Способ магнитной записи-воспроизведения цифровой информации и устройство для его осуществления

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4197987/10 (22) 20.02.87 (46) 30,08.91. Бюл. М 32 (71) Днепропетровский государственный университет им, 300-летия воссоединения

Украины с Россией (72) А.И.Дорофеев (53) 681.84 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1597903, кл. G 11 В 5/09, 1989. (54) СПОСОБ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ИНФОР- .

МАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к и риборостроению. Цель изобретения — повышение верности и точности результатов воспроизведения и на основе этого увеличение плотности записи путем увеличения точности формирования информационных уровней сигнала

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.,, Ы„, 1б74230 А1 (sl)s G 11 В 5/09 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 аналрговой 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.

Техническая сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Сигналы входной двоичной цифровой информации преобразуются в многоуровневый сигнал путем цифроаналогового преобразования с разрядностью п, где n — число двоичных разрядов входного сигнала, преобразуемых в один из уровней многоуровневого сигнала, причем число разрешенных уровней 2" определяется разрешающей способностью по амплитуде тракта записивоспроизведения. 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

1674230 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 >ке 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 заг1иси будут соответствовать одному и тому же нулевому уровню намагниченности носителя и при воспроизведении не смогут быть распознаны.

Поэтому динамический диапазон сигнала записи кваитуется 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 m (рекомендуемые значения

m =-2-4) в канале записи перед цифроаналоговым 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 (и= 4) избыток разрядности можно выбрать m = 4, что в результате дает

2" = 2 = 256 уровней квантования по амплитуде сигнала записи, из которых выбирают всего16таких, чтобы при воспроизведении каждый из них наиболее точно передавал соответствующий информационный уровень.

Фрагмент диаграммы многоуровневого сигнала записи (ток в головке записи) приведен на фиг. 1, из которого видно, что в сигнале отсутствуют информационные уровни, соответствующие малым значениям тока в головке записи ("пустая эона), а следовательно, и малым уровням намагничен15 ности носителя.

Длительность тактов т и длительность

to (сигналов опорных иинформационныхуров20

55 ней) определяется разрешающей способностью по частоте тракта запись-воспроизведение аппаратуры магнитной записи.

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

Устройство, реализующее предлагаемый способ, структурная схема которого приведена на фиг. 2, содержит последовательно соединенные входную информационную шину 1, регистр 2, элементы И 3, мультиплексор 4. Входная шина 5 синхронизации подключена непосредственно к Rвходу и через элемент 6 задержки — к

S-входу RS-триггера Т, выходом соединенного с другими входами элементов И 3, выходы 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.

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

12 прямой магнитной записи, выполненного без ВЧП, Количество разрядов регистра 2, количество элементов И 3 и Н Е 8 равно и, количество информационных входом мультиплексора 4 равно 2", а его выходов — n.

Устройство, реализующее операции предлагаемого способа, работает следующим образом, После поступления группы сигналов входной цифровой информации, содержащей и 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 "0") поступают на первую группу вхо1674230

10 входного сигнала с выхода регистра 2 через мультиплексор 4 поступают на вход кодера 25

35

40 ветствующий максимальному разрешенно- 45 му уровню (максимальный отрицательный уровень динамического диапазона записываемого сигнала).

Через время to,ñèíõðîñèãíàë вновь устанавливает RS-триггер 7 в единичное со- 50 стояние и следующая последовательность и бит входной информации поступает на кодер 10 в проинвертированном значении через элементы НЕ 8. Кодер 10 перекодирует полученную и-разрядную группу в соответ- 55 ствующую (n+m)-разрядную группу ЦАП 11, который формирует соответствующий информационный уровень сигнала на входе канала 12 записи. Таким образом происхо- дов мультиплексора 4, который пропускает их на входы кодера 10, представляющего собой двоичный шифратор и-разрядного кода в (n + m)-разрядный. Кодер 10 программируется так, что входные нулевые и максимальные значения (либо "0", либо "1" во всех разрядах) передает на выход без изменений, т.е. "0" соответствует "0" 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 tp — длительность половины такта (фиг.1), сигнал синхронизации устанавливает RS-триггер 7 в единичное состояние, элементы И 3 открываются и первые и бит

10, где входной п-разрядный код преобразуется в установленное (п+в)-разрядное двоичное число, которое поступает на вход

ЦАП 11, формирующего соответствующий информационный уровень для записи на носитель.

С приходом следующей группы входной информации из и 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 указа нн ым вы ше ал горитмом работы) поступают на ЦАП 11, и на его выходе появляется опорный уровень, соотдит запись многоуровневого сигнала на магнитный носитель.

Повышение помехоустойчивости предлагаемого способа записи к мульти5 пликативным помехам по сравнению со способом-прототипом обеспечивается тем, что при записи без высокочастотного подмагничивания отсутствуют помехи (шумы), обусловленные биениями частоты подмагничивания 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 цифроаналоговым 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 информационных уровней для записи не используется (фиг, 1 — "пустая зона"). °

В реализующем способ устройстве это обеспечивается соответствующим программированием (шифрацией) кодера 10 для данного канала магнитной записи — воспро-. изведения.

Повышениепомехоустойчивости к мультипликативным помехам и увеличение точности формирования и передачи информационных уровней многоуровневого сигнала записи обеспечивает тем самым повышение верности результата воспроизведения.

Формула изобретения

1. Способ магнитной записи — воспроизведения цифровой информации, при котором из сигналов входной двоичной цифровой информации цифроаналоговым преобразованием формируют многоуровневый сигнал записи с определенным числом разрешенных информационных уровней и с опорными уровнями сигнала, соответствующими максимальному положительному и отрицательному значениям динамического диапазона изменения сигнала, причем опорные уровни формируют в каждом такте многоуровневого сигнала перед информационным уровнем, отсчитываемым относительно опорного уровня данного такта, с инверсией сигналов опорных и информационных уровней в соседних тактах многоуровневого сигнала записи, а запись осуществляют прямым способом на размагниченный носитель, о т л и ч а;.о шийся тем, что, с целью повышения верности результата воспроизйЯ 80HQ

Оаориыв »родни ведения путем увеличения помехоустойчивости K мультипликативным помехам и floBbfшения точности формирования и передачи инфариацианнык уровней мнагауравнева га сигнала записи, запись производят без высока!BOToTHofo падмагничивания, при этом информационные уровни в многоуровневом сигнале записи формируют с предыскажениями по амплитуде так, чтобы зти уровни при воспроизведении соответствовали ли}}ей} ай передаточной характеристике динамического диапазона сигналов на выходе аналоговой части тракта воспроизведения даннага канала магнитной записиВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ.

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 цифроаналоговым преобразованием п-разряднь}х групп сигналов входной двоичной цифровой информации в 1 и+}т})-разрядные группы перекодированных сигналов, из Которых отбирают 2" таких групп сигналов для цифроаналогового преобразования в 2" информационных уровней MHof offpoBH8I3of о сигнала записи.

3. Устройство для магнитной записивоспроизведения цифровой информации, содержащее последовательно соединенные входную информационн, ю шину, регистр, 5 элементы И и мультиплексор, а также входную шину синхронизации, подключенную Rвходу непосредственно и через элемент задержки — к S-входу RS-триггера, выходом соединенного с другими входами элемен 10 тов И, выходы которых через элементы НЕ связаны с другими информационными входами мультиплексора, к управляющему входу которого подключена через счетный триггер входная шина синхронизации, циф15 роаналоговый преобразователь, выходом соединенный с каналам прямой магнитной записи. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости к мультипликативным помехам и повышения

20 точности формирования информационных уровней многоуровневого сигнала записи, в него дополнительно введен кодер, имеющий и входов и (n+m)-выходов, включенный между выходами мультиплексора и инфор25 мационными входами цифроаналогового преобразователя, при этом канал прямой магнитной записи выполнен без высокочастотного подмагничивания.

Иирориациониые уробни

Составитель А. Луканин

Редактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор С. Черни

Заказ 2928 Тираж 324 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101