Способ коррекции временных искажений в воспроизведенном сигнале

 

1. СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ВРЕМЕННБ1Х ИСКАЖЕНИЙ В ВОСПРОИЗВЕДЕННОМ СИГНАЛЕ, заключающийся в формировании сигнала -воспроизведения, пропорционального изменению намагниченности носителя, формировании импульсного сигнала по экстремумам сигнала воспроизведения и формировании выходного сигнала; принимающего «единичные значения уровня в интервалах тактов основного синхросигнала, в течение которых появляются импульсы импульсного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения верности воспроизведения, из сигнала воспроизведения формируют выпрямленный сигнал, формируют знаковый сигнал с двумя уровнями, соответствующими знакам разности абсолютных значений крутизны переднего и заднего фронтов импульсов выпрямленного , сигнала, формируют дополнительный синхросигнал с меньшей двух скважностью импульсов, середины интервалов между импульсами которого совпадают с серединами тактов основного синхросигнала , выделяют импульсы импульсного сигнала, совпадающие по времени с импульсами дополнительного синхросигнала, и по ним формируют выходной скорректированный сигнал, принимающий «единичные зна- Л чения уровня в интервалах тактов основного синхросигнала, в течение которых передние / (задние) фронты импульсов дополнительного синхросигнала появляются при уровне знакового сигнала, соответствующем по ложительному (отрицательному) знаку, с СЛ со 4

„,ЯЦ„„1053149

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 11 В 5/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3511314/18-10 (22) 15. 11.82 (46) 07.11.83. Бюл. № 41 (72) В. Б. Сурков, В. И. Михайлов и А. И, Дралин (53) 543;852.4 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1397317, кл. G 11 В 27/00, 1975.

2, Рыжков В. А., Сергеев Н. П., Ранов Б. М В нижние ЗУ на магнитном носителе. М., «Энергия», 1978, с. 144 (прототип). (54) (57) . СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ВРЕМЕННЫХ ИСКАЖЕНИИ В ВОСПРОИЗВЕДЕННОМ СИГНАЛЕ, заключающийся в формировании сигнала воспроизведения, пропорционального изменению намагниченности носителя, формировании импульсного сигнала по экстремумам сигнала воспроизведения и формировании выходного сигнала; принимающего «единичные» значения уровня в интервалах тактов основного синхросигнала, в течение которых появляются импульсы импульсного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения верности воспроизведения, из сигнала воспроизведения формируют выпрямленный сигнал, формируют знаковый сигнал с двумя уровнями, соответствующими знакамразности абсолютных значьний крутизны переднего и заднего фронтов импульсов выпрямленного сигнала, формируют дополнительный синхросигнал с меньшей двух скважностью импульсов, середины интервалов между импульсами которого совпадают с серединами тактов основного синхросигнала, выделяют импульсы импульсного сигнала, совпадающие по времени с импульсами дополнительного синхросигнала, и по ним формируют выходной скорректированный сигнал, принимающий «единичные» значения уровня в интервалах тактов основного синхросигнала, в течение которых передние (задние) фронты импульсов дополнительного синхросигнала появляются при уровне знакового сигнала, соответствующем положительному (отрицательному) знаку.

1053149 .

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что знаковый сигнал формируют с положительным (отрицательным) уровнем при положительном (отрицательном) сигнале разности первого и второго сигналов, пропорциональных абсолютным значениям крутизны соответственно переднего и заднего фронтов импульсов выпрямленного сигнала, при этом первый сигнал устанавливают равным сумме значений уровней выпрямленного сигнала, измеренных через заданное число равных интервалов времени, начало первого из которых совпадает с началом переднего фронта импульса выпрямленного сигнала, а второй сигнал устанавливают равным разности между значением уровня выпрямленного сигнала в момент начала заднего фронта, увеличенного в число раз, равное заданному числу интервалов времени, и суммой значений уровней выпрямленного сигнала, измеренных через эти же интервалы времени.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно формируют сигналы низкого и высокого фиксированных уровней, а знаковый сигнал формируют с положительным (отрицательным) уровнем при положительном (отрицательном) сигнале разности первого и второго сигналов, пропорциональных абсолютным значениям крутизны соответственно переднего и заднего фронтов импульсов выпрямленного сигнала, при этом первый сигнал устанавливают равным

Изобретен ие относится к вычислительной технике, в частности к технике цифровой . магнитной записи, а именно коррекции информационных сигналов при их воспроизведении с магнитного носителя.

Известен способ коррекции временных искажений сигнала, воспроизведенного с магнитного носителя, запись на который велась двухинтервальным способом «без возвращения к нулю».

В этом способе сравниваются последовательные интервалы между импульсами, совпадающими по времени с пиковыми значениями воспроизведенного сигнала. Если разница между двумя такими последовательными интервалами велика, то импульс, их разделяющий, задерживают на время, отличающееся от среднего времени задержки схемы, «смещая» таким образом этот им пульс в сторону меньшего интервала (1J

15 разности между суммой значений уровней выпрямленного сигнала, измеренных через заданное число равных интервалов, начало первого из которых совпадает с моментом пересечения выпрямленным сигналом низкого фиксированного уровня, и значением последнего уровня, увеличенного в число раз, равное заданному числу этих интервалов времени, а второй сигнал устанавливают равным разности между значением высокого фиксированного уровня, увеличенным в число раз, равное заданному числу интервалов времени, и суммой значений уровней выпрямленного сигнала, измеренных через заданное число также равных интервалов времени, начало первого из которых совпадает с моментом пересечения выпрямленным сигналом высокого фиксированного уровня.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что значения низкого и высокого фиксированных уровней устанавливают равными соответственно 0,1-0,4 и 0,6-0,9 от заранее определенной минимальной амплитуды импульсов выпрямленного сигнала.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что интервал между моментами начала первого и окончания последнего интервалов времени при формировании первого и второго сигналов устанавливают меньшим заранее определенного минимального интервала между моментами совпадения выппямленного сигнала с сигналами низкого и высокого фиксированных уровней.

Такой способ позволяет корректировать временные искажения в воспроизведенном сигнале, не превышающие по абсолютной величине ветверти величины такта сигнала записи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ воспроизведения информации с инерционной синхронизацией, в котором формируют сигнал воспроизведения, пропорциональный изменению намагниченности носителя, формируют импульсный сигнал, импульсы которого совпадают по времени с моментами появления эктремумов в сигнале воспроизведения, формируют синхросигнал, определяющий такты выходного сигнала, формируют выходной сигнал, который имеет уровень, соответствующий «единичным» значениям на интервалах, определяемых тактами синхросигнала, в течение которых

1053149 появляются импульсы импульсного сигнала

12).

Для данного способа абсолютная величина временных искажений (смешение пи.ков и импульсов в сигнале воспроизведения от своих номинальных позиций) не должна превышать половины длительности такта синхросигнала (половины «окна детектирования»}. Особенно сильно этот недостаток сказывается в системах с высокой плотностью записи при применении высокоинформативных многоинтервальных сигналов записи с мальГм «окном детектирования».

Целью изобретения является повышение верности воспроизведения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу коррекции временных искажений в воспроизведенном сигнале, заключаюшемуся в формировании сигнала воспроизведения, пропорционального изменению намагниченности носителя, формировании импульсного сигнала по экстремумам сигнала воспроизведения и формировании выходного сигнала, принимающего «единичные» значения уровня в интервалах тактов основного синхросигнала, в течение

20 которых появляются импульсы импульсного сигнала, из сигнала воспроизведения формируют выпрямленный сигнал, формируют знаковый сигнал с двумя уровнями, соответствующими знакам разности абсолютных значений крутизны переднего и заднего фронтов импульсов выпрямленного. сигнала, формируют дополнительный синхросигнал с меньшей двух скважностью импульсов, середины интервалов между импульсами которого совпадают с серединами тактов основного сии хроси гнал а, выделяют импульсы импульсного сигнала, совпадающие по времени с импульсами дополнительного синхросигнала, и по ним формируют выходной скорректированный сигнал, принимающий «единичные» значения уровня в интервалах тактов основного синхросигнала, в течение которых передние (задние). 40 фронты импульсов дополнительного синхросигнала появляются при уровне знакОвого сигнала, соответствующем положительному (отрицательному) знаку.

При этом знаковый сигнал формируют с 45 положительным (отрицательным) уровнем при положительном (отрицательном) сигнале разности первого и второго сигналов, пропорционалвных абсолютным значениям крутизны соответственно переднего и заднего фронтов импульсов выпрямленного сиг- 50 нала, первый сигнал устанавливают равным сумме значений уровней выпрямленного сигнала, изммеренных через заданное число равных интервалов времени, начало первого из которых совпадает с началом переднего фрон га импульса выпрямленного сигнала, а второй сигнал устанавливают равным разности между значением уровня выпрямленного сигнала в момент начала з аднего фронта, увеличенного в число раз, равное заданному числу интервалов времени, и суммой значений уровней выпрямленного сигнала, измеренных через эти же интервалы времени.

Кроме того, для повышения помехоустойчивости дополнительно формируют сигналы низкого и высокого фиксированных уровней, а знаковый сигнал формируют с положительным (отрицательным) уровнем при положительном (отрицательном) сигнале разности первого и второго сигналов, пропорциональных абсолютным значениям крутизны соответственно переднего и заднего фронтов импульсов выпрямленного сигнала, при этом первый сигнал устанавливают равным разности между суммой значений уровней выпрямленного сигнала, измеренных через заданное число равных интервалов времени, начало первого из которых совпадает с моментом пересечения выпрямленным сигналом низкого фиксированного уровня, и значением последнего уровня, увеличенного в число раз, равное заданному числу этих интервалов времени, а второй сигнал устанавливают равным разности между значением высокого фиксированного уровня, увеличением в число раз, равное заданному числу интервалов времени, и суммой значений уровней выпрямленного сигнала, измеренных через заданное число также равных интервалов времени, начало первого из которых совпадает с моментом пересечения выпрямленным сигналом высокого фиксированного уровня.

Причем значения низкого и высокого фиксированных уровней устанавливают равными соответственно 0,1-0,4 и 0,6-0,9 от заранее определенной минимальной амплитуды импульсов выпрямленного сигнала.

Интервал между моментами начала первого и окончания последнего интервалов времени при формировани первого и второго сигналов устанавливают меньшим заранее определенного минимального интервала между моментами совпадения выпрямленного сигнала с сигналами низкого и высокого фиксированных уровней.

Дополнительный синхросигнал в общем случае формируют с длительностью импульсов, находящейся в обратной зависимости от заранее определенного уровня шума в системе записи-воспроизведения.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 — пример устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 — временная диаграмма, поясняюшая способ формирования знакового сигнала; на фиг. 4 — пример построения блока выработки знакового сигнала.

На фиг. 1а изображена сигналограмма сигнала воспроизведения при записи способом «Без возврата к нулю модифициро1053!

S ва нный» (БВНМ) кодовой последовательности 001000001010000000100, которая может иметь место, например, при применении для записи информации высокоинформативного самосинхронизирующего кода (1,7) .

Выпрямленный сигнал изображен на фиг.lб.

Импульсный сигнал, импульсы которого совпадают с моментами появления экстремумов в сигнале воспроизведения (фиг.la), показан на фиг. 1в. На фиг. lг показан синхросигнал, определяющий такты выходного 10 сигнала. Выходной нескорректированный сигнал изображен на фиг. lд. Заштрихованные участки кривой, изображающей выходной сигнал (фиг. 18), обозначают импульсы, сместившиеся за «окно детектирования».

Из диаграмм видно, что воспроизведенная 15 кодированная последовательность не соответствует записанной, т.е. имеют место ошибки. На фиг. le показан дополнительный синхросигнал. Знаковый сигнал условно (без учета временной задержки) показан на 2О фиг. !ж. На фиг. 1з показан выходной скорректированный сигнал. Импульсы импульсного сигнала (фиг. lв), совпадающие с положительным уровнем дополнительного синхросигнала (заштриховано), соответствуют «единичным» значениям выходного 25 сигнала (фиг. 1д), возможно смещенным относительно своего номинального значения на один такт синхросигнала. При коррекции

«единичные» значения присваиваются тем интервалам выходного сигнала (фиг. lз), которые соответствуют тактам синхросигнала, расположенным на временной оси в обратном направлении относительно направления смещения пика импульса. Если пик импульса расположен в «левой» половине такта синхросигнала в зоне коррекции, то он либо З5 смешается влево во временной оси от центра такта синхросигнала, в пределах которого

«расположен» этот пик, либо он смешается вправо от центра соседнего, предшествующего такта синхросигнала и «переходит» в левую половину рассматриваемого такта 4О (фиг. 1д, вторая «единица»). Знаковый сигнал (фиг. lж), пропорциональный знаку разности абсолютной величины крутизны переднего и абсолютной величины заднего фронтов рассматриваемого импульса, со- <5 ответствует направлению смещения пика импульса; так, смешению импульса влево во временной оси соответствует знак (-), а вправо — (+) (фиг. lж). Таким образом, при «расположении» пика импульса в левой половине рассматриваемого синхросиг- SO нала и знаковом сигнале (, + ) выходной сигнал корректируют, присваивая ему «единичное» значение на интервале, определяемом рассматриваемым тактом синхросигнала; если же знаковый сигнал (-), то выходной сигнал корректируют, присваивая ему «еди- »» ничное» значение на интервале, определяемом предшествующим тактом синхросигl

49 нала (фиг. lз, второе «единичное» значение).

Аналогичная коррекция производится для пиков импульсов, «расположенных» в «правой» половине такта синхросигнала.

Способ основан на том, что-при смещении пика импульса от интерференционных искажений (доминирующий искажающий фактор при высокой плотности записи) искажается его форма, и он смещен в сторону фронта с меньшей крутизной. Для предотвращения ошибочной коррекции временных искажений, возникающих от других, менее значительных факторов (шумы носителя, электронных узлов), формируется дополнительный синхросигнал (фиг. le). Интервал, на котором дополнительный синхросигнал (фиг. 1е) имеет положительный уровень (в течение длительности импульса), определяет зону коррекции. Появление пика импульса в пределах этого интервала (фиг.

lд) указывает на то, что требуется коррекция выходного сигнала.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, устройством, показанным на фиг. 2. Оно содержит носитель 1 магнитной записи, воспроизводящую магнитную головку 2, усилитель 3 воспроизведения, дифференцируюшую цепочку 4, формирователь 5 импульсов, инерционный генератор 6, элемент 7 совпадения, сдвигающий регистр 8, схему 9 формирования дополнительного синхросигнала, выпрямитель

10, схему ll выработки знакового сигнала и коммутатор 12.

Сигнал, воспроизведенный с магнитного носителя 1 (фиг. la) воспроизводящей головкой 2, поступает на усилитель 3, где усиливается до требуемой величины. С выхода усилителя 3 воспроизведенный сигнал (фиг.

la) поступает на дифференцирующую цепочку 4 и на вход двухполуволнового выпрямителя 10. Продифференцированный воспроизведенный сигнал подается на формирователь 5, который формирует импульсный сигнал (фиг. 1в), импульсы которого формируются в момент равенства продифференцированного воспроизведенного сигнала нулевому уровню. С выхода формирователя 5 импульсный сигнал (фиг. lв) поступает на вход инерционного генератора 6, который вырабатывает синхросигнал (фиг. 1), по которому осуществляется запись импульсов в регистр 8 сдвига. Последовательность импульсов на выходе 13 регистра 8 соответствует нескорректированному выходному сигналу (фиг. 1 д), Выход формирователя

5 соединен также с входом схемы 11 выработки знакового сигнала. Усиленный сигнал с выхода усилителя 3 поступает на вход выпрямителя 10, с помощью которого осуществляется двухполуволновое выпрямление воспроизведенного сигнала. Выпрямленный сигнал (фиг. lб) с выхода выпрямителя 10

149

1053 поступает на вход схемы 11 выработки зйакового сигнала, а последняя вырабатывает. знаковый сигнал (фиг. 1ж), который имеет положительный уровень в случае, если передний фронт импульса выпрямленного сигнала (фиг. 16) имеет крутизну, большую по абсолютной величине, чем абсолютное значение крутизны заднего фронта того же импульса, и нулевой уровень в обратном случае. Знаковый сигнал поступает на один из управляющих входов комМутатора 12, на другой вход которого подается сигнал (фиг. !д) со схемы 9 формирования дополнительного синхросигнала, на третий управляющии вход коммутатора поступает импульсный сигнал с выхода формирователя 5.

Коммутатор 12 осуществляет подключение к информационному выходу устройства 14 в зависимости от комбинации управляющих сигналов один из трех параллельных выходов сдвигающего регистра 8, реализуя таким образом выдачу импульса выходного сиг- 20 нала без задержки, либо его задержку, либо опережение на один такт синхросигнала, причем при положительном значении знакового сигнала на коммутаторе 12,осуществляется либо задержка импульса, либо выдача его без применения. При нулевом» зна25 чении уровня знакового сигнала на коммутаторе 12 осуществляется либо выдача импульса с опережением, либо выдача без изменения. С выхода коммутатора 12, являющегося информационным выходом устройства, скорректированный выходной сигнал (фиг. lз) поступает далее для декодирования.

Эпюра напряжения, поясняющая предлагаемый способ выработки знакового сигнала, показана на фиг. 3, а схема, реали- З5 зующая такой способ, приведена на фиг. 4;

Выработка знакового сигнала может производиться следующим образом.

Формируются низкий фиксированный уровень и высокий фиксированный уровень (фиг. 3), при достижении выпрямленным 40 сигналом низкого фиксированного уровня (точка Vq, фиг. 3) начинает вырабатывать.ся интервал времени t<, и в момент его окончания (точка е, фиг. 3) производится измерение уровня сигнала, значение уровйя в этот момент времени. запоминается. Через 45 ийтервал времени t (точка Ф, фиг. 3) также производится измерение уровня выпрямленного сигнала, значение уровня, измеренное в этот момент времени, складыва- ., ется со значейием уровня, измеренньм .в точке У (фиг. 3). Далее процесс повторяется до получения сигнала, равного сумме уровней, измеренных, например, через четыре равных интервала времени t, из полученного. сигнала .вычитается учетверенное значение низкого фиксированного, уров- 55 ня; Полученный сигнал пропорционален крутизне переднего фронта импульса. Далее осуществляется выработка сигнала, пропорционального крутизне задне о фронта импульса, для чего в момент совпадения верхнего фиксированного уровня (ВУ) с уровнем выпрямленного сигнала (%q, фиг. 3). формируется интервал времени t, в момент окончания которого („, фиг. 3) производится измерение значения уровня выпрямленного сигнала, это значение запоминается и после измерения уровня выпрямленного сигнала, измеренного через t< (фиг. 3), суммируется с этим значением, далее процесс повторяется до получения сигнала, равного сумме уровней выпрямленйого сигнала, измеренных в моменты т — 1О. После этого вычитанием полученного сигнала из сигнала, равного учетверенному значению BY, фиксируется сигнал, пропорциональный абсолютной величине крутизны заднего фронта импульса. Знаковый сигнал формируется как сигнал разности между сигналом, пропорциональным абсолютной величине крутизны переднего фронта, и сигналом, пропорциональным абсолютной величине крутизны заднего фронта.

Указанный способ формирования знакового сигнала может быть реализован устройством, схема которого приведена на фиг. 4.

Устройство содержит выходную шину 15, шину 16 поступления импульсного сигнала, шину 17 поступления выпрямленного сигнала, шину 18 подачи верхнего уровня, шину 19 подачи нижнего уровня, триггер 20, управляемый компаратор 21 с задержкой, аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

22-25, линии 26-28 задержки, сумматор-вычислитель 29 и накапливающий регистр 30.

Устройство работает следующим образом.

Осуществляется запись в регистр 30 учетверенного значения нижнего фиксированного уровня (равного, например, О,! -0,4 от минимальйой амплитуды выпрямленного сигнала) с отрицательным знаком, триггер 20 устанавливается в «единичное» состояние, далее через интервал t, от момента равенства выпрямленного сигнала нижнему фиксированному уровню управляемым ком паратором 21 с задержкой вырабатывается импульс, по которому АЦП 22 преобразует значение выпрямленного сигнала в момент Р (фиг. 3) в цифровой код, который силадывается на сумматоре 29 с содержимым регистра 30, а после окончания сложения результат записывается в регистр 30, далее импульс, выработанный компаратором 21, задерживается на время t> гинией 26 задержки, с выхода которой поступает на

АЦП 23, который осуществляет преобразование значения выпрямленного сигнала в цифровой код в момент тз (фиг. 3). Этот код суммируется на сумматоре 29 с содержимым регистра 30, а результат запоминается в этом регистре, процесс повторяется до момента времени 1 (фиг. 3). В момент

1053!49

9 времени (фиг. 3) процесс формирования сигнала, пропорционального крутизне переднего фронта импульса, оканчивается.

В момент появления пика импульса импульс импульсного сигнала перебрасывает триггер 20 в «нулевое» состояние, по этому сигналу из содержимого регистра 30 на сумматоре 20 осуществляется вычитание учетверенного значения BY (равного, например, 0,6-0,9 от амплитуды выпрямленного сигнала), Далее в момент равенства значения выпрямленного сигнала ВУ компаратором

21 через время 1, от момента (фиг. 3) вырабатывается импульс, по которому

АЦП 22 осуществляет преобразование значения выпрямленного сигнала в цифровой код, который суммируется с содержимым регистра 30, результат запоминается в этом же регистре. Процесс повторяется до момента времени Р о, после чего сформированный знаковый сигнал поступает по шине 15 на коммутатор 12.

Применение предлагаемого способа коррекции позволит повысить верность воспроизведения информации для систем с плотностью записи информации на 30-70% выше известных до уровня 10 - 10 " сбой/бит за счет увеличения допустимого диапазона временных искажений в воспроизведенном сигнале. Теоретически предлагаемый способ позволяет верно воспроизводить информацию при плотности записи, которой соответствует сигнал воспроизведения с величиной сдвигов пиков импульсов, обусловлен10 ных интерференционными искажениями, в

2 раза большей по сравнению с известным способом.

Для реализации предлагаемого способа при использовании в качестве базового устройства накопителя ЕС 5080 емкостью 200

1 Мбайт с минимальным интервалом между пиками 155 нс могут быть применены аналогово-цифровые преобразователи (например, на микросхеме 1107-ПА! ) с временем отсчета 1 нс и минимальным шагом отсчетов

7О 50 нс. Цифровые схемы обработки сигналов могут быть построены на микросхемах серии 500.

l053149

С оста вител ь Ю. Алеши н

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 8881149 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патенте; г. Ужгород, ул. Проектная, 4