Brevet FR2574242A1 — publié le 19860606

DISPOSITIF DE RECUPERATION DE RYTHME POUR RECEPTEUR DE SIGNAUX DE TELEVISION C-MAC-PAQUETS OU D2 -MAC -PAqUETS ET RECEPTEUR DE SIGNAUX DE TELEVISION éQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF. Le présente invention concerne un dispositif de récupération de rythme pour récepteur de signaux de télévision transmis selon un procédé C-MAC- paquets avec multiplexage vertical des voies numériques. La deuxième version révisée (mars 1984)- de la norme SPB 284 de 1'UER (Union Européenne de Radiodiffusion) pré -sente de façon détaillée le standard de transmission de signaux de télévision dit C-MAC-paquets, et 1'UER recommande l'utilisation de ce standard pour la télédiffusion directe par satellite. Cette norme est relative à un format de présenta- tion de l'image de 4/3, et les facteurs de compression de la composante de luminance Y et de chrominance C sont respectivement de 3/2 et de 3. Les données sont transmises à chaque ligne, par salves, la ligne 625 d'une telle image selon le procédé C-MAC-paquets autorisant toutefois une certaine flexibilité quant aux limites spatiales du multiplex données et images. La demande de brevet français n" 84 10 511 , intitulée "Système de télévision de type MAC adapté à la diffusion d'images au format 5/3, dispositif d'interface entre ce système et les récepteurs au format 4/3 et récepteur de télévision équipé d'un tel dispositif", décrit les moyens de transmettre une image au format 5/3, visualisée comme telle sur un écran 5/3, tout en assurant la compatibilité avec les récepteurs au format 4/3 dits de première génération (qui pourront recevoir la partie 4/3 des nouvelles émissions diffusées au format 5/3). Cette demande permet donc l'exploitation dudit procédé C-MAC-paquets, tout en laissant d'ailleurs la possibilité de modifier les facteurs de compression de la luminance Y et de la chrominance C de façon h augmenter la résolution de l'image. En Europe où le nombre de canaux de télédiffusion est très limité (par exemple, par satellite, cinq canaux seulement par nation dans la bande des 12 GHz) du fait du grand nombre de pays et de langages différents, il est très important d'assurer cette compatibilité entre le nouveau format envisagé et l'ancien format 4/3 qui assurera, de toute fa çon, la majorité des programmes jusqu'à la fin du siècle. Un tel système au format 5/3 est proposé dans une communication présentée au Symposium de Montreux 1983 ("Why HDTV ?", T.J. Long, IBA, U.K., pages 27 à 47), dans le cas d'un standard initial de type C-MAC, deux moyens essentiels étant préconisés, à savoir d'une part la réduction de la durée de la salve de données au début de chaque ligne pour rendre ainsi possible l'augmentation du nombre d'échantillons des signaux de chrominance C et de luminance Y et l'obtention d'un format 4,6/3, et d'autre part, pour atteindre définitivement le format 5/3, la transmission des échantillons supplémentaires de chrominance et de luminance (correspondant aux deux bords extrêmes gauche et droit de l'image) pendant des périodes lignes libres pendant les périodes de retour trame. On pouvait cependant formuler diverses critiques vis-à-vis de cette solution proposée par IBA (ladite réduction de durée de salve réduit la capacité de la voie numérique de façon trbs importante, la transmission des échantillons sup plémentaires nécessite l'utilisation de mémoires rapides de grande capacité), et l'invention concernée par la demande citée plus haut remédiait à de tels inconvénients en proposant un système de télévision de type MAC à multiplexage temporel des données numériques et des signaux analogiques de luminance et de chrominance caractérisé -en ce que la compatibilité par rapport aux récepteurs de première génération fonctionnant au format 4/3 est assurée sans changer ni la vitesse du débit numérique instantané, ni la fréquence d'échantillonnage des signaux vidéo, ni leur taux de compression, et en ce que l'ex- tension horizontale de l'image au format 5/3 est obtenue- en réduisant la longueur de la salve de données précédant les signaux vidéo et en supprimant un certain nombre de lignes vidéo situées en haut et en bas de l'image, afin de pouvoir placer les données supprimées dans les salves à la place de ces lignes vidéo ainsi qu'è l'intérieur d'un certain nombre de périodes ligne antérieurement non utilisées pendant les retours trame. Dans les opérations ainsi prévues, le réduction de la longueur de la salve de données conduit à une durée infé- rieure ou égale à 3 microsecondes, durée qui peut même entre nulle, et le diffusion des données intervient dans les périodes lignes laissées libres pendant les retours de trame ainsi que dans des périodes lignes qui contenaient les informations correspondant au haut et au bas de l'image dans le cas de l'émission au format 4/3. La solution ainsi retenue dans ladite demande citée consiste donc b libérer pratiquement complètement les lignes utiles de l'image en transmettant des données numériques pendant les intervalles de suppression trame (voir la figure 1 de la présente demande, ob C et Y désignent la chrominance et la luminance, D les données et FBI ces intervalles de suppression trame). Dans la demande citée, cette solution a été associée à la norme D2-MAC-paquets de caractéristiques très voisines de celles du C-MAC- paquets, h ceci près que le D2-MACpaquets consiste en un multiplex en bande de base des données numériques et du signal vidéo MAC et que le débit instantané de ces données est de 10,125 Mb/s. Bien entendu, ladite solution reste valable si elle est associée à un standard C-MACpaquets.Pour cette raison, on appellera ce standard C/D2 MAC-paquets à multiplexage vertical des données pour le distinguer du cas du standard C/D2-MAC-paquets classique qui est h multiplexage horizontal des données. Dans ces deux modes de multiplexage, l'horloge d'échantillonnage puis les informations de synchronisation sont dérivées des données transmises dont les propriétés spectrales permettent de faire apparaître la fréquence d'échantillonnage du signal numérique. Une boucle h verrouillage de phase est prévue pour l'extraction de l'horloge, et, les données numériques étant reçues par salves, deux modes de fonctionnement peuvent être envisagés pour cette boucle h verrouillage de phase : un mode continu où 1 oscillateur de la boucle reçoit en permanence le signal d'erreur filtre, même en dehors des périodes de présence des données, et un mode échantillonné ofl, durant les périodes d'absence de données, une information fonction de-llécart de fréquence entre la fréquence du signal de référence et la fréquence propre de l'os- cillateur local est fournie à cet oscillateur, lui évitant de revenir à son état d'équilibre ou d'être perturbé par le bruit. Dans le cas d'un multiplexage horizontal des données et des signaux vidéof-la boucle de récupération d'horloge peut fonctionner selon l'un ou l'autre des deux modes, avec de meilleures performances dans le cas échantillonné. En revanche, dans le cas d'un multiplexage vertical de ces composan- tes, seul le mode échantillonné est possible.En effet, un écart de fréquence initial de 1 kHz de 1≈oscillateur de réception (d 20,25 MHz) par rapport å celui d'émission, correspondant à une précision et une stabilité relatives globales de l'ordre de 5.10-5 (usuelle pour les oscillateurs VCXO de type grand public) conduirait dans le cas du multiplexage horizon tal, à une dérive de phase d'une salve numérique à l'autre (fréquence de répétition 15 kHz) de quelques nanosecondes, négligeable devant la durée dlun élément binaire, alors que, dans le cas du multiplexage vertical, la même stabilité conduirait à une dérive de l'ordre de 900 ns, toujours de salve à salve (fréquence de répétition 50 Hz), de loin supérieure ê la durée d'un 41émet binaire. Dans le cas dtun multiplexage vertical des données, ce problème de la dérive ainsi que la nécessité, puu pouvoir fonctionner an mode échantillonné, de localiser la salve de données, requièrent l'utilisation d'une boucle à verrouillage de phase à réponse rapide, mais donc plus sensible au bruit. Enfin, un élément déterminant dans le cas du multiplexage vertical est la stabilité à court terme de l'oscillateur. En effet dans le mode échantillonné, une tension de com mande constante est appliquée à l'oscillateur, de type VCXO, pendant les périodes de suppression des données ; il faut donc que, durant cette même période, la dérive de phase propres l'oscillateur reste petite devant la durée d'un élément binaire. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de récupération de rythme apportant à ce problème de synchronisation une solution qui tienne compte des trois impératifs énumérés ci-dessus : rapidité de la boucle (faible constante de temps de sa réponse), immunité au bruit, stabilité de l'oscillateur. L'invention concerne à cet effet un dispositif de récupération de rythme pour récepteur de signaux télévision transmis selon un procédé C-MAC-paquets ou D2-MAC-paquets avec multiplexage vertical des voies numériques, comprenant, à la suite d'un circuit de génération d'horloge recevant les signaux de données, une boucle à verrouillage de phase composée successivement d'un comparateur de phase, d'un filtre de boucle et d'un oscillateur commandé en tension dont la sortie constitue le signal d'horloge récupéré et est renvoyée vers la deuxième entrée du comparateur de phase, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une boucle auxiliaire comprenant elle-même en série un interrupteur, un filtre passe-bas et un échantillonneur-bloqueur, ainsi qu' un commutateur de cette boucle auxiliaire, lesdits interrupteur et commutateur étant commandés par un circuit de commande de position lui-même relié à la sortie de l'oscillateur et à celle d'un circuit d'extraction de synchronisation. Les particularités et avantages de ladite invention apparattront ci-dessous de façon plus détaillée, dans la description et dans les dessins donnés à titre d'exemple non limitatifs, dans lesquels - la figure la illustre le cas d'un procédé de transmission C-MAC-paquets selon la norme SPB 284 de l'UER, avec multiplexage horizontal des données, et la figure lb le cas d'un multiplexage vertical des données permettant une compatibilité entre formats 4/3 et 5/3 -; - la figure 2 montre un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ; et - les figures 3a et 3b montrent les positions possibles respectivement du commutateur et de l'interrupteur de la figure 2, pour mettre en évidence la relation entre ces positions et les périodes de présence ou d'absence des données. Le dispositif représenté sur la figure 2 comprend une boucle à verrouillage de phase composée des éléments classiques -d'un circuit de cette nature, à savoir un comparateur de phase 10 recevant sur une première entrée les salves de données par l'intermédiaire d'un circuit de génération d'horloge 100, un filtre de boucle 20 recevant la sortie du compa rateur de phase et, en série avec ces deux éléments, un oscillateur commandé en tension 30, ici de type -VCXO, dont la sortie est renvoyée, pour refermer la boucle, sur la deuxième entrée du comparateur de phase. A cette boucle principale (10, 20, 30) de type classique est adjointe, dans le cadre de la présente invention, une boucle auxiliaire comprenant en série les éléments suivants : un interrupteur 110, un filtre passe-bas 120, un échantillonneur-bloqueur 130 et un commutateur 140, l'ouverture-fermeture de l'interrupteur 110 et le basculement du commutateur 140 étant déclenchés par un circuit de commande de position 150. Les signaux de synchronisation récupérés à l'aide de l'ensemble du dispositif sont disponibles sur la sortie S de l'oscillateur 30. Le circuit de commande 150 reçoit lui-meme le signal de sortie d'un circuit 200 d'extraction de synchronisation. Ce circuit 200 permet à partir des salves de données présentes à l'entrée E du circuit de génération d'horloge 100, la reconnaissance préalable des périodes correspondant aux données, par exemple par la reconnaissance du mot de synchronisation trame (qui suppose une acquisition en phase mais ne nécessite pas un accrochage parfait de la boucle). Les mesures effectuées dans le cas du mode de réalisation ici décrit ont montré que cette reconnaissance était immédiate pour des rapports porteuse sur bruit voisins de 14 dB et nécessitait une durée correspondant à huit images en moyenne pour des rapports voisins de 4 dB (lorsqu'on n'a pas recours à une technique d'extension de seuil pour la démodulation de fréquence).Bien entendu, le signal d' horloge synchronisé de sortie de la boucle, disponible sur la sortie de 1'oscillateur 30, est fourni au circuit 200 d'extraction de synchronisation et au circuit de commande 150, qui commande également l'échantillonneur-bloqueur 130. te fonctionnement de ce dispositif de récupération de rythme est le suivant. En raison de la large bande équivalente de bruit de la boucle, la valeur de la tension de commande de l'oscillateur 30 en régime établi est entachée de bruit. Le blocage de cette tension de commande à la fin de la durée correspondant à la salve de données peut donc survenir sur une valeur erronée de ladite tension. Or la durée de la période de suppression des données est telle qu'un écart même faible entre la tension de commande de l'oscillateur 30, bloquée (après échantillonnage) pendant cette période, et la tension de commande correcte (c'est-h-dire qui n'est plus entachée de bruit) pourrait entraîner une dérive de phase dont la valeur serait inacceptable à l'instant oL commence la salve de données suivante. ta présence de la boucle auxiliaire remédie à cet inconvénient. En considérant maintenant les figures 2 et 3, durant la période de présence des données, le commutateur 140 est dans la position 1 et durant- la période d'absence des données, dans la position 2 (dans l'exemple décrit, ces périodes sont respectivement de 25 lignes environ et de 300 lignes environ). Pendant ces périodes, l'interrupteur 110 peut être soit ouvert (pé'riode-A), soit fermé (période B). Lorsque l'interrupteur 110 est ouvert et le commutateur 140 en position 1, la boucle fonctionne de façon classique en mode continu. Lorsque l'interrupteur 110 se f-erme (période B), le filtre 120 permet un filtrage passe-bas étroit de la tension de sortie du filtre de boucle 20, la tension ainsi filtrée étant alors échantillonnée puis bloquée. Lorsque l'interrupteur 110 est à nouveau ouvert et le commutateur 140 en position 2, la tension ainsi bloquée est fournie à l'oscillateur 30 et maintenue pendant toute la durée de la période de suppression des données. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, b partir duquel des variantes de réalisation peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. En particulier, divers circuits logiques équivalents peuvent être proposés pour le circuit de commande 150 qui permet- de définir les périodes A et B. REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération de rythme pour récepteur de signaux de télévision transmis selon un procédé C-MACpaquets ou D2-MAC-paquets avec multiplexage vertical des voies numériques, comprenant, à la suite d'un circuit de génération d'horloge recevant les signaux de données, une boucle à verrouillage de phase composée successivement d'un comparateur de phase, d'un filtre de boucle et d'un oscillateur commandé en tension dont la sortie est renvoyée vers la deuxième entrée du comparateur de phase, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une boucle auxiliaire comprenant elle-même en série un interrupteur, un filtre passe-bas et un échantillonneur-bloqueur, ainsi qu'un commutateur de cette boucle auxiliaire, lesdits interrupteur et commutateur étant commandés par un circuit de commande de position lui-même relié à la sortie de l'oscillateur et à celle d'un circuit d'extraction de synchronisation. 2. Récepteur de signaux de télévision transmis selon un procédé C-MAC-paquets ou D2-MAC-paquets avec multiplexage vertical des voies numériques, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de récupération de rythme selon la revendication 1.