DE2910033C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung einer auf ein Magnetband aufzuzeichnenden originalen Impulsfol­ ge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auch eine Code-Verarbeitungsschaltung zur Durchführung dieses Ver­ fahrens.

Aus der US-PS 34 21 146 ist ein Code-Umsetzer zur Aufbe­ reitung einer originalen Pulsfolge bekannt, die auf der Eingabeseite einen Signalgenerator zur Erzeugung einer Pulsfolge enthält, die der originalen Pulsfolge mittels eines Modulo-2-Addierers hinzuaddiert wird und dadurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, in dem das Auftreten von lang andauernden gleichen Signalpegeln herabgesetzt ist. Auf der Wiedergabeseite ist ebenfalls ein Signalgenerator vorhanden, der ein digitales Signal erzeugt, welches dem auf der Eingabeseite entspricht, wobei ebenfalls ein Mo­ dulo-2-Addierer zur Anwendung gelangt, um durch Addition die originale Pulsfolge wieder herzustellen. Von diesem bekannten Code-Umsetzer wird bei einem Übertragungssystem Gebrauch gemacht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der angegebenen Gattung und eine Code-Ver­ arbeitungsschaltung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welches bzw. welche die Möglichkeit bietet, die Dauer gleichbleibender Signalzustände auf ein Minimum zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Besonderheiten der Code-Verarbeitungsschaltung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 4 und 5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung eines Beispiels der Zusammensetzung eines umgesetzten ausgangsseitigen digitalen Codesignals,

Fig. 2a und 2b Blockschaltbilder, die jeweils einen Endabschnitt auf der Erzeugungsseite und auf der Wiedergabeseite der Code- Verarbeitungsschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung zeigen; und

Fig. 3 eine Kurve, die ein Beispiel des verbesserten Be­ triebsverhaltens der Ausführungsform gemäß Fig. 2 angibt.

Es wird zunächst auf eine Anordnung Bezug genommen, bei welcher die Erfindung auf die Verbesserung einer digitalen magnetischen Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung gemäß dem sogenannten NRZI- System abgestellt ist, wobei ein eingangsseitiges codiertes Signal magnetisch aufgezeichnet wird, nachdem die Codeumsetzung durch Hinzugeben einer entsprechend einer Pseudozufallsverteilung codierten Pulsfolge erfolgte, um damit die Wahrscheinlichkeit der Fortführung des gleichen Pegels in einem aufgenommenen Signal zu verringern, wobei die hinzugefügte, entsprechend einer Pseudozufallsverteilung codierte Pulsfolge von dem wiedergegebenen Signal entfernt wird, um das ur­ sprüngliche eingangsseitige, codierte Signal wiederherzustellen.

Es ist bekannt, daß die digitale magnetische Aufnahme des NRZI-Systems eines der am meisten bevorzugten Verfahren zum Aufnehmen verschiedener codierter Datensignale darstellt, beispielsweise eines digitalen Bildsignals, insbesondere zur Aufnahme mit hoher Dichte.

Bei der magnetischen Aufnahme gemäß dem NRZI-System wird der Aufnahmestrom nicht bezüglich "0" des aufzunehmenden Binärcodes negiert, sondern bezüglich "1" des Binärcodes, so daß bezüg­ lich "0" der Aufnahmestrom in dem gerade vorhandenen Zustand bleibt. Entsprechend bleibt bei "0" über eine verhältnismäßig lange Zeit­ spanne der Zustand des aufzuzeichnenden Binärcodes unverändert, wo­ bei gemäß einem typischen Beispiel bei einem in digitaler Form übertragenen Bildsignal, das ein Bild mit verhältnismäßig großen Bereichen mit gleicher Bildinformation darstellt, der Wiedergabestrom unverändert bleibt, ohne daß in dem erwähnten Zeit­ abschnitt eine Negation auftritt.

Darüber hinaus hat ein zu übertragendes binäres Codesignal oder eine Wellenform eines digitalen Aufnahmestroms, der mehrere Ab­ schnitte aufweist, in welchen der Zustand "0" über einen verhältnismäßig langen Abschnitt beibehalten wird, eine extrem niedrige Frequenzkomponente. Hat ein Übertragungssystem zur Übertragung des erwähnten Codesignals oder das Auf­ nahmegerät zur Aufnahme des erwähnten Aufnahmestroms einen Frequenzgang mit Sperrung im unteren Frequenzbereich, so geht die erwähnte, extrem niedrige Frequenzkomponente im empfangenen oder wiedergegebenen Signal verloren. Selbst wenn das Übertragungssystem oder das Aufzeichnungsgerät auf sehr niedrige Frequenzen anspricht, kann bei einem Zustand "0" während einer langen Zeitspanne, bedingt durch einen verringerten Rauschabstand oder eine verzerrte Wellenform, bei der Wiedergabe eine fehlerhafte Codierung erhalten werden.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines verbesserten, aufzunehmenden digitalen Codesignals, welches erfindungsge­ mäß umgesetzt wird. In Fig. 1 gibt ein Signalblock einen Ab­ schnitt eines Blocks des umgesetzten ausgangsseitigen digitalen Codesignals an, beispielsweise einen horizontalen Abtastab­ schnitt eines digitalen Bildsignals. Der Signalblock besteht aus einem Synchronisiersignal, welches ein vorgegebenes Muster aufweist, um die Zeitsteuerung des Signalblocks anzugeben, ein Kennungssignal, welches eine der unabhängigen Impulsfolgen angibt, die zum eingangsseitigen digitalen Codesignal hinzugefügt werden soll, und ein Datensignal, das durch die im eingangsseitigen digitalen Codesignal enthaltenen Daten gebildet wird, und das durch die Zugabe der unabhängigen Impulsfolge in einem Modulo-2-Addierer willkürlich verteilt wird, wobei dieses codierte Signal durch Entnahme aus dem Maximum- Schieberegister-Impulsfolgegenerator umgesetzt wird. Das vorausgehend aufgeführte Muster des Synchronisiersignals ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß das erste oder letzte bit durch eine "1" gebildet wird.

Die Fig. 2a und 2b zeigen jeweils einen Endabschnitt auf der Erzeugungsseite und auf der Wiedergabeseite einer Ausführungsform einer digitalen magnetischen Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung. Auf der Erzeugungsseite gemäß Fig. 2a sind das Datensignal und das Synchronisiersignal mit Aus­ nahme des Anzeigesignals vorzugsweise durch eine Folge von "0" dargestellt, wobei diese in Fig. 1 gezeigten Signale über eine Eingangsklemme 1 einer 1-Block-Verzögerungsanordnung 2 und vier exclusiv addierenden Logik-Schaltungen, nämlich den parallel liegenden Modulo-2-Stufen 8, 9, 10 und 11, zugeführt werden. Andererseits erzeugt ein Impulsfolgegenerator 3 eine erste Impulsfolge mit einem vorgegebenen Muster. Die erste Impuls­ folge wird durch ein n-bit-Schieberegister 4 und Negatoren 6 und 7 jeweils verzögert und/oder negiert, damit die erste Impulsfolge in andere unabhängige Impuls­ folgen umgewandelt wird. Das Schieberegister 4 und die Negatoren 6 und 7 werden jedesmal am Anfang eines jeden Blocks zurückgesetzt und anschließend synchron zueinander wiederholt.

Bei der in Fig. 2a dargestellten Aufzeichnungsseite wird eine Gruppe von vier unabhängigen Impulsfolgen gebildet.

Die erste Impulsfolge, die vom Impulsfolge­ generator 3 erhalten wird, gelangt unmittelbar über einen Schalter SW₁ an eine exclusiv addierende Logik-Schaltung 8, und wird ferner über einen weiteren Schalter SW₂ einer weiteren exclusiv addierenden Logik-Schaltung 9 zugeführt, nachdem sie durch einen Negator 6 negiert wurde, worauf die Impulsfolge über einen Schalter SW₃ einer weiteren exclusiv addierenden Logik- Schaltung 10 zugeführt wird, nachdem sie um n bits, bei­ spielsweise 10 bits, in einem n-bit-Schieberegister 4 ver­ schoben wurde; die Impulsfolge gelangt schließlich über einen Schalter SW₄ an eine weitere exclusiv addierende Logik-Schaltung 11, nachdem sie durch das n-bit-Schieberegister 4 verschoben und durch einen weiteren Negator 7 negiert worden ist. In diesen vier exclusiv addierenden Logik-Schaltungen, nämlich den Modulo-2-Addierern 8, 9, 10 und 11, werden eine Gruppe von vier unabhängigen Impulsfolgen, die vier unterschiedliche Impulsmuster aufweisen, mittels der Modulo-2- Stufe jeweils zu der eingangsseitigen, digital codierten Pulsfolge hinzugefügt. Diese vier unabhängigen Impulsfolgen weisen keine Korrelation zwischen sich auf.

In einem "0"-Fortführung-Diskriminatorkreis, dem die vorausgehend erwähnten vier unabhängigen Impulsfolgen zugeführt werden, wird die Anzahl der "0en" in den Pseudozufalls­ impulsfolgen festgestellt, worauf anschließend die geringste Anzahl von "0en" in einer Aufeinanderfolge ermittelt wird. Ein Wählerschalter SW₅ wählt die Pseudozufalls- Impulsfolge aus, bei welcher die vorausgehend erwähnte kleinste Anzahl unter Steuerung des "0"-Fortführung- Diskriminatorkreises 5 ermittelt wurde. Die auf diese Weise ausgewählte unabhängige Impulsfolge der vier Pseudozufallsimpulsfolgen wird in einem Modulo-2-Addierer zur eingangsseitigen digitalen Pulsfolge hinzugegeben, das in einer 1-Block-Verzögerungs­ anordnung 2 um einen Block verzögert wird, um eine Koinzidenz der Zeitsteuerung zwischen zwei hinzuzufügenden Signalen zu erhalten, d. h. zwischen der eingangsseitigen digitalen Pulsfolge und der vorausgehend erwähnten unabhängigen Impulsfolge.

Ein Ausgangssignal von einer Modulo-2-Stufe 12, die zur Vornahme der vorausgehend erwähnten Modulo-2-Addition vorgesehen ist, wird in die Teilabschnitte eingefügt, in welche ein Kennungssignal zur Anzeige der entsprechenden unabhängigen Impulsfolge eingesetzt wird. Das Kennungssignal wird gleichzeitig mit dem Ergebnis der vorausgehend aufgeführten Ermittlung der kleinsten maximalen Anzahl aus dem "0"-Fortführung- Diskriminatorkreis über einen Umschalter SW₆ in den Teilabschnitten eingesetzt.

Es sei darauf hingewiesen, daß das erwähnte Muster des Synchroni­ siersignales, dessen letztes bit durch eine "1" gebildet wird, die Wirkung hat, die Fort­ führung der "0" in seiner Nachbarschaft zu stören.

Andererseits werden auf der Wiedergabeseite gemäß Fig. 2b die gleichen vier unabhängigen Impulsfolgen, die wie bei der Erzeugungs­ seite nach Fig. 2a ganz unterschiedlich in bezug aufein­ ander sind, erzeugt, und zwar durch die Kombi­ nation eines Impulsfolgegenerators 15, eines n-bit-Schieberegisters 16, zweier Negatoren 17, 18 und vier Schalter SW₁′, SW₂′, SW₃′, SW₄′, worauf anschließend ein Wählerschalter SW₅′ abhängig von dem erwähnten Kennungssignal eine der erwähnten vier unabhängigen Impulsfolgen auswählt. Das Kennungssignal wird dem eingangsseitigen Datensignal entnommen, welches über eine Eingangs­ klemme 14 einem Kennungssignal-Diskriminator 19 zugeführt wird. Zur Ermittlung und Auswahl des erwähnten Kennungs­ signals aus der wiedergegebenen Pseudozufalls­ impulsfolge sowie zur Steuerung des Wählerschalters SW₅′ ist eine Schaltung vorgesehen, die nahezu den gleichen Aufbau, wie in Fig. 1 dargestellt, hat.

Die in der vorausgehend beschriebenen Weise gewählte Pseudo­ zufallsmuster-Impulsfolge wird in einem Modulo-2-Addierer 20 mit umgekehrten Vorzeichen addiert, bzw. subtrahiert, womit die ursprüng­ liche digitale Pulsfolge getreu wiederhergestellt und an einer Ausgangsklemme 21 entnommen wird.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Wirkung der Minimierung der Fortführung von "0" bits in einem entsprechend einer Zu­ fallsverteilung codierten, aufzuzeichnenden Signal, welches ausgehend vom digital codierten Signal umgesetzt wird, wobei die erwähnte Blocklänge 1,024 bits beträgt. In den Kurven gemäß Fig. 3 ist die Beziehung zwischen der An­ zahl der fortgeführten "0" bits und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Fortführung von "0" bits in zwei Fällen dargestellt, bei welchen ein eingangsseitiges, entsprechend einer Zufallsverteilung codiertes Signal überhaupt nicht umgesetzt oder aber entsprechend der vorliegenden Erfindung in der erläuter­ ten Weise umgesetzt wird.

Wie sich aus diesen Kurven ergibt, beträgt die Anzahl fortge­ führter "0" bits entsprechend einer Wahrscheinlichkeit von 10^-7 für das Auftreten einer Fortführung von "0" bits 22,3 bits im einen Falle, während im Gegensatz hierzu diese Anzahl im anderen Falle auf 12,2 bits erheblich verringert wurde. Darüber hinaus ist in jenem Fall, bei dem das codierte aufzuzeichnende Signal kein Zufallsmuster aufweist, sondern ein systematisches Muster, wie das digitale Bildsignal, d. h. in einem Fall, wo die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Fortführung von "0" bits im eingangsseitigen digital codierten Signal ursprünglich sehr groß ist, der vorausgehend beschriebene, erfindungsgemäß er­ haltene Effekt noch deutlicher.

Das vorausgehend erwähnte, aufzuzeichnende, entsprechend einer Zufallsverteilung codierte Signal, das durch eine Codeumsetzung mittels Hinzugabe einer der unabhängigen Im­ pulsfolgen erhalten wird, ist in einem extremen Umfang willkür­ lich verteilt. Entsprechend wird, selbst wenn die eingangsseitige digitale Pulsfolge eine äußerst niedrige Frequenzkomponente ent­ hält, was durch die extrem lange Fortführung von "0" bits ver­ ursacht wird, eine derartige, extrem niedrige Frequenzkomponente aus dem erwähnten, aufzuzeichnenden, entsprechend einer Zufalls­ verteilung codierten Signal entfernt. Infolgedessen macht sich, selbst wenn die Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung einen Frequenz­ gang mit Sperrung des niedrigen Frequenzbereichs aufweist, die nachteilige Wirkung eines solchen Frequenzgangs nicht im wieder­ gegebenen entsprechend einer Zufallsverteilung codierten Signal bemerkbar, und eine getreue Wiedergabe der ursprünglichen digitalen Pulsfolge kann in ähnlicher Weise erhalten werden, wie bei der am meisten bevorzugten Codeumsetzung, die durch das übliche verwürfelte NRZI-System durchgeführt wird.

Jedoch wird, wenn ein Block des eingangsseitigen digitalen Codesignal zu kurz ist, der vorausgehende, erfindungsgemäß erhaltene Effekt verringert, während im Gegensatz hierzu, falls ein Block zu lange ist, der durch die Codeumsetzung selbst erhaltene Effekt ebenfalls verringert wird. Infolgedessen wird es in der Praxis bevorzugt, die Blocklänge auf 100 bits bis 10 000 bits festzulegen. Ferner ist die Art der unabhängigen Impulsfolge, die der eingangs­ seitigen, digitalen Pulsfolge hinzugefügt wird, nicht auf die vorausgehend erwähnten vier unabhängigen Impulsfolgen beschänkt.

Wie aus obiger Erläuterung ersichtlich ist, kann bei einer digitalen magnetischen Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung ge­ mäß den Fig. 2a und 2b, bei welcher das NRZI-System erfindungs­ gemäß verbessert wird, das Auftreten fehlerhafter Codes, das durch den Frequenzgang des Gerätes mit Sperrung des niedrigen Frequenzbereichs bedingt ist, erheblich verbessert werden, und die Regenerierung der Taktimpulsfolge auf der Wiedergabe­ seite kann extrem stabil durchgeführt werden.

Die vorausgehend erwähnten Ergebnisse können auch bei einem NRZI-System erhalten werden, das in Verbindung mit beliebigen anderen digitalen Übertragungssystemen verwendet wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Umwandlung einer auf ein Magnetband aufzuzeichnenden originalen Impulsfolge, zu der eine erste Impulsfolge abhängig von der originalen Impulsfolge mittels eines Modulo-2-Addierers zur Erzeugung einer Pseudozufalls-Impulsfolge hinzuad­ diert wird, die auf das Magnetband aufgezeichnet wird und wobei bei der Wiedergabe die originale Impulsfolge durch Subtraktion einer der ersten Impulsfolge entsprechenden zweiten Impulsfolge wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) mehrere unterschiedliche Pseudozufalls-Impuls­ folgen erzeugt werden,
• b) von den unterschiedlichen Pseudozufalls-Impuls­ folgen diejenige zur Aufzeichnung ausgewählt wird, welche die geringste Anzahl von "0"-Im­ pulsen in einer Aufeinanderfolge aufweist, und
• c) der ausgewählten Pseudozufalls-Impulsfolge ein Kennungssignal hinzugefügt wird, welches bei der Wiedergabe zur Auswahl der zweiten Impuls­ folge verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die orginale Impulsfolge in Blöcken aufgeteilt ist und das Kennungssignal am Anfang des Blockes aufge­ zeichnet wird, wobei die Blöcke durch Synchronisier­ signale voneinander getrennt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Bit des Synchronisiersignals immer "1" ist.

4. Code-Verarbeitungsschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
einen auf der Aufnahmeseite vorhandenen Impuls­ folgegenerator (3) zur Erzeugung der ersten Im­ pulsfolge,
einen dem Impulsfolgegenerator (3) nachgeschalte­ ten Impulsfolgewandler (4, 6, 7) zur Erzeugung unabhängiger Impulsfolgen,
mehreren Modulo-2-Addierstufen (8-11), denen die unabhängige Impulsfolge einerseits und die originale Impulsfolge andererseits zugeführt wer­ den,
einen den Modulo-2-Addierstufen (8-11) nachge­ schalteten "0"-Fortführungs-Diskriminatorkreis (5) zur Auswahl einer der unabhängigen Impulsfol­ gen mittels einer Schaltungsanordnung (SW₅) und zur Erzeugung des Kennungssignals,
eine Blockverzögerungsanordnung (2), die die ori­ ginale Impulsfolge verzögert,
eine weitere Modulo-2-Addierstufe (12), die die verzögerte originale Impulsfolge einerseits und die ausgewählte unabhängige Impulsfolge sowie das Kennungssignal andererseits empfängt
und durch eine auf der Wiedergabeseite vorgesehene komplementäre Schaltungsanordnung (15-18, 20) mit einem Kennungssignaldiskriminator (19), der anhand des Kennungssignals die zweite Impulsfolge aus­ wählt.

5. Code-Verarbeitungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsfolgewandler ein die erste Impulsfolge auf­ nehmendes n-stufiges Schieberegister (4) und einen Negator (6) aufweist und dem n-stufigen Schiebe­ register (4) ein weiterer Negator (7) nachgeschal­ tet ist.