DE2847801A1 - Digitales einspur-nf-aufzeichnungsgeraet und schaltung mit fehlerkorrektur zur verwendung in diesem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Geräte zur Verarbeitung von Analogsignalen wie solchen im NF-Bereich zu digitalen Signalen, die geeignet sind zur Aufzeichnung auf einen Aufzeichnungsträger wie bspw. ein Magnetband. Insbesondere betrifft sie derartige Systeme mit Fehlerkorrektur bei der Wiedergabe solcher digitalisierter Signale und deren Umwandlung in das analoge NF-Ausgangssignal.

Die professionelle NF-Aufzeichnungstechnik beginnt dort, wo NF-Analogsignale in einer Anzahl von Spuren - bspw. 4, 8 oder 16 Spuren auf ein Mutterband aufgezeichnet werden, man dieses Mutterband dann mit anderen Mutterbändern zum Einblenden von anderen Tönen mischt und die gemischten Mutterbänder dann weiter zu Bändern mit nur einem monauralen Kanal, zwei Stereokanälen oder vier Quadrophoniekanälen mischt. Diese Bänder dienen dann als Grundlage für die Herstellung von sowohl

Schallplatten als auch bespielten Bändern, so daß Defekte oder Mängel in den Analogsignalen auch in den nachfolgend hergestellten Mutter- und anderen Bändern vorliegen und Teil sämtlicher hergestellten Kopien werden. Um viele solcher Mängel wesentlich zu reduzieren, wenn nicht vollständig zu eliminieren, wird derzeit unter den professionellen Anwendern dieser Technik die Übernahme digitaler Aufzeichnungsgeräte beabsichtigt, wie sie auf den Gebieten der Instrumentation und der Computer-Datentechnik für NF-Anwendungen bereits allgemein eingesetzt werden. Bei solchen Aufzeichnungsgeräten (wie bspw. dem in der US-PS 3.786.201 vorgeschlagenen) werden die Analogsignale periodisch abgetastet und die Abtastwerte jeweils zu einem digitalen Wort umgewandelt. Da die Signal/Band-Schnittstelle nur das feinstrukturierte digitalisierte Signal, nicht dessen numerischen Inhalt an sich beeinflußt, bleibt die Integrität des digitalisierten NF-Signals erhalten und man braucht keine Beeinträchtigung der Güte der aufgezeichneten Tonsignale auch bei wiederholtem Umspielen, Mischen oder dergl. hinzunehmen. Die typische Abnahme der Amplitude oder die Verlängerung der Impulsanstiegzeit usw. der digitalen Impulse lassen sich nach herkömmlichen Signalverarbeitungsverfahren ausgleichen.

Obgleich derartige digitale NF-Aufzeichnungsgeräte an sich sehr wünschenswert sind, haben sie sich in der professionellen Aufzeichnungstechnik noch nicht durchgesetzt. Vermutlich ist der Grund mindestens zum Teil, daß Fehler im digitalisierten Signal bspw. infolge von Defekten im Aufzeichnungsträger - wie die bekannten Aussetzer ("drop outs") - auftreten können. Anstatt nur einen augenblicklichen Verlust des NF-Signals wie bei herkömmlichen Analog-NF-Aufzeichnungsgeräten zu bewirken, kann der Ausfall eines digitalen Bits, wenn er im ungünstigsten Zeitpunkt auftritt, zu einem vollständigen Verlust der Synchronisierung führen, so daß sämtliche folgende Teile des digitalen Signals bedeutungslos werden. Um diesen Totalverlust zu verhindern, ist es üblich, die digitalisierten Datenworte zu aus einer Anzahl von Bits gebildeten Blöcken zusammenzufassen, die man jeweils mit einem Synchronisierwort markiert. Auch diese Systeme verhindern den Verlust von Daten innerhalb eines gegebenen Blocks nicht; auch in diesem Fall erfolgt eine unerwünschte Verschiebung des Ausgangspegels oder es treten andere Störgeräusche auf; gleichzeitig muß man den Verlust der beabsichtigten Töne in Kauf nehmen.

Um diesen Verlust von Computer- oder anderen Datenverarbeitungsinformationen zu verhindern, hat man Systeme zur Ermittlung von Fehlern in einem Wiedergabesignal und zur Korrektur der so ermittelten Fehler entwickelt. Typischerweise ermöglichen solche Datenverarbeitungsgeräte eine Fehlerkorrektur durch die Übermittlung redundanter Information, die man rückgewinnt und wiedergibt, falls in einer Hauptspur ein Fehler erfaßt wird.

Im einfachsten Fall weisen solche Systeme zwei (oder mehr) vollständig redundante Datenspuren auf, die die gleiche Information enthalten. Insbesondere kann man die Daten in den beiden Spuren räumlich entlang dem Band versetzt anordnen, so daß bei einem einzelnen Fehler, der beide Spuren erfaßt, nicht der gleiche Teil des Signals verloren geht. Während solche vollständig redundanten Systeme technisch möglich sind, erfordern sie offensichtlich den doppelten Raum auf dem Aufzeichnungsträger, der ansonsten gebraucht werden würde. Man hat auch kompliziertere Aufzeichnungsgeräte entwickelt, in denen Fehlererkennungskodes erzeugt und gemeinsam mit den digitalen Daten aufgezeichnet werden. Wird ein Fehler entdeckt, werden die Korrekturkodes dekodiert, um einen korrigierten Datenteil zu erzeugen, der den fehlerhaften Daten entspricht. Derartige Systeme benutzen im allgemeinen ebenfalls mehrere Spuren, von denen eine oder mehrere ausschließlich zur Aufzeichnung des Fehlerkorrekturkodes (ECC) dienen. - vergl. die US-PS 3.745.528. In dieser Patentschrift liefert die Fehlerkorrektur (auf einen fehlerhaften Datenblock weisende) Zeiger, die erzeugt werden, indem man die Güte des Wiedergabesignals bestimmt - d.h. die Wellenform insgesamt, usw.

Nicht alle Daten - oder Aufzeichnungssysteme lassen sich jedoch zur Mehrspuraufzeichnung einrichten. Insbesondere, um eine Kompatibilität zu bereits eingesetzten Aufzeichnungssystemen zu gewährleisten, ist ein digitalisiertes Einspur-NF-Aufzeichnungsgerät erwünscht, in dem ebenfalls eine Fehlerkorrektur stattfindet. Die US-PS 3.913.068 offenbart ein Einspurgerät dieser Art, dessen Datenformat Fehlerprüfkodes am Ende eines Datenblocks enthält. Dabei werden externe Indikatoren erfaßt, um die Notwendigkeit einer Fehlerkorrektur anzuzeigen.

Im Gegensatz zu den oben erörterten Systemen richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Schaltung zur Verarbeitung von KF-Signalen derart, daß diese digitalisiert und in einer einzigen Spur auf einen geeigneten Aufzeichnungsträger aufgespielt werden. Diese Schaltung enthält eine Fehlerkorrektur, nach der korrigierte Daten in Blöcken anstelle von fehlerhaften Daten rekonstruiert werden können, ohne daß man extern erzeugte Fehlerzeiger braucht. Die Schaltung nach der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für die Verwendung in einem digitalen NF-Aufzeichnungsgerät, bei dem sowohl ein Aufzeichnungs- als auch ein Wiedergabeteil vorliegen.

Die Schaltung enthält Mittel wie bspw. einen Analog/Digital-Wandler, um ein analoges NF-Eingangssignal in ein entsprechendes digitalisiertes NF-Signal zu verwandeln, sowie Kodiermittel, um das digitalisierte NF-Signal zu einem serialisierten Signal aufzuteilen, das eine Folge von Blöcken enthält, die zur Aufzeichnung auf den Aufzeichnungsträger geeignet sind. Jeder

Block weist dabei eine vorgewählte Anzahl von Datenworten, eine vorgewählte Anzahl von Paritätsworten, ein Fehlerprüfwort entsprechend dem jeweiligen Block sowie ein den Blockort definierendes Synchronisierwort auf. Die Kodiermittel enthält Mittel, um die Paritätsworte jedes Blocks nach einer Exklusivverknüpfung der Datenwörter aus mindestens zwei anderen Blöcken zu erzeugen, die nach dem Ausdruck vorgewählt werden, in dem

In diesen Ausdrücken sind K, j, k, m und n allesamt ganzzahlig und sind m und n nicht untereinander gleich oder gleich null. Die so kodierten Paritätswörter ermöglichen es, jeden falsch wiedergegebenen Block zu ermitteln. Mit der Schaltung ist es weiterhin möglich, korrekte Daten aus dem fehlerhaften Block aus den Datenworten mindestens eines der vorgewählten Blöcke in Kombination mit den ursprünglich aus den Datenworten des fehlerhaften Blocks erzeugten Paritätsworten zu rekonstruieren und die korrigierten Datenworte anstelle der Datenworte des fehlerhaft wiedergegebenen Blocks in ein serialisiertes Wiedergabesignal einzusetzen.

Vorzugsweise wählt man die vorgewählten Blöcke ihrerseits so, daß sie Datenwörter enthalten, die von den Datenworten der gegebenen Blöcke einen unterschiedlichen vorbestimmten räumlichen Abstand haben, so daß die Zeitintervalle ausreichend lang sind, um eine ausreichende Trennung des gegebenen von den vorgewählten Blöcken zu gewährleisten. Auf diese Weise hält man die Wahrscheinlichkeit gering, daß ein einziger Defekt in dem Aufzeichnungsträger, auf dem das digitalisierte Signal aufgezeichnet werden soll, zu einem Verlust sowohl des dem gegebenen Block als auch der den vorgewählten Blöcken entsprechenden Signale führt.

Die Kodiereinrichtung des Aufzeichnungsteils enthält vorzugsweise Mittel, um eine Folge von Blöcken zu erzeugen, in der jeder Block eine gewählte Anzahl von Daten- und Paritätsworten enthält. Erwünschterweise wird dabei jedes Paritätswort zu zwei Komponenten aufgeteilt, die in einem gegebenen Block
<NichtLesbar>
jeweils unmittelbar hinter einem Datenwort angeordnet werden. Weiterhin weist die die Paritätswörter erzeugende Einrichtung vorzugsweise Mittel auf, um die Paritätswörter aus einem gegebenen Block aus den Datenworten an mindestens zwei vorbestimmten räumlichen Orten innerhalb unterschiedlicher vorgewählter Blöcke zu erzeugen, die jeweils ein anderes Vielfaches N von Blöcken von dem gegebenen Block entfernt sind.

Bspw. hat erwünschterweise jeder Block sechzehn Datenwörter von je sechzehn Bits sowie acht Paritätsworte von je sechzehn Bits. Jedes 16-Bit-Datenwort entspricht der Amplitude des entsprechenden analogen NF-Eingangssignal während eines Abtastintervalls, das kürzer als des der höchsten aufzuzeichnenden Frequenz entsprechend gewählt wird. Bspw. hat eine obere Frequenz von 20 kHz eine Periode von 50µs; entsprechend wählt man wünschenswerterweise eine Abtastperiode von 20 µs. Jedes 16-Bit-Paritätswort wird zu zwei 8-Bit-Teilen aufgeteilt, die jeweils nach einem Datenwort eingefügt werden.

Die Paritätswörter werden vorzugsweise aus Datenwörtern in zwei vorhergehenden Blöcken hergestellt, wobei der eine Block 15 Blöcke und der andere 30 Blöcke vor dem jeweils formatierten Block liegen. Weiterhin erzeugt man das spezifische Datenwort innerhalb der Wortfolge aus 16 Daten- und 8 Paritätswörtern jedes Blocks vorzugsweise aus dem Datenwort im (N+15)ten Block in der gleichen relativen Lage innerhalb des Blocks (d.h. j = O) und aus dem Datenwort im (N+30)sten Block in einer darauffolgenden Relativlage (d.h. k = 1). Im allgemeinen weist die Kodiereinrichtung eine Kombination von Schieberegistern und/oder Schreiblesespeichern (RAMs) auf, um die empfangenen Daten zeitweilig zu speichern, damit die Paritätswörter aus nacheinander ankommenden Datenwörtern hergestellt werden können. Die Kodiereinrichtung enthält weiterhin Mittel zur Erzeugung von Fehlerprüfwörtern und Synchronisierwörtern sowie Mittel, um die jeweiligen Wörter zu dem vollständigen Block zusammenzusetzen.

Weiterhin weist die Schaltung wünschenswerterweise auch einen Wiedergabeteil mit Mittel, um ein digitales Wiedergabesignal zu erzeugen, das den aufgezeichneten Daten auf einem Aufzeichnungsträger entspricht, Mittel zur Verarbeitung des digitalen Wiedergabesignals, um das Vorliegen eines fehlerbehafteten Blocks zu bestimmen, Mittel, um ein korrigiertes Datenwort in einem Block zu rekonstruieren und das korrigierte Datenwort an die Stelle des fehlerbehafteten Datenworts einzusetzen, und Mittel auf, um das verarbeitete und korrigierte digitale Wiedergabesignal in ein entsprechendes analoges NF-Ausgangssignal umzuwandeln. Die Einrichtung zum Bestimmen des Vorliegens eines fehlerbehafteten Blocks weist Mittel wie bspw. Schieberegister und Logikschaltungen auf, die ansprechend auf ein empfangenes Wiedergabesignal ein Fehlerprüfkodewort entsprechend einem empfangenen Block erzeugen und das regenerierte Fehlerprüfkodewort mit dem entsprechenden Fehlerprüfkodewort vergleichen, das am Ende des Blocks empfangen wird, um ein Blockfehlersignal zu erzeugen, das bei fehlender Übereinstimmung zwischen beiden den fehlerhaften Block bezeichnet. Die Einrichtung zum Rekonstruieren der Blöcke enthält Mittel, um zeitweilig die jedem Block entsprechenden Wiedergabe zu speichern, bis Signale entsprechend den vorgewählten Blöcken mit den Paritäts- und Datenworten, die für die Rekonstruktion der Datenwörter des fehlerhaften Blocks erforderlich sind, eingehen. Wird ein Blockfehlersignal empfangen, werden korrigierte Datenwörter aus den empfangenen Paritäts- und Datenwörtern in den vorgewählten Blöcken rekonstruiert und die rekonstruierten korrekten Datenwörter dann an die richtige Stelle des behandelten digitalen Wiedergabesignals gesetzt.

Wünschenswerterweise ist auch eine Einrichtung mit einem FIFO-Speicher ("FIFO memory", first-in/first-out memory) zur Korrektur von Gleichlaufschwankungen und anderen zeitlichen Unregelmäßigkeiten des empfangenen Wiedergabesignals vorgesehen. Derartige Einrichtungen zur Korrektur der Zeitbasis können Mittel enthalten, die auf ein festes Taktimpulssignal aus einer Wiedergabesteuerung mit Zeitgabe ansprechen und die empfangenen Signale an dessen Geschwindigkeit anbinden, sowie eine Regelstrecke, die den Antrieb für den Aufzeichnungsträger so steuert, daß die mittlere Periodizität der Synchronisierwörter der der festen Taktimpulssignale entspricht. Weiterhin enthält die

Fehlerkorrektureinrichtung vorzugsweise Schieberegister und/ oder Schreiblesespeicher (RAMs) sowie die zugehörigen Logik-Glieder und dergl., die von Zeitsteuersignalen aus der Wiedergabe- und Zeitsteuerung gesteuert werden. Auf diese Weise lassen sich aufeinanderfolgende Datenwörter blockweise im RAM abspeichern, wobei, wenn ein Blockfehlersignal eingeht, ein Datenzwischenspeicher aktiviert wird. Dann werden die Datenwörter aus den zueinandergehörigen der aufeinanderfolgenden Blöcke mit den jeweiligen Paritätswörtern in einem Datenrekonstruktionsnetzwerk - bspw. einer Anordnung aus Exclusiv-ODER-Gliedern - miteinander verknüpft. Die rekonstruierten Datenwörter werden dann in den RAM an die gleiche relative Stelle innerhalb des Datenstroms eingesetzt, die die ursprünglich fehlerhaften Datenwörter eingenommen hatten. Die korrigierten Datenwörter werden nach Bedarf bspw. über einen Parallel-Serien-Wandler an den Digital/Analog-Wandler ausgekoppelt.

Das Einspur-Aufzeichnungsgerät mit Fehlerkorrektur, wie es hier beschrieben ist, ist besonders wünschenswert dahingehend, daß es den Aufwand für Aufnahme- und Wiedergabeköpfe gering zu halten gestattet und der Aufzeichnungsträger entsprechend schmaler sein kann, so daß die Handhabung des Trägers einfacher wird. In einer bevorzugten Ausführungsform hat sich ein 25,4-mm-Band, das mit einer Geschwindigkeit von 114,3 cm/s (45 ips) läuft, als für das Aufzeichnen von 32 parallelen Spuren geeignet erwiesen, wobei die Daten in jeder Spur durch die erläuterte FehIerkorrektur geschützt sind. Ein solches System ist besonders wünschenswert für professionelle NF-Aufzeichnungsgeräte, bei denen eine Mehrspuraufzeichnung und -mischung erwünschte Besonderheiten sind.

Fig. 1 ist ein Gesamtblockdiagramm des digitalen NF-Aufzeichnungsgeräts nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt das Format der nach der vorliegenden Erfindung kodierten Daten, wie sie auf ein Magnetband aufgespielt sind;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des Aufnahmekodierers innerhalb des Aufnahmeteils des Geräts nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der Fehlererkennung und Zeitbasiskorrektur im Wiedergabeteil des Geräts nach der vorIiegenden Erfindung,

und

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm der Fehlerkorrekturschaltung im Wiedergabeteil.

Zunächst zeigt die Fig. 1 schematisiert als Gesamtblockdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines digitalen NF-Aufzeichnungsgeräts mit Fehlerkorrektur. Wie dort gezeigt, weist das Gerät 10 einen Aufnahmeteil 12 und einen Wiedergabeteil

14 auf. Das an die Anschlüsse 16 gelegte analoge NF-Eingangssignal wird durch ein Tiefpaßfilter 18 geführt, das sämtliche höhere Frequenzen als die, die das Gerät verarbeiten soll, wegschneidet. Typischerweise beträgt die obere Grenzfrequenz 20 kHz. Ein besonders erwünschtes Filter für die Behandlung der analogen Einganssignale ist das 20 kHz-Tiefpaßfilter vom Typ V87E der Fa. T. T. E., Inc., Los Angeles, California, V.St.A.-

Die gefilterten analogen Ausgangssignale aus dem Filter 18 werden auf einen Analog-Digital-Wandler 20 gegeben, der das Analogsignal in sein seriell formatiertes digitales Äquivalent umwandelt.

Derartige Analog-Digital-Wandler sind üblich und bspw. in Form des Modells MP 8016 der Fa. Analegic Company im Handel; desgl. kann man handelsübliche Wandler 50 modifizieren, daß sie eine geeignete Anzahl von Bits darstellen, mit der man eine gewünschte Dynamik erreicht.

Das serilisierte digitale Signal aus dem Wandler 20 geht auf einen Aufnahmekodierer 22, der unter Bezug auf die Fig. 3 ausführlich beschrieben ist und das serielle digitale Signal so verarbeitet, daß die seriellen digitalen Bits zu einer Folge von Blöcken aufgeteilt werden, die jeweils eine Vielzahl von Datenwörtern, Paritätswörtern, ein Fehlerkorrekturwort und ein Synchronisierwort enthalten. Dabei wird das serielle

Eingangssignal zu einem parallelen Eingangssignal umgewandelt, das dann vorübergehend gespeichert wird, um es mit nachfolgend empfangenen Datenwörtern verknüpfen zu können und den nachfolgend empfangenen Datenwörtern entsprechende Paritätswörter zu erzeugen. Diese Paritätswörter werden dann mit den abgespeicherten Datenwörtern zu einem gegebenen Block formatiert.

Die Aufnahme- und Zeitsteuerung 24 ist an sowohl den Analog-Digital-Wandler 20 als auch den Aufnahmekodierer 22 gelegt und bestimmt die Abtastzeitpunkte, zu denen der A/D-Wandler 20 digitale Bits entsprechend einem gegebenen Abtastzeitpunkt im Wandler 20 erzeugt. Um eine Wiedergabe der im Analogsignal vorliegenden höchsten Frequenz - d.h. von Frequenzen bis zu 20 kHz - zu gewährleisten, ist wesentlich, daß die Abtastperiode kürzer als die Periodendauer solcher Frequenzen ist. Da die Periode eines 20-kHz-Signals 50 µs ist, arbeitet man wünschenswerterweise mit einer Abtastperiode von 20 µs. Weiterhin arbeitet die Aufnahme- und Zeitsteuerung 24 auf den Aufnahmekodierer 22 und liefert diesem die Zeitsteuersignale, mit denen er die Länge jedes Daten-, Paritäts-, Fehlerkorrektur- und Synchronisierworts innerhalb des formatierten digitalen Signals bestimmt. Vorzugsweise werden die erzeugten Daten- und Paritätswörter parallel verarbeitet. Nachdem die Paritätswörter erzeugt worden sind, werden sie - bspw. mit einem herkömmlichen Schieberegister - von der Parallel- in die Serienform umgewandelt. Ein serielles Ausgangssignal entsprechend den Daten-, Paritäts-, und den entsprechenden seriell formatierten Fehlerkode- sowie Synchronisierwörtern gehen dann über einen Ausgangsschalter, der die jeweiligen Datenwörter in die richtige Reihenfolge bringt. Die so formatierten Blöcke laufen vorzugsweise über ein verzögerungsmoduliertes Impulsgeneratorennetzwerk, so daß man ein Ausgangssignal erhält, das sich bei minimalen Bandbreiteanforderungen auf einen geeigneten Aufzeichnungsträger aufnehmen läßt. Dieses Ausgangssignal geht dann auf einen geeigneten Aufnahmewandler wie bspw. einen magnetischen Aufnahmekopf 25.

Im Wiedergabeteil 14 des Geräts 10 werden die auf einem Aufzeichnungsträger wie dem Magnetband 23 aufgenommenen Signale wiedergegeben, Fehler im Signal ermittelt und diese Fehler korrigiert. Der Wiedergabeteil 14 weist also einen Wiedergabewandler 26 wie einen herkömmlichen magnetischen Wiedergabekopf auf, dessen Ausgangssignal auf eine Vorverstärker- und Kompensationsschaltung 28 geht. Diese Schaltung weist vorzugsweise herkömmliche Stufen auf, mit denen sich ein herkömmlicher magnetischer Wiedergabekopf an die nachfolgenden Verstärker- und Signalverarbeitungsschaltungen anpassen läßt. Die Schaltung 28 enthält eine zusätzliche Verstärkerstufe für das vom Wiederkopf 26 gelieferte Signal und kompensiert weiterhin Amplituden- und Phasennichtlinearitäten. Die Schaltung 28 weist weiterhin einen Begrenzer auf, der die vom Kopf erfaßten Flußübergänge zu einem digitalen verzögerungsmodulierten Signal umwandelt, das allgemein dem auf dem Träger 23 gespeicherten Signal entspricht. So kann die Vorverstärker- und Kompensierschaltung 28 vorzugsweise einen Anpaßtransformator enthalten, der den Widergabekopf 26 an einen integrierten Verstärkerbaustein bspw. des Typs CA 3095 der Fa. RCA anpaßt. Das Ausgangssignal des IC-Verstärkers kann auf einen Begrenzer wie bspw. einen Nulldurchgangsdetektor gegeben werden, der das verstärkte quasidigitale Signal zu einem standardisierten verzögerungsmodulierten Digitalsignal umwandelt. Das standardisierte Signal wird auf einen Bit-Synchron-Generator 30 gegeben, der ein Taktsignal, das der Geschwindigkeit der wiedergegebenen Daten mit einer Nennfrequenz von 1,25 kHz entspricht, sowie weiterhin ein Blocksynchronsignal mit einer Nennfrequenz von 3,125 kHz abgibt; diese Signale werden später zur Steuerung der Datenverarbeitung benutzt. Weiterhin wird das verzögerungsmodulierte digitale Signal mit herkömmlichen Dekodierschaltungen zu einem als NRZ-formatierten Signal auf der Leitung 31 verarbeitet.

Das NRZ-Signal geht auf der Leitung 31 zur Fehlererkennungs- und Zeitbasiskorrekturschaltung 32, die unter Steuerung durch Steuersignale aus dem Generator 30 das Blockfehlersignal erzeugt, wenn ein fehlerhafter Datenblock ermittelt worden ist.

Die Korrekturschaltung 32 wird unten ausführlich unter Bezug auf die Fig. 4 beschrieben und läßt sich allgemein als mit zwei grundlegenden Funktionen behaftet betrachten, nämlich der Fehlerermittlung und der Zeitbasiskorrektur. Die Fehlerermittlung erfolgt auf der Grundlage einer Prüfschaltung für einen zyklischen Redundanskode (CRC). Diese Schaltung erzeugt aus den wiedergegebenen Signalen ein CRC-Prüfwort sowie ein Blockfehlersignal, das das Fehlen einer Übereinstimmung zwischen dem erzeugten CRC-Prüfwort und dem CRC-Kodewort am Ende jedes Blocks anzeigt. Der Zeitbasis-Korrekturteil der Schaltung 32 weist Ein- und Ausgangszeitsteuerschaltungen auf, die auf Signale aus dem Synchrongenerator und auf die festen Taktsignale aus der Wiedergabesteuerung 36 ansprechen. Jede Abweichung zwischen den Signalen aus dem Synchrongenerator 30 und den festen Taktsignalen wird automatisch korrigiert und Schwankungen, die sich bspw. aus Gleichlaufunregelmäßigkeiten der Wiedergabemechanik ergeben, werden eliminiert.

Das Ausgangssignal der Fehlererkennungs- und Zeitbasiskorrekturschaltung 32 geht auf den Fehlerdetektor 34, wie ausführlicher in dem Blockdiagramm der Fig. 5 gezeigt. Die Fehlerkorrekturschaltung 34 leitet ansprechend auf dieses Ausgangssignal die Fehlerkorrektur ein. Datenwörter und Paritätswörter aus der Korrekturschaltung 32 werden im Fehlerkorrektor 34 aufgespalten und die Datenwörter werden vorläufig in einem zyklisch angesteuerten

Datenwortspeicher abgelegt. Entsprechend werden die empfangenen Paritätswörter in einem Paritätsspeicher vorläufig abgelegt. Bei entsprechender Befehlsgabe aus dem Fehlerdetektor 32 und der Steuerung 36, die das Vorliegen fehlerhafter Wörter in einem gegebenen Block anzeigt, werden die jeweiligen zuvor empfangenen Datenwörter mit den entsprechenden Paritätswörtern zur Rekonstruktion der korrekten Datenwörter verknüpft und die rekonstruierten und korrekten Datenwörter dann in den Datenwortspeicher wieder eingeschrieben.

Die aufeinanderfolgenden und ggf. korrigierten Datenwörter enthaltenden Blöcke werden dann mit geeigneten Schieberegistern serialisiert. Das serielle Ausgangssignal geht auf einen Digital-Analog-Wandler 38 wie bspw. das Modell DAC 169/16 der Fa. Datel Systems, Inc. Das resultierende analoge Ausgangssignal schickt man wünschenswerterweise durch ein Tiefpaßfilter 40, um hochfrequente Störanteile auszufiltern, die dort infolge der digitalen Signalverarbeitung vorliegen können. Das so behandelte analoge NF-Wiedergabesignal steht schließlich am Ausgangsanschluß 42 zur Verfügung.

Die Fig. 2 zeigt ein Aufnahmeformat für die NF-Information in digitaler Form gemeinsam mit geeigneten Kodes, die die Fehlerkorrektur nach der vorliegenden Erfindung ermöglichen.

Wie ersichtlich, werden die Daten innerhalb eines gegebenen Blocks (N) vorzugsweise in einer Folge von Orten (K) von 0 bis 7 angeordnet. Jeder der Orte K enthält seinerseits zwei Datenwörter D[tief]0 bis D[tief]15 sowie ein Paritätswort, das jeweils zu einer höherwertigen Komponente P[tief]K[tief]M und einer niederwertigen Komponente P[tief]K[tief]L aufgeteilt ist. Jeder Block wird vervollständigt durch ein Fehlerprüfkodewort wie bspw. ein zyklisches Redundanzkodewort und ein Synchronisierkodewort. Entsprechend dem hier gezeigten Format stellt jedes der Datenworte D[tief]0 bis D[tief]15 ein 16-stelliges Äquivalent der Größe eines gegebenen Abtastwerts des analogen Eingangssignals dar. Wie eben erwähnt, wiederholt sich jeder der digitalen Abtastwerte aus jeweils 16 digitalen Bits in Abständen von 20 µs, so daß ein Zug aus digitalen Bits entsteht, die jeweils 1,25 µs dauern. Innerhalb des Aufnahmekodiernetzwerks 22 werden die digitalisierten Datenwörter zu einer Bitdauer von 0,8 µs komprimiert, so daß man in jedem Block Zeit für das zugehörige Paritäts-, Fehlerprüf- und Synchronwort erhält, ohne daß man die für einen aufzunehmenden Block verfügbare Dauer verlängern muß. Im aufgenommenen Format hat also jedes der 16 Datenwörter D[tief]0 bis D[tief]15 mit je 16 Bits eine Dauer von 12,8 µs. Die Paritätswortkomponenten P[tief]0[tief]m und P[tief]0[tief]L bis P[tief]7 und P[tief]7[tief]L enthalten je 8 Bits, die ebenfalls 0,8 µs dauern und daher 6,4 µs einnehmen. Schließlich wird das Fehlerprüfwort in Form eines zyklischen Redundanzprüfung aus den vorgehenden 16 Datenworten und abwechselnden

Paritätswortkomponenten erzeugt und enthält 12 Bits, d.h. es dauert 9,6 µs. Jeder Block wird vervollständigt vom Synchronisierwort, das aus einem 4-Bit-Signal besteht, d.h. 3,2 µs dauert. Jeder vollständige Block (N) dauert also insgesamt 320 µs und wird in Echtzeit synchron mit den 16 Datenwort-Abtastwerten innerhalb jedes Blocks aufgezeichnet, die jeweils 20 µs bei einer Gesamtabtastperiode von 320 µs dauern.

Wie weiterhin in Fig. 2 gezeigt, wird jedes der Paritätswörter P[tief]O[tief]M und P[tief]O[tief]L bis P[tief]7[tief]M und P[tief]7[tief]L innerhalb eines Blocks erzeugt aus den Datenworten von Blöcken, die räumlich weit genug vom Block N entfernt sind, daß ein einzelner Defekt auf dem Aufzeichnungsträger nicht zum Verlust sowohl des Blocks N als auch derjenigen Blöcke führen kann, aus denen die Paritätswörter für den Block N hergestellt worden sind. Bspw. werden in einer bevorzugten Ausführungsform die Paritätswörter P[tief]K[tief]M und P[tief]K[tief]L für jeden Ort K innerhalb des Blocks N aus den Datenworten D[tief]O[tief]M bzw. D[tief]O[tief]L des Blocks N+15 über eine symbolisch mit "." bezeichnete Exclusiv-ODER-Verknüpfung mit den Datenwörtern des nächsten Orts, d.h. D[tief]1[tief]M und D[tief]1[tief]L des Blocks N+30 hergestellt. Diese Beziehung läßt wie folgt verallgemeinern:

<NichtLesbar>

Insbesondere lauten die Ausdrücke für die Paritätswörter P[tief]K[tief]M und P[tief]K[tief]L, die also dem höher- bzw. niederwertigen Teilen der Datenwörter D[tief]2K und D[tief]2K+1 entsprechen, aus denen die Paritätswörter erzeugt werden, wie folgt und

In einer bevorzugten Ausführungsform kann man N zu 15 wählen, so daß für einen gegebenen Ort K = 0 des Blocks N die Paritätswörter wie folgt lauten:

Entsprechend gilt für K = 1 im Block N:

und für K = 2 im Block N:

Wie also ersichtlich, ergibt sich für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Fehlerkorrektur, bei der man gegenüber einem vollredundanten Aufnahmeformat durch Einsatz einer 2-aus-3-Redundanz ein Viertel des erforderlichen Bandaufnahmeraums einspart. Es liegt weiterhin im Rahmen der vorliegenden Erfindung, Kodierformate wie bspw. mit
<NichtLesbar>
aus N Redundanzniveaus einzusetzen. Bspw. kann man eine 3-aus-4-Redundanz oder eine 4-aus-5-Redundanz einsetzen, indem man ein Kodierschema entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten anwendet. Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, ein dem der Fig 2 entsprechendes Kodierformat anzuwenden, die Paritätsinformation und die Fehlerprüfkodes und Synchronisierworte innerhalb der einzelnen Blöcke jedoch anders anzuordnen. Bspw. kann man ein Synchronisierkodewort, das einen bestimmten Block örtlich festlegt, innerhalb dessen an einer Vielzahl von Stellen anordnen. In der Fig. 2 schließt das Synchronisierwort den Block N ab. Man kann das Synchronisierwort jedoch an beliebiger Stelle im Block vorsehen und es auch aufteilen, so daß man das Ende eines gegebenen Wortes im Block markieren kann. Entsprechend lassen sich das Fehlerprüfwort und die Paritätswörter innerhalb des Blocks unterschiedlich anordnen oder auch am Ende des Blocks zusammenfassen.

Das Blockdiagramm der Fig. 3 zeigt die Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform des Aufnahmekodierers 22 der Fig. 1. Wie ersichtlich, gehen die serialisierten digitalen Daten aus dem A/D-Wandler 20 die auf der Leitung 50 empfangen werden, auf ein 8-Bit-Schieberegister 52 wie bspw. den IC-Typ 74LS164 der Fa. Texas Instruments. Das Schieberegister 52 wandelt die serialisierte digitale Eingangsinformation zu einem parallelen Ausgangssignal um, wie an der Doppelleitung 54 gezeigt. Diese parallelen Ausgangssignale gehen auf einen Schreiblesespeicher (RAM) 56 wie eine Gruppe aus 8 IC-RAM-Speicherbausteinen des Typs 2102 der Fa. NEC, die die Datenwörter aufeinanderfolgender Blöcke aufnehmen, damit aus dem (N+15)ten und dem (N+30)sten Block die Paritätswörter erzeugt werden können. Der RAM 56 hat eine Speicherkapazität von 1024 Bits pro Baustein, so daß die Kapazität zur Speicherung von 30 Blöcken von je 256 Bits reicht, d.h. die geforderte Kapazität von 960 Bits pro Register. Die Orte innerhalb des Speichers 56, in denen die parallelen Signale abgelegt werden, werden bestimmt durch die Ausgangssignale auf den Leitungen 58 der Aufnahmesteuerung 24. Die Steuerung 24 liefert also als Ausgangssignale die Adressen des Speichers 56, an denen die jeweiligen Ausgangssignale des Schieberegisters 52 abgelegt werden. Das Schieberegister 52 wird ebenfalls von einem Signal auf der Leitung 64 aus der Steuerung 24 gesteuert, infolgedessen die seriellen Datenwörter an seinem Eingang, d.h. der Leitung 50, auf die Leitung 54 übergeben werden. Um die Paritätswörter zu erzeugen, gehen die Ausgangssignale des Speichers 56 auf die Paritätsregister 66, 68, bei denen es sich vorzugsweise um IC-Schaltkreise des Typs LS165 der Fa. Texas Instruments handeln kann. Das erste Paritätsregister 66 wird mit Signalen aus der Aufnahmesteuerung 24 auf der Leitung 70 gesteuert; man erhält dabei ein Paritätswort auf der Grundlage von Datenwörtern, die N+15 Blöcke später auftreten. D.h., daß ein Befehlssignal aus der Steuerung 24 Datenwörter in das Register 66 einschiebt, die 15 x 256 Bits bzw. 3840 Bits nach einem gegebenen Datenwort vorliegen.

Entsprechend wird das Paritätsregister 68 von Zeitsignalen auf der Leitung 72 aus der Aufnahmesteuerung 24 gesteuert und erzeugt ein Paritätswort aufgrund von Datenwörtern, die an einem der aufeinanderfolgenden Orte innerhalb des jeweils (N+30)sten Blocks auftreten. Es werden also Datenwörter, die 30 x 272 bzw. 8160 Bits (d.h. einen Block von 256 Bits plus ein zusätzliches 16-Bit-Wort) hinter einem gegebenen Datenwort auftreten, von einem geeigneten Zeitsignal aus der Steuerung 24 in das Register 68 eingeschoben. Die Ausgangssignale der Paritätsregister 66 und 68 werden dann seriell mit einem gemeinsamen Taktsignal auf der Leitung 74 aus den Registern herausgeschoben und im Exclusiv-ODER-Glied 76 verknüpft. Entsprechend werden die unverzögerten Datenwörter im Speicher 56 parallel auf den Leitungen 78 in die Schieberegister 80, 82 übergeben, wobei die Steuerung durch Signale aus der Steuerung 24 auf den Leitungen 84, 86 erfolgt, so daß der höherwertige und der niederwertige Teil jedes Datenwortes vorübergehend festgehalten werden. Das serialisierte Äquivalent des höherwertigen und des niederwertigen Teils eines gegebenen Datenworts werden dann aus den Schieberegistern 80, 82 herausgeschoben und mit den jeweiligen Paritätsworten aus dem Exclusiv-ODER-Glied 76 in einem seriellen Schalter 88 verknüpft. Weiterhin werden an den Schalter 88 Synchronsignale auf der Leitung 90 aus der Steuerung 24 sowie ein CRC-Kodewort aus dem CRC-Generator 92 gelegt. Der CRC-Generator liegt vorzugsweise als integrierter Schaltkreis vor - bspw. als Typ 9404 der Fa. Fairchild Semiconductor Corp. Die vier Eingangssignale des Schalters 88 werden unter Steuerung durch Signale auf der Leitung 94 aus der Aufnahmesteuerung durch den Schalter hindurchgetastet. Der Serienschalter 88 liefert also auf der Ausgangsschaltung 96 ein vollständig formatiertes serialisiertes digitales Signal, das die Daten- und Paritätsworte sowie das Prüfkodewort und die Synchronisierworte in der erforderlichen Reihenfolge enthält. Das serielle Signal auf der Leitung 96 geht auf den Verzögerungsmodulator 97 gemeinsam mit Zeitsteuersignalen aus der Steuerung 24 auf der Leitung 98, die einer Taktgeschwindigkeit mit einer Grundfrequenz (F[tief]O) von 1,25 MHz sowie einer solchen von 2F[tief]O entsprechen, und einem Übergangsfehlersignal. Das so aufbereitete digitale Signal aus dem Generator 97 in seiner verzögerungsmodulierten Form geht auf der Leitung 99 an eine Kopftreiberschaltung 100, die das digitale Signal verstärkt und das verstärkte Signal auf einen Aufnahmekopf 25 gibt; das so aufbereitete verzögerungsmodulierte Signal kann dann auf einen geeigneten Aufzeichnungsträger wie bspw. ein herkömmliches Magnetband aufgespielt werden.

Wie im einzelnen die Signale während der Wiedergabe verarbeitet werden, um fehlerhafte Daten zu entdecken und die Zeitbasis der rückgewonnenen Signale zu korrigieren, ist im Blockdiagramm der Fehlererkennungs- und Zeitbasiskorrekturschaltung der Fig. 4 gezeigt. In dieser Figur empfängt die Fehlererkennungs- und Zeitbasiskorrekturschaltung 32 der Fig. 1 die serialisierten Daten aus dem Bitsynchrongenerator 30 auf der Leitung 31. Dieses Eingangssignal wird parallel auf sowohl den Zeitbasiskorrektur- als auch den Fehlererkennungsteil gegeben. Der Fehlererkennungsteil weist eine CRC-Prüfschaltung 101 auf, die die Datenwörter jedes empfangenen Blocks rekodiert und aus ihnen ein entsprechendes CRC-Prüfwort erzeugt, daß mit dem nachfolgend empfangenen CRC-Prüfwort dieses Blocks in einer Komparatorschaltung innerhalb der CRC-Prüfschaltung 101 verknüpft wird. Die Synchronisation der jeweiligen Vergleichsvorgänge erfolgt durch das Datentaktsignal auf der Leitung 102 aus der Wiedergabesteuerung 36. Liegt keine Übereinstimmung zwischen dem regenerierten CRC-Prüfwort und dem nachfolgend empfangenen CRC-Prüfwort vor, erscheint auf der Leitung 104 ein Blockfehlersignal, das auf einen Schalter 106 innerhalb eines allgemein mit 108 bezeichneten Eingangszeitsteuernetzwerks geht.

Weiterhin werden die Eingangsdaten auf der Leitung 31 innerhalb des Zeitbasiskorrekturteils auf einen Serien-Parallelewandler 110 gegeben, der die seriellen Eingangsdaten zu einem entsprechenden 8-Kanal-Parallelausgangssignal auf den Leitungen 112 umwandelt. Der Wandler 110 kann zweckmäßigerweise ein IC-Schaltkreis wie bspw. des Typs LS164 der Fa. Texas Instruments sein. Die Aufeinanderfolge des vom Wandler 110 abgegebenen Signals wird ihrerseits von einem Bandtaktsignal auf der Leitung 114 aus dem Bitsynchrongenerator 30 und aus einem 400-Bit-Zähler 116 in der Eingangszeitsteuerschaltung 108 gesteuert. Der Zähler wird seinerseits vom Bandtaktsignal auf der Leitung 114 und einem Blocksynchronsignal auf der Leitung 118 angesteuert und liefert auf den Leitungen 120, 122 Ausgangssignale, die dem Ende des jeweiligen Blocks entsprechen.

Sieben der acht parallelen Ausgangssignale des Wandlers 110 sind auf den Leitungen 112 an einen FIFO-Speicher 128 gelegt, bei dem es sich vorzugsweise aus einer Gruppe von sechs integrierten Schaltkreisen wie bspw. des Typs 3341 der Fa. Fairchild Semiconductor Corp. handelt. Die acht parallelen Eingangssignale für den FIFO-Speicher 128 auf der Leitung 130 kommen vom Schalter 106, der zwischen den Daten auf den acht Ausgangsleitungen 113 des Wandlers 110 und dem Blockfehlersignal auf der Leitung 104 aus dem CRC-Fehlerprüfschaltung 101 wählt. Der FIFO-Speicher 128 wird weiterhin von einem Rücksetzsignal aus dem UND-Glied 124 auf der Leitung 132 gesteuert, infolgedessen die Dateneingangssignale vorübergehend gespeichert werden und auf den parallelen Ausgangsleitungen 134 in ihrer zeitlichen Folge modifiziert abgegeben werden können, wie erforderlich, um eine streng kontrollierte Zeitbasis zu gewährleisten.

Der Serien-Parallel-Wandler 110 soll gemeinsam mit dem Schalter 106 das 12-Bit-CRC-Prüfwort und das 4-Bit-Synchronisierwort der ankommenden Daten auf der Leitung 31 durch einen 16-Bit-FIFO-Synchronkode ersetzten. Dieser Synchronkode wird auf den Leitungen 112 zusammen mit den verbleibenden Daten- und Paritätsworten auf den FIFO-Speicher 128 gegeben. Eines der Bits des 16-Bit-Synchronkodes geht auf der Leitung 130 über den Schalter 106 zurück auf den achten Eingang des FIFO-Speichers, wenn ein entsprechendes Zeitsteuersignal auf der Leitung 122 vorliegt. Alle acht parallelen Bits aus dem FIFO-Speicher gehen dann auf den Leitungen 134 an den Synchronkodedetektor 136 sowie an die Ausgänge 138 der Fehlerkorrekturschaltung 34. Der Synchronkodedetektor 136 spricht auf den Synchronkode auf den Leitungen 134 und auf Zeitsteuersignale aus der Wiedergabesteuerung 36 auf der Leitung 140 an, um ein Rückkoppelsteuersignal auf die Leitung 142 zu legen, wenn aus dem Speicher 128 ausgegebene Daten nicht die richtige räumliche Lage einnehmen. Liegen die aus dem Speicher 128 ausgegebenen Daten nicht synchron mit den Zeitsteuersignalen auf der Leitung 140, werden die Daten selbsttätig durch Signale auf der Leitung 142 rückgesetzt, die auf das Eingangsauftast-Flipflop 126 arbeiten, das dann über das UND-Glied 124 automatisch rückgesetzt wird, um die Geschwindigkeit zu steuern, mit der die Daten im FIFO-Speicher 128 behandelt werden, und den Speicher 128 und das Ausgangsauftast-Flipflop 158 rücksetzt.

Der 400-Bit-Zähler 116 spricht auf die Bandtaktimpulse auf der Leitung 114 und das Blocksynchronsignal auf der Leitung 118 an und erzeugt ein Steuersignal auf der Leitung 144, dessen Frequenz 1/8 der der Bandtaktimpulse ist. Dieses Signal wird mit dem Ausgangssignal des Datendurchschalt-Flipflops 126 über das UND-Glied 124 und von dort über die Leitung 132 geschaltet, um den Eingang des FIFO-Speichers betriebsbereit zu schalten

Die Fehlererkennungs- und Zeitbasiskorrekturschaltung 32 weist weiterhin eine Ausgangszeitgabeschaltung 146 auf, die eine Rückkoppelschleife zu einem phasenstarr angekoppelten Stellglied 148 schließt, das seinerseits auf der Leitung 150 Ausgangssignale liefert, die die Geschwindigkeit eines Antriebs (nicht gezeigt) für den Aufzeichnungsträger bestimmten, um die Geschwindigkeit zu regeln, mit der die Daten auf der Leitung 31 eingespeist werden. Das Netzwerk 146 enthält eine Überwachungsschaltung 152, die den Füllgrad des FIFO-Speichers 128 überwacht und ein Ausgangssignal liefert, wenn der Speicher halbvoll ist, d.h. wenn 75 Bit am Eingang zur Überwachungsschaltung 152 vorliegen. An diesen Punkt wird das Ausgangssignal auf das UND-Glied 154 gegeben, und zwar gemeinsam mit einem Ausgangsblocksynchronsignal aus der Wiedergabesteuerung 36 auf der Leitung 156, das auch an das Phasenregelstellglied 148 geht und das Ausgangsauftast-Flipflop 158 setzt. Das Ausgangssignal des Flipflop 158, wenn dieses gesetzt ist, schaltet ein quarzgesteuertes Taktsignal auf der Leitung 164 aus der Wiedergabesteuerung 36 durch ein NAND-Glied 162 und liefert daher das frequenzfeste Taktsteuersignal auf der Leitung 166 an den FIFO-Speicher 128. Das Ausgangszeitsteuernetzwerk 146 spricht also auf die festen Taktsignale und auf zusätzliche Synchronisiersignale aus der Wiedergabesteuerung 36 an und steuert die Geschwindigkeit, mit der Signale aus dem Speicher 128 herausgetastet werden, um zu gewährleisten, daß die Ausgangssignale auf der Leitung 138 eine absolute feste zeitliche Beziehung haben.

Weiterhin enthält die Fehlererkennungs- und Zeitbasiskorrekturschaltung 32 Mittel, um ein Blockfehlersignal zu erzeugen. Ein solches Signal wird von der Leitung 168 vom achten Ausgang des FIFO-Speichers her
<NichtLesbar>

ODER-Glied 170, das weiterhin mit einem Signal auf der Leitung 142 aus dem FIFO-Synchronkodedetektor angesteuert wird und ein Ausgangssignal liefert, das auf die Gut/Schlecht-Zwischenspeicherschaltung 172 gegeben wird, um das Blockfehlersignal auf die Leitung 174 zu legen.

Die Einzelheiten der Fehlerkorrekturschaltung 34 sind im Blockdiagramm der Fig. 5 gezeigt. In dieser Figur gehen die acht parallelen Ausgangsignale aus dem FIFO-Speicher 128 der fehlererkennungs- und Zeitbasiskorrekturschaltung auf den Leitungen 138 an einen Datenwort-Wählschalter 180 und einen Paritätszwischenspeicher 182. Der Schalter 180 wird seinerseits von einem Zeitsignal auf der Leitung 184 aus der Wiedergabesteuerung 36 angesteuert. Dieses Signal steuert seinerseits den Schalter 180 so, daß die Datenwörter auf den Eingangsleitungen 138 auf einen zyklisch getriebenen Datenwortsspeicher 186 gegeben werden. Der Speicher 186 ist vorzugsweise eine Anordnung aus Schreiblesespeichern (RAMs) wie bspw. den integrierten Speicherschaltkreisen des Typs 2102 der
<NichtLesbar>

Der Speicher 186 wird seinerseits von einem Schreib/Lese-Steuersignal auf der Leitung 138 gesteuert, das aus dem UND- und dem ODER-Glied 190 bzw. 192 ansprechend auf das Schreib-Korrektur- und das Dateneinschreib-Signal auf den Leitungen 194 bzw. 196 geliefert wird, die ihrerseits die Wiedergabesteuerung 36 liefert.

Das Blockfehlersignal auf der Leitung 174, das den Fehlerkorrekturvorgang insgesamt steuert, ist an einen Blockstatus-Wahlschalter aus den Gliedern 198, 200 gelegt. Dieser Schalter legt ein Signal auf die Leitung 202 an den Gut/Schlecht-Speicher 204, dessen Ausgangssignal an einen Blockstatus-Speicher 206 geht, der ein Schreib/Lese-Steuersignal für die RAM-Bausteine auf die Leitung 208 legt. Das Signal auf der Leitung 208 wird zurück auf den Eingang des UND-Glieds 200 geführt, um den Blockstatus-Schalter weiterhin zu steuern, und geht auch auf das UND-Glied 190, wo es das Anlegen des Schreib/Lese-Korrektursignals auf der Leitung 188 steuert. In dieser Verschaltung wird der Datenwortspeicher 186 von der Wiedergabesteuerung über die Leitung 210 zyklisch derart angesteuert, daß die Datenwörter aufeinanderfolgender Blöcke nacheinander eingeschrieben werden. Diese Steuersignale bewirken weiterhin, daß die Datenwörter jedes Blocks aus dem Speicher 186 sukzessive ausgetastet werden, wenn die Datenwörter

<NichtLesbar>

Blöcke später folgenden Blocks nacheinander eintreffen. Die aus dem Speicher 186 ausgegebenen Signale gehen auf die Schieberegister 212, 214, die die parallelen Daten serialisieren. Diese Register sind vorzugsweise integrierte Schaltkreise bspw. des Typs LS165. Das serielle Ausgangssignal wird über das UND-Glied auf die Ausgangsleitung 212 gegeben, von wo das Signal auf den Digital/Analog-Wandler
<NichtLesbar>
gegeben wird, wie in Fig. 1 gezeigt.

Das Ausgangssignal des Datenwortspeichers 186 geht auch auf einen Datenzwischenspeicher 220 und koppelt (ansprechend auf ein Datenspeichersignal aus der Wiedergabesteuerung 36 auf der Leitung 222) die dann am Datenwortspeicher vorliegenden Datenwörter auf eine Anordnung aus Exclusiv-ODER-Gliedern 224. Der Zwischenspeicher 182 für das Paritätsspeichersignal wird ebenfalls durch Signale auf der Leitung 226 aus der Wiedergabesteuerung gesteuert. Wie im folgenden ausführlich erläutert, ermöglicht der vorerwähnte Teil der Fehlerkorrekturschaltung eine Korrektur fehlerhafter Datenwörter innerhalb eines gegebenen Blocks.

Zusätzlich zu diesen Korrekturmerkmalen weist die Fehlerkorrekturschaltung 34 Mittel auf, um den Ausgang stillzulegen, wenn eine Korrektur nicht möglich sein sollte. Dieser Teil der Schaltung enthält eine Sperrstufe 228, die Signale aus dem

Gut/Schlecht-Speicher 204 aufnimmt und auch von Signalen auf der Leitung 230 aus der Wiedergabesteuerung 36 gesteuert wird. Das Ausgangssignal der Sperrstufe 228 geht auf der Leitung 232 zum UND-Glied 216, wo es mit dem Ausgangssignal der Schieberegister 212, 214 verknüpft wird. Wird also ein nicht korrigierbarer Block erfaßt, verhindert das Signal auf der Leitung 232, daß das UND-Glied das Ausgangssignal der Schieberegister durchschaltet, und liefert auf der Ausgangsleitung 218 eine Reihe digitaler Nullen.

Die Funktionsweise der Fehlerkorrekturschaltung 34 läßt sich wie folgt allgemein beschreiben. Man nehme an, daß gerade ein gegebener Block (N+1) verarbeitet worden ist und das erste Datenwort eines neuen Blocks N in der Fehlerkorrekturschaltung eintrifft. Erscheint das erste Datenwort dieses Blocks N, wird die erste 8-Bit-Gruppe, d.h. der höherwertige Teil dieses Datenworts, in den Datenwortspeicher 186 eingeschrieben, dann der Speicher (RAM) 186 weitergeschaltet und die nächste 8-Bit-Gruppe, d.h. der niederwertige Teil des ersten Datenwortes, in ihn eingeschrieben. Die nächsten auf der Leitung 138 zu empfangenden Daten sind ein 8-Bit-Paritätswort, das ursprünglich aus den Datenwörtern der Blöcke N+15 und N+30 erzeugt worden ist. Da jeder Block nur 8 Worte Paritätsinformation enthält, ist einzusehen, daß man aus einer Verknüpfung der Paritätsworte eines Blocks mit den Datenwörtern eines anderen Blocks nur die Hälfte der Datenwörter des Blocks N rekonstruieren kann. Das empfangene Paritätswort wird aus dem Datenstrom durch die Wiedergabesteuerung 36 herausgenommen und in den Zwischenspeicher 182 eingeschrieben. Mit der nun empfangenen Paritätsinformation des Blocks N und den bereits im RAM 186 vorliegenden Datenwörtern des Blocks N+30 ist es nun möglich, die Hälfte der Datenwörter zu korrigieren, die derzeit in dem Zyklischen RAM 186 an der Stelle N+15 vorliegen, d.h. in demjenigen Block, der zeitlich 15 Blöcke vor dem Block N liegt.

Der Status der Datenwörter des Blocks N+15 wird aus dem Gut/Schlecht-Speicher 204 in den Blockstatus-Zwischenspeicher 206 übergeben. Geht eine Meldung ein, daß irgendwelche der Datenwörter des Blocks N+15 fehlerhaft (schlecht) sind, geht auf der Leitung 208 ein Korrektursignal über die Schaltstufe 190, 192 auf der Leitung 188 an den Speicher 186, damit korrigierte Datenwörter aus der Exclusiv-ODER-Verknüpfung in die richtige Adresse des Datenwortspeichers 186 eingeschrieben werden können; die fehlerhaften Datenwörter an diesen Stellen werden also gelöscht. Trifft eine solche Blockfehlermeldung ein, liefert, nachdem jedes Paritätswort des Blocks N im Paritätsspeicher 182 abgelegt worden ist, die Wiedergabesteuerung 36 ein Signal auf der Leitung 222, das dem Datenzwischenspeicher 220 den Zugriff auf die Hälfte der Datenwörter des Blocks N+30 erlaubt, die folglich in diesen Zwischenspeicher übernommen werden. Das Exclusiv-ODER-Netzwerk 224 verknüpft sie und liefert ein Ausgangssignal, das die mögliche Rekonstruktion der Hälfte der Datenwörter des Blocks N+15 darstellt.

Die andere Hälfte des Blocks N+15 wird rekonstruiert, wenn die 8-Bit-Paritätswörter des Blocks N-15 fünfzehn Blöcke später empfangen werden; diese Paritätswörter liefern die Information, die zusätzlich gebraucht wird, um die Rekonstruktion zu vervollständigen. Zu dieser Zeit werden die Paritätswörter des Blocks N-15 nacheinander in Paritätszwischenspeicher 182 gespeichert und die Wiedergabesteuerung 36 gibt ein Signal auf die Leitung 222, die dem Datenspeicher 220 nacheinander den Zugriff auf jeweils die Hälfte der Datenwörter des Blocks N erlaubt. Das Exclusiv-ODER-Netzwerk 224 verknüpft diese beiden Wortgruppen und liefert ein Ausgangssignal an den RAM 186, so daß nunmehr die Rekonstruktion der Datenwörter des Blocks N+15 beendet ist.

Jede Hälfte der oben beschriebenen Funktionsschritte geht also für die 16 Datenwort-Teile eines ankommenden Blocks vor sich. Jedes Datenwort wird abgetrennt und in den zyklischen RAM-Speicher 186 eingeschrieben, während die Paritätsworte nacheinander abgetrennt und in den Paritätszwischenspeicher eingeschrieben werden, wo sie dazu dienen, nacheinander die Hälfte der Datenwörter in den Stellungen 1, 2, 3, 4, , 16 zu rekonstruieren.

Am Ende des Blocks trifft schließlich die Gut/Schlecht-Zustandsmeldung für den Block ein, in dem die Paritätswörter verwendet werden können, so daß diese Information zur Bestimmung dienen kann, ob die in den Speicher 186 eingeschriebene korrigierte Information tatsächlich eine gültige (gute) Korrektur darstellt. nach der Korrektur der ersten Hälfte des Blocks N+15 gibt der Gut/Schlecht-Speicher 204 den Status des Blocks N+15 an den Blockstatusspeicher 206 aus, dessen Ausganssignal, das den Status bzw. Zustand des Bokcks N+15 angibt, seinerseits mit dem Gut/Schlecht-Statussignal des Blocks N im UND-Glied 200 (von der Leitung 174 her) summiert wird. Unter der Steuerung durch die Wiedergabesteuerung 36 schaltet das NOR-Glied 198 dann das Summenausgangssignal des Glieds 200 auf den Gut/Schlecht-Speicher 204. Das Summensignal wird also in den Speicher 204 als neue Gut/Schlecht-Statusinformation über den Block N+15 eingeschrieben. Diese Folge wiederholt sich, wenn später die zweite Hälfte des Blocks N+15 aus den Blöcken N und N-15 rekonstruiert wird, so daß das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 206, das nun den Zustand des Blocks N meldet, im Glied 200 mit der Meldung über den Block N-15 summiert wird, so daß auf den Speicher 204 ein fertiges Summensignal gelangt, das den endgültigen Gut/Schlecht-Status des Blocks N+15 angibt.

In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die Bedienung für die Korrektur der Daten, daß nur zwei der drei benutzten Blöcke einwandfrei sind, so daß, wenn die Gut/Schlecht-Zustandsmeldung derjenigen Blöcke, aus denen die Paritätsinformation erzeugt worden war, die Bewertung "gut" ergab, und der jeweils andere Block N+15 oder N+30 ebenfalls "gut" war, sich ein korrigiertes Datenwort aufbauen und in den Speicher 186 an die entsprechende Stelle N+30 oder N+15 einschreiben läßt. Analog lassen sich ähnliche Systeme aufbauen, bei denen 3-aus-4- oder 4-aus-5-Rekonstruktionsverfahren verwendet werden.

Da infolge der während der Aufnahme eingefügten zusätzlichen Paritätsinformation die Information vom Aufzeichnungsträger 23 schneller übernommen wird erforderlich, um sie abzugeben, muß sie notwendigerweise in den Schieberegistern 212, 214 zwischengespeichert werden. Ist ein vollständiges Datenwort in den Schieberegistern enthalten, kann ein serialisiertes Ausgangssignal auf das UND-Glied 216 gegeben werden. In Kombination mit der endgültigen Gut/Schlecht-Meldung auf der Leitung 232 wird dieses Wort dann auf der Ausgangsleitung 218 abgegeben.

Die in der Wiedergabesteuerung 36 eingesetzten Schaltungen sind Stand der Technik und einfach diejenigen, die man braucht, um die entsprechenden Steuersignale, wie beschrieben, an den anderen Teil des Wiedergabeteils 14 zu liefern. Die Steuerung 36 enthält also einen quarzgesteuerten Taktgeber zur Darstellung eines festen Taktimpulssignals sowie geeignete Zählschaltungen wie bspw. einen 400-Bit-Zähler, bei dem es sich vorzugsweise um einen integrierten Schaltkreis des Typs 74LS393 handeln kann. Andere Schaltungen zur Erzeugung der erforderlichen Befehlssignale zu anderen Zeitpunkten innerhalb eines gegebenen Blocks sind ebenfalls aus herkömmlichen Zähl-, Register- und Verknüpfungsschaltungen aufgebaut.

Claims (10)

1. Schaltung zur Verarbeitung von NF-Signalen, bei der diese digitalisiert und auf einem geeigneten Aufzeichnungsträger in einer einzigen Spur aufgenommen werden, mit (a) einer Einrichtung, um die analogen NF-Eingangssignale in entsprechende digitalisierte NF-Signale umzusetzen, und (b) einer Einrichtung, mit der das digitalisierte NF-Signal zu einem serialisierten Signal kodiert wird, das eine Folge von Blöcken aus jeweils einer vorgewählten Anzahl von Datenwörtern, einer vorgewählten Anzahl von Paritätswörtern, einem dem Block entsprechenden Fehlerprüfkodewort sowie einem den Blockplatz angebenden Synchronisierwort enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung (22) eine Mittel (52, 56, 66, 68, 76, 80, 82, 88) aufweist, um die Paritätswörter jedes Blocks durch eine Exclusiv-ODER-Verknüpfung aus Datenwörtern mindestens zweier anderer vorgewählter Blöcke nach dem Ausdruck

herzustellen, in dem ein gegebenes Paritätswort am Abschnitt K des Blocks N, ein gegebenes Datenwort im Abschnitt K+j eines anderen vorgewählten Blocks N+n, wobei j ganzzahlig ist, und ein gegebenes Datenwort im Abschnitt K+k eines weiteren vorgewählten Blocks N+m bezeichnet, wobei K ganzzahlig, k ganzzahlig und m und n ganzzahlig und ungleich null sowie nicht gleich sind, wodurch jeder fehlerhaft wiedergegebene Block erkannt, aus den Datenwörtern mindestens eines der anderen vorgewählten Blöcke in Kombination mit den Paritätswörtern, die aus den Datenwörtern dieses Blocks erzeugt wurden, die korrekten Datenwörter dieses Blocks rekonstruiert werden und die korrigierten Datenwörter in ein serialisiertes Wiedergabesignal anstelle der Datenwörter des fehlerhaft wiedergegebenen Blocks eingesetzt werden können.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung (22) Mittel (66, 68) aufweist, um jedes Paritätswort aus einer Exclusiv-ODER-Verknüpfung der Datenwörter und zu erzeugen, wobei N und M ausreichend große ganze Zahlen sind, und daß die Blöcke N+n und N+m räumlich vom Block N in einem Zeitintervall getrennt sind, um die Möglichkeit so gering wie möglich zu halten. Daß ein einziger Defekt auf dem Aufzeichnungsträger, auf den die kodierten Signale aufgespielt werden, bei der Wiedergabe einen Signalverlust sowohl aus dem Block N als auch aus dem Block N+n oder dem Block N+m verursacht.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Paritätswörter Mittel enthält, um jedes Paritätswort aus den Datenwörtern und zu erzeugen, wobei die Paritätswörter des Blocks k aus Blöcken erzeugt werden, die n und 2n Blöcke vom Block N beabstandet sind.

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Paritätswörter Mittel aufweist, um die Paritätswörter in jedem räumlichen Abschnitt K des Blocks N aus den Datenwörtern an einem vorbestimmten Abschnitt 2K des Blocks N+15 und aus den Datenwörtern in einem vorbestimmten räumlichen Abschnitt 2K+1 des Blocks N+30 zu erzeugen.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung Mittel enthält, um das digitalisierte NF-Signal zu aufeinanderfolgenden Blöcken zu formatieren, die jeweils aus 400 Bits mit sechzehn 16-Bit-Datenwörtern gefolgt von einem 8-Bit-Teil eines Paritätswortes, einem 12-Bit-Fehlerprüfkodewort und einem 4-Bit-Synchronisierwort, bestehen.

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung mittel aufweist, um eine zyklische Redundanzprüfung durchzuführen, um das Fehlerprüfkodewort herzustellen.

7. Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch Mittel, um zusätzliche Signale in digitaler Form in mindestens eine zu der einen parallele zusätzliche Spur einzuspielen, wobei gleiche Mittel zur Kodierung aller Signale in einer Folge von Blöcken mit eine Fehlerkorrektur ermöglichenden Paritätswörtern vorgesehen sind, und durch Mittel zur Erzeugung von Zeitsteuersignalen, um die Länge jedes Blocks und die relative Lage der verschiedenen Wörter innerhalb jedes Blocks festzulegen, wobei gemeinsame Zeitsteuersignale an Schaltungen geliefert werden, die in jeder der parallelen Spuren aufzuzeichnende Signale verarbeiten, so daß verwandte Daten aus jeder der Spuren unabhängig von der absoluten Lage der aufgezeichneten Bits in jeder Spur auf dem Aufzeichnungsträger rückgewonnen werden können.

8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung Mittel (52), um ein digitalisiertes serielles NF-Signal aus der Umwandlungseinrichtung für das analoge Eingangssignal in ein digitalisiertes paralleles Eingangssignal umzusetzen, einen Schreiblesespeicher (86) mit parallelen Eingängen, der das digitalisierte parallele Eingangssignal aufnimmt, Mittel (66, 68), die auf ein verzögertes Ausgangssignal aus dem Speicher anspricht, das aus Datenwörtern aus den unterschiedlichen vorgewählten vorhergehenden Blöcken besteht, um aus den Datenwörtern innerhalb dieser Blöcke entsprechende Paritätswörter zu erzeugen und zu speichern, Mittel (80, 82), um den Datenwörtern entsprechende parallele Ausgangssignale aus dem Speicher zu speichern, sowie Mittel (88) aufweist, um die Datenwörter gemeinsam mit den Paritätswörtern, den Fehlerprüfwörtern und den Synchronisierwörtern zu einem serialisierten digitalisierten NF-Ausgangssignal zu kombinieren, und daß weiterhin eine Bandbreiten-Komprimiereinrichtung (97) vorgesehen ist, die aus dem serialisierten Ausgangssignal ein entsprechendes verzögerungsmoduliertes Kodesignal herstellt, das bei minimaler Bandbreite zum Ansteuern geeigneter Aufnahmewandler geeignet ist.

9. Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Wiedergabeteil eine Einrichtung (26), die ein den auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Daten entsprechendes digitales Wiedergabesignal liefert, (b) eine Einrichtung (32), in der das digitale Wiedergabesignal behandelt wird, um das Vorliegen von fehlerhaften Signalen in einem Block festzustellen, wobei eine Einrichtung (101) vorgesehen ist, um ein dem empfangenen Block entsprechendes Fehlerprüfkodewort zu erzeugen, das regenerierte Fehlerprüfwort mit einem empfangenen Fehlerprüfwort dieses Blocks zu vergleichen und ein Blockfehlersignal abzugeben, das das Vorliegen fehlerhafter Signale anzeigt, wenn zwischen den beiden keine Übereinstimmung vorliegt, (c) eine Einrichtung (34), die auf ein Ausgangssignal aus der Behandlungseinrichtung (32) anspricht, um ein korrigiertes DATENWORT zu rekonstruieren und die korrigierten Datenwörter an die Stelle der fehlerhaften Signale zu setzen, wobei eine Einrichtung (286) jedem Block entsprechende Wiedergabesignale vorübergehend speichert, bis Signale entsprechend den vorgewählten Blöcken eingetroffen sind, die die für die Rekonstruktion der Datenwörter der fehlerhaften Blocks erforderlichen paritäts- und Datenwörter enthalten, eine Einrichtung (182, 220, 224) aus den empfangenen Paritäts- und Datenwörtern in den vorgewählten Blöcken korrigierte Datenwörter rekonstruiert und eine Einrichtung (180) die rekonstruierten korrigierten Datenwörter an die richtige Stelle innerhalb des behandelten digitalen Wiedergabesignals setzt, und (d) eine Einrichtung (38) aufweist, die das behandelte und korrigierte digitale Wiedergabesignal zu einem analogen NF-Ausgangssignal umwandelt.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruiereinrichtung (34) des Wiedergabeteiles einen Speicher (186) enthält, der auf die Datenwörter jedes Blocks und auf ein Ausgangssignal aus der Behandlungseinrichtung anspricht, um die Datenwörter und die Blockfehlersignale zyklisch zu speichern, daß eine Blockfehlerkorrektureinrichtung (220) einen Datenwortspeicher (220), einen Prioritätsspeicher (182) und eine Exclusiv-ODER-Schaltung (224) aufweist, die auf den Zustand des Paritäts- und des Datenspeichers ansprechend beim Vorliegen eines Blockfehlersignals die korrigierten Datenwörter regenerieren und daß eine Schalteinrichtung (180) die durch die Exclusiv-ODER-Schaltung geschalteten korrigierten Datenwörter wählt, um sie anstelle der vorher gespeicherten Datenwörter der ermittelten fehlerhaften Blöcke in den Speicher einzuschreiben.