DE2736904A1

DE2736904A1 - Verfahren und vorrichtung zur signalaufzeichnung

Info

Publication number: DE2736904A1
Application number: DE19772736904
Authority: DE
Inventors: Nobuyoshi Hihara; Hiroshi Matsushima; Yasuharu Shimeki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-08-17
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1978-02-23
Also published as: US4146099A; DE2736904C2; GB1586093A

Description

Patentanwälte
Leinweber X Zimmermann

Roseniha! / / II. Aufg.
D - &000 Münzen 2

Au ¹Ur i Vj'i'

MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD. Osaka, Japan

DLe Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Signalaufzeichnung.

Allgemein ist festzustellen, daß bei der Aufzeichnung und Wiedergabe eines durch Umwandlung aus einem Analogsignal erhaltenen Digitalsignals ein Bitfehler auftritt, wenn es bei der Aufzeichnung oder Wiedergabe zu einem Signalausfall kommt, und falls das den Bitfehler einbegreifende Di gi tal si gnal ohne Korrektur wieder in ein Analogsignal umgewandelt wird, so enthält dieses bei der Wiedergabe ein pulsierendes Rauschen und unterscheidet sich wesentlich von dem ursprünglichen Signal. Es sind Demodulations/Korrektursy sterne verschiedener Art für solche Bitfehler bekannt geworden. Die Demodulationssysteme umfassen ein System, bei dem ein Signalausfall festgestellt wird, wenn der Hüllverlauf eines wiedergegebenen Signals unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt, ferner ein System, bei dem zur Durchführung einer Paritätsprüfung ein Paritätsbit zugesetzt wird,

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ORIGINAL INSPECTED

und ein zyklisches Code system, doch sind alle diese Systeme insofern mit Mangeln behaftet, als das Erkennungsverhältnis gering ist oder Redundanzbits erforderlich sind. Die Korrektursysteme umfassen ein Vbrwerthaltesystern, bei dem ein vor dem Auftreten des Bitfehlers erschienener Wert festgehalten wird, und ein Interpolationssystem, bei dem der Mittelwert eines vorherigen und eines folgenden Werts angenommen wird. Falls jedoch die Zahl der Abtastungen für das Signal klein ist, erweist sich das letztgenannte System nicht als zuverlässig, da zwischen dem vorherigen und dem folgenden 7/ert eine beträchtliche Differenz besteht. Es wurde auch ein mit Paritätsbits arbeitendes Pehlerkorrektursy stem bekannt, das jedoch für praktische Zwecke wenig geeignet ist, da zur Korrektur auch nur eines Bits in einer Gruppe eine Anzahl von Redundanzbits erforderlich ist.

Die Erfindung hat demgemäß zur Hauptaufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Signalaufzeichnung und -wiedergabe zu schaffen, die die Unterdrückungeines durch Signalausfall bedingten Rauschens und die hochwertige Wiedergabe eines Analogsignals ermöglichen.

Die Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Digital signal en zu schaffen, die die Korrektur eines Signalfehlers wie etwa eines Ausfalls ohne Zugabe von Redundanzbits gestatten.

Erfindungsgemäß wird ein Analogsignal in ein M-Bi t-Digitalsignal umgewandelt, dem i Paritätsbite beigegeben werden (l "= i < M), worauf das Signal parallel auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird. Bei der Wiedergabe wird die Zahl der Ausfallbits in dem wiedergegebenen Signal ermittelt, und falls die Zahl der Ausfallbits nicht größer als i ist wird das Wiedergabe signal korrigiert, während andernfalls bei einer den Wert i überschreitenden Zahl von Ausfallbits ein Zusatzsignal ausgegeben wird, um ein Signal zu erzeugen, das in bezug auf den Ausfall ergänzt ist.

Erfindungsgemäß wird so beispielsweise das durch Analog-Digital-Umsetzung abgeleitete Digitalsignal in mehrere Gruppen unterteilt, denen jeweils mindestens ein Paritätsbit beigegeben wird, worauf die Gruppen aufgezeichnet werden. Bei der Wiedergabe erfolgt die

Feststellung

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Feststellung des Ausfalls des wiedergegebenen Digital signals und die Paritätsprüfung parallel für jede der Digital signal gruppen und ein Einzelfehler in einer Gruppe wird korrigiert, während ein Mehrfachfehler in der Gruppe durch Erzeugung eines Korrektur signal s korrigiert wird, indem das vor dem Auftreten des Fehlers erschienene Signal gehalten wird, um so zu verhindern, daß in das wiedergegebene Analogsignal ein pulsierendes Rauschen eingeht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der durch den Ausfall bedingte Bitfehler auf höchstens ein Bit in einer Gruppe begrenzt. Da ein solcher Bitfehler korrigierbar ist, bleibt das wiedergegebene Analogsignal von dem Bitfehler unbeeinflußt. Da ferner die Paritätsbits die einzigen Redundanzbits sind, ist die Zahl der zugefügten Hedundanzbits höchstens gleich der Zahl der Gruppen. Wählt man ein geeignetes Aufzeichnungssystem, so kann die Zahl der itedundanzbits minimiert werden. Da die Zahl der aufgezeichneten Bits gleich der um allenfalls zwei oder drei zusätzliche Bits erhöhten Anzahl der zur Wiedergabe des Analogsignals erforderlichen Bits ist, wird im Vergleich zu anderen Fehlerkorrektursystemen eine Aufzeichnung mit höherem Nutzgrad erzielt. Wenn im ungünstigsten Fall mehrere Bitfehler in einer Gruppe auftreten, werden sie durch Halten des vorherigen Werts ergänzt, so daß dem pulsierenden Rauschen in dem wiedergegebenen Analogsignal vorgebeugt wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 und 3 Block sehe ma ta des Aufzeichnungsteils bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung»

Fig. 2 und 4 Blockschemata des Wiedergabeteile bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 5 und 6 die bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung auf einem Band aufgezeichneten Signal schemata»

Fig. 7 und θ Satzformate auf dem Band)

Fig. 9 den Detailaufbau einer Ausfall detektorschaltung»

Flg.

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-*-}, 273690A

Fig. 10 Signal verlaufe zur Erläuterung der Vorgänge in der Schaltung der Fig. 9 t

Fig. 11 den Ie tail aufbau einer E rgänzungs schaltung» und

Fig. 12 Signal verlaufe zur Erläuterung der Vorgänge in der Schaltung der Fig. 11.

In Fig. 1 i st beispielhaft der Aufbau eines im Rahmen der Erfindung verwendeten Aufzeichnungsteils dargestellt. Mn Analogsignal wird in einem Analog-Digital-Umsetzer 1 (im folgenden kurz als A-D-Um se tzer 1 bezeichnet) beispielsweise in ein 12-Bi t-Digital signal umgewandelt. DLe 12-Bit-Information wird durch eine Teilerschaltung 2 beispielsweise in sechs Bits höherer Ordnung und sechs Bits niederer Ordnung unterteilt. Die 6-Bit-Information höherer Ordnung geht einem Pari tätsbi tgenera tor 3 zu, der ein Paritätsbit erzeugt. Das Paritätebit und die sechs Bits höherer Ordnung stellen eine Aufzeichnungsinformation dar, die bei der Wiedergabe zur Durchführung der Fehlerkorrektur und -ergänzung nötig ist. Diese wird in einem Satzdatengenerator 4 vorgenommen. An den sechs Bite niederer Ordnung wird kein Verarbeitungsvorgang durchgeführt. Die 7-Bit-I!iformation aus dem Satzdatengenerator 4 und die sechs Bits niederer Ordnung gehen einem Modulator 5 zu, in dem jedes der Bits zur Parallelaufzeichnung in einem Aufzeichnungsgerät 6 mit doppelter Frequenz frequenzmoduliert wird. Bei dem Modulationssystem muß es sich nicht unbedingt um ein Fre que nzmo dul a ti ons sy 8 tem (FM-System) handeln, sondern es kommen auch andere Systeme in Betracht, wie etwa ein System zur modifizierten Frequenzmodulation (MFM-Sy stern) , ein Phasenverechlü8selung88ystem (PE-System) und ein NRZI-System. Bei der Aufzeichnung ist es wesentlich, daß die einzelnen Bits in jeder Gruppe parallel aufgezeichnet werden, doch ist es nicht nötig, die Gruppen parallel aufzuzeichnen.

Anhand der Fig. 2 soll nun beispielhaft der Aufbau eines in Verbindung mit dem Aufzeichnungsteil der Fig. 1 verwendeten Wiedergabeteils erläutert werden. Ein von dem Aufzeichnungsgerät 6 wiedergegebenes und bitparallel zugeführtes Signal wird von einer Verteilungsschaltung 7 Gruppe um Gruppe auf einen Ausfall detektor 8 und einen Demodulator 9 verteilt. DLe das Paritätsbit einbegreifende

demodulierte

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"«" 273690Λ

denodulierte 7~Si t-lnfomatit.n geht einer pari tiit ευ ruf schaltung 10 zu, in der eine Paritätskontrolle erfolgt. Wird bei der Paritätsprüfung der 7-Bi t-Information ein Fehler festgestellt, so wird die Feh-Ie!information auf eine Fehlerkorrekturschaltung 11 gegeben. Zum andern stellt der Ausfall de te k tor 8 den Ausfall der Bits in der Information auf der Basis des wiedergegebenen modulierten Signals fest. Auf die Einzelheiten des Ausfall de te k to rs 8 soll im folgenden in Verbindung mit Fig. 9 und 10 näher eingegangen werden. Ist die Zahl der Ausfallbits in der Information gleich eins, so läßt ein Ausgang der Pari tätspruf schal tung die feststellung des Fehlers erkennen, der Ort des i'ehlerbits wird anhand des Signals des Ausfalldetektors 8 decodiert und die Information des lokalisierten Bits wird zur Korrektur des Fehlers invertiert. IsL die Zahl der Ausfallbits größer als eins, so kann der Ausgang der Pari tätspruf schal tung 10 entweder die Feststellung des Fehlers anzeigen oder dies kann unterbleiben. In diesem Fall kann die Fehlerkorrektur nicht durchgeführt werden und die Fehlerkorrektur schal tung 11 gibt ein Fehlererkennungssignal auf eine Ergänzungssteuerschal tung 13, wodurch das Vorhandensein mehrerer Fehler in der das Paritätsbit einbegreifenden 7-Bi t-Information angezeigt wird. Gibt der Ausfalldetektor 8 zu erkennen, daß in einem Block ein einzelnes Ausfallbit vorhanden ist, wobei die Pari tätsprüfschaltung 10 jedoch nicht die Feststellung des Fehlers anzeigt, so kann es sich um eine Fehlfunktion des Ausfall de tektors 8 handeln und die Fehlerkorrektur schal tung 11 entsendet kein Fehlerkorrektur/-Erkennungssignal, sondern liefert die Information unverändert. Geht der Ergänzungsschaltung 12 die Information aus der -"ehlerkorrekturschaltung 11 zu, so kombiniert sie die 6-Bi t-Information unter Ausschluß des Paritätsbits mit der von dem Demodulator 9 decodierten 6-Bi t-Information niederer Ordnung, um eine 12-Bi t-Information zusammenzustellen, die hierauf einem Digital-Analog-Umsetzer 14 (im folgenden kurz D-A-Umsetzer 14) zugeleitet wird.

Die E rgänzungs schal tung 12 besteht aus einer Begi sterschaltung und gibt die von der fehlerkorrektur schal tung 11 herrührende Information und die von dem Demodulator 9 herrührende 6-Bit-Information niederer Ordnung im Synchronismus mit den von einer Taktwiedergabe schal tung 15 wiedergegebenen Taktimpulsen auf den D-A-Umsetzer

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14· Erzeugt die Fehlerkorrekturschal tung 11 ein das Vorhandensein mehrerer Fehler anzeigendes Signal, so muß die 12-Bi t-Inf ornation argänzt werden. Hie Ergänzung kann vorgenommen werden durch ein Vorwerthalte system, bei dem der Gehalt vor dem Auftreten des Fehlers übernommen wird, durch ein primäres Interpolationssy stern, bei dem das Signal in dem Fehlerabschni tt mi t den Gehalten vor und nach dem Auftreten des Fehlers interpoliert wird, oder durch ein Interpolationssystem, bei dem die Interpolation anhand des aufgrund der statistischen Beschaffenheit des Analogsignals prognostizierten Werts durchgeführt wird, um so dem Auftreten eines pulsierenden Rauschens in dem wiedergegebenen Analogsignal vorzubeugen. Im Rahmen der beschriebenen Ausführungsform soll das Vorwerthaltesystem erläutert werden. ELe Ergänzungssteuerschaltung 13 ist vorgesehen, urn das Halten des vo rauf gegangenen Werts zu ermöglichen. Die E rgänzungs steuerschal tung 13 umfaßt eine Torschaltung, die den von der Taktwiedergabeschaltung 15 herrührenden Takt im Ansprechen auf den Ausgang der Fehlerkorrekturschaltung 11 zu der E rgänzungs schal tung 12 durchläßt. Bleibt das Signal von der Fehlerkorrektur schal tung 11 aus, so wird der '¹EdCt zu der Ergänzungsschaltung 12 durchgelassen, und wenn das Signal von der fehlerkorrektur sch al tung 11 erscheint, so wird der Takt von der Torschaltung nicht zu der E rgänzungs schal tung 12 durchgelassen, so daß der Vorwerthal te Vorgang abläuft. Da der Takt dem D-A-Umsetzer 14 ohne Torsteuerung zugeht, enthält das wiedergegebene Analogsignal die Wellenform des vorherigen Gehalts, wenn der Takt durch die Ergänzungssteuerschaltung 13 abgeschnitten wird. Wenn kein Fehler vorhanden oder die Fehlerkorrektur erfolgt ist, wird ein einwandfreies Wiedergabe analogsignal erzeugt. Da der Ausgang des D-AUmsetzers 14 eine Stufenwelle ist, geht er über ein Tiefpaßfilter l6, damit so das ursprüngliche Analogsignal wiedergegeben wird.

Der Zustand des Erscheinens von Mehrfachfehlern wird nicht für eine längere Zeitdauer anhalten. Wenn ein Aufzeichnungen β tem verwendet wird, bei dem in der Datengruppe nur wenige Mehrfachfehler auftreten, so arbeitet die Ergänzungs schal tung nur sehr selten und es wird folglich eine hochwertige Wiedergabe erzielt. Das Aufzeichnungssystern soll im folgenden noch beschrieben werden. Tritt ein einziger Bitfehler in N Bits auf, gerechnet vom bedeutsamsten Bit (wobei

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N bei der dargestellten Ausführungsform gleich sechs ist), so wird der fehler korrigiert, doch falls der einzige Bitfehler in den (M-N) Bits niederer Ordnung auftritt (wobei M-N bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls gleich sechs ist), so erscheint das pulsierende Rauschen in dem wie der gegebene η Analogverlauf, wiewohl ein solches pulsierendes Rauschen in einem Tonsignal nicht feststellbar ist, wenn N gleich acht ist und M gleich acht ist. Zur höheren Wiedergabegüte i st M gleich N zu wählen. Wenngleich bei einer großen Zahl M eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Mehrfachfehlern in den M Bits besteht, so läßt sich dies im letzteren Fall doch mit Hilfe des noch zu beschreibenden Aufzeichnungssystems vermeiden. Als Alternativmöglichkeit kann auch in der im folgenden beschriebenen Weise verfahren werden.

Nach erfolgter Umwandlung des Analogsignals in das M-Bi t-DLgitalsignal wird dieses in i Blocks unterteilt, wobei jedem Block ein Paritätsbit beigegeben wird, so daß ein (iv'+i )-Bi t-Di gi tal signal erzeugt wird, und jeder Block wird bitparallel auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet. 3ei der Wiedergabe wird für jeden der Blocks die fehlerkorrektur vorgenommen, indem die Ausfallermi ttlung und die Paritätsprüfung in der obenbeschriebenen Weise erfolgt. Falls festgestellt wird, daß einer der Blocks mehrere Ausfallbits enthält, so steht damit fest, daß in dem (M+i )-Bi t-Digi tal signal ein nichtkorrigierbarer Fehler enthalten ist und es wird durch ein Ergänzungssignal ersetzt, gebildet durch das vor dem Auftreten des Fehlers wiedergegebene Signal.

Eine andere Ausführungsform des im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Aufzeichnungsteils ist in Fig. 3 dargestellt. Die Schaltblocks entsprechen hier jeweils dem mit der gleichen Bezugszahl versehenen Schaltblock in Fig. 1. Ein Analogsignal wird einer Analog-Digital-Umwandlung in ein 12-Bi t-DLgi tal signal unterzogen, das dann durch die Teilerechaltung 2 in drei 4-Bit-Datenblocks unterteilt wird. DLe Teilung kann in sehr verschiedener Weise vorgenommen werden. Beispielsweise können, beginnend beim bedeutsamsten Bit, in Aufeinanderfolge 4-Bit-Blocks abgeteilt werden. Nach erfolgter Unterteilung der Information wird für jeden Block ein Paritätsbit erzeugt und es wird eine 5-Bit-Satzinformation zusammengestellt, die hierauf

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dem Modulator 5 zugeht, um dann bitparallel in dem Aufzeichnungsgerät 6 aufgezeichnet zu werden. Bei der Aufzeichnung ist es wesentlich, daß die einzelnen Bits in einem Block parallel aufgezeichnet werden, doch ist es nicht nötig, die Blocks parallel aufzuzeichnen.

Eine in Verbindung mit dem Aufzeichnungsteil der Fig. 3 vorgesehene andere Ausführungsform des Wiedergabeteils soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert werden. Das bitparallel wiedergegebene Signal von dem Aufzeichnungsgerät 6 wird für jeden der Blocks durch die Verteilungsschaltung 7 zusammengestellt und geht dem Ausfall detektor 8 und dem Demodulator 9 zu. Die das Paritätsbit einbegreifende 5-Bit-Information wird zur Paritätskontrolle der Pari ta tsp ruf schaltung 10 zugeleitet. Yard bei der Paritätsprüfung ein Fehler festgestellt, so wird die Fehlerinformation auf die Fehle rko rrek tür schaltung 11 gegeben. Zum andern stellt der Ausfalldetektor 8 den Ausfall der Bits in der auf dem wie der gegebene η modulierten Signal beruhenden Information fest. Falls die Zahl der Ausfallbits in der Information gleich eins ist, wird der Fehler von der Fehlerkorrektur schaltung 11 in der weiter oben beschriebenen Weise korrigiert. Ist die Zahl der Ausfallbits größer als eins, so kann die Fehlerkorrektur nicht vorgenommen werden und die Fehle rko rrek turschaltung 11 gibt ein Fehl ere rke nnungssi gnal auf die Ergänzungssteuerschaltung IJ, das anzeigt, daß in dem Block mehrere Fehler vorhanden sind. Falls der Ausfall detektor 8 zu erkennen gibt, daß in dem Block nur ein Ausfallfehler vorhanden ist, wogegen die Paritätsprüfschaltung 10 jedoch keinen Fehler feststellt, so ist auf eine Fehlfunktion des Ausfall detektor s 8 zu schließen und die Fehlerkorrekturschaltung 11 entsendet kein Fehlerkorrektur/Erkennungssignal, so daß die Information unverändert ausgegeben wird. Gehen in der Ergänzungsschaltung 12 die Daten aus der Fehlerkorrekturschaltung 11 ein, so kombiniert sie unter Ausschluß des Paritätsbits aus jeder der Blockinformationen drei 4-Bit-Informationen zur Zusammenstellung zu einer 12-Bit-Information, die hierauf dem D-A-Umsetzer zugeht.

Die E rgänzungs schaltung 12 besteht aus einer Register schaltung und leitet die Information von drei Fehlerkorrekturschaltungen 11 im Synchronismus mit den von der Taktwiedergabe schaltung 15 wiedergegebenen Taktimpulsen dem D-A-Umsetzer 14 zu. Falls ein Signal

erscheint

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erscheint, daß einen wehrfachfehler in einer der drei Fehlerkorrekturschaltungen 11 anzeigt, so muß die 12-Bi t-Information in dem Bitzustand gehalten werden, den sie vor dem Auftreten des i'ehlers hatte. Die Ergänzungssteuerschaltung 13 umfaßt eine ODER-Schaltung, die auf ein Signal oder auf mehrere Signale von den für jeden Block vorgesehenen Fehlerkorrekturschaltungen 11 anspricht, und eine Torschaltung, die im Ansprechen auf den Ausgang der ODER-Schaltung den Takt von der Taktwiedergabe schal tung 15 zu der Ergänzungsschaltung 12 durchläßt. Wenn keine der *'ehlerkorrekturschal tungen 11 das Signal erzeugt, wird der Takt zu der Lrgänzungsschal tung 12 durchgelassen, und falls eine der *ehlerkorrekturschaltungen 11 das Signal erzeugt, so wird der Takt von der Torschaltung nicht zu der Ergänzungsschaltung 12 durchgelassen, wodurch die Vorwerthai tung bewerkstelligt wird. Der Ausgang der Lrganzungsschaltung 12 geht hierauf dem D-AUmsetzer 14 und von diesem dem Tiefpaßfilter 16 zur Wiedergabe des Analogsignals zu.

Da bei der obigen Ausführungsform der Fehler korrigierbar ist, wenn in einem Datenblock ein Einzelfehler vorhanden iet, können in i Blocks i gestreute Fehler korrigiert werden. Dies bedeutet, daß das Fehlerkorrekturvermögen vergrößert ist im Vergleich zu einem System, bei dem die Information aus einem Block besteht, dem ein Paritätsbit beigegeben ist, weil das letztgenannte System nur einen Fehler korrigieren kann, während mit dem beschriebenen System, bei dem die Information in i Blocks unterteilt ist und die Bits auf die Blocks verteilt sind, eine Anzahl von i Fehlern korrigiert werden kann, da nur eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß mehrere Fehler in einem Block enthalten sind.

Soll bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen weitestgehend vermieden werden, daß der Zustand eintritt, daß ein Fehler unkorrigierbar ist und der vorherige Wert gehalten werden muß, so empfiehlt sich die Streuung der Einzelbits in der Gruppe oder in dem Block schon bei der Aufzeichnung. Der Grund dafür soll im folgenden in Verbindung mit einer Ausführungsform der gestreuten Bits erläutert werden. Eine Hauptursache für den Signalausfall ist das Vorhandensein von Staubteilchen. Berücksichtigt man die Größe der Staub-

teilchen

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teilchen, so ist die Wahrscheinlichkeit der Ablagerung von Staubteilchen an den gleichen Stellen mehrerer Spuren um so geringer, je mehr Spuren vorhanden sind.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem nur ein Analogsignalkanal vorgesehen ist. Neben dem ersten Bit (i,iSB) sind das n-te Bit (LSB) und das Bit (n-1) angeordnet, die Signale kleiner Amplitude anzeigen, und die Bits für eine relativ große Amplitude sowie die Bits für eine relativ kleine Amplitude sind abwechselnd in den übrigen Spuren vorgesehen, so daß die Wahrscheinlichkeit für eine gleichzeitige Beeinflussung der die relativ große Amplitude darstellenden Bits durch den Signalausfall verringert ist. Durch abwechselnde Anordnung der Bits höherer Ordnung und der Bits niederer Ordnung kann das Auftreten eines Mehrfachfehlers in der Bitgruppe höherer Ordnung vermieden werden. Auch das in Fig. 6 gezeigte Beispiel kommt in Betracht. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Zahl η der Bits eine gerade Zahl und das Bit n/2 oder das Bit (n/2-l) ist neben dem Bit MSB angeordnet.

In Fig. 7 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem zwei Kanäle vorgesehen sind. Die Kanäle CHl und CH2 sind abwechselnd in mehreren Aufzeichnungsspuren angeordnet. DLe Zuordnung der einzelnen Spuren innerhalb eines Kanals folgt der in Fig. 5 und 6 veranschaulichten Regel. In Fig. 8 ist ein Beispiel für mehrere Kanäle dargestellt, in diesem Fall vier Kanäle. Die Zuordnung der einzelnen Spuren innerhalb der Kanäle ist ähnlich der in Fig. 5 und 6 gezeigten. Bei allen obigen Beispielen sind die Digitalsignale für einen Abtastwert in der Breitenrichtung des Bandes ausgerichtet. Tritt bei den Beispielen der Fig. 5 und 6 innerhalb einer Spur ein Ausfallfehler auf, so enthält eine beliebige Gruppe oder ein Block nicht mehr als einen Bitfehler, und folglich kann die Fehlerkorrektur im Sinne einer hochwertigen Signal wiedergabe vorgenommen werden. Wenn der Ausfall auf zwei Spuren eintritt (wie dies in Fig. 5 und 6 mit durchbrochenen Linien angedeutet ist), so ergibt sich doch kein Ifehrfachfehler innerhalb einer Gruppe oder eines Blocke, und demgemäß kann die Fehlerkorrektur durchgeführt werden. Der Ausfall auf mehr als zwei Spuren kann vernachlässigt werden, weil dies äußerst unwahrscheinlich

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ist. Demzufolge ist auch die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines nichtkorrigierbaren Fehlers äußeret gering.

Ist bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel die Zahl der Bits pro Kanal konstant, so muß die Spurbreite bei einer gegebenen Breite des Aufzeichnungsbandes verringert werden, da die Zahl der Spuren verdoppelt ist. Demgemäß ist die Ausfallswahrscheinlichkeit pro Spur gegenüber den Beispielen der Fig. 5 und 6 erhöht. Tritt der Ausfall nur auf einer Spur ein, so ist nur in einem Kanal ein Ausfall vorhanden. Da es sich um ein Bit innerhalb eines Prüfpunkts handelt, wird das wiedergegebene Signal nicht beeinflußt. Tritt der Ausfall auf zwei Spuren ein, so beläuft sich der Ausfall pro iianal nur auf ein Bit, oder es handelt sich um ein Bit innerhalb eines Prüfpunkts. Der Fehler ist folglich korrigierbar und das wiedergegebene Signal wird nicht beeinflußt. Die Möglichkeit eines Ausfalls auf mehr als zwei Kanälen ist zu vernachlässigen, da die V/ahrscheinlichkei t hierfür äußerst gering ist. Ist die Zahl der Ausfallbits für einen Prüfpunkt eins, so kann der Fehler wie beim Beispiel der Fig. 5 korrigiert werden, und die Auswirkungen des Auftretens von zwei oder mehr Ausfallbits in einem Prüfpunkt auf dap wiedergegebene Signal können durch die Bitverteilung eines jeden der Kanäle wie bei den Beispielen der Fig. 5 und 6 auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Der Fall, daß mehr als zwei Ausfallbits in einem Prüfpunkt auftreten, kann wegen der äußerst geringen Wahrscheinlichkeit vernachlässigt werden.

Es sollen nun die Einzelheiten des Ausfall de tektors erläutert werden. Sein Aufbau ist in Fig. 9 dargestellt, während Fig. die entsprechenden Signal verlaufe zeigt.

Das von dem Aufzeichnungsmedium wiedergegebene und durch die Verteilungsschaltung 7 verteilte Signal wird über einen Wiedergabeverstärker gegeben und zu der in Fig. 10a gezeigten Wellenform umgeformt, wobei die Digi taldatenfolge die Bits 1001011 umfaßt. Das FM-Signal weist an den Grenzen der Bitzellen stets Polaritätsände rangen auf. Die Polaritätsänderung tritt in der Mtte der Bitzelle für das Datenbit "1" ein, während in der Mitte der Bitzelle für das Datenbit "0" keine Polaritätsänderung eintritt. Dieser Signal verlauf geht einer Differenzierschaltung 81 zur Erzeugung der in Fig. 10b

gezeigten

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gezeigten Imnulsform zu, bei der Impulse nur beim Anstieg und beim Abfallen des Signals vorhanden sind. Der Ausgangsverlauf der Differenzierschaltung 81 wird einem monostabilen Multivibrator 82 und einer ODER-Schaltung 83 zugeleitet. Der monostabile MuI ti vibrator 82 ist ein solcher mit Triggersperre , und wenn er zur Impulserzeugung angesteuert ist, wird er durch einen eingangssei tig eingehenden Impuls nicht mehr getriggert und er erzeugt stets einen Impuls von fester Dauer. Die Dauer des Impulses ist so festgesetzt, daß sie weniger als die Hälfte der Wiederholungsperiode der höchsten Modulationsfrequenz ausmacht. Der monostabile MuI ti vibrator 82 erzeugt mithin an dem Ausgang 82A eine Wellenform wie die in Fig. 10c gezeigte. Zum andern erzeugt er an dem Ausgang 82B die in Fig. 1Od gezeigte Wellenform, die der Wellenform am Ausgang 82A komplementär ist. Der Ausgang Θ2Β ist mit dem Ausgang der Differenzierschaltung 81 und mit dem Eingang der ODER-Schaltung 83 verbunden. Wenn kein Ausfall besteht, wird die in Fig. 10a gezeigte Wellenform wiedergegeben und die ODER-Schaltung 8 3 erzeugt den in Fig. 1Oe gezeigten Verlauf, so daß dem Rück β te He ingang 84A eines Zählers 84 ein Signal mit dem Pegel HOCH zugeht. Wenn an dem Rückstelleingang 84A das Signal mit dem Pegel HOCH erscheint, zählt der Zähler 64 hoch, falls an seinem Takteingang 84B Taktimpulse eingehen, und wenn sein Gehalt den Wert 2 erreicht, erzeugt er an dem Ausgangsanschluß 84C einen Ausgang mit dem Pegel HOCH unter Beendigung des Zähl vorgänge, während der Ausgang mit dem Pegel HOCH beibehalten bleibt. Seht am Rückstelleingang Θ4Α ein Signal mit dem Pegel NIE IE R ein, so erzeugt der Zähler 84 am Ausgangsanschluß 84C einen Ausgang mit dem Pegel NIEIER und der Zähler wird rückgestellt. Ist kein Signalausfall vorhanden, so ist der Rückstelleingang HOCH, wie dies obenstehend beschrieben wurde, und folglich zählt der Zähler 84 die an dem Takteingang 84B erscheinende Eingangswellenform der Fig. 10c hoch und er erzeugt den Ausgang HOCH. Dieser Ausgang wird durch den in Fig. 10k dargestellten wiedergabe takt in ein Flipflop 85 eingeschrieben und es wird ein Ausfallerkennungssignal erzeugt, das mit dem Takt im Synchronismus ist.

Ist ein Signalausfall vorhanden, so wird der Wiedergabeverstärker durch das Rauschen betätigt und die in Fig. 1Of gezeigte Eingangewelle nform geht der Differenzierschaltung 81 zu. Die Periode T

entspricht

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entspricht der Ausfall peri ede . Da der monostabile UuI ti vibrator 82 ein solcher des nichttriggerbaren lyps ist, erzeugt er zu diesem Zeitpunkt an seinem Ausgang ß2B die in Fig. 10h gezeigte Impulsform. Aufgrand der OIER-Funktion der in. Fig. 10g gezeigten Ausgangswellenforra der Differenzierschaltung Θ1 und der in Fig. 10h gezeigten Ausgangswellenforin des mono stabilen Multivibrators 82 geht daher dem Eückstelleingang 84A des Zählere 84 die Wellenform der Fig. 1Oi zu. Zum andern geht dem Takteingang 84B das Komplement der in Fig. 10h gezeigten Wellenform zu. ',Se aus der Betrachtung der am Rüekstelleingang 841 erscheinenden Eingangswellenfonn der Fig. 1Oi hervorgeht, wird der Zähler 84 während der Ansfallperiode ständig rückgestellt und der Ausgang 84C hat den Pegel MEDER. Ist die Ausfallperiode beendet, so wird der Zähler 84 nicht mehr rückgestellt, und wenn an dem Takteingang 64B zwei oder mehr Taktimpulse eingehen, geht der Ausgang 84C auf den pegel HOCH über, -der hierauf beibehalten bleibt, bis der nächste Ausfall eintritt. Dieser Ausgang wird durch den in Fig. 10k gezeigten Wiedergabe takt in das Flipflop 85 ei age schrieben, um so das in Fig. ICl dargestellte Ausfallerkennungssignal zu erzeugen, das mit dem Takt im Synchronismus ist.

Das Auegangssignal des Ausfall de tekto rs 8 ist der in Fig. 101 gezeigten Wellenform komplementär und dieser Ausgang ist nur während der Ausfallperiode HOCH.

Fig. 11 zeigt eine bestimmte Ausführungsform der Ergänzungsschaltung. Ihre Funktionsweise soll in Verbindung mit Fig. 12 näher erläutert werden. Die Information (beispielsweise also eine 12-Bit-Information) geht bitparallel am Eingangsanschluß 122 der Flipflops 121 ein. Auf die Sch reib tak te i ngänge 123 der Flipflops wird die KICHT-ODER-Funktion des Takts 124 und des Ausfallerkennungssignals 125 gegeben. Es sei ein Flipflop für ein bestirntes Bit betrachtet und es sei angenommen, daß dessen Eingang 1001011 ist, wie dies in Fig. 12a dargestellt ist. Die Impulsform des Takte 124 ist in Fig. 12b gezeigt. Es wird davon ausgegangen, daß das Ausfallerkennungssignal 125 die in Fig. 12c gezeigte Periode des Pegels HOCH hat. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die flICET-OIER-Schaltung den in Fig. 12d gezeigten Ausgangsverlauf, der dem Takteingang 123 zugeht. Pa das

Kipflop

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Flipflop 121 den Dateneingang beim Ansteigen des Takts erzeugt, wird am Ausgang 126 des Flipflops 121 ein Datenausgang wie der in Fig.
12e gezeigte erzeugt. &s ist also zu ersehen, daß die vorherige Information, d.h. die ¹¹O "-Information während der Vo rwe rthal te pe rio de (der Datenperiode 101) beibehalten bleibt.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur feststellung und Korrektur oder Ergänzung eines Signalfehlers in der Aufzeichnung eines Signals, gekennzeichnet durch die Verfahre ns schritte der Umwandlung eines Analogsignals in ein M-Bi t-Digit al signal, der Hinzufügung mindestens eines Paritätsbits zu dem M-Bi t-Digital si gnal, der bitparallelen Aufzeichnung des Paritätsbits und des Di gi tal si gnal s, der Feststellung eines Ausfallfehlers in einem parallel wiedergegebenen Signal und der Feststellung der Zahl der Ausfallbits, der Korrektur des Ausfallfehlers einerseits, wenn die Zahl der Ausfallbits nicht größer als i ist, und zum andern der Erzeugung eines Ergänzungssignals, wenn die Zahl der Ausfallbits größer als i ist, und der Umwandlung des korrigierten oder ergänzten wiedergegebenen Signals in ein Analogsignal .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Hinzufügung mindestens eines Bits zu dem M-Bit-Digitalsignal die Teilschritte der Unterteilung der M Bits in mehrere Gruppen, beginnend bei dem bedeutsamsten Bit, und der Hinzufügung mindestens eines Paritätsbits zu jeder von mindestens einer Gruppe der mehreren aus den Gruppen höherer Ordnung ausgewählten Gruppen einbegreift, wobei die Bits in jeder der Gruppen wie auch das Paritätsbit bitparallel aufgezeichnet werden, wobei der Verfahre ns schritt der Feststellung der Zahl der Ausfallbits einen Schritt der Feststellung der Zahl der Ausfallbits für jede der Gruppen, denen ein Paritätsbit hinzugefügt wurde, einbegreift und wobei der Verfahrensschritt zur Erzeugung des Ausfallkorrektur/-Ergänzungssignals einen Schritt zur Korrektur eines einzelnen Ausfallfehlers in jeder der Gruppen, denen ein Paritätsbit hinzugefügt wurde, und der Erzeugung des Ergänzungs signals beim Vorhandensein von zwei oder mehr Ausfallbits in mindestens einer dieser Gruppen einbegreift.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensechritt zur Hinzufügung des Paritätsbits einen Schritt zur Hinzufügung eines Paritätsbits zu N Bits höherer Ordnung (wobei K = M) eiribegreift, während der Verfahrensschritt der Korrektur

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einen Schritt zur Durchführung der Korrektur bei Feststellung eines einzelnen Ausfallbits einbegreift.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Aufzeichnung einen Schritt zur parallelen Aufzeichnung der Bits einbegreift, wobei die Bits höherer Ordnung einander nicht benachbart angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Aufzeichnung einen Schritt zur parallelen Aufzeichnung der Bits einbegreift, wobei die Bits höherer Ordnung und die Bits niederer Ordnung einander nicht benachbart angeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Verfahre ns schritt zur Aufzeichnung der Bits vorgesehen ist, bei dem das bedeutsamste Bit und das am wenigsten bedeutsame Bit einander benachbart angeordnet werden.
7· Verfahren zur Feststellung und Korrektur oder Ergänzung eines Signalfehlers in der Aufzeichnung eines Signals, gekennzeichnet durch die Verfahrens sch ritte der Umwandlung eines Analogsignals in ein M-Bi t-Digital signal, der Unterteilung des M-Bi t-Digi tal signal β in i Gruppen (wobei i = 2), der Hinzufügung mindestens eines Paritätsbits zu jeder von mindestens einer aus den i Gruppen ausgewählten Gruppe, der bitparallelen Aufzeichnung der Bits in jeder dieser Gruppen, der bitparallelen Wiedergabe der Bits in jeder dieser Gruppen, der Feststellung eines Ausfall fehle rs für jede der Gruppen, denen ein Paritätsbit hinzugefügt wurde, der Korrektur eines einzelnen Ausfallbits in jeder der Gruppen, denen das Paritätsbit hinzugefügt wurde, und der Erzeugung eines Ergänzungssignals beim Vorhandensein von zwei oder mehr Ausfallbits in mindestens einer der Gruppen und des Kombinierens der Bits einer jeden der Gruppen sowie der Digital-Analog-Umwandlung der kombinierten Bits zur Erzeugung eines Analogsignals.
8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß i gleich drei ist und jeder von zwei der drei Gruppen ein Paritätsbit hinzugefügt wird.

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9- Vorrichtung zur Signalaufzeichnung und -wiedergabe, gekennzeichnet durch einen A-D-Umsetzer (l) zur Umwandlung eines Analogsignals in ein M-Bi t-BLgital signal , eine Teiler schal tung (2) zur Unterteilung des Ii-Bi t-Digital signal s in mehrere Gruppen, einen Paritätsbitgenerator (3) zur Hinzufügung eines Paritätsbits zu jeder von mindestens einer aus der Mehrzahl von Gruppen ausgewählten Gruppe höherer Ordnung, einen Satzdatengenerator (4) zur Aufzeichnung des die Paritätsbits einbegreifenden Di gi t al signal s auf einem Aufzeichnungsmedium, ein Aufzeichnungsgerät (6) zur Wiedergabe des Digital signals von dem Aufzeichnungsmedium, eine Yerteilungsschal tung
(7) zur Verteilung des wiedergegebenen Signals auf jede der Gruppen, einen Ausfallde tektor (8) zum Zählen der Ausfallbits in jeder der Gruppen, denen ein Paritätsbit hinzugefügt wurde, und eine
Fehlerkorrekturschal tung (ll) sowie eine Ergänzungsschaltung (12), die im Ansprechen auf einen Ausgang des Ausfall de tek to rs (θ) zur
Korrektur eines einzelnen Ausfallfehlers in jeder der Gruppen, denen ein Paritätsbit hinzugefügt wurde, und zur Erzeugung eines Ergänzungssignals beim Vorhandensein von zwei oder mehr Ausfallbits
zur Zugabe zu dem wiedergegebenen Signal betätigbar sind.

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