Пристрій канального кодування

Пристрій канального кодування, який містить генератор синхроімпульсів, перший, другий та третій лічильники імпульсів, перший та другий інвертори, формувач імпульсів, перший та другий лічильні тригери, схему І, перший та другий регістри зсуву, паралельний регістр, перший блок пам’яті, цифровий компаратор, блок запису, шину опорного сигналу та вхідн у шину, під'єднану до інформаційного входу першого регістру зсуву, першийвосьмий виходи якого з'єднані з першим-восьмим інформаційними входами паралельного регістра, синхровходи першого та другого лічильників імпульсів з'єднані з виходом генератора, синхроімпульсів, вихід першого лічильника імпульсів під'єднаний до входу першого інвертора і синхровходу другого регістра зсуву, перший та другий виходи другого лічильника з'єднано з першим та другим входами елемента "І", вихід якого з'єднаний з Rвходом установки в нуль другого лічильника імпульсів, другий вихід якого також під'єднано до синхровходу першого регістру зсуву і до синхровходу третього лічильника імпульсів, вихід якого з'єднаний з входом другого інвертора, вихід якого під'єд A (54) ПРИСТРІЙ КАНАЛЬНОГО КОДУВАННЯ 36869 стрій перетворює 8-розрядний вхідний двійковий код на вихідний 9-розрядний код Каутса-Фібоначчі. Недолік пристрою - недостатня щільність запису цифрової інформації на магнітний носій. В основу винаходу поставлено задачу розробки пристрою канального кодування, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними досягається збільшення щільності запису інформації на магнітний носій, що дозволяє збільшити кількість інформації, яка записується на звичайну магнітну стрічку. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій канального кодування, який містить генератор, вхідну шину, під'єднану до інформаційного входу першого регістру зсуву, ви ходи якого з'єднані з інформаційними входами паралельного регістра, перший лічильний тригер, прямий вихід якого з'єднаний з входом блока запису, а інверсний вихід з'єднано з інформаційним входом Д-тригера, формувач імпульсів, перший лічильник імпульсів з діленням на дев'ять, який С-синхровходом з'єднаний з входом генератора, вихід лічильника під'єднаний до входу першого інвертора і С-синхровходу другого регістра зсуву, др угий лічильник імпульсів, який являється дільником на десять, С-синхровхід якого під'єднаний до виходу генератора, а перший та другий вихід з'єднано з першим та другим входами елемента "І", вихід якого з'єднаний з Rвходом установки в нуль третього лічильника імпульсів, ви хід якого також під'єднано до Ссинхровходу першого регістру зсуву і до синхровходу третього лічильника імпульсів, вихід якого з'єднаний з входом другого інвертора, вихід якого під'єднаний до С-синхровходу паралельного регістру і входу формувача імпульсів, вихід якого з'єднаний з S-входом установки в одиницю другого лічильного тригера, вхід синхронізації якого під'єднано до виходу першого інвертора, при цьому вихід другого лічильного тригера з'єднаний з Евходом установки режиму роботи другого регістра зсуву, ви хід якого під'єднано до входу синхронізації першого лічильного тригера, виходи паралельного регістра з'єднані з відповідними входами цифрового компаратора, а виходи один-п'ять з адресними входами один-п'ять першого запам'ятовуючого пристрою, виходи якого під'єднані до перших п'яти інформаційних входів др угого регістр у зсуву, шина опорного сигналу з'єднана з входами опорного сигналу цифрового компаратора, вихід якого під'єднано до десятого інформаційного входу другого регістру зсуву, введено другий запам'ятовуючий пристрій, чотири інформаційні входи якого під'єднано до шостого-дев'ятого виходів паралельного регістру, а ви ходи до шостого-дев'ятого входів др угого регістру зсуву. На фіг. 1 представлено функціональну схему пристрою канального кодування. На фіг. 2 представлені часові діаграми роботи пристрою канального кодування. Пристрій складається з генератора 1, під'єднаного виходом до лічильного входу першого 2 і другого 3 лічильника імпульсів. Вихід лічильника 2 з'єднаний з синхровходом другого регістра зсуву 4 і через інвертор 5 з синхровходом другого тригера 6, під'єднаного виходом до керуючого входу регістра 4, вихід якого з'єднаний з лічильним входом першого тригера 7, інверсний вихід якого з'єднано з інформаційним входом цього тригера, а прямим виходом - до блоку 8 запису, який з'єднується з магнітною головкою (не показаний). Виходи лічильника імпульсів 3 зв'язані через елемент "І" - 9 з його входом скидання в нуль. При цьому один з виходів лічильника 3 під'єднується через третій лічильник 10 імпульсів, другий інвертор 11 і формувач 12 до входу встановлення в одиницю тригера 6, а також до синхровходу першого регістра зсуву 13, що зв'язаний через паралельний регістр 14 і перший 15 та другий 16 блоки пам'яті з відповідними входами регістра 4. До інформаційного входу Д першого регістра зсуву 13 підключена вхідна шина 17. Відповідні виходи регістра 15 з'єднані через цифровий компаратор 18 з одним із входів регістру 4, при цьому інші входи компаратора 18 підключені до шини 19 опорного сигналу (фіг. 1). В пристрої кодування двійкового дев'ятирозрядного коду в десятирозрядний код КаутсаФібоначчі інформаційне дев'ятирозрядне слово розвертається за допомогою регістра зсуву 13 з послідовної двійкової форми в паралельну, яка за допомогою елементів 14, 15, 16, 18 перетворюється в десятирозрядне кодове слово КаутсаФібоначчі. За допомогою регістра зсуву 4 паралельне кодове десятирозрядне слово КаутсаФібоначчі також переводиться в послідовну форму і подасться на блок запису 8 для подальшого запису на магнітний носій (стрічка, диск). Пристрій працює таким чином. Вхідний двійковий код розділяють на рівномірні часові послідовності по дев'ять бітових інтервалів, перетворюють за допомогою канальних кодів Каутса-Фібоначчі в десятисимвольні послідовності і в подальшому в струм запису. Сигнал тактової частоти (фіг. 2), сформований генератором 1 ділиться на дев'ять за допомогою лічильника 2 (фіг. 2) і на десять за допомогою лічильника 3 (фіг. 2). Інформаційні сигнали в двійковому коді з виходу регістра 13 записуються в регістр 14 в момент позитивного перепаду сигналу, який надходить з виходу інвертора 11 (фіг. 2). Вихідні імпульси формувача 12 (фіг. 2) надходять на вхід встановлення тригера 6, вихідний сигнал якого (фіг. 2) подається на вхід встановлення регістра 4 і встановлює режим паралельного чи послідовного зсуву. В блоках 15, 16, 18 виконується перекодування інформації з дев'ятирозрядного двійкового коду в десятирозрядний код Каутса-Фібоначчі. Регістр 4 перетворює паралельний запис цього коду в послідовний зсув кодової інформації, яка після перетворення надходить в блок 8 для формування сигналів запису на магнітний носій. В запальному випадку канального кодування інформаційна комбінації з n-символів двійкового вхідного коду заміщується групою з m-символів канального коду. При цьому відношення числа символів n до m визначає параметр, який називають кодовою швидкістю Vk = n / m Параметр кодової швидкості характеризує ступінь зменшення швидкості проходження інформації через фізичний канал магнітної реєстрації при її заміщенні за методами канального кодування. Як правило, чим вища кодова швидкість канального коду, тим менша його надлишковість 2 36869 H= (m - n) × 100% ції і залежить від кодової швидкості та довжини тактового інтервалу Tg = Vk × T Зменшення вікна детектування призводить до значного ускладнення схем відтворення (детектування) на виході каналу магнітної реєстрації. Враховуючи практично взаємозворотню дію коефіцієнта густини переходів намагніченості та вікна детектування слід при виборі оптимального методу канального кодування застосувати деякий комплексний показник. Цей показник, назвемо його коефіцієнтом ефективної густини переходів намагніченості, визначається як: K em = Km × Tg / T = K em × Vk n Канальні коди є кодами з обмеженням довжин серій нулів та одиниць. Обмеження довжин серій символів канального коду дозволяє забезпечити можливість самосинхронізації каналу цифрової магнітної реєстрації. З точки зору самосинхронізації всі методи канального кодування можуть бути охарактеризовані параметрами d і k , причому параметр d визначає мінімальну кількість нулів між двом одиницями (при реакції на одиницю), параметр k визначає максимальну кількість нулів між двома одиницями. Ступінь самосинхронізації буде тим більша, чим менше відношення максимальної та мінімальної довжин переходів намагніченості носія інформації, що визначаються як: Tmin = Vk × (d + 1) × T Виконавши деякі спрощення шляхом підстановки Tg / T = Vk , Tmin = Vk × (d + 1) × T , Vk = n / m одержимо Tmax = Vk × (k + 1) × T де T - довжина тактового інтервалу, що відповідає одному біту, записаному за методом БПНМ (без повернення до нуля модифікований). Ступінь самосинхронізації оцінюється коефіцієнтом самосинхронізації, що визначається як: K s = Tmax / Tmin = Vk × (k + 1) × T / Vk × (d + 1) × T = (k + 1) / (d + 1) На практиці значення коефіцієнту самосинхронізації вибирають в межах K s =2...4. Для визначення параметру густини переходу намагніченості носія інформації, що характеризує можливу щільність та швидкість реєстрація інформації, використовують параметр, який називають коефіцієнтом можливої густини. Цей коефіцієнт визначається як: Km = Tmin / T і має тим більше значення, чим дальше рознесені по магнітному носію переходи намагніченості. Рознесення переходів дозволяє зменшувати верхню частоту в спектрі канального коду та звужувати АЧХ каналу або ж в існуючому каналі реєструвати інформацію з більшою швидкістю. На практиці проведення операцій заміщення n-символів двійкової інформації m-символами канального коду призводить до появи надлишковості і, при d=0 параметр Tmin буде меншим Т. Тоді Km зменшується і швидкість реєстрації також зменшується. В той же час, за твердженням автора, надлишковість канального коду не знижує, а підвищує Km, щільність та швидкість реєстрації при d>=1. В той же час, можливе значення коефіцієнта збільшення швидкості реєстрації тісно, але обернено пропорційно пов'язане з таким параметром, як вікно детектування. Вікно детектування визначає можливість правильного розпізнавання імпульсів сигналів на виході каналу магнітної реєстра 2 K em = n2 × (d + 1)/ m 2 або K em = Vk × (d + 1) . Використовуючи запропонований коефіцієнт K em вибір канального коду проводять виходячи з максимального його значення при Ks =2...4. Задачу побудови оптимального канального коду можна вирішувати шля хом використання рекурентних рядів Каутса-Фібоначчі, для яких вага члену ряду в любій позиції дорівнює деякій сумі попередніх членів ряду. Таке відображення членів ряду дозволяє, при проведенні операції кодування, одержувати серії нулів та одиниць з обмеженими d і k, що забезпечує самосинхронізацію. Найбільш поширені числові ряди Каутса-Фібоначчі (КФ) і позначення відповідних їм канальних кодів наведені в табл. 1. Порівняльний аналіз відомих канальних кодів по параметрах синхронізації К6, вікна детектування Тд надлишковості Н та коефіцієнтів густини переходів Km і КЕГП дозволяє побудувати табл. 2. З табл. 2 можна зробити висновок, що при однаковому коефіцієнті самосинхронізації КФ коди дозволяють забезпечити більш високе значення коефіцієнту ефективної густини переходів КЕГП. Наприклад, порівняно з кодом КФ (0, 3, 6, 9) код КФ код з параметрами (0, 3, 9, 10) дозволяє забезпечити теоретичне збільшення густини реєстрації цифрових символів на магнітний носій на 2%, а порівняно з кодом ГК 5/6 на 31%. З табл. 2 можна зробити висновок, що з однаковим коефіцієнтом самосинхронізації КФ (0, 3, 9, 10), коди дозволяють забезпечити вище значення щільності запису внаслідок більш високих значень коефіцієнту ефективної густини переходів КЕГП. Причому КЕГП у кодів КФ росте відповідно збільшенню кількості розрядів коду. 3 36869 Таблиця 1 Умовне зображення канального коду КФ (d, k) Породжуюча формула Числовий ряд КФ (0,1) Yi = Yi-1 + Yi- 2 1.1.2.3.5.8.13.21.34.55 КФ (0,2) Yi = Yi-1 + Yi- 2 + Yi-3 1.1.2.4.7.13.24.44.81.149 КФ (0,3) Yi = Yi-1 + Yi -2 + Yi- 3 + Yi- 4 1.1.2.4.8.15.29.56.108.208 КФ (1,2) Yi = Yi -2 + Yi-3 1.1.1.2.2.3.4.5.7.9.12 КФ (1,3) Yi = Yi -2 + Yi-3 + Yi- 4 1.1.2.3.4.6.9.1 3.19.28 КФ (1,4) Yi = Yi -2 + Yi-3 + Yi- 4 + Yi-5 1.1.1.2.3...5.7.11.17.26.40 КФ (2,3) Yi = Yi -3 + Yi-4 1.1.1.1.2.2..2.3.4.4.5.7.8.9 Таблиця 2 Група кодів КОД Km Тд=Vк *Т KЕГП H, % Кs=4 ГК5/6 0,833 0,833 0,694 20 Кs=4 НДМ-З 2 0,33 0,66 200 Кs=4 Кs=4 ЗРМ КФ (0, 3, 8, 9) 1,5 0,889 0,5 0,889 0,75 0,79 100 12,5 Кs=4 КФ (0, 3, 9, 10) 0,9 0,9 0,81 11,1 4 36869 Фіг. 1 5 36869 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6