способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации

Формула изобретения

1. Способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей маркерных и информационных перепадов сигнала записи по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и в зависимости от их значений, формирование одних из маркерных перепадов и соответствующих им интервалов в сигналах записи блоков с расположением и значениями длительности, обеспечивающими равенство суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, и запись сигналов записи блоков кодовых групп на носитель, отличающийся тем, что дополнительно формируют эталонный набор кодовых групп и записывают его на носитель многократно с разными значениями ₀ - минимальной длительности интервала между двумя последовательными перепадами сигналов записи кодовых групп и - элементарного приращения длительности, до записи информационного массива на заданный участок носителя считывают с участка и дешифруют сигналы эталонного набора, определяют значения разрядности кодовых групп ₀ и , соответствующие безошибочно считанным сигналам эталонного набора, устанавливают в зависимости от требований к плотности записи и/или безошибочности считывания того же массива значения разрядности кодовых групп ₀ и , формируют с установленными значениями разрядности ₀ и сигналы записи блоков кодовых групп массива и записывают их на носитель.

2. Способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации по п. 1, отличающийся тем, что формируют в сигналах записи блоков кодовых групп тройные маркерные перепады с отличительно малой длительностью интервалов внутри тройных перепадов по сравнению с установленной длительностью ₀.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации на магнитные, оптические, молекулярные и другие носители с двухуровневой записью сигналов, и может использоваться в аппаратуре передачи и приема, регистрации и обработки информации систем измерений, управления, связи, вычислительной техники, цифровой видео- и звукотехники.

Известен способ широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи кодовых групп в виде перепадов сигнала по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и их значениями и запись сигналов записи блоков кодовых групп на носитель (Пат. США 4553130, кл. G 11 В 5/09, 1985).

Недостатком известного способа является невозможность текущего учета качества участков носителя, на которые осуществляют запись, и учета индивидуальных требований к плотности записи и безошибочности считывания с этих участков информационных массивов и, как следствие, невозможность осуществлять с его использованием адаптивную широтно-импульсную запись цифровой информации на заданные участки носителя с требуемыми плотностью записи на них и/или безошибочностью считывания с них информации. Адаптивные свойства известного способа ограничены текущими оценками постоянной составляющей в сигналах записи каждых двух соседних блоков кодовых групп и включением между ними дополнительных кодовых групп, приближающих значение постоянной составляющей к нулевому.

Известен также способ широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам, формирование сигналов записи кодовых групп в виде перепадов сигнала по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и их значениями и запись сигналов записи кодовых групп на носитель (Пат. США 4635141, кл. G 11 В 5/09, 1985).

Недостатком и этого способа является невозможность при его применении осуществлять текущий учет качества участков носителя, на которые осуществляют запись информации, и индивидуальных требований к плотности записи и безошибочности считывания информационных массивов и, следовательно, невозможность осуществлять при его использовании адаптивную широтно-импульсную запись цифровой информации на заданные участки носителя с требуемыми плотностью записи на них и/или безошибочностью считывания с них массивов блоков кодовых групп. Предусмотренные данным способом предварительная выбраковка "плохих" участков носителя и их адресация для последующего обхода в процессе работы, во-первых, приводит к значительным потерям рабочей информационной емкости носителей, так как отнесение участков к "плохим" осуществляется при однажды заданных стандартных значениях разрядности кодовых групп, минимальной длительности битового интервала ₀ и элементарного приращения длительности в сигналах записи, а во-вторых, не обеспечивает возможность учета индивидуальных свойств отобранных "хороших" участков носителя и индивидуальных требований к плотности записи на них и/или безошибочности считывания с них массивов блоков кодовых групп.

Из известных способов широтно-импульсной записи цифровой информации наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ широтно-импульсной записи цифровой информации, включающий распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей маркерных и информационных перепадов сигнала в соответствии с кодовыми группами и в зависимости от их значений, формирование одних из маркерных перепадов и соответствующих им интервалов в сигналах записи блоков с расположением и значениями длительности, обеспечивающими равенство суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, и запись сигналов записи блоков кодовых групп на носитель (Пат. РФ 2082221, кл. G 11 В 5/09, 1997).

Однако и этот способ, обладая адаптивными свойствами в части приведения точно к нулю значения постоянной составляющей каждого записываемого блока кодовых групп в отдельности, не позволяет осуществлять при его использовании адаптивную запись каждого информационного массива на заданный участок носителя с заданными плотностью записи и/или безошибочностью считывания информации и выбор оптимальных значений основных параметров записи массива под заданные требования к его плотности записи и безошибочности считывания.

Изобретение направлено на частичное решение фундаментальной задачи перехода от тотально застандартизованных способов записи цифровой информации на носитель к интеллектуально-адаптивным, обеспечивающим учет всех текущих особенностей аппаратных средств записи-считывания и носителей информации и оптимизацию режимов записи под текущие требования к качеству записи-считывания информации. Целью изобретения является придание интеллектуально-адаптивных свойств известным способам широтно-импульсной записи цифровой информации в части осуществления адаптивной записи массивов блоков кодовых групп на заданные участки носителя с требуемыми или максимально возможными плотностью записи и/или безошибочностью считывания информации за счет введения текущей количественной оценки возможностей каждого записываемого участка по плотности записи и безошибочности считывания и установления для записи заданного информационного массива на заданный участок носителя таких значений разрядности г кодовых групп, минимальной длительности ₀ между соседними перепадами сигналов записи кодовых групп и элементарного приращения длительности, которые соответствуют заданным требованиям к плотности записи и/или безошибочности считывания информационного массива.

Поставленная цель достигается тем, что в способе широтно-импульсной записи цифровой информации, включающем распределение двоичных сигналов по кодовым группам и кодовых групп по блокам, формирование сигналов записи блоков кодовых групп в виде последовательностей маркерных и информационных перепадов сигнала записи по двум уровням и интервалов между перепадами в соответствии с кодовыми группами и в зависимости от их значений, формирование одних из маркерных перепадов и соответствующих им интервалов в сигналах записи блоков с расположением и значениями длительности, обеспечивающими равенство суммарных длительностей интервалов противоположных уровней сигналов записи блоков, и запись сигналов записи блоков кодовых групп на носитель, согласно изобретению дополнительно формируют эталонный набор кодовых групп и записывают его на носитель многократно с разными значениями _0- - минимальной длительности интервала между двумя последовательными перепадами сигналов записи кодовых групп и - элементарного приращения длительности, до записи массива блоков кодовых групп на заданный участок носителя считывают с участка и дешифруют сигналы эталонного набора, определяют значения разрядности кодовых групп, ₀ и , соответствующие безошибочно считанным сигналам эталонного набора, устанавливают в зависимости от требований к плотности записи и/или безошибочности считывания того же массива блоков кодовых групп значения разрядности кодовых групп, ₀ и , формируют с установленными значениями разрядности ₀ и сигналы записи блоков кодовых групп массива и записывают их на носитель. При этом, как вариант, формируют в сигналах записи блоков кодовых групп тройные маркерные перепады с отличительно малой длительностью интервалов внутри тройных перепадов по сравнению с установленной длительностью ₀.

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

Устройство для реализации способа содержит (фиг.1) блок 1 запоминания и распределения двоичных сигналов, регистр 2 исходного блока кодовых групп, сумматор 3 значений нечетных кодовых групп блока, сумматор 4 четных значений кодовых групп блока, блок 5 формирования кодов длительности маркерных интервалов, выравнивающей добавки и местоположения в блоке кодовых групп второго маркерного интервала, распределительную схему 6, регистр 7 кодов эталонного набора и преобразованного блока кодовых групп, формирователь 8 сигналов записи кодов эталонного набора и блоков кодовых групп, блок 9 записи, блок 10 задания кодов эталонного набора, блок 11 управления, формирователь 12 управляющих сигналов записи, формирователь 13 управляющих сигналов чтения, блок 14 воспроизведения, блок 15 дешифрации сигналов воспроизведения, формирователь 16 признаков маркерных интервалов, преобразователь 17 длительности интервалов в коды, узел 18 дешифрации кодов длительности интервалов и признаков маркерных интервалов, блок 19 оценки плотности записи и безошибочности считывания, блок 20 установления значений разрядности г кодовых групп ₀ и и блок 21 формирования и контроля выходной двоичной последовательности.

Блок 1 запоминания и распределения двоичных сигналов информационным входом подключен к входу устройства, а выходом - к информационному входу регистра 2, подключенного одним выходом к информационному входу сумматора 3, вторым выходом к информационному входу сумматора 4 и третьим выходом к первому информационному входу блока 5, подключенного вторым и третьим информационными входами к выходам сумматоров 3 и 4 соответственно и связанного первым, вторым, третьим и четвертым выходами соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами распределительной схемы 6, пятый информационный вход которой соединен с третьим выходом регистра 2, а выход подключен к одному информационному входу регистра 7, второй информационный вход которого связан с первым выходом блока 10, а выход подключен к информационному входу формирователя 8 сигналов записи, выходом подключенного к информационному входу блока 9 записи, первый и второй выходы которого связаны с соответствующими выходными шинами устройства "На носитель".

Формирователь 12 управляющих сигналов записи, входящий в состав блока 11 управления, связан первым и вторым управляющими входами с управляющими шинами устройства "Пуск" и "Запись" соответственно, а третьим, четвертым и пятым управляющими входами - с первым, вторым и третьим выходами блока 20 соответственно и подключен первым выходом к первому управляющему входу блока 1, к управляющим входам регистра 2, сумматоров 3 и 4, блока 5 и распределительной схемы 6, вторым выходом - к первым управляющим входам регистра 7, формирователя 8, блоков 9, 10, 19 и 20, третьим выходом - ко вторым управляющим входам регистра 7, формирователя 8 и блока 9. Формирователь 13 управляющих сигналов чтения, также входящий в блок 11 управления, подключен одним входом к управляющей шине "Чтение" устройства, вторым входом к четвертому выходу формирователя 12 и третьим входом к выходу блока 14, а выходом подключен к управляющим входам формирователя 16, преобразователя 17 и узла 18, входящих в блок 15 дешифрации сигналов воспроизведения, ко вторым управляющим входам формирователя 10, блоков 19 и 20 и к управляющему входу блока 21.

Блок 14 воспроизведения связан входом с входной шиной "С носителя" устройства, а выходом - с входом блока 15 и с входами формирователей 16 и 17 блока 15, выходы которых подключены к соответствующим входам узла 18, выходом подключенного к одному информационному входу блока 19, второй информационный вход которого подключен ко второму выходу блока 10 и выходы которого подключены к соответствующим информационным входам блока 20 и к информационному входу блока 21, выходом связанного с выходной шиной устройства. Соответствующие выходы блока 20 связаны с выходными шинами устройства "r", "₀" и "" (для возможного запоминания вместе с адресом массива блоков кодовых групп установленных значений параметров его записи).

На фиг.2 показаны: а) - сигналы бита маркера и кодов эталонного набора, повторенные заданное число раз (каждый набор отмечен фигурной скобкой снизу, нечетные и четные кодовые группы условно выделены их двухуровневым расположением); б) - последовательности сигналов записи битов маркеров и кодов эталонных наборов при заданных различных значениях ₀ и (на чертеже для простоты изображена последовательность сигналов записи при одном значении ₀ и значениях = 0,01₀, 0,03₀, 0,05₀, 0,07₀, 0,1₀), причем битам маркеров соответствуют тройные перепады в начале каждой последовательности (на чертеже заштрихованы), длительность интервалов внутри которых отличительно мала по сравнению с длительностью ₀ и равна, например, 1 или 2; в) - последовательность сигналов воспроизведения битов маркеров эталонного набора; г) - дешифрованные из сигналов воспроизведения эталонного набора признаки маркеров и коды эталонного набора (на чертеже нулевые значения битов маркеров означают неверную дешифрацию их сигналов воспроизведения, все неверно дешифрованные биты и коды отмечены волнистой чертой снизу); д) - определенные по результатам дешифрации сигналов воспроизведения эталонного набора значения разрядности r кодовых групп, длительности ₀ и , соответствующие безошибочно считанным сигналам эталонного набора, т.е. b=1 (на чертеже показана зависимость безошибочности b от r и при одном заданном значении ₀ в графической форме, причем значения указаны в единицах ); е) - рассчитанные оценки плотности записи информации в единицах соответствующие безошибочно считанным сигналам эталонного набора на фиг.2, д (на фиг.2, д и на фиг.2, е

квадратной обводной отмечены значения r=4 и =7 при заданном значении ₀, условно соответствующие таким текущим требованиям к плотности записи и безошибочности считывания заданного массива блоков кодовых групп (подлежащего записи на данный участок носителя), как Р_зад.-->mах при В_зад1; при наличии нескольких значений ₀, например трех, выбор оптимальных значений r, ₀ и осуществляют не по шести зависимостям, как представлено на чертеже, а по 63=18 зависимостям); ж) - двоичные сигналы информационного массива, распределенные по четырехбитовым кодовым группам и блокам кодовых групп (на чертеже для простоты представлен один блок из 16 кодовых групп установленной разрядности r= 4, нечетные и четные кодовые группы которого условно выделены двухуровневым их расположением); з) - преобразованный блок кодовых групп (вида фиг.2, ж) путем дополнения последнего кодом первого маркера K¹_M1(₀+¹), включающим выравнивающую добавку ¹ с минимальным значением, и кодом второго маркера K¹_M2(₀), расположенным на шестой позиции, соответствующей минимальному значению выравнивающей добавки = 4; и) - сигнал записи преобразованного блока кодовых групп с установленными значениями r, ₀ и (в примере r= 4, = 0,07₀); к) - последовательность сигналов воспроизведения маркерных и информационных перепадов записанного преобразованного блока кодовых групп; л) - сигналы признаков маркерных интервалов, сформированные из сигналов воспроизведения; м) - последовательность кодовых групп, дешифрованных из сигналов перепадов первого блока кодовых групп записанного массива и приведенных к исходному порядку их расположения в соответствии с положением в блоке второго маркера путем перемены местами кодовых групп в первых двух парах.

Способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы записи цифровой информации на носители с двухуровневой записью сигналов, и осуществляется следующим образом.

В режиме "Запись" по сигналу "Пуск" и соответствующим управляющим импульсам со второго выхода формирователя 12 блока 11 управления последовательности битов признаковых маркеров и кодов эталонного набора (фиг.2, а) с первого выхода блока 10 подают на вход регистра 7, с которого биты и коды последовательно подают в формирователь 8, с выхода которого сигналы записи битов и кодов эталонного набора (фиг.2, б) через блок 9 записи поступают на первую шину "На носитель" устройства и многократно записываются на заданный участок носителя с заданными различными значениями ₀, например, с тремя - ¹₀,²₀ и ³₀, и , например, с пятью - 0,01₀, 0,03₀, 0,05₀, 0,07₀, 0,1₀. Коды эталонного набора подбирают специальным образом, так чтобы, во-первых, в наборе присутствовали коды со значениями, соответствующими всем заданным значениям разрядности r кодовых групп, например трем - r = 2, 3, 4, а во-вторых, при небольших размерах эталонного набора комбинации значений обеспечивали "наихудшие" ситуации при дешифрации их сигналов воспроизведения. Приведенный на фиг. 2, а эталонный набор отвечает указанным требованиям. Записанные сигналы кодов эталонного набора по разрешающему управляющему сигналу с четвертого выхода формирователя 12, поступающему на второй управляющий вход формирователя 13, и по управляющим импульсам чтения с выхода формирователя 13 воспроизводят с помощью блока 14 воспроизведения (фиг.2, в) и дешифруют с помощью блока 15 дешифрации. С выхода блока 15 дешифрованные биты маркеров и коды эталонного набора в виде, представленном на фиг.2, г, подают в блок 19, с помощью которого выявляют безошибочно дешифрованные биты и коды (на фиг. 2, г неверно дешифрованные биты и коды отмечены волнистой чертой снизу) и производят оценку безошибочного считывания кодов при разных значениях r, ₀ и , представленную на фиг.2, д в графической форме, и оценку возможной плотности безошибочной записи блоков кодовых групп при тех же значениях r, ₀ и , представленную на фиг.2, е также в графической форме. С выхода блока 19 все значения r, ₀ и , соответствующие безошибочно считанным сигналам маркеров и кодов эталонного набора, а также оценки безошибочности считывания и плотности записи подают в блок 20 установления текущих значений r, ₀ и , в который с входных шин "Р_зад." и "В_зад." устройства поступают также текущие заданные требования к безошибочности и плотности, например, В_зад.1 и Р_зад.-->max. В блоке 20 осуществляют выбор значений r, ₀, и , наилучшим образом соответствующие заданным требованиям и в данном случае равным r=4 и = 0,07₀ (на фиг.2, д и фиг.2, е эти значения отмечены квадратной обводкой) при значении ₀, условно принятом равным ¹₀ (наибольшем из трех значений ₀).

Установленные описанным образом значения r, _e, и с трех выходов блока 20 подают соответственно на третий, четвертый и пятый управляющие входы формирователя 12 блока управления для установления соответствующих параметров последовательностей управляющих импульсов записи массива блоков кодовых групп на первом и третьем выходах формирователя 12. Установленное значение г подают также в блок 1, в котором по соответствующим управляющим импульсам с первого выхода формирователя 12 осуществляют запоминание последовательностей двоичных сигналов и их распределение по кодовым группам установленной разрядности и распределение кодовых групп по блокам (в примере по 16 четырехбитовых кодовых групп в блоке). С выхода блока 1 кодовые группы поступают в регистр 2, с третьего выхода которого сформированный исходный блок кодовых групп в виде, представленном на фиг.2, ж, подают в блок 5 и на распределительную схему 6. С первого выхода регистра 2 нечетные кодовые группы блока

подают в сумматор 3, а со второго выхода - четные кодовые группы подают в сумматор 4. В блоке 5 аналогично способу-прототипу по разности исходных сумм, поступающих с выходов сумматоров 3 и 4, путем последовательной инверсии мест в парах кодовых групп и корректировки после каждой инверсии указанных сумм и их разности формируют: код выравнивающей добавки ¹ - минимального значения разности сумм (в примере ¹=0100), код длительности первого маркерного интервала K¹_M1(₀+¹), код длительности второго маркерного интервала K¹_M2(₀) и код номера позиции в блоке второго маркерного интервала (или код числа инвертированных пар кодовых групп с начала блока до второго маркера). Перечисленные коды подают из блока 5 на распределительную схему 6, с помощью которой осуществляют формирование на регистре 7 преобразованного блока кодовых групп в виде, показанном на фиг.2, з. По управляющим импульсам с третьего выхода формирователя 12 из преобразованного блока кодовых групп с помощью формирователя 8 формируют сигнал записи блока, который со второй выходной шины блока 9 "На носитель" записывают на носитель в виде, представленном на фиг.2, и. Благодаря пространственному разнесению выходных шин "На носитель" (включающих средства записи) устройства запись информационного блока кодовых групп на заданный участок носителя осуществляют по ранее записанным сигналам эталонного набора, что исключает потери рабочей информационной емкости носителя.

В режиме "Чтение" воспроизведенную с носителя последовательность импульсов усиливают и приводят в блоке 14 воспроизведения к виду, представленному на фиг.2, к, после чего ее подают на формирователь 13 управляющих импульсов чтения блока управления 11 и в блок 15 дешифрации сигналов воспроизведения, в котором из сигналов воспроизведения тройных перепадов формируют с помощью формирователя 16 сигналы признаков маркерных перепадов П_М1 ¹ и П_М2 ¹ (фиг.2, л), с помощью преобразователя 17 - сигналы кодов длительности интервалов между импульсами, а с помощью узла 17 дешифрации кодов длительности и признаков маркеров - приведенную к исходному виду последовательность кодовых групп первого блока (фиг.2, м). С выхода блока 15 сигналы кодовых групп поступают в блок 21, с помощью которого из них формируют выходную двоичную последовательность и осуществляют контроль ее достоверности (если он был предусмотрен).

На фиг.2, д безошибочно считанные и дешифрованные биты признаков маркеров и коды эталонного набора при каждом из трех значений разрядности r кодов и для каждого значения отмечены единичным значением локальной безошибочности b= 1, принятой в качестве единицы измерения безошибочности. Полная безошибочность В при выбранных значениях r и оценивается суммой единичных значений b=1, соответствующих предшествующим и заданному значениям . Например, при r= 2 (первый график на фиг.2, д) B( = 3) = 1, B(r=4)=2, ..., B( = 10) = 8, т.е. чем больше , тем надежнее запись - считывание кодовых групп с r=2, На фиг.2, д на всех трех графиках штриховкой отмечены области значений , соответствующие безошибочному считыванию признаков маркеров и кодов. Таким образом, введение количественной оценки безошибочности В считывания позволяет опосредовано оценивать качество записи на заданные участки носителя. В рассматриваемом примере диапазон возможных значений В установлен равным [110].

На фиг.2, е представлены оценочные значения плотности записи р (измеряемые в единицах ), полученные расчетным путем при заданных трех значениях r, одном условном значении ₀ = ¹₀ и значениях , соответствующих безошибочному считыванию на фиг.2, д. Положив соотношение трех значений ₀ в виде ¹₀ = 2²₀ = 4³₀, получим оценку минимальной величины плотности записи при ¹₀, r=2 и =10, равной 1,7, и оценку максимальной величины плотности записи при ¹₀, r=4 и =7, равной 2,6. С учетом соотношения ¹₀ = 4³₀ оценка максимальной величины плотности записи при ³₀ может составить . Следовательно, диапазон возможных значений плотности записи в данном упрощенном примере равен [1,710,4].

Формирование в сигналах записи блоков кодовых групп тройных маркерных перепадов с отличительно малой длительностью интервалов внутри тройных перепадов по сравнению с установленной длительностью ₀ обеспечивает простоту и надежность идентификации маркерных интервалов, а также существенное сокращение длительности маркерных интервалов, способствующее повышению плотности и надежности записи.

Таким образом, способ интеллектуально-адаптивной широтно-импульсной записи цифровой информации при его использовании обеспечивает запись информационных массивов на носитель с заданными значениями плотности записи и/или безошибочности считывания, изменяющимися в достаточно широких пределах. За счет этого обеспечивается, во-первых, возможность свести до минимума бракуемые при использовании известных способов записи участки носителей и тем самым существенно увеличить их рабочую информационную емкость носителей, а во-вторых, максимизировать плотность записи информации при гарантированном уровне безошибочности считывания либо максимизировать безошибочность считывания при гарантированном значении плотности записи, т.е. оптимально управлять процессом записи по заданным критериям.