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Un récepteur RDS sur une seule puce J-F Perotto, T.Melly, E.Leroux, J.Gerrits, Q.Xu, P.Volet, D.Ruffieux, P.Vuilleumier, C.Piguet CSEM, Neuchâtel, Switzerland.

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1 Un récepteur RDS sur une seule puce J-F Perotto, T.Melly, E.Leroux, J.Gerrits, Q.Xu, P.Volet, D.Ruffieux, P.Vuilleumier, C.Piguet CSEM, Neuchâtel, Switzerland

2 J-F Perotto RDS = Radio Data System Transmission de données numériques dans la bande FM 88 – 108 MHz Couverture mondiale (RBDS = Radio Broadcast Data System aux USA) 45 caractères ASCII par seconde Large variété d’informations : Nom de la station (tracking) Type de programme, de musique, … Informations météo, traffic routier, bourse, … Heure locale etc…

3 J-F Perotto Applications des récepteurs RDS  Auto-radio : recherche automatique de programmes, informations routières, etc…  PDA, laptop, tel. mobile : mise à l’heure automatique.  Récepteurs GPS : differential GPS reference data.

4 J-F Perotto TDA7021: 2V - 6 mA SAA6579: 3.6V - 6 mA Radio Démod. RDS 34 mW Motivation pour un récepteur RDS « low power » La durée de vie des batteries est un paramètre important dans les équipements portables. Les circuits commerciaux actuels consomment beaucoup trop.

5 J-F Perotto Comment sont transmises les données RDS ?  Une sous-porteuse 57 kHz (inaudible) est modulée BPSK par les données RDS.  Un mécanisme de détection-correction d’erreurs augmente la fiabilité des transmissions. Spectre du signal multiplex :

6 J-F Perotto Structure d’une trame RDS (1) 87 ms (11.4 groupe/s)

7 J-F Perotto Groupe Bloc A Bloc B Bloc C Bloc D Bloc A Bloc B Bloc C Bloc D Structure d’une trame RDS (2) Données (32 bits) Type du groupe (  100 types) Identificateur de station

8 J-F Perotto Utilisation dans un produit commercial RDS chip Application chip RDS block Application chip Imbedded RDS block Chip RDS

9 J-F Perotto Architecture du circuit RDS Récepteur FM-RDS Décodeur RDS registres Interface I 2 C mux bus I 2 C Circuit RDS 32 kHz

10 J-F Perotto Partie radio (1) Récepteur FM 88 – 108 MHz Démodulateur RDS Démodulateur stéréo Signaux RDS Signal composite Architecture faible consommation orientée RDS - Filtrage de canal peu sélectif (faible ordre) - Basse fréquence intermédiaire (250 kHz v.s MHz) RDDA RDCL

11 J-F Perotto Partie radio (2) channel selection freq synthetiser LNA & gain FM demod RDS demod 32’768 Hz RDDA RDCL select Signal composite IF 250 kHz  100 MHz Bus analogique

12 J-F Perotto Démodulateur RDS Signal composite  data & clock RDS 57 kHz BPF BPSK demodulator clock recovery differential decoder Signal compositeSignal RDS Symboles Manchester RDCL RDDA Manchester decoder Costas loop Suppression de l’ambiguïté de phase 57 kHz 0 Signaux binaires RDS

13 J-F Perotto Décodeur RDS RDDA RDCL Décodeur RDS Données RDS (8 bytes) INT I2CI2C Buffer status, settings SCL SDA

14 J-F Perotto détecter le début des groupes (synchronisation) identifier les blocs A, B, C, D à l’intérieur d’un groupe détecter et corriger les erreurs de transmission m = 16p = 10 donnéescheck Code initial c 25 c0c0 offset mp’ Code transmis + Buts du codage des informations RDS codage

15 J-F Perotto Le codage RDS est basé sur un code de bloc cyclique dont le polynôme générateur g(x) est : Le code c(x) transmis par l’émetteur est généré de la façon suivante : données 16 bits check 10 bits offset 10 bits Codage à la transmission C’est un code systématique Capacité de détection/correction d’erreurs : 1 erreur simple ou 3 erreurs groupées (burst)

16 J-F Perotto Génération du syndrome à la réception Méthode polynômiale Méthode matricielle H T x code = 0 (syndrome nul) Propriété de H : H T x (code + erreur) = H T x code + H T x erreur 0 syndrome de l’erreur g(x)  H =

17 J-F Perotto Syndrome de l’offset H T x (code + erreur + offset) = H T x code + H T x erreur + H T x offset 0 syndrome de l’erreur Les offsets ne représentent pas des patterns d’erreurs valides ! syndrome de l’offset

18 J-F Perotto Synchronisation du décodeur La réception est supposée sans erreur RDS data flow 26 bits shifter H T x code syndrome de l’offset = S(A) = S(B) = S(C) = S(C’) = S(D) = S(E) No synchro Bloc B reçu code Simple dans GF(2) !

19 J-F Perotto Correction des erreurs de transmission Le décodeur est supposé synchronisé RDS data flow 26 bits shifter H T x code syndrome offset + syndrome erreur code avec erreur correcteur suppression du syndrome de l’offset syndrome de l’erreur on / off reg code corrigé # bloc

20 J-F Perotto synchroniser sur le 1 er bloc reçu pas de synchro après 52 bits reçus interrupt « pas de synchro » si bloc A si bloc  A Attente d’un bloc A réception bloc B si bloc A réception blocs C et D interrupt « groupe reçu » start stop interrupt « erreur de réception » stop Syndrome  0 réception bloc A si pas wanted group si wanted group REG  temp Graphe de principe du décodeur RDS

21 J-F Perotto Le décodeur RDS

22 J-F Perotto Graphe du décodeur RDS synchro initiale et saisie groupe A attente groupe A saisie groupe B saisie groupe C saisie groupe D saisie groupe A

23 J-F Perotto Interface application (partie RDS)

24 J-F Perotto Récepteur RDS - technologie TSMC 180 nm 2 mm

25 J-F Perotto Logique Synthèse 32 kHz  100 MHz LNA Ampli MIX Filtrage canal Limiteurs & RSSI PTAT control Démodulateur FM Démodulateur BPSK Clock recovery

26 J-F Perotto Résultats et conclusion (1) Sensibilité : Dynamique : Consommation : 10 composants externes (self & capa) Antenne miniature développée spécifiquement pour ce produit -86 dBm (10  V / 50  BERR = dB 1.5 mA 1 – 1.6 V Récepteur

27 J-F Perotto Résultats et conclusion (2) Circuit complet Technologie :TSMC 180 nm Surface : 4 mm 2 Partie analogique :15’000 MOS Partie digitale : 15’000 MOS Testabilité Partie radio : bus analogique Partie digitale : test complet au travers de I 2 C (10 1 MHz)


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