RU2207636C2

RU2207636C2 - Method for adaptive pulse-width recording of digital information on magnetic or optical medium

Info

Publication number: RU2207636C2
Application number: RU2000116084/28A
Authority: RU
Inventors: Л.Б. Аржеухов
Original assignee: Воронежский государственный университет
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: instrumentation engineering. SUBSTANCE: binary signals of input-data sequence are distributed among code groups and the latter, among blocks; data swings in two record signal layers and time spaces between swings are shaped in compliance with code groups and their values; marker swings are shaped; second marker swings and spaces are disposed in record signals of blocks. Shaped sequences of marker and data spaces and swings for two layers of record signals of blocks are entered in medium. Additional data bits are shaped and added to code groups whose values are not lower than preset minimal permissible value. Their number and value for each group are set depending on code group value. Triple record-signal swings in two layers and sub- spaces between these swings whose length depends on values of respective additional data bits are shaped inside spaces corresponding to mentioned code groups. EFFECT: enhanced density characteristics in packing digital data in record signals of code groups. 1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации на магнитные и оптические носители, и может использоваться в аппаратуре передачи и приема, регистрации и обработки систем измерений, управления, связи, вычислительной техники, цифровой видео- и звукотехники. The invention relates to the field of instrumentation, and in particular to the technique of recording digital information on magnetic and optical media, and can be used in equipment for transmitting and receiving, recording and processing measurement systems, control, communication, computer technology, digital video and sound engineering.

Известен способ широтно-импульсной записи цифровой информации на магнитный или оптический носитель, заключающийся в распределении двоичных сигналов входной информационной последовательности по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формировании перепадов сигналов записи кодовых групп по двум уровням и временных интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и их значениями и записи сформированной последовательности интервалов и перепадов сигнала на носитель (Патент США 4553130, кл. G 11 В 5/09, 1985). A known method of pulse-width recording digital information on a magnetic or optical medium, which consists in distributing the binary signals of the input information sequence into code groups and code groups into blocks, forming the differences of the write signals of the code groups at two levels and time intervals between the differences in accordance with the code groups and their values and recording the generated sequence of intervals and signal drops on the medium (US Patent 4,553,130, CL G 11 B 5/09, 1985).

Недостатком способа является низкая плотность упаковки информации в сигналы записи блоков кодовых групп вследствие фиксированной информативности сигналов записи блоков. Адаптивные свойства этого способа направлены на снижение величины постоянной составляющей в сигналах записи блоков кодовых групп путем оценки для сигнала записи каждого текущего блока величины постоянной составляющей и включения между двумя смежными блоками дополнительных выравнивающих битов. Это, с одной стороны, позволяет повысить помехозащищенность сигналов записи, но, с другой, увеличивает протяженность сигналов записи блоков при сохранении их информативности. The disadvantage of this method is the low density of information packaging in the write signals of blocks of code groups due to the fixed information content of the write signals of the blocks. The adaptive properties of this method are aimed at reducing the DC component in the recording signals of code group blocks by evaluating the DC component for the recording signal of each current block and adding additional equalization bits between two adjacent blocks. This, on the one hand, makes it possible to increase the noise immunity of recording signals, but, on the other hand, increases the length of recording signals of blocks while maintaining their information content.

Известен также способ адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации на магнитный или оптический носитель, включающий распределение двоичных сигналов входной информационной последовательности по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование информационных перепадов сигналов записи блоков кодовых групп по двум уровням и временных интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и их значениями, формирование маркерных перепадов сигналов записи блоков кодовых групп по двум уровням и соответствующих перепадам временных интервалов, дополнение длительности одного из маркерных интервалов блоков до равенства нулю значений разностей суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков и запись сформированных последовательностей маркерных и информационных интервалов и перепадов по двум уровням сигналов записи блоков на носитель (А.с. СССР 1764080, кл. G 11 В 5/09, 1992). There is also a method of adaptive pulse-width recording of digital information on a magnetic or optical medium, including the distribution of binary signals of the input information sequence into code groups and code groups into blocks, the formation of information drops of the write signals of blocks of code groups at two levels and time intervals between drops in accordance with code groups and their values, the formation of marker drops of the write signals of the blocks of code groups at two levels and corresponding time difference, addition of the duration of one of the marker intervals of the blocks to zero values of the differences of the total durations of the intervals of opposite levels of the recording signals of the blocks and the recording of the generated sequences of marker and information intervals and differences on two levels of signals of recording blocks on the medium (A.S. USSR 1764080, CL G 11 B 5/09, 1992).

Недостатком и этого способа является невысокая плотность упаковки информации в сигналы записи блоков кодовых групп также вследствие фиксированной информативности сигналов записи блоков. Адаптивность способа направлена на обеспечение равенства нулю постоянной поставляющей в каждом из сигналов записи блоков кодовых групп и осуществляется путем оценки разности суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи каждого блока кодовых групп и дополнения длительности одного из маркерных интервалов сигнала записи блока до равенства нулю постоянной составляющей. Большое значение усредненной величины выравнивающей добавки приводит к значительной протяженности одного из маркерных интервалов сигналов записи блоков, что также является причиной снижения плотности упаковки информации. The disadvantage of this method is the low packing density of information in the write signals of the blocks of code groups also due to the fixed informativeness of the signals of the write blocks. The adaptability of the method is aimed at ensuring that the constant supply of code block blocks in each of the write signals is equal to zero and is carried out by estimating the difference in the total durations of the intervals of opposite levels of the write signals of each block of code groups and adding the duration of one of the marker intervals of the write signal of the block to zero constant component. The large value of the average value of the leveling additive leads to a significant length of one of the marker intervals of the recording signals of the blocks, which is also the reason for the decrease in the packing density of information.

Из известных способов адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации на магнитный или оптический носитель наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации на магнитный или оптический носитель, включающий распределение двоичных сигналов входной информационной последовательности по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование информационных перепадов сигналов записи блоков кодовых групп по двум уровням и временных интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и их значениями, формирование маркерных перепадов сигналов записи блоков кодовых групп по двум уровням и соответствующих перепадам временных интервалов, размещение вторых маркерных перепадов и интервалов в сигналах записи блоков на позициях, соответствующих минимальным значениям разностей суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, дополнение длительности одного из маркерных интервалов блоков до равенства нулю указанных разностей и запись сформированных последовательностей маркерных и информационных интервалов и перепадов по двум уровням сигналов записи блоков на носитель (Пат. РФ 2082221, кл. G 11 В 5/09, 1997). Of the known methods of adaptive pulse-width recording of digital information on a magnetic or optical medium, the closest in technical essence to the proposed method is adaptive pulse-width-wave recording of digital information on a magnetic or optical medium, including the distribution of binary signals of the input information sequence into code groups and code groups by blocks, the formation of informational differences in the recording signals of blocks of code groups at two levels and time intervals between for differences in accordance with code groups and their values, the formation of marker drops of signals for writing blocks of code groups at two levels and the corresponding drops in time intervals, the placement of second marker drops and intervals in signals for writing blocks at positions corresponding to the minimum values of the differences in the total durations of intervals of opposite levels block recording signals, addition of the duration of one of the marker intervals of the blocks to the indicated differences equal to zero, and recording grammed marker sequences and information slots, and drops at two levels recording blocks onto the carrier signals (Pat. RF 2082221, class G 11 B 5/09, 1997).

Однако и этот способ не обеспечивает достаточно высокую плотность упаковки цифровой информации в сигналы записи блоков кодовых групп несмотря на то, что благодаря адаптивному алгоритму приведения постоянной составляющей сигнала записи каждого блока кодовых групп к нулю при его использовании достигается самая высокая из известных способов-аналогов плотность упаковки информации. However, this method also does not provide a sufficiently high packing density of digital information in the write signals of code block blocks despite the fact that thanks to the adaptive algorithm of reducing the constant component of the write signal of each block of code groups to zero, when using it, the highest known packing density method is achieved information.

Изобретение направлено на решение задачи повышения плотности упаковки цифровой информации в сигналы записи блоков кодовых групп на магнитные и оптические носители путем увеличения информативности сигналов записи блоков кодовых групп за счет адаптивного использования имеющейся в большинстве сигналов записи кодовых групп потенциальной информативности, величина которой зависит от значений кодовых групп и, следовательно, от длительности соответствующих им временных интервалов. The invention is directed to solving the problem of increasing the packing density of digital information in recording signals of code group blocks on magnetic and optical media by increasing the information content of code recording blocks of code groups by adaptively using the potential information content of most code group recording signals, the value of which depends on the values of code groups and therefore, the duration of their respective time intervals.

Поставленная задача решается тем, что в способе адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации на магнитный или оптический носитель, включающем распределение двоичных сигналов входной информационной последовательности по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование информационных перепадов сигналов записи блоков кодовых групп по двум уровням и временных интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и их значениями, формирование маркерных перепадов сигналов записи блоков кодовых групп по двум уровням и соответствующих перепадам временных интервалов, размещение вторых маркерных перепадов и интервалов в сигналах записи блоков на позициях, соответствующих минимальным значениям разностей суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, дополнение длительности одного из маркерных интервалов до равенства нулю указанных разностей и запись сформированных последовательностей маркерных и информационных интервалов и перепадов по двум уровням сигналов записи блоков на носитель, согласно изобретению приформировывают к кодовым группам со значениями, не меньшими заданного минимально допустимого значения, дополнительные информационные биты, число и значения которых для каждой кодовой группы устанавливают в зависимости от значения кодовой группы, и формируют внутри интервалов, соответствующих указанным кодовым группам, тройные перепады сигнала записи по двум уровням и подынтервалы между этими перепадами со значениями длительности, зависящими от значений соответствующих дополнительных информационных битов. The problem is solved in that in a method of adaptive pulse-width recording of digital information on magnetic or optical media, including the distribution of binary signals of the input information sequence by code groups and code groups by blocks, the formation of information differences of the write signals of blocks of code groups by two levels and time intervals between the differences in accordance with the code groups and their values, the formation of marker drops of the write signals of the blocks of code groups in two equal levels and corresponding time intervals, the placement of the second marker differences and intervals in the recording signals of the blocks at positions corresponding to the minimum values of the differences in the total durations of the intervals of opposite levels of the recording signals of the blocks, the addition of the duration of one of the marker intervals to zero specified differences and recording the generated sequences of marker and information intervals and differences on two levels of signals for recording blocks on a medium, according to the image The information is assigned to code groups with values not less than the specified minimum allowable value, additional information bits, the number and values of which for each code group are set depending on the code group value, and form inside the intervals corresponding to the specified code groups, triple drops of the recording signal by two levels and sub-intervals between these differences with duration values depending on the values of the corresponding additional information bits.

На фиг.1 представлена структурная схема варианта устройства для осуществления способа, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа. Figure 1 presents the structural diagram of a variant of the device for implementing the method, figure 2 is a timing diagram explaining the essence of the method.

Устройство для реализации способа содержит (фиг.1) блок 1 запоминания и распределения входной информационной последовательности, регистр 2 исходных блоков кодовых групп, формирователь 3 кодов длительностей подынтервалов интервалов с тройными перепадами и признаков тройных перепадов, регистр 4 кодов длительностей подынтервалов и признаков тройных перепадов, блок 5 формирования кодов величин и знаков разностей суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков кодовых групп, формирователь 6 кодов длительностей маркерных интервалов и номеров позиций вторых маркерных интервалов в сигналах записи блоков, распределительную схему 7, регистр 8 дополненных информационными битами и признаками последних и приведенных к нулевой постоянной составляющей блоков кодовых групп, формирователь 9 сигналов записи блоков кодовых групп, блок 10 записи, блок 11 управления, формирователь 12 управляющих импульсов записи, формирователь 13 управляющих импульсов чтения, блок 14 воспроизведения, блок 15 дешифрации сигналов воспроизведения, формирователь 16 признаков маркерных интервалов, формирователь 17 признаков тройных перепадов, блок 18 распознавания и дешифрации сигналов тройных перепадов и преобразования интервалов и подынтервалов в коды, формирователь 19 признаков искажений сигналов воспроизведения и блок 20 формирования и контроля выходной информационной последовательности. A device for implementing the method comprises (Fig. 1) a block 1 for storing and distributing an input information sequence, a register 2 for source blocks of code groups, a shaper 3 for duration codes for subintervals of intervals with triple drops and signs for triple drops, a register for 4 codes for durations of subintervals and signs for triple drops, block 5 for generating codes of values and signs of differences of the total durations of intervals of opposite levels of the recording signals of blocks of code groups, shaper 6 codes for duration span of marker intervals and position numbers of second marker intervals in block recording signals, distribution circuit 7, register 8 supplemented with information bits and signs of the last and reduced to zero constant component of code group blocks, shaper 9 of record signals of code group blocks, recording block 10, block 11 control, shaper 12 of control pulses of record, shaper 13 of control pulses of reading, block 14 playback, block 15 decryption of signals of playback, shaper 16 signs ma rkerov intervals, shaper 17 signs of triple drops, block 18 recognition and decoding of signals of triple drops and converting intervals and sub-intervals into codes, shaper 19 signs of distortion of the playback signals and block 20 of the formation and control of the output information sequence.

Блок 1 запоминания и распределения входной последовательности информационным входом подключен к входу устройства, первым выходом - к информационному входу регистра 2 исходных боков кодовых групп и к первому информационному входу формирователя 3 кодов длительностей подынтервалов, подключенного вторым информационным входом к второму информационному выходу блока 1, а выходом - к информационному входу регистра 4 кодов длительностей подынтервалов и признаков тройных перепадов, выходы регистров 2 и 4 подключены соответственно к первым и вторым информационным входам блока 5 определения разностей суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков кодовых групп и распределительной схемы 7, выход блока 5 подключен к информационному входу формирователя 6 кодов длительностей маркерных интервалов и номеров позиций вторых маркерных интервалов в сигналах записи блоков кодовых групп, подключенного первым, вторым и третьим выходами соответственно к третьему, четвертому и пятому информационным входам распределительной схемы 7, подключенной выходом к информационному входу регистра 8 дополненных и уравненных по постоянной составляющей блоков кодовых групп. Выход регистра 8 подключен к информационному входу формирователя 9 сигналов записи блоков кодовых групп, связанного одним из выходов с информационным входом блока 10 записи, подключенного выходом к выходной шине устройства "На носитель". Block 1 storing and distributing the input sequence with an information input is connected to the input of the device, the first output is to the information input of the register 2 of the original sides of the code groups and to the first information input of the shaper 3 codes of the duration of the sub-intervals connected by the second information input to the second information output of the block 1, and the output - to the information input of the register of 4 codes of durations of subintervals and signs of triple drops, the outputs of registers 2 and 4 are connected respectively to the first and second m information inputs of block 5 for determining differences in total durations of intervals of opposite levels of recording signals of code group blocks and distribution circuits 7, block 5 output is connected to the information input of driver 6 codes of duration of marker intervals and position numbers of second marker intervals in recording signals of code group blocks, connected first , the second and third outputs, respectively, to the third, fourth and fifth information inputs of the distribution circuit 7, connected by the output to nformatsionnomu supplemented entry register 8 and the equation for the constant component blocks of code groups. The output of the register 8 is connected to the information input of the shaper 9 of the recording signals of the code group blocks associated with one of the outputs with the information input of the recording block 10 connected to the output bus of the “On medium” device.

Формирователь 12 управляющих импульсов записи, входящий в состав блока 11 управления, связан своими тремя управляющими входами соответственно с управляющей шиной "Запись", управляющей шиной "Пуск" и вторым выходом формирователя 9 сигналов записи блоков кодовых групп и подключен первым выходом к управляющим входам регистра 8, формирователя 9 и блока 10 записи, а вторым выходом - к соответствующим управляющим входам блока 1 запоминания и распределения, регистра 2 исходного блока кодовых групп, формирователя 3 кодов длительностей подынтервалов тройных перепадов, регистра 4 кодов длительностей подынтервалов и признака тройных перепадов, блока 5 определения разностей суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков кодовых групп, формирователя 6 кодов длительностей маркерных интервалов и номеров позиций вторых маркерных интервалов в сигналах записи блоков кодовых групп и распределительной схемы 7. Shaper 12 control recording pulses, which is part of the control unit 11, is connected with its three control inputs, respectively, to the control bus "Record", the control bus "Start" and the second output of the shaper 9 signals of recording blocks of code groups and is connected by the first output to the control inputs of register 8 , the shaper 9 and the recording unit 10, and the second output to the corresponding control inputs of the storage and distribution unit 1, register 2 of the initial block of code groups, the shaper 3 codes of durations of the sub-intervals t ohnyh differences, register 4 codes of durations of subintervals and a sign of triple differences, unit 5 for determining the differences of the total durations of intervals of opposite levels of recording signals of blocks of code groups, shaper 6 codes of durations of marker intervals and position numbers of second marker intervals in the recording signals of blocks of code groups and distribution scheme 7 .

Блок 14 воспроизведения входом связан с входной шиной "С носителя", первым выходом - с информационным входом формирователя 13 управляющих импульсов чтения, входящего в блок 11 управления, а вторым выходом - с информационным входом блока 15 дешифрации сигналов воспроизведения, к которому в этом блоке подключены информационные входы формирователя 16 признаков маркерных интервалов, формирователя 17 признаков тройных перепадов и блока 18 распознавания и дешифрации сигналов тройных перепадов и преобразования интервалов в коды, выход формирователя 16 подключен к первым управляющим входам блоков 18 и 20, выход формирователя 17 подключен ко вторым управляющим входам блоков 18 и 20, выход блока 18 подключен к информационному входу формирователя 19 признаков искажений сигналов воспроизведения и к информационному входу блока 20, связанного третьим управляющим входом с выходом формирователя 19, управляющие входы формирователей 16, 17 и 19, третий управляющий вход блока 18 и четвертый управляющий вход блока 20 подключены к выходу формирователя 13 управляющих импульсов чтения, выход блока 20 подключен к выходной шине устройства. The playback unit 14 is connected to the input bus “C media” by the input, the first output is connected to the information input of the driver 13 of the read control pulses included in the control unit 11, and the second output is connected to the information input of the playback signal decryption unit 15, to which are connected in this unit information inputs of the shaper 16 signs of marker intervals, the shaper 17 signs of triple drops and block 18 recognition and decoding of signals of triple drops and the conversion of intervals into codes, the output of the shaper 16 is connected to the first control inputs of blocks 18 and 20, the output of the driver 17 is connected to the second control inputs of the blocks 18 and 20, the output of block 18 is connected to the information input of the driver 19 of signs of distortion of the playback signals and to the information input of the block 20 connected to the third control input with the output the shaper 19, the control inputs of the shapers 16, 17 and 19, the third control input of the block 18 and the fourth control input of the block 20 are connected to the output of the shaper 13 of the control read pulses, the output of the block 20 is connected to Khodnev device bus.

На фиг.2 показаны: а) сигналы входной информационной последовательности, распределенные по кодовым группам, распределенным, в свою очередь, по блокам (на чертеже для простоты и удобства рассмотрения представлен фрагмент информационной последовательности всего из 16 четырехбитовых кодовых групп, условно принятый в качестве полного блока кодовых групп, при этом нечетные и четные кодовые группы, соответствующие противоположным уровням сигнала записи блока, условно выделены путем их двухуровневого расположения); б) последовательность дополнительных информационных битов к тем кодовым группам блока, значения которых не меньше заданного минимально допустимого значения, равного, например, "0100" для случая четырехбитовых кодовых групп и минимального значения длительности подынтервалов между тройными перепадами в 2 Δτ, где Δτ - элементарное приращение длительности, при этом число дополнительных битов к каждой из таких кодовых групп устанавливают адаптивным образом в зависимости от случайных значений кодовых групп и случайных значений дополнительных битов (пример реализации адаптивного алгоритма определения числа дополнительных битов к четырехбитовым кодовым группам представлен ниже в форме специальной таблицы); в) последовательность соответствующих значениям дополнительных битов пар значений длительности, выраженной в единицах Δτ, первых и вторых подынтервалов тройных перепадов сигналов записи дополненных кодовых групп (установление значений длительности интервалов осуществляют при помощи вышеупомянутой таблицы); г) последовательность значений, выраженных также в единицах Δτ, разностей суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигнала записи кодовых групп при различных позициях второго интервала в сигнале записи блока, при этом минимальными по абсолютной величине являются два значения, имеющие разные знаки: значение ▽ $\binom{1}{10}$ = -5Δτ соответствует десятой позиции второго маркерного интервала и дополнению длительности первого маркерного интервала на 5 Δτ, а значение ▽ $\binom{1}{12}$ = +5Δτ - двенадцатой позиции и дополнению длительности на 5 Δτ второго маркерного интервала; д) сформированный по предложенному способу сигнал записи по двум уровням блока кодовых групп, включающий: на первой позиции - первый маркерный интервал с эталонной длительностью

отличной по величине от всех информационных интервалов и подынтервалов сигналов записи блоков; на второй, третьей, четвертой, пятой, шестой, восьмой, девятой, тринадцатой, пятнадцатой, шестнадцатой, семнадцатой и восемнадцатой - информационные тройные перепады, интервалы и подынтервалы, соответствующие дополненным кодовым группам и имеющие значения длительности интервалов, первых, вторых и третьих подынтервалов, определяемые из вышеупомянутой таблицы; на седьмой, одиннадцатой и четырнадцатой позициях - информационные перепады и интервалы, соответствующие не дополняемым кодовым группам вследствие того, что значения этих групп меньше заданного минимально допустимого значения "0100"; на десятой позиции - одиночный перепад и интервал кодовой группы 0101, дополненной одним битом с нулевым значением; на двенадцатой позиции - второй маркерный интервал

первого блока, эталонное значение длительности которого, равное τ₀+7_Δτ, дополнено выравнивающей добавкой - значением |▽

\binom{1}{12}

| разности суммарных приращений длительности интервалов противоположных уровней сигнала записи блока, что обеспечивает нулевое значение постоянной составляющей сформированного сигнала записи блока; е) последовательность сигналов воспроизведения одиночных и тройных перепадов по двум уровням сигнала записи блока кодовых групп; ж) сигналы признаков первого П(М₁)¹ и второго П(М₂)¹ признаков маркерных интервалов, сформированные из сигналов воспроизведения первого блока кодовых групп; з) выходная последовательность кодовых групп, дешифрованная из сигнала воспроизведения первого блока кодовых групп; и) выходная последовательность дополнительных информационных битов, приформированных к соответствующим кодовым группам и дешифрованных из сигнала воспроизведения первого блока кодовых групп.Figure 2 shows: a) the signals of the input information sequence, distributed over code groups, distributed, in turn, in blocks (in the drawing, for simplicity and convenience of consideration, a fragment of the information sequence of only 16 four-bit code groups is conventionally accepted as full block code groups, while the odd and even code groups corresponding to opposite levels of the write signal of the block are conventionally allocated by their two-level location); b) a sequence of additional information bits to those code groups of the block whose values are not less than the specified minimum permissible value, equal, for example, “0100” for the case of four-bit code groups and the minimum value of the duration of the intervals between triple drops of 2 Δτ, where Δτ is an elementary increment duration, the number of additional bits to each of these code groups is set in an adaptive manner depending on the random values of the code groups and random values of additional bits (an example of the implementation of the adaptive algorithm for determining the number of additional bits to four-bit code groups is presented below in the form of a special table); c) the sequence of the pairs of duration values, expressed in units of Δτ, of the first and second sub-intervals of the triple drops of the write signals of the augmented code groups corresponding to the values of the additional bits (the values of the duration of the intervals are carried out using the above table); d) a sequence of values, also expressed in units of Δτ, of the differences in the total durations of the intervals of opposite levels of the code group recording signal at different positions of the second interval in the block recording signal, while the two absolute values with different signs are minimal in absolute value: the value ▽

\binom{1}{10}

= -5Δτ corresponds to the tenth position of the second marker interval and the addition of the duration of the first marker interval by 5 Δτ, and the value ▽

\binom{1}{12}

= + 5Δτ - of the twelfth position and the addition of duration by 5 Δτ of the second marker interval; d) a recording signal generated by the proposed method for two levels of a block of code groups, including: at the first position, the first marker interval with a reference duration

different in size from all information intervals and sub-intervals of the block recording signals; on the second, third, fourth, fifth, sixth, eighth, ninth, thirteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth and eighteenth - information triple drops, intervals and sub-intervals corresponding to the supplemented code groups and having values of the duration of the intervals of the first, second and third sub-intervals, defined from the above table; on the seventh, eleventh and fourteenth positions - informational differences and intervals corresponding to non-supplemented code groups due to the fact that the values of these groups are less than the specified minimum allowable value "0100"; at the tenth position, a single difference and an interval of code group 0101, supplemented by one bit with a zero value; at the twelfth position - the second marker interval

the first block, the reference value of the duration of which is equal to τ ₀ +7 _Δτ , supplemented with a leveling additive - the value | |

\binom{1}{12}

| the difference in the total increments of the duration of the intervals of opposite levels of the recording signal of the block, which provides a zero value of the constant component of the generated signal recording block; f) a sequence of playback signals of single and triple drops across two levels of the write signal of the block code groups; g) the signals of the signs of the first P (M ₁ ) ¹ and second P (M ₂ ) ¹ signs of marker intervals formed from the playback signals of the first block of code groups; h) the output sequence of code groups, decrypted from the playback signal of the first block of code groups; i) the output sequence of additional information bits, assigned to the corresponding code groups and decrypted from the playback signal of the first block of code groups.

Способ адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы записи цифровой информации на магнитный или оптический носитель, и осуществляется следующим образом. The method of adaptive pulse-width recording of digital information includes operations that implement special modes of recording digital information on a magnetic or optical medium, and is carried out as follows.

В режиме "Запись" по сигналу "Пуск" и соответствующим управляющим импульсам с первого выхода формирователя 12 входную информационную последовательность двоичных сигналов подают с входа устройства на вход блока 1 запоминания и распределения, с помощью которого осуществляют накопление двоичных сигналов, распределение их по кодовым группам и распределение кодовых групп по блокам с одинаковым числом кодовых групп, равным, например, шестнадцати, а также подготовку соответствующего значениям дополнительных кодовых групп каждого блока числа дополнительных информационных битов. С одного выхода блока 1 распределенную последовательность (фиг.2, а) подают поблочно на регистр 2 и на один из информационных входов формирователя 3, а с другого выхода блока 1 соответствующую последовательность дополнительных информационных битов (фиг.2, б) подают на другой информационный вход формирователя 3, с помощью которого образуют последовательность соответствующих значениям дополняемых кодовых групп и дополнительных информационных битов коды значений длительности подынтервалов интервалов с тройными перепадами (фиг.2, в, на которой для удобства двоичные коды длительностей заменены на десятичные, а длительности выражены в единицах Δτ - элементарного приращения длительности). С выхода формирователя 3 коды длительностей подынтервалов поступают на регистр 4. Определение числа дополнительных информационных битов к каждому блоку кодовых групп в блоке 1 и формирование кодов длительностей подынтервалов в формирователе 3 осуществляют с использованием специальной кодирующей-декодирующей таблицы, пример составления которой для случая четырехбитовых кодовых групп в блоках представлен ниже. In the "Record" mode, according to the "Start" signal and the corresponding control pulses from the first output of the driver 12, the input information sequence of binary signals is supplied from the input of the device to the input of the storage and distribution unit 1, with the help of which binary signals are accumulated, distributed among the code groups and the distribution of code groups into blocks with the same number of code groups equal to, for example, sixteen, as well as the preparation corresponding to the values of additional code groups of each block number For more information bits. From one output of block 1, the distributed sequence (Fig. 2, a) is supplied block by block to register 2 and to one of the information inputs of the former 3, and from the other output of block 1, the corresponding sequence of additional information bits (Fig. 2, b) is fed to another information the input of the shaper 3, with the help of which they form a sequence of values of the duration of the sub-intervals of intervals with triple drops corresponding to the values of the complemented code groups (Fig. 2, c, to which for the convenience of binary durations codes are replaced by a decimal, and duration are expressed in units of Δτ - elementary duration increments). From the output of the shaper 3, the codes of the durations of the subintervals are sent to register 4. The determination of the number of additional information bits for each block of code groups in block 1 and the formation of codes of the durations of the subintervals in the shaper 3 are carried out using a special encoding-decoding table, an example of which is compiled for the case of four-bit code groups in blocks is presented below.

Двоичные коды групп исходных блоков с выхода регистра 2 и двоичные коды длительностей подинтервалов с выхода регистра 4 поступают на соответствующие входы блока 5 и распределительной схемы 7. С помощью блока 5 определяют таким же образом, как и в способе-прототипе, алгебраические разности суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигнала записи каждого блока кодовых групп - для всех четных позиций второго маркерного интервала (фиг.2, г., на которой величины разностей выражены в единицах Δτ, а двоичные коды значений величин для удобства заменены на десятичные). С выхода блока 5 коды величин и знаков указанных разностей подают на вход формирователя 6, с помощью которого осуществляют выбор оптимальной позиции для вторых маркеров в сигналах записи блоков кодовых групп по минимуму абсолютного значения соответствующих разностей и увеличивают в случае ненулевых значений разностей коды значений эталонной длительности первого или второго маркеров на величину разности |▽|, и формируют на его выходах коды длительностей обоих маркерных интервалов и код позиции второго маркерного интервала, подаваемые на соответствующие информационные входы распределительной схемы 7, с помощью которой обеспечивают соответствующий порядок расположения в регистре 8 кодов длительностей маркерных интервалов, исходных кодовых групп и приформированных к ним дополнительных информационных битов вместе с двоичными признаками тройных перепадов. По специальной серии управляющих импульсов со второго выхода формирователя 12 управляющих импульсов записи преобразованный описанным образом блок кодовых групп с выхода регистра 8 подают в формирователь 9 сигналов записи блоков кодовых групп, с выхода которого каждый сигнал записи блока в виде последовательности одиночных маркерных перепадов и соответствующих интервалов, информационных одиночных и тройных перепадов и соответствующих им перепадов и подынтервалов (фиг.2, д) подают в блок 10 записи, содержащий магнитное или оптическое средство записи, с помощью которого сигнал записывают на магнитный или оптический носитель. При этом взаимно однозначное соответствие между значениями М(τ) кодов исходных информационных кодовых групп и длительностью τ соответствующих им интервалов устанавливают, как и в способе-прототипе, по формуле
τ = τ₀+M(τ)•Δτ,
где M(τ) = 0÷2^m-1, a m - разрядность кода длительности информационного интервала. Взаимно однозначное соответствие между значениями дополнительных информационных битов для различных значений кодов дополняемых исходных кодовых групп и длительностью подынтервалов устанавливают при помощи вышеприведенной таблицы. Таким образом, в сформированных описанным образом сигналах записи блоков кодовых групп тройные перепады с необычно короткими подынтервалами между ними окружены с обеих сторон интервалами обычной длительности, число дискретных значений которой резко сокращено (с 2⁴=16 в способе-прототипе до 7-8 в предложенном способе). Ограниченное число сочетаний из значений первых двух подынтервалов (в таблице - 22 сочетания) и значений трех подынтервалов (в таблице - 64 сочетания) позволяет при дешифрации воспроизведенных сигналов использовать широко распространенные устройства распознавания сигналов по образцам в дополнение к общепринятым в рассматриваемом классе способов записи устройствам порогового выделения перепадов сигнала.The binary codes of the groups of source blocks from the output of register 2 and the binary codes of the durations of the sub-intervals from the output of register 4 are supplied to the corresponding inputs of block 5 and the distribution circuit 7. Using block 5, the algebraic differences of the total durations of the intervals are determined in the same manner as in the prototype method opposite levels of the recording signal of each block of code groups - for all even positions of the second marker interval (Fig.2, g, in which the differences are expressed in units of Δτ, and binary codes of values To ease replaced by decimal). From the output of block 5, the codes of quantities and signs of the indicated differences are fed to the input of the shaper 6, with the help of which the optimal position for the second markers in the recording signals of the code group blocks is selected to minimize the absolute values of the corresponding differences and increase, in the case of nonzero values of the differences, the codes of the values of the reference duration of the first or of the second markers by the value of the difference | ▽ |, and form at its outputs codes of the durations of both marker intervals and the position code of the second marker interval supplied and the corresponding data inputs of the distribution circuit 7, via which provide appropriate order of codes in the register 8 durations marker intervals starting code groups and priformirovannyh thereto additional information bits with binary signs ternary drops. According to a special series of control pulses from the second output of the shaper 12 of the write control pulses, the code group block converted in the described way from the output of register 8 is supplied to the shaper 9 of the write signals of the code group blocks, from the output of which each block write signal as a sequence of single marker drops and corresponding intervals, information single and triple drops and their corresponding drops and sub-intervals (figure 2, e) are served in the block 10 records containing magnetic or optical media recording means by which a signal is recorded on a magnetic or optical medium. In this case, a one-to-one correspondence between the values of M (τ) codes of the source information code groups and the duration τ of the corresponding intervals is established, as in the prototype method, by the formula
τ = τ ₀ + M (τ) • Δτ,
where M (τ) = 0 ÷ 2 ^m -1, am is the length of the code for the duration of the information interval. A one-to-one correspondence between the values of additional information bits for different values of codes of the supplemented source code groups and the duration of the sub-intervals is established using the table above. Thus, in the recording signals of the code group blocks generated in the described manner, triple drops with unusually short sub-intervals between them are surrounded on both sides by intervals of normal duration, the number of discrete values of which is sharply reduced (from 2 ⁴ = 16 in the prototype method to 7-8 in the proposed way). A limited number of combinations of the values of the first two sub-ranges (in the table — 22 combinations) and the values of the three sub-ranges (in the table — 64 combinations) allows the use of widespread signal recognition devices by samples in decoding the reproduced signals in addition to the threshold devices generally accepted in the considered class of recording methods Highlight signal differences.

В режиме "Чтение" воспроизведенную с помощью блока 14 воспроизведения с магнитного или оптического носителя последовательность импульсов после усиления подают с первого выхода блока 14 на формирователь 13 управляющих импульсов чтения блока 11 управления, а после усиления и приведения к виду, условно показанному на фиг.2, е, ее подают с другого выхода блока 14 в блок 15 дешифрации воспроизведенных сигналов, в котором по соответствующим управляющим импульсам с формирователя 14 осуществляют: с помощью формирователя 16 - формирование сигналов признаков первых П(М1) и вторых П(М2) маркеров каждого блока кодовых групп (фиг.2, ж); с помощью формирователя 17 - формирование сигналов признаков тройных перепадов, являющихся указателями дополненных исходных кодовых групп; с помощью блока 18 - точное распознавание и дешифрацию сигналов тройных перепадов, например, с использованием наборов соответствующих образцов и преобразование временных интервалов и подынтервалов в коды соответственно исходных кодовых групп и дополняющих их информационных битов; с помощью формирователя 19 - формирование сигналов признаков искажений воспроизведенных сигналов блоков кодовых групп путем сопоставления, как и в способе-прототипе, суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов блоков, а также кодов значений и знаков разностей суммарных длительностей в случае неравенства последних. Сформированные в блоке 15 в результате дешифрации сигналов воспроизведения каждого из блоков кодовых групп сигналы признаков первых и вторых маркеров блоков, сигналы исходных кодовых групп и дополнительных информационных битов, а также сигналы признаков искажений сигнала воспроизведения блока и коды значения и знака разности суммарных длительностей интервалов и подынтервалов противоположных уровней сигнала подают в блок 20, с помощью которого осуществляют формирование выходной последовательности, состоящей из подпоследовательности кодовых групп (фиг. 2, з) и подпоследовательности дополнительных информационных битов (фиг.2, и), а также контроль достоверности выходной последовательности, возможное исправление ошибочно дешифрованных кодов и битов и формирование сигналов признаков неисправимых ошибок, если таковые есть. Отметим, что вопросы помехозащитного кодирования данных здесь не рассматриваются вследствие того, что предложенный способ не накладывает никаких ограничений на применение в нем разнообразных известных методов обнаружения и исправления ошибок, возникающих из-за искажений в процессе записи, хранения и воспроизведения цифровой информации. In the "Read" mode, the sequence of pulses reproduced by the reproducing unit 14 from a magnetic or optical medium is fed from the first output of the unit 14 to the driver 13 of the read control pulses of the control unit 11 after amplification and reduction to the form conventionally shown in Fig. 2 , e, it is supplied from the other output of block 14 to the block 15 for decoding the reproduced signals, in which according to the corresponding control pulses from the shaper 14, they are carried out: using the shaper 16, the signals are recognized for the first P (M1) and second P (M2) markers of each block of code groups (FIG. 2, g); using the shaper 17 - the formation of signals of signs of triple drops, which are indicators of the supplemented source code groups; using block 18 - accurate recognition and decoding of triple differential signals, for example, using sets of appropriate samples and converting time intervals and sub-intervals into codes, respectively, of the original code groups and information bits supplementing them; using shaper 19 — generating signals of distortion signs of reproduced signals of blocks of code groups by comparing, as in the prototype method, the total durations of the intervals of opposite signal levels of the blocks, as well as codes of values and signs of the differences of the total durations in case of inequality of the latter. The signals of signs of the first and second block markers, signals of the original code groups and additional information bits, as well as signals of signs of distortion of the signal of reproduction of the block and codes of the value and sign of the difference of the total durations of intervals and sub-intervals generated in block 15 as a result of decryption of the playback signals of each block of code groups opposite signal levels are fed to block 20, with the help of which the output sequence consisting of a subsequence is formed code groups (Fig. 2, h) and a subsequence of additional information bits (Fig. 2, and), as well as the reliability of the output sequence, the possible correction of erroneously decrypted codes and bits and the formation of signals of signs of fatal errors, if any. Note that the issues of noise-protective coding of data are not considered here because the proposed method does not impose any restrictions on the application of various known methods for detecting and correcting errors that arise due to distortions in the process of recording, storage and playback of digital information.

Способ позволяет существенно повысить плотность упаковки информации в сигналы записи блоков кодовых групп, во-первых, за счет адаптивного наращивания информативности сигналов записи каждого исходного блока кодовых групп и, во-вторых, за счет сокращения длительности маркерных интервалов сигналов записи блоков. Проиллюстрируем эффект от использования предложенного способа расчетным путем на примере представленных на фиг.2 исходного и преобразованного по предложенному способу блоков данных. В предположении равновероятности значений четырехбитовых кодовых групп определим с помощью вышеприведенной таблицы относительные веса кодовых групп без дополнений и с дополнениями одним, двумя и тремя битами: кодовые группы со значениями 0000÷0011 - не дополняются и имеют нулевой вес, со значениями 0100÷0110 - дополняются одним битом каждая и имеют вес в 3•1=3 бита, со значениями 0111÷1001 - дополняются двумя битами каждая и имеют вес 3•2= 6 битов, со значениями 1010÷1111 - дополняются тремя битами каждая и имеют вес в 6•3=18 битов. Отсюда усредненное число дополнительных битов на блок из 16 четырехбитовых кодовых групп составляет 0•1+1•3+2•3+3•6=27 битов, т.е. теоретически возможное при исходных предположениях увеличение информативности сигналов записи блоков кодовых групп составляет (4 бита•16+27 бит):4 бита•16 ≈ 1,4 раза. Из той же таблицы видно, что максимально возможная длительность информационного интервала с одиночным перепадом в рассматриваемом примере равна τ₅ = τ₀+5Δτ, поэтому минимальная длительность (принимаемая за эталонную) маркерных интервалов, имеющих всегда одиночные перепады, может быть принята равной τ_м.мин(приб.) = τ₅+2÷3Δτ, что обеспечивает надежное различение маркерных и информационных одиночных интервалов. В способе-прототипе протяженность маркерных интервалов равна τ_м.мин(прот) = τ₁₅+2÷3Δτ, т.е. на 10Δτ больше, чем в предложенном способе.The method allows to significantly increase the packing density of information in the write signals of the blocks of code groups, firstly, by adaptively increasing the information content of the recording signals of each source block of code groups and, secondly, by reducing the duration of the marker intervals of the recording signals of the blocks. We illustrate the effect of using the proposed method by calculation using the example of the data blocks that were converted to the original and transformed according to the proposed method. Assuming that the values of four-bit code groups are equally probable, we will determine, using the table above, the relative weights of code groups without additions and with additions of one, two, and three bits: code groups with values 0000 ÷ 0011 are not supplemented and have zero weight, with values 0100 ÷ 0110 - are supplemented one bit each and have a weight of 3 • 1 = 3 bits, with values 0111 ÷ 1001 - complemented by two bits each and have a weight of 3 • 2 = 6 bits, with values 1010 ÷ 1111 - supplemented by three bits each and have a weight of 6 • 3 = 18 bits. Hence, the average number of additional bits per block of 16 four-bit code groups is 0 • 1 + 1 • 3 + 2 • 3 + 3 • 6 = 27 bits, i.e. Under the initial assumptions, the theoretically possible increase in the information content of the write signals of code block blocks is (4 bits • 16 + 27 bits): 4 bits • 16 ≈ 1.4 times. It can be seen from the same table that the maximum possible duration of the information interval with a single drop in the example under consideration is τ ₅ = τ ₀ + 5Δτ, therefore, the minimum duration (taken as a reference) of marker intervals, which are always single drops, can be taken equal to τ _{m. min} (approx.) = τ ₅ + 2 ÷ 3Δτ, which provides a reliable distinction between marker and information single intervals. In the prototype method, the length of the marker intervals is τ _m.min (prot) = τ ₁₅ + 2 ÷ 3Δτ, i.e. 10Δτ more than in the proposed method.

Оценим плотность упаковки цифровой информации в единицах [бит/τ₀] в сигнал записи блока кодовых групп по предложенному способу, для которого общая длительность сигнала записи блока составляет (фиг.2, д)

T_пред = 31,1τ₀ при Δτ = 0,1τ₀
и
T_пред = 24,55τ₀ при Δτ = 0,05τ₀,
а также по способу-прототипу, для которого общая длительность сигнала записи блока с учетом большей длительности каждого маркерного интервала на 10Δτ и величины |▽_прот| = 8Δτ составляет
T_прот+10Δτ•2+(8Δτ-5Δτ) = 18τ₀+154Δτ,
T_прот = 33,4τ₀ при Δτ = 0,1τ₀
и
T_приб = 25,7τ₀ при Δτ = 0,05τ₀.
Отсюда плотность упаковки для предложенного способа составляет

Плотность упаковки для способа-прототипа составляет

Таким образом, способ адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации на магнитный или оптический носитель обеспечивает повышение плотности упаковки информации в сигналы записи блоков кодовых групп в среднем почти в 1,5 раза по сравнению со способом-прототипом.Let us estimate the packing density of digital information in units of [bit / τ ₀ ] into a write signal of a block of code groups according to the proposed method, for which the total duration of the write signal of the block is (Fig.

T _pre = 31,1τ ₀ at Δτ = 0,1τ ₀
and
T _pre = 24.55τ ₀ at Δτ = 0.05τ ₀ ,
and also according to the prototype method for which the total duration of the recording signal of the block, taking into account the longer duration of each marker interval by 10Δτ and | величины _prot | = 8Δτ is
T _prot + 10Δτ • 2 + (8Δτ-5Δτ) = 18τ ₀ + 154Δτ,
T _prot = 33.4τ ₀ at Δτ = 0.1τ ₀
and
_Arr = 25,7τ T ₀ when Δτ = 0,05τ _0.
Hence the packing density for the proposed method is

The packing density for the prototype method is

Thus, the method of adaptive pulse width-width recording of digital information on a magnetic or optical medium provides an increase in the density of information packing in the write signals of code group blocks by an average of almost 1.5 times in comparison with the prototype method.

Claims

A method for adaptive pulse width-width recording of digital information on magnetic or optical media, including the distribution of binary signals of the input information sequence into code groups and code groups into blocks, the formation of information drops of the write signals of blocks of code groups at two levels and time intervals between drops in accordance with the code groups and their values, the formation of marker drops of the write signals of the blocks of code groups at two levels and the corresponding drops in time intervals, the placement of the second marker differences and intervals in the recording signals of the blocks at positions corresponding to the minimum values of the differences in the total durations of the intervals of opposite levels of the recording signals of the blocks, adding the duration of one of the marker intervals of the blocks to zero the indicated differences and recording the generated sequences of marker and information intervals and differences in two levels of signals for recording blocks on a medium, characterized in that they are attached to code groups with values not less than the specified minimum allowable value, additional information bits, the number and value of which for each code group is set depending on the code group value, and form inside the intervals corresponding to the specified code groups, triple drops of the recording signal in two levels and sub-intervals between these differences with duration values depending on the values of the corresponding additional information bits.