JPS5994214A - デイジタル信号記録装置 - Google Patents

デイジタル信号記録装置

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JPS5994214A
JPS5994214A JP20366782A JP20366782A JPS5994214A JP S5994214 A JPS5994214 A JP S5994214A JP 20366782 A JP20366782 A JP 20366782A JP 20366782 A JP20366782 A JP 20366782A JP S5994214 A JPS5994214 A JP S5994214A
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JP
Japan
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data
circuit
nrzi
weight
bit
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Pending
Application number
JP20366782A
Other languages
English (en)
Inventor
Moriji Izumida
守司 泉田
Seiichi Mita
誠一 三田
Akihiko Konoe
鴻上 明彦
Morihito Rokuta
六田 守人
Hidehiro Kaneda
英宏 金田
Hiroshi Shiono
塩野 洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Denshi KK
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Denshi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10Digital recording or reproducing
    • G11B20/14Digital recording or reproducing using self-clocking codes
    • G11B20/1403Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels
    • G11B20/1423Code representation depending on subsequent bits, e.g. delay modulation, double density code, Miller code
    • G11B20/1426Code representation depending on subsequent bits, e.g. delay modulation, double density code, Miller code conversion to or from block codes or representations thereof

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はディジタル信号を磁気テープあるいは磁気ディ
スクに記録再生するだめのディジタル信号の変調方式の
一種であるN RZ (Non−Returnto Z
ero )  方式の特性の改良に関する。
〔従来技術〕
NRZ方式は、第1図(b)に示すごとく入力情報の”
l”あるいは“0″をそれぞれ信号振幅のハ8、イレベ
ルおよびローレベルに対応させる方式である。NRZ方
式では、入力データに1”あるいは“0”が連続する場
合に、低周波成分の極めて多いパルス波形が発生するこ
とになる。このような信号をVTR等のようにロータリ
トランスを介して授受すると信号の低周波および直流成
分がしゃ断され、サグなどの波形歪が発生する。さらに
このような信号では符号識別に必要なタイミング信号(
クロック)の再生も困難になる。このため、NRZ方式
では°l”あるいは“0”が連続すると、この部分で符
号誤シが発生する頻度が高くなる。このようなNRZ方
式のもつ欠点を解消するために、従来から幾つかの方式
が提案されている。
その代表例の一つとして、NRZ方式で与えられるデー
タをMビットごとにグループ化し、これらのMビットの
データを”0”あるいは“l”が連続することのないN
ビットのデータに対応させる方式である。ここで、M%
Nは任意の整数でろ9M(Nの関係を満たすものである
たとえば直流成分を除去する一つの方式として8ビツト
のデータを10ビツトのデータに変換する方式(8/1
0変換)がある。これは8ビツトのデータ(28=25
6)を10ビツトのデータ(210−1024)に変換
するものであるが、10ビツトのデータのうちの直流平
衡のとれたデータだけを使用する方式である。10ビツ
トのパターンの中で直流平衡がとれるパターンはげ0″
と“1”の数が丁度5個ずつのパターンであり、これは
10個から任意の5個を選ぶ組合せの数1oC,−25
2個となる。8ビツトのパターンは256個あるので、
すべてのパターンを対応させることができず、4個のパ
ターンは直流平衡のとれないデータとする必要がある。
この方式では少なくとも16ビツトを単位にして見ると
直流平衡がとれることになるが、データレートが(10
−8)/8だけ、すなわち25%上昇するという欠点が
ある。また1ビツトのエラーが発生した場合でも、再生
するとlプロツク8ビットのエラーとなるという問題が
ある。
また、Mビットごとに1ビツトの冗長ビットを付加して
NRZ信号の極性をコントロールする方法が考えられる
。つまりlブロック前までの“O″と°1”の数の差を
計算した結果にもとすいて、次の8ビツトの極性を反転
するかどうかを決定し、この極性の情報を冗長ビットに
割り当てるものである。たとえば8ビツトに1ビツトの
冗長ビットを設け、入力データそのものを出力する場合
には先頭の冗長ビットを“0”とし、入力データを反転
して出力する場合には冗長ビットを“1”と指定する。
このような方式によって平均的な直流成分を除去するこ
とができるが、この冗長ビットにエラーが発生すると、
■ブロック8ピットのエラーとなるという問題が起こり
、実用上大きな支障となる。
以上に述べたように、MビットをNビットに単純に変換
する場合には、直流成分を低減するためには一般に冗長
度すなわち(N−M)/Mを大きくとらざるを得ない。
この結果テープ(又はディスク)上の記録密度をこの分
だけ上昇させざるを得ない。記録密度の増加は一般に再
生信号の8/Nを劣化させる原因となシ、最終的には符
号誤りを増加させることになる。
また、前記した2つの例のように、一般にプロ、り化し
た変調方式の場合1ビツトのエラーが発生した場合であ
っても、再生時にはそのブロックすべてのデータがエラ
ーになるという問題が生じ実用上大きな支障をきたす。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記のようなブロック符号化で問題と
なるデータレートの上昇の割合を極力小さくするととも
に、エラーの拡大を防ぎ平均的な直流成分を完全に除去
する変調方式を提供するものである。
〔発明の総括説明〕
本発明の概略を第1図を用いて説明する。第1図(A)
のデータに対応したNRZのデータ系列を(B)に、さ
らにこれをNRZIに変換したデータ系列を(C)に示
す。 NRZ I (Non −転あシの状態に対応さ
せ、ビット°O”を反転なしの状態に対応させる変調方
式である。いま先頭ビットがO”ではなく“1′の場合
を考えると第1図(D)のようなパターンとなシ、2ビ
ツト目以降のデータが反転して”0”と”l”の数が逆
転す′ることかわかる。いま”0″を−1に対応させ、
”l“を+1に対応させて加算した結果をデータの重み
(“0″と”l”のデータ数の差)と定義すると、たと
えば第1図(C)の重みは−5、(D)の重みは+5と
なる。
N11(、ZI方式の場合はデータに先立つ1ビツトを
冗長ビットとして使用することにより、2ビツト目以下
のデータの重みをコントロールすることが可能である。
この変換後のデータは、数十ビット以上にわたる平均的
な直流成分はほとんど除去される。しかし、NRZI変
調方式では1ピツト前のデータ(前のブロックの最終デ
ータ)によっても影響を受けるという問題がある。たと
えば第1図(D)は最初のビットは“1”であるが、こ
れは前のデータが”0”状態にある場合であシ、もし前
のデータがl”状態にあれば(l!])のように冗長ビ
ットを”l”とした場合には逆に(D)ノ反転ハターン
すなわち(C)のパターンとなってしまう。したがって
冗長ビットの選択の基準け■ 前のブロックのNR,Z
I変換後の最終ビットが°O”か°l”か、 ■ 前のブロックまでの重みの累積値が正か負か、 ■ 現在のデータをNFLZIに変換した場合の重みが
正か負か、 という3条件を考慮して決定する必要がある。
これらの条件を満足するような論理を実現するにはかな
り複雑な回路が必要となるが、本発明においては次のよ
うな手順で符号を構成する。
(A)入力のNR,Zデータから前のブロックを無視し
た2つのNRZIデータ(・0・および“1″からスタ
ート)を作ると同時に重みの正負を計算し、 (B)前のブロックまでの重みの累積値及びその正負を
計算し、 (C’) (A)と(B)の条件のもとで前記NRZI
データの一方を選択して出力する。
というものである。この変換の特徴は、前に述べたNR
ZI変換の基準のうちの■を無視した状態でも符号化で
きるということである。つまり、各ブロックを独立にN
RZIデータに変換し、これらのプロ、りを接続するた
めに冗長ビットを挿入する方法と考えることができる。
このため条件判定の基準が少なくなるので回路を大幅に
簡易化することができる。
以上まとめると、まずブロック化による誤シの拡大をN
RZIに変換することにより防ぐ。さらに本来の目的で
ある直流分除去のためにNRZIのデータのままで極性
を前系列までのD8Vによりコントロールする。しかも
NRZIのデータは前後のビットが互いに関連ある符号
となっているものであるが、NRZIのデータブロック
間に冗長ビットをそう人することによシ極性コントロー
ルの自由度を与える。以上の点に本方式の特長がある。
第2図に上記動作を行なうためのブロック図を示す。■
はデータレート変換回路、2はパターン発生回路、3は
選択回路、4は重み判定回路である。まず入力データレ
ートを出力データレートに変換するため、たとえばPL
L等によって入力クロックCKIに同期した出力用のク
ロックCK2を発生させる。このクロックCK2はクロ
ックCKIの(M+1)/M倍の周波数であり、M個の
入力データ(NRZ)に対して先頭に”0”と11″を
付加した2種類のデータ系列を作る。このデータをパタ
ーン発生回路2に入力してそれぞれのNRZIのデータ
を作)、これらのデータを選択回路3に入力してどちら
かのデータを選択する。この判定を行なうため、重み判
定回路4で、■ブロック前までの重みの累積値(Dig
italSum Value ) を計算しておく。こ
の値が正の場合、パターン発生回路2の出力データのう
ちの重みが負になるデータを、負の場合には正になるデ
ータを選択して出力すればよい。
〔実施例〕
本発明の実施例を第3図に波形図を第4図に示す。
以下では1ブロツクを8ビツトに区切シ、9ビツトに変
換する例を示す。データレート変換はPLL回路を使っ
て実現できる。この回路1に入力さバたクロック(f)
をまず分周回路12で8分周するfg)。このパルス(
g)と、変換後のクロックパルス(j)を分周回路13
で(8+1)分周したパルス(h)を位相比較器14に
入力し、位相差を検出する。
この信号を電圧制御発振器15に入力して変換り0 ロックパルス(j)を発生させる。この変換クロックパ
ルス(j)で入力データを変換回路11に取シ込み、デ
ータレート9/8倍にあげるとともに、ブロックの先頭
に0”及び“l”を入れる(k)%(k’)0これらの
データをパターン発生回路2に入力し、それぞれNRZ
I信号に変換する(m)、(n)0この変換は図示した
ような排他論理和回路(EOR)とフリップ70ツブで
簡単に実現できる。
さらにこれらのNRZI信号を選択回路3に入力し、時
間調整を行なうためバッファ回路21.22によりlブ
ロック分データを遅延させてスイッチ33にデータを出
力する。
この遅延時間内に、重み判定回路4によシどちらのデー
タを選択するかを計算する。まず現在のデータ(m)、
  (rt)の重みを計数回路41で計数し判定回路4
3にこのデータを送る。また、今までの重みの累積値D
SVをDSV計数回路42で計数しておきこのデータを
判定回路43に入力する。これら2つのデータをもとに
判定回路43ではどちらのデータを選択するとDSVが
小さくなるかを判定して、選択回路3のスイッチ33を
コントロールする。たとえば第4図(1)に示したよう
なデータ(Xはスペースを表わす)を入力すると、先頭
に”01を付けたパターン(m)と、先頭に”1”を付
けたパターン(、)が出力される。
今までのDSVが0、すなわち平衡が取れていた場合に
はたとえば“O”を付けたパターン(m)を選択する。
このブロックでは“0″が6個、11″が3個あるので
重みは−3となp、DSVは−3となる。次のデータブ
ロックを見ると先頭に”O”を付けたパターン(m)の
重みは−5で、′l”を付けたパターン(n)の重みは
+5である。これまでのDSVは−3であったので合計
したDSVが0に近い(n)のパターンを選択する。
この結果、最終出力(p)のようなパターンとな如、最
終時点でのDSVは−3+5−+2となる。
第3図の重み判定回路4の更に詳しい回路例を第5図に
示す。”0″又は1”を付加したNRZIのデータ(m
)又は(n)を計数回路41に入力する。ここでは(n
)のデータを使った場合の例を示すが、lブロック区間
の1の数を計数し、この値が5より大きいか小さいかを
それぞれl”と“O”で出力する。またDSVを計算す
るため、DSV計数回路42で今までの出力データの“
0”の数と1分の数の差を演算する。たとえば出力デー
タがl#の状態ではメモリーの内容にIを加算し、出力
データが“O“の状態ではlを減算するように設定する
。このD8V計数回路のメモリーの内容が正の場合には
“1”を、負の場合には0″を出力して判定回路43に
入力する。この判定回路では、DSVが正でカウンター
41の値が5以上の場合、又はDSVが負でカウンター
が4以下の場合に°O”を出力する。このための判定回
路43としては排他論理和nOR回路を使用すればよい
。この出力で選択回路3のスイッチ33をコントロール
して出力データを選択するが、重み判定回路4の出力が
“0”の場合にはバッファ回路31の出力を選択すれば
よい。つまシDSVが正で、1°を付加したNRZIの
“1”の数が5以上の場合には、バッファ回路31の出
力を選択する。同様にDSVが負で、”1・を付加した
パターンの数が5以下の場合も判定回路43の出力はO
”となるのでバッファ回路31の出力を選択する。
逆にDSVが正で、“l”を付加したパターンの数が4
以下の場合と、DSVが負で“1”を付加したパターン
の数が5以上の場合にはバッファ回路32の出力を選択
する。この結果D8Vは必ず0に近ずくようにコントロ
ールされることがわかる。
以上に述べた回路によシ平均的にはDSVがほぼOとな
るNRZI符号を発生させることができるが、どのビッ
トがダオービットなのかを指定する必要がある。このた
め、一定のブロックごとに同期パターンを入れる必要が
あるが、通常は元のデータの中に必ず同期パターンがあ
るのでこれをそのまま使用すればよい。たとえば同期パ
ターンの平衡がとれている場合にはこの期間は変換の動
作を停止してそのまま同期パターンをそのまま使用する
。このためにはたとえば同期パターン期間は処理を施こ
さずに出力すればよい。また、同期パターンの平衡がと
れていない場合には、このパターンの前までのデータに
関するDSVを一度リセットして変換を行なえばよい。
第6図は再生回路の1例であシ、5は同期検出回路、6
は復号回路、7はデータレート変換回路である。復号回
路6はNRZIを元のNRZに戻すための回路であり、
再生データと1クロツク遅延したデータのHORをとる
ことにより実現できる。同期検出回路5でデータのスタ
ート点を決定し、データV−)変換回路7では9ビツト
データの先頭ビットを無視した8ビツトのデータを出力
する。さらに必要に応じて、PLL等の手段で8/9の
周波数のクロックを発生して、このクロックで8ビツト
のデータの同期を敗って送シ出せば完全に元のデータに
戻ることになる。第4図の(p)にNRZI信号を、(
g)にNRZ信号を示すが、エラーがなければ元のデー
タ(1′)が復元できる。1ビツトのエラーが発生した
場合のNR,ZI倍信号p′)とこれを復元したNRZ
信号(r′)を示すが、NRZI信号の1ビツトエラー
は、復号の過程で2ビツトエラーになる。しかし、これ
以上のエラーに拡大されることはなく、ブロック符号の
場合のように1ブロツクのデータすべてがエラーとなる
ようなことは起こらない。
また、本発明によればデータ変換レート(M+1)7M
は自由に選ぶことができ、低周波しゃ新局波数やタイε
フグ信号再生回路の特性から決定すればよいことは明ら
かである。
第7図に本発明による別の実施例を示す。これはROM
 (Read 0nly Memory )を使ってN
RZIパターンを発生したり、DSvを計算するもので
ある。101はデータレート変換回路102はシリアル
データをパラレルデータに変換するためのS−P変換回
路であり、103は8ビ、トのN R’Zデータを9ビ
ツトのNRZIのデータに変換する変換用R,OM、1
04はDSVを計算するためのDSV用R,OMl 1
05はパラレルデータをシリアルデータに変換するため
のP−8変換回路である。
データレート変換回路でデータレートを(M+1)7M
倍に上げたNRZ信号が、s−p変換回路102によシ
リアルデータとなる。変換用ROMにはこのMビットの
データと、lブロック前までのDSVの符号データが入
力される。そして、これらのデータに基づいてNRZI
に変換したM+1ビットのデータを出力し、P−8変換
器で(M+1)7Mのデータレートで出力する。これと
同時にNRZIに変換したデータの重みをDSV用RO
Mに入力して今までのDSVと加算して新らしいデータ
とする。
さらに別の実施例としては1 103.104のROM
を1個のROMで実現することも可能であるO 〔発明の効果〕 以上に述べたように、本発明によればデータレートを(
M+1)7Mにあげ、1ビツトの冗長ビットを挿入して
NRZI信号に変換することによシ直流成分を除去する
ができる。また、O”又はl”のデータも2M以上連続
することがなくなるため、タイミング信号(クロック)
の連続性も保障され、エラーの発生頻度を低くすること
ができる。さらに、ブロック単位で符号化した場合に生
ずるエラーの拡大に関しても2ビツト以下に限定される
ため、エラーの発生率を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は入力データをNRZ及びNR,ZIに変換した
パターンの例を示す。 第2図は本発明を実現するだめのブロック図、第3図は
本発明の1実施例。 第4図はタイミング及び波形図、 第5図は重み判定回路の詳しい回路例、第6図は再生回
路のブロック図、 第7図はROMを使った本発明の別の実施例であるら 8 l 頂 秦 2 画 84 頂 (乃ン (1)X 001/fθ10X  θθ/  If/ 
θθ(ρン (r) rl’ノ   θ θ 01/  /  01721 
 θ θ /II/θ θ θ tt  /  ot 
 /  θ σ θ l/、/’1卑 5 @ 葛 6 函 力 7 面 /θ4 第1頁の続き 0発 明 者 塩野洋 横浜市戸塚区吉田町292番地日 立ビデオエンジニアリング株式 ■出 願 人 日立電子株式会社 東京都千代田区神田須田町1丁 目23番2号 85−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、入力ディジタル信号をNRZI信号に変換して記録
    する方式において、入力ディジタル信号のM(正整数)
    ビットのブロック単位でNRZI信号に変換する回路と
    、各ブロックに“0”又は“1”のデータを挿入するデ
    ータ挿入回路と、変換された°NRZI信号の“O”と
    11”の夫々の個数の差と1ブロツク前までの出力デー
    タ中の“0”と”■”の夫々の個数の差の累積値を計数
    しこれらの結果に基づいて前記データ挿入回路を制御す
    る回路を有することを特徴としたディジタル信号記録装
    置。 2、特許請求範囲第1項記載のディジタル信号処理装置
    においてNRZ信号をNRZI信号に変換すると同時に
    変換したNRZI信号の重みを計算するR OM (R
    ead 0nly Memory )と−とのNRZI
    信号の重みを積算するR、OMと、この積算結果のデー
    タを前記変換R,OMに入力するととを特徴とするディ
    ジタル信号記録装置。
JP20366782A 1982-11-22 1982-11-22 デイジタル信号記録装置 Pending JPS5994214A (ja)

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