DD202084A5

DD202084A5 - Verfahren zum umkodieren einer folge von datenbits in eine folge von kanalbits, anordnung zum dekodieren der nach diesemverfahren kodierten kanalbits und aufzeichnungstraeger miteiner informationsstruktur

Info

Publication number: DD202084A5
Application number: DD81231664A
Authority: DD
Inventors: Kornelis A Immink; Jakob G Nijboer; Hiroshi Ogawa; Kentaro Odaka
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-07-14
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-08-24
Also published as: GB2083322B; FR2486740A1; PL232147A1; DK163626B; SG77584G; ES8301563A1; BE889608A; SK539881A3; IT8122885A0; BR8104478A; AT404652B; AU553880B2; DE3125529C2; ZA814164B; SK280683B6; JPH0614617B2; ES503839A0; FI812189L; NL8004028A; JPH02243024A

Abstract

"Verfahren zum Umkodieren einer Folge von Datenbits in eine Folge von Kanalbits, Anordnung zum Dekodieren der nach diesem Verfahren kodierten Kanalbits und Aufzeichnungstraeger mit einer Informationsstruktur". Die Erfindung bezieht sich auf das aufeinanderfolgende Uebertragen binaerer Daten ueber einen Informationskanal und insbesondere auf ein Verfahren zum Kodieren und Dekodieren bestimmter binaerer Blockkodes. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Faelle, wo der Informationskanal aus einer optischen Platte besteht. Bei Blockkodierung werden Bloecke von beispielsweise m Datenbits in Bloecke von n Kanalbits (n > m) umgewandelt. An d. auf diese Weise erhaltenen Bloecke v. Informationsbits wird beispielsweise die Anforderung einer (d, k)-Begrenzung gestellt. In (d, k)-begrenzten Folgen ist die Laenge von Folgen von "Nullen" von einer minimalen Anzahl d bis zu einer Anzahl k Nullen zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender "Einsen" begrenzt. Ein Nachteil dieser Kodierung ist, dass diese ein nicht zu vernachlaessigendes NF-Spektrum aufweist. Nach der Erfindung wird zwischen jeden der Bloecke von n Informationsbits ein Block Trennbits aufgenommen. Die Trennbits werden in denjenigen Faellen, wo das Format nicht durch die (d, k)-Anforderung vorgeschrieben wird, derart gewaehlt, dass das NF-Spektrum und insbesondere der Gleichstromanteil moeglichst gering ist.

Description

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Verfahren zum Umkodieren einer Folge von Datenbits in eins Folge von Kanalbits, Anordnung zum Dekodieren der nach diesem Verfahren kodierten Kanalbits und Aufzeichnungsträger mit einer Informationsstruktur

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umkodieren einer Folge Datenbits in eine Folge Kanalbits, wobei, die Folge Datenbits in unmittelbar aufeinanderfolgende Blöcke von je m Datenbits aufgeteilt wird und diese Blöcke in aufeinanderfolgende Blöcke von (n.. + n₂) Kanalbits (ja + n~> m) umkodiert v/erden und die Blöcke Kanalbits je einen Block von n. Informationsbits und einen Block von n Trennbits enthalten derart, daß aufeinanderfolgende Blöcke Informationsbits durch jeweils nur einen Block Trennbits getrennt werden, zwei aufeinanderfolgende Kanalbits eines ersten Typs, des Typs "1", durch mindestens d unmittelbar aufeinanderfolgende Bits eines zweiten Typs, des Typs "0", getrennt werden und die Anzahl unmittelbar' aufeinanderfolgender Kanalbits vom zweiten Typ höchstens k ist, sowie auf einen Demodulator zum Dekodieren der entsprechend dem Verfahren kodierten Datenbits und auf einen Aufzeichnungsträger mit einer mittels dieses Verfahrens erzeugten Informationsstruktur mit Folgen von Kahalbitzellen«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der digitalen Übertragung oder in magnetischen und optischen Aufnahme-/Wiedergabesystemen liegt die zu übertragende bzw. aufzunehmende Information meistens in Form einer Folge, von Zeichen vor. Diese Zeichen bilden zusammen das (oft binäre) Alphabet. Für den Fall, daß es sich um ein binäres Alphabet handelt (weiterhin wird dieses Alphabet durch die Zeichen ?1» und "0^M dargestellt), kann das eine

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Zeichen, beispielsweise die "1", entsprechend dem NRZ-Mark-Kode auf der Magnetplatte, dem Magnetband oder auf der optischen Platte als Übergang zwischen zwei Zuständen von Magnetisierung oder Fokus festgelegt werden. Das andere Zeichen, die ¹¹O", wird durch das Fehlen eines derartigen Überganges festgelegt»

Infolge bestimmter Systemanforderungen bestehen in der Praxis für die Folgen von Zeichen, die auftreten dürfen, Beschränkungenο So wird in manchen Systemen die Anforderung gestellt, daß die Folge von Zeichen selbsttaktend ist. Dies bedeutet, daß die Folge zu übertragender bzw. aufzunehmender Zeichen genügend Übergänge aufweisen muß, um ein Taktimpulssignal, das zur Detektion und Synchronisation notwendig ist, aus der Zeichenfolge zu erzeugen« Eine andere Anforderung kann sein, daß bestimmte Zeichenfolgen in dem Informationssignal vermieden werden sollen, weil diese Folgen.speziellen Zwecken, beispielsweise Synchronisationsfolgen, vorbehalten werden. Eine Nachahmung der Synchronisierungsfolge durch das Informationssignal beeinträchtigt die Eindeutigkeit des Synchronisationssignals und damit die Eignung zu diesem Zweck«, Eine weitere Anforderung kann sein, die Übergänge einander nicht zu schnell folgen zu lassen, um die Intersymbolinterferenz zu beschränken.

Im Falle magnetischer oder optischer Aufzeichnung kann diese Anforderung auch mit der Informationsdichte auf dem Aufzeichnungsträger in Zusammenhang gebracht werden, dann_r wenn bei einem bestimmten Mindestabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übergängen auf dem Aufzeichnungsträger das entsprechende minimale Zeitintervall (T_min) des

ft

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aufzuzeichnenden Signals vergrößert werden kann, wird die Informationsdichte in demselben Ausmaß vergrößert. Auch die minimale Bandbreite (B ^), die erforderlich ist, hängt mit dem minimalen Abstand ^_m^_n zwischen den Übergängen

(B . = äJ—^!— ) zusammen, min

Wenn Informationskanäle benutzt werden, die keinen Gleichstrom übertragen, wie dies meistens bei magnetischen Aufzeichnungskanälen der Fall ist, führt dies zu der Anforderung, daß die Zeichenfolgen in dem Informatiohskanal einen möglichst geringen (oder überhaupt keinen) Gleichstromanteil aufweisen.

Sin Verfahren der eingangs genannten Art ist in (1) Tang, D.T., Bahl, L.R., "Block codes for a class of constrained noiseless channels", Information and Control, Heft 17, Nr. 5, Dez. 1970, Seiten 436-461 beschrieben. Der Artikel bezieht sich auf Blockkodierungen, wobei von d-, k- oder (d,k)-begrenzten q-wertigen Blöcken von Zeichen ausgegangen wird und die Blöcke den nachfolgenden Anforderungen entsprechen:

(a) d-begrenzt: Zwei Typ-"1"-Zeichen werden durch eine Folge von mindestens d aufeinanderfolgenden Typ-"O"-Zeichen getrennt;

(b) k-begrenzt: Die maximale Länge einer Folge aufeinanderfolgender Zeichen von dem Typ "0" ist k_o

Eine Folge von Datenbits wird in unmittelbar aufeinanderfolgende Blöcke von je m Datenbits aufgeteilt. Diese Blöcke von m Datenbits werden zu Blöcken von η Informationsbits umkodiert (n>m). Dadurch, daß n> m ist, ist die Anzahl Kombinationen mit η Informationsbits größer als die Anzahl mögli-

1 Q 1 & £ / ft"

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eher Blöcke Datenbits (2^m). Wird die Anforderung von beispielsweise d-begrenzt an die zu übertragenden bzw. aufzuzeichnenden Blöcke Informationsbits gestellt, so wird die Abbildung der 2^m Blöcke Datenbits auf ebenfalls 2^m Blöcke Informationsbits (aus einer möglichen Anzahl von 2ⁿ Blöcken) derart gewählt, daß nur auf diejenigen Blöcke Informationsbits abgebildet werden, die die gestellte Anforderung erfüllen.

In der Tabelle I auf Seite 439 aus dem Bezugsmaterial (1) ist dargestellt, wie viele unterschiedliche Blöcke Informationsbits es gibt, abhängig von der Länge des Blocks (n) und der gestellten Anforderung an d_o So gibt es 8 Blöcke Informationsbits mit einer Länge η = 4 unter der Bedingung, daß der minimale Abstand d = 1 ist. Daher könnten Blöcke Datenbits mit einer Länge m = 3 (2 =3 Datenworte') durch Blöcke Informationsbits mit einer Länge η = 4 wiedergegeben werden, wobei _#in den Blöcken Informationsbits zwei aufeinanderfolgende Typ-"1"-Zeichen durch mindestens ein Typ-"O"-Zeichen getrennt sind. Die Kodierung lautet dann für dieses Beispiel (das Zeichen«-» steht für Abbilden des einen Blocks zu dem anderen und umgekehrt):

000 <—» 0000

001 <—» 0001

010 «--» 0010

011 4~* 0100

100 <—> 0101

101 <—> 1000

110 4—> 1001

111 <—» 1010

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Bei geschlossenen Informationsworten kann jedoch in manchen Fällen nicht ohne weiteres die gestellte Anforderung (in dem Beispiel die d-Anforderung) erfüllt werden«, In dem genannten Artikel wird vorgeschlagen, zwischen den Blöcken . von Informationsbits Trennbits einzufügen. In dem Fall der d-begrenzten Kodierung ist ein Block Trennbits mit d-Bits von dem Typ "0" ausreichend. In dem obenstehend angegebenen Beispiel mit d = 1 reicht nur ein Trennbit (nur eine JTuIl). Jeder Block von 3 Datenbits wird dann mit 5 (4 + 1) Kanalbits kodiert.

Ein Nachteil dieser Kodierungsart ist, daß der Anteil der niedrigen Frequenzen (einschließlich Gleichstrom) an dem Frequenzspektrum des Stromes von Kanalbits ziemlich hoch ist« Ein v/eiterer Nachteil ist, daß die Kodewandler (Modulator, Demodulator) und insbesondere der Demodulator kompliziert sind.

In bezug auf den ersten Nachteil sei erwähnt, daß in dem Bezugsmaterial (2) Patel, A.M., "Charge-constrained byteoriented (0,3) code", IBM Technical Disclosure Bulletin, H. 19, Nr _β 7, Dez. 1976, Seiten 2715-2717 angegeben ist, daß der Gleichstromanteil der (d,k)-begrenzten Kodierungen dadurch beschränkt werden kann, daß die Blöcke Kanalbits durch ein sogenanntes invertierendes bzw» ein nicht invertierendes Glied verbunden werden. Das Vorzeichen des Beitrags des augenblicklichen Blocks Kanalbits zu dem Gleichstromanteil wird damit derart gewählt, daß der Gleichstromanteil der vorhergehenden Blöcke Kanalbits verringert wird. Es handelt sich hier jedoch um eine (d,k)-begrenzte Kodierung, deren Blöcke Informationsbits ohne Beeinträchtigung der (d,k)-Anforderung geschlossen werden können, wodurch das Hinzufügen von Trennbits aus diesem Grunde überflüs-

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sig ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zum Kodieren einer Folge Datenbits in eine Folge Kanalbits zu schaffen, das die Blederfrequenzspektrumeigenschaften des aus den Kanalbits abzuleitenden Signals verbessert und einen einfachen Demodulator ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die nachfolgenden Schritte gelöst:

1. das Umwandeln von Blöcken von m Bits enthaltender Datenbits in η Bits enthaltende Blöcke Informationsbits;

2» das Erzeugen mehrerer möglicher Folgen von Kanalbits, die je mindestens einen Block Informationsbits und einen Block Trennbits enthalten und die je die Blöcke von Informationsbits enthalten, ergänzt um nur eine der möglichen Bitkombinationen der Blöcke Trennbits;

3e .das Ermitteln des Gleichstromanteils jeder der möglichen Folgen Kanalbits, die in dem vorhergehenden Schritt ermittelt wurden;

4« für jede der möglichen Folgen von Kanalbits das Ermitteln der Summe der Anzahl Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits von dem Typ "0", die unmittelbar einem Bit von dem Typ "1" vorangeht,und der Summe der Anzahl, die einem Bit von dem Typ "1" folgt, das einen Teil eines der Blöcke Trennbits bildet, und der Summe der Anzahl Trennbits

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und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits vom Typ "0", die diesem Block von Trennbits unmittelbar vorangeht und folgt;

5. das Erzeugen eines ersten Anzeigesignals für die Polgen von Kanalbits, für die die ?/erte der in dem vorhergehenden Schritt ermittelten Summen größer als d und höchstens, gleich k sind;

das Auswählen der Folge von Kanalbits, die zu dem ersten Anzeigesignal dieser Folge von Kanalbits, die den Gleichstromanteil minimalisiert, geführt haben, aus den Folgen von Kanalbits, bei denen das erste Anzeigesignal erzeugt wurde«

Der fünfte Schritt weist weiterhin den nachfolgenden Teilschritt auf:

5a« das Unterdrücken des ersten Anzeigesignals für diejenige Folge von Kanalbits, für die die in dem vierten Schritt ermittelte Summe der Anzahl der Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits von dem Typ "0", die einem Bit von dem Typ. "1" des Blocks Trennbits unmittelbar vorangeht, gleich der ebenfalls in dem vierten Schritt ermittelten Summe der Anzahl Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits von dem Typ "0" ist, die einem Bit von dem Typ "1" des Blocks Trennbits unmittelbar folgt und gleich s ist«, Das Verfahren weist weiterhin die nachfolgenden Schritte auf:

7β das Anordnen einer Anzahl Blöcke von (n.. + ru) Kanalbits in unmittelbar aufeinanderfolgende Rahmen von je ρ Blöcken;

8„ das Einfügen eines Blocks Synchronisationskanalbits zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgende Rahmen, wobei der

O ^ 1 £ϊ fci A ft"" ^7a ~ Berlin,den 4.11.81

Block Synchronisationskanalbits einen bestimmten Block von η-, Synchronisationsinformationsbits aufweist und dieser Block mindestens zweimal unmittelbar aufeinanderfolgend eine Folge aufweist, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bits von dem Typ "1" s Bits von dem Typ "O" und weiterhin einen Block von n_A Synchronisationstrennbits aufweist und dieser Block Trennbits durch das Durchführen der Schritte 2 bis einschließlich 6 gegenüber· dem Block Synchronisationskanalbits ermittelt wird.

Das V.erfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß s = k ist und daß der sechste Schritt weiterhin die folgenden Teilschritte aufweist:

- das Ermitteln des gespeicherten Gleichstromanteils der vorhergehenden Blöcke von Kanalbits;

- das Ermitteln des Absolutwertes der Summe des gespeicherten Gleichstromanteils und des Gleichstromanteils jeder der Polgen von Kanalbits, die zu dem ersten Anzeigesignal geführt haben» Die Folge von Kanalbits weist vier Blöcke Informationsbits von je n. Bits und vier Blöcke Trennbits auf. Drei Blöcke von Trennbits haben eine erste Länge ru¹ und ein Block eine Länge ru"» wobei n₂">n.^! und n. = 14, n«¹ = 2, n₂" = 6 und m = 8 ist, · Die Folge von Kanalbits weist einen Block Informationsbits von n. Bits und einen Block Trennbits von n« Bits auf* Das Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß ηι = 14, n₂ = 3 und m = 8 ist» Die.Folge von Kanalbits wird durch mindestens zwei Blöcke Kanalbits gebildet. Die benachbarten Folgen von Kanalbits beziehen sich . auf mindestens einen Block Kanalbits gemeinsam,,

Der Demodulator zum Dekodieren der entsprechend dem Verfahren umkodierten Kanalbits ist dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator die folgenden Mittel aufweist:

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Mittel zum Detektieren des Synchronisationsmusters; Mittel zum Aufteilen der Folge von Kanalbits in Blöcke von je Cn₁*+ n₂) Kanalbits;

Mittel zum Trennen der Blöcke von n. Informatiönsbits von den Blöcken von n₂ Trennbits;

Mittel zum Umwandeln eines Blocks von n. Informationsbits in einen Block von m Datenbits. Die Mittel zum Umwandeln weisen: UlD-Tore auf, die je".mit Eingängen zum parallelen Zuführen der Informationsbits, die von mindestens einer bestimmten Bitstelle des Blocks von Informationsbits herrühren, versehen sind« Diese Mittel weisen weiterhin ODER-Tore auf, deren Eingänge (auf eine bestimmte Art und Weise) mit den Ausgängen der üED-Tore verbunden sind und deren Ausgänge parallel .die dekodierten m Datenbits abgeben*

Der Aufzeichnungsträger mit einer Informationsstruktur mit Polgen von Kanalbitzellen, die je ein Bit enthalten, dessen Wert durch einen Pegelübergang oder einen fehlenden Pegelübergang am Anfang der Bitzelle dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelübergängen gleich der Länge von (k + 1) Bitzellen ist, daß der minimale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelübergängen gleich der Länge von (d + 1) Bitzellen ist, daß höchstens Polgen des doppelten maximalen Abstandes von (k + 1) Bitzellen auftreten und daß diese Polgen einen Teil einer Synchronisationsfolge bilden. Dabei ist k = 10 und d = 2. Der Aufzeichnungsträger weist"zwischen zwei aufeinanderfolgenden Polgen mit dem maximalen Abstand einen Rahmen mit 561 Kanalbitzellen auf, der 33 Blöcke von je 17 Kanalbitzellen ' enthalte Die Synchronisationsfolge besteht aus 27 Kanalb-itzellen_e

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Ausführungsbe isp ie1

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: einige Bitfolgen zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kodierungsformats;

Pig. 2: einige weitere Ausführungsbeispiele des Formats der Kanalkodierung, wie dies bei der Verringerung des Gleichstromanteils nach der Erfindung benutzt v/erden kann;

Pig. 3: ein Plußdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Pig. 4: eine Darstellung eines Blocks Synchronisationsbits zum Gebrauch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren;

«j Γ r / Q -8- Berlin, den 4.11.81 \ Ό Ό 4 O 59 4X4 13

Fig» 5: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Demodulators zum Dekodieren der erfindungsgemäß kodierten Datenbits;

Pig, 6: ein Ausführungsbeispiel der Mittel zum Detektieren einer Folge von Synchronisationsbits nach der Erfindung;

Fig. 7: ein Ausführungsbeispiel eines Rahmenformats zum Gebrauch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Entsprechende Elemente in den Figuren sind mit denselben Bezugszeichen angegeben.

?ig_a 1 zeigt einige Bitfolgen zur Erläuterung des Verfahrens zum umkodieren einer Folge Datenbits (FIg₃ la) in eine Folge Kanalbits (Fig, 1b), Die Folge Datenbits ist in geschlossene und aufeinanderfolgende Blöcke BD aufgeteilt. Jeder Block Datenbits weist m Datenbits auf. Als Beispiel wird weiterhin in der Beschreibung und in den Figuren m = 8 gewählt. Für jeden anderen Wert von m gilt jedoch entsprechendes. Ein Block m Datenbits BD. enthält im allgemeinen eine von 2^m möglichen Bitfolgen_o

Derartige Bitfolgen eignen sich weniger gut dazu, unmittelbar optisch oder magnetisch aufgezeichnet zu v/erden, und zwar aus unterschiedlichen Gründen. Wenn nämlich zwei Datenzeichen von dem üyp "1", die auf dem Aufzeichnungsträger beispielsweise als Übergang von der einen Magnetisierungsrichtung in die andere oder als Übergang zu einer Vertiefung aufgezeichnet werden, einander unmittelbar folgen, können diese Übergänge wegen der gegenseitigen Beeinflussung nicht

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zu dicht beisammen liegen* Die Informationsdichte wird dadurch beschränkt. Zugleich wird die minimale Bandbreite B . vergrößert, die erforderlich ist, um den Bitstrom zu übertragen bzw» aufzuzeichnen, wenn der minimale Abstand T . zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen (B . = 1/(2T . ) gering ist. Eine andere Anforderung, die oft an Systeme für Datenübertragung und optische bzw* magnetische Aufzeichnung gestellt wird, ist, daß die Bitfolgen genügend Übergänge aufweisen, um aus dem übertragenen Signal ein Taktimpulssignal zurückzugewinnen, mit dem Synchronisation erzeugt werden kann· Ein wort mit m Nullen, dem im ungünstigen Pail ein Wort vorhergeht, das auf eine Anzahl Hüllen endet, und wobei ein Wort folgt, daß mit einer Anzahl Nullen anfängt, ' würde die Taktiinpulsextraktion gefährden»

An Informationskanäle, die keinen Gleichstrom übertragen, wie magnetische Aufzeichnungskanäle, wird außerdem die Anforderung gestellt, daß der aufzuzeichnende Datenstrom einen möglichst geringen Gleichstromanteil aufweist« Bei optischer Aufzeichnung ist es' erwünscht, daß der niederfrequente Teil des Datenspektrums optimal unterdrückt wird, und zwar wegen der Servoregelungen. Außerdem wird die Demodulation vereinfacht, wenn der Gleichstromanteil relativ gering ist.

Aus den obengenannten und anderen Gründen wird eine sogenannte Kanalkodierung auf die Datenbits angewendet, bevor diese über den Kanal übertragen bzw. aufgezeichnet werden. Bei Blockkodierung (Bezugsmaterial (1)) v/erden die Blöcke Datenbits, die je m Bits erhalten, als Blöcke. Informationsbits kodiert, die je n. Informationsbits enthalten» In Fig.1 ist dargestellt, wie der Block Datenbits BD₁ in einen Block

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informationsbits BI. umgewandelt wird. Als Beispiel wird in der weiteren Beschreibung und in den Figuren für n. = 14 gewählt. Dadurch, daß n. größer ist als m, werden nicht alle Kombinationen, die mit n. Bits gebildet werden können, auch benutzt; diejenigen Kombinationen, die nicht zu dem zu be-. nutzenden Kanal passen, werden nicht benutzt. In dem angegebenen Beispiel brauchen also von den gut 16_COOO möglichen Kanalworten nur 256 Worte für die erforderliche eins-zu-eins-Abbildung von Datenworten auf Kanalworte selektiert zu werden. Daher können an die Kanalworte einige Anforderungen gestellt wer_sden. -Eine Anforderung ist, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Informationsbits von einem ersten Typ, dem Typ "V, innerhalb desselben Blocks von n. Informationsbits mindestens d unmittelbar aufeinanderfolgende Informationsbits -von einem zweiten Typ, dem Typ "0", liegen. In der Tabelle I auf Seite 439 des Bezugsmaterials (1) ist dargestellt, wie viele benäre Worte es abhängig von dem Wort von d gibt ο So ergibt es sich aus der Tabelle, daß es für n., = 14 277 Worte mit mindestens zwei (d = 2) Bits von dem Typ "0" zwischen aufeinanderfolgenden Bits (von dem Typ "1") gibt« Bei der Kodierung von Blöcken von 8 Datenbits, von

denen 2 = 256 Kombinationen auftreten können, als Blöcke von 14 Kanalbits kann die Anforderung d = 2 durchaus erfüllt werden«

Ein Aneinanderschließen der Blöcke Informationsbits BI. ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, wenn dieselbe Anforderung einer d-Begrenzung nicht nur innerhalb eines Blocks von n„. Bits gestellt wird, sondern auch gerechnet über di.e Grenze zweier aufeinanderfolgender Blöcke hinweg» Dazu wird in dem Bezugsmaterial (1) auf Seite 451 vorgeschlagen, zwischen die Blöcke der Kanalbits ein oder mehrere Trennbits

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aufzunehmen. Es ist leicht ersichtlich, daß, wenn mindestens eine Anzahl Trennbits von dem Typ "O" aufgenommen wird, die gleich d ist, dann die Anforderung einer d-Begrenzung erfüllt ist für die ganze Folge von Kanalbits« In Fig. 1 ist dargestellt, daß ein Block Kanalbits BC. aus dem Block Informationsbits BI. und einem Block Trennbits BS. besteht. Der Block Trennbits weist n_? Bits auf, wodurch der Block Kanalbits BC, n.. + n₂ Bits aufweist« Als Beispiel wird in der weiteren Beschreibung und in den Figuren, wenn nicht anders angegeben, für n₂ = 3 gewählt.

Um die Taktimpulserzeugung möglichst zuverlässig zu machen, kann ebenfalls die Anforderung gestellt werden, daß die maximale Anzahl Typ-"O"-Bits, die ununterbrochen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Typ- ¹M "-Bits innerhalb nur eines Blocks Informationsbits auftreten darf, auf einen bestimmten Wert k beschränkt ist. In dem angegebenen Beispiel mit m = 8 und n- = 14 können also aus den 277-Worten, die der Bedingung d = 2 entsprechen, beispielsweise diejenigen Worte eliminiert werden, die für k einen sehr großen Wert aufweisen» Es stellt sich heraus, daß k auf 10 beschränkt v/erden kann. Daher wird dann eine Folge von 2 (allgemein 2^m) Blöcken Datenbits von je 8 Bits (allgemein m) auf eine Folge von ebenfalls 2- (allgemein 2^m) Blöcke Informationsbits abgebildet, die auch durch die Anforderung d = 2 und k = 10 (allge-

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mein d,k - begrenzt) aus 2 (allgemein 2 ) möglichen Blökken Informationsbits selektiert sind. Die Zuordnung jedes der Blöcke Datenbits zu nur einem der Blöcke Informationsbits ist an sich noch eine freie Wahl« In dem genannten Bezugsmaterial (1)ist in mathematisch geschlossener Form die Umwandlung von Datenbits in Informationsbits eindeutig bestimmt«. Obwohl diese Umwandlung im Prinzip brauchbar ist,

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wird, wie noch näher erläutert wird, eine andere Zuordnung bevorzugt»

Eine Aneinanderschließung der außerdem k-begrenzten Kanalworte BI. ist, ebenso wie dies für nur- d-begrenzte Blöcke galt, nur möglich, wenn Trennblöcke zwischen den Blöcken Informationsbits BI. vorgesehen sind. Dazu können im Prinzip dieselben Trennblöcke von je n₂ Bits benutzt werden, weil die Anforderungen d-begrenzt und k-begrenzt nicht gegensetzlich, sondern vielmehr komplementär sind. Sollte daher die Summe d.er Anzahl Bitwerte von dem Typ "0", die einem bestimmten Trennblock vorangeht, der Anzahl, die dem Trennblock folgt, und der n_? Bits des Trennblocks selbst den Wert k überschreiten, so muß mindestens einer der Bitwerte vom Typ "0" des Trennblocks durch einen Bitwert vom Typ "1" ersetzt werden, damit die Folge von Nullen in Folgen aufgeteilt wird, die je höchstens k lang sind.

Außer zur Gewährleistung davon, daß die Anforderungen der (d,k)-Begrenzung erfüllt werden, können die Trennblöcke derart bemessen werden, daß diese außerdem zum Minimalisieren des Gleichstromanteils benutzt werden können. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zwar für manche Aneinanderschließungen von Blöcken Informationsbits ein bestimmtes Format des Blocks Trennbits vorgeschrieben wird, daß aber in einer Vielzahl von Fällen entweder keine Anforderungen oder nur besc-hränkte Anforderungen an das Format des Blocks Trennbits gestellt werden» Der auf diese Weise geschaffene Raum wird zum Minimalisieren des Gleichstromanteils benutzt.

Das Entstehen und das Anwachsen des Gleichstromanteils kann wie folgt erklärt werden.. Der Block Informationsbits

9 *3 1 fi fi A ft - 13 - Berlin,-den 4.11.81

LO ι ο υ η υ ₅₉- ₁₃

nach Fig. 1b wird beispielsweise in Form eines HRZ-Mark-Formats auf dem Aufzeichnungsträger festgelegt. Bei diesem Format wird eine "1" durch einen Übergang am Anfang der

betreffenden Bitzelle festgehalten und eine "0" als kein Übergang aufgezeichnet. Die in BI. dargestellte Bitfolge nimmt dann eine Form an, die durch WF bezeichnet ist und in der diese Bitfolge auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird. Diese Folge hat einen Gleichstromanteil, weil bei der betreffenden Folge der positive Pegel den negativen Pegel in der Länge übertrifft,, Ein Maß, das oft für den Gleichstromanteil angewandt wird, ist der digitale Summenwert, abgekürzt DSW, Der Surnmenwert DSW ist, unter der Voraussetzung, daß die Pegel der Wellenform WF + 1 bzw_o -T sind, dann gleich dem laufenden Inte-gral der Wellenform WF' und ist in dem in Fig. 16 dargestellten Beispiel +6T, wobei T die Länge nur eines Bitintervalls ist. Wenn derartige Aufeinanderfolgen wiederholt werden, wird der Gleichstromanteil anwachsen. Dieser Gleichstromanteil führt im allgemeinen zu einer· Basiszeilenbewegung und verringert den effektiven Rauschabstand und damit die Zuverlässigkeit der Detektion der aufgezeichneten Signale,»

Der Block Trennbits BS. wird wie folgt zum Beschränken des Gleichstromanteils benutzt« Zu äinem bestimmten Augenblick wird ein Block Datenbits BD. angeboten. Dieser Block Datenbits BD. wird beispielsweise mittels einer in einem Speicher gespeicherten Tabelle in einen Block Informationsbits BI umgewandelt. Daraufhin wird eine Anzahl möglicher (n. + n_?) Bits enthaltender Blöcke Kanalbits erzeugt» Diese Blöcke enthalten alle denselben Block.Informationsbits (Bitzellen 1 bis einschließlich 14, Fig. 1b), ergänzt um die möglichen Bitkombinationen der n₂ Trennbits (Bitzellen 15, 16 und 17, Fig_e 1b) „ Daher entsteht in dem Beispiel nach Fig* 1b eine

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Folge Kanalbits, bestehend aus 2ⁿ2 = 8 möglichen Blöcken· Von jedem der möglichen Blöcke Kanalbits werden daraufhin die folgenden Parameter in einer im Prinzip beliebigen Reihenfolge ermittelt:

a) ermitteln, ob für den betreffenden möglichen Block Kanalbits in Anbetracht des vorhergehenden·Blocks Kanalbits die Anforderung der d-Begrenzung und die Anforderung der k-Begrenzung sich nicht mit dem Format des betreffenden Blocks Trennbits widerspricht; . * ·

b") ermitteln, v/elcher der Summenwerte DSW für den betreffenden möglichen Block Kanalbits ist.

Pur die möglichen Blöcke Kanalbits, die sich in der Anforderung der d-Begrenzung und k-Begrenzung nicht widersprechen, wird ein erstes Anzeigesignal erzeugt. Die Wahl der Kodierungsparameter gewährleistet, daß mindestens für einen der möglichen Blöcke Informationsbits ein derartiges Anzeigesignal erzeugt wird_o Zum Schluß wird aus den möglichen Blöcken Kanalbits, für die ein erstes Änzeigesignal erzeugtist, beispielsweise der Block Kanalbits gewählt, der im Absolutwert den kleinsten Summenwert DSW hat. Eine bessere Methode ist jedoch, den Summenwert DS?/ der vorhergehenden Blöcke Kanalbits zu speichern und aus den Blöcken Kanalbits, die als nächste übertragen werden, in Betracht kommen, denjenigen Block zu wählen, der den gespeicherten Summenwert DSW im Absolutwert abnehmen läßt» Das auf diese Weise gewählte Wort wird übertragen bzw,, aufgezeichnete

Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die für andere Zwecke bereits notwendigen Trennbits auf einfache V/eise außerdem zum Beschränken des Gleichstromanteils benutzt werden können* Ein weiterer Vorteil ist, daß der Eingriff in

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dem zu übertragenen Signal au? die Blöcke Trennbits beschränkt ist und sich nicht bis an die Blöcke Informationsbits erstreckt (abgesehen von der Polarität der zu übertragenden bzw,, aufzuzeichnenden Wellenform). Die Demodulation des ausgelesenen aufgezeichneten Signals braucht sich dann nur auf die Informationsbits zu beziehen. Die Trennbits können außer Betracht bleiben.

Einige weitere Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind in Pig. 2 dargestellt. Pig»' 2a zeigt auf schematische.Weise die Reihe von Blöcken Kanalbits BC^ ., BC^, BC.,., ..., die eine vorgegebene Anzahl (n.. + n«) Bits enthalten« Die Blöcke Kanalbits enthalten Blöcke Informationsbits von je n.. Bits und Blöcke Trennbits «.„ BS₁- ₂, ³^. .. , .BS,, BS,.., _o.. von je n₂ Bits.

Der Gleichstromanteil wird in diesem. Ausführungsbeispiel

über mehrere Blöcke gleichzeitig ermittelt, beispielsweise wie auch in Pig. 2a dargestellt über zwei Blöcke Kanalbits BC. und BC. .. Das Ermitteln des Gleichstromanteils erfolgt auf entsprechende Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig„ 1 in dem Sinne, daß je Superblock SBC. die möglichen Pormate Superblöcke erzeugt werden," d.h., die Blöcke Informations bit s für Block BC^ und Block BC. . werden mit all den möglichen Kombinationen, die mit den n₂ Trennbits des Blocks BS^ und des Blocks BS^ .. gebildet v/erden können, ergänzte Aus dieser Menge wird daraufhin diejenige Kombination gewählt, die den Gleichstromanteil minimalisierto Ein Vorteil dieses Verfahrens iist, daß der restliche Gleichs.tromanteil einen gleichmäßigeren Charakter aufweist, weil über mehr als nur einen Block Kanalbits im voraus ersichtlich ist, welcher Eingriff optimal ist. Eine günstige Abwandlung dieses Verfahrens unterscheidet sich dadurch, daß der

2316 6 4 8 -16- Berlin, den 4.II08I

59 474 13

Superblock SBC. (Figo 2a) nach durchgeführter Minimalisierung der Gleichstromunbalance um nur einen Block Kanalbits BC verschoben wird. Dies bedeutet, daß der Block BC (in Pig. 2a), der einen Teil des Superblocks SBG. bildet, verarbeitet' wird und der folgende Superblock SBC. .. (nicht dargestellt) die Blöcke. BC... und BC*₊2 (nicht dargestellt) enthält, wodurch die obenstehend dargestellte Minimalisierung der Gleichstromunbalance durchgeführt wird«, Der Block BC ' bildet also einen Teil des Superblocks SBC. sowie des nachfolgenden Blocks SBC. ;,, Es ist dabei durchaus möglich, daß die (einstweilige) Wahl für die Trennbits in dem Block BS^ .., gekennzeichnet im Superblock SBC., von der endgültigen Wahl im Superblock SBC. . abweicht* Dadurch, daß jeder Block mehrere Male (in diesem Beispiel zweimal) verwendet wird, wird die Gleichstromunbalance und damit der Rauschanteil weiter verringert.

Fig. 2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wo der Gleichstromanteil über mehrere Blöcke gleichzeitig (SBCj) ermittelt wird, beispielsweise, wie in Pig. 2b dargestellt wird, über vier Blöcke Kanalbits BCj^¹', BCj^²', BCj^) ^3 BCj^ β Diese Blöcke Kanalbits enthalten je eine bestimmte Anzahl n. Informationsbits. Die Anzahl Trennbits, die die Blöcke Trennbits BSj ^\ BSj ^²\ BSj ^ ^ und BSj ^⁴ ^ enthalten, ist . jedoch nicht für jeden Block Kanalbits dieselbe,»

Beispielsweise kann die Anzahl Informationsbits 14 betraft") gen,, und die Anzahl Trennbits kann für die Blöcke BSj^v ', BSj^²^ und BSj^^ je 2 und für. Block BSj^⁴^ 6 betragen« Das Ermitteln des Gleichstromanteils erfolgt auf entsprechende Weise, wie für das Ausführungsbeispiel' nach Pig. 2a beschrieben worden ist.

Q O

- 17 - Berlin, den 4.11.81

59 474 13

Ein Vorteil, dieses Verfahrens - außer den bereits genannten Vorteilen, die auch in diesem Pail gelten - ist, daß die Verfügbarkeit eines relativ langen Blocks Trennbits die Möglichkeiten zur Beschränkung des Gleichstromanteils vergrößerte Insbesondere ist der restliche Gleichstromanteil einer Folge Kanalbits, wobei jeder Block Kanalbits .eine gleiche Anzahl von beispielsweise 3 Bits aufweist, größer als der restliche Gleichströmanteil einer Folge von Kanalbits, deren Blöcke Trennbits im Durchschnitt 3 Bits aufweisen, jedoch verteilt in 2-2-2-6 Bits_a

Es sei bemerkt, daß die beschriebenen Zeitfolgen von Funktionen und zugehörenden Zuständen des Verfahrens in universellen sequentiellen Logikschaltungen verwirklicht werden können, wie handelsüblichen Mikroprozessoren mit zugeordneten Speichern und mit zugeordneten peripheren Einrichtungen. Ein Flußdiagramm einer derartigen Verwirklichung ist in Fig. 3 dargestellt. Zu den Bezeichnungen der Blöcke, die die Funktionen und die Zustände des Verfahrens zum Kodieren in zeitlicher Folge erläutern, gehören die folgenden erklärende!Texte« In der Spalte A ist das Bezugszeichen, in der Spalte B die Bezeichnung des geometrischen Blocks und in der Spalte C der erläuternde Test zu dem betreffenden geometrischen Block angegeben»

3 16 6 4 Q -Ί8 - Berlin, den 4.11-81

59 474 13

„„ :=0 Der digitale Summenwert (BSW) der vor-• acc_o

i:=0 hergehenden Blöcke Kanalbits erhält am

Anfang des Verfahrens den Wert ITuIl₀ Das erste Datenwort BD bekommt die Nummer i=0o Es wird fortgefahren mit dem geo-V·' * metrischen Block 2»

BD.- Aus einem Speicher wird der Block Daten

bits von m Bits mit der Nummer i gewählt. Es wird fortgefahren mit dem geometrischen Block 3o

BI. (BD.) Der Block Datenbits mit der Fummer i

(BD.) wird umgewandelt mittels einer im Speicher gespeicherten Tabelle in einen Block Informationsbits von n„ Bits (BI-); es wird fortgefahren mit dem geometrischen Block 4.

j:=0 . Ein Parameter j wird initialisiert auf

einen Wert 0; der Parameter j ist die Nummer eines der q Blöcke Kanalbits von n. + n₂ Bits, der möglicherweise zur Übertragung bzw« Aufzeichnung in Betracht kommt; es wird fortgefahren mit dem geometrischen Block 5*-

0\;=D+1 Der Parameter j wird um 1 erhöht; es

folgt der geometrische Block 6.

0 $ Q? Wenn von allen Q möglichen Blöcken Ka

nalbits die relevanten Parameter ermittelt sind, wird mit dem Vorgang fortgefahren, der durch den geometrischen Block 13 bezeichnet ist. Dies ist bei ' dem geometrischen Block 6 mit der Verbindung Έ angegeben. Wenn j ^T Q ist,

ft

-19- Berlin, den 4» 11,81 ,,59 474 13

wird mit dem "Vorgang fortgefahren, der durch den geometrischen Block 7 angegeben is to

BC^BI^BS³ - Der j mögliche ,Block Kanalbits BC^ wird

dadurch gebildet, daß der Block Informationsbits BI. mit der j. Kombination des Blocks Trennbits BS^ ergänzt wird; es folgt der geometrische Block 8» DSV³=? Der Summenwert DSV/ des j, möglichen

Blocks Kanalbits wird ermittelt; es wird * fortgefahren mit dem geometrischen Block

9o *

> k£_o , ? Es wird getestet, ob der j. mögliche

max

Block Kanalbits bei Aneinanderschließung mit dem vorhergehenden Block Kanalbits BC. . die Anforderung der k-Begrenzung erfüllt. Wird diese Anforderung erfüllt, dann wird fortgefahren mit dem Vorgang, der durch den geometrischen Block 10 angegeben ist (Verbindung N), Wird diese Anforderung nicht erfüllt, so wird fortgefahren mit dem Vorgang, der durch den geometrischen Block 11 angegeben ist (Verbindung Y)₀

<ά^γ ? Es wird getestet, ob der j, mögliche

Block Kanalbits bei Aneinanderschließung mit dem vorhergehenden Block Kanalbits BC. . die Anforderung der d-Begrenzung erfüllt. Wird diese Anforderung erfüllt, so wird fortgefahren mit dem Vorgang, der durch den geometrischen Block 12

3 16 6 4 '8 - ²⁰ - Berlin, den 4.11*81

59 474 13

angegeben ist (Verbindung UT). Wird diese Anforderung nicht erfüllt, so wird ebenfalls fortgefahren mit dem Vorgang, der durch den geometrischen Block 11 angegeben ist (Verbindung Y)· DSV^ ':=Max Dem Summenwert DSW des J₀ Blocks Ka

nalbits wird ein derart hoher Viert (Max) erteilt, daß dieser Block bestimmt nicht gewählt werden kann; es folgt der geometrische Block 12o DSC^rDSV ^ ^ + Der Summenwert DSW des j. Blocks Ka-

aC C / ^ \

acc nalbits (DSW ^) wird zu dem gespeicherten Summenwert DSW (DSW ) der

SC C

vorhergehenden Blöcke Kanalbits addiert zum Erhalten eines neuen"gespeicherten Wertes' des Summenwertes DSW ^ es folgt der geometrische

ac c

Block 5o

min /DSW/=DSW^{W y} Der minimale Wert de.s Summenwertes DSW

der q möglichen Blöcke Kanalbits wird ermittelt; es stellt sich heraus, daß dies der Summenwert DS?/ des 1. Blocks Kanalbits ist. Es wird fortgefahren mit dem geometrischen.Block 14·

BC^ Der 1_e Block Kanalbits wird aus den q

möglichen Blöcken gewählt; es wird fortgefahren mit dem geometrischen Block 15«

2316 64 δ"²¹' Berlin,d. 4.11.81

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A B

(1 )

15 DSW_,i=DSW Der gespeicherte Wert des Summenwertes

acc . _sS>

DSW (DSW „_) wird dem gespeicherten Wert des dsw des gewählten 1. Blocks Informationsbits gleichgemacht; es folgt der geometrische Block 16„

16 i:=i+1 Die Hummer der Blöcke Daten- und Infor-

' mationsbits wird um 1 erhöht» Es wird fortgefahren mit dem geometrischen Block 2; der Zyklus wird nun abermals durchlaufen für den folgenden, den (i+i)o Block Datenbits.

Das obenstehende .H'luß diagramm wird auf das Ausführungsbeispiel nach Pig_e 1 angewandt» Für die Ausführungsbeispiele nach Pig« 2 gelten, unter Berücksichtigung der dabei bereits beschriebenen Änderungen, entsprechende Flußdiagramme,

Um beim Demodulieren des übertragenen oder aufgezeichneten Stromes von Kanalbits zwischen den Informationsbits und den Trennbits einen Unterschied machen zu können, werden in den Strom von Kanalbits Blöcke (η-,+η,) Synchronisationsbits aufgenommen, und zwar ru Synchronisationsinformationsbits und n. Synchronisationstrennbits. Ss wird beispielsweise* immer nach einer bestimmten Anzahl Blöcke Informations« und Trennbits ein Block Synchronisationsbits eingefügt, Uach Detektion dieses Wortes laßt sich dann eindeutig ermitteln, an welchen Bitstellen Informationsbits und an welchen Bitstellen Trennbits vorhanden sind. Es muß daher vermieden werden, daß das Synchronisationswort durch bestimmte Bitfolgen in ·

23166h 8 -22- Berlin-den 4.11·81

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den Informations- und Trennblöcken nachgeahmt werden kann. Dazu kann beispielsweise ein einzigartiger, *d,h. nicht in Informations- und Trennbitfolgen auftretender Block von Synchronisationsbits gewählt werden_e Polgen, die nicht- die Anforderung der d-Begrenzung bzw. k-Begrenzung erfüllen, sind dafür weniger interessant, weil die Informationsdichte oder die selbsttaktenden Eigenschaften dann beeinträchtigt werden. Innerhalb der Gruppe von Folgen, die die Anforderungen der (d,k)-Begrenzung erfüllen, ist die Wahl jedoch sehr beschränkt.

Es wird daher eine andere Art und Weise vorgeschlagen. Der Block von Synchronisationsbits -weist beispielsweise mindestens zweimal unmittelbar aufeinanderfolgend eine Folge auf, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bits vom Typ "1" s Bits vom Typ "0" aufweist* Vorzugsweise ist s gleich k_o In Fig_e 4 ist ein Block Synchronisationsbits SYIi angegeben. ' Der Block enthält zweimal unmittelbar aufeinanderfolgend eine Folge 1Ό000000000 (eine 1 mit nachfolgenden 10 Nullen),, die mit SYKP₁ bzw. SYJT₂ bezeichnet ist. Diese Folge kann auch in dem Strom von Kanalbits auftreten, und zwar für Folgen mit k=10e Um zu vermeiden, daß die Folge jedoch zweimal unmittelbar aufeinanderfolgend außerhalb des Blocks Synchronisationsbits auftritt, wird das erste Anzeigesignal unterdrückt, wenn, die Summe der Anzahl Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits vom Typ "0", die unmittelbar einem Bit von dem Typ "1" vorangehen, welches letztgenanntes Bit einen Teil des Blocks Trennbitä bildet, gleich k ist und auch gleich der Summe der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits von dem Typ "0", die dem genannten Bit von dem Typ "1" des Blocks von Trennbits folgen, gleich ist. Die andere bereits

316 6 4 O - 23 - Berlin,den 4·11·81

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angegebene Art und Weise wäre, zweimal eine Folge 100G00000000 (eine 1 mit nachfolgenden 11 Hüllen) zu benutzen« Der Block von Synchronisationsbits weist weiterhin ebenfalls einen Block von Synchronisationstrennbits auf„ Die Punktion des Blocks Trennbits entspricht der obenstehend beschriebenen Punktion des Blocks von Trennbits zwischen den Blöcken von Informationsbits, (Daher dienen sie zum Erfüllen der Anforderungen der (d,k)-Begrenzung und des beschränkten Gleichstromanteils), Die Maßnahmen, die getroffen wurden, um zu vermeiden, daß das Synchronisationsmuster in der Folge von Kanalbits nachgeahmt wird, indem es zweimal unmittelbar nacheinander auftritt, vermeiden ebenfalls, daß dieses Muster dreimal vor oder nach dem Block von Synchronisationsbits auftritt,,

.Das obenstehend beschriebene Verfahren, das' auch als Modulieren oder Kodieren bezeichnet wird, ist in umgekehrter Richtung, d,h, beim Demodulieren oder Dekodieren stark vereinfacht. Die Beschränkung des Gleichstromanteils ist ohne Beeinflussung der Blöcke Informationsbits erreicht worden, so daß zum Demodulieren die Information in den Trennblöckeh irrelevant ist.. Weiterhin ist die Wahl, die modulatorseitig getroffen wird, welchem ein m Bits langer Block Datenbits und ein n₁ Bits langer Block Informationsbits zugeordnet wird, von Bedeutung nicht nur für den Modulator, sondern auch für den Demodulator* Von dieser Wahl hängt nämlich die Kompliziertheit des Demodulators„ab. Bei Systemen für magnetische Aufzeichnung sind die Komplexität des Modulators und des Demodulators von gleicher Bedeutung, weil im allgemeinen beide in dem Gerät vorhanden sind· Bei Systemen für eine optische Aufzeichnung ist der Aufzeichnungsträger von dem "read-only"-Typ ("Festwert"), wodurch das Verbrauchergerät

231664 8 -24- Berlin, den 4.11.81

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nur einen Demodulator zu erhalten braucht. Im letzteren Fall ist es also besonders wichtig, die Kompliziertheit des Demodulators möglichst klein zu machen, sogar auf Kosten der Kompliziertheit des Modulators*

In Pig*. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Demodulators dargestellt, der aus Blöcken von 14 Informationsbits die Blöcke von 8 Datenbits demoduliert. Pig* 5a zeigt das Blockschaltbild des Demodulators und Fig« 5b schematisch einen Teil der Verdrahtung* Der Demodulator enthält UKfD-Tore 17-0 bis einschließlich'17-51 mit je einem oder mehreren Eingängen. Jedem der Eingänge, die gegebenenfalls invertierend ausgebildet sind, wird eines der 14 Bits der Blöcke Informationsbits zugeführt« In Pig« 5b ist unter der Spalte C- angegeben, wie dies ausgebildet ist» Die Spalte 1 stellt die am wenigsten signifikante Bitstelle CL des 14 Bit-Informationsblocks dar, die Spalte 14 die signifikanteste Bitstelle C.., und die zwischenliegenden Spalten 2 bis einschließlich 13 stellen die übrigen ihrer Bitstelle entsprechend signifikanten Bitstellen dar* Die Zeilen 0 bis einschließlich 51 beziehen sich auf die Rangordnung des UITD-Tores, dch_o, die Zeile 0 bezieht sich auf das Eingangsformat des UND-Tores 17-0, die Zeile 1 bezieht sich auf das Eingangsformat des IMD-Tores 17-1 uswe Ein Zeichen 1 der i_oSpalte auf Zeile j bedeutet, daß das j* UIiD-Tor 17 an einem nicht invertierenden Eingang den Inhalt der i. Bitstelle B. angeboten bekommt.. Ein Zeichen 0 in der i. Spalte auf Zeile j bedeutet, daß das j„ IMD-Tor 17 an einem invertierenden Eingang den Inhalt der i„ Bitstelle (C.) angeboten bekommt. Daher ist (Zeile.0) ein invertierender Eingang des UUD-Tores 17-0 mit der 1. Bitstelle (C₁) und ein nicht invertierender Eingang mit der 4. Bitstelle

31664 8 -²⁵~ Berlin, den 4·11·8Τ

59 474 13

(C.) verbunden; weiterhin ist (Zeile 1) ein nicht invertierender "Eingang des IMD-Tores 17-0 mit der 3* Bitstelle (C₃) verbunden USWo

Der Demodulator enthält weiterhin 8 ODER-Tore 18-1 bis einschließlich 18-8, deren Eingänge an die Ausgänge der IMD-Tore 17-0"bis einschließlich 17-51 angeschlossen sind. In Fig. 5b ist Unter der Spalte A. angegeben, wie dies verwirklicht ist. Die Spalte A₁ bezieht sich auf das IMD-Tor 18-1, die Spalte A₂ bezieht sich auf das UHD-Tor 18-2,..., und die Spalte A_Q bezieht sich auf das UND-Tor 18-8. Ein Buchstabe A in der i. Spalte der j. Zeile bezeichnet, daß der Ausgang des UIJD-Tores 17-,] mit dem Eingang des ODER--Tores 18-i verbunden ist.

Für die UND-Tore 17-50 und 17-51 .ist der Anschluß wie folgt geänderte Jeweils ein invertierender Ausgang der UND-Tore 17-50 und 17-51 sind mit je einem Eingang eines weiteren" tMD-Tores 19 verbunden. Ein Ausgang der ODER-Schaltung 18-4 ist mit einem weiteren Eingang des UND-Tores 19 verbunden.

Die Ausgänge der ODER-Tore 18-1, 18-2, 18-3 und 18-5 bis einschließlich 18-8 und ein Ausgang des IMD-Tores 19 sind mit je einem Ausgang 20-i verbunden. An diesem Ausgang ist daher in paralleler Form der dekodierte Block von 8 Datenbits verfügbar»

Der Demodulator nach Fig. 5a kann auch mittels eines sogenannten FPIA ("field programmable logic array") beispiels-' weise der Signetics Bipolar-FPLA vom Typ 82S100/82S101 ausgebildet werden. Die Tabelle nach Fig. 5b bildet dafür die Programmierungstabeile_β

2A λ λ r / O- 26- Berlin,den 4»11«81

0.IDD4 0 59 474 13

Der Demodulator nach Pig. 5 ist durch seine Einfachheit für Systeme für optische Aufzeichnung vom "read-only"-Typ durchaus geeignet«

Der Block von Synchronisationsbits kann mit Mitteln detektiert werden, die in Fig* 6 dargestellt sind« Das übertragene oder ausgelesene aufgezeichnete Signal wird einer Eingangsklemme 21 zugeführt,- Das Signal liegt in dem ERZ-M(ark)-Format vor. Dieses Signal wird unmittelbar einem ersten Eingang eines ODER-Tores 22 und über ein Verzögerungsglied 23 einem zweiten Eingang des ODER-Tores 22 zugeführt. An dem Ausgang des ODER-Tores 2 2, das mit dem Eingang eines Schieberegisters 24 verbunden ist, ist dann ein sogenanntes 1\TRZ-I-Signal verfügbar,' Das Schieberegister enthält Teile ^: mit je einem Abgriff, deren Anzahl der Anzahl Bits, die der Block von Synchronisationsbits aufweist, entspricht. In dem bereits obenstehend verwendeten Beispiel muß das Schieberegister 23 Teile aufweisen, und zwar um die Folge 10000000000100000000001 enthalten zu können. Jeder Abgriff ist mit einem gegebenenfalls invertierenden Eingang eines UND-Tores 25 verbunden. Wenn die Synchronisationsfolge an den Eingängen des IMD-Tores 25 vorhanden ist, wird an einem Ausgang 26 dieses UKD-Tores ein Signal erzeugt, das als Anzeigesignal zum· Detektieren des Synchronisationsmusters dienen kann. Mit Hilfe dieses Signals wird der Strom von Bits in Blöcke von Cn₁+n«) Bits aufgeteilt. Diese Blöcke Kanalbits werden nacheinander in ein weiteres Schieberegister geschoben. Die signifikantesten n. Bits werden parallel ausgelesen und den Eingängen der IMD-Tore 17 zugeführt, wie in Pig, 5a angegeben ist. Die am wenigstens signifikanten n₂ Bits sind zum Demodulieren irrelevante

- 27 - Berlin,den 4.11.81

_5947413

Das kodierte Signal wird beispielsweise auf einem optischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Das Signal hat eine Porm, die durch WP in Figo 1b gegeben ist» Auf dem Aufzeichnungsträger wird das Signal in einer spiralförmigen Informationsstruktur angebracht« Die Informationstruktur weist eine Folge einer Anzahl Superblöcke auf, beispielsweise von dem Typ, der in Fig. 7 dargestellt ist. Ein Superblock SB^ enthält einen Block von Synchronisationsbits SYIT^,der wie in Fig. 4 dargestellt aufgebaut ist,, und eine Anzahl (33 in dem Ausführungsbeispiel) Blöcke Kanalbits von je (n^+n₉) Bits BO., BC₂,ο . »,BC.^· Ein Kanalbit von dem Typ "1" wird durch einen Übergang in dem Aufzeichnungsträger dargestellt, beispielsweise einen Übergang zu einer Vertiefung; ein Kanalbit von dein Typ '"O" wird auf dem Aufzeichnungsträger durch das Fehlen eines Überganges dargestellt» Die spiralförmige Informationsspur ist in Elementarzeilen, den Bitzellen, aufgeteilt,, Diese Bitzellen bilden auf 'dem Aufzeichnungsträger' eine räumliche Struktur, die einer Aufteilung in der Zeit (Periodenzeit nur eines Bits) des Stromes von Kanalbits entspricht_o

Unabhängig von dem Inhalt der Informations- und Trennbits können an dem Aufzeichnungsträger eine Anzahl Besonderheiten erkannt werden« Die Anforderung der k-Begrenzung bedeutet für den Träger, daß der Maximalabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übergängen k+1 Bitzellen beträgt. Die längste Vertiefung (bzw* -ITicht-Vertiefung) hat also eine Länge von (k+1) Bitzellen. Die Anforderung der d-Begrenzung bedeutet, daß der minimale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übergängen d+1 beträgt» Die kürzeste Vertie- fung (bzw. Teil zwischen zwei Vertiefungen) hat daher eine

231664 8 ~²⁸~ Berlin, den 4.11.81

59 474 13 .

Lange von (ά+1) Bitzellen. Weiterhin tritt in regelmäßigen Abständen eine Vertiefung mit der maximalen Länge auf mit einem nachfolgenden (oder vorhergehenden) nicht vertieften Teil mit der maximalen Länge, Diese Struktur bildet einen Teil des Blocks der Synchronisationsbits·

In einer bevorzugten Ausführungsform ist k=10, d=2 und enthält ein Superblock SB. 588 Kanalbitzellen, Der Superblock SB. enthält einen Block Synchronisationsbits von 27 Bitzellen und 33 Blöcke Kanalbitzellen von je 17 (14+3) Kanalbitzellen₀

Ein Modulator, 'ein Übertragüngskanal, beispielsweise ein optischer Aufzeichnungsträger und ein Demodulator können' zusammen einen Teil, eines Systems bilden, beispielsweise eines Systems zur Umwandlung von analoger Information (Musik, Sprache) in digitale Information, die auf einem optischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird» Die Information, die auf diesem Aufzeichnungsträger (bzw, eine Kopie davon) aufgezeichnet ist, kann durch Verwendung einer Anordnung wiedergegeben werden, die zum Wiedergeben der Art der Information geeignet ist, die auf dem Aufzeichnungsträger festgelegt ist.

Der Wandler enthält insbesondere einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des aufzuzeichnenden analogen Signals (Musik, Sprache) in ein digitales Signal eines bestimmten Formates (Quellenkodierung), Weiterhin kann der Wandler einen Teil eines Pehlerkorrektursystems enthalten. In dem •Wandler wird das digitale Signal in ein Format -umgewandelt, mit dem die Fehler, die insbesondere' beim Auslesen des

- 29 - Berlin, den 4.11,81

₅₉

Aufzeichnungsträgers auftreten, in der Anordnung zum Wiedergeben der Signale korrigiert werden können»

Das digitale fehlergesicherte Signal wird daraufhin dem obenstehend beschriebenen Modulator (Kanalkodierung) zum Umwandeln in ein an die Kanaleigenschaften angepaßtes digitales Signal zugeführt. Zugleich wird das Synchronisationsmuster zugeführt, und das Signal wird in ein geeignetes Rahmenformat gebracht. Das auf diese Weise erhaltene Signal wird dazu •benutzt, ein Steuersignal, beispielsweise für einen Laser, zu erzeugen (ERZ-Mark-Format), mit dem eine spiralförmige Informationsstruktur in Form einer Folge von Vertiefungen bestimmter Längen auf dem Aufzeichnungsträger angebracht wird.

Der Aufzeichnungsträger bzw. eine Kopie davon kann mit einer Anordnung zum Wiedergeben der dem Aufzeichnungsträger entnommenen Informationsbits ausgelesen werden." Die Anordnung enthält dazu einen bereits detailliert beschriebenen Demodulator, den Dekoderteil des Fehlerkorrektursystems und einen Digital-Analog-Wandler zum Zurückgewinnen einer Wiedergabe des analogen Signals, das dem Wandler angeboten wird.

Claims

^ 1 fi fi Λ 8 -34- Berlin, den 4.11.81 L ό I Ό U H U 59 474 13

1. Verfahren zum Umkodieren einer Folge Datenbits in eine Folge Kanalbits, wobei die Folge Datenbits in unmittelbar aufeinanderfolgende Blöcke von je m Datenbits aufgeteilt wird und diese Blöcke in aufeinanderfolgende Blöcke von (η^+Ώ.2) Kanalbits (η,,+η« > m) umkodiert werden und die Blöcke Kanalbits je einen Block von n. Informationsbits und einen Block von n₂ Trennbits enthalten derart, daß aufeinanderfolgende Blöcke von Informationsbits durch jeweils nur einen Block Trennbits getrennt werden, zwei aufeinanderfolgende Kanalbits von einem ersten Typ, des Typs "1", durch mindestens d unmittelbar aufeinanderfolgende Bits eines zweiten Typs, des Typs "0", getrennt werden und die Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Kanalbits vom zweiten ^Typ höchstens k ist, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:
-1- das Umwandeln der Blöcke von m Bits enthaltender Datenbits in n. Bits enthaltende Blöcke Informationsbits;

1 fi Κ Λ ft -30- Bprlin,den 4.11.81

ι u u.<* o -_{474 i3}

Erfindungeanspruch
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der fünfte Schritt weiterhin den nachfolgenden Teilschritt aufweist;

-5a- das Unterdrücken des ersten Anzeigesignals für diejenige Folge von Kanalbits, für die die in dem vierten Schritt ermittelte Summe der Anzahl der Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgen- ' der InformationsMts von dem Typ ¹¹O", die einem Bit von dem Typ "1" des Blocks .Trennbits unmittel- · bar vorangeht, gleich der ebenfalls in dem vierten Schritt ermittelten Summe der Anzahl Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits von dem Typ "0" ist, die einem Bit von. dem Typ "1" des Blocks Trennbits unmittelbar folgt und gleich s ist; und das Verfahren weiterhin die . nachfolgenden Schritte aufweist:

-2- das Erzeugen mehrerer möglicher Folgen von Kanalbits, die je mindestens einen Block Informationsbits und einen Block Trennbits aufweisen und die je die Blöcke von Informationsbits enthalten, ergänzt um nur eine der möglichen Bitkombinationen der Blöcke Trennbits; -3- das Ermitteln des Gleichstromanteils jeder.der möglichen Folgen von Kanalbits, die in dem vorhergehenden Schritt ermittelt wurden;
3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß s=k ist.
4. Verfahren nach ,einem der vorstehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der sechste Schritt weiterhin die folgenden Teilschritte aufweist:

- das Ermitteln des gespeicherten Gleichstromanteils der vorhergehenden Blöcke von Kanalbits;

- das Ermitteln des Absolutwertes der Summe des gespeicherten Gleichstromanteils und des Gleichstromanteils jeder der Polgen von Kanalbits, die zu dem ersten Anzeigesignal geführt haben,

5ο Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Folge von Kanalbits vier Blöcke Informationsbits von je n. Bits und vier

J O 1 β g Λ A - 33 - Berlin,den 4.11.81

£. y t vs .w t u _{5g 4?4 13}

Blöcke Trennbits aufweist, daß drei Blöcke von Trennbits eine erste Länge n_?' aufweisen und ein Block eine länge rip" aufweist und daß η₂ ^π > η.¹ ist.

-4- für jede der möglichen Folgen von Kanalbits das Ermitteln der Summe der Anzahl der Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits von dem Typ '-'0", die unmittelbar einem Bit

231664 8 ~³¹~ Berlin, den 4.11 »81

59 474 13

von dem Typ "1" vorangeht, und der Summe der Anzahl, die einem Bit von dem Typ "1" folgt, das einen Teil eines der Blöcke Trennbits bildet, und der Summe der Anzahl Trennbits und der Anzahl unmittelbar aufeinanderfolgender Informationsbits von dem Typ '"0", die jedem Block von Trennbits unmittelbar vorangeht und folgt;
-5- das Erzeugen eines ersten Anzeigesignals für die Folgen von Kanalbits, für die die Werte der in dem vorhergehenden Schritt ermittelten Summen größer als d und höchstens gleich k sind;
6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß n.j = 14» n_p ^f=2, n₂"=6 und m=8 ist.

6 4 8

-³²-

-6- das Auswählen der Folge von Kanalbits, die den Gleichstromanteil minimalisiert, aus den Folgen von Kanalbits, bei denen das erste Anzeigesignal erzeugt wurde β
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Folge»von Kanalbits einen Block Informationsbits von n₁ Bits und einen Block Trennbits von n₂ Bits aufweist.

Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß n_n=14, n₉=3 und m=8 ist,

-7- das Anordnen einer Anzahl Blöcke von (n^ Kanalbits in unmittelbar aufeinanderfolgende Rahmen von je ρ Blöcken;
-8- das Einfügen eines Blocks Synchronisationskanalbits zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgende Rahmen, wobei der Block Synchronisationskanalbits einen bestimmten Block von n, Synchronisationsinformationsbits aufweist und dieser Block mindestens zweimal unmittelbar aufeinanderfolgend eine Folge aufweist, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bits von dem Typ "1" s Bits von dem Typ "0" und weiterhin einen Block von n. Synchronisationstrennbits aufweist und dieser Block Trennbits durch das Durchführen der Schritte -2- bis einschließlich -6- gegenüber dem Block Synchronisationskanalbits ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4j gekennzeichnet dadurch, ..daß die Folge von Kanalbits durch mindestens zwei Blöcke Kanalbits gebildet wird und daß benachbarte Polgen von Kanalbits sich auf mindestens einen Block Kanalbits gemeinsam beziehen.
10» Demodulator zum Dekodieren der entsprechend dem Ve rf ah.-* ren nach einem der Punkte 2 bis 9 umkodierten Kanalbits, gekennzeichnet dadurch, daß der Demodulator die folgenden Mittel aufweist:

- Mittel zum Detektieren des Synchronisationsmusters;

- Mittel zum Aufteilen der Folge von Kanalbits in Blöcke von je {n^+rip) Kanalbits;

- Mittel zum Trennen der Blöcke von n. Informationsbits von den. Blöcken von n₂ Trennbits; Mittel zum Umwandeln eines Blocks bits in einen Block von m Datenbits«

- Mittel zum Umwandeln eines Blocks von n. Informations-
•11· Demodulator nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel zum Umwandeln UKTD-Tore aufweisen, die je mit Eingängen zum parallelen Zuführen der Informationsbits, " die von mindestens einer bestimmten Bitstelle des Blocks von Informationsbits herrühren, versehen sind, daß die Mittel weiterhin ODER-Tore aufweisen, deren Eingänge (auf eine bestimmte Art und Weise) mit den Ausgängen der UlTO-Tore verbunden sind und deren Ausgänge parallel die dekodierten m Datenbits abgeben,
12· Aufzeichnungsträger mit einer Informationsstruktur mit Polgen von Kanalbitzellen, die je ein Bit enthalten, dessen Wert durch einen Pegelübergang oder einen fehlenden Pegelübergang am Anfang der Bitzelle dargestellt wird, gekennzeichnet dadurch, daß der maximale Abstand-. zwischen zwei- aufeinanderfolgenden Pegelübergängen gleich der Länge von (k+1) Bitzellen ist, daß der minimale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelübergängen gleich der länge von (d+1) Bitzellen ist, _ daß höchstens Folgen des doppelten maximalen Abstandes von (k+1) Bitzellen auftreten und daß diese Polgen einen Teil einer Synchronisationsfolge bilden.
13« Aufzeichnungsträger nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß k=10 und d=2 ist und daß der Aufzeichnungsträger zwischen zwei aufeinanderfolgenden Polgen mit dem maximalen Abstand einen Rahmen mit 561 Kanalbitzellen aufweist, der. 33 Blöcke von je 17 Kanalbitzellenenthält, und daß die Synchronisationsfolge 27 Kanalbitzellen aufweist. .

ft - 35 - Berlin, dee 4.11.81 U · 59 474 13
14. Modulator zum Durchführen des Verfahrens zum Kodieren einer Reihe binärer Datenbits in eine Reihe binärer Kanalbits nach einem- der Punkte 1 bis 9.
15. Y/andler mit einem Modulator nach Punkt 14.
16· Anordnung zum Wiedergeben der einem.Ubertragungskanal, insbesondere einem Aufzeichnungsträger, entnommenen Informationsbits mit einem Demodulator nach den Punkten 10 oder 11_o

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