NO161150B - Modulator for modulering av en databitsekvens til en kanalbitsekvens, samt demodulator for demodulering av en d,k-begrenset sekvens med kanalbiter. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en modulator for modulering

av en databitsekvens til en kanalbitsekvens av den art som angitt i innledningen til krav 1, samt en demodulator for demodulering av en d,k-begrenset sekvens med kanalbiter av den art som angitt i innledningen til krav 7.

Ved digital overføring eller magnetisk og optisk opptegning-og gjengivelses-systemer er informasjonen som skal overføres eller opptegnes vanligvis i form av en sekvens symboler. Disse symboler tilsammen danner alfabetet (ofte binært). I tilfelle av et binært alfabet (i beskrivelsen er alfabetet representert ved symbolene "I" og "0") kan et symbol f.eks. "I" op<p>tegnes i samsvar med NRZ-mark-koden som en overgang mellom to magnetiske tilstander eller fokusering på en magnetisk plate, bånd eller optisk plate. Det andre symbol "0" opptegnes ved mangel av slik overgang.

Som resultat av forskjellige krav til systemet blir tvangs-styring innført i praksis på sekvensene av symboler som kan opptre. Noen systemer nødvendig-gjør selvstyring. Dette med-fører at sekvensene av symboler som skal overføres eller opptegnes må ha tilstrekkelig overgang til å frembringe et tids-styre-signal fra symbol-sekvensen tilstrekkelig for detektering og synkronisering. Et ytterligere krav kan være at visse symbol-sekvenser ikke må opptre i informasjons-signalet da disse sekvenser er beregnet på spesielle formål, f.eks. som en synkroniserings-sekvens. Imitering av synkroniseringssekvensen ved at informasjons-signalet ville motvirke utvetydigheten av synkroniserings-signalet og følgelig dets anvendbarhet for dette formål. Det må videre kreves at overgangene ikke følger for nær etter hverandre i den hensikt å begrense interferens mellom symbolene.

I tilfelle av magnetisk eller optisk opptegning, kan disse krav også angå informasjons-tettheten på opptegningsmediet fordi når ved en forhåndsbestemt minste avstand mellom to etter hverandre følgende overganger på o<p>ptegningsmediet, kan det minste tidsintervall T . som svarer til dette for

mm

signalet som opptegnes, bli øket slik at informasjonstettheten øker i samme grad. Også den nødvendige minste båndbredde B . korreleres til den minste avstand T . mellom overgangene mm min ^ 3

Hvis det anvendes informasjonskanaler som ikke overfører likestrøm, slik tilfellet vanligvis er med magnetiske opp-tegnings-kanaler vil det medføre nødvendigheten av at sym-bolsekvensene i informasjons-kanalen omfatter den lavest mulige 1ikestrøms-komponent, eventuelt ingen.

Den innledningsvis nevnte fremgangsmåte er kjent fra en artikkel av Tang, D.T., Bahl, L.R., "Block codes for a class of constrained noiseless channels". Information and Control, Vol. 17, nr. 5. Dec. 1970, side 436-461, som gjelder blokk-koder basert på d-, k- eller (d,k)-tvangs-styring med q-blokker av symboler som tilfredsstiller følgende krav: (a) d-tvangsstyring: to symboler av typen "1" er adskilt ved en rekke på minst d etter hverandre følgende symboler av typen "0", (b) k-tvangsstyring: den maksimale lengde av en rekke

etter hverandre følgende symboler av typen "0" er k.

En sekvens av f.eks. binære data-biter oppdeles i etter hverandre følgende og sekvensielle blokker hver med m databiter. Disse blokker av m databiter er kodet i blokker av n informasjonsbiter (n > m). Dan er større enn m vil antallet kombinasjoner med n informasjons-biter være større enn antallet mulig blokkker databiter (2m) . Hvis f.eks. d-tvangs-styring innføres på blokker av informasjonsbiter som skal overføres eller opptegnes, velges gruppering av 2m blokker databiter til likeledes 2m blokker informasjonsbiter (av et mulig antall 2n blokker), slik at grupperingen bare utføres på de blokker av inforraasjonsbiter som tilfredsstiller de innførte krav.

Tabell I på side 439 i den nevnte artikkel viser hvor mange forskjellige blokker av informasjonsbiter det er, avhengig av lengden av blokken (n) og det innførte krav til d. Det er således 8 blokker informasjonsbiter med en lengde n=4 i det tilfellet at den minste avstand d=1. Blokker med databiter med en lengde m=3 (2 3 =8 dataord) vil følgelig være representert ved blokker av informasjonsbiter med en lengde n=4, nemlig at to etter hverandre følgende biter av typen "1" i blokkene av informasjonsbiter er adskilt med minst et symbol av typen "0". I dette tilfelle er kodingen { < >- indikerer grupperingen av en blokk til en annen blokk og omvendt):

Ved sammenstilling av blokken av informasjonsbiter er det i noen tilfeller imidlertid ikke mulig å tilfredsstille kravene (i eksempelet med d-tvangs-styring) uten å ta ytterligere forholdsregler. I den nevnte artikkel er det foreslått å inn-føre separasjonsbiter mellom blokkene av informasjonsbiter.

I tilfelle av d-tvangs-styrt koding av en blokk av separasjonsbiter er innholdet av d-biter av typen "0" tilstrekkelig. I det ovenfor nevnte eksempel hvor d=1 er en separasjonsbit ("0") derfor tilstrekkelig. Hver blokk med tre databiter inneholder derfor 5 (4+1) kanalbiter.

Denne kodemåte har den ulempe at opptreden av lave frekvenser (inkludert likestrøm) i frekvensspekteret i strømmen av kanalbiter er heller stor. En ytterligere ulempe er at kode-omformerne (modulator, demodulator), særlig demodulatoren er komplisert.

Når det gjelder den førstnevnte ulempe indikerer en artikkel av Patel, A.M., "Charge-constrained byte-oriented (0,3) code", IBÅ Technical Disclosure Bulletin, Vol. 19, Nr. 7.

De. 1976,<!>side 2715-2717, at likestrømubalanse av (d,k)-tvangs-styrte koder kan bli begrenset ved innbyrdes forbindelse av blokker av kanalbiter ved hjelp av såkalte inver-teringsledd eller ikke-ihverteringsledd. På denne måte vil fortegnet av den i øyeblikket opptredende blokk med kanalbiter som medfører likestrømubalanse velges slik at like-strømubalansen for de foregående blokker av kanalbiter blir minsket. Det gjelder her imidlertid en (d, k)-tvangs-styrt kode hvis blokker av informasjonsbiter kan sammenkoples uten å komme i konflikt med (d,k)-tvangs-styringen, slik at addi-sjon av separasjonsbiter som følge av (d,k)-tvangsstyring ikke er nødvendig.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art for koding av en sekvens binære databiter til en sekvens binære kanalbiter som bedrer lavfrekvens-spektrumegenskapene for signalet som skal utledes fra kanalbiter og som muliggjør anvendelse av en enkel modulator.

Dette oppnås ifølge foreliggende op<p>finnelse ved hjelp av modulatoren av den innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1, samt en modulator av den art som beskrevet innledningsvis og hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 7.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige kravene .

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvis-ning til tegningene. Fig. 1 viser noen bitsekvenser for å illustrere eh ut- førelse av kodingsformatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser noen utførelseseksempler på formatet av kanalkoding som anvendes for å minske likestrøm-ubalanse ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser et funksjonsskjema for en utførelse av

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser en blokk synkroniseringsbiter for anvendelse

ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5a viser et blokkskjerna for en utførelsesform av en demodulator ifølge oppfinnelsen for dekoding av databiter som er kodet i samsvar med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5b viser en funksjonstabell for demodulatoren på

fig. 5a.

Fig. 6 viser et utførelseseksempel på detekteringen av en

sekvens synkroniseringsbiter ifølge oppfinnelsen.

Fig. 7 viser et utførelseseksempel på en gruppeformat

for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen .

Fig. 1 viser noen bitrekker for å illustrere fremgangsmåten av koding av en rekke binære databiter (fig. 1a) til en rekke binære kanalbiter (fig. 1b). Rekken av databiter deles i etter hverandre følgende og sekvensielle blokker BD. Hver blokk med databiter omfatter m databiter. Som eksempel vil valget av m = 8 bli anvendt i den etterfølgende beskrivelse og på figurene. Det samme gjelder imidlertid for enhver annen verdi av m. En blokk av m databiter BD.^ omfatter generelt en av 2 mulige bit-sekvenser.

Slike bit-sekvenser er ikke egnet for direkte optisk eller magnetisk opptegning av forskjellige grunner. Hvis nemlig to datasymboler av typen "1", som f.eks. er opptegnet på et opptegningsmedium som en overgang fra en magnetisk retning til en annen eller som en overgang til en fordypning, umiddelbart følgende etter hverandre, må disse overganger ikke være for nær hverandre på grunn av innbyrdes påvirkning. Dette begrenser informasjonstettheten. På samme tid vil den minste båndbredde Bmin som er nødvendig for overføring eller opp-teg3 ning av bit-strømmen øke når den minste avstand T mi. n mellom etter hverandre følgende overganger

er liten. Et annet krav som ofte følger med dataoverføring og optisk eller magnetisk opptegning er at bit-sekvensene må ha tilstrekkelige overganger til fra det overførte signal å utlede et tidsstyresignal ved hjelp av hvilket synkroni-seringen kan utføres. En blokk med m "0" går i de verste tilfeller foran en blokk som ender med et antall "0" og følge-lig med en blokk som begynner med antall "0" vil kunne sette utledningen av tidsstyresignaler i fare.

Informasjonskanaler som ikke overfører likestrøm slik som magnetiske opptegningskanaler, må videre tilfredsstille det krav at datastrømmen som skal opptegnes omfatter en like-strømkomponent som er så liten som mulig. Ved optisk opptegning er det ønskelig at lavfrekvensdelen av dataspekteret undertrykkes i best mulig grad som følge av servostyring. I tillegg blir demoduleringen forenklet når likestrømkomponen-ten er forholdsvis liten.

For den ovenfor nevnte,, og av andre grunner utføres en såkalt kanalkoding av databiter før de overføres via kanalen eller før de opptegnes. I tilfelle av blokk-koding (se den først-nevnte artikkel) blir blokker av databiter som hver inneholder m biter kodet som blokker av informasjonsbiter som hver inneholder n^ informasjonsbiter. Fig. 1 viser hvorledes blokkene av databiter BD. omformes til en blokk av informa-

l

sjonsbiter BI^. Som eksempel velges n. = 14 og anvendes i den følgende beskrivelse og på figurene. Når n1 er større enn m, kan ikke alle kombinasjoner som dannes ned n^ biter anvendes. Disse kombinasjoner som ikke passer inn med kanalen som anvendes, kan ikke anvendes. Det er således i eksempelet gitt bare 256 ord som det er nødvendig å velge fra mer enn 16 000 mulige kanalord for den nødvendige en-til-en gruppering av dataord til kanalord. Følgelig må det stilles

noen krav til kanalordene. Et krav er at det mellom to etter hverandre følgende informasjonsbiter av den første typen, nemlig "1", er minst d sekvensielle, og etter hverandre følgende informasjonsbiter av typen "0" opptatt i samme blokk av n^ informasjonsbiter. Tabell I på side 439 i den førstnevnte artikkel viser hvor mange slike binære ord det er avhengig av verdien av d. Av tabellen fremgår det at for n1 = 14 er det 277 ord med minst 2 biter (d=2) av typen "0" mellom etter hverandre følgende biter av typen "1". Når kodeblokker på 8 databiter av hvilke det kan være 2 Q=256 kombinasjoner som blokker av 14 kanalbiter kan kravet d=2 derfor bli godt tilfredsstilt.

Sammensetning av blokkene med informasjonsbitene BI^ er imidlertid ikke mulig uten ytterligere foranstaltninger når de samme krav til d-tvangsstyring ikke bare innføres i en blokk av n^ biter, men også strekker seg over grensene mellom to etter hverandre følgende blokker. På side 4 51 i den først-nevnte artikkel foreslås å innføre en eller flere separasjonsbiter mellom blokkene av kanalbiter. Det er lett å se at når et antall separasjonsbiter av typen "0" minst lik d inkluderes, blir d-tvangsstyringen tilfredsstilt. Fig. 1 viser at en blokk med kanalbiter BC\ består av blokken med inf ormas jonsbiter BI.^ og en blokk separas jonsbiter BS^. Blokken ned separasjonsbiter omfatter n2 biter slik at blokken med kanalbiter BC. består av n1 + n2 biter. Som eksempel velges n2 0 3 som skal anvendes i den videre beskrivelse og figuren hvis ikke annet er angitt.

For å gjøre tidsstyringen så pålitelig som mulig kan et ytterligere krav være at det maksimale antall biter av typen "0" som kan opptre uavbrutt mellom to etter hverandre følg-ende biter av typen "1" innen en blokk informasjonsbiter, er begrenset til en forhåndsbestemt verdi k. I det eksempel hvor m = 8 og n 1 = 14 er det mulig å eliminere fra de 277

ord som tilfredsstiller d=2, de ord f.eks. som har en meget høy verdi for k. Det viser seg at k kan begrenses til 10.

Følgelig er ett sett av 2 g blokker av databiter av 8 biter hver, gruppert i ett sett av 2 g blokker av informasjonsbiter som er valgt fra 2 1 4 mulig blokker informasjonsbiter, hvilket delvis er resultatet av at de følgende krav er anvendt, nemlig d=2 og k=10. Det er fremdeles valgfritt hvilken av blokkene av databiter som skal tilordnes en av blokkene av informasjonsbiter. I den førstnevnte artikkel er et antall omforminger fra databiter til informasjonsbiter utvetydig bestemt i en matematisk sluttet form. Selv om denne omforming i prinsippet kan anvendes er en annen tilordning å foretrekke som skal forklares nærmere nedenfor.

Sammensetning av ytterligere k-tvangsstyrte kanalord BI^ er bare mulig, og det gjelder også for d-tvangsstyrte blokker, når separasjonsblokkene er anordnet mellom blokker av informasjonsbiter BI^. I prinsippet kan de samme separasjons-blokker av n2 biter hver anvendes for dette formål da kravet til d-tvangsstyring og k-tvangsstyring ikke er innbyrdes motsatte,; men komplementære. Når følgelig summen av antallet bit-verdier av typen "0" kommer foran en gitt separasjonsblokk hvis antall overskrider verdien av den etterfølgende, vil separasjonsblokken og n2 biter av selve separasjonsblokken overskride verdien k, og minst en av bit-verdiene av typen "0" i separasjonsblokken må erstattes med en bit-verdi av typen "1" for å skille sekvensen av "0" i sekvenser som hver ikke er lengre enn k-biter.

I tillegg til deres funksjon som sikring for at kravene

(d,k)-tvangsstyring er tilfredsstilt, kan separasjonsblokkene dimensjoneres slik at de også kan anvendes for å minske like-strømubalansen. Dette er basert på at for samme sammenstilling av blokker av informasjonsbiter er et forhåndsbestemt format av blokker av separasjonsbiter foreskrevet med unntagelse av et stort antall tilfeller innføres enten ingen krav eller bare begrensede krav til formatet av blokker av separasjonsbiter. Graden av frihet i disse tilfeller anvendes for å minske likestrømubalanse.

Forekomst og vekst av likestrømubalanse kan forklares som følger. Blokkene av informasjonsbiter BI^ som vist på fig.

1b er opptegnet på et opptegningsmedium, f .eks. i form av NRZ-mark-forraat. Med dette format er "1" markert ved overgang ved begynnelsen av vedkommende bit-celle og blir "0" når ingen overgang opptegnes. Bit-sekvensen vist med BI^ inntar derfor en form som er betegnet WF i hvilken denne bit-sekvens opptegnes på opptegningsmediet. Denne sekvens har en likestrømubalanse som følge av tilstedeværelsen av sekvensen med positivt nivå som har en større lengde enn det negative nivå. Et mål som ofte anvendes for likestrøm-ubalanse er den digitale sumverdi, forkortet til d.s.v. Hvis det antas at nivåene for bølgeformen er WF+1 respektivt -1, er da d.s.v. lik det løpende integral av bølgeformen WF, og er +6T i eksempelet på fig. 1, hvor T er lengden av ett bit-intervall. Når slike sekvenser gjentas vil likestrømubalansen øke. Generelt resulterer denne likestrømubalanse i en basis-linjeforflytning og minsker det effektive signal-støy-forhold og følgelig påliteligheten av detekteringen av det opptegnede signal.

Blokken av separasjonsbiter BS^ anvendes sem følger for å begrense likestrømubalansen. I et gitt tidspunkt tilføres en blokk med databiter BD^. Denne blokk av databiter BD^ omformes til en blokk av informasjonsbiter BI(i), f.eks. ved hjelp av en tabell lagret i en lagringsinnretning. Deretter frembringes ett sett av mulige blokker av kanalbiter inneholdende (n^ + n2) biter. Alle disse blokker omfatter samme blokker av informasjonsbiter (bit celler 1 til 14, på fig. 1b) sup-plert med mulige bit-kombinasjoner av n2 separasjonsbiter (bit celler 15, 16 og 17 på fig. 1b). Følgelig frembringe^ i eksempelet som er vist på fig. 1b et sett bestående av 2n = 8 mulige blokker av kanalbiter. Deretter bestemmes følgende parametre fra hver av de mulige blokker av kanalbiter, prin-sipielt i en vilkårlig sekvens: a) det er bestemt for vedkommende mulige blokk av kanalbiter på bakgrunn av den foregående blokk av kanalbiter, om kravet til d-tvangsstyring og kravet til k-tvangsstyring ikke er i konflikt med formatet av

foreliggende blokk med separasjonsbiter,

b) bestemmelse av d.s.v. for vedkommende mulige blokk

av kanalbiter.

Et første indikeringssignal frembringes for disse mulige blokker av kanalbiter som ikke er i konflikt med kravene til d-tvangsstyring og k-tvangsstyring. Valget av kodeparametre garanterer at et slikt indikeringssignal frembringes for minst en av mulige blokker av informasjonsbiter. Fra de mulige blokker av kanalbiter for hvilke et første indikeringssignal er frembragt, blir sluttelig den blokk av kanalbiter valgt som i absolutt henseende har den laveste d.s.v. En enda bedre fremgangsmåte er imidlertid å samle d.s.v. for de foregående blokker av kanalbiter og fra disse velge blokker av kanalbiter som er ønskelig for den neste overføring hvorved denne blokk vil bevirke at den absolutte verdi av de samlede d.s.v. vil avta. Ord som er valgt på denne måte overføres eller opptegnes.

En fordel ved denne fremgangsmåte er at separasjonsbiter som allerede er nødvendig for andre formål nå også kan anvendes på enkel måte for å begrense likestrømubalanse. En ytterligere fordel er at påvirkningen på signalet som skal sendes begrenses til blokker av separasjonsbiter og strekker seg ikke til blokker av informasjonsbiter (idet det ses bort fra <p>olariteten av bølgeformen som skal sendes eller opptegnes). Demoduleringen av det avleste, opptegnede signal etter lesingen gjelder da bare informasjonsbiter. Separasjonsbiter kan settes ut av betraktning.

Fig. 2 viser noen ytterligere eksempler på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2a viser skjematisk sekvenser av blokker av kanalbiter BC^^, BC\ , BCi+^, som inneholder et forhåndsbestemt antall ( n^+ n^) biter. Hver blokk av kanalbiter omfatter blokker av informasjonsbiter bestående av n^ biter, og blokker av separasjonsbiter .... BSi_2, BS£_i ' BS^, BSi+-j / r som hver inneholder n2 biter.

Ved denne utførelse er likestrømubalansen bestemt over flere blokker, f.eks. som vist på fig. 2a over to blokker av kanalbiter BC\ og BC^+^. Likestrømubalansen bestemmes på samme måte som beskrevet for utførelseseksempelet ifølge fig. 1,

på basis av at mulige formater av superblokker frembringes for hver superblokk SBC^, dvs. blokker av informasjonsbiter for blokken BC\ og blokker BC^+1 suppleres ved alle mulige kombinasjoner som kan dannes med n2 separasjonsbiter av blokker BS^ og BSi+.j. Den kombinasjon som minsker likestrøm-balansen velges deretter fra dette sett. Denne fremgangsmåte har den fordel at den gjenværende likestrømubalansen har en mer jevn karakter fordi den er basert på flere enn en blokk foregående kanalbiter hvis innvirkning vil være optimal.

En fordelaktig variant av denne fremgangsmåte har det bestemte trekk at superblokken SBC1 på fig. 2a, er forskjøvet en blokk kanalbiter bare etter at likestrømubalansen er minsket. Dette betyr at blokken BC. på fig. 2a som er en del av superblokken SBC\ er bearbeidet og at den etterfølgende superblokk SBCi+1 (ikke vist) inneholder blokker BC±+1 og BCi+2 (ikke vist) for hvilke den ovenfor beskrevne minskning av likestrømubalansen er utført. Således er blokken BCi+1 en del av både superblokken SBC. og den etterfølgende superblokk SBCi+1. Det er derfor absolutt mulig at det midler-tidige valg av separasjonsbiter i blokken BSi+1 i superblokken SBC.^ er forskjellig fra det endelige valg i superblokken SBCi+1. Da hver blokk kommer i betraktning flere ganger (to ganger i foreliggende eksempel) blir likestrøm-ubalansen og følgelig også støyforholdet ytterligere minsket.

Fig. 2b viser en ytterligere utførelse hvor likestrøm-ubalansen bestemmes for flere blokker samtidig (SBCj), f.eks. som vist på fig. 2b for fire blokker av kanalbiter BCj'<1*>,

BCj<*2*>, BCj(<3>) og BCj(<4>). Hver av disse blokker av kanalbiter omfatter et forhåndsbestemt antall n^ informasjons-biter. Antallet separasjonsbiter i blokkene av separasjonsbiter BSj(<1>), BSj(<2>), BSj(<3>) og BSj(<4>) er imidlertid ikke det samme som for hver blokk av kanalbiter. Antallet infor-masionsbiter kan f.eks. gå opp til 14 og antallet separasjonsbiter for blokkene BS j ^ , BSj^ og BSj^ kan være to

(4)

for hver blokk og 6 for hver blokk BSj . Bestemmelse av likestrømubalansen utføres på samme måte som beskrevet i eksempelet ifølge fig. 2a.

I tillegg til de allerede nevnte fordeler ved det foregående og som også gjelder her, har denne fremgangsmåte den fordel at muligheten av en forholdsvis lang blokk av separasjonsbiter øker mulighetene for å minske likestrømubalansen. Særlig er den gjenværende likestrømubalansen for en sekvens kanalbiter hvor hver blokk av kanalbiter omfatter et lignende antall f.eks. 3 biter, er større enn den gjenværende like-strømubalanse for en sekvens kanalbiter hvor blokker av separas jonsbiter omfatter en middelverdi av 3 biter, oppdelt imidlertid i 2-2-2-6 biter.

Det skal bemerkes at de beskrevne tidssekvenser for funk-sjonene og de tilhørende tilstander for fremgangsmåten kan oppnås ved hjelp av universelle sekvens-logikk-kretser slik som markedsførte mikroprosessorer med tilhørende lagrings-innretninger og tilhørende utstyr. Fig. 3 viser et funksjonsskjema for en slik anordning. Den følgende forklarende tekst gjelder de viste geometriske figurer, tidssekvensene og funksjoner og tilstander av kodemåten. Kolonne A viser refe-ransesymbolet, B betegnelsene og kolonne C den forklarende tekst i forbindelse med vedkommende geometriske figur. Dette funksjonsskjemaet kan anvendes på utførelseseksempelet ifølge fig. 1. For utførelseseksempelet på fig. 2 kan funksjonsskjemaet anvendes med de modifikasjoner som allerede er beskrevet.

For å oppnå en adskillelse ved demodulering av den overførte eller opptegnede strøm av kanalbiter mellom informasjonsbiter og separasjonsbiter er der (n^+n^) biter, n^ synkroniserings-informasjonsbiter og n^ synkroniseringsseparasjonsbiter inn-ført i strømmen av kanalbitblokker. En blokk synkroniseringsbiter er f.eks i innført hver gang etter et forhåndsbestemt antall blokker av informasjonsbiter og separasjonsbiter. Etter detektering av dette synkroniseringsord kan det så utvetydig bestemmes i hvilken bit-posisjon informasjonsbiter

f

og i hvilken bit-posisjon separasjonsbiter opptrer. Forholdsregler må derfor tas for å hindre synkroniseringsordene fra

å bli imitert av bestemte bit-sekvenser i informasjons- og separasjonsblokkene. En ekte blokk synkroniseringsbiter, dvs. synkroniseringsbiter som ikke er tilstede i informasjons- og separasjonsbitsekvensene, kan velges. Sekvenser som ikke tilfredsstiller kravet til d-tvangsstyring eller

Ji-tvangsstyring er ikke så attraktive for dette formål fordi informasjonstetthet eller selvtidsstyringsegenskaper blir da uheldig påvirket. Valget er imidlertid meget begrenset innen-for gruppen av sekvenser som tilfredsstiller kravene til (d,k)-tvangsstyring.

En annen fremgangsmåte foreslås derfor. Blokken av synkroniseringsbiter inneholder flere ganger, f.eks. minst to ganger etter hverandre en sekvens som omfatter s biter av typen "0" mellom to sekvensbiter av typen "1". Fortrinnsvis er s = k. Fig. 4 viser en blokk synkroniseringsbiter SYN. Blokken omfatter to ganger etter hverandre en sekvens 10000000000 betegnet SYNP^ og SYNP2 henholdsvis. Disse sekvenser kan også opptre i kanalbitstrømmen, nemlig for sekvenser hvor k=10. For å hindre sekvensen fra å opptre to ganger etter hverandre utenfor blokken av synkroniseringsbiter, undertrykkes det første indikeringssignal når summen av antallet separasjonsbiter og antallet etter hverandre følgende infor-mas jonsbiter av typen "0" umiddelbart kommer foran en bit av typen "1" og danner en del av blokken av separasjonsbiter, er lik k og også lik summen av antallet etter hverandre følgende informasjonsbiter av typen "0" som umiddelbart føl-ger etter den nevnte bit av typen "1" i blokken med separasjonsbiter. Den andre allerede antydede måte for å hindre imitasjon vil være å anvende to gange etter hverandre sekvensen 100000000000.

I tillegg hertil omfattér blokken av synkroniseringsbiter også en blokk av synkroniserings-separasjonsbiter. Virkningen av blokken av separasjonsbiter er nøyaktig den samme som for virkningen som er beskrevet ovenfor for blokken av separasjonsbiter mellom blokker av informasjonsbiter. Følgelig må de tilfredsstille kravet til (d,k)-tvangsstyring og til å begrense likestrømubalanse. Forholdsreglene som tas for å hindre synkroniseringsmønsteret fra å bli imitert ved strøm-men av kanalbiter når den opptrer to ganger etter hverandre, hindrer disse forholdsregler også at mønsteret opptrer tre ganger før eller etter blokken av synkroniseringsbiter.

Den ovenfor beskrevne fremgangsmåte som også kan betegnes modulering eller koding gjør i motsatt retning, dvs. demodulering eller dekoding mye enklere. Begrensningen av like-strømubalanse oppnås uten å påvirke blokkene av informasjonsbiter, slik at informasjonen i separasjonsblokkene er uvesentlige fer demodulering av informasjonen. Dessuten er valget som tas på modulatorsiden for den m bit lange blokk av databiter forbundet med den n^ lange blokk av informasjons-biter av viktighet ikke bare for modulatoren, men også for kompleksiteten ved demodulatoren.

Kompleksiteten av demodulatoren er avhengig av dette valg. Ved magnetisk opptegning er kompleksiteten av modulator og demodulator like viktig for begge. For optisk opptegning er o<p>ptegningsmediet bare av avledningstypen, slik at forbruker-utstyret bar behøver å omfatte en demodulator. I det sistnevnte tilfelle er det særlig viktig å minske kompleksiteten av demodulatoren så meget som mulig selv på bekostning av kompleksiteten av modulatoren.

Fig. 5 viser et utførelseseksempel på en demodulator som demodulerer blokkene av 8 databiter fra blokker av 14 infor-mas jonsbiter . Fig. 5a viser et blokkskiema for demodulatoren og 5b viser skjematisk en del av kretsene. Demodulatoren omfatter OG-portkretser 17-0 til 17-51 som har en eller flere innganger. En av de 14 biter i blokkene av informasjonsbiter tilføres hver sin inngang som er inverterende eller ikke-inverterende. Fig. 5b viser en kolonne ! C. 1hvor dette er utført. Kolonne 1 representerer den minst viktige bitposisjon i den 14nde informasjonsblokk, kolonnen 14 representerer den mest viktige bitposisjon C^ og de mellom-liggende kolonner 2 til 13 representerer de resterende bit-posisjoner svarende til deres respektive vektige nivåer. Linjene til 51 gjelder antallet OG-portkretser, dvs. linje 0 gjelder inngangsformatet i OG-portkretsen 17-0, linje 1 gjelder inngangsformatet for OG-portkretsen 17-1, osv. Sym-bolet 1 i i'te kolonne av linje1 j, betegner at j'te OG-portkretsen 17 tilføres via en ikke-inverterende inngang innholdet i i'te bitposisjon . Et symbol 0 i den i'te kolonne i linjen j betegner at den j'te OG-portkrets 17 til-føres via en inverterende inngang innholdet i den i'te bit-posisjon (C\). Følgelig (linje 0) er en inverterende inngang 1 OG-portkretsen 17-0 forbundet med den første bitposisjon (C^), og en ikke-inverterende inngang er forbundet med den fjerde bitposisjon (C^),' (linje 1) en ikke-inverterende inngang i OG-portkretsen 17-0 er forbundet med den tredje bit-posisjon (C^), osv.

Demodulatoren omfatter videre ofte ELLER-portkretser 18-1 til 18-8, hvis innganger er forbundet med utgangene fra OG-portkretsene 17-0 til 17-51. Fig. 5b viser en kolonne A^ hvor dette er en realitet. Kolonnen A^ gjelder OG-portkretsen 18-1, kolonnen A2 gjelder OG-portkretsen 18-2, ...., og kolonnen Ag gjelder OG-portkretsen 18-8. En senere bokstav A i i'te kolonne av den j'te linje indikerer at utgangen fra OG-portkretsén 17-j er forbundet med inngangen i ELLER-portkretsen 18-i.

For OG-portkretsene 17-50 og 17-51 er kretsen modifisert som følger. Inverterende utganger fra både OG-portkretsene 17-50 og 17-51 er forbundet med inngangen i en ytterligere OG-portkrets 19. Utgangen fra ELLER-portkretsen 18-4 er forbundet med en ytterligere inngang i OG-portkretsen 19.

Hver utgang fra ELLER-portkretsene 18-1, 18-2, 18-3, og 18-5 til 18-8 og en utgang fra OG-portkretsen 19 er forbundet med respektive utganger 20-i. Den dekodede blokk av 8 databiter står følgelig til rådighet parallelt ved disse utgangene. Demodulatoren som er vist på fig. 5a kan alternativt ha form av en såkalt FPLA (felt programmerbar logisk serieprosessor). Tabellen på fig. 5b er en programmeringstabell for denne serieprosessor.

Demodulatoren som er vist på fig. 5 er som følge av sin enkelhet meget godt egnet for optisk opptegning av den bare avlesbare type.

Blokken av synkroniseringsbiter kan detekteres ved hjelp av anordningen som er vist på fig. 6. De overførte eller avleste signaler tilføres inngangsklemmen 21. Signalet er i NRZ-M-format. Dette signal tilføres direkte til den første inngangen i en ELLER-portkrets 22, og til en andre inngang i ELLER-portkretsen 22 via et forsinkelseselement 23. Et såkalt NRZ-I-signal står da til rådighet på utgangen av ELLER-portkretsen 22, som er forbundet med inngangen i et skyveregister 24. Skyveregisteret omfatter et antall seksjoner som hver har et uttak hvis antall er lik antallet biter i blokken av synkroniseringsbiter. I det foregående eksempel må skyveregisteret ha 23 seksjoner, nemlig for å være i stand til å inneholde sekvensen 10000000000100000000001. Hvert uttak er forbundet med en inngang i en OG-portkrets 25, hvis inngang enten er inverterende eller ikke-inverterende. Når synkroniseringssekvensen foreligger på inngangene i OG-portkretsen 25, vil et signal frembringes på utgangen 26 i denne OG-portkrets og dette signal kan anvendes som indikeringssignal for detektering av synkroniseringsmønsteret. Ved hjelp av dette signal blir bitstrømmen delt opp i blokker av (n1+n2) biter hver. Disse blokker av kanalbiter er forskjøvet den ene etter den andre inn i et ytterligere skyveregister. De mest viktige biter n^ avleses parallelt og tilføres inngangene i OG-portkretsene 17 som vist på fig. 5a. De minst viktige biter n2 er irrelevante for demoduleringen.

Det kodede signal blir f.eks. opptegnet på et optisk opptegningsmedium. Signalet har en form betegnet med WF på fig.

1b. Signalet tilføres opptegningsmediet i en spiralformet informasjonsstruktur. Informasjonsstrukturen omfatter en rekke av et antall superblokker, f.eks. av den art som er vist på fig. 7. En superblokk SB^ omfatter en blokk av synkroniseringsbiter SYN^, og denne blokk anvendes som vist på fig. 4, og et antall (33 ved denne utførelse) blokker av kanalbiter som hver har (n^+n,,) biter BC^ , BC2....BC23- En kanalbit av typen "1" er representert ved en overgang i opptegningsmediet, f .eks . en overgang fra ingen fordypning til fordypning, en kanalbit av typen "0" er representert på opptegningsmediet ved utelatelse av en overgang. Det spiral-formede informasjonsspor er underoppdelt i elementceller, nemlig bitceller. På opptegningsmediet danner disse bitceller en romstruktur som svarer til en underdelinc, i tiden (peri-odetiden for en bit) av strømmen av kanalbiter.

Uavhengig av innholdet av informasjons- og separasjonsbiter kan et antall detaljer detekteres på opptegningsmediet. For opptegningsmediet medfører k-tvangsstyringen at den maksimale avstand mellom to etter hverandre følgende overganger er k + 1 bitceller. Den lengste fordypning eller ingen fordypning har derfor en lengde på k + 1 bitceller. d-tvangsstyringen medfører at den minste avstand mellom to etter hverandre følgende overganger er d + 1. Den korteste fordypning eller ikke-fordypning har derfor lengden d + 1 bitceller. Videre ved regulær avstand er det en fordypning av maksimal lengde etterfulgt av en ikke-fordypning av maksimal lengde. Denne struktur er del av blokken av synkroniseringsbiter.

I et foretrukket utførelseseksempel k=10, d=2 og en superblokk SB. som inneholder 588 kanalbitceller. Superblokken

i

SB^ inneholder en blokk synkroniseringsbiter bestående av

27 bitceller og 33 blokker av kanalbitceller, hver med 17 (14+3) kanalbitceller.

En modulator, en overføringskanal, f.eks. et optisk opptegningsmedium, og en demodulator kan tilsammen være deler av et system, f.eks. et system for omforming av analog informasjon, (musikk, tale) til digital informasjon som opptegnes på et optisk opptegningsmedium. Informasjonen som er opptegnet på opptegningsmediet, (eller en kopi av denne), kan reproduseres ved hjelp av en anordning som er egnet for gjengivelse av den type informasjon som er opptegnet på opptegningsmediet .

Omformeren omfatter særlig en analog-digitalomformer for omforming av det analoge signal (musikk, tale) som skal opptegnes til et digitalt signal av forhåndsbestemt format (kildekoding). I tillegg hertil må omformeren inneholde en del av et feil-korreksjons-system. I omformeren omformes det digitale signal til et format ved hjelp av hvilket feilene som særlig opptrer under avlesning av opptegningsmediet, kan korrigeres i anordningen for gjengivelse av sig-nalene. Et feilkorreksjonssystem som er egnet for dette formål fremgår av japansk patentsøknad nr. 14 539.

Det digitale, feilbeskyttede signal tilføres deretter modulatoren som er beskrvet ovenfor (kanalkoding) for omforming til et digitalt signal som er egnet for kanalegenskapene.

I tillegg hertil tilføres synkroniseringsmønsteret og signalet bringes til et egnet gruppeformat. Det signal som oppnås på denne måte anvendes for å brembringe et styresignal for f.eks. en laser (NRZ-mark-format) ved hjelp av hvilket en spiralformet informasjonsstruktur anbringes på opptegningsmediet i form av en rekke av fordypninger eller ikke-fordypninger av forhåndsbestemt lengde.

Opptegningsmediet og en kopi av dette kan avleses ved hjelp av en anordning for gjengivelse av informasjonsbiter utledet fra opptegningsmediet. En slik anordning omfatter en modulator som allerede er beskrevet ovenfor i detalj, en de-koder delt av feilkorreksjonssystemet og en digital-analog-omformer for gjenoppbygning av analog-signalet som tilføres omformeren.

Claims (9)

1. Modulator for modulering av en databitsekvens til en kanalbitsekvens, hvor modulatoren innbefatter a. inngangsinnretning for å motta databiter og derfra danne en sekvens med databitblokker på hver m biter, b. omformingsinnretning matet av inngangsinnretningen for å omforme en databitblokk til en informasjonsbitblokk på ni kanalbiter, c. separasjonsbitblokkgenereringsinnretning for å generere en sekvens med separasjonsbitblokker på n2 kanalbiter hver, innføring av hver slik separasjonsbitblokk mellom hver to direkte suksessive informasjonsbitblokker, d. utgangsinnretning matet av omformingsinnretningen og av genereringsinnretningen for å frembringe en sekvens med vekslende informasjonsbitblokker og separasjonsbitblokker på en utgang, hvor (nl+n2)>m, og hvor kanalbitene opp-fyller det krav at to direkte suksessive kanalbiter av en første type som skal frembringe en kanalsignalovergang er adskilt fra hverandre ved i det minste d og ved det meste k>d kanalbiter av en andre type som ikke skal produsere en kanalsignalovergang, karakterisert ved at e. separasjonsbitblokkgenereringsinnretningen blir matet av omformingsinnretningen for under styring av i det minste den foregående informasjonsbitblokk og under styring av en første påfølgende bitblokk å sørge for at kravet om en separasjonsbitblokk derimellom adlydes, og f. en likestrøms-balanseringsinnretning er anordnet som er matet av omformingsinnretningen for å bestemme en like-strøms-ubalanseverdi basert på i det minste en informasjonsbitblokk for styring av separasjonsbitblokkgenereringsinnretningen, for i tilfelle av tillatelse av flere gjensidige forskjellige innhold i en neste separasjonsblokk basert på d,k-begrensninger, så føres ut selektivt blant nevnte gjensidige forskjellige innhold et separasjonsbitblokk-innhold som minimaliserer likestrøms-ubalanseverdien.

2. Modulator ifølge krav 1, karakterisert ved at separasjonsbitblokkgenereringsinnretningen er sperret av dobbel-sldede flankeringer til en kanalbit av første typen med to maksimums-lange sekvenser med kanalbiter av den andre typen, og at utgangsinnretningen har en synkronisasjonsord-innføringsinnretning for å innføre mellom suksessive antall p blokker med (nl+n2) kanalbiter hver et synkroniseringsord på to sekvenser for hver s kanalbiter av andre typen, idet de to sekvensene er forutgått og separert og påfulgt av respektive enkeltkanalbiter av første typen.

3. Modulator ifølge krav 2, karakterisert ved at synkronisasjonsordinnføringsinnretningen er innrettet for innføring for hver s=k kanalbiter.

4. Modulator ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at likestrøms-balanseringsinnretningen også blir matet av synkronisasjonsord-innføringsinnretningen for å styre separasjonsbitblokk-genereringsinnretningen i forhold til en separasjonsblokk direkte fulgt av et synkronisasjonsord.

5. Modulator ifølge hvilket som helst et av kravene 1-4, karakterisert ved at likestrøms-balan-seringsinnretningen opereres under styring av kun en enkel informasjonsbitblokk.

6. Modulator ifølge hvilket som helst et av kravene 1-5, karakterisert ved at omformingsinnret ningen, separasjonsbitblokkgenereringsinnretningen resp. Inngangsinnretningen er utført med blokklengder nl=14, n2=3 og m=8.

7. Demodulator for å demodulere en d,k-begrenset sekvens med kanalbiter Inneholdt I et sett med kanalord, produserbar ved hjelp av en modulator i samsvar med kravene 1-6, til en sekvens med databiter, idet demodulatoren har en serieinngang for forbindelse med nevnte kanal, en første serie til parallell-omformer matet av nevnte serieinngang, en blokk-dekoder matet av den første serie til parallell-omformer for derfra å motta en informasjonsblokk og en brukerutgang matet av blokkdekoderen for å presentere en datablokk som er dekodet for en brukeranordning, karakterisert ved at demodulatoren dessuten innbefatter en andre serie til parallell-omformer matet av nevnte serieinngang, en synkronlseringsorddetektor matet av den andre serie til parallell-omformer og med en inngangsbredde på minst 2k biter for detektering av et d,k-begrenset synkronisasjonsord som ikke kan inneholdes i en sekvens med kanalord i nevnte sett, en cyklusgenerator med en aktiveringsinngang matet av synkroniseringsorddetektoren for å motta et første akti-veringsslgnal, og med et aktiveringsutgangssignal matet til blokkdekoderen synkront med mottakelse av en sekvens av suksessive kanalblokker på (nl+n2) biter hver, som mater et andre aktiveringssignal til blokkdekoderen, idet sistnevnte har ni parallelle innganger for detektering av ni tilgrens-ende kanalbiter i kanalblokken og med m<nl parallelle utganger for så å presentere en m-bit-datablokk parallelt.

8. Demodulator ifølge krav 7, karakterisert ved at blokkdekoderen har en første rekke med flere 0G-porter, hvor OG-portene er matet parallelt fra utgangene av den første serie til parallell-omformeren og at blokkdekoderen har en andre rekke med flere ELLER-porter, hvor ELLER-portene blir matet parallelt fra utgangene av 0G-portene og at utgangene fra ELLER-portene utgjør brukerutgangen.

9. Demodulator ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at en brukeranordning er forbundet med brukerutgangen med en databane på m-bits bredde, idet brukeranordningen innbefatter en databitblokk-behandlingsinnretning.