Brevet FR3050347A1 — publié le 20171020

La présente invention concerne le décodage d'un signal RDS en réception. Un signal RDS est un signal codant un signal binaire à 1187,5 Hz (comprenant 1187,5 motifs binaires par seconde). Ce signal est typiquement multiplexé avec un signal audio contenant un programme radiophonique pour être transmis en radiofréquence à l'attention de récepteurs radio ou autoradios. Ce signal RDS permet de transmettre des données telles que : le nom du programme radiophonique, le nom du morceau joué, etc. ou encore des données sur l'état du trafic routier. Le signal RDS est défini par la norme EN 50067. Le traitement à l'émission est fonctionnellement décrit à la figure 1. Le traitement à réception est fonctionnellement 10 décrit à la figure 2. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de traiter le signal RDS reçu, signal 1 de la figure 2 afin d'obtenir le signal binaire 6 de la figure 2, ledit signal binaire devant être identique au signal binaire émis, signal 1 de la figure 1. La norme EN 50067, qui date de 1998, décrit fonctionnellement une méthode 15 de traitement possible en fonction des solutions techniques, principalement électroniques, disponibles à l'époque. Cette méthode comprend 5 étapes : régénération d'une horloge de fréquence de données à partir du signal RDS, inversion linéaire, intégration, seuillage, et décodage différentiel, qui sont sensiblement inverses des étapes de traitements envisagées à l'émission/codage. Cette méthode produit quatre signaux intermédiaires, les 20 signaux 2-5 de la figure 2. Cette méthode, même si elle n'est pas imposée par la norme, s'est naturellement imposée aux implémenteurs. Avec l'arrivée de nouvelles technologies, principalement informatiques (processeur de traitement numérique du signal, en anglais « digital signal processor » ou DSP), cette même méthode a naturellement été transcrite 25 pour les nouvelles technologies, sous la forme d'un logiciel DSP reprenant ces cinq mêmes étapes. Or il apparait qu'il est possible de tirer profit des nouvelles technologies pour simplifier drastiquement le procédé de décodage du signal RDS. Une observation attentive du signal RDS reçu montre, tel qu'illustré à 30 la figure 3, qu'il comporte quatre types de symboles différents, tels qu'illustrés aux figures 4a-d. Deux symboles « impairs » correspondent à un motif binaire « 0 » et deux symboles « pairs » correspondent à un motif binaire « 1 ». Sur la base de cette ingénieuse observation, l'invention propose une méthode, non moins ingénieuse, permettant de discriminer ces différents symboles afin d'extraire 35 les motifs binaires « 0 » ou « 1 » et ainsi reconstruire le signal binaire. 3050347 2 L'invention a pour objet un procédé de décodage d'un signal RDS en réception, comprenant les étapes suivantes : détermination d'un extremum parmi les valeurs absolues des intégrales du signal RDS obtenues sur un intervalle d'étendue élémentaire, et glissant depuis un point début sur au moins une étendue de glissement, 5 extraction d'un motif binaire « 0 » si l'extremum est un minimum, et d'un motif binaire « 1 » si l'extremum est un maximum. Le procédé selon l'invention permet ainsi avantageusement de remplacer les cinq étapes de l'art antérieur par une étape de calcul d'intégrales sur un intervalle glissant et une étape de recherche d'extremum parmi les résultats. Ceci permet de remplacer les cinq étapes de l'art antérieur, non nécessairement optimisées pour un DSP, par deux étapes mettant en oeuvre des opérations pour lesquelles un DSP est particulièrement performant. L'invention permet ainsi une réduction appréciable de taille de code du logiciel embarqué. De plus l'invention permet une amélioration des performances d'un facteur au 15 moins deux. La description détaillée s'appuie sur des dessins sur lesquels : la figure 1 présente le schéma de principe fonctionnel de codage d'un signal RDS à l'émission, tel que défini par la norme EN 50067, la figure 2 présente le schéma de principe fonctionnel de décodage d'un 20 signal RDS à réception, tel que défini par la norme EN 50067, la figure 3 présente un détail d'un signal RDS comportant cinq symboles, les figures 4a-d illustrent les quatre types de symboles possibles, la figure 5 présente le principe permettant de synchroniser et/ou tracer un symbole, et de discriminer les différents symboles afin d'extraire les motifs 25 binaires « 0 » ou « 1 ». D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif. Un récepteur reçoit initialement un signal multiplexé, MPX, comprenant le signal audio et le signal RDS R. Le signal RDS R est initialement sur une sous-porteuse 30 à 57 kHz. Les traitements nécessaires à extraire le signal RDS R du signal MPX sont supposés connus et restent identiques à ceux de l'art antérieur. La figure 3 illustre un détail du signal RDS R, tel qu'obtenu après ces traitements. Ce signal RDS R présente une fréquence de motif binaire de 1187,5 Hz. La figure 3 montre cinq motifs binaires successifs, séparés par des traits pointillés. Une 35 analyse du signal RDS R permet de faire apparaître que ce signal RDS R ne contient que quatre types de symboles 51-54 différents, respectivement illustrés aux figures 4a-d. Chaque symbole correspond à un motif binaire. Les deux symboles 51 et S2 3050347 3 correspondent à un motif binaire « 0 » et sont dits « impairs ». Les deux symboles S3 et S4 correspondent à un motif binaire « 1 » et sont dits « pairs ». Le problème que se propose de résoudre l'invention consiste à isoler/identifier dans le signal RDS R les symboles S1-S4 et à les reconnaitre. Pour cela il convient d'une 5 part de pouvoir « synchroniser » le signal RDS R en trouvant le point de début ti d'au moins un premier symbole (cf. figure 5) afin de pouvoir séparer deux symboles consécutifs et d'autre part de pouvoir déterminer si un symbole ainsi isolé est un symbole de type S1 ou S2 ou de type S3 ou S4. Il peut être remarqué que les deux symboles S1, S2 associés à un motif 10 binaire « 0 » présentent des formes « impaires » en ce que les fonctions les représentant sont impaires, tandis que les deux symboles S3, S4 associés à un motif binaire « 1 » présentent des formes « paires » en ce que les fonctions les représentant sont paires. Cette propriété est mise à profit en utilisant une propriété des intégrales des fonctions impaires et paires. Ainsi l'intégrale d'un symbole S1 ou S2 est nulle. L'intégrale d'un symbole S3 est positive égale à une valeur +X, qui peut être égale à +1 si le signal est normalisé. L'intégrale d'un symbole S4 est négative égale à une valeur -X, qui peut être égale à -1 si le signal est normalisé. Aussi la valeur absolue de l'intégrale d'un symbole S1 ou S2 est nulle, tandis que la valeur absolue de l'intégrale d'un symbole S3 ou S4 est égale à +X. De plus, en se référant à la figure 5, en calculant la valeur absolue de l'intégrale du signal RDS R sur un intervalle 11, d'étendue élémentaire Te, depuis un point début, tel qu'ici tO, et en répétant l'opération en faisant glisser ledit intervalle sur une étendue de glissement Tg, en remplaçant le premier intervalle 11, successivement par chacun des intervalles 12-111, il est obtenu une série de valeurs d'intégrales. Ces valeurs présentent un extremum que l'on peut situer dans le temps, au point ti, coïncidant avec le début d'un symbole (et donc simultanément avec la fin d'un symbole immédiatement précédent). Si le symbole est du type S1 ou S2, alors l'extremum est un minimum et présente une valeur proche de O. La détection d'un tel minimum est indicative d'un motif binaire « 0 ». Si au contraire le symbole est du type S3 ou S4, alors l'extremum est un maximum et présente une valeur proche de +X. La détection d'un tel maximum est indicative d'un motif binaire « 1 ». Il peut être remarqué que le procédé ne discrimine pas un symbole S1, respectivement S3, d'un symbole S2, respectivement S4, mais permet directement de 35 discriminer un motif binaire « 0 » d'un motif binaire « 1 ». 3050347 4 Sur l'exemple de la figure 5 l'extremum est obtenu sur l'intervalle 17. Le symbole détecté débute en ti et se termine en ti+T. L'extremum est un maximum, indicatif d'un motif binaire « 1 ». Il est possible de discriminer une valeur +X d'une valeur 0 par un seuil fixe, 5 par exemple 0,75 x X. Alternativement, afin d'augmenter l'adaptabilité du procédé, un seuillage dynamique peut être utilisé. L'étendue élémentaire Te de calcul d'une intégrale est de préférence égale à la largeur d'un symbole 51-54, aussi est-elle prise égale à une période T de motif binaire. Il est important, pour pouvoir comparer les intégrales en vue de déterminer l'extremum, 10 que toutes les étendues élémentaires Te d'un même calcul sur tous les intervalles 11-111 d'un même intervalle glissant soient égales. La période T de motif binaire peut légèrement varier dans le temps, notamment du fait de dérives de l'une des horloges, d'émission ou de réception. Selon un premier mode de réalisation, cette période T est considérée constante, par exemple égale 15 à sa valeur moyenne théorique, soit 1 / 1187,5 = 842,105 Ils. Selon un autre mode de réalisation, elle peut être recalculée en fonction des longueurs de motif binaire effectivement constatées à réception, telles que détectées entre deux extremums successifs ti+kT et ti+(k+1)T. Le principe de recherche d'extremum précédent permet ainsi en une même 20 opération de détecter un début de symbole Ti et ainsi de réaliser automatiquement une « synchronisation », et de discriminer le type de symbole 51-54 et donc le motif binaire et de réaliser son extraction. Au démarrage du procédé, aucune information de « synchronisation » n'est disponible. Aussi le premier point début est choisi arbitrairement, ici en tO. Ce point tO a 25 peu de chance de coïncider avec un point ti de début/fin de symbole. Afin de détecter un symbole, comme indiqué précédemment, chaque intégrale est calculée sur une étendue élémentaire Te égale à une période T de motif binaire. Afin d'être sûr de détecter un extremum en calculant une des intégrales sensiblement sur l'étendue d'un symbole, l'étendue de glissement Tg doit être au moins égale, elle peut être supérieure, à une 30 période T de motif binaire. Une succession de symboles 51, respectivement S2, correspondant à un motif binaire « 0 » peut ne pas fournir un extremum franc. Une succession de symboles S1/S4 ou S2/S3 fournit au contraire un extremum marqué qui va permettre de réaliser la première détection de début de symbole et la synchronisation initiale. De par la construction du signal RDS R, une telle succession est garantie par la nécessaire présence d'au moins un bit « 1 » dans chaque bloc de données. Ceci garantit qu'une 3050347 5 synchronisation initiale peut être réalisée avec un délai d'au plus 20 ms, ce qui est tout à fait acceptable. Une fois la synchronisation initiale réalisée, un suivi/traçage (« tracking » en langue anglaise) est réalisé comme décrit plus loin. Dans les cas où un extremum franc 5 ne peut être obtenu, il est possible de considérer un symbole « multiple » d'un précédent symbole. Une nouvelle synchronisation peut être réalisée dès qu'un extremum notable est détectable. La construction du signal RDS R garantit la présence régulière d'un extremum notable. Afin de pouvoir être traité par un DSP, le signal RDS R doit être préalablement 10 numérisé, typiquement à une fréquence d'échantillonnage Fe. A titre indicatif, pour les applications numériques, une fréquence Fe peut être égale à 48 kHz. Une période T de motif binaire est couverte par un nombre T*Fe, non nécessairement entier, d'échantillons. Il convient donc, pour réaliser les calculs, de prendre un nombre d'échantillon entier immédiatement supérieur. Avec les valeurs numériques illustratives, T*Fe = 40,42104, on 15 prendra alors 41 échantillons pour couvrir une période T. Afin de faire glisser l'intervalle de calcul des intégrales, il est utilisé un incrément A entre deux calculs. Cet incrément A peut être quelconque. Il doit cependant être suffisamment petit pour permettre une détection de l'extremum. Avantageusement cet incrément A comprend un nombre entier d'échantillons. Ce nombre d'échantillons est 20 un compromis entre précision et charge de calcul. Ainsi un calcul d'intégrale pour chaque échantillon est possible et apporte la précision maximale. Un calcul tous les 2, 3 ou plus échantillons est encore possible et permet de réduire la charge de calcul en conséquence. Après qu'un premier extremum ait été déterminé, un point ti de début de 25 symbole est connu et un symbole compris entre ti et ti+T est extrait. Il est alors possible pour les m symboles suivants de considérer que la synchronisation est acquise, et que les m symboles suivants sont successivement situés respectivement entre deux « multiples » successifs du point ti, soit entre ti+kT et ti+(k+1)T, avec k compris entre 1 et m. Si l'on exclut ainsi le problème de détermination de la synchronisation, 30 l'étape d'extraction se résume à un unique calcul de valeur absolue d'intégrale du signal RDS R pour chacun des m symboles, sur l'intervalle [ti+kT, ti+(k+1)T]. Si la valeur obtenue est proche de 0, le symbole, sur cet intervalle, correspond à un motif « 0 ». Si la valeur obtenue n'est pas proche de 0, en ce qu'elle est proche de +X, le symbole sur cet intervalle correspond à un motif « 1 ». 35 L'option précédente est d'autant plus économique en charge de calcul que m est grand. m est choisi d'autant plus grand que les horloges sont stables et/ou 3050347 6 synchrones. Au contraire, si les horloges sont peu stables, il est possible de considérer m = O. L'option précédente peut avantageusement être appliquée en cas d'absence d'extremum notable ou de difficulté à déterminer un extremum, en phase de suivi/traçage. 5 A l'issue des m extractions « simplifiées » précédentes, il est considéré qu'une nouvelle synchronisation (ou suivi/traçage) est nécessaire et/ou possible. Pour cela le principe précédemment utilisé est réutilisé. Les deux étapes de détermination d'un extremum et d'extraction d'un motif binaire sont reprises, sensiblement à l'identique de manière à déterminer un extremum et à extraire le motif binaire associé. Il 10 est cependant mis à profit le fait qu'une synchronisation a déjà été réalisée et qu'au moins un extremum ti a été déterminé. Aussi le point de début considéré pour l'intervalle glissant est pris égal au dernier point ti limite de symbole, soit au point ti où un extremum a été déterminé ou un de ses « multiples ». Avantageusement le dernier point multiple est utilisé, soit le point ti+(m+1)T. 15 Les étendues élémentaires Te restent identiques, sensiblement égales à une période T de motif binaire. Selon un premier mode de réalisation l'étendue de glissement Tg reste aussi sensiblement égale à une période T de motif binaire. Selon un deuxième mode de réalisation, plus sécurisant, le point de début 20 considéré pour l'intervalle glissant est pris au dernier point ti limite de symbole, mais en anticipant d'une marge temporelle e, soit avantageusement le dernier point multiple anticipé d'une marge temporelle e, soit le point ti+(m+1)T-e. L'idée est d'anticiper légèrement, afin de ne pas « rater » un (début de) symbole. Aussi il suffit d'une marge temporelle e égale à une petite fraction de période T. Une marge temporelle e multiple 25 entier d'un échantillon est avantageuse. 1 ou 2 échantillons sont une marge temporelle e suffisante. Selon ce deuxième mode de réalisation, les étendues élémentaires Te restent identiques, sensiblement égales à une période T de motif binaire. Afin d'être sûr de couvrir entièrement un symbole et de détecter correctement un extremum, l'étendue de 30 glissement Tg est avantageusement allongée de deux fois la marge temporelle e, soit Tg = T+2e. Une étape de contrôle peut être optionnellement appliquée. Cette étape réalise une corrélation du signal RDS R sur un premier intervalle correspondant à un motif binaire, soit entre un point ti où un extremum a été déterminé et un point ti+T distant d'une 35 période T de motif binaire, avec le signal RDS R sur un deuxième intervalle correspondant à un motif binaire immédiatement précédent, soit entre un point ti-T précédent d'une période T de motif binaire ledit point ti, et ledit point ti. 3050347 7 Cette opération nécessite la connaissance des débuts et fin de symboles et ne peut être réalisée qu'après une synchronisation réussie. Cette corrélation a pour but de « renforcer » la valeur d'un symbole. L'intégrale du signal corrélé sur l'intervalle de corrélation, se rapproche de 0, et présente 5 alors en pratique un minimum, si le motif binaire est différent du motif binaire immédiatement précédent et se rapproche de 1, et présente alors en pratique un maximum, si les deux motifs binaires sont identiques. Ainsi la connaissance de l'état « 0 » ou « 1 » absolu d'un premier motif binaire, atteinte par toute méthode, permet en utilisant les « différentiels » successifs 10 obtenus après corrélation, de déterminer les états respectifs de tous les motifs binaires suivants. Ces états « absolus » et/ou les différentiels « relatifs » peuvent être utilisés pour confirmer le motif binaire extrait selon le procédé précédemment décrit. Alternativement, ils peuvent être utilisés pour réaliser une détection d'erreur 15 et/ou une localisation d'erreur du procédé de décodage. L'invention concerne encore un dispositif réalisant un procédé selon l'un des modes de réalisation précédents. REVENDICATIONS1. Procédé de décodage d'un signal RDS (R) en réception, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - détermination d'un extremum parmi les valeurs absolues des intégrales du signal RDS (R) obtenues sur un intervalle, d'étendue élémentaire (Te), et glissant depuis un point début sur au moins une étendue de glissement (Tg), - extraction d'un motif binaire « 0 » si l'extremum est un minimum, et d'un motif binaire « 1 » si l'extremum est un maximum. 2. Procédé selon la revendication 1, où le premier point début est un point (t0) arbitraire, où l'étendue élémentaire (Te) est sensiblement égale à une période (T) de motif 10 binaire, et où l'étendue de glissement (Tg) est sensiblement égale à une période (T) de motif binaire. 3. Procédé selon la revendication 1, où suite à la détermination d'un extremum, un nombre m de motifs binaires est extrait selon les étapes suivantes : - calcul des valeurs absolues des intégrales du signal RDS (R) obtenues sur m 15 intervalles, débutants en m points « multiples » d'un point (ti) où un extremum a été détecté, ti+kT, avec k entier variant de 1 à m, et d'étendue sensiblement égale à une période (T) de motif binaire, et - extraction d'un motif « 0 » si la valeur absolue de l'intégrale est proche de 0, et d'un motif « 1 » si la valeur absolue de l'intégrale n'est pas proche de O. 20 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant, suite à la détermination d'un extremum, reprise aux étapes de détermination d'un extremum et d'extraction d'un motif binaire, avec un point début égal à un point fin du dernier motif extrait, multiple d'un point (ti) où un extremum a été déterminé, une étendue élémentaire (Te) sensiblement égale à une période (T) de motif binaire, et une étendue de 25 glissement (Tg) sensiblement égale à une période (T) de motif binaire. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant, suite à la détermination d'un extremum, reprise aux étapes de détermination d'un extremum et d'extraction d'un motif binaire, avec un point début égal à un point fin du dernier motif extrait anticipé d'une marge temporelle (e), une étendue élémentaire (Te) sensiblement 30 égale à une période (T) de motif binaire, et une étendue de glissement (Tg) sensiblement égale à une période (T) de motif binaire augmentée de deux fois la marge temporelle (e). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant encore, suite à la détermination d'un extremum, les étapes de : 3050347 9 - corrélation du signal RDS (R) sur un premier intervalle correspondant à un motif binaire, avec le signal RDS (R) sur un deuxième intervalle correspondant à un motif binaire immédiatement précédent, - intégration du signal corrélé sur le premier intervalle, 5 - obtention d'un motif binaire différent du motif binaire immédiatement précédent si l'intégrale est proche de 0, et d'un motif binaire identique au motif binaire immédiatement précédent si l'intégrale est proche de 1. 7. Procédé selon la revendication 6, où le motif binaire obtenu est comparé avec le motif binaire extrait, afin de fournir une détection d'erreur et/ou une localisation d'erreur. 8. Dispositif mettant en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.