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Diese Erfindung betrifft eine Codierungsvorrichtung zum Codieren
digitaler Signale und ein Magnetaufzeichnungssystem, das diese Vorrichtung
verwendet.
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Als eine Art von Code zum Codieren digitaler Signal steht ein
korrelativer Code zur Verfügung. Das System, das diesen Code verwendet,
überträgt die Information eines Zeitkanals als ein mehrwertiges Signal,
das an eine Mehrzahl von Zeitkanälen verteilt wird. Beispiele dieser
Codierungsart umfassen duobinäre und teilweise ansprechende Codierung.
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Da die Information als ein mehrwertiges Signal empfangen wird, kann
die Übertragung mit einem schmaleren Frequenzband gegenüber Systemen
erfolgen, bei denen ein binärer Wert empfangen wird (wie z. B. NRZ).
Um bei Verwendung des korrelativen Codes die Information mit einem
schmaleren Frequenzband zu übertragen, nimmt jedoch die Zahl der
mehrwertigen Pegel unvermeidbar zu, so daß ein Problem darin besteht, daß
der Störabstand der Übertragungsleitung verbessert werden muß. Da der
vorerwähnte korrelative Code außerdem einen Gleichstromanteil
enthält, wenn er mit einem Magnetaufzeichnungssystem aufzuzeichnen ist,
tritt ein Problem auf, daß er als Aufzeichnungscode nicht geeignet
ist, da das elektromagnetische Wandlersystem des
Magnetaufzeichnungssystems Schwierigkeiten bei der Übertragung von Gleichstrom hat.
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Codierungsvorrichtung zur
Verfügung zu stellen, die digitale Signale in ternäre Signale
codiert, deren Gleichstromanteil null wird, und die dennoch mit einem
schmalen Frequenzband übertragen werden können.
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Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein
Magnetaufzeichnungssystem zur Verfügung zu stellen, das diese
Codierungsvorrichtung verwendet.
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Erfindungsgemäß wird eine Codierungsvorrichtung zur Verfügung
gegestellt, die umfaßt: eine Einrichtung zum Erzeugen duobinärer
Signale, die eine Folge zweiwertiger Eingangssignale in eine duobinäre
Signalfolge umwandelt; eine Vorzeichenumkehreinrichtung, die wahlweise
das Vorzeichen des duobinären Signals umkehrt; sowie eine
Steuereinrichtung, die die Funktion der Vorzeichenumkehreinrichtung steuert, um
den Mittelwert der von der Umkehreinrichtung ausgegebenen duobinären
Signalfolge auf Null zu bringen, wobei die Steuereinrichtung eine
Codewert-Speichereinrichtung umfaßt, die den vorhergehenden Wert des
duobinären Signalfolgeausgangs jedesmal speichert, wenn sich dieser
Signalwert auf Null ändert, eine Erfassungseinrichtung, die jedesmal
ein Erfassungssignal erzeugt, wenn sich der Signalfolgeausgang von
Null ändert, sowie Koinzidenz-Erfassungseinrichtungen, die nur dann
ein Steuersignal für die Vorzeichenumkehreinrichtung erzeugen, wenn
sowohl i) der gespeicherte von Null verschieden ist, als auch ii) die
Erfassungseinrichtung das Erfassungssignal erzeugt.
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Ein erfindungsgemäßes Magnetaufzeichnungssystem ist so aufgebaut, daß
ein Ausgangssignal der vorerwähnten Vorzeichenumkehrschaltung über
einen Aufnahmeverstärker an einen Aufnahmekopf angelegt wird, um in
einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeichert zu werden.
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Weil es die Vorrichtung dieser Erfindung gestattet, ein Signal zu
erhalten, das ein ternäres Signal ähnlich dem duobinären Signal ist
und dessen Gleichstromanteil dennoch Null wird, kann die Übertragung
mit einem schmaleren Frequenzband als bei Verwendung des duobinären
Signals durchgeführt werden. Eine erfindungsgemäße
Codierungsvorrichtung kann daher leicht in ein System, wie z. B. ein Bandkopfsystem
eines Video-Bandaufnahmegerätes oder ein Plattenkopfsystem eines Floppy-
oder Festplatten-Laufwerks, eingebracht werden, bei dem es schwierig
ist, ein Gleichstromsignal zu übertragen.
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Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer
Codierungsvorrichtung gemäß einer Ausführung dieser Erfindung zeigt.
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Fig. 2(a) bis (d) sind Diagramme von Wellenformen, die Wellenformen
an charakteristischen Punkten in Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 zeigen.
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Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der Schaltung zur
Erzeugung duobinärer Signale in Fig. 1 zeigt.
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Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das jeweils ein Beispiel der
Vorzeichenumkehrschaltung und der
Vorzeichenumkehr-Steuersignalerzeugungsschaltung in Fig. 1 zeigt.
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Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau eines
Magnetaufzeichnungssystems gemäß einer Ausführung dieser Erfindung zeigt.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Codierungsvorrichtung einer
Ausführung dieser Erfindung. Fig. 2(a) bis (d) zeigen
Signalwellenformen zur Erklärung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung. Fig. 2 (a)
zeigt eine Wellenform eines in einen Eingangsanschluß 1 eingegebenen
Signals. Dieses Eingangssignal wird an eine
Duobinärsignal-Erzeugungsschaltung 2 angelegt. Die Duobinärsignal-Erzeugungsschaltung 2 ist
bekannt und besteht z. B., wie in Fig. 3 gezeigt, aus einem Modulozwei-
Addierer 6, den Verzögerungsschaltungen 7 und 8 und einer
algebraischen Summierungsschaltung 9. Ferner bilden der Modulozwei-Addierer 6
und die Verzögerungsschaltung 7 einen Vorcodierer. Das Ausgangssignal
davon (ein Ausgangssignal des Modulozwei-Addierers 6) ist in Fig. 2
(b) dargestellt. Die Funktion der Duobinärsignal-Erzeugungsschaltung
2 wird z. B. in Sanpo Shuppans's Technology of PCM Communications
(von Hisashi Kaneko), S. 79, oder IEEE Transactions on Communication
Technology", Feb. 1966, Seiten 67-68, beschrieben. Fig. 2(c) zeigt
eine Wellenform eines Ausgangssignals der
Duobinärsignal-Erzeugungsschaltung 2. Dies ist das allgemein duobinär genannte Signal. Dieses
Signal besitzt im allgemeinen einen Gleichstromanteil, und in
solchen Fällen wie z. B. einer Folge von "0" → "1" → > 0" → "1"
erscheint ein Wert von "1" wieder anschließend an "1", und ein Wert
ungleich Null wird resultieren. Bei einem anderen Fall, wie z. B. eine
Folge von "0" → "-1" → "0" → "-1", erscheint ein Wert "-1" wieder
anschließend an "-1", und ein Wert ungleich Null wird resultieren.
Dieses sind die Gründe für einen Gleichstromanteil. Wenn in dem
elektromagnetischen Wandlersystem eines Magnetaufzeichnungs- und
Wiedergabegerätes, dessen Codeübertragungsleitung aus einem Bandkopf und
dergleichen besteht, ein Signal einen Gleichstromanteil besitzt, wird
die Wellenform eines Wiedergabesignals eine erhöhte Verzerrung
verursachen, die eine Zunahme der Wahrscheinlichkeit von Codefehlern zur
Folge hat. Wie unten erläutert, sind die Vorzeichenumkehrschaltung 3
und die Vorzeichenumkehr-Steuersignalerzeugungsschaltung 4 der
Codierungsvorrichtung dieser Erfindung so aufgebaut, daß, wenn ein Wert
"0" erscheint, der einer Folge von "0" → "1" folgt (oder in dem Fall,
daß "1" dauernd erscheint, wenn er dem Ende der aufeinanderfolgenden
"1"-sen folgt), und dann ein Wert von "-1" daran anschließend
erscheint (in dem Fall, daß "0" aufeinderfolgend erscheint, wenn er dem
Ende der aufeinanderfolgenden "0"-en folgt), der Eingangswert
ausgegeben wird wie er ist, und wenn ein Wert von "1" anstelle von "-1"
erscheint, der Eingangswert nach Umkehrung seines Vorzeichens in "-1"
ausgegeben wird.
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Konkrete Beispiele der Vorzeichenumkehrschaltung 3 und der
Vorzeichenumkehr-Steuersignalerzeugungsschaltung 4 in Fig. 1 sind in Fig. 4
dargestellt. In Fig. 4 umfaßt die Vorzeichenumkehrschaltung 3 einen
Eingangsanschluß 10 zum Eingeben eines Duobinärsignals, einen Schalter
13, eine Polarotätsumkehrschaltung 12, eine Flip-Flop-Schaltung 11,
einen Ausgangsanschluß 14 und einen Eingangsanschluß 15 zum Eingeben
eines Umkehrimpulses. Die
Vorzeichenumkehr-Steuersignalerzeugungsschaltung 4 umfaßt einen Eingangsanschluß 16, der mit dem oben
erwähnten Ausgangsanschluß 14 zu verbinden ist, einen Vergleicher des
vorangehenden Werts 17, der eine Änderung eines momentanen Wertes von
dem Vorangehenden unterscheidet, eine Nullermittlungsschaltung 24, die
ermittelt, daß der vorliegende Wert Null ist, eine UND-Schaltung 25,
die ein logisches Produkt des Ausgangs des Vergleichers 17 und des
Ausgangs der Nullermittlungsschaltung 24 gewinnt, eine
Speicherschaltung 26 zum Speichern des vorgehenden Wertes, wenn sich der
vorliegende Wert von dem vorangehenden Wert unterscheidet und der
vorliegende Wert weiter "0" ist, eine Koinzidenz-Ermittlungsschaltung 29,
die ermittelt, daß der vorliegende Wert eines Eingangssignals ein Wert
ungleich Null ist und außerdem mit dem Ausgangssignal des
Speicherschaltung 26 übereinstimmt, sowie ein Ausgangsanschluß 38 zur Ausgabe
eines Umkehrimpulses (p). Der Vergleicher des vorangehenden Wertes 17
umfaßt z. B. einen Subtrahierer 18, eine Verzögerungsschaltung 19,
eine "1"-Ermittlungsschaltung 20, eine "-1"- Ermittlungsschaltung 21 und
eine ODER-Schaltung 22. Die Speicherschaltung 26 umfaßt eine
Verzögerungsschaltung 27 und eine Abtast- und Halteschaltung 28. Die
Koinzidenz-Ermittlungsschaltung 29 umfaßt die "-1"-Ermittlungsschaltungen
34 und 35, die "1"-Ermittlungsschaltungen 30 und 31, die
UND-Schaltungen 32, 36, 39 und 40 sowie eine ODER-Schaltung 37. Ferner besteht
jede Verzögerungsschaltung 19 und 27 z. B. aus einem D-Flip-Flop und
verzögert eine Eingangssignalfolge um einen Zeltkanal. Die
"1"-Ermittlungsschaltungen 20, 30 und 31 sind jeweils bekannte Pegelvergleicher.
Die "-1"-Ermittlungsschaltungen 21, 34 und 35 und die
"0"-Ermittlungsschaltung 24 sind jeweils bekannte Pegelvergleicher.
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Durch die wie oben aufgebaute Vorzeichenumkehrschaltung 3 und die
Vorzeichenumkehr-Steuersignalerzeugungsschaltung 4 wird das an den
Eingangsanschluß 14 angelegte duobinäre Signal einer Transformation
unterzogen, um eine Ausgangssignalfolge wie in Fig. 2 (d) gezeigt zu
ergeben. Die in Fig. 2 (d) gezeigte Ausgangssignalfolge wird in
Übereinstimmung mit der oben erwähnten Regel ausgegeben, das heißt, wenn ein
Wert "0" erscheint, der einer Folge von "0" → "1" folgt (in dem Fall,
daß "1" dauernd erscheint, wenn er dem Ende der aufeinanderfolgenden
"1"-sen folgt), und dann ein Wert von "-1" daran anschließend
erscheint (in dem Fall, daß "0" aufeinderfolgend erscheint, wenn er dem
Ende der aufeinanderfolgenden "0"-en folgt), wird der Eingangswert
ausgegeben wie er ist, und wenn ein Wert von "1" anstelle von "-1"
erscheint, wird der Eingangswert nach Umkehrung seines Vorzeichens in
"1" ausgegeben. Basierend auf der gleichen Regel wie oben wird, wenn
ein Wert von "0" erscheint, der einer Folge von "0" → "-1" folgt, und
dann daran anschließend "1" erscheint, der Eingangswert ausgegeben wie
er ist, und wenn ein Wert von "-1" anstelle von "1" erscheint, wird
der Eingangswert nach Umkehrung seines Vorzeichens in "1" ausgegeben.
Daher wird der Gleichstromanteil davon ungefähr Null, wenn man ihn
als den zeitlichen Mittelwert betrachtet.
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Eine Codierungsvorrichtung dieser Erfindung ist auch nicht auf die in
Fig. 1 gezeigte Vorrichtung beschränkt, und das duobinäre Signal kann
in der Wellenform so verändert werden, daß, wenn ein Wert von "0"
erscheint, der einer "1" folgt (in dem Fall, daß "1" dauernd erscheint,
wenn er dem Ende der aufeinanderfolgenden "1"-sen folgend erscheint),
und dann ein Wert von "-1" daran anschließend erscheint (in dem Fall,
daß "0" dauernd erscheint, wenn er dem Ende der aufeinanderfolgenden
"0"-en folgend erscheint), der Eingangswert ausgegeben wird wie er
ist, und wenn ein Wert von "1" anstelle von "-1" erscheint, wird der
Eingangswert nach Umkehrung seines Vorzeichens in "-1" ausgegeben.
Desgleichen, wenn ein Wert von "0" erscheint, der einer "-1" folgt
(oder in dem Fall, daß "-1" dauernd erscheint, erscheint er dem Ende
der aufeinanderfolgenden "-1"-sen folgend), und dann ein Wert von "-1"
daran anschließend erscheint (oder in dem Fall, daß "0" dauernd
erscheint, erscheint er dem Ende der aufeinanderfolgenden "0"-en
folgend), wird der Eingangswert ausgegeben wie er ist, und wenn ein Wert
"-1" anstelle von "1" erscheint, wird der Eingangswert nach Umkehrung
seines Vorzeichens in "1" ausgegeben.
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Eine andere Ausführung einer Codierungsvorrichtung dieser Erfindung
ist z. B. die in Fig. 1, bei der ein Ausgangssignal der Duobinärsignal-
Erzeugungsschaltung 2 in die
Vorzeichenumkehr-Steuersignalerzeugungsschaltung 4 eingegeben und die Vorzeichenumkehrschaltung 3 durch das
Ausgangssignal der Vorzeichenumkehr-Steuersignalerzeugungsschaltung 4
gesteuert wird, wodurch das Duobinärsignal gemäß der vorerwähnten
Regel transformiert wird.
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Ein Magnetaufzeichnungssystem dieser Erfindung ist so aufgebaut, daß
eine wie oben dargelegt gewonnene Signalfolge über einen
Aufnahmeverstärker 105 an das Bandkopfsystem 100, wie in Fig. 5 gezeigt,
angelegt wird. Das Bandkopfsystem 100 umfaßt einen Magnetkopf 101 und ein
Magnetband 102. Das Bandkopfsystem 100 kann konkret z. B. ein
Helicalscan-Typ sein, der bei Heimvideobandgeräten benutzt wird. Ferner
können andere magnetische Aufzeichnungsmedien, wie z. B. eine
Magnetplatte, anstelle des Magnetbandes 102 zum Zweck der Aufzeichnung verwendet
werden.