專利名稱：數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備能夠記錄和重放在數(shù)字視頻磁帶記錄器和類似的設(shè)備中在頻帶限制(bandrestricted)磁道上高密度的數(shù)字信號。
因?yàn)橥ㄟ^當(dāng)前和未來相關(guān)技術(shù)的開發(fā)將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，已經(jīng)提供了各種類型的數(shù)字記錄和重放的方法。
雖然記錄和重放數(shù)字圖象信號的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備在圖象質(zhì)量和轉(zhuǎn)錄性能方面與記錄和重放模擬圖象信號的模擬磁記錄和重放設(shè)備相比較是很好的，但是在磁帶中被記錄的數(shù)據(jù)的數(shù)量比記錄同樣圖象信號的模擬磁記錄和重放設(shè)備中的數(shù)據(jù)數(shù)量可能超過十倍那樣大。換句話說，通過模/數(shù)變換，在數(shù)字磁記錄和重放設(shè)備中信號數(shù)據(jù)的數(shù)量大量地增加。因此，當(dāng)記錄數(shù)字信號時，磁帶的消耗量增加，難于記錄大量信號。因此，為了獲得與模擬信號記錄相同效率的目的，需要通過壓縮數(shù)據(jù)和調(diào)制二進(jìn)制數(shù)據(jù)為多值電平數(shù)據(jù)和記錄已調(diào)數(shù)據(jù)來增加記錄效率，并通過增加信號/噪聲比來改進(jìn)比特差錯率(BER)。
因?yàn)槭褂每蓱?yīng)用于常規(guī)的數(shù)字磁記錄和重放設(shè)備的記錄和調(diào)制的方法難于記錄和重放直流成分，基帶調(diào)制法例如非舊零反調(diào)制(NRZI)部分響應(yīng)(PR)調(diào)制，8至14調(diào)制(EFM)等已被利用。這種基帶調(diào)制法變換二進(jìn)制碼中表示數(shù)據(jù)行的零行程并記錄集中的信號頻率，以便獲得高密度的記錄。但是，該基帶調(diào)制法的被記錄的信號電平僅有兩個可能的值，由于記錄頻帶利用的低系數(shù)，該方法使得高密度記錄困難。因?yàn)橄拇艓У脑黾?，長時間記錄是困難的。
因而，需要一種適于高密度記錄的磁道編碼技術(shù)，改變已在通信領(lǐng)域使用的調(diào)制方法，并以適應(yīng)的方式用于記錄和重放，因而無需增加記錄磁道的數(shù)目，來增加頻率利用效率并達(dá)到對記錄比特率的改進(jìn)。
因此，已經(jīng)提出了一種編碼調(diào)制法，該方法是通過多值調(diào)制來實(shí)現(xiàn)的，并通過可用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e控制編碼顯示出高的頻率利用系數(shù)。這種編碼調(diào)制法已大大地用于通信領(lǐng)域，該方法無需增加頻帶寬度而降低比特差錯率。
而且，為了實(shí)現(xiàn)高密度記錄，已經(jīng)引入了在通信領(lǐng)域使用的如像正交幅度調(diào)制(QAM)和相移鍵控調(diào)制(PSK)等多值數(shù)字調(diào)制方法，而且因此，增加頻帶利用效率決定了高密度記錄的優(yōu)點(diǎn)。
在美國專利No.5，095，392中公開了數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備使用了多值QAM調(diào)制和最大似然解碼。
數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備實(shí)現(xiàn)從開始數(shù)/模變換，處理變換的信號，在編碼時變換已處理信號為多值信號，并且在解調(diào)以模擬形式記錄的信號之后，由最大似然解碼，解碼該信號，并且最后實(shí)現(xiàn)模/數(shù)變換。
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備通過利用可用于通信領(lǐng)域的多值數(shù)字調(diào)制方法可改進(jìn)記錄效率。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，在磁記錄和重放數(shù)字信號時，該設(shè)備能夠使用正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制以高密度記錄信號。
本發(fā)明的還有另一個目的是提供一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備通過采用多值調(diào)制方法數(shù)字化地處理整個信號，該方法具有低的差錯率和高的記錄效率。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備通過插入同步信號到輸入數(shù)字信號和有效地重建同步信號來降低比特差錯率。
本發(fā)明還有一個進(jìn)一步的目的是提供一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備在調(diào)制時通過與使用系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生的載波的數(shù)據(jù)相同步的載波調(diào)制數(shù)據(jù)，而在解調(diào)時使用用于檢測同步載波的產(chǎn)生的導(dǎo)頻信號調(diào)制數(shù)據(jù)。
為了解決上述的目的，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備包括編碼裝置，用于變換輸入的數(shù)字信號為多值數(shù)字信號;
調(diào)制裝置，用于根據(jù)載波信號正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制多值數(shù)字信號;
導(dǎo)頻信號混合裝置，用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號并把導(dǎo)頻信號加到已調(diào)信號;
記錄控制裝置，用于形成與導(dǎo)頻信號混合的已調(diào)制信號，作為適于磁記錄媒體的磁化信號;
重放控制裝置，用于輸出由磁記錄媒體重放的磁化信號，作為數(shù)字信號的形式，并校正在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號失真和惡化;
載波恢復(fù)裝置，用于在檢測來自重放磁化信號的導(dǎo)頻信號之后產(chǎn)生具有載波信號頻率的時鐘信號;
解調(diào)裝置，用于根據(jù)來自載波恢復(fù)裝置的恢復(fù)的載波信號解調(diào)從重放控制裝置輸出的已調(diào)信號;和解碼裝置，用于通過維特比(Viterbi)解碼來自解調(diào)裝置輸出的卷積編碼數(shù)據(jù)，輸出最初數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備包括同步信號插入裝置，用于插入同步信號至輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和輸出同步標(biāo)記信號;
編碼裝置，用于變換從同步信號插入裝置輸出的數(shù)字信號為多值數(shù)字信號;
同步信號控制裝置，用于通過接收同步標(biāo)記信號控制編碼裝置的編碼;
調(diào)制裝置，用于根據(jù)載波信號正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制多值數(shù)字信號;
導(dǎo)頻信號混合裝置，用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號和加導(dǎo)頻信號加到已調(diào)信號;
記錄控制裝置，用于形成與導(dǎo)頻信號混合的已調(diào)信號，作為適于磁記錄媒體的磁化信號;
重放控制裝置，用于輸出來自磁記錄媒體重放的磁化信號，作為其數(shù)字信號，并校正在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號失真和惡化;
載波恢復(fù)裝置，用于在檢測來自重放磁化信號的導(dǎo)頻信號之后產(chǎn)生具有載波信號頻率的時鐘信號;
解調(diào)裝置，用于根據(jù)來自載波恢復(fù)裝置的恢復(fù)的載波信號解調(diào)從重放控制裝置輸出的已調(diào)信號;
同步標(biāo)記檢測裝置，用于從解調(diào)的信號恢復(fù)同步標(biāo)記信號;和解碼裝置，用于根據(jù)同步標(biāo)記信號通過維特比解碼來自解調(diào)裝置輸出的卷積編碼數(shù)據(jù)，輸出原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例中所描述的這種結(jié)構(gòu)期望有如下效果。
通過使用多值電平調(diào)制方法，可使用在磁記錄和重放磁道中具有好的載波/噪聲比(CNR)的頻帶。而且，一個系統(tǒng)通過由與系統(tǒng)時鐘同步的產(chǎn)生的載波信號(也稱為載頻信號)執(zhí)行調(diào)制可容易地實(shí)現(xiàn)。并且執(zhí)行數(shù)字的調(diào)制。通過擴(kuò)展頻帶達(dá)到重放信號的CNR和BER允許的范圍，記錄的效率可被增加。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，通過插入同步信號和變換在信號構(gòu)象圖上原點(diǎn)處同步信號的值，在解調(diào)之后，能容易地檢測檢測的同步數(shù)據(jù)，而在解碼時通過使用檢測同步數(shù)據(jù)能夠改進(jìn)差錯率。
下面通過參照附圖對最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和其他優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的實(shí)施例的方框圖。
圖2是解釋圖1中所示調(diào)制器概念的圖。
圖3A至3D是圖2所示調(diào)制器的工作時間圖。
圖4是圖2所示調(diào)制器的詳細(xì)方框圖。
圖5是圖4所示調(diào)制器詳細(xì)電路圖。
圖6A至6C是解釋在圖5中所示第一ROM存儲的正弦成分的載波信號的圖。
圖7A至7C是解釋在圖5中所示第二ROM存儲的余弦成分的載波信號的圖。
圖8是解釋圖1中所示解調(diào)器的概念的圖。
圖9是圖8中所示解調(diào)器的詳細(xì)方框圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的另一個實(shí)施例的方框圖。
圖11A至圖11F是圖1所示數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的工作時間圖。
圖12是根據(jù)圖10所示設(shè)備解釋在磁記錄媒體中存儲信號的頻率特性的圖。
圖13是圖10所示同步信號控制裝置的詳細(xì)電路圖。
圖14A至14E是圖13所示同步信號控制裝置的工作時間圖。
圖15是圖10所示卷積編碼器的詳細(xì)電路圖。
圖16是圖10所示映象器(mapper)的信號構(gòu)象圖。
圖17是圖10中映象器的狀態(tài)圖。
圖18是在ROM實(shí)施例時圖10所示非線性映象器的配置圖。
圖19是圖10所示同步標(biāo)記檢測裝置的詳細(xì)電路圖。
下面參照附圖，將描述根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備最佳實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的實(shí)施例的方框圖。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備包括編碼部分10具有一個卷積編碼器11，卷積編碼器11用于卷積地編碼數(shù)字輸入數(shù)據(jù)比特，和一個信號映象器(mapper)12，該映象器12用于根據(jù)需要比特?cái)?shù)目同時地并行處理卷積編碼器11的輸出;
調(diào)制部分20具有用于信號映象帶12輸出頻帶限制的第一和第二脈沖整形濾波器21和22和用于調(diào)制第一和第二脈沖整形濾波器21和22輸出的調(diào)制器23;
導(dǎo)頻信號混合器30具有用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號的導(dǎo)頻信號發(fā)生器31和用于加導(dǎo)頻信號到來自調(diào)制器23的調(diào)制數(shù)據(jù)的第二加法器32;
記錄控制器40具有用于變換第二加法器32的輸出為模擬信號的數(shù)/模(D/A)變換器41，用于放大D/A變換器41的輸出的記錄放大器42，用于產(chǎn)生偏置信號的偏置信號發(fā)生器43和用于加偏置信號至記錄放大器42的輸出的第三加法器44;
磁記錄和重放部分50具有一個記錄頭51，用于在磁記錄媒體52內(nèi)記錄第三加法器44的輸出，作為磁化信號;和重放頭53，用于重放在磁記錄媒體52內(nèi)記錄的磁化信號;
重放控制器60有一個重放放大器61，用于放大由重放頭53重放的信號;一個相移器62，用于偏移重放放大器61輸出的相位;一個低通濾波器63，用于檢測重放信號，該信號是來自相移器62輸出的正交幅度調(diào)制信號;一個模/數(shù)(A/D)變換器64，用于變換低通濾波器63的輸出為數(shù)字信號形式，和一個帶通均衡器65，用于均衡A/D變換器64的輸出;
載波恢復(fù)裝置70有一個帶通濾波器71，用于檢測來自相移器62輸出的導(dǎo)頻信號，和一個鎖相環(huán)(PLL)72，用于檢測時鐘信號，該時鐘信號具有與來自帶通濾波器71輸出的載頻信號相同的頻率;
解調(diào)部分80有一個解調(diào)器81，用于解調(diào)帶通均衡器65的輸出;和第一和第二匹配濾波器82和83，用于限制解調(diào)器81的輸出頻帶;
為了改進(jìn)信號/噪聲(S/N)比噪聲消除器90有用于抽取第一和第二匹配濾波器82和83的輸出的第一和第二抽取器91和92，第一和第二基帶均衡器93和94，用于均衡第一和第二抽取器91和92的輸出;和第三和第四抽取器95和96，用于再抽取第一和第二基帶均衡器93和94的輸出;和解碼部分100有一個同步信號檢測器101，用于檢測來自第三和第四抽取器95和96輸出的同步信號;和一個解碼器102，用于根據(jù)檢測的同步信號解碼第三和第四抽取器95和96的輸出。
現(xiàn)在將描述圖1所示數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的工作。
根據(jù)圖1，輸入的數(shù)據(jù)比特是以通過卷積編碼器11的K比特輸出，由于m比特沒有編碼而n比特以n/k的比率被編碼。
卷積編碼是一種非信息組信號，該信號使得前面的數(shù)據(jù)影響其后的數(shù)據(jù)而且具有很好的校正突發(fā)差錯的能力。
然而，卷積編碼器11與信號映象器12一起使用就像一種信息組編碼。
這里，常規(guī)地，編碼部分和調(diào)制部分分別處理，但是，本發(fā)明使用串行鏈接卷積編碼器和類似于Ungerboeck的格碼調(diào)制(TCM)的調(diào)制器。
在編碼時通過降低維特比解碼器的檢測差錯和加大信號之間的歐幾里得(Euclidean)距離，翁格布克(Ungerboeck)的信道編碼方法提高了編碼增益。
換句話說，為了避免分別實(shí)現(xiàn)編碼和調(diào)制的常規(guī)方法，該方法是翁格布克的信道編碼，是一種卷積編碼，這樣通過安置編碼和調(diào)制之間相互有機(jī)關(guān)系，使得在已調(diào)信號的相位圖上有最大的歐幾里得距離。因此，從卷積編碼器11輸出的k比特以碼間最大歐幾里得距被編碼，從而在解碼時使檢測差錯減至最小。
如果編碼的k比特和末編碼的m比特被輸入到信號映象器12，它們被變?yōu)檫m于調(diào)制的m+k比特，被分離為(m+k)/2，并且最后分別輸入到第一和第二脈沖整形濾波器21和22的同相位(I)和正交相位(Q)信道。這里比m+k比特多得多的比特可由附加比特給出。
由低通濾波器構(gòu)成第一和第二脈沖整形濾波器21，22，實(shí)現(xiàn)頻帶限制和波形整形，以便消除碼間干擾(ISI)。
換句話說，在通過第一和第二脈沖整形濾波器21和22之后，該濾波器是為了避免內(nèi)調(diào)制在基帶內(nèi)限制頻帶，由調(diào)制器23正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制信號被輸出為r比特。
導(dǎo)頻信號發(fā)生器31產(chǎn)生具有2fc頻率的導(dǎo)頻信號，2fc頻率為兩倍于載波(fc)的頻率，頻率fc用于載波的恢復(fù)，并把該導(dǎo)頻信號輸出到第二加法器32的第一輸入端。
第二加法器32把該導(dǎo)頻信號與r-比特調(diào)制信號相加并輸出一個s-比特信號。
D/A變換器41變換第二加法器32的輸出為模擬信號并在記錄放大器42中把它放大。
在偏置信號發(fā)生器43內(nèi)產(chǎn)生的偏置信號fB在記錄信號頻帶內(nèi)被記錄，以便與最大頻率fH具有如下關(guān)系，如在方程(1)中描述。
fB≥3fH(1)第三加法器44把記錄放大器42的輸出信號與該偏置信號相加，通過記錄頭51，在磁記錄媒體52上作為磁化信號記錄相加的信號。該偏置信號是用于校正磁化信號的磁帶特性的信號。
解調(diào)過程是與上述調(diào)制過程相反順序的過程。
在由重放頭53重放在磁記錄媒體52上記錄的調(diào)制信號之后，該重放信號在重放放大器61中被放大。
相移器62偏移來自重放放大器61的重放信號的相移90°，以便補(bǔ)償由于在記錄時磁道的不同特性產(chǎn)生的90°相移。
低通濾波器63檢測來自相移器62輸出并被加載的調(diào)制信號內(nèi)的基帶。
A/D變換器64變換低通濾波器63的輸出為c-比特?cái)?shù)字信號形式并通過均衡器65把它輸入到解調(diào)器81。
帶通均衡器65校正在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號失真和信號惡化。
同時，帶通濾波器71檢測在來自重放放大器61被放大的信號中加載導(dǎo)頻信號的頻帶。
鎖相環(huán)(PLL)72從帶通濾波器71的輸出檢測r MHz的調(diào)制時鐘信號(載波)并把它輸入到解調(diào)器81。
解調(diào)器81作為其輸入接收帶通均衡器65的輸出和PLL72的輸出時鐘，通過平衡調(diào)制載波信號產(chǎn)生第一和第二載波信號和輸出I和Q信道數(shù)據(jù)。
因此，解調(diào)器81輸出兩個信道的解調(diào)信號，該信號具有d比特構(gòu)成卷積編碼數(shù)據(jù)。
第一和第二匹配濾波器82和83限制解調(diào)器81的輸出頻帶。該匹配濾波器是用于根據(jù)在調(diào)制時第一和第二脈沖整形濾波器21和22的特性禁止包含在碼間干擾中的調(diào)制的部件。該碼間干擾是通過磁記錄和重放部分50的頻率特性從重放信號產(chǎn)生的。
因此，通過第一和第二匹配濾波器82和83，解調(diào)器81的卷積編碼數(shù)據(jù)被限制了頻帶，因而消除了噪聲并改進(jìn)了S/N比。
第一和第二抽取器91和92抽取第一和第二匹配濾波器82和83的輸出。分別通過第一和第二匹配濾波器82以及83和第一和第二抽取器91和92產(chǎn)生頻帶限制和時鐘頻率的降低。
第一和第二基帶均衡器93和94均衡第一和第二抽取器91和92的I和Q信道的兩種信號。
第三和第四抽取器95和96再抽取第一和第二基帶均衡器93和94的輸出，并把它們輸出到同步信號檢測器101和解碼器102。
分別通過第一和第二基帶均衡器93和94和第三和第四抽取器95和96產(chǎn)生信號相加和時鐘頻率降低。
這里，這就是為什么實(shí)行抽取兩次，通過降低時鐘頻率來尋找系統(tǒng)穩(wěn)定性的理由。
同步信號檢測器101從第三和第四抽取器95和96的輸出檢測同步信號并把它輸出到解碼器102。
解碼器102根據(jù)同步信號解碼I和Q信道的解調(diào)信號。這里利用維特比解碼器作為解碼器。
換句話說，解碼器102通過選擇漢明(Hamming)距離的行程實(shí)現(xiàn)解碼，通過最大似然解碼(MLD)，使具有接收數(shù)據(jù)串的漢明距離為最短。
圖2是用于解釋圖1所示調(diào)制器概念的圖。
參見圖2，如果數(shù)據(jù)單獨(dú)地輸入到I和Q信道，第一和第二載波信號(各個信號具有90°相位差)用數(shù)據(jù)相乘，并且兩個信號相加，然后輸出正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制信號。
一般地，如上所述的信號處理是模擬地處理，但是在本發(fā)明中，信號處理是實(shí)行數(shù)字地處理，因此改進(jìn)了由于噪聲和環(huán)境條件產(chǎn)生的信號失真。
換句話說，圖1中所示的調(diào)制器23是一種正交幅度調(diào)制器(QAM)。
調(diào)制器23根據(jù)如圖2所示的系統(tǒng)時鐘頻率在第一載頻發(fā)生器24中產(chǎn)生載波信號。
可用如下方程(2)表示的第一載頻信號C1(t)產(chǎn)生一個i比特(i-bit)信號并把它輸出到第一平衡調(diào)制器25。
C1(t)＝A·Sinωc·t (2)第一平衡調(diào)制器25平衡調(diào)制從第一脈沖整形濾波器21來輸出到I信道的(m+k)/2比特信號和第一載頻信號并輸出P-比特信號到第一加法器27的第一輸入端。
同時，第二載頻信號C2(t)具有與第一載頻信號C1(t)＝A·sinωc·t成90°的相位差，第一載頻信號產(chǎn)生于載頻發(fā)生器24，第二載頻信號C2(t)可用如下方程(3)表示，而且第二平衡調(diào)制器26平衡調(diào)制第二載頻信號和從第二脈沖整形濾波器22輸出到Q信道的(m+k)/2比特信號，并且輸出q-比特信號至第一加法器27的第二輸入端。
C2(t)＝A·cosωc·t (3)假定第一加法器27的輸出是S(t)，S(t)可用如下方程(4)表示，而且作為r-比特信號被輸出到第二加法器32的第二輸入端。
S(t)＝(m+k)/2·A·cosωc·t+(m+k)/2·A·sinωc·t(4)圖3A表示用于調(diào)制的調(diào)制時鐘，圖3B表示I信道的(m+k)/2比特的并行輸入，圖3C表示并行輸入i比特的第一載頻信號，圖3D表示第一加法器27輸出的正交幅度調(diào)制數(shù)據(jù)。
雖然作為例子在圖3A至3D中僅說明了I信道的調(diào)制信號，但是應(yīng)當(dāng)注意到，在I和Q信道中同時進(jìn)行這種調(diào)制。
圖4是使用圖2所示調(diào)制器的概念在本發(fā)明中包括的調(diào)制器的方框圖。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器的特征是處理已調(diào)信號的步驟是從輸入到輸出都是以數(shù)字信號形式進(jìn)行處理。
圖4所示的調(diào)制器包括第一載頻信號發(fā)生器有一個第一ROM241，在這里存儲第一載頻信號，該信號可以用如方程(2)這樣的正弦成分來表示;和一個第二ROM242，在這里存儲在第二載頻信號，該信號可以用如方程(3)這樣的余弦成分來表示;
第一平衡調(diào)制器25有一個第一“與”門組合電路251，用于組合從第一脈沖整形濾波器22輸出的I信道數(shù)據(jù)和從第一ROM241輸出的第一載頻信號;一個第一加法器組合電路252，用于相加第一“與”門組合電路251和第一鎖存器253的輸出，鎖存器253用于臨時存儲第一加法器組合電路252的輸出;
第二平衡調(diào)制器26有一個第二“與”門組合電路261，用于組合從第二脈沖整形濾波器23輸出的Q信道數(shù)據(jù)和從第二ROM242輸出的第二載頻信號，一個第二加法器組合電路262，用于相加第二“與”門組合電路261和第二鎖存器263的輸出，鎖存順263用于臨時存儲第二加法器組合電路262的輸出;和第一加法器27有一個第三加法器組合電路271，用于相加第一和第二鎖存器253和263的輸出，即相加I信道的P-比特調(diào)制信號和Q信道的q-比特調(diào)制信號，和一個第三鎖存器272，用于臨時存儲第三加法器組合電路271的輸出，即r-比特正交幅度調(diào)制信號。
圖5是圖4所示調(diào)制器的詳細(xì)電路圖。
參見圖5，第一乘法器250相應(yīng)于圖4所示的第一“與”門組合電路251和第一加法器組合電路252;和第二乘法器260相應(yīng)于第二“與”門組合電路261和第二加法器組合電路262，第一至第三鎖存器253，263和272由D觸發(fā)器構(gòu)成，和第三加法器組合電路271相應(yīng)于加法器。
現(xiàn)在根據(jù)圖5至7C來解釋圖4的工作。
參見圖4，如果輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被分離為I和Q信道，并分別地輸入到第一和第二“與”門組合電路251和261，來自第一ROM241的正弦成分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(第一載頻信號)和I信道數(shù)據(jù)在第一“與”門組合電路251和第一加法器組合電路252中相乘，然后被鎖存在第一鎖存器253。
來自第二ROM242的余弦成分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(第二載頻信號)和Q信道數(shù)據(jù)在第二“與”門組合電路261和第二加法器電路262中相乘，然后被鎖存到第二鎖存器263中。
第三加法器組合電路271組合I和Q信號，并通過第三鎖存器272產(chǎn)生正交幅度調(diào)制信號。輸入數(shù)據(jù)Di和載頻Ci相乘產(chǎn)生輸出Mi。這里參考字母i標(biāo)示為從1至n的整數(shù)。
這里，在圖6A至7C中表示了指示數(shù)字組合方法的載頻的組合例子。
例如，圖6A表示具有數(shù)字的5.332MHz波形的載頻。在圖6A中說明具有KMHz頻率的第一載頻信號C1(t)的波長，橫坐標(biāo)表示地址號0至2n-1，和縱坐標(biāo)表示相對于幅度的量化電平。
如果地址和幅度分別被量化為10比特和4比特，可得到圖6B所示的一個表。圖6B說明了地址和幅度之間的關(guān)系，其關(guān)系用方程y＝sin(2n-2/90)·m。這里y表示幅度的等距離。
這里，如果由26MHz的時鐘讀取該表，僅被讀取約4.876個數(shù)據(jù)值。
其關(guān)系表示如下26MHz/5.332MH＝4.876該結(jié)果如下1024/4.876＝210。即在210個地址的間隔連續(xù)讀取1024個地址。如果重復(fù)這樣的操作，則在第513次操作時就又讀取了與開始讀取地址相同的值。其余的512個值被廢棄，而且僅僅得到重復(fù)的512個值，使用ROM構(gòu)成該表，該ROM是第一ROM241。
圖6C表示由上述關(guān)系形成的一個表。如表所指示的，隨時接收時鐘信號，從實(shí)際地址0至511順序地讀取重復(fù)信號。
圖7A表示具有KMHz頻率的第二載頻信號C2(t)，這里橫坐標(biāo)表示地址號0至2n-1，縱坐標(biāo)表示相對于幅度的量化電平。
圖7B表示地址和幅度之間的關(guān)系，y表示給定的幅度偏差，每個地址增加1。
如像圖7C所表示的表中所示的那樣，根據(jù)這樣的關(guān)系，總是接收時鐘信號，從實(shí)際的地址0至511以及在地址中存儲的數(shù)據(jù)順序地讀取重復(fù)信號，因?yàn)橛嘞页煞值牡诙d頻信號存儲在第二ROM242中。
圖8是表示在圖1中說明解調(diào)器的概念的圖，以與調(diào)制相反次序進(jìn)行工作。
參見圖8，輸入的調(diào)制信號輸入到第三和第四平衡調(diào)制器85和86的第一輸入端。
第一和第二載頻信號分別被輸入到第三和第四平衡調(diào)制器85和86的第二輸入端，第一和第二載頻信號通過具有輸入頻率fc的時鐘頻率，從第二載頻發(fā)生器84產(chǎn)生。
以余弦成分表示輸入到第四平衡調(diào)制器86的第二載頻信號與用正弦表示的第一載頻信號相比較，它是一個相移90°的信號。調(diào)制的輸入信號在第三和第四平衡調(diào)制器85和86中分別由兩個載頻信號被平衡調(diào)制。
圖9是圖1所示本發(fā)明的另一個實(shí)施例中使用的解調(diào)器的詳細(xì)方框圖。
參見圖9，相應(yīng)于第三ROM841的第二載頻發(fā)生器在那里存儲了以正弦成分表示的第一載頻信號，和第四ROM842，在那里存儲了以余弦成分表示的第二載頻信號。正如根據(jù)圖6A至7C上面所述，在這兩個ROM中存儲的信號與在第一和第二ROM241和242中存儲的信號是相同的。
第三平衡調(diào)制器85相應(yīng)一個第四“與”門組合電路851，用于組合從帶通均衡器65輸出的調(diào)制信號和從第三ROM841輸出的第一載波信號;一個第四加法器組合電路852，用于相加第四“與”門組合電路851的輸出;和一個用于臨時存儲第四加法器組合電路852的輸出的第四鎖存器853。第四“與”門組合電路851和第四加法器組合電路852都是用乘法器構(gòu)成。
第四平衡調(diào)制器85相應(yīng)一個第五“與”門組合電路861，用于組合從帶通均衡器65輸出的調(diào)制信號和從第四ROM842輸出的第二載波信號;一個第五加法器組合電路862，用于相加第五“與”門組合電路861的輸出;和一個用于臨時存儲第五加法器組合電路862的輸出的第五鎖存器863。第五“與”門組合電路861和第五加法器組合電路862都是用乘法器構(gòu)成。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的方框圖。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備包括同步信號插入器110，用于插入同步信號到輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中;
同步信號控制器120，用于同步整個系統(tǒng);
復(fù)用器130，用于根據(jù)從同步信號控制器120輸出的同步標(biāo)記信號，有選擇地輸出同步信號插入器110的輸出;
編碼部分140，有一個緩沖器141，用于臨時存儲從復(fù)用器130輸出的數(shù)據(jù)中間并行轉(zhuǎn)移的部分比特;一個卷積編碼器142，用于考慮到編碼增益和比特差錯率時，編碼從復(fù)用器130輸出數(shù)據(jù)中間其余比特的數(shù)據(jù);和一個映象器143，用于通過卷積編碼器142設(shè)置信號點(diǎn)之間的關(guān)系，以便在解碼時，編碼增益變大。
調(diào)制部分150，有第一和第二脈沖整形濾波器151和152，用于限制從映象器143輸出的I和Q信道數(shù)據(jù)的基帶寬度并除去碼間干擾;和一個調(diào)制器153，用于使用ROM表產(chǎn)生載波和使用載波用于正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制映象器143的兩個信道的輸出;
導(dǎo)頻信號混合器160，有一個導(dǎo)頻信號發(fā)生器161，便于與載頻同步解調(diào);和一個第一加法器162，用于相加導(dǎo)頻信號和調(diào)制器153的調(diào)制數(shù)據(jù);
記錄控制器170，有一個數(shù)/模(D/A)變換器171，有于變換第一加法器162的輸出為模擬信號;一個偏置信號發(fā)生器172，這是為了考慮到磁道的非線性特性利用磁化特性曲線的線性部分;和一個第二加法器173，用于把偏置信號發(fā)生器172的偏置信號與D/A變換器171的輸出相加。
磁記錄和重放部分180，該部分有記錄頭181，用于在磁記錄媒體182上作為磁化信號記錄第二加法器173的輸出;和重放頭183，用于重放在磁記錄媒體182上記錄的磁化信號;
重放控制器190，有一個模/數(shù)(A/D)變換器191，用于A/D變換由重放頭183重放的信號;和一個重放均衡器192，用于校正對于重放信號來說由于磁道不同特性產(chǎn)生的相位和信號幅度衰耗;
載波恢復(fù)部分200，該部分有一個帶通濾波器201，用于檢測載有導(dǎo)頻信號的頻帶，該信號來自重放頭183重放的信號;和一個載波再生器202，該再生器由PLL構(gòu)成，用于檢測時鐘信號，該時鐘信號具有與來自帶通濾波器201的輸出的載波信號相同的頻率;
解調(diào)部分210，有一個解調(diào)器211，用于使用重放載波解調(diào)調(diào)制信號為I和Q信道數(shù)據(jù);和第一和第二低通均衡器212和213，用于幅度和相位校正解調(diào)器211的輸出;
同步標(biāo)記檢測器220，用于從來自第一和第二低通均衡器212和213的解調(diào)信號恢復(fù)同步標(biāo)記信號;和維特比解碼器230，有一個分支評價值計(jì)算電路231，用于計(jì)算評價來自第一和第二低通均衡器212和213解調(diào)的I和Q信道數(shù)據(jù)的各個分支的量值;加法器/比較器/選擇器電路232，用于根據(jù)在時間標(biāo)度指示的格圖的各自狀態(tài)比較評價的分支數(shù)值并選擇評價值的最小值;一個狀態(tài)存儲器233，用于存儲加法器/比較器/選擇器電路232的輸出;和一個非跟蹤傳送存儲器234，用于根據(jù)各個狀態(tài)在繼續(xù)存在的支路上解碼信息。
現(xiàn)在參照圖11A至11F來說明圖10所示數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備的工作。
如果把圖11A所示的這種m比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入到同步信號插入器110，根據(jù)圖11B所示的系統(tǒng)時鐘，把同步信號插入到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中，然后以圖11C所示的信號形式輸出被輸入到復(fù)用器130。
利用同步信號插入器110把同步信號加到信號(圖11C)中通過復(fù)用器130作為n比特被輸出，在輸出的比特中，(n-2)比特被并行移到輸入至緩沖器141，而其余的兩比特被輸入到卷積編碼器142。
如圖11D所示，從同步信號插入器110輸出的同步標(biāo)記信號同步到圖11B所示的系統(tǒng)時鐘，并把它輸入到同步信號控制器120，該控制器是一種系統(tǒng)同步電路。
在載有同步信號的間隔期間同步信號控制器120輸出時鐘信號是“低的”，而在有效數(shù)據(jù)間隔期間是“正常的”，如圖11E所示，該時鐘信號輸出到卷積編碼器142。
通過復(fù)用器130輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過卷積編碼器142輸入到映象器143，而如圖11F所示的同步標(biāo)記信號是“低(0)”，而且當(dāng)同步標(biāo)記信號是“高(1)”時，卷積編碼器142不工作。如果“高(1)”狀態(tài)的同步標(biāo)記信號輸入到映象器143的端子S，在信號構(gòu)象圖的原點(diǎn)，該同步信號被映象。
通過映象器143分離為I和Q信道的信號經(jīng)過第一和第二脈沖整形濾波器151和152輸入到調(diào)制器153，它們沒有碼間干擾(ISI)并限制頻帶，能夠適合于磁道的頻帶寬度。
這里，調(diào)制器153的結(jié)構(gòu)和工作與在圖2至7已經(jīng)說明的那些調(diào)制器相同。
輸入到調(diào)制器153的信號用具有系統(tǒng)時鐘(圖11B)同步的載波信號平衡調(diào)制，而且調(diào)制器153的輸出在第一加法器162中被加到導(dǎo)頻信號，其頻率是載波頻率的兩倍，導(dǎo)頻信號在導(dǎo)頻信號發(fā)生器161中產(chǎn)生。
當(dāng)一個信號被解調(diào)時，導(dǎo)頻信號發(fā)生器161是為解調(diào)該信號而需要的一種電路，通過同步載波發(fā)生器202，由再生的導(dǎo)頻信號和同步再生信號解調(diào)該信號。載波發(fā)生器202由鎖相環(huán)(PLL)構(gòu)成。
加入導(dǎo)頻信號的已調(diào)信號通過D/A變換器171變換為模擬信號，在偏置信號發(fā)生器172中產(chǎn)生一個偏置信號，該偏置信號具有三倍于已調(diào)信號的頻率，并把它加入到變換為模擬信號的已調(diào)信號中，以便輸入使用在磁道的磁化特性曲線的線性部分在記錄磁道中記錄該信號。
在記錄磁道上記錄的信號的頻譜示于圖12。
在通過磁記錄媒體182重放的信號中間，由帶通濾波器201檢測導(dǎo)頻信號。載波發(fā)生器202再生與再生信號同步的載波，并且被輸入到解調(diào)器211。
而且，通過磁道(磁記錄媒體)重放的信號通過A/D變換器191變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而且由于信道引起的信號失真通過重放均衡器192被補(bǔ)償，并輸入到解調(diào)器211。該重放均衡器192由磁道的不同特性確定的90°相位校正電路和為了校正信號幅度衰減的幅度校正電路構(gòu)成。
重放均衡器192的輸出乘以由載波再生器202再生的載波，在解調(diào)器211中被解調(diào)。該信號的頻率和相位通過第一和第二低通均衡器212和213被補(bǔ)償，然后再通過維特比解碼器230解碼。
同步標(biāo)記檢測器220根據(jù)檢測來自第一和第二低通均衡器212和213輸出的解調(diào)信號的同步標(biāo)記信號控制維特比解碼器230，根據(jù)設(shè)定非跟蹤傳送存儲器234的值解碼原始數(shù)據(jù)，當(dāng)同步標(biāo)記信號是“高(1)”時不被輸出。
通過分支評價值計(jì)算電路231，計(jì)算輸入到維特比解碼器230的I和Q數(shù)據(jù)，作為各個分支的評價值，并被傳送到加法器/比較器/選擇器電路232和狀態(tài)存儲器233。
分支評價值計(jì)算電路231用輸入數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)計(jì)算評價值，計(jì)算I和Q信道各自的所有值，平方各自的值，相加在信號構(gòu)象圖上具有信號點(diǎn)的I和Q值，并求出它們的平方根。這樣計(jì)算所有的32個信號點(diǎn)。
加法器/比較器/選擇器電路232相加分支評價值計(jì)算電路231和狀態(tài)存儲器233二者的評價值，根據(jù)在格(Trellis)圖上各自的狀態(tài)比較分支評價值，格圖表示以時間標(biāo)度的示于圖16中的狀態(tài)圖，選擇最小的評價值把它再次存儲在狀態(tài)存儲器233中，在各自狀態(tài)的繼續(xù)存在的支路上傳送信息到非跟蹤傳送存儲器234，輸出解碼的最后信號。
換句話說，加法器/比較器/選擇器電路232加當(dāng)前的評價值至支路現(xiàn)存的評價值，選擇最小評價值提取支路選擇信號并更新評價值。
圖13是圖10所示同步信號控制器的詳細(xì)電路圖。
在圖13中，參考標(biāo)號121表示分頻器，122、125和126是D觸發(fā)器，123和124是倒相器，127是“與”門。
參照圖14A至14E說明圖13所示的同步信號控制器的工作。
假定系統(tǒng)的時鐘是Q MHz，通過分頻器以分頻比率Q/n系統(tǒng)時鐘被分頻，分頻的時鐘信號(圖14B所示)被輸入到圖10所示的映象器143，作為時鐘信號并同時輸入到D觸發(fā)器122的時鐘端子CLK，被2分頻，最后輸入作為圖10所示復(fù)用器130的時鐘信號。
倒相器123的輸出還輸入到具有鎖存功能的D觸發(fā)器125的輸入端D和D觸發(fā)器126的時鐘端子CLK。
圖14A所示的同步標(biāo)記信號通過倒相器124輸入到D觸發(fā)器125的啟動端子/G并還輸入到D觸發(fā)器126的輸入端D。
D觸發(fā)器125的輸出(圖14C所示)被輸入作為圖10所示卷積編碼器142的時鐘信號，圖14D所示的D觸發(fā)器126的倒相輸出/Q通過“與”門與圖14A所示同步標(biāo)記信號邏輯地相乘，并且圖14E所示的輸出信號輸入到圖10所示映象器143的啟動端S。
系統(tǒng)時鐘還輸入作為調(diào)制器153和圖10所示導(dǎo)頻信號發(fā)生器161的地址時鐘。
同時，當(dāng)圖14A所示的同步標(biāo)記信號是“1”時，卷積編碼器152不工作。當(dāng)同步標(biāo)記信號是“0”時，輸入到卷積編碼器142的2比特?cái)?shù)據(jù)被編碼為3比特輸出。圖15示出了卷積編碼器142的詳細(xì)電路圖。
在圖15中，標(biāo)號241至245是D觸發(fā)器，246至248是“異或”門。
參照圖16至18將說明圖15的工作。
從D觸發(fā)器125輸出的時鐘信號(圖14C所示)被輸入到D觸發(fā)器241至245的時鐘端CLK。
從復(fù)用器130輸出的2比特?cái)?shù)據(jù)輸入到D觸發(fā)器241和245的輸入端。
D觸發(fā)器241的輸出輸入到D觸發(fā)器242的輸入端D和XOR247的第一輸入端，并且D觸發(fā)器242的輸出輸入到XOR246的第一輸入端和XOR248的第一輸入端。
D觸發(fā)器243的輸出輸入到D觸發(fā)器244的輸入端D，XOR246的第二輸入端和XOR248的第四輸入端，并且D觸發(fā)器244的輸出輸入到D觸發(fā)器245的輸入端D和XOR247的第三輸入端。D觸發(fā)器245的輸出輸入到XOR247的第二輸入端和XOR248的第三輸入端。XOR246的輸出變?yōu)樽畹途幋a比特，XOR247的輸出變?yōu)楦弑忍睾蚗OR248的輸出變?yōu)樽罡弑忍亍?br> 根據(jù)圖15所示卷積編碼器的現(xiàn)在狀態(tài)和下一個狀態(tài)，輸入和輸出的邏輯狀態(tài)如下
卷積編碼器142被設(shè)計(jì)成那種沒有差錯無限的擴(kuò)展的失敗現(xiàn)象，而且在解碼時降低差錯率。
通過卷積編碼器142輸出的n+1比特在圖16所示的信號構(gòu)象中被映象，通過I和Q信道輸出。
在圖16中的原點(diǎn)同步數(shù)據(jù)被映象。當(dāng)由同步信號控制器120不通過卷積編碼器142輸入的同步標(biāo)記信號是“1”時，在原點(diǎn)同步數(shù)據(jù)被映象，這里同步信號受差錯較小的影響，便于檢測來自同步標(biāo)記信號檢測器220的同步標(biāo)記信號。
在圖16所示的信號構(gòu)象中，信號被映象，以便以這樣的方法增加編碼增益，即根據(jù)圖17的狀態(tài)圖，在編碼的信號中間，并行移位部分被設(shè)置隔開得最遠(yuǎn)而相同狀態(tài)的移位信號被設(shè)置隔開得遠(yuǎn)。
隔開為8種設(shè)置的各個設(shè)置如下C0=
,C1=
,C2=
,C3=
,C4=
,C5=
,C6=
,C7=
圖18表示當(dāng)映象器是用ROM構(gòu)成時ROM表的結(jié)構(gòu)。
圖19是圖10所示同步標(biāo)記檢測器的詳細(xì)電路圖。
在圖19中，數(shù)字221和222是第一和第二比較器，223是移位寄存器，224是計(jì)數(shù)器，225是D觸發(fā)器，A1至A5是“與”門，N1是“或非”門，OR1和OR2是“或”門。
其次，將說明圖19所示的同步標(biāo)記檢測器的工作。
參見圖19，通過圖10所示的第一和第二低通均衡器212和213輸出的I和Q信道數(shù)據(jù)由比較器221和222與特定同步格式數(shù)據(jù)比較，比較的數(shù)據(jù)在第一“與”門A1中邏輯地相乘，被輸入到移位寄存器223。具有預(yù)定同步標(biāo)記參考值的同步格式數(shù)據(jù)是“0000”，因?yàn)樵谠c(diǎn)它們被映象。
在第二和第三“與”門A2的A3中檢測移位寄存器的“1111”，“1101”或“1011”的值，并通過“或”門OR1和“或非”門NOR1輸入到計(jì)數(shù)器的負(fù)載端口/LOAD。
如果信號輸入到計(jì)數(shù)器224的負(fù)載端口/LOAD，計(jì)數(shù)器224對時鐘脈沖數(shù)計(jì)數(shù)，重復(fù)同步標(biāo)記信號。如果計(jì)數(shù)的值是相應(yīng)于在同步標(biāo)記信號開始和結(jié)束的“高”間隔的那一點(diǎn)的數(shù)據(jù)，則它們通過第四和第五“與”門A4和A5和第二“或”門OR2輸入到D觸發(fā)器225的時鐘，并從D觸發(fā)器225輸出同步標(biāo)記信號。與同步標(biāo)記信號頻率那樣多的計(jì)數(shù)信號與由比較器221和222通過“或非”門NOR的比較信號進(jìn)行負(fù)的邏輯相加，并加載到負(fù)載端口/LOAD。該同步標(biāo)記信號輸入到維特比解碼器400。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字磁記錄和重放設(shè)備，通過采用多值數(shù)字調(diào)制方法，增加頻率利用效率(該方法在通信領(lǐng)域已使用)，重放數(shù)據(jù)的低差錯率，便具有高的記錄效率，無需增加記錄磁道，改進(jìn)記錄的比特帶率，因此能夠以高密度記錄。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備包括編碼裝置，用于變換輸入的數(shù)字信號為多值數(shù)字信號；調(diào)制裝置，用于根據(jù)載頻信號正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制所述多值數(shù)字信號；導(dǎo)頻信號混合裝置，用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號并把該導(dǎo)頻信號與所述調(diào)制信號相加；記錄控制裝置，用于從與所述導(dǎo)頻信號混合的調(diào)制信號中形成適于磁記錄媒體的磁化信號；重放控制裝置，用于從在所述磁記錄媒體中重放的磁化信號中輸出數(shù)字信號，校正在傳輸系統(tǒng)中所產(chǎn)生的信號失真和惡化；載波恢復(fù)裝置，用于在從所述重放磁化信號檢測導(dǎo)頻信號之后產(chǎn)生具有載波信號頻率的時鐘信號；解調(diào)裝置，用于根據(jù)從所述載波恢復(fù)裝置恢復(fù)的載頻信號解調(diào)從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號；和解碼裝置，用于通過維特比解碼來自所述解調(diào)裝置輸出的卷積編碼數(shù)據(jù)輸出原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號記錄和重放設(shè)備，進(jìn)一步包括噪聲消除裝置，用于限制頻帶和降低時鐘頻率，改進(jìn)所述解調(diào)裝置輸出的信號/噪聲比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號記錄和重放設(shè)備，其中所述調(diào)制裝置包括第一ROM，在該ROM中存儲以正弦成分表示的第一載頻信號;第二ROM，在該ROM中存儲以余弦成分表示的第二載頻信號;第一乘法器，用于把來自所述第一ROM的輸出的第一載頻信號與來自所述編碼裝置輸出的同相(I)信道數(shù)據(jù)相乘;第二乘法器，用于把來自所述第二ROM的輸出的第二載頻信號與來自所述編碼裝置輸出的正交相(Q)信道數(shù)據(jù)相乘;第一加法器，用于相加所述第一和第二乘法器的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述調(diào)制裝置包括第一和第二脈沖整形濾波器，用于對從所述編碼裝置輸出的I和Q信道數(shù)據(jù)的波形整形和頻帶限制;第一載頻信號發(fā)生器，該發(fā)生器具有第一ROM，其內(nèi)存儲以正弦成分表示的第一載頻信號，和第二ROM，其內(nèi)存儲以余弦成分表示的第二載頻信號;第一平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第一“與”門組合電路，用于把從所述編碼裝置輸出的I信道數(shù)據(jù)與從上述第一ROM輸出的第一載頻信號相組合;一個第一加法器組合電路，用于相加第一“與”門組合電路的輸出;和一個第一鎖存器，用于臨時存儲第一加法器組合電路的輸出;第二平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第二“與”門組合電路，用于把從所述編碼裝置輸出的Q信道數(shù)據(jù)與從所述第二ROM輸出的第二載頻信號相組合;一個第二加法器組合電路，用于相加第二“與”門組合電路的輸出;和一個第二鎖存器，用于臨時存儲第二加法器組合電路的輸出;第一加法器，該加法器有一個第三加法器組合電路，用于相加所述第一和第二鎖存器的輸出，即I信道的調(diào)制信號和Q信道的調(diào)制信號相加;和一個第三鎖存器，用于臨時存儲所述第三加法器組合電路輸出的正交幅度調(diào)制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述導(dǎo)頻信號混合裝置包括導(dǎo)頻信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生具有載頻信號頻率的預(yù)定倍數(shù)的導(dǎo)頻信號;和第二加法器，用于把導(dǎo)頻信號與所述調(diào)制裝置的調(diào)制數(shù)據(jù)相加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述記錄控制裝置包括數(shù)/模(D/A)變換器，用于變換所述導(dǎo)頻信號混合裝置的輸出為模擬信號;記錄放大器，用于放大所述D/A變換器的輸出;偏置信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生偏置信號;和第三加法器，用于把該偏置信號與所述記錄放大器的輸出相加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述重放控制裝置包括重放放大器，用于放大從所述磁記錄媒體重放的磁化信號;相移器，用于移位所述再生放大器輸出的相位，以便補(bǔ)償在記錄時由磁道不同特性產(chǎn)生的相位移;低通濾波器，用于濾波所述移相器輸出的重放信號;模/數(shù)(A/D)變換器，用于變換所述低通濾波器的輸出為數(shù)字信號形式;和帶通均衡器，用于根據(jù)接收的所述A/D變換器的輸出校正在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號失真和惡化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述載波恢復(fù)裝置包括帶通濾波器，用于檢測從所述重放控制裝置輸出的導(dǎo)頻信號;和鎖相環(huán)(PLL)，用于產(chǎn)生具有相應(yīng)于所述帶通濾波器輸出的載頻信號頻率的時鐘信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述解調(diào)裝置包括第三ROM，用于根據(jù)相應(yīng)于所述恢復(fù)的載頻信號的時鐘，從第三ROM中讀取以正弦成分表示的第一載頻信號;第四ROM，用于根據(jù)相應(yīng)于所述恢復(fù)的載頻信號的時鐘，從第四ROM中讀取以余弦成分表示的第二載頻信號;第三乘法器，用于把從重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第三ROM輸出的第一載頻信號相乘;第四乘法器，用于把從重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第四ROM輸出的第二載頻信號相乘;和第四加法器，用于相加所述第三和第四乘法器的輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述解調(diào)裝置包括第二載頻信號發(fā)生器，該發(fā)生器有一個第三ROM，根據(jù)相應(yīng)所述恢復(fù)的載頻信號的時鐘，從第三ROM中讀取以正弦成分表示的第一載頻信號，和一個第四ROM，根據(jù)相應(yīng)所述恢復(fù)的載頻信號的時鐘，從第四ROM中讀取以余弦成分表示的第二載頻信號;第三平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第四“與”門組合電路，用于把從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第三ROM輸出的第一載頻信號相組合;一個第四加法器組合電路，用于相加第四“與”門組合電路的輸出;和一個第四鎖存器，用于臨時存儲第四加法器組合電路的輸出;第四平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第五“與”門組合電路，用于把從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第四ROM輸出的第二載頻信號相組合;一個第五加法器組合電路，用于相加第五“與”門組合電路的輸出;和一個第五鎖存器，用于臨時存儲第五加法器組合電路的輸出;第一和第二匹配濾波器，用于限制所述第三和第四平衡調(diào)制器的輸出頻帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述噪聲消除裝置包括第一和第二抽取器，用于降低時鐘頻率，改進(jìn)第一和第二匹配濾波器輸出的信號/噪聲(S/N)比;第一和第二基帶均衡器，用于補(bǔ)償所述第一和第二抽取器的輸出信號;和第三和第四抽取器，用于再抽取所述第一和第二基帶均衡器的輸出，以便降低時鐘頻率。
12.一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備調(diào)制輸入信號，在磁記錄媒體上記錄調(diào)制信號，讀取在那里記錄的信號并解調(diào)它為原始信號，上述數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備包括編碼裝置，用于變換輸入數(shù)字信號為多值數(shù)字信號;調(diào)制裝置，用于根據(jù)載頻信號正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制所述多值數(shù)字信號;導(dǎo)頻信號混合裝置，用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號并把該導(dǎo)頻信號與所述調(diào)制信號相加;數(shù)/模(D/A)變換裝置，用于變換與上述導(dǎo)頻信號相混合的調(diào)制信號為模擬信號;偏置信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生一個偏置信號，偏置信號具有的頻率大于載波信號頻率的預(yù)定倍數(shù)，以便使用磁道的磁化特性曲線的線性部分進(jìn)行記錄，把產(chǎn)生的偏置信號與上述D/A變換裝置的輸出相組合并發(fā)送該結(jié)果到所述磁記錄媒體;模/數(shù)(A/D)變換裝置，用于在校正在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號失真和信號的惡化之后，從所述磁記錄媒體重放的模擬磁化信號輸出的信號變換為數(shù)字信號;載波恢復(fù)裝置，用于在檢測來自所述重放磁化信號的導(dǎo)頻信號之后產(chǎn)生具有載頻信號頻率的時鐘信號;解調(diào)裝置，用于根據(jù)從所述載波恢復(fù)裝置恢復(fù)的載頻信號解調(diào)從所述A/D變換裝置輸出的調(diào)制信號;噪聲消除裝置，用于限制頻帶和降低時鐘頻率，以便改進(jìn)所述解調(diào)裝置輸出的信號/噪聲比;和解碼裝置，用于通過維特比解碼所述噪聲消除裝置輸出的卷積編碼數(shù)輸出原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
13.一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，包括同步信號插入裝置，用于插入同步信號到輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中和輸出同步標(biāo)記信號;編碼裝置，用于變換從所述同步信號插入裝置輸出的數(shù)字信號為多值數(shù)字信號;同步信號控制裝置，用于根據(jù)接收的所述同步標(biāo)記信號控制所述編碼裝置的編碼;調(diào)制裝置，用于根據(jù)載頻信號正交幅度調(diào)制和相移鍵控調(diào)制所述多值數(shù)字信號;導(dǎo)頻信號混合裝置，用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號和把該導(dǎo)頻信號與所述調(diào)制信號相加;記錄控制裝置，用于使與所述導(dǎo)頻信號混合的調(diào)制信號成為適合于磁記錄媒體的磁化信號;重放控制裝置，用于作為數(shù)字信號，輸出所述重放的磁化信號，校正在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號失真和惡化;載波恢復(fù)裝置，用于在檢測來自所述重放磁化信號的導(dǎo)頻信號之后產(chǎn)生具有載頻信號頻率的時鐘信號;解調(diào)裝置，用于根據(jù)從所述載波恢復(fù)裝置恢復(fù)的載頻信號解調(diào)從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號;同步標(biāo)記檢測裝置，用于從所述解調(diào)信號中恢復(fù)同步標(biāo)記信號;和解碼裝置，用于根據(jù)所述同步標(biāo)記信號由維特比解碼所述解調(diào)裝置輸出的卷積編碼數(shù)據(jù)輸出原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述編碼裝置包括緩沖器，用于臨時地存儲從所述同步信號插入裝置輸出的數(shù)據(jù)中間的部分比特;卷積編碼器，在編碼器中要從所述同步信號插入裝置輸出的數(shù)據(jù)來考慮編碼增益和比特差錯率;和映象器，該映象器通過所述卷積編碼器設(shè)置各信號點(diǎn)之間的關(guān)系，以便在解碼時編碼增益變大。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，進(jìn)一步包括選擇裝置，用于有選擇地輸出來自所述同步信號插入裝置輸出的信號的部分比特到所述映象器，而其余的比特到所述卷積編碼器，以便被并行移位。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述同步標(biāo)記信號是在“激勵”電平期間，所述映象器在信號構(gòu)象圖信號的原點(diǎn)映象從所述同步信號插入裝置輸出的同步信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其特征在于，所述映象器是由ROM構(gòu)成，而且在該信號構(gòu)象中，所述卷積編碼的信號中并行移位被設(shè)置隔離最遠(yuǎn)而以相同狀態(tài)的移位信號被設(shè)置遠(yuǎn)隔離。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述調(diào)制裝置包括第一ROM，在該ROM中存儲以正弦成分表示的第一載頻信號;第二ROM，在該ROM中存儲以余弦成分表示的第二載頻信號;第一乘法器，用于把從所述編碼裝置輸出的I信道數(shù)據(jù)與從所述第一ROM輸出的第一載頻信號相乘;第二乘法器，用于把從所述編碼裝置輸出的Q信道數(shù)據(jù)與從所述第二ROM輸出的第二載頻信號相乘;和第一加法器，用于相加所述第一和第二乘法器的輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述調(diào)制裝置包括第一和第二脈沖整形濾波器，用于脈沖整形從所述映象器輸出的I和Q信道數(shù)據(jù)和限制頻帶;載頻信號發(fā)生器，該發(fā)生器有一個第一ROM，在其內(nèi)存儲以正弦成分表示的第一載頻信號，和一個第二ROM，在其內(nèi)存儲以余弦成分表示的第二載頻信號;第一平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第一“與”門組合電路，用于把從所述編碼裝置輸出的Q信道數(shù)據(jù)與從所述第二ROM輸出的第二載頻信號相組合;一個第二加法器組合電路，用于相加第二“與”門組合電路的輸出;和一個第一鎖存器，用于臨時存儲第一加法器組合電路的輸出;第二平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第二“與”門組合電路，用于把從所述編碼裝置輸出的I信道數(shù)據(jù)與從所述第二ROM輸出的第二載頻信號相組合;一個第二加法器組合電路，用于相加第二“與”門組合電路的輸出;和一個第二鎖存器，用于臨時存儲第二加法器組合電路的輸出;第一加法器，該加法器有一個第三加法器組合電路，用于相加所述第一和第二鎖存器的輸出，即是I信道的調(diào)制信號和Q信道的調(diào)制信號相加;和一個第三鎖存器，用于臨時存儲所述第三加法器組合電路輸出的正交幅度調(diào)制信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述同步信號控制裝置包括分頻器，用于以預(yù)定數(shù)目分頻系統(tǒng)的時鐘，和輸入分頻時鐘作為映象器的時鐘信號;第一延遲單元用于再分頻所述分頻器的輸出和輸出所述選擇裝置的時鐘信號;第二延遲單元用于根據(jù)接收的所述分頻器的輸出，輸出所述卷積編碼器的時鐘信號，作為其輸入并接收所述同步標(biāo)記信號作為啟動信號;第三延遲單元，用于根據(jù)一個時鐘部分延遲上述同步標(biāo)記信號;和邏輯單元，用于把所述同步標(biāo)記信號與所述第三延遲單元的輸出邏輯相乘，并將該結(jié)果輸出到所述映象器的啟動端。
21.根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述導(dǎo)頻信號混合裝置包括導(dǎo)頻信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號，該導(dǎo)頻信號便于與載頻同步地解調(diào);和第二加法器，用于把所述導(dǎo)頻信號與所述調(diào)制器的調(diào)制信號相加。
22.根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述記錄控制裝置包括數(shù)/模(D/A)變換器，用于變換所述導(dǎo)頻信號混合裝置的輸出為模擬信號;偏置信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生偏置信號，以便考慮磁道的非線性特性，使用磁化特性曲線的線性部分;和第三加法器，用于把所述D/A變換器的輸出與所述偏置信號發(fā)生器的偏置信號相加。
23.根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述重放控制裝置包括模/數(shù)(A/D)變換器，用于A/D變換從所述磁記錄媒體重放的信號;和重放均衡器，用于校正由于磁道不同特性對重放信號產(chǎn)生的相位和信號的幅度衰減。
24.根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述載波恢復(fù)裝置包括帶通濾波器，用于從所述重放磁化信號中檢測加載導(dǎo)頻信號的頻帶;和載波再生器，該再生器有一個鎖相環(huán)(PLL)，用于檢測具有與所述帶通濾波器輸出的載波信號相同頻率的時鐘信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述解調(diào)裝置包括第三ROM，用于根據(jù)相應(yīng)于所述恢復(fù)的載頻信號的時鐘，從該第三ROM讀取以正弦成分表示的第一載頻信號;第四ROM，用于根據(jù)相應(yīng)于所述恢復(fù)的載頻信號的時鐘，從該第四ROM讀取以余弦成分表示的第二載頻信號;第三乘法器，用于把從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第三ROM輸出的第一載頻信號相乘;第四乘法器，用于把從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第四ROM輸出的第二載頻信號相乘;第四加法器，用于相加所述第三和第四乘法器的輸出。
26.根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述解調(diào)裝置包括第二載波信號發(fā)生器，該發(fā)生器有一個第三ROM，根據(jù)相應(yīng)于所述恢復(fù)載頻信號的時鐘從該第三ROM讀取以正弦成分表示的第一載頻信號，和一個第四ROM，根據(jù)相應(yīng)于所述恢復(fù)載頻信號的時鐘從該第四ROM讀取以余弦成分表示的第二載頻信號;第三平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第四“與”門組合電路，用于把從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第三ROM輸出的第一載頻信號相組合;一個第四加法器組合電路，用于相加第四“與”門組合電路的輸出;和一個第四鎖存器，用于臨時存儲第四加法器組合電路的輸出;第四平衡調(diào)制器，該調(diào)制器有一個第五“與”門組合電路，用于把從所述重放控制裝置輸出的調(diào)制信號與從所述第四ROM輸出的第二載頻信號相組合;一個第五加法器組合電路，用于相加第五“與”門組合電路的輸出;和一個第五鎖存器，用于臨時存儲第五加法器組合電路的輸出;第一和第二低通均衡器，用于校正所述第三和第四平衡調(diào)制器輸出頻帶的幅度和相位。
27.根據(jù)要求26的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述同步標(biāo)記檢測裝置包括比較裝置，用于把通過所述第一和和二低通均衡器輸出的I和Q信道數(shù)據(jù)與是預(yù)定同步標(biāo)記參考值的特定同步格式數(shù)據(jù)比較;檢測裝置，用于檢測加載的同步信號的特定數(shù)據(jù)和從所述比較值中檢測鄰近預(yù)定數(shù)的數(shù)據(jù);和計(jì)算裝置，用于對同步標(biāo)記信號期間計(jì)算同步標(biāo)記信號;檢測同步標(biāo)記信號的激勵狀態(tài)的開始和結(jié)束點(diǎn);以及輸出同步標(biāo)記信號。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其中所述解碼裝置包括分支評價值計(jì)算電路，用于對來自所述第一和第二低通均衡器的解調(diào)的I和Q信道數(shù)據(jù)的各分支計(jì)算評價值;加法器/比較器/選擇器電路，用于根據(jù)以時間標(biāo)度指示的格圖上各個狀態(tài)比較分支評價值;和選擇最小的評價值;狀態(tài)存儲器，用于存儲所述加法器/比較器/選擇器電路的輸出;和非跟蹤傳送存儲器，用于根據(jù)從所述加法器/比較器/選擇器電路的各個狀態(tài)解碼在繼續(xù)存在支路上的信息。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，其特征在于，根據(jù)從所述同步標(biāo)記檢測裝置檢測的同步標(biāo)記信號，控制所述解碼裝置和以這樣的方式解碼原始數(shù)據(jù)，即當(dāng)同步標(biāo)記信號是“激勵”電平時，所述非跟蹤支路存儲器不輸出。
30.一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，該設(shè)備調(diào)制輸入信號，在磁記錄媒體上記錄，讀取其記錄的信號并解調(diào)讀取的信號為原始信號，所述數(shù)據(jù)信號磁記錄和重放設(shè)備包括同步信號插入裝置，用于插入同步信號到輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中，和輸出同步標(biāo)記信號;編碼裝置，用于通過所述同步信號插入裝置變換輸出的數(shù)字信號為多值數(shù)字信號;同步信號控制裝置，用于通過接收所述同步標(biāo)記信號控制所述編碼裝置的編碼;調(diào)制裝置，用于根據(jù)載頻信號正交幅度調(diào)制和相移鍵控制來自所述編碼裝置的所述多值數(shù)字信號;導(dǎo)頻信號混合裝置，用于產(chǎn)生導(dǎo)頻信號和把導(dǎo)頻信號加到所述調(diào)制信號;數(shù)/模(D/A)變換裝置，用于變換混合有所述導(dǎo)頻信號的調(diào)制信號為模擬信號;偏置信號產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生偏置信號，該偏置信號的頻率大于載頻信號頻率的預(yù)定倍數(shù)，以便使用磁道磁化特性曲線的線性部分進(jìn)行記錄;把產(chǎn)生的偏置信號與所述D/A變換裝置的輸出相組合并發(fā)送該結(jié)果到所述磁記錄媒體;模/數(shù)(A/D)變換裝置，用于通過校正在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號失真和惡化以數(shù)字信號形式輸出從所述磁記錄媒體重放的模擬磁化信號;載波恢復(fù)裝置，用于通過檢測來自所述重放磁化信號的導(dǎo)頻信號，產(chǎn)生具有載頻信號頻率的時鐘信號;解調(diào)裝置，用于根據(jù)從所述載波恢復(fù)裝置恢復(fù)的載波信號，解調(diào)從所述模/數(shù)變換裝置輸出的調(diào)制信號;同步標(biāo)記檢測裝置，用于從所述解調(diào)信號恢復(fù)同步標(biāo)記信號;和解碼裝置，用于根據(jù)所述同步標(biāo)記信號，通過維特比解碼從所述解調(diào)裝置輸出的卷積編碼數(shù)據(jù)，輸出原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
全文摘要
一種數(shù)字信號磁記錄和重放設(shè)備，包括編碼部分，調(diào)制部分，導(dǎo)頻信號混合器，記錄控制器，重放控制器，載波恢復(fù)部分，解調(diào)部分，和解碼部分。通過采用多值數(shù)字調(diào)制法提高了頻率利用率，有利于以高密度記錄。其特征在于整個信號處理是數(shù)字的處理。
文檔編號H04N5/92GK1099183SQ9410194
公開日1995年2月22日 申請日期1994年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月27日
發(fā)明者樸參龍, 張龍德 申請人:三星電子株式會社