WO1996028934A1 - High-rate tv signal data transmission - Google Patents

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WO1996028934A1
WO1996028934A1 PCT/FR1996/000308 FR9600308W WO9628934A1 WO 1996028934 A1 WO1996028934 A1 WO 1996028934A1 FR 9600308 W FR9600308 W FR 9600308W WO 9628934 A1 WO9628934 A1 WO 9628934A1
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François ASSROUR
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for transmitting digital data at high speed in any channel occupied by Analog Television signals. More generally, it relates to the simultaneous coexistence and in the same channel of additional signals of various natures with the signals of Analog Television programs. It is particularly useful for the compatible introduction of Digital Television
  • the NTSC, SECAM and PAL systems are different solutions for the compatible introduction of the color machine. They come from the old American black & biancai system with horizontal baying. Together, they constitute the VAT.
  • the image format is generally 4/3. i.e. 4 dimensions in width for 3 dimensions in height
  • These systems use residual sideband amplitude modulation (MABLR) to transmit the images in a channel from 6 to 8 MHz with a heel of 0.75 MHz or 1.25 MHz.
  • Analog VAT signals have too much frequency spectrum occupancy at a time when DTV techniques have made great progress and where high value-added radiocommunication services are short of frequencies
  • the SECAM iSEquentiei A Memory developed by Mr. H.
  • de France in particular in its standard L version in use in France, will be used in the following as an example of VAT to illustrate the invention.
  • It is a color television system with 625 lines per image in two interlacing frames and 25 images per second.
  • the width of the channel is 8 MHz
  • the sound in standard L is positioned at 6.5 MHz of the frequency of the image carrier.
  • the video occupies more than 6 MHz and the heel is 1.25 MHz.
  • bitrate reduction and modulation techniques have made enormous progress. This now makes it possible to transmit useful rates of up to 30 Mbits / s in a channel of 7 to 8 MHz, ie a useful spectral efficiency of around 4 bits / s / Hz.
  • Such a bitrate allows a high definition television program to be played, from 6 to 10 programs of a quality close to the VAT quality known as standard quality, or even up to 20 programs of consumer video quality, known as limited quality, or any combination requesting a total speed less than or equal to 30 Mbits / s
  • Source codings image processing and coding, multiplexing scrambling, bit rate reduction, etc.
  • MPEG standard series of the ISO in particular the MPEG 2 standard which applies to the distribution of images, sound and data services.
  • FIG. 1 gives a generic presentation of the source coder / decoder in the spirit of MPEG 2, connected to a channel coder / decoder and to a modulator / demodulator, in a transmission / reception situation.
  • the MPEG data stream is constituted in particular by the multiplexing of the digital data of one or more DTV programs themselves constituted by the multiplexing of the coded digital data of the different possible components of a program: video, sound and data.
  • the coder / decoder is governed by an externally controlled management and control system, i .e. by the operator / viewer The commands make it possible to develop the parameters on transmission such as the bit rates and on reception such as the program and the sound selected.
  • TVN the digital bit rate relating to a program gives an indication of the quality of the image or sound on reception. But this quality also depends on the content of the image and the size of the buffers used for transmission and reception to have a constant bit rate. It is thus possible to code a TVN program with 3 Mbits / s for an overall quality close to the standard uuaiite of NTSC. SECAM or PAL.
  • TVNQS a standard quality TVN program which assumes a net speed of 3 to 5 Mbits / s
  • TVNQL a limited quality program which assumes a net speed of 1.5 to 2 Mbits / s. however that the difference between qualities within the same class, is hardly noticeable by the average viewer
  • the modulations transform the digital data into complex radioelectric signals suitable for radio frequency transmission
  • modulation to be used for terrestrial broadcasting of TVN, a single-carrier type with several states of amplitude of pnase or frequency such as QAM and type multicarriers like OFDM-COFDM
  • QAM type multicarriers like OFDM-COFDM
  • the well-known single-carrier type MABLR modulation is used to transmit the analog VAT signals. It is applicable to the transmission of digital TVN signals and makes it possible to reuse the VAT equipment.
  • the N logical states of the signal correspond to N states of electrical level in baseband (which correspond to several gray levels of the video signal of the VAT)
  • the number N is chosen according to the flow to pass and the error rate accepted With 8 or 16 states we can pass a net flow at least 30 Mbits / s (for a gross speed of more than 40.5 Mbits / s) in a Dande of 8 MHz
  • This modulation is retained for the cable and it can be used for terrestrial in fixed reception under the same conditions that the VAT for transmitting and receiving antennas is higher and higher and sufficient transmitting power to combat disturbances, in particular echoes
  • This modulation is largely compatible with ex equipment istants for VAT
  • OFDM-COFDM Orthogonal Frequencies Division Multiple "Coded OFDM
  • DAB Digital Audio Broadcasting
  • NICAM digital stereo sound
  • the digital sound is transmitted using a subcarrier superimposed on the TVA signal and which is placed at 5.85 Mhz of the image frequency without mutual disturbance either with the image or with the analog sound which is only separated from it by 150 kHz in Great Britain and 650 kHz in France
  • the bit rate is average.
  • the method and the device according to the invention provide innovative solutions to these problems to easily introduce DTV, gradually, without service interruption, at low cost and in a manner compatible with Analog Television.
  • This compatibility means the cohabitation of the signals of the two technologies at the same time in the same channel without appreciable mutual disturbance, with the possibility of using common infrastructures and equipment, in particular at the viewer's.
  • the deleted lines and those which constitute black bands are as many time intervals available and usable for broadcasting other additional signals in particular carrying digital information.
  • the method consists in arranging and using frequentieite or temporal resources in the signal of a VAT program to transmit there without disturbance additional signals of various natures which can for example be digital and contain one or more DTV program
  • additional signals of various natures which can for example be digital and contain one or more DTV program
  • the use of spaces making them available consists in inserting additional signals into the transmission, by time or frequency multiplexing, and extracting them from the reception.
  • the VAT and TVN programs are thus transmitted at the same time and in the same channel, with the possibility during the transition period of spreading the costs and the constraints of introduction over several years D in a detailed way, the method consists in
  • the process consists in particular in using the high spectral efficiency of digital modulations for transmitting data at high bit rates.
  • the additional signals are the result of digital modulation by Seb of the data carrying programs digital after source coding and channel coding
  • the method according to the invention allows a gradual transition from all analog to all digital thanks to the last two points of the method.
  • Figure 1 shows an example of these black bands reducing the aspect ratio for a 4/3 screen to 16: 9.
  • the black bands occupy 25% of the screen and the video is absent from the TVA signal during the broadcasting of these bands.
  • the frequency band available during the broadcasting of the black bands is, depending on the presence or not of the NICAM subcarrier. from 5.5 to 5.2 Mhz in baseband video, and from 6.75 to 7.45 Mhz in radio frequency after the filtering of occupancy reduction in frequency of the image signal.
  • a horizontal black band occupying the width of the screen is produced by performing on the successive video lines which compose them at least one of the following operations:
  • Line deletion according to the penultimate method above is also used to reduce the vertical definition of the Image.
  • the last two methods result in a single black strip at the bottom of the screen when the frame return is done from bottom to top and vice versa.
  • a vertical black band is obtained by performing on each line of the Video Image at least one of the following operations:
  • the device according to the invention is a set of modules comprising, on remission, the means for providing space in the TVA signal, for developing additional signals, for example digital signals and for inserting them into the available spaces, and, reception, the means of extracting these signals and their decoding making it possible, for example, to deduce the one or more DTV programs which would thus be conveyed by the digital signals.
  • Figure 3 gives an overview of the device according to a general preferred embodiment. The digital data are inserted into the reduced content VAT signal by providing time or frequency spaces to then follow the rest of the transmission chain.
  • this system is particularly suited to the transition period where the VAT and TVN signals would coexist. As will be shown further on, it is equipped with the necessary means to operate in the absence of VAT signals and not to disturb it in the absence of digital signals,
  • Figure 4 shows a VAT chain and indicates the insertion / extraction points noted at remission / reception P1 to P4. They correspond to successive states of the signal conveying the image or the sound: P1 in baseband, P2 after / before modulation / demodulation by the intermediate frequency F1, P3 after / before transition to the frequency FE / FI and P4 after / before amplification / possible preamplification.
  • FIG. 5 shows the device according to a detailed preferred embodiment of the invention. It is made up of:
  • a synchronization module (2) on transmission receiving at its input the information from the previous station and comprising the means for synchronizing the rest of the device with the time spaces available in the Analog Television signals
  • a continuous-discontinuous digital bit rate adaptation memory (3) synchronized by the synchronization module, receiving at its constant bit rate input the digital data to be transmitted and comprising the means for supplying at its output this data with discontinuous bit rate: your data are the result of the source and channel coding of the information to be transmitted - a digital modulator (4) possibly also synchronized, receiving at its input the discontinuous digital bit rate and equipped with means for providing at its output the signals modulated by the digital data to constitute a digital signal with the same characteristics as the image signal at the insertion point
  • time multiplexer (5) synchronized by the synchronization module, equipped with means for inserting the signals at the output of the digital modulator into the time spaces available in the Analog Television signals being in the video baseband state or at the insertion point.
  • module (6) for detecting temporal spaces containing digital signals and which comprises the means for deducing and outputting the information on the locations over time of these spaces in the signals of any Analog Television channel received as input
  • a synchronization module (7) at reception receiving at its input information from the previous station and comprising the means for synchronizing the rest of the device with the spaces containing the digital signals
  • a time demultiplexer (8) synchronized by the synchronization module and fitted with means for extracting and supplying at its output the digital signals of the time spaces contained in the signals processed by the reception channel of the Analog Television and being in the state baseband video after amplitude or radio frequency demodulation after reception, the sideband being reduced or complete
  • a digital demodulator possibly also synchronized receiving as input the signals supplied by the demultiplexer and providing means for demodulating them and providing a discontinuous digital data rate at its output
  • discontinuous-continuous digital bit rate adaptation memory (10) synchronized by the synchronization module, receiving the bit-rate data as input and equipped with means for outputting a constant bit rate of data
  • the insertion / extraction at the emission / reception of the signals in output / input of the. digital modulator / demodulator is carried out at any point in the technical chain in the VAT transmitter / receiver or in the airspace when the signals are transmitted / received using specialized transmitters / receivers
  • the data lines start at the first whole line of the screen for the upper black band, and end at the last whole line of the screen
  • the data lines are produced by maintaining the video signal at deletion They represent 188.7 ⁇ s every second (there are 25 images / s), or 18.87% of the broadcasting time
  • the rates offered are 4J 5 respectively. 4.68.
  • Transmission is discontinuous at the rate of the data lines and frames.
  • the channel coding has an efficiency of 80%.
  • the average gross speed is 5.78 Mbits / s and the instant gross speed is 27 5 Mbits / s
  • the rate adaptation memory (3) / (10) is of FIFO type.
  • the image appearing on the screen is composed of 575 lines, the period of writing / reading the longest corresponds to the lines of the screen which separate the two packets of 37 lines per frame
  • Their number is 213 and the memory capacity is therefore 37,275 kbytes (27.4 bits / s)
  • the station (1) performs the following operations
  • the synchronization module (2) is controlled by the station (1) for generating in the event of Dresence of data lines, two forms of impulse for synchronization of the multiplexer (5) and the buffer memory (3)
  • the detection module (6) detects on reception the presence or not of line synchronization tops and of the digital train in the first half-line of the image and controls the synchronization module (7) This generates identical pulses to that above for synchronization with the demultiplexer (8) and the buffer memory (10).
  • the muitipiexeur / ⁇ emultiplexeur (5) / (8) and the buffer memory (3) / (10) are thus controlled by the synchronization module (2) / (7) using the pulses for
  • the device according to the invention is equipped with the means to be. then service if only the Analog Television signal occupies the operating channel when the digital signals and the Analog Television signals are transmitted at the same time in the Analog Television channel
  • the digital modulator / demodulator (4) / (9) receives / provides data at a gross speed of 27 5 Mbits / s.
  • the modulation used is digital modulation with 8 amplitude states and b signal resulting in a dynamic range between the level suppression and the black level which represents 5% of the dynamic range of the VAT signal, ie 7.14% of the dynamic range of the video signal Under these conditions, the power of the digital signals is 22 9 dB lower but the digital signals But these The latter are more resistant to disturbance than analog signals, as shown in the above-mentioned demonstrations for the same service quality.
  • the power required in digital is 15 to 30 dB lower.
  • the multiplexer / demultiplexer (5) / (8) is received by the pulses of the synchronization module (2) / (7) to pass the signals of modules in 1400-bit packets at the output / input of the digital modulator / demodulator (4) / (9) by data line.
  • the device additionally comprises a decoder corresponding to the applications carried by the data at the output of the demodulator to decode them and make them available at the output
  • FIG. 6 shows the reception part and indicates the source decoding included in a set of demodulation, decoding and signal switching. This set consists of
  • a source decoder (13) receiving as input the bit rate supplied by the decoder (1 1) and making available in output in video and audio form of Analog Television and Digital Television programs as well as the data accompanying the latter's programs
  • the peri-television means (14) for connecting the signal switching and program selection by the viewer and for returning to the receiver the chosen program of Naked Digital Television Television

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Abstract

A method and a device for transmitting data over an analog television channel, and particularly for compatibly introducing digital television, as well as promoting the development of the 16/9 picture aspect ratio. The method comprises providing time resources in analog television signals, inserting additional signals therein and retrieving and decoding them when the signals are received. For this purpose, the 4/3 aspect ratio may be reduced to the 16/9 aspect ratio using black bands consisting of video-free lines that free over 5.5-7.45 MHz during the band broadcast time. The method uses the high spectral efficiency of digital modulations to transmit rates of 4.6-6.3 Mbits/s which are sufficient to transmit, alongside the analog programme, one or more digital television programmes with rates varying from 1.5 to 4.5 Mbits/s, depending on quality. A smooth transition to fully digital television may thus be achieved.

Description

TRANSMISSION DE DONNEES A HAUT DEBIT DANS LES SIGNAUX TV  HIGH-SPEED DATA TRANSMISSION IN TV SIGNALS
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour transmettre des données numériques à haut débit dans tout canal occupé par des signaux de Télévision Analogique. Plus généralement, elle se rapporte à la cohabitation simultanée et dans ie même canal de signaux additionnels de diverses natures avec les signaux de programmes de Télévision Analogique. Elle est particulièrement utile à l'introduction compatible de la Télévision Numérique The present invention relates to a method and a device for transmitting digital data at high speed in any channel occupied by Analog Television signals. More generally, it relates to the simultaneous coexistence and in the same channel of additional signals of various natures with the signals of Analog Television programs. It is particularly useful for the compatible introduction of Digital Television
Dans ce qui suit, nous utiliserons ie terme TVN pour désigner la Télévision Numérique et le terme TVA pour désigner la Télévision Analogique. La TVA couvre les systèmes de télévision noir & blanc et couieur actuellement en exploitation dans le monde.  In what follows, we will use the term TVN to designate Digital Television and the term TVA to designate Analog Television. VAT covers the black & white and color television systems currently in operation worldwide.
Les informations utilisées dans ce document proviennent de diverses sources de vulgarisation de la TVN, du livre intitulé "Cours fondamental de télévision" de M P.. Besson. Editions Radio, et du rapport intitulé "Les nouvelles techniques de télévision" date d'août 1993 produit par M X. Gouyou-Beauchamps pour les Ministres de l'industrie, des postes et télécommunications et du commerce extérieur, et de la communication.  The information used in this document comes from various popularization sources of TVN, from the book entitled "Basic Course in Television" by Mr. P. Besson. Editions Radio, and of the report entitled "New television techniques" dated August 1993 produced by Mr. X. Gouyou-Beauchamps for the Ministers of Industry, Post and Telecommunications and Foreign Trade, and Communication.
D'autres informations sont issues de publications et brevets publiés dans le domaine du traitement et réduction de débit de l'image en codage de source, du codage de canal et de modulation pour la transmission de signaux numériques. De nombreuses publications ont été faites dans le domaine notamment par le CCETT (Centre Commun d'Etude de Télédiffusion et Télécommunications, Rennes)  Other information comes from publications and patents published in the field of processing and reduction of bit rate of the image in source coding, channel coding and modulation for the transmission of digital signals. Many publications have been made in the field, notably by the CCETT (Center Commun d'Etude de Télédiffusion et Télécommunications, Rennes)
Pour éviter les lourdeurs et les repétitions du texte et des figures dues aux dualités entre les aspects émission et réception, nous adoptons la convention suivante : les mots placés avant et après ie signe / se rapportent respectivement aux aspects émission et réception. Dans les figures qui intègrent dans leurs illustrations les aspects émission et ies aspects réception. lire de gauche à droite pour les aspects émission et de droite à gauche pour les aspects réception. Sauf indication contraire, les autres cas sont valables pour les deux aspects.  To avoid the heaviness and repetition of the text and figures due to the dualities between the transmission and reception aspects, we adopt the following convention: the words placed before and after the sign / refer respectively to the transmission and reception aspects. In the figures which include in their illustrations the transmission and reception aspects. read from left to right for the transmission aspects and from right to left for the reception aspects. Unless otherwise indicated, the other cases are valid for both aspects.
Les systèmes NTSC, SECAM et PAL sont des solutions différentes pour l'introduction compatibles de la couieur. Ils sont issus du vieux système américain noir & bianc à baiayage horizontal. Ensemble, ils constituent la TVA Le format de fimage est en général de 4/3. c'est-à-dire 4 dimensions en largeur pour 3 dimensions en hauteur Ces systèmes utilisent la modulation d'amplitude à bande latérale résiduelle (MABLR) pour transmettre les images dans un canal de 6 a 8 MHz avec un talon de 0,75 MHz ou bien 1 ,25 Mhz. Les signaux analogiques de la TVA ont une trop grande occupation spectrale de fréquence à un moment ou les techniques de TVN ont fait beaucoup de progrès et où les services de radiocommunication à forte valeur ajoutée sont à court de fréquences Sans que cela limite le champ d'application de l'invention, le SECAM iSEquentiei A Mémoire, mis au point par M H. de France), notamment dans sa version norme L en usage en France, sera utilisé dans ce qui suit comme exemple de TVA pour illustrer l'invention. C'est un système de télévision couleur à 625 lignes par image en deux trames d'entrelacement et 25 images par seconde. La largeur du canal est de 8 MHz, le son en norme L est positionne à 6.5 MHz de la fréquence de ia porteuse image. La vidéo occupe plus de 6 MHz et le talon est de 1 ,25 MHz. The NTSC, SECAM and PAL systems are different solutions for the compatible introduction of the color machine. They come from the old American black & biancai system with horizontal baying. Together, they constitute the VAT. The image format is generally 4/3. i.e. 4 dimensions in width for 3 dimensions in height These systems use residual sideband amplitude modulation (MABLR) to transmit the images in a channel from 6 to 8 MHz with a heel of 0.75 MHz or 1.25 MHz. Analog VAT signals have too much frequency spectrum occupancy at a time when DTV techniques have made great progress and where high value-added radiocommunication services are short of frequencies Without limiting the scope of the invention, the SECAM iSEquentiei A Memory (developed by Mr. H. de France), in particular in its standard L version in use in France, will be used in the following as an example of VAT to illustrate the invention. It is a color television system with 625 lines per image in two interlacing frames and 25 images per second. The width of the channel is 8 MHz, the sound in standard L is positioned at 6.5 MHz of the frequency of the image carrier. The video occupies more than 6 MHz and the heel is 1.25 MHz.
En TVN ies techniques numériques de traitement de l'image, de réduction de débit et de modulation ont fait d'énormes progrès. Ce qui permet aujourd'hui de transmettre dans un canal de 7 a 8 MHz des débits utiles allant jusqu'à 30 Mbits/s soit une efficacité spectrale utile d'environ 4 bits/s/Hz. Un tel débit permet de passer un programme de télévision haute définition, de 6 à 10 programmes d'une qualité proche de la qualité TVA dite qualité standard, ou bien jusqu à 20 programmes de qualité magnétoscope grand public, dite qualité limitée, ou toute combinaison demandant au total un débit inférieur ou égal à 30 Mbits/s  In DTV digital image processing, bitrate reduction and modulation techniques have made enormous progress. This now makes it possible to transmit useful rates of up to 30 Mbits / s in a channel of 7 to 8 MHz, ie a useful spectral efficiency of around 4 bits / s / Hz. Such a bitrate allows a high definition television program to be played, from 6 to 10 programs of a quality close to the VAT quality known as standard quality, or even up to 20 programs of consumer video quality, known as limited quality, or any combination requesting a total speed less than or equal to 30 Mbits / s
Les codages de source (traitement et codage de l'image, embrouillage multiplexage, réduction de débit...) ont fait l'objet d'étude et de normalisations internationales, ii s'agit notamment de la série de norme MPEG de l'ISO en particulier la norme MPEG 2 qui s'applique à la distribution des images, du son eî des services de données.  Source codings (image processing and coding, multiplexing scrambling, bit rate reduction, etc.) have been the subject of international studies and standardizations, in particular the MPEG standard series of the ISO in particular the MPEG 2 standard which applies to the distribution of images, sound and data services.
C'est une norme générique qui ne définit que les méthodes utilisées et laisse iiore aux utilisateurs le choix des paramètres. Dans ces conditions, un même décodeur peut interpréter des flux numériques codés de différents débits correspondants à des applications et à des services de natures différentes. Pour ia TVN. ies débits possibles, aux diverses entrées et en sortie de codage de sources sont à l'intérieur de la fourchette 1 ,5-30 Mbits/s.  It is a generic standard which only defines the methods used and leaves the choice of parameters to users. Under these conditions, the same decoder can interpret digital streams coded at different bit rates corresponding to different applications and services. For ia TVN. The possible bit rates, at the various input and output coding sources are within the range 1, 5-30 Mbits / s.
La figure 1 donne une présentation générique du codeur/décodeur de source dans l'esprit de MPEG 2, relié à un codeur/décodeur de canal et à un modulateur/démodulateur, dans une situation d'émission/réception. Elle montre que ie flût de données MPEG est constitué notamment par le multiplexage des données numériques d'un ou plusieurs programmes de TVN eux même constitués par le multiplexage des données numériques codées des différentes composantes possibles d'un programme: vidéo, son et données. Elle montre également que ie codeur/décodeur est régi par un système de gestion et de contrôle commandé par l'extérieur, i .e. par l'opérateur/téléspectateur Les commandes permettent d'élaborer les paramètres à l'émission tel que ies débits et a la réception tel que le programme et le son choisis.  FIG. 1 gives a generic presentation of the source coder / decoder in the spirit of MPEG 2, connected to a channel coder / decoder and to a modulator / demodulator, in a transmission / reception situation. It shows that the MPEG data stream is constituted in particular by the multiplexing of the digital data of one or more DTV programs themselves constituted by the multiplexing of the coded digital data of the different possible components of a program: video, sound and data. It also shows that the coder / decoder is governed by an externally controlled management and control system, i .e. by the operator / viewer The commands make it possible to develop the parameters on transmission such as the bit rates and on reception such as the program and the sound selected.
En TVN. ie débit numérique relatif à un programme donne une indication sur ia qualité de l'image ou du son à la réception. Mais cette qualité dépend aussi du contenu de l'image et de la taille des buffers utilisés à l'émission et à la réception pour disposer d'un débit constant. On peut ainsi coder un programme de TVN avec 3 Mbits/s pour une qualité globale proche de la uuaiite standard du NTSC. SECAM ou PAL. Nous désignerons dans ce qui suit par TVNQS un programme de TVN de qualité standard qui suppose un débit net de 3 a 5 Mbits/s et par TVNQL un programme de qualité limitée qui suppose un débit net de 1 ,5 a 2 Mbits/s Remarquons cependant que la différence entre qualités a l'intérieur d'une même classe, est peu perceptible par le téléspectateur moyen In TVN. the digital bit rate relating to a program gives an indication of the quality of the image or sound on reception. But this quality also depends on the content of the image and the size of the buffers used for transmission and reception to have a constant bit rate. It is thus possible to code a TVN program with 3 Mbits / s for an overall quality close to the standard uuaiite of NTSC. SECAM or PAL. In what follows, we will designate by TVNQS a standard quality TVN program which assumes a net speed of 3 to 5 Mbits / s and by TVNQL a limited quality program which assumes a net speed of 1.5 to 2 Mbits / s. however that the difference between qualities within the same class, is hardly noticeable by the average viewer
Les trois supports de transmission que sont ies stellites le câbie et le hertzien terrestre, sont envisages pour la TVN Aucune norme de codage de canal (protection contre les erreurs de transmission) ni de modulation ne sont aujourd'hui fixées pour le terrestre Les principaux acteurs de normalisation ont décide, pour des raisons particulières de régler la questior d'abord pour le satellite puis pour le câble et en dernier pour le terrestre Cependant, la nature de chaque support laisse prévoir les types de modulation a retenir ou bien a éliminer Nous nous intéressons ici a la diffusion hertzienne terrestre ou les canaux sont rares ce qui n'est pas te cas ou câble et du satellite.  The three transmission media that are the stellites the cable and the terrestrial hertzian, are envisaged for the TVN No standard of coding of channel (protection against the errors of transmission) nor of modulation are today fixed for the terrestrial The principal actors of standardization have decided, for particular reasons to set the questior first for the satellite then for the cable and lastly for the terrestrial However, the nature of each support lets predict the types of modulation to be retained or else to be eliminated. here we are interested in terrestrial hertzian broadcasting where channels are rare which is not the case for you and cable and satellite.
Les modulations iransforment les données numériques en signaux radioelectriques complexes adaptes a la transmission radiofrequence II y a au moins deux types de modulation a retenir pour la diffusion terrestre de la TVN type monoporteuse a plusieurs états d ampiitude de pnase ou de fréquence comme la QAM et type multiporteuses comme l'OFDM-COFDM Elles sont présentées dans ce qui suit.  The modulations transform the digital data into complex radioelectric signals suitable for radio frequency transmission There are at least two types of modulation to be used for terrestrial broadcasting of TVN, a single-carrier type with several states of amplitude of pnase or frequency such as QAM and type multicarriers like OFDM-COFDM They are presented in the following.
Associées a des codes correcteurs d'erreurs elles donnent des bilans de transmission très satisfaisants Les informations numériques ainsi transmises résistent mieux que les informations analogiques aux perturbations dues au canal nertzien terrestre En effet, des démonstrations a l'occasion des divers salons sur la télévision du futur ont montre que ta puissance d'émission de la TVN est, selon le type de modulation et de protectiun de 15 a 30 dB plus faible qu'en TVA pour des qualités comparables a la réception  Associated with error correcting codes, they give very satisfactory transmission results. The digital information thus transmitted resists better than analog information the disturbances due to the terrestrial terrestrial channel. Indeed, demonstrations at the time of the various shows on television of the future have shown that the transmission power of the DTV is, depending on the type of modulation and protection, from 15 to 30 dB lower than in VAT for qualities comparable to reception
La modulation MABLR de type monoporteuse bien connue est utihsee pour transmettre les signaux analogiques de la TVA Elle est applicable a transmission de signaux numériques de la TVN et permet de réutiliser les eαuipements de ta TVA Les N d'états logiques du signal correspondent N états de niveau électrique en bande de base (qui correspondent a plusieurs niveaux αe gris du signal video de la TVA ) Le nombre N est choisi en fonction du débit a passer et du taux d'erreur accepte Avec 8 ou 16 états on peut passer un débit net d'au moins 30 Mbits/s (pour un débit brut de plus de 40,5 Mbits/s) dans une Dande de 8 MHz Cette modulation est retenue pour le cable et elle est utilisable pour le terrestre en réception fixe dans les mêmes conditions que la TVA antennes démission et de leception ies pius hautet- possible et puissance démission suffisante pour lutter contre les perturbations notamment les échos Cette modulation est en grande partie compatible avec les équipements existants pour la TVA  The well-known single-carrier type MABLR modulation is used to transmit the analog VAT signals. It is applicable to the transmission of digital TVN signals and makes it possible to reuse the VAT equipment. The N logical states of the signal correspond to N states of electrical level in baseband (which correspond to several gray levels of the video signal of the VAT) The number N is chosen according to the flow to pass and the error rate accepted With 8 or 16 states we can pass a net flow at least 30 Mbits / s (for a gross speed of more than 40.5 Mbits / s) in a Dande of 8 MHz This modulation is retained for the cable and it can be used for terrestrial in fixed reception under the same conditions that the VAT for transmitting and receiving antennas is higher and higher and sufficient transmitting power to combat disturbances, in particular echoes This modulation is largely compatible with ex equipment istants for VAT
La modulation multifiequence connue sous les noms OFDM-COFDM (Orthogonal Frequencies Division Multiple" Coded OFDM) est décrite dans divers publications et brevets Elle revient a repartir le débit numérique sur un ensemble de sous porteuses modulées C 'est a priori la plus adapte a la diffusion terrestre, en particulier à la réception mobile, à cause de sa résistance aux évanouissements. Elle est utilisée en radiodiffusion numérique du son. le DAB (Digital Audio Broadcasting). qui vise des récepteurs mobiies. Son efficacité spectrale dépend de la modulation des sous-porteuses et reste comparable à celle de la MABLR. soit 30 Mbits/s net pour 64 états par sous-porteuse. Elle nécessite cependant des équipements spécifiques proches de ceux utilisés pour le DAB qui sont encore à l'état de prototype. The multi-frequency modulation known as OFDM-COFDM (Orthogonal Frequencies Division Multiple "Coded OFDM) is described in various publications and patents. It amounts to distributing the digital bit rate over a set of modulated subcarriers. It is a priori the most suitable for terrestrial broadcasting, in particular at mobile reception, because of its resistance to fainting. It is used in digital sound broadcasting. DAB (Digital Audio Broadcasting). which targets mobile receptors. Its spectral efficiency depends on the modulation of the subcarriers and remains comparable to that of the MABLR. or 30 Mbits / s net for 64 states per subcarrier. However, it requires specific equipment close to that used for DAB which is still in the prototype state.
La diffusion de données à haut débit en particulier pour la TVN comporte donc de nombreux avantages. Les solutions envisagées jusqu'ici pour introduire la TVN proposent d'utiliser pleinement des canaux identiques à ceux de la TVA Cela ne pose pas de problème pour les supports satellite et câble, mais pour le hertzien terrestre. Considérant que la compatibilité avec la TVA n'est pas possible, elles se heurtent à la rareté des fréquences et visent souvent les canaux dits tabous, qui sont les canaux adjacents aux canaux de la TVA normalement interdits et des canaux de la TVA des zones de couverture voisines De telles solutions nécessitent des équipements et des infrastructures très coûteux pour garantir la qualité des signaux. Ils retardent ainsi considérablement l'avènement du numérique en terrestre.  There are many advantages to broadcasting broadband data, especially for DTV. The solutions envisaged so far to introduce the TVN propose to use fully identical channels to those of the VAT This does not pose a problem for the satellite and cable supports, but for the terrestrial hertzian. Considering that compatibility with VAT is not possible, they come up against the scarcity of frequencies and often target so-called taboo channels, which are the channels adjacent to the normally prohibited VAT channels and VAT channels of the zones of neighboring coverage Such solutions require very expensive equipment and infrastructure to guarantee the quality of the signals. They thus considerably delay the advent of digital terrestrial.
On connaît déjà des systèmes de transmission de données utilisant ies lignes de télévision. Mais ils se contentent des lignes TV pour transmettre des informations techniques et pour fournir des services particuliers de données comme le télétexte. La série de spécifications DIDON 1. 2 et 3 de l'UER (Union Européenne des Radiodiffuseurs. Genève) décrit un tel système. Elle tient piace de norme en Europe. On y apprend que la modulation utilise deux états seulement pour une efficacité spectrale de 1 bit/s/Hz et que la capacité brute a une iigne est de 40 octets, soit 320 bits. Ces données sont insérées dans une partie des lignes invisibles. Les débits sont faible  Data transmission systems using television lines are already known. But they are content with TV lines to transmit technical information and to provide specific data services such as teletext. The DIDON 1.2 and 3 specification series from the EBU (European Union of Broadcasters. Geneva) describes such a system. It is standard in Europe. We learn that the modulation uses two states only for a spectral efficiency of 1 bit / s / Hz and that the raw capacity at a line is 40 bytes, or 320 bits. These data are inserted in part of the invisible lines. The flows are low
On connaîi également la transmission de son numérique stéréo appelé NICAM. C'est une spécification d'origine britannique et qui tient place aujourd'hui d'une norme européenne. Le son numérique est transmis à i'aide d'une sous-porteuse surajoutée au signal de TVA et qui se place à 5,85 Mhz de la fréquence de l'image sans perturbation mutuelle ni avec l'image ni avec le son analogique qui n'en est séparé que de 150 kHz en Grande Bretagne et de 650 kHz en France Le débit est moyen.  We also know the transmission of digital stereo sound called NICAM. It is a specification of British origin and which today takes the place of a European standard. The digital sound is transmitted using a subcarrier superimposed on the TVA signal and which is placed at 5.85 Mhz of the image frequency without mutual disturbance either with the image or with the analog sound which is only separated from it by 150 kHz in Great Britain and 650 kHz in France The bit rate is average.
Le procède et le dispositif selon l'invention apportent des solutions innovatrices à ces problèmes pour introduire facilement la TVN, progressivement, sans interruption de service, à moindre coût et de façon compatible avec la Télévision Analogique Cette compatibilité signifie la cohabitation des signaux des deux technologies en même temps dans un même canal sans perturbation mutuelle sensible, avec la possibilité d'utiliser des infrastructures et des équipements communs notamment chez le téléspectateur.  The method and the device according to the invention provide innovative solutions to these problems to easily introduce DTV, gradually, without service interruption, at low cost and in a manner compatible with Analog Television. This compatibility means the cohabitation of the signals of the two technologies at the same time in the same channel without appreciable mutual disturbance, with the possibility of using common infrastructures and equipment, in particular at the viewer's.
Le procède découle des remarques suivantes:  The process follows from the following remarks:
- des programmes de télévision sont diffusés au format réduit par des bandes noires. - la perte d'une partie de l'image des programmes initialement au format 4/3 réduit par de telles bandes ou regardée en plein écran au format 16/9 (avec perte d'une partie de l'Image) ne perturbe pas de manière significative le contenue subjectif de ces programmes, - television programs are broadcast in reduced format with black bands. - the loss of part of the image of programs initially in 4/3 format reduced by such tapes or viewed in full screen in 16/9 format (with loss of part of the Image) does not disturb significantly the subjective content of these programs,
- la réduction de la définition verticale ou horizontale de l'image, ne perturbe pas de manière significative le contenue subjectif de ces programmes, c'est par exemple le cas du transcodage d'un système à 525 lignes vers un système à 625 lignes ou de la suppression d'une partie des lignes, une sur deux par exemple  - the reduction of the vertical or horizontal definition of the image, does not significantly disturb the subjective content of these programs, this is for example the case of transcoding from a 525 line system to a 625 line system or the deletion of part of the lines, one in two for example
Les lignes supprimées et celles qui constituent des bandes noires sont autant d'intervalies de temps disponibles et utilisables pour diffuser d'autres signaux additionnels en particulier véhiculant des informations numériques  The deleted lines and those which constitute black bands are as many time intervals available and usable for broadcasting other additional signals in particular carrying digital information.
Le procédé consiste à ménager et utiliser des ressources frequentieites ou temporelles dans le signal d'un programme de TVA pour y transmettre sans perturbation des signaux additionnels de natures diverses pouvant par exemple être numérique et contenir un ou plusieurs programme de TVN L'utilisation des espaces rendus disponibles consiste a y insérer à l'émission, par multiplexage temporels ou fréquentiels, ies signaux additionnels et de les en extraire à la réception. Dans le cas de signaux de TVN, les programmes de TVA et de TVN sont ainsi transmis en même temps et dans un même canal, avec la possibilité pendant la période de transition d'étaler les frais et les contraintes d'introduction sur plusieurs années D'une manière détaillée, le procédé consiste à  The method consists in arranging and using frequentieite or temporal resources in the signal of a VAT program to transmit there without disturbance additional signals of various natures which can for example be digital and contain one or more DTV program The use of spaces making them available consists in inserting additional signals into the transmission, by time or frequency multiplexing, and extracting them from the reception. In the case of TVN signals, the VAT and TVN programs are thus transmitted at the same time and in the same channel, with the possibility during the transition period of spreading the costs and the constraints of introduction over several years D in a detailed way, the method consists in
- ménager dans les signaux de l'Image de TVA des intervalles de temps sans perturber significativement le contenu subjectif du programme,  - create time intervals in the signals of the VAT Image without significantly disturbing the subjective content of the program,
- insérer à l'émission dans ces intervalles par muitipiexage temporel d'autres signaux additionnels  - insert at transmission in these intervals by temporal muitipiexage other additional signals
- extraire ses signaux additionnels a la réception par demultiplexage pout les exploiter.  - extract its additional signals at reception by demultiplexing to exploit them.
- assurer toutes les fonctionnalités d'émission et de réception des signaux additionnels quand seuls ces derniers occupent le canal  - provide all the functionalities for transmitting and receiving additional signals when only the latter occupy the channel
- assurer un fonctionnement normal de la Télévision Analogique quand seuls les signaux de celle-ci occupent le canal .  - ensure normal operation of the Analog Television when only the signals of this occupy the channel.
Cela n'exclut pas les lessources déjà disponibles dans le signal de TVA Les lignes invisibles et les intervalles entre les raies du spectre de fréquence du signal video sont autant de ressources déjà disponibles et utilisables Pour les signaux numériques, le procède consiste en particulier a utiliser la grande efficacité spectrale des modulations numériques pour transmettre des données à hauts débits.  This does not exclude the resources already available in the TVA signal. The invisible lines and the intervals between the lines of the frequency spectrum of the video signal are all resources already available and usable. For digital signals, the process consists in particular in using the high spectral efficiency of digital modulations for transmitting data at high bit rates.
Pour le cas de l'introduction de la TVN, les signaux additionnels sont le résultat d'une modulation numérique par Seb dυnnées véhiculant des programmes numériques après codage de source et codage de canal Le procédé selon l'invention permet une transition progressive du tout analogique au tout numérique grâce aux deux derniers points du procédé. In the case of the introduction of DTV, the additional signals are the result of digital modulation by Seb of the data carrying programs digital after source coding and channel coding The method according to the invention allows a gradual transition from all analog to all digital thanks to the last two points of the method.
Dans une forme préférentielle du procédé, pour ménager les intervalles de temps on utilise l'une au moins des méthodes suivantes.  In a preferred form of the method, to save the time intervals one uses at least one of the following methods.
- la réduction du format de l'Image en introduisant une à quatre bandes noires bordant l'image reçue, horizontalement ou verticalement  - reduction of the Image format by introducing one to four black bands bordering the received image, horizontally or vertically
- la réduction de la définition verticale de l'image  - reduction of the vertical definition of the image
La figure 1 montre un exempie de ces bandes noires réduisant au 16/9 le format de l'image pour un écran 4/3. Les bandes noires occupent 25% de l'écran et la vidéo est absente du signal de TVA pendant la diffusion de ces bandes.  Figure 1 shows an example of these black bands reducing the aspect ratio for a 4/3 screen to 16: 9. The black bands occupy 25% of the screen and the video is absent from the TVA signal during the broadcasting of these bands.
La bande de fréquence disponible pendant la diffusion des bandes noires est, selon la présence ou non de la sous-porteuse NICAM. de 5.5 a 5.2 Mhz en vidéo bande de base, et de 6,75 à 7,45 Mhz en radiofrequence après le filtrage de réduction d'occupation en fréquence du signal de l'image.  The frequency band available during the broadcasting of the black bands is, depending on the presence or not of the NICAM subcarrier. from 5.5 to 5.2 Mhz in baseband video, and from 6.75 to 7.45 Mhz in radio frequency after the filtering of occupancy reduction in frequency of the image signal.
Une bande noire horizontale occupant la largeur de l'écran est réalisée en effectuant sur les lignes vidéo successives qui les composent l'une au moins des opérations suivantes:  A horizontal black band occupying the width of the screen is produced by performing on the successive video lines which compose them at least one of the following operations:
- maintien du signal vidéo au niveau du noir ou au niveau de suppression - maintaining the video signal at black level or at suppression level
- suppression de ces lignes par réduction a zéro de leur durée utile en juxtaposant les tops de synchronisation qui les encadrent - deletion of these lines by reducing their useful life to zero by juxtaposing the synchronization tops that surround them
- suppression de tous les tops de synchronisation ligne qui précèdent chacune d'elles  - deletion of all line synchronization tops preceding each of them
- suppression de ces lignes en effectuant prématurément les retours de trames.  - deletion of these lines by prematurely returning frames.
La suppression de ligne seion l'avant dernière méthode ci-dessus sert également pour la réduction de la définition verticale de l'Image. Des deux dernières méthodes résultent une seule bandes noire, en bas de l'écran quand le retour de trame s'effectue de bas en haut et inversement.  Line deletion according to the penultimate method above is also used to reduce the vertical definition of the Image. The last two methods result in a single black strip at the bottom of the screen when the frame return is done from bottom to top and vice versa.
Une bande noire verticale est obtenue en effectuant sur chaque ligne de l'Image video l'une au moins des opérations suivantes:  A vertical black band is obtained by performing on each line of the Video Image at least one of the following operations:
- maintient du signai vidéo au niveau du noir ou de suppression pendant un intervalle de temps pour chaque lignes placée au début et/ou a la fin de ia ligne , ce qui donne une ou deux bandes noires verticales à gauche et/ou à droite de lécran TV - anticipation du top de synchronisation ligne d'un temps identique pour chaque ligne : ce qui donne une bande noire à droite si le balayage horizontal se termine à droite et inversement. - maintains video signal at black level or suppression for a time interval for each line placed at the beginning and / or at the end of the line, which gives one or two vertical black bands to the left and / or right of the tv screen - anticipation of the line synchronization top of an identical time for each line: which gives a black band on the right if the horizontal scan ends on the right and vice versa.
Le dispositif selon l'invention est un ensemble de modules comporte, à rémission, ies moyens de ménagement d'espaces dans le signal de TVA, d'élaboration des signaux additionnels par exemple numériques et de leur insertion dans les espaces disponibles, et, à la réception, ies moyens d'extraction de ces signaux et de leur décodage permettant de déduire par exemple le ou ies programmes de TVN qui seraient ainsi véhiculés par les signaux numériques. La figure 3 donne un aperçu du dispositif selon une forme préférentielle générale de réalisation. Les données numériques sont insérées dans ie signal de la TVA de contenu réduit par ménagement d'espaces temporels ou fréquentiels pour suivre ensuite ie reste de la chaîne d'émission. The device according to the invention is a set of modules comprising, on remission, the means for providing space in the TVA signal, for developing additional signals, for example digital signals and for inserting them into the available spaces, and, reception, the means of extracting these signals and their decoding making it possible, for example, to deduce the one or more DTV programs which would thus be conveyed by the digital signals. Figure 3 gives an overview of the device according to a general preferred embodiment. The digital data are inserted into the reduced content VAT signal by providing time or frequency spaces to then follow the rest of the transmission chain.
Pour la TVN, ce dispositif est particulièrement adapté à la période de transition ou cohabiteraient les signaux de la TVA et de la TVN. Comme il sera montré pius loin, il est équipé des moyens nécessaires pour fonctionner en l'absence des signaux de la TVA et pour ne pas perturber celle-ci en absence des signaux numériques, For TVN, this system is particularly suited to the transition period where the VAT and TVN signals would coexist. As will be shown further on, it is equipped with the necessary means to operate in the absence of VAT signals and not to disturb it in the absence of digital signals,
La figure 4 présente une chaîne de TVA et indique les points d'insertion/extraction notés à rémission/réception P1 à P4. Ils correspondent à des états successifs du signal véhiculant l'image ou le son: P1 en bande de base, P2 après/avant modulation/démodulation par la fréquence intermédiaire F1, P3 après/avant transition à la fréquence FE/FI et P4 après/avant ampiification/préamplification éventuelle.  Figure 4 shows a VAT chain and indicates the insertion / extraction points noted at remission / reception P1 to P4. They correspond to successive states of the signal conveying the image or the sound: P1 in baseband, P2 after / before modulation / demodulation by the intermediate frequency F1, P3 after / before transition to the frequency FE / FI and P4 after / before amplification / possible preamplification.
il est important de noter que le multiplexage/démultiplexage dans l'espace hertzien après/avant émission/réception n'est pas exclus. La figure 5 montre le dispositif seion une forme préférentieiie détaillée de réalisation de l'invention. Il est composé à l'émission de: it is important to note that the multiplexing / demultiplexing in the hertzian space after / before emission / reception is not excluded. FIG. 5 shows the device according to a detailed preferred embodiment of the invention. It is made up of:
- un poste ( 1 ) pour ménager des espaces temporels dans le signal vidéo de Télévision Analogique recevant en entrée les signaux vidéo et comportant ies moyens pour réduire le format de I'image par au moins une bande noire ou de réduire la résolution verticale de celle-ci et fournir en ses sorties des signaux vidéo contenant les espaces temporels et l'information sur ieurs emplacements dans le temps  a station (1) for providing time spaces in the Analog Television video signal receiving the video signals as input and comprising the means for reducing the format of the image by at least one black band or for reducing the vertical resolution of that and supply video signals containing time spaces and information on their locations in time at its outputs
- un module de synchronisation (2) à l'émission recevant en son entrée ies informations du poste précédent et comportant ies moyens pour synchroniser ie reste du dispositif sur les espaces temporels disponibles dans les signaux de Télévision Analogique  - a synchronization module (2) on transmission receiving at its input the information from the previous station and comprising the means for synchronizing the rest of the device with the time spaces available in the Analog Television signals
une mémoire d'adaptation de débit numérique continu-discontinu (3) synchronisée par le module de synchronisation, recevant en son entrée à débit constant ies données numériques à transmettre et comportant les moyens pour fournir en sa sortie ces données a débit discontinu : tes données numériques sont !e résultat du codage de source et de canal de l'information a transmettre - un modulateur numérique (4) éventuellement également synchronisé, recevant en son entrée le débit numérique discontinu et équipé des moyens pour fournir en sa sortie les signaux modulés par les données numériques pour constituer un signal numérique de mêmes caractéristiques que le signal de l'image au point d'insertion a continuous-discontinuous digital bit rate adaptation memory (3) synchronized by the synchronization module, receiving at its constant bit rate input the digital data to be transmitted and comprising the means for supplying at its output this data with discontinuous bit rate: your data are the result of the source and channel coding of the information to be transmitted - a digital modulator (4) possibly also synchronized, receiving at its input the discontinuous digital bit rate and equipped with means for providing at its output the signals modulated by the digital data to constitute a digital signal with the same characteristics as the image signal at the insertion point
- un multiplexeur temporel (5), synchronisé par ie module de synchronisation, équipé des moyens pour insérer les signaux en sortie du modulateur numérique dans les espaces temporels disponibles dans les signauλ de Télévision Analogique se trouvant en l'état de vidéo bande de base ou de radiofréquence au point d'insertion.  - a time multiplexer (5), synchronized by the synchronization module, equipped with means for inserting the signals at the output of the digital modulator into the time spaces available in the Analog Television signals being in the video baseband state or at the insertion point.
et a la réception de. and upon receipt of.
- un module (6) de détection des espaces temporels contenant ies signaux numériques et qui comporte les moyens pour déduire et fournir en sortie l'intormation sur les emplacements dans le temps de ces espaces dans les signaux de tout canal de Télévision Analogique reçu en entrée  - a module (6) for detecting temporal spaces containing digital signals and which comprises the means for deducing and outputting the information on the locations over time of these spaces in the signals of any Analog Television channel received as input
- un module de synchronisation (7) à la réception recevant en son entrée l'information du poste précédent et comportant les moyens pour synchroniser ie reste du dispositif sur les espaces contenant les signaux numériques  - a synchronization module (7) at reception receiving at its input information from the previous station and comprising the means for synchronizing the rest of the device with the spaces containing the digital signals
un démultiplexeur temporel (8) synchronisé par le module de synchronisation et équipe des moyens pour extraire et fournir en sa sortie les signaux numériques des espaces temporels contenus dans les signaux traités par la cnaine de réception de la Télévision Analogique et se trouvant en l'état de video bande de base après démodulation d'amplitude ou de radiofréquence après réception, la bande latérale étant réduite ou complète  a time demultiplexer (8) synchronized by the synchronization module and fitted with means for extracting and supplying at its output the digital signals of the time spaces contained in the signals processed by the reception channel of the Analog Television and being in the state baseband video after amplitude or radio frequency demodulation after reception, the sideband being reduced or complete
- un démodulateur numérique (9), éventuellement également synchronise recevant en entrée les signaux fournis par le démultiplexeur et équipe des moyens pour les démoduler et fournir en sa sortie un débit de données numériques discontinu  - a digital demodulator (9), possibly also synchronized receiving as input the signals supplied by the demultiplexer and providing means for demodulating them and providing a discontinuous digital data rate at its output
- une mémoire d'adaptation de débit numérique discontinu-continu (10) synchronisée par ie module de synchronisation, recevant en entrée les données à débit discontinu et équipée de moyens pour fournir en sortie un débit constant de données  - a discontinuous-continuous digital bit rate adaptation memory (10) synchronized by the synchronization module, receiving the bit-rate data as input and equipped with means for outputting a constant bit rate of data
L'insertion/extraction à l'emission/réception des signaux en sortie/entrée du. modulateur/démodulateur numérique s'effectue en un point quelconque de la chaine technique dans l'emetteur/recepteur de TVA ou dans l'espace hertzien quand les signaux sont emis/reçus à l'aide d'emetteurs/recepteurs spécialises The insertion / extraction at the emission / reception of the signals in output / input of the. digital modulator / demodulator is carried out at any point in the technical chain in the VAT transmitter / receiver or in the airspace when the signals are transmitted / received using specialized transmitters / receivers
L 'exemple de réalisation décrit dans les paragraphes qui suivent decoule directement de la forme préférentielle du dispositif décrit piu haut ll a pou r objet de bien illustrer l'invention par des chiffrages précis sans que cela limite le champ d'application de l'invention aux chiffres et au choix de modules ou composants mdiαυés Les intervalles de temps ménages dans les signaux sont matérialisés par deux bandes noires de dimensions égaies bordant l'image en haut et en bas et la réduisant au format 16/9 et occupant 25% de la surface de l'écran. Dans notre réalisation, le nombre total des lignes qui les composent est 148 lignes entières que nous appelons lignes de données Ayant deux trames par image, ces 148 lignes apparaissent séquentiellement par paquets de 37 lignes Une ligne dure 64 us et le top de synchronisation ligne dure au maximum 12,3us Avec une marge, la durée utile d'une ligne est de 51 us The exemplary embodiment described in the following paragraphs follows directly from the preferred form of the device described above. It is intended to illustrate the invention well with precise costings without this limiting the scope of the invention. figures and choice of modules or components mdiαυés The household time intervals in the signals are materialized by two black bands of equal dimensions bordering the image at the top and at the bottom and reducing it to the 16/9 format and occupying 25% of the surface of the screen. In our realization, the total number of the lines which compose them is 148 whole lines which we call lines of data Having two frames per image, these 148 lines appear sequentially in packets of 37 lines A hard line 64 us and the synchronization top hard line maximum 12.3us With a margin, the useful life of a line is 51 us
Pour chaque trame, les lignes de données commencent a la première ligne entière de l'écran pour la bande noire supérieure, et se terminent à la dernière ligne entière de l'écran Les lignes de données sont réalisée en maintenant le signal vidéo au niveau de suppression Elles représentent 188,7μs toutes les secondes (il y a 25 images/s), soit 18.87 % du temps de diffusion Comme signaié plus haut, nous disposons seion le cas de 5.5 MHz. 6.2 MHz. 6.75 MHz ou 7.45 MHz Avec une efficacité spectacle de 4 bits/s/Hz. les débits offerts sont respectivement de 4J 5. 4.68. 5.1 ou 5.62 Mbits/s Dans un contexte d'introduction de la Télévision Numérique l'insertion/extraction s'effectue en vidéo bande de base avec présence du NICAM Le débit offert est de 4 15 Ce qui est suffisant pour transmette deux programmes TVNQL ou bien un programme à pius de 2,5 Mbits/s et un programme de TVNQL.  For each frame, the data lines start at the first whole line of the screen for the upper black band, and end at the last whole line of the screen The data lines are produced by maintaining the video signal at deletion They represent 188.7 μs every second (there are 25 images / s), or 18.87% of the broadcasting time As mentioned above, we have the case of 5.5 MHz. 6.2 MHz. 6.75 MHz or 7.45 MHz With a performance efficiency of 4 bits / s / Hz. the rates offered are 4J 5 respectively. 4.68. 5.1 or 5.62 Mbits / s In the context of the introduction of Digital Television the insertion / extraction is carried out in baseband video with the presence of NICAM The bit rate offered is 4 15 This is sufficient to transmit two TVNQL programs or indeed a program at 2.5 Mbits / s and a TVNQL program.
La transmission est discontinue au rythmes des lignes de données et des trames Le codage de canal a un rendement de 80% On transmet 1 120 bits utiles par ligne, soit 1400 bits brut par ligne Le débit moyen net utile est de 4 144 soit 5, 180 Mbits/s brut Le débit brut moyen est de 5,78 Mbits/s et le débit brut instantané et de 27 5 Mbits/s  Transmission is discontinuous at the rate of the data lines and frames. The channel coding has an efficiency of 80%. One transmits 1,120 useful bits per line, or 1,400 raw bits per line. 180 Mbits / s gross The average gross speed is 5.78 Mbits / s and the instant gross speed is 27 5 Mbits / s
La mémoire d'adaptation de débit (3)/(10) est de type FIFO L 'image apparaissant a l'écran étant composée de 575 lignes, le période d écriture/lecture la pius iongue correspond au lignes de l'écran qui séparent les deux paquets de 37 lignes par trame Leur nombre est 213 et la capacité de la mémoire est par conséquent de 37.275 koctets (27,4 bits/s) Le poste ( 1 ) réalise ies opérations suivantes  The rate adaptation memory (3) / (10) is of FIFO type. The image appearing on the screen is composed of 575 lines, the period of writing / reading the longest corresponds to the lines of the screen which separate the two packets of 37 lines per frame Their number is 213 and the memory capacity is therefore 37,275 kbytes (27.4 bits / s) The station (1) performs the following operations
- maintien, pour chaque trame, le signai vidéo au niveau de suppression dans ies 37 premières et les 37 dernières lignes entières qui apparaissent a l'écran - maintaining, for each frame, the video signal at the suppression level in the first 37 and the last 37 whole lines which appear on the screen
- remoiace ie signal vidéo de la première demi-iigne de chaque image par un train numérique a deux états de tension comp ris de préférence entre les niveaux du noir et de suppression. - rework the video signal of the first half-line of each image by a digital train to two voltage states preferably between the black and suppression levels.
Le module de synchronisation (2) est commandé par le poste (1 ) pour génères en cas de Dresence de lignes de données, deux formes d'impuision pour la synchronisation du multiplexeur (5) et de la mémoire tampon (3)  The synchronization module (2) is controlled by the station (1) for generating in the event of Dresence of data lines, two forms of impulse for synchronization of the multiplexer (5) and the buffer memory (3)
- une impulsion au début de cnacune de cnaque liane de données  - an impulse at the start of any data creep
- une impulsion dans ie sons inverse a la fin de chaque de ces liane Le module de détection (6) détecte a la réception la présence ou non de tops de synchronisation ligne et du train numérique dans la première demi-ligne de l'image et commande ie module de synchronisation (7) Celui-ci génère des impulsions identiques a celle ci-dessus pour la synchronisation au démultiplexeur (8) et de la mémoire tampon ( 10). - a pulse in the opposite sounds at the end of each of these liana The detection module (6) detects on reception the presence or not of line synchronization tops and of the digital train in the first half-line of the image and controls the synchronization module (7) This generates identical pulses to that above for synchronization with the demultiplexer (8) and the buffer memory (10).
Le muitipiexeur/αemultiplexeur (5)/(8) et la mémoire tampon (3)/( 10)sont ainsi commande par le module de synchronisation (2)/(7) a l'aide des impulsions pour  The muitipiexeur / αemultiplexeur (5) / (8) and the buffer memory (3) / (10) are thus controlled by the synchronization module (2) / (7) using the pulses for
insérer/extraire les signaux numériques en sortie/entrée du modulateur/démodulâtes numérique (4)/( 10)  insert / extract digital signals at digital modulator / demodule output / input (4) / (10)
- passer en permanence le signal video composite dans le cas ou seuls la TVA occupe le canal  - permanently pass the composite video signal in the case where only the VAT occupies the channel
- passer en permanence ie signai numérique dans ie cas ou seuls les signaux numeriques occupent le canal.  - permanently pass the digital signal in the case where only the digital signals occupy the channel.
Plus généralement le Dispositif selon l'invention est équipe des moyens d'être . nors service si seul le siqnal de Télévision Analogique occupe le canal en fonctionnement quand les signaux numériques et les signaux de Télévision Analogique sont transmis en même temps αans ie canal de Télévision Analogique  More generally, the device according to the invention is equipped with the means to be. then service if only the Analog Television signal occupies the operating channel when the digital signals and the Analog Television signals are transmitted at the same time in the Analog Television channel
- reduit a l'emission au modulateur numérique et a la réception au démodulateur numériques quand seuls les signaux numériques occupent le canal  - reduced to digital modulator transmission and digital demodulator reception when only digital signals occupy the channel
Le modulateur/démodulateur numérique (4) /(9) reçoit/îournit les données en débit brut de 27 5 Mbits /s La modulation utilisée est la modulation numérique a 8 états d'amplitude et b signal résultant a une dynamique comprise entre le niveau de suppression et le niveau du noir qui represente 5% de la dvnamique du signal de TVA, soit 7.14% de la dynamique du signal video Dans ces conditions , la puissance αes signaux numérique est de 22 9 dB plus faible mais les signaux numériques Mais ces derniers résistent mieux aux oerturbations que les signaux analogique comme l'ont montie les demonsttations citées plus haut pour la même αualite de service ia puissance nécessaire en numerique est de 15 a 30 dB plu faible  The digital modulator / demodulator (4) / (9) receives / provides data at a gross speed of 27 5 Mbits / s. The modulation used is digital modulation with 8 amplitude states and b signal resulting in a dynamic range between the level suppression and the black level which represents 5% of the dynamic range of the VAT signal, ie 7.14% of the dynamic range of the video signal Under these conditions, the power of the digital signals is 22 9 dB lower but the digital signals But these The latter are more resistant to disturbance than analog signals, as shown in the above-mentioned demonstrations for the same service quality. The power required in digital is 15 to 30 dB lower.
Le multiplexeur/démultiplexeur (5)/(8) est reqis par les impulsions du module de synchronisation (2)/( 7) pour faisser passer les signaux modules par paquets de1400 bits en sortie/ entrée du modulateur/démodulateur numerique (4)/(9) par ligne de donness.  The multiplexer / demultiplexer (5) / (8) is received by the pulses of the synchronization module (2) / (7) to pass the signals of modules in 1400-bit packets at the output / input of the digital modulator / demodulator (4) / (9) by data line.
Dans une variante ce realisation pour la réception et le décodage complet des données le dispositif comporte en plus un décodeur correspondant aux applications véhiculées par les données en sortie du démodulateur pour ies décoder et les mettre à disposition en sortie In a variant, this embodiment for the reception and complete decoding of the data, the device additionally comprises a decoder corresponding to the applications carried by the data at the output of the demodulator to decode them and make them available at the output
La figure 6 reprend la partie réception et indique le décodage de source compris dans un ensemble de démodulation, de décodages et de commutation de signaux Cet ensemble est constitué de  FIG. 6 shows the reception part and indicates the source decoding included in a set of demodulation, decoding and signal switching. This set consists of
- un ensemble d'extraction et démodulation ( 11 ) du signal nυmérique inséré en vidéo bande de base  - a set of extraction and demodulation (11) of the normal signal inserted in baseband video
- un décodeur de canal ( 12) recevant en entrée les données en sortie de l'adaptateur de débit  - a channel decoder (12) receiving as input the data output from the bit rate adapter
- un décodeur de source ( 13) recevant en entrée le débit fourni par le décodeur ( 1 1) et mettant à disposition en sortie sous forme video et audio des programmes de Télévision Analogique et de Télevision Numérique ainsi les données accompagnant les programmes de cette dernière  - a source decoder (13) receiving as input the bit rate supplied by the decoder (1 1) and making available in output in video and audio form of Analog Television and Digital Television programs as well as the data accompanying the latter's programs
- les moyens (14) de peritélévision pour le raccordement la commutation de signaux et la sélection de programme par le téléspectateur et pour retourner au récepteur le programme choisi de Télévision Numérique nu de Télévision  - the peri-television means (14) for connecting the signal switching and program selection by the viewer and for returning to the receiver the chosen program of Naked Digital Television Television
Analogique. Analog.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Procédé pour émettre et recevoir des signaux additionnels dans un canal occupé par la Télévision Analogique en compatibilité avec ceile-ci et utilisable pour introduire la Télévision Nuùérique, caractérisé en ce qu'il consiste à:  1) Method for transmitting and receiving additional signals in a channel occupied by Analog Television in compatibility with this one and usable for introducing Digital Television, characterized in that it consists in:
- ménager dans les signaux de l'Image de TVA des intervalles de temps sans perturber significativement le contenu subjectif de l'omage.  - create time intervals in the signals of the TVA Image without significantly disturbing the subjective content of the omage.
- insérer à l'émission dans ces intervalles par multiplexage temporel d'autres signaux additionnels - insert additional additional signals into these intervals by time multiplexing
- extraire ses signaux additionnels a la réception par demultipiexage temporel pour les exploiter.  - extract its additional signals on reception by time demultipiexage to exploit them.
- assurer toutes les tonctionnalites démission et de réception des signaux additionnels quand seuls ces derniers occupent le canal  - ensure all the transmission and reception functions of the additional signals when only the latter occupy the channel
- assurer un fonctionnement normal de la Télévision Analogique quand seuls les signaux de celle-ci occupent le canal.  - ensure normal operation of the Analog Television when only the signals of this occupy the channel.
2} Procédé pour émettre et recevoir des signaux additionnels véhiculant des informations numériques selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise ia grande efficacité spectraie des modulations numériques pour transmettre des données numériques à haut débit.  2} A method for transmitting and receiving additional signals conveying digital information according to claim 1 characterized in that ia high spectral efficiency of digital modulations is used to transmit digital data at high speed.
3) Procédé selon la revendication 1 pour ménager les intervalles de temps caractérise en ce qu'on utilise l'une au moins des metnodes suivantes.  3) Method according to claim 1 for sparing time intervals characterized in that one uses at least one of the following metnodes.
- la réduction du format de l'Image en introduisant une a quatre bandes noires borαant l'image reçue horizontalement ou verticalement - reduction of the Image format by introducing one to four black bands bordering the image received horizontally or vertically
- la réduction de la définition verticale de l'Image par suppression de ces lignes en réduisant à zéro de leur durée utiie juxtaposant ies tops de synchronisation qui les encadrent  - the reduction of the vertical definition of the Image by deletion of these lines by reducing to zero their useful life juxtaposing the synchronization tops which frame them
4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'une bande noire horizontale occupant la largeur de l'écran est réalisée en effectuant sur les lignes vidéo successives qui les composent l'une au moins des opérations suivantes: 4) Method according to claim 3 characterized in that a horizontal black band occupying the width of the screen is produced by performing on the successive video lines which compose them at least one of the following operations:
- maintien du signai vidéo au niveau du noir ou au niveau de suppression - maintaining the video signal at black level or at suppression level
- suppression de ces lignes par réduction à zéro de ieur durée utile en juxtaposant les tops de synchronisation qui les encadrent  - deletion of these lines by reducing their useful life to zero by juxtaposing the synchronization tops that surround them
- suppression de tous les tops de synchronisation ligne qui précèdent chacune d'elfes  - deletion of all line synchronization tops preceding each of elves
suppression de ces lignes en effectuant orematurément les retours de trames. 5)Procéde selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'une bande noire verticale est obtenue en effectuant sur chaque ligne de l'Image vidéo l'une au moins des opératrions suivantes. suppression of these lines by carrying out orematurally the returns of frames. 5) Method according to claim 3 characterized in that a vertical black band is obtained by performing on each line of the video image at least one of the following operations.
- maintient du signal vidéo au niveau du noir ou de suppression pendant un intervalle de temps identiques pour chaque lignes placé au début et/ou à la fin de la ligne  - maintains the video signal at black level or suppression for an identical time interval for each line placed at the beginning and / or at the end of the line
- anticipation du top de synchronisation ligne d'un temps identique pour chaque ligne.  - anticipation of the line synchronization top of the same time for each line.
6) Procédé seion la revendication 1 caractérisé en ce que l'insertion et l'extraction des signaux additionnels sont effectuées en des points d'une chaîne technique d'émission-réception de Télévision Analogique ou ies signaux sont dans l'un des états suivants:  6) A method according to claim 1 characterized in that the insertion and extraction of the additional signals are carried out at points in a technical chain of transmission / reception of Analog Television or the signals are in one of the following states :
- vidéo bande de base  - baseband video
- radiofréquence dans les organes de la chaîne, bande iatéraie de fréquence rèuite ou non  - radio frequency in the chain organs, high or low frequency frequency band
- radiofréquence dans l'espace hertzien  - radio frequency in the airspace
7) Dispositif pour émettre et recevoir des signaux numériques, en particulier de Télévision Numérique, dans un canal de Télévision Analogique et en compatibilité avec ceile-ci caractérisé en ce qu'ii est composé à l'émission de:  7) Device for transmitting and receiving digital signals, in particular from Digital Television, in an Analog Television channel and compatible with this, characterized in that it is composed on the emission of:
- un post( ( 1 ) pour ménager des espaces temporels dans ie signal vidéo de Télévision Analogique recevant en entrée ies signaux vidéo et comportant ies moyens pour réduire le format de l'image par au moins une bande noire ou de réduire la résolution verticale de celle-ci et fournir en ses sorties des signaux vidéo contenant les espaces temporels et l'information sur leurs emplacements dans le temps  - a post ((1) to provide time spaces in the Analog Television video signal receiving the video signals as input and comprising the means for reducing the format of the image by at least one black band or for reducing the vertical resolution of the latter and provide at its outputs video signals containing the time spaces and the information on their locations in time
- un module de synchronisation (2) à l'émission recevant en son entrée les informations du poste précédent et comportant les moyens pour synchroniser le reste du dispositif sur les espaces temporels disponibles dans les signaux de Télévision Analogique  - a synchronization module (2) on transmission receiving at its input the information from the previous station and comprising the means for synchronizing the rest of the device with the time spaces available in the Analog Television signals
- une mémoire d'adaptation de débit numérique continu-discontinu (3) synchronisée par le module de synchronisation, recevant en son entrée à débit constant les données numériques à transmettre et comportant les moyens pour fournir en sa sortie ces données a débit discontinu : les données numériques sont ie résultat du codage de source et de canai de l'information a transmettre  a memory for adapting continuous-discontinuous digital speed (3) synchronized by the synchronization module, receiving at its input at constant speed the digital data to be transmitted and comprising the means for supplying at its output this data at discontinuous speed: digital data are the result of source and channel coding of the information to be transmitted
- un modulateur numérique (4) éventuellement également synchronisé, recevant en son entrée îe débit numérique discontinu et équipe des moyens pour tournir en sa sortie ies signaux modulés par les données numériques pour constituer un signai numérique de mêmes caractéristiqυeb que ie signai de l'image au point d'insertion - un multiplexeur temporel (5), synchronisé par le module de synchronisation équipé des moyens pour insérer les signaux en sortie du modulateur numérique dans les espaces temporels disponibles dans ies signaux de Télévision Analogique se trouvant en l'état de vidéo bande de base ou de radiofréquence au point d'insertion, - a digital modulator (4) possibly also synchronized, receiving at its input the discontinuous digital bit rate and equipping means to turn at its output the signals modulated by the digital data to constitute a digital signal with the same characteristics as the image signal at the insertion point - a time multiplexer (5), synchronized by the synchronization module equipped with the means for inserting the signals at the output of the digital modulator into the time spaces available in the Analog Television signals being in the video baseband or radio frequency at the insertion point,
et à la réception de. and upon receipt of.
- un module (6) de détection des espaces temporels contenant les signaux numériques et qui comporte les moyens pour déduire et fournir en sortie l'information sur les empiacements dans le temps de ces espaces dans les signaux de tout canal de Télévision Analogique reçu en entrée  - a module (6) for detecting time spaces containing the digital signals and which comprises the means for deducing and outputting the information on the time overlap of these spaces in the signals of any Analog Television channel received as input
- un module de synchronisation (7) à la réception recevant en son entrée l'information du poste précédent et comportant les moyens pour synchroniser le reste ou dispositif sur les espaces contenant les signaux numériques  - a synchronization module (7) at the reception receiving as input the information from the previous station and comprising the means for synchronizing the rest or device on the spaces containing the digital signals
- un démultiplexeur temporel (8) synchronisé par le module de synchronisation et équipé des moyens pour extraire et fournir en sa sortie les signaux numériques des espaces temporels contenus dans les signaux traités par la chaîne de réception de la Télévision Analogique et se trouvant en l'état αe vidéo bande de base après démodulation d'amplitude ou de radiofréquence après réception, la bande iatérale étant réduite ou complète  - a time demultiplexer (8) synchronized by the synchronization module and equipped with means for extracting and supplying at its output the digital signals of the time spaces contained in the signals processed by the reception chain of Analog Television and being located therein baseband video αe state after amplitude or radio frequency demodulation after reception, the lateral band being reduced or complete
- un démodulateur numérique (9), éventuellement également synchronise recevant en entrée ies signaux fournis par ie démultiplexeur et équipe des moyens pour ies démoduler et fournir en sa sortie un débit de données numenques discontinu  - a digital demodulator (9), possibly also synchronized receiving at input the signals supplied by the demultiplexer and equips means for demodulating them and supplying at its output a discontinuous digital data rate
- une mémoire d'adaptation de débit numérique discontinu-continu (10) synchronisée par ie moduie de synchronisation, recevant en entrée ies αonnees a débit discontinu et équipée de moyens pour fournir en sortie un débit constant de données  - a digital discontinuous-continuous speed adaptation memory (10) synchronized by the synchronization module, receiving input ies a discontinuous flow and equipped with means for outputting a constant data rate
8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte les moyens automatiques d'être.  8) Device according to claim 7 characterized in that it comprises the automatic means to be.
- hors service si seul le signal de Télévision Analogique occupe le canal  - out of service if only the Analog Television signal occupies the channel
- en fonctionnement quand les signaux numériques et les signaux de Télévision Analogique sont transmis en même temps dans le canal de Télévision Analogique - in operation when digital signals and Analog Television signals are transmitted simultaneously in the Analog Television channel
- réduit a i'emission au modulateur numérique et a la réception au demodυlateur numeriques quand seuls les signaux numériques occupent ie canal - reduced to digital modulator transmission and digital demodulator reception when only the digital signals occupy the channel
9) Dispositif pour recevoir les signaux de Télévision Numérique par extraction en video bange de base selon les revendications 7 et 8 caractérise en ce qu'il comporte. 9) Device for receiving digital television signals by extraction in basic video bange according to claims 7 and 8 characterized in that it comprises.
- un ensemoie d extraction et démodulation ( 11) au siqna. numerique - un décodeur αe canal ( 12) recevant en entrée les données en sortie de l'adaptateur de débit - an extraction and demodulation seedling (11) in siqna. digital - a channel decoder (12) receiving at the input the data at the output of the flow adapter
- un décodeur de source (13) recevant en entrée ie débit fourni par le décodeur (1 1 ) et mettant à disposition en sortie sous forme vidéo et audio des programmes de Télévision Analogique et de Télévision Numérique ainsi les données accompagnant ies programmes de cette dernière  - a source decoder (13) receiving at input the bit rate supplied by the decoder (1 1) and making available at the output in video and audio form of Analog Television and Digital Television programs as well as the data accompanying the programs of the latter
- les moyens (14 ) de péritélévision pour ie raccordement, la commutation de signaux et la sélection de programme par ie téléspectateur et pour retourner au récepteur, ie programme choisi de Téiévision Numérique ou de Télévision the scaffolding means (14) for the connection, the switching of signals and the selection of the program by the viewer and for returning to the receiver, the chosen program of digital television or television
Analogique Analog
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0516359A2 (en) * 1991-05-27 1992-12-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Widescreen television signal processing apparatus

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