DE2818979A1

DE2818979A1 - Anordnung zum magnetischen speichern digitaler informationen

Info

Publication number: DE2818979A1
Application number: DE19782818979
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Castellani; Edmond Flayosc; Jean Pasternak
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-04-29
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1978-11-02
Also published as: NL7804469A; GB1573460A; CA1138995A; JPS53135614A; US4186375A; FR2389278B1; FR2389278A1

Description

Dipl.-Ing Dipl.-Chem Dipl.-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; T 3090 27.April 1978

■IHOMSON-CSF

173 Bd.Haussmann

75008 Paris, Frankreich

Anordnung zum magnetischen Speichern digitaler

Informationen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum magnetischen Speichern codierter digitaler Informationen mit der umkehrbaren Codeumsetzung in eine bipolare Codierungsform mit hoher Dichte der Ordnung n.

Bei einer mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Aufzeichnung digitaler Daten, die beispielsweise von einem Sonarsystem geliefert werden, auf einem Magnetband, tritt ein Problem auf.

Es handelt sich dabei grundsätzlich darum, unter Berücksichtigung des Durchlaßbandes der Aufzeichnungsanordnung einen Aufzeichnungs-Lese-Zyklus bei maximaler Geschwindigkeit der digitalen Informationen zu realisieren. Zu diesem Zweck

muß folgendes beachtet werden:

- es muß vermieden werden, an die Aufzeichnungsvorrichtung Signale mit einer Gleichspannungskomponente zu liefern,

die diese Vorrichtung nicht wiedergewinnen könnte;

beim Lesen muß eine Taktfrequenz wiedergewonnen werden, ohne die die aufgezeichneten digitalen Signale nicht decodiert werden könnten;

es muß ein Aufzeichnungs-Lese-Zyklus mit einem Minimum an Umsetzungsfehlern verwirklicht werden, ohne daß ein komplizierter und anspruchsvoller Schaltungsaufbau erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung auf dem Gebiet der Aufzeichnung von Sonarsignalen kann direkt auf andere Gebiete übertragen werden, bei denen digitale Signale mit großer Geschwindigkeit aufgezeichnet werden, insbesondere auf die Gebiete der Nachrichtenübertragung, der Radartechnik und der Weltraumtechnik.

Von den Fachleuten werden unterschiedliche Codierungsformen angewendet, von denen die hauptsächlichen Formen in der englischsprachigen Literatur mit NRZ (Codierungsform ohne Rückkehr auf den Wert Null), RZ (Codierungsform mit Rückkehr nach Null), MILLER, BI-PHASE bezeichnet werden; auch Ableitungen dieser Codierungsformen werden angewendet.

Diese Codierungsformen haben Vorteile und/oder Nachteile, die sich hauptsächlich im Gebiet der magnetischen Aufzeichnung auf die Bandbreite des Spektrums der digitalen Codierung, die Mittenfrequenz dieses Spektrums, die Übertragung niedriger Frequenzen und insbesondere dieGleichspannung skomponente und die Schwierigkeit zur Wiederge winnung der für die Decodierung beim Lesen notwendigen Signale mit der Taktfrequenz beziehen.

Die Codierungsformen RZ und BI-PHASE haben den Nachteil einer zu großen Bandbreite. Die C odie rungs form BI-PFIASE

600844/1089

hat den Nachteil einer zu hohen Mittenfrequenz. Die Codierungs· formen NRZ und RZ haben den Nachteil, daß sie eine Gleichspannungskomponente enthalten. Die Codierungsform MILLER hat den Nachteil, daß es bei ihr nicht möglich ist, die Taktsignale wiederzugewinnen, wenn in den NRZ-und RZ-Codierungen zulange Folgen von "1"-Werten oder zulange Folgen von "O"-Werten vorhanden sind.

Zur Überwindung der verschiedenen Schwierigkeiten werden Kunstgriffe angewendet, die Anlaß zu weiteren Codierungsformen geben, beispielsweise zu verbesserter oder auch zur fortgeschrittenen NRZ-Codierungsform, zur verdeckten NRZ-Codierungsform oder auch zur verwürfelten NRZ-Codierungsform oder zur quadratischen MILLER-Codierungsform. Dabei werden komplizierte und teure Schaltungen angewendet, die inst sbil sind und wenig Flexibilität in ihrer Anwendung zeigen oder auch nicht die erwarteten Eigenschaften erreichen.

Die verschiedenen Codierungsformen, von denen bisher die Rede war, sind binäre Codierungsformen, die also nur zwei Werte haben, nämlich die Werte "0" und "1" oder, was auf das gleiche hinausläuft, die Werte "-1" und "+1".

Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, bei der Übertragung codierter Informationen in Form von digitalen Signalen auf einen magnetischen Träger eine Reihe von Codierungsformen anzuwenden, die als bipolare Codierungsformen mit hoher Dichte der Ordnung η (abgekürzt HDB_n) bekannt sind, wobei der Index η bedeutet, daß in der Modulation maximal η aufeinanderfolgende "O"-Werte auftreten. Die Bezeichnung HDB stammt aus der englischsprachigen Literatur und ist die Abkürzung für "High Density Bipolar".

Es handelt sich hierbei um Codierungsformen, die aus anderen ternären Cοdierungsformen mit den Werten "-1" , "0" und "+1"

809844/108$

2818879

ausgewählt sind, und die beispielsweise in dem Aufsatz ¹¹Le code bipolaire & haute densit6. Un procede de transmission en bande de base" von A.EALCOZ und A.CROISIER im Colloque de Teleinformatique, Paris, 1969 beschrieben sind. Diese Codierungsformen sind in Frankreich bei der Untersuchung von Kabelübertragungen mit großen Übertragungsgeschwindigkeit en und über große Entfernungen eingeführt worden, bei denen der bei den einzelnen Zwischenverstärkern auftretende Fehlergrad besonders klein sein sollte.

Ein diesbezüglicher Aufsatz über "La transmission numerique" von M.PRIGENT, ist in der Zeitschrift "Toute l'Eleotronique", Dezember 1972 und Februar 1973 erschienen.

Naoh der Erfindung ist eine Anordnung zum magnetischen Speiohern digitaler Informationen, die mit reversibler Codeumsetzung in eine bipolare Codierungsform mit hoher Dichte der Orndnung η (Codierungsform HDB) gebracht sind, mit einer Aufzeiohnungs- und Lesevorrichtung, die einem ersten Codeumsetzer zugeordnet ist, der die codierten Daten der Aufzeichnungsvorrichtung zuführt, und einem zweiten Codeumsetzer zugeordnet ist, der von der Lesevorrichtung mit Daten versorgt wird, prinzipiell dadurch gekennzeichnet, daß der erste Codeumsetzer, der an einem Eingang die Binärdaten eines Signals und an einem anderen Eingang ein wiederhergestelltes Taktsignal empfängt, an seinem Ausgang, der an die Aufzeichnungsvorrichtung angeschlossen ist, Ternärdaten in HDB_n-COdierung abgibt, und daß die Ternärdaten, die von der Lesevorrichtung abgegeben werden, dem zweiten Codeumsetzer zugeführt werden, der Folgen von Wörtern mit η Nullen annimmt und an einem seiner Ausgänge die Binärdaten des Signals und an einem anderen Ausgang das wiederhergestellte Taktsignal abgibt.

808844/1080

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1a bis 1g Diagramme zur Veranschaulichung verschiedener Codierungsformen,

Fig.2a bis 2f die spektrale Energiedichte bei den verschiedenen Codierungsformen,

Fig.3a ein Blockschaltbild des Abspeicherabschnitts, Fig.4b ein Blockschaltbild des Leseabschnitts,

Fig.4 ein Schaltbild des dem Leseabschnitt zugeordneten Codeumsetzers,

Fig.5 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Wiederherstellung des Taktsignals,

Fig.6 ein Blockschaltbild des Codeumsetzers mit Speicher, der das abzu
liefert, und

der das abzuspeichernde Signal in der HDB_n-Codierung

Fig.7a bis 7c vereinfachte Schältbilder des Codeumsetzers mit Speicher, wobei drei aufeinanderfolgende Betriebszeitpunkte mit jeweils modifizierten Adressen dargestellt sind.

Damit die nach der Erfindung getroffene Auswahl der HDB-Codierungsformen bei der Abspeicherung der digitalen Daten

80 9 8 /,4/1089

auf einem magnetischen Träger verständlicher wird, sei an die Regeln erinnert, nach denen die einleitend genannten verschiedenen Codierungen erstellt werden, die bei der magnetischen Abspeicherung angewendet werden; ferner seien die entsprechenden Energiespektren angegeben.

Die Werte "0" und "1" des binären Grundsignals haben bei einer Taktfrequenz R =1/T jeweils die Dauer T.

Codierung NRZ-L(Richtungsschrift):

"1" wird mit 1 codiert
"0" wird mit 0 codiert

Ein Beispiel eines Signals in Richtung Schrift ist in Fig.1a angegeben. Das entsprechende Energiespektrum ist in Figo 2a dargestellte

Codierungsform RZ (Einfachimpulsschrift mit Rückkehr nach Null):

"1" wird mit den Codezeichen 1 und 0 jeweils mit der Dauer T/2 codiert,

"0" wird mit den Codezeichen 0 und 0 jeweils mit der Dauer T/2 codiert.

Ein Beispiel des Signals in der Codierungsform RZ ist in Fig.1b angegeben. Sein Spektrum ist in Fig.2b dargestellt.

0 q r< 4 U 11 0 8 9

2818^79

Codierungsform BI-PHASE-L (Richtungstaktschrift):

"1" wird mit den Codezeichen 1 und 0 jeweils mit der Dauer T/2 codiert;

πρ" wird mit den Codezeichen 0 und 1 jeweils mit der Dauer T/2 codiert.

Ein Beispiel des Signals mit der Codierungsform BI-PHASE-L ist in Fig.1c angegeben; sein Spektrum ist in Fig_o2c dargestellt.

Codierungsform MILLER:

Hierbei handelt es sich um eine Codierungsform, bei der von der Codierungsform BI-PHASE-L ausgegangen wird und bei der der Takt der Übertragungen durch 2 geteilt wird, wobei beispielsweise nur die Übergänge 0-1 berücksichtigt werdea. Ein Beispiel eines Signals in der Codierungsform MILLER ist in Fig.id angegeben; sein Spektrum ist in Fig<.2d dargestellt.

Die Eigenschaften der zuletzt genannten Codierungsform sind der bei der Erfindung angewendeten Codierung am meisten angenähert. Sie hat den Nachteil, daß sie für Rauschen empfindlich ist, das auf Grund ihres zur Wiederherstellung angewendeten Ableitverfahrens auftritt.

Codierungsform HDB_n (bipolares Schreibverfahren mit hoher Schreibdichte):

Hierbei handelt es sich um ternäre Codierungsformen, die aus einer bipolaren Codierungsform abgeleitet sind.

fins S4 4/1089

2818879

Es gilt folgende Bildungsregel: Die Signalwerte "1" ■werden abwechselnd mit den Werten 10 jeweils mit der Dauer T/2 und dann mit den Werten -10 ebenfalls mit der Dauer T/2 codiert, und die Werte "0" werden mit 00 jeweils mit der Dauer T/2 codiert.

Ein Beispiel des Signals in der "bipolaren Codierungsform ist in Fig.ie angegeben; sein Spektrum ist in Fig.2e dargestellt.

Die Vorteile dieser Codierungsform, die sich aus der Codierung mit drei Pegeln und mit abwechselnden Werten +1 und -1 ergeben, sind aus Fig.2e gut zu erkennen; es sind insbesondere folgende Vorteile:

- unabhängig vom Inhalt der Nachricht liegt ein völliges Fehlen einer Gleichspannungskomponente bei unbedeutenden NiedErfrequenzanteilen vor;

- das Energiemaximum liegt bei etwa 0,5 R (R = Taktfrequenz) .

Wenn jedoch lange "0"-Folgen aufgezeichnet worden sind, gibt es beim Lesen des Signals keine Möglichkeit mehr, das zum Decodieren notwendige Taktsignal mit der Frequenz R wiederzufinden.

Aus diesem Grund werden in die "0"-Folgen systematisch ergänzende Informationen eingeführt. Sie werden anßchliessend beim Decodieren im Verlauf des Lesens des Codes wieder eliminiert.

B 0 u Π 4 4 / 1 0 8 9

2818379

DenCodierungsformen HDB_n liegt folgende Bildungsregel zugrunde:

- Wenn die zu übertragende Binärfolge nicht mehr als

η aufeinanderfolgende ^M0"-Werte enthält, stimmen die Codierungsformen mit der bipolaren Codierungsform überein;

- anstelle des letzten "0"-Werts in einer Folge von n+1 "O"-Werten wird ein zusätzliches Signal 10 oder -10 eingeführt, wobei die Wahl so getroffen wird, daß eine Durchbrechung der Wechselregel eintritt, was bedeutet, daß die Polarität des zusätzlichen Signals mit der Polarität des letzten Impulses übereinstimmt;

- der erste "O"-Wert dieser Folge von n+1 "O"-Werten wird durch 0, durch 10 oder durch -10 ausgedrückt, wobei die Wahl so getroffen wird, daß zwei aufeinanderfolgende Durchbrechungen der Wechselregel immer ein entgegengesetztes Vorzeichen haben.

In Fig.if ist ein Signal in der Codierungsform HDB, dargestellt, wenn die vorangehende Durchbrechung derWechselregel negativ ist.

In Fig.1g ist das gleiche Signal der Codierungsform HDB, dargestellt, wenn die vorhergehende Durchbrechung der Wechselregel positiv ist.

In Fig.2f ist das Energiespektrum der Codierungsform HDB, dargestellt. Es ist*.zu erkennen, daß die Energiespektren

809844/108§

der Codierungsformen HDB ein einziges Maximum aufweisen, wenn η geradzahlig ist, während sie zwei Maxima aufweisen, wenn η ungeradzahlig ist. Diese Spektren nähern sich umso mehr dem Energiespektrum der bipolaren Codierungsform an, je größer η ist.

Die Wahl der Codierungsform HDB, beruht in erster Linie auf der Form ihres Energiespektrums, dessen Vorteil erkennbar wird, wenn die Figuren 2a bis 2f miteinander verglichen werden. Die erwünschten Kriterien für das magnetische Aufzeichnen digitaler Daten mit hoher Geschwin digkeit sind: Keine Komponente mit der Frequenz 0, die bei Anwendung des Leseprinzips mittels Magnetflußänderung nicht gelesen werden könnte ; niedrigstmögliche Mittenfrequenz, damit die maximale Datengeschwindigkeit erreicht wird; eine geringe Bandbreite.

An dieser Stelle ist die Abhängigkeitsbeziehung zwischen der Bi- ftörgeschwindigkeit der zu übertragenden Nachricht und der oberen Grenze des Durchlaßbereichs der Speichervorrichtung zu beachten. Wegen der Bildung der Codierungsform HDB,, bei der es sich um eine ternäre Codierungsform handelt, ist die Breite des für die Übertragung des in der Codierungsform HDB, vorliegenden Signals notwendigen Bandes theoretisch durch Iog₂3=1,6 geteilt.

Die sich bei der Aufzeichnung digitaler Daten auf einem magnetischen Träger aus der Anwendung der Codierungsformen HDB_n ergebenden Vorteile lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Beispiels einer vorgeschlagenen Anordnung erkennen, die dazu bestimmt

0 3 44/1088

281Ö979

ist, unter Verwirklichung der Codierungsform HDB* digitale Daten auf einem magnetischen Träger aufzuzeichnen,

Lo

Eine Ubersichtsdarstellung einer solchen Anordnung ist in den Figuren 3a und 3b dargestellt. Diese Anordnung enthält in ihrem Aufzeichnungsteil von Fig.3a einen ersten Codeumsetzer 1 zur Umsetzung in die Codierungsform HOB·,, der an einem Eingang 110 die binären Daten der aufzuzeichnenden Nachricht in der Codierungsform NRZ und am anderen Eingang 130 die den empfangenen binären Daten zugeordneten Taktsignale R empfängt. An seinem Ausgang 120 gibt er die in die Codierungsform HDB* umgesetzten Informationen ab, die für das Schreiben durch eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung 3 bestimmt sind.

Ein Vormagnetisierungsgenerator 2 liefert an seinem Ausgang 21 ein 50 MHz-Signal, das sich im Aufzeichnungskopf der Aufzeichnungsvorrichtung 3 dem am Eingang 120 angelegten Signal überlagert.

Die Schaltung einer der Ausführungsformen des Codeumsetzers 1 ist in Figo6 dargestellt. Dieser Codeumsetzer enthält vorteilhafterweise einen Pufferspeicher 11 und einen Festspeicher 12, der in der englischsprachigen Literatrals ROM-bezeichnet wird; diese zwei Speicher sind herkömmlich aufgebaut»

Der Pufferspeicher 1ΐ empfängt an seinen Eingangsklemmen 110 und 121 6-Bit-Wörter B_Q, B₁, B₂> B,, B^ und B,-; das

8098 4 4/108

niedrigstwertige Bit B_Q dieser Wörter ist durch das am Eingang 110 angelegte Signal mit der Codierungsform NRZ gegeben, während die anderen fünf Bits vom Festspeicher 12 geliefert werden» Der Pufferspeicher gibt an seinen Ausgangsklemmeni11 in der Reihenfolge der Taktsignale am Eingang 130 Wörter mit jeweils 6 Bits ab, die für die Adresseneingänge A_Q, A₁··.. A₅ des Festspeichers 12 bestimmt sind.

Die Arbeitsweise des Codeumsetzers 1 mit Speicher ergibt sich am besten unter Bezugnahme auf Fig.1a, 1f und 1g, die ein Signal in der Codierungsform NRZ und die zwei von der jeweils vorangehenden Durchbrechung der Wechselregel abhängigen Möglichkeiten der resultierenden Codierungsform HDB^ zeigen.

Ein Abschnitt aus vier aufeinanderfolgenden Ziffern und die Anzahl der dabei möglichen Kombinationen dieser Ziffern werden untersucht. Es gibt 2 = 16 Binärkombinationen und 3 =81 Ternärkombinationen. Die Besonderheiten der Codierungsform HDB,, nämlich beispielsweise keine zwei gleichen aufeinanderfolgenden Polaritäten, keine vier aufeinanderfolgenden "O"-Werte...., haben zur Folge, daß die Anzahl der HDB^-Kombinationen sich für jeden der zwei in Betracht zu ziehenden Fälle zu 32 ergibt, nämlich bei dem Fall, bei dem die Polarität der vorangehenden Durchbrechung der Wechselregel negativ ist, sowie bei dem Fall, bei dem die Polarität der vorangehenden Durchbrechung der Wechselregel positiv ist; es gibt also 64 Fälle. Alle diese Fälle sind einmal imFestspeicher 12 abgespeichert worden, wobei die Ausgänge 111, des Pufferspeichers 11 der Adressierung der 64 Speicherz eilen dienen.

8038^/1080

2 8 Ί b 9'/ 9

In den Figuren 7a bis 7o iat ein Beispiel für die Bildung der Adressen dargestellt. Eine Baohrioht in KRZ-Codierung ist dabei in Pig. 7 links oben angegeben, wo in der dritten Zeile ein Abschnitt aus vier Ziffern dargestellt ist, von denen die zeitlich zuletzt aufgetretene Ziffer, also die Ziffer "1", über die Leitung 110 (Figur 7a) in den Codeumsetzer 1 eintritt, während am Ausgang 120 das Signal in HDB -Codierung abgegeben wird, das in diesen Fall ein Signal mit dem Wert »0» ist. Nach Ablauf des Zeitintervalls I=1/R wird ein neuer Absohnitt aus vier Ziffern betraohtet, nämlich der Absohnitt "0010" (Figur 7c). In diesem Fall gelangt ein Signal mit dem Wert "0" Über den Eingang 110 in den Codeumsetzer, und am Ausgang 120 wird das Signal in HDB_n-Codierung abgegeben, das in diesem Fall den Wert "-1" hat. Die vier Ziffern eines Absohnitts bestimmen die Festspeloheradresse für die näohste Kombination. Jede Zelle des Festspeichers 12 wird daher in codierter Form einerseits den Wert "+1", "0" oder "-1" enthalten, den er mit jeder Periode des !Paktsignals R am Ausgang 120 abgibt, und andererseits einen Teil der Adresse der näohsten Kombination enthalte^ ie er an den Ausgängen 121 zur Zuführung zum Pufferspeicher 11 abgibt; die Gesamtheit der an den Eingängen und 110 ankommenden Informationen bildet somit die zukünftige Adresse.

Der ohronologisohe Betrieb des Codeumsetzers 1 erfolgt sequentiell. An einem ersten Zeitpunkt (Figur 7a), beispielsweise während der Werte ^N1" des Taktsignals am Eingang 130, wird der Pufferspeicher mit den Signalen B₁, B₂» B,, B, und Sc der zukünftigen Adresse an den Eingängen 121 aus dem Festspeioher 12 sowie alt dem Signal Bq am Eingang 110 von der an diesem Zeitpunkt ankommenden MRZ-Ziffer geladen.

9 8 4 4/1089

Genauer gesagt empfängt der Ausgang 120 aus dem Festspeicher 12 zwei Ziffern C^ und C~ an den Anschlüssen 1201 und 1202 von Fig.6. Aus den Ziffern C₁ und C₂ werden die ternären Signale in der Codierungsform HDB mittels eines bekannten Verfahrens gebildet.

Auf der linken Seite von Fig.7a ist ein Abschnitt mit vier Ziffern, nämlich den Ziffern 0,0,0 und 1, dargestellt, die am Eingang 110 ankommen, wobei die Ziffer 1 der Stelle B_Q entspricht.

Das HDB,-Signal (in diesem Beispiel das Zeichen "0") wird gleichzeitig am Ausgang 120 auf der rechten Seite von Fig.7a abgegeben.

Während dieser Zeitperiode bilden die den Pufferspeicher an den Ausgängen 111 verlassenden Informationen,die derzeitige Adresse, die in exakter Weise gestattet, aus dem Festspeicher 12 einerseits an den Ausgängen 121 den Abschnitt der zukünftigen Adresse und an den Ausgängen 120 andrerseits das Signal in der Codierungsform HDB, zu erhalten.

Im Verlauf eines zweiten Zeitabschnitts (Fig.7b), beispielsweise während der "O"-Werte des Taktsignals am Eingang 130, erscheinen die vorangehenden Signale an den Ausgängen 111, deren Informationsinhalt die neue derzeitige Adresse einer der 64 Zellen des Festspeichers 12 bilden.

In einem dritten Zeitabschnitt (Fig.7c), beispielsweise während der "1"-Werte des Taktsignals am Eingang 130, also während eines mit dem ersten Zeitabschnitt synchronen

Zeitabschnitts, wird der Inhalt der während des vorangehenden Zeitabschnitts adressierten Zelle des Festspeichers gelesen. Aus diesem Inhalt wird einerseits an den Ausgängen

80Π84 A/1089

das Signal in der Codierungsform HDB, und andrerseits an den Ausgängen 121 ein Teil der zukünftigen Adresse erhalten .

Im Verlauf dieses Zeitabschnitts kommt am Eingang 110 die nächste NRZ-Ziffer an, usw.

Das in der Codierungsform HDB, vorliegende Ausgangssignal wird einem der Eingänge 120 der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung 3 zugeführt. Diese Aufzeichnungsvorrichtung hat die üblichen Eigenschaften, die in der Technik der Aufzeichnung s vor richtungen mit großer Kapazität erforderlich

sind.

Vorteilhafterweise wird eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung des Typs TTV 3500 der Firma Thornson-CSF mit den folgenden Eigenschaften verwendet:

Breite des Magnetbandes: Bandgeschwindigkeit: Magnetk op"f breite: Drehzahl des Magnetkopfs: Durchlaßband bei -3dB: Aufzeichnungsdauer:

50,8mm

20,3 cm pro Sekunde

0,15 mm
150 U/s
3 bis 18 MHz
3 Stunden mit 31 cm-Spule

Im Leseabschnitt enthält die Anordnung einen weiteren Codeumsetzer; dieser Abschnitt ist in Fig.3b dargestellt. Die am Ausgang 31 der Aufzeichnungsvorrichtung 3 verfügbaren Informationen in der Codierungsform HDB, werden von einer Schaltungseinheit 4 codiert, und die am Eingang 110 für

die Aufzeichnung eingegebenen binären Daten treten am Ausgang 470 wieder auf.

98 4 4/1089

281Ö379

Die Schaltungseinheit 4 ist der weitere Codeumsetzer, dessen vereinfachtes Schaltbild in Fig.4 dargestellt ist. Er enthält eine Ausgleichsschaltung 42, deren Aufgabe die möglichst genaue Korrektur des Amplituden- und Phasengangs des gedachten Vierpols ist, der von der Serienschaltung des Vierpols aus dem Aufzeichnungskopf und dem Magnetband sowie des Vierpols aus dem Lesekopf gebildet ist. Die auf diese Weise korrigierten Signale werden in einer Höchstwertbegrenzerschaltung 43 in positiver und in negativer Richtung einer Höchstwertbegrenzung unterzogen, i'ndem sie mit den zwei Spannungen+V _„ /2 und -V /2 verglichen

werden; die V ist dabei die am Ausgang 420 maximal max

verfügbare Spannung. Der Ausgang 430 der Höchstwertbegrenzer schaltung ist an den Eingang einer Schaltungseinheit 44 zur Wiederherstellung der Taktsignale angeschlossen; ferner ist er an eine Entscheidungs schaltung 45 angeschlossen, deren Aufgabe es ist, in Zusammenwirkung mit den Taktsignalen am Ausgang 440 die der Höchstwertbegrenzung unterzogenen Signale am Ausgang 430 an einem durch die Taktsignale am Ausgang 440 festgelegten Zeitpunkt zu testen, damit an der Leitung 450 die Rechtecksignale in der Codierungsform HDB, wiederhergestellt werden. Ausserdem ist der Ausgang 430 mit einer Detektorschaltung 46 verbunden, die die Durchbrechungen der Polaritätswechselregel feststellt, die vom ersten Codeumsetzer 1 im Augenblick der Aufzeichnung bewirkt wurden.

Hier ist ein besonderer Vorteil der Codierungsform HDB, zuteachten, nämlich die Möglichkeit, aus dem eigentlichen Signal, die für den Decodierer in der Entscheidungsschaltung notwendige Takt signale zu entnehmen, die auch als Leseschaltung bezeichnet werden kann.

Die Signale am Ausgang 430 sind keine Binärsignale, sondern lediglich einer Höchstwertbegrenzung unterzogene Analogsignale. Zur Wiederherstellung der ursprünglichen Signale

/ti '-. V 79 - 20 -

ist daher eine Leseschaltung erforderlich, deren Entscheidung · Zeitpunkt ein vom Taktsignal auf regelmässige Intervalle festgelegter äußerst exakter Zeitpunkt ist. Bei diesen exakten Zeitpunkten liust die Schaltung 45 das Signal am Ausgang 430 und entscheidet, ob das Signal am Ausgang 450 den Wert "1", den Wert "0" oder den Wort "-1" hat.

Eine Registerschaltung 47 besteht aus einem Schieberegister für die positiven Signale und aus einem weiteren Schieberegister für die negativen Signale. Die Ausgangssignale der beiden Schieberegister werden einer Subtrahiereinheit zugeführt, die den Ausgang 470 aufweist.

Die Registerschaltung 47 empfängt an ihren Eingängen einerseits die Signale in der Codierungsform HDB vom Ausgang 450 und andrerseits die Taktsignale R am Ausgang 440;schlielich empfängt sie vom Ausgang 460 die Signale, die die Durchbrechung der Polaritätswechselregel anzeigen. Wenn nur Folgen mit den Werten "1" und weniger als vier Werten "0" vorhanden sind, liefert die Registerschaltung an ihrem Ausgang die gleichen Signale, die sie empfangen hat. Wenn die Detektorschaltung 46 eine Durchbrechung der Polaritätswechselregel festgestellt hat, bewirkt das Signal am Ausgang 460 eine Nullstellung der Schieberegister, die daraufhin eine Folge von vier "0"-Werten abgeben.

Wie zu erkennen ist, enthalten die Signale mit den Codierungsformen HDB nie Folgen mit mehr als η "O"-Werten; diese Besonderheit dieser Codierungsformen ermöglicht es, im codierten Signal auch bei langen Nachrichten, die nur "O"-Werte enthalten, genügend viel Energie zu erhalten, damit die zur Decodierung notwendigen Taktsignale wiederhergestellt werden können.

ORIGINAL INSPECTED

2810-79

Die Taktwiederher s tellungs schaltung 44 ist in Fig. 5 dargestellt. Sie enthält am Eingang ein Tiefpaßfilter 441, an das sich ein Höchstwertbegrenzer 443 anschließt; am Ausgang enthält sie eine monostabile Kippschaltung 445.

Auf Grund der Güte dieses LC-Filters 441 kann die Taktwiederherstellungsschaltung 44 Taktsignale auch im Verlauf von Zeitperioden abgeben, die so lang sind wie die Dauer von 10 "O"-Werten. Zu diesem Zweck ist die Güte Q dieses Filters auf den Wert 30 festgelegt worden.

Die Taktwiederherstellungsschaltung 44 kann daher ohne Änderung aus den geformten Signalen am Ausgang 430, die insbesondere Signalen der Codierungsform HDB . mit η zwischen 1 und 10,entsprechen, die Taktsignale wieder herstellen.

Die vollständige Anordnung ermöglicht also mit einer Anpassung des ersten Codeumsetzers 1 für eine Codierungsform von HDB. bis HDB₁₀ und einer Anpassung der Registerschaltung 47 für eine Kapazität von 2 Bits bis 11 Bits die Aufzeichnung digitaler Daten auf einem Magnetband mit hoher Geschwindigkeit.

Die als Beispiel für die Anwendung der Codierungsformen HDB beschriebene Anordnung, die sich für das Aufzeichnen von Daten mit hoher Geschwindigkeit auf einem magnetischen Träger eignet, ermöglicht folgende Werte:

- Geschwindigkeit der digitalen Informationen: 30 Megabits/Sekunde

- Fehlergrad: unter 10

Die Anwendung der Codierungsformen HDB bei der mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden magnetischen Datenaufzeichnung,

·,/,/,/ 1 089

28 U-79

wie sie oben vorgeschlagen wurde, ist nicht auf Aufzeichnungsgeräte mit Magnetbändern beschränkt, die oben als Beispiel erwähnt wurden.

Die Anordnung kann direkt an Aufζeichnungssysteme zur Aufzeichnung auf magnetischen Trägern wie Bändern oder Platten angepaßt werden, die auf dem Gebiet der Informationsverarbeitung, bei der Signalbearbeitung, der Simulierung reeller Signale, die bei Meßreihen aufgezeichnet werden, bei der Klassifizierung in unterschiedlichen Gebieten wie Radar, Sonar, auf dem Sprachsektor usw. oder auch bei der Nachrichtenübertragung eingesetzt werden.

T »*

809844/1089

ORIGINAL INSPECTED

^3

Leerseite

Claims

Patentanwäte 281 «979

Dipl.-lng. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; T 3090 27.April 1978

THOMSON-CSF

173 Bd.Haussmann

75008 Paris, Frankreich

Patentansprüche

Anordnung zum magnetischen Speichern digitaler Informationen mit einer Äufzeichnungs- und Lesevorrichtung, einem ersten Codeumsetzer für das Aufzeichnen und einem zweiten Codeumsetzer für das Lesen, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen in einer bipolaren Codierungsform mit hoher Dichte der Ordnung η (HDB_n Codierungsform)gespeichert werden, daß der erste Codeumsetzer (1), der an einem Eingang (110) die Binärdaten eines Signals in NRZ-Codierung und an seinem anderen Eingang (130) ein Taktsignal (R) empfängt, an seinem Ausgang (120), der an ein Aufzeichnungsgerät angeschlossen ist, Ternärdaten in HDB -Codierung abgibt, die auf einem magnetischen Träger aufgezeichnet werden, und daß der Eingang dos zweiten Codeumsetzers (4) mit der Aufzeichnungs-und Lesevorrichtung verbunden ist, die den magnetischen Träger liest, der die in HDB_n-Codierung gespeicherten Informationen enthält, wobei dieser zweite Codeumsetzer zwei Ausgänge aufweist, von denen einer die Daten in NRZ-Codierung und der andere das wiederhergestellte Taktsignal (R) abgibt.

8 Π P R /, 4 / 1 0 8 §

ORIGINAL INSPECTED
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Codeumsetzer einen Pufferspeicher (11) und einen Festspeicher (12) enthält, daß einer der Eingänge des Pufferspeichers (11) mit einem der Ausgänge des Festspeichers (12) unter der Steuerung durch das Taktsignal (R) verbunden ist, daß der Eingang des Festspeichers (12) mit dem Ausgang des Pufferspeichers (11) unter der Steuerung durch das Taktsignal (R) verbunden ist, daß der Pufferspeicher n+2 Ziffern B_Q, B₁ ....B efithält, daß der Pufferspeicher (11) während des ersten Halbzyklus des Taktsignals (R) die Ziffern B., ^Β ₂···^Β _η+ι aus dem Festspeicher (12) empfängt, daß die Ziffer B_Q über einen zweiten Eingang eingegeben wird, an dem das Signal in der NRZ-Codierung anliegt, daß während des zweiten Halbzyklus des Taktsignals die Ziffern B_Q, B ... B-vom Festspeicher zum Pufferspeicher zur Bildung der Adresse übertragen werden, daß an zwei Ausgängen (1201, 1202) des Festspeichers (12) zwei Ziffern C. und Cp geliefert werden, and daß diese zwei Ziffern C₁ und C2 an eine Schaltungseinheit angelegt sind, die das Ternärsignal in HDB_n-Cοdierung liefert.
3· Anordnung nach Anspruch 1 ,mit dem zweiten Codeumsetzer ^f), der an seinem Eingang (31) das von der Aufzeichnungsund Lesevorrichtung (3) gelesene Signal empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleichsfilter (42) und eine Höchstwertbegrenzers chaltung (43) hint e reinander ge schalt et sind, daß der Ausgang (430) der Höchstwertbegrenzerschaltung positive und negative Signale abgibt, die parallel an eine Entscheidungsschaltung (45),eine Taktwiederherstellungsschaltung (44) und eine Detektorschaltung (46) zur Feststellung von Durchbrechungen der Polaritätswechselregel angelegt sind, daß die Entscheidungsschaltung von den wiederhergestellten Taktsignalen gesteuert wird, daß eine Registerschaltung (47) vorgesehen ist, die ein Schieberegister für die positiven Signale sowie ein Schieberegister für die negativen Signale enthält und an ihren drei

80 δ 3'4 4/1089

ORIGINAL INSPECTED

Eingängen die Signale aus der Entscheidungsschaltung, die Signale aus der Detektorschaltung und die wiederhergestellten Taktsignale empfängt,und daß die Registerschaltung (47) auch eine Subtraktionsschaltung enthält, an die die Ausgangssignale der zwei Schieheregister angelegt sind, wobei der Ausgang (470) der Subtraktionsschaltung das Signal in NRZ-Codierung abgibt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der zweite Codeumsetzer (4) eine Taktwiederherstellungsschaltung (44) zur Wiederherstellung des Taktsignals (R) enthält, die am Eingang (430) die vom Ausgleichsfilter (42) gefilterten und von der Höchstwertbegrenzerschaltung (43) einer Höchstwertbegrenzung unterzogenen, von der Aufzeichnungs- und Lesevorrichtung (3) gelesenen Signale empfängt, und daß die Taktwiederherstellungsschaltung (44) hintereinander ein Filter (441) mit einem Gütefaktor von etwa 30, einer Höchstwer-tbegrenzerschaltung (443) und einer mono stabile Kippschaltung (445) enthält, was die Wiederherstellung des Taktsignals in Signalen in HDB_n-Codierung mit η zwischen 2 und 10 erlaubt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärdaten der zu übertragenden Nachricht vom ersten Codeumsetzer (1) in die Codierungsform HDB^ gebracht werden.

β ff !·. i' £ /, / 1 0 8 8