DE2901171A1

DE2901171A1 - Einrichtung und verfahren zur datenerkennung

Info

Publication number: DE2901171A1
Application number: DE19792901171
Authority: DE
Inventors: Eric Lewis Newman
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1979-01-13
Publication date: 1979-07-19
Also published as: GB1577916A; US4227175A; JPS5498220A

Description

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:Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk N.Y., 10504

I moe/zi

Einrichtung und Verfahren zur Datenerkennung

iDie Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie ein zugehöriges (Verfahren zur Erkennung von Daten entsprechend dem Oberbegriff :des Patentanspruchs 1. Bevorzugtes Anwendungsgebiet der Er-I findung ist die Erkennung von Datensignalen, die von den ;Leseköpfen einer Magnetaufzeichnungsanordnung, insbesondere iden Aufzeichnungsspuren einer Magnetplatten- oder -bandeinrichtung herrühren.

j Die magnetische Aufzeichnungstechnik ist auf dem Gebiet der Datenverarbeitungseinrichtungen seit langem eingeführt und in vielfältiger Weise implementiert, vgl. die übersichtsj darstellung in "Tutorial Review of Magnetic Recording", von j John C. Mallison, in Proceedings of the IEEE, Vol. 64, No. 2, I Februar 1976, Seiten 196 bis 208. Soweit in der späteren Beschreibung auf die Verwendung von akustischen Oberflächenwellen (SAW)-Einrichtungen eingegangen wird, findet sich dazu eine Übersichtsdarstellung "Surface-acoustic-wave component devices and applications" von J. D. Maines und E. G. S. Paige in Proceedings IEE, VoI 120, No. 1OR, Oktober 1973, IEE Reviews. Weiterhin bietet der kürzlich erschienene Artikel in Electronics and Power (IEE) , von D-. W. Parker, Mai 1977, Seiten 389 bis 392 mit dem Titel "Acoustic-Surface Wave Band Pass Filters" eine nützliche Darstellung dieser Technologie.

In diesem Zusammenhang wird ferner auf die DE-OS 21 39 der Anmelderin, die US-PS 3 376 572 sowie einen Artikel von J. H. Collins und P. M. Grant "The role of surface acoustic

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.,,.'. -·:;,£ ORIGINAL INSPECTED

Ulli 17 1

wave techno Logy Ln communLeation systems" Ln ULtrasonLcs vom März 1972, SeLten 59 bLs 71 hingewiesen. SoweLt schLießLLch auf LadungskoppLungs (CCD)-Anordnungen abgesteLLt wLrd, seL auf eLnen ArtLkeL "Charge Coupled Devices for AnaLog SLgnaL Processing" von D. D. Buss u.a., L~EEE InternationaL SymposLum on CLrcuLts and Systems 1977 aLs HLntergrundinformatLon für CCD-TransversalfLLter hingewiesen.

Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine für die zuverlässige Erkennung mit erhöhter Aufzeichnungsdichte aufgezeichneter binärcodiertep Dateninformation verbesserte Datenerkennung bereitzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei- ; spielen unter Zuhilfenahme der Zeichungen näher erläutert. !

ι Es zeigen:

Fig. 1 eine Illustration möglicher Signalverformungen j ι zwischen einem magnetischen Aufzeichnungs- und [

. anschließenden Lesevorgang;

Fig. 2 in einem schematischen Blckschaltbild die im Rahmen der Erfindung erforderlichen Funktionsbausteine;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der

Erfindung mit einer Filterbank; ■

Fig. 4 eine (akustische) Oberflächenwellen (SAW)-Einrichtung·;

Fig. 5 eine Illustration der Funktion einer SAW-Einrichtung im Rahmen der Erfindung;

Fig. ß in einer schematischen Darstellung die Schablonenvorbereitung für erwartete Signalformen zur verbesserten Signalerkennung;

^m ⁹⁷⁷ °^{22 £}H)9ß29/0B2?

2üüM71

Fign. 7 schematische DarstelLungen einer SAW- bzw. CCD- und 8 ELnrichtuncj, die im Hinblick auf eine bestimmte SignaLform personalisiert sind;

Fig. 9 einen erfindungsgemäß ausgestalteten SAW-Datenkanal in Form einer mehr ins Detail gehenden ausschnittsweisen Darstellung von Fig. 3;

Fig. 10A eine Auflistung der in Fig. 9 zugrundegelegten Binärfolgen zusammen mit möglichen daran anschließenden Folgen;

Fig. 1OB eine Darstellung möglicher Anschlußfolgen von Fig. 1OA;

Fig. 11 eine schematische Darstellung der im Datenkanal nach Fig. 9 bei einer Verarbeitung von Daten der in Fig. 1OB gezeigten Art auftretenden Signalformen;

Fig. 12 eine Rechnersimulation aller möglichen Signalverläufe für eine einzelne von einem Magnetkopf gelieferte Eingangsfolge unter Berücksichtigung der von benachbarten Signalen herrührenden Storeffekte;

Fig. 13 den sich aus einem Teil der Signalverläufe von ' Fig. 12 ergebenden Durchschnitt;

Fig. 14 eine Darstellung des aus Fig. 12 abgeleiteten Verlaufs für einen Gewichtsfaktor;

Fig. 15 eine Illustration eines aus den Fign. 13 und 14 abgeleiteten erwarteten Signalverlaufs;

Fig. 16 einen Teil aus der (Photo)-Vorlage für die Elemente einer SAW-Bank der in Fig. 9 gezeigten Art und

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Fig. 17 ein Blockschaltbild einer Datenerkennungseinrxchtung im Rahmen der Erfindung unter Einsatz einer Datenverarbeitungseinrichtung. !

In konventionellen magnetischen Aufzeichnungseinrichtungen ι wird über einen Aufzeichnungskopf zur Erzielung einer magneti-' sehen Aufzeichnungsspur das Material an der Oberfläche einer j Magnetplatte in entgegengesetzten Richtungen sättigungsmagne- ■ tisiert. Hochdichte moderne magnetische Speicher werden dabei so ausgelegt, daß möglichst viele Daten auf einem bestimmten Oberflächenbereich untergebracht werden können. Resutierend daraus kommt man zu einer großen Anzahl schmaler Aufzeichnungsf spuren, wobei der Abstand zwischen den magnetischen Zustandsübergängen sehr klein wird. Die magnetischen Grenzen werden dadurch relativ zueinander hinsichtlich ihrer genauen Abgrenzung gestört. Ferner kommt es durch den Lesekopf für die magnetischen Aufzeichnungsspuren zu einer Verwischung der jeweiligen Information in den jeweiligen magnetischen Grenz- j bereichen. Das hat seine Ursache in bestimmten mit dem Magnet-! kopf zusammenhängenden mechanischen und elektrischen Eigen- ί schäften, die wegen technologischer und absoluter Grenzen i nicht weiter verringert werden können. Solche Eigenschaften ! sind die Weite des KopfSpaltes, der Kopfabstand von der j magnetischen Oberfläche, die nicht genaue Positionierung des Kopfes über einer Spur sowie die Kapazität und Induktivität des Magnetkopfes. Demzufolge wird das von einer hoch- ' dichten Aufzeichnungsspur gelesene Signal statt einer gut definierten separaten Rechteckimpulsform, wie sie von einem idealen System zu erwarten wäre, eher einer gestörten Folge sinusförmiger Impulse gleichsehen.

In Fig. 1 ist eine solche Signalverformung zwischen dem ; Aufzeichungs- und Lesevorgang illustriert. Ein Aufzeichungs- bzw. Schreibstrom 1 wechselt dabei von seinem anfänglichen Sättigungswert in der einen Richtung -I SAT abrupt zum ent-

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gegengesetzten Sättigungswert +1 SAT, um schließlich wieder J nach -I SAT zurückzukehren. Wären diese magnetischen über- !gänge ausreichend gegeneinander beabstandet, um Wechselwirkungen auszuschließen, würden die mit 2 und 3 bezeichneten Lesespannungen etwa eine Gauss-Form zeigen. Aufgrung der engen !Nachbarschaft der magnetischen übergänge ergibt sich jedoch j die gezeigte resultierende Signalverformung. In erster Annäherung kann das Lesesignal 4 als überlagerung der mit 2 und j 3 bezeichneten Spannungsverläufe angesehen werden. Als haupt-I sächlicher Effekt der dichten Packung der magnetischen Übergänge tritt jedoch eine Scheitelwertverschiebung 5 gegenüber 'dem AuftrittsZeitpunkt eines magnetischen Übergangs sowie eine Amplitudenverringerung 6 auf. Ferner addieren sich die mit 2 und 3 bezeichneten Spannungsverläufe nicht in linearer Überlagerung.

Weitere die Lesespannung beeinflussende Effekte rühren her von Interferenzen benachbarter Spuren, Rauschen, Störungen in der magnetischen Oberfläche sowie von sich ändernden Oberflächengeschwindigkeiten oder Flughöhen des Lese-/Schreibkopfes. Der schließlich resultierende Signalverlauf 4 läßt erkennen, daß es sehr schwierig ist, daraus die Auftritts-

;Zeitpunkte bzw. Positionen der ursprünglich aufgezeichneten magnetischen Zustandsänderungen wieder aufzufinden.

Bei heutigen Magnetplatteneinrichtungen werden in den Decodierkanälen umfangreiche elektronische Schaltungen verwendet, ;um diese ursprünglich aufgezeichneten magnetischen übergänge ipositionsmäßig zu rekonstruieren. Dabei wird anhand der !Lesespannung jeweils zu einem Zeitpunkt nur ein übergang verarbeitet. Komplexere Einrichtungen verwenden hochgenaue sog. phasenverriegelte Oszillatoren, Differenziereinrichtungen, :Spitzenwertdetektoren und manchmal noch Integratoren. Mittels dieses Schaltkreisaufwandes lassen sich Spannungsspitzen, Nulldurchgänge und Signalhysteresen feststellen. Die mit der

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Wiederherstellung bzw» Zuordnung von durch magnetische Zustandänderungen repräsentierten Daten zusammenhängenden Schwierigkeiten bedeuten jedoch eine Beschränkung hinsichtlich der maximal möglichen Packungsdichte solcher Übergänge und damit hinsichtlich der maximalen Datenrate.

Die konventionelle Methode der Datenzuordnung aus dem Lesesignal besteht demnach in einer Punkt-zu-Punkt-Analyse der durch einen individuellen magnetischen Zustandsübergang erzeugten Signalform,, wobei auf die Feststellung eines diskreten Kriteriums abgestellt wird, z. B„ eines Nulldurchgangs oder eines Spitzen- bzw» Scheitelwerts ο Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete und demgegenüber unterschiedliche !

ι Methode besteht darin, daß das Lesesignal im Hinblick auf ^!

die Auswirkungen einer Folge derartiger magnetischer Zustandsänderungen analysiert und daraus die jeweilige Datenerkennung abgeleitet wird» Demzufolge muß jede mögliche Signalsequenz gleichzeitig analysiert werden« Besteht beispielsweise die für die Erkennung benutzte Sequenz aus drei Magnetzustandsänderungen, wodurch drei Binärstellen bzw. Bits repräsentiert :sind, liegen für den eigentlichen Erkennungsvorgang acht mögliche Formen von Signalfolgen vor. Fig» 2 illustriert !in einem Blockschaltbild die im Rahmen der Erfindung erforjderliehen Funktionsblöcke» Dabei ist darauf hinzuweisen, ■ daß in einer bestimmten Ausführungsform einige dieser Funk-■tionsblöcke durchaus in einen einzelnen Baustein zusammengefaßt sein können»

!Ausgegangen wird in Fig» 2 von einem Datensignal 10 am Eingang, das als Signal im Zeitbereich vorliegt und bei dem die ■ Form der Amplitudenänderungen die jeweiligen Binärbedeutungen bzw« Bits repräsentiert« Die besondere codierte Signalbe-

, deutung ist mit 111010 angenommen. Allgemein läßt sich sagen, daß das Eingangssignal derart verarbeitet wird, daß es in jeweils überlappenden Sequenzen oder Folgen von m Bits der

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-ίο-

[Datenerkennungsoperation unterworfen wird. Da alle möglichen !unterschiedlichen uberlappungsfolgen von m Bits berücksichtigt !werden müssen, gibt es N mögliche einmalige Sequenzen. Entjhält beispielsweise eine Sequenz drei Bitstellen, beträgt IN = 2 =8, unter der Annahme, daß alle Formen vorkommen. Die gegebene Beziehung gilt natürlich allgemein auch für andere Werte von m und N.

Das Eingangssignal 10 auf der Leitung 11 wird dem Block 12 zugeführt und dort laufend hinsichtlich der Amplitude K-fach für jede Bitstelle abgetastet. Diese Amplitudenwerte werden zeitweilig im Speicher 13 gespeichert, dessen Speicherkapazität mindestens für eine komplette Folge von m Bits ausreichen muß Jede komplette m Bitstellen umfassende Folge mit K«m Amplituder !werten wird über die mit 14 bezeichnete Leitung zu jeder Bitzeit an den Vergleicherblock 15 weitergeleitet.

Im Lesespeicher 16 ist quasi in Schablonenform eine Auflistung der N erwarteten Folgen mit m Bits gespeichert. Mit anderen Worten wird dort ein Vokabular aus N Worten zu je m Bitstellen und K (Abtast)-Werten pro Bitstelle gespeichert. Zu jeder iBitzeit wird der Inhalt des Lesespeichers 16 über die mit 17 bezeichnete Leitung am Vergleicher 15 bereitgestellt. Demzufolge liegen am Vergleicher 15 in jeder Bitzeit einerseits K»m Abtastwerte aus dem aktuellen Eingangssignal vom Speicher 13 und andererseits die schablonenmäßigen Vergleichsdaten in Form von N Worten mit je K»m Werten an. Nach dem Vergleich der aktuellen K«m Abtastwerte mit den zu erwartenden N Worten zu K»m Werten wird über den mit 18 bezeichneten Vergleicherausgang angezeigt, welcher der zu erwartenden K»m Werte im Hinblick auf seine Übereinstimmung am nächsten kommt. Dieser mit 18 bezeichnete Ausgang des Vergleichers 15 kann in Form eines Signales auf einer von N Leitungen geliefert werden.

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Für die Einrichtung nach Fig» 2 sind ferner Maßnahmen zur Synchronisation erforderlich» Nimmt man an, daß das Eingangssignal 10 mit variabler Zeitgabe auftritt, muß die Zeitsteuerung für jede Bitzeit aus dem Eingangssignal über die Leitung 11 von einer Taktsteuereinrichtung 19 abgeleitet werden. Der in Fig. 2 mit 19 bezeichnete zugehörige Block kann im Falle eines Lesesignals von einer Magnetplatte beispielsweise ein phasengesperrter Oszillator sein. Die so erzeugte Bit-Zeitsteuerung wird in der mit 20 bzw. in unterbrochenen Linien angedeuteten Form an die einzelnen Bausteine je nach ihrer schaltungsmäßigen Ausführung verteilte

Der Vergleicherausgang 18 kann dann auf ein logisches Wetzwerk zur Fehlererkennung (21) und zur Fehlerkorrektur (22) und von ' dort zum Binärausgang 23 geleitet werden. Dieser Logik wird vom Vergleicherausgang 18 in jeder Bitzeit eine Folge von m Bits angeboten» Nimmt man als Beispiel für das Eingangs- ;

i signal 10 die erwähnte Konfiguration 11101O₇ erscheinen am I

Vergleicherausgang 18 nacheinander die Folgen 111c 11Oi- 101, |

10Xo Da diese Binärfolgen einander überlappen und von j Folge zu Folge sich lediglich eine Bitstelle ändert, kann die j Logik daraus die Fehlererkennung und Korrektur leisten. Mit anderen Worten erscheint jede erl·
m aufeinanderfolgenden Sequenzen,

anderen Worten erscheint jede erkannte Bitstelle in jeder der !

Als Beispiel für die Fehlerbehandlung soll angenommen werden, j daß die zweite Folge (fälschlich) als 11J[ erkannt wurde. Da die nächste Sequenz 101 statt tj_1 ist, wird daraus klar, daß ein Fehler vorliegt, und dieser kann über die Fehlererkennung 21 ι zur Anzeige gebracht werden« .

i Unter Zugrundelegung desselben Beispiels,, bei dem die zweite i Sequenz 111_ beträgt, wird die fehlerhafte dritte Bitstelle in den zwei Änschlußfolgen 101 und 010 erneut erscheinen, und es kann durch die Fehlerkorrekturschaltung 22 auf das zutref-[fende Vorliegen einer 0 geschlossen werden.

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Als Beispiel für einen komplizierteren Fall soll angenommen werden, daß am Vergleicherausgang 18 ein Signal für die dritte Bitsequenz 101 fehlt. Da die an die Fehlerkorrektur 22 !gelieferten Daten Redundanz aufweisen, d.h. im fehlerfreien Fall taucht jede einzelne Bitstelle in drei aufeinanderfolgenden Sequenzen auf, kann eine fehlende Bitsequenz in der aus dent folgenden Tabelle ersichtlichen Weise vorhergesagt werden. Jedo Spalte repräsentiert dabei eine Bitzeit, und da jedes einzelne Bit in drei aufeinanderfolgenden Sequenzen auftritt, wird im fehlerfreien Fall jede Spalte dreimal die 1 oder dreimal die O enthalten.
1 1 1
1 1 O
? ? ?
O 1 O
1 0 X

Daraus wird ohne weiteres klar, daß die fehlende Sequenz ? ? ? mit höchster Wahrscheinlichkeit 10 1 ist. Der logische Entwurf für solche Fehlererkennungs- und Korrekturbausteine braucht an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden, da er konventionell ausgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine angepaßte Pilterbank bzw. -gruppe benutzt wird, über einer ¹ Lesekopf 25 eines Magnetplattengerätes wird ein eingangsseiti-,ges Signal, z. B. mit der Binärfolge 111010, an eine zur Binärdecodierung vorgesehene Gruppe entsprechend angepaßter Filter 26 geliefert. Wie bereits früher wird auch hier angenommen, daß die Anzahl m Bits in jeder Folge 3 und somit die Anzahl N möglicher unterscheidbarer Folgen 8 beträgt. Jedes Filter ist dabei auf eine vorbestimmte Eingangssignalfolge zugeschnitten lund erzeugt einen einzelnen Ausgangsimpuls 27. Insgesamt sind IN derart angepaßte Filter vorgesehen, d.h. im gewählten Beispiel beträgt N = 8.

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Wird ein Eingangssignal 10 angelegt, erzeugt, wie bereits } erwähnt, jede drei Bitstellen umfassende Folge einen Impuls \ 27 auf einer der mit 28 bezeichneten Leitungen« Dieser einzeln^ Impuls 27 tritt dabei zu jeder Bitzeit auf. Die mit 28 be- j zeichneten Leitungen führen auf einen Detektor 29 für maximale j Ähnlichkeit, über den eine Feststellung dahingehend getroffen j werden kann, welche der mit 28 bezeichneten Leitungen den signifikantesten Impuls 27 zur Identifizierung der jeweils wahrscheinlichsten Binärfolge aus der Menge der acht möglichen Folgen führt.

Die so ermittelte Folge mit der höchsten Wahrscheinlichkeit wird an die Fehlererkennungs-/Korrektureinrichtung 31 weitergeleitet, welche die Decodierung in binäre Bitdarstellungen durchführt und Speichermöglichkeiten zur Speicherung der letzten beiden Binärfolgeri enthält. Wie im Zusammenhang mit der früheren Fig. 2 bereits erläutert, ist weiterhin eine entsprechende Logik zur Durchführung eines Vergleichs der letzten beiden Folgen mit der jeweils neuesten Folge, um die entsprechende Fehlererkennung bzw. -korrektur zu leisten. Schließlich wird über den Serienumsetzer 32 aus den so korrigierten Binärfolgen ein serielles binäres Ausgangssignal 33 zusammengestellt. Wie ebenfalls bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 angedeutet wurde, wird auch für die Arbeitsweise der Anordung von Fig. 3 zur Synchronisation eine Takteinrichtung vorzusehen sein.

Eine solche Filterbank 26 kann in verschiedenen Technologien, die eine im Zeitbereich vor sich gehende Speicherung und Verarbeitung von Eingangssignalen der mit der Signalform gezeigten Art in der Lage ist, aufgebaut werden. Bevorzugt [wird eine Technologie mit akustischen Oberflächenwellen (im folgenden auch abgekürzt mit SAW = Surface Acoustic Wave) Anwendung finden können. Weiterhin stehen vorzugsweise auch Ladungskopplungskonzepte (im folgenden auch abgekürzt mit

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CCD = Charge Coupled Device) zur Verfügung. Derartige SAW- und CCD-Einrichtungen werden später noch näher behandelt.

An dieser Stelle soll lediglich kurz darauf eingegangen werden, wie SAW-Einrichtungen die erforderlichen Funktionen in einer Anordnung entsprechend Fig. 2 durchführen. Da CCD-Einrichtungen praktisch analog zu SAW-Einrichtungen sind, wird im Rahmen der Beschreibung hauptsächlich auf SAW-Einrichtungen eingegangen. In einer SAW-Einrichtung wird eine zeitweilige Speicherung entsprechend dem Baustein 13 in Fig. 2 dadurch erreicht, daß man ein Eingangssignal 10 in einem geeigneten Medium als akustische Oberflächenwelle in Gang setzt, um damit eine Verzögerung von mindestens m Bits zu erreichen. Der mit 16 bezeichnete lesbare Speicher für N Folgen zu je m Bits wird als Filterbank 26 ausgeführt und besteht aus N angepaßten SAW-Filtern, von denen jedes auf eine bestimmte der N möglichen Folgen zugeschnitten ist. Die Vergleichsfunktion 15 wird durch die Wechselwirkung der akustischen Oberflächenwelle mit den (fingerförmigen) Elektroden einer SAW-Anordnung durchgeführt. Die jeweils größte Übereinstimmung wird (am zugehörigen Ausgang 18) durch das Auftreten eines entsprechenden Einzelimpulses 27 angezeigt.

Jin Fig. 4 ist eine derartige SAW-Anordnung gezeigt. Dabei handelt es sich im wesentlichen um eine Verzögerungsleitung, die auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Kristalls gebildet ist und entlang der eine akustische Welle laufen kann. Dabei wird ein Eingangssignal einem Sender 35 in der !Weise zugeführt, daß auf der Oberfläche des Kristalls ein paariges Metallmuster mit fingerförmig ineinandergreifenden Elektroden 36 und 37 vorgesehen ist. Der Sender 35 erzeugt zwei Oberflächenwellen in einer senkrecht zu den fingerförmigen Elektroden 36 und 37 führenden Richtung, eine in Richtung jauf einen Empfänger 38 und die andere in der entgegengesetzten Richtung, wobei diese jedoch nicht gebraucht und daher absor-

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biert wird. Der Empfänger 38 wird durch ein anderes ähnliches Yletallmuster mit fingerförmigen Elektroden 39 und 40 gebildet. tfird eine Oberflächenwelle vom Empfänger 38 empfangen, wird über einem geeigneten Lastelement 41 eine entsprechende Ausgangssignalspannung erzeugt. Die vom Sender 35 erzeugte Ober- - .flächenwelle bewegt sich als ein homogener Strahl mit einer durch das senderseitige Elektrodenmuster bestimmten Weite fort. Da die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle etwa 10 mal kleiner ist als die Lichtgeschwindigkeit, wird beispielsweise ein 3 με dauerndes Signal, das als elektromagnetische Welle eine Länge vom 1 km aufweist, als akustische Oberflächenwelle auf etwa 1 cm komprimiert.-Wegen der relativ langsamen Geschwindigkeit derartiger Oberflächenwellen ist es somit möglich, ein von einer Magnetplatte gelesenes Signal, das mehrere Bitstellen umfaßt, zu jeder Zeit im Empfänger 38 zu speichern. Der Empfänger 38 kann, um eine Zahl zu nennen, etwa 100 Fingerpaare (39, 40) umfassen und als angepaßtes Filter angesehen werden.

In Fig. 5 ist schematisch die Arbeitsweise einer SAW-Einrichtung skiziert, die, wie bereits erwähnt,, im wesentlichen eine Verzögerungsleitung für das Eingangssignal 10 darstellt, das als mechanische Oberflächenwelle an der Oberfläche eines piezoelektrischen Kristalls entlangwandert. Sender- und Empfängerexnrichtungen sind entsprechend den obigen Ausführungen als jeweilige Metallmuster ausführbar, die fingerförmig ineinandergreifende Elektroden aufweisen. Jedes derartige Finger-Elektrodenpaar kann als Anzapfung 46 mit einer zugehörigen Verzögerung D zwischen zwei Anzapfpunkten betrachtet werden. Da es erforderlich ist, jede der m eingangsseitigen Bitstellen K-fach abzutasten, werden folglich m»K Paare derartiger fingerförmiger Elektroden (36, 37 in Fig. 4) vorgesehen werden. Die gegenseitige Überlappung der fingerförmigen Elektroden ist dabei proportional zur Größe des von der Verzögerungsleitung empfangenen Signals.

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Mit einer solchen SAW- (oder auch CCD-) Einrichtung können lediglich die in Fig. 5 angedeuteten Funktionen des Teilens (Elemente 48) und Aufsummierens (49) durchgeführt werden. Die SAW-Einrichtung entspricht dabei einer Verzögerungsleitung mit K Verzögerungselementen D (in der Zeichnung allgemein mit 45 bezeichnet), wobei K die Anzahl der (den fingerförmigen Elektrodenpaaren entsprechenden) Anzapfpunkten 46 bedeutet. Das Eingangssignal 10 wird durch die Verzögerungsglieder D als Oberflächenwelle hindurchgeleitet und zur Vermeidung von Reflexionen am Ende bei 47 absorbiert. Die elektrische Belastung an den Anzapfpunkten 46 ist bewußt fehlangepaßt, so daß nur wenig Energie in die Anzapfpunkte gekoppelt und somit die Oberflächenwelle lediglich geringfügig abgeschwächt wird. Die insgesamte Verzögerung K*D ist dabei gleich der Verzögerung einer kompletten Eingangsfolge mit drei Bitstellen, d.h. die Verzögerungsleitung speichert zeitweilig eine komplette eingangsseitige Binärsequenz .

Die Teilerstufen 48, die in Fig. 5 im einzelnen mit S^ bis S„ bezeichnet sind, lassen jede einen vorbestimmten Anteil des Signals 10 von der Verzögerungsleitung zum Summierglied 49 passieren. Dieser vorbestimmte Anteil jeder Teilerstufe (48) wird durch die Überlappung der einzelnen fingerförmigen Elektrodenpaare (entsprechend den Anzapfpunkten 46) gemäß der erwarteten Signalformsequenz bestimmt. Die Ausgänge der Teilerstufen 48 werden durch das Summierglied 49 aufaddiert und erzeugen das Ausgangssignal 50. Bei SAW-Einrichtungen wird die Addition durch das in Fig. 4 gezeigte Zusammenfassen der fingerförmigen Elektroden bewerkstelligt.

Zusammengefaßt wird durch die in Fig. 5 gezeigte SAW-Einrichtung die Eingangssignalform 10 an jeweils K diskreten Abtaststellen (d.h. in K Zeitintervallen D) erfaßt, wobei jeder Abtastwert mit einem Teilfaktor S bewertet und insgesamt

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zum Äusgangssignal 50 zusammengefaßt werden. Als geeigneter Wert K kann für eine eingangsseitige Binärfolge zu drei Bitstellen etwa 40 bis 100 angesehen werden.

Ein vernünftiger Algorithmus für die Datenerkennung aus einer bestimmten erwarteten Eingangssequenz besteht in der Konvolution der erwarteten Signalform mit sich selbst„ Das bedeutet, daß zu jedem diskreten Zeitinterval D das gesamte Eingangssignal 10 mit einer ausgewählten erwarteten Signalfolge multipliziert wird. Gleicht oder entspricht dabei das Eingangssignal 10 der jeweils ausgewählten erwarteten Sequenz, nimmt beim Durchlauf der Signalwelle durch die Verzögerungsleitung das Ausgangssignal von einem sehr kleinen Wert (ideal null) auf einen Spitzenwert zu, wenn das Signal die ganze Verzögerungsleitung gerade bedeckt, und nimmt schließlich wieder auf einen kleinen Wert (ideal null) ab.

Entspricht dagegen das Eingangssignal 10 nicht der erwarteten Sequenz, d.h. besteht insofern keine Übereinstimmung, bleibt das Ausgangssignal auf dem relativ niedrigen Wert verglichen mit dem Spitzenwert des Ausgangssignals 50 im vorher beschriebenen Fall.

Ist die unter Anwendung des relativ einfachen beschriebenen Algorithmus erzielbare Diskrimination nicht ausreichend, können komplexere Algorithmen eingesetzt werden, wie das anhand von Fig. 6 schematisch skiziert ist. Die ursprünglichen erwarteten Signalformen bzw* Schablonenmuster 51 werden mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung 52 systematisch in verbesserte Schablonenmuster 53 für die erwarteten Signalformen umgesetzt. Im Zuge der Datenverarbeitungsbehandlung werden alle ursprünglichen Vorlagen hinsichtlich ihrer Form erfaßt, wobei die jeweiligen Unterschiede stark überbetont werden; dadurch läßt sich eine verbesserte Diskrimination und damit zuverlässigere Datenerkennung erreichen.

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Wenn die jeweils erwarteten Signalformen feststehen, wird jede von ihnen zur entsprechenden Personalisierung einer SAW-Einrichtung benutzt, wie das in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Dort ist eine erwartete Signalform 55 zusammen mit einer SAW-Anordnung 56 gezeigt. Wie bereits erläutert wurde, ist die Durchlaufverzögerung durch die SAW-Anordnung bestimmt durch die Länge, die zur Aufnahme der kompletten erwarteten Signalform bestimmt ist. Es ist angenommnen, daß das Eingangssignal mit einer hohen Frequenz moduliert ist, so daß die Abstände der Fingerelektroden der Modulationsfrequenz entsprechen.

In Fig. 7 sind zwei in unterbrochenen Linien dargestellte Kurvenzüge zu erkennen, einmal der mit 57 bezeichnete Kurvenzug, der ähnlich wie die erwartete Signalform 55 geformt ist und zum andern der mit 58 bezeichnete Kurvenzug, der bei gleicher Form spiegelbildlich zur erwarteten Signalform ausgebildet ist. Zur übersichtlicheren Darstellung sind die SAW-Fingerelektroden als Einzellinien dargestellt, wobei nur wenige davon gezeigt sind. Bei einer praktisch in Frage kommenden SAW-Anordnung werden natürlich erheblich mehr dieser fingerförmigen Elektroden vorgesehen sein. Die von der oberen Elektrode 60 aus sich erstreckenden Elektroden 59 und die sich von der unteren Elektrode 42 aus erstreckenden Elektroden 61 sind jeweils paarweise zueinander angeordnet, wobei sie jeweils überlappende Bereiche 63 bilden, wie das für die Elektroden 59 und 61 am linken Ende der Anordnung gezeigt ist. Diese Überlappungsbereiche 63 bilden dabei insgesamt eine sich über die gesamte Anordnung erstreckende Form, deren vertikale Amplitudenwerte proportional zur erwarteten Signalform 55 sind. Eine solchermaßen personalisierte SAW-Anordnung läßt sich bevorzugt für die in Fig. 3 zugrundegelegten angepaßten Filter einsetzen. Schließlich ist noch festzuhalten, daß eine Phasenänderung der Kurvenzüge 57 und 58 einhergeht mit der Anordnung eines Fingerpaares in derselben Richtung, wie das bei 64 gezeigt ist.

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Eine CCD-Anordnung 70 kann in gleicher Weise personalisiert werden, vgl. Fig. 8. Mit 55 ist wiederum die erwartete Signalform bezeichnet, wobei diese Form auch in der in unterbrochenen Linien gezeigten Kurve 65 erscheint. Jedes Paar vertikal verlaufender Abfühlfinger 66 und 67 bildet einen Abstandsbereich, in dem die mit 65 bezeichnete Linie verläuft, wobei sich diese fingerförmigen Abfühlelektroden auf einer (nicht gezeigten) Ladungsspeicheranordnung erstrecken.

Auf dem Gebiet solcher CCD-Anordnungen ist es durchaus bekannt, daß zusätzliche (nicht gezeigte) Elektroden zur Ladungs verschiebung entlang einer Verzögerungsleitung, die durch benachbarte Zellen gebildet wird, erforderlich sind. Für K»m Äbtastwerte der Exngangssignalform sind entsprechend den früher im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Erfordernissen gleich viele Zellen nötig. Mit der oberen Summier-Sammelleitung 68 sind die fingerförmigen Abfühlelektroden 66 und mit der unteren Summier-Abfühlleitung 69 die entsprechenden Elektroden 67 verbunden. Die Funktion einer solchen personalisierten CCD-Anordnung ist analog zu der beschriebenen SAW-Anordnung. Wird ein Verschiebesignal an die Summier-Sammelleitungen 68 und 69 angelegt, liefert der dadurch zustande kommende Differenzstrom das erforderliche Ausgangssignal. Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei einer SAW-Anordnung wird hier das Ausgangssignal jedoch kein kontinuierlicher Signalzug sein, sondern aus diskreten Schritten gebildet werden.

Fig. 9 zeigt einen mit einer SAW-Anordnung ausgeführten Datenkanal zu näheren Erläuterung eines Teils der in Fig. in Blockschaltbild-Form gezeigten Anordnung. Ein über einen Magnetkopf von einer Magnetplatte gelesenes Eingangssignal wird über die mit 75 bezeichnete Leitung auf einen Modulationsverstärker 76 geführt, der seinerseits ein entsprechendes Eingangssignal an die SAW-Filterbank 77 liefert. Die

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Eingangsleitung 75 ist darüber hinaus mit einer Einrichtung 78 in Form einer phasenmäßig verriegelten Schleifenanordnung verbunden, worüber eine Synchronisation der eingangsseitigen Signalform zur Ableitung der Bitzeit 79 erfolgt. Zusammen mit der SAW-Filteranordnung 77 ist auf demselben Substrat ein 100 MHz SAW-Osζillator 80 in einer rückgekoppelten Schleifenanordnung mit einem Verstärker 81 angeordnet. Der Oszillatorausgang ist mit dem Modulationsverstärker 76 verbunden, der somit das Eingangssignal für die Filterbank 77 bei 100 MHz moduliert. Diese Modulation ermöglicht, daß die SAW-Anordnungen mit einer größeren (größer 50 %) Eingangs-Bandbreite arbeiten können. Die Breite der fingerförmigen Elektroden und deren gegenseitiger Abstand beträgt ein Viertel der Wellenlänge der Modulationsfrequenz.

Da für die Anzahl Bitstellen pro Sequenz drei angenommen ist, sind demzufolge acht erwartete Signalformen schematisch bei 82 angedeutet. Die binären Entsprechungen dieser zu erwartenden Signalformen finden sich bei 83. Die SAW-Filterbank 77 enthält einen gemeinsamen Eingangsübertrager, der eine gemeinsame akustische Oberflächenwelle für die acht angepaßten Filter 85 in Gang setzt. Jeder einzelne Ausgang dieser Filter 85 wird über einen Schwellenwertdetektor 86 auf den Setzeingang einer der mit 91 bis 98 bezeichneten Verriegelungs- bzw. Kippstufen geführt. Das Rücksetzen der Verriegelungsstufen 83 erfolgt über die mit 88 bezeichnete Leitung über den jeweiligen Bitzeittakt 79.

Da jedes SAW-Filter 85 so ausgelegt ist, daß es eine bestimmte zugeordnete erwartete Signalform 82 erkennt, wird im fehlerfreien Fall lediglich eine der Verriegelungsstufen zu einer 3itzeit gesetzt werden. Die bei jeder der Verriegelungsstufen 33 angegebene Binärziffernfolge entspricht dabei der beim Setzen dieser Verriegelungsstufe erkannten Binärsequenz im ugehörigen Signalverlauf.

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Nachfolgend wird ein Beispiel gegeben, bei dem eine sieben Bitstellen umfassende Eingangssignalform zugrundegelegt ist. Daran anschließend finden sich die jeweiligen Zeitabschnitte, zu denen die Verriegelungsstufen gesetzt werden.

Binärfolge	Bitzeit	1	1	1	O	1	O	O	98	wird	gesetzt
1.	Bitzeit	1	1	1					97	wird	gesetzt
2.	Bitzeit		1	1	O				96	wird	gesetzt
3.	Bitzeit			1	O	1			93	wird	gesetzt
4.	Bitzeit				O	1	O		95	wird	gesetzt
5.					1	O	O

Aus diesem Beispiel wird deutlich, daß jede Bitstelle innerhalb einer Folge dreimal abgefühlt wird. Eine neue Bitstelle wird zunächst am rechten Ende einer 3-Bit-Folge berücksichtigt Zur nächsten Bitzeit wird diese neue Bitstelle zu mittleren Bit und darauffolgend wird aus dem mittleren Bit ein altes Bit, das zum letzten Mal berücksichtigt wird.

Die mit 99 bezeichnete Logikanordnung wertet diese Dreifach-Erkennung jeder Bitstelle entsprechend aus. Das mit 100 bezeichnete Schieberegister ist für drei Bitstellen ausgelegt und weist auf eine Stufe 101 für das "neue" Bit, eine Stufe 102 für das Bit in der "Mitte" und eine Stufe 103 für das "alte" Bit. Der Bitzeittakt 79 bewirkt eine Nach-Rechts-Verschiebung zu jeder Bitzeit, wenn ein neues Bit auftritt. Das neue Bit wird dabei über das mit 104 bezeichnete ODER-Glied von den Verriegelungsstufen 92, 94, 96 oder 98 in die für das neue Bit vorgesehene Schieberegisterstufe 101 eingegeben. Während der nächsten Bitzeit wird dieses neue Bit aus der Stufe 101 nach rechts in die für das mittlere Bit vorgesehene Stufe 102 geschoben und schließlich zur darauffolgenden Bitzeit wird daraus das alte Bit, das in der dafür vorgesehenen Schieberegisterstufe 103 auftritt.

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Die Ausgänge der Verriegelungsstufen 91 bis 98 werden auf den mit 105 bezeichneten Eins-aus-acht-Baustein geführt, der am Anschluß 106 ein Ausgangssignal für ein fehlerhaftes Muster erzeugt/ wenn während einer Bitzeit entweder kein Signal oder mehr als ein Signal auf seinen acht Eingangsleitungen auftritt.

Das zur jeweiligen Bitzeit mittlere Bit wird über das mit 107 bezeichnete ODER-Glied erzeugt, das seine Eingänge von den Verriegelungsstufen 93, 94, 97 und 98 erhält. Dieses jeweils neueste mittlere Bit wird mit dem in der Schieberegisterstufe 102 gespeicherten mittleren Bit in dem EXKLUSIV-ODER-Glied 108 verglichen. Liegt keine Übereinstimmung vor, erscheint ein entsprechendes Fehlersignal am Anschluß 109. In gleicher Weise wird das alte Bit zur jeweiligen Bitzeit über das mit

110 bezeichnete ODER-Glied erzeugt, dessen Eingänge von den Verriegelungsstufen 95, 96, 97 und 98 erhalten werden. Dieses zuletzt erhaltene alte Bit wird mit dem in der Schieberegister· stufe 103 gespeicherten alten Bit in dem EXKLUSIV-ODER-Glied

111 verglichen. Auch in diesem Fall wird bei Nichtübereinstimmung ein entsprechendes Fehlersignal am Anschluß 112 erzeugt. Das mit 113 bezeichnete ODER-Glied erhält als Eingänge das Fehlersignal aus dem mit 105 bezeichneten Block sowie die Ausgänge der EXKLUSIV-ODER-Glieder 108 und 111 und erzeugt daraus ein Fehlersignal am Anschluß 114.

Da ein Ausgangssignal von jeder der Verriegelungsstufen 91 bis 98 in Fig. 9 drei Bitstellen repräsentiert und ein Ausgangssignal in jeder Bitzeit auftritt, wird jede binäre Bitstelle insgesamt dreimal erfaßt. Mittels zugehöriger Logikschaltcreise für eine Fehlerkorrektur lassen sich daraus die Binärzustände etwa fehlender Ausgangssignale vorhersagen. Auf eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus derartiger Logik-Netzwerke kann an dieser Stelle verzichtet werden, da er in an sich konventioneller Weise erfolgen kann.

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In Fig. 1OA findet sich eine Zusammenstellung der in Fig. 9 benutzten acht möglichen Binärfolgen mit ihrer zugehörigen (dezimalen) Numme'rierung und den Nummern der jeweils möglichen Anschlußfolgen. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, daß für eine bestimmte Folge lediglich zwei Anschlußfolgen in Frage kommen können. Wurde beispielsweise eine Folge 011 (Nr. 3) erkannt, dann kommt für die Anschlußfolge nur 110 (Nr. 6) oder 111 (Nr. 7) in Frage.

Fig. 10B zeigt eine Binärdarstellung eines willkürlichen Eingangssignals, darunter die jeweilige Bezeichnungsnummer der zugehörigen (drei Bitstellen umfassenden) Folge und darunter die Angabe der jeweils möglichen beiden Anschlußfolgen. Beginnt beispielsweise der binäre Eingangssignalzug mit 010 (entsprechend Nr. 2) , sind die möglichen Anschlußfolgen Nr. oder 5. Im angenommenen Beispiel folgt die letztere, d.h. 101. Das Konzept der möglichen Anschlußfolgen beruht darauf, daß jedes individuelle Bit zur Ermöglichung von Fehlerkorrekturmaßnahmen insgesamt dreimal erfaßt werden soll.

Derartige Fehlerkorrekturmaßnahmen sind insbesondere von Bedeutung bei Lesesignalen von Magnetplatten oder Magnetbändern. Mit zunehmender Aufzeichnungsdichte nehmen auch die Probleme zu, daß aufgrund von Fehlstellen in der magnetischen Oberfläche, Schmutz und elektrischem Rauschverhalten zunehmend feste oder vorübergehende Fehler erzeugt werden. Von besonderem Gewicht sind die "harten" Fehler aufgrund von Unvollkommenheiten in der Magnetschicht. Deren Auswirkungen werden zum Teil dadurch umgangen, daß man anstelle derart gestörter Spuren Reservespuren bereithält und benutzt. Man muß sich jedoch darüber im klaren sein, daß dadurch die insgesamte Aufzeichnungsdichte in unerwünschter Weise reduziert wird. Abhilfe kann hier in bevorzugter Weise durch Fehlerkorrekturverfahren erreicht werden.

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Fig. 11 gibt schematisch die in einem Datenkanal gemäß Fig. bei Verarbeitung eines binären Eingangssignals entsprechend Fig. 1OB auftretenden Verhältnisse wieder. Die oberste Zeile gibt die Binärdarstellung der codierten Information auf einer Magnetplatte an, darunter findet sich die magnetische Aufzeichnungsform, wobei die Regel zugrunde liegt, daß ein Magnetisierungsübergang 120 einem Binärwert "1" entspricht, während das Fehlen eines Übergangs, wie bei 121 angedeutet, einem Binärwert "0" entspricht. In der nächsten Zeile ist mit 122 die Form des zugehörigen Lesesignals gezeigt, wobei ein Spitzenwert 123 einem Binärwert "1" und das Fehlen eines solchen Spitzenwertes einem Binärwert "0" zuzuordnen ist.

Im unteren Teil der Darstellung von Fig. 11 finden sich die generell mit 125 bezeichneten acht Ausgangssignale für die in Fig. 10B angegebenen Folgen. Die mit den Nummern 0 bis 7 bezeichneten Signale entsprechen dabei den in Fig. 9 vom SAW-Filter 77 an die Verriegelungsstufen 91 bis 98 gelieferten Signalen. Es ist festzuhalten, daß zu jeder Bitzeit lediglich ein Ausgangssignal auftritt. Beginnt beispielsweise das binäre Eingangssignal mit 010, wird die Folge Nr. 2 erkannt und ein entsprechender Puls 127 erzeugt. Die spätere Eingangsfolge 000 entspricht der mit 0 bezeichneten Folge, so daß ein Ausgangssignal 126 erzeugt wird. Die in Fig. 9 mit 82 angegebenen erwarteten Signalformen werden in Fig. 11 nicht benutzt.

Unter Bezugnahme auf die Fign. 12, 13, 14 und 15 soll im folgenden kurz auf die in Fig. 9 mit 85 bezeichneten SAW-Wandler bzw. -Umsetzer eingegangen werden. Nimmt man an, laß das Signal am Eingang 75 zu jedem Zeitpunkt 3-Bit-weise erfaßt werden soll, müssen acht unterschiedliche zu erwarten-Ie Signalformen bzw. Schablonen berücksichtigt werden. Die Konvolution einer Signalform mit sich selbst kann durchgeführt werden, indem man die Impulsantwort der Konvolutions-

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Einrichtung an die Signalform angleicht. Im Falle einer akustischen Oberflächenwellen (SAW)-Anordnung geschieht das dadurch, daß man die Einhüllende der jeweiligen fingerförmigen Elektrodenüberlappungen bezüglich ihrer Form entsprechend der erforderlichen Signalform auslegt, vgl. Fig. 7. Dabei wird zur Herstellung einer Darstellung der erwarteten Signalform für jedes Bitmuster der folgende Verfahrensablauf durchgeführt. Zunächst wird für jede Folge eine Rechnersimulation durchgeführt, um für alle möglichen Magnetkopfsignale eine Einhüllende zu erzeugen. Diese Einhüllende sollte alle Störeffekte mit berücksichtigen, z. B. Interferenzen von benachbarten Bitstellen und Spuren, Rauschen, Geschwindigkeitsänderungen, Kopfabweichungen, magnetische Unterschiede usw. Der bedeutendste Störeinfluß wird sicherlich in der Beeinflussung durch die benachbarte Codierung liegen, gefolgt von Einflüssen aus Geschwindigkeitsveränderungen (für Plattenanwendungen). Fig. 12 zeigt, wie sich der Effekt der Nachbar-Codierung auf den 3-Bit-Miller-Code (MFM) 000 auswirkt. In Fig. 13 ist der Durchschnittswert für den mittleren Bereich dieser Signale aufgezeichnet. Fig. 14 zeigt eine Gewichtungsfunktion, die aus den Signalen von Fig. 12 gegenüber Fig. 13 abgeleitet wurde. Schließlich zeigt Fig. 15 die so gewichtete Durchschnittsfunktion, die in dieser Form zur Personalisierung der Einhüllenden für einen der SAW-Wandler 85 verwendet wird.

Die zu erwartenden Signalformen bzw. Schablonen werden mittels Simulationsverfahren und Messungen getestet, worauf dann ausgehend von der ursprünglichen Codierung Modifikationen unter Hervorhebung der Unterschiede zur besseren Diskriminationsfähigkeit vorgenommen werden.

Fig. 16 zeigt einen Teil aus einer (Photo-) Vorlage für die Elemente einer SAW-Bank der schematisch in Fig. 9 gezeigten Art. Um die Elektroden und Formen einer wirklichen SAW-

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Anordnung herauszuätzen, wird diese Vorlage beträchtlich in ihrer Größe reduziert. Im oberen Teil von Fig. 16 ist mit 84 ein Eingangsumsetzer zusammen mit vier personalisierten Empfänger-Umsetzern 85 bezeichnet. Aus Platzgründen sind in dieser Darstellung nur vier von acht Umsetzern gezeigt. Diese Umsetzer-Anordnungen wurden in Übereinstimmung mit den anhand der Pign. 11 bis 15 erläuterten Gesichtspunkten ausgelegt. Festzustellen ist, daß die mit 130, 131, 132 und 133 bezeichneten Einhüllenden für die zu erwartenden Signalformen entsprechend dem Gewichtungsschritt verschieden geformt sind. Weiterhin ist der 100 MHz Oszillator 80 zu erkennen.

Die Beschreibung wurde bisher überwiegend auf Erkennungseinrichtungen mit SAW-Einrichtungen abgestellt. Anhand von Fig. 8 und der zugehörigen Beschreibung wurde jedoch bereits gezeigt, daß auch eine Ladungskopplungs- (CCD-)Anordnung dafür verwendet werden kann. In Fig. 9 kann demzufolge die mit 77 bezeichnete SAW-Filterbank direkt durch eine entsprechende Gruppe aus 8 CCD-Anordnungen für den gleichen Zweck ersetzt werden.

Als weitere Alternative zu SAW- oder CCD-Anordnungen können in den Ausführungsformen der Erfindung auch Datenverarbeitungs einrichtungen in der in Fig. 17 angedeuteten Form eingesetzt werden. Digitale Verarbeitungstechniken liefern eine leistungs fähige Methode zum Erkennen der von Leseköpfen für magnetische Plattenspeicher erzeugten Signale, da sehr komplexe Erkennungs algorithmen zugrundegelegt werden können und über die Datenverarbeitungseinrichtung eine dauernde Optimierung dadurch erreichbar ist, daß infolge der großen Speicherkapazität umfangreiche frühere Erkennungsereignisse und zukünftige Vorhersagen für den aktuellen Erkennungsvorgang zur Verfügung stehen.

In Fig. 17 liegt am Eingang 140 das von einem Lesekopf einer Magnetplatten- oder Magnetbandeinrichtung erzeugte und Binär-

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daten repräsentierende Eingangssignal. In einer Synchronisationseinrichtung 141 mit einer phasenverriegelten Schleifenanordnung wird daraus, wie in Fig. 9 bereits gezeigt, der Bit-Zeittakt abgeleitet, der für die Taktsteuerung des Erkennungsvorganges an verschiedenen Stellen benutzt wird. Der Ausgang 144 der Synchronisationseinrichtung 141 entspricht dem Bit-Zeittakt mit entsprechender Frequenzvervielfachung, um die Eingangssignalform pro Bitzeit entsprechend oft abtasten zu können. Ein geeigneter Wert für die Abtastwerte pro Bitzeit ist etwa 50.

Im Analog-Digital-Umsetzer 145 werden die Abtastwerte für die Amplituden des Eingangssignals umgesetzt in eine binäre Codierung mit jeweils neun parallelen Bitstellen, die ihrerseits in ein neun Bit breites Schieberegister 146 über jeweilige pro Abtastzeit auftretende Schiebeimpulse eingegeben werden. Entsprechend der früheren Annahme,, daß die zu erkennende Signalform aus Folgen zu jeweils drei Bitstellen bestehen soll, weist damit das Schieberegister 146 (bei 50 Äbtastwerten pro Bitzeit) 150 Stufen auf, und speichert somit 150 Abtastwerte in einer jeweiligen 9-Bit-Codierung. Bei drei Bitstellen pro zu erkennender Signalform existieren die bereits früher erwähnten acht möglichen zu erwartenden Signalformen, die für die Vergleichszwecke erforderlich sind. Jede dieser acht Signalformen ist in einem Festspeicher (ROS) 147 gespeichert.

Zu jeder Bitzeit wird der Inhalt des Schieberegisters 147 an die Vergleichseinrichtung 148 übertragen, die ebenfalls währen^ jeder Bitzeit den Inhalt des Festspeichers 147 empfängt. Während jeder Bitzeit wird vom Vergleicher 148 demnach erfordert, daß er die 150 Bytes zu neun Bits vom Schieberegister 146 mit den entsprechend im Festspeicher 147 gespeicherten Werten für die zu erwartenden Signalformen vergleicht und auf einer Ausgangsleitung 149 die ähnlichste Version in Form

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eines entsprechenden Signales angibt. Wie ebenfalls bereits früher beschrieben wurde, wird schließlich über die Fehler- |erkennungs-/Korrekturschaltung 150 am Anschluß 151 das !zugehörige binäre Ausgangssignal bereitgestellt. Die mit 148 !bezeichnete Vergleichseinrichtung kann aus einem Mikroprozesso (bestehen, der zur Durchführung der erforderlichen Vergleichsioperationen eingerichtet ist. Ein Vorteil bei der Verwendung digitaler Methoden besteht darin, daß damit auch die für einigi weitere geeignete Vergleichsalgorithmen, z. B. nach der Methodi !der kleinsten Fehlerguadrate, erforderlichen Voraussetzungen leichter geschaffen werden können.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zur Erkennung von Daten, die auf seriell

hereinkommende Eingangssignale anspricht, die ihrerseits ! N unterscheidbare, einander überlappende Binärfolgen zur j Repräsentierung von jeweils m Bitstellen in m gleichen j oder annähernd gleichen Bitzeitabschnitten enthalten,

gekennzeichnet durch eine mit dem Eingang (11 in Fig. 2) } gekoppelte Speicheranordnung (13) für die zeitweise t Speicherung jeder der aus dem Eingangssignal (10) abge- j j tasteten Binärfolgen, eine Lesespeicheranordnung (16) j für die Speicherung der den N unterscheidbaren Binär- \ j folgen entsprechenden Darstellungsmuster, die als zu ;

erwartende Teilfolgen in der Exngangssignalform enthalten ; ί sein können, sowie durch eine mit diesen beiden Speicheri anordnungen (13, 16) in Verbindung stehende Vergleicheran-' Ordnung (15), mittels der in jedem Bitzeitabschnitt ein | ; Vergleich einer jeweiligen Binärfolge aus dem Exngangs- ^! I signal mit den N zu erwartenden, in der Lesespeicheran- \ [ Ordnung (16) bereitgehaltenen Folgen durchgeführt und j i an deren Ausgang (18) ein Hinweissignal auf diejenige i eine der N Binärfolgen bereitgestellt wird, die mit der betreffenden Folge aus dem Eingangssignal die weitestgehende Übereinstimmung aufweist.

' 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel (12) zur Lieferung von K Abtastwerten des Eingangssignals während jeder Bitzeit, wobei die Vergleicheranordnung für den Vergleich von K»m Abtastwerten während jeder Bitzeit ausgelegt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel (19) zur Ableitung der Bitzeittakte aus dem Eingangssignal.

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Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnungen (13, 16) jeweils 2 parallel angeordnete Verzögerungsstufen umfaßt.

j 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verzögerungsstufen (45 in Fig. 5) als akustische i
Oberflächenwellen (SAW)-Anordnungen ausgebildet sind.

I6. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Ladungs-·

; kopplungs (CCD)-Anordnungen für die Verzögerungsstufen (4i

in Fig. 5).

■ 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung für die

' zeitweilige Speicherung der aus dem Eingangssignal abgetasteten Binärfolgen ein Schieberegister (146 in Fig. 17), die Lesespeicheranordnung ein digitaler Festwertspeicher (147) und die Vergleicheranordnung (148) eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß logische Schaltungsmittel (105 in Fig. 9) vorgesehen sind, über die in jedem Bitzeitabschnitt festgestellt wird, ob eine und nur eine der vorbestimmten, zu erwartenden Signalfolgen erkannt wurde, andernfalls ein Fehlersignal ausgegeben wird.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel zur Feststellung, daß ein bestimmtes einzelnes Bit in der jeweiligen Signalfolge nicht in jeder der m überlappenden Signalfolgen

ι auftritt, in welchem Fall ein Fehlersignal erzeugt wird. |

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10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel, die auf der Grundlage der erkannten Bits aus m nacheinander hereinkommenden überlappenden Eingangsfolgen eine Fehlerkorrektur ermöglichen.

11. Verfahren zur Erkennung von Daten, die in serieller codierter Form auftreten und N unterscheidbare, einander überlappende Binärfolgen zur Repräsentierung von jeweils m Bitstellen in m gleichen oder annähernd gleichen Bitzeitabschnitten enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine aus dem Eingangssignal abgetastete Binärfolge zeitweilig gespeichert und mit den N insgesamt möglichen unterscheidbaren Binärfolgen bzw. deren Darstellungsmustern, die dauernd gespeichert werden, auf das Vorliegen maximaler Ähnlichkeit der jeweiligen m Bitstellen repräsentierenden Binärfolge verglichen und daraus ein binäres Ausgangssignal abgeleitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die jeweilige Eingangssignalform K-fach während

jedes Bitzeitabschnittes abgetastet wird und K«m Abtast- ι

werte pro Bitzeitabschnitt miteinander verglichen

werden. ;

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich- '-. net, daß aus dem jeweiligen Eingangssignal der Bitzeittakt abgeleitet wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitweilige Speicherung in 2^m Verzögerungsgliedern in paralleler Form vorgenommen wird.

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' ORIGINAL INSPECTED