DE69420762T2

DE69420762T2 - Digitale Aufzeichnung und Wiedergabe

Info

Publication number: DE69420762T2
Application number: DE69420762T
Authority: DE
Inventors: Yong-Deok Chang; Sam-Yong Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1993-02-27
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2014-03-01
Also published as: US5818653A; JPH06325493A; KR0165277B1; EP0614184B1; CN1099183A; KR940020384A; EP0614184A2; RU2127913C1; EP0614184A3; CN1037636C; DE69420762D1; JP3009818B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft digitales Aufnehmen und Wiedergeben, und ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, mit Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegeräten befaßt, die digitale Signale mit hoher Dichte auf einem bandbreiten beschränkten Kanal in einem digitalen Videorekorder oder ähnlichem aufnehmen und wiedergeben können.
Es stehen diverse Arten von digitalen Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren zur Verfügung, da aufgrund der ständigen Entwicklung der entsprechenden Technologie analoge Signale und Schaltungen zunehmend durch digitale Signale und Schaltungen ersetzt werden.
Obwohl ein Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät, das ein digitales Bildsignal aufzeichnet und wiedergibt, eine ausgezeichnete Bildqualität und eine ausgezeichnete Überspielverfahrensweise im Vergleich mit einem analogen Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät, das ein analoges Bildsignal aufzeichnet und wiedergibt, aufweist, kann die auf einem Band aufzuzeichnende Datenmenge über zehnmal so groß sein als diejenige eines analogen Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerätes, wenn das gleiche Bildsignal aufgezeichnet wird. Anders ausgedrückt, durch die analog zu Digitalumwandlung wird die Menge der Signaldaten in einem digitalen Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät beträchtlich erhöht. Folglich erhöht sich der Platzbedarf auf dem Aufnahmeband, wenn ein digitales Signal aufgezeichnet wird, und es ist mit Schwierigkeiten verbunden, eine große Anzahl von Signalen aufzuzeichnen. Um daher die gleiche Effizienz als beim Aufzeichnen eines analogen Signals zu erhalten, ist es notwendig, den Aufzeichnungswirkungsgrad durch Komprimieren der Daten, Modulieren der binären Daten zu Daten mit mehrwertigen Intensitätsstufen, Aufzeichnen der modulierten Daten und Verbessern der Bit-Fehlerrate (BER) durch Vergrößern des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses, zu erhöhen.
Aufgrund der Schwierigkeit des Aufzeichnens und Wiedergebens von Gleichstromkomponenten unter Verwendung eines Aufzeichnungs- und Modulierungsverfahrens, das auf ein konventionelles digitales Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät anwendbar ist, wurden Basisband-Modulationsverfahren wie etwa eine inverse NRZ-Modulation (NRZI), eine Teilerregungs-Modulation (PR), eine acht-zu-vierzehn-Modulation (EFM), etc. angewendet. Diese Basisband-Modulationsverfahren konvertieren Null-Lauflängen von darzustellenden Datenreihen in einen binären Code und zeichnen die zusammengefaßte Signalfrequenz auf, um eine Aufzeichnung mit hoher Dichte zu erhalten. Allerdings macht das Basisband-Modulationsverfahren, in dem der aufzuzeichnende Signalpegel lediglich zwei mögliche Werte besitzt, das Aufzeichnen mit hoher Dichte aufgrund eines niedrigen Koeffizienten für die Anwendbarkeit von Aufzeichnungsfrequenzbändern schwierig. Aufgrund des erhöhten Platzbedarfes auf dem Aufzeichnungsband sind lang andauernde Aufzeichnungen ebenso schwierig.
Da eine Kanalkodierungstechnologie, die für ein Aufzeichnen mit hoher Dichte geeignet ist, benötigt wird, wurde daher ein Modulationsverfahren, das auf dem Gebiet der Kommunikation angewendet wird, verändert und in einer für das Aufzeichnen und Wiedergeben geeigneten Form angewendet, wodurch die Wirksamkeit zur Frequenzverwendung erhöht und eine Verbesserung einer Aufzeichnungs-Bitrate ohne eine Erhöhung der Anzahl der Aufzeichnungskanäle erreicht wurde.
Demzufolge wurde ein Code-Modulationsverfahren vorgeschlagen, das durch Kombinieren von Mehrfachwert-Modulationen durchgeführt wird und einen hohen Koeffizienten für die Anwendbarkeit von Frequenzbändern in einer Fehlerkontrollkodierung zeigt, die auf eine Übertragung von Digitaldaten anwendbar ist. Ein Code-Modulationsverfahren dieser Art, das die Bit-Fehlerrate ohne Erhöhung der Bandbreite reduziert, wird in hohem Maße auf dem Gebiet der Kommunikation verwendet.
Um ein Aufzeichnen mit hoher Dichte zu verwirklichen, wurden auch mehrwertige digitale Modulationsverfahren wie etwa Quadratamplituden-Modulation (QAM) und Phasenumtastungs-Modulation (PSK), etc., die auf dem Gebiet der Kommunikation eingesetzt werden, eingeführt und, als Folge davon, hat ein Anwachsen der Anwendbarkeitseffizienz von Frequenzbändern das Aufnehmen mit hoher Dichte vorteilhaft gemacht.
Ein Digital-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät, das mehrwertige QAM- Modulation und Dekodierung der maximalen Mutmaßlichkeit verwendet, ist in der US- Patentschrift Nr. 5,095,392 offenbart.
Das Digital-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät der US-Patentschrift 5,095,392 führt zu Beginn eine Digital-zu-Analogumwandlung aus, verarbeitet das umgewandelte Signal, konvertiert zur Zeit des Kodierens das verarbeitete Signal in ein mehrwertiges Signal, zeichnet das konvertierte mehrwertige Signal auf und dekodiert das Signal durch ein Dekodierungsverfahren der maximalen Mutmaßlichkeit, nachdem das in analoger Form aufgezeichnete Signal demoduliert wurde und führt schließlich eine analog-zu-Digitalumwandlung durch.
Die US-Patentschrift A-4,979,052 (Matsushita) offenbart ein Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät, das ebenso am Anfang eine digital-zu-analog-Umwandlung durchführt und eine mehrwertige QAM anwendet und das mehrwertige QAM- Signal mit einer Vorspannung aufzeichnet, um die Linearität und das Signal-zu- Rauschen-Verhältnis zu verbessern. Ferner offenbart die Schrift US-A-5,119,243 (ebenso Matsushita) die Verwendung einer Trägerfrequenz und einer Taktfrequenz, die ein ganzzahliges Verhältnis haben, wobei der Träger und der Takt durch Anwendung eines Phasenregelkreises erzeugt werden, und die Phase des Taktes vor der Verwendung beim Dekodieren des demodulierten Signals verschoben wird, um eine Verschlechterung der Fehlerrate zu vermeiden. Ebenso wird periodisch in das Aufzeichnungssignal ein Taktphasen-Referenzsignal eingefügt, um die Genauigkeit der Justierung der Phase des Taktes zu verbessern.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, ein Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät bereitzustellen, das die Aufnahmeeffizienz durch Anwendung einer mehrwertigen digitalen Modulationsmethode, die auf dem Gebiet der Kommunikation anwendbar ist, verbessern kann.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät bereitzustellen, das Signale mit hoher Dichte aufzeichnen kann, wobei Quadratamplitu den-Modulation und Phasenumtastungsmodulation während des magnetischen Aufzeichnens und Wiedergebens eines digitalen Signals verwendet wird.
Ein noch weiteres Ziel ist es, ein Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät bereitzustellen, das ein Gesamtsignal digital verarbeitet, indem ein Mehrwert- Modulationsverfahren verwendet wird, das eine geringe Fehlerrate und einen hohen Aufzeichnungswirkungsgrad besitzt.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät bereitzustellen, das eine Bit-Fehlerrate reduziert, indem ein synchronisierendes Signal in ein digitales Eingangssignal eingefügt wird und das synchronisierende Signal in effizienterweise rekonstruiert wird.
Ein noch weiteres Ziel ist es, ein Digital-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät bereitzustellen, das Daten durch eine mit den Daten synchronisierte Trägerwelle moduliert, wobei die Trägerwelle erzeugt wird, indem ein Systemtakt während der Modulation verwendet wird und indem ein Führungssignal zur Erfassung der Trägerwelle, die während der Demodulation synchronisiert wird, erzeugt wird.
Entsprechend einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Digitalsignal- Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät bereitgestellt, das ein digitales Bildeingangssignal moduliert, das modulierte Signal auf einem magnetischen Medium aufzeichnet, das darauf aufgezeichnete Signal ausliest und dieses zum ursprünglichen Signal demoduliert, wobei das Gerät charakterisiert ist durch:
eine Kodiereinrichtung zum Konvertieren eines digitalen Bildeingangssignals in ein mehrwertiges Digitalsignal;
eine Modulationseinrichtung zum digitalen Quadratamplituden-Modulieren und zum Phasenumtastungsmodulieren des mehrwertigen Digitalsignals entsprechend einem Trägersignal;
eine Führungssignal-Mischeinrichtung zum Erzeugen eines Führungssignals und zum digitalen Mischen des Führungssignals mit dem modulierten Signal;
eine Aufzeichnungskontrolleinrichtung zum Bilden eines magnetisierenden Signals aus dem mit dem Führungssignal gemischten modulierten Signal, wobei das magnetisierende Signal zum Aufzeichnen auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium geeignet ist;
eine Wiedergabekontrolleinrichtung zum Ausgeben eines digitalen Signals, dessen in einem Übertragungssystems erzeugten Signalverzerrung und -Verminderung korrigiert sind, aus einem magnetisierenden Signal, das aus dem magnetischen Aufzeichnungsmedium reproduziert wird;
eine Trägerwelle-Wiederherstellungseinrichtung zum Erzeugen eines Taktsignals mit der Trägersignalfrequenz durch Erfassen eines Führungssignals aus dem reproduzierten magnetisierenden Signal;
eine Demodulationseinrichtung zum digitalen Demodulieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung ausgegebenen modulierten Signals gemäß dem von der Trägerwellen-Wiederherstellungseinrichtung wiederhergestellten Trägersignals; und
eine Dekodiereinrichtung zum Ausgeben originaler digitaler Daten durch Viterbi- Dekodierung rekurrent kodierter Daten von dem Ausgang der Demodulationseinrichtung.
Ein Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät, wie oben ausgeführt, kann weiterhin eine Rauschunterdrückungseinrichtung zur Bänderbeschränkung und Verringerung von Taktfrequenzen aufweisen, um ein Signal zu-Rauschen-Verhältnis des Ausgangssignals der Demodulationseinrichtung zu verbessern.
Vorzugsweise umfaßt die Modulationseinrichtung:
einen ersten ROM, in dem ein erstes Trägersignal, das in Sinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert wird;
einen zweiten ROM, in dem ein zweites Trägersignal, das in Kosinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert wird;
einen ersten Multiplizierer zum Multiplizieren des vom ersten ROM ausgegebenen ersten Trägersignals mit den von der Kodiereinrichtung ausgegebenen in-Phase (I)- Kanaldaten;
einen zweiten Multiplizierer zum Multiplizieren des vom zweiten ROM ausgegebenen zweiten Trägersignals mit den von der Kodiereinrichtung ausgegebenen phasenquadrierten (Q) Kanaldaten; und
einen ersten Addierer zum Addieren der Ausgänge der ersten und zweiten Multiplizierer.
Vorzugsweise umfaßt die Modulationseinrichtung:
erste und zweite Pulsformungsfilter zur Wellenformung und Bandbeschränkung der von der Kodiereinrichtung ausgegebenen I- und Q-Kanaldaten;
einen ersten Trägersignalgenerator mit einem ersten ROM, wobei ein erstes Trägersignal, das in Sinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert ist, und mit einem zweiten ROM, wobei ein zweites Trägersignal, das in Kosinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert ist;
einen ersten Gegentaktmodulator mit einer ersten UND-Gatter-Kombinationsschaltung zum Kombinieren der von der Kodiereinrichtung ausgegebenen I-Kanaldaten mit einem ersten vom ersten ROM ausgegebenen Trägersignal, einer ersten Addierkombinationsschaltung zum Addieren des Ausgangssignals der ersten UND-Gatter-Kombinationsschaltung, und mit einem ersten Signalspeicher zum temporären Speichern des Ausgangssignals der ersten Addierkombinationsschaltung;
einen zweiten Gegentaktmodulator mit einer zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung zum Kombinieren der Q-Kanaldaten-Ausgangssignale der Kodiereinrichtung mit einem zweiten Trägerausgangssignal des zweiten ROM's, einer zweiten Addier-Kombinationsschaltung zum Addieren des Ausgangs der zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung mit einem zweiten Signalspeicher zum temporären Speichern des Ausgangssignals der zweiten Addier-Kombinationsschaltung; und
einen ersten Addierer mit einer dritten Addier-Kombinationsschaltung zum Addieren der Ausgangssignale der ersten und zweiten Signalspeicher, d. h. des modulierten Signals des I-Kanals und des modulierten Signals des Q-Kanals, und einem dritten Signalspeicher zum temporären Speichern des amplitudenquadratmodulierten Signals, das das Ausgangssignal der dritten Addierkombinationsschaltung ist.
Vorzugsweise umfaßt die Führungssignal-Mischeinrichtung:
einen Führungssignalgenerator zum Erzeugen eines Führungssignals mit einer Frequenz, die gleich ist einer vorbestimmten Anzahl von vielfachen der Frequenz des Trägersignals; und
einen zweiten Addierer zum Addieren des Führungssignals und der modulierten Daten der Modulationseinrichtung.
Vorzugsweise umfaßt die Aufzeichnungskontrolleinrichtung:
einen Digital-zu-Analog (D/A)-Wandler zum Umwandeln des Ausgangssignals der Führungssignalmischeinrichtung in ein analoges Signal;
einen Aufnahmeverstärker zum Verstärken des Ausgangssignals des D/A-Wandlers;
einen Vorspannungssignalgenerator zum Erzeugen eines Vorspannungssignals; und
einen dritten Addierer zum Addieren des Vorspannungssignals zum Ausgangssignal des Aufnahmeverstärkers.
Vorzugsweise umfaßt die Aufnahmekontrolleinrichtung:
einen Digital-zu-Analog (D/A)-Wandler zum Umwandeln des Ausgangssignals der Führungssignalmischeinrichtung in analoges Signal;
einen Vorspannungssignalgenerator zum Erzeugen eines Vorspannungssignals, um einen linearen Bereich einer charakteristischen Magnetisierkurve, die die nicht linearen Eigenschaften eines magnetischen Kanals berücksichtigt, zu verwenden; und einen dritten Addierer zum Addieren des Ausgangssignals des D/A-Wandlers zum Vorspannungssignal des Vorspannungssignalgenerators.
Vorzugsweise umfaßt die Wiedergabekontrolleinrichtung:
einen Wiedergabeverstärker zum Verstärken eines magnetischen Signals, das von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium reproduziert wird;
einen Phasenschieber zum Verschieben der Phase des Ausgangssignals des Wiedergabeverstärkers, um eine Phasenverschiebung durch die unterschiedlichen Eigenschaften eines magnetischen Kanals zur Zeit der Aufnahme zu kompensieren;
einen Tiefpaßfilter zum Filtern des reproduzierten Signals vom Ausgang des Phasenschiebers;
einen Analog-Digital (A/D)-Wandler zum Umwandeln des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters in eine digitale Signalform; und
einen Bandpaß-Entzerrer zum Empfangen des Ausgangssignals des A/D-Wandlers und zum Korrigieren einer in einem Übertragungssystem produzierten Signalverzerrung und Verschlechterung.
Vorzugsweise umfaßt die Wiedergabekontrolleinrichtung:
einen Analog-Digital (A/D)-Wandler zum A/D-Wandeln des vom magnetischen Aufzeichnungsmedium reproduzierten Signals; und
einen Wiedergabe-Entzerrer zum Korrigieren von sowohl Phasen- als auch Amplitudenabschwächung eines reproduzierten Signals aufgrund einer unterschiedlichen Eigenschaft eines magnetischen Kanals.
Vorzugsweise umfaßt die Trägerwellen-Wiederhersteüungseinrichtung:
einen Band-Paßfilter zum Erfassen eines Führungssignals am Ausgang der Wiedergabekontrolleinrichtung; und
einen Phasenregelkreis (PLL) zum Erzeugen eines Taktsignals mit einer Frequenz, die derjenigen des Trägersignals vom Ausgang des Bandpaßfilters entspricht.
Vorzugsweise umfaßt die Demodulationseinrichtung:
einen dritten ROM, von dem ein in Sinuskomponenten auszudrückendes erstes Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht, gelesen wird;
einen vierten ROM, von dem ein in Kosinuskomponenten auszudrückendes zweites Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht, gelesen wird;
einen dritten Multiplizierer zum Multiplizieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom dritten ROM ausgegebenen ersten Trägersignal;
einen vierten Multiplizierer zum Multiplizieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom vierten ROM ausgegebenen zweiten Trägersignal; und
einen vierten Addierer zum Addieren der Ausgangssignale des dritten und vierten Multiplizierers.
Vorzugsweise umfaßt die Demodulationseinrichtung:
einen zweiten Trägersignalgenerator mit einem dritten ROM, von dem ein in Sinuskomponenten auszudrückendes erstes Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht, gelesen wird und einem vierten ROM, von dem ein in Kosinuskomponenten auszudrückendes zweites Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht gelesen wird;
einen dritten Gegentaktmodulator mit einer vierten UND-Gatter-Kombinationsschaltung zum Kombinieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom dritten ROM ausgegebenen ersten Trägersignal, mit einer vierten Addierkombinationsschaltung zum Addieren des Ausgangssignals der vierten UND-Gatter-Kombinationsschaltung und einem vierten Signalspeicher zum temporären Speichern des Ausgangs der vierten Addierkombinationsschaltung;
einen vierten Gegentaktmodulator mit einer fünften UND-Gatter-Kombinationsschaltung zum Kombinieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom vierten ROM ausgegebenen zweiten Trägersignal, einer fünften Addierkombinationsschaltung zum Addieren des Ausgangs der fünften UND-Gatter- Kombinationsschaltung, und einem fünften Signalspeicher zum temporären Speichern des Ausgangs der fünften Addierkombinationsschaltung; und
erste und zweite Anpassungsfilter zum Beschränken der Ausgangsbänder der dritten und vierten Gegentaktmodulatoren, wobei der erste und zweite Tiefpaß-Entzerrer zum Korrigieren der Amplituden und Phasen der Ausgangsbänder der dritten und vierten Gegentaktmodulatoren verwendet werden.
Vorzugsweise umfaßt die Rauschunterdrückungseinrichtung:
erste und zweite Dezimierer zum Verringern einer Taktfrequenz, um das Signal-zu- Rauschen (S/N)-Verhältnis des Ausgangs der ersten und zweiten Anpassungsfilter zu verbessern;
erste und zweite Basisband-Entzerrer zum Kompensieren der Ausgangssignale der ersten und zweiten Dezimierer; und
dritte und vierte Dezimierer zum Rückgängigmachen der Dezimierung der Ausgänge der ersten und zweiten Basisband-Entzerrer, um die Taktfrequenz zu verringern. Vorzugsweise umfaßt das Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät:
eine Digital-Analog (D/A)-Wandlereinrichtung zum Umwandeln des modulierten Signals, mit dem das Führungssignal gemischt ist, in ein analoges Signal;
die Aufnahmekontrolleinrichtung, die eine Vorspannungssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Vorspannungssignals mit einer Frequenz, die größer ist als eine vorbestimmte Anzahl von vielfachen der Frequenz eines aufzunehmenden Trägersignals, wobei ein linearer Bereich in einer charakteristischen Magnetisierungskurve eines Magnetkanals verwendet wird, umfaßt und die das erzeugte Vorspannungssignal mit dem Ausgangssignal der D/A-Wandlereinrichtung kombiniert und das Resultat zum magnetischen Aufzeichnungsmedium überträgt; und
eine Analog-Digital (A/D)-Wandlereinrichtung zum Ausgeben eines analogen magnetischen Signals, das vom magnetischen Aufnahmemedium als eine digitale Signalform nach Korrigieren der Signalverzerrung und Verminderung des im Übertragungssystems produzierten Signals reproduziert wird.
Vorzugsweise umfaßt das Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät:
eine Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung zum Einfügen eines Synchronisiersignals in die von der Kodiereinrichtung gelieferten digitalen Eingangsdaten und zum Ausgeben eines Synchronisierflagsignals;
eine Synchronisiersignal-Kontrolleinrichtung zum Steuern der Kodierung der Kodiereinrichtung durch Empfangen des Synchronisierflagsignals;
eine Synchronisierflag-Erfassungseinrichtung zum Wiederherstellen eines Synchronisierflagsignals des von der Demodulationseinrichtung ausgegebenen demodulierten Signals; und
die Dekodiereinrichtung, die die originalen Digitaldaten durch Viterbi-Dekodierung rekurrent kodierter Daten aus dem Ausgang der Demodulationseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Synchronisierflagsignal ausgibt.
Vorzugsweise umfaßt die Kodiereinrichtung:
einen Puffer zum zeitweisen Speichern eines Teils der Bits der Ausgangsdaten der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung;
einen Faltungskodierer, in dem ein Kodierungsgewinn und eine Bit-Fehlerrate von den Ausgangsdaten der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung berücksichtigt werden; und
einen Mapper, der die Beziehung zwischen Signalpunkten durch den Faltungskodierer so festlegt, daß ein Kodierungsgewinn während der Zeit des Dekodierens groß wird.
Vorzugsweise umfaßt das Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät weiterhin eine Auswahleinrichtung zum selektiven Ausgeben einiger der Bits der von der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung ausgegebenen Signale zum Mapper und die restlichen Bits zum Faltungskodierer, so daß diese parallel verschoben sind.
Vorzugsweise bildet der Mapper das Synchronisiersignal, das von der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung am Ursprung eines Signalkonstellationdiagramms ausgegeben wird, ab, während das Synchronisierflagsignal sich in einer Periode eines "angeregten" Zustands befindet.
Vorzugsweise setzt sich der Mapper aus ROM's zusammen, und in der Signalkonstellation unter den Signalen des Faltungskodierers ist ein parallel verschobener Bereich am weitesten unterteilt festgelegt und ein in den gleichen Zustand verschobenes Signal als weit unterteilt festgelegt.
Vorzugsweise umfaßt die Synchronisiersignal-Kontrolleinrichtung:
einen Frequenzteiler zum Frequenzteilen eines Systemtakts durch eine vorbestimmte Zahl und Einspeisen des frequenzgeteilten Takts als ein Taktsignal des Mappers;
ein erstes Verzögerungselement zum wiederholten Frequenzteilen des Ausgangs des Frequenzteilers und zum Ausgeben eines Taktsignals der Auswahleinrichtung;
ein zweites Verzögerungselement zum Ausgeben des Taktsignals des Faltungskodierers durch Empfangen des Ausgangssignals des Frequenzteilers als Eingangssignal, und zum Empfangen des Synchronisierflagsignals als ein Auslösesignal;
ein drittes Verzögerungselement zum Verzögern des Synchronisierflagsignals um einen Taktsignalanteil; und
ein logisches Element zum logischen Multiplizieren des Synchronisierflagsignals mit dem Ausgangssignal des dritten Verzögerungselements und zum Ausgeben des Ergebnisses zu einem Freigabeanschluß des Mappers.
Vorzugsweise umfaßt die Synchronisierflag-Erfassungseinrichtung:
eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der I- und Q-Kanaldaten, die durch die ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrer ausgegeben werden, mit Daten mit einer speziellen Synchronisationsstruktur, die vorbestimmte Referenzwerte des Synchronisierflags sind;
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen spezieller Daten, die mit einem Synchronisiersignal beaufschlagt sind, und einer dazu benachbarten vorbestimmten Anzahl von Daten aus den verglichenen Werten; und
eine Zählereinrichtung zum Zählen des Synchronisierflags in der Periode des Synchronisierflagsignals, zum Erfassen der Start- und Endpunkte der angeregten Zustände des Synchronisierflagsignals und zum Ausgeben des Synchronisierfiagsignals.
Vorzugsweise umfaßt die Dekodiereinrichtung:
eine Verzweigungsabschätzungswert-Berechnungsschaltung zum Berechnen der evaluierten Werte der jeweiligen Verzweigungen der I- und Q-Kanaldaten, die von den ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrem demoduliert werden;
eine Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung zum Vergleichen der Verzweigungsabschätzungswerte gemäß den jeweiligen Zuständen eines in einem Zeitmaßstab bezeichneten Trellis-Diagramm und zum Auswählen des kleinsten abgeschätzten Wertes;
einen Zustandsspeicher zum Speichern des Ausgangssignals der Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung; und
einen Speicher nicht verfolgter Zugriffe zum Dekodieren von Informationen aus der Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung bezüglich Zugriffspfadbeständen entsprechend jeweiliger Zustände.
Vorzugsweise wird die Dekodiereinrichtung in Übereinstimmung mit dem von der Synchronisierflag-Erfassungseinrichtung erfaßten Synchronisierflagsignal gesteuert und die originalen Synchronisierdaten in der Weise dekodiert, daß der Wert des Speichers nicht verfolgter Zugriffe nicht ausgegeben wird, während das Synchronisierflagsignal in einem "angeregten" Zustand ist.
Die Erfindung erstreckt sich auf einen Videorekorder und/oder ein Videoabspielgerät, das mit Geräten gemäß einem der vorhergehenden Gesichtspunkte der Erfindung ausgestattet ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die folgende Wirkung aufweisen.
Frequenzbänder mit einem guten Träger-zu-Rauschen-Verhältnis (CNR) in einem Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabekanal können als ein Mittel für ein Modulationsverfahren mit mehreren Wertestufen verwendet werden. Ebenso kann in einfacher Weise ein System verwirklicht werden, in dem die Modulation durch Erzeugung eines Trägerwellensignals (auch als Trägersignal bezeichnet), das mit einem Systemtakt synchronisiert ist, durchgeführt werden und die Modulation digital ausgeführt wird. Der Aufzeichnungswirkungsgrad kann durch Ausdehnung der Frequenzbänder bis zu einem zulässigen Maß an CNR und BER eines wiedergegebenen Signals gesteigert werden.
Weiterhin können die detektierenden synchronisierenden Daten leicht nach der Demodulation erfaßt werden, indem ein Synchronisiersignal eingefügt wird und der Wert des Synchronisiersignals am Ursprung eines Signalkonstellationsdiagramms in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung abgebildet wird; die Fehlerrate kann durch Verwendung der nachgewiesenen Synchronisierdaten zur Zeit des Dekodierens verbessert werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um darzustellen, wie die Ausführungsformen der Erfindung umgesetzt werden, wird nun beispielhaft auf die begleitenden Diagramme verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Ausführungsform eines Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Konzepts eines in Fig. 1 gezeigten Modulators;
Fig. 3A bis 3D die zeitlichen Betriebsabläufe des in Fig. 2 gezeigten Modulators;
Fig. 4 ein genaues Blockdiagramm des in Fig. 2 gezeigten Modulators;
Fig. 5 einen detaillierten Schaltplan des in Fig. 4 gezeigten Modulators;
Fig. 6A bis 6C Ansichten zur Erläuterung eines Trägersignals aus Sinuskomponenten, die in einem in Fig. 5 gezeigten ersten ROM gespeichert sind;
Fig. 7A bis 7C Darstellungen zur Erläuterung eines Trägersignals aus Kosinuskomponenten, die in einem in Fig. 5 gezeigten zweiten ROM gespeichert sind;
Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung des Konzepts eines in Fig. 1 gezeigten Modulators;
Fig. 9 ein detailliertes Blockdiagramm des in Fig. 8 gezeigten Demodulators;
Fig. 10 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Digitalsignal- Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 A bis 11 F zeitliche Betriebsabläufe des in Fig. 10 gezeigten Digitalsignal- Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegeräts;
Fig. 12 eine Darstellung zur Erläuterung der Frequenzeigenschaften von Signalen, die durch das in Fig. 10 gezeigte Gerät auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeichert sind;
Fig. 13 einen detaillierten Schaltplan einer Synchronisiersignal-Kontrolleinrichtung, die in Fig. 10 gezeigt ist;
Fig. 14A bis 14E zeitliche Beriebsabläufe der in Fig. 13 gezeigten Synchronisiersignal- Kontrolleinrichtung;
Fig. 15 einen detaillierten Schaltplan eines in Fig. 10 gezeigten Faltungskodierers;
Fig. 16 einen Signalkonstellationsdiagramm eines in Fig. 10 gezeigten Mappers;
Fig. 17 ein Zustandsdiagramm des in Fig. 10 gezeigten Mappers;
Fig. 18 ein Diagramm zum Aufbau eines nicht linearen Mappers, der in Fig. 10 als eine Ausführungsform mit einem ROM gezeigt ist; und
Fig. 19 ein detailliertes Schaltbild einer in Fig. 10 gezeigten Synchronisierflag- Erfassungseinrichtung.
Das Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß der Ausführungsform aus Fig. 1 umfaßt:
einen Kodierbereich 10 mit einem Faltungskodierer 11 zur rekurrenten Kodierung digitaler Eingangsdatenbits und einen Signalmapper 12 zur parallelen Verarbeitung der Ausgangssignale des Faltungskodierers 11 in simultaner Weise entsprechend der Anzahl der notwendigen Bits;
einen Modulationsbereich 20 mit ersten und zweiten Pulsformungsfiltern 21 und 22 zur Bandbeschränkung des Ausgangs des Signalmappers 12 und einen Modulator 23 zum Modulieren der Ausgangssignale des ersten und zweiten Pulsformungsfilter 21 und 22;
einen Führungssignalmischer 30 mit einem Führungssignalgenerator 31 zur Erzeugung eines Führungssignals und mit einem zweiten Addierer 32 zum Addieren des Führungssignals zu den vom Modulator 23 modulierten Daten;
einen Aufnahmekontroller 40 mit einem digital-zu-analog (D/A)-Wandler 41 zum Umwandeln des Ausgangs des zweiten Addierers 32 in ein analoges Signal, einem Aufnahmeverstärker 42 zur Verstärkung des Ausgangssignals des D/A-Wandlers 41, ei nem Vorspannungssignalgenerator 43 zur Erzeugung eines Vorspannungssignals und einem dritten Addierer 44 zum Addieren des Vorspannungssignals zum Ausgang des Aufnahmeverstärkers 42;
einen Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabebereich 50 mit einem Aufnahmekopf 51 zum Aufzeichnen des Ausgangssignals des dritten Addierers 44 auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 52 als ein magnetisches Signal und einen Wiedergabekopf 53 zum Wiedergeben des magnetischen Signals, das auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 52 aufgezeichnet ist;
einen Wiedergabekontroller 60 mit einem Wiedergabeverstärker 61 zum Verstärken des vom Wiedergabekopfs 53 reproduzierten Signals, einen Phasenschieber 62 zum Verschieben der Phase des Ausgangssignals des Wiedergabeverstärkers 61, einen Tiefpaßfilter 63 zum Erfassen eines wiedergegebenen amplitudenquadratmodulierten Signals vom Ausgang des Phasenschiebers 62, einen analog-zu-digital (A/D)-Wandler 64 zum Umwandeln des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 63 in eine digitale Signalform und einen Bandpaß-Entzerrer 65 zum Entzerren des Ausgangs des A/D-Wandlers 64;
eine Trägerwellen-Wiederherstellungseinrichtung 70 mit einem Bandpaßfilter 71 zum Erfassen des Führungssignals aus dem Ausgangssignal des Phasenschiebers 62 und einem Phasenregelkreis (PLL) 72 zum Erfassen eines Taktsignals mit dergleichen Frequenz als der des Trägersignals aus den Ausgängen des Bandpaßfilters 71;
einen Demodulationsbereich 80 mit einem Demodulator 81 zum Demodulieren des Ausgangssignals des Bandpaß-Entzerrers 65 und mit ersten und zweiten Anpaßfiltern 82 und 83 zum Beschränken der Ausgangsbänder des Demodulators 81;
eine Rauschunterdrückung 90 mit ersten und zweiten Dezimierern 91 und 92 zum Verringern der Ausgangssignale des ersten und zweiten Anpaßfilters 82 und 83 zum Verbessern eines Signal-zu-Rauschen (S/N)-Verhältnisses, ersten und zweiten Basisband- Entzerrern 93 und 94 zum Entzerren der Ausgänge der ersten und zweiten Dezimierer 91 und 92 und dritten und vierten Dezimierern 95 und 96 zum Verringern der Ausgänge der ersten und zweiten Basisband-Entzerrer 93 und 94; und
einen Dekodierbereich 100 mit einem Synchronisiersignal-Detektor 101 zum Erfassen eines Synchronisiersignals aus den Ausgängen der dritten und vierten Dezimierer 95 und 96 und einen Dekodierer 102 zum Dekodieren der Ausgänge der dritten und vierten Dezimierer 95 und 96 in Übereinstimmung mit dem erfaßten Synchronisiersignal.
Im folgenden wird nun der Betrieb des Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegeräts, das in Fig. 1 gezeigt ist, beschrieben.
Gemäß Fig. 1 werden die Eingabedatenbits von dem Faltungskodierer 11 als k-Bits ausgegeben, wobei m-Bits nicht kodiert und n-Bits als Verhältnis von n/k kodiert sind.
Ein Faltungs-Code ist ein Nicht-Block-Signal, das bewirkt, daß nachfolgende Daten durch vorhergehende Daten beeinflußt werden und zeigt eine ausgezeichnete Fähigkeit zur Korrektur von Büschel-Fehlern. Allerdings entspricht die Anwendung des Faltungskodierers 11 zusammen mit einem Signalmapper 12 einer Blockkodierung.
Hierbei wurden konventionellerweise der Kodierbereich und der Modulationsbereich unabhängig voneinander behandelt, die vorliegende Ausführungsform der Erfindung hingegen verwendet die seriell verbundenen Faltungskodierer und Modulator als eine Ungerboeck-Trellis-kodierte Modulation (TCM).
Das Ungerboeck-Kanal-Kodierungsverfahren verstärkt einen Kodiergewinn durch Reduzierung des Detektionsfehlers eines Viterbi-Dekodierers während des Kodierens und durch Maximierung der euklidischen Entfernung zwischen Signalen.
Anders ausgedrückt, um ein herkömmliches Verfahren zur Ausführung einer getrennten Kodierung und Modulation zu vermeiden, gibt es wie in der Ungerboeck-Kanal-Kodiermethode eine Faltungskodierung, so daß man eine maximale euklidische Entfernung eines modulierten Signals in einem Phasendiagramm erhält, indem eine sich gegenseitig beeinflußende Beziehung zwischen dem Kodieren und dem Modulieren erzeugt wird. Daher werden k-Bits, die von Faltungskodierer 11 ausgegeben werden, mit einer maxi malen euklidischen Entfernung zwischen den Codes kodiert, wodurch der Detektionsfehler während des Dekodierens minimiert wird.
Wenn die kodierten k-Bits und die nicht-kodierten m-Bits in den Signalmapper 12 eingespeist werden, werden diese in m+k-Bits, die zur Modulation geeignet sind, umgewandelt, in (m+k)/2 aufgeteilt und schließlich den in-Phase (I) und Quadraturphasen (Q)- Kanälen der ersten und zweiten Pulsformungsfilter 21 und 22 jeweils eingespeist. Hierbei können auch mehr Bits als m+k-Bits durch zusätzliche Bits vorgegeben werden.
Die ersten und zweiten Pulsformungsfilter 21 und 22 werden durch Tiefpaßfilter gebildet und führen eine Bandbeschränkung in der Wellenformung aus, um Interferenz zwischen Zeichen zu verhindern (151).
Anders ausgedrückt, das durch den Modulator 23 amplitudenquadrat-modulierte und phasenumtastungsmodulierte Signal wird nach dem Durchlaufen der ersten und zweiten Pulsformungsfilter 21 und 22, die innerhalb der Basisbänder bandbeschränkt sind, um eine interne Modulation zu verhindern, als r-Bit ausgegeben.
Der Führungssignalgenerator 31 erzeugt ein Führungssignal mit einer Frequenz von 2fc, die zweimal so hoch ist wie die Frequenz einer Trägerwelle (fc) zur Wiederherstellung einer Trägerwelle und gibt dieses an einen ersten Eingangsanschluß des zweiten Addierers 32 aus. Der zweite Addierer 32 addiert das Führungssignal zu dem r-Bitmodulierten Signal und gibt es als s-Bit-Signal aus.
Der D/A-Wandler 41 wandelt die Ausgangssignale des zweiten Addierers 32 in ein analoges Signal um und verstärkt dieses im Aufnahmeverstärker 42.
Das im Vorspannungssignalgenerator 43 erzeugte Vorspannungssignal fB wird in einem Aufnahmesignalband so aufgezeichnet, daß es die folgende Abhängigkeit mit einer maximalen Frequenz fH aufweist, wie dies in Gleichung (1) beschrieben ist.
fB ≥ 3fH ... (1)
Der dritte Addierer 44 addiert das Ausgangssignal des Aufnahmeverstärkers 42 zu dem Vorspannungssignal, um das addierte Signal auf dem magnetischen Aufnahmemedium 52 durch den Aufnahmekopf 51 als ein magnetisches Signal aufzuzeichnen. Das Vorspannungssignal ist ein Signal zum Korrigieren einer Hysterese-Eigenschaft des magnetischen Signals.
Der Demodulatinsvorgang wird in umgekehrter Reihenfolge zu der des oben beschriebenen Modulationsvorganges ausgeführt.
Nachdem ein auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 52 aufgezeichnetes moduliertes Signal durch Wiedergabekopf 53 wiedergegeben wird, wird das wiedergegebene Signal im Wiedergabeverstärker 61 verstärkt.
Der Phasenschieber 62 schiebt die Phase des vom Wiedergabeverstärker 61 reproduzierten Signals um 90º, um die 90º-Phasenverschiebung zu kompensieren, die aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften eines magnetischen Kanals während der Aufnahme entsteht.
Der Tiefpaßfilter 63 erfaßt ein Basisband vom Ausgang des Phasenschiebers 62, wobei ein moduliertes Signal eingeladen wird.
A/D-Wandler 64 konvertiert den Ausgang des Tiefpaßfilters 63 in eine digitale c-Bit- Signalform und speist diese über den Bandpaß-Entzerrer 65 in den Demodulator 81 ein.
Der Bandpaß-Entzerrer 65 korrigiert die Signalverzerrung und die Signalverminderung, die im Übertragungssystem erzeugt werden.
Unterdessen erfaßt Bandpaßfilter 71 ein Band, wobei ein Führungssignal unter das vom Wiedergabeverstärker 61 verstärkte Signal eingefügt wird.
Der Phasenregelkreis (PLL) 72 erfaßt ein r MHz-Modulationstaktsignal (eine Trägerwelle) vom Ausgang des Bandpaßfilters 71 und speist dieses in den Demodulator 81 ein.
Der Demodulator 81 empfängt als sein Eingangssignal den Ausgang des Bandpaß- Entzerrers 65 und den Ausgangstakt des PLL 72, erzeugt erste und zweite Trägersignale und gibt I- und Q-Kanaldaten durch Gegentaktmodulierung der Trägersignale aus.
Daher gibt der Demodulator 81 die demodulierten Signale von zwei Kanälen mit d-Bits durch Bilden faltungskodierter Daten aus.
Erste und zweite Anpaßfilter 82 und 83 beschränken die Ausgangsbänder des Demodulators 81. Die Anpaßfilter sind Bauelemente, die verhindern, daß die Modulation von der Interferenz zwischen den Zeichen gemäß den Eigenschaften der ersten und zweiten Pulsformungsfilter 21 und 22 während der Modulation beeinflußt wird. Die Interferenz zwischen den Zeichen wird von einem Wiedergabesignal durch eine Frequenz- Charakteristik des Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabebereichs 50 erzeugt.
Daher sind die faltungskodierten Daten des Demodulators 81 durch die ersten und zweiten Anpaßfilter 82 und 83 bandbeschränkt, wodurch Rauschen verhindert und das S/N-Verhältnis verbessert wird.
Erste und zweite Dezimierer 91 und 92 verringern die Ausgangssignale der ersten und zweiten Anpaßfilter 82 und 83. Mittels der ersten und zweiten Anpaßfilter 82 und 83 und der ersten und zweiten Dezimierer 91 und 92 tritt jeweils eine Bandbeschränkung und eine Verringerung der Taktfrequenz auf.
Erste und zweite Basisband-Entzerrer 93 und 94 entzerren zwei Signale der I- und Q-Kanäle der ersten und zweiten Dezimierer 91 und 92.
Dritte und vierte Dezimierer 95 und 96 erhöhen die Ausgangssignale der ersten und zweiten Basisband-Entzerrer 93 und 94 und liefern diese zum Synchronisiersignal- Detektor 101 und Dekodierer 102.
Mittels der ersten und zweiten Basisband-Entzerrer 93 und 94 und dritter und vierter Dezimierer 95 und 96 findet jeweils eine Bandbeschränkung und eine Verringerung der Taktfrequenz statt.
Der Grund, warum die Dezimierung hierin zweimal durchgeführt wird, ist, Systemstabilität durch Verringerung der Taktfrequenz zu erreichen.
Synchronisiersignal-Detektor 101 erfaßt das Synchronisiersignal aus den Ausgängen der dritten und vierten Dezimierer 95 und 96 und liefert dieses an den Dekodierer 102.
Der Dekodierer 102 dekodiert das demodulierte Signal der I- und Q-Kanäle in Übereinstimmung mit dem Synchronisiersignal. Hierbei wird ein Viterbi-Dekodierer als Dekodierer verwendet.
Anders ausgedrückt, der Dekodierer 102 führt die Dekodierung aus, indem er den Weg, für den die Hamming-Entfernung mit den empfangenen Datenreihen am kürzesten ist, durch eine Dekodierung maximaler Mutmaßlichkeit (MLD maximum likelihood- Dekodierung) auswählt.
Fig. 2 ist eine Illustration zur Erläuterung des Konzepts des in Fig. 1 gezeigten Modulators.
Entsprechend Fig. 2 werden, wenn Daten getrennt in die I- und Q-Kanäle eingespeist werden, erste und zweite Trägersignale (die jeweiligen Signale haben eine Phasendifferenz von 90ºC) mit den Daten multipliziert und zwei Signale werden hinzugefügt; anschließend wird ein amplitudenquadrat- und phasenumtastungs-moduliertes Signal ausgegeben.
Konventionellerweise wird eine solche, oben beschriebene Signalverarbeitung analog durchgeführt, in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird die Signalverarbeitung hingegen digital durchgeführt, wodurch die Signalverzerrung aufgrund von Rauschen und Umgebungsbedingungen verbessert wird.
Anders ausgedrückt, der in Fig. 1 gezeigte Modulator 23 ist ein Amplitudenquadratmodulator (QAM).
Der Modulator 23 erzeugt ein Trägersignal in einem Trägerfrequenzgenerator 24 in Übereinstimmung mit einer Systemtaktfrequenz, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Das erste Trägersignal C1(t), das durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden kann erzeugt ein i-Bit-Signal und gibt dieses an einen ersten Gegentaktmodulator 25 aus.
C1(t) = A · SINωc · t ... (2)
Der erste Gegentaktmodulator 25 moduliert ein (m+k)/2-Bit-Signal, das von dem ersten Pulsformungsfilter 21 zum I-Kanal ausgegeben wird, und ein erstes Trägersignal im Gegentakt und liefert ein p-Bit-Signal an einen ersten Eingangsanschluß des ersten Addierers 27.
Weiterhin kann ein zweites Trägersignal C2(t) mit einer Phasendifferenz von ± 90º in bezug zum ersten Trägersignal C1(t) = A · SINωc · t, das vom Trägerfrequenzgenerator 24 erzeugt wird, durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden, und ein zweiter Gegentaktmodulator 26 moduliert ein zweites Trägersignal und ein (m+k)/2-Bit-Signal, das von dem zweiten Pulsformungsfilter 22 zum Q-Kanal ausgegeben wird, im Gegentakt und liefert ein Q-Bit-Signal zu einem zweiten Eingangsanschluß des ersten Addierers 27.
C2(t) = A · COSωc · t ... (3)
unter der Annahme, daß der Ausgang des ersten Addierers 27 = S(t) ist, kann S(t) durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden und wird an einen zweiten Eingangsanschluß des zweiten Addierers 32 als ein r-Bit-Signal ausgegeben.
S(t) = (m+k)2 · A · COSωc · t + (m+k)/2 · A · S/Nωc · t ... (4)
Fig. 3A zeigt einen zur Modulation verwendeten Modulationstakt, Fig. 3B zeigt einen parallelen Eingang eines (m+k)/2-Bit-Signals des I-Kanals, Fig. 3C zeigt ein erstes Träger signal, das als I-Bits parallel eingegeben wird und Fig. 3D zeigt amplitudenquadrat-modulierte Daten, die der Ausgang des ersten Addierers 27 sind.
Obwohl lediglich modulierte Signale des I-Kanals als Beispiele in den Fig. 3A bis 3D genommen wurden, ist anzumerken, daß diese Modulationen in den I- und Q-Kanälen gleichzeitig durchgeführt werden.
Fig. 4 ist ein Bockdiagramm des in Fig. 2 gezeigten Modulators. Eine Eigenschaft des Modulators gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist es, daß die Verarbeitungsschritte für das modulierte Signal vom Eingang bis zum Ausgang digitale Signale verarbeiten.
Der in Fig. 4 gezeigte Modulator umfaßt:
den ersten Trägersignalgenerator 24 mit einem ersten ROM 241, wobei ein erstes Trägersignal, das in der Gleichung (2) entsprechenden Sinuskomponenten ausgedrückt werden kann, gespeichert ist und einen zweiten ROM 242, wobei ein zweites Trägersignal, das der Gleichung (3) entsprechend im Kosinuskomponenten ausgedrückt werden kann, gespeichert ist;
den ersten Gegentaktmodulator 25 mit einer ersten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 251 zum Kombinieren der von dem ersten Pulsformungsfilter 22 ausgegebenen 1-Kanaldaten mit einem von dem ersten ROM 241 ausgegebenen ersten Trägersignal, einer ersten Addierkombinationsschaltung 252 zum Addieren des Ausgangs der ersten UND- Gatter-Kombinationsschaltung 251 und eines ersten Signalspeichers 253 zur temporären Speicherung des Ausgangs der ersten Addierkombinationsschaltung 252;
den zweiten Gegentaktmodulator 26 mit einer zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 261 zum Kombinieren der von dem zweiten Pulsformungsfilter 23 ausgegebenen Q-Kanaldaten mit einem von dem zweiten ROM 242 ausgegebenen zweiten Trägersignal, einer zweiten Addierkombinationsschaltung 262 zum Addieren der Ausgänge der zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 261 und eines zweiten Signalspeichers 263 zur temporären Speicherung des Ausgangs der zweiten Addierkombinationsschaltung 262; und
den ersten Addierer 27 mit einer dritten Addierkombinationsschaltung 271 zum Addieren der Ausgänge der ersten und zweiten Signalspeicher 253 und 263, d. h. des p-Bitmodulierten Signals des I-Kanals, zu dem Q-Bitmodulierten Signal des Q-Kanals und einem dritten Signalspeicher 272 zur temporären Speicherung des Ausgangs der dritten Addierkombinationsschaltung 271, d. h. des r-Bit-amplitudenquadratmodulierten Signals.
Fig. 5 ist eine detaillierte Schaltungszeichnung des in Fig. 4 gezeigten Modulators.
Bezüglich Fig. 5 entspricht ein erster Multiplizierer 250 einer ersten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 251 und der ersten Addierkombinationsschaltung 252, die in Fig. 4 gezeigt sind, und ein zweiter Multiplizierer 260 entspricht der zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 261 und der zweiten Addierkombinationsschaltung 262, wobei die ersten bis dritten Signalspeicher 253, 263 und 272 aus D Flip-Flops zusammengesetzt sind und eine dritte Addierkombinationsschaltung 271 einem Addierer entspricht.
Es wird nun die Betriebsweise des Modulators aus Fig. 4 in Verbindung mit den Fig. 5 bis 7C erläutert.
Entsprechend Fig. 4 werden, wenn die digitalen Eingangsdaten in jeweils I- und Q- Kanäle aufgeteilt werden und den ersten und zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltungen 251 und 261 eingespeist werden, die digitalen Daten (das erste Trägersignal) der Sinuskomponenten aus dem ersten ROM 241 und die I-Kanaldaten in der ersten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 251 und der ersten Addierkombinationsschaltung 252 multipliziert und anschließend im ersten Signalspeicher 253 zwischengespeichert.
Die digitalen Daten (das zweite Trägersignal) der Kosinuskomponenten aus dem zweiten ROM 242 und die Q-Kanaldaten werden in der zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 261 und der zweiten Addierkombinationsschaltung 262 multipliziert und anschließend im zweiten Signalspeicher 263 zwischengespeichert.
Die dritte Addierkombinationsschaltung 271 kombiniert die I- und Q-Signale und erzeugt ein amplitudenquadrat-moduliertes Signal mittels des dritten Signalspeichers 272. Die Eingabedaten Di und Träger C1 werden multipliziert, um ein Ausgangssignal Mi zu erzeugen. Referenzzeichen i kennzeichnet eine Ganzzahl im Bereich von 1 bis n.
In den Fig. 6A bis 7C sind Beispiele von Zusammensetzungen der Trägerfrequenzen gezeigt, die ein digitales Zusammensetzungsverfahren bezeichnen.
Beispielsweise zeigt Fig. 6A die Wellenform eines Trägers mit einer Frequenz von 5.332 MHz. In Fig. 6A, das eine Wellenlänge eines ersten Trägersignals C1(t) mit einer Frequenz von K MHz zeigt, kennzeichnet die Abszisse die Adresszahlen 0 bis 2n-1 und die Ordinate kennzeichnet die Quantisierungsstufen in Bezug zu den Amplituden.
Wenn die Adresse und die Amplitude jeweils in 10 Bits und 4 Bits quantisiert sind, erhält man eine in Fig. 6B gezeigte Tabelle. Fig. 6B erläutert die Beziehung zwischen den Adressen und den Amplituden, die in der Gleichung ausgedrückt ist, y = sin (2n-2/90). m. Hierbei bezeichnet y äquidistante Amplituden.
Hier werden lediglich 4.876 Datenwerte gelesen, wenn die Tabelle mit einem Takt von 26 MHz gelesen wird.
Die Abhängigkeit läßt sich folgendermaßen darstellen: 26 MHz/5.332 MHz = 4.876.
Daraus ergibt sich.
1024/4.876 = 210. Das heißt, 1024 Adressen werden kontinuierlich mit einem Intervall von 210 Adressen gelesen. Wenn diese Operationen wiederholt werden, wird der gleiche Wert als der der ursprünglich gelesenen Adresse beim 513. Vorgang erneut gelesen. Anschließend werden die verbleibenden 512 Werte verworfen und lediglich die wiederholten 512 Werte werden verwendet, um unter Anwendung eines ROM, das das erste ROM 241 ist, die Tabelle zu formen.
Fig. 6C zeigt so eine Tabelle, die nach der obigen Abhängigkeit gebildet wurde. Wie in der Tabelle gekennzeichnet ist, werden, sobald ein Taktsignal empfangen wird, wiederholte Signale sequentiell von der eigentlichen Adresse 0 bis 511 ausgelesen.
Fig. 7A zeigt eine Wellenlänge des zweiten Trägersignals C2(t) mit einer Frequenz von K MHz, wobei die Abszisse die Adresszahlen 0 bis 2n-1 und die Ordinate die Quantisierungsstufen bezüglich zu den Amplituden kennzeichnet.
Fig. 7B zeigt eine Abhängigkeit zwischen Adresse und Amplitude und y kennzeichnet eine gegebene Variation der Amplitude wenn jede Adresse um eins erhöht wird.
Wie in der in Fig. 7C gezeigten Tabelle durch eine solche Abhängigkeit angezeigt ist, werden, sobald ein Taktsignal empfangen wird, wiederholte Signale von den tatsächlichen Adressen 0 bis 511 sequentiell ausgelesen und der in der Adresse gespeicherte Wert wird ein zweites Trägersignal der Kosinuskomponenten, das im zweiten ROM 242 gespeichert wird.
Fig. 8 ist eine Zeichnung zur Erläuterung des Konzepts des in Fig. 1 gezeigten Demodulators 81, und sein Betrieb wird in der umgekehrten Reihenfolge als die der Modulation durchgeführt.
Bezüglich Fig. 8 wird das modulierte Eingangssignal einem ersten Eingang der dritten und vierten Gegentaktmodulatoren 85 und 86 eingespeist.
Erste und zweite Trägersignale, die von einem zweiten Trägerfrequenzgenerator 84 durch eine Taktfrequenz mit der Eingangsfrequenz von fc erzeugt werden, werden einem zweiten Eingang der dritten und vierten Gegentaktmodulatoren 85 und 86 jeweils eingespeist.
Das in den vierten Gegentaktmodulator 86 eingespeiste zweite Trägersignal, das in Kosinuskomponenten auszudrücken ist, ist ein um 90º phasenverschobenes Signal verglichen mit dem ersten Trägersignal, das in Sinuskomponenten ausgedrückt werden kann.
Die modulierten Eingangssignale werden jeweils in den dritten und vierten Gegentaktmodulatoren 85 und 86 durch zwei Trägersignale im Gegentakt moduliert.
Fig. 9 ist ein detailliertes Blockdiagramm eines Beispiels des in Fig. 8 gezeigten Demodulators.
Bezüglich Fig. 9 entspricht der zweite Trägerfrequenzgenerator 84 einem dritten ROM 841, in dem ein erstes Trägersignal, das in Sinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert ist, und einem vierten ROM 842, in dem ein zweites, in Kosinuskomponenten auszudrückendes, Trägersignal gespeichert ist. Die in diesen ROM's gespeicherten Signale sind die gleichen als diejenigen, die in den ersten und zweiten ROM's 241 und 242 gespeichert sind, wie dies oben in Verbindung mit den Fig. 6A bis 7C beschrieben wurde.
Der dritte Gegentaktmodulator 85 entspricht einer vierten UND-Gatter-Kombinationsschaltung 851 zum Kombinieren des von Bandpaß-Entzerrer 65 ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom dritten ROM 841 ausgegebenen ersten Trägersignal, einer vierten Addierkombinationsschaltung 842 zum Addieren des Ausgangs der vierten und UND-Gatter-Kombinationsschaltung 851 und einem vierten Signalspeicher 853 zur zeitweisen Speicherung des Ausgangs der vierten Addierkombinationsschaltung 852. Die vierte UND-Gatter-Kombinationsschaltung 851 und die vierte Addierkombinationsschaltung 852 setzen sich aus Multiplizieren zusammen.
Der vierte Gegentaktmodulator 86 entspricht einer fünften UND-Gatter-Kombinationsschaltung 861 zum Kombinieren des vom Bandpaß-Entzerrer 65 ausgegebenen modulierten Signals mit dem von dem vierten ROM 842 ausgegebenen zweiten Trägersignal, einer fünften Addierkombinationsschaltung 862 zum Addieren des Ausgangs der fünften UND-Gatter-Kombinationsschaltung 861 und einem fünften Signalspeicher 863 zur zeitweisen Speicherung des Ausgangs der fünften Addierkombinationsschaltung 862. Die fünfte UND-Gatter-Kombinationsschaltung 861 und eine fünfte Addierkombinationsschaltung 862 setzen sich aus Multiplizierern zusammen.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm des Digitalsignal-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das aufweist:
eine Synchronisiersignaleinfügeeinheit 110 zum Einfügen eines Synchronisiersignals in die eingespeisten digitalen Daten;
einen Synchronisiersignalkontroller 120 zum Synchronisieren des gesamten Systems;
einen Multiplexer 130 zum selektiven Ausgeben des Ausgangs der Synchronisiersignaleinfügeeinheit 110 in Übereinstimmung mit einem Synchronisierflagsignal, das von den Synchronisiersignalkontroller 120 ausgegeben wird;
einen Kodierbereich 140 mit einem Puffer 141 zur zeitweisen Speicherung eines Teils der Bits, die zwischen den von Multiplexer 130 ausgegebenen Daten parallel übertragen werden, einem Faltungskodierer 142 zum Kodieren der Daten des Rests der Bits unter den Daten, die von dem Multiplexer 130 unter Berücksichtigung eines Kodiergewinns und einer Bit-Fehlerrate ausgegeben werden, und einen Mapper 143 zum Festlegen der Abhängigkeit zwischen Signalpunkten durch den Faltungskodierer 143 so, daß ein Kodierungsgewinn während des Dekodierens groß wird;
einen Modulationsbereich 150 mit ersten und zweiten Pulsformungsfiltern 151 und 152 zum Beschränken der Basisbandbreiten der I- und Q-Kanaldaten, die von Mapper 143 ausgegeben werden, und zum Entfernen von Interferenzen zwischen den Symbolen, und einem Modulator 153 zur Erzeugung einer Trägerwelle unter Verwendung einer ROM-Tabelle und zur Amplitudenquadratmodulation und Phasenumtastungsmodulation des Ausgangs der beiden Kanäle des Mappers 143 unter Verwendung der Trägerwelle;
einen Führungssignalmischer 160 mit einem Führungssignalgenerator 161 zum Erleichtem der Demodulation synchron mit einer Trägerfrequenz und mit einem ersten Addierer 162 zum Addieren des Führungssignals zu den modulierten Daten des Modulators 153;
einen Aufnahmekontroller 170 mit einem digital-zu-analog (D/A)-Wandler 171 zum Umwandeln des Ausgangs des ersten Addierers 162 in ein analoges Signal; einem Vorspannungssignalgenerator 172 zum Anwenden einer linearen Komponente einer charakteristischen Magnetisierungskurve unter Berücksichtigung nicht linearer Eigenschaften der magnetischen Kanäle, und einem zweiten Addierer 173 zum Addieren eines Vorspannungssignals des Vorspannungssignalgenerators 172 zum Ausgangssignal des D/A-Wandlers 171;
einen Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabebereich 180 mit einem Aufnahmekopf 181 zum Aufnehmen des Ausgangssignals des zweiten Addierers 173 auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium 182 als ein magnetisches Signal und einem Wiedergabekopf 183 zum Wiedergeben des magnetischen Signals, das auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 182 aufgezeichnet ist;
einen Wiedergabekontroller 190 mit einem analog-zu-digital (A/D)-Wandler 191 zum A/D-Wandeln eines vom Wiedergabekopf 183 reproduzierten Signals und einem Wiedergabeentzerrer 192 zum Korrigieren sowohl der Phase als auch der Signalamplitudenabschwächung durch die unterschiedlichen Eigenschaften der magnetischen Kanäle für das reproduzierte Signal;
einen Trägerwellen-Wiederherstellungsbereich 200 mit einem Bandpaßfilter 201 zum Erfassen von Frequenzbändern, wobei ein Führungssignal von dem vom Wiedergabekopf 183 reproduziertem Signal geladen wird, und einem Trägerwellenreproduzierelement 202, das sich aus einem PLL zusammensetzt, zum Erfassen eines Taktsignals mit der gleichen Frequenz als das Trägersignal vom Ausgang des Bandpaßfilters 201;
einen Demodulationsbereich 210 mit einem Demodulator 211 zum Demodulieren des modulierten Signals in die I- und Q-Kanaldaten unter Verwendung der reproduzierten Trägerwelle, und ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrem 212 und 213 zur Amplitudenkorrektur und zur Phasenkorrektur des Ausgangs des Demodulators 211;
einen Synchronisierflag-Signaldetektor 220 zum Wiederherstellen eines Synchronisierflagsignals aus dem Signal, das von den ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrern 212 und 213 demoduliert wird; und
einen Viterbi-Dekodierer 230 mit einer Berechnungsschaltung ausgewerteter Verzweigungswerte 231 zum Berechnen der ausgewerteten Menge der jeweiligen Verzweigungen der I- und Q-Kanaldaten, die von den ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrern 212 und 213 demoduliert werden, einer Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung 232 zum Vergleichen der ausgewerteten Verzweigungswerte gemäß den entsprechenden Zuständen eines Trellis-Diagramms, die auf einer Zeitskala angezeigt sind, und Auswählen des kleinsten ausgewerteten Wertes, einem Zustandsspeicher 232 zum Speichern des Ausgangssignals der Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung 232 und einem Speicher für nicht verfolgte Zugriffe 234 zum Dekodieren von Information über den Bestand an Pfaden in Übereinstimmung mit den jeweiligen Zuständen.
Es wird nun mit Bezug zu den Fig. 11A bis 11 F die Betriebsweise des Digitalsignal- Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegeräts, das in Fig. 10 gezeigt ist, erläutert. Wenn digitale m-Bit-Daten wie in Fig. 11 A gezeigt in die Synchronisiersignal-Einfügeeinheit 110 eingespeist werden, wird ein Synchronisiersignal in Übereinstimmung mit den in Fig. 11B gezeigten Systemtakt in die digitalen Daten eingefügt und diese werden anschließend als eine in Fig. 11C gezeigte Signalform ausgegeben, um in den Multiplexer 130 eingespeist zu werden.
Das Signal (Fig. 11C), zu welchem ein Synchronisiersignal mittels der Synchronisiersignaleinfügeeinheit 110 hinzugefügt wird, wird über den Multiplexer 130 als n-Bits ausgegeben. Unter den ausgegebenen Bits werden (n-2) Bits, die in den Puffer 141 einzuspeisen sind, parallel verschoben und die beiden anderen Bits werden in den Faltungskodierer 142 eingespeist.
Ein Synchronisierflagsignal, das von der Synchronisiersignal-Einfügeeinheit 110 ausgegeben wird, wie dies in Fig. 11D gezeigt ist, wird zudem im in Fig. 11B gezeigten Sy stemtakt synchronisiert, um dem Synchronisiersignalkontroller 120 eingespeist zu werden, der eine Systemsynchronisierschaltung ist.
Der Synchronisiersignalkontroller 120 gibt zum Faltungskodierer 142, wie in Fig. 11 E gezeigt, ein Taktsignal aus, das während eines Intervalls, in dem ein Synchronisiersignal geladen wird, auf "low" ist und das während eines gültigen Datenintervalls auf "normal" ist.
Die vom Multiplexer 130 ausgegebenen Daten werden über einen Faltungskodierer 142 dem Mapper 143 während das Synchronisierflagsignal, das in Fig. 11 E gezeigt ist, auf "low (0)" ist, eingespeist und der Faltungskodierer 142 arbeitet nicht während das Synchronisierflagsignal auf "high (1)" ist. Wenn das Synchronisierflagsignal mit "high (1)"- Zustand dem Anschluß S des Mappers 143 eingespeist wird, wird das Synchronisiersignal auf den Ursprung eines Signalkonstellationsdiagramms abgebildet.
Die durch den Mapper 143 in die I- und Q-Kanäle getrennten Signale werden dem Modulator 153 über die ersten und zweiten Pulsformungsfilter 151 und 152 eingespeist, die keine Interferenz zwischen Symbolen aufweisen (ISI) und die Bänder geeignet auf die Bandbreite der magnetischen Kanäle beschränken.
Hierbei sind der Aufbau und die Betriebsweise des Modulators 153 die gleichen als des Modulators, der bereits in den Fig. 2 bis 7 erläutert wurde.
Das dem Modulator 153 eingespeiste Signal wird mit dem Trägerwellensignal, das mit dem Systemtakt (Fig. 11B) synchronisiert ist, im Gegentakt moduliert und das Ausgangssignal des Modulators 143 wird anschließend zum Führungssignal addiert, dessen Frequenz doppelt so hoch ist als die einer Trägerwelle, die im Führungssignalgenerator 161 im ersten Addierer 162 erzeugt wird.
Der Führungssignalgenerator 161 ist eine Schaltung, die notwendig ist zur Demodulierung des Signals durch Reproduzieren des Führungssignals und Synchronisieren des reproduzierten Signals mittels des Synchronisierträgerwellen-Generator 202, wenn ein Signal demoduliert wird. Der Trägerwellengenerator 202 setzt sich aus einem Phasenregelkreis (PLL) zusammen.
Das modulierte Signal, zu dem das Führungssignal hinzugefügt wird, wird mittels D/A- Wandler 171 in ein analoges Signal umgewandelt, erzeugt ein Vorspannungssignal im Vorspannungssignal-Generator 172 mit einer dreimal so hohen Frequenz als das modulierte Signal, und addiert dieses zu dem modulierten Signal, das in ein analoges Signal umgewandelt ist, und wird ausgegeben, um das Signal auf dem magnetischen Aufzeichnungskanal unter Verwendung einer linearen Komponente in der charakteristischen Magnetisierkurve eines magnetischen Kanals aufzuzeichnen.
Das Frequenzspektrum des auf dem magnetischen Aufzeichnungskanal gespeicherten Signals ist in Fig. 12 gezeigt.
Unter den Signalen, die durch das magnetische Aufzeichnungsmedium 182 wiedergegeben werden, wird durch den Bandpaßfilter 202 ein Führungssignal erfaßt und der Trägerwellen-Regenerator 202 reproduziert eine Trägerwelle synchron mit dem wiedergegebenen Signal, das dem Demodulator 212 eingespeist wird.
Ebenso wird das durch den magnetischen Kanal (das magnetische Aufzeichnungsmedium) reproduzierte Signal mittels des A/D-Wandlers 191 in digitale Daten umgewandelt und das aufgrund des Kanals verzerrte Signal wird mittels des Wiedergabe-Entzerrers 192 kompensiert, um in den Demodulator 212 eingespeist zu werden. Der Wiedergabe- Entzerrer 192 setzt sich aus einer 90º Phasenkorrekturschaltung für die unterschiedliche Eigenschaft eines Magnetkanals und einer Amplitudenkorrekturschaltung zur Korrektur der Amplitudenabschwächung eines Signals zusammen.
Der Ausgang des Wiedergabe-Entzerrers 192 wird mit der Trägerwelle multipliziert, die von dem Trägerwellen-Reproduzierer 202 reproduziert wird, um im Demodulator 211 demoduliert zu werden. Die Frequenz und die Phase des Signals werden durch die ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrer 212 und 213 kompensiert und anschließend mittels des Viterbi-Dekodierers 230 dekodiert.
Der Synchronisiertlag-Signaldetektor 220 steuert den Viterbi-Dekodierer 230 durch Erfassen eines Synchronisierflagsignals aus dem demodulierten Signal, das von den ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrern 212 und 213 ausgegeben wird und dekodiert die ursprünglichen Daten, indem nicht zugelassen wird, daß der Wert eines Nichtverfolgungs-Durchgangsspeicher 234 ausgegeben wird, während das Synchronisierflagsignal auf "high (1)" ist.
Die in den Viterbi-Dekodierer 230 eingespeisten I- und Q-Daten werden als der ausgewertete Wert für die jeweiligen Verzweigungen von der Verzweigungsabschätzwert- Berechnungsschaltung 231 berechnet und der Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung 232 und dem Zustandsspeicher 233 übermittelt.
Die Verzweigungsabschätzwert-Berechnungsschaltung 231, die einen ausgewerteten Wert mit eingegebenen Daten und kodierten Daten berechnet, berechnet jeweils alle Werte der I- und Q-Kanäle, quadriert die jeweiligen Werte, addiert die I- und Q-Werte mit einem Signalpunkt auf einem Signalkonstellationsdiagramm und bestimmt ihre Quadratwurzeln. Somit werden alle 32 Signalpunkte berechnet.
Die Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung 232 addiert die ausgewerteten Werte sowohl der Verzweigungsabschätzwert-Berechnungsschaltung 231 und des Zustandsspeichers 233, vergleicht die Verzweigungsabschätzwerte in Übereinstimmung mit den jeweiligen Zuständen auf dem Trellis-Diagramm, das das in Fig. 16 gezeigte Zustandsdiagramm auf einer Zeitskala kennzeichnet, wählt den kleinsten der ausgewerteten Werte aus, um diesen wieder im Zustandsspeicher 233 zu speichern, übermittelt die Information auf den weiter bestehenden Pfaden der jeweiligen Zustände zum Nichtverfolgungs-Pfadspeicher 234, um dekodierte Enddaten auszugeben.
Anders ausgedrückt, die Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung 232 addiert einen momentanen ausgewerteten Wert zu einem existierenden ausgewerteten Wert von Pfaden, und wählt den kleinsten der ausgewerteten Werte, um ein Pfadauswahlsignal und einen neu ausgewerteten Wert zu extrahieren.
Fig. 13 ist ein detaillierter Schaltplan des in Fig. 10 gezeigten Synchronisiersignalkontrollers.
In Fig. 13 bezeichnet Referenzzeichen 121 einen Frequenzteiler, 122, 125 und 126 sind D Flip-Flops, 123 und 124 sind Inverter und 127 ist ein UND-Gatter.
Die Betriebsweise des in Fig. 13 gezeigten Synchronisiersignalkontrollers wird mit Bezug zu den Fig. 14A bis 14E erläutert.
Unter der Annahme, daß ein Systemtakt Q MHz beträgt, wird der Systemtakt mittels des Frequenzteilers 121 mit einem Frequenzteilungsverhältnis von Q/N frequenzgeteilt, das frequenzgeteilte Taktsignal (in Fig. 14B gezeigt) wird dem in Fig. 10 gezeigten Mapper 143 als ein Taktsignal und gleichzeitig dem Taktanschluß CLK des D Flip-Flops 122 eingespeist, um die Frequenz mit dem Faktor 2 zu teilen, und wird schließlich als ein Taktsignal dem Multiplexers 130, der in Fig. 10 gezeigt ist, eingespeist.
Ebenso wird der Ausgang des Inverters 123 dem Eingangsanschluß D des D Flip-Flops 125, der eine Zwischenspeicherfunktion aufweist, und dem Taktanschluß CLK des D Flip-Flops 126 zugeführt.
Das in Fig. 14A gezeigte Synchronisierflagsignal wird einem Auslöseanschluß des D Flip-Flops 125 eingespeist und wird ebenso dem Eingangsanschluß D des D Flip-Flops 126 über den Inverter 124 zugeführt.
Der Ausgang (in Fig. 14C gezeigt) des D Flip-Flops 125 wird als ein Taktsignal des in Fig. 10 gezeigten Faltungskodierers 142 diesem eingespeist, der invertierte Ausgang Q des D Flip-Flops 126 wird, wie in Fig. 14D gezeigt, mit dem Synchronisierflagsignal, das in Fig. 14A gezeigt ist, mittels des UND-Gatters 127 logisch multipliziert, und das in Fig. 14E gezeigte Ausgangssignal wird dem Auslöseanschluß S des Mappers 143, der in Fig. 10 gezeigt ist, zugeführt.
Ebenso wird der Systemtakt als Adressentakt im Modulator 153 und dem in Fig. 10 gezeigten Führungssignalgenerator 161 eingespeist.
Während das in Fig. 14A gezeigte Synchronisierflagsignal auf "1" ist, arbeitet der Faltungskodierer 152 nicht. Während das Synchronisierflagsignal auf "0" ist, werden 2-Bit- Daten, die dem Faltungskodierer 142 eingespeist werden, kodiert, um als 3 Bits ausgegeben zu werden. Das detaillierte Schaltungsbild des Faltungskodierers 142 ist in Fig. 15 gezeigt.
In Fig. 15 bezeichnen die Zahlen 241 bis 245 D Flip-Flops, 246 bis 248 exklusiv-ODER- Gatter (XOR).
In der folgenden Beschreibung, die sich auf die Beispiele der Fig. 15 beziehen, bezeichnen die Zeichen 241 bis 242 nun D Flip-Flops. Diese Referenzzeichen fallen nicht unter die Begriffsbezeichnung der Patentansprüche.
Die Betriebsweise in Fig. 15 wird mit Bezug zu den Fig. 16-18 erläutert.
Das von dem D Flip-Flop 125 ausgegebene Taktsignal (in Fig. 14C gezeigt) wird dem Taktanschluß CLK der D Flip-Flops 241 bis 245 eingespeist.
Die vom Multiplexer 130 ausgegebenen 2-Bit-Daten werden dem Eingangsanschluß der D Flip-Flops 241 bis 245 zugeführt.
Der Ausgang des D Flip-Flops 241 wird dem Eingangsanschluß D des D Flip-Flops 242 und einem ersten Eingangsanschluß des XOR 247 zugeführt, und der Ausgang des D Flip-Flops 242 wird einem ersten Eingangsanschluß des XOR 246 und einem ersten Eingangsanschluß des XOR 248 eingespeist.
Das Ausgangssignal des D Flip-Flops 243 wird dem Eingangsanschluß D des D Flip- Flops 244, einem zweiten Eingangsanschluß des XOR 246 und einem vierten Eingangsanschluß des XOR 248 eingespeist, und der Ausgang des D Flip-Flops 244 wird dem Eingangsanschluß D des D Flip-Flops 245 und einem dritten Eingangsanschluß des XOR 247 eingespeist. Der Ausgang des D Flip-Flops 245 wird einem zweiten Eingangsanschluß des XOR 247 und einem dritten Eingangsanschluß des XOR 248 zu geführt. Der Ausgang des XOR 246 wird das niedrigste kodierte Bit, der Ausgang des XOR 247 wird ein oberes Bit und der Ausgang des XOR 248 wird das oberste Bit. Die logischen Zustände des Eingangs und des Ausgangs gemäß dem aktuellen Zustand und dem nächsten Zustand des in Fig. 15 gezeigten Faltungskodierers sind wie folgt. (Logische Tabelle)
Der Faltungskodierer 142 ist so konzipiert, kein Totalausfallsmerkmal aufzuweisen, einen Fehler unbegrenzt weiterzuverteilen, und ist weiter so konzipiert, daß eine Fehlerrate während des Dekodierens reduziert ist.
Die über den Faltungskodierer 142 ausgegebenen n+1 Bits werden in die in Fig. 16 gezeigte Signalkonstellation abgebildet, um durch die I- und Q-Kanäle ausgegeben zu werden.
Der Ursprung in Fig. 16 ist dort, wo synchronisierende Daten abgebildet werden. Die synchronierenden Daten werden auf den Ursprung abgebildet, während das von dem Synchronisiersignalkontroller 120 nicht über den Faltungskodierer 142 eingespeiste Synchronisierflagsignal auf "1" ist, wo das Synchronisiersignal weniger fehleranfällig ist, um damit die Erfassung des Synchronisierflagsignals aus dem Synchronisierflagsignal- Detektor 220 zu erleichtern.
In der in Fig. 16 dargestellten Signalkonstellation sind die Signale so abgebildet, daß Kodiergewinne in der Weise erhöht werden, daß die parallel verschobenen Bereiche am weitesten unterteilt und das verschobene Signal in gleichem Zustand weit unterteilt ist unter den Signalen, die gemäß dem Zustandsdiagramm aus Fig. 17 kodiert sind.
Die jeweiligen Sätze, unterteilt in 8 Sätze, sind wie folgt.
C&sub0; = [00000(0), 01101(13), 10111(23), 11011(27)],
C&sub1; = [00001(1), 01010(10), 10110(14), 11000(24)],
C&sub2; = [00101(5), 01001(9), 10011(19), 11100(28)],
C&sub3; = [00100(4), 01000(8), 10010(18), 11111(31)],
C&sub4; = [00011(3), 01100(12), 10110(22), 11010(26)],
C&sub5; = [00110(6), 10000(16), 10100(20), 11101(29)],
C&sub6; = [00010(2), 01011(11), 10000(15), 11001(25)] and
C&sub7; = [00111(7), 10001(17), 10101(21), 11110(30)]
Fig. 18 zeigt einen Aufbau der ROM-Tabelle, wenn der Mapper in einem ROM angeordnet ist.
Fig. 19 ist ein detaillierter Schaltplan des Synchronisierflagdetektors, der in Fig. 10 gezeigt ist.
In Fig. 19 bezeichnen die Bezugszeichen 221 und 222 erste und zweite Komparatoren, 223 ein Schieberegister, 224 einen Zähler, 225 ein D Flip-Flop, A1 bis A5 UND-Gatter N1 ein NOR-Gatter, OR1 und OR2 ODER-Gatter.
Als nächstes wird die Betriebsweise des in Fig. 19 gezeigten Synchronisierflagdetektors erläutert.
Gemäß Fig. 19 werden die I- und Q-Kanaldaten, die durch die ersten und zweiten Tiefpaß-Entzerrer 212 und 213, die in Fig. 10 gezeigt sind, ausgegeben werden, mit den spezifisch synchron strukturierten Daten mittels der Komparatoren 221 und 222 verglichen und die verglichenen Werte werden logisch im ersten UND-Gatter A1 multipliziert, um in das Schieberegister 223 eingespeist zu werden. Die synchronstrukturierten Da ten, die vorbestimmte Synchronisierflag-Referenzwerte sind, betragen "0000", da sie auf den Ursprung abgebildet sind.
Der Wert von "1111", "1101" oder "1011" des Schieberegisters 223 wird in den zweiten und dritten UND-Gattern A2 und A3 erfaßt und dem Lastanschluß des Zählers 224 über das ODER-Gatter OR1 und NOR-Gatter NOR1 eingespeist.
Wenn dem Lastanschluß des Zählers 224 ein Signal zugeführt wird, zählt der Zähler 224 die Anzahl der Taktimpulse, für die die Synchronisierflagsignal wiederholt werden. Wenn die gezählten Werte Daten sind, die den Punkten entsprechen, an denen das "high"-Intervall des Synchronisierflagsignals beginnt und endet, werden diese dem Takt des D Flip-Flops 225 über die vierten und fünften UND-Gatter A4 und A5 und das zweite ODER-Gatter OR2 zugeführt und ein Synchronisierflagsignal wird vom D Flip-Flop 225 ausgegeben. Das Signal, das so oft gezählt wird wie die Frequenz des Synchronisierflagsignals, wird mit negativer Logik mittels des NOR-Gatters NOR, in dessen Lastanschluß das Signal einzuspeisen ist, mit dem Signal summiert, das von den Komparatoren 221 und 222 verglichen wird. Das Synchronisierflagsignal wird einem Viterbi-Dekodierer 400 eingespeist.
Wie oben ausgeführt wurde, erhöhen die dargestellten Beispiele eines Digital-Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegeräts die Frequenzanwendbarkeits-Effizienz durch Verwenden einer digitalen Modulationsmethode mit Mehrfachwerten, die auf dem Gebiet der Kommunikation verwendet wird, mit einem hohen Aufnahmewirkungsgrad aufgrund der geringen Fehlerrate der wiedergegebenen Daten, und verbessern weiterhin eine Aufnahme-Bit-Rate ohne Vermehrung der Aufnahmekanäle, wodurch ein Aufnehmen mit hoher Dichte ermöglicht wird.

Claims

1. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät, das ein digitales Bildeingangssignal moduliert, das modulierte Signal auf einem magnetischen Medium (52) aufzeichnet, das darauf aufgezeichnete Signal liest und es zum originalen Signal demoduliert, wobei das Gerät gekennzeichnet ist durch:

eine Kodiereinrichtung (10, 140) zum Konvertieren eines digitalen Bildeingangssignals in ein mehrwertiges Digitalsignal;

eine Modulationseinrichtung (20, 150) zur digitalen Amplitudenquadraturmodulation und zur digitalen Phasenmodulation des mehrwertigen Digitalsignals entsprechend einem Trägersignal;

eine Führungssignal-Mischeinrichtung (30, 160) zum Erzeugen eines Führungssignals und zum digitalen Mischen des Führungssignals mit dem modulierten Signal;

einer Aufnahmekontrolleinrichtung (40, 170), um aus dem mit dem Führungssignal gemischten modulierten Signal ein zum Aufnehmen auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium (52, 182) geeignetes magnetisches Signal zu bilden;

eine Wiedergabekontrolleinrichtung (60, 190) zum Ausgeben eines Digitalsignals, dessen in einem Übertragungssystem produzierte Signalverzerrung und Verschlechterung korrigiert ist, aus einem von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium (52) reproduzierten magnetischen Signal;

eine Trägerwellen-Wiederherstellungseinrichtung (70, 200) zum Erzeugen eines Taktsignals mit der Frequenz des Trägersignals, in dem ein Führungssignal des reproduzierten magnetischen Signals erfaßt wird;

eine Demodulationseinrichtung (80, 210) zum digitalen Demodulieren des modulierten Signals, das von der Wiedergabekontrolleinrichtung (60) gemäß dem von der Trägerwellen-Wiederherstellungseinrichtung (70, 200) wiederhergestellten Trägersignal ausgegeben wird; und

eine Decodiereinrichtung (100, 230) zum Ausgeben originaler digitaler Daten durch Viterbi-Dekodierung rekurrent kodierter Daten von dem Ausgang der Demodulationseinrichtung (80, 210).

2. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Rauschunterdrückungseinrichtung (90) zur Bänderbeschränkung und Verringerung von Taktfrequenzen, um ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Ausgangssignals der Demodulationseinrichtung (80), das der Dekodiereinrichtung (100) zugeführt wird, zu verbessern.

3. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Modulationseinrichtung (20, 150) umfaßt:

einen ersten ROM (241), in dem ein erstes Trägersignal, das in Sinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert wird;

einen zweiten ROM (242), in dem ein zweites Trägersignal, das in Cosinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert wird;

einen ersten Multiplizierer (25) zum Multiplizieren des vom ersten ROM (241) ausgegebenen ersten Trägersignals mit den von der Kodiereinrichtung (10) ausgegebenen In-Phase(I)-Kanaldaten;

einen zweiten Multiplizierer (26) zum Multiplizieren des vom zweiten ROM (242) ausgegebenen zweiten Trägersignals mit den von der Kodiereinrichtung (10) ausgegebenen phasenquadrierten (Q) Kanaldaten; und

einen ersten Addierer (27) zum Addieren der Ausgänge der ersten und zweiten Multiplizierer (25, 26).

4. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Modulationseinrichtung (20, 150) umfaßt:

erste und zweite Pulsformungsfilter (21, 22, 151, 152) zur Wellenformung und Bandbeschränkung der von der Kodiereinrichtung (10) ausgegebenen I- und Q- Kanaldaten;

einen ersten Trägersignalgenerator (24) mit einem ersten ROM (241), wobei ein erstes Trägersignal, das in Sinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert ist, und mit einem zweiten ROM (242), wobei ein zweites Trägersignal, das in Cosinuskomponenten auszudrücken ist, gespeichert ist;

einen ersten Gegentaktmodulator (25) mit einer ersten UND-Gatter-Kombinationsschaltung (251) zum Kombinieren der von der Kodiereinrichtung (10, 140) ausgegebenen I-Kanaldaten mit einem ersten vom ersten ROM (241) ausgegebenen Trägersignal, einer ersten Addierkombinationsschaltung (252) zum Addieren des Ausgangssignals der ersten UND-Gatter-Kombinationsschaltung (251), und mit einem ersten Signalspeicher (253) zum temporären Speichern des Ausgangssignals der ersten Addierkombinationschaltung (252);

einen zweiten Gegentaktmodulator (26) mit einer zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung (261) zum Kombinieren der Q-Kanaldatenausgangssignale der Kodiereinrichtung (10, 140) mit einem zweiten Trägerausgangssignal des zweiten ROMs (242), einer zweiten Addierkombinationsschaltung (262) zum Addieren des Ausgangs der zweiten UND-Gatter-Kombinationsschaltung (261) und einem zwei ten Signalspeicher (263) zum temporären Speichern des Ausgangssignals der zweiten Addierkombinationschaltung (262); und

einen ersten Addierer (27) mit einer dritten Addierkombinationsschaltung (271) zum Addieren der Ausgangssignale der ersten und zweiten Signalspeicher (253, 263), d. h. des modulierten Signals des I-Kanals und des modulierten Signals des Q-Kanals, und einem dritten Signalspeicher (272) zum temporären Speichern des amplitudenquadraturmodulierten Signals, das das Ausgangssignal der dritten Addierkombinationsschaltung (271) ist.

5. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führungssignal-Mischeinrichtung (30, 160) umfaßt:

einen Führungssignalgenerator (31, 161) zum Erzeugen eines Führungssignals mit einer Frequenz, die gleich ist einer vorbestimmten Anzahl von Vielfachen der Frequenz des Trägersignals; und

einen zweiten Addierer (32, 162) zum Addieren des Führungssignals und der modulierten Daten der Modulationseinrichtung (20, 150).

6. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufzeichnungskontrolleinrichtung (40) umfaßt:

einen Digital-Analog(D/A)-Wandler (41) zum Umwandeln des Ausgangssignals der Führungssignalmischeinrichtung (30) in ein analoges Signal;

einen Aufnahmeverstärker (42) zum Verstärken des Ausgangssignals des D/A- Wandlers (41);

einen Vorspannungssignalgenerator (42) zum Erzeugen eines Vorspannungssignals; und

einen dritten Addierer (44) zum Addieren des Vorspannungssignals zum Ausgangssignal des Aufnahmeverstärkers (42).

7. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aufnahmekontrolleinrichtung (170) umfaßt:

einen Digital-Analog(D/A)-Wandler (171) zum Umwandeln des Ausgangssignals der Führungssignalmischeinrichtung (160) in ein analoges Signal;

einen Vorspannungssignalgenerator (172) zum Erzeugen eines Vorspannungssignals, um einen linearen Bereich einer charakteristischen Magnetisierkurve, die die nicht linearen Eigenschaften eines magnetischen Kanals berücksichtigt, zu verwenden; und

einen dritten Addierer (173) zum Addieren des Ausgangssignals des D/A- Wandlers zum Vorspannungssignal des Vorspannungssignalgenerators.

8. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Aufnahmekontrolleinrichtung (60) umfaßt:

einen Wiedergabeverstärker (61) zum Verstärken eines magnetischen Signals, das von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium (52) reproduziert wird;

einen Phasenschieber (62) zum Verschieben der Phase des Ausgangssignals des Wiedergabeverstärkers (61), um eine Phasenverschiebung durch die unterschiedlichen Eigenschaften eines magnetischen Kanals zur Zeit der Aufnahme zu kompensieren;

einen Tiefpaßfilter (63) zum Filtern des reproduzierten Signals vom Ausgang des Phasenschiebers (62);

einen Analog-Digital(A/D)-Wandler (64) zum Umwandeln des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters (63) in eine digitale Signalform; und

einen Bandpaß-Entzerrer (65) zum Empfangen des Ausgangssignals des A/D- Wandlers (64) und zum Korrigieren einer in einem Übertragungssystem produzierten Signalverzerrung und Verschlechterung.

9. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wiedergabekontrolleinrichtung (190) umfaßt:

einen Analog-Digital(A/D)-Wandler (191) zum A/D-Wandeln des vom magnetischen Aufzeichnungsmedium (182) reproduzierten Signals; und

einen Wiedergabe-Entzerrer (192) zum Korrigieren von sowohl Phasen- als auch Amplitudenabschwächung eines reproduzierten Signals aufgrund einer unterschiedlichen Eigenschaft eines magnetischen Kanals.

10. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerwellen-Wiederherstellungseinrichtung (70, 200) umfaßt:

ein Bandpaßfilter (71, 201) zum Erfassen eines Führungssignals am Ausgang der Wiedergabekontrolleinrichtung (60); und

einen Phasenregelkreis (PLL) (72, 202) zum Erzeugen eines Taktsignals mit einer Frequenz, die derjenigen des Trägersignals vom Ausgang des Bandpaßfilters (71, 202) entspricht.

11. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Demodulationseinrichtung (80, 210) umfaßt:

einen dritten ROM (841), von dem ein in Sinuskomponenten auszudrückendes erstes Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht, gelesen wird;

einen vierten ROM (842), von dem ein in Cosinuskomponenten auszudrückendes zweites Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht, gelesen wird;

einen dritten Multiplizierer (85) zum Multiplizieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung (60, 190) ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom dritten ROM (841) ausgegebenen ersten Trägersignal;

einen vierten Multiplizierer (86) zum Multiplizieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung (60, 190) ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom vierten ROM (842) ausgegebenen zweiten Trägersignal; und

einen vierten Addierer zum Addieren der Ausgangssignale des dritten und vierten Multiplizierers (85, 86).

12. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Demodulationseinrichtung (80, 210) umfaßt:

einen zweiten Trägersignalgenerator (84) mit einem dritten ROM (841), von dem ein in Sinuskomponenten auszudrückendes erstes Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht, gelesen wird, und einem vierten ROM (842), von dem ein in Cosinuskomponenten auszudrückendes zweites Trägersignal in Übereinstimmung mit einem Takt, der dem wiederhergestellten Trägersignal entspricht, gelesen wird;

einen dritten Gegentaktmodulator (85) mit einer vierten UND-Gatter-Kombinationsschaltung (851) zum Kombinieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung (60, 190) ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom dritten ROM (841) aus gegebenen ersten Trägersignal, mit einer vierten Addierkombinationsschaltung (852) zum Addieren des Ausgangssignals der vierten UND-Gatter-Kombinationsschaltung (851) und einem vierten Signalspeicher (853) zum temporären Speichern des Ausgangs der vierten Addierkombinationsschaltung (852);

einen vierten Gegentaktmodulator (86) mit einer fünften UND-Gatter-Kombinationsschaltung (861) zum Kombinieren des von der Wiedergabekontrolleinrichtung (60, 190) ausgegebenen modulierten Signals mit dem vom vierten ROM (842) ausgegebenen zweiten Trägersignal, einer fünften Addierkombinationsschaltung (862) zum Addieren des Ausgangs der fünften UND-Gatter-Kombinationsschaltung (861) und einem fünften Signalspeicher (863) zum temporären Speichern des Ausgangs der fünften Addierkombinationsschaltung (862); und

erste und zweite Anpassungsfilter (82, 83) zum Beschränken der Ausgangsbänder der dritten und vierten Gegentaktmodulatoren (85, 86), oder erste und zweite Tiefpaß-Entzerrer (212, 213) zum Korrigieren der Amplituden und Phasen der Ausgangsbänder der dritten und vierten Gegentaktmodulatoren (85, 86).

13. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 2 und 12, wobei die Rauschunterdrückungseinrichtung (90) umfaßt:

erste und zweite Dezimierer (91, 92) zum Verringern einer Taktfrequenz, um das Signal-zu-Rauschen(S/N)-Verhältnis des Ausgangs der ersten und zweiten Anpassungsfilter (82, 83) zu verbessern;

erste und zweite Basisbandentzerrer (93, 94) zum. Kompensieren der Ausgangssignale der ersten und zweiten Dezimierer (91, 92); und

dritte und vierte Dezimierer (95, 96) zum Rückgängigmachen der Dezimierung der Ausgänge der ersten und zweiten Basisbandentzerrer (93, 94), um die Taktfrequenz zu verringern.

14. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das umfaßt:

eine Digital-Analog(D/A)-Wandlereinrichtung (41) zum Umwandeln des modulierten Signals, mit dem das Führungssignal gemischt ist, in ein analoges Signal;

die Aufnahmekontrolleinrichtung (40), die eine Vorspannungssignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Vorspannungssignals mit einer Frequenz, die größer ist als eine vorbestimmte Anzahl vom Vielfachen der Frequenz eines aufzunehmenden Trägersignals, wobei ein linearer Bereich in einer charakteristischen Magnetisierungskurve eines Magnetkanals verwendet wird, umfaßt und die das erzeugte Vorspannungssignal mit dem Ausgangssignal der D/A-Wandlereinrichtung kombiniert und das Resultat zum magnetischen Aufzeichnungsmedium (52) überträgt; und

die Wiedergabekontrolleinrichtung (60), die eine Analog-Digital(AD)-Wandlereinrichtung (64) zum Ausgeben eines analogen magnetischen Signals, das vom magnetischen Aufnahmemedium (52) als eine digitale Signalform nach Korrigieren der Signalverzerrung und Verschlechterung des im Übertragungssystem produzierten Signals reproduziert wird, umfaßt.

15. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das umfaßt:

eine Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung (110) zum Einfügen eines Synchronisiersignals in die von der Kodiereinrichtung (140) gelieferten digitalen Eingangsdaten und zum Ausgeben eines Synchronisierflagsignals;

eine Synchronisiersignal-Kontrolleinrichtung (120) zum Steuern der Kodierung der Kodiereinrichtung (140) durch Empfangen des Synchronisiertlagsignals;

eine Synchronisierflag-Erfassungseinrichtung (220) zum Wiederherstellen eines Synchronisierflagsignals des von der Demodulationseinrichtung (210) ausgegebenen demodulierten Signals; und

die Dekodiereinrichtung (230), die die originalen Digitaldaten durch Viterbi- Dekodierung rekurrent kodierter Daten aus dem Ausgang der Demodulationseinrichtung (210) in Übereinstimmung mit dem Synchronisierflagsignal ausgibt.

16. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 13, wobei die Kodiereinrichtung (140) umfaßt:

einen Puffer (141) zum zeitweisen Speichern eines Teils der Bits der Ausgangsdaten der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung (110);

einen Faltungskodierer (142), in dem ein Kodierungsgewinn und eine Bit- Fehlerrate von den Ausgangsdaten der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung (110) berücksichtigt werden; und

einen Mapper (143), der die Beziehung zwischen Signalpunkten durch den Faltungskodierer (142) so festlegt, daß ein Kodierungsgewinn während der Zeit des Dekodierens groß wird.

17. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 16, das weiterhin eine Auswahleinrichtung (130) zum selektiven Ausgeben einiger der Bits der von der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung (110) ausgegebenen Signale zum Mapper (143) und die restlichen Bits zum Faltungskodierer (142), so daß diese parallel verschoben sind.

18. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der Mapper (143) das Synchronisiersignal, das von der Synchronisiersignal-Einfügeeinrichtung (110) am Ursprung eines Signalkonstellationsdiagramms ausgegeben wird, aufzeichnet, während das Synchronisierflagsignal sich in einer Periode eines "angeregten" Zustands befindet.

19. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 14, 15 oder 16, wobei der Mapper (143) sich aus ROMs zusammensetzt, und in der Signalkonstellation unter den Signalen des Faltungskodierers (142) ein parallel verschobener Bereich am weitesten unterteilt festgelegt und ein in den gleichen Zustand verschobenes Signal als weit unterteilt festgelegt ist.

20. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 17 oder gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei die Synchronisiersignal-Kontrolleinrichtung (120) umfaßt:

einen Frequenzteiler (121) zum Frequenz-Teilen eines Systemtakts durch eine vorbestimmte Zahl und Einspeisen des frequenzgeteilten Takts als ein Taktsignal des Mappers (143);

ein erstes Verzögerungselement (122) zum wiederholten Frequenz-Teilen des Ausgangs des Frequenzteilers (121) und zum Ausgeben eines Taktsignals der Auswahleinrichtung (130);

ein zweites Verzögerungselement (125) zum Ausgeben des Taktsignals des Faltungskodierers (142) durch Empfangen des Ausgangssignals des Frequenzteilers (121) als Eingangssignal, und zum Empfangen des Synchronisiertlagsignals als ein Auslösesignal;

ein drittes Verzögerungselement (126) zum Verzögern des Synchronisierflagsignals um einen Taktsignalanteil; und

ein logisches Element (127) zum logischen Multiplizieren des Synchronisierflagsignals mit dem Ausgangssignal des dritten Verzögerungselements (126) und zum Ausgeben des Ergebnisses zu einem Freigabeanschluß des Mappers (143).

21. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die Synchronisierkennzeichen-Erfassungseinrichtung (220) umfaßt:

eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der I- und Q-Kanaldaten, die durch die ersten und zweiten Tiefpaßentzerrer (212, 213) ausgegeben werden, mit Daten mit einer speziellen Synchronisationsstruktur, die vorbestimmte Referenzwerte des Synchronisierflags sind;

eine Erfassungseinrichtung zum Eitassen spezieller Daten, die mit einem Synchronisiersignal beaufschlagt sind, und einer dazu benachbarten vorbestimmten Anzahl von Daten aus den verglichenen Werten; und

eine Zählereinrichtung zum Zählen des Synchronisierflagsignals in der Periode des Synchronisierflagsignals, zum Erfassen der Start- und Endpunkte der angeregten Zustände des Synchronisierfiagsignals und zum Ausgeben des Synchronisierflagsignals.

22. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei die Dekodiereinrichtung (230) umfaßt:

eine Verzweigungsabschätzungswert-Berechnungsschaltung (231) zum Berechnen der evaluierten Werte der jeweiligen Verzweigungen der I- und Q-Kanaldaten, die von den ersten und zweiten Tiefpaßentzerrern (212, 213) demoduliert werden;

eine Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung (232) zum Vergleichen der Verzweigungsabschätzungswerte gemäß den jeweiligen Zuständen eines in einem Zeitmaßstab bezeichneten Trellis-Diagramm und zum Auswählen des kleinsten abgeschätzten Wertes;

einen Zustandsspeicher (233) zum Speichern des Ausgangssignals der Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung (232); und

ein Speicher nicht verfolgter Zugriffe (234) zum Dekodieren von Informationen aus der Addierer/Komparator/Selektor-Schaltung (232) bezüglich Zugriffspfadbeständen entsprechend jeweiliger Zustände.

23. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 22, wobei die Dekodiereinrichtung (230) in Übereinstimmung mit dem von der Synchronisierflag-Ertassungseinrichtung (220) erfaßten Synchronisiertlagsignal gesteuert wird und die originalen Synchronisierdaten in der Weise dekodiert, daß der Wert des Speichers nicht verfolgter Zugriffe nicht ausgegeben wird, während das Synchronisierflagsignal in einem "angeregten" Zustand ist.

24. Digitalsignal-Magnetaufnahme- und Wiedergabegerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gerät einen Videorecorder umfaßt.