Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов обработки сигнала в аппаратуре цифровой магнитной записи 11
1.1. Структура и характеристики канала цифровой магнитной записи 11
1.2. Искажения сигналов в канале цифровой магнитной записи 13
1.3. Коррекция сигналов записи и воспроизведения 15
1.4. Канальное кодирование 16
1.5. Методы выделения данных в канале цифровой магнитной записи 20
1.6. Модель канала цифровой магнитной записи 25
1.7. Выводы по главе 31
Глава 2. Интервальная модель канала цифровой магнитной записи 33
2.1. Методика построения интервальной модели 33
2.2. Статистические характеристики канальных кодов 41
2.3. Статистические характеристики фазовых искажений сигналов в канале цифровой магнитной записи 48
2.4. Выводы по главе 51
Глава 3. Разработка оптимального пикового детектора в канале цифровой магнитной записи 53
3.1. Оптимизация процедуры пикового детектирования по критерию максимального правдоподобия 53
3.2. Устройства воспроизведения сигналов цифровой магнитной записи с оптимальным пиковым детектором 59
3.3. Выводы по главе 69
Глава 4. Методы повышения помехоустойчивости процедуры декодирования 70
4.1. Интервальный корректор в канале воспроизведения 70
4.2. Итерационный алгоритм работы интервального корректора 78
4.3. Выводы по главе 83
Глава 5. Программные и аппаратные средства моделирования и исследования каналов цифровой магнитной записи 84
5.1. Программа имитационного моделирования канала цифровой магнитной записи с битовым джиттером , 84
5.2. Программное обеспечение устройства измерения фазовых искажений сигналов 94
5.3 Выводы по главе 103
Заключение 104
Литература 106
Приложения
- Искажения сигналов в канале цифровой магнитной записи
- Статистические характеристики канальных кодов
- Устройства воспроизведения сигналов цифровой магнитной записи с оптимальным пиковым детектором
- Итерационный алгоритм работы интервального корректора
Введение к работе
В настоящее время технология цифровой магнитной записи (ЦМЗ) является основной при хранении больших объемов данных и находит широкое применение в современных системах обработки и передачи информации, таких как внешние запоминающие устройства (ЗУ) средств вычислительной техники (накопители на магнитных лентах и дисках), в устройствах регистрации аудио и видео информации, измерительной технике [25, 49, 91]. Это обусловлено целым рядом технических, технологических и экономических показателей, таких как стоимость хранения единиц информации, емкостные, скоростные и другие характеристики.
Основным направлением в развитии аппаратуры ЦМЗ является повышение плотности и надежности хранения информации, что требует совершенствования методов выделения (детектирования и декодирования) данных, воспроизводимых с носителя.
Развитие теории и практики ЦМЗ связано с внедрением цифровых методов обработки и представления сигналов записи и воспроизведения. Исследования в области обработки сигналов в каналах записи-воспроизведения, математического моделирования каналов, процесса записи на магнитный носитель связаны с именами отечественных и зарубежных ученых: М. В. Гитлица [22, 23], В. Г. Королькова, А. И. Горона [7], Ю. А. Василевского [14], В. И. Михайлова [72], А. И. Вичеса [6], Г. Н. Розоринова, Дж. Муна [119] и других. Вопросам надежности хранения информации, повышения плотности записи и кодирования также посвящены многие работы Б. М. Ракова, Н. П. Вашкевича, В. А. Чулкова, Б. А. Савельева, Н.Н. Коннова, А.И. Дралина и других [15, 33, 50, 85, 86, 98].
Долгое время основным методом выделения данных являлось пиковое детектирование [72, 96, 109]. Однако, несмотря на простую реализацию и устойчивость к влиянию паразитных модуляций, этот способ детектирования уже не обеспечивал требуемую достоверность выделения информации. Увеличение плотности записи, которое произошло за последнее десятилетие [143], привело к усилению явления межсимвольной интерференции (МСИ), вызывающее ошибки детектирования из-за значительных фазовых искажений (джиггера) сигнала воспроизведения.
Были предложены различные способы уменьшения МСИ за счет предыскажений и коррекции формы сигналов записи-воспроизведения (коррекция в частотной области, суммирование сигнала с четными производными, применение трансверсальных фильтров и т.д.) [24, 72], а также различных видов канального кодирования, наиболее известными и применяемыми из которых в настоящее время являются канальные (d, к) — коды [84]. Несмотря на это МСИ остается одной из главных причин ошибок при высокой плотности записи.
Поэтому в аппаратуре высокоплотной магнитной записи, преимущественно в накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), с середины 90-х годов стали применяться сложные алгоритмы обработки сигнала воспроизведения, например, PRML, FDTS/DF [104, 123], обладающие лучшими характеристиками [124, 126], но имеющие сложную реализацию (раздельные головки записи-воспроизведения, высокоскоростные БИС обработки сигнала и другие) и предъявляющие высокие требования к стабильности шумовых характеристик и скорости движения носителя [147]. Это затрудняет их применение в бортовой аппаратуре, мобильных системах, дешевой бытовой электронике. В связи с этим, актуальной является задача повышения достоверности "классического" пикового детектирования в условиях сильной МСИ.
Целью данной диссертационной работы является исследование и разработка методов и технических средств для повышения достоверности детектирования и декодирования данных в аппаратуре высокоплотной цифровой магнитной записи с пиковым детектированием.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
Исследование и анализ статистических характеристик джиттера, вызванного межсимвольной интерференцией, и его влияния на достоверность выделения данных.
Повышение достоверности пикового детектирования данных за счет учета статистических свойств джиттера и сигнала воспроизведения.
Коррекции ошибок, вызванных джиттером, за счет использования избыточности существующих канальных кодов.
Данная диссертационная работа состоит из пяти глав, заключения и приложения.
В первой главе проводится обзор существующих методов выделения данных в канале записи-воспроизведения аппаратуры цифровой магнитной записи. Анализируются факторы, вызывающие искажения информационных сигналов, рассматриваются способы уменьшения влияния МСИ за счет предыскажений, коррекции сигналов воспроизведения и эффективного канального кодирования. Анализируются существующие модели канала записи-воспроизведения аппаратуры цифровой магнитной записи и их применимость для расчета фазовых искажений. На основании проведенного анализа формулируются задачи дальнейшего исследования.
Во второй главе предлагается интервальная модель канала цифровой магнитной записи и методика ее построения. Данная модель канала описывает сигналограмму, формируемую последовательностью перепадов намагниченности носителя, в виде марковского процесса, на основе которого рассчитываются статистические характеристики канального кода
и фазовых искажений сигнала воспроизведения. Полученные во второй главе соотношения дают возможность оценить вероятность ошибки пикового детектирования.
Третья глава посвящена разработке метода оптимизации процедуры пикового детектирования. Процедура детектирования рассматривается как восстановление по воспроизводимому сигналу сигналограммы, формируемой при записи путем реверсирования намагниченности носителя каждой единицей канального кода. Предлагается оптимизировать ее параметры за счет анализа значений фазовых искажений сигнала воспроизведения на некотором интервале его реализации и принять решение о наличии пика в окне детектирования по критерию максимального правдоподобия. В главе представлены два варианта устройств, реализующих предложенный метод пикового детектирования.
В четвертой главе рассматривается возможность коррекции битовой последовательности канального кода при возникновении ошибок на этапе детектирования. Исследуется процесс возникновения битового джиттера в канале воспроизведения, доказывается возможность его выявления в потоке канального кода и приводится методика его устранения за счет введения в канал специального корректора битовой последовательности. Предлагается итерационный алгоритм работы интервального корректора.
Пятая глава посвящена разработке программных средств для имитационного моделирования битового джиттера в канале воспроизведения и алгоритмов его коррекции, а также для управления устройством измерения фазовых искажений сигналов в каналах хранения и передачи данных. Приводятся схемы модели и результаты моделирования. Описана структура программного обеспечения для устройства измерения фазовых искажений, его функции и системные требования.
В заключении перечислены основные результаты работы.
Основные положения, выносимые на защиту:
Интервальная модель канала цифровой магнитной записи.
Методики расчета статистических характеристик джиттера в канале цифровой магнитной записи с высокой межсимвольной интерференцией.
Метод оптимизации процедуры пикового детектирования по критерию максимального правдоподобия.
Метод и алгоритм коррекции битового джиттера в канале воспроизведения.
Схемы устройств воспроизведения сигналов цифровой информации с магнитного носителя, использующие предложенные методы детектирования и коррекции.
Программа для имитационного моделирования канала магнитной записи с битовым джиттером и алгоритмов его коррекции.
Программное обеспечение устройства для измерения джиттера в канале воспроизведения.
Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю к.т.н., профессору Коннову Николаю Николаевичу за постоянное внимание, помощь и поддержку. Автор благодарит официальных оппонентов д.т.н., профессора Савельева Бориса Александровича и к.т.н., доцента Чулкова Валерия Александровича за проявленный интерес к диссертации, ценные замечания и пожелания. Автор также благодарит администрацию Пензенского государственного университета и отдельно заведующего кафедрой "Вычислительная техника", д.т.н., профессора Вашкевича Николая Петровича, а также коллектив кафедры за оказанную поддержку и понимание.
Искажения сигналов в канале цифровой магнитной записи
Основными факторами, вызывающими искажения сигналов в процессе записи, являются: неоднородность параметров носителя информации, колебания скорости движения носителя, ошибки синхронизации и нелинейные искажения в канале записи. Искажения в канале воспроизведения связаны с взаимным влиянием соседних перепадов намагниченности, непостоянством зазора магнитной головки и носителя, аддитивными помехами, частотными и нелинейными искажениями в узлах электроники и др. [7, 85]. Анализ причин возникновения искажений в канале ЦМЗ показывает, что большинство из них носят случайный характер [72] и определяются характеристиками самого устройства [36] (колебания скорости носителя и дефекты рабочего слоя, шумы магнитной головки, неточность системы синхронизации и т.п.).
Остановимся подробнее на искажениях, получивших в иностранной литературе название джиттер. Понятие джиггер (с англ, "дрожание"), которое впервые появилось в технике передачи данных и звукозаписи [106], главным образом, означает искажения, носящие случайный характер и связанные с неустойчивостью параметров системы синхронизации. В аппаратуре ЦМЗ было введено понятие "джиттера переходов" для обозначения эффекта случайного отклонения положения перепадов намагниченности, которое может приводить к ошибкам детектирования при воспроизведении. В ряде работ [106, 119] отмечается нелинейная природа этого явления, связанная с влиянием магнитного поля соседних перепадов намагниченности. Также отмечается, что вероятность возникновения джиттера непосредственно связана с записываемой информационной последовательностью и используемым канальным кодом. В работах [102, 153] были предложены способы борьбы с этим явлением, в основном связанные с выбором оптимального канального кода и разработкой детекторов, учитывающих джиттер в канале воспроизведения. Наибольший интерес, с точки зрения повышения достоверности воспроизведения, вызывают искажения, вызванные взаимным влиянием откликов от соседних перепадов намагниченности. Установлено, что при достаточно постоянном уровне перекрытия откликов, который определяется разрешающей способностью системы головка-носитель [85], величина искажений во многом зависит от предыдущей и последующей комбинации импульсов [34, 71, 92]. Такое взаимное наложение приводит к уменьшению амплитуды откликов и смещению их максимумов в сторону больших временных интервалов между перепадами. Это явление, известное как МСИ, является основной причиной ошибок детектирования
Проведенный в работах [70, 84, 92] анализ показывает, что значение интерференционного искажения отдельно взятого импульса является случайной величиной и определяется статистическими параметрами информационного сигнала и применяемой системы сигналов записи. 1.3. Коррекция сигналов записи и воспроизведения
Одними из способов уменьшения влияния МСИ является коррекция сигналов в канале записи-воспроизведения. Выделяют две основных группы способов коррекции [23, 85]: предыскажения сигналов записи; коррекция формы сигналов воспроизведения.
Основной функцией предыскажения формы записываемых сигналов, как отмечается в [24, 67, 85], является коррекция формы и сжатие воспроизводимых импульсов. Выделяют амплитудную и фазовую коррекции сигналов записи.
Задача амплитудной коррекции заключается в устранении асимметрии и уменьшении длительности сигнала воспроизведения, которая достигается путем добавления вспомогательных управляемых переключений тока записи в обмотке магнитной головки. Это приводит к появлению дополнительных перепадов намагниченности с заданной амплитудой и временным смешением относительно основного перепада.
Помимо сужения импульса воспроизведения, данный способ коррекции применяется также для устранения эффекта плавания базовой линии за счет импульсных врезок при наличии длинных последовательностей нулей в записываемом сигнале. Достоинством данного способа является его эффективность и простота технической реализации [24].
Задача фазовой коррекции сигналов записи [67] заключается в устранении фазовых искажений сигнала воспроизведения, вызванных чередованием интервалов кодовой последовательности. В работе [85] отмечается, что существенным недостатком данного способа является невозможность расчета величины корректирующего сдвига и необходимость его определения опытным путем.
Статистические характеристики канальных кодов
Статистические характеристики КК рассчитываются для эргодического марковского процесса [18, 43], управляемого полученным графом, где состоянию процесса соответствует единичный перепад намагниченности, а событию перехода - интервал Тц. Для такого процесса
были рассчитаны вектора финальных вероятностей РА. Так как полученная интервальная модель имеет конечное число состояний п и из любого состояния модели можно за конечное число шагов перейти в любое другое, то это является достаточным условием для существования финальных вероятностей, которые могут быть рассчитаны при решении системы линейных однородных алгебраических уравнений вида: ZwjiPAj PA w (2.2) У=1 7=1 где суммарный выходящий поток вероятности равен суммарному входящему для каждого состояния цепи. Под потоком вероятности, в данном случае, понимается величина w PA - для однородной цепи Маркова [18].
Особый интерес представляют вероятности интервальных комбинаций РТК длиной 2т, где т — число предшествующих или последующих интервалов для детектируемой единицы КК, оказывающих влияние на величину фазовых искажений из-за МСИ. Анализ показывает, что на практике можно принять т—2.
Приведенная на рис. 10 гистограмма вероятностей для s интервальных последовательностей кода MFM показывает наличие комбинаций интервалов, для которых PTKs=0, Это, так называемые, "запрещенные" комбинации, которые не формируются в потоке КК, Поскольку каждому значению PTKS ФО соответствует свое значение МСИ для детектируемого пика КК, это указывает на возможность исправления ошибок из-за битового джитгера, понятие и свойства которого рассматриваются в главе 4,
Проведенный расчет вероятностей интервальных комбинаций для КК RLL(2,7) и RLL(1,7), результаты которого приведены на рис. 11 и 12, показывает, что число "запрещенных" комбинаций прямо пропорционально избыточности КК- Так для КК MFM число таких комбинаций составляет 9,8%, для RLL(2,7) - 12%, а для RLL(1,7) - 21% от их общего числа.
При достаточно постоянном уровне перекрытия двух соседних откликов, значение фазовых искажений определяется комбинацией предшествующих и последующих перепадов намагниченности, а также величиной шумовых составляющих в канале воспроизведения и системы синхронизации.
Величина шумовых составляющих фазового сдвига (рис. 15), в первую очередь, определяется ошибками синхронизации для кода MFM и шумами в канале воспроизведения для RLL кодов. Это объясняется тем, что увеличение расстояния между единичными перепадами в кодах RLL приводит к необходимости уменьшения окна детектирования для достижения заданной плотности записи, и, согласно (1-9), к снижению 1.5
С учетом шумовых составляющих фазового искажения (1.4) и комбинаций соседних, предшествующих и последующих детектируемому пику сигналов (2.5), плотность распределения фазовых сдвигов будет описываться выражением.
1, Предложена методика построения интервальной модели канала цифровой магнитной записи.
2, Получены формулы для расчета статистических характеристик последовательностей интервалов в КК и фазовых искажений сигнала воспроизведения, вызванных МСИ и шумами сигналов воспроизведения и синхронизации.
3. Проведенный на основе полученных формул расчет статистических характеристик КК и фазовых искажений сигнала позволяет оценить возможный уровень ошибки детектирования с учетом выбранного способа кодирования и требуемой плотности записи.
Устройства воспроизведения сигналов цифровой магнитной записи с оптимальным пиковым детектором
На основе приведенного метода оптимизации процедуры пикового детектирования по критерию максимального правдоподобия предлагаются два варианта устройств воспроизведения сигналов цифровой магнитной записи. Применение данных устройств в накопителях на магнитном носителе, использующие любые самосинхронизирующие коды, позволяет повысить достоверность воспроизведения данных при неизвестных статистических характеристиках воспроизводимого потока и шумовых составляющих фазовых искажений.
Пиковый детектор предназначен для обнаружения пиков воспроизводимого сигнала. Усилитель-формирователь необходим для усиления сигналов цифровой информации, воспроизводимых с магнитного носителя, и формирования по ним прямоугольных импульсов. Инерционный генератор вырабатывает серии импульсов со стабильной частотой следования по средней фазе и частоте импульсов, поступающих на его вход с выхода усилителя-формирователя. Элементы линии задержки задерживают во времени серию импульсов, поступающих на их входы с выходов усилителя формирователя и инерционного генератора. Одним из основных элементов предлагаемого устройства является выделитель импульсов, который представляет собой цифровую схему, служащую для обнаружения разницы фаз сигналов, поступающих на его входы (рис. 23), Выделитель импульсов формирует на выходах кодовую комбинацию, определяющую единицу или нуль в данном такте воспроизводимой информации, а при детектировании единицы - признак разности фаз единичного и стробирующего его синхроимпульса. Признак разности фаз определяет в какой половине тактового интервала (окна детектирования) пришел информационный импульс Регистры сдвига предназначены для запоминания в каждом такте последовательности воспроизводимой информации.
Блок констант представляет собой устройство, предназначенное для формирования определенной двоичной комбинации, определяющей величину задержки информационного или синхросигнала в блоках управляемой задержки, в зависимости от кодов, зафиксированных в регистрах сдвига и поступающих с параллельных выходов этих регистров на его входы.
Рассмотрим подробнее работу данного устройства, временная диаграмма которого представлена на рис. 24.
Записанная на магнитный носитель кодированная цифровая информация (а) воспроизводится пиковым детектором с некоторыми фазовыми искажениями, вызванными взаимным влиянием воспроизводимых сигналов, которые, например, равны Atl, At2, At3 (б). По пикам воспроизводимых сигналов усилитель-формирователь формирует импульсы (в), по средней фазе к частоте которых инерционный генератор вырабатывает серию импульсов стабильной частоты (г).
Работу предлагаемого устройства рассмотрим на примере обнаружения и коррекции фазовых искажений Дії и At2 (в). Серия импульсов с инерционного генератора будет поступать на вход первого выделителя импульсов, а на второй вход выделителя поступают импульсы с усилителя-формирователя. Первый выделитель импульсов выполняет первоначальное детектирование информации и вырабатывает одну из трех возможных комбинаций сигналов на своих выходах. Схема выделителя импульсов реагирует на фазовый сдвиг информационного сигнала относительно середины окна детектирования формированием комбинации "0-1" при сдвиге информационного сигнала влево от середины окна детектирования и комбинации "1-0" при правом сдвиге. Комбинация "0-0" соответствует отсутствию единицы в воспроизводимой последовательности.
Далее эта комбинация поступает на входы последовательного занесения информации первого регистра сдвига. Регистр сдвига - это пара п - разрядных сдвиговых регистров, п определяется как 2(Кмач+1), где Кмах равно максимальному числу нулей между единицами в используемом канальном коде. Одноименные последовательные выходы этого регистра подаются на входы второго регистра сдвига. Таким образом, на регистрах сдвига фиксируется первоначально детектированная кодовая комбинация длиной 4(Кмах+1) и информация о фазе каждой детектированной единицы.
Ввиду наличия МСИ и шумовых фазовых искажений выполненное первоначальное детектирование может содержать ошибку, заключающуюся в том, что очередная единица может быть зафиксирована в другом тактовом интервале (то есть информационный импульс выйдет за пределы соответствующего ему окна детектирования). Для повышения достоверности воспроизведения данных в условиях сильной МСИ в данном устройстве выполняется дополнительное корректирующее детектирование каждого элемента канального кода за счет анализа ансамбля зафиксированных значений кодов предшествующих и последующих тактовому интервалу и значений фазовых искажений, зафиксированных в регистрах сдвига.
Формирование оптимальных границ окна детектирования выполняется с помощью блока констант, линий задержек и блоков управляемой задержки. Корректирующее детектирование выполняет второй выделитель импульсов. Блок констант представляет собой устройство, построенное, например, на базе программируемой логической матрицы (ПЛМ), формирующее управляющие сигналы для блоков управляемой задержки, которые смещают положение границ окна корректирующего детектирования. Постоянная задержка информационного и синхросигналов, выполняемая линиями задержки, позволяет учитывать положение единиц в тактах как предшествующих, так и последующих детектированию. Величина смещения положения окна определяется следующим образом: 1) Если в очередном тактовом интервале имеется информационный сигнал и он находится во второй половине окна первичного детектирования, то блок констант вырабатывает управляющий сигнал на вход блока управляемой задержки (ж), который обеспечивает нулевое значение задержки информационного сигнала в этом блоке (и). Управляющий сигнал в блок управляемой задержки (з) задает величину задержки равную 0.5(тах(Т1мс„) + тіп(ТОмси)) (к), где Т1МС соответствует величине фазовых сдвигов из-за МСИ в данном тактовом интервале при условии, что в данном такте первичное детектирование выполнено без ошибки, а ТОмси - величина фазовых сдвигов из-за МСИ при условии ошибочного первичного детектирования. Максимальные и минимальные величины выбираются из всех зарегистрированных в регистрах сдвига комбинаций.
Итерационный алгоритм работы интервального корректора
На основе интервальной модели канала можно разработать различные алгоритмы работы корректора. В данной работе предлагается алгоритм, показывающий возможность обнаружения и исправления ошибок ЮС
При ошибках детектирования из-за МСИ могут формироваться интервалы недопустимой длительности, которые отличаются от допустимых не более, чем на такт, В следствии МСИ последовательность длин интервалов, заданная определенным КК будет нарушена. Если выполнять проверку полученного интервала на его принадлежность множеству допустимых длин интервалов, то можно определить неверный интервал и выполнить его коррекцию.
Таким образом, можно получить алгоритм, выполняющий проверку длины сформированного с пикового детектора интервала, с множеством допустимых длин для интервальной модели выбранного (d, к)-кода.
Автором предлагается эвристический итерационный алгоритм коррекции битовой последовательности, который заключается в том, что при получении единицы с пикового детектора, определяющей границу принятого интервала, проверяется корректность длины в соответствии с множеством допустимых длин интервалов для данного состояния интервальной модели, В случае недопустимой длины сформированного интервала производится его коррекция путем переноса полученной единицы на один такт в направлении, указанном знаком фазового искажения, который формируется оптимальным пиковым детектором, предложенным в главе 3. После выполнения коррекции интервала, производится повторная проверка его допустимости. Если в результате коррекции вновь получается недопустимый интервал, то корректор осуществляет возврат к предыдущей полученной единице и выполняет ее сдвиг в направлении, указанном признаком. Далее вновь выполняется проверка на допустимость всех получившихся длин интервалов. Количество шагов рекурсии определяется выбранным канальным кодом и обычно составляет 2- 5.
Блок-схема итерационного алгоритма работы корректора представлена на рис. 34, где Tj - длина интервала между единицами канального кода, Mj — множество допустимых длин интервалов для определенной единицы канального кода или для определенной вершины графа (в соответствии с представление КК в виде орграфа, описанное в главе 2), Vj - текущая вершина, і - счетчик числа коррекции, к -количество единиц, на которое был совершен возврат (глубина возврата), A/ft - множество допустимых интервалов для текущей вершины, Rgk -регистр хранящий значение интервала до процедуры коррекции и служащий для восстановления значения интервала на определенном шаге рекурсии.
Рассмотрим работу корректора на примере кода MFM (рис. 35). Верхняя битовая последовательность соответствует записанной, а нижняя поступает с ПД. В результате БД произошло смещение на один такт 2-ой и 3-ий единиц кодовой последовательности. Предположим, что 1-я единица данной последовательности соответствует 1-му состоянию интервальной модели (1-ой вершине графа на рис. 30). Согласно множеству допустимых интервалов для данного состояния модели Г/єТ, где / - номер состояния (строка матрицы интервалов Т), интервал 1,5Т для данной вершины разрешен, и корректор, согласно алгоритму, перейдет в состояние 2 модели. Следующий сформированный интервал недопустим для текущего состояния модели и согласно знаку фазовой ошибки, полученному с оптимального ПД, будет выполнена коррекция интервала на один такт. Затем корректор вновь проверяет допустимость интервала (в данном случае он составит 1,5Т) и выполнит переход в состояние L Ошибка будет исправлена.
В приведенном примере показан процесс исправления одной из обнаруженных ошибок. Следует отметить, что предложенный алгоритм работы корректора не исправляет все возможные ошибки, поскольку он исправляет только выявляемые ошибки, приводящие к появлению интервалов недопустимой длительности в битовом потоке КК,
Исследование исправляющей способности итерационного алгоритма приведено с помощью программы имитационного моделирования канала с БД, описываемой в главе 5. Полученные результаты подтверждают теоретические выводы.
Коррекция MFM кода в канале воспроизведения Предложенный алгоритм уже на этапе детектирования, за счет устранения заведомо недопустимых интервалов и коррекции ошибочных, исправляет свыше 10-15% ошибок, вызванных БД, что повышает надежность дальнейшего декодирования.
Схемотехнически, корректор КК с итерационным алгоритмом может быть реализован в виде специализированного вычислителя (рис. 36), который содержит схемы ввода и вывода данных с предварительной буферизацией, память для выполнения итераций алгоритма и непосредственно вычислитель (микропроцессор или ПЛМ).
Отметим, что итерационный алгоритм является одним из многих вариантов реализации алгоритмов работы интервального корректора, В работах [37, 40] автором был предложен алгоритм коррекции битовой последовательности, основанный на широко известном декодере максимального правдоподобия, использующим алгоритм Витерби, представляющий ЮС как некоторый постоянный конечный автомат, структура которого может быть задана с помощью различных диаграмм (древовидной, решетчатой, диаграммы состояний и т.д.). Алгоритм Витерби применяет понятие "выжившего11 пути (то есть пути5 находящегося на минимальном расстоянии от принятой последовательности), а также значение этого минимального расстояния или метрику ошибки [19].
Алгоритм коррекции оценивает, как сильно отличается полученный в данный момент времени интервал от всех допустимых интервалов для данной единицы кода и вычисляет расстояние Хэмминга между принятым интервалом и всеми допустимыми для данного состояния интервальной модели. Наименьшее расстояние называется метрикой ошибки. Для следующего интервала снова вычисляется его расстояние и производиться суммирование с метрикой ошибки, полученной на предыдущем этапе. Одновременно с накоплением метрик ошибок производится выделение так называемых "выживших" путей согласно максимальной переходной вероятности интервала. Таким образом, в каждый момент времени для соответствующего узла решетчатой диаграммы (рис. 31) запоминаются метрика ошибки для данного узла и то, какой из путей является "выжившим".
После накопления данной информации корректор готов восстановить последовательность интервалов путем выбора наименьшей метрики ошибки для каждого момента времени или шага интервальной модели. Такая коррекция позволяет исправлять определенную часть ошибок при оценке наиболее вероятного интервала сразу по нескольким критериям.
