15 для их дешифрации и формирования считанных последовательностей блоков кодовых групп и далее в формирователь 16 признаков первых и вторых маркерных интервалов блоков кодовых групп и преобразователь 17 длительностей интервалов между воспроизведенными импульсами в коды, с выходов которых сигналы признаков маркерных интервалов и кодов длительностей интервалов подают на соответствующие входы формирователей 18 и 19. С помощью формирователя 18 формируют сигналы признаков искажений воспроизведенных сигналов блоков кодовых групп по несоответствию числа кодов интервалов между соседними сигналами первых маркерных интервалов установленному общему числу маркерных кодов, информационных и контрольных кодовых групп в блоке и по неравенству сумм всех нечетных и всех четных кодов и кодовых групп блока, а с помощью формирователя 19 восстанавливают по считанным кодам интервалов, установленным значениям r и m_опт., признакам первых и вторых маркерных кодов и местоположению в блоке второго маркерного кода значения и порядок расположения кодовых групп в блоках и формируют считанную с носителя преобразованную последовательность блоков кодовых групп (например, вида фиг.2, д), которую подают на вход блока 22. В блоке 22 осуществляют обратное преобразование воспроизведенной последовательности блоков кодовых групп в соответствии с установленными значениями r, n_иск., m_опт. и k_опт. и подают депреобразованную последовательность на второй вход блока 23, в котором по тем же установленным значениям r, n_иск, m_опт. и k_опт. определяют значения протяженности интервалов разнесения либо кодовых групп блоков при k_опт=1 - как Т_р=t_p(m+1), либо частей блоков при k_опт>1 - как Т_р=t_p(m+k)/k, а по соответствующим управляющим импульсам определяют начало каждого интервала разнесения Т_р и по номеру искаженного блока на конкретном интервале разнесения однозначно устанавливают номера подлежащих коррекции кодовых групп во всех блоках этого интервала и определяют значение каждой из них путем поразрядного суммирования по модулю два всех остальных кодовых групп блока.

В качестве примера для случая, когда при установленных m_опт.=4, k_опт.=1, k_иск.=1, n_инт.=4 условие Т_р=t_p(m+k)/k=n_иск.(m+k)/k<n_инт. не выполняется, на фиг.2, е представлен фрагмент условной последовательности блоков информационных КГ и контрольных ККГ кодовых групп (значение параметра r в примере значения не имеет и для простоты опущено, m_опт измеряют единицами кодовых групп, а остальные параметры - единицами блоков). Штриховкой отмечены искажения на участке. На фиг 2, з представлен тот же фрагмент последовательности блоков кодовых групп, дополненных маркерными кодами M₁ и М₂, после ее преобразования путем разнесения m+k=5 кодовых групп каждого блока по другим блокам с периодом t_p=n_иск.=1 и интервалом разнесения Т_р=t_p(m+1)=5, на котором также штриховкой условно показаны искажения второго и пятого блоков фрагмента. На фиг.2, м представлен тот же фрагмент последовательности блоков после его считывания с носителя, дешифрации воспроизведенных сигналов и обратного преобразования последовательности с отмеченными штриховкой искаженными кодовыми группами. Из-за того, что интервал разнесения был установлен большим, чем интервал между двумя последовательными искажениями, т.е. Т_р=5>n_инт.=4, во втором и третьем блоках оказалось по две искаженных кодовых групп, значения которых нельзя восстановить поразрядным сложением по модулю два значений остальных неискаженных кодовых групп в блоках. В соответствии с изобретением, при указанных выше значениях параметров искажений для выполнения условия Т_р=t_p(m+k)/k=n_иск.(m+k)/k≤n_инт. необходимо установить значение k_опт.=2. На фиг.2, ж представлен тот же фрагмент условной последовательности блоков, что и на фиг.2, е, но с разделением каждого блока на две подпоследовательности со своими контрольными кодовыми группами и с отмеченными штриховкой искажениями. На фиг.2, и представлен тот же фрагмент после преобразования последовательности дополненных контрольными кодовыми группами блоков путем разнесения частей каждого блока из k_опт.=2 последовательно расположенных кодовых групп по (m+k)/k=3 другим блокам с установленным ранее значением периода разнесения t_p=n_иск.=1. На фиг.2, н тот же фрагмент представлен после записи, воспроизведения, дешифрации и депреобразования с отмеченными искаженными кодовыми группами, расположенными на вторых позициях разных подпоследовательностей в двух разных блоках одного интервала разнесения. Каждая искаженная кодовая группа является единственной в своей подпоследовательности и ее значение восстанавливается с вероятностью единица поразрядным сложением по модулю два значений остальных неискаженных кодовых групп подпоследовательности.

Ситуация, когда на интервале разнесения оказывается больше одного искажения, обнаруживается в блоке 23 по нескольким сигналам признаков искажений с выхода формирователя 18. В этих случаях с первого выхода блока 23 сформированный в нем сигнал ошибки подают на шестой вход блока 20 и пятый вход блока 21 - для регистрации такого искажения в базе данных и возможной корректировки параметров записи на данный участок, а также на выходную шину «S» устройства - для возможного повторения процедуры чтения заданного массива.

Таким образом, способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации при его использовании обеспечивает существенное расширение интеллектуально-адаптивных свойств и повышение эффективности способов ШИМ-записи благодаря экспериментальному получению достоверной информации о фактических характеристиках потока искажений при различной плотности записи на различных участках носителя и осуществлению с ее использованием активного приспосабливания способа к наличию переменной по участкам носителя и высокой интенсивности потока искажений в считанной информации. Этим достигается безошибочное считывание заданных массивов цифровой информации, записанной на заданные участки носителя с заданной плотностью записи в диапазоне установленных ее рабочих значений для каждого типа носителя.

Изобретение относится к записи цифровой информации на магнитные, оптические, сегнетоэлектрические и другие носители с двухуровневым сигналом записи. Изобретение может использоваться в аппаратуре передачи и приема, регистрации и обработки информации систем измерений, управления, связи, вычислительной техники, цифровой видео- и звукотехники. Изобретение обеспечивает активное приспосабливание к индивидуальным свойствам носителей информации и аппаратных средств записи-считывания, а также оптимизацию режимов записи под текущие требования к качеству записи-считывания информации. 4 ил.

Способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей маркерных и информационных перепадов сигнала записи по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и в зависимости от их значений формирование одних из маркерных перепадов и соответствующих им интервалов в сигналах записи блоков с расположением и значениями длительности, обеспечивающими равенство суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, формирование и запись на носитель последовательностей сигналов записи блоков кодовых групп с разными значениями разрядности r кодовых групп, числа m кодовых групп в блоке, τ₀ - минимальной длительности интервала между двумя последовательными перепадами сигналов записи кодовых групп и Δτ - элементарного приращения длительности и контрольное считывание последовательностей с оценкой плотности записи и безошибочности считывания, отличающийся тем, что определяют по результатам контрольных считываний оценки числа n_иск. искаженных блоков, приходящихся на одно искажение, и числа n_инт. неискаженных блоков в интервалах между искажениями для разных участков носителя и для разных значений числа m кодовых групп в блоках на участках, устанавливают для каждого участка значения r, τ₀ и Δτ в зависимости от заданной плотности записи заданного массива информации на заданный участок носителя, значение периода t_p разнесения кодовых групп каждого блока по другим блокам в соответствии с оценкой числа n_иск., а также значения m и числа k вводимых в каждый блок контрольных кодовых групп из условия n_иск.(m+k)/k≤n_инт. непревышения оценки числа n_инт значением протяженности интервала разнесения всех m+k кодовых групп блока по другим блокам с установленным значением периода t_р=n_иск., формируют из заданного информационного массива последовательность блоков с m r-разрядными информационными кодовыми группами и, если установленное для заданного участка значение k=1, образуют для каждого блока контрольную кодовую группу поразрядным сложением по модулю два m информационных кодовых групп блока, дополняют блоки соответствующими контрольными кодовыми группами и преобразуют последовательность блоков путем разнесения кодовых групп каждого блока по другим блокам с установленным значением периода t_р=n_иск., а если установленное значение k>1, делят последовательность m информационных кодовых групп каждого блока на k подпоследовательностей с чередованием их кодовых групп и образуют контрольные кодовые группы для каждой подпоследовательности поразрядным сложением по модулю два принадлежащих ей информационных кодовых групп, после чего дополняют все блоки соответствующими k контрольными кодовыми группами и преобразуют последовательность блоков путем разнесения частей каждого блока из k последовательно расположенных кодовых групп по (m+k)/k другим блокам с тем же установленным значением периода разнесения t_р=n_иск., определяют для каждого блока преобразованной последовательности значения кодов маркерных интервалов и местоположение в блоке второго маркерного интервала и дополняют блоки соответствующими маркерными кодами, формируют с установленными значениями r, τ₀ и Δτ сигналы записи дополненных блоков кодовых групп преобразованной последовательности блоков и записывают их на заданный участок носителя.