FI74565C - Foerfarande foer kodning av en sekvens av binaera databitar till en sekvens av binaera kanalbitar. - Google Patents

Description

74565

Menetelmä binääristen tietobittien sarjan koodaamiseksi binääristen kanavabittien sarjaksi A. Keksinnön tausta 5 A(1) Keksinnön ala Tämä keksintö kohdistuu menetelmään binääristen tieto-bittien sarjan koodaamiseksi binääristen kanavabittien sarjaksi, joka tietobittien sarja on jaettu toisiaan seuraavik-si ja peräkkäisiksi lohkoiksi, joista kukin sisältää m tie-10 tobittiä, ja jotka lohkot koodataan peräkkäisiksi kanavabi-tin lohkoiksi, missä (n^+n2)>m, kunkin näistä kanavabittien lohkoista sisältäessä n^ informaatiobitin lohkon sekä n2 erottelubitin lohkon niin, että informaatiobittien peräkkäisiä lohkoja erottaa kulloinkin toisistaan yksi erottelubit-15 tien lohko, ja jolloin kahta ensimmäistä tyyppiä, tyyppiä "1", olevaa peräkkäistä kanavabittiä erottaa toisistaan vähintäin d peräkkäistä ja toisiaan seuraavaa toista tyyppiä, "0" olevaa bittiä ja että peräkkäisten ja toisiaan seuraa-vien, toista tyyppiä olevien kanavabittien lukumäärä ei ole 20 suurempi kuin k. Keksintö kohdistuu edelleen modulaattoriin, joka toteuttaa menetelmän binääristen tietobittien sarjan koodaamiseksi binääristen kanavabittien sarjaksi. Lisäksi keksintö kohdistuu demodulaattoriin menetelmän mukaisesti koodattujen tietobittien dekoodaamiseksi, tallennusmate-25 riaaliin, jolla on informaatiorakenne, joka käsittää kanava-bittisolujen sarjoja, ja järjestelyyn tiedonsiirtokanavalta, erityisesti tallennusmateriaalilta saatujen informaatiobittien toistamiseksi.

Digitaalisissa tiedonsiirtojärjestelmissä tai magneet-30 tisissa ja optisissa tallennus/toistojärjestelmissä on siirrettävä tai tallennettava tieto yleensä symbolisarjän muodossa. Nämä symbolit muodostavat yhdessä (usein binäärimuotoisen) aakkoston. Sitä tapausta varten, jolloin kyseessä on binäärinen aakkosto (tämän selityksen loppuosassa tätä 35 aakkostoa edustavat symbolit "1" sekä "0"), voidaan tietty symboli, eli esimerkiksi "1", merkitä muistiin NRZ-koodin 74565 mukaisesti siirtymäkohtana kahden magnetointitilan tai fokuskohdan välillä magneettilevyllä, nauhalla tai optisella levyllä. Toinen näistä symboleista eli "0", merkitään muistiin tällaisen siirtymisen puuttumisena.

5 Seurauksena tietyistä järjestelmävaatimuksista ase tetaan käytännössä tiettyjä rajoituksia niitten symbolien sarjoille, joita kulloinkin saattaa esiintyä. Eräiden järjestelmien tarvitsee olla itsensä tahdistavia. Tämä merkitsee, että siirrettävien tai tallennettavien symbolien sar-10 jän tulisi omata riittävä määrä siirtymäkohtia, jotta aikaansaataisiin tästä symbolisarjasta kellosignaali, joka tarvitaan ilmaisua ja tahdistusta varten. Lisävaatimuksena saattaa olla, että tiettyjä symbolisarjoja ei saa esiintyä informaatiosignaalissa, koska nämä sarjat on tarkoitettu 15 erityistarkoituksia varten, esim. tahdistusta varten. Tah-dsitavan sarjan jäljittely informaatiosignaalin avulla poistaisi tahdistavan signaalin yksikäsitteisyyden ja tämän seurauksena sen soveltuvuuden tätä tarkoitusta varten. Edelleen voidaan haluta, että siirtymät eivät seuraa liian 20 lähellä toinen toistaan, jotta rajoitettaisiin symbolien välistä interferenssiä.

Magneettisen tai optisen tallennuksen tapauksessa tämä vaatimus saattaa myös perustua tallennusmateriaalin in-formaatiotiheyteen, koska tallennusmateriaalin tietyllä 25 ennakolta määritellyllä kahden toisiaan seuraavan siirtymä-kohdan välisellä minimietäisyydellä voi minimiaikaväli (Tmin)» joka vastaa tallennettavaa signaalia, kasvaa, jolloin informaatiotiheys kasvaa samassa suhteessa. Myös tarvittava minimikaistanleveys (Bm^n) riippuu minimietäisyy-30 destä Tmin siirtymäkohtien välillä (Bmin=1/r (2Tmin^ *

Kun käytetään hyväksi informaatiokanavia, jotka eivät siirrä tasavirtaa, kuten yleensä on asianlaita magneettisilla tallennuskanavilla, johtaa tämä siihen vaatimukseen, että symbolisarjät informaatiokanavalla sisältävät pienim-35 män mahdollisen (mahdollisesti ei lainkaan) tasavirtakompo-nentin.

Il 3 74565 A(2) Aikaisemmin tunnettu teknikka

Ensimmäisessä kappaleessa kuvattua tyyppiä oleva menetelmä on jo aikaisemmin esitetty viitteessä, joka myöhemmin mainitaan kohdassa D(l). Tämä artikkeli kohdistuu 5 lohkokoodeihin, jotka perustuvat d-, k- tai (d, k)- rajoitettuihin q-järjestelmän mukaisiin symbolilohkoihin, näiden lohkojen tyydyttäessä seuraavat vaatimukset: a) d-rajoitus: kahta "l"-tyyppistä symbolia erottaa toisistaan vähintäin d peräkkäisen "0"-tyyppisen symbolin 10 sarja, b) k-rajoitus: maksimipituus peräkkäisten ^"-tyyppisten symbolien jonolle on suuruudeltaan k.

Esimerkiksi binääristen tietobittien sarja jaetaan toisiaan seuraaviin ja peräkkäisiin lohkoihin, jolloin kus-15 sakin on m tietobittiä. Nämä lohkot, kussakin m tietobit-tiä, koodataan n informaatiobitin lohkoiksi (n>m). Koska n>m, niitten yhdistelmien lukumäärä, joissa on n informaa-tiobittiä, ylittää tietobittien mahdollisten lohkojen lukumäärän (2m). Mikäli esimerkiksi asetetaan d-rajoitusvaati-20 mus lohkoille informaatiobittejä, joita halutaan siirtää tai tallentaa näitten 2m tietobittilohkojen kartoittaminen vastaaviksi 2m informaatiobitinlohkoksi (kaikista mahdollisista 2n mahdollisesta lohkosta) valitaan siten, että kartoittaminen toteutetaan ainoastaan sellaisiin informaatio-25 bittien lohkoihin, jotka tyydyttävät asetetun ehdon.

Viitteessä D(l) sivulla 439 olevassa taulukossa I esitetään kuinka monta erilaista informaatiobittilohkoa on olemassa riippuen lohkon pituudesta (n) ja asetetusta d-ehdos-ta. Täten on olemassa 8 informaatiobittilohkoa, joilla on 30 pituus n=4, kun ehtona on, että minimietäisyys d=l. Tämän

O

seurauksena tietobittilohkot, joilla on pituus m=3 (2=8 tietosanaa) voitaisiin esittää informaatiobittilohkoilla, joissa pituutena on n=4, jolloin kahta toisiaan seuraavaa "l"-tyyppistä symbolia näissä informaatiobittilohkoissa 35 erottaa toisistaan ainakin yksi "0"-tyyppinen symboli. Tätä esimerkkitapausta varten on koodaus tällöin (<-* osoittaa 74565 tietyn lohkon tulkistemista toiseksi lohkoksi ja päinvastoin) suoritettavissa seuraavasti: 000 '-> 0000 001 <--->0001 5 010'-->0010

Olit--\0100 100 t------>0101 loit---------->1000

Ilot------------>1001 10 11K------->1010

Kun yhdistetään informaatiobittilohkoja, ei kuitenkaan tietyissä tapauksissa ole mahdollista tyydyttää mainittua ehtoa (esimerkkitapauksessa d-rajoitusta) suorittamatta muitakin ylimääräisiä toimenpiteitä. Kyseisessä ar-15 tikkelissa ehdotetaan sisällytettävän erottelubittejä informaatiobittilohko jen väliin. Kun kyseessä on d-rajoitus riittää yhden rottelubittilohkon koodaaminen mukaan, joka lohko muodostuu d:stä "0"-tyyppisetä bitistä. Yllämainitussa esimerkkitapauksessa, jossa d=l, on tämän johdosta yksi 20 erottelubitti (yksi nolla) riittävä. Kukin kolmen tietobi-tin lohko koodataan tällöin käyttäen 5 (4+1) kanavabit-tiä.

Tällä koodausmenetelmällä on se haittapuoli, että pienten taajuuksien osuus (mukaanluettuna tasajännite) kana-25 vabittijoukon taajuuspektrissä on melko korkea. Eräs toinen haittapuoli on se, että koodaavat konvertterit (modulaattori ja demodulaattori), erityisesti demodulaattori, ovat monimutkaisia.

Mitä tulee ensimmäiseen haittapuoleen, tulisi todeta, 30 että viitejulkaisu D(2) osoittaa, että tasavirran epätasapaino (d, k)-rajoitetuissa koodeissa on supistettavissa kytkemällä kanavabittilohkot toisiinsa nk. invertoivien tai invertoimattomien liitososien avulla. Tällä tavoin toimittaessa valitaan hetkellisen kanavabittilohkon etumerkki ta-35 savirran epätasapainoon nähden siten, että edellisten kana-vabittilohkojen tasavirran epätasapaino pienentyy. Tässä ta-

II

74565 pauksessa on kuitenkin kyseessä (d, k)-rajoitettu koodi, jonka informaatiobittilohkot voidaan liittää toisiinsa joutumatta ristiriitaan (d, k)-rajotiuksen kanssa, niin että erottelubittien lisääminen (d, k)-rajoituksen takia ei ole 5 tarpeen.

(B) Yhteenveto keksinnöstä Tämän keksinnön kohteena on aikaansaada ensimmäisessä kappaleessa kuvattu menetelmä linääristen tietobittien sarjan koodaamiseksi binääristen kanavabittien sarjaksi, joka 10 menetelmä parantaa sen signaalin pientaajuusspektrin ominaisuuksia, joka saadaan näistä kanavabiteistä, ja joka menetelmä mahdollistaa yksinkertaisen demodulaattorin käytön.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettavissa siitä, että tämän menetelmän vaiheina: 15 1) muunnetaan lohkot, jotka sisältävät m tietobittiä, lohkoksi, joka sisältää n·^ informaatiobittiä, 2) muodostetaan mahdollisten kanavabittisarjojen joukko, kunkin sarjan sisältäessä vähintäin yhden lohkon in-formaatiobittejä ja yhden lohkon erottelubittejä, ja näi- 20 den mahdollisten sarjojen kunkin käsittäessä informaatiobittilohkot täydennettynä yhdellä mahdollisista erottelu-bittilohkojen bittiyhdistelmistä, 3) määritellään tasavirran epätasapaino kustakin mahdollisesta kanavabittisarjasta, jotka oli määritelty edel- 25 lisessä vaiheessa, 4) määritellään kutakin mahdollista kanavabittisar-jaa kohden erottelubittien lukumäärän ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten informaatiobittien lukumäärän, jotka ovat "0"-tyyppiä, ja jotka välittömästi edeltävät "1"- 30 tyypin bittiä, summa sekä erottelubittien lukumäärän ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten informaatiobittien lukumäärän, jotka ovat "0"-tyyppiä ja jotka välittömästi seuraavat "l"-tyypin bittiä, summa, joka "l"-tyypin bitti muodostaa osan yhdestä erottelubittilohkosta, sekä erotte-35 lubittien ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten "0"-tyyppisten informaatiobittien lukumäärän summa, jotka "0”- 74565 tyypin bitit välittömästi edeltävät ja seuraavat erottelu-bittilohkoa , 5) aikaansaadaan ensimmäinen ilmaisusignaali niitä kanavabittisarjoja varten, joiden edellisessä vaiheessa 5 määriteltyjen summien arvot ovat korkeampia kuin d, mutta eivät ole suurempia kuin k, 6) valitaan niistä kanavabittisarjoista, joille oli tuloksena ensimmäinen ilmaisusignaali, se kanavabittisarja, joka saattaa minimiinsä tasavirran epätasapainon määrän.

10 C. Lyhyt kuvaus piirustuksista

Seuraavassa tullaan kuvaamaan keksinnön suoritusmuotoja ja niiden etuja viitaten oheisiin piirustuksiin. Näissä piirustuksissa: kuvio 1 esittää eräitä bittijoukkoja havainnollistaen 15 keksinnön erään suoritusmuodon mukaista koodausformaattia, kuvio 2 esittää eräitä muita suoritusmuotoja kanava-koodausformaattista, jota käytetään pienennettäessä tasavirran epätasapainoa tämän keksinnön mukaisesti, kuvio 3 on vuokaavio tämän keksinnön mukaisen menetel-20 män suoritusmuodosta, kuvio 4 havainnollistaa tahdistusbittien lohkoa, jota käytetään tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä, kuvio 5 esittää erästä suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta demodulaattorista, jolla dekoodataan tietobitit, 25 jotka on koodattu kyseisen menetelmän mukaisesti, kuvio 6 esittää erästä suoritusmuotoa elimistä, joilla tahdistusbittisarja ilmaistaan tämän keksinnön mukaisesti, ja kuvio 7 esittää erästä suoritusmuotoa kehysmuodosta, 30 jota käytetään tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä.

Vastaavat osat näissä piirustuksissa on varustettu keskenään samoilla viitesymboleilla.

D. Viitejulkaisut (1) Tang, D.T., Bahl, L.R., "Block codes for a class 35 of constrained noiseless channels". Informaation and Control, voi 17, no. 5, Dec. 1970, pp. 436-461.

Il 74565 (2) Patel, A.M., "Charge-constrained byte-oriented (0,3)code", IBM Technial Disclosure Bulletin, Vol. 19,

Nr. 7. Dec. 1976, pp. 2715-2717.

E. Suoritusmuotojen kuvaus 5 Kuvio 1 esittää eräitä bittisarjoja havainnollistaen menetelmää, joka koodaa sarjan binäärisiä tietobittejä (kuvio la) sarjaksi binäärisiä kanavabittejä (kuvio Ib). Tietobittien sarja jaetaan toisiaan seuraaviksi ja peräkkäisiksi lohkoiksi BD. Kukin tietobittilohko sisältää m tie-10 tobittiä. Esimerkkitapauksessa käytetään valintaa m=8 tämän selityksen loppuosassa ja piirustuksissa. Sama asia pätee kuitenkin myös muille m arvoille. Tietty m tietobitin lohko, jota on merkitty viitemerkillä BD^, sisältää yleisesti ottaen yhden 2m mahdollisesta bittisarjasta.

15 Tällaiset bittisarjta eivät suoraan sovellu optiseen tai magneettiseen tallennukseen useistakaan eri syistä. Kun nimittäin kaksi tietosymbolia, jotka ovat "l"-tyyppiä, ja jotka esim. tallennetaan tallennusmateriaalille transitio-kohtina tietystä magnetointisuunnasta toiseksi tai transi-20 tiokohtana kuopaksi, seuraavat välittömästi toinen toisena jälkeen, eivät nämä siirtymäkohdat saa olla liian lähellä toinen toistaan niiden keskinäisen vuorovaikutuksen takia. Tämä rajoittaa informaatiotiheyttä. Samanaikaisesti minimi-suuruinen kaistanleveys Bm^n, joka tarvitaan lähettämään 25 tai tallentamaan bittivirta, lisääntyy, kun minimietäisyys Tmin toisiaan seuraavien siirtymäkohtien välillä (Bm^n = l/2Tm^n) on pieni. Eräs toinen vaatimus, joka usein asetetaan tiedonsiirtojärjestelmille ja optisille tai magneettisille tallennusjärjestelmille, on se, että bittisarjoilla 30 täytyy olla riittävästi transitioita, jotta lähetetystä signaalista voitaisiin ottaa talteen kellomerkki, jonka avulla voidaan toteuttaa tahdistus. Lohko, jossa on m nollaa, joiden edellä kaikkein pahimmassa tapauksessa on toinen lohko, joka päättyy joukkoon nollia, ja jonka jälkeen 35 seuraa lohko, joka alkaa joukolla nollia, vaarantaa kello-signaalin muodostuksen.

74565

Sellaisten informaatiokanavien, jotka eivät siirrä tasavirtaa, kuten magneettisten tallennuskanavien, täytyy edelleen tyydyttää se vaatimus, että tallennettava tietovirta käsittää tasavirtakomponentin, joka on niin pieni 5 kuin mahdollista. Käytettäessä optista tallennusta on toivottavaa, että tietospektrin matalataajuuinen osuus vaimennetaan parhaimmalla mahdollisella tavalla, servosäätimen ominaisuuksista johtuen. Tämän lisäksi on demodulointi yksinkertaisempaa, kun tasavirtakomponentti on suhteellisen 10 pieni.

Ylläolevista ja muistakin syistä toteutetaan nk. kana-vakoodaaminen tietobiteille ennenkuin ne siirretään kanavaa pitkin tai ennenkuin ne tallennetaan. Kun kyseessä on lohkojen koodaaminen (viitejulkaisu D(l), koodataan ne tie-15 tobittilohkot, jotka kukin sisältävät m bittiä, informaatio-bittilohkoiksi, jotka kukin sisältävät n^ tietobittiä. Kuvio 1 esittää, kuinka tietobittilonko BD^ muunnetaan infor-maatiobittien lohkoksi BI^. Esimerkkitapauksena käytetään valintaa n^ = 14 tämän selityksen loppuosuuden aikana kuten 20 myös kuvioissa. Koska n^ on suurempi kuin m, ei kaikkia niitä yhdistelmiä, jotka voidaan muodostaa käyttäen n^ bittiä, tarvitse käyttää: niitä yhdistelmiä, jotka eivät sovellu hyvin käytettävään kanavaan ei oteta käyttöön. Täten annetussa esimerkissä tarvitsee valita ainoastaan 256 sanaa 25 yli 16.000 mahdollisesta kanavasanasta tietosanojen kartoittamiseksi yksi-yhteen tavalla kanavasanoiksi. Tämän seurauksena voidaan eräitä vaatimuksia asettaa kanavasanoille. Eräs vaatimus on, että ensimmäistä tyyppiä olevan kahden peräkkäisen tietobitin väliin, tämä ensimmäinen on "1"-30 tyyppi, sijoitetaan vähintäin d peräkkäistä ja toisiaan seuraavaa toista tyyppiä olevaa tietobittiä, jotka ovat "0"-tyyppiä, saman n^ suuruisen tietobittilohkon sisään. Viite-julkaisun D(1) sivulla 439 oleva taulukko I esittää, kuinka monta tällaista binääristä sanaa on olemassa riippuen d 35 arvosta. Tästä taulukosta käy ilmi, että, kun kyseessä on n^=14, on olemassa 277 sanaa, joissa on vähintäin kaksi (D=2) "02-tyyppistä bittiä toisiaan seuraavien bittien (jot-

II

74565 ka ovat "1" tyyppiä) välissä. Kun koodataan kahdeksan tie-tobitin lohkoja, joita on olemassa kaikkiaan 28 = 256 yhdistelmää, voidaan 14 kanavabitin lohkoilla vaatimus d=2 tämän johdosta täysin tyydyttää.

5 Informaatiobittilohkojen BI^ asettelu peräkkäin ei kuitenkaan ole mahdollista ilman muita toimenpiteitä, kun sama vaatimus d-rajoituksesta on asetettu, ei pelkästään tietyn lohkon, joka sisältää n·^ bittiä, sisälle vaan myös kahden toisiaan seuraavan lohkon raja-alueelle. Tätä tar-10 koitusta varten viitejulkaisu D(l) ehdottaa (sivulla 451), että yksi tai useampia erottelubittejä sisällytetään kana-vabittilohkojen väliin. Voidaan helposti nähdä, että kun tietty määrä "0"-tyyppisiä erottelubittejä, joita on määrältään vähintäin d, sisällytetään mukaan, d-rajoitus tulee 15 tyydytettyä. Kuvio 1 esittää, että kanavabittilohko BC^ muodostuu informaatiobittien lohkosta BI^ sekä erottelubittien lohkosta BS^. Erottelubittilohko sisältää ri2 bittiä, niin että kanavabittilohko BC^ sisältää kaikkiaan n^+n2 bittiä. Esimerkin muodostamiseksi tullaan selityksen loppuosassa 20 ja kuvioissa käyttämään valintaa n2=3, ellei muuta ole erikseen mainittu.

Jotta voitaisiin tehdä kellosignaalin muodostamisesta niin luotettava kuin mahdollista, saattaa eräs lisätarve olla, että maksimimäärä "0"-tyypin bittejä, joita saattaa 25 esiintyä keskeytyksettä kahden toisiaan seuraavan "1"-tyyppisen bitin välillä yhden tietobittilohkon sisällä, rajoitetaan tiettyyn ennakolta määriteltyyn arvoon k. Siinä esimerkkitapauksessa, jossa m=8, ja η^=14, on mahdollista poistaa niistä 277 sanasta, jotka tyydyttävät ehdon d=2 esimer-30 kiksi ne sanat, joilla on hyvin korkea arvo suurelle k. Havaitaan, että k voidaan rajoittaa määrään 10. Tämän seurauksena muunnetaan 2® joukko (yleisesti ottaen 2m) tietobitti-lohkoja, joista kussakin on 8 bittiä (yleisessä tapauksessa m bittiä) joukoksi, jossa myös on 28 (yleisessä tapauksessa 35 2m) informaatiobittilohkoa, jolloin nämä informaatiobitit on valittu kaikkiaan 2*4 (yleisessä tapauksessa 2nl) mah- 10 74565 elollisesta tietobittilohkosta, mikä perustuu osittain siihen tosiasiaan, että on asetettu rajoitusehdot, d=2 ja k=10 (yleisessä tapauksessa sanotaan käytettävän d- sekä k-ra-joituksia). Edelleen voidaan oman valinnan mukaisesti va-5 Iita ne tietobittilohkot, jotka vastaavat kutakin informaa-tiobittilohkoa. Edellämainitussa viitejulkaisussa (Dl) on tietty tulkinta tietobiteistä informaatiobiteiksi määritelty yksikäsitteisesti matemaattisesti suljettuun muotoon. Vaikkakin tätä tulkintatapaa voidaan periaatteesa käyttää, 10 on edullisempana pidettävä erilaista riippuvuutta, kuten tullaan myöhemmin selittämään ohessa.

Edelleen k-arjoitettujen kanavasanojen BI^ toisiinsa liittäminen on mahdollista ainoastaan, kuten päti myös d-rajoitettuihin lohkoihin, kun on järjestetty erotteluloh-15 koja informaatiobittolohkojen BIj_ väliin. Periaatteessa voidaan samoja erottelulohkoja, joissa x\2 bittiä, käyttää tätä tarkoitusta varten, koska d-rajoituksen ja k-rajoituksen vaatimukset eivät ole toinen toisilleen vastakkaisia, vaan ovat pikemminkin komplementäärisiä. Kun tämän seurauksena 20 tiettyä erottelulohkoa edeltävien "0"-tyyppisten bittien lukumäärän ja niitten bittien lukumäärän, jotka seuraavat erottelulohkon jälkeen ja eroittelulohkon t^2 bitin summa ylittää arvon k, tulisi ainakin yksi "0"-tyyppisistä bitti-arvoista erottelulohkossa korvata "l"-tyypin bitillä, jot-25 ta jaettaisiin peräkkäisten nollien sarja sarjoiksi, jotka kumpikaan eivät ole enempää kuin k bittiä pitkiä.

Sen lisäksi että erottelulohkot takaavat, että (d, k)-rajoituksen vaatimukset on tyydytetty, voidaan ne mitoittaa siten, että niitä voidaan myös käyttää saattamaan mini-30 miinsä tasavirran epätasapaino. Tämä perustuu sen tosiasian tunnistamiseen, että tiettyjä informaatiobittilohko-jen valintoja varten määrätyy tietty ennakolta määritelty erottelubittilohkon muoto, mutta että suuressa lukumäärässä tapauksia joko ei aseteta minkäänlaisia vaatimuksin tai ase-35 tetaan ainoastaan hyvin rajoitettuja vaatimuksia erottelu-bittien lohkon muodolle. Se vapausaste, joka täten muodos-

II

74565 tuu, on käytössä virran epätasapainon saattamiseksi minimiinsä.

Tasavirran epätasapainon syntyminen ja sen kasvu on selitettävissä seuraavaan tapaan. Kuviossa Ib esitetty in-5 formaatiobittien lohko BI^ tallennetaan tallennusväliaineel-le esim. NRZ-muotoon. Käytettäessä tätä muotoa merkitään "1" siirtymäkohtana vastaavan bittikohdan alussa, ja siitä tulee "0", kun siirtymää ei tallenneta. Sarjana BI^ esitetty bittisarja joutuu tällöin muotoon, jota on esitetty 10 viitemerkillä WF, jossa muodossa tämä bittijoukko tallennetaan tallentavalla aineelle. Tämä sarja omaa tasavirran epätasapainon, koska kyseisessä sarjassa positiivisen tason pituus on suurempi kuin negatiivisen tason pituus. Tietty mitta-arvo, jota usein käytetään tasavirran epätasapai-15 noa varten, on digitaalinen summa, lyhennettynä d.s.v. (digital sum value). Edellyttäen, että aaltomuodon WF tasot ovat vastaavasti +1 ja vastaavat! -1, on d.s.v. tällöin yhtä suuri kuin WF aaltomuodon jatkuva integraali, ja se on kuviossa 1 esitetyssä esimerkkitapauksessa +6T, jossa T 20 on yhden bitin aikavälin pituus. Kun tällainen sarja toistetaan, kasvaa tasavirran epätasapaino. Yleisesti ottaen johtaa tämä tasavirran epätaasapaino perustason siirtymiseen ja pienentää tehollista signaalikohinasuhdetta ja tämän seurauksena tallennettujen signaalien ilmaisun luotet-25 tavuutta.

Erottelubittien lohkoa BS^ käytetään seuraavaan tapaan rajoitamaan tasavirran epätasapainoa. Tiettynä hetkenä syötetään tietty tietobittilohko BD^. Tämä tietobittilohko BD^ muunnetaan informaatiobittilohkoksi BI^ esim. käyttäen 30 apuna taulukkoa, joka on talletettu muistiin. Tämän jälkeen muodostetaan niiden mahdollisten kanavabittilohkojen joukko, jotka sisältävät (ni+n2) bittiä. Kaikki nämä lohkot sisältävät saman informaatiobittilohkon (bittikohdat 1-14, kuten kuviosta Ib näkyy), jota on täydennetty n2 erottelu-35 bitin mahdollisilla bittiyhdistelmillä (bittikohdat 15, 16 sekä 17 kuviossa Ib). Tämän seurauksena saadaan aikaan ku- 74565 viossa lb esitetyssä esimerkkitapauksessa joukko sisältäen 2n2=8 mahdollista kanavabittilohkoa. Tämän jälkeen määritellään seuraavat parametrit kustakin mahdollisesta kanava-bittilohkosta periaatteessa mielivaltaisessa vuorottelu-5 järjestyksessä: a) Määritellään kyseessä olevalle mahdolliselle kana-vabittilohkolle, ottaen huomion edellinen kanavabittien lohko, oliko d-rajoituksen vaatimus sekä k-rajoituksen vaatimus ristiriidassa tämän hetkisen erottelubittilohkon kansio sa.

b) Määritellään d.s.v. kyseessä olevalle mahdolliselle kanavabittilohkolle.

Niille mahdollisille kanavabittilohkoille, jotka eivät ole ristiriidassa d-rajoituksen vaatimuksien kanssa, 15 muodostetaan tietty ensimmäinen ilmaisusignaali. Koodaus-parametrien valinta takaa, että tällainen ilmaisusignaali muodostetaan ainakin yhdelle mahdollisista informaatiobit-tilohkoista. Lopuksi valitaan niistä mahdollisista kanava-bittilohkoista, joille ensimmäinen ilmaisusignaalin on muo-20 dostettu esimerkkitapauksessa, se kanavabittilohko, jolla absoluuttisessa mielessä on alhaisin d.s.v. arvo. Vielä parempi menetelmä on kuitenkin kasata edellisten kanavabit-tilohkojen d.s.v.-arvo ja valita niistä kanavabittilohkois-ta, jotka ovat valittavissa seuraavaksi tulevaa tiedonsiir-25 toa varten, se, joka saa kumuloituneen d.s.v.-absoluutti-arvon pienentymään. Sen jälkeen valittu sana lähetetään tai tallennetaan.

Eräs tämän menetelmän etu on se, että niitä erottelu-bittejä, jotka jo ovat tarpeen muita tarkoituksia varten, 30 voidaan nyt myös käyttää yksinkertaisella tavalla tasavir-ran epätasapainon rajoittamista varten. Eräs ylimääräinen etu on se, että vaikutus lähetettävänä olevaan signaaliin rajoitetaan erottelubittilohkoihin, eikä vaikutus ulotu informaatiobittilohkoihin saakka (jättäen huomiotta lähe-35 tettävänä olevan tai tallennettavan aaltomuodon napaisuuden) . Tallennetun signaalin demodulointi kohdistuu tällöin

II

74565 ainoastaan informaatiobitteihin. Erottelubitit voidaan jättää tarkastelusta pois.

Kuvio 2 esittää menetelmän eräitä muita suoritusmuotoja. Kuvio 2a esittää kaavamaisesti kanavabittilohkojen 5 sarjaa BC^, BC^+^/.../ näiden lohkojen sisältäes sä tietyn ennakolta määritellyn lukumäärän (n1+n2) bittiä. Kukin kanavabittilohko sisältää informaatiobittilohkoja, jotka sisältävät n^^ bittiä ja erottelubittilohkoja —BSi_2/ BSi+l---- kunkin näistä sisältäessä n2 10 bittiä.

Tässä suoritusmuodossa määritellään tasavirran epätasapaino useiden lohkojen yli, esimerkiksi kuviossa 2a esitetyllä tavalla kahden kanavabittilohkon BC^ sekä BC^+1 yli. Tasavirran epätasapaino määritellään samaan tapaan 15 kuin on kuvattu kuvion 1 suoritusmuodossa, sillä lisämää-räyksellä, että suurlohkojen mahdolliset muodot muodostetaan kutakin suurlohkoa SBC^ varten, eli informaatiobitti-lohkojen lohkossa BC^ ja lohkossa BC^+i täydennetään kaikilla mahdollisilla yhdistelmillä, jotka voidaan muodostaa 20 käyttäen n2 erottelubittiä lohkossa BS^ ja lohkossa BS^+i·

Se yhdistelmä, joka saattaa minimiinsä tasavirran epätasapainon valitaan tämän jälkeen tästä joukosta. Tällä menetelmällä on etunaan se, että jäljellä oleva tasavirran epätasapaino on luonteeltaan tasaisempi, koska tarkastellaan 25 useampaa kuin yhtä kanavabittilohkoa etukäteen, joka järjestely tulee olemaan optimi.

Eräs edullinen muunnelma tästä menetelmästä omaa erityisenä piirteenään sen, että suurlohkoa SBCj_ (kuvio 2a) siirretään vain yhden kanavabittilohkon verran, kun tasa-30 virran epätasapaino on saatettu minimiinsä. Tämä merkitsee, että lohko BC^ (kuviossa 2a), joka muodostaa osan suurloh-kosta SBC^, käsitellään, ja että tämän jälkeinen suurlohko SBCi+l ei ole esitetty sisältää lohkot BC^+^ sekä BCi+2 (j°ta ole esitetty), joiden suhteen toteutetaan 35 ylläkuvattu tasavirran epätasapainon minimiin saattaminen, 'iaten lohko BC^+2 on osana sekä suurlohkoa SBC^ että sitä seu- 14 74565 raavaa suurlohkoa SBC^+^. Tällöin on täysin mahdollista, että suurlohkoon SBC^ (alustavasti) tehty valinta erottelu-bittilohkoa BS^+1 varten poikkeaa siitä lopullisesta valinnasta, joka tehdään suurlohkossa SBC^+^. Koska kutakin 5 lohkoa tarkastellaan usieta kertoja (nyt kyseessä olevassa esimerkkitapauksessa kahdesti), pienentyy tasavirran epätasapaino ja tämän seurauksena kohinan vaikutus.

Kuvio 2b esittää vielä erästä suoritusmuotoa, jossa tasavirran epätasapaino määrätään useita lohkoja (SBCj) 10 varten samanaikaisesti, esimerkiksi, kuten on esitetty kuviossa 2b, neljää kanavabittilohkoa BCj^, BCj ^ , BCj^, ja BCj ^varten. Kukin näistä kanavabittilohkoista sisältää ennakolta määritellyn lukumäärän n^ informaatiobittejä. Erottelubittilohkoihin BSj(1), BSj(2), BSj(3) ja BSj(4) si-15 sältyvien erottelubittien lukumäärä ei kuitenkaan ole sama kullekin kanavabittilohkolle. Informaatiobittien lukumäärä saattaa esimerkkitapauksessa nousta neljääntoista ja erottelubittien lukumäärä lohkoja BSj ^ ja BSj^ varten saattaa olla kaksi kutakin lohkoa varten ja kuusi lohkossa 20 BSj ^ . Tasavirran epätasapainon määrittely toteutetaan samaan tapaan kuin on kuvattu kuvion 2a suoritusmuodossa.

Lisäyksenä niille eduille, joita jo edellä on mainittu, ja jotka pätevät myös tässä tapauksessa, on tällä menetelmällä etunaan se, että suhteellisen pitkän erottelubit-25 tilohko lisää mahdollisuuksia pienentää tasavirran epätasapainoa. Vieläkin yksityiskohtaisemmin sanottuna, on se jäljellä oleva tasavirran epätasapaino kanavabittisarjasta, jossa kukin kanavabittilohko sisältää keskenään yhtä suuren lukumäärän, esimerkiksi kolme, bittiä, suurempi kuin mitä 30 on jäljellä oleva tasavirran epätasapaino kanavabittisar-jalle, jossa erottelubittien lohkot sisältävät keskimäärin kolme bittiä, kuitenkin jakautuneena 2-2-2-6 bitin tapaan.

Lisäksi on todettava, että kuvatut toimintojen aikajärjestykset ja näihin liittyvät menetelmätilat voidaan to-35 teuttaa yleisten peräkkäisten logiikkapiirien avulla, kuten esimerkiksi kaupallisesti saatavilla olevilla mikroproses-

II

74565 seilla, joihin liittyy muistit ja oheislaitteet. Kuvio 3 esittää kulkukaaviota tällaisesta suoritusmuodosta. Seuraa-va selittävä teksti liittyy näitten geometristen ruutuku-vioitten viiteosiin, jotka havainnollistavat ajallisesti 5 peräkkäisiä koodausmenetelmän toimintoja ja tiloja. Tässä taulukossa esittää sarake A viitesymboolia, sarake B esittää viitetekstiä ruudusta ja sarake C on varustettu selit-tävllä tekstillä liittyen kyseessä olevaan geometriseen ruutuun.

10 A B C

1 DSVacc. :=0; Edellisten kanavaibittilohkojen digi- i:=0; taalisele summalle (d.s.v.) sijoite taan ravo 0 menetelmän alussa. Ensimmäinen tietosana BD saa järjestysnu- 15 meron i=0. Tästä siirrytään ruutuun 2; 2 BD^ Muistista luetaan m tietobitin lohko järjestysnumeroltaan i. Sitten siirrytään ruutuun 3.

3 BI^ (BD^) Muunnetaan tietobittilohko, 20 jonka järjestysnumero on i (BD^) in- formaatiobittilohkoksi, joka sisältää n^ bittiä (BI^) tietyn taulukon avulla, joka on talletettu muistiin ja siirrytään ruutuun 4.

25 4 j:=0 Parametri j käynnistetään ar vosta 0. Tämä parametri j on yhden kanavabittilohkon numero q kappaletta käsittävästä lohkojoukosta, johon lohkoon kuuluu n^+n2 bittiä, jotka mah- 30 dollisesti ovat valmiina lähetettävik si tai tallennettaviksi. Sitten siirrytään ruutuun 5.

5 j:=j+l Parametria j lisätään ykkösellä ja siirrytään ruutuun 6.

16 74565 6 j<Q? Kun kyseessä olevat parametrit on määritelty kaikille q mahdollisista kanavabittilohkoista, jatketaan toimintaa sillä toimenpiteellä, jonka 5 ruutu 13 osoittaa. Ruudussa 6 tämä on osoitettu liitosviivalla N. Kun j£Q, toimintaa jatketaan sillä toiminnalla, joka on osoitettu ruudussa 7.

7 BC^:=BI^+BS^ Muodostetaan jrnnes mahdollinen 10 kanavabittilohkoa BC^ täydentämällä informaatiobittilohkoa BI^ j:nnellä erottelubittilohko kombinaatiolla BS^, minkä jälkeen siirrytään ruutuun 8.

8 DSV^=? Määritellään j:nnen mahdollisen 15 kanavabittilohkon d.s.v. ja siirry tään ruutuun 9.

9 >kmax? Tarkastellaan, tyydyttääkö j:nnes mahdollisen kanavabittilohko liittämisen yhteydessä edellisten ka-20 navabittilohkojen BC^_^ kanssa k-ra- joituksen ehdon. Mikäli tämä ehto on tyydytetty, jatketaan toimenpiteitä ruudussa 10 osoitetulla toimenpiteellä (yhteysviiva N). Mikäli tämä ehto 25 ei ole tyydytetty, on seuraavana toi menpiteenä ruudun 11 osoittama toimenpide (yhteys Y).

10 <c^min? Tarkastetaan, tyydyttääkö j:nnes mahdollinen kanavabittilohko 30 yhdessä edellisen kanavabittilohkon BCj_^ kanssa d-rajoituksen ehdon. Mikäli ehto on tyydytetty, on seuraavana toimenpiteenä ruudun 12 osoittama toiminta (yhteysviiva N). Kun tämä eh-35 to ei ole tyydytetty, jatketaan toi mintaa sillä vaiheella, joka on osoitettu ruudussa 11 (yhteysviiva Y).

Il 74565 11 DSV^:=max j:nnen kanavabittilohkon d.s.v.- arvolle annetaan sellainen korkea arvo (max), että tätä lohkoa ei ehdottomasti voida valita, minkä jälkeen 5 siirrytään ruutuun 12.

12 DSvi^isDSV^^+DSV-,,- j:nnen kanavabittilohkon d.s.v.

aCC oOw f ‘\ (DSV'^M lisätään edellisten kanava-bittilohkojen kumuloituneeseen d.s.v.-arvoon (DSVacc), jotta saataisiin 10 uusi kumuloitunut d.s.v-arvo (DSVa^£) .

Sitten siirrytään ruutuun 5.

13 minαIDSVI:=DSV^ Määritellään q mahdollisen ka- navabittilohkon minimi d.s.v-arvo.

Tämä on d.s.v.-arvo l:nnelle kanava-15 bittilohkolle. (Siirrytään ruutuun 14) .

14 BC^ Valitaan 1. kanavabittilohko q mahdollisesta lohkosta, minkä jälkeen siirrytään ruutuun 15.

2 0 15 DSVacc :=DSV^ Kumuloitunut d.s.v-arvo (DSVacc) sijoitetaan yhtä suureiunaksi kuin valitun l:nnen informaatiobittilohkon d.s.v.-arvo, minkä jälkeen siirrytään ruutuun 16.

25 16 i:i+1 Tieto- ja informaatiobittilohko järjestysnumeroa lisätään ykkösellä. Sitten siirrytään ruutuun 2 ja jakso toistetaan nyt seuraavan eli (i+1):nnen lohkon tietobittien suh-30 teen.

Ylläesitetty vuokaavio on sovellettavissa kuvion 1 esittämään suoritusmuotoon. Kuvion 2 suoritusmuotoja varten pätee vastaava vuokaavio, jolloin siihen tulee suorittaa jo aikaisemmin kuvatut muunnokset.

35 Jotta demoduloitaessa lähetettyä tai tallennettua ka- navabittivirtaa voitaisiin erottaa informaatiobitit ja erot- 18 74565 telubitit, on kanavabittilohkojen virtaan sisällytetty (n3+n4) bittiä, nimittäin n3 tahdistavaa informaatiobittiä ja erottelubittiä. Tahdistavien bittien lohko asetetaan esimerkiksi kunkin ennakolta määritellyn informaatio- ja 5 erottelubittilohkolukumäärän jälkeen. Sen jälkeen, kun on havaittu tahdistussana, voidaan yksikäsitteisesti määritellä, missä bittipaikoissa informaatiobitit ja missä bitti-paikoissa erottelubitit kulloinkin sijaitsevat. Tämän johdosta tulisi suorittaa toimenpiteitä, jotka estävät tah-10 distussanan jäljittelyn tietyillä bittivuorotteluilla informaatio- ja erottelulohkoissa. Tätä tarkoitusta varten voidaan valita yksi ainoa tahdistusbittilohko, eli tahdis-tusbitit, joita ei voi olla mukana informaatio- ja erotte-lubittisarjoissa. Sarjat, jotka eivät tyydytä eivät ole 15 kovin houkuttelevia tätä tarkoitusta varten, koska infor-maatiotiheys tai itsetahdistusominaisuudet muuttuvat tällöin negatiivisesti. Valinta on kuitenkin erittäin rajoittunut niiden sarjojen joukossa, jotka tyydyttävät (d,k)-rajoituksen ehdot.

20 Tämän johdosta ehdotetaan erilaista uutta menetelmää.

Tahdistusbittilohko sisältää useita kertoja, esimerkiksi vähintään kaksi kertaa peräjälkeen ja toisiaan seuraten sarjan, johon sisältyy s bittiä, mitkä ovat "0"-tyyppiä kahden peräkkäisten "1" tyyppisen bitin välillä. Edulli-25 simmin on s suuruudeltaan k. Kuvio 4 esittää tahdistusbit-tien lohkon SYN. Tämä lohko käsittää kahdesti peräjälkeen ja toisiaan seuraten tietyn joukon (10000000000 eli siis "1" ja sen jälkeen 10 nollaa), joita joukoja merkitään SYNP^ ja vastaavasti 3ΥΝΡ3. Tämä sarja saattaa myös olla 30 mukana kanavabittivirrassa, nimittäin sarjoissa, joissa k=10. Jotta kuitenkin estettäisiin tätä sarjaa esiintymästä kahdesti peräjälkeen ja toisiaan seuraten tahdistusbit-tilohkon ulkopuolella, sammutetaan ensimmäinen ilmaisusignaa-li, kun erottelubittien lukumäärän ja niiden, peräkkäisten 35 ja toisiaan seuraavien informaatiobittien lukumäärän, jotka ovat "0"-tyyppiä ja välittömästi edeltävät "l"-tyyppisiä

II

74565 19 bittejä, jotka muodostavat osan erottelubittien lohkosta, summa on yhtä suuri kuin k ja samalla yhtäsuuri kuin niiden peräkkäisten ja toisiaan seuraavien "0"-tyyppisten infor-maatiobittien lukumäärän, jotka välittömästi seuraavat tä-5 män "l"-tyyppisen bitin jälkeen, sekä erottelubittien lukumäärän summa. Toinen jo aikaisemmin mainittu keino estää jäljittely olisi käyttää kahdesti peräjälkeen sarjaa 100000000000 eli käyttää lukua "1", jonka jälkeen seuraa 11 nollaa.

10 Tämän lisäksi sisältää tahdistusbittilohko myös tah- distuserottelubittilohkon. Tämän erottelubittilohkon tehtävä on täsmälleen samaa kuin se tehtävä, joka edellä kuvattiin erotelubittilohkolle informaatiobittilohkojen välillä (tämän johdosta näiden tehtävänä on tyydyttää (d,k)— 15 rajoituksen ehto ja rajoittaa tasavirran epätasapainoa).

Ne toimenpiteet, jotka suoritetaan tahdistuskuvion esiintymisen estämiseksi kanavabittivirrassa sen esiintyessä kahdesti peräkkäin ja toisiaan seuraavasti, estävät myös tätä kuviota esiintymästä kolmesti ennen tai jälkeen tah-20 distusbittilohkoa.

Ylläkuvattu menetelmä, jota voidaan myös nimittää moduloinniksi tai koodaamiseksi, tekee päinvastaisen toiminnan eli demoduloinnin tai dekoodauksen paljon yksinkertaisemmaksi. Tasavirran epätasapainon rajoittaminen to- v 25 teutetaan vaikuttamatta informaatiobittilohkoihin, joten informaatio erottelulohkoissa on informaation demodulaa-tiota varten tarpeeton. Lisäksi on se modulaattorin puolella suoritettava valinta, jossa määrätään, mikä m bittiä pitkä tietobittilohko liittyy mihinkin n^ bittiä pitkään 30 informaatiobittilohkoon, tärkeä paitsi modulaattorin kannalta, myös demodulaattorin kompleksisuuden kannalta. Magneettisissa tallennusjärjestelmissä ovat modulaattorin ja demodulaattorin monimutkaisuudet yhtä tärkeitä, koska ne yleensä sijaitsevat molemmat laitteistossa. Opti-35 sissa tallennusjärjestelmissä on tallennusväliaine ROM- tyyppinen, joten kuluttajan laitteisto tarvitsee ainoastaan demodulaattorin. Täten tässä viimemainitussa tapauksessa on 20 74565 erityisen tärkeätä pienentää demodulaattorin monimutkaisuutta niin paljon kuin mahdollista, jopa modulaattorin monimutkaisuuden kustannuksella.

Kuvio 5 esittää erästä suoritusmuotoa demodulaatto-5 rista, joka demoduloi 8 tietobitin lohkot 14 informaatio-bitin lohkoista. Kuvio 5a esittää demodulaattorin piiri-kaavion lohkokaaviona, ja kuvio 5b esittää kaavamaisesti osaa piiristöstä. Demodulaattori sisältää JA-portit 17-0...17-51, joista kussakin on yksi tai useampia sisään-10 tuloja. Yksi (informaatiobittilohkon) 14 bitistä syötetään kuhunkin sisääntuloon, jotka ovat joko invertoivaa tai invertoimatonta tyyppiä. Kuvio 5b esittää sarakkeeseen C^, kuinka tämä toteutetaan. Sarake 1 edustaa vähiten merkityksellistä bittipositiota C·^ tästä 14 bitin informaatioloh-15 kosta, kun taas sarake 14 esittää merkityksellisintä bitti-positiota ja välillä olevat sarakkeet 2-13 edustavat jäljellä olevia bittipositioita niiden vastaavien merkit-tävyystasojen mukaisesti. Rivit 0-51 liittyvät JA-portin järjestysnumeroon, toisin sanoen rivi 0 kohdistuu JA-por-20 tin 17-0 sisääntulomuotoon, rivi 1 koskee sisääntulomuotoa JA-portille 17-1, jne. Rivin j i:nnessä sarakkeessa oleva symboli 1 osoittaa, että j:nnelle JA-portille 17 syötetään invertoimattoman sisääntulon kautta itnnen bittiposition sisältö . Rivin j iinnessä sarakkeessa oleva symboli 0 25 osoittaa, että j:nnelle JA-portille 17 syötetään invertoivan sisääntulon kautta itnnen bittiposition sisältö (C^) . Tämän mukaisesti (katso riviä 0) yhdistetään JA-portin 17- 0 invertoiva sisääntulo ensimmäiseen bittipositioon (C^), ja invertoimaton sisääntulo yhdistetään neljänteen bitti- 30 positioon (C^). Kuten nähdään riviltä 1 yhdistetään JA-portin 17-1 invertoimattomaan sisääntuloon kolmas bitti-positio (C-j) jne.

Demodulaattoriin sisältyy lisäksi 8 TAI-porttia 18- 1...18-8, joiden sisääntulot on yhdistetty JA-porttien 35 17-0...17-51 ulostuloihin. Kuvio 5b esittää sarakkeissa A^, kuinka tämä on toteutettu. Sarake A^liittyy TAI-port-

II

74565 21 tiin 18-1, sarake A2 koskee TAI-porttia 18-2... ja sarake Ag koskee TAI-porttia 18-8. Kirjain A j:nnen rivin i:nnes-sä sarakkeessa osoittaa, että JA-portin 17-j ulostulo yhdistetään TAI-portin 18-i sisääntuloon.

5 JA-porttien 17-50 ja 17-51 suhteen on piiri muunnet tu seuraavaan tapaan. Molempien JA-porttien 17-50 ja 17-51 invertoivat ulostulot on yhdistetty vielä toisen JA-portin 19 sisääntuloon. TAI-portin 18-4 ulostulo on yhdistetty JA-portin 19 yhteen lisäsisääntuloon.

10 TAI-porttien 18-1, 18-2 ja 18-3 sekä 18-5...18-8 kukin ulostulo sekä JA-portin 19 ulostulo yhdistetään vastaavaan ulostuloon 20-i. Dekoodattu 18 tietobitin lohko on tämän seurauksena käytettävissä rinnakkaismuodossa näissä ulostuloissa.

15 Kuviossa 5a esitetty demodulaattori saattaa vaihto ehtoisesti olla muodoltaan nk. FPLA (field programmable logic array), esimerkiksi Signeticsrin bipolaarinen FPLA-laite, joka on tyyppiä 82S100/82S101. Kuviossa 5 esitetty taulukko on ohjelmointitaulukko tätä laitetta varten.

20 Kuviossa 5 esitetty demodulaattori on yksinkertai suutensa vuoksi erityisen sovelias optisia tallennusjärjestelmiä varten, jotka on tarkoitettu vain "lukemista" varten (ROM).

Tahdistusbittilohko voidaan havaita kuviossa 6 esi-25 tetyillä keinoilla. Lähetetty tai muistiin luettu signaali tuodaan sisääntulonapaan 21. Tämä signaali on NRZ-M(ark) muotoa. Signaali tuodaan suoraan TAI-portin 22 ensimmäiseen sisääntuloon sekä TAI-portin 22 toiseen sisääntuloon viiveosan 23 kautta. Tällöin esiintyy nk. NRZ-I-signaali 30 TAI-portin 22 ulostulossa, joka yhdistetään siirtorekis-terin 24 sisääntuloon. Tämä siirtorekisteri sisältää joukon lohkoja, joista kussakin on ulosottonsa, näitten lukumäärän ollessa yhtäsuuri kuin niitten bittien lukumäärä, jotka sisältyvät tahdistusbittilohkoon. Edellä esitetyssä 35 esimerkissä käytetyssä tapauksessa täytyy siirtorekiste-rissä olla 23 lohkoa, jotta se kykenisi sisältämään perä- 22 74565 jälkeisen sarjan 10000000000100000000001. Kukin ulosotto on yhdistetty JA-portin 25 yhteen sisääntuloon, joka on joko invertoiva tai invertoimaton sisääntulo. Kun tahdis-tussarja on läsnä JA-portin 25 sisääntuloissa, muodoste-5 taan tällöin signaali JA-portin ulostuloon 26, jota signaali voidaan käyttää ilmaisusignaalina tahdistuskuvion havaitsemisesta. Tämän signaalin avulla jaetaan bittijoukko (n^+n2) bitin lohkoiksi. Näitä kanavabittilohkoja siirretään toinen toisensa jälkeen vielä uuteen siirtorekisteriin. 10 Kaikkein merkityksellisimmät n^ bittiä luetaan rinnakkain ja syötetään JA-porttien 17 sisääntuloihin, kuten on esitetty kuviossa 5a. Vähemmän merkitykselliset n2 bittiä ovat tällöin merkityksettömiä demuloinnin kannalta.

Koodattu signaali tallennetaan esimerkiksi optisel-15 le tallennusmateriaalille.. Tällä signaalilla on muoto, jota kuviossa Ib on merkitty viitemerkillä WF. Signaali tuodaan tallennusmateriaalille kierukkamaisena informaatioraken-teena. Tämä informaatiorakenne sisältää sarjan peräkkäisiä suurlohkoja, jotka ovat esimerkiksi kuviossa 7 esitettyä 20 tyyppiä. Suurlohko SB^ sisältää tahdistusbittilohkon SYN^, joka on toteutettu kuviossa 4 esitetyllä tavalla, sekä joukon (tässä tapauksessa 33) kanavabittilohkoja, joista kussakin on (n1+n2) bittiä BC^, BS2,...BC32. Kanavabitti, joka on "1"-tyyppiä esiintyy siirtymänä (transitiona) tal-25 lennusmateriaalilla, tässä esimerkkitapauksessa siirtymänä kuopattomasta kohdasta kuoppaan. Kanavabitti, joka on "0"-tyyppiä, on esitetty tallennusmateriaalilla siirtymäkohdan puuttumisena. Kierukkamainen tietoura on jaettu yksittäis-soluihin eli bittisoluihin. Tallennusmateriaalilla nämä 30 bittisolut muodostavat avaruusrakennelman, joka vastaa ajallista jakautumaa (yhden bitin aikaväliä) kanavabitti-virrassa.

Informaatio- ja erottelubittien sisällöstä riippumatta voidaan tallennusmateriaalilla havaita joukko yksi-35 tyiskohtia. Materiaalille merkitsee k-rajoitus sitä, että maksimietäisyys kahden toisiaan seuraavan siirtymän välil-

II

23 74565 lä on k+1 bittisolun pituinen. Pisin mahdollinen kuoppa (tai kuopaton alue) on täten pituudeltaan (k+1) bittisolua. Toisaalta d-rajoitus merkitsee, että minimietäisyys kahden toisiaan seuraavan siirtymän välillä on d+1. Lyhin mahdol-5 linen kuoppa (tai kuopaton alue) on tämän johdosta pituudeltaan (d+1) bittisolua. Lisäksi on säännöllisin välimatkoin olemassa kuoppa, joka on maksimipituinen ja jonka jälkeen seuraa (tai jota edeltää) kuopaton alue, joka on maksimipituinen. Tämä rakenne on osa tahdistusbittilohkos-10 ta.

Eräässä edullisena pidetyssä suoritusmuodossa on k=10, d=2 ja suurlohko SB^ sisältää 588 kanavabittisolua. Suurlohko SB^ käsittää 27 bittisolun tahdistusbittilohkon ja 33 kanavabittilohkoa, joista kussakin on 17 (14+3) kana-15 vabittisolua.

Modulaattori, lähetyskanava, esimerkiksi optinen tal-lennusmateriaali sekä demodulaattori saattavat yhdessä muodostaa osan järjestelmästä, esimerkiksi järjestelmästä, joka muuntaa analogisen informaation (musiikin tai puheen) 20 digitaaliseksi informaatioksi, joka tallennetaan optiselle tallennusmateriaalille. Tälle tallennusmateriaalille tallennettu informaatio (tai sen kopio) on toistettavissa laitteistolla, joka soveltuu sen tyyppisen informaation toistamiseen, joka on tallennettu tallennusmateriaalille.

25 Muutinpiiri sisältää erityisesti analogiadigitaali- muuntimen, jolla muunnetaan analoginen signaali (musiikki, puhe), joka tulee tallentaa, digitaaliseksi signaaliksi, jolla ennakolta määritelty muoto (äänitettäessä koodaaminen) . Tämän lisäksi muutinpiiri saattaa sisältää osan vir-30 heenkorjausjärjestelmästä. Tässä muutinpiirissä digitaalinen signaali muunnetaan tiettyyn muotoon, jonka avulla ne virheet, joita esiintyy erityisesti tallennusmateriaa-lin lukemisen kuluessa, ovat korjattavissa signaalien tois-tolaitteistossa. Virheenkorjausjärjestelmä, joka soveltuu 35 tätä tarkoitusta varten, on esitetty patenttihakemuksessa, jonka on jättänyt Sony Corporation Japanista hakemusnume- 24 74565 rolla 14539, jätetty 21. toukokuuta 1980 sekä vastaavasti 5. kesäkuuta 1980.

Tämä digitaalinen, virhesuojattu signaali tuodaan sen jälkeen edelläkuvatun tapaiseen modulaattoriin (kana-5 vakoodaaminen) muunnettavaksi digitaaliseksi signaaliksi, joka soveltuu kanavan ominaisuuksille. Tämän lisäksi tuodaan mukaan tahdistuskuvio, ja signaali saatetaan sopivaan kehysmuotoon. Näin saatua signaalia käytetään aikaansaamaan säätösignaali esimerkiksi laseria varten (NRZ-mark 10 muoto), jonka avulla aikaansaadaan kierukkamainen infor-maatiorakenne tallennusmateriaalille kuoppien ja kuopatto-mien kohtien sarjana, jolla on ennakolta määritelty pituus .

Tallennusmateriaali tai sen kopio voidaan tämän jäl-15 keen lukea laitteiston avulla niiden informaatiobittien toistamiseksi, jotka on saatu tallennusmateriaalilta. Tätä tarkoitusta varten käsittää laitteisto modulaattorin, jota on jo yksityiskohtaisesti kuvattu, virheenkorjausjärjestelmän dekoodausosuuden sekä digitaalianalogiamuuntimen, jot-20 ta muodostettaisiin uudestaan jäljennös siitä analogisesta signaalista, joka oli tuotu muutinpiiriin.

Il

Claims (15)

25 74565

1. Menetelmä binääristen tietobittien sarjan koodaamiseksi binääristen kanavabittien sarjaksi, joka tieto-5 bittien sarja on jaettu toisiaan seuraaviksi ja peräkkäisiksi lohkoiksi, joista kukin sisältää m tietobittiä, ja jotka lohkot koodataan peräkkäisiksi (n^+n2) kanavabitin lohkoiksi, missä (n^+n2)>m, kunkin näistä kanavabittien lohkoista sisältäessä n^ informaatiobitin lohkon sekä n2 10 erottelubitin lohkon niin, että informaatiobittien peräkkäisiä lohkoja erottaa kulloinkin toisistaan yksi erotte-lubittien lohko, ja jolloin kahta ensimmäistä tyyppiä, tyyppiä "1", olevaa peräkkäistä kanavabittiä erottaa toisistaan vähintäin d peräkkäistä ja toisiaan seuraavaa toista 15 tyyppiä, tyyppiä "0” olevaa bittiä ja että peräkkäisten ja toisiaan seuraavien, toista tyyppiä olevien kanavabittien lukumäärä ei ole suurempi kuin k, tunnettu siitä, että tämän menetelmän vaiheina: 1. muunnetaan lohkot, jotka sisältävät m tietobit-20 tiä, lohkoksi, joka sisältää n^ informaatiobittiä, 2. muodostetaan mahdollisten kanavabittisarjojen joukko, kunkin sarjan sisältäessä vähintäin yhden lohkon informaatiobittejä ja yhden lohkon erottelubittejä, ja näiden mahdollisten sarjojen kunkin käsittäessä informaatio- 25 bittilohkot täydennettynä yhdellä mahdollisista erottelu-bittilohkojen bittiyhdistelmistä, 3. määritellään tasavirran epätasapaino kustakin mahdollisesta kanavabittisarjasta, jotka oli määritelty edellisessä vaiheessa# 30 4) määritellään kutakin mahdollista kanavabittisar- jaa kohden erottelubittien lukumäärän ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten informaatiobittien lukumäärän, jotka ovat "0"-tyyppiä ja jotka välittömästi edeltävät "1"-tyypin bittiä, summa sekä erottelubittien lukumäärän 35 ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten informaatio- 26 74565 bittien lukumäärän, jotka ovat ”0"-tyyppiä ja jotka välittömästi seuraavat "1"-tyypin bittiä, summa, joka "1"-tyypin bitti muodostaa osan yhdestä erottelubittilohkosta, sekä erottelubittien ja niiden toisiaan seuraavien ja peräk-5 käisten "0"-tyyppisten informaatiobittien lukumäärän summa, jotka "0"-tyypin bitit välittömästi edeltävät ja seuraavat erottelubittilohkoa, 5. aikaansaadaan ensimmäinen ilmaisusignaali niitä kanavabittisarjoja varten, joiden edellisessä vaiheessa 10 määriteltyjen summien arvot ovat korkeampia kuin d, mutta eivät ole suurempia kuin k, 6. valitaan niistä kanavabittisarjoista, joille oli tuloksena ensimmäinen ilmaisusignaali, se kanavabittisarja, joka saattaa minimiinsä tasavirran epätasapainon määrän.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että viidennen vaiheen alavaiheena: 5a) sammutetaan ensimmäinen ilmaisusignaali sille kanavabittisarjalle, jolle neljännessä vaiheessa määritelty summa erottelubittien lukumäärästä ja toisiaan seuraa-20 vien ja peräkkäisten informaatiobittien lukumäärästä, jotka informaatiobitit "0"-tyyppisenä välittömästi edeltävät erottelubittilohkon "1"-tyypin bittiä, on yhtä suuri kuin se summa, joka myös määriteltiin neljännessä vaiheessa eli erottelubittien lukumäärän ja toisiaan seuraavien ja peräk-25 käisten informaatiobittien lukumäärän summa, jotka informaatiobitit olivat "0"-tyyppiä ja välittömästi seurasivat erottelubittilohkon "1"-tyypin bittiä, tämän summan ollessa arvoltaan s, ja että menetelmän vaiheina edelleen: 7. jaetaan (n^+n2> kanavabittiä käsittävien lohko-30 jen sarja toisiaan seuraaviin ja peräkkäisiin kehyksiin, joissa kussakin on p lohkoa, 8. asetetaan tahdistuskanavabittilohko kunkin kahden peräkkäisen kehyksen väliin, tämän tahdistuskanavabit-tilohkon käsittäessä ennakolta määritellyn lohkon, jossa 35 on n^ tahdistavaa informaatiobittiä, joka lohko sisältää II 27 74565 vähintään kahdesti peräjälkeen ja toisiaan seuraten sarjan, joka käsittää kahden "1"-tyyppisen bitin välillä s bittiä "0"-tyyppisenä ja lisäksi lohkon, jossa on n^ tahdistavaa erottelubittiä, tämän erottelubittien lohkon mää-

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että s=k.

4. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuudennen vaiheen alavaiheina edelleen: - määritellään kasautunut tasavirran epätasapaino edellä olevista kanavabittilohkoista, - määritellään kasautuneen tasavirran epätasapainon 15 summan absoluuttinen arvo ja kunkin sellaisen kanavabitti- sarjan tasavirran epätasapaino, joka sarja johti ensimmäiseen ilmaisusignaaliin.

5. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kanavabit- 20 tj.sarja käsittää neljä informaatiobittilohkoa, joissa kussakin on n^ bittiä sekä neljä erottelubittilohkoa, ja että kolmella erottelubittilohkolla on ensimmäinen pituus n2 ' ja että yhdellä on pituus n2" ja että n2">n2'.

5 Täytyessä siitä, että suoritetaan vaiheet -2---6-, nämä mukaan luettuna, tahdistuskanabittilohkoon nähden.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n-25 n e t t u siitä, että n^=14, n2'=2, n2"=6 ja m=8.

7. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kana-vabittisarja sisältää yhden informaatiobittilohkon, jossa on n^ bittiä ja erottelubittilohkon, jossa on n2 bittiä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että n^=14, n2 = 3 ja m=8.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kanavabittisarja muodostetaan vähintään kahdesta kanavabittilohkosta ja että 35 toisiaan seuraavat kanavabittisarjät kohdistuvat yhdessä 28 74565 ainakin yhteen kanavabittilohkoon.

10. Demodulaattori tietobittien dekoodaamiseksi, jotka tietobitit on koodattu minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 2-9 mukaisen menetelmän perusteella, 5 tunnettu siitä, että demodulaattori käsittää: - laitteet tahdistuskuvion ilmaisemiseksi, - laitteet kanavabittijoukon jakamiseksi lohkoiksi, joissa kussakin on (n1+n2) kanavabittiä, - laitteet niiden lohkojen, joissa on n^ informaa-10 tiobittiä, erottelemiseksi lohkoista, joissa on n2 erotte- lubittiä, - laitteet n^ informaatiobitin lohkon muuntamiseksi m tietobitin lohkoksi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen demodulaattori, 15 tunnettu siitä, että muunnoslaitteet käsittävät JA-portteja, kunkin JA-portin ollessa varustettu sisääntuloilla, joihin tuodaan rinnakkain informaatiobitit, jotka tulevat ainakin yhdestä ennakolta määritellystä informaatio-bittilohkon bittikohdasta, ja että laitteet edelleen käsit-20 tävät TAI-portteja, joiden sisääntulot on yhdistetty ennakolta määritellyllä tavalla JA-porttien ulostuloihin ja että näillä TAI-porteilla on edelleen ulostulot dekoodattujen JA-porttien bittien syöttämiseksi ulos rinnakkaisina.

12. Tallennusmateriaali, jolla on informaatioraken-25 ne, joka käsittää kanavabittisolujen sarjoja, näiden kana- vabittlsolujen kunkin sisältäessä binäärisen tietobitin, jota edustaa tason siirtymäkohta tai tason siirtymäkohdan puuttuminen tämän bittisolun alussa, tunnettu siitä, että maksimietäisyys kahden toisiaan seuraavan siirty-30 män välillä on yhtä suuri kuin (k+1) bittisolun pituus, että minimietäisyys kahden toisiaan seuraavan siirtymäkohdan välillä on yhtä suuri kuin (d+1) bittisolun pituus, että läsnä on sarjoja, jotka ovat korkeintaan kahden (k+1) bittisolun maksimietäisyyden pituisia, ja että nämä sarjat 35 ovat osa tahdistussarjaa. Il 29 74565

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen tallennusmate-riaali, tunnettu siitä, että k=10 ja d=2, että tal-lennusmateriaali käsittää kahden peräkkäisen sarjan välissä, jotka ovat maksimietäisyydellä toinen toisistaan, ke- 5 hyksen, jossa on 561 kanavabittisolua, tämän kehyksen käsittäessä 33 lohkoa, joissa kussakin on 17 kanavabittisolua, ja että tahdistussarja sisältää 27 kanavabittisolua.

14. Modulaattori, joka toteuttaa menetelmän binääristen tietobittien sarjan koodaamiseksi binääristen kana- 10 vabittien sarjaksi, joka tietobittien sarja on jaettu toisiaan seuraaviksi ja peräkkäisiksi lohkoiksi, joista kukin sisältää m tietobittiä, ja jotka lohkot koodataan peräkkäisiksi (n.j+n2) kanavabitin lohkoiksi, missä (n^+n2)>m, kunkin näistä kanavabittien lohkoista sisältäessä n^ informaa-15 tiobitin lohkon sekä n2 erottelubitin lohkon niin, että in-formaatiobittien peräkkäisiä lohkoja erottaa kulloinkin toisistaan yksi erottelubittien lohko, ja jolloin kahta ensimmäistä tyyppiä, tyyppiä "1", olevaa peräkkäistä kanavabit-tiä erottaa toisistaan vähintäin d peräkkäistä ja toisiaan 20 seuraavaa toista tyyppiä, tyyppiä "0", olevaa bittiä, ja että peräkkäisten ja toisiaan seuraavien, toista tyyppiä olevien kanavabittien lukumäärä ei ole suurempi kuin k, tunnettu siitä, että se käsittää 1. laitteet, joilla muunnetaan lohkot, jotka sisältä-25 vät m tietobittiä, lohkoksi, joka sisältää n^ informaatio- bittiä, 2. laitteet, joilla muodostetaan mahdollisten kana-vabittisarjojen joukko, kunkin sarjan sisältäessä vähintäin yhden lohkon informaatiobittejä ja yhden lohkon erottelu- 30 bittejä, ja näiden mahdollisten sarjojen kunkin käsittäessä informaatiobittilohkot täydennettynä yhdellä mahdollisista erottelubittilohkojen bittiyhdistelmistä, 3. laitteet, joilla määritellään tasavirran epätasapaino kustakin mahdollisesta kanavabittisarjasta, jotka oli 35 määritelty edellisessä vaiheessa, 30 74565 4. laitteet, joilla määritellään kutakin mahdollista kanavabittisarjaa kohden erottelubittien lukumäärän ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten informaatiobit-tien lukumäärän, jotka ovat "0"-tyyppiä ja jotka välittö- 5 mästi edeltävät "1"-tyypin bittiä, summa sekä erottelubittien lukumäärän ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten informaatiobittien lukumäärän, jotka ovat "0"-tyyppiä ja jotka välittömästi seuraavat "1"-tyypin bittiä, summa, joka "1"-tyypin bitti muodostaa osan yhdestä erottelubitti-10 lohkosta, sekä erottelubittien ja niiden toisiaan seuraavien ja peräkkäisten "0"-tyyppisten informaatiobittien lukumäärän summa, jotka "0"-tyypin bitit välittömästi edeltävät ja seuraavat erottelubittilohkoa, 5. laitteet, joilla aikaansaadaan ensimmäinen ilmai-15 susignaali niitä kanavabittisarjoja varten, joiden edellisessä vaiheessa määriteltyjen summien arvot ovat korkeampia kuin d, mutta eivät ole suurempia kuin k, 6. laitteet, joilla valitaan niistä kanavabittisar-joista, joille oli tuloksena ensimmäinen ilmaisusignaali, 20 se kanavabittisarja, joka saattaa minimiinsä tasavirran epätasapainon määrän.

15. Järjestely tiedonsiirtokanavalta, erityisesti tallennusmateriaalilta saatujen informaatiobittien toistamiseksi, tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu 25 demodulaattori, joka käsittää: - laitteet tahdistuskuvion ilmaisemiseksi, - laitteet kanavabittijoukon jakamiseksi lohkoiksi, joissa kussakin on (n^+n2) kanavabittiä, - laitteet niiden lohkojen, joissa on n^ informaatio-30 bittiä, erottelemiseksi lohkoista, joissa on n2 erottelubit- tiä, ja - laitteet n^ informaatiobitin lohkon muuntamiseksi m tietobitin lohkoksi. 31 74565 Patentkrav / n O o u