Brevet FR2505535A1 — publié le 19821112

Procédé pour enreg strer des signaux numériques sur des pistes multiples d'une bande d'enregistrement La présente invention concerne un procédé pour enregistrer des signaux numériques sur des pistes multiples d'une bande d'enregistrement de manière telle que la proba- bilité d'apparition d'erreurs incorrigibles soit minimale. On peut augmenter le nombre de bits enregistrés par unité de surface de la bande d'enregistrement en réduisant le plus possible la vitesse de défilement de la bande et/ou en diminuant la largeur de chaque piste Toutefois, ceci a ten- dance à rendre les signaux enregistrés susceptibles de bruit, d'interruptionset de variationsde niveau D'autre part, les signaux enregistrés sur une piste proche d'un bord de la bande seraient plusaffectés par les défauts provoqués par une perte de contact avec la tête de transducteur par suite de la tendance inhérente de la bande à se déplacer d'une façon sinueuse ou par suite de l'imprécision de la linéarité des bords de la bande Le taux d'erreur de bits sur la piste adjacente aux parties marginales de la bande augmente considérablement à mesure que l'on réduit la vitesse de défilement de la bande et la largeur de la piste Selon un format de données classique, on organise les mots de données et les mots de parité de telle sorte qu'ils se trouvent sur la même rangée mais, si cette rangée correspond à une piste adjacente à un bord de la bande, la probabilité d'apparition d'erreurs incorrigibles s'élève à une valeur importante en raison du taux d'erreurs plus élevé sur cette piste. C'est pourquoi un objet de la présente invention est de réduire à un minimum la probabilité d'apparition d'erreurs incorrigibles On atteint cet objet en enregistrant les mots de parité sur une piste adjacente à un bord de la bande tout en enregistrant les mots de données sur des pistes distantes du bord de la bande. Selon la présente invention, des signaux numériques sont transformés en mots de données qui sont organisés en une pluralité de rangées parallèles adjacentes les unes aux autres et correspondant respectivement à des pistes d'enregistrement sur une bande magnétique, pistes qui sont éloignées d'un bord de la bande Des mots de parité sont formés à partir des mots de données et organisés en une rangée qui est parallèle aux rangées de mots de données et qui correspond à une piste voi- sine du bord de la bande Un mot de vérification de détection d'erreurs est engendré et annexé à l'extrémité de chacune des rangées de mots de données et de mots de parité Un mot de synchronisation est aussi engendré et annexé au début de chacune des rangées de mots de données et de mots de parité On va maintenir décrire de façon plus détaillée la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d'un système d'enregistrement et de lecture PCM (modulé par impulsions codées) pour mettre en oeuvre la présente invention; la figure 2 est une représentation schématique d'un dessin ou configuration géométrique de pistes multiples sur une section d'une bande d'enregistrement; la figure 3 est une représentation d'un format de données de la technique antérieure; et la figure 4 est une représentation d'un format de données selon la présente invention. La figure 1 est un schéma synoptique d'un système d'enregistrement/lecture PCM (modulation par impulsions codées) du type comportant une pluralité de têtes fixes de transducteurs. Sur la figure 1, on voit que des signaux audio doubles canaux sont appliqués à des bornes d'entrée li et 12, et que leur largeur de bande est limitée par des filtres passe-bas 21 et 22 de telle sorte que la sortie de chaque filtre passe-bas présente une largeur de bande inférieure à la moitié de la fréquence à laquelle les signaux analogiques sont échantillonnés par des circuitsde retenue et d'échantillonnage 31 et 32 respectivement. Les signaux échantillonnés sont appliqués à un convertisseur analogique/numérique 4, grâce à quoi l'amplitude des échantillons numériques est transformée en impulsions numériques ou signal PCMO Ce signal PCM est appliqué à un circuit 5 de mise en for- mat de données commandé par un oscillateur 9 à quartz Le circuit de mise en format de données comprend essentiellement une mémoire dans le but de grouper les signaux numériques en mots de données et à comprimer la dimension temps des mots de données de manière que l'on puisse y insérer des signaux redon- dants et que l'on puisse les disposer en un format de données prédéterminé Dans le circuit 5 est en outre inclus un codeur de parité et un générateur de mots de vérification redondants cycliquesdu type connu dans la technique pour former des mots de parité (mots de correction d'erreurs) à partir de mots de données et de mots de vérification redondants cycliques (mots de détection d'erreurs) Un distributeur est également prévu dans le circuit de mise-en forme de données pour organiser les mots de données, les mots de parité et les mots de vérifica- tion en une séquence ou cadre prédéterminé suivant un format prédéterminé que l'on va décrire Un mot de synchronisation de cadre est également engendré dans le circuit 5 de mise en for- mat de données et inséré au début de chaque cadre pour lui permettre d'être identifié lorsque le signal est traité par un circuit de lecture Les sorties du circuit 5 sont ensuite appli- quées à un modulateur de fréquence modifié 6 d'une conception connue Les signaux modulés en fréquence sont appliqués à des amplificateurs 7 et, de là, à des tetes d'enregistrement 81 à 8 k qui sont agencées de manière à enregistrer les signaux numé- riques le long de pistes "k" d'une bande d'enregistrement magnétique, La figure 2 est une représentation d'un dessin de pistessur la bande Il dans le cas de k = 4, TO, T 1, T 2 et T 3 désignant respectivement les pistes enregistrées simultanément par les têtes 81, 82, 83 et 84, respectivement On remarquera que dans le cas d'un enregistreur de bande réversible dans lequel la bande est inversée dans le sens vertical à son extré- mité et est déplacée dans la même direction que pendant lenre- gistrement "trajet aller", les pistes "trajet retour" sont intercalées avec les pistes de "trajet aller" de sorte que dans l'un ou l'autre sens de déplacement de la bande la piste To est toujours voisine des bords de la bande. Lors de la reproduction, c'est-à-dire lors de la lecture, les signaux PCM enregistrés sont détectés par les têtes de lecture 121 à 12 k et appliqués par l'intermédiaire d'amplifi- cateurs de lecture 13 à un dispositif 14 de détection et de démodulation de fréquence Les signaux PCM, après avoir été démodulés en fréquence, sont appliqués à un circuit 15 de sup- pression de format de données comprenant une mémoire destinée à une absorption des ondulations et un décodeur de parité dans lequel une erreur, si elle est présente dans un mot de données quelconque, est détecté et corrigé par une parité de vérifica- tion à l'aide de mots de données d'une manière connue Les mots de données dont l'erreur est corrigée sont transformés en bits de données initiaux à l'intérieur de la mémoire et restitués à une vitesse constante en réponse au signal d'horloge fourni par l'oscillateur 9 de telle sorte que l'instabilité d'axe de temps contenue dans les signaux PCOE reproduits soit éliminée Les données extraites de la mémoire de suppression de format de données sont fournies à un convertisseur numérique/analogique 16 et, de là, à des circuits d'échantillonnage et de retenue 171 et 172 qui sont couplés respectivement à des filtres passe- bas 181 et 182 Les signaux PCM sont ensuite transformés en signaux analogiques initiaux et délivrés aux bornes de sortie 191 et 1920 Avant de décrire l'organisation ou structuration des données selon la présente invention, on se référera à la figure 3 dans laquelle on a représenté le format de données d'un pro- cédé classique Les signaux numériques sont organisés, c'est-à- dire structurés, en cadres successifs de mots enregistrés respectivement le long de quatre pistes Tl (t représente un nombre entier de O à 3) et seuls les bits d'une période de cadre donnée sont représentés schématiquement à des fins de simplicité Plus spécifiquement, chaque cadre comprend un mot S de synchronisation de cadre, une série de six mots de données W(t)1 à à(î)6, un mot de parité P( 2)i et un mot de parité Q()l) à des fins de correction d'erreurs, et un mot de vérifi- cation redondant cyclique C( 1)î dans le but de détecter une erreur apparaissant dans ce cadre Du fait que l'on sait que les parties marginales de la bande sont sujettes à une perte de contact avec la tête de transducteur, le taux d'erreurs sur la piste TO est plus élevé que celui de toute autre piste. En se référant maintenant à la figure 4, on voit que l'on y a représenté l'organisation de données selon l'invention, la même notation étant utilisée pour indiquer les éléments correspondant à ceux de la figure 3 On va supposer que le nom- bre de mots de données à l'intérieur d'un cadre donné est "'n", que le nombre total de mots de parité P et Q est "'j" et que le nombre de pistes est "k" Le nombre 'n" est égal à j X (k 1) pour remplir la piste TO avec le même nombre de mots redondants comprenant les mots de parité P et Q dérivés de tous les mots de données à l'intérieur du cadre donné plus un mot de vérification redondant cyclique C pour détecter une erreur dans ces mots redondants Comme on peut le voir, la piste TO est utilisée exclusivement pour enregistrer des mots redondants qui compren- * nent un mot de synchronisation S, des mots de parité de correc- tion d'erreurs P(o)1 à P(O)4 et Q(o)1 à Q( 0)4 et un mot de détection d'erreurs C(o), tandis que les pistes Ti à T 3 sont utilisées pour enregistrer des mots de données comprenant Y( 1)1 à W( 1)8, W( 2)l à W( 2) 8, W( 3)1 à W( 3)8, de sorte que chaque piste de données consiste en huit mots de données et un mot de vérification correspondant C( 1), C( 2) et C( 3) et, finalement, un mot de synchronisation de cadre S Aucun mot de parité de cor- rection d'erreurs n'existe donc dans les pistes T 1 à T 3. La présente invention supporte favorablement une comparaison avec la technique antérieure de la figure 3 e On va maintenant démontrer dans la description ci-après la proba- bilité d'apparition de certaines circonstances particulières dans lesquelles des erreurs ne peuvent pas être corrigées avec l'organisation de données selon la présente invention en compa- raison de la probabilité correspondante de la technique anté- rieure o A des fins d'explication, la description a trait à une erreur dans un seul mot de données corrigé par un mot de parité correspondant Qo A des fins de comparaison, on va supposer que le cadre contient six mots de donnéeso Avec cette supposition, le mot de parité Q de correction d'erreurs est donné par l'équation suivante;: Q( 1 + 2) = D () 6 D (+ 1) (+ D ( + 2) D 3 W (+ 3) 2 W 1 w D (i) () D (+l)( 1 o; D représente l'opérateur de retard et représente la somme modulo 2, le nombre entre parenthèses représente le nombre de pistes compris entre O et 3, le nombre de pistes étant repré- senté par la somme modulo 40 Si, par exemple, î= 1, l'équation 1 devient: 6 W 5 V 4 W 3 V 2 W)o DW Q( 3) = D ( 1)(D ( 2 D ( 3)+D (Op D 2 W ( 1)D ( 2). Dans le cas de la technique antérieure, la parité Q( 3) est obtenue à partir des mots de données qui sont entourés par un cercle sur la figure 3 et qui sont répartis parmi les pistes To à T 3 En d'autres termes, les mots de données à par- tir desquels est formée la parité Q( 3) sont intercalés en tra- vers différentes pistes et sont espacés les uns des autres suffisamment pour rendre extrêmement improbable que plus d'un mot de donnée soit affecté par le même défaut provoqué par des impulsions Si une erreur apparait dans l'un des six mots de données à partir desquels le terme Q(t+ 2) de l'équation 1 a été obtenu, l'erreur peut être corrigée par une somme modulo 2 de 7, Q( 2) et de termes de l'équation 1 sauf le terme relatif aux données de l'erreur. La probabilité PN d'apparition de plus d'une erreur avec les mots de données pour une parité Q(+ 2)' condition dans laquelle les erreurs ne peuvent pas être corrigées, est obtenue par analyse d'un cas I dans lequel l'erreur apparaît suivant un taux uniforme Pe pour toutes les pistes TO à T 3 et un cas Il dans lequel le taux d'erreurs est Pe pour les pistes Tl à T 3 et (Pe + e) pour une piste To On va analyser tout d'abord comme indiqué ci-après la probabilité PN de la technique anté- rieure. CAS I Du fait que des erreurs incorrigibles se produisent dans ce cas si deux ou plus de deux mots sont affectés simulta- nément dans un groupe comprenant n'importe lequel des mots de parité Q et les six mots de données correspondants, on a- l'équation suivante: 6-1 2 -2 p N = Pe S 6 C 1 Pe(l-Pe 1 + 6 C 2 Pe (l-Pe 6 6 6 P 6 { 2 J) 4 6 C Pe 6 - Du fait que Pe est beaucoq)plus petit que l'unité: PN= 6 Pe 2 (a 3) CAS II D'après l'équation 1 et la figure 3, on voit qu'il existe un risque d'apparition d'une erreur d'un mot sur la piste TO toutes les quatre erreurs et un risque d'apparition de trois erreurs de deux mots sur les pistes T 1 à T 3 toutes les quatre erreurs En d'autres termes, pour 1 = 1, une erreur d'un mot risque de se produire dans un mode donné qui est présent sur la piste TO et qui fait partie des mots à partir desquels est obtenue la parité Q( 3), et pour t = 0, 2 et 3, une erreur de deux mots risque de se produire dans les mots de données qui sont présents sur la piste TO et qui font partie des mots à partir desquels les parités Q( 2), Q(O) et Q( 1) sont obtenues. On va considérer tout d'abord un groupe donné de mots de parité Q comportant un seul mot de donnée placé sur la piste TO En supposant qu'une erreur existe sur la piste To, la pro- w babilité PN(O) ( 1 W) d'apparition de plus d'une erreur dans les six mots restants comprenant la parité Q du groupe de mots affecté est donnée par: PN( O ( 1 W) = (Pe + e){ 6 Cl 'Pe(l pe) + 6 C 2 'Pe 2 (l Pe)4 + 6 C Pe 6 6 6 Ce 6 6 Pe(Pe + e) ( 4) En outre, en supposant qu'une erreur d'un mot existe sur la piste T 1, la probabilité PN( 1)( 1 lf) d'apparition de plus d'une erreur dans les six mots restants est donnée par: PN( 1) Pe{S Pe + (Pe + e)} = 6 Pe 2 + Pe e ( 5) N(l)flvw) L'équation 5 s'applique également aux probabilités PN( 2)( 1 ) et PN( 3)( 1 W)- Par conséquent, la probabilité PN( 1 W) d'apparition d'erreurs incorrigibles est obtenue à partir des équations 4 et comme suit p PN(O) (l W)+PN(l)(l W) PN( 2)(l W)+PN( 31 tw Ij N(l W) PN( 1)(lw)+PN( 2)(IW) + PN( 3)( 1 W) = 6 Pe(Pe + e) + 6 ( 6 Pe 2 + Pe e) = 6 Pe 2 + ( 12/7)Pe e 6) On va considérer maintenant une situation dans laquelle un groupe donné de mots de parité Q comporte deux mots de données se trouvant sur la piste TO Si on suppose qu'une erreur est apparue dans l'un de ces deux mots de données présent sur la piste To, la probabilité PN(O)( 2 W) d'appaition de plus d'une erreur dans les six mots restants comprenant l'autre des deux mots de données précités est donnée par: PN( 0)( 2 W) (Pe + e){ 5 Pe + (Pe + e)} 6 Pe 2 + 7 Pe e + e 2 ( 7) Par conséquent, la probabilité PN( 1)( 2 W) d'apparition de plus d'une erreur dans les six mots restants en supposant l'appa- rition d'une erreur sur la piste T 1 est exprimée par: P Nt'lW) Pe{ 4 Pe + 2 (Pe + e)} 6 Pe 2 + 2 Pe e ( 8) Les probabilités PN( 2)( 2 W) et PN( 3) ( 21)i d'apparition de plus d'une erreur dans les six mots restants en supposant l'appari- tion d'une erreur sur la piste T 2 ou sur la piste T 3 sont alors données par l'équation 8 o Par conséquent, la valeur moyenne PN( 2 W) de probabi- lités de l'apparition d'erreurs incorrigibles est donnée par: PN( 3)( 2 W)+PN( 0)( 2 W)+PN( 1)( 2 W)+PN( 2)( 2 W) N( 2 W) PN( 3)( 2 W)+PN( 0)( 2 W)+PN( 1)( 2 W) +_ 2 ( 6 Pe 2 + 7 Pe e + e 2) + 5 ( 6 Pe 2 + 2 Pe e) = 6 Pe 2 + ( 24/7) Pe'e + ( 2/7)e 2 ( 9) Par conséquent, la valeur moyenne totale PN des probabilités d'erreurs du format de données de la technique antérieure est donnée par l'équation suivante: 3 PN( 2 W) + PN( 1 W) ?N 6 Pe 2 + 3 Pe e + ( 3/14)e 2 ( 10) La description ci-après a trait à l'analyse des probabilités d'erreurs incorrigibles du format de données selon la présente invention pour laquelle on se référera à la figure 4 Le mot de parité Q(o) de correction d'erreurs du format de données de la figure 4 est donné par: Q( 0); D 6 W(l)t D Sw( 2)e D W( 3)D W( 1)(D W( 2)D W( 3) 11) CAS I La probabilité PN' d'erreur incorrigible est donnée par: P = 6 Pe 2 l'équation 3 du cas I de la technique antérieure. CAS II Du fait que les mots de parité Q ne sont enregistrés que sur la piste TO adjacente à un bord de la bande, et du fait que la même supposition que dans le cas d'un seul mot de données pour un mot de parité donné Q est valable comme exposé à propos du cas II de la technique antérieure,la probabilité moyenne PN' est donnée par: PNI = 6 Pe 2 + ( 12/7)Pe e ( 13) qui est égale à l'équation 6 o Par conséquent, on voit d'après ce qui précède que si on compare la probabilité d'erreursincorrigiblesselon la tech- nique antérieure avec la probabilité d'erreursincorrigibles selon la présente invention,et cela en supposant que le taux d'erreurs est uniforme d'un bout à l'autre de toutes les pistes (cas I), il n'y a aucune différence dans ces probabilités O Toutefois, dans le cas d'un taux d'erreurs non-uniforme (cas II) avec un taux d'erreurs plus élevé sur la piste To, on peut faire valablement une comparaison entre les équations 10 et 13, comparaison qui conduit à la conclusion que le format de données selon la présente invention donne de meilleurs résultats que le format de données selon la technique antérieure. Bien que la description qui précède concerne les groupes de mots de parité Q, elle est valable pour une combi- naison de groupes de mots de parité Q et P. REVENDICATIONS Procédé pour enregistrer des signaux numériques sur une pluralité de pistes parallèles d'une bande d'enregis- trement, caractérisé par le fait qu'il consiste: à transformer les signaux numériques en mots de données, à organiser lesdits mots de données en une pluralité de rangées parallèles qui sont adjacentes les unes aux autres et qui correspondent respecti- vement aux pistes qui sont distantes d'un bord de ladite bande, à former des mots de parité à partir desdits mots de données, à organiser lesdits mots de parité en une rangée parallèle auxdites rangées et correspondant à une piste qui est voisine dudit bord de la bande, à engendrer un mot de vérification de détection d'erreurs et à l'annexer à l'extrémité de chacune desdites rangées, à engendrer un mot de synchronisation et à l'annexer au début de chacune desdites rangées, et à enregistrer les mots dans lesdites rangées sur les pistes correspondantes de ladite bande. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le nombre de mots de données dans chaque rangée est égal au nombre total desdits mots de parité organisés.