Устройство магнитной записи и воспроизведения цифрового сигнала (варианты)
Устройство содержит блок кодирования, блок модуляции, смеситель пилот-сигнала, контроллеры записи и воспроизведения, блок восстановления несущей, блок демодуляции, блок декодирования. Промодулированный сигнал смешивается с пилот-сигналом. Полученный сигнал преобразуется в сигнал намагничивания для записи на магнитном носителе. При воспроизведении блок восстановления несущей генерирует сигнал синхронизации при помощи декодирования пилотсигнала. Частота сигнала синхронизации равна частоте несущей. Технический результат заключается в улучшении использования частотного диапазона за счет применения многократной модуляции. Вся обработка сигнала производится цифровыми средствами. 4 с. и 26 з.п.ф-лы, 19 ил., 1 табл.
Настоящее изобретение относится к устройству магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов. Это устройство способно вести запись с высокой плотностью цифровых сигналов и их воспроизведение при прохождении сигналов по каналу с ограниченной полосой частот, характерного для видеомагнитофона и ему подобной аппаратуры.
По мере развития способов преобразования аналоговых сигналов в цифровые при помощи различных технологий реализовывались разные методы цифровой записи и воспроизведения этих сигналов. Устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, с помощью которых производится запись и воспроизведение цифровых сигналов изображения, обеспечивают прекрасное качество изображения и дублирования по сравнению с аппаратурой аналоговой магнитной записи и воспроизведения для записи и воспроизведения аналогового сигнала изображения. Вместе с тем объем записываемых на ленте данных может быть в десятки раз больше того объема, который обеспечивается аппаратурой аналоговой магнитной записи и воспроизведения при записи того же сигнала изображения. Иначе говоря, с помощью аналого-цифрового преобразования можно значительно увеличить количество данных сигнала, если используется аппаратура цифровой магнитной записи и воспроизведения. Однако при записи цифровых сигналов возрастает расход ленты и усложняется запись большого числа сигналов. Для получения той же эффективности, которая обеспечивается при записи аналоговых сигналов, необходимо повысить действенность записи за счет уплотнения данных, преобразования двоичных данных в данные многозначного уровня и записи промодулированных данных при снижении частоты появления ошибок по битам /BER/ за счет повышения отношения сигнал/шум. Из-за трудности записи и воспроизведения компонент постоянного тока тем способом записи и модуляции, который применяется в обычных устройствах цифровой магнитной записи и воспроизведения, используют такие способы модуляции в основной полосе частот, как модуляция без возвращения к нулю с инверсией /NRZI/, модуляция части амплитудно-частотной характеристики /PR/, модуляция вида восемь к четырнадцати /EFM/ и др. Применение таких способов модуляции в основной полосе частот позволяет преобразовывать стремящиеся к нулю длины рядов данных, чтобы представить их двоичным кодом и записывать сигнал уплотненной частотой для обеспечения записи с высокой плотностью. Однако при использовании модуляции в основной полосе частот уровень записываемого сигнала имеет лишь два возможных значения, что затрудняет получение записи с высокой плотностью из-за низкого коэффициента использования полосы частот записи. А поскольку значительно возрастает расход ленты, то возникают трудности при длительной записи. Таким образом, поскольку необходимо применение канального кодирования, которое используется при записи с высокой плотностью, то изменили способ модуляции, применяемый в области связи, и в соответствующем виде использовали для записи и воспроизведения. Это дало возможность повысить эффективность использования полосы частот и скорость записи двоичных разрядов без увеличения числа каналов записи. Соответственно был предложен способ кодовой модуляции, который реализуется при помощи комбинированной многократной модуляции и обеспечивает высокий коэффициент использования частотных диапазонов за счет кодирования с исправлением ошибок, применяемого при передаче цифровых данных. Такой способ кодовой модуляции, который позволяет снизить частоту появления ошибок по битам без расширения полосы частот, широко применяется в системах связи. Кроме того, для обеспечения записи с высокой плотностью использовали применяемые в системах связи такие способы многократной цифровой модуляции, как квадратурная амплитудная модуляция /QAM/, модуляция фазоманипулированным сигналом /PSK/ и др. В результате благодаря повышению эффективности использования частотных диапазонов была обеспечена запись с высокой плотностью. Устройство магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов при помощи многократной квадратурной амплитудной модуляции и детектирования с максимальным правдоподобием раскрыто в патенте США N 5095392. При помощи устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов сначала производится цифро-аналоговое преобразование, обработка преобразованного сигнала, преобразование этого сигнала во время кодирования в многозначный сигнал, декодирование сигнала с обеспечением максимального правдоподобия после демодуляции сигнала, записанного в аналоговой форме, и в заключение выполняется аналого-цифровое преобразование. Краткое описание изобретения Целью настоящего изобретения является предложение устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, которое позволяет повысить эффективность записи за счет применения многократной цифровой модуляции, применяемой в системах связи. Другая цель настоящего изобретения состоит в предложении устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, которое обеспечивает запись сигналов с высокой плотностью, для чего при магнитной записи и воспроизведении цифрового сигнала используется квадратурная амплитудная модуляция и модуляция фазово-манипулированным сигналом. Еще одна цель настоящего изобретения - предложение устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов для полной цифровой обработки сигнала с помощью многократной модуляции, которая обеспечивает низкую частоту появления ошибок и высокую эффективность записи. Следующая цель настоящего изобретения - предложение устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, которое снижает частоту появления ошибок по битам за счет ввода сигнала синхронизации во входной цифровой сигнал и эффективной реконструкции сигнала синхронизации. Наконец, целью настоящего изобретения является предложение устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, в котором производится модуляция данных несущим колебанием, синхронизированным данными при генерации несущего колебания, с помощью импульсов синхронизации устройства во время модуляции. При этом генерируется пилот-сигнал, обеспечивающий детектирование несущего колебания, синхронизированного во время демодуляции. Для реализации указанных целей предложенное в данном изобретении устройство магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов содержит: блок кодирования для преобразования входного цифрового сигнала в многозначный цифровой сигнал; блок модуляции для квадратурной амплитудной модуляции и модуляции фазово-манипулированным сигналом многозначного цифрового сигнала в соответствии с сигналом несущей; блок смешивания пилот-сигнала для генерации пилот-сигнала и ввода его в промодулированный сигнал; блок управления записью для формирования промодулированного сигнала, смешанного с пилот-сигналом, и получения сигнала намагничивания, который может быть записан на носителе магнитной записи; блок управления воспроизведением для выдачи сигнала намагничивания; последний считывается с носителя магнитной записи в виде цифрового сигнала, у которого откорректированы искажения и дефекты, обусловленные системой передачи; блок восстановления несущего колебания, который генерирует сигнал синхронизации с частотой сигнала несущей после выделения пилот-сигнала из считанного сигнала намагничивания; блок демодуляции для детектирования промодулированного сигнала, получаемого от блока управления воспроизведением в соответствии с сигналом несущей, восстанавливаемой блоком восстановления несущего колебания. блок декодирования, который выдает исходные цифровые данные при помощи декодера Витерби; последний производит декодирование счерточно-закодированных данных, поступающих из блока демодуляции. Предложенный в настоящем изобретении другой вариант устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов содержит: блок вставки сигнала синхронизации, с помощью которого этот сигнал вводится во входные цифровые данные и выдается флажок синхронизации;блок кодирования для преобразования цифрового сигнала, который выдается блоком вставки сигнала синхронизации, в многозначный цифровой сигнал;
блок управления сигналом синхронизации, с помощью которого контролируется работа блока кодирования при помощи принятого флажка синхронизации;
блок модуляции для квадратурной амплитудной модуляции и модуляции фазово-манипулированным сигналом многозначного цифрового сигнала в соответствии с сигналом несущей;
блок смешивания пилот-сигнала для генерации пилот-сигнала и ввода его в промодулированный сигнал;
блок управления записью для формирования промодулированного сигнала, смешанного с пилот-сигналом, и получения сигнала намагничивания, который может быть записан на носителе магнитной записи;
блок управления воспроизведением для выдачи сигнала намагничивания; последний считывается с носителя магнитной записи в виде цифрового сигнала, у которого откорректированы искажения и дефекты, обусловленные системой передачи;
блок восстановления несущего колебания, который генерирует сигнал синхронизации с частотой сигнала несущей после выделения пилот-сигнала из считанного сигнала намагничивания;
блок демодуляции для детектирования промодулированного сигнала, получаемого от блока управления воспроизведением в соответствии с сигналом несущей, восстанавливаемой блоком восстановления несущего колебания. блок детектирования флажка синхронизации для выделения флажка из демодулированного сигнала;
блок декодирования, который выдает исходные цифровые данные при помощи декодера Витерби; последний производит декодирование сверточно-закодированных данных, поступающих из блока демодуляции в соответствии с флажком синхронизации. Применение указанных блоков в вариантах устройств настоящего изобретения позволяет обеспечить следующее. Применение способа многократной модуляции позволяет использовать полосы частот, обеспечивающие хорошее отношение сигнал/шум на несущей частоте (CNR) в канале магнитной записи и воспроизведения. Такую систему легко реализовать применением модуляции при генерации сигнала колебания несущей /называемого также сигналом несущей/, синхронизированного импульсами синхронизации устройства, и при помощи цифровой модуляции. Эффективность записи можно повысить за счет расширения частотных диапазонов до допустимых значений CNR и BER при воспроизведении сигнала. Кроме того, в другом варианте настоящего изобретения продетектированные импульсы синхронизации можно легко определить после демодуляции вводом сигнала синхронизации и отображения значения этого сигнала в начальной точке диаграммы совокупности сигналов. При этом частота появления ошибок может быть снижена с помощью продетектированных импульсов синхронизации при декодировании. Краткое описание чертежей
Вышеуказанные цели и другие преимущества настоящего изобретения будут более понятны при чтении подробного описания предпочтительного варианта со ссылками на следующие прилагаемые чертежи. Фиг. 1. Блок-схема варианта устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, соответствующего настоящему изобретению. Фиг. 2. Схема, поясняющая принцип действия модулятора, приведенного на фиг. 1. Фиг. 3A-3D. Временные диаграммы, поясняющие работу модулятора, приведенного на фиг. 2. Фиг. 4. Подробная блок-схема модулятора, приведенного на фиг. 2. Фиг. 5. Подробная блок-схема модулятора, приведенного на фиг. 4. Фиг. 6A-6C. Чертеж и таблицы, поясняющие компоненты синусоидального сигнала несущей, значения которых хранятся в первом постоянном запоминающем устройстве /ПЗУ = ROM/, приведенном на фиг. 4. Фиг. 7A-7C. Чертеж и таблицы, поясняющие компоненты косинусоидального сигнала несущей, значения которых хранятся во втором ПЗУ, приведенном на фиг. 4. Фиг. 8. Схема, поясняющая принцип действия демодулятора, приведенного на фиг. 1. Фиг. 9. Подробная блок-схема демодулятора, приведенного на фиг. 8. Фиг. 10. Блок-схема другого варианта устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, соответствующего настоящему изобретению. Фиг. 11A-11F. Временные диаграммы, характеризующие работу устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, приведенного на фиг. 1. Фиг. 12. График, поясняющий частотные параметры сигналов, записанных на носителе магнитной записи с помощью устройства, приведенного на фиг. 10. Фиг. 13. Подробная схема блока управления сигналами синхронизации, приведенного на фиг. 10. Фиг. 14A-14E. Временные диаграммы, характеризующие работу блока управления сигналами синхронизации, приведенного на фиг. 13. Фиг. 15. Подробная блок-схема кодера свертки, приведенного на фиг. 10. Фиг. 16. Диаграмма совокупности элементов сигнала, полученная при помощи блока отображения, приведенного на фиг. 10. Фиг. 17. Диаграмма состояний блока отображения, приведенного на фиг. 10. Фиг. 18. Диаграмма, поясняющая совместную работу ПЗУ и нелинейного блока отображения, приведенного на фиг. 10. Фиг. 19. Подробная схема блока детектирования флажка синхронизации, приведенного на фиг. 10. Подробное описание изобретения
Ниже со ссылками на приведенные чертежи дано описание предпочтительных вариантов устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, соответствующего настоящему изобретению. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, соответствующего настоящему изобретению. Устройство магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, соответствующее настоящему изобретению, содержит:
блок кодирования 10, в который входят кодер свертки 11 для сверточного кодирования входных цифровых информационных разрядов, и блок отображения сигналов 12д для одновременной параллельной обработки выходных данных кодера свертки 11, представленных несколькими битами;
блок модуляции 20, содержащий первый и второй фильтры формирования импульсов 21 и 22, которые ограничивают полосы частот выходных сигналов блока отображения 12, а с помощью модулятора 23 производятся модуляция выходных сигналов первого и второго фильтров формирования импульсов 21 и 22;
смеситель пилот-сигнала 30 с генератором пилот-сигнала 31, который генерирует указанных сигнал, а с вторым сумматором 32, в котором пилот-сигнал прибавляется к промодулированным данным модулятора 23;
контроллер записи 40, в который входят: цифро-аналоговый преобразователь /ЦАП = D/A/ 41 - он преобразует выходной сигнал второго сумматора 32 в аналоговый сигнал, усилитель записи 42, обеспечивающий усиление выходного сигнала ЦАП 41, генератор сигнала смещения 43, вырабатывающий сигнал смещения, третий сумматор 44, в котором сигнал смещения прибавляется к выходному сигналу усилителя записи 42;
блок магнитной записи и воспроизведения 50; он содержит головку записи 51 для записи выходного сигнала третьего сумматора 44 - сигнала намагничивания - на носителе магнитной записи 52 и головку воспроизведения 53 для считывания /воспроизведения/ сигнала намагничивания с носителя магнитной записи;
контроллер воспроизведения 60, который содержит: усилитель воспроизведения 61, усиливающий считанный головкой воспроизведения 53 сигнал; фазовращатель 62, который сдвигает фазу выходного сигнала усилителя воспроизведения 61; фильтр нижних частот 63 - он выделяет считанный сигнал, подвергнутый квадратурной амплитудной модуляции, из выходного сигнала фазовращателя 62; аналого-цифровой преобразователь /АЦП = A/D/ 64, который преобразует выходной сигнал фильтра нижних частот 63 в цифровой сигнал; полосовой компенсатор 65 для выравнивания выходного сигнала АЦП 64;
блок восстановления несущего колебания 70, в котором находятся: полосовой фильтр /BPF/ 71 для детектирования пилот-сигнала, поступившего от фазовращателя 62; узел фазовой автоподстройки частоты /ФАПЧ = PLL/ 72 для выделения сигнала синхронизации, частота которого равна частоте сигнала несущей, из выходного сигнала полосового фильтра 71;
блок демодуляции 80, который содержит демодулятор 81 для детектирования выходного сигнала полосового компенсатора 65, а также первый и второй согласующие фильтры 82 и 83, которые ограничивают полосы частот выходных сигналов демодулятора 81;
подаватель шумов 90, который содержит: первый и второй дециматоры 91 и 92 для прореживания выходных сигналов первого и второго согласующих фильтров 82 и 83, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум /с/ ш = S/N/; первый 93 и второй 94 компенсаторы основной полосы частот, с помощью которых производится выравнивание выходных уровней сигналов первого и второго дециматоров 91 и 92; третий и четвертый дециматоры 95 и 96 для повторного прореживания выходных сигналов первого и второго компенсаторов 93 и 94 основной полосы частоты;
блок декодирования 100, в котором находятся детектор сигналов синхронизации 101 для выделения сигналов синхронизации из выходных сигналов третьего и четвертого дециматоров 95 и 96 и декодер 102 для декодирования выходных сигналов третьего и четвертого дециматоров 95 и 96 в соответствии с продетектированным сигналом синхронизации. Ниже дано описание работы устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, приведенного на фиг. 1. Как видно на фиг. 1 входные информационные двоичные разряды, пройдя через кодер свертки 11, выдаются в виде k бит; при этом m бит не кодируются, а n бит кодируются в соотношении n/k. Сверточный код - это внеблочный сигнал, который обуславливает воздействие предшествующих данных на последующие и в значительной мере исправляет пакет ошибок. Однако совместная работа кодера свертки 11 и блока отображения сигнала 12 подобна операции кодирования группы данных. Поэтому обычно работа узлов кодирования и модуляции рассматривалась отдельно, но в данном изобретении используются последовательно включенные кодер свертки и модулятор, работающие подобно устройству кодовой модуляции Треллис-Ангербоека /ТСМ/. Способ канального кодирования Ангербоека повышает выигрыш при кодировании за счет того, что в декодере Витерби при кодировании снижаются ошибки детектирования и за счет максимизации эвклидова расстояния между сигналами. Иначе говоря, во избежание применения обычного способа раздельного кодирования и модуляции, к которому относится способ канального кодирования Ангербоека, следует использовать сверточное кодирование и таким образом обеспечить максимальное эвклидово расстояние на фазовой диаграмме промодулированного сигнала за счет взаимно согласованного соотношения между операциями кодирования и модуляции. Поэтому k бит на выходе кодера свертки 11 кодируются при максимальном эвклидовом расстоянии между кодами, что позволяет минимизировать ошибки детектирования при декодировании. При вводе в блок отображения сигнала 12 k закодированных бит и m незакодированных бит они представляются в виде /m + k/ бит, которые можно модулировать по-отдельности в виде полусуммы (m + k)/2 бит, а затем в синфазный /1/ и квадратурный /Q/ каналы, соответствующие первому и второму фильтрам формирования импульсов 21 и 22. Таким образом, значительно больше чем /m + k/ бит может быть введено в виде дополнительных разрядов. Первый и второй фильтры формирования импульсов 21 и 22 содержат фильтры нижних частот, которые ограничивают полосы частот и формируют колебания, исключая межсимвольные помехи /ISI/. Таким образом, в модуляторе 23 производится квадратурная амплитудная модуляция и модуляция фазово-манипулированным сигналом, в результате чего получают г бит, проходящих через первый и второй фильтры формирования импульсов 21 и 22; эти г бит имеют ограниченные частотные спектры в основной полосе частот, что исключает внутреннюю модуляцию. Генератор пилот-сигнала 31 выдает пилот-сигнал, частота которого 2 f-с равна удвоенной частоте несущего колебания f-c; этот сигнал используется для восстановления несущего колебания и подается на первый вход второго сумматора 32. Второй сумматор 32 производит сложение пилот-сигнала и промодулированного содержащего г бит сигнала и выдает сигнал с S двоичными разрядами. Цифроаналоговый преобразователь 41 преобразует выходной сигнал второго сумматора 32 в аналоговый сигнал, который усиливается усилителем записи 42. Генератор сигнала смещения 43 выдает сигнал смещения с частотой fb, который вводится в полосу частот записываемого сигнала, в результате чего получают определенное соотношение между ним и максимальной частотой fн /см. уравнение 1/:
fb
3fн (1)В третьем сумматоре 44 происходит сложение выходного сигнала усилителя записи 42 с сигналом смещения и запись полученной суммы сигналов на носителе магнитной записи 52 в виде сигнала намагничивания при помощи головки записи 51. Сигнал смещения - это сигнал коррекции петли гистерезиса сигнала намагничивания. Демодуляция сигнала производится выполнением в обратном порядке той последовательности операций, которая описана выше применительно к модуляции сигнала. После того, как записанный на носителе магнитной записи промодулированный сигнал будет считан головкой воспроизведения 53 он усиливается усилителем воспроизведения 61. Фазовращатель 62 сдвигает фазу выходного сигнала усилителя воспроизведения 61 на 90o для компенсации сдвига фазы на 90o, обусловленного дифференциальной характеристикой канала магнитной записи. Фильтр нижних частот /LPF/ 63 из выходного сигнала фазовращателя 62 выделяет основную полосу частот с помодулированным сигналом. АЦП 64 преобразует выходной сигнал фильтра нижних частот 63 в цифровой сигнал с с-битами и через полосовой компенсатор 65 вводит его в демодулятор 81. Полосовой компенсатор 65 корректирует искажения и дефекты сигналов, вызванные их прохождением по каналу передачи данных. Полосовой фильтр 71 выделяет полосу частот с пилот-сигналом, который находится среди сигналов, усиленных усилителем воспроизведения 61. Узел фазовой автоподстройки частоты /PLL/ 72 выделяет сигналы синхронизации модуляции /несущее колебание/ с частотой r МГц из выходного сигнала полосового фильтра 71 и вводит этот сигнал в демодулятор 81. На входы демодулятора 81 поступают выходной сигнал полосового компенсатора 65 и синхроимпульс из узла ФАПЧ 72; демодулятор генерирует первый и второй сигналы несущих, которые в виде балансно-модулированных колебаний поступают в каналы 1 и Q. Таким образом, демодулятор 81 в два канала выдает содержащие по d бит демодулированные сигналы, формируя сверточно-кодированные данные. Первый и второй согласующие фильтры 82 и 83 ограничивают полосы частот выходных сигналов демодулятора 81. Эти фильтры предотвращают модуляцию, обусловленную межсимвольными помехами и характеристиками первого и второго фильтров формирования импульсов 21 и 22 при модуляции входных данных. Отметим, что межсимвольные помехи возникают при считывании сигнала и обусловлены частотной характеристикой блока магнитной записи и воспроизведения 50. Таким образом, поскольку сверточно-закодированные данные демодулятора 81 имеют ограниченную полосу частот из-за прохождения сигналов через первый и второй согласующие фильтры 82 и 83, то ограничивается уровень шума и улучшается отношение С/Ш. С помощью первого и второго дециматоров 91 и 92 производится прореживание выходных данных первого и второго согласующих фильтров 82 и 83. При этом ограничение полосы частот и понижение частоты сигнала синхронизации соответственно производятся первым и вторым согласующими фильтрами 82 и 83 и первым и вторым дециматорами 91 и 92. Первый и второй компенсаторы основной полосы частот 93 и 94 выравнивают сигналы каналов 1 и Q, получаемые от первого и второго дециматоров 91 и 92. Третий и четвертый дециматоры 95 и 96 повторно прореживают выходные сигналы первого и второго полосовых компенсаторов 93 и 94 и вводят их в детектор сигналов синхронизации 101 и в декодер 102. Суммирование сигналов и снижение частоты синхроимпульсов соответственно производится при помощи первого и второго компенсаторов основной полосы частот 93 и 94 и с помощью третьего и четвертого дециматоров 95 и 96. Отметим, что двойное прореживание производится с целью повышения стабильности устройства за счет снижения частоты следования синхроимпульсов. Детектор сигналов синхронизации 101 выделяет сигнал синхронизации из выходных сигналов третьего и четвертого дециматоров 95 и 96 и вводит их в декодер 102. Декодер 102 декодирует промодулированные сигналы каналов 1 и Q в соответствии с сигналом синхронизации. Здесь в качестве декодера используется декодер Витерби. Таким образом, декодер 102 производит декодирование путем выбора канала с самым коротким расстоянием Хэмминга в последовательной группе принятых данных, обеспечивая декодирование с максимальным правдоподобием /MLD/. На фиг. 2 приведена схема, поясняющая принцип действия модулятора, указанного на фиг. 1. Рассмотрим работу этого модулятора при условии, что данные вводятся в каналы 1 и Q по-отдельности, первый и второй сигналы несущей /т.е. сигналы, сдвинутые на 90o/ на эти данные умножаются и полученные два сигнала суммируются; в результате на выходе модулятора получают квадратурный амплитудно-модулированный сигнал и колебание, преобразованное с помощью фазовоманипулированного сигнала. Обычно такие сигналы получают аналоговыми средствами, но в данном изобретении предлагается обработка сигналов цифровыми способами, что снижает искажение сигналов, обусловленное шумом и воздействием окружающей среды. Иначе говоря, приведенный на фиг. 1 модулятор 23 представляет собой квадратурный амплитудный модулятор /QAM/. Модулятор 23 подает сигнал несущей в первый генератор несущей частоты 24 в соответствии с частотой синхронизации, как это видно на фиг. 2. Первый сигнал несущей C1 (t), который может характеризоваться уравнением (2), обеспечивает получение сигнала с i битами, вводимого в первый балансный модулятор 25. C1(t) = A
sin
ct (2)Первый модулятор 25 производит балансную модуляцию сигнала, содержащего (m + k)/2 бит /сигнал поступает по каналу 1 от первого фильтра формирования импульса 21/, и первого сигнала несущей; полученный сигнал с p битами подается в первый вход первого сумматора 27. Одновременно второй сигнал несущей C2(t), который сдвинут по фазе на
90o относительно первого сигнала несущей C1, который выдается генератором несущей частоты 24, может быть описан уравнением /3/. Второй балансный модулятор 26 производит балансную модуляцию второго сигнала несущей и сигнала, содержащего (m + k)/2 бит/ этот сигнал поступает по каналу Q от второго фильтра формирования импульса 22/; полученный сигнал с q битами подается во второй вход первого сумматора 27. C2(t) = Acosct (3)Положим, что выходной сигнал первого сумматора 27 определяется функцией S(t) согласно уравнению /4/; этот сигнал с r битами поступает во второй вход сумматора 32. S(t) = (m+k)/2
Acosct+(m+k)/2Asinct (4)На фиг. 3A показан синхроимпульс модуляции, который используется при операции модуляции; на фиг. 3B показана операция параллельного ввода (m + k)/2 бит по каналу 1; на фиг. 3C показан первый сигнал несущей, параллельно вводимый как сигнал с i битами; на фиг. 3D показаны квадратурные амплитудно-модулированные сигналы, которые выдаются первым сумматором 27. На фиг. 3A-3D в виде примера показаны операции при модуляции сигналов канала 1; одновременно такие же операции производятся с сигналами канала Q. На фиг. 4 приведена блок-схема предложенного в данном изобретении модулятора, в котором используется принцип работы модулятора, показанного на фиг. 2. Характерной особенностью предложенного в настоящем изобретении модулятора является то, что обработка промодулированного сигнала производится цифровыми средствами, начиная с ввода сигнала до его вывода. Приведенный на фиг. 4 модулятор содержит следующие узлы:
первый генератор сигнала несущей 24 с первым ПЗУ 241, в котором хранятся значения первого сигнала несущей, представляющие элементы синусоидального колебания /см. уравнение 2/; здесь же находится второе ПЗУ 242, в котором хранятся значения второго сигнала несущей, представляющие элементы косинусоидального колебания /см. уравнение 3/;
первый балансный модулятор 25, в котором имеются: первая объединительная схема 251 с вентилем И, в которой производится объединение данных канала 1, поступающих от первого фильтра формирования импульсов 22, и первого сигнала несущей, получаемого из первого ПЗУ 241; первая объединительная схема сумматора 252, в которой производится сложение выходного сигнала первой объединительной схемы 251 с вентилем И; первый фиксатор 253 для временного хранения выходных данных первой объединительной схемы сумматора 252;
второй балансный модулятор 26, в котором имеются: вторая объединительная схема 261 с вентилем И, в которой производится объединение данных канала Q, поступающих от второго фильтра формирования импульсов 23, и второго сигнала несущей, получаемого из второго ПЗУ 242; вторая объединительная схема сумматора 262, в которой производится сложение выходного сигнала второй объединительной схемы 261 с вентилем И; второй фиксатор 263 для временного хранения выходных данных второй объединительной схемы сумматора 262;
первый сумматор 27, содержащий: третью объединительную схему сумматора 271 для сложения выходных сигналов первого и второго фиксаторов 253 и 263 /т. е. для сложения промодулированного сигнала с p битами, проходящего по каналу 1, и промодулированного сигнала с q битами, проходящего по каналу Q/; третий фиксатор 272 для временного хранения выходного сигнала третьего объединительного сумматора 271, т.е. квадратурного амплитудно-модулированного сигнала с r битами. На фиг. 5 приведена подробная блок-схема модулятора, указанного на фиг. 4. Здесь первый умножитель 250 соответствует первой объединительной схеме 251 с вентилем И и первой объединительной схеме сумматора 252, приведенных на фиг. 4. Второй умножитель 260 соответствует второй объединительной схеме 261 с вентилем И и второй объединительной схеме сумматора 262. Первый - третий фиксаторы 253, 263 и 272 представляют D-триггеры, а третья объединительная схема сумматора 271 соответствует сумматору. Ниже рассмотрена работа приведенного на фиг. 4 модулятора со ссылками на фиг. 5 - 7C. На фиг. 4 видно, что если входные цифровые данные подаются по каналам 1 и Q и соответственно вводятся в первую и вторую объединительные схемы 251 и 261 с вентилями И, то цифровые данные /первый сигнал несущей/ элементов синусоидального колебания, хранимые в первом ПЗУ 241, и данные канала 1 умножаются в первой объединительной схеме 251 с вентилем И, затем суммируются в первой объединительной схеме сумматора 252, после чего запоминаются в первом фиксаторе 253. Цифровые данные /второй сигнал несущей/ элементов косинусоидального колебания, хранимые во втором ПЗУ 242, и данные канала Q умножаются во второй объединительной схеме 261 с вентилем И, затем суммируются во второй объединительной схеме сумматора 262, после чего запоминаются во втором фиксаторе 263. Третья объединительная схема сумматора 271 производит объединение сигналов каналов 1 и Q, и через третий фиксатор 272 выдает квадратурный амплитудно-модулированный сигнал. Таким образом, происходит умножение входных данных Di и несущей Ci и выдается сигнал Mi. Здесь ссылочная буква i обозначает целые числа от 1 до n. Примеры формирования несущих частот, характеризующие способ цифрового формирования данных, приведены на фиг. 6A-7C. На фиг. 6A показано, как производится дискретизация сигнала несущей с частотой 5,332 МГц. Здесь показано синусоидальное колебание первого сигнала несущей C1(t), частота которого К МГц; на оси абсцисс этого графика указаны номера адресов от 0 до 2n - 1, а на оси ординат указаны уровни квантования с соответствующими значениями амплитуды. Если адреса и амплитуды разделить на подгруппы, соответственно содержащие 10 и 4 бита, то получим таблицу, приведенную на фиг. 6B. Эта таблица поясняет соотношение между адресами и амплитудами, которое выражается соотношением
y = sin(2n-2/90)
m,где y - эквидистанция /равноудаленность/ амплитуд. Если в этом случае данные таблицы считывать при помощи сигналов синхрогенератора, работающего с частотой 26 МГц, то можно считать всего лишь 4,876 значений, что следует из отношения 26 МГц: 5,332 МГц = 4,876. В результате получаем 1024 : 4,876 = 210, т.е. 1024 адреса непрерывно считываются через интервалы, соответствующие 210 адресам. Если эту операцию повторить, то после выполнения 513 операции будет еще раз считано то же значение, что и при первоначальном считывании адреса. Затем остальные 512 значений отбрасываются и лишь повторяющиеся 512 значений используются для составления таблицы с помощью ПЗУ, которым является первое ПЗУ 241. На фиг. 6C приведена таблица данных, составленная на основе указанного выше соотношения. Из таблицы видно, что при каждом поступлении синхроимпульса происходит последовательное считывание повторяющихся сигналов из столбца с действительными адресами от 0 до 511. На фиг. 7A показано колебание второго сигнала несущей C2(t), частота которого К МГц; на оси абсцисс этого графика указаны номера адресов от 0 до 2n- 1, а на оси ординат указаны уровни квантования с соответствующими значениями амплитуды. В таблице на фиг. 7B приведены данные, характеризующие соотношение между адресами и амплитудами, причем параметр y определяет изменение амплитуды при каждом нарастании значения адреса на единицу. Из таблицы на фиг. 7C видно, что при указанном соотношении при каждом поступлении сигнала происходит считывание последовательно повторяющихся данных из столбца действительных адресов со значениями от 0 до 511. При этом хранимое в памяти по данному адресу значение представляет сигнал второй несущей в виде косинусоидального колебания, элементы которого хранятся во втором ПЗУ 242. На фиг. 8 приведена блок-схема, поясняющая принцип действия указанного на фиг. 1 демодулятора, операции которого выполняются в обратном порядке по сравнению с операциями при модуляции. На фиг. 8 видно, что входной промодулированный сигнал поступает на первые входы третьего и четвертого балансных модуляторов 85 и 86. Первый и второй сигналы несущих, которые вырабатываются вторым генератором несущих частот 84, под воздействием сигнала синхронизации с частотой fc подаются на вторые входы третьего и четвертого балансных модуляторов 85 и 86 соответственно. Второй сигнал несущей с соответствующими элементами косинусоидального колебания подается в четвертый балансный модулятор 86 и представляет собой сигнал, сдвинутый по фазе на 90o относительно сигнала первой несущей с элементами синусоидального колебания. Промодулированные входные сигналы подвергаются балансной модуляции соответственно в третьем и четвертом модуляторах 85 и 86 с помощью двух сигналов несущих частот. На фиг. 9 приведена схема демодулятора, который используется в другом варианте настоящего изобретения и указан на фиг. 1. На фиг. 9 видно, что второй генератор несущих частот 84 содержит третье ПЗУ 841, в котором хранятся значения элементов синусоидального колебания первого сигнала несущей, и четвертое ПЗУ 842, в котором хранятся значения элементов косинусоидального колебания второго сигнала несущей. Хранимые в этих ПЗУ данные подобны тем, которые хранятся в первом и втором ПЗУ 241 и 242, как это пояснялось выше со ссылкой на фиг. 6A - 7C. Третий балансный модулятор 85 содержит четвертую объединительную схему 851 с вентилем И, в которой производится объединение выходного промодулированного сигнала, поступившего от полосового компенсатора 65, и первого сигнала несущей, выданного третьим ПЗУ 841. Здесь находятся четвертая объединительная схема сумматора 852, в которой происходит сложение выходного сигнала четвертой объединительной схемы 851 с вентилем И, и четвертый фиксатор 853 для временного хранения выходных данных четвертой объединительной схемы сумматора 852. Четвертая объединительная схема 851 с вентилем И и четвертая объединительная схема сумматора 852 представляют собой умножители. Четвертый балансный модулятор 86 содержит пятую объединительную схему 861 с вентилем И, в которой производится объединение выходного промодулированного сигнала, поступившего от полосового компенсатора 65, и второго сигнала несущей, выданного четвертым ПЗУ 842. Здесь находятся пятая объединительная схема сумматора 862, в которой происходит сложение выходного сигнала пятой объединительной схемы 861 с вентилем И, и пятый фиксатор 863 для временного хранения выходных данных пятой объединительной схемы сумматора 862. Пятая объединительная схема 861 с вентилем И и пятая объединительная схема сумматора 862 представляют собой умножители. На фиг. 10 приведена блок-схема устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, соответствующего другому варианту изобретения. Устройство магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов, соответствующее другому варианту изобретения, содержит:
блок вставки сигналов синхронизации 110 для ввода этих сигналов в поступающие цифровые данные;
контроллер сигналов синхронизации 120 для синхронизации работы всего устройства;
мультиплексор 130 для селективного вывода сигналов, поступивших из блока вставки сигналов синхронизации 110, в соответствии с флажком синхронизации, который выдается контроллером сигналов синхронизации 120;
блок кодирования 140, в котором находятся: буфер 141 для временного хранения части двоичных разрядов, которые параллельно передаются вместе с данными, поступающими из мультиплексора 130; кодер свертки 142 для ввода остальных двоичных разрядов между данными, которые выдаются мультиплексором 130 с учетом выигрыша при кодировании и частоты появления ошибок по битам; блок отображения 143, с помощью которого устанавливается соотношение между точками сигнала кодера свертки 142, в результате чего выигрыш при кодировании возрастает при операции декодирования;
блок модуляции 150, содержащий: первый и второй фильтры формирования импульсов 151 и 152, которые ограничивают значения ширины основной полосы частот данных каналов 1 и Q, поступающих из блока отображения 143, и устраняют межсимвольные помехи; модулятор 153 для генерации несущей с помощью данных таблицы, хранимых в ПЗУ, а также для квадратурной амплитудной модуляции и модуляции фазово-манипулированным сигналом двух выходных сигналов блока отображения 143 при помощи несущего колебания;
смеситель пилот-сигнала, в котором находятся генератор пилот-сигнала 161, облегчающий демодуляцию при синхронизированной частоте несущей, и первый сумматор, с выхода которого пилот-сигнал вводится в промодулированные данные модулятора 153;
контроллер записи 170; он содержит цифроаналоговый преобразователь /ЦАП/ 171 для преобразования выходного сигнала первого сумматора 162 в аналоговый сигнал; генератор сигнала смещения 172, напряжение которого позволяет использовать линейные участки характеристики намагничивания, учитывая нелинейности характеристик магнитных каналов; второй сумматор 173 для сложения сигнала смещения генератора 172 и выходного сигнала ЦАП 171;
блок магнитной записи и воспроизведения 180; он содержит головку записи 181 для записи выходного сигнала второго сумматора 173 /сигнала намагничивания/ на носителе магнитной записи 182 и головку воспроизведения 183 для считывания /воспроизведения/ сигнала намагничивания с носителя магнитной записи 182;
контроллер воспроизведения 190, в котором находятся: АЦП 191 для аналого-цифрового преобразования сигнала, считанного головкой воспроизведения 183; компенсатор воспроизведения 192 для компенсации фазовых искажений, обусловленных дифференциальными характеристиками канала воспроизведения сигнала магнитной записи, и ослабления амплитуды сигнала;
блок восстановления несущей 200 с полосовым фильтром /BPF/ 201 для выделения частотных полос с пилот-сигналом из считанного головкой воспроизведения 183 сигнала; здесь находится блок воспроизведения несущей 202, который содержит узел ФАПЧ для детектирования сигнала синхронизации, частота которого равна частоте сигнала несущей, полученного от полосового фильтра 201;
блок демодуляции 210, содержащий: демодулятор 211 для детектирования промодулированных сигналов каналов 1 и Q при помощи воспроизведенной несущей; первый и второй компенсаторы нижних частот 212 и 213 для коррекции амплитуды и фазы выходных сигналов демодулятор 211;
детектор флажка синхронизации 220 для выделения флажка синхронизации из демодулированных сигналов, полученных от первого и второго компенсаторов нижних частот 212 и 213;
декодер Витерби, в котором находятся: вычислительная схема 231 для определения оценочного значения ветви и оценки распределенных по каналам 1 и Q данных, поступивших из первого и второго компенсаторов нижних частот 212 и 213; узел сумматора/компаратора/селектора 232 для сравнения значений оценки ветви в соответствии с определенными состояниями диаграммы Треллиса, построенной на оси времени, и выборки наименьшего оценочного значения; запоминающее устройство состояния 233 для хранения выходных сигналов узла сумматора/компаратора/селектора 232; запоминающее устройство невычерченного прогона 234 для декодирования информации из сохранивших работоспособность каналов согласно соответствующим состояниям. Ниже описана работа проведенного на фиг. 10 устройства магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов со ссылками на фиг. 11A - 11F. Если цифровой сигнал с m битами /фиг. 11A/ подается в блок вставки сигнала синхронизации 110 и в цифровые данные сигнал синхронизации вводится в соответствии с импульсами синхронизации /фиг. 11B/, то получают сигнал /фиг. 11C/, вводимый в мультиплексор 130. Сигнал /фиг. 11C/, к которому при помощи блока вставки 110 прибавлен сигнал синхронизации, мультиплексором 130 выдается в виде n-разрядного сигнала. Из этих разрядов /n-2/ бита параллельно сдвигаются и вводятся в буфер 141, а оставшиеся два бита поступают в кодер свертки 142. Флажок синхронизации /фиг. 11D/ выдается блоком вставки сигнала синхронизации 110 синхронно с импульсами синхронизации устройства /фиг. 11B/, поступающими в контроллер сигналов синхронизации 120, который является блоком синхронизации устройства. Контроллер сигналов синхронизации 120 в кодер свертки 142 выдает синхроимпульсы, которые имеют "низкое" значение при вводе сигналов синхронизации и "нормальное" значение при вводе достоверных данных, см. фиг. 11E. Выходные сигналы мультиплексора 130 через кодер свертки 142 поступают в блок отображения 143 тогда, когда флажок синхронизации на фиг. 11F имеет "низкое /0/" значение; отметим, что кодер свертки 142 не работает, когда флажок синхронизации имеет "высокое /1/" значение. Если флажок синхронизации "высокого /1/" состояния подается на вход S блока отображения 143, то сигнал синхронизации отображается в начальной точке диаграммы совокупности элементов сигнала. Сигналы, распределенные блоком отображения 143 по каналам 1 и Q, поступают в модулятор 153 через первый и второй фильтры формирования импульсов 151 и 152, которые не создают межсимвольных помех и ограничивают полосы частот до значений, соответствующих ширине полосы каналов магнитной записи. Структура и принцип действия модулятора 153 подобны тому модулятору, который описан со ссылками на фиг. 2-7. Поступающий в модулятор 153 сигнал представляет балансно-модулированное колебание с несущей, синхронизированной импульсами синхронизации устройства /фиг. 11B/. К выходному сигналу модулятора 153 прибавляется пилот-сигнал, частота которого в два раза больше частоты несущей. Пилот-сигнал вырабатывается генератором пилот-сигнала 161 и подается в первый сумматор 162. Генератор пилот-сигнала 161 - это блок, необходимый для демодуляции сигнала. Воспроизведение пилот-сигнала и синхронизация считанного сигнала производятся при помощи синхроимпульсов генератора несущего колебания 202, сигналы которого используются при демодуляции. Генератор несущего колебания 202 входят в узел фазовой автоподстройки частоты. Промодулированный сигнал с введенным пилот-сигналом преобразуется в аналоговый сигнал при помощи ЦАП 171. В этом же блоке генератор сигналов смещения 172 вырабатывает сигнал смещения, частота которого в три раза больше частоты промодулированного сигнала. Сигнал смещения прибавляется к промодулированному колебанию, преобразованному в аналоговый сигнал, и подученное колебание проходит по каналу магнитной записи, в котором используются линейные элементы, обеспечивающие определенную характеристику намагничивания в этом канале. Частотный спектр сигналов, записанных на носителе магнитной записи, показан на фиг. 12. Из сигналов, считанных с носителя магнитной записи 182, пилот-сигнал выделяется полосовым фильтром 201. Генератор несущего колебания 202 воспроизводит несущее колебание синхронно со считыванием сигнала и подает свой сигнал в демодулятор 211. Сигнал магнитного канала /считанный с носителя магнитной записи/ преобразуется в цифровые данные с помощью АЦП 191. Искажения сигнала, обусловленные его прохождением по указанному каналу, устраняются при помощи компенсатора воспроизведения 192, с выхода которого сигналы подаются в демодулятор 211. Компенсатор воспроизведения 192 содержит схему коррекции фазового сдвига на 90o для исправления дифференциальной характеристики магнитного канала и схему коррекции ослабления амплитуды сигнала. Выходной сигнал компенсатора воспроизведения 192 умножается на сигнал несущей, выданный блоком воспроизведения несущей 202, и детектируется в демодуляторе 211. Частота и фаза выходных сигналов указанного демодулятора компенсируются первым и вторым компенсаторами нижних частот 212 и 213, а затем декодируется декодером Витерби 230. Детектор флажка синхронизации 220 управляет работой декодера Витерби 230 с помощью флажка синхронизации, выделенного из демодулированных сигналов, поступивших из первого и второго компенсаторов нижних частот 212 и 213, и декодирует исходные данные. Для этого запрещается выдача данных запоминающего устройства 234 невычерченного прогона при "высоком /1/" значении флажка синхронизации. Поступившие по каналам 1 и Q в декодер Витерби 230 данные определяются как значения оценок соответствующих ветвей при помощи вычислительной схемы для определения оценочного значения ветви 231, а затем направляются в узел сумматора /компаратора/ селектора 232 и в запоминающее устройство состояния 233. Вычислительная схема 231, которая определяет значение оценки входных и закодированных данных, соответственно рассчитывает все значения в каналах 1 и Q; возводит в квадрат соответствующее значение; суммирует те данные каналов 1 и Q, которые имеют соответствующие сигналу точки на диаграмме совокупности элементов сигнала, извлекает корни из этих значений. Таким образом, вычисляются все 32 точки сигнала. Узел сумматора/компаратора/ селектора 232 суммирует значения, полученные от вычислительной схемы для определения оценочного значения ветви 231, и от запоминающего устройства состояния 233, сравнивает значения оценок с соответствующими данными состояний на диаграмме Треллиса /диаграмма состояний на временной шкале приведена на фиг. 16/, выбирает наименьшее значение оценки для повторного ввода в запоминающее устройство состояния 233, передает информацию о соответствующих состояниях по работоспособным каналам в запоминающее устройство данных невычерченного прогона 234; в результате получают декодированные окончательные данные. Иначе говоря, в узле сумматора/компаратора/селектора происходит сложение текущего и существующего значений оценок каналов, определение минимальной оценки для выбранного сигнала канала и нового значения оценки. На фиг. 13 приведена подробная блок-схема контроллера сигналов синхронизации, показанного на фиг. 10. Здесь цифрой 121 обозначен делитель частоты, цифрами 122, 125 и 126 отмечены D-триггеры, цифрами 123 и 124 обозначены инверторы, а цифрой 127 - вентиль И. Описание работы этого контроллера сопровождается ссылками на фиг. 14A-14E. Предположим, что частота следования импульсов синхронизации устройства равна Q МГц. Указанная частота в делителе частоты 121 делится в отношении Q/n. Полученный сигнал с новой частотой следования импульсов /фиг.14B/ в качестве сигнала синхронизации подается как в блок отображения 143, приведенный на фиг. 10, так и на вход синхронизации CLKD-триггера 122. Здесь частота сигнала делится на два и в качестве синхроимпульсов подается в мультиплексор 130, приведенный на фиг. 10. Из инвертора 123 сигнал поступает на вход DD-триггера 125, который работает как фиксатор, и на вход синхронизации CLKD-триггера 126. Флажок синхронизации /фиг. 14A/ подается на вход включения /GD-триггера 125 и через инвертор 124 на вход DD-триггера 126. Выходной сигнал /фиг. 14C/ D-триггера 125 в качестве синхроимпульса поступает в кодер свертки 142, указанный на фиг. 10. Инвертированный сигнал с выхода /QD-триггера 126 /фиг. 14F/ логически умножается на флажок синхронизации /фиг. 14A/ с помощью вентиля И 127 и полученный выходной сигнал /фиг. 14E/ подается на вход S включения блока отображения 143, приведенного на фиг. 10. Импульсы синхронизации устройства в качестве синхроимпульсов адресов вводятся в модулятор 153 и в генератор пилот-сигнала 161, как это видно на фиг. 10. Отметим, что пока флажок синхронизации /фиг. 14A/ соответствует "1", кодер свертки 142 не работает. Когда же этот флажок имеет значение "0" кодер свертки 142 производит кодирование поступивших двухразрядных данных и выдает 3 бита. Подробная блок-схема кодера свертки 142 приведена на фиг. 15. Здесь цифрами 241 - 245 обозначены D-триггеры, а цифрами 246-248 отмечены вентили исключающее ИЛИ /XOR/. Пояснение работы приведенного на фиг. 15 кодера сопровождается ссылками на фиг. 16 - 18. Выданный D-триггером 125 синхроимпульс /фиг. 14C/ поступает на входы CLKD-триггеров 241 - 245. Из мультиплексора 130 двухразрядные данные поступают на входы D-триггеров 241 - 245. Выходной сигнал D-триггера 241 подается на вход DD-триггера 242 и на первый вход XOR 247, а выходной сигнал D-триггера 242 подается на первый вход XOR 246 и на первый вход XOR 248. Выходной сигнал D-триггера 243 поступает на вход DD-триггера 244, на второй вход XOR 246 и на четвертый вход XOR 248, а выходной сигнал D-триггера 244 подается на вход DD-триггера 245 и на третий вход XOR 247. Выходной сигнал D-триггера 245 поступает на второй вход XOR 247 и на третий вход XOR 248. Выходной сигнал XOR 246 соответствует самому младшему закодированному разряду, выходной сигнал XOR 247 соответствует старшему разряду, а XOR 248 - самому старшему двоичному разряду. Логические состояния входных и выходных сигналов, соответствующие данному состоянию, и следующие состояния приведенного на фиг. 15 кодера свертки указаны в таблице логических состояний, приведенной ниже. Схема кодера свертки 142 такова, что исключает катастрофическую ситуацию, при которой ошибка распространяется бесконечно; наоборот, частота появления ошибок при декодировании снижается. Выходной сигнал кодера свертки 142 в виде /n +1/ бит отображается как совокупность элементов сигнала, приведенная на фиг. 16, которые поступают по каналам 1 и Q. На фиг. 16 начальная точка находится там, где отображаются синхронизированные данные. Сигналы синхронизации отображаются у начальной точки, хотя флажок синхронизации, выданный контроллером сигналов синхронизации 120, не прошел через кодер свертки 142 и имеет значение "1". В то же время сигнал синхронизации более достоверен, что облегчает выделение флажка синхронизации, поступающего от детектора 220. В совокупности элементов сигнала, приведенной на фиг. 16, сигналы отображаются так, что возрастает выигрыш при кодировании. Обусловлено это тем, что параллельно смещаемые участки соответствуют группе, которая распределяется дальше всех, а смещенный сигнал того же состояния представляет группу, распределенную несколько дальше среди сигналов, закодированных в соответствии с диаграммой состояния на фиг. 17. Соответствующие группы, разделенные на 8 множеств, представляются в следующем виде. C0 = [00000(0), 01101(13), 10111(23), 110111(27)],
C1 = [00001(1), 01010(10), 10110(14), 11000(24)],
C2 = [00101(5), 01001(9), 10011(19), 11100(28)],
C3 = [00100(4), 01000(8), 10010(18), 11111(31)],
C4 = [00011(3), 01100(12), 10110(22), 11010(26)],
C5 = [00110(6), 10000(16), 10100(20), 11101(29)],
C6 = [00010(2), 01011(11), 10000(15), 11001(25)],
C7 = [00111(7), 10001(7), 10101(21), 11110(30)]
На фиг. 18 приведена схема, поясняющая составление таблицы ПЗУ, когда блок отображения входит в ПЗУ. На фиг. 19 приведена подробная блок-схема детектора флажка синхронизации, указанного на фиг. 10. Здесь цифрами 221 и 222 обозначены первый и второй компараторы, 224 - это счетчик, 226 - D-триггер, А1 - А5 - вентили И, N1 - вентиль ИЛИ НЕ, OR1 и OR2 - вентили ИЛИ. Ниже поясняется работа детектора флажка синхронизации, приведенного на фиг. 19. На фиг. 19 видно, что сигналы каналов 1 и Q, поступающие от первого и второго компенсаторов нижних частот 212 и 213, показанных на фиг. 10, сравниваются с определенной комбинацией синхроимпульсов в компараторах 221 и 222. Полученные при этом данные логически умножаются в первом вентиле И А1 и вводятся в сдвиговый регистр 223. Комбинация синхроимпульсов, которая представляет предопределенные эталонные значения флажков синхронизации, соответствует "0000", поскольку они отображаются в начальной точке. Значения "1111", "1101" или "1011", выданные сдвиговым регистром 223, детектируются во втором и третьем вентилях И А2 и A3 и вводятся в порт загрузки /LOAD счетчика 224 через вентиль ИЛИ OR1 и вентиль ИЛИ НЕ N0R1. Если сигнал поступает в порт загрузки /LOAD счетчика 224, то последний ведет подсчет, т.к. повторяется число синхроимпульсов, которые синхронизируют флажки синхронизации. Если подсчитанные значения представляют данные, соответствующие тем точкам, в которых "большой" интервал флажка синхроимпульса начинается и заканчивается, то они подаются на вход синхронизации D-триггера 225 через четвертый и пятый ИЛИ OR2; флажок синхронизации выдаются D-триггером 225. Сигнал, подсчитанный столько раз, сколько частота флажка синхронизации определялась отрицательной логикой, суммируется с сигналом, который сравнивался компараторами 221 и 222, и через вентиль ИЛИ HE N0R1 вводится в порт загрузки /LOAD. Флажок синхронизации поступает в декодер Витерби 400 /вероятно 230. Примеч. пер./. Как отмечалось выше соответствующее настоящему изобретению устройство магнитной записи и воспроизведения цифровых сигналов повышает эффективность использования полосы частот за счет многократной цифровой модуляции, которая применяется в технике связи. Кроме того, это устройство обеспечивает высокое качество записи за счет низкой частоты появления ошибок при воспроизведении данных и повышает скорость записи двоичных разрядов без увеличения числа каналов записи, что и дает высокую плотность записи.
Формула изобретения
26. Устройство по п.13, отличающееся тем, что демодулятор содержит второй генератор несущей, содержащий третье постоянное запоминающее устройство, из которого считываются значения элементов синусоидального колебания первой несущей в соответствии с синхроимпульсами, связанными с сигналом восстанавливаемой несущей, четвертое постоянное запоминающее устройство, из которого считываются значения элементов косинусоидального колебания второй несущей в соответствии с синхроимпульсами, связанными с сигналом восстанавливаемой несущей, третий балансный модулятор, содержащий четвертую объединительную схему с вентилем И для объединения выходного промодулированного сигнала, поступающего от блока управления воспроизведением, и первого сигнала несущей, выданного третьим постоянным запоминающим устройством, четвертую объединительную схему сумматора для сложения выходного сигнала четвертой объединительной схемы с вентилем И, четвертый фиксатор для временного хранения выходных данных четвертой объединительной схемы сумматора, четвертый балансный модулятор, содержащий пятую объединительную схему с вентилем И для объединения выходного промодулированного сигнала, поступающего от блока управления воспроизведением, и второго сигнала несущей, выданного четвертым постоянным запоминающим устройством, пятую объединительную схему сумматора для сложения выходного сигнала пятой объединительной схемы с вентилем И, пятый фиксатор для временного хранения выходных данных пятой объединительной схемы сумматора, первый и второй компенсаторы нижних частот для коррекции амплитуд и фаз выходных диапазонов третьего и четвертого балансных модуляторов. 27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что детектор флажка синхронизации содержит узел сравнения данных синфазного и квадратурного каналов, прошедших через первый и второй компенсаторы нижних частот, с конкретной группой сигналов синхронизации. Представляющих определенные эталонные флажки синхронизации, узел детектирования для выделения из сравниваемых значений конкретных данных, в которые введены сигналы синхронизации, а также определенного числа примыкающих данных, счетное устройство для подсчета флажков синхронизации в интервале их нахождения для определения начального и конечного моментов состояний возбуждения флажков синхронизации и для их выдачи. 28. Устройство по п.26 отличающееся тем, что блок декодирования содержит вычислительную схему для определения оценочного значения ветви и оценки распределенных по синфазному и квадратурному каналам данных, поступивших из первого и второго компенсаторов нижних частот, узел сумматора-компаратора-селектора для сравнения значений оценок в соответствии с определенными состояниями диаграммы Треллиса, построенной на оси времени, и выборки наименьшего оценочного значения, запоминающее устройство состояния для хранения выходных сигналов узла сумматора-компаратора-селектора, запоминающее устройство неотслеженного пути для декодирования информации из сохранивших работоспособность каналов, получаемой из узла сумматора-компаратора-селектора. 29. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что блок декодирования управляется соответствующим флажком синхронизации, поступающим из блока детектирования флажка синхронизации, и производят декодирование данных синхронизации так, что значение, хранимое в запоминающем устройстве данных, не выдается, хотя флажок синхронизации находится на участке "возбужденного" уровня. 30. Устройство магнитной записи и воспроизведения цифрового сигнала, которое модулирует входной сигнал, производит его запись на носителе магнитной записи, считывает записанные на этом носителе сигналы, демодулирует считанные сигналы и выдает их в виде исходного сигнала, содержащее блок вставки сигналов синхронизации для из ввода в поступающие цифровые данные и выдачи флажка синхронизации, блок кодирования для преобразования цифрового сигнала, выданного указанным блоком вставки сигналов синхронизации, в многозначный цифровой сигнал, блок управления сигналами синхронизации для управления работой указанного блока кодирования с помощью принимаемого указанного флажка синхронизации, блок модуляции для квадратурной амплитудной модуляции и модуляции фазово-манипулированным сигналом указанного многозначного цифрового сигнала, поступающего из указанного блока кодирования, в соответствии с сигналом несущей, отличающееся тем, что содержит блок смешивания пилот-сигнала для генерации пилот-сигнала и его суммирования с промодулированным сигналом, цифроаналоговый преобразователь для преобразования промодулированного сигнала, смешанного с пилот-сигналом, в аналоговый сигнал, блок генерации сигнала смещения, частота которого в определенное число раз больше частоты несущей для записи сигнала на линейном участке кривой намагничивания канала магнитной записи, объединения сигнала смешения с выходным сигналом цифроаналогового преобразователя и передачей результата на носитель магнитной записи, аналого-цифровой преобразователь, с выхода которого снимается цифровой сигнал намагничивания, в налоговой форме записанный и считанный с носителем магнитной записи, коррекцией искажений и дефектов сигнала, обусловленных системой его передачи, блок восстановления несущего колебаний для генерации сигнала синхронизации с частотой сигнала несущей при помощи детектирования пилот-сигнала из считанного сигнала намагничивания; блок демодуляции для детектирования промодулированного сигнала, получаемого от аналого-цифровой преобразователя в соответствии с сигналом несущей, восстановленной блоком восстановления несущей, блок детектирования флажка синхронизации для восстановления флажка синхронизации из промодулированного сигнала, блок декодирования, который выдает исходные цифровые данные при помощи декодера Витерби и производит декодирование сверточно-закодированных данных в соответствии с флажком синхронизации. Приоритет по пунктам:
27.02.93 - по пп.1, 2, 5 - 8, 11;
18.08.93 - по пп.3, 4, 9, 10, 12 - 30.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21
Похожие патенты:
Изобретение относится к технике цифровой записи и воспроизведения для кассетных видеомагнитофонов
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в запоминающих устройствах на подвижном носителе, а также в устройствах передачи и приема цифровой информации
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в запоминающих устройствах на подвижном носителе, а также в устройствах передачи и приема цифровой информации
Способ магнитной записи цифровой информации // 2082222
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации и может использоваться в аппаратуре регистрации и обработки информации систем измерений, вычислительной техники, цифровой звуко- и видеотехники
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации на магнитный и оптический носители, и может использоваться в аппаратуре регистрации и обработки информации систем измерений, вычислительной техники, цифровой звуко- и видеотехники
Способ цифровой магнитной записи // 2082220
Изобретение относится к магнитной записи, а именно к способам воспроизведения сигналов цифровой информации с магнитного носителя
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в качестве накопителя цифровой информации для архивного хранения
Изобретение относится к технике регистрации электрических сигналов в магнитной среде и может использоваться преимущественно в системах магнитной записи цифровой информации
Изобретение относится к технике цифровой записи и воспроизведения для кассетных видеомагнитофонов
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике магнитной записи и может быть использовано при изготовлении магнитомягких потокозамыкающих слоев носителей магнитной записи, с перпендикулярным намагничиванием
Изобретение относится к получению, обработке и производству изделий из алюминиевых сплавов с добавками бериллия
Устройство для нанесения по меньшей мере одного намагничиваемого слоя на гибкий немагнитный носитель // 2116677
Изобретение относится к нанесению намагничиваемых слоев на немагнитные носители, в частности к устройству для нанесения по меньшей мере одного намагничиваемого слоя на гибкий немагнитный носитель
Изобретение относится к устройствам для считывания информации, в частности, с магнитных носителей записи и хранения информации и может быть использовано при создании магнитно-оптических головок считывания информации
Изобретение относится к магнитной записи на различных видах носителей и ее воспроизведению, хранению больших массивов данных, особенно в переносных и бортовых компьютерах, изготовлению кредитных карточек повышенной надежности
Изобретение относится к магнитной записи на различных видах носителей и ее воспроизведению, хранению больших массивов данных, особенно в переносных и бортовых компьютерах, изготовлению кредитных карточек повышенной надежности
Дисковод для записи информации // 2113019
Изобретение относится к обучению иностранному языку, при котором обучаемый получает информацию о правильности произношения с помощью стандартных магнитных аудиокассет и бытового аудиомагнитофона (плеера)
