DE3144524A1 - System zur uebertragung digitaler information, kodiervorrichtung, dekodiervorrichtung und aufzeichnungstraeger zur anwendung in diesem system - Google Patents

Description

PHN 9881 ήθ 21.9.1981

System zur "übertragung digitaler Information, Kodiervorrichtung, Dekodiervorriclitung und Aufzeichnungsträger zur Anwendung in ditesem System

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum

übertragen digitaler Information mit einer Kodiervorrichtung, einem Ubertragungsmedium, insbesondere einem Aufzeichnungsträger, und einer Dekodiervorrichtung, wobei die digitale Information in Eingangswörtern gruppiert empfangen und in der Kodiervorrichtung in Kodewörter umgewandelt wird, von denen jedes einem Eingangswort entspricht und die über das Ubertragungsmedium der Dekodiervorrichtung zugeführt werden, in der die Kodewörter in digitale Information umgewandelt

10 werden.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Kodiervorrichtung zur Anwendung in einem solchen System, auf eine Dekodiervorrichtung zur Anwendung in einem solchen System und auf einen Aufzeichnungsträger zur Anwendung in

15 einem solchen System.

In verschiedenen Anwendungen, wie in Systemen, in denen das Medium ein optisch beschreibbarer und optisch auslesbarer Aufzeichnungsträger ist, entsprechend der älteren deutschen Patentanmeldung P 31 OO 421.0, deren Beschreibung in die Figurbeschreibung (Fig. 1 - 13) aufgenommen ist, spielen bei der Wahl der Gruppe von Kodewörtern eine Anzahl von Erwägungen eine Rolle. So darf das regellose Leistungsspektrum für Kodewörter für niedrige Frequenzen vorzugsweise verhältnismässig wenig Signal enthalten, um niederfrequente Servosignale hinzufügen zu können, und wenigstens der kontinuierliche Teil des Leistungsspektrums muss mindestens einen Nullpunkt aufweisen, um ein Taktsignal hinzufügen zu können. Weiter müssen eine Anzahl von Parametern, wie die Informationsdichte und im Zusammenhang mit der Leistung des Lasers bei Anwendung in einem System mit einem optischen Aufzeichnungsträger die Informationsdichte, auf die Anzahl mit dem Laser in den Aufzeichnungsträger einzubrennender Gruben bezogen, optimiert werden.

PHN 9881 X 21„9· 1981

Von den vielen bekannten Kodierungen hat sich, wie in der genannten älteren Anmeldung beschrieben ist, die sogenannte "Vierphasenkodierung" als für die genannte Anwendung besonders geeignet erwiesen. Diese Vierphasen= kodierung ist aus dem Aufsatz von U. Appel und K. Tröndle: "Zusammenstellung und Gruppierung verschiedener Codes für die übertragung digitaler Signale", "Nachrichtentechnische Zeitschrift", Heft 1, 1970, S. 11 - 16, insbesondere Figo 7, bekannt. Ein vierphasenkodxertes Signal wird dadurch erhalten, dass das ursprüngliche binäre Datensignal in Gruppen von zwei Bits (als Dibits bezeichnet) unterteilt und in einem ersten bzw. zweiten halben Bitintervall des kodierten, aus zwei Bitintervallen bestehenden Wortes das erste bzw. zweite Bit des Dibits angebracht und in dem dritten bzw.

^ vierten halben Bitintervall des kodierten Wortes der invertierte Wert des ersten bzw. zweiten Bits des Dibits angebracht wird.

Die Frage hat sich ergeben, ob diese Vierphasenkodierung nicht einen Teil einer grösseren Klasse von Kodierungen bildet. Die Erfindung hat die Aufgabe, in einem System eingangs genannter Art eine Klasse von Kodierungen zu schaffen, die es ermöglichen, abhängig von der gewünschten Anwendung die optimale Kodierung zu wählen. Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass die Kodewörter zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich SXJ gehören, die aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen "C liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rang-

nummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als i ( 1 ,<. k £ I - i) ist), mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei

die ersten Stellen t , der Teilgruppen G in voneinander

ml ^{α er} m

verschiedenen Zeitabständen έ. von dem Anfang des Ködern

Wortes liegen mit 0 4r <E. ζ. f und mit den Beschränkungen M S, 2 und *> + (ΐ-ΐ)Τ <. S^_n, mit Ausnahme der Gruppe von

PHN 9881 ¥4h .21.9.1981

Kodewörtern, für die gilt: M= 2, Ils = 2, k=1, f ="Ef_Q und £_ = ^₁ + -g-f ·

Die an sich bekannte Vierphasenkodierung gehört zu der ausgenommenen Gruppe von Kodewörtern mit Parametern M= 2, I = S = 2, k= 1,T^-=TT₀ und ^₂ = 2L₁ + \~Z.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass gilt: I = s und ^C = ^q. Dabei gilt also, dass die Wortlänge s T gleich der Anzahl von Stellen I multipliziert mit dem Zeitabstand T zwischen diesen Stellen ist.

In bezug auf die Takterzeugung ist eine weitere

Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsstellen t ₁ äquidistant in Zeitabständen S. =

ε=, + ί> von dem Anfang des Kodewortes liegen. 1 M

Unter diesen Bedingungen tritt im ersten Nullpunkt des Leistungsspektrums bei der Kreisfrequenz U-f = ~~^z~ keine Dirac-Funktion auf, so dass ein Taktsignal hinzugefügt werden kann. Dabei ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Kodewörter über das Ubertragungsmedium zusammen mit einem hinzugefügten Pilotsignal mit der Kreisfrequenz W = —^— übertragen werden, das in der Dekodiervorrichtung ausgefiltert wird und als Taktsignal dient.

Eine andere Ausführungsform des Systems nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsstellen t _Λ äquidistant in Zeitabständen ⁴Z. = έ_ + —- ^u

ml ^ m I m+ £

vom Anfang des Kodewortes liegen und dass in der Dekodiervorrichtung mit Hilfe eines auf die Kreisfrequenz Uf = abgestimmten Bandpassfilters aus dem kodierten Signal ein Taktsignal gewonnen wird. Bei diesem System tritt eine

2 jT

Dirac-Spitze im Nullpunkt oj = -—zz— des Spektrums auf, wobei diese Dirac-Spitze als mitgesandtes Taktsignal benutzt werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Systems nach der Erfindung bei optischer Aufnahme ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Gruppe von Kodewörtern gilt: I = s = 4, M=2,«-=u_n, k= 1 und "k _ = έ -i + "^V) * In bezug auf die Kodierung ist eine weitere Ausge-

PHN 9881 X/I 21.9.1981

staltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswörter in M Gruppen von Bits unterteilt werden, die je in der !Codiervorrichtung zu einer Teilgruppe G mittels einer k-aus-I-Kodierschaltung kodiert werden, wonach die M Teilgruppen durch Überlagerung zu einem Kodewort zusammengefügt werden.

Dieses System kann weiter dahingehend ausgestaltet sein, dass die digitale Information in Eingangswörtern von vier Bits empfangen und in zwei Gruppen von je zwei Bits unterteilt wird, die je einer 1-aus-4-Dekodierschaltung zugeführt werden, wobei die vier Ausgänge jeder der beiden Dekodierschaltungen abwechselnd zusammengefügt sind, um das zu dem Eingangswort entsprechende Kodewort zu erzeugen, und dass weiter die Ausgänge der beiden Dekodierschaltungen abwechselnd mit Paralleleingängen eines Schieberegisters verbunden sind, um so das Kodewort aus den beiden Teil— gruppen zu bilden.

In bezug auf die Dekodierung ist eine Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Dekodiervorrichtung eine Reihe von 1-1 Verzögerungsnetzwerken mit einer Zeitverzögerung T- enthält, deren Ein- und Ausgänge zu einer Vergleichsschaltung führen, um so sequentiell über Zeitintervalle "2. die besetzten Stellen t . jeweils

m mi

einer Teilgruppe G zu detektieren, und weiter dadurch, dass sequentiell pro Teilgruppe G eine Anzahl Bits des Ausgangswortes gebildet werden, wonach diese in Reihe und/oder parallel ausgegeben werden.

In bezug auf das Ubertragungsmedium ist eine Ausgestaltung der Erfindung weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Ubertragungsmedium ein Aufzeichnungsträger ist, der in Informationsgebiete unterteilt ist, in denen Information in Form von Kodewörtern aufzeichenbar oder aufgezeichnet ist und die voneinander durch Adressen- und Synchronisationsgebiete getrennt sind, in denen Adressen- und Syn-

chronisationsinformation vor dem Aufzeichnen der Information in Form von Kodewörtern entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 angebracht ist.

Zur Gewinnung von Wortsynchronisationssignalen

PHN 9881 yff m 21.9. 1981

ist eine weitere Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass die Adressen- und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern mit bestimmten Werten der Parameter I, s, M, ΊΪ , T_n, k und <5 angebracht ist und dass zur Erkennung der Synchronisationsinformation eine Anzahl von mindestens zwei Kodewörtern mit einer derart abweichenden Anzahl besetzter Stellen versehen ist, dass diese Kodewörter an sich oder in Kombination wieder Kodewörter gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 bilden, wobei wenigstens einer der Parameter I, s oder k einen abweichenden Wert aufweist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäss dieser letzteren Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Adressen- und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern aus einer Gruppe mit Parametern I = s = 3, M = 2^- L , k = 1 und «^ 9 = £ 1 ⁺ "2"^n angebracht ist und dass von wenigstens zwei Kodewörtern der Synchronisationsinformation derart eine zusätzliche Stelle besetzt ist, dass beide Kodewörter zusammen ein

^O Kodewort aus der Gruppe mit den Parametern I= S= 8, M= 2, "£ = "C , k = 3 und ^p = έ-ι ⁺^^O ^b:Llcie:n·

Eine Kodiervorrichtung zur Anwendung in einem

System nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung Eingänge zum Empfangen von in Eingangs-Wörtern gruppierter digitaler Information und einen Kodewortgenerator zum Erzeugen von Kodewörtern enthält, die je einem Eingangswort entsprechen und die zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich sT gehören und aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen T" liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I (i k I-1) ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t . der Teilgruppen G

mi ^cxr m

in voneinander verschiedenen Zeitabstanden έ vom Anfang

m ^ö

i i'O i 3U4524

PHN 9881 β Κ 21.9.1981

ο ο ο οο

des Kodewortes liegen rait O &·% S-tund mit den Beschränkungen M ^ 2 und έ +(l-i) <~ έ sT , ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern, für die gilt: M = 2, I = s = 2, k= 1,T = Γ" und Ip = Ί₁ + ■£· Έ* .

Diese Kodiervorrichtung ist gemäss Ausgestaltungen dadurch gekennzeichnet, dass g-ilt: I = s und T = "ΊΓ $ dass die Kodiervorrichtung derart eingerichtet ist, dass die Anfangs stellen t Equidistant in Zeitabständen c. = § + ■ ⁴^ vom Anfang des Kodewortes liegen, und dass die Kodiervorrichtung derart eingerichtet ist, dass die Anfangsstellen t äquidistant in Zeitabständen έ. = ^₁ + ττ—^u vom Anfang des Kodewortes liegen«

Eine bevorzugte Ausführungsform der Kodiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtuiig derart eingerichtet ist, dass gilt: I = s = 4₉M=2, ^= ^y₁J k s= 1 und £_? = Έ + ■§- "C , und weitere Ausgestaltungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswörter n.M Bits enthalten, wobei η )$ 1 und eine ganze Zahl istj dass Mittel zur Unterteilung dieser Eingangswörter in M

²^ Gruppen von η Bits vorhanden sind| dass M Dekodierschaltungen zum Erzeugen einer Teilgruppe G für jede Gruppe von η Bits vorhanden sind_s und dass Mittel zur Überlagerung der auf diese Yeise gebildeten M Teilgruppen G vorhanden sind§ dass η = 2, M = 2 und k = 1 ist, wobei die Dekodierschaltungen Eins-aus~Vier-Dekodierer mit je vier Ausgängen sind, von denen jeweils einer ein abweichendes Signal führt, abhängig davon, welche der vier möglichen Kombinationen von zwei Bits am Eingang dieses Dekodierers vorhanden ist, und die Ausgänge der beiden Eins-aus-Vier-Dekodierer ab-

3" wechselnd zusammengefügt sind, um das zu dem Eingangswort gehörige Kodewort zu bilden; dass die Ausgange der beiden Eins-aus-Vier-Dekodierer abwechselnd mit Paralleleingängen eines Schieberegisters verbunden sind, um so das Kodewort aus den beiden Teilgruppen zu bilden. Eine Dekodiervorrichtung zur Anwendung in einem System nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dekodiervorrichtung einen Eingang zum Empfangen von Kodewörtern und einen Ausgang zur Ausgabe digitaler Informa-

PHN 9881 /^fG 21.9.1981

tion durch Dekodierung dieser Kodewörter enthält und dass die Dekodiervorrichtung Kodewörter dekodiert, die zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich s£"_n gehören, die aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen C liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine

^ ganze Zahl kleiner als I (1 ik^I-i) ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t ₁ der Teilgruppen G in voneinander verschiedenen Zeitabständen ζ. ^c m m

vom Anfang des Kodewortes liegen mit 0 £ <ΐ $."ΈΓ und mit den ^ Beschränkungen M ^ 2 und £. + (l-i)Tc sTT_, ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern für die gilt: M= 2, J=S= 2, k= 1, X- = ~₀ und 2₂ = ^₁ + i"C .

Eine Ausführungsform der Dekodiervorrichtung ist

dadurch gekennzeichnet, dass die Dekodxervorrichtung eine Reihe von 1-1 Verzögerungsnetzwerken mit einer Zeitverzöge

rung C enthält, deren Ein- und Ausgänge zu einer Vergleichsschaltung führen, um so sequentiell über Zeitintervalle 2 die besetzten Stellen t . jeweils einer Teilgruppe G zu detektieren. Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsschaltung eine Anzahl von Komparatoren mit je einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang enthält und jeder Komparator die Signale an einem anderen Paar von allen möglichen Paaren von Punkten, die durch die Eingänge der I-1-Verzögerungsnetzwerke und den Ausgang des letzten Verzögerungsnetzwerks gebildet werden, miteinander vergleicht, dass erste logische Gatter zum Vergleichen von AusgangsSignalen der Komparatoren vorhanden sind, deren Ausgänge je einer besetzten Stelle t . einer Teilgruppe G entsprechen, so dass

die Ausgänge dieser logischen Gatter sequentiell die Teil— fix-iippen G liel'ern, und dass zwei Le logische Gatter zum Erzeugen der zu den Kodewörtern gehörigen digitalen Information vorhanden sind. In bezug auf die Gewinnung eines Takt—

.LU" .!..!.-Ο.!. 31U524

PHN 9881 Jg _ 21.9-1981

signals ist eine Ausgestaltung dieser Dekodierschaltung dadurch gekennzeichnet, dass ein auf eine Kreisfrequenz

2ÖT
U>_o = abgestimmtes Bandpassfilter zum Ausfiltern

eines Taktsignals aus dem durch die Kodewörter gebildeten Signal vorhanden ist.

In bezug auf die Gewinnung eines Wortsynchronisationssignals ist eine Ausgestaltung der Dekodierschaltung dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Gatterschaltung vorhanden ist, die auf eine Reihe vorher bestimmter Kodewörter abgestimmt ist, um ein ¥ortsynchronisationssignal zu erzeugen, und dass weiter die dritte Gatterschaltung zum Erzeugen eines Wortsynchronisationssignals mit dem Ausgang eines der ersten logischen Gatter verbunden ist.

Ein Aufzeichnungsträger zur Anwendung als Uber-

^ tragungsmedium in einem System nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem aufgezeichneten Signal versehen ist, das aus einer Folge von Kodewörtern besteht, die zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlange gleich st gehören, die aus je N Teilgruppen G von I in

äquidistanten Zeitabständen liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I (i^k ^ I-1) ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t ₁ der Teilgruppen G in voneinander verschiedenen Zeitabständen "z. vom Anfang des Kodewortes liegen mit 0<2 CIf und mit den Beschränkungen M>2 und £ + (l-i)C<-sc^ , ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern, für die gilt:

M = 2, I = s = 2, k = 1 , ^ = ~_Q und ^₂ = 1 ₁ + ft¹.

Ein Aufzeichnungsträger zur Anwendung als Medium

in einem System nach der Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzeichnungsträger in Informationsgebiete aufgeteilt ist, in denen Information in Form von Kodewörtern aufzeichenbar oder aufgezeichnet ist und die voneinander durch Adressen- und Synchronisationsgebiete

PHN 9881 / ,ο 21.9.1981

getrennt sind, in denen Adressen- und Synchronisationsinformation vor dem Aufzeichnen der Information in Form von Kodewörtern angebracht ist, die zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich s 'TL gehören, die aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen t liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine einer Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen

¹^ t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I (1 £ k ^I-1) ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t + der Teilgruppen G

ml ^* m

in voneinander verschiedenen Zeitabständen 2. vom Anfang des Kodewortes liegen mit 0^i £^und mit den Beschränkungen M >, 2 und 2. + (l-i)TT^ s'C , ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern, für die gilt: M = 2, I = s = 2, k= 1, X, = t" und c„ = ^_-1 + -g"tr . Ausgestaltungen des Aufzeichnungsträgers zur Anwendung in einem System nach der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass gilt: I = s = 2 und L- = ^_n; dass die Anfangs stellen t ₁ äquidistant in Zeitabständen 5 = Z. ₁ + (- vom Anfang des Kodewortes liegen; dass den Kodewörtern ein Pilotsignal mit einer

2 JT

Kreisfrequenz ^_n = hinzugefügt ist; dass die Anfangs-

stellen t ., äquidistant in Zeitabständen έ = 5 ., + 'L-m 1 ^ ml M+ β

vom Anfang jedes Kodewortes liegen, und dass für die Gruppe von Kodewörtern gilt: I = s = 4, M = 2, C= ~r\> k = 1 und t₂ = £·, + fr_Q.

In bezug auf die Erzeugung von Yortsynchronisations-Signalen und Ausgestaltungen des zuerst genannten Aufzeichnungsträgers dadurch gekennzeichnet, dass die Adressen— und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern mit bestimmten Werten der Parameter I, s, M, '·- , *--->, k und £ angebracht ist und dass zur Erkennung der Synchronisationsinformation eine Anzahl von mindestens zwei Kodewörtern mit einer derart abweichenden Anzahl besetzter Stellen versehen ist, dass diese Kodewörter an sich oder in Kombina-= tionen wieder Kodewörter entsprechend einem oder mehreren

Q ό 6 σ
O ο ΰ
ο ο ο οο

. .?. ^φ·\.^: J, 31U524

PHN 9881 ^§@\ 21 ο 9« 1981

der Ansprüche 1 bis 5 bilden, wobei mindestens einer der Parameter I_s s oder k einen abxi/eieilenden Wert aufweist, und dass weiter die Adressen und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern -aus einer Gruppe mit Parametern I = s = 4, M = 2,"^ = ~C_Q, l£ = 1 und Z^ - t^ + T "^₀ ^BXi^^e"" bracht ist₅ wobei von mindestens ssxvei ICodewörtern der Synchronisationsinformation derart eine zusätzliche Stelle besetzt ist, dass die beiden Kodewörter zusammen ein Kode— wort aus einer Gruppe mit Parametern I = s = 8,M=2

T= V₀, K = 3 und J₂=^₁ + ^-TT₀ bilden.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in

der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben ο Es zeigen;

Figo 1 eine mögliche Ausführungsform eines Auf-Zeichnungsträgers j bei der das Prinzip nach der Erfindung angewandt wird, wobei Fig_o 1a eine Draufsicht auf den Auf= zeichnungsträger, Fig. 1b in vergrössertem Masstab einen Teil einer Spur k dieses Aufzeichnungsträgers und Figo Ic in vergrössertem Masstab ein Synchronisationsgebiet dieses Teiles darstelleng

Figo 2 einen kleinen Teil eines Schnittes längs der Linie II-II' der Figo 1a|

Fig„ 3 in Figuren 3a bis 3d· schematisch einen Längsschnitt durch einen Teil der Spur k, wobei Fig. 3a einen solchen Schnitt bei einer unbeschriebenen vorbereiteten Platte nach einer bekannten Technik, Fig. 3t> einen solchen Schnitt nach Fig_o 3a, nachdem Information in das Informationsgebiet 9 eingeschrieben ist, Fig. Jc einen solchen Schnitt bei einer unbeschriebenen vorbereiteten Platte nach der Erfindung, Fig_o 3d einen solchen Schnitt nach Fig. 3o, nachdem digitale Information eingeschrieben ist, Fifto 'Jo s chum η ti a oh das erluii Lexie Signal beim Auslesen des in Flg„ Jd im Schnitt gezeigten Teiles der Spur k und Fig. Jf schematisch eine Draufsicht auf einen Teil der Spur k nach dem Einschreiben digitaler Information auf andere Weise als nach Fig. 3b und 3d dargestellt?

Fig. h die Leistungsspektren bei beliebiger Infor-

»A

PHN 9881 l·*", " "" 2I.9.I98I

Zo

mation dreier digitaler Informationssignalmodulationen; Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung dieser Modulationen;

Fig. 6 in Fig. 6a schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Aufzeichnungsträgers nach Fig. 3c, in Fig. 6b schematisch eine Vorrichtung zum Einschreiben von Information in den Aufzeichnungsträger nach Fig. 3c und Fig. 6c eine Vorrichtung zum Auslesen eines beschriebenen Aufzeichnungsträgers;

Fig. 7 eine Anzahl Beispiele einer periodischen Spurmodulation nach der Erfindung;

Fig. 8a das Prinzip eines Leseteiles einer Vorrichtung zum Auslesen und/oder Aufnehmen eines digitalen Signals von oder gegebenenfalls auf einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung und Fig. 8b das Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten Signals;

Fig. 9a· eine Vorrichtung nach Fig. 8a, die sich auch zum Erzeugen eines radialen Folgesignals eignet, und Fig. 9t> das Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten Signals;

Fig. 10 eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig.9a; Fig; 11a eine Vorrichtung nach Fig. 9a, die für einen Aufzeichnungsträger mit einer radialen Spurmodulation mit nahezu der gleichen Periode wie die periodische Spurmodulation eingerichtet ist, und Fig. 11b das Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten Signals;

Fig. 12 eine Vorrichtung, die für einen Aufzeichnungsträger mit einer radialen Spurmodulation mit der gleichen Periode wie die periodische Spurmodulation eingerichtet ist,

Fig. 13 einen Teil einer Vorrichtung zum Aufzeichnen eines Informationssignals auf einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung zum Erhalten eines Taktsignals beim Aufzeichnen unter Verwendung eines Hilfslaserstrahls; Fig. 14 ein Diagramm zur Definition der Kodierung nach der Erfindung;

FLiV- 1¹J ο Ln 11 i ufvruimn zur Verajiseliaii I. i rHimty des Aufbaus von Kodewörtern nach einer bevorzugten Wahl einer

O O CC ClO ob

OO

>°^a * J, Jo ° \.^: J₀ 3144524

PHN 9881 J-²JV 21.9.1981

Kodierung nach der Erfindung °,

Fig. 16 ein Diagramm vor Veransch.aulich.ung der Wahl einer bevorzugten Kodierung für den Parameter k = 15 Fig. 17 ein Diagramm nach Figo 3 mit einem Parameter k = 2|

Figo 18 ein Diagramm nach Figo 3 mit einem Paraneter k = 3|

Fig. 19a und 19l> Tabellen zur Illustrierung der bevorzugten Kodierung nach der Erfindung?

Fig. 20a eine bevorzugte Ausführungsform einer Kodiervorrichtung in dem System nach der Erfindung, wobei Fig. 20b ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkung dieser Kodiervorrichtung darstellt;

Fig. 21b eine Ausführungsform einer Dekodiervor-¹^ richtung in einem System nach der Erfindung, wobei Fig. 21a ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkung der Dekodiervorrichtung nach Fig. 21b darstellt!

Fig. 22 einen Wortsynchronisationssignalgenerator zur Anwendung in Verbindung mit der Dekodiervorrichtung nach. Fig. 21b, und

Fig. 23 ein Blockschaltbild eines Systems nach

der Erfindung, in dem der Zusammenhang der Vorrichtungen nach den Fig. 2Oa₉ 21b, und 22 in einem System nach der Erfindung für optische Aufnahme dargestellt ist.

Zur Verdeutlichung des Systems, für das das Kodierverfahren nach der Erfindung in erster Line entworfen ist, folgt an Hand der Fig. 1 bis 13 die Beschreibung eines derartigen optischen Aufzeichnungssystems, wie es ebenfalls in der älteren deutschen Patentanmeldung P 31 00 421.0 beschrieben ist»

Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers, bei der das Prinzip nach der Erfindung angewendet werden kann, wobei in Fig. 1a eine Draufsicht auf diesen Aufzeichnungsträger, in Fig. 1b einen Teil einer Spur h dieses Aufzeichnungsträgers in vergrössertem Masstab und in Fig„ Ic ein Synchronisationsgebiet dieses Teiles in vergrössertem Masstab dargestellt ist. Der Aufzeichnungsträgerkörper 1 ist mit einer spiralförmigen Spur k

* m

3U4524

PHN 9881 ' >3 2,Z 2I.9.I98I

versähen. Diese Spur 4 ist in eine Vielzahl von Sektoren 7i z.B. 128 pro Umdrehung, unterteilt. Jeder Sektor 7 enthält ein Informationsgebiet 9> das zur Aufnahme digital kodierter Information bestimmt ist, und ein Synchronesationsgebiet 8.

Um dafür zu sorgen, dass die digitale Information in einer genau definierten Bahn eingeschrieben wird, wirkt die Spur 4 als Servospur. Dazu weisen die Informationsgebiete 9 der Sektoren 7 eine Amplitudenstruktur nach Fig. 2 auf. Diese Fig. 2 zeigt einen kleinen Teil eines Schnittes längs der Linie II-II' in Fig. 1a mit einer Anzahl nebeneinander liegender Spurteile, insbesondere Informationsgebiete der Servospur 4. Die Richtung der Servospuren 4 steht also senkrecht auf der Zeichnungsebene. Diese Servale⁵ spuren 4, insbesondere die Informationsgebiete 9j sind also als Nuten im Substrat 5 angebracht. Dadurch ist es möglich, ein zum Einschreiben digitaler Information auf den Aufzeichnungsträger gerichtetes Strahlungsbündel genau mit dieser Servospur 4 zusammenfallen zu lassen, mit anderen

Worten, die Lage des Strahlungsbündels in radialer Richtung über ein Servosystem zu regeln, das das vom Aufzeichnungsträger reflektierte Licht benutzt. Die Messung der radialen Lage des Strahlungsflecks auf dem Aufzeichnungsträger kann den Systemen entsprechen, wie sie auch bei den optischen mit einem Videosignal versehenen Aufzeichnungsträgern verwendet werden und wie sie u.a. in "I.E.E.E. Transactions on Consumer Electronics", November 1976, S 307 beschrieben sind.

Um digitale Information aufzeichnen zu können, ist der Aufzeichnungsträgerkörper mit einer Schicht aus einem Material 6 versehen, das, wenn es mit geeigneter Strahlung belichtet wird, eine optisch, detektierbare Änderung erfährt. Grundsätzlich wäre es nur erforderlich, die Informationsgebiete 9 der Sektoren mit einer derartigen Schicht zu versehen. Herstellungstechnisch ist es aber einfacher, die ganze Aufzeichnungsträgeroberfläche mit einer derartigen Schicht zu versehen. Diese Schicht 6 kann z.B. aus einer dünnen Schicht aus Metall, wie Tellur, bestehen.

OR

PHN 9881 ßÄ 23 2Ίο9ο198ΐ

Durch Laserstrahlung einer genügend hohen In tonal tat kann örtlich diese Metallschicht geschmolzen werden, ao dass örtlich diese Informationsschicht 6 einen anderen Reflexionskoeffizienten erhält und beim Abtasten einer auf eine derartige Weise eingeschriebenen Informationsspur mittels eines Auslesestrahlungsbündels eine der aufgezeichneten Information entsprechende Amplitudenmodulation des reflektierten Strahlungsbündels erhalten wird.

Die Schicht 6 kann auch die Form einer Doppelschicht aus unter der Einwirkung auffallender Strahlung chemisch reagierenden Materialien aufweisen, Z₀B₀ Aluminium auf Eisen,

An der Stelle an der ein energiereiches Strahlungsbündel die Platte trifft, wird FeAIg gebildet, das schlecht

reflektiert» Ein gleicher Effekt ergibt sich bei einer Doppelschicht aus ¥ismut auf Tellur, wobei Bi-Te,, gebildet wird. Auch eine einfache Schicht aus Tellur kann verwendet werden _o

Dadurch, dass mit Hilfe der als eine Wut im Substrat 5 gebildeten Servospur der Einschreibstrahlungsfleck genau mit dieser Servospur zusammenfällt, insbesondere während der Abtastung eines Inf ormationsgebietes, xvird die das Einschreibetrahlungsbündel modulierende digitale Information genau in das mit dieser Servospur zusammen-

2B fallende Informationsgebiet eingeschrieben-

Wie aus Obenstehendem hervorgeht, enthalten die für den Benutzer bestimmten Aufzeichnungsträger, in denen also noch keine Information in die Informationsgebiete eingeschrieben ist, eine Nutenstruktur in diesen Informationsgebieten innerhalb der Sektoren«

Ausserdem enthält ein derartiger Aufzeichnungsträger innerhalb jedes Sektors ein in einer optisch detek— tierbaren Reliefstruktur ausgeführtes Synchronisationsgebiet 8„ Fig„ 1b zeigt in vergrössertem Masstab einen Teil einer Spur h, woraus die Reihenfolge einer Anzahl von Informationsgebieten 9 und Synchronisationsgebieten 8 hervorgeht* Dabei bestehen die Synchronisationsgebiete 8 aus einer Reliefstruktur, die aus einer Folge von Ver-

tiefungen in Abwechslung mit Zwischengebieten besteht.

Dabei ist die Tiefe der Vertiefungen in dieser Struktur des Synchronisationsgebietes grosser als die Tiefe der Servospur im Informationsgebiet 9· Diese Tiefe der Vertiefungen wird nach allgemeinen optischen Regeln in Abhängigkeit von der Form dieser Vertiefungen im gewählten Auslesesystem derart gewählt, dass ein optimales Auslesen der durch die Struktur dargestellten Information erhalten wird. Wenn von einem Auslesesystem ausgegangen wird, bei dem das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Strahlungsbündel von einem einzigen Photodetektor detektiert wird, kann als Tiefe für die Vertiefungen χ Λ gewählt werden, wobei A die Wellenlänge des verwendeten Strahlungsbü'ndels ist. Wenn dabei für die Tiefe der Servospur im Informationsgebiet 9 der Wert 77 ?o. oder kleiner gewählt wird, übt diese Servospur nahezu keinen Einfluss auf die vom Detektor detektierte Lichtmenge aus.

Um den Aufbau des Synchronisationsgebietes näher

anzugeben, ist in Fig. 1c ein derartiges Synchronisations— gebiet nochmals vergrössert dargestellt, wobei der Einfachheit halber die Informationsschicht 6 weggelassen ist. Ein derartiges Synchronisationsgebiet 8 enthält zwei Teile, und zwar einen Anzeigeteil 10 und einen Adressenteil 11. Im Adressenteil 11 ist alle für die Steuerung des Einschreib-Vorgangs benötigte Information gespeichert. Beim Einschreiben digitaler Information wird diese Information in eine in sogenannten Wörtern angeordnete Bitreihe umgewandelt. Dieser Adressenteil enthält Information über die Wortverteilung, durch die beim Schreiben die Positionierung der Bitwörter definiert und beim Lesen die richtige Dekodierung der Bitwörter bewirkt wird. Weiter enthält dieser Adressenteil 11 Information über die Spurnummer des entsprechenden Spux-umfangs. Diese Information ist nach einer für das Aufzeichnungsmedium geeigneten digitalen Modulationstechnik als Reliefstruktur angebracht. Dadurch, dass der Aufzeichnungsträger demzufolge neben der als Nut in den Informationsgebieten 9 angebrachten Servospur weiter auch schon alle für die Positionierung der Information als in Bitwörter

.i.^:.,^;" J. ..^:.*^:„- .3.3HA524

PHN 9881 *^2C 21.9.1981

aufgeteilte Bi.trei.he in diesexi Ini'ürmationsgebieten benötigte Information im Synchronisationsgebiet enthält, brauchen die Anforderungen, die der vom Benutzer verwendeten Schreib- und Lesevorrichtung gestellt werden, weniger streng zu sein. Dadurch, dass weiter diese vollständig vorher, angebrachte Information als Reliefstruktur in dem Aufzeichnungsträger angebracht ist, ist dieser Aufzeichnungsträger für Massenfertigung besonders eggeignet, wobei die üblichen Presstechniken benutzt werden können. Fig. 3 zeigt in Fig„ 3a bis 3d. schematisch in einem Längsschnitt durch die Servospuren k einen Teil einer solchen Servospur K mit einem Teil des Synchronisationsgebietes 8 und einen Teil des Informationsgebietes 9> wobei in Fig. 3a ein solcher Schnitt bei einer unbeschrie™ benen vorbereiteten Platte nach einer bekannten Technik, Fig. 3t> diesen Schnitt nach dem Einschreiben digitaler Information 14 in das Informationsgebiet 9» Fig. 3c einen solchen Schnitt bei einer unbeschriebenen vorbereiteten Platte, in der nach der Erfindung Taktinformation angebracht ist, und Fig. 3d. den Schnitt nach Fig. 3c nach dem Einschreiben von Information 1^· in das Informationsgebiet 9 darstellen. Fig. 3e zeigt schematisch das erhaltene Signal beim Auslesen des in Fig. 3d im Schnitt gezeigten Teiles der Spur k und Fig. 3f zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Teil der Spur k, nachdem Information auf andere Weise als in Fig. Jh und 3d dargestellt eingeschrieben ist.

Die vorbereitete Platte ist mit der Servospur k versehen, die im Substrat 5 z.B. mittels eines Laserstrahls angebracht ist. In dem Synchronisationsgebiet 8 kann dann durch Modulation der Intensität des Laserstrahls eine informationshaltige Reliefstruktur mit "Gruben" 13 angebracht werden. Das Ganze kann dann der Einfachheit halber ebenso wie der Teil des Aufzeichnungsträgers 1 ausserhalb der Nuten k mit der reflektierenden Informationsschicht überzogen werden. In diesem vorbereiteten Aufzeichnungsträger kann in das Informationsgebiet 9 Information dadurch eingeschrieben werden, dass z.B. mittels eines Laserstrahls Löcher 1^· in der reflektierenden Informationsschicht 6

-LU" .L j. Ό J.31U524

PHN 9881 ^tZb 21.9.1981

angebracht werden. Einen solchen beschriebenen Aufzeichnungsträger zeigt Fig. 3t>. Beim Schreiben von Information, d.h. beim Anbringen der Löcher 14, gleich wie beim Auslesen z.B. mittels eines Laserstrahls dieser Information ist es von Bedeutung, dass das Schreiben oder gegebenenfalls Lesen dieser Information mit Hilfe eines Taktsignals synchronisiert wird, über das die Synchronisationsgebiete 8 Information enthalten können. Um beim Schreiben und Lesen kontinuierlich, also auch beim Schreiben oder gegebenenfalls

^ Lesen in den Informationsgebieten 9, über ein genau synchrones Taktsignal verfügen zu können, wird nach der Erfindung die Servonut h mit einer Struktur versehen, die eine Modulation des vom Aufzeichnungsträger reflektierten Lichtes beim Verfolgen der Servospur k beim Lesen oder

'° gegebenenfalls Schreiben bewirkt.

Diese angebrachte Struktur muss aber derart sein,

dass sie das Auslesen von Information nicht stört.

Die Tatsache, dass dies möglich ist, wird an Hand der Fig. h und 5 erläutert, in denen Fig. k die Leistungsspektren dreier beliebiger binärer Informationssignalmodu— lationen und Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung dieser Modulationen zeigen.

Mit a ist in Fig. 5 eine Modulation angedeutet, die unter der Bezeichnung "Zweiphasen"-Modulation ("bi-phase") bekannt ist. Dabei wird das angebotene digitale Signal in ein binäres Signal umgewandelt, das für eine logische "Eins" des angebotenen digitalen Signals positiv während der Zeit T/2 und negativ während der darauffolgenden Zeit T/2 ist, wobei T die Bitzeit des angebotenen digitalen Signals ist. Eine logische "Null" liefert gerade das entgegengesetzte binäre Signal, d.h. negativ während der Zeit T/2 und positiv während der darauffolgenden Zeit T/2. Diese Modulatioristechnik ergibt ein binäres Signal, das ein Frequenzspektrum der Energieverteilung aufweist, wie es in Fig. h mit a bezeichnet ist. Dabei entspricht die Frequenz fo 1/T .

Mit b ist in Fig. 5 eine Modulation angedeutet, die unter der Bezeichnung "Miller"-Modulation bekannt ist.

PHN 9881 1&2ψ 21.9.1981

E) O O DO

Das mit dieser Modulation erzeugte binäre Signal weist einen Übergang in der Mitte einer logischen "Eins" des angebotenen digitalen Signals und am Übergang zweier aufeinanderfolgender logischer "Nullen" auf« Das Frequens-Spektrum des mit Hilfe dieser Modulationstechnik erhaltenen binären Signals ist in Fig. k mit b bezeichnet.

Mit c ist schliesslich in Fig» 5 eine Modulation angedeutet, die unter der Bezeichnung "Vierphasen"-Modulation ("quad phase") bekannt ist, wobei die angebotene Bitreihe des digitalen Signals zunächst in aufeinanderfolgende Gruppen von zwei Bits unterteilt ist. Aus jeder Gruppe von zwei Bits mit einer Zeitdauer 2T wird ein binäres Signal abgeleitet, das in einem ersten Zeitintervall T einen gleichen Verlauf wie die ursprünglichen zwei Bits und in dem darauffolgenden Zeitintervall T einen inversen Verlauf aufweist. Die möglichen Bitkombinationen 11, 00, 01 bzw. 10 werden also in die Bitkombinationen 1100, 0011., 0110 bzw. 1001 umgewandelt., Das mit dieser Modulationstechnik erhaltene binäre Signal weist ein Frequenzspektrum auf, wie es in Fig. h mit c bezeichnet ist„

Aus Fig. k lässt sich einfach erkennen, dass diese Modulationstechniken die gemeinsame Eigenschaft aufweisen, dass das damit erhaltene binäre Signal keine starken Frequenzkomponenten bei verhältnismässig niedrigen Frequenzen, z.B. Frequenzen niedriger als 0_s2 fο, aufweist. Diese Tatsache ist von grossem Nutzen bei Verwendung optischer Aufzeichnungsträger und der dabei benutzten Schreib- und Lesesysteme ο Wie bereits angegeben ist, werden bei derartigen Systemen sowohl eine Servoregelung, um den Abtastfleck genau auf dem Aufzeichnungsträger fokussiert zu halten, als auch eine Servoregelung verwendet, die die radiale Lage des Abtastflecks regelt und diesen Abtastfleck genau mit der Znformationsspur zusammen!"allen lass L. Da die für diese Servoregelungen benötigten Regelsignale aus dem vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlungsbündel abgeleitet werden, das ebenfalls von der Reliefstruktur des Synchronisationsgebietes moduliert ist, ist es von grosser Bedeutung, dass das Frequenzspektrum des im Adressenteil gespeicherten

binären Signals keine starken Frequenzkomponenten innerhalb des für die Regelsignale bestimmten Frequenzbandes enthält. Fig. k zeigt also, dass das Frequenzband unter ungefähr 0,2 fo für solche Regelsignale gut brauchbar ist. Die Regelsignale für die genannten Servosysteme können sich z.B. bis zu einem maximalen Frequenzwert von 15 kHz erstrecken. Wenn für die Frequenz fo = — z.B. der Wert von 500 kHz gewählt wird, ist aus Fig. 5 ohne weiteres ersichtlich, dass die binären Signale, a, b oder c bei der Frequenz von 15 kHz und niedriger nur sehr schwache Frequenzkomponenten aufweisen.

Aus Fig. k geht weiter hervor, dass bei der Frequenz 2fo und bei Anwendung des Modulationsverfahrens _c auch bei einer Frequenz fo Nullpunkte im Spektrum auftreten. Es ist also möglich, den Aufzeichnungsträger mit einer Taktstruktur mit einer Frequenz 2fo zu versehen, ohne dass diese mit dem Informationssignal interferiert. Nullpunkte bei der Frequenz 2fo treten auch bei anderen Modulationsverfahren auf.

Bei Anwendung von Vierphasenmodulation (Modulation c) sowie bei Anwendung gewisser anderer Modulationsverfahren ist die Frequenz fo für diesen Zweck besonders geeignet; diese Frequenz entspricht der Bitfrequenz tjz , wodurch diese Vierphasenmodulation sehr attraktiv wird. Auch beim Modulationsverfahren ^b kann in gewissen Fällen eine Struktur mit der Frequenz fo angebracht werden, weil die Komponenten des Spektrums der Modulation bei dieser Frequenz verhältnismässig gering sind. Weiter ist es theoretisch möglich, für die Struktur eine einer Frequenz höher als 2fo entsprechende Modulation zu wählen, was aber in der Praxis meistens nicht verwirklichbar ist. Mit Rücksicht auf eine maximale Informationsdichte werden ja die Abmessungen der Gruben 13 und i4, die t>ei einer normalen Drehgeschwindigkeit der Platte 1 zumindest einer Bitzeit -g-T entsprechend, dem Auflösungsvermögen des verwendeten Schreib/Lesesystems möglichst nahe gewählt, so dass eine Oberflächenstruktur entsprechend Frequenzen höher als 2fo nahezu nicht detektierbar ist. Auch sind mit besonderen Modulationstechniken

.OJ' 1 ΙΌ I31U524

PHN 9881 2ZTfQ 21.9.1981

Nullpunkte in Leistungsspektren bei anderen Frequenzen als fo oder 2±"o, z.B. bei -^fo, erzielbar.

Fig. 3c zeigt einen dem Schnitt nach. Fig. 3a entsprechenden Schnitt durch einen Aufzeichnungsträger

g nach der Erfindung, wobei die Oberfläche wenigstens an der Stelle der Spur k mit einer Reliefstruktur mit einer Höhe d versehen ist. Eine Möglichkeit zur Herstellung dieses Aufzeichnungsträgers besteht darin, dass der Laser moduliert wird, mit dessen Hilfe das Synchronisationsgebiet

ig und die Nut h des Informationsgebietes 9 hergestellt sind. Im vorliegenden Beispiel hat diese Modulation im Synchronisationsgebiet 8 nur zwischen den Gruben 13 durch Begrenzung der Intensität des Laserstrahls stattgefunden« Es ist aber grundsätzlich auch möglich, den Boden der Gruben mit einer Relief struktur zu versehen.

¥ie Fig. 3d zeigt, kann auch bei der Platte nach der Erfindung Information dadurch eingeschrieben werden, dass Löcher 1k in der die Reliefstruktur bedeckenden Reflexionsschicht 6 angebracht werden.

Fig. 3© zeigt ein Beispiel eines beim Auslesen eines Reliefs nach Fig. 3d erhaltenen Signals.

Dieses Signal weist Minima an den Stellen der Gruben oder gegebenenfalls Löcher 13 und 14 und eine der Modulationsstruktur (d in Fig. 3c) entsprechenden Amplitudenmodulation mit der Frequenz fo an den Maxima auf. Der Modulationsstrukturboden der Löcher 14 trägt nahezu nicht zu dem Signal bei, weil dieser durch die Entfernung der reflektierenden Schicht 6 kaum noch Licht reflektiert. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass es z.B. auch möglich ist, auf einem reflektierenden Substrat 5 eine nichtreflektlerende Schicht 6 anssubi'ingen, die örtlich entfernt wird. Dadurch wird die Modulation mit der Frequenz fo gerade an den Stellen 14, an denen die nichtreflektierende Schicht entfernt ist, gut ausgelesen.

In Fig. 3a - 3d sind die Gruben 13 oder gegebenenfalls die Löcher 14 als kontinuierliche Löcher oder gegebenenfalls Gruben dargestellt-, und zwar, wenn es sich um mehr als ein Bit handelt, als ein langgestreckter Schlitz

PHN 9881 Jrf 30 21.9.1981

mit einer der Anzahl aufeinanderfolgender Bits entsprechenden Länge. Es ist aber auch möglich, jedes Bit einzeln als ein einzelnes Loch anzubringen. Fig. 3-f veranschaulicht dies und zeigt eine Spur k, in der mit verschiedenen Schraffüren die Taktraodulatxonsstruktur angegeben ist. Im Synchronisationsgebiet 8 können die Gruben 13 dann z.B. auf der Mitte der Maxima oder gegebenenfalls Minima der Struktur angebracht sein, und sie sind ebenfalls mit der reflektierenden Schicht 6 überzogen, was symbolisch durch die durch diese Gruben 13 gehende Schraffur angedeutet wird. Im Informationsgebiet 9 können die Informationslöcher 14 auf den Maxima und Minima der Taktinformationsstruktur in der reflektierenden Schicht 6 angebracht werden. Als Alternative ist es möglich, - wie das Informationsgebiet 9¹ in Fig. 3f zeigt - Löcher 14' an den Nullpunkten der Informationsstruktur anzubringen. Die Lage der Gruben 13 oder gegebenenfalls Löcher Ik ist in diesem Zusammenhang nicht wesentlich, vorausgesetzt, dass die Phasenbeziehung zu der Taktinf-ormationsstruktur fest und bekannt ist. Auch die Form der Infor- ® mationsstruktur ist von geringer Bedeutung. So kann diese statt der in Fig. 3 gezeigten Rechteckform sehr gut einen sinusförmigen Verlauf aufweisen, was bei der Herstellung mittels eines modulierten Laserstrahls sehr gut möglich ist. Es ist nur von Bedeutung, dass die Taktsynchronisationsstruktur eine gut detektierbare Frequenzkomponente bei der Frequenz fo oder gegebenenfalls 2fo aufweist und keine starken Komponenten innerhalb des Spektrums des eingeschriebenen oder gegebenenfalls einzuschreibenden Synchronisations- oder gegebenenfalls digitalen Informationssignals besitzt, was im allgemeinen der Fall ist, wenn die Taktinformationsstruktur d eine Grundfrequenz fo oder gegebenenfalls 2fo mit nur Harmonischen höherer Ordnung aufweist; die nächstfolgende Harmonische ist dann 2fo oder gegebenenfalls 4fο, die, wie Fig. k zeigt, ausserhalb des wesent-

liehen Teiles des Informationsspektrums liegt.

Zur illustrierung der- Realisierung der Strukturen

nach Fig. 3 zeigt Fig. 6 nacheinander schematisch in Fig. 6a eine Vorrichtung zur Herstellung eines Aufzeichnungsträgers

J--V" J. ΙΌ I 3U4524

PHN 9881 -²^ 3ή 21. Q. 1081

nach. Fig. 3c, in Fig. 6b eine Vorrichtung zum Einschreiben von Information in den Aufzeichnungsträger nach Fig. 3c und in Fig. 6c eine Vorrichtung zum Auslesen eines solchen beschriebenen Aufzeichnungsträgers.

In der Vorrichtung nach Fig. 6a wird der Strahl 16 eines Lasers 15 über z.B. einen Intensitätsmodulator 57» einen Spiegel 17 und eine Fokussieroptik -18 auf eine sich drehende Platte 1 projiziert, um dort die spiralförmige Nut k (Fig. 1) zu bilden. Der Laser 15 wird von einer Schaltung 20 gesteuert, die die Pulsierung des Lasers 15 bewirkt, um die Gruben 13 (Fig. 3) im Synchronisationsgebiet 8 anzubringen. Der Modulator 57 wird von einer Quelle 19 mit der Frequenz fo (oder gegebenenfalls 2fo) gesteuert, um eine Taktmodulationsstruktur in der Nut k zu bilden. Als Alternative ist es auch möglich, den Laser I5 selber zu modulieren. Die Platte 1 wird von einem Motor 21 angetrieben, der zur Steuerung der Geschwindigkeit mit einer Servoregelung versehen ist, die z.B. einen Tachogenerator 22, eine Geschwindigkeitsbezugsquelle Zk und einen Servoverstärker 23 enthalten kann. Um die Aufzeichnungsgebiete 8 an der richtigen Stelle auf der Platte in der Spur k anzubringen und gegebenenfalls um die Modulation fo in einer richtigen tangential en Verteilung auf der Platte zu erhalten, können die Schaltung 20 und gegebenenfalls die Quelle 19 mit der Frequenz fo mit der Servoregelung gekoppelt sein.

Yeiter wird die Schaltung 20 von der Quelle I9 gesteuert, um eine richtige Phasonbeziehunj; zwischen den Synchronisationsgruben 13 und der Modulationsstruktur zu gewährleisten. Nach diesem Vorgang kann die Platte 1 mit der genannten Schicht 6 versehen werden.

Fig. 6b zeigt schematisch eine Vorrichtung, mit deren Hilfe die vorbereitete Platte 6 mit Information versehen wird, wobei gleichzeitig die Taktmodulationsstruktur ausgelesen wird. Diese Vorrichtung enthält die sich drehende Platte 1 und einen Laser 15» dessen Strahl 16 über einen halbdurchlässigen Spiegel 17 und eine Fokussieroptik 18 auf die Platte 1 projiziert wird. Ein reflektierter Strahl 30 wird mittels einer Zelle 27, z,B. einer Photodiode, detektiert

PHN 9881 ?5. 32r 21.9.1 981

und in ein elektrisches Signal umgewandelt, aus dem mit dem Bandpassfilter 28 die Komponente mit der Frequenz fo (oder' gegebenenfalls 2fo), die von der vor allem in der Spur 4 angebrachten Taktmodulationsstruktur herrührt, ausgefiltert wird. Gegebenenfalls kann dieses Signal noch einer phasenverriegelten Schleife 29 zugeführt werden, die die Filterung verbessert, die Konstanz des Taktsignals vergrössert und etwaige kurzzeitige Störungen infolge von Signalaussetzern ausgleicht. Am Ausgang 31 ist dann das Taktsignal vorhanden. Iß Dateninformation kann dadurch eingeschrieben werden, dass der Laserstrahl i6 impulsförmig moduliert wird, indem direkt im Strahl ein Modulator angeordnet oder indem, wie in Fig.6b dargestellt ist, der Laser 15 selber mit einer Schreibmodulatorschaltung 25 moduliert wird, der über einen Eingang 2.6 ^ die Information zugeführt wird und die mit dem Taktsignal am Ausgang 31 synchronisiert wird.

Aus dem reflektierten Strahl 60 wird über das lichtempfindliche Element 27 und eine Leseschaltung 30 die in den Synchronisationsgebieten vorhandene Information ausgelesen, wobei diese Information an einem Ausgang 32 erscheint. Diese Leseschaltung 30 kann ebenfalls mit dem Taktsignal am Ausgang 31 synchronisiert werden. Diese Information kann dazu benutzt werden, die Schaltung 25 zu synchronisieren und die genaue Lage auf der Platte zu suchen. Diese Information wird auch in einer in Fig. 6b nicht dargestellten Servoregelung benutzt, die Optik 18 und den Spiegel 17 in eine radiale Lage einzustellen, um den gewU11sclite.11 Tell der Hpui· ^i zu beschreiben und den Antrieb der Platte 1 zu regeln, was in Fig. 6b durch die gestrichelte Linie 62 symbolisch angedeutet wird. -

Weiter kann die Vorrichtung noch mit einer Spurfolgeschaltung 33 versehen sein, die aus dem Signal des Detektors 27 ein Folgesignal ableitet, um über Steuerung des Winkels des Spiegels 17 zu dem Strahl 16 diesen auf die Spur gerichtet zu halten, was in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie 61 symbolisch angedeutet wird.

Fig. 6c zeifit eine Vorrichtung zum Auslesen einer beschriebenen Platte 1, wobei die Vorrichtung in der Praxis

.:Λ.^:" .:. .:. °°-J J31U524

PHN 9881 £*Γ 23 21.9.1981

meistens mit der nach Fig. 6b kombiniert wird. Die Vorrichtung enthält wieder einen Laser 15, dessen Strahl 16 über den Spiegel 17 und die Optik 18 auf die Platte 1 projiziert wird. Der reflektierte Strahl 60 wird mit der Photodiode 27 detektiert, und das erhaltene elektrische Signal wird durch das Bandpassfilter 28 mit Durchlassfrequenz fo und eine auf die Frequenz fo abgestimmte phasenverriegelte Schleife 29 geführt, so dass am Ausgang das Taktsignal mit Frequenz fo (oder gegebenenfalls 2fo) verfügbar ist. Aus dem von der Photodiode 27 gelieferten elektrischen Signal wird mit der Ausleseschaltung 30 die in der Platte aufgezeichnete Information dekodiert, so dass an einem Ausgang 32 die digitale Information und die in den Synchronisationsgebieten 8 enthaltene Information zur Verfügung stehen. Diese Ausleseschaltung wird mit dem Taktsignal am Ausgang 31 synchronisiert. Ausserdem kann mit Hilfe einer Spurfolgeschaltung 33 ein Spurfolgesignal aus dem von der Photodiode 27 detektierten Strahl abgeleitet werden, um den Spiegel 17 derart zu steuern, dass der Strahl 16 genau der Spur k folgt. Der Motor 21 zum Antreiben der Platte kann in eine Servoregelung, die z.B. aus dem Tachogenerator 22, der Bezugsquelle 2k und dem Servoverstärker 23 besteht, aufgenommen sein, um die Drehzahl zu regeln, wobei diese Regelung mit der Ausleseschaltung 30 gekoppelt sein kann. ¥eiter enthält die Vorrichtung noch einen Regelmechanismus 35 um die Optik 18 zusammen mit dem Spiegel 17 und dem Detektor 27 - welches Gebilde in Fig. 6c mit 36 bezeichnet ist - in radialer Richtung zu verschieben, so dass nach Wahl ein bestimmter Teil der Platte ausgelesen werden kann, unter Steuerung an einem Eingang 37 des Regelmechanismus 35 eingeführter Information sowie unter Steuerung der am Ausgang 32 der Leseschaltung 30 aus den Synchronisationsgebieten erhaltene Information.

Die Taktinformationsstruktur, die in der Spur k angebracht wird oder ist, kann viele Formen aufweisen.

Fig. 7 zeigt in diesem Zusammenhang einige Beispiele. Fig.7a zeigt schematisch eine Spur k, in der die Taktinformation als Höhenänderung — symbolisch durch gestrichelte Schraffuren

PHN 9881 -£5 3*/ 21.9.1981

angedeutet - z.B. mit Hilfe von Modulation der Intensität des die Spur 4 schreibenden Laserstrahls angebracht ist; Fig. 7 zeigt die Spur 4, in der die Taktinformation als Breitenänderung der Spur 4 z.B. durch Modulation der Pokussierung des Laserstrahls angebracht ist, zu welchem Zweck z.B. das Objektiv 18 (Fig. 6a) mittels der Vorrichtung 59 (Fig. 6a) geregelt werden kann, - eine Kombination von Breiten- und Tiefenänderungen ist auch möglich, was in der Praxis bei Modulation der Intensität oder gegebenenfalls Fokussierung des Laserstrahls oft der Fall sein wird - und Fig. 7c zeigt die Spur 4, in der die Taktinformation als radiale Änderung der Lage der Spur 4 angebracht ist, zu welchem Zweck z.B. der ¥inkel des Spiegels 17 (Fig. 6c) zu dem Strahl 16 mittels der Vorrichtung 58 moduliert werden kann. Dabei weisen alle gezeigten Abwandlungen eine Perioden-

V
länge Lo auf, die gleich Lo = τ: ist, wobei V die tangentiale

Geschwindigkeit der Platte 1 an der betreffenden Stelle und f die Frequenz des gewünschten Taktsignals darstellen, wobei diese Frequenz f einem Nullpunkt in dem beliebigen Frequenz- ^ Spektrum der aufzunehmenden Dateninformation, z.B. bei Vierphasenmodulation der Frequenz fο, (Fig. 4c und 5c) entspricht .

Eine der Möglichkeiten zum Erhalten eines Spurfolgesignals ist das Anbringen einer radialen "Yobblung" in der nutenförmigen Spur, z.B. durch Steuerung des Spiegels 17 (Fig. 6a), d.h. eine sich z.B. sinusförmig ändernde radiale Verschiebung mit einer "Wellenlänge auf der Platte, die beim Abspielen mit normaler Geschwindigkeit vom Detektor 27 (Fig. 6) eine detektierte Lichtintensitätsänderung erzeugt, deren Frequenz ausserhalb des Spektrums der Dateninformation, also unter der Frequenz 0,2 fo liegt (Fig. 4). Aus dieser Signalkomponente kann z.B. mit synchroner Detektion ein Mass für die Abweichung der Mitte des Detektors in bezug auf die Mitte der Spur 4 abgeleitet werden. Eine derartige radiale Wobblung lässt sich mit einer TaktmodulationsStruktur, z.B. mit der in Fig. 7a gezeigten Taktmodulatxonsstruk tut', kombinieren, und diese Kombination ist in Fig. 7d dargestellt. Eine besondere Kombination wird

..*■ ...» 3 1 k 4

PHN 9881 Sör ic 2 1.0.1081

erhalten, -wenn die Wobblung eine Wellenlänge auf der Platte erhält, die gleich der der Taktmodulationsstruktur ist und eine feste Phasenbeziehung aufweist, was synchrone Detektion überflüssig macht.

Fig. 7e zeigt eine derartige Struktur, bei der eine Tiefenmodulationsstruktur (durch abwechselnd schraffierte und nichtschraffierte Gebiete angedeutet) in der Spur k mit einer dabei um 90° (gleich einem Viertel der Periode dieser Struktur) verschobenen Lagenänderung kombiniert ist, die mit der Vorrichtung nach Fig. 6a durch Modulation des Winkels des Spiegels 17 zu dem Strahl 16 mittels der Vorrichtung 58 erzeugt werden kann. Wenn dabei die Tiefenmodulationsstruktur derart gewählt wird, dass die "untiefen" Teile dieser Modulationen mit der Oberfläche des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers 1 zusammenfallen, verbleibt von der Servospur 4 noch eine Reihenfolge in gegenseitigen tangentialen Abständen gleich dem genannten Abstand Lo liegender und in radialer Richtung asymmetrischer Gruben. Fig. 7f zeigt ein Beispiel einer solchen Spur k, Fig. 8a zeigt das Prinzip des Leseteils einer Vorrichtung zum Schreiben von Dateninformation in oder gegebenenfalls zum Lesen von Dateninforrnatlon aus einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, wobei Fig. 8b das Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten Signals I zeigt. Die Vorrichtung enthält einen Photodekoder 27, an dem entlang sich die Spur k fortbewegt. Das Signal, das vom Detektor 27 abgegeben wird, weist ein in Fig. 8b ge-- . zeigtes Spektrum mit im vorliegenden Beispiel dem Spektrum eines vierphasenmodulierten Signals Sd und eines Taktsignals Sc auf. Das Taktsignal Sc wird mittels eines Bandpassfilters 28 abgetrennt, dem sich vorzugsweise eine phasenverriegelte Schleife 29 anschliesst. Das Taktsignal Sc kann dem Ausgang 31 entnommen werden. Das digitale Signal Sd, d.h. das im Synchronisationsgebiet 8 aufgezeichnete Signal und beim Auslesen das im Synchronisationsgebiet 8 und das im Informationsgebiet 9 aufgezeichnete Signal, wird mit der Leseschaltung 30 detektiert, die mit dem Taktsignal Sc synchronisiert wird. Das ausgelesene Datensignal erscheint

u*

PHN 9881 "⁰^JG 21.9.1981

am Ausgang 32. Aus dem Signal des Detektors 27 kann auch noch ein radiales Folgesignal abgeleitet werden. Beim Schreiben von Information in Informationsgebiete 9 detektiert die Schaltung 30 nur die in die Synchronisationsgebiete 8 aufgenommene Information, die dann zusammen mit dem Taktsignal Sc der Schreibschaltung 25 zugeführt wird, um den Strahl eines Schreiblasers 15 zu modulieren.

Bei Anwendung einer niederfrequenten radialen Wobblung zum Erhalten eines radialen Folgesignals kann die Vorrichtung nach Fig. ^a verwendet werden, wobei Fig. Jb das Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten Signals zeigt. Beim Auslesen einer Spur 4 mit radialer Wobblung kann mit Erfolg ein Photodetektor 27 verwendet werden, der entlang einer in Spurrichtung verlaufenden Linie in zwei Teile a und b unterteilt ist. Ein Differenzverstärker 40 oder ein äquivalentes Element liefert die Differenz zwischen den von den Teilen a und b detektierten Signalen, und ein Summationsverstärker 41 oder ein äquivalentes Element liefert die Summe dieser Signale.

Das Frequenzspektrum (Fig. 9b|)enthält wieder das Spektrum des vierphasenmodulierten Signals Sd und des Taktsignals Sc, aber jetzt auch des Niederfrequenzsignals Sw, das durch die Wobblung erzeugt wird. Im Summensignal macht sich die Wobblung als eine Amplitudenmodulation mit dem Taktsignal Sc als Trägerwelle bemerkbar, was in Fig. 9t> durch Seitenbänder Sc-ivund Sc+k/dargestellt ist, die eine Amplitude gleich Null aufweisen, wenn der Detektor 27 genau der Mitte 45 der Spur 4 folgt. Eine Filterung dieses Summensignals mittels des Bandpassfilters 28 ergibt das Taktsignal Sc, und vorausgesetzt, dass dieses Filter nicht zu schmal ist, ebenfalls diese Seitenbänder. Das Ausgangssignal dieses Bandpassfilters 28 wird der phasenverriegelten Schleife 29 zugeführt, und an deren Ausgang '}Λ erscheint das Taktsignal Sc. Das Ausgangssignal dieses Bandpassfilters 28 wird ebenfalls einem Synchrondemodulator 42 zusammen mit dem Taktsignal Sc zugefühirb. Dieser Demodulator liefert dann die Modulation Sw,

Aus dom D L1' forenzsignal des Verstärkers 4 O wird

.-'.-..■■■ .:. .:. ·^;..^: .L3UA524

9881 aer 2> 21 .9- 1981

mit dem Bandpassfilter 38 und der phasenverriegelten Schleife 39 die Frequenz der radialen Wobblung gewonnen, die zusammen mit dem Ausgangssignal des Synchrondetektors k2 einem Synchrondetektor k-3 zugeführt wird. An dessen Ausgang kk erscheint dann die Modulation des Wobbeisignals Sw, das als radiales Folgesignal verwendet werden kann und die Abweichung des Detektors 27 in bezug auf die in Fig. 9a durch die gestrichelte Linie k$ angedeutete Mitte der Spur h darstellt. Dieses radiale Folgesignal kann dann, wie in Fig. 6b und 6c symbolisch dargestellt ist, den Spiegel steuern.

Aus dem Summensignal am Ausgang des Verstärkers 4i werden in der Schaltung 30 auf gleiche Weise wie bei der Vorrichtung nach Fig. 8a die in der Spur K vorhandenen Daten gewonnen.

In bezug auf das Schreiben von Information können ähnliche Massnahmen wie bei der Vorrichtung nach Fig. 8a angewendet werden, was auch für die Vorrichtungen nach Fig. 10, Fig. 11a und Fig. 12 zutrifft.

Fig. 10 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 9> mit der eine bessere Signaltrennung erzielt werden kann. Dabei ist der Detektor 27 auch entlang einer senkrecht zur Spurrichtung verlaufenden Linie unterteilt, derart, dass vier Quadranten a, b, c und d entstehen, wobei die Teile a und b bzw. c und d zu beiden Seiten der Linie in Spurrichtung und die Teile a und c bzw. b und d zu beiden Seiten der Linie...· senkrecht zur Spurrichtung liegen. Ein Verstärker 41 oder ein äquivalentes Element bestimmt die Summe der von den Teilen a, b, c und d erzeugten Signale, wodurch dieser Verstärker insbesondere für Intensitätsänderungen des von der Spur k reflektierten Strahls und damit für das Datensignal Sd empfindlich ist; ein Verstärker 421 bestimmt die Differenz zwischen den von den beiden zu beiden Seiten der Linie in Spurrichtung liegenden Teile

3*> a+b bzw. c+d erzeugten Signale, wodurch dieser Verstärker 421 insbesondere für Änderungen der Spur h in tangentialer Richtung und also für das der Wobblung entsprechende Signal Sv/ empfindlich ist, während ein Verstärker k6 die Differenz

PHN 9881

zwischen den von den beiden zu beiden Seiten der Linie senkrecht zur Spurrichtung liegenden Teilen a+c bzw. b+d erzeugten Signalen bestimmt, wodurch, dieser Verstärker insbesondere für Änderungen der Spur 4 in Spurrichtung und also für das Taktsignal Sc empfindlich ist.

Entsprechend der Vorrichtung nach Pig. 9a wird aus dem Ausgangssignal des Verstärkers 46 mittels des Bandpassfilters 28 und der phasenverriegelten Schleife das Taktsignal Sc und aus dem Ausgangssignal des Verstärkers 421 mittels des Bandpassfilters 38 und der phasenverriegelten Schleife 39 die Frequenz des Wobbeisignals Sw gewonnen.

Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 28, das das Wobbeisignal Sw als Amplitudenmodulation des Taktsignals Sc enthält, wird synchron mit dem Taktsignal mit Hilfe

^ des Synchrondetektors 42 detektiert und liefert das Wobbelsignal Sw mit als Amplitudenänderung der Abweichung des Detektors 27 in bezug auf die Mitte 45 der Spur 4. Dieses Signal Sw wird synchron mit dem Ausgangssignal der phasenverriegelten Schleife 39 detektiert, d.h. dass die Wobbel-

*" frequenzen mittels des Synchrondetektors 43 detektiert werden, wodurch am Ausgang 44 das radiale Folgesignal erscheint. Das Ausgangssignal des Verstärkers 41 wird vom Taktsignal Sc synchronisiert, und mit der Leseschaltung wird das Datensignal gewonnen.
Die Wirkung der Vorrichtung nach den Fig. 9a und kann in bezug auf die Gewinnung des radialen Folgesignals wie folgt mathematisch erklärt werden. Das vom Detektor detektierte Signal I ist ein Produkt der Taktmodulation, der Wobbeimodulation und des radialen Folgefehlers, was (abgesehen vom Datensignal) ausgedrückt werden kann als I = Ar sin(Lw t) sin( ^\J t) ,

wobei Ar eine Funktion des Spuri^olgef ehlers, lv die Winkel— frequenz des Wobbeisignals Sw, tx» die Winkelfrequenz des

Pilotsignals Sc und t die Zeit darstellen.

Synchrone Detektion mit dem Pilotsignal Sc ergibt

den Term Ar(sin W t), und die darauf folgende synchrone Detektion mit der Wobbeifrequenz ^J ergibt das Signal Ar. Fig. 11a zeigt einen Leseteil einer Vorrichtung

0 O

PHN 9881 &&<>Δ 21.9-1981

zum Auslesen von Daten aus einer Spur 4, in die eine Taktmodulationsstruktur und eine Wobblung zum Erhalten eines radialen Folgesignals aufgenommen sind, wobei die Frequenz des Wobbeisignals Sw etwa gleich der Frequenz des Taktsignals Sc ist, während Fig. 11b das Frequenzspektrum zeigt, in dem Sd das Datensignal darstellt und Sc-w der Term mit einer Frequenz gleich der Differenz zwischen den Frequenzen des Taktsignals Sc und des Wobbeisignals Sw ist, wobei diese Differenz z.B. 30 kHz ist, welcher Term dadurch erhalten wird, dass die Photodiode 27 das Produkt der Wobbeimodulation und der Taktmodulation empfängt. Dieser Term liegt dadurch im Niederfrequenzteil des Spektrums und wird nahezu nicht von der digitalen Information gestört. Die Amplitude dieses Termes bildet das radiale Folgesignal.

"* Die Amplitude ist Null, wenn die mittelere Linie 45 der Spur genau verfolgt wird. Dann verbleiben von der Wobblung noch ein Term mit dem Zweifachen der Differenzfrequenz, der nicht verwendet wird, sowie die Wobbeifrequenz selber. Die Vorrichtung enthält, wie die Vorrichtung nach Fig. 10 einen Verstärker 41 zur Lieferung der Summe der von den Teilen a, b, c und d der Photodiode 27 gelieferten Signale, wobei aus dieser Summe mit Hilfe des Bandpassfilters 48 der Term mit der genannten Differenzfrequenz ausgefiltert wird. Mit Hilfe des Synchrondetektors 4-3, dem

^⁵ diese Differenzfrequenz zugeführt wird, wird dieser Term demoduliert, und über gegebenenfalls einen Tiefpass 49 erscheint am Ausgang 44 das radiale Folgesignal.

Das Taktsignal Sc wird auf gleiche Weise wie bei der VorrichtLing nach Fig. 10 dadurch gewonnen, dass mit dem Verstärker 46 die Differenz zwischen den von den beiden Hälften a+c bzw. b+d der Photodiode 27 gelieferten Signalen bestimmt und diese Differenz über Filterung mit dem Bandpassi'ilter 28 der phasenvurriegül ten Schleife 29 zugeführt wird.

Das Wobbelsignal Sw wird, wie in der Vorrichtung nach Fig. 10, dadurch gewonnen, dass mit dem Verstärker die Differenz zwischen den von den beiden Hälften a+b und c+d der Photodiode 27 gelieferten Signalen bestimmt und

₃U45

PHN 9881 ^L/i 21.9.19

3U4524

21.9.1981

diese über ein Bandpassfilter 38 einer phasenverriegelten Schleife 39 zugeführt wird.

Die dem Leseschaltungsdetektor 43 zugeführte Differenzfrequenz wird dadurch erhalten, dass einem Synchron detektor 42 das auf diese Weise erhaltene Taktsignal Sc und das Wobbelsignal Sw zugeführt werden, wonach das erhaltene Signal mit der genannten Differenzfrequenz über das Bandpassfilter 47 dem Synchrondetektor 43 zugeführt wird.

Mit der Leseschaltung 30» die mit dem Taktsignal Sc synchronisiert ist, kann aus dem Ausgangs signal des Verstärkers 4i das Datensignal wiedergewonnen werden.

Wenn die Frequenz des Wobbelsignals Sw gleich der Frequenz des Taktsignals gewählt wird, ist aus Fig. 11b ersichtlich, dass der Term mit der Differenzfrequenz zugleich das DC-Spurfolgesignal bildet. Dieses Spurfolgesignal kann dann ohne synchrone Detektion erhalten werden.

Die Phase zwischen den beiden Spurmodulationen soll ungleich 0 sein, weil, wenn beide Modulationen gleichphasig sind, nur noch eine Modulation unterschieden werden kann. Ein optimaler Phasenunterschied ist, wie gefunden wurde, 90°.

Eine solche Struktur ist in Fig. 7e und 7<i dargestellt und kann mit der einfachen Ausleseschaltung nach Fig. 12 ausgelesen werden.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 12 ist die Photodiode 27 in zwei Hälften a und b für eine optimale Detektion des Taktsignals Sc unterteilt, das am Ausgang 31 erscheint, nachdem mit dem Verstärker 46 die Differenz zwischen den von den beiden Hälften a und b gelieferten Signalen bestimmt, dieses Differenzsignal mit dem Bandpassfilter 28 gefiltert und dann der phasenverriegelten Schleife 29 zugeführt worden ist. Durch Filterung des Ausgangssignala des Verstärkers 46 mit einem Tiefpass 49 erscheint an einem Ausgang 44 unmittelbar das radiale Fölgesignal. Das digitale Signal wird aus dem Differenzsignal· mit der Leseschaltung gewonnen, die mit dem Taktsignal Sc synchronisiert wird. Als Alternative ist es aucli möglich, das Datensignal und das niederfrequente Folgesignal aus der Summe der beiden

PHN 9881 >r. . 21.9.1981

Hälften zu gewinnen.

In bezug auf die Spurverfolgung beim Schreiben von Datensignalen können die Vorrichtungen nach den Fig. 8a bis 12 mit einer den Laserstrahl modulierenden Vorrichtung erweitert werden, die mit dem Taktsignal Sc und dem aus den Synchronisationsgebieten ausgelesenen Signal synchronisiert wird, wie an Hand der Fig. 6b auseinandergesetzt ist.

Oben wurde stets von einem einzigen Detektor 27 ausgegangen, der den reflektierten.-Strahl 16 (Fig. 6)

W detektiert. Vor allem bei hohen Bitfrequenzen kann es bedenklich sein, beim Schreiben von Dateninformation in die Informationsgebiete 9» welcher Schreibvorgang in bezug auf die Auslesung mit einem verhältnismässig energiereichen Laserstrahl durchgeführt wird, die Taktinformation aus dem

^ zwischen jeweils zwei Schreibimpulsen reflektierten Strahl wiederzugewinnen. Da oft, um das eingeschriebene Datensignal detektieren zu können, ein Folgelaserstrahl verwendet wird, kann in solchen Fällen die Vorrichtung nach Fig. 13 Anwendung finden, in der die Spur 4, die sich in bezug auf den Detektor 27 in Richtung des Pfeiles 63 bewegt, von einem die Information schreibenden Strahl i6a und einem Folgestrahl 16b abgetastet wird, wobei dxese beiden Strahlen z.B. mittels eines Strahlenteilers 68, der Spiegel 17a und 17b und der optischen Systeme 18a und 18b erhalten werden.

Zur Modulation des Strahls i6a kann ein Modulator im Strahl 16a angeordnet werden. Diese Vorrichtung enthält eine Photodiode 27, die in bezug auf die Auslesung von Datensignalen und Folgesignalen weiter völlig analog den Vorrichtungen nach einer der Fig. 8a, 9a» 10, 11a oder 12a wirken kann. Weiter enthält die Vorrichtung eine Photodiode 50 zum Detektieren des reflektierten Folgestrahls l6b, der in einiger Entfernung hinter dem Strahl i6a auf die Spur projiziert wird. Während des Lesevorgangs sowie beim Auslesen der Synchronisationsgebiete 8 wird, indem das von der Photodiode 27 detektierte Signal über einen in dieser Figur der Einfachheit halber nicht dargestellten Verstärker (z.B. h6 in Fig. 11a) und ein Baridpassi'il Lei' (z.B. 28 in Fig. 11a) der phasenverriegelten Schleife 29 zugeführt wird,

r «r · · ν« _Μ|

PHN 9881 >y[rf ' 21.9.1981

das Taktsignal Sc gewonnen. Ausserdem wird insbesondere während des Schreibvorgangs auf ähnliche ¥eise aus dem von der Photodiode 50 detektierten Signal über gegebenenfalls ein nicht dargestelltes Bandpassfilter und über eine phasenverriegelte Schleife 501 ebenfalls dieses Taktsignal gewonnen, das aber in bezug auf das über die Photodiode 27 gewonnene Taktsignal verzögert ist. Das Ausgangssignal wird über eine Verzögerungsvorrichtung 51 dem Ausgang 31 zugeführt. Das verzögerte Taktsignal wird im

1" Phasenkomparator 52 mit der Phase des von der Photodiode gewonnenen Taktsignals verglichen, und über einen Schalter 53 wird die Verzögerungsvorrichtung 51 derart eingestellt, dass das über die Verzögerungsvorrichtung 51 verzögerte Taktsignal der Photodiode 50 zu dem über die Photodiode 51

^⁵ gewonnenen Signal gleichphasig ist. Beim Auslesen der Synchronisationsgebiete 8 ist der Schalter 53 geschlossen und wird die Verzögerungsschaltung 5I derart eingestellt, dass das von dieser Verzögerungsschaltung 51 verzögerte Taktsignal der Photodiode 50 zu dem über die Photodiode 27 erhaltenen Taktsignal gleichphasig ist. Beim Schreiben von Daten in die Informationsgebiete 9 ist der Schalter 53 geöffnet und wird das Taktsignal über die Photodiode 50 aus dem reflektierten Hilfsstrahl i6b gewonnen und mit der Verzögerungsschaltung 51 über die beim Auslesen der Synchro-

nisationsgebiete 8 eingestellte Zeit verzögert. Der Schalter 53 wird auf den Befehl des von der Leseschaltung 30 aus den Synchronisationsgebieten 8 ausgelesenen Synchronisationssignals betätigt.

Dabei sei bemerkt, dass das Schreiben von Information mit Einheitsgruben, d.h., dass die Information mit einzelnen detektierbaren Änderungen in der Oberflächenstruktur des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet wird, wie in Fig. 3f dargestellt ist, eine Frequenzkomponente mit der Frequenz 2fo im Spektrum (Fig. h) des ausgelesenen Signals ergibt. Dies braucht für die Anwendung einer Taktmodulationsstruktur nicht bedenklich zu sein, weil diese Taktmodulation, wenn sie eine Frequenz gleich 2 fo aufweist, beim Schreiben der Information benutzt werden kann und, wenn

¹ ' * * · I'll ° ^ 1 Λ Λ R ? A

PHN 9881 ^^3 21.9.1981

beim Schreiben eine richtige Phasenbeziehung zu dem Taktsignal aufrechterhalten wird, beim Auslesen mit der Komponente 2fo infolge der Anwendung von Einheitsgruben zusammenfällt. Bei Anwendung von Vierphasenmodulation (Fig. 4c und 5c) weist das Taktsignal eine Frequenz gleich fo auf, und in diesem Falle ist die genannte Komponente mit der Frequenz 2fo nicht störend.

Fig. Ik zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus des bei dem Kodierverfahren nach der Erfindung verwendeten Codes und zur Darstellung der unterschiedlichen Parameter, mit denen dieser Code definiert werden kann. Das kodierte Signal besteht aus aufeinanderfolgenden Symbolen Sb mit je einer Zeitdauer S"C_Q, wobei S eine positive ganze Zahl und '^_n eine Zeitdauer darstellen. Jedes Symbol S, wird als aus der Überlagerung von M Gruppen G aufgebaut gedacht, wobei m eine Rangnummer zwischen 1 und M darstellt.

In jeder Gruppe G sind I Stellen t . durch Impulse besetz- ^rir m mi

bar, wobei m die Rangnummer der Gruppe G und i eine Rangnummer innerhalb der Gruppe G zwischen 1 und I darstellen.

^er m

Die erste Stelle t ₁ innerhalb jeder Gruppe G liegt in einem Zeitabstand ^ vom Anfang des Symbols S, . Innerhalb jeder Gruppe G liegen die Stellen t . in äquidistanten Zeitabständen ^C . Für die Anzahl von Stellen I innerhalb einer Gruppe gilt dann die Beschränkung ^ +(l-i)C<S <- ,

+(l-i)C<S <-

weil alle Stellen t . innerhalb der Symboldauer S "C₀ liegen müssen. Für den Code gilt weiter, dass in jeder Gruppe G stets eine konstante Anzahl von k Stellen besetzt sind, wobei die Konstante Tc für jede Gruppe dieselbe und kleiner als I ist. Von den I möglichen Stellen innerhalb jeder

3" Gruppe sind also stets k besetzt.

Zur Verdeutlichung des Codes nach Fig. 14 zeigt

Fig. 15 ein Beispiel mit zwei Gruppen G. und G„ (M = Z) mit je vier zu besetzenden Stellen (i = k) , wobei '- = L S = k, Z* = O, £_ = T^q und k = 1 gewählt sind. Von allen vier Stellen einer Gruppe ist stets eine besetzt, und die Stellen in beiden Gruppen sind um einen Zeitabstand von iX Q gegeneinander verschoben. Fig. 15 zeigt vier aufeinanderfolgende Symbole S_fe1 , S_b2, S_b„ und S^ mit je einer

«4t

PHN 9881 &5ψΐ 21.9.1981

beliebig gewählten Stellenbesetzung und das durch. Überlagerung beider Gruppen G₁ und G„ erhaltene Signal S, .

Der Code kennzeichnet sich also in bezug auf das zusammengesetzte Signal S_fe dadurch, dass pro Symbol stets eine gleiche Anzahl von Stellen besetzt sind und dass die besetzten Stellen gleichmässig über M Gruppen verteilt sind, die um einen Bruchteil der Zeitdauer <* gegeneinander verschoben sind. Im Beispiel nach Fig. 15 können acht mögliche Stellen innerhalb eines Symbols - vier aus jeder Gruppe - besetzt werden, von denen stets zwei besetzt sind, und zwar eine in Rangordnung in einer ungeraden Stelle und eine in Rangordnung an einer geraden Stelle.

Eine solche gleichmässige Verteilung von Stellen über Gruppen, die um Bruchteile der Zeitdauer IT gegeneinander verschoben sind, wobei die Stellen innerhalb jeder Gruppe in gegenseitigen Zeitabständen T" liegen, hat sich in der Praxis als sehr günstig in bezug auf die Aufrechterhai tung der Phasenbeziehung zu einem Taktsignal erwiesen, das in bezug auf die Kreisfrequenz u^ auf die Zeitdauer t»

bezogen ist, also z.B. einem Taktsignal mit einer Kreis-

*· 2T

frequenz t-^ = rxr ·

Venn von einem nach dem an Hand der Fig. ~\k definierten Code abgeänderten Signal das regellose Leistungsspektrum berechnet wird, was wegen der Verwickeltheit hier nicht dargestellt wird, stellt sich heraus, dass dieses Spektrum aus einem kontinuierlichen Teil mit Nullpunkten bei Kreisfrequenzen ^j - n. -=c- mit η einer ganzen Zahl und aus einem Dir ac-Spektrum bei Kreisfrequenzen ^J= 1 .

^b *- O mit 1 einer ganzen Zahl besteht, wobei diese Reihe von Dirac-Spitzen eine bestimmte frequenzabhängige Amplitudenverteilung d( ¹^) aufweist.

Im Zusammenhang mit der Verwendung von Taktsignalen sind die genannten Nullpunkte im kontinuierlichen Spektrum erwünscht, weil die Taktfrequenz in einem Nullpunkt des kontinuierlichen Spektrums gewählt werden kann. In bezug auf das Taktsignal lassen sich zwei Fälle unterscheiden, und zwar ein erster Fall, in dem eine im kodierten Signal vorhandene Dirac-Spitze als mitgesandtes Taktsignal benutzt

PHN 9881' 2$ Ug 21.0.1081

wird, wobei eine Dirac-Spitze in einem Nullpunkt des kontinuierlichen Spektrums gewählt werden kann, und ein zweiter Fall, in dem dem kodierten Signal ein Taktsignal hinzugefügt wird, wobei dann zur Vermeidung von Interferenz eine Dirac-Spitze in demjenigen Nullpunkt des kontinuierlichen Spektrums, in dem das hinzugefügte Taktsignal angebracht wird, nicht vorkommen darf. Das Dirac-Spektrum ist in einem bestimmten Nullpunkt des kontinuierlichen Spektrums gleich Null, falls n. ungleich 1. ■ ist, was für jeden

1" Nullpunkt im kontinuierlichen Spektrum gewiss der Fall ist, wenn *£■ nicht rational auf f. bezogen ist. Unter den in der Praxis am häufigsten vorkommenden Bedingungen ist ~ wohl stets rational auf C_n bezogen, wodurch also Dirac-Spitzen in den Nullpunkten des kontinuierlichen Spektrums auftreten,

'5 die im genannten ersten Fall dadurch ausgenutzt werden können, dass eine solche Dirac-Spitze ausgefiltert und diese als Taktsignal benutzt wird. In jenen Fällen, in denen T_n rational auf *C bezogen ist, können Nullpunkte im Dirac-Spektrum mit Nullpunkten im kontinuierlichen Spektrum

*" dadurch zusammenfallen, dass die Amplitudenfunktion D(^ ) der Reihe von Dirac-Spitzen in einem solchen Nullpunkt im kontinuierlichen Spektrum, in dem ein Taktsignal hinzugefügt werden muss, gleich Null gemacht wird.

Die letztere Möglichkeit kann durch die Wahl einer

Anzahl von Parametern pro Fall untersucht werden. In der nachstehenden Betrachtung wird für SX = IT gewählt, so dass die Symbollänge ST. gleich gross wie die gesamte Anzahl I besetzbarer Stellen t . in gegenseitigen Zeitabständen L- pro Gruppe G ist, dies ist praktisch die günstigste Wahl, weil, wenn Su" grosser als I¹XT gewählt wird, das Symbol unnötig lang ist, was die Informationsdichte beeinträchtigt, und weil, wenn STT_n kleiner als iX gewählt ist, dies in der Praxis, wo V möglichst klein gewählt wird, - z.B. im Falle eines optischen Aufzeichnungsträgers werden die Informationsgruben so kurz gewählt, wie es das optische Auflösungsvermögen des Systems gestattet, und wird der Zeitabstand 'f zwischen zwei besetzbaren Stellen, unter Berücksichtigung des etwaigen Auftretens

• · · W φ » *f «r

PHN 9881 >? £6 21.9.1981

dazwischen von M-1 anderen Gruben aus den übrigen Gruppen G , dementsprechend minimal gewählt - zu unzulässigen Überlappungen zwischen benachbarten Symbolen führt. Yeiter wird als Nullpunkt im kontinuierlichen Spektrum der niedrigste ungleich ^l-O - 0 gewählt, also für vJ = 1 mit

Cv_n = -^T" = ~— ) dies ist wieder praktisch die günstigste υ t, c_Q

¥ahl weil die Signalfrequenzen möglichst hoch gewählt werden, sodass im Zusammenhang mit Bandbreite und im Beispiel eines optischen Aufzeichnungsträgers im Zusammenhang mit dem Auflösungsvermögen der niedrigste Nullpunktt*j„ = —ät- sich

am besten zum Hinzufügen eines Taktsignals eignet. Bei der vorgenannten Parameterwahl stellt sich heraus, dass die

ι \ 2 jT*

Amplitudenverteilung D(^ ) einen Nullpunkt bei**-· = ———

aufweist, wenn die Anfangsstellen £. äquidistant in Abständen IT liegen, also für S. = JjL + rj—^n* ^^ur die übrigen Fälle, also für z.B. 2. = "Ζ_Λ + ΐ_η, wobei S ein Faktor ist, der die Abweichung des Abstandes zwischen den Anfangs-

stellen Z- von ■ — darstellt, tritt im Nullpunkt ™ ^M

U/v" = ■=— eine Dirac-Spitze auf, die gegebenenfalls als Taktsignal benutzt werden kann. Als ¥ahl gilt 6}O, wodurch die Anfangsstellen in geringeren gegenseitigen Zeitabständen als —S— liegen. Eine Verlängerung dieser Abstände

T*

in bezug auf *p ist nicht praktisch, weil dann die Länge

M
des Symbols unnötig vergrössert werden muss.

Die vorgenannte Wahl mit äquidistanten Anfangslagen 2- in gegenseitigen Zeitabständen C„/M ergibt gleich-

^m 4X

falls einen Nullpunkt im Dirac-Spektrum bei 2 U/= -χζ— für M = 4p, wobei ρ eine ganze Zahl grosser als oder gleich 1 ist. Für andere Wahlen von M, z.B. M = 3, tritt im Nullpunkt 2w. eine Dirac-Spitze auf, die gegebenenfalls für Taktinformation benutzt werden kann, aber im Beispiel der Anwendung eines optischen Aufzeichnungsträgers im Zusammenhang mit der optischen Grenzfrequenz nicht günstig liegt.

Bei der Wahl einer Dirac-Spitze als Taktsignal können unterschiedliche Barameter derart gewählt werden, dass die Amplitudenfunktion D( ^) bei der Kreisfrequenz

• O β Ο iff O

..= J.3H4524

PHN 9881 9& & 21.9.1981

des Taktsignals maximal ist, um ein möglichst starkes Taktsignal zu erhalten, wobei auch andere Veränderliche, wie Informationsdichte u.dgl., optimiert werden müssen. Eine allgemein geltende Regel kann hierfür nicht gegeben werden. Dabei sei bemerkt, dass immer, und ungeachtet der gewählten Kodierung, eine Dirac-Spitze im Spektrum dadurch erzeugt werden kann, dass eine strukturelle Unregelmässigkeit in den Lagen der Gruben angebracht wird.

Bei der vorgenannten Wahl eines Nullpunktes sowohl im kontinuierlichen Spektrum als auch im Dirac-Spektrum

2"3T
bei (-J O = —τ?— können unterschiedliche Parameter auf folgen-

-⁵O
de Weise näher bestimmt werden, wobei also bereits

S = I, f = TT₀ und ^_m = ί_Λ + ~~T₀ gewählt ist. In erster Linie wird k = 1, also eine besetzte Stelle pro

^ Gruppe gewählt. Ein Symbol hat dann I = S mögliche Besetzungen, so dass für die Anzahl B pro Symbol zu kodierender binärer Bits gilt:

2 = s , oder aber B = M log s 1) ,

wobei also B die Anzahl Bits pro Symbol ist. Für s = k und M = 2 gilt also, dass B = k ist.

Im Beispiel eines optischen plattenförmigen Aufzeichnungsträgers ist infolge des optischen Auflösungsvermögens ein minimaler Grubendurchmesser d~ angegeben. Pro Symbol kommen für k = 1 s„ Stellen vor, die durch Gruben mit einem Durchmesser d_n besetzt werden können müssen. Die grösste tangentielle Plattengeschwindigkeit kommt entlang der inneren Spur einer Platte vor und ist dort gleich V₈ was ein vorgegebener Parameter ist. Mit der Anforderung, das

M
s Stellen mit einem Durchmesser d_n pro Symbol auf dieser inneren Spur vorkommen, gilt also dass:

sMd_Q 4 ³^ _o ^{v oder aber Md} ₀ i- ^^{v 2}) ·

Ein erstes Kriterium wix*d nun dadurch gefunden, dass angenommen wird, dass die Menge Information an einer Stelle maximal gewählt wird. Diese Menge Information kann als die Menge B Bits binärer Information pro Spurlängeneinheit auf dieser inneren Spur ausgedrückt werden, und für diese charakteristische Bitdichte CBD gilt also mit dem Ausdruck Z):

PHN 9881 y$ lfg 21.9.1981

B .2.

^. log

Ein zweites Kriterium, das insbesondere beim Gebrauch von Feststofflasern zum Einbrennen der die Information festlegenden Gruben von Bedeutung ist, ist die Anzahl dargestellter Bits B pro eingebranntem Loch; dieser Parameter B stellt bei einer vorgegebenen Informationsdichte BCD die mittlere benötigte Laserleistung dar. B" ist gleich der Anzahl Bits pro Symbol B geteilt durch die Anzahl Gruben M pro Symbol, oder aber:

B¹ = B/M = ²log s 4).

Aus Obenstehendem geht hervor, dass für eine ¥ahl des Codes die Ausdrücke 3) und k) maximiert werden müssen. In bezug auf die Ausdrücke 3) und 4) kann aber als nähere Beschränkung eingeführt werden, dass die Anzahl Bits pro Symbol eine ganze Zahl sein muss. Da der Parameter M eine ganze Zahl ist, folgt daraus, dass der Parameter s nur dann eine ganze Zahl ist, wenn auch B/M eine ganze Zahl ist, denn s = 2 ' . Die Anzahl Bits pro Grube (B/m) ist also ebenfalls eine ganze Zahl. Es kann also ein Parameter UB definiert werden, d.h. die nützliche Anzahl Bits pro Grube, mit UB* = G(b/m) = G(² log s) 5)

mit der Bezeichnung G(...) als Symbol für "einer ganzen Zahl entsprechender Wert von". Ebenso kann für diese Bitdichte, auf die Plattenparameter d_n und V bezogen, die nützliche Bitdichte UBD aus der Beziehung 3) abgeleitet werden: UBD £ G(²IOg s)/Sd_Q 6).

Die beiden in den Ausdrücken 5) und 6) dargestellten Parameter können bei passender ¥ahl des Codes optimiert werden. Dazu zeigt Fig. i6 den Parameter UB als Funktion von S. Zur Konstruktion des Parameters UBD als Funktion von S

max

stellt Fig. 16 auch die Funktion UBD für unterschiedliche ganze Werte von r: dar, auf denen die Maxima .von UBD nach dem Ausdruck 6) stets liegen. Für UBD gilt weiter, dass dieser maximal gleich CBD ist, d.h. das Maximum von CBD

max 2

(Ausdruck 3), für das Fig. 16 die Funktion CBD =

max _s η

darstellt. ^υ

ο ο α β α

C 4 · · O

. "..^: .:. 31U524

PHN 9881 . . >©■ ^9 21.9.1981

Die Funktion UBD wird dadurch erhalten, dass

max

innerhalb der Kurve CBD = j:°S—§. die Maximalwerte des

max SOq

Parameters B/M auf den Kurven von UBD für ganze Werte von g B/M gewählt werden. Da auch für s die praktische Beschränkung gilt, dass s eine ganze Zahl ist, werden als nützliche Kodierungen diejenigen gefunden, die in Fig. 16 durch Punkte auf der Kurve für UBD dargestellt werden. Bei der Wahl eines maximalen UBD kommen dann die Punkte a,b,c,d in

max

Betracht, wobei der Punkt b dein Punkt a vorzuziehen ist, weil sie beide denselben Wert von UBD geben, wobei

max J

jedoch zum Punkt b der höhere Wert von UB gehört. Wenn dem Wert von UB ein verhältnismässig grosses Gewicht zuerkannt wird, kommen nacheinander die Punkte c bzw. d in Betracht. Wenn der Punkt b gewählt wird, wird für s = k gewählt. Diese Wahlen sind von dem Parameter M unabhängig, der die Ausdrücke 5) und 6) nicht beeinflusst. M beeinflusst jedoch wohl die Symboldauer st«, weil bei vorgegebenen Plattenparametern d_fi und V folgt, dass "C mit zunehmendem Wert von M zunimmt. Im Zusammenhang mit der Komplexität der Dekodierung der Symbole sind kurze Symbole zu bevorzugen, wodurch die Wahl von M logischerweise M = 2 wird. Aus Fig. 16 folgt dann als Wahl für den optimalen Code, der mit den folgenden Parametern definiert ist: s = I = k; M = 2; k = 1;T₌ V_Q; ^₂ = £ ₁ + JrT_Q 8).

Die obenstehenden Betrachtungen gelten für k = 1. Für k > 1 gelten dieselben Beziehungen mit log(s .'/( ( s-k) J J ) ) statt ²log s, weil die Anzahl möglicher Kombinationen und somit die Anzahl Bits B sich dementsprechend geändert hat. Zur Illustrierung zeigen Fig. 17 und 18 Kurven, die denen nach Fig. 16 entsprechen, mit k = 2 bzw. k = 3> wobei nur UBD, UBD und B* dargestellt sind. Aus diesen Figuren geht hervor, dass mit zunehmendem Faktor k höhere brauchbare Bitdichten UBD bei einer grosseren Anzahl Bits pro 3t

Grube B möglich sind. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass dies bei einem höheren Wert von stT auf tritt im Zusammenhang mit der in Fig. 16 gezeigten Situation, was zu längeren Symbolen s~C_o und somit zu komplexeren Dekodie-

PHN 9881 ^ 50 21.9.1981

rungen führt. Auch hier gilt wieder, dass eine Wahl durch Berücksichtigung unterschiedlicher Paktoren getroffen werden muss. Wenn die Symbollänge eine untergeordnete Rolle spielt, ist eine günstige Wahl z.B. k = 2 mit s = (Punkt a in Fig. I7) mit einem gleichen UBD wie Punkt b in Fig. l6, jedoch mit einem höheren Faktor B . Eine andere mögliche Wahl in diesem Zusammenhang ist denn auch k = 3» s = 20 (Punkt a in Fig. 18).

Mit der gewählten Kodierung, wie sie in den Aus-

^ drücken 8) definiert ist, können pro Symbol sechzehn mögliche Kombinationen erhalten werden. Pro Symbol können also vier Bits binärer Information kodiert werden. Dafür kann z.B. eine Kodierungstabelle zusammengestellt werden, die in einem Speicher untergebracht und als Funktion des zu

^ kodierenden .Signals ausgelesen wird. Es ist attraktiver, diese Kodierungstabelle derart zusammenzustellen, dass diese Kodierung, gleich wie die Dekodierung, auf einfache Weise stattfinden kann. Fig. 19a zeigt eine solche Tabelle. Links sind die sechzehn Möglichkeiten zur Besetzung von zwei aus den acht Stellen pro Symbol Sb und rechts die dazu gewählten binären Werte von vier Bits b.., b„, b und bi veranschaulicht. Die Tabelle ist derart gewählt, dass die Bits b₁ und b~ die Stelle in der ersten Gruppe G-.. (Stellen 1,3,5 und 7) und die Bits b„ und b^ die Stelle in der zweiten Gruppe G (Stellen 2,4,6 und 8) festlegen. In Fig. 19b ist dies schematisch dargestellt, wobei jede besetzte Stelle in der G-ruppe G₁ durch eine der vier möglichen Kombinationen b.. und b„ und jede mögliche besetzte Stelle in der Gruppe G„ durch eine der vier möglichen

Kombinationen der Bits b„ und b. gegeben wird. Die als Funktion der Eingangsbits b₁, b„, b und b. zu besetzenden Stellen können also einfach mit Hilfe von zwei Eins-aus-Vier-Dekodierern erhalten werden, die als Zwei-in-Einem-IC käuflich erhältlich sind, z.B. das IC von Signetics vom Typ HEF k555.

Fig. 20a zeigt einen Modulator zum Kodieren eines

binären Signals nach der Tabelle der Fig. I9. Dieser Modulator enthält ein Eingangsschieberegister 101, das z.B. aus

PHN 9881 &Z Sj 21.9.1981

der Reihenschaltung von zwei 4-Bit-Schieberegistern der Firma Signetics vom Typ 7^195 zusammengestellt ist. Dieses Schieberegister 101 enthält acht Paralleleingänge 110 bis 117s um auf diese Weise binäre Wörter von acht Bits parallel empfangen zu können, einen Serieneingang 105» um binäre Information in Serie empfangen zu können, acht Parallelausgänge 118 bis 125, einen Takteingang 106, wobei auf den Befehl des an diesem Eingang vorhandenen Taktsignals C die Information weitergeschoben wird, und einen Eingang 117» wobei auf den Befehl des an diesem Eingang vorhandenen Taktsignals C„ die an den Paralleleingängen 110 bis 117 vorhandene Information in das Schieberegister 101 eingeschrieben werden kann. Dem Eingang 116 wird das in Fig. 20b dargestellte Taktsignal C zugeführt. Bei jedem Impuls dieses Taktsignals wird die Information im Schieberegister um eine Stelle vorgeschoben. Mit dem Taktsignal C„ am Eingang 107 werden jeweils acht Bits parallel eingeschrieben.

Wenn binäre Information dem Eingang 105 zugeführt wird, wird diese Information durch das Schieberegister geschoben. Am Ausgang 125 erscheinen dann nacheinander die aufeinanderfolgenden Bits als eine Reihe S.(Fig. 20b).

Zu einem bestimmten Zeitpunkt t- (Fig. 20b) ist das erste Bit b₁ eines 4-Bit-Eingangswortes am Ausgang 125 vorhanden. Die Bits b~, b~ und hu sind dann an den Ausgangen 124, 123 bzw. 122 vorhanden. Vier Perioden des Taktsignals C. später ist das nächste ^-Bit-Eingangswort an den Ausgängen 122, 123, 124 und 125 vorhanden. An den Ausgängen 122 bis 125 erscheinen also nacheinander zu Zeitpunkten, die vier Perioden des Taktsignals C voneinander entfernt sind, die aufeinanderfolgenden 4-Bit-Eingangswörter.

Wenn die Information in Form von acht parallelen Bits den Eingängen 110 bis 117 zugeführt wird, ist, nachdem diese nach einem Impuls des Taktsignals C„ eingelesen ist, ein 4-Bit-Wort an den Ausgängen 122 bis 125 vorhanden. Vier Perioden des Taktsignals C₁ später ist das über die Eingänge 110 bis 113 angebotene 4-Bit-Wort an den Ausgängen 122 bis 125 vorhanden. Dann werden auf den Befehl des

PHN Q881 }}# 32 21.9.1981

Signals C_? acht neue Bits eingelesen.

Das Schieberegister 101 hat dann die Funktion, nach ¥ahl in Reihe angebotene binäre Information oder parallel angebotene 8-Bit-Binärinformation in aufeinanderfolgenden Wörtern von vier Bits b-, b„, b^ und b. an den Ausgängen 125, 124, 123 bzw. 122 zu gruppieren. Diese Wörter werden nach der Tabelle der Fig. I9 dadurch umgewandelt, dass die Ausgänge 125 und 124 (Bits b.. und b₂) mit den Eingängen 129 und 128 eines Eins-aus-Vier~Dekodierers 102 und die Ausgänge 123 und 122 (Bits b„ und b. ) mit den Eingängen 127 und 126 eines Eins-aus-Vier-Dekodierers 103 verbunden werden. Die Ausgänge I30 bis I33 bzw. I34 bis 137 der Eins-aus-Vier-Dekodierer 102 bzw. 103 sind wechselweise mit aufeinanderfolgenden Paralleleingängen 14O bis eines 8-Bit-Schieberegisters h verbunden - wobei dieses Schieberegister dem Schieberegister 101 analog sein kann -, so dass als Funktion der Bits b.. und b_ einer der vier Eingänge 141, 1A-3, 1^5 und 1*1-7 und-als Funktion der Bits b„ und bk einer der vier Eingänge 14O, 142, 144 und 1k6 besetzt' wird, so dass zu denjenigen Zeitpunkten (u.a. dem Zeitpunkt t₁ in Fig. 20b), zu denen ein zu kodierendes 4-Bit-Wort an den Ausgängen 122 bis 125 des Schieberegisters 101 vorhanden ist, das nach der Tabelle der Fig. 19b kodierte Wort an den Eingängen ikO bis 1^7 des Schieberegisters 104 vorhanden ist. Auf den Befehl eines Signals C„ am Eingang 108 zum Zeitpunkt t„, der kurz nach dem Zeitpunkt t₁ auftritt, um die Verzögerung in den Dekodierern 101 und 102 auzugleichen, wird das kodierte Wort in das Schieberegister 104 eingeschrieben. Auf den Befehl eines Taktsignals C, , das dem Eingang 109 des Schieberegisters 1θ4 angeboten wird, wird die kodierte Information durch das Schieberegister 104 zu einem Ausgang I38 dieses Schieberegisters geschoben, und es erscheinen dort nacheinander die kodierten Symbole Sb. Das Schieberegister 1θ4 dient also als ein Parallel/Reihenumsetzer der Ausgangssigmtle der Dekodierer 102 und 103·

Da vier Bits im Schieberegister 101 in acht Bits im Schieberegister 1θ4 umgesetzt werden, ist die Frequenz des Taktsignals C, gleich dem Zweifachen der Frequenz des

PHN 9881 ^S3 21..9. 1981

Taktsignals C...

Im allgemeinen kann eine einfache Modulation erhalten werden, wenn eine Kodierungstabelle derart gewählt wird, dass die k Stellen pro Gruppe G durch bestimmte Bits aus den zu kodierenden Eingangswörtern festgelegt werden. Die Modulation findet dann mittels M Dekodierern statt, die je k aus I möglichen Stellen als Funktion der entsprechenden Bits aus dem Eingangswort festlegen, wobei M, k und I die an Hand der Fig. 1 definierten Parameter sind.

Ein Ausführungsbeispiel eines Demodulators für ein nach der Tabelle der Fig. 19 moduliertes Signal wird an Hand der Fig. 21 beschrieben, wobei in Fig. 21b das Schaltbild des Demodulators und in Fig. 21a ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion und der Yirkung dieses Demodulators dargestellt ist.

Um ein nach der Erfindung kodiertes Signal zu demodulieren, muss jeweils wenigstens jede Gruppe vollständig detektiert werden, was bedeutet, dass ein Schieberegister oder eine Verzögerungsleitung erforderlich ist. In dem Demodulator nach Fig. 21b sind diese Verzögerungsnetzwerke 1^9, 151 und 153 mit je einer Zeitverzögerung gleich T^_n zwischen einem Eingang "lk8 und einem Punkt \^h vorgesehen. Zu einem richtigen Zeitpunkt sind von einem bestimmten Symbol die Signale an der ersten, der dritten, der fünften und der siebten Stelle, also die Signale der Gruppe G, am Punkt 15^, am Knotenpunkt 152 zwischen dem Verzögerungsnetzwerk I5I und dem Verzögerungsnetzwerk 153» am Knotenpunkt I50 zwischen den Verzögerungsnetzwerken I5I und 1^9 bzw. am Eingang 148 vorhanden. Eine Zeitdauer -g-TT_n später ist die Gruppe G„ mit Stellen 2,4,6 und 8 an diesen Punkten vorhanden»

Eine Schwierigkeit beim Demodulieren, insbesondere wenn das Signal von z.B. einem optischen Aufzeichnungsträger ausgelesen ist, ist, dass die Signalpegel infolge von Rauschen u.dgl. nicht genau t'es U logon. Aua dom Kodierverfahren folgt, dass es pro Gruppe stets eine und nur eine Stelle gibt, an der das Signal ein deutliches Maximum

·Λ

J. .1"J .:. 31U524

PHN 9881 I*? Sty 21.9.1981

aufweist. In der Tabelle nach Fig. 21a sind in den vier linken Spalten die vier möglicherweise besetzten Stellen 1,3 > 5 und 7 der Gruppe G angegeben, während mit einem Kreuz pro Reihe angegeben ist, welche Stelle besetzt ist. Wenn mit Hilfe von Komparatoren V₁ bis V_1? der Unterschied zwischen den von jeweils zwei Stellen herrührenden Signalen gemessen wird, wobei die Komparatoren V bis V den Unterschied zwischen den in der Tabelle jeweils mit dem Bezugszeichen des betreffenden Komparators bezeichneten Stellen bestimmen, werden die in der Tabelle angegebenen Ergebnisse erhalten, wobei ein Ergebnis "+" erhalten wird, wenn das von einer besetzten Stelle herrührende Signal mit dem von einer unbesetzten Stelle herrührenden Signal verglichen wird, während ein Ergebnis "-" erhalten wird, wenn das von ' einer unbesetzten Stelle herrührende Signal mit dem von einer besetzten Stelle herrührenden Signal verglichen wird, und ein Ergebnis "?" erhalten wird, wenn es sich um ein unbekanntes Ergebnis handelt, wobei die von zwei unbesetzten Stellen herrührenden Signale miteinander verglichen werden. Aus der Tabelle folgt, dass die drei Komparatoren, die das von einer besetzten Stelle herrührende Signal mit den von den unbesetzten Stellen herrührenden Signalen vergleichen, alle ein "+" als Ausgangssignal liefern, während in jeder anderen Gruppe von drei Komparatoren jeweils ein "-" als Ergebnis erhalten wird.Eine Detektion der besetzten Stelle kann dann dadurch erhalten werden, dass die Ausgangssignale der Komparatoren pro Gruppe von drei einem UND-Gatter zugeführt werden, d.h., dass die Ausgangssignale der Gruppen von Komparatoren (V ,V ,V ), (V₄,V₅,V₆), (V₇,V₈,V₉) und (V₁₀,V₁₁,V₁₂) und den UND-Gattern A-, Ap, A„ bzw. A^ nach der Tabelle der Fig. 21a zugeführt werden. Indem die Ausgange dieser Komparatoren mit zwei ODER-Gattern O₁ und O„ nach der zu der Tabelle nach Fig. 19b gehörigen umgekehrten Funktion kombiniert

werden, können die zwei Bits b.. und b„, die zu der Gruppe G₁ gehören, erhalten werden.

Eine Periode \ TT später sind an den Punkten 148,

150, 152 und 154 die Signale, die von den Stellen 2,4,6

PHN 9881 ¹^SS 21.9.1981

und 8 des Symbols herrühren, vorhanden und werden auf gleiche Weise die Bits b_ und bi erhalten.

Das an Hand der Tabelle der Fig. 21a beschriebene Demodulationsverfahren kann mit der Schaltung nach Fig.21b durchgeführt werden, die, mit einigen Vereinfachungen, der Beschreibung nach Fig. 21a entspricht: Da nur eine Stelle pro Gruppe besetzt ist, ist die Detektion einer dieser Stellen überflüssig, weil, wenn die übrigen drei Stellen nicht besetzt sind, diese vierte Stelle besetzt sein muss.

^ Die Gruppe von Komparatoren V , V und V „ sowie das zugehörige UND-Gatter A. sind daher in die Schaltung nach Fig. 21b nicht aufgenommen. Weiter gilt₉ dass die Komparatoren V., V_ und Vq den inversen Vergleich des von den Komparatoren V₁, V„ bzw. V_ durchgeführten Vergleichs durchführen, so dass diese entfallen können, indem die Ausgänge der Komparatoren V , V_ bzw. V ausser mit den Eingängen der UND-Gatter A₁ und A₂ auch mit invertierenden Eingängen der UND-Gatter A„ und A„ verbunden werden. Auf diese Weise ist der Demodulator nach Fig. 21b aufgebaut» Die Ausgänge 155, 156 bzw. 157 der UND-Gatter A₁, A₂ bzw. A₃ sind "hoch", wenn die Stellen 1 , 3 bzw. 5 - und eine Periode ττΤί später die Stellen 2, k bzw. 6 - besetzt sind, und alle drei sind "niedrig", wenn die Stelle 7 - und eine Periode "2""C_n später die Stelle 8 - besetzt ist. Die NICHT-ODER-Gatter O₁ und 0_£

liefern die zugehörigen Bits b₁ und b„, denen eine Periode i"C _n später die Bits b„ und b· folgen.

Um die Bits b.. , b„, b und b. in Reihe zur Verfügung zu haben, kann ein Schieberegister benutzt werden. Um diese vier Bits parallel zur Verfügung zu haben, können, wie in Fig. 21b dargestellt ist, Puffer 158, I59, I60 und 101 verwendet werden. Die Pui'fer 158 und 100 sind mit dem Ausgang des NICHT-ODER-Gatters O₁ und die Puffer 159 und 161 mit dem Ausgang des NICHT-ODER-Gatters 0„ verbunden.

Die Puffer I58 und I60 empfangen über einen Takteingang

ein Taktsignal zu oder nach dem Zeitpunkt, zu dem das Signal an der Stelle 1 am Punkt 154 vorhanden ist, und speichern also die Bits b₁ und b.,, während die Puffer 159 und 16 1 über den Eingang I67 zu dem Zeitpunkt getaktet

PHN 9881 ^ Sfo 2I.9.I98I

werden, zu dem das von der Stelle 2 herrührende Signal am Punkt 15^- vorhanden ist, und speichern also die Bits b~ und b. . An den Ausgängen 162, I63, 164 und I65 dieser Puffer stehen also die vier Bits b.., b₂, b„ und b. parallel zur Verfügung. Da die Komparatoren V bzw. V dasselbe Signal wie der Komparator V_q, jedoch eine Periode "C bzw. 2Tspäter, liefern, können die Komparatoren V_ bzw. V gegebenenfalls durch Verzögerungsnetzwerke ersetzt werden, die das Ausgangssignal des Komparators V„ um eine Periode V bzw. 2 ΊΓ verzögert an die Gatter A~ bzw. A₁ und A„ weiterleiten. Ebenso liefert der Komparator V^ dasselbe Signal wie der Komparator V^, jedoch um eine Periode ~C verzögert, wodurch auch der Komparator V„ durch ein Zeitverzögerungsnetzwerk mit einer Verzögerung T" ersetzt werden kann, das das Ausgangs signal des Komparators V,- um eine Periode <verzögert an.1 die Gatter A₁ und A„ weiterleitet.

Bei der Modulation und Demodulation von Signalen

nach der Erfindung sind unterschiedliche Taktsignale erforderlich. Diese können aus einem mit dem Signal mitgesandten Taktsignal, wie dem vorher angebrachten Taktsignal nach der genannten älteren Patentanmeldung, gewonnen oder auf andere Weise erhalten werden. So sind bei dem Modulator nach Fig. 20a z.B. die Taktsignale C. und C. erforderlich. Ausserdem sind Taktsignale erforderlich, die synchron mit der Folge der Symbole auftreten, wie die Signale C₂ und C_ (Fig. 20b) sowie die Signale, die den Puffern I58 bis I6I im Demodulator nach Fig. 21b zugeführt werden müssen. Um diesen Synchronismus zu gewährleisten, ist ein Symbolsynchronisationssignal erforderlich.

Bei einem optischen Aufzeichnungsträger für Datenspeicherung ist der Spurumfang in Sektoren unterteilt, in die Information, die z.B. nach der Erfindung kodiert ist, eingeschrieben werden kann. Diese Sektoren werden voneinander durch Synchronisations- und Adressengebiete getrennt,

^⁵ in denen Information, die Daten über Spur- und Sektornummerierung umfasst, sowie Symbolsynchronesationsinforma— tion vorhanden ist. Diese Symbolsynchronisationsinformation kann aus einer Anzahl eine bestimmte Information enthaltender

J %. .·. " ' \: -. 31U524

PHN 9881 J*G S? 21.9.1981

Symbole bestehen. Um die Mo ^l j dike L i;, dass Ln einer einzuschreibenden Information gleichartige Symbolx-eihen vorkommen, annehmbar klein zu halten, muss oft eine lange Reihe von Synchronisationssymbolen verwendet werden. Bei einer Kodierung nach der Erfindung kann die benötigte Reihe von Synchronisationssymbolen erheblich dadurch verkürzt werden, dass wenigstens zwei dieser Symbole auf abweichende Weise kodiert werden. Bei dem Code nach dem Ausführungsbeispiel sind stets zwei Stellen pro Symbol besetzt. (M =2,

¹0k=1,s = I = 4). Dann kann für die Synchronisationssymbole zwei Symbole mit je drei besetzten Stellen gewählt werden. Um dennoch die Vorteile der Kodierung nach der Erfindung zu behalten, sollen diese abweichenden Symbole auch den an Hand der Fig. 14 beschriebenen Definitionen entsprechen. Im Ausführungsbeispiel ist für die Synchronisationssymbole zwei Symbole mit je acht möglichen Stellen gewählt, die zusammen ein Symbol mit den Parametern M = 2, k ■= 3 und s = I = 8 bilden, also ein Symbol mit einer Länge von 8 TT mit sechzehn möglichen Stellen, von denen

^⁰ drei geradzahlige und drei ungeradzahlige Stellen besetzt sind.

Eine solche Synchronisationssymbolreihe kann mit

Hilfe eines Schieberegisters und eines logischen Gatters detektiert werden. Fig. 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Detektion. Dieser Symbolsynchronisationssignalgenerator enthält ein Schieberegister 168 mit 48 Stellen, einen Taktsignaleingang 170 und einen Signaleingang I69. Eine Anzahl von Stellen in diesem Schieberegister, und zwar die Stellen 1,2,9,10,16,17,23,24,29,32,35,38,41 und 46, sind mit Eingängen eines UND-Gatters 171 mit einem Ausgang 172 verbunden. Am Ausgang 17~ erscheint ein Impuls, wenn über den Eingang I69 eine Reihe von Symbolen eingeführt ist, deren besetzte Stellen mit denjenigen Stellen im Schieberegister zusammenfallen, die mit einem UND-Gatter verbunden sind. Eine solche geeignete Reihe von in diesem Falle sechs Symbolen S. bis S^- ist in Fig. 22 über dem Schieberegister I68 dargestellt. Von diesen Symbolen sind die Symbole S„ und S., in be zu ^ mi Γ die Kodierung nbwe Lcheiul

.h-V" .:. .;„*=..: .:. 3U4524

PHN 9881 ¹^fSi 21.9.1981

und entsprechen zusammen der genannten Definition M = 2, k = 3, s = I = 8.

Das Eingangssignal am Eingang 108 wird durch Auslesen von der optischen Platte erhalten. Das ausgelesene Signal selbst ist noch nicht für logische Verarbeitung geeignet und muss daher bearbeitet werden. Dies kann über den in Fig. 21 dargestellten Demodulator erfolgen. Venn bei dem Demodulator nach Fig. 21b z.B. das von einer besetzten Stelle herrührende Signal am Punkt 152 vorhanden ist, ist

¹^ der Ausgang des UND-Gatters A_? "hoch". Da das ausgelesene Signal kontinuierlich über den Eingang 148 den Punkt 152 entlang geschoben wird, gibt der Ausgang des UND-Gatters Ap alle besetzten Lagen des Signals nacheinander mit dem Ausgangssignal "hoch" wieder. Das Ausgangssignal des UND-Gatters A₂ an einem Ausgang 173 ist also als Eingangssignal für das Schieberegister 168 geeignet. Ahnliches gilt für die beiden anderen UND-Gatter.

Zur Illustrierung zeigt Fig. 23 den Zusammenhang zwischen dem Modulator nach Fig. 20a, dem Demodulator nach

Fig. 21b und dem Symbolsynchronisationssignalgenerator nach Fig. 22 in einem optischen Informationsspeichersystem mit einem scheibenförmigen optischen Aufzeichnungsträger 1, der von einer Antriebsvorrichtung 121 angetrieben wird, einem Laser I5» der über einen halbdurchlässigen Spiegel

und ein optisches System 18 einen Lichtstrahl auf den Aufzeichnungsträger 1 zum Einschreiben und/oder Auslesen von Information wirft, und einem Detektor 27, der über den Spiegel I7 den von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Lichtstrahl detektiert.
Der Ausgang 138 des Demodulators nach Fig. 20a ist mit dem Laser 15 zur Modulation des Laserstrahls gekoppelt, während der Detektor 27 mit dem Eingang 1^8 des Demodulators nach Fig. 21 gekoppelt ist. Wenn ein in einem Nullpunkt ( i*J„ = —- im Ausführungsbeispiel) des Signalspektrums mitgesandtes Taktsignal benutzt wird, kann dieses Signal mit dem Bandpassfilter 18O aus dem detektierten Signal ausgef il tex-t werden. Das Signal aus dem Filter I80 synchronisiert - z.B. mit der bekannten Phasenverriege-

. 31U524

pun 988 ι ys ^9 ·'-' ·^l) · ' °⁸ ι

lungsschleifentechnik — einen Synchronisationssignalgenerator 181, der z.B. einen Ringzähler enthalten kann. Dieser Generator 181 liefert die benötigten Taktsignale an den Eingängen 106 und 107, 108, 109 des Modulators, den Eingängen 166, I67 des Demodulators und dem Eingang des Symbolsynchronisationssignalgenerators. Der Symbolsynchronisationssignalgenerator empfängt ein Signal vom Ausgang 173 des Demodulators und liefert ein Symbol— synchrojuisationssignal an den Taktsignalgenerator 18O,

¹^ z.B. an den Rücksetzeingang eines darin vorhandenen Ringzählers

Claims (1)

1. PHN 9881 ^T 21.9.1981

   PATENTANSPRÜCHE

   System zum Übertragen digitaler Information mit einer Kodiervorrichtung, einem Ubertragungsmedium, insbesondere einem Aufzeichnungsträger, und einer Dekodiervorrichtung, wobei die digitale Information in Eingangswörtern gruppiert empfangen und in der Kodiervorrichtung in Kodewörter umgewandelt wird, von denen jedes einem Eingangswort entspricht und die über das Ubertragungsmedium der Dekodiervorrichtung zugeführt werden, in der die Kodewörter in digitale Information umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodewörter zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich s "£*_n gehören, die aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen ^ liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I (1^ k ζ. I-1) ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t ₁ der Teilgruppen

   G in voneinander verschiedenen Zeitabständen E vom m m

   Anfang des Kodewortes liegen mit 0^.2. <Tund mit den Beschränkungen M ]J2 und ^ +(ΐ-ΐ)Τ"·6· s ¹^T , ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern, für die gilt: M = 2, I=s=2, k s 1,7^=ZT₀ und ^₂ = t^ + {Τ.

   2„ System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: I = s und '. = cT .

   3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsstellen t ₁ äquidistant in Zeit-

   abständen S, = t + —r-— ~ vom Anfang des Kodewortes liegen. 4„ System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Kodewörter über das Ubertragungsmedium zusammen mit einem hinzugefügten Pilotsignal mit einer Kreisfrequenz

   S β ··

   PHN 9881 J?8r 21.9.1981

   2 j)
   (λ/ = übertragen wird, das in der Dekodieryorrichtung ausgefiltert wird und als Taktsignal dient. 5. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axifangsstellen t ₁ äquidistant in Zeit-

   abständen £ = £., + ~—r ^ von dem Anfang des Kodeworts m 1 M+ ο

   liegen und dass in der Dekodiervorrichtung mit Hilfe eines

   2 "3Γ*

   auf die Kreisfrequenz O₀ = -zz— abgestimmtes Bandpassfilters aus dem kodierten Signal ein Taktsignal gewonnen wird.

   6. System nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gruppe von Kodewörtern gilt: I = s t=4, M = 2, T = T* , k = 1 und £ = 2* + -g- <- . 7. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswörter in M Gruppen von Bits unterteilt werden, die je in der Kodiervorrichtung zu einer Teilgruppe G- mittels einer k-aus-I-Kodierschaltung kodiert werden, wonach die M Teilgruppen durch Überlagerung zu einem Kodewort zusammengefügt werden.
   8. System nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Information in Eingangswörtern von vier Bits empfangen und in je zwei Gruppen von je zwei Bits unterteilt wird, die je einer Eins-aus-Vier-Dekodierschaltug zugeführt werden, wobei die vier Ausgänge jeder der beiden Dekodierschaltungen abwechselnd zusammengefügt sind, um das dem Eingangswort entsprechende Kodewort zu erzeugen. 9· System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der beiden Dekodierschalfungen abwechselnd mit Paralleleingängen eines Schieberegisters verbunden sind, um so das Kodewort aus den beiden Teilgruppen zu bilden.

   10. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekodiervorrichtung eine Reihe von 1-1 Verzögerungsnetzwerken mit einer Zeitverzögerung *- enthält, deren Ein— und Ausgänge zu einer Vergleichsschaltung führen, um so sequentiell über Zeitintervalle 2 die besetzten Stellen t . jeweils

   m mi

   einer Teilgruppe G zu detektieren.

   11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

   3U452A

   PHN 9881 #5 21.9-1981

   dass sequentiell pro Teilgruppe G eine Anzahl Bits des Ausgangs-wortes gebildet wird, wonach diese in Reihe und/oder parallel ausgegeben werden.
   12, System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ubertragungsmedium ein Aufzeichnungsträger ist, der in Informationsgebiete unterteilt ist, in denen Information in Form von Kodewörtern aufzeichenbar oder aufgezeichnet ist und die voneinander durch Adressen- und Synchronisationsgebiete ge-

   ¹^ trennt sind, in denen Adressen- Synchronisationsinformation vor dem Aufzeichnen der Information in Form von Kodewörtern entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 angebracht ist.
   13 ο System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

   ^ dass die Adressen- und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern mit bestimmten Werten der Parameter I, s, M, T, '2T_n, k und £ angebracht ist und dass zur Erkennung der Synchronisationsinformation eine Anzahl von mindestens zwei Kodewörtern mit einer derart abweichenden Anzahl be-

   setzter Stellen versehen ist, dass diese Kodewörter an sich oder in Kombination wieder Kodewörter gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 bilden, wobei mindestens einer der Parameter I, s oder k einen abweichenden Wert aufweist.
   14„ System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressen- und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern aus einer Gruppe mit Parametern I = s = K, M = 2,f='»-₀, k = 1 und £„ = £. + T angebracht ist und dass von mindestens zwei Kodewörtern der Synchronisationsinformation derart eine zusätzliche Stelle besetzt 1st, dass die beiden Kodewörter zusammen ein Kodewort aus einer Gruppe mit Parametern I = s = 8, M = 2, T = ~₀ s k = 3 und c_o = £.. + T~q bilden» 15· Kodiervorrichtung zur Anwendung in einem System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung Eingänge zum Empfangen von in Eingangswörtern gruppierter digitaler Information und einen Kodewortgenerator zum Erzeugen von

   PHN 9881 ^K 21.9.1981

   Kodewörtern enthält, die je einem Eingangswort entsprechen und zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich s C" gehören, .. die aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind,wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I(1$ k^I-i) ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t .. der Teilgruppen G in voneinander verschiedenen Zeitabständen £ vom Anfang des Ködern

   worts liegen mit 0$c < "C und¹ mit den Beschränkungen M ^. ^ und έ + (l-i)T ^s t-, ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern, für die gilt: M=2, I = s = 2, k= 1,TT= "C^ und ,

   16. Kodiervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: I = s und T= ~_Q. 17. Kodiervorrichtung nach Anspruch I5 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung derart eingerichtet ist, dass die Anfangslagen t ₁ äquidistant in

   Zeitabständen t = έ- + L vom Anfang des Kodeworts m 1 M

   liegen.
   18. Kodiervorrichtung nach Anspruch 15 oder i6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung derart eingerichtet ist, dass die Aufangsstellen t ₁ äquidistant

   m "1

   in Zeitabständen 2 = ?. + - ~L vom Anfang des Kodeworts liegen.

   19· Kodiervorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung derart eingerichtet ist, dass gilt: I = s = k, M = 2,2T = IT_n, k = 1 und

   20. Kodiervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19> dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswörter n.M Bits enthalten, wobei η ^- 1 und eine ganze Zahl ist, dass Mittel zur Unterteilung dieser Eingangswörter in M Gruppen von η Bits vorhanden sind, dass

   • *

   PHN 9881 55 21.9.1981

   M Dekodierschaltungen zum Erzeugen einer Teilgruppe G für jede Gruppe von η Bits vorhanden sind, und dass Mittel zur Überlagerung der auf diese Weise gebildeten M Teilgruppai G vorhanden sind.

   21. Kodiervorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass η = 2, M = 2 und k = 1 ist, wobei die Dekodierschaltungen Eins-aus-Vier-Dekodierer mit je vier Ausgängen sind, von denen jeweils einer ein abweichendes Signal abhängig davon führt, welche der vier möglichen Kombinationen von zwei Bits am Eingang dieses Dekodierers vorhanden ist, und die Ausgänge der beiden Eins-aus-Vier-Dekodierer abwechselnd zusammengefügt sind, um das dem Eingangswort entsprechende Kodewort zu bilden. 22. Kodiervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der beiden Eins-aus-Vier-Dekodierer abwechselnd mit Paraleleingängen eines Schieberegisters verbunden sind, um so das Kodewort aus den beiden Teilgruppen zu bilden.
   23· Dekodiervorrichtung zur Anwendung in einem System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekodiervorrichtung einen Eingang zum Empfangen von Kodewörtern und einen Ausgang zur Ausgabe digitaler Information durch Dekodierung dieser Kodewörter enthält und dass die Dekodiervorrichtung Kodewörter dekodiert, die zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich sf. gehören, die aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen "2* liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signals teilen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I ( 1 <f k g I-1 ) ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t _Λ der Teilgruppen G in von-

   mi ^{D eir} m

   einander verschiedenen Zeitabständen S vom Anfang des Kodeworts liegen mit 0£<F ^C'F'und mit den Beschränkungen M *> 2 und έ +(i-1 ) ■<- .Cs ~Cf , ausgenommen die Gruppe von Kode-

   PHN 9881 5^ 21.9·1981

   Wörtern, für die gilt: M=2,I = s = 2, k= 1 , "C= f und

   ■ ^?2 ^{= 2}Λ ⁺ T^L ·

   24. Dekodiervorrichtung nach, \nspruch 23, dadurch.

   gekennzeichnet, dass die Dekodiervorrichtung eine Reihe von 1-1 Verzögerungsnetzwerken mit einer Zeitverzögerung enthält, deren Ein— und Ausgänge zu einer Vergleichsschaltung führen, um so sequentiell für Zeitintervalle die besetzten Stellen t . jeweils einer Teilgruppe G zu

   mi ^rr m

   detektieren.

   25. Dekodiervorrichtung nach Anspruch Zk, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsschaltung eine Anzahl von Komparatoren mit je einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang enthält und jeder Komparator die Signale an einem anderen Paar aller möglichen Paare von Punkten, die durch die Eingänge der 1-1 Verzögerungsnetzwerke und den Ausgang des letzten Verzögerungsnetzwerks gebildet werden, miteinander vergleicht, dass erste logische Gatter zum Vergleichen von AusgangsSignalen der Komparatoren vorhanden sind, deren Ausgänge je einer besetzten Stelle t . einer Teilgruppe G entsprechen, so dass die Ausgänge dieser logischen Gatter sequentiell die Teilgruppen G liefern, und dass zweite logische Gatter zum Erzeugen der den Kodewörtern entsprechenden digitalen Information vorhanden sind.

   26. Dekodiervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein

   2^T

   das auf eine Kreis frequenz OJ = abgestimmtes Bandpassfilter zum Ausfiltern eines Taktsignals aus dem durch die Kodewörter gebildeten Signal vorhanden ist.

   27. Dekodiervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Gatterschaltung vorhanden ist, die auf eine Reihe vorbestimmter Kodewörter abgestimmt ist, um ein ¥ortsynchronisationssignal zu erzeugen.

   ^⁵ 28. Dekodiervorrichtung nach Anspruch 27 und Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Gatterschaltung zum Erzeugen eines Wortsynchronisationssignals mit dem Ausgang eines der ersten logischen Gatter verbunden ist.

   O O G- O η O O ο O O

   PHN 9881 . yr 21.9.1981

   29· Aufzeichnungsträger zur Anwendung als Ubertragungsmedium in einem System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch fjekemiüeiclmot,, dass er mit einem aufgezeichneten Signal versehen ist, das aus einer Folge von Kodewörtern besteht, die zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich s'TT_n gehören, die aus je M Teilgruppen G von I in äquidistanten Zeitabständen ^ liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwi-

   sehen 1 und X darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe G stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I (1 ^k 41- Ό ist) mit einem sich von dem Signal an unbesetzten Stellen unterscheidenden Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t . der Teilgruppen G-in voneinander verschiedenen Zeitabständen £ vom Anfang des Kodeworts liegen rn±fc„0^1 £. ^T*und mit den Beschränkungen M J_f2. und? + (l-i)t{sf_n, ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern, für die gilt: M=2, I = s = 2, k = 1, T* = T* und 2₂ = ^₁ + J-T.

   3Oo Aufzeichnungsträger zur Anwendung in einem System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzeichnungsträger in Informationsgebiete unterteilt ist, in denen Information in Form von Kodewörtern aufzeichenbar oder aufgezeichnet ist und die voneinander durch Adressen- und Synchronisationsgebiete getrennt sind, in denen Adressen- und Synchronisationsinformation vor dem Aufzeichnen der Information in Form von Kodewörtern angebracht ist, die zu einer Gruppe von Kodewörtern mit je einer Zeitlänge gleich s ZT_n gehören, die aus je M Teilgruppen G von I in äquidlstauten Zeitabständen L liegenden Signalstellen t . aufgebaut sind, wobei m eine der Teilgruppe G entsprechende Rangnummer zwischen 1 und M und i eine Rangnummer innerhalb jeder Teilgruppe G zwischen 1 und I darstellen und von diesen Signalstellen t . in jeder Teilgruppe stets k (wobei k eine ganze Zahl kleiner als I (1^ k ί I-1) ist) mit einem sich von dom B I Ktiu I. an unl>o«t.« (■'/, lon S Lu L lon Uli L er η e Uq id end en

   PHN 9881 JPg 21.9.1981

   Signal besetzt sind, wobei die ersten Stellen t .. der Teilgruppen G in voneinander verschiedenen Zeitabständen £ vom Anfang des Kodeworts liegen mit 0<C £ ^.f und mit den Beschränkungen lO 2 und t + (l-i)"£" ■£ s "<Γ_Ο, ausgenommen die Gruppe von Kodewörtern, für die gilt M=2, I = s = 2, k = 1 , T= T₀ und ^₂ = ^₁ + {t.

   31. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: I = s und Z" = <- .

   32. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 29 oder 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsstellen t .

   äquidistant in Zeitabständen f = Z~ + T* vom Anfang des Kodewortes liegen.

   33. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass den Kodewörtern ein Pilotsignal mit

   ^⁵ einer Kreis frequenz Cj = τ=— hinzugefügt ist.

   3k. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 29, 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsstellen t .. äquidistant in Zeitabständen %\ = "Z ₁ + *- vom Anfang jedes Kodeworts liegen.

   35. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gruppe von Kodewörtern gilt: I = s = k, M= 2,T = T*₀, Ic= 1 und t^ = t ₁ + T^₀-36. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 30 und einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 351 dadurch.gekennzeichnet, dass die Adressen- und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern mit bestimmten Werten der Parameter I, s M, L·, ^₀, k und c angebracht ist und dass zur Erkennung der Synchronisationsinformation eine Anzahl von mindestens zwei Kodewörtern mit einer derart abweichenden Anzahl besetzter Stellen versehen ist, dass diese Kodewörter an sich oder in Kombination wieder Kodewörter entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 bilden, entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche I bis 3j wobei wenigstens einer der Parameter I, s oder k einen abweichenden Wert aufweist.

   1?· Aui'zeicünunüb träger nach Anapz-ucli 3", dadurch tfekennzelelmet, dass die Adressen- und Synchronisationsinformation in Form von Kodewörtern aus einer Gruppe mit

   PHN 9881 · ^Λ 21.9.1981

   Parametern I = s = k, M = 2,TT='~ k = 1 und Z=Z -Hr angebracht ist und dass von wenigstens zwei Kodewörtern der Synchronisationsinformatxon derart eine zusätzliche Stelle besetzt ist, dass beide Kodewörter zusammen ein 5 Kodewort aus einer Gruppe mit Parametern I=s=8, M=2 TT = T₀, k = 3 und <?₂ = ^₁ - T^₀ bilden.