FR2698753A1

FR2698753A1 - Procédé pour la transmission numérique de signaux de télévision HDTV, EDTV et SDTV hiérarchisés.

Info

Publication number: FR2698753A1
Application number: FR9314321A
Authority: FR
Inventors: Fazel Dr Kahled; Ruf Michael
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1994-06-03
Anticipated expiration: 2013-11-30
Also published as: US5467132A; DE4240226C2; DE4240226A1; FR2698753B1

Abstract

Pour la transmission numérique de signaux de télévision HDTV, EDTV et SDTV hiérarchisés, du côté émission, après conversion analogique/numérique des signaux d'entrée d'image et de son et élimination de la redondance dans un codeur source, les éléments binaires des signaux sont protégés dans un codeur UEP selon leur importance. Ensuite, les signaux HDTV, EDTV et SDTV hiérarchisés sont soumis à un codage multiniveau et, après avoir été groupés en symboles, à une modulation multidéfinition et un multiplexage OFD, et transmis après conversion numérique/analogique. Du côté réception, les signaux transmis sont, après conversion analogique/numérique et démultiplexage OFD, démodulés dans un démodulateur multidéfinition (23), puis décodés dans un décodeur multiétage (24); après quoi, les données sont traitées dans un décodeur UEP (25) spécifique à chaque récepteur et un décodeur source (26) et soumis à une conversion numérique/analogique pour donner les signaux HDTV, EDTV et SDTV.

Description

Procédé pour la transmission numérique de signaux de télévisison HDTV,

EDTV et SDTV hiérarchisés

La présente invention concerne un procédé pour la trans-

mission numérique de signaux de télévision à haute défini- tion (HDTV) (de l'anglais "high-definition television"),

à définition étendue (EDTV) (de "extended-definition tele-

vision") et à définition normale (SDTV) (de "standard-defi-

nition television").

Pour la transmission de signaux de télévision numéri-

ques hiérarchisés, la modulation dite multidéfinition ou "multirésolution" est actuellement l'état de l'art (voir la communication de K M Uz, K Ramchandran et M Vetterli intitulée "Multiresolution source and channel coding for digital broadcast of HDTV" (Codage multidéfinition source et canal pour la diffusion numérique de la HDTV) présentée

au "Fourth International Workshop on HDTV and beyond" (Qua-

trième atelier international sur la HDTV et au-delà) tenu à Turin en septembre 1991, et l'article de T Cover intitulé "Broadcast Channel" (Canal de diffusion) paru dans "IEEE

Transactions on IT" (Comptes-rendus de IEEE sur la télévi-

sion internationale), IT-18, pages 2 à 14, janvier 1972).

Pour l'élimination des erreurs au cours de la transmission, on connait divers procédés de codage des canaux tels que

les codes à convolution et les codes à blocs, entre autres.

Dans le cas de la combinaison du codage du canal et de la modulation, on connaît la modulation codée en treillis (TCM,

de "treillis-coded modulation") (voir l'article de G Unger-

boeck intitulé "Channel Coding with Multilevel Phase Sig-

nals" = Codage des canaux avec des signaux de phase multi-

niveaux) paru dans IEEE Transactions on IT, Vol 1 T-28, pa-

ges 55 à 67, janvier 1982), la modulation à codage par blocs (BCM, de "block-coded modulation") (voir l'article de S I. 2 - Sayegh intitulé "A class of optimum block codes" paru dans IEEE Transactions on Communications, COM-34, pages 1043 à 1045, octobre 1986) et le codage multiniveau (voir l'article de A R Calderbank intitulé "Multilevel codes and multistage decoding" (Codage multiniveau et décodage multiétage) paru dans IEEE Transactions on Communications, COM-37, pages 222

à 229, mars 1989) Pour une transmission efficace par l'in-

termédiaire d'un canal limité en largeur de bande, on em-

ploie en outre le multiplexage par division de fréquence orthogonale (OFD, de "orthogonal frequency division") (Voir l'article de S B Weinstein et P M Ebert intitulé "Data

transmission by FDM using discrete Fourier transform" (Trans-

mission de données par multiplex à répartition dans le temps avec utilisation de la transformée discrète de Fourier) paru dans IEEE Transactions on Communications, COM-19, pages 628

à 634, octobre 1971).

Avec les moyens connus actuellement, la transmission

de signaux de télévision hiérarchisés numériques par un ca-

nal de 7 M Hz n'est pas possible si l'on veut satisfaire aux impératifs énumérés ci-après: (a) transmission avec un débit total de données extrêmement élevé par l'intermédiaire du canal dont on dispose;

(b) protection des données de différente importance con-

tre les erreurs de transmission en fonction de leur prio-

rité;

(c) emploi d'un procédé de modulation dans lequel les dif-

férents récepteurs peuvent extraire du flux de données émis les seules information qui leur sont nécessaires; (d) de plus, le procédé de transmission doit permettre une

complexité des récepteurs acceptable pour la qualité du si-

gnal de télévision reçu;

(e) en outre, le procédé doit être conçu pour que la "dis-

simulation d'erreurs" et le fonctionnement "en mode dégradé" soient réalisables dans toute la mesure du possible; 3 - (f) le procédé de transmission doit être conçu de telle mnière que la réception par un récepteur stationnaire, un récepteur portable et un récepteur mobile avec des canaux

de transmission différents respectifs soit possible.

Avec la modulation multidéfinition sans codage multi-

niveau, il est possible de réaliser une transmission hiérar-

chisée de signaux HDTV, EDTV et SDTV, mais seulement si l'on

dispose d'une largeur de bande beaucoup plus grande qu'ac-

tuellement pour la transmission De même, la transmission par les procédés connus TCM et BCM pourrait également être

réalisée, mais seulement au prix d'une très grande complexi-

té des récepteurs et en renonçant à la possibilité de fonc-

tionnement en mode dégradé.

Il existe différents moyens pour satisfaire aux impéra-

tifs énumérés aux points (a) à (g) Comme procédé de modu-

lation, il faut employer au moins un procédé de modulation d'amplitude en quadrature (QAM, de "quadrature amplitude

modulation") à 64 niveaux (QAM 64) En outre, il est néces-

saire d'employer un codage du canal pour qu'avec un rapport donné entre l'énergie des symboles et la puissance de bruit

unilatérale E S/No (de "energy of symbols/noise") et les ca-

ractéristiques du canal considéré, le signal puisse être

reçu avec la probabilité admissible d'erreurs sur des élé-

ments binaires, ou "binaires" ou "bits" Il a en outre été

proposé de transmettre les différents signaux de EDTV en mo-

dulation multidéfinition dans un signal commun Ce procédé permet, lui aussi, le fonctionnement en mode dégradé pour qu'en cas de détérioration des conditions de réception, au lieu d'une perte totale de

l'image, on ne subisse qu'une certaine diminution de la qua-

lité des images de télévision reçues.

L'invention a pour but, avec les procédés disponibles et leur combinaison, de créer un procédé de transmission numérique pour des signaux de télévision hiérarchisés tels 4 - que les signaux HDTV, EDTV ou SDTV de telle manière qu'à

partir d'un signal reçu composé des trois signaux de télé-

vision HDTV, EDTV et SDTV différents du point de vue quali-

tatif, le signal nécessaire dans chaque cas puisse être dé-

tecté. Dans ce but, on propose un procédé pour la transmission numérique de signaux de télévision à haute définition (HDTV), à définition étendue (EDTV) et à définition normale (SDTV) hiérarchisés, caractérisé en ce que:

du côté émission, après une conversion analogique/numéri-

que des signaux d'entrée d'image et de son et une élimina-

tion subséquente de la redondance dans un codeur source ( 11), les éléments binaires des signaux sont protégés en fonction

de leur importance dans un codeur à protection inégale con-

tre les erreurs, ou "codeur UEP", ( 12), et en ce que tous les signaux de télévision (HDTV, EDTV et SDTV) organisés hiérarchiquement dans le codeur source ( 11) et le codeur

UEP ( 12) disposé après celui-ci sont soumis à un codage mul-

tiniveau et, après avoir été groupés en symboles, à une mo-

dulation multidéfinition, puis à un multiplexage par répar-

tition de fréquence orthogonale, ou "multiplexage OFD", pour être transmis après une conversion numérique/analogique, et du côté réception, les signaux transmis sont, après une conversion inverse analogique/numérique et un multiplexage OFD inverse, démodulés à l'aide d'une protection de canal dans un démodulateur multidéfinition ( 23), puis sont décodés

dans un décodeur multiétage ( 24) selon les différents récep-

teurs (HDTV, EDTV, SDTV) de différentes complexités, après quoi les données sont traitées dans un décodeur UEP ( 25)

spécifique pour chaque récepteur et un décodeur source dis-

posé après celui-ci par une conversion numérique/analogique

pour donner respectivement les signaux HDTV, EDTV et SDTV.

-5 - D'autres caractéristiques avantageuses apparaîtront

à la lecture de la description de l'invention.

Pour résoudre le problème posé, dans le procédé selon l'invention pour la transmission numérique de signaux de télévision hiérarchisés, les procédés de codage multiniveau avec décodage multiétage, de modulation multidéfinition, et de multiplexage par répartition de fréquence orthogonale (OFD) sont combinés de manière optimale A l'aide du procédé selon l'invention, le signal de télévision hiérarchisé, qui

est composé de parties HDTV, EDTV et SDTV, peut, par l'in-

termédiaire d'un canal de transmission terrestre ou d'un canal de transmission par câble ou par satellite, être reçu dans différentes conditions de réception et avec différentes

complexités des récepteurs De plus, le procédé selon l'in-

vention se prête bien au fonctionnement en mode dégradé et

à la dissimulation d'erreurs.

L'invention est décrite en détail ci-après pour des modes de réalisation préférés en relation avec les dessins annexés, dans lesquels: la figure la est un schéma synoptique de l'élaboration de signaux hiérarchisés HDTV, EDTV et SDTV du côté émission; la figure lb est un schéma synoptique du traitement des signaux HDTV, EDTV et SDTV reçus du côté réception; 6- la figure 2 est une représentation schématique des taux

d'erreurs admissibles sur des binaires, ou "bits", pour dif-

férentes conditions de transmission;

la figure 3 a est une représentation schématique de la com-

position d'un signal HDTV/EDTV/SDTV hiérarchisé après un codeur source;

la figure 3 b est une représentation schématique d'une com-

position d'un signal HDTV/EDTV/SDTV hiérarchisé après un codeur UEP; la figure 4 a est une représentation schématique du codage multiniveau;

la figure 4 b est une représentation schématique du déco-

dage multiétage;

la figure 5 a est une représentation schématique des éche-

lons de code Ci d'un code multiniveau;

la figure 5 b est une représentation schématique d'une ré-

partition des parties SDTV/EDTV/HDTV en flux de binaires li;

la figure 6 a est une représentation schématique du parti-

tionnement en ensembles multidéfinition; et la figure 6 b est une représentation schématique de la mise en correspondance ("mapping") du partionnement en ensembles multidéfinition. Sur la figure la, l'élaboration des signaux HDTV, EDTV et SDTV du côté émission est représentée sous la forme d'un

schéma synoptique Un signal d'entrée analogique représen-

tant une image est soumis à une conversion analogique/numé-

rique, ou "numérisation", dans un convertisseur analogique/

numérique, ou convertisseur N/A ou CNA ou numériseur, 10.

Comme il s'agit là encore d'un débit de données plus grand que 1 gigabinaire, ou "gigabit", par seconde (Gb/s) et que l'on ne dispose que d'une largeur de bande B de canal de 7 M Hz entre deux canaux voisins, la redondance du signal 7- d'image est éliminée dans le codeur source 11 disposé après le numériseur, de telle manière que le débit nécessaire pour

transmettre le signal d'image, ou signal vidéo, soit d'en-

viron 20 mégabinaires, ou "mégabits", par seconde (Mb/s).

Il faut en outre transmettre des données sonores, ou données

audio, et des données supplémentaires avec un débit d'envi-

ron 500 kilobinaires, ou "kilobits", par seconde (kb/s) pour

chacun de ces deux types de données.

Un signal HDTV/EDTV/SDTV hiérarchisé se compose de bi-

naires de différentes importances, c'est-à-dire que des er-

reurs sur des binaires pendant la transmission provoquées par des perturbations du canal de transmission produisent

des effets différents dans l'image de télévision reconstrui-

te ultérieurement; ces effets vont de défauts qui se remar-

quent à peine à une disparition totale de l'image C'est pourquoi les binaires du signal sont protégés en conséquence

au moyen d'un code UEP (de "unequal error protection" = pro-

tection inégale contre les erreurs) dans un codeur UEP 12 (voir l'article intitulé "Transmission of images over bursty and random channels" (Transmission d'images par des canaux à salves et aléatoires) dans Signal Processing V: Theories

and Applications, pages 853 à 856, 1990) Pour cela, on a-

joute au signal une redondance d'environ 7 %, de sorte que le signal d'image hiérarchisé protégé nécessite maintenant

un débit de données de 21,6 Mb/s.

Dans une étape qui suit, les données doivent être trai-

tées pour la modulation multidéfinition et les différentes conditions de transmission Pour cela il faut obtenir les probabilités de taux d'erreurs sur des binaires BE Rij (de "bit error rate") indiqués sur la figure

2 pour un rapport E s/No donné, dans les conditions de trans-

mission indiquées sur la figure 2 Les probabilités admis-

8 - sibles de taux d'erreurs sur des binaires BER ij dans les conditions de transmission considérées sont obtenues par

un codage supplémentaire du canal au moyen de codes à convo-

lution à trous compatibles avec les taux (RCPC) ou de codes à blocs (Voir l'article de J Hagenauer intitulé "Rate- compatible punctured convolutional codes (RCPC codes) and

their applications" paru dans IEEE Transactions on Communi-

cations, vol COM-36, pages 389 à 400, avril 1988) C'est alors le cas le plus défavorable ("worst case") du code du

canal qui est déterminant.

A la sortie du codeur source 11, on obtient trois si-

gnaux de télévision hiérarchisés tels que les signaux HDTV, EDTV et SDTV L'image complète est alors formée, avant et

après le codeur UEP 12, comme cela est représenté schémati-

quement sur les figures 3 a et 3 b Le signal complet obtenu

à la sortie du codeur UEP est alors composé des parties sui-

vantes: une partie SDTV avec un débit de données de 6,8 Mb/s qui se compose de 5 Mb/s pour le signal d'image (SDTV), 0,25 mb/s pour la partie audio (SDTV), 0,25 Mb/s pour des données supplémentaires (SDTV), et 0,8 Mb/s pour le code UEP; la partie supplémentaire SDTV de 7 Mb/s pour le signal supplémentaire EDTV, 0,25 Mb/s pour la partie audio (EDTV), 0,25 Mb/s pour des données supplémentaires (EDTV), et 0,4 Mb/s pour le code UEP; et la partie supplémentaire HDTV avec 10 Mb/s pour le signal

supplémentaire HDTV, et 0,3 Mb/s pour le code UEP.

On obtient ainsi un débit total de données de 22,5 Mb/s

à la sortie du codeur UEP 12.

Les trois parties du signal sont ensuite protégées con-

tre les perturbations du canal au moyen d'un code RCPC dans le codeur multiniveau 13 disposé après le codeur UEP, ce qui crée une redondance de 30 %, et sont ensuite groupées en symboles de six binaires chacun et transmises au moyen d'une modulation multidéfinition 13 et d'un multiplexage

OFD (OFDM) 15 A ce signal sont ajoutées des suites de don-

nées supplémentaires, avec un débit d'environ 0,6 Mb/s, pour réaliser ultérieurement un multiplexage OFD inverse, la syn- chronisation et la détection cohérente des données codées au moyen du codeur multiniveau 13, de sorte que le signal

complet nécessite maintenant un débit d'environ 33 Mb/s.

Dans le multiplexage OFD, on part, par exemple pour

une durée des symboles Ts = 250 ps, d'un espacement des por-

teuses de 1/Ts, soit 1/250 1 S = 4 k Hz Cela donne, pour un intervalle de garde TG = 30 Us, un débit de données de 1/T = 1/Ts + TG = 1/280 Ps = 3,571 kilosymboles par seconde (ksymb/s) Si l'on part en outre, par exemple, d'une largeur de bande de canal utilisable B = 6,144 M Hz dans une trame

de canal de 7 M Hz, on peut y loger 0,75 x 211 = 1536 por-

teuses avec l'espacement de 4 k Hz entre porteuses Cela don-

ne un débit maximal de données transmissibles de 1536 x

3,571 ksymb/s = 5,49 Msymb/s et, si l'on utilise la modula-

tion QAM 64 pour la modulation multidéfinition, un débit de données transmissibles d'environ 33 Mb/s C'est ce débit qui est disponible pour transmettre avec cet agencement le

signal à émettre élaboré pour le multiplexage OFD (OFDM).

Les données ainsi traitées sont ensuite transmises par l'intermédiaire du canal disponible à largeur de bande B

= 7 M Hz après conversion numérique/analogique par un conver-

tisseur numérique/analogique 16 disposé en aval Ce canal peut être un canal terrestre ou un canal de transmission

par câble ou par satellite.

Comme on le voit sur le schéma synoptique de la figure

lb, du côté réception, après une conversion analogique/numé-

rique dans un convertisseur analogique/numérique 20 et un -

démultiplexage fréquentiel inverse (OFDM) 21, une démodu-

lation est effectuée à l'aide d'une protection de canal CSI (de "channel state information" = informations sur l'état du canal) Cela est réalisé avec différents récepteurs de différentes complexités selon le signal de télévision dé- siré Les flux partiels désirés sont reçus au moyen d'une détection cohérente et d'un décodage multiétage Les codes

RCPC utilisés pour ce traitement permettent en outre de four-

nir des informations de fiabilité à un décodeur UEP 25 dis-

posé en aval si l'on utilise un décodeur SOVA (de "soft-

output Viterbi algorithm")(voir la communication de J Hage-

nauer et P Haher intitulée "A Viterbi algorithm with soft-

decision outputs and its applications" (Algorithme de Viter-

bi avec décisions assouplies et ses applications) dans les comptes- rendus de la conférence GLOBECOM'89, tenue à Dallas, Texas, pages 47 1 1 à 47 1 7, novembre 1989) Un décodeur source 26 différent selon le récepteur (HDTV, EDTV, SDTV) reconstruit le signal de télévision avec la qualité d'image correspondante et, après une conversion numérique/analogique réalisée dans un convertisseur numérique/analogique 27, le

signal de télévision désiré est finalement disponible.

Pour cela, le récepteur employé effectue une détection

cohérente et le multiplexage OFD inverse (OFDM), évalue l'é-

tat du canal et donne la protection de canal (CSI) 22 à un démodulateur multidéfinition 23 et au décodeur multiétage 24 C'est ainsi que le récepteur relativement simple SDTV obtient les données qui lui sont destinées, le récepteur

un peu plus complexe EDTV obtient en outre la partie sup-

plémentaire EDTV, et le récepteur complexe HDTV reçoit les informations complètes du signal, et transmet les données correspondantes aux décodeur UEP 25 et décodeur de source

26 spécifiques.

L'idée de base consiste à protéger les symboles compo-

il - sés de 6 binaires à transmettre par modulation QAM 64 contre les perturbations du canal Grâce à l'utilisation du codage multiniveau du côté émission et à l'utilisation du décodage multiétage du côté réception, on peut employer des codes différents choisis de manière optimale au niveau des binai- res individuels des symboles Ces codes de canal sont soit des codes RCPC, soit des codes à blocs Selon l'invention,

après une conversion série/parallèle des trois flux de don-

nées de télévision, comme cela est représenté sur la figure 4 a, on choisit des codes RCPC pour les codes C 1 à C 6 car ils permettent de satisfaire aux impératifs d'utilisation

d'un seul décodeur de Viterbi ou SOVA, de fourniture d'in-

formations de fiabilité au décodeur UEP 25 et de dissimula-

tion d'erreurs Les flux de données b, avec = 1,, 6, sont transférés aux flux de binaires 1 i avec le code C. On a alors le schéma donné à titre d'exemple sur la figure a Le signal de télévision hiérarchisé est, après le codage multiniveau, réparti entre les flux de binaires 1 i de telle manière que le signal SDTV ne soit transmis qu'à l'intérieur des flux 11, 12, le signal EDTV à l'intérieur des flux 11 à 14, et le signal HDTV dans tous les flux de binaires, comme cela apparaît sur la représentation schématique de la figure b Un binaire de chacun des six flux partiels 1 i est groupé avec les cinq autres pour former un symbole, et un point

du signal dans l'espace multidéfinition créé par la modu-

lation multidéfinition QAM 64 lui est attribué.

Après la répartition des signaux de télévision hiérar-

chisés représentée sur la figure 5 b, il est encore possible de soumettre le signal partiel HDTV (et le signal partiel

EDTV) à un traitement de protection inégale contre les er-

reurs (traitement UEP) supplémentaire en répartissant le 12 - signal partiel entre les flux partiels il à 16 ou 11 à 14, respectivement, selon les impératifs imposés pour le taux

admissible d'erreurs sur des binaires.

Le but d'une modulation multidéfinition est d'adapter l'importance des moyens de détection nécessaires et, par

conséquent, la complexité du récepteur de télévision uti-

lisé, à la qualité d'image désirée, grâce à un partitionne-

ment approprié en ensembles S, avec i = 1,, 6 C'est pourquoi, selon l'invention, le partitionnement en ensembles à multidéfinition reproduit sur les figures 6 a et 6 b a été

choisi Sur les figures 6 a et 6 b, on voit que seule la dé-

tection jusqu'à la troisième partition en ensembles ( 52 et 53) est nécessaire pour effectuer la détection du signal SDTV, c'est-à-dire des flux de données 11 et 12 On obtient alors les deux flux partiels b 1 ' et b 2 ', et le récepteur

SDTV peut reconstruire le signal de télévision SDTV.

Pour le récepteur EDTV, la connaissance des flux de

données b ' à b ' est nécessaire C'est pourquoi cette dé-

i 4 tection doit être effectuée jusqu'à la cinquième partition en ensembles ( 52 à 55) Enfin, le récepteur HDTV obtient le signal complet par une détection effectuée jusqu'à la

septième partition en ensembles ( 52 à 57) et peut ainsi pro-

duire une image ayant toute la qualité HDTV.

Pour le décodage des flux partiels reçus, on effectue un décodage multiétage, comme cela est représenté sur la figure 4 b Un flux partiel 1 i" est reconverti en un flux

de données b ' au moyen d'un décodeur de Viterbi, un déco-

deur SOVA ou un décodeur à code à blocs Pour réaliser une détection améliorée pour les flux partiels 12 ", le flux de données b 1 ' est codé de nouveau avec le code C 1 pour que le flux partiel 1 < soit obtenu avec moins d'erreurs sur des binaires que le flux partiel 1 <', et ce flux partiel 13 -

1 < est utilisé comme suite initiale de données pour la dé-

tection dans la partition en ensembles 52 Cette façon de procéder est répétée pour les flux partiels suivants jusqu'à ce que le récepteur employé ait reçu les flux de données bi' désirés pour lui Ici également, on voit que le décodeur a une complexité décroissante En effet, le récepteur SDTV

n'a que deux flux partiels de binaires à décoder pour obte-

nir le signal de télévisison SDTV qui est contenu dans les flux de données b 1 ' et b 21 Le récepteur EDTV doit décoder quatre flux partiels de binaires pour obtenir les flux de données b 1 ' à b 4 ', et le récepteur HDTV doit décoder les

six flux partiels de binaires b 1 ' à b ' pour obtenir le si-

gnal de télévision HDTV complet Par conséquent, l'impor-

tance des moyens de décodage nécessaires des récepteurs s'é-

chelonne de la manière suivante: SDTV/EDTV/HDTV = 1/2/3.

On obtient donc la complexité étagée imposée des récepteurs

grâce à la modulation multidéfinition et au décodage multi-

étage, ainsi qu'au codage multiniveau.

Pour qu'il n'y ait pas de perte brusque de l'image en présence d'une détérioration des conditions de réception

pour la HDTV et la EDTV, l'invention permet le fonctionne-

ment "en mode dégradé" Par exemple, si le taux d'erreurs vidéo des données supplémentaires de HDTV dépasse la limite admissible dans le récepteur HDTV, ce qui correspond à une

perte de binaires, le récepteur HDTV peut passer à la qua-

lité EDTV Cette commutation est dans tous les cas beaucoup

moins gênante pour le spectateur qu'une perte de l'image.

Le passage de la qualité HDTV à la qualité EDTV est possible car les données EDTV (flux b 1 ' à b 4 ') sont en régle générale beaucoup moins perturbées que les données supplémentaires HDTV (flux b 51, b 6 '), qui sont très sensibles De la même manière, le fonctionnement en mode dégradé est possible dans 14 - le cas de réception difficile du signal EDTV, le récepteur passant de la qualité EDTV à la qualité SDTV car le taux d'erreurs sur des binaires des données SDTV (flux b 1 ', b 2 ") est plus faible que celui des données supplémentaires EDTV (flux b 3 ', b 4 '), qui sont moins protégées contre les erreurs

sur des binaires.

Une autre possibilité pour éviter que la qualité de l'image soit fortement dégradée par des erreurs en cours

de transmission est offerte par le procédé dit "de dissimu-

lation d'erreurs" Ce procédé est rendu possible par l'uti-

lisation d'informations de fiabilité sur les données (bi-

naires) reçues Si l'on emploie, par exemple, un décodeur SOVA au lieu du décodeur de Viterbi pour le décodage des

flux partiels 1 ', dans le cas d'une grande probabilité d'er-

reur, les binaires décodés de parties de l'image précédente

peuvent être utilisés pour l'image présente (très probable-

ment fortement perturbée) Cela conduit de nouveau à une image très améliorée par rapport à une image perturbée par

des erreurs sur des binaires car cela ne produit pas de zo-

nes fortement déformées, décalées ou noires.

Comme les caractéristiques de transmission dépendent étroitement de la qualité d'image désirée, le procédé doit

être adaptable de manière optimale à une combinaison de co-

dage multiniveau et de modulation multidéfinition Selon l'invention, les taux d'erreurs sur des binaires à escompter

pour les flux partiels b 1 à b 6 peuvent être adaptés aux con-

ditions de transmission Comme cela est représenté sur la figure 2, les codes C 1 et C 2 sont choisis en fonction de la probabilité admissible d'erreurs sur des binaires des flux de données b 1 et b 2 de telle manière que toutes les probabilités d'erreurs sur des binaires (SDTV, EDTV, HDTV)

soient obtenues dans toutes les conditions de réception pos-

*-15-

sibles Pour satisfaire à cet impératif, les données supplé-

mentaires EDTV des flux b 3 et b 4 doivent être protégées de telle manière qu'un taux d'erreurs sur des binaires (BER) inférieur à 10 8 soit assuré dans le cas d'une réception par un récepteur stationnaire, et un taux inférieur à 10-6

dans le cas d'une réception par un récepteur portable En-

fin, un taux d'erreurs sur des binaires inférieur à 10-6 doit être assuré pour les flux de données b 5 et b 6 dans le

cas de réception par un récepteur stationnaire Selon l'in-

vention, cette adaptation peut être réalisée de manière op-

timale, grâce à la combinaison du codage multiniveau et de la modulation multidéfinition, par le choix des paramètres

0 e et s 2 du procédé, c'est-à-dire des paramètres de multi-

définition reproduits sur la figure 6 b et des paramètres

de multiniveau C 1 à C 6.

Par conséquent, grâce au procédé selon l'invention, avec un rapport donné Es/No = 20 d B (EB/No = 15 d B), les

probabilités admissibles d'erreurs sur des binaires des si- gnaux partiels peuvent être obtenues dans toutes les condi-

tions de réception et le débit de transmission des données

par un canal de 7 M Hz peut être de 21 Mb/s De plus, le pro-

cédé selon l'invention permet d'adapter la complexité des récepteurs à la qualité d'image désirée En outre, grâce à la possibilité de fonctionnement en mode dégradé et à la

dissimulations d'erreurs, il est possible d'améliorer l'im-

pression visuelle en présence de mauvaises conditions de réception ou de perturbations du canal, de sorte que l'on peut s'opposer à une disparition brusque de l'image ou une

forte dégradation de la qualité de celle-ci Cela est vala-

ble tant pour une transmission par un canal terrestre que

par un canal en câble ou par satellite.

Le procédé selon l'invention est utilisable pour tout

type de transmission de données, c'est-à-dire pour des don-

_ 16 _

nées audio, vidéo ou autres organisées hiérarchiquement.

Grâce au procédé selon l'invention, les données hiérarchi-

sées peuvent être optimisées pour des conditions de trans-

mission et de réception quelconques au moyen du codage mul-

niveau et de la modulation multidéfinition combinés Par ailleurs, le procédé selon l'invention n'est pas limité à trois étages hiérarchiques de qualité L'utilisation d'un

autre nombre de symboles de la modulation QAM permet de li-

miter le procédé selon l'invention à deux échelons de hié-

rarchie ou de l'étendre à plus de trois échelons de hiérar-

chie. 17 -

Claims

Revendications

1 Procédé pour la transmission numérique de signaux de télévision à haute définition HDTV, à définition étendue EDTV et à définition normale SDTV hiérarchisés, caractérisé en ce que:

du côté émission, après une conversion analogique/numé-

rique des signaux d'entrée d'image et de son et une élimi-

nation subséquente de la redondance dans un codeur source ( 11), les éléments binaires des signaux sont protégés en

fonction de leur importance dans un codeur à protection iné-

gale contre les erreurs, ou "codeur UEP", ( 12), et en ce que les signaux de telévision (HDTV, EDTV et SDTV) organisés hiérarchiquement dans le codeur source ( 11) et le codeur

UEP ( 12) disposé après celui-ci sont soumis à un codage mul-

tiniveau et, après avoir été groupés en symboles, à une mo-

dulation multidéfinition, puis à un multiplexage par répar-

tition de fréquence orthogonale, ou "multiplexage OFD", pour être transmis après une conversion numérique/analogique, et du côté réception, les signaux transmis sont, après une conversion inverse analogique/numérique et un multiplexage

OFD inverse, ou "multiplexage OFDM", démodulés à l'aide d'u-

ne protection de canal dans un démodulateur multidéfinition ( 23), puis sont décodés dans un décodeur multi-étage ( 24)

selon les différents récepteurs (HDTV, EDTV, SDTV) de dif-

férentes complexités, après quoi les données sont traitées dans un décodeur UEP ( 25) spécifique pour chaque récepteur et un décodeur source ( 26) disposé après celui-ci, par une conversion numérique/analogique pour donner respectivement

les signaux HDTV, EDTV et SDTV.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 18 - les parties individuelles (HDTV, EDTV, SDTV) du signal sont protégées par un codage de canal différent pour chacune d'elles au moyen du codage multiniveau pour la transmission

dans différentes conditions de transmission et de réception.

3 Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé

en ce que les symboles sont formés par partitionnement en

ensembles dans l'espace du signal de la modulation multi-

définition.