СПОСОБ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-АДАПТИВНОЙ АНАЛОГОВОЙ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2007 года по МПК G11B5/27 

Изобретение относится к технике магнитной записи цифровой информации и может использоваться в аппаратуре передачи и приема, регистрации и обработки информации систем измерений, управления, связи, вычислительной техники, цифровой видео- и звукотехники.

Известен способ аналоговой магнитной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и формирование сигналов записи кодовых групп в виде отрезков синусоидального сигнала со значениями экстремумов амплитуды, зависящими от значений соответствующих кодовых групп, и запись сигналов записи кодовых групп на носитель (Пат. США №4586041, кл. G11В 5/09, 1986).

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 аналоговую магнитную запись цифровой информации на заданные участки носителя с требуемой плотностью записи и с обеспечением безошибочности считывания.

Известен также способ аналоговой магнитной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей служебных и информационных отрезков синусоидального сигнала со значениями экстремумов амплитуды, зависящими от установленных минимальных и максимальных значений экстремумов амплитуды и от значений соответствующих кодовых групп, и запись сигналов записи блоков кодовых групп на носитель (Пат. РФ №2138859, кл. G11В 5/09, 1999).

Недостатком этого способа, хотя и обладающим элементами интеллектуально-адаптивного управления процессом записи в части адаптивного выбора совокупности преобразований кодовых групп каждого блока, минимизирующих длительность каждой формируемой последовательности отрезков синусоидального сигнала, является то, что он также не позволяет осуществлять при его использовании интеллектуально-адаптивную запись каждого информационного массива на заданные участки носителя с заданной плотностью записи и с обеспечением безошибочности считанной информации.

Из известных способов интеллектуально-адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации наиболее близким по сущности к предлагаемому является способ интеллектуально-адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей служебных и информационных отрезков синусоидального сигнала со значениями экстремумов амплитуды, зависящими от установленных минимальных и максимальных значений экстремумов амплитуды и от значений соответствующих кодовых групп, формирование и запись на носитель диагностических последовательностей сигналов записи блоков кодовых групп с разными сочетаниями значений числа кодовых групп в блоке, разрядности r кодовых групп, длительности τ₀ и максимальных ±a_max и минимальных ±a_min значений экстремумов амплитуды отрезков синусоидального сигнала и контрольное считывание диагностических последовательностей с оценкой плотности записи и безошибочности считывания (Патент РФ №2225645, кл. G11В 5/09, 2004).

Однако и этот способ имеет те недостатки, что, во-первых, с его использованием возможна лишь пассивная адаптация к качеству носителя и средствам 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. Кроме того, повышение плотности записи в известном способе достигается за счет снижения длительности τ₀ и увеличения разрядности r кодовых групп, что неминуемо влечет прогрессивное возрастание интенсивности потока искажений и их длительности, а также увеличение неоднородности различных участков носителя по характеристикам искажений, для защиты информации от которых непосредственное применение известных детерминированных способов обнаружения и исправления потоков групповых ошибок неэффективно. Указанные недостатки обуславливают недостаточную эффективность известного способа.

Изобретение направлено на более 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 на разные участки носителей под текущие требования к качеству записи-считывания информации.

Техническим результатом изобретения является расширение интеллектуально-адаптивных свойств и повышение эффективности известных способов аналоговой магнитной записи цифровой информации в части обеспечения заданной высокоплотной записи цифровой информации на заданные участки носителя и безошибочного ее считывания в условиях переменной по участкам носителя и высокой интенсивности потока искажений воспроизведенных сигналов за счет экспериментального получения дополнительной информации о характеристиках потока искажений на различных участках носителя и при разной плотности записи на них и осуществления с использованием этой информации текущей самонастройки режимов выполнения совокупности специальных операций кодирования, преобразования и записи заданных информационных массивов на заданные участки носителя.

Технический результат достигается тем, что в способе интеллектуально-адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации, включающем распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей служебных и информационных отрезков синусоидального сигнала со значениями экстремумов амплитуды, зависящими от установленных минимальных и максимальных значений экстремумов амплитуды и от значений соответствующих кодовых групп, формирование и запись на носитель диагностических последовательностей сигналов записи блоков кодовых групп с разными сочетаниями значений числа кодовых групп в блоке, разрядности r кодовых групп, длительности τ₀, максимальных ±а_max и минимальных ±a_min значений экстремумов амплитуды отрезков синусоидального сигнала и контрольное считывание диагностических последовательностей с оценкой плотности записи и безошибочности считывания, определяют для каждого участка носителя и для каждого сочетания значений числа пар кодовых групп в блоке и параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min по результатам записей на участок и контрольных считываний с участка диагностических последовательностей сигналов записи блоков пар кодовых групп наибольшее из значений числа блоков n_иск.max., искаженных одним искажением, и наименьшее из значений числа блоков n_инт.min., приходящихся на один интервал с искажением, значение периода t_p разнесения пар кодовых групп каждого блока по разным блокам - в зависимости от значения n_иск.max., а также значения числа m пар информационных и числа k вводимых в каждый блок пар контрольных кодовых групп - из условия t_p(m+k)≤n_инт.min., и осуществляют отбор и сохранение сочетаний значений перечисленных параметров, обеспечивающих заданные значения плотности записи и безошибочность считывания, устанавливают для записи входной информационной последовательности на участок носителя с заданным адресом и с заданным значением плотности записи соответствующие значения параметров r, τ₀, ±а_max, ±a_min, t_p, m и k, формируют из информационной последовательности последовательность блоков с m парами r-разрядных информационных кодовых групп и, если установленное значение k=1, образуют для каждого блока пару контрольных кодовых групп поразрядным сложением по модулю два m пар информационных кодовых групп блока, дополняют блоки образованными парами контрольных кодовых групп и преобразуют последовательность блоков путем разнесения пар кодовых групп каждого блока по m+1 разным блокам с установленным значением периода разнесения, а если установленное значение k>1, делят последовательность m пар информационных кодовых групп каждого блока на k подпоследовательностей с чередованием их пар кодовых групп и образуют пары контрольных кодовых групп для каждой подпоследовательности поразрядным сложением по модулю два принадлежащих ей пар информационных кодовых групп, после чего дополняют все блоки соответствующими k парами контрольных кодовых групп и преобразуют последовательность блоков путем разнесения частей каждого блока из k последовательно расположенных пар кодовых групп по (m+k)/k разным блокам с тем же установленным значением периода разнесения, формируют для каждого блока пару маркерных служебных кодов со значениями, не меньшими установленных максимальных значений ±а_max, размещенную в начале блока, а также служебные пары кодовых групп с контрольными суммами значений всех нечетных и всех четных кодовых групп блока, расположенные в конце блока, и дополняют блоки соответствующими служебными кодами, после чего формируют с установленными значениями r, τ₀, ±а_max и ±a_min сигналы записи дополненных блоков кодовых групп преобразованной последовательности и записывают их на заданный участок носителя.

На фиг.1 представлена структурная схема варианта устройства для осуществления способа, на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа, на фиг.4 - пример экспериментальных данных для каждого участка носителя, полученных в режиме «Тест», на фиг.5а, б - пример сформированной в режиме «Тест» базы базы данных устройства с сочетаниями рабочих значений параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k для всех участков носителя A_i и для всех установленных значений плотности записи Р_зад.j.

Устройство для реализации способа содержит (фиг.1) блок 1 установления сочетаний значений параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k, блок 2 распределения информационных последовательностей по кодовым группам и пар кодовых групп по блокам, формирователь 3 пар контрольных кодовых групп блоков, блок 4 формирования преобразованных последовательностей блоков пар кодовых групп, формирователь 5 блоков пар кодовых групп, дополненных парами служебных кодовых групп блоков, формирователь 6 адресов перепрограммируемого запоминающего устройства (ППЗУ), ППЗУ 7, цифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 записи, блок 10 задания эталонных информационных последовательностей и тестовых сочетаний значений параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k, блок 11 управления, формирователь 12 управляющих сигналов записи, формирователь 13 управляющих сигналов чтения, блок 14 воспроизведения, преобразователь 15 экстремумов амплитуды воспроизведенных отрезков синусоидального сигнала в двоичные коды кодовых групп, блок 16 дешифрации и контроля искажений воспроизведенных последовательностей блоков пар кодовых групп, формирователь 17 сигналов признаков маркерных служебных кодовых групп и выпадений сигналов, формирователь 18 сигналов признаков искажений и кодов номеров искаженных блоков пар кодовых групп, формирователь 19 считанных с носителя последовательностей блоков пар кодовых групп, блок 20 формирования и управления базами данных, блок 21 обратного преобразования считанных последовательностей блоков пар кодовых групп и блок 22 коррекции ошибок и формирования выходных информационных последовательностей.

Блок 1 подключен первым и вторым установочными входами к соответствующим входным шинам «Р_зад» и «Адрес» устройства, третьим установочным входом - ко второму выходу блока 10, четвертым установочным входом - к выходу блока 20 формирования и управления базами данных устройства, а своими семью выходами подключен: первым - к первым установочным входам блоков 2, 21, 22, формирователей 3, 5, 6, 12, 13, 18, 19 и преобразователя 15; вторым - ко вторым установочным входам блоков 2, 21, 22, формирователей 3, 6, 12, 13, 18, 19 и к первому установочному входу блока 4; третьим - ко второму установочному входу блока 4 и к третьим установочным входам блоков 21, 22 и формирователей 3, 12, 13, 18, 19; четвертым - к третьему установочному входу блока 4 и к четвертым установочным входам блоков 21, 22 и формирователей 12, 13, 18 и 19; пятым и шестым - соответственно к третьему и четвертому установочным входам формирователя 6; седьмым - к пятым установочным входам формирователей 12 и 13.

Блок 2 распределения информационных последовательностей подключен первым информационным входом к шине «Вход» устройства, вторым информационным входом к первому выходу блока 10 задания эталонных последовательностей, первый управляющий вход которого связан с входной шиной «Тест» устройства, а выходом - к первым информационным входам формирователя 3 и блока 4, подключенного вторым информационным входом к выходу формирователя 3, а выходом - к информационному входу формирователя 5. Формирователь 6 информационным входом подключен к выходу формирователя 5, а выходом - к входу ППЗУ 7, выход которого подключен к входу цифро-аналогового преобразователя 8, подключенного выходом к входу блока 9 записи, выходами связанного с двумя шинами «На носитель» устройства.

Блок 14 воспроизведения связан входом с входной шиной «С носителя» устройства и подключен выходом к третьему управляющему входу формирователя 13 и к информационным входам преобразователя 15 экстремумов амплитуды воспроизведенных отрезков синусоидального сигнала в коды и формирователя 17 сигналов признаков маркерных пар кодовых групп и выпадений сигнала блока 16 дешифрации и контроля искажений сигналов воспроизведения блоков пар кодовых групп. Установочные входы преобразователя 15 подключены соответственно к первому и второму выходам блока 1, а его выход подключен к первым информационным входам формирователей 18 и 19, вторые информационные входы которых соединены с первым выходом формирователя 17. Второй информационный вход формирователя 18 подключен ко второму выходу формирователя 17, а его выход подключен к третьему информационному входу блока 20, связанного первым и вторым информационными входами с первым и вторым выходами блока 10, и к первому информационному входу блока 22, выход которого подключен к шине «Выход» устройства и к четвертому информационному входу блока 20, установочный вход которого подключен к шине «Адрес» устройства. Выход формирователя 19 подключен к информационному входу блока 21, выходом подключенного ко второму информационному входу блока 22, второй выход которого подключен к третьему информационному входу блока 1, к пятому информационному входу блока 20 и к шине «S» устройства.

Формирователь 12 управляющих импульсов записи блока 11 управления первым, вторым и третьим управляющими входами связан соответственно с шинами «Тест», «Пуск» и «Запись» устройства, первым выходом подключен к первым управляющим входам блоков 1, 20 и формирователя 6, к управляющим входам блоков 2, 4 и формирователей 3, 5, а также ко второму управляющему входу блока 10, вторым выходом подключен к первым управляющим входам ППЗУ 7 и цифроаналогового преобразователя 8, третьим выходом подключен ко вторым управляющим входам формирователя 6, ППЗУ 7, цифроаналогового преобразователя 8 и к управляющему входу блока 9 записи.

Формирователь 13 управляющих сигналов чтения блока 11 управления подключен: первым и вторым управляющими входами соответственно к шинам «Чтение» и «Пуск» устройства, третьим управляющим входом к выходу блока 14 воспроизведения, четвертым управляющим входом к четвертому выходу формирователя 12, а выходом к управляющим входам преобразователя 15, формирователей 17, 18 и 19, входящих в блок 16 дешифрации и контроля, блоков 21 и 22, а также ко вторым управляющим входам блоков 1 и 20.

На фиг.2 показаны: а) примерный фрагмент сформированной в соответствии с указанным на чертеже сочетанием установочных значений параметров r, m, k, t_p в режиме «Тест» и упрощенной для удобства рассмотрения эталонной информационной последовательности, распределенной по кодовым группам с разрядностью r=2 и блокам из m=4 пар информационных кодовых групп, каждый из блоков дополнен одной парой контрольных кодовых групп, образованной поразрядным сложением по mod 2 всех информационных пар кодовых групп блока (на чертеже отмечены фигурными скобками снизу и надписями к ним); здесь и далее числовыми единицами измерения параметров являются: для r - бит, для m и k - пара кодовых групп, для t_p=f(n_иск.max.) и n_инт.min. - блок кодовых групп;

б) тот же фрагмент эталонной последовательности блоков кодовых групп после ее преобразования путем разнесения пар информационных и контрольных кодовых групп каждого блока друг от друга с установленным периодом t_p=1 на интервале разнесения T_p=t_p(m+k)/k=1·(4+1)/1=5 из пяти разных блоков (на чертеже для пояснения преобразования разнесенные пары кодовых групп второго блока помечены подчеркиванием кодовых групп снизу) и дополнения каждого блока парой служебных маркерных кодов (на чертеже помечены фигурными скобками снизу и символом M) с эталонными значениями, соответствующими значениям ±а_max, и двумя служебными парами кодовых групп со значениями контрольных сумм по mod 2^2r соответственно нечетных и четных пар информационных и контрольных кодовых групп блоков (на чертеже отмечены фигурными скобками снизу с надписями КС_нч и КС_чт); в) диагностическая последовательность сигналов записи преобразованных и дополненных блоков кодовых групп, сформированная, например, из полупериодных отрезков синусоидального сигнала одной установленной длительности τ₀ из нескольких обязательных ее значений и при одних установленных максимальных ±а_max и минимальных ±a_min значениях экстремумов амплитуды синусоидального сигнала из нескольких обязательных их значений, при этом значения экстремумов амплитуды полупериодных отрезков зависят от значений соответствующих кодовых групп, представленных на фиг.2, б, а минимальные значения экстремумов амплитуды задаются установленной частью максимальных, например, ±a_min=±0,1a_max; поскольку вид сигналов воспроизведения при аналоговой магнитной записи соответствует виду сигналов записи, на этой же диагностической последовательности сигналов записи условно показаны заштрихованными кругами обнаруженные в результате тестирования искаженные фрагменты сигналов воспроизведения второго и пятого блоков; г) последовательность приведенных к однополярному виду воспроизведенных сигналов блоков пар кодовых групп с указанием (на чертеже справа) условных интервалов значений амплитуд сигналов, соответствующих значениям 00, 01, 10, 11 и 100 (в двоичном представлении) формируемых из них информационных и служебных кодовых групп, и штриховкой искаженных сигналов; д) сформированная из сигналов воспроизведения диагностической последовательности эталонная последовательность пяти преобразованных блоков пар кодовых групп, в которой искаженные второй и пятый блоки кодовых групп на интервале разнесения Т_р отмечены заштрихованными прямоугольниками с соответствующими сформированными кодами порядковых номеров искаженных блоков на интервале разнесения; е) та же дешифрованная эталонная последовательность блоков после ее обратного преобразования к исходному виду (см. фиг.2, а), в которой прочерками отмечены по две пары кодовых групп со вторыми и пятыми номерами в каждом блоке, которые невозможно восстановить при установленных исходных значениях параметров m=4, k=1, t_p=1 вследствие наличия на интервале разнесения двух искажений с параметрами n_иск.max.=1 и n_инт.min.=3 и, следовательно, появления в каждом блоке двух искаженных пар кодовых групп.

На фиг.3 показаны: а) пример фрагмента входной информационной последовательности (для удобства рассмотрения взяты те же информационные кодовые группы, что и в примере на фиг.2, а, и предположено, что формирование сигналов записи осуществляют при том же значении τ₀ и при наличии тех же искажений, что и в предыдущем примере), распределенной также по кодовым группам с разрядностью r=2 и блокам из m=4 пар кодовых групп, в которой каждый блок в соответствии со считанными из базы данных устройства и адаптированными к фактическим значениям параметров искажений на участке установочными значениями k=2, t_p=n_иск.max.=1 и n_инт.min.=3 дополнен двумя парами контрольных кодовых групп, из которых первая пара образована поразрядным суммированием по mod 2 первой и третьей пар информационных кодовых групп блока, а вторая - поразрядным суммированием по mod 2 второй и четвертой пар информационных кодовых групп блока; б) та же последовательность пар кодовых групп, что и на фиг.3, а, после ее преобразования путем разнесения на интервалах T_p=3 частей из k=2 последовательно расположенных пар кодовых групп каждого блока с установленным значением периода разнесения t_p=1 по трем разным блокам и дополнения каждого преобразованного блока парой маркерных служебных кодовых групп М со значениями, не меньшими установленных максимальных значений ±а_max, и двумя парами служебных кодовых групп соответственно с контрольной суммой по mod 2^2r нечетных пар информационных и контрольных кодовых групп блока КС_нч и контрольной суммой по mod 2^2r четных пар информационных и контрольных кодовых групп блока КС_чт (на чертеже служебные пары кодовых групп и разнесенные части блоков помечены фигурными скобками снизу с соответствующими надписями, периоды и интервалы разнесения, а также их значения отмечены соответствующими стрелками и надписями); в) последовательность сигналов записи преобразованных и дополненных блоков пар кодовых групп, сформированная аналогично формированию последовательности сигналов на фиг.2, в; г) последовательность приведенных к однополярному виду воспроизведенных сигналов блоков пар кодовых групп с указанием амплитудных интервалов, соответствующих значениям 00, 01, 10, 11 и 100 (в двоичном представлении) кодовых групп, и штриховкой искаженных сигналов; д) дешифрованная из сигналов воспроизведения преобразованная информационная последовательность блоков пар кодовых групп, в которой на местах вторых искаженных блоков первого и второго интервалов разнесения сформированы коды номеров искаженных блоков внутри интервалов разнесения (на чертеже искаженные блоки помечены заштрихованными прямоугольниками с указанными кодами внутри них); е) та же последовательность блоков пар кодовых групп, что и на фиг.3, д, после ее обратного преобразования к исходному, до записи на носитель, виду (см. фиг.3, а), в которой кодовые группы вторых частей из k=2 пар кодовых групп каждого блока отмечены прочерками как недостоверные в результате искажений вторых на интервалах разнесения T_p1 и Т_р2 блоков (см. фиг.3, д), а их значения проставлены над прочерками как восстановленные поразрядным суммированием по mod 2 значений соответствующих неискаженных взаимосвязанных пар кодовых групп первой и третьей частей блоков (на чертеже взаимосвязь пар кодовых групп внутри всех блоков показана соединительными линиями сверху и снизу на примере первого блока).

Способ интеллектуально-адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы кодирования, преобразования и записи цифровой информации на магнитный носитель, и осуществляется следующим образом.

В режиме "Тест», особенностью которого является осуществление полной диагностики как носителя, так и устройства в целом, по сигналу «ПУСК» и соответствующим управляющим сигналам с первого выхода формирователя 12 блока 11 управления подают с первого выхода блока 10 эталонные информационные последовательности (фиг.2, а) на второй информационный вход блока 2 и на первый информационный вход блока 20, а со второго выхода блока 10 - тестовые сочетания установочных значений параметров r, τ₀, ±а_max, ±a_min, t_p, m и k и адреса участков записи на второй информационный вход блока 20 и на третий установочный вход блока 1. Заданные блоком 10 эталонные информационные последовательности, сочетания установочных значений параметров и адреса участков временно сохраняют в блоке 20. Для примера в качестве исходного сочетания установочных значений параметров выбраны следующие указанные на фиг.2,а значения: r=2, m=4, k=1, t_p=1. C соответствующих выходов блока 1 сочетания установочных значений r, τ₀, t_p, m и k подают на установочные входы формирователей 12 и 13 для задания режимов формирования и соответствующих значений параметров последовательностей управляющих сигналов записи и чтения. В блоке 2 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 1 на его соответствующие установочные входы, осуществляют распределение двоичных сигналов эталонной последовательности по r-разрядным информационным кодовым группам и кодовых групп по блокам из m пар информационных кодовых групп каждый. С выхода блока 2 блоки пар информационных кодовых групп подают на информационный вход формирователя 3, в котором по установочным значениям r, m и k на его соответствующих установочных входах формируют в соответствии со значением k число пар контрольных кодовых групп для каждого блока пар информационных кодовых групп, и на первый информационный вход блока 4, на второй информационный вход которого подают сформированные либо путем поразрядного сложения по mod 2 m пар информационных кодовых групп блоков одиночные пары контрольных кодовых групп, если k=1 (как в исходном сочетании установочных значений параметров), либо путем поразрядного сложения по mod 2 k чередующихся пар информационных кодовых групп блоков k пар контрольных кодовых групп, если k>1. Пример соответствующего исходному сочетанию установочных значений параметров фрагмента сформированных блоков информационных и контрольных кодовых групп представлен на фиг.2, а. В блоке 4 преобразуют в соответствии с поданными из блока 1 на его установочные входы значениями параметров t_p, m и k последовательности блоков пар информационных и контрольных кодовых групп путем разнесения пар кодовых групп каждого блока по m+1 разным блокам с установленным значением периода разнесения t_p на интервале разнесения кодовых групп каждого блока Т_р=t_p(m+1). Сформированную в блоке 4 последовательность преобразованных блоков информационных и контрольных кодовых групп подают по соответствующим управляющим сигналам с первого выхода формирователя 12 на информационный вход формирователя 5. В формирователе 5 по установленному значению r с первого выхода блока 1 и соответствующим управляющим сигналам с первого выхода формирователя 12 формируют для каждого блока пару М маркерных служебных кодов со значениями, соответствующими установленным максимальным значениям ±а_max и не меньшими значения ±2^r и размещенную в начале блока, а также служебные пары кодовых групп, например две, с контрольными суммами соответственно всех нечетных КС_нч и четных КС_чт кодовых групп блока по mod 2^2r, расположенные в конце блока. Примерный вид преобразованных последовательностей блоков информационных и контрольных кодовых групп, дополненных маркерными служебными парами кодовых групп и служебными парами кодовых групп с контрольными суммами представлен на фиг.2, б. Для пояснения операции преобразования последовательностей блоков информационных и кодовых групп, представленных на фиг.2, а, местоположение пар кодовых групп второго блока после разнесения отмечено на фиг.2, б в пяти разных блоках подчеркиванием снизу. Последовательность преобразованных и дополненных блоков пар кодовых групп в виде фиг.2, б подают с выхода формирователя 5 в формирователь 6 последовательно парами кодовых групп, в котором формируют в зависимости от значений двоичных кодов каждой пары кодовых групп и от установочных значений r, m, ±а_max, ±a_min двоичный код адреса, который подают с выхода формирователя 6 на вход ППЗУ 7, с соответствующего участка памяти которого по управляющим сигналам со второго выхода формирователя 12 осуществляют, как и в способе-прототипе, последовательное считывание кодов ординат полупериодных отрезков синусоидального сигнала с заданным сочетанием параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min. Из поступающих с выхода ППЗУ 7 кодов ординат в цифроаналоговом преобразователе 8 формируют отрезки синусоидального сигнала вида фиг.2,в, которые с помощью блока 9 записывают по одной шине «На носитель» на предварительно стираемый по другой шине «На носитель» магнитный носитель.

Сформированные в соответствии с одним тестовым сочетанием установочных значений параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k, двоичными кодами эталонной последовательности и двоичными кодами контрольных и служебных пар сигналы записи блоков пар кодовых групп составляют одну диагностическую последовательность, представленную на фиг.2, в. Формирование в начале сигналов записи блоков маркерного сигнала в виде периодного отрезка синусоидального сигнала с заданными значениями ±а_max максимумов экстремумов амплитуды обеспечивает адаптивное и высокоточное формирование текущего значения уровня разделения положительных и отрицательных полупериодных отрезков каждого блока. Четное число кодовых групп в блоках обеспечивает постоянство формы маркерного сигнала, что повышает точность его идентификации при дешифрации сигналов воспроизведения. Формирование значений экстремумов амплитуды ±а отрезков синусоидального сигнала блока при заданных разрядности r и значениях соответствующих им кодовых групп, максимальных ±а_max и минимальных ±a_min значениях экстремумов осуществляют по формуле:

±а=±a_min±K·(|a_max|-|a_min|)/2^r=±a_min±KΔa, где K=0-2^r - значение соответствующего двоичного кода, Δа - элементарное приращение амплитуды. При этом минимальные значения ±a_min задают как часть максимальных ±a_max отношением ±a_min/а_max, равным, например, 0,1.

Считывание с носителя записанной в режиме «Тест» диагностической последовательности начинают по управляющему сигналу, поступающему с четвертого выхода формирователя 12 на четвертый управляющий вход формирователя 13 с задержкой, обусловленной расстоянием между головками записи и чтения, по сигналам воспроизведенной последовательности, поступающей с выхода блока 14 на второй управляющий вход формирователя 13 и на информационные входы преобразователя 15 и формирователя 17 в виде, показанном на фиг.2, г, и по сформированным в формирователе 13 управляющим сигналам в преобразователе 15 преобразуют значение экстремума амплитуды каждого воспроизведенного отрезка синусоидального сигнала в двоичный код кодовой группы в соответствии с установленными на его установочных входах значениями разрядности r и отношения ±a_min/a_max, а в формирователе 17 формируют по установленному виду и наибольшим значениям экстремумов амплитуды сигналы признаков маркерных кодовых групп блоков и выпадений или недопустимо низких значений амплитуды считанных сигналов. Сформированную на выходе преобразователя 15 последовательность кодовых групп подают на первые информационные входы формирователей 18 и 19, а сформированные формирователем 17 сигналы признаков маркерных кодовых групп и выпадений сигналов подают на вторые информационные входы формирователей 18 и 19. В формирователе 18 осуществляют обнаружение искажений блоков кодовых групп как по признакам выпадений или недопустимых снижений амплитуды сигнала, так и по несовпадению значений вычисленных контрольных сумм no mod 2^2r дешифрованных всех нечетных и всех четных пар кодовых групп с соответствующими значениями КС_нч и КС_чт, считанными с носителя, а также определение порядковых номеров искаженных блоков на соответствующих интервалах разнесения Т_р=t_p(m+k)/k и формирование соответствующих кодов номеров. В формирователе 19 из последовательностей кодовых групп с выхода преобразователя 15 по сигналам признаков маркерных кодовых групп, поступающим из формирователя 17, и в соответствии с установленными значениями параметров r, m, k и t_p на его установочных входах формируют дешифрованную из сигналов воспроизведения преобразованную последовательность блоков пар информационных и контрольных кодовых групп в виде, представленном на фиг.2, д. Обнаруженные в результате диагностирования участка носителя искажения, оказавшиеся на месте записанных на носитель сигналов второго и пятого блоков в соответствующем им интервале разнесения из пяти блоков, условно изображены на фиг.2, в заштрихованными кружками, а на фиг.2, г - штриховкой сигналов. В блоке 20 по признакам искаженных дешифрованных блоков кодовых групп и кодам порядковых номеров искаженных блоков на интервале разнесения определяют текущие значения n_{искл.max.}=1 и n_инт.min.=3. Сформированную в формирователе 19 последовательность блоков вида фиг.2, д подают в блок 21, в котором осуществляют в соответствии с установленными значениями r, m, k и t_p обратное преобразование последовательности к виду, условно показанному на фиг.2, е, на которой штриховкой отмечены искаженные кодовые группы. В данном примере в каждом блоке искажены две пары кодовых групп, которые невозможно скорректировать при установленном значении k=1, т.е. при наличии в блоках по одной паре контрольных кодовых групп. С выхода блока 21 депреобразованную последовательность блоков вида фиг.2, е подают на второй информационный вход блока 22, на первый информационный вход которого с выхода формирователя 18 поступают сигналы признаков и коды порядковых номеров искаженных блоков. В блоке 22 по соответствующим управляющим сигналам с выхода формирователя 13 и соответствующим установочным значениям параметров r, m, k и t_p прежде всего проверяют соответствие числа искаженных блоков на каждом интервале разнесения установленному значению k и, если фактическое число искаженных блоков на интервале разнесения превышает установленное значение k, формируют сигнал «S» некорректируемости искажений, поступающий со второго выхода блока 22 на пятый информационный вход блока 20 и на выходную шину «S» устройства. Из блока 22 депреобразованную последовательность блоков подают также в блок 20, в котором путем ее сравнения с исходной эталонной последовательностью определяют уточненные значения числа искаженных блоков и значения n_иск. и n_инт. на интервалах разнесения и таким образом устанавливают правильность функционирования устройства в целом. В рассматриваемом примере предположено, что по результатам условного диагностирования одного участка носителя с одним из сочетаний установочных значений параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k определены фактические значения n_иск.max.=1 и n_инт.min.=3 для всех имевшихся на участке искажений, не позволяющие выполнить при заданном исходном тестовом сочетании значений m=4, k=1 и t_p=1 условие Т_р=t_p(m+k)/k<n_инт.min., так как в данном случае заданный интервал разнесения Т_р=5 превышает фактическое значение n_инт.min.=3. Следовательно, заданное тестовое сочетание установочных значений параметров не обеспечивает безошибочные запись и считывание диагностической последовательности блоков пар кодовых групп на заданном участке и поэтому его не сохраняют в базе данных устройства.

Аналогично описанной процедуре, в режиме «Тест» осуществляют диагностирование всех участков носителя при всех предусмотренных сочетаниях установочных значений указанных параметров и осуществляют отбор и сохранение таких сочетаний значений, каждое из которых обеспечивает необходимое значение плотности записи информации на носитель и безошибочность ее считывания. Пример наборов рабочих сочетаний значений параметров для некоторого заданного участка носителя с адресом А_i и для каждого заданного значения плотности записи Р_зад.(A_i)_j на него, полученных в режиме «Тест», приведен в таблице на фиг.4. Из таблицы видно, что каждое значение Р_зад.(A_i)_j может быть обеспечено при разных сочетаниях m, k и t_p, среди которых есть сочетание, обеспечивающее минимальную информационную избыточность блоков, необходимую для обнаружения искаженных блоков и восстановления значений искаженных пар кодовых групп в блоках. В таблице 4 такие сочетания выделены жирным шрифтом, и на основе этих сочетаний формируют рабочую базу данных устройства в блоке 20, пример которой приведен на фиг.5 в форме таблицы (в ней данные для участка с адресом A₁ взяты из таблицы на фиг.4).

В режиме записи входной информационной последовательности, поступающей на шину «Вход» устройства, на заданный участок носителя с адресом A_i, поданным на шину «Адрес» устройства и поступившим на первый установочный вход блока 1 и на установочный вход блока 20, по сигналам «Запись» и «Пуск» и по соответствующим управляющим сигналам с первого выхода формирователя 12 считывают из базы данных устройства в блоке 20 (см. фиг.5) данные из соответствующего заданному адресу A_i столбца таблицы и пересылают их в блок 1, в котором по заданному значению Р_зад.(A_i)_j определяют соответствующее рабочее сочетание установочных значений параметров r, T₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k, которые подают на соответствующие выходы блока 1. Все дальнейшие операции по формированию информационных последовательностей блоков пар информационных и контрольных кодовых групп, их преобразованию и дополнению служебными парами кодовых групп, формированию из них информационных последовательностей сигналов записи блоков пар кодовых групп и записи последних на носитель аналогичны соответствующим операциям режима «Тест». Рассмотрим их на примере записи фрагмента входной информационной последовательности, представленного на фиг.3, а, со считанными из базы данных рабочими установочными значениями r=2, m_опт.=4, k_опт.=2 и t_p=1 (для удобства рассмотрения взяты те же информационные кодовые группы, что и в примере на фиг.2, а, и предположено, что формирование сигналов записи осуществляют при тех же значениях τ₀, ±a_max, ±a_min и при наличии тех же искажений на участке носителя, что и в предыдущем примере). Последовательность распределяют в блоке 2 по кодовым группам с разрядностью r=2 и блокам из m=4 пар кодовых групп, каждый ее блок дополняют в блоке 4 сформированными в формирователе 3 в соответствии со считанным из базы данных устройства адаптированным к фактическим значениям n_иск.max.=1 и n_инт.min.=3 параметров искажений на участке установочным значением k=2 двумя парами контрольных кодовых групп, из которых первую пару образуют поразрядным суммированием по mod 2 первой и третьей пар информационных кодовых групп блока, а вторую - поразрядным суммированием по mod 2 второй и четвертой пар информационных кодовых групп блока. В блоке 4 последовательность информационных и контрольных пар кодовых групп преобразуют путем разнесения на интервалах разнесения T_p=3 частей из k=2 последовательно расположенных пар кодовых групп каждого блока с установленным значением периода разнесения t_p=1 по трем разным блокам, после чего каждый ее блок дополняют в формирователе 5 парой маркерных служебных кодовых групп М со значениями, не меньшими установленных максимальных значений ±а_max, а в данном примере равными им, и двумя парами служебных кодовых групп соответственно с контрольной суммой по mod 2^2r нечетных пар информационных и контрольных кодовых групп блока КС_нч и контрольной суммой по mod 2^2r четных пар информационных и контрольных кодовых групп блока КС_чт. Преобразованную последовательность, показанную на фиг.3, б (на чертеже служебные пары кодовых групп и разнесенные части блоков помечены фигурными скобками снизу с соответствующими надписями, а периоды и интервалы разнесения и их значения отмечены соответствующими стрелками и надписями), с выхода формирователя 5 подают последовательно парами кодовых групп в формирователь адреса 6, в котором формируют в зависимости от значений двоичных кодов каждой пары кодовых групп и от рабочих установочных значений r, m, ±а_max, ±a_min двоичный код адреса, который подают с выхода формирователя 6 на вход ППЗУ 7, с соответствующего участка памяти которого по управляющим сигналам со второго выхода формирователя 12 осуществляют, как и в режиме «Тест», последовательное считывание кодов ординат полупериодных отрезков синусоидального сигнала с заданными значениями параметров τ₀, ±а_max, ±a_min. Из поступающих с выхода ППЗУ 7 кодов ординат в цифроаналоговом преобразователе 8 формируют отрезки синусоидального сигнала, последовательности которых в виде фиг.3, в с помощью блока 9 записывают по одной шине «На носитель» на предварительно стираемый по другой шине «На носитель» магнитный носитель.

В режиме считывания информационной последовательности с произвольного участка носителя с заданным адресом A₁ на шине «Адрес» устройства по сигналам «Чтение» и «Пуск» и по сигналам воспроизведения с выхода блока 14 формируют в блоке 11 управления с помощью формирователя 13 последовательность управляющих сигналов чтения, по которым прежде всего считывают из базы данных устройства (см. фиг.5) соответствующее адресу A_i рабочее сочетание установочных значений r, τ₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k и передают их из блока 20 в блок 1, с соответствующих выходов которого подают: установочные значения параметров r, τ₀, t_p, m и k - на соответствующие установочные входы формирователя 13 блока 11 управления, параметров r, t_p, m и k - на соответствующие установочные входы формирователя 18, блоков 21 и 22, параметров r, m и k - на соответствующие установочные входы формирователя 19, параметров r и ±a_min, заданное относительным числом, - на соответствующие установочные входы преобразователя 15.

В преобразователе 15 преобразуют значение экстремума амплитуды каждого воспроизведенного полупериодного отрезка синусоидального сигнала на выходе блока 14 в двоичный код соответствующей кодовой группы в соответствии с установленными на его установочных входах значениями разрядности r и ±a_min, а в формирователе 17 формируют по заданному виду и наибольшим значениям экстремумов амплитуды воспроизведенных отрезков синусоидального сигнала сигналы признаков маркерных кодовых групп блоков и выпадений или недопустимо низких значений амплитуды считанных сигналов. Сформированную на выходе преобразователя 15 последовательность кодовых групп в виде, показанном на фиг.3, б, подают на первые информационные входы формирователей 18 и 19, а сформированные формирователем 17 сигналы признаков маркерных кодовых групп и выпадений сигналов подают на вторые информационные входы формирователей 18 и 19. В формирователе 18 осуществляют обнаружение искажений блоков кодовых групп как по признакам выпадений воспроизведенных сигналов, так и по несовпадению значений вычисленных контрольных сумм по mod 2^2r дешифрованных всех нечетных и всех четных пар кодовых групп с соответствующими значениями КС_нч и КС_чт, считанными с носителя, а также определение порядковых номеров искаженных блоков на соответствующих интервалах разнесения Т_р=t_p(m+k)/k и формирование соответствующих кодов номеров. Сигналы признаков искажений и кодов номеров искаженных блоков с выхода формирователя 18 подают в блок 22. В формирователе 19 из последовательностей кодовых групп с выхода преобразователя 15 по сигналам признаков маркерных кодовых групп, поступающим из формирователя 17, и в соответствии с установленными значениями параметров r, m, k и t_p на установочных входах формирователя 19 формируют дешифрованную из сигналов воспроизведения преобразованную последовательность блоков пар информационных и контрольных кодовых групп, которую подают в блок 21 в виде, представленном на фиг.3, д. Обнаруженные искажения, оказавшиеся на месте записанных на носитель сигналов вторых блоков первого и второго интервалов разнесения, условно изображены на фиг.3, в заштрихованными кругами и на фиг.3, г заштрихованными сигналами, а искаженные блоки пар кодовых групп условно помечены на фиг.3, д заштрихованными прямоугольниками с обозначениями внутри них кодов номеров искаженных блоков на соответствующих интервалах разнесения. В блоке 21 осуществляют в соответствии с установленными значениями r, m, k и t_p обратное преобразование поступившей из формирователя 19 последовательности к виду, условно показанному на фиг.3, е, на которой прочерками отмечены искаженные кодовые группы. С выхода блока 21 депреобразованную последовательность блоков вида фиг.3.е подают на второй информационный вход блока 22, на первый информационный вход которого с выхода формирователя 18 поступают сигналы признаков и коды порядковых номеров искаженных блоков. В блоке 22 по соответствующим управляющим сигналам с выхода формирователя 13 и соответствующим установочным значениям параметров r, m, k и t_p прежде всего проверяют соответствие числа искаженных блоков на каждом интервале разнесения установленному значению k и, если фактическое число искаженных блоков на интервале разнесения превышает установленное значение k, формируют сигнал «S» некорректируемости искажений, поступающий со второго выхода блока 22 на пятый информационный вход блока 20 для накопления в базе данных информации о характеристиках неисправимых искажений при заданном сочетании установочных значений параметров и на выходную шину «S» устройства для возможных повторных считываний. Если фактическое число искаженных блоков на интервале разнесения соответствует установленному значению k, то осуществляют коррекцию значений искаженных частей блоков пар кодовых групп, имеющих те же порядковые номера в блоках, что и порядковый номер искаженного блока на соответствующем интервале разнесения. В рассматриваемом примере, как видно на фиг.3, д и фиг.3, е, на интервале разнесения T_p1=t_p(m+k)/k=3 имеется искажение одного блока с номером два, который после депреобразования в блоке 21 трансформируется, как это показано на фиг.3, е, во вторые части пар кодовых групп всех трех блоков пар кодовых групп одного интервала разнесения, отмеченные на чертеже прочерками. Скорректированные значения пар кодовых групп вторых частей блоков получают путем поразрядного суммирования по mod 2 значений соответствующих неискаженных взаимосвязанных пар кодовых групп первой и третьей частей блоков (на чертеже взаимосвязь пар кодовых групп внутри всех блоков показана соединительными линиями сверху и снизу на примере первого блока, а вычисленные скорректированные значения проставлены над соответствующими прочерками).

Таким образом, способ интеллектуально-адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации при его использовании обеспечивает существенное расширение интеллектуально-адаптивных свойств и повышение эффективности способов аналоговой магнитной записи благодаря экспериментальному получению достоверной информации о фактических характеристиках потока искажений при различной плотности записи на различных участках магнитных носителей и осуществлению с использованием полученной информации активного приспосабливания способа к наличию переменной по участкам носителя и высокой интенсивности потока искажений в считанной информации. При этом основную информацию о фактических характеристиках потоков искажений получают в тестовом режиме на этапе подготовки магнитных носителей, а дополнительную информацию - на протяжении всего периода эксплуатации носителей.

Изобретение относится к технике магнитной записи цифровой информации. Изобретение направлено на расширение интеллектуально-адаптивных свойств и повышение эффективности известных способов аналоговой магнитной записи цифровой информации в части обеспечения заданной высокоплотной записи цифровой информации на заданные участки носителя и безошибочного ее считывания в условиях переменной по участкам носителя и высокой интенсивности потока искажений воспроизведенных сигналов. Результат достигается за счет экспериментального получения дополнительной информации о характеристиках потока искажений на различных участках носителя и при разной плотности записи на них и осуществления с использованием этой информации текущей самонастройки режимов выполнения совокупности специальных операций кодирования, преобразования и записи заданных информационных массивов на заданные участки носителя. 5 ил.

Способ интеллектуально-адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей служебных и информационных отрезков синусоидального сигнала со значениями экстремумов амплитуды, зависящими от установленных минимальных и максимальных значений экстремумов амплитуды и от значений соответствующих кодовых групп, формирование и запись на носитель диагностических последовательностей сигналов записи блоков кодовых групп с разными сочетаниями значений числа кодовых групп в блоке, разрядности r кодовых групп, длительности τ₀, максимальных ±а_max и минимальных ±a_min значений экстремумов амплитуды отрезков синусоидального сигнала и контрольное считывание диагностических последовательностей с оценкой плотности записи и безошибочности считывания, отличающийся тем, что определяют для каждого участка носителя и для каждого сочетания значений числа пар кодовых групп в блоке и параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min по результатам записей на участок и контрольных считываний с участка диагностических последовательностей сигналов записи блоков пар кодовых групп наибольшее из значений числа блоков n_иск.max., искаженных одним искажением, и наименьшее из значений числа блоков n_инт.min., приходящихся на один интервал с искажением, значение периода t_p разнесения пар кодовых групп каждого блока по разным блокам - в зависимости от значения n_иск.max., а также значения числа m пар информационных и числа k вводимых в каждый блок пар контрольных кодовых групп - из условия t_p(m+k)/k<n_инт.min., и осуществляют отбор и сохранение сочетаний значений перечисленных параметров, обеспечивающих заданные значения плотности записи и безошибочность считывания, устанавливают для записи входной информационной последовательности на участок носителя с заданным адресом и с заданным значением плотности записи соответствующие значения параметров r, τ₀, ±a_max, ±a_min, t_p, m и k, формируют из информационной последовательности последовательность блоков с m парами r - разрядных информационных кодовых групп и, если установленное значение k=1, образуют для каждого блока пару контрольных кодовых групп поразрядным сложением по модулю два m пар информационных кодовых групп блока, дополняют блоки образованными парами контрольных кодовых групп и преобразуют последовательность блоков путем разнесения пар кодовых групп каждого блока по m+1 разным блокам с установленным значением периода разнесения, а если установленное значение k>1, делят последовательность m пар информационных кодовых групп каждого блока на k подпоследовательностей с чередованием их пар кодовых групп и образуют пары контрольных кодовых групп для каждой подпоследовательности поразрядным сложением по модулю два принадлежащих ей пар информационных кодовых групп, после чего дополняют все блоки соответствующими k парами контрольных кодовых групп и преобразуют последовательность блоков путем разнесения частей каждого блока из k последовательно расположенных пар кодовых групп по (m+k)/k разным блокам с тем же установленным значением периода разнесения, формируют для каждого блока пару маркерных служебных кодов со значениями, не меньшими установленных максимальных значений ±a_max, размещенную в начале блока, а также служебные пары кодовых групп с контрольными суммами значений всех нечетных и всех четных кодовых групп блока, расположенные в конце блока, и дополняют блоки соответствующими служебными кодами, после чего формируют с установленными значениями r, τ₀, ±a_max ±a_min сигналы записи дополненных блоков кодовых групп преобразованной последовательности и записывают их на заданный участок носителя.