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

)5 611 В 5/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКР ЫТИ ОБР ЕНИ ОПИСАНИЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1597903, кл. 6 11 В 5/09, 1989.(54) СПОСОБ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ(57) Изобретение относится к п риборостроению. Цель изобретения - повышение верностии точности результатов воспроизведения ина 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,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 3, п.ф-л ы, 2 ил. Техническая сущность предлагаемого способа заключается в следующем,Сигналы входной двоичной цифровой информации преобразуются в многоуровневый сигнал путем цифроаналогового преобразования с разрядностью и, где и - число двоичных разрядов входного сигнала, преобразуемых в один из уровней многоуровневого сигнала, причем число разрешенных уровней 2" определяется разрешающей способностью по амплитуде тракта записи- воспроизведения. Затем определяют амплитуду сигналов опорных уровней, равную максимальному положительному или отрицательному значению сигнала, полученного цифроаналоговым преобразованием, в каждом также формируют сигнал опорного уровня и относительно него производят отсчет уровня информационного сигнала с20 25 30 35 40 45 50 55 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 заг 1 иси 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 гл (рекомендуемые значения гл =-2-4) в канале записи перед цифроаналоговым преобразованием выбирают таким, цтобы 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 п = 4, что в результате дает 2"= 2 = 256 уровней квантования по амплитуде сигнала записи, из которых выбирают всего 16 таких, чтобы при воспроизведении каждый из них наиболее точно передавал соответствующий информационный уровень. Фрагмент диаграммы многоуровневого сигнала записи (ток в головке записи) при веден 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 намагничен 15 ности носителя. Длительность тактов т и длительность 1 О(сигналов опорных иинформационныхуровней) 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 Ввходу и через элемент 6 задержки - кЯ-входу ЯЯ-триггера 7, выходом соединенного с другими входами элементов И 3, выходы которых через элементы НЕ 8 связаныс другими информационными входамимультиплексора 4, к управляющему входукоторого подключена через счетный триггер9 входная шина 2 синхронизации,Выходы мультиплексора 4 подключенык п входам кодера 10, (и + гл)-выходамисоединенного с информационными входами цифроаналогового преобразователя(ЦАП) 11, выходом подключенного к каналу12 прямой магнитной записи, выполненногобез ВЧП,Количество разрядов регистра 2, количество элементов И 3 и Н Е 8 равно и, количествоинформационных входом мультиплексора 4равно 2", а его выходов - и.Устройство, реализующее операциипредлагаемого способа, работает следующим образом,После поступления группы сигналоввходной цифровой информации, содержащей и бит, в регистр 2 сигнал синхронизациипо входной шине 5 устанавливает ЙЗ-триггер7 в нулевое состояние, при этом элементы И3 закрываются и выходные сигналы(логические "0") поступают на первую группу вхо10 входного сигнала с выхода регистра 2 черезмультиплексор 4 поступают на вход кодера 25 30 35 40 ветствующий максимальному разрешенно му уровню (максимальный отрицательный уровень динамического диапазона записываемого сигнала),Через время то,синхросигнал вновь устанавливает ЯЯ-триггер 7 в единичное со 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 грудпу в соответ ствующую (и+в)-разрядную группу ЦАП 11, который формирует соответствующий информационный уровень сигнала на входе канала 12 записи. Таким образом происходов мультиплексора 4, который пропускает их на входы кодера 10, представляющего собой двоичный шифратор и-разрядного кода в (и + гп)-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 1 о (время задержки элемента 6), где т - длительность половины такта(фиг,1), сигнал синхронизации устанавливает ЙЯ-триггер 7 в единичное состояние, элементы И 3 открываются и первые и бит 10, где входной п-разрядный код преобразуется в установленное (и+в)-разрядное двоичное число, которое поступает нЭ вход ЦАП 11, формирующего соответствующий информационный уровень для записи на носитель.С приходом следующей группы входной информации из и бит сигнал синхронизации снова устанавливает ВЯ-триггер 7 в нулевое состояние и переключает счетный триггер 9, выходной сигнал которого подключает вторую группу входов мультиплексора 4, связанную с выходами элементов И 3 через элементы НЕ 8. Поэтому с мультиплексора 4 на входы кодера 10 будут поступать не нули, а сигналы логических "1", которые (в соответствии с указанным выше алгоритмом работы) поступают на ЦАП 11, и на его выходе появляется опорный уровень, соотдит запись многоуровневого сигнала на магнитный носитель.Повышение помехоустойчивостипредлагаемого способа записи к мульти 5 пликативным помехам по сравнению соспособом-прототипом обеспечивается тем, чтопри записи без высокочастотного подмагничивания отсутствуют помехи (шумы), обусловленные биениями частоты подмагничиванияс гармониками токовой частоты сигнала записи и составляющими широкополосного.спектра многоуровневых сигналов, а повышение точности формирования и передачиинформационных уровней обеспечивается5 амплитудными предыскажениями этихуровней перед записью за счет избыточности перекодирования входной двоичнойцифровой информации перед цифроаналоговым преобразованием и использованияО для записи только части сигналов перекодированной информации, обеспечивающихпри 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 этообеспечивается соответствующим программированием (шифрацией) кодера 10 дляданного канала магнитной записи-воспро-.изведения.Повышениепомехоустойчивости к мультипликативным помехам и увеличениеточности формирования и передачи информационных уровней многоуровневогосигнала записи обеспечивает тем самым повышение верности результата воспроизведения,Формула изобретения1. Способ магнитной записи - воспроизведения цифровой информации, при которомиз сигналов входной двоичной цифровой информации цифроаналоговым преобразованием формируют многоуровневый сигналзаписи с определенным числом разрешенных информационных уровней и с опорными уровнями сигнала, соответствующимимаксимальному положительному и отрицательному значениям динамического диапазона изменения сигнала, причем опорныеуровни формируют в каждом такте многоуровневого сигнала перед информационным уровнем, отсчитываемым относительноопорного уровня данного такта, с инверсиейсигналов опорных и информационных уровней в соседних тактах многоуровневого сигнала записи, а запись осуществляютпрямым способом на размагниченный носитель, о т л и ч а;о щ и й с я тем, что, с цельюповышения верности результата воспроизОпоиьа пробна рр рура" ведения путем увеличения помехоустойчивости к мультипликативным помехам и повышения точности формирования и передачи информационных уровней многоуровневого сигнала записи, запись производят без высокочастотного подмагничивания, при этом информационные уровни в многоуровневом сигнале записи формируют с предыскажениями по амплитуде так, чтобы зти уровни при воспроизведении соответствовали линейь ой передаточной характеристике динамического диапазона сигналов на выходе аналоговой части тракта воспроизведения данного канала магнитной записи- воспроизведения.2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности формирования информационных уровней многоуровневого сигнала записи, амплитудные предыскажения информационных уровней производят перекодированием перед цифроаналоговым преобразованием п-разрядных Групп сигналов входной двоичной цифровой информации в 1 гь+ьть)-разрядные группы перекодированных сигналов, из которых отбирают 2" таких групп сигналов для цифроаналогового преобразования в 2" инфоомационных уровней многоуровневого сигнала записи. 3. Устройство для магнитной записивоспроизведения цифровой информации,содержащее последовательно соединенныевходную информационн,ю шину, регистр,5 элементы И и мультиплексор, а также входную шину синхронизации, подключенную йвходу непосредственно и через элементзадержки - к 3-входу ЯЯ-триггера, выходомсоединенного с другими входами элемен 10 тов И, выходы которых через элементы НЕсвязаны с другими информационными входами мультиплексора, к управляющему входу которого подключена через счетныйтриггер входная шина синхронизации, циф 15 роаналоговый преобразователь, выходомсоединенный с каналом прямой магнитнойзаписи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью увеличения помехоустойчивости кмультипликативным помехам и повышения20 точности формирования информационныхуровней многоуровневого сигнала записи,в него дополнительно введен кодер, имеющий и входов и п+гп)-выходов, включенныймежду выходами мультиплексора и инфор 25 мационными входами цифроаналоговогопреобразователя, при этом канал прямоймагнитной записи выполнен без высокочастотного подмагничивания,Иирориациониьи уровни1674230Составитель А. ЛуканинРедактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор С. Черни Заказ 2928 Тираж 324 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101