DE2123769A1 - Verfahren zur Verbesserung von Fehlerkorrektion in einem signalverarbeitenden System - Google Patents

Description

Verfahren zur Verbesserung von Fehlerkorrektion in einem signalverarbeitenden System

Priorität; 27. Mai 1970; V.St.A.5 Nr. 40 836

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Fehlerkorrektion in einem SignalVerarbeitungssystem.

Zum Sicherstellen der Richtigkei^von in einem Aufnahmesystem, wie einem Magnetbandsystem, aufgenommenen Daten wurden lange Zeit Fehleranzeige- und -korrektionskodes verwendet zum Anzeigen und Korrigieren von irrtümlich in die Datensignale aus dem einen oder anderen Grund eingeführten Fehlern. Im allgemeinen ist der Raum auf dem Aufnahmemedium, der benötigt wird, desto größer, je größer die Leistungsfähigkeit des Fehleranzeige- und -korrektionskodes ist, und desto größer ist im allgemeinen die Komplexität der Kodierungsund Dekodierungsmechanismen, die mit dem Aufnahmesystem verbunden sind. In vielen Fällen sind die Fehleranzeige- und -korrektionsleistungsfähigkeiten begrenzt durch den Abstand, der den Restkontrollbits zur Aufnahme mit den Datenbits zugeordnet ist. So kann die optimale Fehleranzeige- und

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-korrektionsleistungsfähigkeit für die ausgegebenen Dollars nicht erhalten werden. Entsprechend ist es wünschenswert, daß die Fehleranzeige- und -korrektionsleistungsfähigkeit von gegebenen Fehleranzeige- und -korrektionskodes verbessert werden kann ohne Vergrößern des auf dem Aufnahme medium benötigten Bereiches und ohne wesentliche Vergrößerung der Komplexität des mit dem Aufnahmesystem zur Anzeige und Korrektion von Fehlern zusammenwirkenden Mechanismus. Das heißt, die Fehlerleistungsfähigkeit soll bei gleichen Kosten vergrößert werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Fehleranzeige- und -korrektionsleistungsfähigkeit für ein Aufnahmesystem mit einem gegebenen Anzeige-ZKorrektionsschema zu verbessern.

Während der Wiedergabe von Signalen von einem Aufnahmemedium wird die Qualität der Wiedergabesignale für eine gegebene Gruppe von Wiedergabesignalen auf einer je einer Spur zugeordneten Basis abgeschätzt. Bei Anzeige von Markierungszeichen, wie solchen einer übermäßigen Phasenverschiebung, übermäßigen Amplitudenabweichung von einem Standardwert, übermäßigen Geschwindigkeitsabweichung des Aufnahmemediums von einem Standardwert oder unrichtig aufgenommenen Wellenlängen, wird eine Markierungswiedergabeanzeigemarke für die Spur für diese Gruppe von Datensignalen erzeugt. Jede Gruppe der Datensignale ist einer separaten und unabhängigen Wiedergabeauswertung zugeordnet. Während der Fehleranzeige- und -korrektionsoperationen werden die Anzeigemarken kombiniert mit dem Fehleranzeige- und -korrektioiiskode zum Anzeigen, daß eine Signalgruppe fehlerhaft ist. Dieser Vorgang gestattet, daß der Fehleranzeige- und -korrektionskode für Spuren gilt, die wahrscheinlich fehlerhaft sind, zum Ausschließen solcher Spuren oder Signalgruppen, die offensichtlich eine höhere Qualität der Wiedergabecharakteristik haben und wahrscheinlich nicht fehlerhaft sind. Durch eine

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derartige Begrenzung der Anwendung der Fehleranzeige- und -karektionskodes wird eine größere Anzeige- und Korrektionsleistungsfähigkeit geschaffen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet das Aufnahme system einen lauflängenbegrenzten Kode zur Verbesserung der Selbsttaktgewinnungscharakteristiken und zur Reduzierung der Bandbreite des Aufnähmesystems. Während der Wiedergabe werden 5-Bit-Kode-Permutationen geprüft zur Verifizierung der Richtigkeit der Wiedergabe von solchen lauflängenbegrenzten Kodes. Auf die Anzeige einer unerlaubten Kodekombination wird eine Lauflängenbegrenzter-Kode-Anzeigemarke erzeugt und mit den Randwiedergabeanzeigemarken zur Zuführung zu der Fehleranzeige- und -korrektion zur Verbesserung der Operation^der vorher beschriebenen Weise kombiniert.

Zum Sicherstellen richtiger Randwiedergabeanzeigemarken für jede der Satenbitgruppen in einer unabhängigen Weise wird ein Fenster erzeugt zur Prüfung der Qualität des Wiedergabesignals. Solche Fenster ordnen vorzugsweise jede der entsprechenden Signalgruppen in die entsprechenden Spuren ein zur Erzeugung einer Anzeigemarke, welche eine Güte der Wiedergabesignale nicht nur während der Wiedergabe der einzelnen Gruppen, sondern auch eine vorbestimmte Zeit vor und nach der tatsächlichen Wiedergabe dieser Signale anzeigt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Figur 1 ein verkürztes Flußdiagramm einer Ausführungsform ;

Figur 2 eine vereinfachte Barstellung des Aufnahmemediums mit aufgenommenen Signalen, die gemäß Figur 1 aufgenommen wurden;

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Figur 3 einen vereinfachten Ablaufplan des Wiedergabesystems;

Figur 4 eine vereinfachte Darstellung der Wiedergabeschaltung für eine Spur eines in Figur 3 dargestellten Aufnahmesystems;

Figur 5 einen Satz von Signalwellenformen und zugeordneten Datenbits zur Veranschaulichung der Operation der in Figur 4 gezeigten Schaltungen;

Figur 6 ein vereinfachtes Diagramm der Fehleranzeige- und -korrektionsschaltungen, die zusammen mit dem in Figur 3 gezeigten System verwendbar sind;

Figur 7 die geometrischen Relationen der Daten- und Kontrollbits eines Fehleranzeigekodes;

Figur 8 ein vereinfachtes Flußdiagramm, das die Kombination von Anzeigemarken und Syndromen zeigt} und

Figur 9 eine Tabelle, die die numerischen Verhältnisse zwischen Daten- und Kontrollbitpositionen für einen Fehler anzeigenden Kode zeigt.

Im folgenden sind in den Figuren gleiche Teile, strukturelle Merkeale und Funktionen in den verschiedenen Diagrammen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 sind die allgemeinen Datenverarbeitungsoperationen zur Veranschaulichung der Erfindung beschrieben. Zu speichernde Daten werden über ein Kabel 10 als sechs Gruppen von jeweils vier Datenbits eepfangen. In Schritt 11 wird ein Fehleranzeige- und -korrektionskode mit einem Residuum von acht Kontrollbits erzeugt auf der Basis der Permutationen und Anordnung der Datenbits. In Schritt 12 werden die sechs Gruppen aus vier Datenbits plus jeweils der zwei Gruppen aus vier Kontrollbits in acht Gruppen aus 5-Bit-Speieherkodes umgewandelt. Dieser Speicherkode ist vorzugs-

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weise vom lauflängenbegrenzten Typ zur NRZI-Aufnähme. Das heißt, die Lauf länge der Nullen ist beispielsweise auf zwei begrenzt. Diese Auswahl begrenzt den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flußänderungen auf einem Aufnahmemedium. Eine solche Begrenzung reduziert nicht nur die Bandbreite durch Begrenzung der niedrigen Frequenzkomponenten, eondern erhöht auch die Taktgewinnung, reduziert die Spitzenverschiebung u. ä.

Die folgende Tabelle I zeigt die Verhältnisse zwischen den vier Daten- oder vier Kontrollbits und dem 5-Bit-Speicherkode. Ein spezielles Zeichen für ¹¹SPEC" wird zusätzlich dargestellt durch lauter Einsen in dem Speieherkode. Es können natürlich auch andere spezielle Zeichen verwendet werden.

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TABELLE I

4—Bit-Daten

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 Olli 1000 1001 1010 1011 1100 LlOl 1110 1111 SPEG

η ^-Bit-Speicherkode

11001 11011 10010 10011 11101 10101 10110 10111 11010 01001 01010 01011 11110 01101 OHIO 01111 Hill

Nach der Umwandlung in die 5-Bit-Speicherkodes werden die acht Signalgruppen in dem sich bewegenden Aufnahmemediumsystem 13 aufgenommen. Vorzugsweise wird jede der 5-Bit-Speicherkodegruppen in einer einzelnen Spur des Aufnahmemediumü aufgenommen, während die acht Gruppen in acht parallelen Spuren aufgenommen werden. Nach der Aufnahme auf dem Medium können die Signale in bekannter Weise wiedergegeben werden, Die Wiedergabe erfolgt durch acht Gruppen von 5-Bit-Speicherkodegruppen, die in üblicher Weise verarbeitet werden. Während der Wiedergabe wird in Schritt 1 die Qualität der Wiedergabe angezeigt, und bei einer Begrenzung wird eine Anzeigemarke zu den in Sehritt 16 aua-

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geführten Fehleranzeige- und -korrektionsoperationen geliefert. In Schritt 15 werden die 5-Bit-Lauflängenkodegruppen umgewandelt in stehe Gruppen von jeweils Tier Datenbits und zwei Gruppen von jeweils Tier KontrollbitB. In Schritt 16 werden dann die wieder umgewandelten und angezeigten Daten- und Kontrollbits kombiniert in den Fehleranzeigedekodierungsoperationen Bit den Begrenzungs-Wiedergmbeanzeigeisarken und irgendwelchen illegalen Kodegruppenanzeigemarken zur Lieferung von richtigen Daten an ein Datenverarbeitungssystee, das hier nicht gezeigt ist. Die Schritte 14, 15 und 16 mit den Begrenzunge-Wiedergabeanzeigemarken und den illegalen Speicherkodeanzeigemarken veranschaulichen ein wesentliches Mer Ina al der Erfindung.

In Figur 2 ist die Datenanordnung in idealisierter Form gezeigt in drei Gruppen von aufgenommenen Speicherkodegruppen« Es wird angenommen, daß ein Band 20, das ein Teil eines größeren Mediums sein kann, mindestens acht Spuren quer dazu hat. Die Gruppe A besteht daher aus acht 5-Bit-Speieherkodegruppen. Auf dem Band folgend sind die Gruppen B und G vorhanden, die unmittelbar neben der Gruppe A folgen und die jede aus einem ähmliehen Satz von acht Speicherkodegruppen bestehen. Bei der Anzeige der Qualität der Wiedergabe wird ein Fenster erzeugt in den Wiedergabeschaltungen oder durch Hikroprogrammierungen, um die Qualität des Wiedergabesignals τοη den entsprechenden acht Spuren für die Gruppe A anzuzeigen, was durch die Klammer 21 gezeigt ist. Das Fenster für die Gruppe A beginnt in Laufrichtung schon etwas vor der Gruppe A und erstreckt sich darüber hinweg bis in die Gruppe B hinein. Wird beispielsweise eine 5-Bit-Kodegruppe verwendet, dann kann sieh jedes Fenster von der letzten Ziffernposition der in Laufrichtung Torhergehenden Kodegruppe bis zur ersten folgenden Ziffernstelle der nächsten Kodegruppe erstrecken. In Abhängigkeit τοη der Dynamik »es Systems kann das Fenster

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weiter ausgedehnt oder verkleinert werden. Die Fenster für die Gruppen B und C sind die gleichen wie für die Gruppe A. Me verschiedenen Datengruppen können für Fehleranzeigezwecke in Wechselbeziehung gebracht werden. Beispielsweise kann jede Gruppe eine Untergruppe in einem Feld sein für die Zwecke der Datenanzeige. Die Anzeigemarken können für jede Untergruppe (Gruppe) oder das Feld (mehrere Gruppen) gelten.

Im folgenden wird die Wiedergabe und die Anzeigemarkenerzeugung beschrieben und dazu auf Figur 3 Bezug genommen. Ein Aufnahmesystem 13 mit seinen acht Spuren liefert acht unabhängige Wiedergabesignale an Wiedergabeschaltungen 30. Solche Schaltungen gewinnen Datensignale von den Wiedergabesignalen zurück, die in NRZI aufgenommen sind, zur Lieferung von 5-Bit-Kodegruppen über ein Kabel 31 zu der Apparatur 32 zur Beseitigung des Schräglaufs. Da jede der Spuren des Aufnahmesystems 13 vorzugsweise selbsttaktgewinnend ist, werden die 5-Bit-Kodegruppen von den entsprechenden Spuren unabhängig und asynchron geliefert. Bei höheren Aufnahmedichten muß die Apparatur 32 in der lage sein, eine Mehrzahl von 5-Bit-Kodegruppen, wie etwa sechs bis acht Kodegruppen, von jeder der jeweiligen Spuren zu speichern. Die Apparatur 32 liefert dann die vom Schieflauf befreiten 5-Bit-Kodegruppen zum Register 33, das aus

besteht und
einem Pufferregister/zur zeitweisen Speicherung der vom Schieflauf befreiten Gruppen von AufnahmeSignalen dient. Das Register 33 kann eine Gruppe von 40 Signalen speichern. Ein Konverter 34 wandelt die 5-Bit-Kodes von allen acht Spuren in 4-Bit-Kodes um. Das heißt, er rekonstruiert die sechs Gruppen aus vier Datenbits und zwei Gruppen aus vier Kontrollbits gemäß Schritt 15. Die wieder umgewandelten Daten- und Kontrollbitsignale werden den Fehleranzeige- und -korrektionsschaltungen 35 zugeführt, in denen alle Fehler angezeigt und korrigiert werden.

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Gemäß der Erfindung wird die Fehleranzeige und -korrektion verbessert durch Erzeugung von Rand-Wiedergabe-Anzeigemarken und Lauflängenbegrenzungs-Anzeigemarken. Die Wiedergabeschaltungen 30 erzeugen auf der Basis jeder Spur Anzeige-Marken, die die Qualität der Wiedergabe anzeigen. Solche Anzeigemarken-Signale für die jeweiligen Gruppen von aufgenommenen Signalen werden über das Kabel 36 durch eine ODER-Schaltung 37 den Schaltungen 35 zugeführt. In ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal des Registers 33 zur 5-Bit-Kode-Verifikationsschaltung 38 zugeführt, welche nichterlaubte Kodepermutationen aufzeigt, d. h. 5-Bit-Kodegruppen, die nicht in Tabelle I aufgeführt sind. Diese Verifikation wird ausgeführt auf der Basis jeder Spur (per-track basis) durch Zuführen und Verschmelzen in der ODER-Schaltung 37 mit den anderen Anzeigemarken. Die kombinierten Anzeigemarken werden dann verwendet von den fehleranzeige- und -korrektionsschaltungen 35 zur Lieferung von richtigen Datensignalen durch das Pufferregister 39 an eine nicht gezeigte Verbrauchsstation.

Das Register 33 liefert auch die 5-Bit-Kodegruppensignale zu den Spezialzeichenschaltungen 4-0, die alle speziellen Zeichen, die in dem Aufnahmesystem enthalten sind, anzeigen. Beispielsweise besteht ein spezielles Zeichen gemäß Tabelle I aus lauter Einsen. Die Verwendung von SpezialZeichen im Aufnahmesystern ist wohlbekannt. Solche Spezialzeichenschaltungen können verbunden werden mit Wiedergabeschaltungen 30 zur Rückstellung der Schaltungen in einen Bezugszustand, so daß die Synchronisation der 5-Bit-Kodegruppen in bezug auf die Anzeigeschaltung festgesetzt oder wiederhergestellt wird. Nicht gezeigt sind die Zeitmesser und Taktgebersysteme, die für eine erfolgreiche Operation der Wiedergabeschaltungen nötig sind. Da diese wohlbekannt sind und nicht Teil der Erfindung sind, sind sie zur Vereinfachung weggelassen worden. In der tatsächlichen Ausfuhrungsform der Erfindung

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werden, solche Taktgeberschaltungen natürlich verwendet.

Nunmehr wird auf die Figuren 4 und 5 Bezug genommen und die Wiedergabe von Signalen von einer einzelnen Spur beschrieben. Das Aufnahmesystem 13 enthält einen Lesewandler 45, der Wiedergabesignale 46 in Übereinstimmung mit dem aufgenommenen Fluß 47 erzeugt. Der aufgenommene Fluß 4.7 stellt in NRZI-Form die 5-Bit-Kodedaten dar. Die 4-'Bit-Daten sind unmittelbar über dsn 5~Bit-Kodegruppen gezeigt. Die Auslassungszeichen zeigen 5-Bit-Kodegruppen-Grenzen. Das Signal 46 wird durch den Verstärker 48 einer Mehrzahl von Detektorsehaltungen Indien Wiedergabeschaltungen 30 zugeführt, Zuerst wandelt die Datenanzeigeschaltung 50 das Signal in ein Signal um, das ähnlich und vorzugsweise gleich dem Signal 47 ist. Wegen der Phasenverschiebung und anderer Veränderungen im Signal 46 kann das durch die Schaltung über die Leitung 31A gelieferte Signal etwas von dem Signal 47 abweichen.

Weil die Daten in 5-Bit-Kodegruppen aufgenommen sind, wird der Zähler 51 verwendet zur Kennzeichnung der Zellen für jede Gruppe, unabhängig vom Flußübergang darin. Die Datenanzeige schaltung 50 enthält einen Lesetaktgeber, der die Grenzen zwischen benachbarten Zellen feststellt. Solche Lesetaktgebersignale werden über eine Leitung 52 einem Zähler 51 zum Weiterschalten zugeführt. Hat der Zähler einen Zählstand von fünf erreicht, dann synchronisiert ein über die Leitung 53, die Teil des Kabels 31 ist (Figur 3), zugeführtes Anzeigesignal die Operation der Apparatur 32 zur Beseitigung des Schieflaufes (Figur 3). Das Signal auf der Leitung 53 ist ein Begrenzungssignal, das die Grenzen der 5-Bit-Kodegruppen identifiziert, so daß jede 5-Bit-Kodegruppe nacheinander vom Schieflauf befreit werden kann und von der Apparatur 32 in richtiger Form übertragen werden kann. Spezialzeichenschaltungen 4-0 von Figur 3 können ein

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Rückstellsignal über die Leitung 54 zur Rückstellung des Zählers 51 auf seinen Referenzzustand liefern, wodurch der Beginn einer 5-Bit-Kodegruppe bezeichnet wird. Zähler 51 liefert auch Signale an die Datenanzeigeschaltungen 50 über das Kabel 55 zur Synchronisation seiner Operation.

Zusätzlich erzeugen die Wiedergabeschaltungen 30 (Figur 4) Begrenzungswiedergabe-Anzeigemarken auf der Grundlage der in Figur 2 gezeigten Fenster. Die Anzeigeschaltungen 50 liefern Signale an Schaltungen 60-63 auf die Anzeige von Datensignalen, die Begrenzungswiedergabe bezeichnen. Begrenzungswiedergabe wird angezeigt durch die Übermäßige-Phasenverschiebung-Schaltung 60, die Übermäßige-Amplitudenabweichung-Schaltung 61, die Übermäßige-Geschwindigkeitsabweichung-Schaltung 62 und die Schaltung 63 zur Anzeige unkorrekter Wellenlänge. Jede dieser Schaltungen liefert ein binäres Signal zur ODER-Schaltung 64 zur Bezeichnung dafür, ob die bestimmte Schwelle der jeweiligen überprüften Operation überschritten ist oder nicht. Das heißt, daß die Schaltung 60, wenn die Phasenverschiebung des Signals 4-6 übermäßig ist, ein Signal liefert, das eine solche übermäßige Phasenverschiebung bezeichnet. Es kann auch eine Grundzeilenverschiebung zusätzlich zur Phasenverschiebung verwendet werden. In ähnlicher Weise mißt die Schaltung einhalb Wellenlängen zwischen aufeinanderfolgenden Maxima des Signals 46. Wird eine übermäßig lange Wellenlänge angezeigt, dann wird eine Anzeigemarke zur ODER-Schaltung geführt. Die durch die Schaltungen 60 und 63 aufgezeigten Erscheinungen können vorübergehender Art sein, so daß sie nur eine oder eine kleine Anzahl von Gruppen der aufgenommenen Daten beeinflussen. Andererseits bewirken die durch die Schaltungen 61 und 62 aufgezeigten Phänomene gewöhnlich eine große Zahl von Signalgruppen. Beispielsweise ist in einem Aufnahmesystem hoher Dichte der zur Aufnahme einer Gruppe von Kodegruppen benötigte Raum sehr schmal. Die Zeit zur Änderung der Geschwindigkeit des Aufnahmemediums ist

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jedoch ziemlich lang. Besteht nun eine übermäßige Geschwindigkeitsabweichung, dann beeinflußt diese die Wiedergabe von einer außerordentlich großen Zahl aligenommener Signale. In ähnlicher Weise wird in Schaltung 61 eine übermäßige Amplitudenabweichung, die gewöhnlich ein Verlust der Signalamplitude ist, durch Trennung des Aufnahmemediums vom Übertrager bewirkt. Eine solche Trennung tritt gewöhnlich während schnell aufeinanderfolgender Start-/Stoppoperationen auf und beeinflußt gewöhnlieh eine große Zahl von Gruppen aufgenommener Signale. Die Schaltungen 60-63 können von bekannter Ausführung sein und als integraler Bestandteil der Schaltung 50 oder unabhängig von der Datenanzeige ausgebildet sein. Das heißt, die Schaltungen 60-63 können das Wiedergabesignal vom Verstärker 4-8 empfangen und analysieren, um die oben ausgeführten Ergebnisse zu erzielen.

Beispiele von Randwiedergabe bezeichnenden Signalcharakteristiken auf Signalzerstörung enthalten + 60 % Phasenverschiebung, 80 i» Verminderung der Amplitude von einer vorbestimmten Nominal-Wiedergabeamplitude, Gesehwindigkeitsvariationen von + 20 $> und 30 % und drei Bitpositionen überschreitende Wellenlängen auf einem Medium. Mehrfachschwellen können gebildet werden mit Schwellen, die größere Abweichungen haben und eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit bezeichnen. Wenn die Fehlerkorrektionsleistungsfähigkeit begrenzt ist auf zwei Gruppen im Fehler, dann können die beiden eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit bezeichnenden Gruppen korrigiert werden, und die dritte Anzeigemarke kann ignoriert werden. Die wirklichen Schwellen für Randwiedar gäbe in jedem gegebenen Datenverarbeitungssystem ergeben sich aus der Anordnungswahl, d. h. gewöhnlich ist eine Kompromißentscheidung getroffen zwischen Leistungsfähigkeit und maximalem Datendurchlauf. Kosten-/Betriebskriterien sind auch wichtig für die Auswahl von solchen Schwellen. Die physikalischen Werte von jedem System, d. h. die tatsächlich erhaltene Aus-

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führung, ist wichtig bei der Auswahl solcher Sehwellen. Man sieht, daß die als Beispiel gewählten Schwellen nicht zum Zweck der Anleitung der Auswahl solcher Schwellen für jedes willkürlich gewählte System gelten sollen, sondern jeder Konstrukteur muß die Schwellen (eine oder mehrere) bestimmen zur Maximalisierung der Vorteile, die durch Anwendung der Erfindung erreichbar sind.

. Die Erzeugung von Fenstern für das Austasten des Anzeigemarkensignals, das durch die Schaltungen 60-63 erzeugt wird, basiert auf der Operation des Zählers 51. Da sich die Fenster überlappen, werden zwei Fenster gleichzeitig durch selektives Inbetriebsetzen der MD-Schaltungen 65 und 66 erzeugt. Zur Schaffung aufeinanderfolgend überlappender Fenster wird die Aktivierung dieser beiden OTD-Schaltungen alterniert durch miteinander verbundene bistabile Schalter 70 und 71, die entsprechend mit Wl und W2 bezeichnet sind. Die Logik der Fenster Wl und W2 wird definiert durch die Schalter Pl und P2 und/die durch sie erfolgenden Einstell- und Rückstellsignale Wl*, W2* bzw. WT*, WT*.

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In den obigen Gleichungen bezeichnet B den Beginn und E das Ende der Kodegruppe, die durch das Fenster geprüft wird. WT und W2 bezeichnen die geschlossenen Fenster./der hier beschriebenen Ausführungsform wird, da das Fenster das erste Bit der vorne liegenden Kodegrupe (upstream code group) überprüft, B indiziert, wenn der Zähler 51 von einem 4-Zustand auf einen 5 anzeigenden Zustand wechselt. Das ist gezeigt beim Übergang 74- in Figur 5 in dem Wl-Schaltersignal. In gleicher Wei3e wird E indiziert, wenn der Zähler 51 von

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Wl* =	E	X	W2	(Start	Wl)
WT* =	B	X	Wl	(Ende	Wl)
W2* =	E	X	Wl	(Star t	W2)
WH* =	B	X	W2	(Ende	W2)

einem 1- zu einem 2-anzeigenden-Zustand wechselt, wodurch ein Übergang 73 in dem Wl-Zustandssignal erzeugt wird. Die UND-Schaltungen 75, 76, 77 und 78 führen die Logikfunktionen aus, die in den Gleichungen 9-12 aufgeführt sind. Die Operation der Schalter 70, 71 wird durch Signale Wl und W2 gezeigt. Das Wl-Signal wird über die Leitung 80 zur wahlweisen Betätigung der UND-Schaltung 65 geführt, während das W2-Signal über die Leitung 81 zur Aktivierung der UND-Schaltung 66 geführt wird. In Figur 5 wird das SpezialzeLohen kontrolliert durch das Anseigemarkenfenster, das durch das Wl-Signal hei 82 erzeugt wird. Die die Daten 0110 repräsentierende Küäagruppe wird kontrolliert durch das W2-]?enster bei 83. Bie Wiedergabe der anderen Kodegruppen wird in gleichst Weise durch aufeinanderfolgende alternierende fenster, &_s h. Öffnen der UND-Schaltungen 65 und 66j kontrollierte Auf Anzeige einer Randoperationsbedingung durch eine der Sshaltungen 60-63 während der jeweiligen Fenster v/erden Aktivierungssignale zum Einstellen der bistabilen Schalter JPl und P2 augeführt. Diese Schalter liefern die fehleraaseigesearkensignale entsprechend über Leitungen 36A und 36B, uns/den Fehleranzeige- und -korrektIonsschaltungen 35 in der gleichen Weise, in der die Fenster erzeugt werden, zurückgeschaltet (decommutated) zu werden* Die Schalter Pl und P2 werden entsprechend jeweils rüokgestellt durch die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 76 and 78, die die in den Gleichungen 10 und 12 aufgeführte Logik ausführen, Natürlich kann eine kleine Zahl, etwa zwei, G-ruppen oder Sätze von Signalen zur Erzeugung einer Anzeigeraarks kombiniert werden, Es wird bevorzugt, daß jede Anzaigemarke auf eine Gruppe von Signalen begrenzt ist.

Im weiteren wird die i?e hl a ranzeige und -korrektion beschrieben. Während der Fehleranzeige- und -korsrektionskode nieht Teil der Erfindung ist, ist er doch, in zusammengefaßter Waise erklärt säur Erleichterung des Verständnisses dafür_s

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wie die Anzeigemarken mit ihnen zur Erhöhung der fehleranzeige- und -korrektion zusammenwirken.

Figur 6 zeigt die allgemeine Anordnung der Fehleranzeigeschaltungen 35· Die Daten- und Kontrollbits werden empfangen über das Kabel 90 durch Syndrom-1- und Syndrom-2-Computer 91 und 92. Diese beiden Computer sind grundsätzlich Reihen von EXKLUSIV-ODER-Schaltungen, welche die empfangenen binäre ⁿl" und "0^M darstellenden Signale vergleichen und siein einer Art zur Bezeichnung von Fehlerstellen in einem Datenfeld in der in Figur 7 gezeigten Weise bezeichnen. Nach der Auswertung der Syndrome werden die Syndrome, die Daten und die Anzeigemarken alle in dem- Fehlerkorrektor 93 kombiniert zur Erzeugung korrigierter Daten oder zur Anzeige dafür, daß die Daten nicht korrigiert werden können.

Das Kombinieren von Syndromen und der Wiedergabeanzeigemarken wird am besten verstanden im Zusammenhang mit Figur 7, in der das geometrische Verhältnis zwischen den Datenspuren und den Kontrollbitspuren gezeigt ist. Die mit X bezeichneten Kästchen sind die Datenspurzellen, deren geometrischer Ort durch die Indexziffern bezeichnet ist. Die erste Indexziffer bezeichnet die Spur, während die zweite Indexziffer den Ort der Zelle quer über dem Medium (crosswise of the medium) bezeichnet. Es ist zu beachten, daß das Byte vier Bits lang ist. Daher heißt die Zelle XOl Spur 0, Zellenposition 1. In ähnlicher Weise sind die Kontrollbits C geometrisch identifiziert. Die Spuranzeigemarken PO bis P7 (entsprechend für Spuren 0 bis 7) zielen auf eine Spur, die möglicherweise fehlerhaft ist. Die berechneten Syndrome Sl und S2 von dem Fehleranzeigekode, die noch erklärt werden, weisen auf ein Feld von Zellen mit einem Fehler. Ein solches Feld ist eine Diagonale der Zellen von oben links nach unten rechts. Beispielsweise zeigt ein Syndrombyte in Abhängigkeit von seinem numerischen Wert auf das Bit X04- als fehlerhaft; Die Bits XO3, XU sind fehlerhaft; die Bits X02, X13, X24- sind fehlerhaft; die Bits XOl, X12, X23, X34 sind fehlerhaft usw.,

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was auch durch die gestrichelten Linien 95 in Figur 7 bezeichnet ist. Es wird darauf hingewiesen, daß auch fehlerhafte Kontrollziffern angezeigt und durch dieses System korrigiert werden. Zum Korrigieren eines Bits, das fehlerhaft ist, wird eine der Spuranzeigemarken P0-P7 kombiniert mit den Syndromen zum unzweideutigen Identifizieren des fehlerhaften Bits. Wenn beispielsweise die Zelle X32 einen Fehler hat, werden Anzeigemarke P3 und Syndrom für X21, X23 usw. kombiniert zum Hinweisen auf die Zelle, die einen Fehler enthält, und zum Korrigieren desselben. Bezeichnen zwei Syndrome Fehler, dann können zwei Bits in Spur 3 korrigiert werden.· Alternativ dazu können Anzeigemarken P3 und P4- aktiv sein, wobei die zwei Syndrome auf Fehler in den Bitstellen X32 und X42 hinweisen.

Der besondere Fehleranzeige- und -korrektionskode kann ohne Anzeigemarken eine fehlerhafte Spur korrigieren. Mit den Anzeigemarken kann er zwei fehlerhafte Spuren korrigieren.

Das Flußdiagramm für das in Figur 6 gezeigte System ist in Figur 8 dargestellt. Auf den Empfang der Wiedergabefehleranzeigemarken wird eine Bestimmung der Zahl der empfangenen Anzeigemarken vorgenommen. Wurden drei oder mehr.Anzeigemarken empfangen, dann kann der besondere Kode, wie in der Beschreibung ausgeführt wurde, diese Fehler nicht korrigieren. Deshalb kann die Fehlerkorrektion entweder auf der Basis eines angenommenen einzelnen Fehlers ausgeführt werden, oder die unrichtige Datenmarkierung kann zu den hier nicht gezeigten Verbraucherteilen geführt werden zur weiteren Datenbehandlung in Übereinstimmung mit spezialisierteren Programmen zur Datenrückgewinnung. Wird in Entscheidungsschritt 96 festgestellt, daß die Zahl der Anzeigemarken N nicht größer als 2 ist, dann werden Syndrombytes Sl und S2 ausgewertet in Schritt 97. Sind in Entscheidungsschritt 98 keine Spuranzeigemarken vorhanden, dann wird in Schritt 99 der Wert der Syndrombytes abgefragt. Sind beide Syndrombytes gleich

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null, dann wird in Schritt 100 angezeigt, daß keine Fehler in den Daten vorhanden sind. Zeigt eines oder beide der

Syndrombytes einen Fehler an, d. h. ungleich null, dann wird angenommen, daß ein einzelner Fehler vorliegt, und eine Fehlerkorrektion wird ausgeführt mit einfacher Fehleranzeige- und -korrektionskodetechnik, was nicht zur Erfindung gehört.

Sind andererseits ein oder zwei Anzeigemarken aktiviert, dann werden in Schritt 101 Fehlerkorrektionen unter Verwendung der iTD Zusammenhang mit Figur 7 erläuterten Logik ausgeführt.

Die Erzeugung der zwei 4-Bit-Kontrollbytes wird in Verbindung mit Figur 9 erläutert. Die zu kontrollierenden Daten sind in der Tabelle dargestellt als XOl bis X54. Kontrollziffern 01 bis C24 sind das Residuum der EXKLUSIV-ODER-i-Funktion aller binären Einsen, die in der jeweiligen Reihe in dem Datenteil der Tabelle enthalten sind. Beispielsweise ist die Kontrollziffer CIl das EXKLUSIVE ODER oder Modulo 2, das man aus der Addition der Datenbits XOl, XIl, X21, X31» X41 und X51 erhält. In gleicher Weise werden die anderen Kontrollziffern berechnet. Während der Wiedergabe werden die in den Zellen XOl bis X54 angezeigten Datensignale verwendet zur Berechnung der Kontrollziffern CIl bis C24 in der gleichen Weise, in der die Kontrollziffern ursprünglich berechnet wurden. Die Logik dafür kann durch einen Fachmann ohne weiteres aufgestellt werden und soll hier nicht weiter erörtert werden. Nach der Berechnung der Kontrollziffern auf der Basis der empfangenen Daten werden die so berechneten Kontrollziffern verglichen mit den empfangenen oder wiedergegebenen Kontrollziffern, wie es normalerweise getan wird in Residuumkontrollsystemen.

Mit acht Kontrollziffern hat man aeht Syndrome, die entsprechend der folgenden Gleichung berechnet werden:

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Sij = Cij + Cij* (13)

In der obigen Gleichung ist die Syndromziffer S für die Stelle ij die EXKLUSIV OBER-Ergebnis- oder Modulo-2-Summe der empfangenen Kontrollziffer Cij und der berechneten Kontrollziffer Cij*. Es gibt acht berechnete Syndrombits:

SIl S12 S13 S14 Syndrombyte 1

S21 S22 S23 S24 Syndrombyte 2 (14)

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Kontrollziffern CIl bis C14 die EXKLUSIV ODER-Summe der vertikalen Spalten von Figur 7 sind. Die Kontrollziffern C21 bis C24 sind die EXKLUSIV ODER-Summen von drei der durch die gestrichelten Linien 95 repräsentierten Diagonalen. Die zwei Syndrome definieren Fehler, die sich kreuzen. Ein Fehler kann korrigiert werden, indem er der Einheitsziffer gleichgesetzt wird, d. h. wenn das Gll-Bit einen Fehler anzeigt, ist es in der ersten oder linken Spalte von Figur 7. Erzeugt das C21-Bit das Syndrora S21, dann ist der Fehler in einer der Bitpositionen XOl, X12, X23, X34 oder X31, X42, X53 oder X41, X52. Natürlich treten weitere Syndrome auf zum Bezeichnen des einzelnen fehlerhaften Bits. Mit den oben beschriebenen Anzeigemarken und den Syndromen kombiniert können zwei Fehler aufgezeigt werden. Ist beispielsweise das Datenbit X31 feh- lerhafIf «^^asind die Kontrollziffern und daher die Syndrome GIl, 021 und G22 unterschiedlich und definieren damit eindeutig das einzelne fehlerhafte Bit. Bei Betrachtung von Figur 9 können weitere Syndrome definiert werden. Bestehen jetzt zwei Fehler, beispielsweise Bits X31 und X32, die in derselben Spur liegen, dann wird die Anzeigemarke P3 aktiv, und die Syndrombits SIl, S12, S21 und S22 sind aktiv. Durch Begrenzung der Fehler auf Spur 3 werden beide Fehler korrigiert. Die Verwendung des beschriebenen Kodes ist in Obereinstimmung mit bekannten Fehlerkorrektions- und AnaeLgelogikkonstruktionstechniken. Natürlich kann jeder Kode, der

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den Vorteil der Anzeigemarken ausnutzt, willkürlich anstelle des beschriebenen Kodes gesetzt werden.

Patentansprüche:

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Claims (1)

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   Pate ntansprüche

   \j. Verfahren zur Verbesserung der Fehlerkorrektion in einem signalverarbeitenden System, dadurch gekennzeichnet , daß Gruppen aus Datensignalen und diesen zugeordnete Kontrollbitsignale in aufeinanderfolgenden Sätzen solcher Signale festgelegt werden, wobei j.ede Datengruppe oder jedes Kontrollbitsignal sieh in einem anderen Verarbeitungskanal befindet,

   daß die Qualität der Signalverarbeitung in jedem Kanal Satz für Satz geprüft wird und die Qualität bezeichnende Signale geliefert werden,

   daß Syndromsignale von den Daten- und KontrollbitSignalen erzeugt werden, die das Auftreten eines Signalfehlers in einem gegebenen Signalsatz anzeigen, und daß die die Qualität bezeichnenden Signale mit den Syndromsignalen kombiniert werden zur eindeutigen Identifizierung eines fehlerhaften Signals und zum folgenden Korrigieren eines solchen Signals.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalverarbeitung die Aufnahme der Signale auf einem Aufnahmeioedium umfaßt und daß die Datensignale in einem PeId aufgenommen werden, das eine Mehrzahl von unmittelbar benachbarten Aufnahmespuren enthält, die die Kontrollbitsignale empfangen, daß die Kontrollbits eine geometrische Beziehung zu den Daten in jedem Satz haben,

   und daß zusätzlich die Signalverarbeitungsqualität in jedem Kanal auf beiden Seiten von jeder Signalgruppe gemessen wird und diese zusätzliche Messung verwendet wird mit der Messung in jeder Gruppe zur Erzeugung der die Qualität anzeigenden Signale.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Daten- und Kontrollbitsignale

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   kodiert werden in lauflängenbegrenzte Kodegruppen für die Aufnahme auf das Medium,

   daß die Kodegruppen während der Wiedergabe der Signale von dem Medium unabhängig in Gruppen von Daten- und Kontrollbitsignalen zurückverwandelt werden und die Lauflängencharakteristiken kontrolliert werden zur Erzeugung eines die Qualität anzeigenden Signals, das die Richtigkeit von jeder Wiedergabekodegruppe anzeigt, und daß dann die Qualitätssignale in ein einzelnes Signal für jede Signalgruppe verschmolzen werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet , daß die Phasenverschiebung und die Amplitude jeder Signalgruppe in den jeweiligen Kanälen ent kontrolliert werden und mögliche Fehleranzeigemarken auf die Anzeige von übermäßiger Phasenverschiebung odei* übermäßigen Amplitudenvariationen erzeugt werden«

   5. Verfahren des Betriebes eines digitalen Aufnahmesystems, bei dem die Datensignale in einer Mehrzahl paralleler Spuren auf einem relativ zu einem Übertrager bewegten Aufnahmemedium aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet _? daß ein Satz aus Kontrollbits und Batensignalgruppen auf dem Medium in Spuren aufgenommen wird und die Kontrollbits mit den Datensignalen in dem Satrs logisch assoziiert werden,,

   daß dann alle aufgenommenen Signals in Reihe entlang den Sparen zur Erzeugung von WiedergabesignalezL τοπ &en jeweiligen Spuren abgetastet werden.,

   daß während des Austastens der aufgenossenes Signals in dem Satz dia Qualität der Wiedergabesignale von jeder Spi.r für 33da Signalgruppa gewertet wird, wobei ;]ecl·;: Ssrapr-s is~ Wiaasrcabesignale eine unabhängige Qualitäts&üsw^tw-g: hg:;,

   da^ au;: äis Angabs einss Fehlers duroli

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   trollMtsignale mit den Batensignalen in jeder Gruppe der Datensignale Qualitätsanzeigen zaus Aufzeigen möglicher fehler in den Satz verwendet werden.

   6. Wiedergafcesysteü für ein digitales Aufnahmegerät, d a du. r e h gekennzeichnet _s daß Mittel zur Reproduktion Ύοα Signalen, von einer Mehrzahl von Aufnahmespuren ©ines AiafnafesetieeLiuins unel zur lieferung'von Wieder-

   Mittel sun G-ruppieroii eier Wieder galassignals in kleine Gruppen von tsn jeii©iligen Spursa_s wobei Sätze dieser Gruppesa iß iastaorsn Spmres. angeord&ot i-7@rd©E.₅ äis Qualität i.©r Wi@a®rgaäfeesigiaQl3 in jeäer ©ruppe unabhängig iroasiEiani.©!? aiiswertend® Kiti-Θΐ zw? Lieferung 7on möglisliaa. 3JoIal@s^>aiis©ig®H£E-l:ea für gs&ss, Sats der Wiederga"besigaal® mai,

   sia,isai3DC3,fa®[i©aiäs EZitt©! mam lagsigsn iBöglicher Fehler in T@i-.is:? f-Su,Pi3G iri ö©s illsisr^abe Signalen iiziä zuib "Unterarucicen i.o:^; /.".^DCigQB&EizQnp iclls feeine fehler angezeigt sind₃ und OEE Ξ©Εΐ5ΐΐ2,ΐοε©Ώ, fe^ LiissigeTDarlrsH, sit der Anzeige Toa möglialisa ΡθΙιΧθεώ, ζιώ L^fssigen tatsächlicher Fehler in den :iGW©ilig©EK iEEpipSE. vorgesehen sincU

   7ο iiiGGGirgafeoiS^stsis aaeM Anspruch S₃ dadurch g 3 I: SEiisGiefeEet ₉ daß das Aiafnahmetnediura die Daten αϊ ξ lauf läa.gsa'begreazt® Eodegruippen enthält ₉ dc3 clio ©Eiipp@a laildeadsn Mittel Hittel sum Usiwaiidslia. dsr EL la S-BE^p(SiI Giss Kontrollfelt- end Daten^iedergal®=

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   8. Wiedergabesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der unabhängig auswertenden Mittel Mittel (60) zum A*fzeigen übermäßiger Phasenverschiebung, Mittel (61) zum Aufzeigen übermäßiger Amplitudenabweichungen, Mittel (62) zum Aufzeigen übermäßiger Aufnahmemedien-Geschwindigkeitsvariationen und Mittel (63) zum Aufzeigen übermäßiger Variationen der WMergabesignalwellenlänge aufweist.

   9· Wiedergabesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die unabhängigen Auswertemittel für jeden Kanal Fenster erzeugende Mittel (70, 71) zum Empfang der jeweiligen Wiedergabesignale für eine Zeitperiode, die größer als die für den Empfang einer Signalgruppe benötigte Zeitperiode ist, aufweisen, so daß jede unabhängige Fehleranzeigemarke für jede Gruppe von Wiedergabesignalen mögliche Fehlerbedingungen nicht nur in einer solchen Gruppe von WiedergabeSignalen, sondern zusätzlich auch Fehlerbedingungen in unmittelbar angrenzenden Wiedergabesignalen repräsentiert.

   10. Wiedergabesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Fenster erzeugenden Mittel (70, 71) auf die Gruppen bildenden Mittel antworten zum Einschließen einer vorbestimmten Zahl von Bitpositionen von in Laufrichtung vorhergehenden und nachfolgenden Gruppen von Signalen in einem gegebenen Fenster für eine gegebene Signalgruppe.

   11. Datenwiedergabesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der unabhängigen Auswertemittel unabhängig auf vorbestimote Abweichungen des Wiedergabesignals in den jeweiligen Fenstern antwortet zur Erzeugung von Fehleranzeigevarken und weiter unabhängig zur Erzeugung zusätzlicher Fehleranzeigemarken auf Datenfelder

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   antwortet, und daß die zusammenfassenden Mittel auf alle die Anzeigemarken in gleicher Weise zum Kombinieren mit den Syndromsignalen antworten.

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