FR2605824A1 - Procede de demodulation numerique d'un signal module en frequence, demodulateur et equipement de television pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE DEMODULATION NUMERIQUE D'UN SIGNAL MODULE EN FREQUENCE, NOTAMMENT UN SIGNAL DE CHROMINANCE SECAM. DANS UN EXEMPLE DE REALISATION, UN DEMODULATEUR COMPORTE : UN DISPOSITIF DE CALCUL 1 POUR DETERMINER, POUR CHAQUE ECHANTILLON Y(N) D'UN SIGNAL DE CHROMINANCE, UNE VALEUR A(N) TELLE QUE :Y(N) -A(N)Y (N-1) -A(N)Y(N-2) E(N),OU Y(N-1) ET Y(N-2) SONT LES VALEURS DE DEUX ECHANTILLONS PRECEDANT Y(N), OU E(N) REPRESENTE LE BRUIT ADDITIONNE AU SIGNAL, ET OU A(N) ET A(N) SONT FONCTION DE LA FREQUENCE INSTANTANEE F(N) DU SIGNAL A DEMODULER ET DE LA FREQUENCE D'ECHANTILLONNAGE FE DE CELUI-CI; UNE MEMOIRE MORTE 2 PERMETTANT DE DETERMINER UNE VALEUR F(N) DE LA FREQUENCE INSTANTANEE CORRESPONDANT A LA VALEUR A(N) SELON LA FORMULE : (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
Procédé de démodulation numérique d'un signal modulé
en fréquence, démodulateur et équipement de télévision
pour la mise en oeuvre de ce procédé.
en fréquence, démodulateur et équipement de télévision
pour la mise en oeuvre de ce procédé.
L'invention concerne un procédé de démodulation numérique d'un signal modulé en fréquence. Elle est applicable notamment aux récepteurs de télévision en couleurs, ainsi qutà tous autres équipements de télévision, dans lesquels est réalisée une démodulation d'un signal de chrominance selon le standard
SECAM.
SECAM.
La demande de brevet français n0 2 469 824 décrit un procédé de démodulation numérique, applicable notamment à la démodulation d'un signal de chrominance selon le standard
SECAM, et consistant essentiellement : à échantillonner le signal à démoduler, à une fréquence multiple d'une fréquence comprise dans la bande de fréquence du signal à démoduler ; et à déterminer une valeur de la variation de fréquence entre deux instants séparés par quatre périodes d'échantillonnage, en calculant cette variation de fréquence en fonction d'Arcsin N/D, où N et D sont deux combinaisons linéaires de valeurs d'échantillons successifs du signal à démoduler.
SECAM, et consistant essentiellement : à échantillonner le signal à démoduler, à une fréquence multiple d'une fréquence comprise dans la bande de fréquence du signal à démoduler ; et à déterminer une valeur de la variation de fréquence entre deux instants séparés par quatre périodes d'échantillonnage, en calculant cette variation de fréquence en fonction d'Arcsin N/D, où N et D sont deux combinaisons linéaires de valeurs d'échantillons successifs du signal à démoduler.
Ce procédé, et d'autres procédés connus, ont pour inconvénient d'être assez sensibles aux parasites affectant le signal à démoduler. Dans le cas d'un signal de chrominance
SECAM, ces parasites sont constitués par le bruit affectant le signal vidéo composite et le résidu du signal de luminance subsistant dans le signal de chrominance après son extraction du signal composite.
SECAM, ces parasites sont constitués par le bruit affectant le signal vidéo composite et le résidu du signal de luminance subsistant dans le signal de chrominance après son extraction du signal composite.
Le but de l'invention est de proposer un procédé de démodulation numérique présentant une sensibilité plus faible aux parasites affectant le signal à démoduler. L'objet de l'invention est un procédé de démodulation numérique prenant en compte les caractéristiques statistiques du signal à démoduler pour réduire l'effet du bruit. L'invention a aussi pour objet un démodulateur pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Selon l'invention un procédé de démodulation d'un signal modulé en fréquence, est caractérisé en ce qu'il consiste à
- échantillonner et numériser le signal à démoduler, à une fréquence f
e
- à calculer, par un procédé statistique, pour chaque nième échantillon le signal modulé, une valeur al(n) telle que la valeur Y(n) du nième échantillon considéré vérifie une relation de la forme (1) Y(n) = -al(n).Y(n-l) -a2(n).Y(n-2) + e(n)
où Y(n-1) et Y(n-2) sont respectivement les valeurs de 2 échantillons précédant immédiatement l'échantillon considéré ; où a1(n) et a2 (n) sont fonctions de la fréquence instantanée du signal à démoduler et de la fréquence d'échantillonnage f ; et
e où e(n) représente l'amplitude du bruit affectant l'échantillon considéré
à à calculer, à partir de la valeur a1(n), une valeur f (n) de la fréquence instantanée de l'échantillon considéré, selon la formule
- échantillonner et numériser le signal à démoduler, à une fréquence f
e
- à calculer, par un procédé statistique, pour chaque nième échantillon le signal modulé, une valeur al(n) telle que la valeur Y(n) du nième échantillon considéré vérifie une relation de la forme (1) Y(n) = -al(n).Y(n-l) -a2(n).Y(n-2) + e(n)
où Y(n-1) et Y(n-2) sont respectivement les valeurs de 2 échantillons précédant immédiatement l'échantillon considéré ; où a1(n) et a2 (n) sont fonctions de la fréquence instantanée du signal à démoduler et de la fréquence d'échantillonnage f ; et
e où e(n) représente l'amplitude du bruit affectant l'échantillon considéré
à à calculer, à partir de la valeur a1(n), une valeur f (n) de la fréquence instantanée de l'échantillon considéré, selon la formule
- à calculer, à partir de la valeur f(n) une valeur s(n) d'un échantillon du signal modulant, selon la formule
où fo est la fréquence de la porteuse du signal modulé et où
fo est son excursion de fréquence.
où fo est la fréquence de la porteuse du signal modulé et où
fo est son excursion de fréquence.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à l'aide de la description ci-dessous et des figures l'accompagnant
La figure 1 représente un schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un démodulateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
Les figures 2 à 6 représentent des schémas synoptiques plus détaillés de diverses parties de cet exemple de réalisation, selon trois variantes
La figure 7 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un démodulateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, appliqué à la démodulation d'un signal de chrominance SECAM.
La figure 1 représente un schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un démodulateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
Les figures 2 à 6 représentent des schémas synoptiques plus détaillés de diverses parties de cet exemple de réalisation, selon trois variantes
La figure 7 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un démodulateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, appliqué à la démodulation d'un signal de chrominance SECAM.
Le procédé selon l'invention consiste tout d'abord à échantillonner et numériser le signal à démoduler, à une fréquence d'échantillonnage f de valeur suffisamment élevée pour
e que le signal modulant varie peu pendant la durée d'une période
lême d'échantillonnage. Au voisinage de chaque instant d'échantillonnage, un signal modulé en fréquence peut être considéré comme une sinusoïde de fréquence constante f (n) Une valeur Y(n) d'un nièmeéchantillon du signal à démoduler peut donc être considérée comme égale à la somme de la valeur d'un lème nième échantillon d'une sinusoïde de fréquence constante et
lème d'une valeur W(n) d'un n échantillon d'un signal de bruit additif .
e que le signal modulant varie peu pendant la durée d'une période
lême d'échantillonnage. Au voisinage de chaque instant d'échantillonnage, un signal modulé en fréquence peut être considéré comme une sinusoïde de fréquence constante f (n) Une valeur Y(n) d'un nièmeéchantillon du signal à démoduler peut donc être considérée comme égale à la somme de la valeur d'un lème nième échantillon d'une sinusoïde de fréquence constante et
lème d'une valeur W(n) d'un n échantillon d'un signal de bruit additif .
Y(n) = X(n) + W(n)
En analyse spectrale, il est connu de modéliser la suite des échantillons Y(n) d'un tel signal par un signal autorégressif d'ordre 2, au moyen d'une relation de la forme (1). Voir les formules regroupées à la fin de cette description. Dans la lème formule (1), e(n) est la valeur du n échantillon d'un bruit blanc gaussien de moyenne nulle ; a1(n) est de la forme (2), et a2 (n) est aussi une fonction de fe et f (n) mais sa valeur reste voisine de +1.
En analyse spectrale, il est connu de modéliser la suite des échantillons Y(n) d'un tel signal par un signal autorégressif d'ordre 2, au moyen d'une relation de la forme (1). Voir les formules regroupées à la fin de cette description. Dans la lème formule (1), e(n) est la valeur du n échantillon d'un bruit blanc gaussien de moyenne nulle ; a1(n) est de la forme (2), et a2 (n) est aussi une fonction de fe et f (n) mais sa valeur reste voisine de +1.
Le procédé selon l'invention consiste ss pour chaque ième n échantillon, à
- calculer le coefficient a1(n) selon la formule (2)
- calculer la fréquence instantanée f (n) du signal à démoduler, selon la formule (3)
- en déduire une valeur s(n) du signal modulant, selon la formule (4), où A fo est l'excursion de fréquence du signal à démoduler, et où fo est la fréquence de la porteuse.
- calculer le coefficient a1(n) selon la formule (2)
- calculer la fréquence instantanée f (n) du signal à démoduler, selon la formule (3)
- en déduire une valeur s(n) du signal modulant, selon la formule (4), où A fo est l'excursion de fréquence du signal à démoduler, et où fo est la fréquence de la porteuse.
Il est connu de calculer les coefficients a1 (n) et a2 (n) en résolvant des équations appelées équations de Yule-Walker, de la forme (5) où k est un nombre entier et où les valeurs Ryy (k), Ryy (k+1), Ryy(k+2) sont les coefficients d'autocorrélation d'ordre k, k+1, k+2, du signal modulé. Elles sont égales aux valeurs de l'espérance mathématique des produits
Y(n+k).Y(n), Y(n+k+1).Y(n), et Y(n+k+2).Y(n), qui peuvent être estimées selon plusieurs procédés connus, à partir des valeurs de plusieurs échantillons successifs du signal modulé.
Y(n+k).Y(n), Y(n+k+1).Y(n), et Y(n+k+2).Y(n), qui peuvent être estimées selon plusieurs procédés connus, à partir des valeurs de plusieurs échantillons successifs du signal modulé.
Ces procédés connus sont décrits, par exemple, dans les documents suivants
- KAY S.M. et MARPLE S.L., Spectrum analysis : a modem perspective Proceedings IEEE, vol. 69 n0 11, novembre 1981
- GRIFFITHS M. J. Rapid measurement of digital instantaneous frequency, IEEE transactions on ASSP, vol.ASSP 23 n02, avril 1975.
- KAY S.M. et MARPLE S.L., Spectrum analysis : a modem perspective Proceedings IEEE, vol. 69 n0 11, novembre 1981
- GRIFFITHS M. J. Rapid measurement of digital instantaneous frequency, IEEE transactions on ASSP, vol.ASSP 23 n02, avril 1975.
Selon un premier procédé connu, les valeurs des coefficients d'autocorrélation Ryy (1), Ryy(2), et Ryy (3) sont déterminées à partir des valeurs de six échantillons successifs du signal modulé : Y(n-5),..., Y(n), selon les formules (6).
Le coefficient a1 (n) est alors obtenu en résolvant l'équation de Yule-Walker pour k = 1, en faisant l'approximation a2 (n) = +1, qui est possible dans la mesure où la fréquence d'échantillonnage est suffisamment élevée pour que le signal modulant puisse être considéré comme un signal constant pendant une période d'échantillonnage. La valeur al(n) est alors donnée par la formule (7).
Selon un autre procédé connu, les valeurs des coefficients d'autocorrélation Ryy(1), > Ryy(4) sont calculées à partir des valeurs de huit échantillons successifs du signal modulé : Y(n-7),..., Y(n), selon les formules (8).
Les valeurs des coefficients a1(n) et a2(n) sont obtenues en résolvant un système (9) de deux équations à deux inconnues constituées par les équations de Yule-Walker pour k = 1 et k = 2.
La valeur de a1 (n) est alors donnée par la formule (10).
Selon un troisième procédé connu, les valeurs des coefficients a1(n) et a2 (n) sont calculées récursivement en applicant une méthode itérative dite du plus fort gradient, selon les formules (11) et (12).
La valeur ERR est une erreur de prédiction. Le facteur M est un pas de progression, constant, calculé selon la formule (13), où A est une constante qui est prise égale à 1 ou 1,2 de préférence, et où Ryy (O) est le coefficient d'autocorrélation d'ordre zéro du signal modulé, qui peut par exemple être calculé à partir des quatre premières valeurs du signal modulé, selon la formule (14).
La première valeur de la récurrence, a1 (O), peut être prise égale à -2cos(21TfO/fe). Dans le cas d'un signal vidéo
SECAM, la sous-porteuse de chrominance a alternativement deux valeurs de fréquence distinctes. La valeur f est alors prise égale à la demi-somme de ces deux valeurs. La première valeur de a2 > notée a2(0), est prise égale à +1.
SECAM, la sous-porteuse de chrominance a alternativement deux valeurs de fréquence distinctes. La valeur f est alors prise égale à la demi-somme de ces deux valeurs. La première valeur de a2 > notée a2(0), est prise égale à +1.
Cette troisième variante peut être simplifiée en faisant l'approximation a2(n) = +1 pour toutes les valeurs de n, au prix d'une certaine erreur sur les valeurs s(n) du signal modulant.
Le procédé selon l'invention consiste ensuite à calculer selon la formule (3), puis à calculer la valeur instantanée du signal modulant, selon la formule (4).
Le procédé de démodulation selon l'invention comporte donc trois variantes qui ont en commun la propriété d'exploiter les propriétés statistiques du signal à démoduler au moyen de sa fonction d'autocorrélation ou au moyen d'un calcul de prédiction, ce qui permet de réduire fortement l'effet du bruit affectant l'amplitude de chaque échantillon.
La figure 1 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un démodulateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Ce démodulateur comporte : un premier dispositif de calcul, 1; une mémoire morte, 2 ; et un second dispositif de calcul, 3. Le signal à démoduler est échantillonné, lème numérisé, puis appliqué à une borne d'entrée 7. Le nième échantillon est représenté par sa valeur numérique Y(n). Les valeurs d'échantillon sont appliquées à une entrée du dispositif de calcul 1 qui détermine, à partir de plusieurs valeurs lème d'échantillon, une valeur a1 (n) correspondant au n échantillon du signal à démoduler. La valeur al(n) est fournie par une borne de sortie 10 du dispositif 1 et est appliquée à l'entrée d'adresse de la mémoire morte 2.Cette dernière fournit sur une sortie de données une valeur numérique f(n) qui est une lème valeur de fréquence instantanée correspondant au n échantillon du signal modulé. La mémoire morte 2 contient toutes les valeurs de fréquence données par la formule (3) en fonction de toutes les valeurs a1 (n) possibles, la fréquence d'échantfflonnnage f étant fixé. Le dispositif de calcul 3
e détermine une suite de valeurs s(n) en appliquant la formule (2).
e détermine une suite de valeurs s(n) en appliquant la formule (2).
Ces valeurs s(n) sont appliquées à une borne de sortie 9 constituant la sortie du démodulateur.
Les figures 2 et 3 représentent respectivement deux exemples de réalisation du dispositif de calcul 3. Sur la figure 2, il est constitué d'une mémoire morte 4 ayant une entrée d'adresse reliée à la borne d'entrée 8 recevant la valeur f(n), et ayant une sortie de données reliée à la borne de sortie 9 du démodulateur et lui fournissant s(n). La mémoire morte 4 contient les valeurs de la fonction (f(n)-fO)/ Lj f0 en fonction de toutes les valeurs possibles de la variable f(n).
Sur la figure 3, le dispositif de calcul 3 est constitué d'un soustracteur 5 et d'un diviseur 6. Le soustracteur 5 possède une première entrée reliée à la borne d'entrée 8 et une seconde entrée recevant la valeur constante f de la fréquence de la
o porteuse à démoduler, et possède une sortie reliée à une première entrée du diviseur 6. Une seconde entrée du diviseur 6 reçoit la valeur constante t f0 de l'excursion de fréquence du signal à démoduler, et possède une sortie reliée à la borne de sortie 9.
o porteuse à démoduler, et possède une sortie reliée à une première entrée du diviseur 6. Une seconde entrée du diviseur 6 reçoit la valeur constante t f0 de l'excursion de fréquence du signal à démoduler, et possède une sortie reliée à la borne de sortie 9.
Le soustracteur 5 et le diviseur 6 réalisent le calcul défini par la formule (3).
Les figures 4, 5, 6 correspondent å la mise en oeuvre de trois variantes du procédé selon L'invention, décrites précédemment.
La figure 4 représente un schéma synoptique d'une première variante de réalisation, du dispositif de calcul 1 pour déterminer des valeurs a1 (n) en appliquant les formules (6) et (7). Cet exemple de réalisation est référencé la et comporte: cinq dispositifs à retard, 11 à 15 ; quatre dispositifs de calcul, 16, 17, 18, 20 ; et un additionneur 19. Les dispositifs à retard 11 à 15 sont constitués chacun par un registre ayant une capacité d'une valeur numérique et sont commandés par une horloge H à la fréquence d'échantillonnage du signal modulé. Ils sont reliés à en série, l'entrée de données du dispositif 11 étant reliée à la borne d'entrée 7 pour recevoir la suite de valeur Y(n). Les sorties des dispositifs 11 à 25 fournissent respectivement les valeurs Y(n-1), Y(n-2), Y(n-3), Y(n-4),
Y(n - 5).Le dispositif de calcul 16 reçoit, respectivement sur quatre entrées, les valeurs Y(n), Y(n-1), Y(n-2), et Y(n-3), pour calculer et fournir sur une sortie, la valeur une Ryy(1), calculée selon les formules (6).
Y(n - 5).Le dispositif de calcul 16 reçoit, respectivement sur quatre entrées, les valeurs Y(n), Y(n-1), Y(n-2), et Y(n-3), pour calculer et fournir sur une sortie, la valeur une Ryy(1), calculée selon les formules (6).
Le dispositif de calcul 17 possède cinq entrées recevant respectivement les valeurs Y(n), Y(n-1), Y(n-2), Y(n-2), et
Y(n - 4), pour déterminer et fournir sur une sortie la valeur Ryy (2) calculée selon les formules (6).
Y(n - 4), pour déterminer et fournir sur une sortie la valeur Ryy (2) calculée selon les formules (6).
Le dispositif de calcul 18 possède six entrées recevant respectivement les valeurs Y(n), Y(n-1), Y(n-2), Y(n-3), Y(n4), et Y(n-5), fournies respectivement par les sorties des dispositifs à retard 11 à 15, pour déterminer une valeur
R (3), selon les formules (6).
R (3), selon les formules (6).
yy
L'additionneur 19 possède deux entrées recevant respectivement les valeurs Ryy(1) fournies par le dispositif 16
yy et Ryy (3) fournies par le dispositif de calcul 18. Il additionne ces deux valeurs et fournit leur somme à une première entrée du dispositif de calcul 20. Une seconde entrée du dispositif de calcul 20 reçoit la valeur Ryy (2) fournie une sortie du dispositif 7. Le dispositif 20 calcul une valeur a1 (n) selon la formule (7), et fournit cette valeur à la borne de sortie 10.
L'additionneur 19 possède deux entrées recevant respectivement les valeurs Ryy(1) fournies par le dispositif 16
yy et Ryy (3) fournies par le dispositif de calcul 18. Il additionne ces deux valeurs et fournit leur somme à une première entrée du dispositif de calcul 20. Une seconde entrée du dispositif de calcul 20 reçoit la valeur Ryy (2) fournie une sortie du dispositif 7. Le dispositif 20 calcul une valeur a1 (n) selon la formule (7), et fournit cette valeur à la borne de sortie 10.
Les dispositifs de calcul 16, 17, 18 réalisent une combinaison de multiplications et d'additions. Le dispositif de calcul 20 réalise une combinaison d'additíons, de divisions, et de changements de signe. Ces opérations arithmétiques étant très classiques, la réalisation de ces dispositifs de calcul peut être faite au moyen de circuits intégrés disponibles dans le commerce, et elle est à la portée de l'homme de l'art.
La figure 5 représente le schéma s#y#noptique d'un second exemple de réalisation du dispositif de calcul 1, pour la mise en oeuvre de la seconde variante du procédé de démodulation selon l'invention. Cet exemple de réalisation, référencé lb, comporte sept dispositifs à retard, 21 à 27 ; et cinq dispositifs de calcul, 28 à 32. Les dispositifs à retard 21 à 27 ont chacun une capacité correspondant à une valeur numérique. Ils sont reliés en série et sont commandés par un signal d'horloge H à la fréquence d'échantillonnage du signal modulé. Le dispositif à retard 21 a une entrée de données reliée à la borne d'entrée 7 pour recevoir la suite des valeurs Y (n) des échantillons du signal modulé. Les dispositifs 21 à 27 ont des sorties fournissant respectivement les valeurs Y(n-1),..., Y(n-7).
Le dispositif de calcul 28 possède cinq entrées recevant respectivement les valeurs d'échantillon Y(n),. .,Y(n-4), et possède une sortie pour fournir une valeur Ryy (1) .Le dispositif de calcul 29 possède six entrées recevant respectivement les valeurs d'échantillon Y(n),..., Y(n-5) > et possède une sortie pour fournir une valeur Ryy(2). Le dispositif de calcul 30
yy possède sept entrée recevant respectivement les valeurs d'échantillons Y(n) > . . . ,Y(n-6), et possède une sortie pour fournir une valeur Ryy(3) Le dispositif de calcul 31 possède huit entrées recevant respectivement les valeurs d'échantillon Y(n),...,Y(n-7), et possède une sortie pour fournir une valeur
Ryy (4).
yy possède sept entrée recevant respectivement les valeurs d'échantillons Y(n) > . . . ,Y(n-6), et possède une sortie pour fournir une valeur Ryy(3) Le dispositif de calcul 31 possède huit entrées recevant respectivement les valeurs d'échantillon Y(n),...,Y(n-7), et possède une sortie pour fournir une valeur
Ryy (4).
Les dispositifs de calcul 28 à 31 réalisent les calculs représentés par les formules (8). Il s'agit de combinaisons de multiplications et d'additions qui peuvent être réalisées facilement au moyen des circuits intégrés disponibles dans le commerce. La réalisation de ces dispositifs de calcul est donc à la portée de l'homme de l'art.
Le dispositif de calcul 32 possède quatre entrées recevant respectivement les valeurs R (1), Rye(2), (3), et
yy yy yy Ryy (4) fournies respectivement par les dispositifs 28 à 31, et possède une sortie fournissant une valeur a1 (n) calculée selon la formule (10). Cette formule étant une combinaison de soustractions, de multiplications, et de divisions, elle peut être appliquée au moyen de circuits intégrés classiques disponibles dans le commerce. La réalisation du dispositif de calcul 32 est donc à la portée de l'homme de l'art.
yy yy yy Ryy (4) fournies respectivement par les dispositifs 28 à 31, et possède une sortie fournissant une valeur a1 (n) calculée selon la formule (10). Cette formule étant une combinaison de soustractions, de multiplications, et de divisions, elle peut être appliquée au moyen de circuits intégrés classiques disponibles dans le commerce. La réalisation du dispositif de calcul 32 est donc à la portée de l'homme de l'art.
La figure 6 représente le schéma synoptique d'un troisième exemple de réalisation du dispositif de calcul 1, pour la mise en oeuvre de la troisième variante du procédé selon l'invention. Ce troisième exemple de réalisation, référencé Ic, comporte : deux dispositifs à retard, 41 et 42 ; deux dispositifs de calcul, 47 et 43 ; trois additionneurs, 44, 49, 53 ; un soustracteur 46 ; deux multiplicateurs, 51 et 52 ; trois registres 45, 50, et 54 ; et un dispositif de commande 48. Les dispositifs à retard 41 ont chacun une capacité d'une valeur numérique et sont commandés par un signal d'horloge H à la fréquence de l'échantillonnage. Ils sont reliés en série et une entrée du dispositif 41 reçoit la suite des valeurs d'échantillon
Y(n).A l'instant considéré, les sorties des dispositifs 41 et 42 fournissent respectivement les valeurs Y(n-l) et Y(n-2). Le dispositif de calcul 43 possède cinq entrées reliées respectivement à la sortie du dispositif 41, à la sortie du dispositif 42, à une sorties du soustracteur 46 fournissant une valeur ERR, à une sortie du dispositif de calcul 47 fournissant une valeur M, et à une sortie du dispositif de commande 48 fournissant un signal de commande.
Y(n).A l'instant considéré, les sorties des dispositifs 41 et 42 fournissent respectivement les valeurs Y(n-l) et Y(n-2). Le dispositif de calcul 43 possède cinq entrées reliées respectivement à la sortie du dispositif 41, à la sortie du dispositif 42, à une sorties du soustracteur 46 fournissant une valeur ERR, à une sortie du dispositif de calcul 47 fournissant une valeur M, et à une sortie du dispositif de commande 48 fournissant un signal de commande.
Le dispositif 43 possède une première sortie fournissant une valeur M.ERR.Y(n-1) à une première entrée de l'additionneur 44 et une seconde sortie fournissant une valeur M.ERR.Y(n-2) à une première entrée de l'additionneur 49. L'additionneur 44 possède une seconde entrée reliée à une sortie du registre 45 fournlssant, à l'instant considéré, une valeur a2(n-1).
L'additionneur 44 additionne ces deux valeurs et fourni sur une sortie une valeur a2(n) et cette valeur est stockée dans le registre 45 sous l'action d'un signal d'horloge fourni par une sortie du dispositif de commande 48.
Une seconde entrée de l'additionneur 49 est reliée à une sortie du registre 50 qui fournit une valeur a1(n-1), à l'instant considéré. Une sortie de l'additionneur 49 fournit une valeur a1 (n), d'une part à la borne de sortie 10 du dispositif de calcul 1c et, d'autre part, à une entrée du registre 50, cette valeur étant enregistrée ultérieurement dans ce registre sous l'action d'un signal de commande fourni par le dispositif 48. Les valeurs a1(n) et a2 (n) sont ainsi calculées conformément aux formules (11). Le dispositif de calcul 43 réalisant deux produits de valeurs appliquées à ces entrées, il peut être réalisé au moyen de circuits intégrés multiplicateurs disponibles dans le commerce et sa réalisation est à la portée de l'homme de l'art.
Le dispositif de calcul 47 possède une entrée reliée à la borne d'entrée 7 pour recevoir la suite des valeurs Y(n) des échantillons et possède une entrée de commande recevant un signal de commande fourni par le dispositif 48. Le dispositif de calcul 47 a pour rôle de calculer la valeur M conformément à la formule (13) dans laquelle la constante A est prise égale à 1 et où la valeur Ryy(0) est calculée conformément à la formule (14) à partir des valeurs des quatre premiers échantillons du signal modulé. Le dispositif de commande 48 commande le calcul de M pendant la cinquième période d'échantillonnage puis cette valeur
M reste fixée. La réalisation du dispositif de calcul 47 est possible au moyen de circuits intégrés multiplicateurs de circuits intégrés addionneurs et de registres disponibles dans le commerce, et sa réalisation est à la portée de l'homme de l'art.
M reste fixée. La réalisation du dispositif de calcul 47 est possible au moyen de circuits intégrés multiplicateurs de circuits intégrés addionneurs et de registres disponibles dans le commerce, et sa réalisation est à la portée de l'homme de l'art.
Le soustracteur 46 réalise le calcul de la valeur ERR conformément à la formule (12). Il reçoit sur une première entrée, reliée à la borne d'entrée 7, la suite des valeurs Y(n) des échantillons, et il reçoit sur une seconde entrée une valeur a1(n-1).Y(n-1)+ a2(n-1).Y(n-2) fournie par la sortie du registre 54. Cette dernière valeur est calculée par les multiplicateurs 51 et 52 et par l'additionneur 53. Elle est stockée ensuite dans le registre 54 sous l'action d'un signal d'horloge fourni par le dispositif 48.
Le multiplicateur 51 reçoit sur une première entrée la suite des valeurs d'échantillon Y(n), et sur une seconde entrée la valeur a1 (n) fournie par la sortie de l'additionneur 49. Il fournit le produit a1(n) .Y(n) à une première entrée de l'additionneur 53. Le multiplicateur 52 reçoit sur une première entrée la suite des valeurs notées Y(n-1), retardées d'une période d'echantillonnage par le dispositif à retard 41, et il reçoit sur une seconde entrée la valeur a2 (n) fournie par la sortie de l'additionneur 44. Une sortie du multiplicateur 52 est reliée à une seconde entrée de l'additionneur 53.La sortie de l'additionneur 53 fournit la valeur a1(n).Y(n) + a2(n).Y(n-1) puis celle-ci est stockée dans le registre 54 sous l'action du prochain signal de commande fourni par le dispositif 48. A l'instant considéré, le contenu du registre 54 est la valeur a1(n1).Y(n-1)+ a2(n-1).Y(n-2) calculée au cours de la période de calcul précédente. Le dispositif de commande 48 possède une entrée recevant un signal d'horloge H au rythme de l'échantillonnage du signal modulé. Sa réalisation est classique et à la portée de l'homme de l'art.
La figure 7 représente le schéma synoptique d'un dispositif démodulateur pour signaux de chrominance au standard
SECAM, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cet exemple de réalisation comporte : un filtre numérique de désaccentuation des hautes fréquences, 61 ; un démodulateur 62 semblable à l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 un filtre numérique de désaccentuatiori vidéo, 63 ; et une filtre passe-bas numérique, 66, qui est optionnel. Un signal de chrominance au standard SECAM est échantillonné, numérisé, puis est appliqué à une borne d'entrée 60 reliée à une entrée du filtre 61. Ce filtre a pour rôle de désaccentuer les fréquences élevées du signal de chrominance selon un gabarit inverse de celui utilisé pour la formation du signal de chrominance SECAM.
SECAM, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cet exemple de réalisation comporte : un filtre numérique de désaccentuation des hautes fréquences, 61 ; un démodulateur 62 semblable à l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 un filtre numérique de désaccentuatiori vidéo, 63 ; et une filtre passe-bas numérique, 66, qui est optionnel. Un signal de chrominance au standard SECAM est échantillonné, numérisé, puis est appliqué à une borne d'entrée 60 reliée à une entrée du filtre 61. Ce filtre a pour rôle de désaccentuer les fréquences élevées du signal de chrominance selon un gabarit inverse de celui utilisé pour la formation du signal de chrominance SECAM.
La réalisation de ce filtre numérique est à la portée de l'homme de l'art.
Le filtre 61 possède une sortie reliée à la borne d'entrée 7 du démodulateur 62 qui est identique à l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, à l'exception du fait qu'il comporte une borne d'entrée 64 recevant un signal logique indiquant la couleur correspondant au signal de chrominance reçu à chaque instant. Ce signal logique est appliqué au dispositif de calcul 3 pour modifier la valeur de la constante f qui est égale à la valeur de la fréquence de la sous-porteuse en l'absence de signal modulant. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, ce signal logique est appliqué à un bit de l'entrée d'adresse de la mémoire morte 4 pour modifier l'adressage de cette mémoire en fonction de la fréquence de la sous-porteuse.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, ce signal logique est appliqué à un circuit logique supplémentaire, non représenté sur la figure 3, et fournissant la valeur de la constante f . Il
o est à la portée de l'homme de l'art de réaliser un tel circuit logique fournissant deux valeurs f différentes selon la valeur
o du signal logique appliqué à ce circuit.
o est à la portée de l'homme de l'art de réaliser un tel circuit logique fournissant deux valeurs f différentes selon la valeur
o du signal logique appliqué à ce circuit.
La borne de sortie 8 du filtre 62 est reliée à une entrée du filtre 63, ce dernier ayant pour rôle de désaccentuer les fréquences élevées du signal vidéo, selon un gabarit inverse du celui utilisé lors de la formation du signal de chrominance
SECAM. La réalisation de ce filtre numérique est à la portée de l'homme de l'art. Le filtre 63 possède une borne de sortie 65 qui est reliée optionnellement à un filtre supplémentaire, 66, ayant pour rôle de limiter la bande passante du signal de différence de couleur à une valeur de 1,5MHz > pour supprimer des oscillations à fréquence élevée pouvant affecter éventuellement le signal de différence de couleur fourni par la borne de sortie 65. Une sortie du filtre 66 est reliée à une borne de sortie 67 constituant la sortie du démodulateur SECAM.
SECAM. La réalisation de ce filtre numérique est à la portée de l'homme de l'art. Le filtre 63 possède une borne de sortie 65 qui est reliée optionnellement à un filtre supplémentaire, 66, ayant pour rôle de limiter la bande passante du signal de différence de couleur à une valeur de 1,5MHz > pour supprimer des oscillations à fréquence élevée pouvant affecter éventuellement le signal de différence de couleur fourni par la borne de sortie 65. Une sortie du filtre 66 est reliée à une borne de sortie 67 constituant la sortie du démodulateur SECAM.
L'invention peut être appliquée à la démodulation de tout signal modulé en fréquence, en particulier les signaux de chrominance SECAM dans tous les équipements de télévision en couleurs, notamment les récepteurs de télévision.
Les formules suivantes sont celles référencées dans la description ci-dessus Y(n) t -a1(n).Y(n-1) -a2(n).Y(n-2) + e(n) (1)
Ryy(k) = -a1(n).Ryy(k+1) -a2(n).Ryy (k+2) (5)
Ryy(1) = Y(n).Y(n-l) + Y(n-1).Y(n-2) + Y < n-2).y(n-3)
Ryy(2) = Y(n).Y(n-2) + Y(n-1).Y(n-3) + Y(n-2).Y(n-4) (6)
Ryy(3) = Y(n).Y(n-3) + Y(n-1).Y(n-4) + Y(n-2).Y(n-5)
Ryy(1) = Y(n).Y(n-l) + Y(n-1).Y(n-2) + Y < n-2).y(n-3)
Ryy(2) = Y(n).Y(n-2) + Y(n-1).Y(n-3) + Y(n-2).Y(n-4) (6)
Ryy(3) = Y(n).Y(n-3) + Y(n-1).Y(n-4) + Y(n-2).Y(n-5)
Ryy(1) = Y(n).Y(n-1) T Y(n-1).Y(r,-2) T Y(n-2).Y(n-3)
+ Y(n-3).Y(n-4)
Ryy(2) = Y(n).Y(n-2) + Y(n-1).Y(n-3) + Y(n-2).Y(n-4) (8)
+ Y(n-3).Y(n-5)
Ryy(3) = Y(n).Y(n-3) + Y(n-i).Y(n-4) + Y(n-2).Y(n-5)
+ Y(n-3).Y(n-6)
Ryy(4) = Y(n).Y(n-4) + Y(n-1).Y(n-5) + Y(n-2).Y(n-6)
+ Y(n-3).Y(n-7)
Ryy(1) = -a1 Ryy(2) -a2 Ryy(3) Ryy(2) = -a1 Ryy(3) -a2 Ryy(4) (9)
a1 (n) = a1 (n-1) + M.ERR.Y(n-1) (11) a2(n)= a2(n-1) + M.ERR.Y(n-2)
ERR = Y(n) -(a1(n-1).Y(n-1) + a2(n-1).Y(n-2)) (12)
+ Y(n-3).Y(n-4)
Ryy(2) = Y(n).Y(n-2) + Y(n-1).Y(n-3) + Y(n-2).Y(n-4) (8)
+ Y(n-3).Y(n-5)
Ryy(3) = Y(n).Y(n-3) + Y(n-i).Y(n-4) + Y(n-2).Y(n-5)
+ Y(n-3).Y(n-6)
Ryy(4) = Y(n).Y(n-4) + Y(n-1).Y(n-5) + Y(n-2).Y(n-6)
+ Y(n-3).Y(n-7)
Ryy(1) = -a1 Ryy(2) -a2 Ryy(3) Ryy(2) = -a1 Ryy(3) -a2 Ryy(4) (9)
a1 (n) = a1 (n-1) + M.ERR.Y(n-1) (11) a2(n)= a2(n-1) + M.ERR.Y(n-2)
ERR = Y(n) -(a1(n-1).Y(n-1) + a2(n-1).Y(n-2)) (12)
Ryy(O) = (Y(4) + Y(3) + y2(2) + Y2(1)) (14)
Claims (10)
1. Procédé de démodulation d'un signal modulé en fréquence, caractérisé en ce qu'li consiste à
- échantillonner et numériser le signal à démoduler, à une fréquence f
e
- à calculer, par un procédé statistique, pour chaque nième échantillon le signal modulé, une valeur a1 (n) telle que la valeur Y(n) du nième échantillon considéré vérifie une relation de la forme (1) Y(fl) = -a1 (n) .Y(n-i) -a2(,n).Y(n-2) + e(n)
où Y(n-l) et Y(n-2) sont respectivement les valeurs de 2 échantillons précédant immédiatement l'échantillon considéré ; où a1 (n) et a2 (n) sont fonctions de la fréquence instantanée du signal à démoduler et de la fréquence d'échantillonnage fe ; et où e(n) représente l'amplitude du bruit affectant l'échantillon considéré
- à calculer, à partir de la valeur a1(n), une valeur f(n) de la fréquence instantanée de l'échantillon considéré, selon la formule
- à calculer, à partir de la valeur f(n) une valeur s(n) d'un échantillon du signal modulant, selon la formule
où fo est la fréquence de la porteuse du signal modulé et où
fo foest son excursion de fréquence.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour calculer chaque valeur a1(n), il consiste à résoudre une équation de la forme (5) Ryy(k) = -a1(n).Ryy(k+1) -a2(n).Ryy (k+2) pour au moins une valeur entière de k; Ryy(k), Ryy(k+1) >
Ryy(k+2) étant trois coefficients d'autocorrélation du signal à démoduler respectivement d'ordre k, k+1, et k+2, au voisinage de l'échantillon considéré, et étant estimés par un procédé connu, à partir des valeurs de plusieurs échantillons précédant l'échantillon considéré, du signal à démoduler.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour calculer chaque valeur a1 (n), il consiste à résoudre l'équation (5) pour k = 1 avec a2(n) pris égal à +1, en calculant chaque valeur a1(n) selon la formule
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les coefficients d'autocorrélation Ryy(1), Ryy(2), Ryy(3) sont estimés en les calculant selon les formules
Ryy(1) = y(n).Y(n-1) + y(n-1).y(n-2) + Y(n-2).Y(n-3) (s) Ryy(2) = Y(n).Y(n-2) + y(n-l).Y(n-3) + Y(n-2).Y(n-4)
Ryy(3) = Y(n).Y(n-3) 4 Y(n-l).Y(n-4) + y(n-2).Y(n-5)
à partir des valeurs Y(n-5),...,Y(n-1) des cinq échantillons précédant immédiatement l'échantillon considéré, et à partir de la valeur Y(n) de ce dernier.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à résoudre l'équation (5) simultanément pour k = et k = 2, en calculant chaque valeur a1(n) selon la formule
6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les coefficients d'autocorrélation Ryy(1), Ryy(2), Ryy(3),
Ryy(4) sont estimés en les calculant selon les formules
Ryy(1) =Y(n).Y(n-1) s Y(n-1).Y(n-2) + Y(n-2).Y(n-3)
I Y(n-3).Y(n-4)
Ryy(2) = Y(n).Y(n-2) + Y(n-1).Y(n-3) + Y(n-2).Y(n-4)
+ Y(n-3).Y(n-5) (8) Ryy(3) = Y(n).Y(n-3) + Y(n-1).Y(n-4) + Y(n-2).Y(n-5)
+ Y(n-3).Y(n-6)
Ryy (4) = Y(n).Y(n-4) + Y(n-1).Y(n-5) + Y(n-2).Y(n-6)
+ Y(n-3).Y(n-7) à partir des valeurs Y(n-7),. ., Y(n-1) des sept échantillons précédant immédiatement l'échantillon considéré et à partir de la valeur Y (n) de ce dernier.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour calculer chaque valeur a1 (n), il consiste à calculer a1(n) par un procédé itératif, en fonction de la valeur Y(n-1) de l'échantillon précédant et en fonction d'une valeur al(n-1), correspondant à l'échantillon précédant l'échantillon considéré.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le procédé itératif pour calculer al(n) consiste à appliquer les formules a1(n)= a1 (n-i) + M.ERR.Y(n-1) (11) a2(n)= a2(n-1) + M.ERR.Y(n-2) (12) ERR = Y(n) -(a1(n-i).y(n-1) + a2(n-1).Y(n-2))
Y(n-1) et Y(n-2) étant respectivement les valeurs des 2 échantillons précédant immédiatement l'échantillon considéré ;M étant une constante égale à A/(2.Ryy(O)), où A est une constante choisie entre 1 et 1,2, et où Ryy(O) est la valeur du coefficient d'autocorrélation d'ordre 0 du signal modulé, au voisinage de l'échantillon considéré ; au(0) étant prise égale -2cos(2~fo/fe) et a2 (O) étant prise égale à +1.
9. Démodulateur d'un signal modulé en fréquence, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte
- des premiers moyens de calcul (1), pour calculer par un procédé statistique, pour chaque nième échantillon du signal modulé, une valeur al(n) telle que la valeur Y(n) de l'échantillon considéré vérifie une relation de la forme (1) Y(n) = -a1(n).Y(n-l) -a2 < n).Y(n-2) + e(n)
ou Y(n-1) et Y(n-2) sont respectivement les valeurs de ième 2 échantillons précédant immédiatement le n échantillon considéré ; où a1(n) et a2(n) sont deux valeurs fonctions de la fréquence instantanée f(n)et de la fréquence d'échantillonnage fe du signal modulé ; et o-i e(n) représente l'amplitude du bruit affectant l'échantillon considéré
- des seconds moyens de calcul (2), pour calculer, à partir de la valeur a1 (n) fournie par les premiers moyens (1), une valeur f (n) de la fréquence instantanée de l'échantillon considéré, selon la formule
- des troisièmes moyens de calcul (3), pour calculer, à partir de la valeur f (n) fournie par les seconds moyens (2), une valeur s(n) d'un échantillon du signal modulant, selon la formule
où fo est la fréquence de la porteuse du signal modulé et où fo est son excursion de fréquence.
10. Démodulateur selon la revendication 9, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les premiers moyens de calcul (la ou lb) comportent
- une pluralité de dispositifs à retard (11 à 15 ou 21 å 27) en série, chacun retardant les valeurs des échantillons du signal modulé d'une durée égale à une période échantillonnage
- - des moyens de calcul (16 à 18 ou 28 à 31) pour calculer une estimation d'une pluralité de coefficients d'autocorrélation du signal modulé, au voisinage de l'échantillon considéré, à partir des valeurs d'échantillon retardées par les dispositifs à retard (11 à 15 ou 21 à 27)
- - des moyens de calcul (19, 20 ou 32) pour calculer une valeur a1 (n) vérifiant une équation de la forme
Ryy(k) = -a1 (n) .Ryy(k+1) -a2(n).Ryy (k+2) (5)
pour au moins une valeur entière de k, à partir des estimations d'une pluralité de coeficients d'autocorrélation fournies par les moyens de calcul (16 à 18 ou 28 à 31) pour calculer une estimation d'une pluralité de coefficients d'autocorrélation.
il. Démodulateur selon la revendication 9, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les premiers moyens de calcul (le) comportent
- deux dispositifs à retard (41, 42) en série, chacun retardant les échantillons du signal modulé, d'une durée égale à une période d'échantillonnage
des moyens de calcul (43, 47) pour calculer selon les formules (11) a1 (n) = a1 (n-i ) + M.ERR.Y(n-1 )
a2(n)= a2(n-1) + M.ERR.Y(n-2) une valeur al(n) et une valeur a2(n) à partir de deux valeurs a1(n-1) et a2(n-1) calculées pour l'échantillon précédant immédiatement le nièmeéchantilion considéré, à partir d'un pas de progression M fixé, à partir d'un coefficient d'erreur ERR, et à partir de deux valeurs d'échantillon du signal modulé, Y(n-1) et
Y(n-2), fournies respectivement par les deux dispositifs à retard (41, 42)
- des moyens de calcul (46, 51 à 52) pour calculer le coefficient d'erreur ERR selon la formule (12) ERR = Y(n) -(a1(n-l).Y(n-1) + + a2(n-1).Y(n-2))
- des moyens de calcul (47) pour calculer une valeur du pas de progression M en fonction du coefficient d'autocorrélation d'ordre zéro du signal modulé, au voisinage de l'échantillon considéré, estimé en fonction d'une suite de plusieurs valeurs d'échantillons.
12. Equipement de télévision, comportant un démodulateur selon l'une des revendications 9 à 11.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8614676A FR2605824A1 (fr) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | Procede de demodulation numerique d'un signal module en frequence, demodulateur et equipement de television pour la mise en oeuvre de ce procede |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8614676A FR2605824A1 (fr) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | Procede de demodulation numerique d'un signal module en frequence, demodulateur et equipement de television pour la mise en oeuvre de ce procede |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2605824A1 true FR2605824A1 (fr) | 1988-04-29 |
Family
ID=9340081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8614676A Withdrawn FR2605824A1 (fr) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | Procede de demodulation numerique d'un signal module en frequence, demodulateur et equipement de television pour la mise en oeuvre de ce procede |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2605824A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0029376A2 (fr) * | 1979-11-14 | 1981-05-27 | Thomson-Csf | Procédé de démodulation d'un signal modulé en fréquence et démodulateur mettant en oeuvre ce procédé |
| JPS58121802A (ja) * | 1982-01-13 | 1983-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | デジタルｆｍ復調器 |
| EP0107884A1 (fr) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Laboratoires D'electronique Et De Physique Appliquee L.E.P. | Circuit numérique de mesure de la fréquence instantanée d'un signal modulé ou non en fréquence, ainsi que récepteur de télévision ou de radio équipé d'un tel circuit |
| EP0224315A1 (fr) * | 1985-11-29 | 1987-06-03 | Telecommunications Radioelectriques Et Telephoniques T.R.T. | Discriminateur numérique de fréquence, et application à un signal composite VOR |
-
1986
- 1986-10-22 FR FR8614676A patent/FR2605824A1/fr not_active Withdrawn
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING, vol. ASSP-23, no. 2, avril 1975, pages 207-222, New York, US; L.J.GRIFFITHS: "Rapid measurement of digital instantaneous frequency" * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 7, no. 233 (E-204)[1378], 15 octobre 1983; & JP-A-58 121 802 (MATSUSHITA DENKI SANGYO K.K.) 20-07-1983 * |
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |