DE3304447A1

DE3304447A1 - Verfahren und geraet zum digitalen magnetischen aufzeichnen und wiedergeben von daten

Info

Publication number: DE3304447A1
Application number: DE19833304447
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Yamato Kanagawa Fujii; Takaro Mori; Susumu Sagamihara Kanagawa Saito
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1983-08-18
Also published as: FR2521371B1; FR2521371A1; US4546393A; GB2117603B; JPS58139313A; GB2117603A; GB8303520D0

Description

Verfahren und Gerät zum digitalen magnetisclien Aufnehmen und Wieder geben von Daten

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zum Aufnehmen von digitalisierten Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium und zum Wiedergeben der aufgenommenen Daten und ins-, besondere auf ein Verfahren und ein Gerät zum digitalen magnetischen Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten, das für Signale im höhrbaren Frequenzband anwendbar ist, die durch das HRZI-System (Eon-Iteturn-to-Zero Inverted) moduliert sind.

Bisher bekannte Verfahren und Geräte für eine hoch- . dichte digitale Datenaufzeichnung und Wiedergabe verwenden im allgemeinen ein Modulations system, das dazu fähig ist, eine Selbst-Taktgabe zu verursachen. Wenn digitale Daten von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gelesen werden sollen, wird der Zeitpunkt einer magnetischen ETußänderung oder eines Überganges in Reaktion auf ein durch den Flußwechsel in den magnetischen Tonkopf induziertes Signal ermittelt. Die Phase des Datenlese-Taktes wird aufgrund des Zeitpunk-

tes des ermittelten ITußwechsels bestimmt, der seiner-seits den Zeitpunkt des Datenlesens bestimmt. Daher bewirkt ein Selbst-Taktgeben, daß ein wiedergegebenes Signal einen Wiedergabe-TaktZeitpunkt für sich selbst

bestimmt.
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Das Selbst-Taktgeben wird um so leichter, je häufiger der Flußwechsel durch digitale Daten, die auf einem Aufzeichnungsmedium aufgenommen sind, verursacht wird. Im Stand der Technik ist es bekannt, da2 es für ein leichteres Selbst-Taktgeben wünschenswert ist, daß der Bereich des maximalen Flußwechsels auf einen bestimmten V/ert begrenzt ist, so daß der Wechsel sicher vorliegt, und daß ebenso ein mim'maler Bereich des Flußwechsels auf einen bestimmten Wert begrenzt ist, um ein minimales Übersprechen zwischen den Signalen zu erreichen. Es wurden verschiedene digitale Modulationssysteme vorgeschlagen, um derartigen Anforderungen gerecht zu werden.

Typische Beispiele bisher bekannter digitaler Modulationssysteme sind bekannt als HZ-Systen (Return-to-Zero), HRZ-System (lNon-Return-to-Zero), HKZI-System (Hon-Return-to-Zero Inverted) und IE-System (Hiase

Encoding). Von diesen Systemen sind die HRZ- oder die 20

ERZI-Systeme die wichtigsten und haben folgende Merkmale :

- Ein Modulator ist überflüssig oder erfordert nur eine einfache Bauweise.

- Der minimale Flußwechsel-Bereich kann lang sein und das benötigte Übertragungsband kann schmal sein.

- Das System ist für eine hochdichte Aufzeichnung geeignet.

- Ein Selbst-Taktgeben ist im allgemeinen schwierig zu erreichen, da der maximale Flußv/echsel-Bereich unbegrenzt ist.

- Insbesondere das NRZI-System kann wunschgemäß bei Aufzeichnungsmedien des Differentiations-Types, ' wie z.B. bei einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, angewendet werden, da die Information in jedem Flußwechsel enthalten ist.

Signale im hör"baren Frequenzbereich, wie z.3. Stimiasignale und Musiksignale, haben keine Gleichwert-Komponenten, bzw. Gleichstrom-Komponenten. In dieser Hinsicht ist ein Selbst-Taktgeben nicht immer unmöglieh, wenn ein NBZI-Modulationssystem zum Aufzeichnen digitaler Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium verwendet wird, um derartige hörbare Frequenz-' bereich-Signale aufzuzeichnen und wiederzugeben. Dies eröffnet einen Weg zum Aufzeichnen und Wiedergeben hochdichter Daten unter Verwendung eines Gerätes mit einer einfachen Bauweise. Allerdings bringen hörbare Frequenzbereich-Signale in der Natur niedrige Signalpegel mit sich, die sehr häufig auftreten,.und bringen ebenso signalfreie Zeiträume mit sich. Unter diesem

Gesichtspunkt kann kein zufriedenstellendes Selbst-Takt geben von dem KRZI-Modulationssysten: erwartet werden.

Die oben diskutierte Unannehmlichkeit kann durch übliche Hilfsmittel beseitigt werden, wie die Verwendung einer Umwandlungs-Regel, die einen Flußwechsel während der Demodulation erzeugt, oder wie das Addieren eines M-Serien-Kodes, um einen statistischen Effekt zu erzeugen, der ein gewisses Ausmaß an Flußwechsel sicher-25

stellt. Allerdings sind diese Hilfsmittel nicht zufriedenstellend, da ihnen die nötige Berücksichtigung · der beschriebenen Charakteristika der hörbaren Frequenzbereich-Signale fehlt.

Unter einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung

ist ein magnetisches Aufzeichnungsverfahren vorgesehen, das digitale Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium nach deren Modulation durch aas SHZI-System Q- (Non-Refcurn-to-Zero Inverted) aufzeichnet, und die modulierten Daten von dem Aufzeichnungsneü.iur_; in zeitlicher Beziehung zum magnetischen Flußwechsel des Auf-

zeichnungsmediums liest. Wenigstens ein Teil der "falschen" Bits, die in den digitalen Daten enthalten sind, werden in "wahre" bzw. "richtige" Bits umgewandelt, indem die digitalen Daten vor der ΙΠχΖΙ-Demodulation kodiert werden. Die IsSZI-modulierten. Daten werden von dem Aufzeichnungsmedium gelesen, denioduliert und daraufhin dekodiert.

. Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung ist ein magnetisches Aufzeichnungsgerät vorgesehen, bei dem digitale Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgenommen werden, nachdem sie durch das MRZI-System moduliert wurden, und von dem Aufzeichnungsmedium in zeitlichem Zusammenhang mit der magnetischen Flußänderung des Aufzeichnungsrediums gelesen werden. Eine radiereinrichtung kodiert die digitalen Daten vor der ITBZI-I-'odulation, um wenigstens einen Teil der "falschen¹' Bits, die in den digitalen Daten enthalten sind, in "'wahre" bzw. "richtige" Bits

zu wandeln. Eine Dekodiereinrichtung demoäuliert die HRZI-modulierten Daten, die von dem Aufzeichnungsmedium gelesen sind, und dekodiert daraufhin die durch die Kodiereinrichtung verschlüsselten Bits.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, daß bei Selbst-Talctgeben die innewohnende Matur von Stimme, Musik und anderen Signalen des hörbaren Frequenzbereiches berücksichtigt wird.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein zufriedenstellendes Selbst-Taktgeben mit Hilfe einer einfachen Schaltungsanordnung zu erreichen.

gg Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein wirkungsvolles und zuverlässiges Selbst-Taktgeben zu erreichen.

Wiederuiii ein· anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kode-Fehlerrate in den wiedergegebenen Daten durch Schaffen eines erwünschten Selbst-Taktgebens zu reduzieren.

Wiederum ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines im wesentlichen verbesser ten Verfahrens und Gerätes zum digitalen magnetischen Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten.

Nachfolgend v/erden anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a - 1d Diagramme der Wellenformen bzw. Signalformen, die verschiedene digitale Modulationssysteme darstellen;

Fig. 2a - 2f Diagramme, die eine Reihe von Datenmodu-

lations- und Demodulations-Verfahrens--20

schritten in dem KRZI-System zeigen;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Beispieles einer Amplitudenerfassungsschaltung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Anzahl

von binären Einsen in einem 14-Bit-• Digitaldatenzug, der in der Zweier-, Komplement-Art dargestellt ist;

OQ Fig. 5a - 5d Diagramme von beispielhaften digitalen

Daten;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines digitalen magne

tischen Aufzeichnungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Pig. 7 eine Darstellung einer beispielhaften

Datenanordnung auf einem magnetischen Tonband; ' .

1''ΐΰ· '('> oin Blockdiagramin eines digitalen magnetischen Wiedergabegerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9a - 9b Blockdiagrainme zum Darstellen von Details von jeweils einer Kodierschaltung und einer Dekodierschaltung;

Fig. 10a - 10h Diagramme zum Darstellen der Betriebsweise der Schaltungen von Fig. 9a und 9b;

Fig. 11 eine Tabelle, die die Betriebsweise von

Exklusiv-ODER-Gattern zeigt;

Fig. 12 eine graphische Darstellung einer Anzahl von binären EINBEIiKV die in einem

14-Bit Digitaldatenzug gemäß eines Ausführungsbeispieles nach Fig. 9a und 9b enthalten sind;

Fig. 1Ja - 13b Blockdiagramme eines anderen Ausführungsbeispieles der Kodierschaltungen und Dekodierschaltungen;

Fig. 14a - 14b Blockdiagramme wiederum anderer Ausführungsbeispiele der Kodierschaltung und der Dekodierschaltung;

Fig. 15a - 15b Diagramme von digitalen Datenzügen, die

jeweils durch die versetzte Binärdar-

stellungsweise dargestellt sind; und 30

Fig. 16 ein Diagramm einer Signalform, die durch

die negative Logik.des HRZI-Systemes erzeugt wird.

Während das Verfahren und Gerät zim digitalen magnetischen Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten gemäß der vorliegenden Erfindung in vielen physikalischen Ausführungsformen in Abhängigkeit von "ümgebungsbedingungen und Gebrauchsanforderungen auftreten kann, wurde eine erhebliche Anzahl der nachfolgend dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellt, getestet und benutzt, wobei sich alle Ausführungsformen als überaus zufriedenstellend erwiesen. 10

Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird nachfolgend kurz auf Hodulationssysteme nach dem Stand der Technik Bezug genommen, welche

in den Fig. 1a - 1d bis 5^a - 5<i dargestellt sind. 15

In den Fig. 1a - 1d sind Veränderungen der Signale in typischen digitalen Modulationssystemen bezüglich der Zeit t dargestellt. Die digitalen Daten, die durch derartige Systeme moduliert werden sollen, sind unter- ·

halb und oberhalb der Signalwellen gezeigt. In dem in

1a gezeigten RZ-System verändert sich das Signal in Richtung zum positiven Pegel in Antwort auf eine digitale EIES und zum unteren Pegel hin in Antwort auf eine digitale FULL, während das Signal zu dem Bezugspegel für jedes Bit einmal zurückkehrt. Obwohl dieses Modulationssystem ohne weiteres ein Selbst-Taktgeben erlaubt, hat es lediglich eine niedrigere verfügbare Aufzeichnungsdichte als das MiZ-System oder als das HRZI-System, die nachfolgend beschrieben werden. ·

In der Fig. 1b ist das ERZ-System dargestellt, welches das einfachste Modulationssystem aufgrund der Tatsache darstellt, daß sich das Signal' lediglich zu dem pdsitiven Pegel hin in Antwort auf eine digitale EIIiS verändert und sich zu dem negativen Pegel in Antwort auf eine digitale NULL hin verändert. Der Nachteil, der

diesem System anhaftet, bestellt darin, daß bei Auftreten einer langen Heine von EIIiSERN oder ITULLEElT sich, der Signalpegel nicht verändert, so daß ein Selbst-Taktgeben schwierig wird. Bei dem HRZI-System, das in Fig. 1c dargestellt ist, verändert sich der Signal- · pegel lediglich dann, wenn die digitale Date eine EINB ist. Ein Selbst-Taktgeben ist "bei dem HRZI-Systen* so lange leicht, solange die 2INS in der Menge der IüLten.-Bits überwiegt, doch wird es schwierig, sobald die MJLL überwiegt, da in diesem Fall der maximale Flußwechselbereich unbegrenzt ist. Allerdings ist das ITRZ I-Sys tem sehr wirksan für magnetische Aufzeichnungsmedien und ähnliche Medien des Differentiations-Types, da die Information in den Teilen enthalten ist, bei denen sich der Pegel verändert. Ein anderer Vorteil . des HRZ I-Syst ems besteht in der relativ hohen Datenaufzeichnungsdichte.

Fig. 1d zeigt das PE-Systes (Phase Encoding = Phasenverschlüsselung), bei den der Signalpegel ansteigt, wenn die digitale Date eine EIBS ist, jedoch abfällt, wenn die digitale Date eine JTULL ist. Dieses System ist für ein wirksames Selbst-vDaktgeben geeignet.

Neben den oben genannten Systemen sind weitere digitale Modulationssysteme bekannt, wie z.B. das MFIi-Sy st em. (Modified Frequency Modulation) und das JPIi-System (3-Position Modulation).

Von den verschiedenen Hodul at ions systemen, die gezeigt und beschrieben wurden, wird nachfolgend das ITRZI-Kodulationssystem detailliert beschrieben.

Die Fig. 2a - 2f zeigen Signalformen, die das Verfahren zum Schreiben von ITRZ!-modulierten digitalen Daten auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium und ein Ver-

fahren zum Lesen der Daten von diesem Medium durch Amplitudenermittlung darstellen. Ein Beispiel einer digitalen Date, die aufgezeichnet werden soll, ist in Pig. 2a dargestellt, und die IIRZI-modulierte Fassung der digitalen Date ist in Fig. 2b gezeigt. Wie dargestellt ist, wird der Pegel der Signalwelle invertiert, wenn die digitale Date eine EINS ist, nicht jedoch, wenn sie eine NULL ist. In den Fig. 2a oder 2b bezeich net T · den minimalen Bereich des Flußwechsels, während der gebrochene Teil eine Zeitdauer bezeichnet,, während der eine Reihe von FULL-Bits ständig auftaucht. Wenn nach und nach, wie es dargestellt ist, die ITULL erscheint, verändert sich der Signalpegel in dem NRZI-System nicht, so daß der maximale Flußwechsel Bereich T_max sehr lang wird, und zwar theoretisch unendlich lang wird. Das Ergebnis hiervon ist es, daß Selbst-Taktgeben schwierig ist.

Die Signal-Wellenform der Fig. 2b wird einen magneti-20

sehen Aufzeichnungskopf zugeführt, um dadurch auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet zu werden. Danach wird das Signal vom Aufzeichnungsmedium wiedergegeben, wie in Fig. 2c dargestellt ist. Wie

dem Fachmann bekannt ist, hat ein magnetischer Ton-Zo

kopf während des Abspielens eine Differentiations-Charakteristik, so daß die wiedergegebene Signal-Wellenform nicht identisch mit der Wellenform von Fig. 2b ist, sondern sich längs einer sanften Kurve 3Q verändert, wie in Fig. 2c dargestellt ist.

Das in Fig. 2c dargestellte wiedergegebene Signal kann einer Amplitudenerfassungsschaltung zugeführt werden, die in Fig. 3 dargestellt ist. Die Amplitudenerfassungsschaltung hat eine Klemme 30, die mit einem negativen Eingang eines Konparators 32 verbunden ist,

> N * ■

und eine Klemme 34, die mit einen positiven Eingang

eines zweiten Komparators 36 verbunden ist. Die Klemme 30 wird mit einer Bezugs spannung VT (+) versorgt, während die Klemme 3^ mit einer Bezugs spannung VT (-) von außen versorgt wird. Eine Klemme 38, an der das wiedergegebene Signal anliegt, ist mit dem positiven Eingang des Komparators 32 und dem negativen Eingang des Komparators 36 verbunden. Die Ausgangsklemmen der Komparatoren 32 und 38 sind an ein ODER-Gatter 40 ¹^ angeschlossen, das seinerseits an eine Ausgangskleinme 42 angeschlossen ist, an der eine Signalform erscheint, v/ie iji.e in Fig. 2d dargestellt ist. In Fig. 3 verändert sich, sobald das wiedergegebene Signal über die Bezugsspannung VT (+) steigt, das Ausgangssignal des

!Comparators 32 von dem logischen "O"-Pegel zu dem logischen "1"-Pegel. Wenn das wiedergegebene Signal unter die Bezugsspannung VT (-) fällt, verändert sich das Ausgangssignal des Komparators 36 von dem "O"-Pegel zu dem "1"-Pegel. Daher liefert ODER-Gatter 40 ein

Ausgangssignal, wie es in Fig. 2d gezeigt ist.

lian nehme an, daß Taktpulse erzeugt werden, wie sie in Fig. 2e gezeigt sind, um Daten von dem Aufzeichnungsmedium auszulesen. Solange das Selbst-Taktgeben

normal ist, folgen die Taktpulse jeglicher Geschwindigkeitsänderung während der Wiedergabe. Ih zeitlicher Beziehung zu diesen Taktpulsen v/erden die Daten mit einer Ausgangswellenform ausgelesen, wie sie in Fig.2d

g₀ und 2f gezeigt ist. Man sieht, daß die digitalen Daten der Fig. 2f identisch zu denen der Fig. 2ä sind.

Wie bereits erwähnt, werden die Taktpulse, die in Fig. 2e gezeigt sind, zu einen Zeitpunkt erzeugt, der durch das in Fig. 2c oder 2d gezeigte Signal bestimmt ist. Uenn nun eine geschlossene Seihe von FÜLLEN erscheint, v/ie es in dem unterbrochenen Abschnitt von

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Fig· 2d gezeigt ist, ist es schwierig, einen derartigen Taktzeitpunkt festzulegen, da sich der Fluß aufgrund einer fehlenden Veränderung im Signalpegel nicht ändert. Dies verhindert, daß die Taktpulse von Fig. 2e einer Geschwindigkeitsänderung oder ähnlichem folgen,. so daß die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Ködefehlers in den wiedergegebenen Daten ansteigt..

Ih der Fig. 4 wird eine Analyse der in dem digitalen Datenzug enthaltenen Anzahl der EINSER gegeben, wobei vorausgesetzt wird, daß der Datenzug 14 Bits enthält und in der Zweier-Komplement-Darstellung ausgedrückt · ist. In. der Fig. 4- bezeichnet die Abszisse positive und negative digitale Daten im Dezimalsystem, während·

die Ordinate die Anzahl der in einem Datenzug enthaltenen HIIiSER wiedergibt. Wenn z.B. die Date den dezimalen Wert ^!'+2" hat, wie in Fig. 5a gezeigt ist, so ist das zweite Bit von niedrigwertigsten Bit LS3 aus

eine EIiTS, und alle anderen Bits sind IiULLER. D.h., 20

die Anzahl der in der Date mit dem dezimalen Wert "+2"

enthaltenen EINSER ist eins. . '

Wenn die Date den dezimalen Wert "-2" hat, .entspricht

sie aufgrund der Ziveier-Komplement-Ausdrucksweise der 25

digitalen Date, die in Fig. 5d dargestellt ist,.die dadurch erreicht wird, daß von der in Fig. 5c dargestellten Basis die digitale Date von Fig. 5t>, die der digitale Ausdruck des dezimalen Wertes "+2" ist, ab-

QQ gezogen wird. In anderen Worten ist ein Komplement, das üblicherweise für eine Subtraktion in einem Computer oder ähnlichem verwendet wird, eine Zahl, die durch (IT - y) dargestellt ist, wobei IT eine Basis, ist. ZiB. kann die Subtraktion der zwei Zahlen χ und y, (x - y), folgendermaßen dargestellt werden, wenn man annimmt, daß die Basis IT ist:
χ - y = χ - y + IT - Ii

Wenn y in der obigen Gleichung durch das Komplement (N - y) dargestellt wird, kann der Ausdruck χ + (IT - y) als Summe von χ und dem Komplement von y bezüglich N, nämlich (N - y) aufgefaßt v/erden. Anders gesagt kann eine Subtraktion durch eine Addition unter Verwendung eines Komplemenbes ersetzt werden. In diesem EaIl entspricht die in Fig. 5b dargestellte digitale Date dem Wert y, wobei die in Fig.5c dargestellte digitale Date der Basis N entspricht, und die in Fig. 5d dargestellte Date das Komplement (N - y) ist. Wie man in Fig. 5<i sehen kann, hat der dezimale Wert "-2" dreizehn EINSER in einem digitalen Datenzug.

Der in Fig. 4 dargestellte Graph wurde durch die Bestimmun«; der Anzahl der EIiTSER in jeder digitalen Date erhalten. Man sieht aus Fig. 4, daß ein Selbst-Taktgeben in dem Falle einer negativen digitalen Date zufriedenstellend erreichbar ist, da eine relativ hohe Anzahl von EINSERN in der. Date enthalten ist. Allerdings ist

Selbst-Taktgeben ziemlich schwierig, wenn die Date positiv ist, insbesondere in einem Zustand eines fehlenden Signals, bei dem die digitale Date in ihrer' dezimalen Darstellung ungefähr den Wert "0" hat, und zwar aufgrund der ziemlich kleinen Anzahl der EINSER oder der

sehr großen Anzahl der NULLER. Insbesondere im Falle eines fehlenden Signals fehlt die EINS völlig.

Eine derartige Zeitdauer eines fehlenden Signals ist ο« typisch für ein Signal des hörbaren Frequenzbereichs, wie z.B. eine Stimme oder ein Musiksignal. Während einer derartigen Zeitdauer des fehlenden Signals erscheinen nacheinander NULLER in der digitalen Date. Soweit es niedrige Signalpegel betrifft, die häufig bei Signalen des hörbaren Frequenzbereiches auftreten, bleiben die oberen Bits der digitalen Date NULL, so daß die verwen-

dung des NRZI_rSystems zum Schreiben derartiger Daten . ' auf ein Aufzeichnungsmedium ein stabiles Selbst-Taktgeben aufgrund des seltenen iTußwechsels verhindern. Obwohl das NRZI-Systerc sehr wirkungsvoll für die Datenaufzeiclinung des Differentiations-Types, wie z.3. für magnetische Aufzeichnungsmedien ist, und eine hohe Aufzeichnungsdichte erlaubt, erlaubt es dennoch nicht hinnehmbare Selbst-Taktgebe-Eigenschaften.

Nachfolgend wird auf die Fig. 6-16 Bezug genommen, um ein neues und verbessertes Verfahren und Gerät zum digitalen magnetischen Aufzeichnen gemäß der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, das die verschiedenen Nachteile der Systeme nach dem Stand der Technik besei-

tigt.

Fig. 6 zeigt ein Aufzeichnungsgerät mit einer Eingangsklemme 100, die über eine Leitung 102 nit einem Bandpaßfilter 104 verbunden ist und mit einem analogen Signal 20

des hörbaren Frequenzbereiches, wie z.B. einer Stimme oder einem Musiksignal, versorgt wird. Der Bandpaßfilter 104 begrenzt das Frequenzband des Eingangssignales und entfernt dabei unnötige Signalkomponenten. Der Bandpaßfilter 104 ist über eine Leitung 106 an einen

Analog-Digital-Wandler bzw. A/D-Wandler 108 angeschlossen, der die analogen Eingangssignale in digitale Daten wandelt. Der A/D-Wandler 108 ist über eine Leitung 110 mit einer Kodierschaltung 112 verbunden, die wiederum

Q₀ über eine Leitung 114 mit einer Schaltung 116 verbunden ist, deren Funktion nachfolgend beschrieben wird. Die Kodierschaltung 112 ist derart aufgebaut, daß sie digitale Eingangsdaten in einer vorbestimmten Weise verschlüsselt, d.h., in einer Weise, in der die Anzahl der

35· EIIiS-Bit ο in der Datenroihe erhöht wird. Dieses Teil stellt ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung dar und wird nachfolgend detailliert beschrieben.

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Die Schaltung 116 addiert zu dem Eingangssignal einen Codo zum Knnitteln und Korrigieren jeglichen Codefehlers im Verlauf des Aufnehmens oder Wiedergebens. Eine andere Funktion der Schaltung 116 ist es, die Daten auszugeben, nachdem sie in einem Format neu angeordnet wurden, das für ein magnetisches Aufzeichnen geeignet ist, und das nachfolgend beschrieben wird. Der Code zum Fehler-Erfassen/Korrigieren beinhaltet einen CRCC (Cycle Hedundancy Check Code) oder einen senkrechten Paritäiiscode.

¥ährend ein Verschränken oder Zwischenlegen der Speicherdaten für die Schaffung einer wünschenswerten Korrektur von Aufnahme/Wiedergabe-Fehlern praktiziert wird, schafft die Schaltung 116 zum Erfassen und Korrigieren von Codefehlern eine verteilte Datenanordnung.

Die Schaltung 116 ist über Leitungen 118-1 bis 118-n an die HRZ!-Modulatoren 120-1 bis 120-n angeschlossen, so daß Signale durch eine Mehrzahl von Kanälen geliefert

werden. Es sei angemerkt, daß die Bezeichnung "A-i" in 20

der Demodulator-Gruppe und oberhalb von dieser das i-te Element der Gruppe A bezeichnet. Die NRZI-Demodulatoren 120 modulieren jeweils die digitalen Ausgangsdaten, der Schaltung 116 durch das NRZI-System. Die HRZI-Mbdulato-

ren 120-1 bis 120-n sind jeweils über Leitungen 122-1 25

bis 122-n an Aufnahmeverstärker 124-1 bis 124-n angeschlossen. Jeder Aufnahmeverstärker 124 verstärkt das modulierte Signal auf seiner zugeordneten Leitung 122 um einen vorbestimmten Grad.

Die Verstärker 124-1 bis 124-n sind durch Leitungen 126-1 bis 126-n an Aufnahmetonköpfe 128-1.bis 128-n angeschlossen. Daher wird jedes verstärkte Signal durch die Leitung 126 zum Tonkopf 128 zugeführt, der dem Verstärker 124 zugeordnet ist, und damit auf das magnetische Tonband I50 aufgenommen, das im vorliegenden Fall das Aufzeichnungsmedium ist.

330U47 Ein Beispiel der auf dem magnetischen Tonband I30 aufgenommenen Daten ist in Fig. 7 dargestellt. Wie es dargestellt ist, hat das Tonband 13O eine Mehrzahl von Spuren mit den Nummern 1-n. Jede Gruppe oder jeder Rahmen von Daten enthält einen Rahmen-Synchronisationscode Sync zur Synchronisation des Rahmens, eine Information oder eine Hauptdate Dij, die aufgenommen werden soll und dem Rahmen-Synchronisationscode Sync folgt, und einen Prüfcode CRCC für die zyklische Redundanz-Prüfung, der seinerseits der Date Dij folgt. Venn eine senkrechte Paritätsprüfung verwendet wird, können die senkrechten !Paritätscodes z.B. in der Spur Nr. η angeordnet sein.

In der Hg. 8 ist ein Wiedergabegerät dargestellt. "N" Wiedergabetonköpfe 132 sind in dem Wiedergabegerät in jeweiliger Übereinstimmung mit den Spuren 1-n des Tonbandes I30 angeordnet. Die Wiedergabetonköpfe 132-1 bis 132-n sind Jeweils über Leitungen 134-1 bis 134—η an Wiedergabeverstärker 136-1 bis 136-n angeschlossen,

die ihre jeweiligen Eingangssignale auf einen bestimmten Pegel verstärken. Die Verstärker 136-I bis 136-n sind jeweils durch Leitungen I38-I bis 138-n an Daten-Auslese-Schaltungen 14-0-1 bis 140~n angeschlossen, wobei die verstärkten Signale einzeln durch das NRZI-System demo-

duliert werden und daraufhin ausgelesen werden. Zum Auslesen der Daten kann der in Fig. 3 gezeigte Amplituden-Detektor verwendet werden, um die Amplituden der Signale zu ermitteln, so daß Taktpulse zun Datenauslesen, wie.

_a0 sie in Fig. 2e gezeigt sind, durch Selbst-Taktgeben erzeugt werden.

Die Daten-Auslese-Schaltungen 14-0-1 bis 140-n sind mit einer Code-Fehler-Korrekturschaltung 144- über Leitungen 142-1 bis 142-n verbunden. Z.B. auf der Basis des •Prüfcodes CRCC verarbeitet die Code-Fehler-Korrekturschaltung 144 die Eingangsdaten der Leitung 142 und ermittelt

und. korrigiert einen Codefehler. Die Code-Fehler-Eorrekturschaltung 144 ist über eine Leitung 146 an eine lekoder-Schaltung 148 abgeschlossen, die die fehlerfreien Jäten entschlüsselt. Daher entspricht das Entschlüsseln "Lei der Üekodierschalturi^ 148 dem Verschlüsseln "bei der I'Iodierschaltung 112. Die entschlüsselten Daten stimmen nit denjenigen digitalen Daten überein, die der Kodierschaltung 112 zugeführt werden. Zusätzlich zum Kodierer 112 stellt die Dekodierschaltung 148 ein weiteres charakteristisches Teil der vorliegenden Erfindung dar, und ■wird nachfolgend beschrieben.

Der Dekodierer 148 ist mittels einer Leitung I50 an einen Digital-Analog-Wandler oder D/A-Wandler 152 ange-¹^ schlossen, der seinerseits über eine Leitung 154· an ein Ir-terpolationsfilter 156 angeschlossen ist, das über eine Leitung 148 an eine Äusgangsklemme 160 angeschlossen ist. Das entschlüsselte Signal wird in ein Analogsignal durch den D/A-V/andler 152 umgewandelt, woraufhin ^w die Hochfrequenzbestandteile dieses Signales durch den JiIter 156 entfernt v/erden.

Die Bauweise und Anordnung der bisher beschriebenen Schaltungsteile mit Ausnahme der Eodierschaltung 112

und der Dekodierschaltung 148 sind dem Fachmann bekannt und v/erden nicht näher erläutert.

Detailr. der Kodier schaltung 112 und der Dekodier schaltung 148 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die _

jdig. 9;t und 9b beschrieben. Die dargestellte Bauweise bezieht sich auf einen Fall, bei dem sowohl der A/D-rt'ar.dler 108 als auch der D/A-Wandler 152 in der Zweier-I'Ior:.pleinent-Betriebsweise arbeiten.

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Bezugnehmend auf Fig. 9a wird die Kodierschaltung, die hier mit dem Bezugs ζ eichen 200 bezeichnet, ir.t, von dem ' A/D-Wandler 108 über Leitungen 102-1 bis 102-k jeweils mit Daten der Datenbits BDI-BDk versorgt. Bei diesen Datenbits BDI bis BDk ist das Bit BDI das TISB (höchstwertige Bit) und das Bit BDk das LSB (niederwertigste Bit). Die Date in dem Datenbit BDI ist über die Leitung 202-1 mit einer Leitung 204 verbunden, die direkt zum Äußeren der Kodierschaltung 200 führt. Die Daten in. dem

^ Datenbit BDI sind ebenso an einen Inverter 206 über eine Leitung 202-1 angeschlossen. Die anderen Leitungen 202-2 bis 202-k sind jeweils an Exklusiv-ODER-Gatter 208-2 bis 208-k, die jeweils zwei Eingänge haben, angeschlossen, so daß die Daten in den Datenbits BD2 bis BDIc jeweils den XOR-Gattern (Exklusive-ODER-Gattern) 208-2 bis.208-k zugeführt werden. Der Inverter 206 ist über eine Leitung 210 mit den XOR-Gattern 208-2- bis 208-k verbunden, so daß die Date in dem Datenbit BDI invertiert wird und den XOR-Gattern 203-2 bis 208-k zugeführt 20

wird. Die Leitung 204 und die Ausgänge der XOR-Gatter 208-2 bis 208-k sind gemeinsam mit der Schaltung 116 zur Erfassung und Korrektur eines Codefehlers verbunden, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.

Ih der Fig. 9b ist der Dekodierer, der hier mit dem Bezugszeichen 220 bezeichnet ist, über die Leitungen 222-1 bis 222-k an die Code-Fehler-Korrekturschaltung 144 angeschlossen, die in Fig. 8 dargestellt ist« Von diesen

₃q Leitungen 222 ist die Leitung 222-1 direkt mit einer Leitung 224 verbunden, während die Leitungen 222-2 bis 222-k jeweils an XOR-Gatter 226-2 bis 226-k mit zwei Eingängen angeschlossen sind. Die Leitung 222-1 ist ebenso.an einen Inverter 228 angeschlossen, der seinerseits über eine Leitung 230 mit den XOR-Gattern 226-2 bis 226-k verbunden ist. Die Date in dem Datenbit BDI

wird über eine Leitung 22.¹V geliefert, während die Daten in den anderen Bits Biii bic BDk jeweils durch Leitungen 232-2 bis 232-k geliefert werden. Man kann in Fig. 9b sehen, daß die Datenbits BDI bis BDk die digitalen Daten darstellen, die an den D/A-Wandler 152 angelegt werden, wobei das Datenbit BDI das höchstwertigste und Datenbit BDk das niedrigwertigste Datenbit ist.

Mit einem derart aufgebauten Kodierer 200 wird der Wert des Datenbits BDI, welches das höchstwertigste ist, in den digitalen Ausgangsdaten des A/D-Wandlers 108 unverändert beibehalten. Andererseits wird jedes der Datenbits BD2, das das zweithöchstwertigste ist, bis BDk in ein Exklusiv-ODER der invertierten Fassung des logischen Wertes des höchstwertigsten Bits und des logischen Wertes des Datenbus gewandelt. Die Umwandlung durch die Dekodierschaltung 220 ist derart, daß der logische Wert des höchstwertigsten Bits der digitalen Eingangsdaten

beibehalten wird, daß jedes Datenbit, vom zweithöchst-20

wertigsten bis zum niedrigwertigsten Bit in einen logischen Wert umgeformt wird, der das Exklusiv-ODER der invertierten Fassung des logischen Wertes des höchstwertigsten Bits und des logischen Wertes des Datenbits ^ist*

Die Anzahl der EINSER, die in dem Ausgangs-Datenzug des A/D-Wandlers 108 enthalten sind, sind der Darstellung von Fig. 4- zu entnehmen. Das höchstwertigste Bit bzw. das Datenbit BDI wird SIlJS sein, wenn das Eingangssignal des A/D-Wandlers 108 eine positive Spannung ist und NULL sein, wenn es eine negative Spannung ist. Daher dient das höchstwertigste Bit als Vorzeichenbit, das das Vorzeichen des ßtinasignals oder eines ähnlichen Eingangssignales anzeigt.

Die Betriebsweise der Kodierschaitung 200 und der Dekodierschaltung 220 wird nachfolgend beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die Bits der Ausgangsdaten von den Leitungen 2ΟΊ-, 212-2 bis 212-k der Kodier-Schaltung 200 mit CDI bis CDk bezeichnet. Die Ausgangsdatenkette des A/D-Wandlers 108 enthält annahmegemäß ■ Bits.

Wenn der Datenausgang des A/D-Wandlers Ί08 eine dezimale iiQii j__s.^ _wag £_en Zustand eines fehlenden Signals bezeichnet, sind alle Datenbits BDI bis BD14- binäre MJLLEN, wie in Pig» 10a dargestellt ist. Wenn die MJLL des höchstwertigsten Datenbits BDI der Kodierschaltung 200 zugeführt wird, so gelangt die MJLL durch diese ohne jegliche Umwandlung hindurch. Daher ist das Datenbit CDI des Ausganges eine SfULL, v.de in Fig. 10b gezeigt ist. Inzwischen berechnet das XOJ.-Gatter 208-2 das Exklusiv-ODER für seine beiden Eingänge, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Wenn die Eingänge ? und Q, mitein-

ander übereinstimmen, liefert das XOR-Gatter 208-2. eine ■logische MJLL als Ausgangssignal. Anderenfalls ist das Ausgangs Signal eine logische ELTiS. In desi betreffenden Ausführungsbeispiel ist der Ausgang des XOR-Gatters 208-2

eine logische EIIiS, wie in dem Datenbit CD2 von Fig. 10b 25

bezeigt ist, da die Eingänge des XOR-Gatters 208-2 MJLLEE in dem Datenbit BD2 und EIIiS, also die invertierte Fassung der MJLL in dem Datenbit BDI sind. Die anderen XOE-Gatter 208-3 bis 208-14 führen die gleiche Be-

_on rechnung aus, was dazu führt, daß EINSER in allen Daten-ου

bits CD3 bis CD14 erscheinen, wie"es in Fig. 10b gezeigt ist. .

Daher be\d.rkt die Kodierschaltung 200 gemäß der vorlie- · genden Erfindung, daß die Datenkette 13 EIL⁷SER enthält, auch wenn kein Signal anliegt, was für ein Selbst-Takt-. geben ausreicht.

Uotux dor Datenausgang; der, Α./D-Wandlers 103 den dezimalen Wert "2" hat, sind alle Datenbito eine EII-IS, mit Ausnahme des Datenbits BOI5? daß ein Bit höher ist als dan Datenbit BEI'!· bzw. das niedrigstwertigste Bit. Dies ist in Fig. 10c dargestellt. Beim Empfang der digitalen Daten liefert der Kodierer 200 direkt eine IiIJLL für das Datenbit BDI bzw. das höchstwertigste Datenbit, so daß das Datenbit CDI des Ausganges eine ITOLL ist, wie es in Jig. 1Od dargestellt ist. Das XOR-Gatter 208-2 empfängt die HOIL des Datenbits BD2 und die EIES, die durch den Inverter 206 durch Invertieren der FÜLL des Datenbits BE^-I geliefert wird. Als Ergebnis hiervon ist der Ausgang des Gatters 208-2 oder des Datenbits CD2 eine EIES, wie es in Pig. 1Od dargestellt ist. Andererseits sind die Eingangssignale des XOR-Gatters 208-13 eine EIlTS des Datenbits BDI3 -und eine EINS von dem Inverter 206, so daß der Ausgang dieses Gatters oder das Datenbit GDI3 eine ITJLL ist, wie in Pig. 1Od dargestellt ist.

Auf diese Weise wird die digitale Date» die üblicherweise nur eine einzige EIIiS enthält, derart kodiert, daß sie zwölf EIESER gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.

Wenn der Datenausgang des A/D-Wandlers 103 den dezimalen Viert "-2" hat, sind alle Datenbits EIESER, wie in der Fig. 1Oe dargestellt ist, mit der Ausnahme des Datenbits BD14, bzw. des niedristwertigsten Bits, das NULL ist- Wenn derartige Daten an die Kodierschaltung 200 angelegt werden, passiert die EINS des Datenbits BDI oder des höchstwertigsten Datenbits diese Schaltung ohne ,jegliche Veränderung, so daß die EZ'3 in dem Ausgangsdatenbit CDI erscheint, wie in Fig. 1Of dargestellt ifjt. Dor Ausgang des XOR-Gatters 208-2 "bzw. des Daten-

bits -CD2 enthält eine EINS, wie in Fig. 1Of dargestellt ist, da das XOR-Gatter 208-2 eine EINS des Datenbits BD2 einerseits und andererseits die invertierte Fassung der ITULI/ des Datenbits BEH empfängt. Wiederum wird eine ähnliche Betriebsweise durch die anderen XOR-Gatter 208-3 his 208-13 ausgeführt, was zu einer Datenkette von EINSERN der Datenbits CD3 bis CDI3 führt, wie in Fig. 1Of dargestellt ist. Unterdessen empfängt das XOR-Gatter 208-14- die NULL-Ausgangssignale des Datenbits BDI 4- und des Inverters 206 und erzeugt an seinem Ausgang bzw. als Datenbit CD14- eine NULL, wie in Fig..10f dargestellt ist.

Während die Anzahl der EINSER des Systemes nach dem Stand der Technik in der gerade beschriebenen Situation dreizehn war, was für den Zweck des Selbst-Taktgebens ausreichte, schafft die Kodier-Betriebsweise, die der vorliegenden Erfindung zu eigen ist, ein wünschenswertes Selbst-Talctgeben, ohne die Anzahl der EINSER

' . ,

zu vermindern.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die der graphischen Darstellung von Fig. 4- entspricht, und zeigt die

Anzahl der EINSER in den kodierten Daten des Ausgangs-25

Signales des Kodierers 200. Wenn man die Fig. 4- und

vergleicht, so wird klar, daß die Verwendung des Kodierers 200 für die Verarbeitung der Ausgangsdaten in der Zweier-Komplement-Betriebsweise des A/D-Wandlers ■ _Ort 108 die Anzahl der EINSER in den Ausgangsdaten des Kodierers 2Ö0 bei und im Bereich der dezimalen "0", d.h. bei Vorliegen keines Signales, erhöht.

Daher verwendet das oben beschriebene Ausführungsbeiog spiel den Kodierer 200, um den Code des digitalen " Datenausganges des A/D-Wandlers 103 umzuwandeln, der

-p-tfi- 3304A47 in (3er Zv/eier-Komplement-Schreibweise verarbeitet ist. Daraufhin ist das L"RZ I-Modul at ions syst em dazu geeignet, die digitalen Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufzunehmen. Eine derartige Vorgehensweise gewährleistet ein gutes Selbst-Taktgeben bei der Datenwiedergabe, selbst wenn das in digitaler V/eise aufgenommene analoge Signal eine Stimme, eine Musik oder ein ähnliches Signal des hörbaren Frequenzbereiches ist, welches eine wesentliche Zeitdauer im signalfreien · Zustand enthält, bzw. Signale mit niedrigem Pegel enthält. Das analoge Signal kann lediglich durch Entschlüsseln der digitalen Daten mit der Dekodierschaltung 220 wiedergegeben werden, die die in Fig. 9"b dargestellte Bauweise hat, wobei daraufhin die entschlüsselten Daten mit dem D/A-Wandler 152 umgewandelt werden.

Wiederum bezugnehmend auf Fig. 6 werden die logischen V/erte der Datenbits CD1, CD2,...CD14, die in den Fig.10b, 1Od und. 1Of dargestellt sind, der Fehler-Erfassung/

Korrektur-Codeadditions-Schaltung 116 als digitale Daten zugeführt und dabei mit einem CECC-Prüfcode oder einem ähnlichen Fehler-Erfassungs/Korrektur-Code aufaddiert. Das Ausgangssignal der Schaltung 116 gelangt

durch den HRZI-Modulator 120 und den Aufnahmeverstärker 25

124 zu dem Aufnahmetonkopf 128, um auf das magnetische Tonband I30 geschrieben zu werden.

Zur Datenwiedergabe erzeugt jeder Wiedergabetonkopf 132 _go ein Signal, das der aufgenommenen Date entspricht, wobei der Verstärker I36 das Ausgangssignal des Tonkopfes 132 verstärkt und wobei daraufhin die Daten-Lese-ochaltung 140 die Daten ausliest. Die Codefehler-Korrekturschaltung 144 erfaßt und korrigiert jegliche Fehler aufgrund von "drop-out" in den Daten oder einer ähnlichen Störung, bevor sie die gelesenen Daten ausgibt. Diese Daten sind identisch zu den logischen Werten der Datenbits CDI bis CD14.

Die Dekodierschaltung 220 arbeitet in der nachfolgend beschrieoenen Weise. Die Fig. 10g zeigt die digitale Date, die dem dezimalen Wert "2" entspricnt, und der als Ausgangssignal der Codefehler-Korrekturschaltung 144-erscheint. Die digitale Date der Fig. 10g ist identisch zu der Date in den Datenbits CDI bis CD14- von Fig. 1Od. Bei Versorgung mit dieser digitalen Date läßt die' Dekodierschaltung 220 die InULL des Datenbits CDI bzw. des höchstwertigsten Datenbits direkt durch, so daß das Datenbit BJD1 eine FUTjL wird, v:ie es in Fig. 10h gezeigt ist. Das XOR-Gatter 226-2 empfängt EIiBER, von denen eine EINS das Datenbit CD2 und die andere die invertierte Fassung der MJLL des Datenbits CDI bzw. des höchstwertigsten Datenbits ist. Daher ist das Ausgangs-signal des XOR-Gatters 226-2 bzw. das Datenbit BD2 eine KULL, wie in Fig. 10h dargestellt ist. Sine ähnliche Betriebsweise geschieht in den ZOR-Gattern'226-3, 226-4-, ..., 226-12, 226-14-, so daß alle Datenbits 3D3, BD4-,..., BDI2, BDI4· NULL werden, wie in Fig. 10h gezeigt ist.

Andererseits empfängt das XOR-Gatter 226-13 die NULL des Datenbits CE13 und die EIIiS von dem Inverter 228, so daß sein Ausgang bzw. das Datenbit BDI3 NULL wird, wie in Fig. 10h dargestellt ist.

Wie man in Fig. 10c und 10h sieht, werden, die durch die Kodierschaltung 200 verschlüsselten Daten, durch die Dekodierschaltung 220 entschlüsselt.

Wie obig ausgeführt wurde, enthält ein Signal des hörbaren Frequenzbereiches eine wesentliche Zeitdauer ohne Signal und/oder mit niedrigem Signalpegel. Daraus folgt, daß der logische Wert eines jeden Bits des Datenausganges des A/D-Wandlers 108 häufiger eine EINS bei ge niedrigen Bits nahe des niedrigstwertigsten Bits wird als bei den höheren Bit:; in dev Nähe des höchstwertig-

-; -30- 330U47

at α ι ιύΐι·. Unter die rs em G e is ic nt spunk t können die Kodierschal tun;;; 200 und die üekodierschaltung 220, die in Fig. 9a und 9b gezeigt sind, folgendermaßen in ihrer

Bauweise vereinfacht werden.
5

Bei dem in Fig. 9a gezeigten Kodierer 200 werden XOR-Gatter in direkter Übereinstimmung mit allen Ziffern der Ausgangsdaten des A/D-Wandlers 108 verwendet, beginnend it it dem höchstwertigsten Bit bis hin zum niedrigst-10

wertigsten Bit. Ih ähnlicher Weise sind in der Dekodierschaltung 220 von Fig. 9b XOR-Gatter für jedes Bit der Eingangsdaten für den D/A-Wandler 152 vorgesehen., und zwar von der Ziffer, die nahe dem höchstwertigsten

Bit liegt, bis hin zum niedrigstwertigsten Bit. Bei 15

einer einfacheren Bauweise können die XOR-Gatter, die den Ziffern zugeordnet sind, die nahe am niedrigstwertigsten I!it liegen, unter einem speziellen Prinzip fortgelassen werden, ohne die vorher diskutierten herausragenden Wirkungsweisen zu berühren. Ih diesem Fall sollten selbstverständlich beim Kodierer 200 und beim Dekodierer 220 die gleichen XOR-Gatter fortgelassen werden.

Bezugnehmend auf die Fig. 13a und 13b wird ein verändertes Ausführungsbeispiel der Kodierschaltung 112 und der Dekodierschaltung 148 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel bezeichnen identische Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel identische Bauelemente»

In der Fig. 13a ist dargestellt, daß die Ivodierschaltung 300 eine Mehrzahl von Ihvertern 302-2, 302-4,... enthält. Die Leitungen 202-1, 202-3,... sind direkt

mit den Leitungen 204, 212-3, verbunden, so daß die

Datenbitr, BDI, BD2, ohne Umwandlung von der Kodierschaltun:¹; 3OO ausgegeben werden. Die Leitungen 202-2,

202-4,.,.sind jeweils an Inverter 302-2, 302-4,...angeschlossen, die wiederum jeweils an Leitungen 212-2, 212-4,.. .angeschlossen sind. Daher werden die Datenbits SD2, BD4-,.. .einzeln durch den Kodierer 300 invertiert.

In der Fig. 13b ist gezeigt, daß eine Dekodierschaltung 310 eine Mehrzahl von Invertern 312-2, 312-4,... in Übereinstimmung mit der Kodier schal tung 300 enthält. .Die Leitungen 222-1, 222-3,·.-sind jeweils direkt an den Leitungen 224, 232-3?··.angeschlossen, wobei die Datenbits CDI, CD3,...ohne Umwandlung von der Demodulatorschaltung 310 herausgegeben werden. Die Leitungen 222-2, 222-4,...sind jeweils mit den Invertern 312-2,· 312-4,...verbunden, die ihrerseits mit den Leitungen 232-2, 232-4,...verbunden sind. Daher werden die Daten der Datenbits CD2, CD4-,.. .durch die Eodierschaltung invertiert und wiederum durch die Dekodierschaltung invertiert.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13a und 13b wurde im Hinblick auf die Tatsache entwickelt, daß die auftretende Frequenz an ITULLERN in den digitalen Daten bei den höheren Bits höher ist als bei den niedrigeren Bits, und zwar aufgrund der Zeitdauer mit fehlendem Signal und/oder niedrigem Signalpegel. Daher'erleichtert ein Invertieren der oberen Bits, um aus einer NULL eine EINS zu machen, die Betriebsweise des Selbst-Taktgebens. Die Anordnung in Fig. 13a und 13b sei allerdings nicht beschränkend aufzufassen. Die Grundidee 30

liegt darin, daß Inverter derart angeschlossen werden sollen, daß sie den logischen Wert in wenigstens einem von ausgewählten oberen Bits in der Nähe des höchstwertigsten Bits der digitalen Date invertieren.

i'V):',U{s£K-'hiri(irid auf die Fig. 14a und 14b sowie 15a und 15c wird ein andeiOo Aurjf ührungsbeispiel der Kodierschaltung 112 und der Dekodierschaltung 148 beschrieben, das in dein Fall anwendbar ist, bei dem ein analoges Signal in ein digitales Signal in einer verschobenen binären Betriebsweise umgewandelt wird, d.h. wenn sowohl der Α/ΰ-Wandler 108 als auch der D/A-Wandler 152 in der verschobenen binären Betriebsweise arbeiten. In diesem Ausführungsbeispiel werden die gleichen Bauelemente wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, so daß deren Beschreibung fortgelassen werden kann.

In den Fig. 14a und 14b sind die Inverter 206 und 228, die in Fig. 9a und 9h dargestellt sind, fortgelassen. Die Fig. 15a bis 15c bezeichnen verschiedene Reihen von Datenbits, die in der versetzten binären Betriebsweise digitalisiert sind. Die in der Fig. 15a bezeigte Date entspricht dem dezimalen Wert "10" und unterschei-

det sich von der Date in der Zweier-Komplement-Darstellung von Fig. 10a dadurch, daß sie eine EIHS in dem Datenbit BDI bzw. in dem höchstwertigsten Datenbit enthält. Die in Fig. 15b dargestellte Date entspricht dem dezimalen Wert "2" und unterscheidet sich von der ent-

sprechenden Date in der Zweier-Komplement-Darstellungsweise von Fig. 10c dadurch, daß sie eine EIES in. ihrem höchstwertigsten Bit BDI enthält. Die in Fig. 15c dargestellte Date zeigt den dezimalen Wert "-2" und unterscheidet sich von der entsprechenden Date in der Zweier-Komplement-Schreibweise von Fig. 1Oe dadurch, daß sie eine NULL in ihrem Datenbit BDI bzw. in ihrem höchstwertigst on Datenbit enthält. Kurz gesagt ist der logische V/erb des höchstxtfertigsten Datenbits (MSB) in der

Q₅ versetzten bzw. verschobenen binären Betriebsweise der inverse Wert zu dem in der Zweier-Komplerient-Darstellungüweise. Aus diesem Grund sind die Inverter 206 und 2?8 fortgelassen, wie es in den Fig. 14a und 14b dargestellt ist.

330U47

Wie oben "beschrieben ist, hat ein Datenzug eines Ausgangssignales eines A/D-Wandlers, der in der verschobenen binären Betriebsweise arbeitet, IiULLER bei allen Bits, wenn die analoge Eingangssignal spannung dem völlig negativen Skalenwert entspricht. Die digitalen Ausgangsdaten sind in allen ihren Bits eine EINS, wenn die analoge Singangssignalspannung den positiven äußeren Skalenwert entspricht. Weiterhin sind die Ausgangssignaldaten' beim höchstwertigsten Bit eine EINS und logische NULLER bei allen anderen Bits, wenn die Spannung 0 Volt beträgt. Daher ist die A/D-und D/A-Wandlung in der verschobenen bzw. versetzten binären Betriebsweise vorteilhaft gegenüber der A/D- und D/A-Wandlung in der Zweier-Komplement-Betriebsweise unter dem

¹^ Aspekt des Selbst-Taktgebens während der V/iedergabe, da das digitale Signal notwendigerweise eine EINS selbst dann enthält, wenn das analoge Signal 0 Volt ist. Allerdings ist auch die Anzahl der ΞΙΙΙ5ΞΗ in den digitalen Daten während der verschobenen binären Betriebsweise in der Nähe von + 0 Volt des analogen Signals gering, wie dies auch der Fall war bei der Zweier-Komplement-Betriebsweise .

Die Ausführungsbeispiele nach den Mg. 14-a und 14-b stimmen in ihrer Betriebsweise mit der der Ausführungsbeispiele der Fig. 9a und STb überein, abgesehen davon, daß sie die Operation direkt auf den logischen Wert der Datenbits BD1 und CDI ausführen.

Wahrend die vorliegende Erfindung bezüglich einer positiven Logik gezeigt und beschrieben wurde, bei der der Signalpegel in Reaktion auf eine EINS umgedreht wird, ist die vorliegende Erfindung auch auf eine negative

Logik anwendbar, bei der der Si.gnaloer;el in Reaktion ob

auf eine NULL umgedreht wird, wie ir; i^rig. 16 dargestellt ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein stabiles Selbst-Takt^eben mit Hilfe einer einfachen Schaltung und ermöglicht 'es dabei, das NRZ I-Modulat ions system zu verwenden , das zur Aufzeichnung von Daten auf oder zur Wiedergabe von Daten von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium wünschenswert ist. Dieses System erlaubt in vorteilhafter Weise eine Steigerung in der Aufzeichnungsdichte.

Verschiedene Veränderungen sind für den Fachmann in Kenntnis der Lehre der vorliegenden Erfindung ohne Abweichen vom Schutzbereich der Erfindung möglich. Z.B. kann das magnetische Aufzeichnungsmedium eine magnetische Trommel, eine magnetische Scheibe oder

ein ähnliches Gerät anstelle des magnetischen Tonbandes sein, das gezeigt und beschrieben wurde. Eine andere mögliche Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt in der übertragung der digitalisierten Fassung eines Signales im hörbaren Frequenzbereich, wie z.B. eines Stimmsignales oder eines Musiksignales, zu einem anderen System oder einer anderen Anschlußeinheit. Die Bauweise der Kodiereinrichtung und der Dekodiereinrichtung, die gezeigt und beschrieben wurde, kann durch eine.

andere gewünschte Bauweise insoweit ersetzt vrerden, 25

als die "wahren" Bits in ihrer Anzahl erhöht werden können, wie in Fig. 12 dargestellt ist.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Λ.) ' Ein magnetisches Aufzeichnungsverfahren, bei dem digitale Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium nach der Modulation der digitalen Daten durch das ITRZI-System (Non-Return-to-Zero Inverted) aufgezeichnet werden und bei dem die modulierten Daten von dem Aufzeichnungsmedium in zeitlicher Übereinstimmung mit einem magnetischen Flußwechsel gelesen werden, der durch die auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Daten verursacht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

a) Kodieren der digitalen Daten vor der NRZI-Modulation, um wenigstens einen Teil der "falschen" Bits, die in den Oaten enthalten sind, in "wahre"

Bits umzuwandeln; und

b) Demodulieren der KRZI-modulierten Daten, die von dem Aufzeichnungsmedium (130) gelesen sind, -und

daraufhin Dekodieren der demodulierten Daten. 5

2. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet , daß die digitalen Daten in der Zweier-Komplement-Art dargestellt sind.

3. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verfahrensschritt (a) den Verfahrensschritt des Beibehaltens des höchstwertigsten Bits der digitalen

Daten enthält, während ein logischer Wert von jedem 15

der anderen Bits vom zweithöchstwertigsten Bit bis zum niedrigstwertigsten Bit umgewandelt wird, indem die Exklus^-ODEß-liUnktion aufgrund eines logischen Wertes erhalten wird, der die invertierte Fassung des

2Q logischen Wertes des höchstwertigsten Bits ist, und daß der Verfahrensschritt (b) den Schritt des Beibehaltens des höchstwertigsten Bits der modulierten, digitalen Daten beinhaltet, während die umgewandelten logischen Werte von jedem der anderen Bits vom zweithöchstwertigsten Bit bis zum niedrigstwertigsten Bit riick-umgewandelt werden, indem die Exklusiv-ODER-Funktion auf der Basis eines logischen Wertes, der die invertierte Passung des logischen Wertes des höchstwertigsten Bits ist, erhalten wird.

4-. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Verfahrensschritt (a) den Schritt des Auswählens einiger Bits der digitalen Daten und des Umwandeins der logischen Werte dieser ausgewählten Bits enthält, und daß der Verfahrensschritt (b) den Verfahrens-Gchritt des Rück-Umwandeins der logischen Werte dieser

■Ό"

• ψ · *

ausgewählten Bits von allen deinodulierten digitalen Daten enthält.

5· Magnetisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die digitalen Daten' in der verschobenen binären Art (offset "binary mode) dargestellt sind.

6. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß der Verfahrens schritt (a) den Verfahrens schritt des ■ Beibehaltene des höchstwertigsten Bits der digitalen Daten enthält, während der logische Wert von jedem der anderen Bits vom zweithöchstwertigsten Bit bis zum niedrigstwertigsten Bit umgewandelt wird, indem die Exklusiv-ODER-Funktion auf der Basis des logischen Wertes des höchstwertigsten Bits erhalten wird, und daß der Verfahrens schritt (b) den Verfahrensschritt.

des Beibehaltene des. höchstwertigsten Bits ier demo-

dulierton digitalen Daten beinhaltet, während die umgewandelten logischen Werte von jedem der anderen Bits vom zweithöchstwertigsten Bit bis zum niedrigstwertigsten Bit rück-umgewandelt werden, indem die

Exklusiv-ODER-Punktion auf der Basis eines logischen 25

Wertes des höchstwertigsten Bits erhalten wird.

7· Magnetisches Aufzeichnungsverfahren nach An- · spruch 5i dadurch gekennzeichnet , daß

_.. der Verfahrens'schritt (a) den Verfahrensschritt des Auswählens einiger Bits der digitalen Daten und des Umwandeins der logischen Werte dieser ausgewählten Bits enthält, und daß der Verfahrens schritt (b) den · Verfahrensschritt des Bück-Umwandelns der logischen

O₅ Werte dieser ausgewählten Bits von allen' demodulierten Daten enthält. · .

ö. Mnr;riobiüchon Aufzeichnungsvorfahren nach Anspruch Ί oder 7i dadurch gekennzeichnet , daß die Mehrheit der ausgewählten Bits obere Bits sind.

9· Magnetinches Aufzeichnungsgerät, bei dem digitale Daten auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium nach deren Modulation durch das HRZ 1-SyStem aufgezeichnet werden und von dem Aufzeichnungsmedium in zeitlichem Zusammenhang mit dem magnetischen ITußwechsel gelesen werden, der durch die auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Daten verursacht wird, gekennzeich net durch

a) eine Kodiereinrichtung (112) zum Kodieren der

digitalen Daten vor der KRZI-Mbdulation, um

wenigstens einen Teil der in den digitalen Daten enthaltenen "falschen" Bits in "wahre" ' Bits umzuwandeln; und durch

b) eine Dekodiereinrichtung zum Demodulieren der ERZI-modulierten Daten, die von dem Aufzeichnungsmedium (130) gelesen sind, und zum anschließenden Dekodieren der durch die Kodiereinrichtung (112) kodierten Bits.

10. Magnetisches Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 9» ■ dadurch gekennzeichnet , daß die digitalen Daten in der Zweier-Komplement-Art dargestellt sind.

11. Magnetisches Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kodiereinrichtung (112, 200) eine Einrichtung (204, 206, 208) enthält, um das höchstwertigste Bit der digitalen Daten unverändert beizubehalten und um einen logischen Wert von jedem der anderen Bits vom zweithöchstwertigcten Bit bis zum niedrigstwertigsten Bit umzuwandeln,

indem die Exklusiv-ODEli-Funiction auf der Basis eines logischen Wertes erhalten wird, der die invertierte Fassung eines logischen V/ertes des höchstwertigsten Bits ist, und daß die Dekodiereinrichtung (143, 220) eine Einrichtung (224, 226, 228) enthält, um das höchstwertigste Bit der demodulierten digitalen Daten beizubehalten, und um den umgewandelten logischen Wert von jedem der anderen Bits vom zweithöchstwertigsten Bit bis zum niedrigstwertigsten Bit rück-umzuwandeln, *0 indem eine Exfelusiv-ODER-Funlction auf der Basis eines logischen Wertes erhalten wird, der die invertierte Passung des logischen Wertes des höchstwertigsten Bits ist.

12. Iiagnetisch.es Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die !Codiereinrichtung (112, 500) eine Einrichtung (204, 212, 302) zum Auswählen von einigen Bits der digitalen Daten und

zum Invertieren der logischen Werte der ausgewählten 20

Bits enthält, und daß die Dekodiereinrichtung (148, 3^0) eine Einrichtung (224, 232, 312) zum Hick-UmwändeIn der logischen Werte der ausgewählten Bits von allen demo-' dulier.ten digitalen Daten enthält.

13· Magnetisches Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die digitalen Daten in der verschobenen binären Art (offset binary mode) dargestellt sind.

14, Magnetisches Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet , daß die Kodiereinrichtung (112, 208, 400) eine Einrichtung (204, 208, 210) zum Beibehalten des höchstwertigsten .Bits der gg digitalen Daten und zum umwandeln des-logischen Werteo von jedfiia der anderen Bits vom zweitUöchotworti£ston

BH; b.i.r; zum üicdri^ütwcirtiiyiten Bit enthält, indem die Exklusiv-OÜilii-FurL-rtion auf der Basis eines logischen Wertes des höchstv:ertigsten Bits erhalten wird, und daß die Dekocliereiirrichtung (148, 226, 410) eine Einrichtung (224, 226, 2JO) zum Beibehalten des höchstwertigsten Bits der demodulierten digitalen Daten und zum .Rück-Umwände In der umgewandelten logischen Vierte von jedem der anderen Bits vom: zweithöchstwertigsten Bit bis zum niedrigstwertigsten Bit enthält, indem. die Exklusiv-ODER-Funktion auf der Basis des logischen Wertes des höchstwertigsten Bits erhalten wird.

15· Magnetisches Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daB die Eodiereinrichtung (112, 300) eine Einrichtung (204, 302, 212) zum Auswählen einiger Bits der digitalen Daten und zum Umwandeln der logischen Werte der ausgewählten Bits enthält, und da2 die Dekodiereinrichtung (148, 3ΊΟ) eine Einrichtung (224, 312, 232) zum Sück-Umwandeln

der logischen Werte der ausgewählten Bits der demodulierten Daten enthält.

16. Magnetisches Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 12

oder 15? dadurch gekennzeichnet , daß 25

die Mehrheit der ausgewählten Bits obere Bits sind.