FR2624678A1

FR2624678A1 - Procede et circuit de regeneration de donnees serialisees transmises en bande de base avec codage a deux niveaux

Info

Publication number: FR2624678A1
Application number: FR8717375A
Authority: FR
Inventors: Pascal Floch; Christian Paul Alain Gerard
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion; Etat Francais
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion; Etat Francais
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-06-16
Anticipated expiration: 2007-12-09
Also published as: FR2624678B1

Abstract

Dans le procédé de l'invention, les signaux à régénérer subissent une amplification à grand gain, une remise à niveau et une intégration avec une constante de temps prédéterminée, puis ils subissent une comparaison de tension avec un seuil et, enfin, un échantillonnage à une fréquence élevée par rapport à la fréquence d'horloge H du signal. Les échantillons positifs sont comptés dans un compteur qui est déclenché par chaque premier échantillon positif et remis à zéro après chaque échantillon nul. Chaque mot binaire lu dans le compteur comporte un bit de poids fort " O " quand sa valeur est inférieure à un seuil numérique prédéterminé et un bit de poids fort " 1 " quand il dépasse ladite valeur prédéterminée. Chaque mot binaire comportant un bit " O " est converti en une tension analogique servant de seuil pour la comparaison de tension. La fréquence d'échantillonnage est beaucoup plus grande que la fréquence d'horloge H du signal et, de préférence, asservie à cette dernière. Des circuits sont prévus pour mettre en oeuvre le procédé de régénération.

Description

La présente invention concerne un procédé et un circuit de régénération de données sérialisées transmises en bande de base avec codage à deux niveaux du type NRZ ou biphase.

En ce qui concerne la transmission des données en bande de base et les codages à deux niveaux, on pourra se reporter aux ouvrages suivants:
- "Téléinformatique - Transport et traitement de l'information
dans les réseaux et systèmes téléinformatiques" par C. Macchi
et J-F. Guilbert, 1979, pages 64-69,
- "Réseaux et Télématique" par C. Pujolle, D. Seret, D. Dromard
et E. Horlait, 1985, pages 13-18.

Les données ainsi transmises en bande de base à deux niveaux peuvent être entachées d'erreurs si le facteur de forme du code reçu n'est pas correct. Les principales causes de dégradation du facteur de forme sont l'insuffisance et/ou l'irrégularité de la bande passante du canal de transmission. Ces défauts provoquent une intégration des transitions ou des oscillations au voisinage des changements d'états, ce qui peut nuire au fonctionnement du circuit de décodage du récepteur.

Il est donc nécessaire, avant d'interpréter les donnéesreçues, de régénérer le facteur de forme des codes par calibration. Cela est vrai d'une manière générale, mais prend une acuité particulière quand la fréquence d'horloge des données transmises est variable.

L'émission de données à fréquence d'horloge variable se rencontre dans les magnétophones et les magnétoscopes. A cet égard, on pourra se reporter & l'article de la revue technique "Revue de 1'U.E.R. - Cahier technique", n0 137, février 1973, pages 4-13, intitulé "Code temporel de commande normalisé pour les enregistrements magnétiques de télévision à 625 lignes-50 trames/s".

Dans cet article est défini un mot de code temporel à 80 chiffres binaires qui est enregistré sur la piste d'ordres des bandes magnétiques de magnétoscopes et dont la principale information est le temps exprimé en heures, minutes, secondes et en nombre d'images de télévision. A chaque image est associé un tel mot de code temporel.

Pendant le défilement d'une bande magnétique, la succession des mots de code temporel est lue par la tête de lecture associée à la piste d'ordres. Cette tête de lecture est reliée à un récepteur qui régénère les signaux reçus et les transmet éventuellement à un ordinateur qui traite les signaux régénérés. L'ordinateur peut alors positionner la bande avec précision, soit en vue d'un montage, soit en vue d'une diffusion automatisée, par exemple. En pratique, la chaîne de circuits allant de la tête de lecture å l'ordinateur doit pouvoir fonctionner quel que soit le sens de défilement de la bande et quelle que soit sa vitesse de défilement, normale ou rapide.On retiendra que le débit de transmission des données lues par la tête de lecture associée à la piste d'ordres de la bande est faible en cas de lecture normale de la bande, ou beaucoup plus élevé en cas d'avance ou de retour rapide de la bande.

Dans le mot de code enregistré sur la piste audio d'un magnétoscope, le signal se trouve altéré à cause de la largeur finie de la bande passante des étages de sortie de la tête de lecture. Le facteur de forme du code reçu devient incorrect. Il en résulte que le signal audio est inexploitable par un lecteur de code temporel du type FOR
A. Il est donc nécessaire de le régénérer.

Un objet de la présente invention consiste à prévoir un procédé de régénération capable de recevoir les signaux reçus de la tête de lecture associée à la piste d'ordres portant les mots de code temporel et de les transformer en signaux de tension ayant retrouvé leur facteur de forme initial.

Suivant une caractéristique de l'invention, les signaux de tension subissent une amplification à grand gain, puis une remise à niveau, puis une intégration avec une constante de temps prédéterminée, ils subissent ensuite une comparaison de tension avec un seuil et, enfin, un échantillonnage à une fréquence élevée par rapport à îa fréquence d'horloge du signal, les échantillons positifs étant comptés dans un compteur qui est déclenché par chaque premier échantillon positif et remis à zéro après chaque échantillon nul, chaque mot binaire lu dans le compteur comportant un bit de poids fort "O" quand sa valeur est- inférieure à un seuil numérique prédéterminé et un bit de poids fort "1" quand il dépasse ladite valeur prédéterminée, chaque mot binaire comportant un bit "o" étant converti en une tension analogique servant de seuil pour la comparaison de tension.

Suivant une autre caractéristique, la fréquence d'échantillonnage est beaucoup plus grande que la fréquence d'horloge du signal.

Suivant une autre caractéristique, la fréquence d'échantillonnage est asservie à la fréquence horloge du signal.

Un autre objet de l'invention consiste à prévoir les moyens pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention.

Suivant une autre caractéristique, il est prévu un circuit de régénération de données sérialisées transmises en bande de base avec codage à deux niveaux, qui comprend, en série, un circuit de calibrage, un circuit intégrateur et un comparateur de tension délivrant les données régénérées, dont une entrée reçoit les données et dont l'autre entrée est reliée à la sortie d'un circuit de calcul de seuil qui comprend une première porte ET dont la première entrée est reliée à la sortie du comparateur de tension et la seconde entrée à la sortie d'un générateur d'impulsions d'échantillonnage, la sortie de la première porte ET étant reliée à l'entrée d'un compteur binaire dont les sorties sont reliées aux entrées d'un registre tampon dont les sorties sont reliées aux entrées d'un convertisseur numériqueanalogique dont la sortie est reliée à la seconde entrée du comparateur de tension, l'entrée de validation d'écriture du registre tampon étant reliée à la sortie d'une seconde porte ET ayant une entrée inversée reliée à la sortie du comparateur de tension et une entrée directe reliée à la sortie d'une troisième porte ET dont une entrée inversée est reliée à la sortie de premier bit de poids fort du compteur binaire et la seconde entrée à la sortie du second bit de poids fort du compteur binaire, l'entrée de remise à zéro du compteur binaire étant reliée à un circuit monostable dont l'entrée est reliée à la sortie du comparateur de tension.

Suivant une autre caractéristique, le générateur d'impulsions d'échantillonnage est asservi à la fréquence horloge du signal de données.

Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, appara#tront plus clairement & la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels::
La Fig, 1 est un bloc-diagramme d'un circuit de régénération de données suivant l'invention,
la Fig. 2 est un diagramme temporel de l'horloge bit du signal,
la Fig. 3 est un digramme temporel d'un signal bi-phase idéal, tel qu'il est émis,
la Fig. 4 est un diagramme temporel d'un signal biphase reçu dans le circuit de régénération de la Fig. 1,
la Fig. 5 est un schéma du circuit de remise en forme utilisé dans le circuit de régénération,
la Fig. 6 est un diagramme temporel du signal bi-phase délivré par le circuit de remise en forme du circuit de régénération de la
Fig. 1,
la Fig. 7 est une diagramme temporel du signal régénéré,
la Fig. 8 est un schéma du circuit de calcul de seuil utilisé dans le-circuit de régénération,
la Fig. 9 est un diagramme temporel illustrant la fréquence d'echantillonnage utilisée dans le circuit de régénération,
la Fig. 10 est un diagramme temporel illustrant les comptes obtenus dans le compteur du circuit de calcul de seuil du circuit de régénération,
la Fig. 11 représente des comptes enregistrés dans le circuit de calcul de seuil, et
les Figs. 12a à 12d sont des diagrammes illustrant le rôle du seuil utilisé dans le comparateur du circuit de régénération.

Le circuit de régénération de données de la Fig. 1 comprend un circuit de remise en forme 1 à l'entrée duquel est appliqué le signal biphase reçu, c'est- & dire les données en bande de base avec codage biphase transmises sur la ligne 2. La sortie du circuit de remise en forme 1 est reliée à la première entrée d'un comparateur de tension 3, constitué d'un amplificateur différentiel, à la seconde entrée duquel est appliquée une tension variable.

La sortie du comparateur 3 est reliée, d'une part, la sortie du circuit de régénération et, d'autre part, à l'entrée d'un circuit de calcul de seuil 4 dont la sortie est reliée à la seconde entrée du comparateur 3.

Comme le montre la Fig. 2, associée à la Fig. 1, dans un signal biphase, quelle que soit la valeur, "0" ou "1", du bit & coder, une transition, de haut en bas ou de bas en haut, est effectuée à chaque coup d'horloge H du signal biphase. Si le bit à coder est un "O", aucune autre transition n'est ajoutée. Si le bit à coder est "1", une transition supplémentaire intervient à la moitié de la période de l'horloge H.

Pour détecter un tel signal biphase, on utilise les critères suivants:
- un palier haut d'une demi-période correspond toujours à un
bit "1", et
- un palier haut ou bas d'une période correspond toujours à un
bit "0".

Comme le montre le diagramme temporel de la Fig. 4, le signal reçu de la ligne 2 a eu son facteur de forme altéré. C'est pourquoi ce signal est appliqué au circuit 5, Fig. 4, qui comprend, en série, un amplificateur à grand gain 5 et un circuit intégrateur 6. L'amplificateur 5 est un amplificateur opérationnel à gain élevé qui délivre des signaux rectangulaires dont les niveaux haut et bas sont fixes.

Le circuit intégrateur 6 est formé d'un circuit RC classique, la valeur du produit RC étant déterminée pour donner, à chaque transition, un temps fini de montée au niveau haut et un temps fini de descente au niveau bas. Le diagramme de la Fig. 6 montre la forme du signal de sortie du circuit intégrateur 6.

Le circuit de régénération de données de la Fig. 1 comprend encore un circuit de récupération d'horloge 7 dont l'entrée est reliée à la sortie du comparateur de tension 3 et dont la sortie est reliée à la première entrée d'un comparateur de phase 8. La sortie du comparateur de phase 8 est. reliée & l'entrée de commande d'un oscillateur commandé en tension 9 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un diviseur de fréquence 10 dont la sortie est reliée à la seconde entrée du comparateur de phase 8. La sortie de l'oscillateur 9 est reliée à une entrée correspondante du circuit de calcul de seuil 4.

La fréquence de fonctionnement de l'oscillateur 9 est égale à un multiple N de la fréquence d'horloge du signal, N étant relative ment grand. Dans l'exemple décrit, on a choisi N = 200. La suite des impulsions délivrées par l'oscillateur 9 est montrée à la Fig. 9.

Le circuit de calcul de seuil 4, Fig. 8, comprend une porte #T 11 dont la première entrée est reliée à la sortie du comparateur de tension 3, dont la seconde entrée est reliée à la sortie de l'oscillateur 9 et dont la sortie est reliée & l'entrée de signal d'un compteur binaire 12. Dans l'exemple de réalisation décrit, le compteur binaire 12 est un compteur à huit bits, donc capable de compter jusqu'à 255. Il a ses sorties parallèles reliées à un faisceau 13 de huit fils qui sont reliés aux entrées correspondantes d'un registre tampon 14. Les sorties du registre tampon 14 sont reliées aux entrées d'un convertisseur numérique-analogique 15.

La sortie du comparateur de tension 3 est encore reliée à l'entrée d'un circuit monostable 16 qui est déclenché par un passage du niveau haut au niveau bas et qui a une constante de temps de l'ordre d'une microseconde. La sortie du circuit monostable est reliée à l'entrée de remise à zéro du compteur binaire 12.

Dans le faisceau 13, le fil qui porte le premier bit de poids fort est aussi relié à une entrée inversée d'une porte ET 17 dont la seconde entrée, directe, est reliée au fil du faisceau 13 qui porte le second bit de poids fort. La sortie de la porte ET 17 est reliée à une entrée directe d'une porte ET 18 dont la seconde entrée, inversée, est reliée à la sortie du comparateur de tension 3. La sortie de la porte 18 est reliée à l'entrée de validation d'écriture du registre tampon 14. Quand la sortie de la porte 18 est au niveau haut, le registre tampon 14 est autorisé à enregistrer le mot de huit bits appliqué par le compteur 12 sur le faisceau 13.

Le fonctionnement du circuit de la Fig. 8 est donc le suivant.

Quand la porte ET 11 est ouverte par la sortie du comparateur 3 au niveau haut, les impulsions engendrées par l'oscillateur 9 sont comptées dans le compteur 12. La Fig. 7 montre le signal biphase régénéré délivré par le comparateur 3 et la Fig. 9 montre la suite d'impulsions délivrées par l'oscillateur 9. D'après ces deux diagrammes temporels, on en déduit les paquets d'impulsions successifs,
Fig. 10, délivrés par la porte 11.

On voit que les paquets d'impulsions correspondant à des signaux biphases de valeur binaire "0" sont environ deux fois plus grands que ceux qui correspondent à des signaux biphases de valeur "1". En supposant que le s#ignal biphase de la Fig. 3 ne subit pas d'altération et que la fréquence de l'oscillateur 9 est égale à 200 fois la fréquence d'horloge de signal H, Fig. 2, pour chaque signal biphase de valeur binaire "1", le paquet transmis par la porte lî comprendra 100 échantillons tandis dans le cas contraire, il sera de 200 ou de 0. Il en résulte que, comme l'illustre encore la Fig. 11, le bit de poids fort du contenu du compteur 12 sera un "0" pour un signal biphase égal à "1" et un "1" dans le cas contraire.

En pratique, comme on l'a déjà mentionné, le signal régénéré par le comparateur 3 est légèrement altéré, Fig. 7, et les paquets correspondants à des signaux biphases de valeur binaire "1" peuvent compter légèrement moins ou légèrement plus de 100 échantillons, mais n'atteignent pas 128 échantillons, si bien que les mots binaires successifs dans le compteur 12 seront de la forme O1XXXXXX pour des "1" et lXxXXXXX ou entièrement nul pour des "0". Au passage de "1" à "O" du signal de la Fig 7, la porte ET 17 ne peut donc être ouverte que quand un signal biphase de valeur binaire "1" a été reçu.

L'écriture dans le registre tampon 14 est alors effectuée.

Dans le cas d'un mot de la forme 1XXXXXXX, correspondant à un "O", la porte 17 reste fermée. De même dans le cas d'un mot de la forme OOXXXXXX, bien qu'il s'agisse de la réception d'un "1", le transfert n'est pas effectué du compteur 12 dans le registre tampon 14. On a ce cas quand le signal biphase "1" reçu est relativement étroit. On verra dans la suite que cela n'a pas d'importance.

On notera que la constante de temps du monostable 16 doit être choisie juste assez grande pour que la porte ET 18 puisse être ouverte avant que le compteur 12 ne soit remis à zéro.

Le mot présent à la sortie du registre tampon 14 est converti, dans le convertisseur numérique-analogique 15, en une tension continue qui est appliquée à la seconde entrée du comparateur de tension 3 où elle définit le seuil de comparaison. Il apparat que ce seuil dépend de la valeur du mot binaire enregistré dans le registre tampon 14. Les diagrammes des Figs. 12a à 12d permettent d'illustrer le rôle de ce seuil de comparaison variable.

A la Fig. 12a, on a représenté, à plus grande échelle qu'à la
Fig. 6, un signal biphase de valeur binaire "1" délivré par le circuit intégrateur 7. On rappelle que ce signal a des temps de montée et de descente finis. Par ailleurs, on a représenté trois seuils de comparaison de valeurs décroissantes U1, U2 et U3. En supposant que le seuil de comparaison appliqué à la seconde entrée du comparateur 3 est d'abord U1, il apparaît que le signal délivré par le comparateur correspond à celui qui est montré à la Fig. 12b dont la durée est tl. De même, au seuil de comparaison U2 correspond le signal de la Fig. 12c d'une durée t2, légèrement supérieure à tl.

Enfin, au seuil U3 correspond le signal de la Fig. 12d d'une durée t3, supérieure à t2. Si t2 est pratiquement égal à la demi-période de .1 'horloge de signal, le signal de la Fig. 12c donnera dans le compteur 12 un compte de valeur décimale à 100, qui sera transmis au convertisseur 15 qui ne modifiera sa tension continue de sortie. Si le seuil appliqué au comparateur est U1, le compteur 12 enregistrera une valeur décimale inférieure à 100 et le convertisseur 15 délivrera une tension continue légèrement inférieure à celle qu'elle délivrait avant. Il en résulte que le seuil de comparaison descendra au-dessous de U1. Si l'on considérait le seuil de comparaison U3, on verrait que la tension continue délivrée par le convertisseur 15 aurait tendance à monter.Il en résulte que la boucle comprenant le compteur 12, le registre tampon 14 et le convertisseur 15 constitue une boucle d'asservissement du seuil de comparaison. En pratique, on peut monter entre le convertisseur numérique-analogique et la seconde entrée du comparateur de tension, un filtre qui lisse les variations de la tension continue et réduit le gain de la boucle.

Comme on l'a mentionné plus haut, dans le cas d'un signal biphase "1" un peu trop étroit, le contenu du registre tampon 14 n'est pas modifié, il garde le contenu transféré lors du signal "1" précédent. En pratique, cela évite de faire chuter le seuil trop bas.

Réciproquement, si un signal biphase "1" est relativement long au point que le mot présent dans le compteur 12 est de la forme lXXXXXZX, il n'en est pas tenu compte dans le convertisseur. Le circuit de calcul limite donc, d'une manière inhérente, la plage de variation du seuil de comparaison.

Le procédé de régénération suivant l'invention s'applique évidemment au code biphase ou à des codes dérivés de ce dernier, mais également au code NRZ. Dans ce cas, les signaux isolés de valeur "1" permettent de commander les variations éventuelles du seuil.

Claims

REVENDICATIONS

1) Procédé de régénération de données sérialisées transmises en bande de base avec codage à deux niveaux caractérisé en ce que les signaux à régénérer (Fig. 4) subissent une amplification à grand gain, puis une remise à niveau, puis une intégration avec une constante de temps prédéterminée, ils subissent ensuite une comparaison de tension avec un seuil tU1, U2, U3) et, enfin, un échantillonnage à une fréquence élevée par rapport à la fréquence d'horloge (H) du signal, les échantillons positifs étant comptés dans un compteur (12) qui est déclenché par chaque premier échantillon positif et remis à zéro après chaque échantillon nul, chaque mot binaire lu dans le compteur comportant un bit de poids fort "0" quand sa valeur est inférieure à un seuil numérique prédéterminé et un bit de poids fort "1" quand il dépasse ladite valeur prédéterminée, chaque mot binaire comportant un bit "0" étant converti en une tension analogique servant de seuil pour la comparaison de tension.

2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'échantillonnage (Fig. 9) est beaucoup plus grande que la fréquence d'horloge (H) du signal.

3) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence d'échantillonnage (Fig. 9) est asservie à la fréquence horloge (H) du signal.

4) Circuit de régénération de données transmises en bande de base avec codage à deux niveaux mettant en oeuvre un procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que qu'il comprend, en série, un circuit de calibrage (5), un circuit intégrateur (6) et un comparateur de tension (3) délivrant les données régénérées, dont une entrée reçoit les données et dont l'autre entrée est reliée à la sortie d'un circuit de calcul de seuil (4) qui comprend une première porte ET (11) dont la première entrée est reliée à la sortie du comparateur de tension (3) et la seconde entrée à la sortie d'un générateur d'impulsions d'échantillonnage (9), la sortie de la première porte ET (11) étant reliée à l'entrée d'un compteur binaire (12) dont les sorties sont reliées aux entrées d'un registre tampon (14) dont les sorties sont reliées aux entrées d'un convertisseur numérique-analogique < 15) dont la sortie est reliée à la seconde entrée du comparateur de tension (3), l'entrée de validation d'écriture du registre tampon (14) étant reliée à la sortie d'une seconde porte ET (18) ayant une entrée inversée reliée à la sortie du comparateur de tension (3) et une entrée directe reliée à la sortie d'une troisième porte ET (17) dont une entrée inversée est reliée à la sortie du premier bit de poids fort du compteur binaire (12) et la seconde entrée à la sortie du second bit de poids fort du compteur binaire (12), l'entrée de remise à zéro du compteur binaire (12) étant reliée à un circuit monostable (16) dont l'entrée est reliée à la sortie du comparateur de tension (3).

5) Circuit suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions d'échantillonnage (9) est asservi à la fréquence horloge (H) du signal de données.