Способ магнитной записи цифровой информации

 

Использование: изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации, и может быть использовано в аппаратуре регистрации и обработки информации систем измерений, вычислительной технике, цифровой аудио- и видеотехнике. Сущность изобретения: изобретение обеспечивает высокие показатели одновременно и плотности блоков данных на магнитный носитель и точности различения считанных сигналов блоков за счет формирования сигнала записи каждого блока в виде последовательности маркерных и информационных отрезков синусоидальных сигналов с нулевой постоянной составляющей, что достигается грубо - путем перестановки кодовых групп в блоках данных и модуляции кодом числа перестановок длительности одного из маркерных полупериодных отрезков сигнала записи блока, а точно - соответствующим снижением амплитуды того же маркерного полупериодного отрезка. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации и может использоваться в аппаратуре регистрации и обработки информации систем измерений, вычислительной техники, цифровой звуко- и видеотехники.

Известен способ магнитной записи цифровой информации, заключающийся в формировании отрезков синусоидального сигнала, амплитуды которых зависят от значений битов исходных двоичных сигналов, и их записи на магнитный носитель [1] Известен также способ магнитной записи цифровой информации, состоящий в распределении исходных двоичных сигналов по блокам, формировании отрезков синусоидального сигнала, амплитуды которых устанавливают в зависимости от значений битов двоичных сигналов блоков, и записи отрезков синусоидального сигнала на магнитный носитель. [2] Наиболее близким по совокупности признаков и технической сущности к предлагаемому способу является способ магнитной записи цифровой информации, включающий распределение исходных двоичных сигналов по блокам и кодовым группам в блоках, добавление к блокам дополнительных битов, формирование маркерных полупериодных отрезков синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала, длительности и амплитуды которых устанавливают в зависимости от значений прямых или обратных кодов соответствующих кодовых групп блоков, и запись сформированных последовательностей маркерных и информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала на магнитный носитель. [3] Известные способы не позволяют достичь при осуществлении высокие показатели одновременно и плотности записи, и точности различия считанных сигналов записи. Так, способы [1,2] обеспечивают высокую точность различения считанных сигналов за счет равенства нулю постоянной составляющей сигнала записи, но при этом имеют в несколько раз меньшую информативность сигнала записи и плотность записи по сравнению со способом [3] В тоже время способ [3] обладая наивысшими информативностью и потенциальной плотностью записи, обеспечивает недостаточное точное различение считанных сигналов записи вследствие несбалансированности сигнала по постоянной составляющей, что существенно ограничивает практически достигаемую плотность записи.

Изобретение предназначено для решения задачи минимизации постоянной составляющей сигнала записи без существенного снижения его информативности.

При осуществлении изобретения достигается одновременно и наивысшая плотность записи, и высокая точность различения считанных сигналов записи.

Вышеуказанная задача решается тем, что в способе магнитной записи цифровой информации, включающем распределение исходных двоичных сигналов по блокам и кодовым группам в блоках, добавление к блокам дополнительных битов, формирование маркерных полупериодных отрезков синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и амплитуды и информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала, длительности и амплитуды которых устанавливают в зависимости от значений прямых или обратных кодов соответствующих кодовых групп блоков, и запись сформированных последовательностей маркерных и информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала на магнитный носитель, согласно заявляемому изобретению, осуществляют при формировании сигнала записи каждого блока оценку среднего значения сигнала и сравнение результата оценки с заданными граничными значениями, при непревышении результатом оценки среднего значения сигнала записи блока заданных граничных значений формируют один из маркерных полупериодных отрезков сигнала записи блока с амплитудой, уменьшенной до равенства нулю среднего значения сигнала записи блока, а при выходе результата оценки среднего значения сигнала записи блока за пределы заданных граничных значений производят перестановку местами кодовых групп блока в одной или нескольких их парах до достижения результатом оценки среднего значения сигнала записи блока величины, не выходящей за пределы заданных граничных значений, и формируют длительность и амплитуду одного из маркерных полупериодных отрезков сигнала записи блока в зависимости от числа перестановок и результата оценки среднего значения сигнала записи блока.

Получаемый при осуществлении изобретения технический результат, а именно, высокие показатели одновременно и плотности записи цифровой информации на магнитной носитель, и точности различения считанных сигналов записи, достигается за счет того, что во-первых, сигналы записи имеют наивысшую по сравнению с другими известными способами информативность благодаря распределению исходных двоичных сигналов и кодовым группам в блоках, добавлению к блокам дополнительных битов, например, бита признака записи кодовых групп в прямом или обратном коде, и формированию информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала, длительности и амплитуды которых устанавливают в зависимости от значений прямых или обратных кодов соответствующих кодовых групп блоков, во-вторых, считанный с магнитного носителя сигнал записи каждого блока данных надежно различается, т.к. имеет нулевую постоянную составляющую благодаря осуществлению при формировании сигнала записи каждого блока оценки среднего значения и сравнения результата оценки с заданными граничными значениями, формированию при непревышении результатам оценки среднего значения сигнала записи блока заданных граничных значений одного из маркерных полупериодных отрезков сигнала записи блока с амплитудой, уменьшенной до равенства нулю среднего значения сигнала записи блока, проведению при выходе результата оценки среднего значения сигнала записи блока за пределы заданных граничных значений перестановок местами кодовых групп блока в одной или нескольких их парах до достижения результатом оценки среднего значения сигнала записи блока величины, не выходящей за пределы заданных граничных значений, и формированию длительности и амплитуды одного из маркерных полупериодных отрезков сигнала записи блока в зависимости от числа перестановок и результата оценки среднего значения сигнала записи блока, в-третьих, повышенная точность различения считанных сигналов записи блоков обеспечивает дальнейшее увеличение информативности сигналов записи блоков и плотность записи информации путем увеличения разрядности кодовых групп и уменьшения значений элементарных приращений длительности Δτ и амплитуды Da полупериодных отрезков сигналов записи блоков.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его сущность.

Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг.1) содержит блок 1 запоминания и распределения исходных двоичных сигналов, блок 2 формирования контрольных кодов, блок 3 формирования преобразованных блоков данных и дополнительных битов признаков записи кодовых групп в прямом или обратном коде, блок 4 оценки среднего значения сигналов записи блока данных, блок 5 перестановок и коммутации кодовых групп, формирователь 6 кодов длительности и амплитуды маркерных полупериодных отрезков синусоидального сигнала, дешифратор 7 адреса, постоянное или перепрограммируемое ЗУ 8, управляемый формирователь 9 серии импульсов, цифро-аналоговый преобразователь 10, блок 11 записи, блок 12 управления, формирователь 13 синхросигналов записи, формирователь 14 синхросигналов чтения, блок 15 воспроизведения, формирователь 16 средних значений считанных сигналов, блок 17 дешифрации сигналов воспроизведения, формирователь 18 эталонов амплитуды, измеритель 19 текущих значений амплитуды сигналов, дешифратор 20 амплитуды сигналов, формирователь 21 эталонов длительности, измеритель 22 текущих значений длительности сигналов, дешифратор 23 длительности сигналов, формирователь 24 кодов числа перестановок кодовых групп в блоках и блок 25 формирования и контроля выходной последовательности.

Блок 1 запоминания и распределения исходных двоичных сигналов информационным входом подключен к входу устройства, а выходом к первому информационному входу блока 2 формирования контрольных кодов и информационному входу блока 3 формирования преобразованных блоков данных, подключенного контрольным входом к выходу блока 2 формирования контрольных кодов, признаковым выходом к первому управляющему входу блока 2 формирования контрольных кодов, а первым и вторым информационными входами к первым и вторым информационным входам блока 5 перестановок и коммутации кодовых групп блока 4 оценки среднего значения сигнала записи блока данных, подключенного первым, вторым и третьим выходам к соответствующим входам формирователя 6 кодов длительности и амплитуды маркерных полупериодных отрезков, вторым и третьим выходами к третьему и четвертому входам блока 5 перестановок и коммутаций кодовых групп, третьим и четвертым информационными входами первому и второму выходам блока 5 перестановок и коммутации кодовых групп и имеющего для задания граничных значений ±F(τ_oa_о). Третий выход блока 5 перестановок и коммутации кодовых групп подключен к второму информационному входу блока 2 формирования контрольных кодов и к четвертому информационному входу формирователя 6 кодов длительности и амплитуды маркеров, также имеющего вход для задания величины ±F(τ_oa_о). Первый выход блока 5 перестановок и коммутации кодовых групп подключен также к информационному входу дешифратора 7 адреса, выходом подключенного к входу постоянного ЗУ 8, второй выход блока 5 подключен также к одному из информационных входов управляемого формирователя 9 серии импульсов, другой информационный вход которого подключен к одному из выходов формирователя 6 кодов длительности и амплитуды маркеров. Управляемый формирователь 9 серии импульсов одним выходом подключен к управляющим входам формирователя 6 кодов длительности и амплитуды маркеров, дешифратора 7 адреса, постоянного ЗУ 8 и цифрового пр6еобразователя 10, а другим выходом к одному из входов блока 12 управления и далее к одному из входов формирователя 13 синхросигналов записи. Выход постоянного ЗУ 8 подключен к первому информационному входу цифроаналогового преобразователя 10, подключенного вторым информационным входом к второму выходу формирователя 6 кодов длительности и амплитуды маркеров, а выходом к информационному входу блока 11 записи, связанного выходом выходной шиной устройства. "На носитель". Входные шины устройства "Запись" и "Пуск" подключены к второму и третьему входам блока 12 управления, связанным с вторым и третьим входами формирователя 13 синхросигналов записи, входная шина устройства "Чтение" подключена к четвертому входу блока 12, связанному с первым входом формирователя 14 синхросигналов чтения, второй вход которого подключен к пятому входу блока 12 управления, а выход к второму выходу блока 12 управления, первый вход которого подключен к управляющему входам блока 1 запоминания и распределения исходных двоичных сигналов, блока 2 формирования контрольных кодов, блока 3 формирования преобразованных блоков данных, блока 4 оценки среднего значения сигнала записи блока данных, блока 5 перестановки и коммутации кодовых групп, дешифратора 7 адреса, управляемого формирователя 9 серии импульсов и блока 11 записи.

Блок 15 воспроизведения связан входом с входной шиной устройства "С носителя", выходом с информационными входами формирователя 14 синхросигналов чтения, формирователя 16 средних значений считанных сигналов записи блоков, формирователя 18 эталонов амплитуды, формирователя 21 эталонов длительности и измерителей 19 текущих значений амплитуды и 22 текущих значений длительности сигналов. Выход формирователя 16 подключен к одним управляющим входам формирователя 18 эталонов амплитуды, формирователя 21 эталонов длительности и измерителей 19 текущих значений амплитуды и 22 текущих значений длительности сигналов, блока 25 формирования и контроля выходной последовательности, а управляющий вход к выходу формирователя 14 синхросигналов чтения, подключенного к соответствующим входам формирователей 18 эталонов амплитуды и 21 эталона длительности, измерителей 19 текущих значений амплитуды и 22 текущих значений длительности сигналов, дешифраторов 20 амплитуды и 23 длительности сигналов, формирователя 24 кода числа перестановок и блока 25 формирования и контроля выходной последовательности. Выходы формирователя 18 эталонов амплитуды и измерителя 19 текущих значений амплитуды сигналов подключены к соответствующим информационным входам дешифратора 20 амплитуды сигналов, подключенного первым выходом к вторым управляющим входам формирователя 24 кода числа перестановок и блока 25 формирования и контроля выходной последовательности, а вторым выходом к первому информационному входу блока 25 формирования и контроля выходной последовательности. Выходы формирователя 21 эталонов длительности и измерителя 22 текущих значений длительности сигналов подключены к соответствующим информационным входам дешифратора 23 длительности сигналов, подключенного выходом к информационному входу формирователя 24 кода числа перестановок и к второму информационному входу блока 25 формирования и контроля выходной последовательности, связанного третьим информационным входом с выходом формирователя 24 кода числа перестановок и подключенного выходом к выходной шине устройства.

На фиг. 2 показаны: а последовательность исходных двоичных сигналов, распределения в блоки данных (для удобства представлены короткими) и в кодовые группы внутри блоков (отмечены дугами сверху); б сигналы преобразованных по предлагаемому способу блоков данных, в которых выделены: трехбитовые кодовые группы, определяющие длительности полупериодных отрезков синусоидальных сигналов (верхние ряды у кодовых групп в блоках) и трехбитовые кодовые группы, определяющие амплитуды экстремумов полупериодных отрезков тех же сигналов (нижние ряды кодовых групп в блоках); приформированные к блокам данных биты признаков записи в прямом или обратном коде кодовых групп, определяющих длительности полупериодных отрезков синусоидальных сигналов (первые биты в верхних рядах кодовых групп блоков подчеркнуты дугами снизу); приформированные к блокам данных две дополнительные кодовые группы, из которых одна (в верхних рядах, подчеркнута дугой с низу) является контрольной суммой значений всех кодовых групп верхнего ряда блока (включая и код числа перестановок), а вторая (в нижних рядах, подчеркнута дугой снизу) является контрольной суммой значений всех кодовых групп нижнего ряда блока (также включая и код числа перестановок); приформированные к каждому блоку денных дополнительные биты кода числа перестановок кодовых групп блока в одной или нескольких их парах (в блоках коды расположены справа и подчеркнуты двойной чертой снизу; a результаты оценки в условных единицах [τ_oa_о] значений сигналов записи каждой соответствующей кодовой группы и средних значений сигналов записи блоков (отмечены штриховкой) и их сравнение с заданными граничными значениями, пропорциональными эталонным значениям длительности τ_эт и амплитуды а_эт и принятыми в данном примере равными +1 τ_oa_о и -1 τ_oa_о при этом результат оценки среднего сигнала записи первого блока равен 0,08 τ_oa_о и не выходит за заданные границы, а результат оценки среднего значения сигнала записи второго блока равен 1,18 τ_oa_о и выходит за заданные границы; г результаты оценки в тех же условных единицах [τ_oa_о] значений сигналов записи тех же кодовых групп и средних значений сигналов записи блоков (отмечены штриховкой) после перестановки местами кодовых групп в первой и второй парах кодовых групп второго блока (перестановки указаны стрелками), при этом результат оценки среднего значения сигнала записи второго блока после двух перестановок равен +0,06 τ_oa_о и не выходит за пределы заданных граничных значений; д значения длительности и экстремумов амплитуды полупериодных отрезков синусоидальных сигналов, соответствующие нулевым средним значениям сигналов записи блоков; е сигналы записи преобразованных блоков данных в виде подпоследовательностей из 8-ми полупериодных отрезков синусоидального сигнала, из которых первые шесть информационные и два последних маркерные, при этом длительность информационных полупериодных отрезков соответствует значениям кодовых групп верхнего ряда блока, а значения экстремумов их амплитуды значениям кодовых групп нижнего ряда, первая пара маркерных полупериодных отрезков имеет эталонные значения длительности τ_эт= τ_o и амплитуды а_эт 2а_о и не относится ни к одному из сигналов записи блоков, а служит для задания точной нулевой величины среднего значения сигнала в начале процесса записи, вторая опара маркерных отрезков входит в сигнал записи первого блока данных и имеет эталонные значения длительности τ_м = τ_o и амплитуды а_м= 2а_о у первого маркерного отрезка, г эталонное значение длительности τ_м = τ_o и сниженный на величину 0,08а_о экстремум амплитуды а_м= 1,92 а_о, третья пара маркерных полупериодных отрезков входит в сигнал записи второго блока данных и имеет эталонные значения длительности τ_м = τ_o и амплитуды а_м= 2а_о у первого маркерного отрезка, увеличенную в соответствии с кодом числа перестановок 010 на 2 Δτ длительности, т.е. t_м = 1,2 τ_o и сниженную, с учетом увеличенной длительности до 1,2 τ_o и результата оценки среднего значения +0,06 τ_o до -1,716 а_о амплитуду; ж считанные с носителя сигналы записи преобразованных блоков данных; з дешифрованные из считанных сигналов преобразованные блоки данных; и двоичные сигналы задержанной, приведенной к исходному виду и проконтролированной выходной последовательности (задержка на черт. не показана).

Способ магнитной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы записи цифровой информации на магнитный носитель, и осуществляется следующим образом.

В режиме "Запись" по сигналу "Пуск" и соответствующим синхросигналам записи с первого выхода формирователя 13 блока 17 управления последовательность исходных двоичных сигналов (фиг.2,а) подают с входа устройства на вход блока 21 запоминания и распределения, с помощью которого осуществляют накопление последовательности и ее разбивку на блоки заданной длины (в примере на фиг. 2 для удобства представления размеры блоков выбраны небольшими и равными 29 битам) и на кодовые группы заданной разрядности в блоках например, 3-х битовые (кодовые группы отмечены дугами сверху, первые кодовые группы в блоках 2-х битовые для резервирования разряда под признаковый бит). С выходов блока 1 данные поступают поблочно в блок 2 определения контрольных кодов и в блок 3 формирования преобразованных блоков данных. В блоке 2 первоначально определяют контрольные биты для двух вариантов представления блока: прямых кодов и обратных кодов кодовых групп верхнего ряда, которые с выхода блока 2 поступают на контрольные входы блока 3. В качестве контрольных битов могут быть, например, две 3-х битовые кодовые группы, одну из которых определяют как поразрядную контрольную сумму всех кодовых групп верхнего ряда блока (фиг.2б в правой части рядов, отмечены дугой снизу), а вторую как поразрядную сумму всех кодовых групп нижнего ряда блока (на фиг. 2б в правой части нижних рядов блоков, также отмечены дугой снизу). В блоке 3 производится сравнение сумм значений кодовых групп блока, определяющих длительности полупериодных отрезков (на фиг. 2б верхние ряды) в прямых и обратных кодах (включая контрольную группу и признаковый бит). Если сумма значений всех указанных кодовых групп в обратных кодах окажется меньше, то с признакового выхода блока 3 на признаковой вход блока 2 поступит единичный сигнал, определяющий выбор обратных кодов информационных кодовых групп верхнего ряда данного блока. С первого выхода блока 3 первые входы блоков 4 и 5 поступают кодовые группы блока, определяющие экстремумы амплитуды полупериодных отрезков синусоидальных сигналов (на фиг.2б нижние ряды), а с второго выхода блока 3 на вторые входы блоков 4 и 5 поступают кодовые группы, определяющие длительности тех же полупериодных отрезков синусоидальных сигналов (на фиг. 2б верхние ряды). В блоке 4 осуществляют оценку знака и величины среднего значения сигнала записи блока данных следующим образом. Устанавливают эталонные значения длительности τ_эт = τ_o и амплитуды а_эт=2а_о полупериодных отрезков синусоидального сигнала, причем величину τ_o выбирают по предельной верхней частоте полосы пропускания линейного тракта записи воспроизведения, а величину а_о меньшей или равной 1/4 рабочего участка динамического диапазона тракта, при этом в рассматриваемом примере величина а_о принята в качестве минимального значения экстремума амплитуды полупериодных отрезков синусоидального сигнала. Принимают в качестве единицы измерения для оценки значения каждого элементарного полупериодного отрезка и сигнала записи блока в целом величину произведения τ_o·a_о=1, т.е. площадь прямоугольника со сторонами τ_o и a_о. Точной оценкой была бы площадь полупериода синусоиды с этими же параметрами, равная примерно 0,64 τ_oa_о, но поскольку коэффициент 0,64 присутствует во всех оценках и не влияет на конечный результат оценки, то его везде опускают. Результат оценки среднего значения сигнала записи блока получают как разность оценок полупериодных отрезков синусоидальных сигналов блока положительной полярности (на фиг.2в верхние прямоугольники) и суммы полупериодных отрезков синусоидальных сигналов блока отрицательной полярности (на фиг.2в нижние прямоугольники). Значения и знаки результатов оценки для двух представленных на фиг.2б блоков изображено на фиг.2в в виде заштрихованных прямоугольников с указанием знака и величины результатов: -0,08τ_oa_о и -1,18τ_oa_о соответственно. Задают граничные значения для сравнения с ними полученных результатов оценки средних значений сигналов записи блоков, например, равными ±1τ_oa_о, что физически означает минимальные значения параметров τ_м = τ_o и а_м=а_о для маркерных полупериодных отрезков синусоидальных сигналов блока, максимальное значение экстремумов амплитуды которых устанавливают равными ±2а_о. Полученные результаты оценки -0,08 τ_oa_о и -1,18 τ_oa_осравнивают с заданными граничными значениями ±1 τ_oa_о и в случае выхода за пределы заданных граничных значений (на фиг.2в показано, что оценка среднего значения сигнала записи второго блока, равная 1,18 τ_oa_о, выходит за нижнее граничное значение 1 τ_oa_о на величину 0,18 τ_oa_о вырабатывают сигнал S_пр превышения. В блоке 5 по сигналу S_пр, поступающего с выхода блока 4, производят перестановку местами кодовых групп первой пары кодовых групп второго блока (на фиг. 2в и 2г указано стрелками) и подают кодовые группы второго блока в измененном виде обратно в блок 4, где производят повторную оценку значения сигнала записи, равную в данном примере -1,22 τ_oa_о, которая также выходит за нижнее граничное значение -1 τ_oa_о на -0,22 τ_o/ a_о Вследствие этого в блоке 4 вновь вырабатывают сигнал S_пр превышения, по которому в блоке 5 производят вторую перестановку кодовых групп уже во второй паре кодовых групп второго блока (на фиг.2в и 2г указано стрелками). И снова кодовые группы второго блока подают в блок 4, где производят новую оценку среднего значения сигнала записи второго блока равную +0,06 τ_oa_о (на фиг.2г отмечена штриховкой). На этот раз в блоке 4 сигнал S_пр превышения не вырабатывается, поскольку оценка лежит в заданных границах, и с выходов блока 4 на входы блока 6 подают значения знака и модуля оценки, которые совместно с кодом числа перестановок, поступающего с третьего выхода блока 5, используют для формирования параметров длительности τ_м и экстремума амплитуды а_м маркерных полупериодных отрезков синусоидальных сигналов. Код числа перестановок с третьего выхода блока 5 одновременно поступает в блок 2 для коррекции контрольной кодовой группы верхнего ряда блока и последующего уточнения оценки среднего значения. Конкретные значения кодов перестановок для рассматриваемого примера приведены на фиг.2б (3-х битовые группы в верхних рядах блоков, подчеркнутые снизу двумя чертами). В начале последовательности сигналов записи блоков данных всегда формируют один или несколько маркеров, длительность и экстремум, амплитуды которых пропорциональны эталонным значениям соответственно длительности τ_эт и амплитуды а_эт, а именно τ_м = τ_o и а_м= 2а_о(на фиг. 2д первая группа значений параметров маркера). Поскольку оценка среднего значения сигнала записи первого блока, равная -0,08 τ_oa_о, не выходит за пределы заданных граничных значений и отрицательна, то первый (положительный) маркерный полупериодный отрезок сигнала записи первого блока формирует с эталонным значением длительности τ_м = τ_o и амплитуды а_м=2а_о, а второй (отрицательный) с эталонным значением длительности τ_м = τ_o и с уменьшенной на -0,08а_о амплитудой, т. е. а_м=-1,92 а_о.(на фиг.2г вторая группа значений параметров маркера). Поскольку оценка среднего значения сигнала записи второго блока, равная +0,06 τ_oa_о, не выходит за заданные граничные значения лишь после двух перестановок кодовых групп, то первый (положительный) маркерный отрезок формируют стандартно, т.е. τ_м1= τ_o и а_м1= 2а_о, длительность же второго маркерного отрезка формируют в зависимости от числа P перестановок равной τ_м2= τ_o+pΔτ а амплитуду второго маркера формируют со значениями, зависящими от τ_м2 и величины и знака результата оценки среднего значения и определяемым из соотношений: если оценка среднего значения если оценка среднего значения .

В данном примере длительность второго маркерного отрезка равна
τ_м2= τ_o+pΔτ = τ_o+2Δτ=1,2τ_o
при Δτ=0,1τ_o (10% ), а его амплитуда а_м2 с учетом величины и положительного знака результата оценки среднего значения равна (на фиг. 2д третья группа значений параметров маркера).

Формирование сигнала записи преобразованного блока данных осуществляют по синхросигналам с формирователя 13 следующим образом. По завершении операции по формированию преобразованного блока данных и формированию значений параметров маркеров по соответствующему синхросигналу с выхода формирователя 13 запускается формирователь 9 серии импульсов, период следования которых определяется значением кода длительности первого полупериодного отрезка маркера К(τ_м1)= 000, поступающего на один из входов формирователя 9 с первого формирователя 6. По этим импульсам с выхода формирователя 6 на вход цифро-аналогового преобразователя 10 подают двоичные коды заданного числа j ординат a_j (на фиг.2с ординаты помечены точками на синусоидах) полупериодного отрезка синусоиды с экстремальным значением амплитуды 2а_о. С помощью второй серии импульсов с выхода формирования 9, запускаемого по концу первой серии, но соответствующим значениям кода К(τ_м2)000, длительности которого полупериодного отрезка маркера и кода К(а_м2)=000 его амплитуды завершают формирование сигнала записи первого маркера (на фиг.2е первые 2 полупериодных отрезка). По очередному синхросигналу формирователя 13 с второго выхода блока 5 подают первую кодовую группу верхнего ряда (фиг.2б) на второй вход формирователя 9, определяя значением кода 100 период следования импульсов серии на выходе формирования 9 и длительность τ_у = τ_o+ 4Δτ первого полупериодного отрезка, с первого выхода блока 5 подают первую кодовую группу нижнего ряда (фиг.2б) на вход дешифратора 7 адреса, с помощью которого преобразуют значение кода 101, а начальный адрес группы ячеек ПЗУ 8, содержащих коды заданного числа j ординат а_1j первого полупериодного отрезка синусоиды с экстремальным значением амплитуды а₅= а_о +5 Δτ По сигналам серии импульсов с формирователя 9 за время t_у из ПЗУ 8 считывают ординаты a_1j и подают их в ЦАП 10, с выхода которого снимают сглаженный полупериодный отрезок первого информационного полупериодного отрезка синусоидального сигнала, подаваемого на вход блока 11 записи, с помощью которого осуществляют непосредственную запись сигнала на носитель в виде, показанном на фиг.2е. Аналогичным образом формируют и записывают на носитель пять остальных информационных полупериодных отрезков сигнала записи первого преобразованного блока данных. Формирование сигнала записи маркерных полупериодных отрезков сигнала записи первого блока данных осуществляют аналогично формированию сигнала начального маркера эталонными значениями длительности τ_o и экстремумов амплитуды ±2а_о в соответствии с уже сформированными в блоке 6 значениями длительности τ_м1= τ_o и τ_м2= τ_o и амплитуды а_м1 2а_о и а_м2= -1.92а_о. Точно так же осуществляют формирование информационных и маркерных отрезков сигнала записи второго преобразованного блока данных (фиг.2е), записываемые с помощью блока 11 на носитель.

В режиме "Чтение" воспроизведенные с магнитного носителя сигналы записи блоков данных в виде подпоследовательностей полупериодных отрезков синусоидальных сигналов усиливают в блоке 15 воспроизведения (фиг.2ж) и подают на входы формирователя 14 синхросигналов чтения, формирователя 16 средних значений воспроизведенных сигналов записи блоков данных и блока 17 дешифрации сигналов воспроизведения. При этом, чтобы исключить влияние искажений длительности полуволн на нулевом уровне из-за нелинейностей в местах стыка полуволн, значения длительностей всех полуволн воспроизведенного сигнала, как и в способе-прототипе определяют по ширине полуволн на отличном от нуля уровне, например на уровне , что не нарушает никаких соответствий. В формирователе 14 по началу каждого воспроизведенного сигнала записи блока данных формируют сигналы управления формирователем 16, с помощью которого определяют фактическое среднее значение воспроизведенного сигнала формирователей 18 и 21, с помощью которых определяют текущие значения эталонов амплитуды и длительности для данного сигнала, измерителей 19 и 22, с помощью которых измеряют в текущих эталонных единицах значения амплитуды и длительности информационных полупериодных отрезков воспроизведенного сигнала блока, дешифраторов 20 и 23, с помощью которых осуществляют дешифрацию полученных значений амплитуды и длительности каждого полупериодного отрезка синусоидальных сигналов блока в значения соответствующих кодовых групп, формирователя 24, с помощью которого определяют двоичный код числа P' перестановок кодовых групп в блоке, и блока 25, с помощью которого формируют сначала преобразованный блок данных (фиг.2з), осуществляют контроль и восстановление искаженных данных, в т.ч. с учетом влияния величины и знака среднего значения всех полупериодных отрезков синусоидальных сигналов блока данных, производят обратные перестановки местами кодовых групп в установленном числе их пар, преобразуют в случае единичного значения признакового бита обратные коды кодовых групп верхнего ряда в прямые и формируют выходную последовательность в ее исходном, до записи на носитель, виде (фиг.2и), подаваемую на выход устройства.

Способ обеспечивает высокую точность различения считанных сигналов за счет равенства нулю постоянной составляющей сигнала записи каждого блока, и при этом информативность сигнала записи блока данных и, следовательно, плотность записи не только не снижается, но может быть увеличена. Так, благодаря возросшей точности различения параметров длительности и амплитуды каждого полупериодного отрезка синусоидальных сигналов возможно снижение величины элементарного приращения амплитуды Δa до 3-4% от а_о и увеличение разрядности кодовых групп, определяющих амплитуду полупериодных отрезков с 4 до 5. Оценим это расчетом.

Плотность записи P_зап определяют как отношение информативности сигнала записи блока данных I_зап к его усредненной протяженности

Информативность сигнала записи I_зап в предлагаемом способе, как и в способе-прототипе, зависит от размеров кодовых групп определяющих амплитуду n_a и длительность полуволн n_g, и от количества кодовых групп N_а и N_g обоих битов. Размер n_а огра ничивается при заданном а_о величиной элементарного приращения амплитуды Δa и размером рабочего участка ±ΔA динамического диапазона тракта, который находится в данном примере в границах [-2a_о- +2a_о] Нижнее значение ± Ан ограничивается необходимостью иметь достаточно мощный сигнал записи с минимальной амплитудой и допустимыми нелинейными искажениями сигнала на стыках разнополярных полуволн с различающимися параметрами; практически значение ±Ан не должно быть меньше ± 0,5а_о. Верхнее значение ±Aв ограничено необходимостью надежного отличия маркера от информационных полуволн, практическое значение его не должно быть меньше (1,7 - 1,8)а_о. Поэтому для принятого в способе-прототипе предельного значения Δa=0,05a_o/ (5%) максимальное значение (n_a)_прот. найдется из соотношения

т.е. (n_a)прот. ≅ 4 разрядам.

В предлагаемом способе значение Δa может быть понижено до (0,03 - 0,04)а_о (3-4%) за счет повышения точности различия амплитуд воспроизведенных сигналов. При этом возможно увеличение разрядности (n_а)_пред, определяемой из сообщения:

откуда (n_а)_предл. 5 разрядам.

Размер n_g в предлагаемом способе нецелесообразно брать, как и в способе-прототипе, больше 4 разрядов.

Протяженность сигнала записи блока данных при заданном τ_o зависит от величины элементарного приращения длительности Δτ от размеров n_g и N_g кодовых групп блока, определяющих длительности полуволн. В способе-прототипе минимальное значение Dt равно 0,05 t_o (5%). В предложенном способе за счет повышения точности различия длительности полуволн величина Δτ также может быть снижена до (0,03-0,04) t_o (3-4)%
Для сравнительной оценки информативности и плотности записи возьмем отраженный в способе-прототипе пример блока данных со следующими характеристиками:
n_g=4, n_a=4, N_g=4, N_a=12.

I_{зап.прот.} n_g · N_g + n_a · N_a 4·13 + 4·12 100 (бит).

Отсюда плотность записи по способу-прототипу при минимальном значении Δτ=0,05τ_o (5%) составит:

Для предложенного способа n_g=4, N_а=5, N_g=12, N_a=13.

I_{зап.предл} n_g · N_g + N_a · N_a 4·12 + 5·12 108 бит).

(при этом биты кода числа перестановок не учитывается).

Отсюда плотность записи по предложенному способу при Δτ=0,05τ_o (5%) равна:

при Δτ=0,04τ_o (4%) равна

при Δτ=0,03τ_o (3%) равна:

Таким образом, предложенный способ магнитной записи цифровой информации обеспечивает высокие показатели одновременно и плотности записи цифровой информации на магнитный носитель, и точности размещения считанных сигналов записи, а также дополнительное повышение эффективности контроля считанных сигналов записи блоков путем проверки сбалансированности сигналов по постоянной составляющей.

Формула изобретения

Способ магнитной записи цифровой информации, включающий распределение исходных двоичных сигналов по блокам и кодовым группам в блоках, добавление к блокам дополнительных битов, формирование маркерных полупериодных отрезков синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и амплитуды и информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала, длительности и амплитуды которых устанавливают в зависимости от значений прямых или обратных кодов соответствующих кодовых групп блоков, и запись сформированных последовательностей маркерных и информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала на магнитный носитель, отличающийся тем, что при формировании сигнала записи каждого блока оценивают среднее значение сигнала и сравнивают результат оценки с заданными граничными значениями, при непревышении результатом оценки среднего значения сигнала записи блока заданных граничных значений формируют один из маркерных полупериодных отрезков сигнала записи блока с амплитудой, уменьшенной до равенства нулю среднего значения сигнала записи блока, а при выходе результата оценки среднего значения сигнала записи блока за пределы заданных граничных значений производят перестановку местами кодовых групп блока в одной или нескольких их парах до достижения результатом оценки среднего значения сигнала записи блока величины, не выходящей за пределы заданных граничных значений, и формируют длительность и амплитуду одного из маркерных полупериодных отрезков сигнала записи блока в зависимости от числа перестановок и результата оценки среднего значения сигнала записи блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2