|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 16 снижается помехоустойчивость. Так как при постоянной плотности записи и максимально достижимой относительной скорости кода является функцией мин кр (3.3), то и частость ошибок также зависит от Тмин и Ткр и может быть минимизирована в области {Тмин, Ткр}. Однако так как для (d, )-кодов значения d и fe выбираются целыми, то и значения Гмин/Ткр такле целые, что и показано на рис. 3.9. штриховыми линиями. В тех случаях, когда оптимальная рабочая точка устройства не попадает ни на одну штриховую линию, определение принадлежности ее к (d, )-ограниче!1Ному коду сильно затруднено. Для устранения этого недостатка предложено характеризовать (d, /г)-коды с помощью дополнительного параметра - кратности ё'-кода [66]. Тогда для такого (d, k, §)-кода при целых Значениях d, к, gu k - d кратных g, число нулей между последовательными единицами должно быть равно d + ig, где О i < (fe - d)lg. Для (d, )-кодов g- = I. Максимально достижимые скорости передачи, коэффициенты плотности записи и синхронизации и некоторые другие характеристики для различных значений d, k и g приведены в табл. 3.1 [66]. Коды eg > > 2 обладают свойством размножения ошибок, поэтому их следует применять совместно с корректирующими кодами. При оптимальном спектральном согласовании сигнала ЦМЗ с идеальным аналоговым КМЗВ максимально достижимая линейная плотность записи определяется только параметрами M/N и d. Практически это не так. Максимально достижимая плотность записи 1П\ не пропорциональна коэффициенту плотности записи /(п, т. е. Рис. 3.10. Зависимостьте-оретически максимальной скорости кода от d-orpa-ничений в канале без шумов где А - постоянный коэффициент; (7 л; 0,35; Гво - длительность отклика ТМЗВ на уровне 0,5 его амплитуды; hem - отношение амплитуды воспроизведенного сигнала к эффективному значению шума, измеренное в полосе частот, в которой сосредоточено не менее 99 % энергии сигнала. График зависимости максимальной теоретической скорости кода R от d-ограничений для канала без шумов - показан на рис. 3.10. Для того чтобы выполнить теоретический анализ реальных ограничений, необходимо задаться определенной шумовой моделью. Обычно в таких случаях применяют две модели: белый шум и шумы магнитного носителя. При использовании таких моделей решение за- т /т дачи можно получить в виде у = F {х) [68], где у = - (MIN) 2b 2abc [{M/N) {d+Щ (3.4) Здесь Tf - средний сдвиг пиков воспроизведенного сигнала из-за эффекта саморазмагничивания на высоких плотностях; а = /2 erfc р - средняя частота ошибок; L {M/N) (d+l) J b - постоянная, определяющая запас по окну детектирования, т. е. величина, на которую значение окна детектирования Тар пре- 3.1. Хаоактеристнки (d, к, )-кодов
вышает то значение, которое требуется для достижения заданной средней частоты ошибок; с= 0,466, постоянная для модели белого шума; \0,25, постоянная для модели с преобладанием шума носителя. Результат решения графически показан на рис. 3.11. Из графика следует, что достижение максимальной плотности записи гави- CUT от информационных параметров MIN и d. Действительно, если в формуле (3.4) считать Т/ пренебрежимо малым, а 2 = Но.ш1{2аЬс), то Т !Т, - I . \ (MIN) (d+\) TJT, = {MIN) (rf+I)P[2/(d+l)]. (3.5) Здесь Ti,o/Tc - характеризует относительную плотность записи. С учетом выражения (3.5) можно построить графики зависимостей относительной плотности записи от -ограничений для разных шумовых моделей (рис. 3.12). Из рис. 3.12 видно, что максимальная
Рис. 3.11. График зависимости относительной линейной плотности записи от отношения сигнал/шум в квазиоптимальной системе воспроизведения, основанной на обработке откликов: ; шум носителя, с = 0,25; 2 - белый шум. с = 0,466 Рис. 3.12. График зависимости максимально достижимой относительной линейной плотности для шумовых моделей от d-ограничений: ; - с преобл1дающнм шумом носителя; 2 - ч белым шумом линейная плотность записи достигается при = I (у лучшего известного кода с R = /з она приближается к теоретическому пределу) и d = 2 (у лучшего известного кода с R = / это значительно хуже, чем в первом случае) [37]. Сигналы цифровой звукозаписи должны удовлетворять следующим требованиям: высокой помехоустойчивости в условиях специфических помех КМЗВ; высокой информационной эффективности (выбор d в условиях шума); возможности обеспечения надежной самосинхронизации (выбор к); минимальным потерям энергии при передаче сигнала через КМЗВ (согласование усредненного энергетического спектра с АЧХ, т. е. отсутствие постоянной составляющей, концентрация энергии в средней области полосы пропускания); возможности относительно простой практической реализации (как формирования, так и обработки). в настоящее время количество сигналов, используемых в технике магнитной записи, увеличилось в связи с необходимостью повышения ее качественных показателей. Рассмотрим характеристики сигналов, которые получили наибольшее распространение или перспективны для использования в цифровой магнитной звукозаписи. БВН-1 (БВНМ, NRZ1) - сигнал относительной амплитудной модуляции несущей нулевой частоты (по двум уровням). Входным информационным единицам соответствуют переходы уровня сигнала, а информационным нулям - отсутствие переходов. В рамках данных определений (ife-ограничений (с. 52), это соответствует d = = О, fe = оо (т. е. БВН-1 сигнал не обладает свойством самосинхронизации). УБВН-2/3 (запись с групповым кодированием) - улучшенный БВН-1 сигнал, получаемый групповым перекодированием каждых двух символов входной информационной последовательности в три символа по алгоритму: 00-> 100; 01- 101; 10110; 11111. В этом случае d = О, fe = 2. УБВН-З/4 - улучшенный БВН-1 сигнал, получаемый групповым перекодированием каждых трех символов входной информационной последовательности в четыре символа по алгоритму: 000-0110 001-1001 ОЮ-*-1010 011-1011, 100-0111 101->1101 110-1110 111-1111. Для этого сигнала d = О, k =2. УБВН-4/5 (МБВН, ЗГК) - улучшенный БВН-1 сигнал, получаемый групповым перекодированием каждых четырех символов входной информационной последовательности в пять символов в соответствии с алгоритмом: 0000- 11001 0100- 11101 1000-11010 1100-11110 0001 -11011 0101-10101 1001-01001 1101-01101 0010- 10010 0110-10110 1010-01010 1110-01110 0011-10011 0111-10111 1011-0Ю11 1111-01111. Для этого сигнала соблюдаются ограничения d = О, k = 2. УБВН-2/3-2 (код А. Габора, (0,1)-код.) - двухинтервальный УБВН-2/3 сигнал, получаемый групповым перекодированием каждых двух символов в три символа с соблюдением условия d = О, fe = 1: 00-111 1100-111011 01-110 1110-101011 10-101 1101-111010 1111- 101010. (1,4)-код - сигнал типа БВН-1, получаемый групповым перекодированием входной информационной последовательности по алгоритму: 0-01001 70-*-0101000101 1 Х0101 71 -> 0101000100 2- 01010 72-> 0101000010 3-> ХОЮО 73- Х010000101 4 01000 74 Х010000100 5 XOOOl 75 XOOIOOOIOI 6 XOOlO 76 Х00Ю00100 77- XOOlOOOOlO, где X - дополнение значения символа, предшествующего X. (1,6)-код - сигнал типа БВН-1, получаемый в соответствии со следующим алгоритмом перекодирования: 1 ХОО 01 -> Х00001 2- 010 02- 010001 3 Х01 03- 010000 ООО! ХООООО100001 0002ХОО 100000010 0003- 010100000010 001 010000001 002- ХООООО 101 003- ХООООО 100 00001 ХОО100000010000 00002- ХООЮООООО10001 00003010100000010000 00000 010100000010001. (1,/)-код - сигнал типа БВН-1, получаемый групповым перекодированием входной информационной последовательности по алгоритму: 01 ХОО 0001 Х00001 10- 010 0010-X00000 11-*-Х01 0011- 010001 0000 010000. (S ,8)-код - сигнал типа БВН-1, который формируют по алгорит-
(1,11)-код (код Раиса) - сигнал типа БВН-1, получаемый групповым перекодированием входной информационной последовательности в соответствии со следующим алгоритмом: 10->010 1100-000100 00-001 1110-010100 01- 000 1101 - 000101 1111 010101 010101- 000100100. (2,7)-код (HDM-2) - сигнал типа БВН-1, формируемый в соответствии с алгоритмами: Версия 1 Версия 2 11- 0100 00-0100 10 1000 01 -0100 011-> 000100 100-100100 010- 001000 101 - 000100 ООО-> 100100 110- 001000 ООП 0010 00100100 00001000 1110 1111 - 00100100 00001000. (2,8)-код (HDM-I) - сигнал типа БВН-1, получаемый по алгоритму: 10- 0100 0 (1)-00 И-*-1000 00 (1)- 0000 ООО-*- 100100. в скобках отмечен последующий символ. ЗРМ (2,11)-код, код Джекоби) - сигнал типа БВН-1, алгоритм формирования которого приведен в габл. 3.2. В таблице X - означает безразличное состояние. Для этого сигнала d = 2,k = 11. УБВН-4/8 (2) (FEM-4) - сигнал типа БВН-1, получаемый в соответствии с таблицей преобразования (табл. 3.3). Для FEM-4 сигнала d = 2, k = 8. 3.2. A.iropHTM формирования ЗРМ сигнала
УБВН-4/8 (3) (FEM-5) - сигнал типа БВН-1, получаемый в соответствии с таблицей преобразования (табл. 3.4). Для FEM-5 d = 2, fe = 7. (4,9)-код (код Франашека) - сигнал типа БВН-1, получаемый групповым перекодированием входной информационной последовательности в соответствии с алгоритмом: 100010000 001 ООО1000000 11 0100000 ООО 1000010000. 01 1000000 ОБВН7 (обогащенный БВН, улучшенный БВН, ENRZ) - сигнал типа БВН-1, в котором после каждых семи информационных символов добавляется восьмой, определяемый как дополнение к предыдущему или как результат четности семи информационных символов. Для этого сигнала d = О, k = 14. УБВН-8/10 - сигнал типа БВН-1, получаемый перекодированием каждых 8 символов входной информационной последовательности в 10 символов. Наиболее оптимальными являются два варианта такого перекодирования (табл. 3.5): 1) используется 287 пар кодовых слов, в том числе 116 пар, сбалансированных по постоянной составляющей, и 171 пара с величиной дисбаланса, равной ±2; - 2) используется 153 сбалансированных кодовых слова и 118 пар других слов. СКБВН (спектрально-кодированный БВН, рандомизированный БВН, скремблированный БВН, RNRZ, NRZB) - сигнал типа БВН-1, получаемый преобразованием входной информационной последовательности в псевдослучайную последовательность и устранением комбинаций символов, вызывающих блокирование преобразования. АФШ (ФМ, манчестерский способ и др.) - сигнал абсолютной фазовой модуляции прямоугольной несущей. Информационному 3.3. Алгооитм формирования 3.4. Алгоритм формирования УБВН-4/8 (3) УБВИ-4/8(2) сигнала сигнала о :й Записываемые переходы Состояние 1 Состояние 2 Входные данные Записываемые переходы Состояние I Состояние 2 Состокннс 3 0000 0001 ООП 0100 0101 ОНО 0111 , 1000 1001 ЗОЮ 1011 1100 1101 1110 1111 000000!о 00000100 00010000 00100000 01000000 00010010 100Ш010 00100100 OlOOiOOO 10010000 10000010 00100010 01000010 01000100 10000100 10001000 00001000 01001001 0000 0001 0010 ООН 0100 0101 оно 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 00000010 00000100 00010000 00100000 01000000 00010010 10010010 00100100 01001000 10010000 10000010 00100010 01000010 01000100 10000100 10001000 00001000 00001001 10001001 01001001 символу о соответствует нулевая начальная фаза несущего колебания, символу 1 - начальная фаза несущего колебания, равная 180°. в терминах(, )-ограничений алгоритм перекодирования входной информационной последовательности имеет вид: (1)1 (0) 1 11; 01; (0)0 (1)0 Для АФМ сигнала d = О, fe = 1. ОФМ (ЧМ, ФРМ, код А. Габора, код Гарвард и др.) - сигнал относительной фазовой модуляции прямоугольной несущей. Входному сигналу 1 соответствует изменение фазы несущего колебания на 180°, входной символ О оставляет фазу без Изменения. Алгоритм перекодирования: 1 01, О 11 (d = О, = 1). УФМ (код А. Миллера, модуляция задержкой, МЧМ, трехча-стотныйкоди др.) - улучшенный АФМ сигнал. Информационному символу 1 соответствует переход уровня сигнала в середине тактового интервала, а символу О - переход уровня на границе тактового интервала, либо отсутствие перехода. Для УФ/Л сигнала d = =1, fe = 3. МУФМ (М^ЧМ - дважды модифицированный ЧМ сигнал) - модифицированный УФМ сигнал, у которого при передаче информационных нулей формируются интервалы длительностью в два такта, а при смене нулей единицами образуются интервалы длительностью в два с половиной такта. Таким образом, d == 1, й == 4. М^УФМ (М^ - код, код Дж. Миллера) - дважды модифицированный УФМ сигнал, отличающийся от УФМ сигнала более сложным алгоритмом формирования и отсутствием в спектре постоянной составляющей. Для М^УФМ сигнала d = 1, й = 5. НМ (код Пейтеля) - сигнал нулевой модуляции, имеющий та кую же структуру, как и УФМ сигнал, но значительно более слож- 3.5. Алгоритм формирования 8/10 сигнала
Вариант 1
* Окснчание кодового слова ....1. ...10, ...100. * Окончание кодового слова ....1, ...10. ный алгоритм формирования, который позволяет избавиться от постоянной составляющей в спектре сигнала. При этом d = I, k - 3. ОШИМ (2-ОШИМ, ШИМ) -* двухпозициониый односторонне широтно-импульсный модулированный сигнал. Алгоритм перекодирования входной информационной последовательности: ОПО; 1 -у 101, т. е. d = О, fe = I. УОШИМ - улучшенный ОШИМ сигнал, получаемый в соответствии с алгоритмом: О 010; 1 001. Для УОШИМ сигнала d = = \,k = 3. ЧМП-0,5 - частотно-модулированный сигнал прямоугольной несущей. Информационным нулям соответствует 0,5 периода частоты /, а единицам - 1,5 периода частоты 3/. При этом d == О, = 2, а запись осуществляется с переменной продольной плотностью. Временные диаграммы описанных сигналов цифровой магнитной звукозаписи изображены на рис. 3.13. Существуют различные способы описания взаимосвязи формы сигналов цифровой звукозаписи с отображаемыми ими входными  Рис. 3.13. Временные диаграммы сигналов цифровой магнитной звукозаписи ДВОИЧНЫМИ последовательностями, например, алфавитный [54], словесный, графический, табличный [55], аналитический [28], алгоритмический [44]. На рис. 3.14 показаны примеры графического описания сигналов цифровой магнитной записи. Табличный способ описания поясня- ется табл. 3.6. Алгоритмические выражения описания некоторых сигналов магнитной записи имеют вид: БВН 2 = (Ф„ - Ф„) / = {х„ -~Хп)1\ АФМ ф„ = x n (ф„ - начальная фаза первой гармоники); 2п = XZin -j- Xiri -I t
Рис. 3.14. К пояснению графического способа описания взаимосвязи формы записываемого сигнала и входной двоичной последовательности: а - БВН; б - АФМГ в - BBH-i; г - ОФМ БВН-1 z = [{хп Ф Фп-i) - Схп ® Фп-i)] /; ОФМ Ц> ={х„®Фп-1)л- Z = (X ®On-i)Zin + + (Хп е Фп-l) Z2n. 3.6. к пояснению табличного способа описания сигналов магнитной звукозаписи
Такое разнообразие способов списания цифровых сигналов, а также большое число синонимов условных их наименований {которые не всегда однозначно и правильно применяются) затрудняют исследование известных и поиски новых типов сигналов. Кроме того, для современной аппаратуры цифровой записи характерно 1 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 16 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||