CZ539881A3 - Způsob přenosu informačních dat - Google Patents

Způsob přenosu informačních dat Download PDF

Info

Publication number
CZ539881A3
CZ539881A3 CS19815398A CS539881A CZ539881A3 CZ 539881 A3 CZ539881 A3 CZ 539881A3 CS 19815398 A CS19815398 A CS 19815398A CS 539881 A CS539881 A CS 539881A CZ 539881 A3 CZ539881 A3 CZ 539881A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
bits
block
bit
information
signal
Prior art date
Application number
CS19815398A
Other languages
English (en)
Inventor
Kornelis Antonie Immink
Hiroshi Ogawa
Jacob Gerrit Nijboer
Kentaro Odaka
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics N. V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics N. V. filed Critical Koninklijke Philips Electronics N. V.
Priority to CS19815398A priority Critical patent/CZ286405B6/cs
Publication of CZ539881A3 publication Critical patent/CZ539881A3/cs
Publication of CZ286405B6 publication Critical patent/CZ286405B6/cs

Links

Landscapes

  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Description

Způsob přenosu informačních dat
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přenosu informačních dat, například zvukových dat, převedených do číslicové formy reprezentované elektrickými signály a kódovaných v binárním zdrojovém kódu jako datová slova, při kterém se datová slova v m-bitovém zdrojovém kódu kódují na dekódovatelná informační slova v n-bitovém kanálovém kódu, kde m je počet bitů na jedno datové slovo ve zdrojovém prvním kódu, přičemž m je celé číslo větší nebo rovné 4, a n je počet kanálových bitů na jedno kanálově kódované informační slovo v kanálovém druhém kódu, větší než jn, přičemž jednotlivé bloky n kanálových bitů jako kanálově kódované reprezentace zdrojové kódovaných datových slov se převádějí na sled po sobě následujících a navzájem prostřídaných bitových informačních bloků s počtem n-^n bitů a bitových oddělovacích bloků s počtem n2 bitů, přičemž v posloupnosti jednotlivých bitů, postupně následujících za sebou v informačním bloku rij bitů a v oddělovacím bloku n2 bitů, jsou kanálové bity o logické hodnotě 1 od sebe oddělovány, nejméně d a nejvýše k nepřerušovaně po sobě následujícími kanálovými bity o logické hodnotě 0”, a proud prostřídaných informačních bloků a oddělovacích bloků se převádí na dvoustavové modulovaný kanálově kódovaný signál, který se zavádí na přenosové vedení.
Dosavadní stav techniky
Při číslicovém přenosu nebo u magnetických a optických zaznamenávacích/reprodukčních systémů je informace určená k přenosu nebo k záznamu obvykle v podobě sledu symbolů. Tyto symboly dohromady tvoří abecedu často binární'. V případě, že jde o binární abecedu^ .v dalším popisu je tato abeceda představována symboly 1 a 0 , může být jeden symbol, například 1 zaznamenán v souladu s kódem NRZ-mark/7 záznam bez návratu k nule, typ M' -jako přechod mezi dvěma stavy magneti-2 zace nebo zaostření na magnetickém disku, pásku nebo optickém disku. Druhý symbol, t.j. 0, je zaznamenán nepřítomností takového přechodu.
V důsledku určitých požadavků systému jsou v praxi kladena omezení pro sledy symbolů, které se mohou vyskytnout. U některých systémů se požaduje, aby byly samočasovací. To znamená, že posloupnosti symbolů, které se přenášejí, mají být zaznamenávány nebo jsou trvale zaznamenány na záznamovém médiu, má mít dostatečný počet přechodů, aby se z posloupnosti symbolů vytvořil hodinový signál, který je potřebný pro detekci a synchronizaci. Druhým požadavkem může být, že určité posloupnosti symbolů se nesmí v informačním signálu vyskytnout, jelikož tyto posloupnosti jsou zamýšleny pro zvláštní účely, například jako synchronizační posloupnost. Napodobení synchronizační posloupnost informačním signálem by rušilo jednoznačnost synchronizačního signálu a v důsledku toho i jeho vhodnost pro uvedený účel. Může být také požadováno, aby přechody nenásledovaly příliš těsně za sebou, aby se omezila mezisymbolová interference.
V případě magnetického nebo optického záznamu může být tento požadavek také aplikován na hustotu informace na záznamovém médiu, nebot když při předem určené minimální vzdálenosti mezi dvěma za sebou jdoucími přechody na záznamovém médiu může být zvětšen tomu odpovídající minimální časový interval Tmin u zaznamenávaného signálu, zvýší se ve stejné míře hustota informace. Také požadovaná minimální šířka pásma (Bmin) vztah k minimální vzdáleností Tmin mezi přechody (Bmin = 1//2Tmin^*
Používá-li se informačních kanálů, které nepřenášejí stejnosměrný proud, jak tomu obvykle je u magnetických zaznamenávacích kanálů, vede to k požadavku, aby posloupnosti symbolů v informačním kanálu obsahovaly co nejnižší, a pokud možno žádnou stejnosměrnou proudovou složku.
-3Způsob v úvodu uvedeného typu je popsán v v publikaci
D.T.Tanga a L.R.Bahla Block codes for class of constrained noiseless channels, Information and Control, sv.17, č.5, prosinec 1970, str.436-461 , dále označované D(l). Příslušný článek se týká blokových kódů na bázi bloků g symbolů s omezením hodnotami d-, k- nebo (d, k-), přičemž tyto bloky splňují následující požadavky:
1) omezení hodnotou d: dva symboly typu 1 jsou odděleny sledem nejméně d za sebou jdoucích symbolů typu 0;
2) omezení hodnotou k: maximální délka sledu za sebou jdoucích symbolů typu 0” je k.
Posloupnost například binárních datových bitů je rozdělena do po sobě následujících bloků, z nichž každý má m datových bitů. Tyto bloky m datových bitů se kódují na bloky n informačních bitů (n>m). Jelikož n>m, převyšuje počet kombinací s n informačními bity počet možných bloků datových bitů 2m. Jestliže je například na bloky informačních bitů, které se mají přenášet nebo zaznamenávat, uplatněn požadavek omezení hodnotou d, zvolí se mapování 2m bloků datových bitů na rovněž 2m bloků informačních bitů (z možného počtu 2n bloků) , provede se mapování pouze na těch blocích informačních bitů, které splňují kladený požadavek.
Tabulka I na str.439 publikace D(l) ukazuje, kolik různých bloků informačních bitů existuje v závislosti na délce bloku (n) a na požadavku kladeném na hodnotu d. Jde tedy o 8 bloků informačních bitů, majících délku n=4 za podmínky, že minimální vzdálenost d=l. V důsledku toho by bloky datových bitů, majících délku m=3 (23 = 8 datových slov) mohly být reprezentovány bloky informačních bitů majících délku n=4, přičemž dva za sebou následující symboly typu 1 v bloku informačních bitů jsou odděleny nejméně jedním symbolem typu 0. Pro tento případ platí následující kódování
-4-.
(<------> udává mapování jednoho bloku ceně):
000 <------> 0000
001 <------> 0001
010 <------> 0010
011 <------> 0101
100 <------> 1000
101 <------> 1001
110 <------> 1010 na druhý blok a obráKdyž se spojuje blok informačních bitů, není však v některých případech možné splnit příslušný požadavek (například omezení hodnotou d) bez dalších opatření. V uvedeném článku je navrženo vřadit mezi bloky informačních bitů oddělovací bloky. Pro případ kódování s omezením hodnotou d postačí jeden blok, obsahující d oddělovacích bitů s logickou hodnotou 0. Ve výše uvedeném příkladě, kde d=l, postačí proto jeden oddělovací bit (jedna logická nula). Každý blok tří datových bitů je potom kódován pěti (4+1) kanálovými bity.
Tento způsob kódování má tu nevýhodu, že příspěvek nízkých kmitočtů (včetně stejnosměrné složky) ke kmitočtovému spektru proudu kanálových bitů je poměrně vysoký. Další nevýhodou je, že kódovací a dekódovací převodníky (modulátor, demodulátor), zejména demodulátor, jsou složité.
Pokud jde o první nevýhodu, je třeba poznamenat, že publikace A.M. Patela Charge-constrained byte-oriented (0,3) code, IBM Technical Disclosure Bulletin, sv.19, č.7, prosinec 1976, str.2715 až 2717, dále označené D(2), naznačuje, že nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou u kódů s omezením (d,k) mohou být omezeny tím, že se bloky kanálových bitů propojí tak zvaným invertujícím nebo neinvertujícím spojovacím článkem. Když se takto postupuje, zvolí se znaménko příspěvku příslušného bloku kanálových bitů k nevyváženos-5ti stejnosměrnou složkou tak, že se sníží nevyváženost předcházejících bloků kanálových bitů stejnosměrnou složkou. Zde se však jedná o kód s omezením (d,k), jehož bloky informačních bitů mohou být spojovány, aniž dojde ke konfliktu s omezením (d,k), takže přidávání oddělovacích bitů z důvodů omezování (d,k) není zapotřebí.
Podstata vynálezu
Problémy stavu techniky řeší podle vynálezu způsob přenosu informačních dat, převedených do číslicové formy reprezentované elektrickými signály a kódovaných v binárním zdrojovém kódu jako datová slova, při kterém se datová slova v m-bitovém zdrojovém kódu kódují na dekódovatelná informační slova v n-bitovém kanálovém kódu, kde m je počet bitů na jedno kódové slovo ve zdrojovém prvním kódu, přičemž m je celé číslo >4, a n je počet kanálových bitů na jedno kanálově kódované informační slovo v kanálovém druhém kódu, přičemž n>m, přičemž jednotlivé bloky n kanálových bitů jako kanálově kódované reprezentace zdrojově kódovaných datových slov se převádějí na sled po sobě následujících a navzájem prostřídaných bitových informačních bloků (t.j. bloků informačních bitů) s počtem n4=n bitů a bitových oddělovacích bloků (t.j. bloků oddělovacích bitů) s počtem n2 bitů, přičemž v posloupnosti jednotlivých bitů, následujících za sebou v informačním bloku n4 bitů a v oddělovacím bloku n2 bitů, jsou kanálové bity o logické hodnotě 1 od sebe oddělovány nejméně d a nejvýše k nepřerušovaně po sobě následujícími kanálovými bity o logické hodnotě 0, a proud prostřídaných informačních bloků a oddělovacích bloků se převádí na dvoustavově modulovaný kanálově kódovaný signál, který se zavádí na přenosové vedení, přičemž podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že modulovaný kanálově kódovaný signál se odvozuje z před tím vytvořeného kanálově kódovaného modulačního signálu, sestávajícího z proudu prostřídaných informačních bloků a oddělovacích
-, η
-6- \.....
bloků, na který byla nejprve převedena n-bitová kanálově kódovaná kódová slova, získaná z m-bitových zdrojově kódovaných datových slov, a v němž obsah oddělovacích bloků splňuje stanovené podmínky omezení hodnotami d,k a minimální nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou v modulovaném signálu, přičemž modulovaný signál se následně získává z uvedeného modulačního signálu modulací NRZ-1, při níž v dvoustavově modulovaném kanálově kódovaném signálu odpovídá každé logické jedničce modulačního signálu stavový přechod a tím změna binární hodnoty modulovaného signálu, zatímco při každé logické nule modulačního signálu se stav modulovaného signálu a tedy i jeho binární hodnota ponechá, přičemž vytváření modulačního signálu obsahuje generovací pochod, při kterém se generuje pro každou blokovou sestavu, která se má zpracovávat a jejíž reprezentace se má vpouštět na přenosové vedení po následující NRZ-1 modulaci, a která obsahuje nejméně jeden informační blok n-j^ bitů a nejméně jeden oddělovací blok n2 bitů v navzájem prostřídaném uspořádání, soubor možných posloupností, obsahujících každá uvedený nejméně jeden blok informačních bitů, doplněný jednou z možných bitových kombinací v uvedeném nejméně jednom oddělovacím bloku (bloku oddělovacích bitů), přičemž počet nebo počty a^ logických nul, následujících v nepřerušovaném sledu za sebou mezi logickými jedničkami, se srovná v každé z možných posloupností s nejvyšším přípustným počtem k bitů a nejnižším přípustným počtem d bitů, a vybírají se posloupnosti, v nichž splňuje podmínku d .< ax < k, kde d > 2 a k je nejvýše rovno n-4, přičemž se v generovacím pochodu kromě výběru posloupností z hlediska splnění podmínky d < a-j^ < k také vypočítává pro jednotlivé posloupnosti hodnota číslicového součtu od začátku číslicového Signálu, reprezentující absolutní hodnotu rozdílu mezi počtem bitů jednoho stavu a tím i jedné binární hodnoty a bitů druhého stavu a tím i druhé binární hodnoty v modulovaném signálu s modulací NRZ-1 v celé délce signálu, přičemž se vybere jako modulační signál ta bloková sestava, pro kterou generovaná posloupnost splňuje podmínku d < a1 < k, a která současně vykazuje nejnižší hodnotu číslicového součtu od začátku číslicového signálu, a z vybraného modulačního signálu se odvodí modulovaný signál s modulací NRZ-1, který se propustí na přenosové vedení.
Jak bude podrobněji vysvětleno dále, zahrnují ve smyslu definice předmětu vynálezu uvedené možné posloupnosti, které se generují v generovacím pochodu pro danou blokovou sestavu a pro něž se vyšetřuje, které kombinace v oddělovacím bloku nebo blocích splňují podmínku d < a^ < k, rovněž bity, které následují v proudu kanálových bitů po posledním oddělovacím bloku až po první logickou jedničku, která v proudu kanálových bitů následuje za uvedeným posledním oddělovacím blokem. Má-li tedy například bloková sestava více informačních bloků a oddělovacích bloků, a končí-li oddělovacím blokem (=posledním oddělovacím blokem blokové sestavy), náleží do posloupností generovaných pro uvedenou blokovou sestavu i případný sled za sebou následujících nul, kterými začíná další informační blok v proudu kanálových bitů, například sled 00000001 bloku 00000001000100, protože má vliv na dodržení podmínek omezení hodnotami d, k pro poslední oddělovací blok n2 bitů (pokud poslední informační blok dané blokové sestavy končí hodnotou 0, nesplnil by obsah mezilehlého oddělovacího bloku 000 omezení hodnotou k=10). Pokud naopak v daném příkladě další informační blok začíná hodnotou ”1”, stačí v možných posloupnostech, generovaných pro danou blokovou sestavu, tato logická jednička pro vymezování přípustného počtu v posledním sledu bezprostředně za sebou následujících nul. Pokud má bloková sestava jediný informační blok a jediný oddělovací blok, který leží za informačním blokem, platí výše uvedené skutečnosti pro vztah k bitům informačního bloku následující blokové sestavy, jímž tato následující bloková sestava začíná.
Pod pojmem modulace NRZ-1 (Non Return to Zero change •Ί ·>
> Ί -> * 1
·) 1 > -· Ο *» at one - bez návratu k nule se změnou při jedničce, kde 1 značí ”jedna”) se rozumí dvoustavová modulace, v níž je logická jednička reprezentována stavovým přechodem signálu, zatímco při logické nule ke stavovému přechodu nedochází, v modulovaném signálu tak stavový přechod reprezentuje logickou jedničku, zatímco nepřítomnost takového stavového přechodu v jednom bitovém intervalu znamená logickou nulu. Tato modulace je známa v oboru ve formě NRZ-Mark nebo NRZ-I podle polohy stavového přechodu vzhledem k začátku příslušného bitového intervalu s logickou jedničkou v datovém signálu.
Pojem informační blok t vpoužívaný pro zestručnění textu, zejména definice předmětu vynálezu t a blok informačních bitů nebo bitový blok informačních bitů znamená totéž. Stejně tak pojem oddělovací blok, >používaný pro zestručnění textu, zejména definice předmětu vynálezu,, j znamená totéž, co blok oddělovacích bitů nebo bitový blok' oddělovacích bitů.
Podle výhodného provedení vynálezu se na konci sledu informačních bloků, prostřídaných s oddělovacími bloky, tvořícího rámec číslicového signálu, zakončený oddělovacím blokem, do modulačního signálu vkládá před první informační blok následujícího rámce číslicového signálu synchronizační blok SYN, který obsahuje blok n3 bitů synchronizační informace, obsahující dvakrát po sobě se opakující kombinaci SYNP ve formě posloupnosti, začínající logickou jedničkou, po níž vždy následuje S logických nul, kde S je celé číslo vyhovující podmínce S>k, a dále obsahuje synchronizační oddělovací blok SYNS n4 bitů, umístěný v synchronizačním bloku SYN za synchronizačními kombinacemi SYNP přičemž se v generovacím pochodu generuje soubor možných posloupností volbou binárních hodnot na jednotlivých bitových místech v uvedeném synchronizačním oddělovacím bloku SYNS, přičemž počet a2 logických nul mezi poslední logickou jednič-9 } ·· > ? Ί
') > ** Ί O Λ Λ
Ί */ ** ·, 3 . · · Ί
Τ ·) -. ' i kou v synchronizačním bloku, ležící v jeho koncové oblasti v synchronizačním oddělovacím bloku, a první logickou jedničkou v prvním informačním bloku následujícího rámce se srovná v každé z možných posloupností s maximálním přípustným počtem k bitů a minimálním přípustným počtem d bitů, a zvolí se posloupnosti, v nichž počet a2 logických nul, ležících v nepřerušovaném sledu za sebou, vyhovuje podmínce d<a2^k, přičemž v generovacím pochodu se kromě výběru posloupnosti s ohledem na podmínku d<a2ák také vypočítává pro jednotlivé posloupnosti hodnota číslicového součtu od začátku číslicového signálu, reprezentující absolutní hodnotu rozdílu mezi počtem bitů jednoho stavu a tím i jedné binární hodnoty a bitů druhého stavu a tím i druhé binární hodnoty v modulovaném signálu s modulací NRZ-1 v celé délce signálu, přičemž se vybere jako modulační signál ta bloková sestava, pro kterou generovaná posloupnost splňuje podmínku d < a2 < k, a současně vykazuje nejnižší hodnotu číslicového součtu od začátku číslicového signálu a splňuje podmínku d < a1 < k pro oddělovací bloky n2 bitů.
Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu platí, že n1=n=14, n2=3 a m=8.
Podle dalšího znaku vynálezu se kanálově kódovaný modulovaný signál, vpuštěný na přenosové vedení jako splňující podmínku d < a± < k a popřípadě id<a23ka současně vykazující nejnižší nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou, zaznamenává na nosič záznamu.
Podle dalšího znaku vynálezu se přenášený signál, kódovaný do n-bitových kanálově kódovaných slov ve druhém kódu, dekóduje na m-bitová zdrojově kódovaná slova v prvním kódu, přičemž bity přenášeného signálu v n-bitovém kódu jsou přijímány sériově a jsou vedeny do zpožďovacího prostředku, přičemž takto zpožděné bity jsou podrobovány logickému sčítání, načež se signálové bity sériově vyšetřují na detekci synchroO -· Ί nízačního slova, přičemž detekce synchronizačního slova generuje signál odpovídající startovacímu okamžiku, přičemž detekcí synchronizačního slova se cyklicky generují časové signály mající délku informačního bloku n^ informačních bitů a oddělovacího bloku n2 oddělovacích bitů, přičemž konec každého cyklického časového signálu aktivuje dekódování n^ nejpozději' přijatých bitů po logickém sčítání na m-bitové kódové slovo v prvním kódu, přičemž uvedené délky časových signálů v bitových intervalech se synchronizují určením frekvence kanálových bitů ze sériově přijatého bitového signálu.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l příklad posloupností datových bitů ve zdrojovém kódu a informačních bitů v kanálovém kódu pro ilustraci formátu dat zpracováných při způsobu podle vynálezu, obr.2 schémata některých dalších provedení formátu kanálového kódování, jichž má být použito pro snížení nevyváženosti stejnosměrnou složkou podle vynálezu, obr.3 vývojový diagram jednoho provedení způsobu podle vynálezu, obr.4 schéma uspořádání bloku synchronizačních bitů pro použití při způsobu podle vynálezu, obr.5 schéma demodulátoru pro dekódování kanálových bitů, které byly kódovány způsobem podle vynálezu, obr.6 blokové schéma prostředků pro detekci sledu synchronizačních bitů v signálu získaném způsobem podle vynálezu a obr.7 provedení formátu rámce pro použití při způsobu podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Obr.l znázorňuje příklady bitových posloupností pro ilustraci způsobu kódování posloupnosti binárních datových bitů ve zdrojovém kódu (obr.la) na posloupnosti binárních kanálových bitů (obr.lb) v kanálovém kódu. Posloupnost datových bitů je rozdělena do po sobě následujících bloků BD. Každý blok datových bitů obsahuje m datových bitů. Jako příklad je v následujícím popisu a na výkresech použita volba m=8. Totéž však ' Ί
-5 ) -, 5
Τ .1 Τ ο -> 1 -> Λ -, η
4 ΐ -, ··, ,...„, platí pro jakoukoli jinou hodnotu m. Blok m datových bitů BD^ obecně obsahuje jednu z 2m možných bitových posloupností.
Takové bitové posloupnosti nejsou příliš vhodné pro přímý záznam na optickém nebo magnetickém nosiči záznamu, a to z různých důvodů. Když totiž dva datové symboly typu 1, které jsou například zaznamenány na záznamovém médiu jako přechod od jednoho magnetizačního směru ke druhému nebo jako přechod do prohlubně, následují bezprostředně jeden za druhým, pak tyto přechody nesmí být navzájem příliš blízké v důsledku možnosti jejich vzájemné interakce. To omezuje hustotu informace. Současně se zvětuje šířka pásma Bm£n, která je zapotřebí pro přenos nebo záznam proudu bitů, když je minimální vzdálenost mezi po sebě jdoucími přechody (Bmin=1/2Tmin) Jiným požadavkem, který je často kladen na systémy pro přenos dat a jejich optické a magnetické zaznamenávání, je schopnost obnovovat z přenášeného signálu hodinový signál, se kterým se pak může provádět synchronizace. Blok mající m nul, před kterými v nejhorším případě předchází blok končící více nulami a za kterým následuje blok začínající také s více nulami, ohrozí možnost extrakce kanálových hodin z čteného signálu.
Informační kanály, které nepřenášejí stejnosměrný proud, jako magnetické záznamové kanály, musí dále splňovat požadavek, aby zaznamenávaný datový proud obsahoval co nejmenší stejnosměrnou proudovou složku. Při optickém zaznamenávání je žádoucí, aby nízkofrekvenční část datového spektra byla v nejvyšší možné míře potlačena, a to s ohledem na servořízení. Kromě toho se v případě, když je stejnosměrná proudová složka poměrně malá, zjednoduší demodulace.
Z výše uvedených i jiných důvodů se před tím, než se datové bity přenášejí po kanálu, t.j. než se zaznamenávají na nosič záznamu, podrobují datové bity tak zvanému kanálovému kódování. V případě blokového kódování, popsaného v publikaci > ·7 > η> ί ) ?> ·> ο -» η -ί -, *» -J *ϊ Ά 3
-12-/ ./ /,
D(l), se bloky datových bitů, z nichž každý obsahuje m bitů, kódují na bloky informačních bitů, z nichž každý obsahuje informačních bitů. Obr.l znázorňuje, jak se blok BD^ datových bitů převádí na blok BI^ informačních bitů. Jako příklad je uvedena volba n1=14, používaná v celém dalším popisu i na výkresech. Jelikož je n·^ vetší než m, nepoužije se všech kombinací, které mohou být vytvořeny s rij bity. Ty kombinace, které se dobře nehodí pro použitý kanál, se nepoužijí. V daném příkladě je tak zapotřebí vybrat pouze 256 slov z více než 16 000 možných kanálových slov pro požadované mapování jednotlivých datových slov na kanálová slova. Na kanálová slova tak mohou být kladeny určité požadavky. Jedním požadavkem je, aby mezi dvěma za sebou jdoucími informačními bity prvního typu, t.j. bity s logickou hodnotou 1, bylo nejméně d po sobě jdoucích informačních bitů druhého typu, t.j. typu 0”, uvnitř stejného bloku n-^, informačních bitů. Tabulka I na str.439 publikace D(l) ukazuje, kolik takových binárních slov existuje, v závislosti na hodnotě d. Z tabulky je zřejmé, že pro n1=14 existuje 277 slov, která mají nejméně dva (d=2) bity typu 0 mezi po sobě následujícími bity typu 1. Při kódování bloků osmi datových bitů, jichž může být 28=256 kombinací, do bloků se 14 kanálovými bity, může být proto požadavek d=2 snadno uspokojen.
Spojování bloků BI^ informačních bitů však není možné bez dalších opatření, když je třeba splnit stejné požadavky na omezení hodnotou d nejen uvnitř bloku n-j_ bitů, ale kdy tyto požadavky platí také na oblast přes hranici mezi dvěma po sobě následujícími bloky informačních bitů. Za tímto účelem navrhuje publikace D(l), str.451 vkládat mezi bloky kanálových bitů jeden nebo více oddělovacích bitů. Lze snadno dovodit, že když je počet oddělovacích bitů typu 0 nejméně rovný d, je splněna podmínka omezení hodnotou d. Obr.l znázorňuje, že blok BCj_ kanálových bitů sestává z bloku BI^ informačních bitů a z bloku BS^ oddělovacích bitů. Blok oddělovacích bitů obsahuje n2 bitů, takže blok BC.j_ kanálových bitů obsahu- Τ -> 1 je η12 bitů. Jako příklad bude v dalším popisu a na výkresech použito volby n2=3, pokud výslovně nebude uvedeno něco j iného.
Aby vytvoření hodinového signálu bylo co nejspolehlivější, může být dalším požadavkem, aby byl maximální počet bitů typu 0, který se může nepřerušovaně vyskytovat mezi dvěma po sobě následujícími bity typu 1 uvnitř jednoho bloku informačních bitů, omezen na předem určenou hodnotu k. V příkladě, kde m=8 a n1=14, je možné vyloučit z 277 slov, která splňují podmínku d=2, ta slova, která mají například velmi vysokou hodnotu k. Ukazuje se, že hodnota k může být omezena na 10. V důsledku toho se soubor 28 (obecně 2®) bloků zdrojově kódovaných datových bitů po osmi bitech (obecně po m bitech), mapuje na soubor rovněž 28 (obecně 2m) bloků kanálově kódovaných informačních bitů, přičemž tyto informační bity byly zvoleny z 2^4 (obecně 2nl) možných bloků informačních bitů, což je částečně následkem omezení hodnotami d=2 a k=10 (dále: d,k-omezení). Je přitom stále věcí volby, který z bloků datových bitů má být přiřazen k jednomu z bloků informačních bitů. Ve výše uvedené publikaci D(l) je převod z datových bitů na informační bity jednoznačně určen v matematicky uzavřené formě. I když lze v zásadě použít tohoto převodu, je výhodnější použít odlišné vzájemné přiřazení, které bude vysvětleno níže.
Spojování bloků informačních bitů neboli kanálových slov; BI^, splňujících podmínku omezení hodnotou k, do řetězce, který také vyhovuje podmínce omezení hodnotou k, je možné pouze tehdy, když byly mezi bloky BI^ informačních bitů umístěny oddělovací bloky, jako tomu bylo pro omezení hodnotou d přes hranici mezi dvěma po sobě následujícími bloky. V zásadě lze k tomuto účelu použít stejných oddělovacích bloků, každý s n2 bity, jelikož požadavky na omezení hodnotou d a hodnotou k se navzájem nevylučují, ale spíše doplňují. Když tedy součet počtu bitových hodnot typu 0 předcházejí> ·» ' <) Ί - ·) .-, , 7 -i ϊ ->
» *' 5 7 7
-14- ..:, ’ .:.
čího před daným oddělovacím blokem, počtu takových hodnot následujících za tímto oddělovacím blokem a počtu n2 bitů samotného oddělovacího bloku přesáhne hodnotu k, je potom třeba nahradit alespoň jednu z bitových hodnot typu 0 v oddělovacím bloku bitovou hodnotou typu 1, aby se přerušil sled nul na sledy, které jsou každý dlouhý nejvýše k bitů.
Pro odlišení od následně modulovaného signálu je výsledný řetězec bloků BI^ informačních bitů s bloky BS^ oddělovacích bitů označován jako modulační signál. Tento modulační signál se dále vyvětleným způsobem převádí na modulovaný signál. Pojem modulační signál je přitom vztažen, s ohledem na vysvětlení podstaty v definici předmětu vynálezu, i na části takového výsledného řetězce, jejichž reprezentace ve formě modulovaného signálu se propouští ve smyslu definice, předmětu vynálezu na přenosové vedení, pokud splňují dané podmínky, tedy i na blokovou sestavu jednoho bloku BI^ informačních bitů a jednoho bloku BS^ oddělovacích bitů.
Kromě jejich funkce zajišťovat splnění požadavků na omezení (d,k), mohou být oddělovací bloky dimenzovány tak, že jich lze také použít pro minimalizování nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou. To je založeno na seznání skutečnosti, že zatímco pro některá spojení bloků informačních bitů je předepsán předem určený formát bloku oddělovacích bitů, ve velkém počtu případů se na formát bloku oddělovacích bitů buď nekladou žádné požadavky, nebo pouze omezené požadavky. Takto získaná míra volnosti se užívá pro minimalizování nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou.
Vznik nevyváženosti ze stejnosměrné proudové složky a její vzrůst může být vysvětlen následovně. Blok BZCj informačních bitů, jak je znázorněno na obr.lb, je zaznamenán na záznamovém médiu jako reprezentace modulovaného signálu (na který byl převeden řetězec bloků informačních bitů a bloků oddělovacích bitů, tvořící modulační signál), například ve ' ·· ’ ΊΊ i ? ‘ - > ‘Ί ·,ι ··. -· η
-15- ../ ’ .7 1 formátu NRZ-mark. Při použití tohoto formátu se vytvoří přechodem na začátku příslušné bitové buňky hodnota ”1, zatímco když se nezaznamená žádný přechod, je hodnota 0. Bitová posloupnost modulačního signálu potom zaujme tvar modulovaného signálu, který je označen jako tvar WF, ve kterém se reprezentace této bitové posloupnosti zaznamenává na záznamové médium. Tento modulovaný signál (nebo twar WF) má nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou, jelikož pro zobrazený signál má kladná úroveň větší délku, než má záporná úroveň. Míra, která se často používá pro nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou, je hodnota číslicového součtu. Za předpokladu, že úrovně tvaru WF jsou +1 a -1, je potom hodnota číslicového součtu rovná průběžnému součtu těchto hodnot v jednotlivých bitových intervalech délky T na tvaru WF v signálu, a v příkladě znázorněném na obr.l je hodnota číslicového součtu v informačním bloku BI^ rovna +6T, kde T je délka jednoho bitového intervalu. Když se takové posloupnosti opakují, bude nevyváženost v důsledku stejnosměrné proudové složky narůstat. Obecně vede tato nevyváženost k posunu základní čáry a snižuje efektivní odstup signálu od šumu a následkem toho spolehlivost detekce zaznamenaných signálů.
Bloku BS^ oddělovacích bitů se pro omezení nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou použije následovně.
V daném okamžiku se přivádí blok BDj_ datových bitů, který se převádí na blok Bl£ informačních bitů, například pomocí tabulky, uložené do paměti. Potom se vytvoří soubor možných bloků kanálových bitů, obsahující n-L+n2 bitů,, Všechny tyto bloky obsahují stejný blok informačních bitů (bitové buňky 1 až 14 dle obr.lb), doplněné možnými bitovými kombinacemi n2 oddělovacích bitů (bitové buňky 15, 16 a 17, obr.lb).
V příkladě znázorněném na obr.lb se tak vytváří soubor 2ni=8 možných bloků kanálových bitů. Potom se u každého z možných bloků kanálových bitů určí, v zásadě v libovolném sledu,
a) zda bitové hodnoty a jejich rozmístění v daném bloku oddělovacích bitů nejsou v rozporu s podmínkami omezení hodnotou d a hodnotou k, a
b) jaká je hodnota číslicového součtu.
Pro ty možné bloky kanálových bitů, které nejsou v rozporu s požadavky na omezení hodnotou d a omezení hodnotou k, se vytvoří první indikační signál. Volba kódovacích parametrů zaručuje, že takový indikační signál bude vytvořen pro alespoň jeden z možných bloků informačních bitů. Nakonec se z možných bloků kanálových bitů, pro které byl vytvořen první indikační signál, například zvolí ten blok kanálových bitů, který má nejnižší absolutní hodnotu číslicového součtu. Ještě lepším postupem však je, že se nashromáždí hodnoty číslicového součtu pro předcházející bloky kanálových bitů, a z bloků kanálových bitů, které přicházejí v úvahu pro volbu pro příští přenos, se vybere ten blok, který vyvolá snížení absolutní hodnoty nashromážděných hodnot číslicového součtu. Vybrané slovo se pak přenáší a zaznamená.
Výhodou tohoto postupu je, že oddělovací bity, které jsou již potřebné pro jiné účely, jsou nyní také použity jednoduchým způsobem pro omezení nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou. Další výhodou je okolnost, že vliv na signál, který se má přenášet, je omezen na bloky oddělovacích bitů a nevztahuje se na bloky informačních bitů (nebere-li se zřetel na polaritu tvarového průběhu signálu, který má být přenášen a zaznamenán). Demodulace zaznamenaných signálů po jejich čtení se potom týká pouze informačních bitů. Na oddělovací bity nemusí být brán zřetel.
Pokud jde o vyšetřování podle výše uvedených kritérií a) a b), s nimiž je spojen výběr možných bitových posloupností pro generování modulačního signálu, je možné provést následující shrnutí, ve smyslu definice předmětu vynálezu:
V generovacím pochodu se pro vytvoření modulačního signálu generuje soubor možných bitových posloupností pro bloko-17ίί
Ó 5 *3
Λ '· vou sestavu, obsahující nejméně jeden informační blok n-^ bitů a nejméně jeden oddělovací blok n2 bitů. V tomto shrnutí se pro jednoduchost a názornost předpokládá bloková sestava n2+n2 bitů, přičemž se vyšetřuje sled n1+n2 bitů včetně části dalšího informačního bloku n-j_ informačních bitů následující blokové sestavy až po první logickou jedničku v tomto dalším informačním bloku. Generované posloupnosti tedy zahrnují i bity dalšího informačního bloku až po jeho první logickou jedničku (připomeňme, že další část tohoto dalšího informačního bloku, následující po logické jedničce, není pro výběr posloupností dle d,k-omezení podstatná, protože splnění podmínky d,k-omezení v rámci informačního bloku vyplývá z mapování kódových slov při kanálovém kódování). V dílčím kroku ve smyslu kritéria a) se počet logických nul, ležících v nepřerušovaném sledu za sebou mezi logickými jedničkami v každé generované posloupnosti, porovnává s maximálním přípustným počtem k bitů a s minimálním přípustným počtem d bitů, a vyberou se ty posloupnosti, v nichž počet a1 logických nul, následujících v nepřerušovaném sledu za sebou, splňuje podmínku d < a-L < k, kde d je v daném příkladě rovné 2 a kde. k je v daném příkladě rovné 10, přičemž počet oddělovacích bitů n2=3. Takový soubor vybraných možných posloupností, splňujících d,k-omezení, může potom zahrnovat:
- posloupnosti, v nichž první informační blok končí logickou nulou nebo nulami, další informační blok začíná logickou nulou nebo nulami a oddělovací blok obsahuje samé nuly, přičemž sled nepřerušovaně po sobě následujících nul stále ještě nepřesahuje hodnotu k (10),
- posloupnosti, v nichž první informační blok končí logickou nulou nebo nulami, další informační blok začíná logickou nulou nebo nulami, a do oddělovacího bloku byla vložena logická jednička (jedna v případě n2=3), aby se přerušila řada nepřerušovaně po sobě následujících logických nul, takže jejich počet a·^ v souvislém sledu nepřesáhne hodnotu k,
- posloupnosti, v nichž první informační blok končí logickou jedničkou, další informační blok začíná logickou nulou nebo η 9
-18nulami a do oddělovacího bloku byla vložena logická jednička (jedna v případě n2=3), aby se přerušila řada nepřerušovaně po sobě následujících logických nul, takže jejich počet a^ v souvislém sledu nepřesáhne hodnotu k, posloupnosti, v nichž první informační blok končí logickou nulou nebo nulami, další informační blok začíná logickou jedničkou a do oddělovacího bloku byla vložena logická jednička (jedna na prvním bitovém místě oddělovacího bloku v případě n2=3), aby se přerušila řada nepřerušovaně po sobě následujících logických nul, takže jejich počet a^j^ v souvislém sledu nepřesáhne hodnotu k,
- posloupnosti, v nichž první informační blok končí logickou jedničkou, další informační blok začíná logickou jedničkou a oddělovací blok n2=3 bitů obsahuje samé nuly, a tak dále, jak odborník v oboru snadno odvodí z kritéria d < a^ < k, platného pro volbu oddělovacích bitů v modulačním signálu.
V dílčím kroku ve smyslu kritéria b) se určují hodnoty číslicového součtu za účelem vybrání posloupnosti, pro niž signál vykazuje nejnižší hodnotu číslicového součtu od svého začátku. Jelikož může být hodnota číslicového součtu určena snadno pro každý signál a sled je libovolný, jak bylo uvedeno, bude pro odborníka v oboru zřejmé, že pro provedení vynálezu není podstatné, zda se volba z možných posloupností pro splňování podmínky d < a-]_ < k provede jako první a hodnota číslicového součtu se vypočítá následně pouze pro vybrané posloupnosti anebo zda se hodnoty číslicového součtu vypočítávají nejprve pro všechny možné posloupnosti bez ohledu na d,k-omezení, nebo zda se souběžně vypočítává odpověď ano/ne pro obě kritéria. Podstatný znak vynálezu spočívá v tom, že se jako modulační signál zvolí ta bloková sestava, která je tvořena posloupností splňující podmínku d < a^^ < k a současně vykazuje nejnižší hodnotu číslicového součtu. Takový modulační signál se po té převádí na modulovaný signál NRZ-1 a propouští se na přenosové vedení, například pro záznam.
-7 α η ί
-19Obr.2 znázorňuje některá další provedení způsobu. Obr.2a schematicky znázorňuje sledy bloků kanálových bitů BCj__1, BC^, BC^+i, ...., které obsahují předem určený počet n1+n2 bitů. Každý blok kanálových bitů obsahuje bloky informačních bitů, sestávající z n-^ bitů, a bloky oddělovacích bitů BS£_2/ BSj_, BS^+1,....., sestávající každý z n2 bitů.
U tohoto provedení je nevyváženost v důsledku stejnosměrné proudové složky určována přes několik bloků, například jak je znázorněno na obr.2a přes dva bloky BC^ a BC^+1 kanálových bitů. Nevyváženost v důsledku stejnosměrné proudové složky je určována podobným způsobem, jak je popsáno pro provedení podle obr.l, za předpokladu, že pro každý superblok. SBCj_ se vytvoří možné formáty superbloků, to znamená že bloky informačních bitů pro blok BC^ a bloky BCi+1 se doplní všemi možnými kombinacemi, které mohou být vytvořeny s n2 oddělovacími bity bloků BS.^ a bloku BSi+1. Z uvedeného souboru se potom vybere ta kombinace, která minimalizuje nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou. Toto provedení má výhodu v tom, že zbytková nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou má rovnoměrnější charakter, jelikož je uvažováno přes více než jeden blok kanálových bitů dopředu, který zásah bude optimální.
Výhodné provedení tohoto postupu má ten odlišný znak, že superblok SBC.j_ (obr.2a) je posunut o pouze jeden blok kanálových bitů po té, co byla nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou minimalizována. To znamená, že blok BC^ (obr.2a), který je částí superbloku SBC-p se zpracuje, a že následující neznázorněný superblok SBCi+i obsahuje blok BCi+1 a neznázorněný blok BCi+2, pro které se provádí výše uvedená operace k minimalizaci nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou. Blok BCi+1 je tak část jak superbloku SBC^, tak i následujícího superbloku SBCi+1. Je potom zcela ·>
-20možné, že (prozatímní) volba pro oddělovací bity v bloku BSi+lf provedená v superbloku SBCj, , se liší od konečné volby provedené v superbloku SBC^+1. Jelikož se každý blok hodnotí několikrát (v daném příkladě dvakrát), sníží se. nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou a v důsledku toho příspěvek k šumu ještě více.
Obr.2b ukazuje další provedení, ve kterém se nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou určuje současně pro několik bloků (SBC-t), například jak je znázorněno na obr. 2b pro čtyři bloky BCj^\ BCj^2\ BCj^3^ a BCj^4^ kanálových bitů. Každý z těchto bloků kanálových bitů obsahuje předem určený počet nj^ informačních bitů. Počet informačních bitů může být například 14 a počet oddělovacích bitů pro bloky BCj(2\ BCj3může mít pro každý blok hodnotu 2 a hodnotu 6 pro blok BCj^4\ Určení nevyváženosti v důsledku stejnosměrné proudové složky se provádí podobným způsobem, jak je popsáno pro provedení z obr.2a.
Kromě výše uvedených výhod, které platí i zde, má tento způsob výhodu v tom, že použití relativně dlouhého bloku oddělovacích bitů zvyšuje možnosti snížení nevyváženosti stejnosměrnou složkou. Přesněji řečeno je zbytková nevyváženost stejnosměrnou složkou posloupnosti kanálových bitů, v níž každý blok kanálových bitů má stejný počet, například 3 oddělovací bity, větší než zbytková nevyváženost posloupnosti kanálových bitů, jejíž bloky oddělovacích bitů'obsahují průměrně 3 bity, rozdělené však do 2-2-2-6 bitů.
Je třeba poznamenat, že popsaný časový sled funkcí a přiřazených stavů pro vytvoření posloupnosti kanálových bitů může být realizován univerzálními sekvenčními logickými obvody, například na trhu dostupnými mikroprocesory s přiřazenými pamětmi a periferním vybavením. Obr.3 znázorňuje vývojový diagram takového zařízení. Následující vysvětlující texty slouží pro vysvětlení legend geometrických obrazců, které
Λ Ί
·) Γ» *ι .
ilustrují funkce a stavy v jejich časovém sledu. Sloupec A udává referenční symbol (vztahovou značku přiřazenou ke geometrickému obrazci na obr.3), sloupec B legendu z obr.3 pro příslušný geometrický obrazec a sloupec C podrobnější vysvětlující text příslušející k odpovídajícímu geometrickému obrazci.
DSC acc'
BD, : = 0; i — 0;
Bii (BDi) j: = j+1 j < nebo = Q?
C
Hodnotě číslicového součtu předchozích bloků kanálových bitů je přiřazena na na začátku posloupnosti kanálových bitů nulová hodnota.
Prvnímu datovému slovu BD je přiřazeno číslo i=0. Postoupí se ke geometrickému obrazci 2.
Z paměti se vybere blok m datových bitů čísla i. Postoupí se ke geometrickému obrazci 3.
Blok datových bitů číslo i (BDi) se převede na blok informačních bitů, sestávající z bitů (BI^) pomocí tabulky uložené v paměti. Postoupí se ke geometrickému obrazci 4.
Pro parametr j se zvolí výchozí hodnota nula.
Parametr j je číslo jednoho z q bloků kanálových bitů s n^n.^ bity, který je možno zvolit pro přenos nebo záznam. Postoupí se ke geometrickému obrazci 5. Parametr j se zvětší o 1. Postoupí se ke geometrickému obrazci 6.
Když byly příslušné parametry určeny pro všech q možných bloků kanálových bitů, pokračuje se v postupu operací vyznačenou geometrickým obrazcem 13.
BC.7 Ď ) :=ΒΙ±+Βδ(^
DSV^ Ϊ = ?
>k(3) max?
<d(3) min?
DSV^ ): = max
V geometrickém obrazci 6 je to naznačeno vazbou N. Když je j menší nebo rovno 0, pokračuje se v postupu operací vyznačenou geometrickým obrazcem 7. Vytvoří se j-tý možný blok kanálových bitů BC^ doplněním bloku BI^ informačních bitů j-tou kombinací bloku BS^ oddělovacích bitů. Postoupí se ke geometrickému obrazci 8.
Určí se nyní hodnota číslicového součtu (DSV) j-tého možného bloku kanálových bitů. Postoupí se ke geometrickému obrazci 9.
Zjistí se, je-li j-tý možný blok kanákanálových bitů po spojení s předcházejícími bloky kanálových bitů takový, že splňuje požadavek omezení hodnotou k. Jestliže je tento požadavek je splněnn, pokračuje se v operacích operací vyznačenou v geometrickém obrazci 10 (vazba V),Jestliže tento požadavek není splněn, pak následujícím krokem je operace vyznačená geometrickým obrazcem 11 (vazba Y). Zjistí se, zda j-tý možný blok kanálových bitů po spojení do řetězce s předcházejícím blokem BCi_1 kanálových bitů splňuje požadavek na d-omezení. Jestliže je tento požadavek splněn,pak následujícím krokem je operace vyznačená geometrickým obrazcem 12 (vazba N). Není-li tento požadavek splněn, pak se v operaci pokračuje krokem vyznačeným geometrickým obrazcem 11 (vazba Y).
Hodnotě číslicového součtu j-tého bio1 Ί ·|
-2312 acc: +DSVacc minq/DSV:=DSC(e)
BCj/1)
DSVacc:=DSV(1) i;i+l ku kanálových bitů se dá tak vysoká hodnota (max), že tento blok rozhodně nemůže být zvolen. Postoupí se ke geometrickému obrazci 12.
Hodnota číslicového součtu j-tého blokanálových bitů DSV(j) se přičte k nashromážděné hodnotě číslicového součtu DSVacc, předcházejících bloků kanálových bitů pro získání nové nashromážděné hodnoty čísl.součtu DSV^^acc· Postoupí se ke geometrickému obrazci 5. Určí se minimální hodnota čísl.součtu g možných bloků kanálových bitů. To je pravděpodobně hodnota čísl.součtu prvního bloku kanálových bitů. Postoupí se ke geometrickému obrazci 14.
Zvolí se první blok kanálových bitů z q možných bloků. Postoupí se ke geometrickému obrazci 15.
Nashromážděná hodnota číslicového součtu se položí jako rovná nahromážděné hodnotě čísl.součtu zvoleného prvního bloku informačních bitů. Postoupí se ke geometrickému obazci 16.
Číslo datového bloku a bloku informačních bitů se zvýší o jedno. Postoupí se ke geometrickému obrazci 2. Cyklus se nyní opakuje pro další, t.j. (i+l)-tý blok datových bitů.
Znázorněný a popsaný vývojový diagram je použitelný pro provedení znázorněné na obr.l. Pro provedení podle obr.2 platí odpovídající vývojové diagramy, přičemž se berou v úvahu již popsané modifikace.
-24Aby při demodulování přenášeného nebo zaznamenaného proudu kanálových bitů bylo možné rozlišovat mezi informčními bity a oddělovacími bity, je do proudu bloků kanálových bitů zahrnut synchronizační blok SYN, který obsahuje n3 bitů synchronizační informace a n4 synchronizačních oddělovacích bitů. Synchronizační blok SYN je například vložen pokaždé po určeném počtu bloků informačních a oddělovacích bitů. Po detekci tohoto synchronizačního slova může pak být jednoznačně určeno, ve které poloze jsou přítomné informační bity a ve které bitové poloze jsou přítomné oddělovací bity. Je tedy třeba provést opatření, aby se zabránilo tomu, že by synchronizační slovo bylo napodobeno určitou bitovou posloupností, v informačních a oddělovacích blocích. Za tímto účelem může být zvolen jedinečný blok bitů synchronizační informace, t.j. synchronizační bity, které nejsou přítomné ve sledech informačních a oddělovacích bitů. Posloupnosti, které nesplňují požadavek omezení hodnotou d nebo omezení hodnotou k nejsou pro tento účel vhodné, jelikož hustota informace nebo samoóasovací vlastnosti jsou pak nepříznivě ovlivněny. Volba uvnitř skupiny možných posloupností, které splňují požadavky omezení hodnotou d a hodnotou k, je však velmi omezená .
Z tohoto důvodu je navrhován odlišný postup. Blok bitů synchronizační informace zahrnuje posloupnost, například opakovanou alespoň dvakrát bezprostředně po sobě, která obsahuje sled S bitů typu 0, ležících mezi dvěma po sobě následujícími bity typu 1. S výhodou platí, že S=k. Obr.4 znázorňuje synchronizační blok SYN. Blok obsahuje dvakrát po sobě a hned za sebou posloupnost 10000000000, t.j. jedničku následovanou 10 nulami, které jsou označeny v jednom případě jako SYNPa ve druhém případě SYNP2 (nebo obecně jako dvakrát opakovaná kombinace SYNP ve smyslu definice předmětu vynálezu). Tato posloupnost může být také přítomná v proudu kanálových bitů, konkrétně pro posloupnost, kde k=10. Aby se však zabránilo tomu, že se tato posloupnost vyskytne dvakrát za sebou a tedy
-25vně synchronizačního bloku, potlačí se první indikační signál, když součet počtu oddělovacích bitů a počtu v nepřerušovaném sledu za sebou následujících informačních bitů typu 0, které bezprostředné předcházejí bitu typu ”1, tvořícímu součást bloku oddělovacích bitů, je roven k a je také rovný počtu v řadě za sebou následujících informačních bitů typu 0, které bezprostředně následují za uvedeným bitem typu 1, tvořícím součást oddělovacího bloku.
Druhá, již naznačená cesta pro zabránění napodobení by bylo použít dvakrát za sebou posloupnost 100000000000, což je jednička následovaná 11 nulami.
Synchronizační blok také obsahuje blok synchronizačních oddělovacích bitů, ležící za blokem bitů synchronizační informace. Funkce bloku synchronizačních oddělovacích bitů je přesně stejná jako již popsaná funkce bloku oddělovacích bitů mezi bloky informačních bitů. Slouží tak ke splnění požadavku na d,k-omezení a pro omezení nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou. Opatření, která se provedou, aby se zabránilo napodobení synchronizační kombinace v proudu kanálových bitů, vyskytující se dvakrát bezprostředně za sebou, se použijí také pro zabránění, aby se tato kombinace vyskytla třikrát před blokem synchronizačních bitů nebo za ním.
Výše uvedený postup, který může být také označen jako modulační nebo kódovací postup, je podstatně jednodušší v opačném směru, t.j. při demodulaci a dekódování. Omezení nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou je provedeno bez působení na bloky informačních bitů, takže informace v samotných oddělovacích blocích nemá na demodulování uložené informace vliv. Kromě toho je volba provedená na modulačním konci, t.j. spojení každého konkrétního m-bitového bloku datových bitů s konkrétním blokem informačních bitů, majícím délku n·^ bitů, velmi důležitá pro demodulátor. Na této volbě závisí složitost nebo naopak jednoduchost demodulátoru. V magnetic-26kých záznamových systémech má složitost modulátoru a demodulátoru stejný význam, jelikož jsou obvykle oba přítomné v stejném přístroji. V soustavách pro optický záznam je záznamové médium typu určeného pouze ke čtení, takže přístroj spotřebitele potřebuje pouze obsahovat demodulátor. Proto v tomto případě je zvlášů důležité co nejvíce snížit složitost demodulátoru.
Obr.5 znázorňuje provedení demodulátoru, který demoduluje z bloků čtrnácti informačních bitů bloky osmi datových bitů. Obr.5a znázorňuje blokové schéma obvodů demodulátoru a obr.5b znázorňuje schéma uspořádání části obvodů. Demodulátor obsahuje součinové logické členy 17-0 až 17-51. z nichž každý má jeden nebo více vstupů. Jeden ze 14 bitů bloků informačních bitů se vede na každý vstup, které jsou invertujícího nebo neinvertujícího typu. Obr.5b znázorňuje ve sloupci C^, jak je to provedeno. Sloupec 1 představuje řádově nejnižší bitovou polohu C·^ 14-bitového informačního bloku, sloupec 14 představuje řádově nejvyšší bitovou polohu C14 a mezilehlé sloupce 2 až 13 představují zbývající bitové polohy podle jejich úrovní řádového významu. Řádky 0 až 51 se vztahují k odpovídajícím číslům součinových logických členů, to znamená řádek 0 se týká vstupního formátu součinového logického členu 17-0, řádek 1 se týká vstupního součinového logického členu 17-1, atd. Symbol 1 v i-tém sloupci řádky j znamená, že do j-tého součinového logického členu 17 se vede přes neinvertující výstup obsah i-té bitové polohy B1. Symbol 0 v i-tém sloupci řádku j znamená, že j-tý součinový logický člen 17 dostává přes invertující vstup obsah i-té bitové polohy (C^). V důsledku toho (řádek 0) je invertující vstup součinového logického členu 17-0 spojen s první bitovou polohou (cp a neinvertující vstup je spojen se čtvrtou bitovou polohou (C4); (řádek 1) neinvertující vstup součinového logického členu 17-0 je spojen se třetí bitovou polohou (C3), atd.
Demodulátor dále obsahuje osm součtových logických členů 18-1 až 18-2, jejichž vstupy jsou spojeny s výstupy součinových logických členů 17-0 až 17-51. Obr.5b ukazuje ve sloupci A^, jak je to provedeno. Sloupec A^^ se týká součinového logického členu 18-1, sloupec A2 se týká součinových logických členů 18-2..... , a sloupec Αθ se týká součinového logického členu 18-8. Písmeno A v i-tém sloupci j-tého řádku udává, že výstup součinového logického členu 17-j je spojen se vstupem součtového logického členu 18-i♦
Pro součinové logické členy 17-50 a 17-51 je obvod upraven následovně. Invertující výstup součinového logického členu 17-50 i součinového logického členu 17-51 jsou připojeny každý ke vstupu dalšího součinového logického členu 19. Výstup součtového logického členu 18-4 je spojen s dalším vstupem součinového logického členu .19.
Každý výstup součtových logických členů 18-1. 18-2, 18-3 a 18-5 až 18-8 a výstup součinového logického členu 19 jsou připojeny k odpovídajícímu výstupu 20-i. Dekódovaný blok. 8 datových bitů je v důsledku tohoto uspořádání na tomto výstupu k dispozici v paralelní formě.
Demodulátor znázorněný na obr.5a může být podle jiného provedení v podobě tzv. FPLA (field programmable logic array - logické uspořádání s programovatelným polem), například Signetics bipolar FPLA type 82S100/82S101. Tabulka znázorněná na obr.5b je programovací tabulka pro toto uspořádání.
Demodulátor znázorněný na obr.5a, 5b je v důsledku jeho jednoduchosti velmi dobře vhodný pro optické záznamové systémy, v nichž se použijí optické nosiče záznamu typu read-only, t.j. pouze ke čtení.
Detekce bitů bloku synchronizační informace může být prováděna pomocí prostředků znázorněných na obr.6. Signál je veden na vstupní svorku 21. Signál je ve formátu NRZ-M(ark).
-28Tento signál je veden přímo na první vstup součtového logického členu 22 a na druhý vstup součtového logického členu 22 přes zpožďovací člen 23.. Na výstupu součtového logického členu 22 je tak k dispozici tak zvaný signál NRZ-L, který je spojen se vstupem posuvného registru 24. Posuvný registr má více sekcí, z nichž každá má odbočku, a jejich počet je roven počtu bitů obsažených v bloku synchronizační informace. Ve výše použitém příkladu musí mít posuvný registr 23 sekcí, aby totiž byl schopen obsáhnout posloupnost 10000000000100000000001. Každá odbočka je spojena se vstupem součinového logického členu 25, a tento vstup jej buď invertující nebo neinvertující. Když je na vstupech součinového logického členu 25 přítomen synchronizační sled, vytvoří se pak signál na výstupu 26 tohoto součinového logického členu 25 a může ho být použito jako indikačního signálii pro detekci synchronizační kombinace. Pomocí tohoto signálu se proud bitů dělí na dva bloky, majících každý n3+ n2 bitů. Tyto bloky kanálových bitů se posunou, jeden po druhém, do dalšího posuvného registru. Řádově nej vyšší z n3 bitů se čtou paralelně a vedou se na vstupy součinových logických členů 17, jak je znázorněno na obr.5a. Řádově nejnižší z n2 bitů jsou pro demodulaci irelevantní.
Kódovaný modulovaný signál se například zaznamenává na optickém záznamovém médiu. Modulovaný signál má tvar WF znázorněný na obr.lb. Signál se ukládá na záznamové médium ve šroubovicovité informační struktuře. Informační struktura obsahuje sled většího počtu superbloků, například typu znázorněného na obr.7. Superblok SB| obsahuje blok SYN^ synchronizačních bitů, který je realizován jak ukazuje obr.4, a určitý počet (u znázorněného provedení 33) bloků kanálových bitů, z nichž každý má n^ n2 bitů BCp BC2...... ,BC33. Kanálový bit typu 1 je reprezentován přechodem na záznamovém médiu, například přechodem z oblasti netvořené prohlubní (bezprohlubňového úseku) do prohlubně a kanálový bit typu 0 je reprezentován na záznamovém médiu nepřítomností přechodu.
-29Šroubovicovitá informační stopa je rozdělena do elementárních buněk, t.j. bitových buněk. Na záznamovém médiu tyto buňky tvoří prostorovou strukturu, která odpovídá rozdělení proudu kanálových bitů v čase (doba periody je jeden bit).
Nezávisle na obsahu informačních a oddělovacích bitů je možné na záznamovém médiu rozlišit řadu podrobností. Pro médium znamená omezení hodnotou k, že maximální vzdálenost mezi dvěma za sebou jdoucími přechody je k+1 bitových buněk. Nejdelší prohlubeň (nebo bezprohlubňový úsek) má proto délku k+1 bitových buněk. Omezení hodnotou d znamená, že minimální vzdálenost mezi dvěma za sebou jdoucími přechody je d+i„ Nejkratší prohlubeň (nebo bezprohlubňový úsek) má proto délku d+1 bitových buněk. Kromě toho je zde v pravidelných vzdálenostech prohlubeň maximální délky, po níž následuje nebo před níž leží bezprohlubňový úsek (t.j. část žádný důlek) maximální délky. Tato struktura je částí bloku synchronizačních bitů.
U výhodného provedení je k=10, d=2 a superblok SBj, obsahuje 588 kanálových bitových buněk. Superblok SB4 obsahuje blok synchronizačních bitů s 27 bitovými buňkami a 33 bloky kanálových bitových buněk, z nichž každý má 17 (14+3) kanálových bitových buněk.
Modulátor, přenosový kanál, například optické záznamové médium, a demodulátor, mohou být dohromady být částí systému, například systému pro převádění analogové informace (například zvukového signálu, jako hudby nebo řeči) na číslicovou informaci, která se zaznamenává na optickém záznamovém médiu. Informace zaznamenaná na záznamovém médiu (nebo její kopie) může být reprodukována zařízením, které je vhodné pro reprodukci toho typu informace, která byla zaznamenána na záznamovém médiu.
Převodní obvod obsahuje zejména analogově číslicový
-30převodník pro převádění analogového signálu (hudby, řeči), který má být zaznamenáván, na číslicový signál předem určeného formátu, t.j. zdrojové kódování. Dále může převodní obvod obsahovat část systému pro opravu chyb. V převodním obvodu se číslicový signál převádí na formát, pomocí něhož mohou být chyby, které se zejména vyskytují při čtení ze záznamového média, v zařízení pro reprodukci signálu opravovány. Systém pro opravu chyb, který je vhodný pro tento účel, je popsán v japonských patentových přihláškách Sony Corporation Č.14539 Z 21 05 1980 a z 05 06 1980.
Zdrojově kódovaný signál se převádí na kanálově kódovaný modulační signál, který je přizpůsoben vlastnostem kanálu.
Do modulačního signálu se kromě toho přidává synchronizační kombinace a signál se uvádí do vhodného rámcového formátu.
Číslicový signál, chráněný proti chybám a obsahující synchronizační informaci, se potom vede do modulátoru, kde se použije pro generování ovládacího signálu, například pro laser (NRZ-mark formát), pomocí něhož se na záznamovém médiu vytváří šroubovicovitá informační struktura v podobě prohlubní a bezprohlubňových úseků o předem určených délkách.
Záznamové médium nebo jeho kopie může být snímáno pomocí zařízení pro reprodukci informačních bitů, odvozených ze záznamového média. Za tímto účelem zařízení obsahuje demodulátor, který již byl podrobně popsán, dekodérovou část systému pro ochranu proti chybám a číslicově-analogový převodník pro zpětné získávání reprodukce analogového signálu, který byl před tím přiveden do převodního obvodu.

Claims (5)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob přenosu informačních dat, převedených do číslicové formy reprezentované elektrickými signály a kódovaných v binárním zdrojovém kódu jako datová slova, při kterém se datová^slova v m-bitovém zdrojovém kódu kódují na dekódovatelná informační slova v n-bitovém kanálovém kódu, kde m je počet bitů na jedno datové slovo ve zdrojovém prvním kódu, přičemž m je celé číslo >4, a n je počet kanálových bitů na jedno kanálově kódované informační slovo v kanálovém druhém kódu, přičemž n>m, přičemž jednotlivé bloky n kanálových bitů jako kanálově kódované reprezentace zdrojově kódovaných datových slov se převádějí na sled po sobě následujících a navzájem prostřídaných bitových informačních bloků s počtem n-^n bitů a bitových oddělovacích bloků s počtem n2 bitů, přičemž v posloupnosti jednotlivých bitů, následujících za sebou v informačním bloku n^ bitů a v oddělovacím bloku n2 bitů, jsou kanálové bity o logické hodnotě 1 od sebe oddělovány nejméně d a nejvýše k nepřerušovaně po sobě následujícími kanálovými bity o logické hodnotě 0, a proud prostřídaných informačních bloků a oddělovacích bloků se převádí na dvoustavově modulovaný kanálově kódovaný signál, který se zavádí na přenosové vedení, vyznačený tím, že modulovaný kanálově kódovaný signál se odvozuje z před tím vytvořeného kanálově kódovaného modulačního signálu, sestávajícího z proudu prostřídaných informačních bloků a oddělovacích bloků, na který byla nejprve převedena n-bitová kanálově kódovaná kódová slova, získaná z m-bitových zdrojově kódovaných datových slov, a v němž obsah oddělovacích bloků splňuje stanovené podmínky omezení hodnotami d,k a minimální nevyváženosti stejnosměrnou proudovou složkou v modulovaném signálu, přičemž modulovaný signál se následně získává z uvedeného modulačního signálu modulací NRZ-1, při níž v dvoustavově modulovaném kanálově kódovaném signálu odpovídá každé logické jedničce modulačního signálu stavový přechod a tím změna binární hodnoty modulovaného signálu, zatímco při každé logické nule modulačního signálu se stav modulovaného signálu a. tedy i jeho binární hodnota ponechá, přičemž vytváření modulačního signálu obsahuje generovací pochod, při kterém se generuje pro každou blokovou sestavu, která se má zpracovávat a jejíž reprezentace se má vpouštět na přenosové vedení po následující NRZ-1 modulaci, a která obsahuje nejméně jeden informační blok bitů a nejméně jeden oddělovací blok n2 bitů v navzájem prostřídaném uspořádání, soubor možných posloupností, obsahujících každá uvedený nejméně jeden blok informačních bitů, doplněný jednou z možných bitových kombinací v uvedeném nejméně jednom oddělovacím bloku, přičemž počet nebo počty logických nul, ležících v nepřerušovaném sledu za sebou v každé z možných posloupností, se srovná s nejvyšším přípustným počtem k bitů a nejnižším přípustným počtem d bitů, a vybírají se posloupnosti, v nichž splňuje podmínku d < ax < k, kde d > 2 a k je nejvýše rovno n-4, přičemž se v generovacím pochodu kromě výběru posloupností z hlediska splnění podmínky d < a^^ < k také vypočítává pro jednotlivé posloupnosti hodnota číslicového součtu od začátku číslicového signálu, reprezentující absolutní hodnotu rozdílu mezi počtem bitů jednoho stavu a tím i jedné binární hodnoty a bitů druhého stavu a tím i druhé binární hodnoty v modulovaném signálu s modulací NRZ-1 v celé délce signálu, přičemž se vybere jako modulační signál ta bloková sestava, pro kterou generovaná posloupnost splňuje podmínku d < a1 < k, a která současně vykazuje nejnižší hodnotu číslicového součtu od začátku číslicového signálu, a z vybraného modulačního signálu se odvodí modulovaný signál s modulací NRZ-1, který se propustí na přenosové vedení.
  2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že se na konci — 33 — sledu informačních bloků, prostřídaných s oddělovacími bloky, tvořícího rámec číslicového signálu, zakončený oddělovacím blokem, do modulačního signálu vkládá před první informační blok následujícího rámce číslicového signálu synchronizační blok (SYN), který obsahuje blok n3 bitů synchronizační informace,_obsahující dvakrát po sobě se opakující kombinaci (SYNP) ve formě posloupnosti, začínající logickou jedničkou, po níž vždy následuje S logických nul, kde S je celé číslo vyhovující podmínce S>k, a dále obsahuje synchronizační oddělovací blok (SYNS) n4 bitů, umístěný v synchronizačním bloku (SYN) za synchronizačními kombinacemi (SYNP), přičemž se v generovacím pochodu generuje soubor možných posloupností volbou binárních hodnot na jednotlivých bitových místech v uvedeném synchronizačním oddělovacím bloku (SYNS), přičemž počet a2 logických nul mezi poslední logickou jedničkou v synchronizačním bloku (SYN), ležící v jeho koncové oblasti v synchronizačním oddělovacím bloku (SYNS), a první logickou jedničkou v prvním informačním bloku následujícího rámce se srovná v každé z možných posloupností s maximálním přípustným počtem k bitů a minimálním přípustným počtem d bitů, a zvolí se posloupnosti, v nichž počet a2 logických nul, ležících v nepřerušovaném sledu za sebou, vyhovuje podmínce d<a2^k, přičemž v generovacím pochodu se kromě výběru posloupnosti s ohledem na podmínku d<a2<k také vypočítává pro jednotlivé posloupnosti hodnota číslicového součtu od začátku číslicového signálu, reprezentující absolutní hodnotu rozdílu mezi počtem bitů jednoho stavu a tím i jedné binární hodnoty a bitů druhého stavu a tím i druhé binární hodnoty v modulovaném signálu s modulací NRZ-1 v celé délce signálu, přičemž se vybere jako modulační signál ta bloková sestava, pro kterou generovaná posloupnost splňuje podmínku d < a2 Y k, a současně vykazuje nejnižší hodnotu číslicového součtu od začátku číslicového signálu a splňuje podmínku d < a-L < k pro oddělovací bloky n2 bitů.
    34r Γ· γ- r λ »*· γ γ.
  3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že n1=n=14, n2=3 a m=8.
  4. 4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačený tím, r_že kanálově kódovaný modulovaný signál s modulací NRZ-1, vpuštěný na přenosové vedení jako splňující podmínku d < a^ < k a popřípadě i d < a2 < k a současně vykazující nejnižší nevyváženost stejnosměrnou proudovou složkou, se zaznamenává na nosič záznamu.
  5. 5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že se přenášený signál, kódovaný do n-bitových kanálově kódovaných slov ve druhém kódu, dekóduje na m-bitová zdrojově kódovaná slova v prvním kódu, přičemž bity přenášeného signálu v n-bitovém kódu jsou přijímány sériově a jsou vedeny do zpožďovacího prostředku, přičemž takto zpožděné bity jsou podrobovány logickému sčítání, načež se signálové bity sériově vyšetřují na detekci synchronizačního slova, přičemž detekce synchronizačního slova generuje signál odpovídající startovacímu okamžiku, přičemž detekcí synchronizačního slova se cyklicky generují časové signály mající délku informačního bloku informačních bitů a oddělovacího bloku n2 oddělovacích bitů, přičemž konec každého cyklického časového signálu aktivuje dekódování nj nejpozději přijatých bitů po logickém sčítání na m-bitové kódové slovo v prvním kódu, přičemž uvedené délky časových signálů v bitových intervalech se synchronizují určením frekvence kanálových bitů ze sériově přijatého bitového signálu.
CS19815398A 1981-07-14 1981-07-14 Information data transmission method CZ286405B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS19815398A CZ286405B6 (en) 1981-07-14 1981-07-14 Information data transmission method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS19815398A CZ286405B6 (en) 1981-07-14 1981-07-14 Information data transmission method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ539881A3 true CZ539881A3 (cs) 2000-02-16
CZ286405B6 CZ286405B6 (en) 2000-04-12

Family

ID=56482144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS19815398A CZ286405B6 (en) 1981-07-14 1981-07-14 Information data transmission method

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ286405B6 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ286405B6 (en) 2000-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ287144B6 (cs) Optický nosič záznamu
US4501000A (en) Method of coding binary data
US6940431B2 (en) Method and apparatus for modulating and demodulating digital data
KR100753966B1 (ko) 연속 최소 런 길이 제한이 있는 변조/복조 장치 및 방법
JPH06197024A (ja) 変調方法、変調装置及び復調装置
JP3760961B2 (ja) 変調装置および変調方法、復調装置および復調方法、並びに記録媒体
US20070018870A1 (en) Modulation system
US6807137B2 (en) Encoding method and apparatus therefor, and optical-disk recording method and apparatus therefor
JP3722331B2 (ja) 変調装置および方法、並びに記録媒体
US5206646A (en) Digital modulating method
KR100450782B1 (ko) 고밀도 데이타 저장기기를 위한 피알엠엘 코드의 부호화 및복호화 방법
CZ20023259A3 (cs) Způsob kódování sekvence binárních datových bitů na sekvenci binárních kanálových bitů, dekodér, záznamové médium a kódovací zařízení
JP3717024B2 (ja) 復調装置および方法
EP0853805B1 (en) Transmission, recording and reproduction of a digital information signal
CZ539881A3 (cs) Způsob přenosu informačních dat
US6483882B1 (en) EFM demodulation circuit and method
KR20020038709A (ko) 이진 소스신호의 복수의 데이터 비트의 스트림을 이진채널신호의 복수의 데이터 비트의 스트림으로 인코딩하는장치, 메모리장치, 정보 기록장치, 기록매체, 코딩장치와,재생장치
JP3239663B2 (ja) 変調方法、変調装置及び復調装置
US7486209B2 (en) Demodulation table, demodulating device and demodulating method, program, and recording medium
JP3882953B2 (ja) 符号復号装置および方法
KR850000953B1 (ko) 2진 데이타비트 블럭열을 2진 채널비트 블럭열로 코딩시키는 방법
JP2000068847A (ja) 変調装置および方法、復調装置および方法、並びに提供媒体
SI8311849A8 (sl) Demodulator za dekodiranje zaporedja bitov kanalov v zaporedje bitov podatkov

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20010714