Новый, более эффективный кассетный формат

[Barmaley_m]

Хоть я и оставляю формат 8b/10b как бесперспективный для Спектрума, я задумался над интересной задачей - контроль спектра битовой последовательности. В коде 8b/10b подавляется постоянная составляющая, т.е. сам спектр последовательности заполняет всю полосу от 0 до 2кГц, однако на постоянной составляющей имеет нуль. В ходе некоторых размышлений я понял, что в битовой последовательности, содержащей неограниченную информацию, нули могут быть только на конечном количестве частот. Если сделать несколько нулей на низких частотах - там, где, предположительно, АЧХ имеет горб - то может быть удастся победить проблему. В общем, я на досуге попытаюсь разработать или найти другую схему кодирования - а там посмотрим, удастся ли с ее помощью добиться чего-нибудь интересного на Спектруме.

[Advertiser]

[Barmaley_m]

Нашел интересную книжку John R. Barry, Edward A. Lee , David G. Messerschmitt "Digital communication", ее 19 глава, посвященная контролю спектра кодированных данных, имеется в свободном доступе. Там как раз рассматривается теория построения блочных кодов, вроде 8b/10b (он является лишь частным случаем). Читаю запоем. Надежда есть!

[Barmaley_m]

Провел эксперимент на устойчивость форматов к неравномерности частотной характеристики. Обработал две записи, одну в синклерском формате, а другую в 8b/10b, сначала фильтром Баттерворта 4 порядка с частотой среза (по -3дБ) на 1800Гц. Оба формата с этим справились. Затем обработал эквалайзером, сделав пик на частоте 183Гц амплитудой 12дБ и добротностью 2. После этого синклерский загрузчик смог загрузить файл, а 8b/10b - нет. Процесс сорвался на первых же байтах, аналогично тому, как это происходило у Haywire. Поэтому думаю, что я нашел "образцовую" конфигурацию искажений, на которой можно тестировать форматы. Есть идея сделать формат попроще, чем 8b/10b, который был бы не так эффективен в скорости, зато более устойчив к горбам на низких частотах. Этот "компромиссный" формат имеет простое кодирование и немного выигрывает в скорости по сравнению с синклерским. Как сделаю для него сейвер и загрузчик - отпишусь.

[ram_scan]

Нашел интересную книжку John R. Barry, Edward A. Lee , David G. Messerschmitt "Digital communication", ее 19 глава, посвященная контролю спектра кодированных данных, имеется в свободном доступе. Там как раз рассматривается теория построения блочных кодов, вроде 8b/10b (он является лишь частным случаем). Читаю запоем. Надежда есть!

В любом случае коды типа 8b/10b для работы с лентой не стрельнут. У них широкий спектр, поэтому ФАПЧ будет постоянно пролетать мимо тазика. Такой метод кодирования можно использовать на "линии связи" на которой задержка и крутизна фронта не гуляет.

Магнитофон в этом смысле штука очень капризная (очень сильно гуляет как скорость так и АЧХ/ФЧХ тракта), а для того чтобы от ФАПЧ была реальная польза нужно чтобы сигнал в спектре имел всего один ярко выраженный пик, то есть либо манчестер, либо дифференциальный манчестер.

Собственно очень похожая (почти такая-же но другая, там FM в чистом виде) кухня и реализована в фирменном спековском загрузчике.

На мой взгляд у метода есть реальный запас по увеличению символьной скорости, правда придется добавлять помехозащищенное кодирование (магнитная лента имеет склонность к выпадениям сигнала), причем хэмминг на большой скорости не потянет (будет выпадать пачка мит идущих подряд), и надо использовать пакетный код, что-нть вроде рида-соломона (да дохрена их).

По умозрительным прикидкам символьная скорость будет расти быстрее избыточности корректирующего кода, поэтому выигрыш в 1.5...1.75 раза по сравнению со стандартной я думаю получить можно без снижения надежности считывания по сравнению со стандартной.

[Titus]

На мой взгляд у метода есть реальный запас по увеличению символьной скорости, правда придется добавлять помехозащищенное кодирование (магнитная лента имеет склонность к выпадениям сигнала), причем хэмминг на большой скорости не потянет (будет выпадать пачка мит идущих подряд), и надо использовать пакетный код, что-нть вроде рида-соломона (да дохрена их).

Если на магнитной ленте выпадают биты, то обычно это десятки-сотни бит. С такой коррекцией никаким обозримо простым лоадером не обойдешься.
Еще одна проблема - это сильный завал АЧХ в области высоких частот, неравномерность АЧХ в процессе одной записи, изрядное гуляние скорости, а так же в некоторых случаях фазово-частотные искажения, из-за которых слепляются кобинации 1->0 и 0->1 в нечто среднее и сложноразличимое.

[ram_scan]

Если на магнитной ленте выпадают биты, то обычно это десятки-сотни бит. С такой коррекцией никаким обозримо простым лоадером не обойдешься.
Еще одна проблема - это сильный завал АЧХ в области высоких частот, неравномерность АЧХ в процессе одной записи, изрядное гуляние скорости, а так же в некоторых случаях фазово-частотные искажения, из-за которых слепляются кобинации 1->0 и 0->1 в нечто среднее и сложноразличимое.

От пылинок выпадают обычно два-три бита (зажеванность ленты не рассматриваем). На самом деле рид-соломон позволяет исправлять и 100 выпавших бит и 200, просто вычислительных мощностей надо больше, и избыточной информации тоже.

Завал АЧХ влияет только на крутость фронтов, при манчестере это некритично. Гуляние скорости - тоже, спектр сигнала сосредоточен либо на символьной скорости N либо на N/2 (в зависимости от того нули или единицы пишутся), причем манчестер самосинхронизирующийся (то есть в каждом бите можно выделить несущую).

Единственная серьезная проблема - выпадения сигнала и достаточно большая вычислительная сложность рида-соломона.

[Titus]

От пылинок выпадают обычно два-три бита (зажеванность ленты не рассматриваем). На самом деле рид-соломон позволяет исправлять и 100 выпавших бит и 200, просто вычислительных мощностей надо больше, и избыточной информации тоже.

Завал АЧХ влияет только на крутость фронтов, при манчестере это некритично. Гуляние скорости - тоже, спектр сигнала сосредоточен либо на символьной скорости N либо на N/2 (в зависимости от того нули или единицы пишутся), причем манчестер самосинхронизирующийся (то есть в каждом бите можно выделить несущую).

Единственная серьезная проблема - выпадения сигнала и достаточно большая вычислительная сложность рида-соломона.

Нет, от пылинок, пожалуй, не выпадает.

Завал АЧХ влияет не просто на крутизну фронтов, а в плохих случаях способно вообще уничтожить нулевые биты:


Гуляние скорости тоже может тоже быть весьма интенсивным, затрудняя синхронизацию даже в стандартном ЧМ сигнале.