FR3053551A1

FR3053551A1 - Demodulation et decodage optimise des signaux rds

Info

Publication number: FR3053551A1
Application number: FR1658964A
Authority: FR
Inventors: Cyrille Potereau
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-01-05

Abstract

Procédé de démodulation et décodage des signaux RDS dans un système autoradio (10) comprenant un cœur numérique avec un bloc de démodulation et décodage RDS (1), le procédé comprenant les étapes de : a) collecter, à la périodicité de la bande de base, une différence de phase constatée entre le signal reçu et le signal correspondant au bit précédent, b) transformer chaque différence de phase collectée en une valeur de métrique de niveau de probabilité, c) stocker, dans une mémoire tampon circulaire à 104 positions (POSi), les valeurs de métrique, d) procéder à un calcul sur les 26 derniers échantillons de valeurs de métrique et comparer le résultat avec un syndrome caractéristique du bloc A des groupes RDS, e) en cas de résultat positif, procéder à la synchronisation du décodage des informations RDS

Description

Titulaire(s) : CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE Société par actions simplifiée, CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE.

£>4/ DEMODULATION ET DECODAGE OPTIMISE DES SIGNAUX RDS.

FR 3 053 551 - A1 (57) Procédé de démodulation et décodage des signaux RDS dans un système autoradio (10) comprenant un coeur numérique avec un bloc de démodulation et décodage RDS (1), le procédé comprenant les étapes de:

a) collecter, à la périodicité de la bande de base, une différence de phase constatée entre le signal reçu et le signal correspondant au bit précédent,

b) transformer chaque différence de phase collectée en une valeur de métrique de niveau de probabilité,

c) stocker, dans une mémoire tampon circulaire à 104 positions (POSi), les valeurs de métrique,

d) procéder à un calcul sur les 26 derniers échantillons de valeurs de métrique et comparer le résultat avec un syndrome caractéristique du bloc A des groupes RDS,

e) en cas de résultat positif, procéder à la synchronisation du décodage des informations RDS

Si |s_kBH|sJ|sTI|s_iÎ6|s_Î7| B

I +8° I	\| +183 \|\| -	1° Il +193° I	I +18 \|	Il +181	Il +95 \|	I 58 \|

I -0.98 \|	I 0.98 II -	1 II 0,94 I	I 0,89 \|	Il 1	Il I	I -θ.3⁷ I

La présente invention concerne les systèmes autoradio pour véhicule automobile, en particulier ceux configurés pour recevoir des canaux FM comportant des informations sous forme de données numériques au format RDS (abréviation anglaise de « Radio Data System ») encodées dans une sous porteuse à 57 kHz.

Dans la pratique, la sous porteuse à 57 kHz est le triple d'une fréquence de référence à 19 kHz, mais il s'avère que la précision constatée sur ces fréquences n'est pas optimale, notamment si on considère les différents émetteurs et les différents récepteurs censés coopérer les uns avec les autres.

De plus, la puissance consacrée aux signaux liés à la sous porteuse RDS à 57 kHz est relativement limitée, et par conséquent des lors que la qualité de réception n'est pas suffisante, la démodulation et le décodage des signaux transportés par la sous porteuse à 57 kHz peut s'avérer problématique.

Or, il est un besoin d'identifier rapidement dans les informations RDS l’identifiant de la station émettrice aussi appelée en anglais sous le terme « Program Identifier » (PI en abrégé), notamment pour autoriser un changement vers une fréquence alternative de cette même station.

Il existe donc un besoin d'identifier le plus rapidement possible l’identifiant de la station émettrice dans les informations RDS.

À cet effet, il est proposé ici un procédé de démodulation et décodage des signaux RDS dans un système autoradio pour véhicule comprenant un cœur numérique avec un bloc de démodulation et décodage RDS, une entrée de signaux numériques, un oscillateur à commande numérique, un mélangeur numérique mixant les signaux en entrée avec la sortie de l'oscillateur à commande numérique, un filtre passe bas pour récupérer des signaux RDS en bande de base, un bloc estimateur de déphasage en aval du filtre passe bas, le procédé comprenant les étapes :

b) transformer chaque différence de phase collectée en une valeur de métrique de niveau de probabilité d’avoir un bit à 0 ou à 1,

c) stocker, dans une mémoire tampon de type circulaire à 104 positions, lesdites valeurs de métrique, avec accumulation dès lors que plus de 104 valeurs sont stockées,

d) procéder à un calcul sur les 26 derniers échantillons de niveau de probabilité et comparer le résultat de ce calcul avec un syndrome caractéristique du bloc A des groupes RDS,

e) en cas de résultat positif, procéder à la synchronisation du décodage des informations RDS.

Grâce à ces dispositions, on peut reconnaître le bloc A même dans des conditions de réception dégradées, c'est-à-dire des déphasages qui s’écartent deO° ou 180°, parfois nettement. Autrement dit, on recomaît le bloc A au plus vite et on peut synchroniser au plus vite le décodage des informations RDS.

Ceci permet d'identifier rapidement une fréquence alternative pour la station en cours d'écoute dont les conditions d'écoute se dégradent, et l'assurance de basculer vers une bonne fréquence alternative.

Dans divers modes de réalisation du système selon l’invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l’une et/ou à l’autre des dispositions suivantes.

Selon une option particulière, à l’étape c), il faut comprendre par accumulation la moyenne pondérée des anciennes valeurs stockées dans une position considérée et de la nouvelle valeur à affecter dans cette position. L'accumulation par moyenne permet ainsi d'éliminer des valeurs aberrantes faisant suite à une interférence électrique ayant perturbé le signal reçu.

Selon une option particulière, la métrique de probabilité et choisie de telle façon que la valeur pour représenter la probabilité d'avoir un bit à 0 est complémentaire à zéro de la valeur pour représenter la probabilité d'avoir un bit à 1, de sorte que l'accumulation de valeurs aléatoires dans une position donne un résultat de moyenne nulle. Moyennant quoi, les positions correspondant à des données changeantes, notamment celles du bloc B, du bloc C et du bloc D, ont tendance, sur plusieurs tours de mémoire tampon circulaire, à contenir un résultat voisin de zéro.

Selon une option particulière, on extrait l'information de l’identifiant de la station émettrice dès la reconnaissance du syndrome du bloc A. Moyennant quoi, on peut remonter vers l'applicatif, immédiatement et le plus tôt possible, l’identifiant de la station d'une fréquence alternative scannée.

Selon une option particulière, si le syndrome du bloc A est identifié, on vérifie et/ou on confirme sur le bloc B en calculant le syndrome sur les 26 bits suivant le bloc A et en le comparant au syndrome attendu du bloc B. Ainsi, si le syndrome du bloc A a été obtenu par hasard sur des données quelconques, la découverte ou non du syndrome du bloc B permet de confirmer ou d'infirmer le syndrome du bloc A précédemment reçu.

Selon une option particulière, il est prévu un pointeur qui permet d'adresser cycliquement les 104 positions de la mémoire tampon circulaire. Cela forme un moyen sûr et pratique pour gérer le contenu des 104 positions.

Selon une option particulière, il est prévu une boucle de rétroaction à partir de l'estimateur de phase qui modifie la fréquence de mixage en fonction des écarts de phase constatés. Cette disposition permet de rendre encore plus robuste le procédé de démodulation et décodage car en effet on recale la fréquence de l’oscillateur à commande numérique au plus près de la porteuse à 57 kHz de l'émetteur.

On peut choisir que, pour le calcul de syndrome, on arrondit à la valeur 1 lorsque la position de la mémoire tampon contient une valeur comprise entre 0 et 1, on arrondit à la valeur 0 lorsque la position de la mémoire tampon contient une valeur comprise entre -1 et 0.

L'invention vise aussi un système autoradio tel que décrit ci-dessus, qui contient notamment une mémoire tampon circulaire à 104 positions. Optionnellement, il peut être prévu une boucle de rétroaction à partir de l'estimateur de phase qui modifie la fréquence de mixage en fonction des écarts de phase constatés.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés dans lesquels :

- La figure 1 illustre un schéma bloc de démodulation-décodage RDS,

- La figure 2 illustre des exemples de signaux transmis et reçus,

- La figure 3 illustre des placements de symboles reçus dans un diagramme de phase,

- La figure 4 illustre le contenu d’un groupe et des blocs RDS,

- La figure 5 illustre la collecte des différences de phase et la transformation en niveaux de probabilité,

- La figure 6 est une illustration de la recherche du syndrome bloc A.

Des modes de réalisation de l’invention sont décrits ci-après dans leur application non limitative. L’invention ne se limite pas, toutefois à cet exemple.

Un système d’autoradio pour véhicule comprend une entrée de signaux FM (cf. figure 1) reçus dans un démodulateur 9 d’entrée non décrit en détail ici car connu en soi. Le démodulateur 9 produit des signaux numériques en sortie repérés par l'appellation FM MPX. Les signaux FM MPX sont utilisés pour le canal audio comme connu en soi et donc non décrit en détail ici.

Les signaux FM MPX sont également utilisés pour décoder les signaux dit « RDS » véhiculés par la sous porteuse RDS à 57 kHz.

Comme illustré à la figure 1, on trouve, en aval de l’entrée de signaux numériques FM MPX, un bloc de démodulation-décodage RDS repéré 1 qui comprend un filtre passe bande 7, un oscillateur à commande numérique 2, un mélangeur numérique 3 mixant les signaux en entrée avec la sortie de l'oscillateur à commande numérique 2, et un filtre passe bas 4 pour récupérer les signaux RDS en bande de base.

De plus, le bloc de démodulation-décodage RDS 1 comprend un bloc estimateur de déphasage repéré 5 en aval du filtre passe bas 4.

En aval du bloc estimateur de déphasage 5 se trouve le bloc de décodage RDS 8 qui élabore des données binaires, en particulier des caractères alphanumériques à disposition d'un dispositif d'affichage non représenté aux figures et servant à afficher les informations décodées.

On trouve dans le document EN 62 106 les éléments essentiels concernant le contenu des données qui transitent par le canal RDS. En ce qui concerne l'application de la présente invention, on se réfère à la figure 4 qui illustre un groupe de données RDS, sachant que les groupes se succèdent les uns après les autres sans discontinuer et de manière synchrone.

Un groupe est constitué de quatre blocs, à savoir le bloc A, le bloc B, le bloc C et le bloc D.

Chaque bloc comprend 26 bits (cf figure 4), à savoir une première zone de 16 bits de données « DATA » et une zone dite « Checkword » en anglais de 10 bits qui sert à la détection d'erreurs.

Plus précisément, le principe est de procéder à un calcul appelé « calcul de syndrome » sur les 26 bits d'un bloc donné, grâce à un polynôme, comme indiqué au paragraphe 5.3. de la norme EN 62 106. En se référant à l'annexe B paragraphe B3, à chaque fois qu'un nouveau bit est reçu dans le bloc de décodage, on calcule le syndrome comme suit :

s = y H, dans laquelle y est la séquence binaire des 26 derniers bits reçus et H est une matrice de vérification à 10 colonnes et 26 lignes comme illustrée à la figure B.3. L'implémentation pratique est de préférence réalisée par un registre à décalage et des portes logiques comme illustrée à la figure B.4.

Pour chaque bloc, le « Checkword » contient un « offset » qui permet d'identifier unitairement chaque type de bloc considéré (A ou B ou C ou D).

En ce qui concerne le bloc A, l’« offset » est « 00 11 11 11 00 », et le syndrome attendu est « 11 11 01 10 00 ».

Cette identification, grâce à la connaissance et l'unicité des valeurs d'« offset », permet avantageusement de synchroniser la réception lorsque le syntoniseur se met à recevoir une nouvelle fréquence FM et qu'on reçoit les données à la volée sans savoir à quel endroit dans un groupe se situent les bits reçus.

Par ailleurs, il se trouve que le bloc A contient systématiquement comme donnée l’identifiant de la station émettrice, c'est-à-dire le « Program Identifer » PI.

Par conséquent, dès l'identification du syndrome du bloc A, on peut trouver l’identifiant de la station PI et le remonter vers l'applicatif du programme de plus haut niveau chargé de décider le cas échéant de basculer vers une fréquence alternative de meilleure qualité de réception.

Le signal RDS en bande de base repose sur un encodage BPSK (abréviation anglaise de « Binary Phase Shift Keying ») à savoir un déphasage sélectif de 180°.

En réalité, chaque bit est codé par une différence de phase entre un symbole et le symbole précédent.

Une différence de phase de 180° est représentatived'un bit reçu à la valeur 1.

Une différence de phase de 0° est représentative dlin bit reçu à la valeur 0.

Toutefois, en réalité, au niveau du démodulateur, les différences de phase ne sont jamais strictement 0° ou 180°. Quelques exempès de différences de phase constatées sont illustrés à la figure 3.

Avantageusement selon la présente invention, en réception, on collecte les différences de phase constatées, à savoir la différence de phase entre le signal en réception et le signal reçu pendant le bit antérieur.

Ceci est illustré à la figures, dans laquelle, selon l'exemple présenté, la première différence de phase vaut + 8°, la deuxième différence de phase vaut + 183°, la troisième différence de phase vaut -1 °, la quatrième différence de phase vaut + 193°, la cinquième différence de phase vaut + 18°, la sixième différence de phase vaut + 181 °, la septième différence de phase vaut + 95°, la huitième différence de phase vaut - 58°.

Avantageusement, on transforme ces mesures de différence de phase en niveaux de probabilité comme cela apparaît dans le bas de la figure 5. Plus précisément, on définit une « métrique » de niveau de probabilité.

On choisit une métrique de probabilité entre la valeur -1 et la valeur +1 ; par conséquent il ne s'agit pas d'une métrique de probabilité classique qui s'étend entre 0 et 1. On utilise une métrique particulière dont l'intérêt sera vu plus loin.

Une différence de phase faible ou nulle sera transformée en une valeur proche de -1 ou égale à -1. A l’inverse, une différence de phase de 180° sera transformée en valeur de probabilité égale à 1. Pour les valeurs intermédiaires, on trouvera par conséquent des valeurs de métrique intermédiaires entre -1 et +1.

Lorsque le signal ne subit pas de perturbations et est de bonne qualité, les différences de phase sont très proches de 0° et 180°.

En revanche, lorsque le signal est perturbé, il est possible de constater que la différence de phase présente des valeurs de métrique qui s'éloignent de ces deux valeurs idéales de plusieurs degrés voire plusieurs dizaines de degrés. Ainsi sur l'exemple, la septième valeur s'établit à 95° et la huitième valeur s'établit à -58°. La septième valeur est transformée en niveau probabilité de 0,02 et la huitième valeur en niveau probabilité de -0,37.

On stocke les valeurs de niveaux de probabilité dans une mémoire tampon circulaire BUF à 104 positions, comme illustré à la figure 6, les valeurs étant enregistrées sous forme de réel codé sur 8 bits ou 6 bits par exemple.

Lorsque l'on dépasse 104 acquisitions, le pointeur P de la mémoire tampon circulaire revient à sa position initiale et repasse sur des emplacements déjà affectés des valeurs antérieures, et les nouvelles valeurs s'ajoutent aux anciennes, plus précisément, la nouvelle valeur vient s'accumuler avec les précédentes au moyen de coefficients de pondération (moyenne pondérée). On peut choisir différents coefficients pour donner plus de poids à la nouvelle valeur, ou plus de poids à la moyenne précédemment stockée.

Aussi, à chaque fois que l'on vient ajouter une valeur dans la position pointée par le pointeur P, on procède à un calcul de syndrome sur les 26 positions précédentes, et en comparant le résultat avec les valeurs d’« offset » des blocs, notamment avec la valeur d’« offset » caractéristique du bloc A.

Dans le cas d'un signal électromagnétique de bonne qualité et non perturbé, les positions POSi seront chargées avec des valeurs proches de -1 et +1, et le calcul du syndrome (après arrondi décrit plus loin le cas échéant) permettra de repérer directement la première occurrence du bloc A, au plus tard au moment où le pointeur se sera déplacé de 104 pas.

Mais, dans des cas particuliers où le signal reçu n'est pas de bonne qualité, et que les différences de phase présentent une dispersion importante, le premier calcul de syndrome correspondant à la position du bloc A peut donner un résultat différent du résultat attendu ; toutefois, au deuxième tour de remplissage de la mémoire tampon, les nouvelles valeurs viennent modérer les valeurs précédemment enregistrées et les erreurs ponctuelles vont être atténuées, et ce d'autant plus que le nombre de tours de remplissage s'accroît. C'est ce que l'on appelle le processus d'accumulation.

Par ailleurs, il faut remarquer que sur les positions correspondants aux zones DATA des blocs B, C et D, en raison du fait que les données changent d'un groupe à l'autre, l'effet d'accumulation donne un nombre similaire de -1 et +1 ce qui en moyenne donne une valeur nulle.

Partant de là, pour les positions correspondant au bloc A, il y a un effet d'émergence progressif du fait que les autres blocs ont tendance à s'effacer avec l'accumulation.

Même dans des conditions de réception bruitée, les erreurs sont mitigées par le processus d'accumulation sur les positions de la mémoire tampon circulaire, et le syndrome du bloc A apparaît, et ce même si chaque bloc A comporte une ou plusieurs erreurs.

L'application de recherche de stations, lorsqu'elle scanne les différentes fréquences comportant un signal, peut très rapidement obtenir l'identifiant de la station pour savoir s'il s'agit d'une fréquence alternative valable pour remplacer le cas échéant la station en cours d'écoute dont la qualité de réception baisse.

Comme illustré à la Figure 6, un premier calcul de syndrome est effectué en se basant sur les valeurs contenues dans les positions entre POS1 et POS26. Ensuite, dès que la position POS27 a été chargée/modifiée grâce à une nouvelle valeur juste collectée, un deuxième calcul de syndrome est effectué en se basant sur les valeurs contenues dans les positions entre POS2 et POS27. Et ainsi de suite, un troisième calcul de syndrome est effectué en se basant sur les valeurs contenues dans les positions entre POS3 et POS28, puis un quatrième calcul de syndrome est effectué en se basant sur les valeurs contenues dans les positions entre POS4 et POS29 et ainsi de suite.

Avantageusement, pour passer des valeurs de métrique de probabilité s'étendant entre les valeurs -1 du plus haut calcul de syndrome tel que prévu par la norme RDS, on peut appliquer la logique suivante. On arrondit à la valeur 1 lorsque la position POSi de la mémoire tampon contient une valeur comprise entre 0 et 1, on arrondit à la valeur 0 lorsque la position de la mémoire tampon contient une valeur comprise entre -1 et 0.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de démodulation et décodage des signaux RDS dans un système autoradio pour véhicule comprenant un cœur numérique avec un bloc de démodulation et décodage RDS(1), une entrée de signaux numériques (FM MPX), un oscillateur à commande numérique (2), un mélangeur numérique (3) mixant les signaux en entrée avec la sortie de l'oscillateur à commande numérique (2), un filtre passe bas (4) pour récupérer des signaux RDS en bande de base, un bloc estimateur de déphasage (5) en aval du filtre passe bas (4), le procédé comprenant les étapes de :

a) collecter, à la périodicité de la bande de base, une différence de phase constatée entre le signal reçu et le signal correspondant au bit précédent,

b) transformer chaque différence de phase collectée en une valeur de métrique de niveau de probabilité d’avoir un bit à 0 ou à 1,

c) stocker, dans une mémoire tampon (BUF) de type circulaire à 104 positions (POSi), lesdites valeurs de métrique, avec accumulation dès lors que plus de 104 valeurs sont stockées,

d) procéder à un calcul sur les 26 derniers échantillons de valeurs de métrique et comparer le résultat de ce calcul avec un syndrome caractéristique du bloc A des groupes RDS,

e) en cas de résultat positif, procéder à la synchronisation du décodage des informations RDS.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape c), on entend par accumulation la moyenne pondérée des anciennes valeurs stockées dans une position considérée et de la nouvelle valeur à affecter dans cette position.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la métrique de probabilité et choisie de telle façon que la valeur pour représenter la probabilité d'avoir un bit à 0 est complémentaire à zéro de la valeur pour représenter la probabilité d'avoir un bit à 1, de sorte que l'accumulation de valeurs aléatoires dans une position donne un résultat de moyenne nulle.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel dès la reconnaissance du syndrome bloc A, on extrait l'information relative à l’identifiant de la station émettrice (PI).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel si le syndrome du bloc A est identifié, on vérifie et/ou on confirme sur le bloc B en calculant le syndrome sur les 26 bits suivant le bloc A et en le comparant au syndrome attendu du bloc B.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel il est prévu un pointeur (P) qui permet d'adresser cycliquement les 104 positions de la mémoire tampon (BUF) circulaire.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel il est prévu une boucle de rétroaction (51) à partir de l'estimateur de phase (5) qui modifie la fréquence de mixage en fonction des écarts de phase constatés.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel, à l’étape d), pour le calcul de syndrome, on arrondit à la valeur 1 lorsque la position de la mémoire tampon (BUF) contient une valeur comprise entre 0 et 1, on arrondit à la valeur 0 lorsque la position de la mémoire tampon (BUF) contient une valeur comprise entre -1 et 0.
9. Système autoradio pour véhicule comprenant un cœur numérique avec un bloc de démodulation-décodage RDS(1) des signaux RDS, une entrée de signaux numériques (FM MPX), un oscillateur à commande numérique (2), un mélangeur numérique (3) mixant les signaux en entrée avec la sortie de l'oscillateur à commande numérique (2), un filtre passe bas (4) pour récupérer des signaux RDS en bande de base, un bloc estimateur de déphasage (5) en aval du filtre passe bas, une mémoire tampon (BUF) de type circulaire à 104 positions (POSi), le bloc de démodulationdécodage RDS (1) étant configuré pour :

a) collecter, à la périodicité de la bande de base, une différence de phase constatée entre le signal reçu et le signal correspondant au bit précédent,

b) transformer chaque différence de phase collectée en une valeur de métrique de niveau de probabilité d’avoir un bit à 0 ou à 1,

c) stocker, dans la mémoire tampon circulaire à 104 positions (POSi), lesdites valeurs de métrique, avec accumulation dès lors que plus de 104 valeurs sont stockées,

d) procéder à un calcul sur les 26 derniers échantillons de valeurs de métrique et comparer le résultat de ce calcul avec un syndrome caractéristique du bloc A des groupes RDS,

e) en cas de résultat positif, procéder à la synchronisation du décodage des informations RDS.
10. Système autoradio selon la revendication 9, dans lequel il est prévu une boucle de rétroaction (51) à partir de l'estimateur de phase (5) qui modifie la fréquence de mixage en fonction des écarts de phase constatés.

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