Способ магнитной записи-воспроизведения цифровой информации и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G11B5/09 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике магнитной записи цифровой информации и может быть использовано в системах регистрации данных, устройствах ввода-вывода данных в вычислительной технике цифровой звуко- и видеозаписи

Цель изобретения - повышение верности результата воспроизведения путем увеличения помехоустойчивости к мультипликативным помехам и повышение точности формирования и передачи информационных уровней многоуровневого сигнала записи

На фиг 1 приведен фрагмент временной диаграммы многоуровневого сигнала записи; на фиг 2 - структурная схема устройства записи, реализующего предложенный способ

Техническая сущность предлагаемого способа заключается в следующем

Сигналы входной двоичной цифровой информации преобразуются в многоуровневый сигнал путем цифроаналогового преобразования с разрядностью п, где п - число двоичных разрядов входного сигнала, преобразуемых в один из уровней многоуровневого сигнала, причем число разрешенных уровней 2П определяется разрешающей способностью по амплитуде тракта записи- воспроизведения Затем определяют амплитуду сигналов опорных уровней, равную максимальному положительному или отрицательному значению сигнала, полученного цифроаналоговым преобразованием, в каждом также формируют сигнал опорного уровня и относительно него производят отсчет уровня информационного сигнала с

О VI

.

ю со

о

инверсией сигналов опорных и информационных уровней в соседних тактах многоуровневого сигнала.

Многоуровневой сигнал записи является широкополосным, и при суммировании его в магнитной головке записи с сигналом высокочастотного подмагничивания (ВЧП) возникают биения, лежащие в области записываемых частот, которые записываются на носитель и приводят к паразитной модуляции и мультипликативным помехам (шумам), что снижает точность воспроизводимых уровней.

В то же время при прямой записи без ВЧП увеличивается нелинейность передаточной характеристики тракта воспроизведения, обусловленная нелинейностью характеристики намагничиваемости носителя (петли гистерезиса), особенно в области малых значений токов записи и малых уровней намагниченности, поэтому некоторые разрешенные уровни при линейном разбиении динамического диапазона сигнала записи попадут на горизонтальный участок петли гистерезиса. В результате несколько значений информационных уровней сигнала записи будут соответствовать одному и тому же нулевому уровню намагниченности носителя и при воспроизведении не смогут быть распознаны.

Поэтому динамический диапазон сигнала записи квантуется нелинейно, в соответствии с нелинейной характеристикой аналоговой части тракта запись-воспроизведение. Характеристика квантования по амплитуде для данного канала записи-воспроизведения определяется экспериментально по воспроизводимому сигналу, а именно: значения информационных уровней многоуровневого сигнала записи устанавливаются путем предыскажения по амплитуде такими, чтобы на выходе аналоговой части канала воспроизведения значения информационных уровней соответствовали линейной передаточной характеристике тракта воспроизведения - линейному квантованию динамического диапазона сигнала воспроизведения - с количеством разрешенных уровней 2.

Избыток разрядности двоичного кодирования гл (рекомендуемые значения m 2-4) в канале записи перед цифроанало- говым преобразованием выбирают таким, чтобы можно было с успехом компенсировать не только нелинейность характеристики намагничивания носителя (которые сильно влияют на результат воспроизведения), но и прочие менее существенные нелинейности канала запись-воспроизведение. Так, например, при исходном 16-уровневом кодировании (п 4) избыток разрядности

можно выбрать m 4. что в результате дает 2n+m 28 256 уровней квантования по амплитуде сигнала записи, из которых выбирают всего 16 таких,чтобы при воспроизведении

каждый из них наиболее точно передавал соответствующий информационный уровень.

Фрагмент диаграммы многоуровневого сигнала записи (ток в головке записи) при0 веден на фиг, 1, из которого видно, что в сигнале отсутствуют информационные уровни, соответствующие малым значениям тока в головке записи (пустая зона), а следовательно, и малым уровням намагничен5 ности носителя.

Длительность тактов г и длительность to (сигналов опорных и информационных уровней) определяется разрешающей способностью по частоте тракта запись-воспроизведение

0 аппаратуры магнитной записи.

Сформированный указанными операциями многоуровневый сигнал записи (фиг.1) записывают на носитель способом прямой записи без подмагничивания.

5 Устройство, реализующее предлагаемый способ, структурная схема которого приведена на фиг, 2, содержит последовательно соединенные входную информационную шину 1, регистр 2, элементы И 3,

0 мультиплексор 4. Входная шина 5 синхронизации подключена непосредственно к R- входу и через элемент 6 задержки - к S-входу RS-триггера 7, выходом соединенного с другими входами элементов И 3, вы5 ходы которых через элементы НЕ 8 связаны с другими информационными входами мультиплексора 4, к управляющему входу которого подключена через счетный триггер 9 входная шина 2 синхронизации.

0 Выходы мультиплексора 4 подключены к п входам кодера 10, (п + т)-выходами соединенного с информационными входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 11, выходом подключенного к каналу

5 12 прямой магнитной записи, выполненного без ВЧП.

Количество разрядов регистра 2, количество элементов И 3 и НЕ 8 равно п, количество информационных входом мультиплексора 4

0 равно 2, а его выходов - п.

Устройство, реализующее операции предлагаемого способа, работает следующим образом.

После поступления группы сигналов

5 входной цифровой информации, содержащей п бит, в регистр 2 сигнал синхронизации по входной шине 5 устанавливает RS-триггер 7 в нулевое состояние, при этом элементы И 3 закрываются и выходные сигналы (логические О) поступают на первую группу входов мультиплексора 4, который пропускает их на входы кодера 10, представляющего собой двоичный шифратор n-разрядного кода в (п + поразрядный. Кодер 10 программируется так, что входные нулевые и максимальные значения (либо О, либо 1 во всех разрядах) передает на выход без изменений, т.е. О соответствует О на выходах, а 1 на всех входных шинах - 1 на всех выходных шинах.

Таким образом, прошедший на входы кодера 10 код нуля поступает на ЦАП 11, который отслеживает минимальный уровень и передает его в канал 12 прямой магнитной записи в качестве сигнала опорного уровня, относительного которого отсчитывается амплитуда следующего за ним информационного уровня.

Через to (время задержки элемента 6), где to - длительность половины такта (фиг.1), сигнал синхронизации устанавливает RS-триггер 7 в единичное состояние, элементы И 3 открываются и первые п бит входного сигнала с выхода регистра 2 через мультиплексор 4 поступают на вход кодера 10, где входной n-разрядный код преобразуется в установленное (п+т)-разрядное двоичное число, которое поступает на вход ЦАП 11, формирующего соответствующий информационный уровень для записи на носитель.

С приходом следующей группы входной информации из п бит сигнал синхронизации снова устанавливает RS-триггер 7 в нулевое состояние и переключает счетный триггер 9, выходной сигнал которого подключает вторую группу входов мультиплексора 4, связанную с выходами элементов И 3 через элементы НЕ 8. Поэтому с мультиплексора 4 на входы кодера 10 будут поступать не нули, а сигналы логических 1, которые (в соответствии с указанным выше алгоритмом работы) поступают на ЦАП 11, и на его выходе появляется опорный уровень, соответствующий максимальному разрешенному уровню (максимальный отрицательный уровень динамического диапазона записываемого сигнала).

Через время to,синхросигнал вновь устанавливает RS-триггер 7 в единичное состояние и следующая последовательность п бит входной информации поступает на кодер 10 в проинвертированном значении через элементы НЕ 8, Кодер 10 перекодирует полученную n-разрядную группу в соответствующую (п+т)-разрядную группу ЦАП 11, который формирует соответствующий информационный уровень сигнала на входе канала 12 записи. Таким образом происходит запись многоуровневого сигнала на магнитный носитель.

Повышение помехоустойчивости предлагаемого способа записи к мультипликативным помехам по сравнению соспо- собом-прототипом обеспечивается тем, что при записи без высокочастотного подмагни- чивания отсутствуют помехи (шумы), обусловленные биениями частоты подмагничивания

0 с гармониками токовой частоты сигнала записи и составляющими широкополосного спектра многоуровневых сигналов, а повышение точности формирования и передачи информационных уровней обеспечивается

5 амплитудными предыскажениями этих уровней перед записью за счет избыточности перекодирования входной двоичной цифровой информации перед цифроанало- говым преобразованием и использования

0 для записи только части сигналов перекодированной информации, обеспечивающих при воспроизведении наиболее точную передачу данного информационного уровня, при этом область малых значений информа5 ционных уровней для записи не используется (фиг. 1 - пустая зона).

В реализующем способ устройстве это обеспечивается соответствующим программированием (шифрацией) кодера 10 для

0 данного канала магнитной записи-воспроизведения.

Повышение помехоустойчивости к мультипликативным помехам и увеличение точности формирования и передачи ин5 формационных уровней многоуровневого сигнала записи обеспечивает тем самым повышение верности результата воспроизведения.

Формула изобретения

01. Способ магнитной записи-воспроизведения цифровой информации, при котором из сигналов входной двоичной цифровой информации цифроаналоговым преобразованием формируют многоуровневый сигнал

5 записи с определенным числом разрешенных информационных уровней и с опорными уровнями сигнала, соответствующими максимальному положительному и отрицательному значениям динамического диапа0 зона изменения сигнала, причем опорные уровни формируют в каждом такте многоуровневого сигнала перед информационным уровнем, отсчитываемым относительно опорного уровня данного такта, с инверсией

5 сигналов опорных и информационных уровней в соседних тактах многоуровневого сигнала записи, а запись осуществляют прямым способом на размагниченный носитель, отличающийся тем, что, с целью повышения верности результата воспроизведения путем увеличения помехоустойчивости к мультипликативным помехам и повышения точности формирования и передачи информационных уровней многоуровневого сигнала записи, запись производят без высокочастотного подмагничивания, при этом информационные уровни в многоуровневом сигнале записи формируют с предыскажениями по амплитуде так, чтобы эти уровни при воспроизведении соответство- вали линейной передаточной характеристике динамического диапазона сигналов на выход0 аналоговой части тракга воспроизведения данного канала магнитной записи- воспропзооцения

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что. с целью повышения точности формирования информационных уровней многоуровневого сигнала записи, амплитудные предыскажения информационных уровней производят перекодированием перед циф- роаналоговым преобразованием п-раз- рядных групп сигналов входной двоичной цифровой информации в (п -т)-разрядные группы перекодированных сигналов, из ко- торых отбирают 2 таких групп сигналов для цпфроанзлогового преобразования в 2П ин формационных уровней многоуровневого сигнала ЗРПИСИ.

3. Устройство для магнитной записи- воспроизведения цифровой информации, содержащее последовательно соединенные входную информационною шину, регистр, элементы И и мультиплексор, а также входную шину синхронизации,подключенную R- входу непосредственно и через элемент задержки - к S-входу RS-триггера, выходом соединенного с другими входами элементов И, выходы которых через элементы НЕ связаны с другими информационными входами мультиплексора, к управляющему входу которого подключена через счетный триггер входная шина синхронизации, циф- роаналоговый преобразователь, выходом соединенный с каналом прямой магнитной записи, отличающееся тем, что. с целью увеличения помехоустойчивости к мультипликативным помехам и повышения точности формирования информационных уровней многоуровневого сигнала записи, в него дополнительно введен кодер, имеющий п входов и (п+т)-выходо8, включенный между выходами мультиплексора и информационными входами цифроаналогового преобразователя, при этом канал прямой магнитной записи выполнен без высокочастотного подмагничивания.

Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - повышение верности и точности результатов воспроизведения и на основе этого увеличение плотности записи путем увеличения точности формирования информационных уровней сигнала записи. Способ заключается в цифроаналоговом формировании многоуровневого сигнала с опорными уровнями в каждом такте, соответствующими максимальным положительному и отрицательному значениям динамического диапазона сигнала, с инверсией сигналов опорных и информационных уровней в каждом такте, причем информационные уровни подвергаются предыскажению, компенсирующему нелинейности аналоговой части канала запись-воспроизведение. Указанное предыскажение осуществляется путем шифрации двоичного кода перед цифроаналоговым преобразованием (ЦАП), при этом запись производят прямым способом без подмагничивания. После шифрации увеличивается разрядность ЦАП, что позволяет более точно установить значения амплитуд информационных уровней сигнала записи. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

/3

Поп

Опорные дробна

Ion

Опорные уровни Фиг.1

Информационные уродни

„Пустая зона

I

Ю

j

ft

12

Фиг. 2