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Dossier technique réalisé par David Gestalder |
Introduction |
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Le système de radioguidage RDS a été introduit en France en 1987 par TDF. Il est essentiellement destiné aux automobilistes pour leur faciliter l'écoute des stations de radio en FM pendant qu'ils conduisent. En effet, le RDS ou Radio Data System transmet à l'auditeur des informations codées qui ajoutent des fonctions aux autoradios équipés en conséquence. Sans entrer pour le moment dans les détails, on peut citer l'affichage du nom de la station, le suivi automatique des fréquences et la réception d'informations routières.
Observons la figure 1, le programme audio des stations de radio est modulé en fréquence sur la porteuse de l'émetteur FM qui a une bande passante de 300 kHz. La partie audio stéréophonique est située entre 30 Hz et 15 kHz pour la composante "gauche+droite" suivie d'une sous-porteuse pilote à 19 kHz. La composante "gauche-droite" est insérée sur une sous-porteuse à 38 kHz entre 23 et 53 kHz. Les données numériques du RDS sont insérées sur une sous-porteuse à 57 kHz (de 54,6 à 59,4 kHz). |
![]() Fig. 1 : bande passante d'un émetteur radio FM |
Toutes les fonctions du système RDS sont numériques, les données (débit d'environ 1,2 kbits/s) sont gérées et traitées en temps réel par un codeur RDS contenant un microprocesseur programmable. Ce codeur numérique est couplé avec le codeur stéréophonique de l'émetteur.
Le microprocesseur assure
la gestion du codeur RDS et la programmation des données numériques
en fonction des services que le diffuseur souhaite proposer sur l'émetteur.
Les données RDS sont classées en deux catégories :
- les paramètres
statiques : ce sont tous les codes RDS programmés dans la mémoire
du codeur et qui n'évoluent pas ou pratiquement pas. Par exemple
l'affichage du nom, le code d'identification de la station (carte d'identité
numérique), l'indicateur TP pour les informations routières,
etc.
- les paramètres dynamiques
: ce sont les codes RDS et les configurations logicielles susceptibles d'évoluer
dans le temps. Par exemple la radiomessagerie Alphapage-RDS, le code TA de commutation
pour les informations routières, le radioguidage TMC,
etc.
Observons la figure 2 : les données externes constituant les paramètres dynamiques sont acheminées au codeur RDS par une liaison spécialisée ou un faisceau hertzien (pour Radio France TDF utilise la voie DIDON d'un réseau de télévision, mais ce procédé va être abandonné avec l’arrivée de la TNT). Le clavier permet de programmer les paramètres statiques, l'afficheur permet de vérifier la programmation. Une voie de télésurveillance assure la télécommande et la maintenance du codeur RDS. Un bus interne achemine les données générées par le processeur vers les codeurs différentiels et biphase. Un modulateur délivre ensuite la sous-porteuse à 57 kHz transportant les services RDS. Une boucle de contrôle permet au codeur RDS de s'autodiagnostiquer. En cas d'incident, une alerte est transmise sur la télésurveillance. |
![]() Fig. 2 : synoptique d'un codeur RDS |
Les données destinées à la programmation du codeur RDS et les services dynamiques sont acheminés selon le protocole UECP normalisé par l'UER dans le document technique SPB490 (UECP : Universal Encoder Communication Protocol). La liaison série est conforme à la norme RS232C (approuvée par l'EIA, Electrical Industry Association) avec un débit de 75 bits/s à 115,2 kbits/s. Ce type de liaison est compatible avec les Avis V24 et V28 de l'UIT-T qui réglementent les transmissions de données par modems. Le codeur RDS est doté d'une interface de communication asymétrique DTE (Data Terminating Equipment - connecteur du type SUB-D 9 ou 25). La trame numérique est conforme au modèle de la figure 3. |
![]() Fig. 3 : trame numérique UECP |
Lors d'une session de transfert,
certains types de groupes RDS sont prioritaires sur la voie. C'est le cas par
exemple lorsque le codeur RDS assure la diffusion du service de radiomessagerie
Alphapage-RDS : les groupes 1A et 4A sont insérés en premier puisqu'ils
constituent la base de temps du système. Le drapeau de commutation TA
d'information routière a une priorité secondaire, mais elle devient
primaire lorsque l'état du drapeau doit être communiqué
vers un autre codeur RDS (service EON-TA sur le groupe 14B). Les tableaux 1
à 8 qui suivent indiquent les codes des principaux types de messages
transmis (MEC).
![]() Tableau 1 : code MEC, les services RDS |
![]() Tableau 2 : code MEC, les données ODA |
![]() Tableau 3 : code MEC, messages transparents |
![]() Tableau 4 : code MEC, radiomessagerie Alphapage-RDS |
![]() Tableau 5 : code MEC, horloge et contrôle
Tableau 6 : code MEC, ajustements RDS
Tableau 7 : code MEC, ajustements ARI |
![]() Tableau 8 : code MEC, contrôles et ordres de télécommande |
Cette liste de codes MEC est régulièrement mise à jour selon l'évolution technologique du système RDS, je vous invite donc à consulter le document SPB490 de l'UER disponible en téléchargement sur le forum RDS. Le fichier est au format PDF, il faut donc le logiciel gratuit Acrobat Reader.
Le codeur RDS de l'émetteur reçoit les données de manière transparente, c'est-à-dire qu'il ignore le format des informations. L'interface de programmation du codeur définit simplement le format binaire des paramètres. La téléexploitation et la mise à jour de certains paramètres des codeurs RDS situés en France sont effectuées depuis le Nodal TDF de Romainville près de Paris par l'intermédiaire du réseau de transmission DIDON, il sera bientôt remplacé par d’autres types de LS.
Codage des données
Les données RDS sont
synchronisées sur une horloge à 1 187,5 Hz (57 000 Hz : 48).
Un codeur différentiel code en NRZ (Non Retour à Zéro)
les données numériques. Ensuite un codeur biphase convertit
le signal NRZ en impulsions et en courbe biphase logique. Le codeur différentiel
est une porte logique "ou exclusive" associée à une bascule
D pilotée par l'horloge à 1 187,5 Hz comme le montre la figure
4.
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![]() Fig. 4 : codeur différentiel |
La sortie Q de la bascule D présente l'état logique de l'entrée D à l'instant du front d'horloge appliqué sur l'entrée CK. Selon le type de circuit exploité, cet asservissement se produit à l'instant du front montant ou descendant. C'est la porte logique "ou exclusive" qui permet de travailler en mode différentiel. Ce codage autorise une identification correcte des données même si les signaux sont inversés à l'émetteur, comme le montre l'exemple de la figure 5. |
![]() Figure 5 : efficacité du codage différentiel |
Fig. 6 : codeur biphase
Fig. 7 : oscillogramme du signal biphase
La figure 7 montre la modulation du signal binaire. La courbe verte représente la modulation d'un bit à 1 et la courbe rouge la modulation d'un bit à 0.
Services proposés sur le RDS
Actuellement le système de radioguidage RDS peut offrir aux radiodiffuseurs qui le souhaitent les services suivants :
Service
TMC - Traffic Message Channel
Système d'informations routières
en temps réel utilisé par les terminaux de navigation du type
Carminat embarqués
dans les véhicules. Les messages sont diffusés sous forme de "codes
de localisation" et de "codes d'événements" conformément
aux normes EN12313-1 à 12313-5 du CEN
(Comité Européen de Normalisation).
Service
ODA - Open Data Application
Il s'agit d'un système de
transmission de données quelconques dont le format est libre et qui ne
nécessite pas de procédure de normalisation. Une simple formalité
d'inscription auprès de l'UER est nécessaire pour attribuer un
code d'identification. Les codeurs RDS sont totalement transparents vis-à-vis
du système.
Service
PI - Program Identification
Permet aux récepteurs
RDS d'identifier la station reçue lors d'une recherche de fréquence
au moyen du code AF ou EON-AF. A chaque station est attribué une
identité PI dont le code est décidé par le
CSA.
Service
PS - Program Service name
Lorsqu'un récepteur
est accordé sur une station RDS, la fréquence affichée
est remplacée par le nom de la station sur 8 caractères (par
exemple la station de radio Autoroute Info a pour nom AUTOROUT).
Service
AF - Alternative Frequency
Toutes les fréquences
des émetteurs d'une station sont codées sous forme de liste
numérique qu'un récepteur RDS analyse au fur et à
mesure qu'il est sous les antennes d'un nouvel émetteur. Le changement
d'accord est automatique lorsque l'auditeur se déplace vers un nouvel
émetteur.
Service
TP - Traffic Program
Lorsqu'il est activé
(niveau logique 1), ce drapeau numérique indique aux récepteurs
RDS que la station accordée est susceptible de diffuser des informations
routières. Quand le drapeau est désactivé (niveau
logique 0), il peut indiquer deux états :
- soit la station ne réalise
pas d'informations routières.
- soit la station est interrompue
par les informations routières d'une autre station (mode EON).
Le code TP n'assure pas
la commutation du récepteur lors d'une information routière,
il indique simplement à l'auditeur si la station propose ce type
d'information.
Service
TA - Traffic Announcement
Drapeau numérique
qui commute instantanément un récepteur RDS sur les flashs
d'informations routières. Si une cassette ou un CD étaient
en cours de lecture, ils sont momentanément arrêtés
pour que l'auditeur entende l'information routière. A la fin du
flash, le récepteur retrouve automatiquement son état initial
de fonctionnement.
Service
DI - Decoder Identification
Fonction numérique
permettant de piloter l'étage audio d'un récepteur RDS pour
ajuster le décodage audio selon le type de voie audio reçue
(mono, stéréo, ...). En France, cette fonction est peu exploitée
compte tenu de la limitation technique des effets sonores en radiodiffusion
FM.
Service
M/S - Music/Speech
Drapeau numérique
modifiant automatiquement le niveau du volume sonore d'un récepteur
RDS en fonction du programme diffusé (état logique 1 = programme
musical, état logique 0 = programme parlé).
Service
PTY - Program TYpe
Fonction permettant d'identifier
les types de programmes diffusés par une station RDS. Le nom des
programmes s'affiche sur 8 caractères. Très peu de stations
proposent ce service, car le développement de la radiodiffusion
DAB va permettre d'exploiter cette fonction avec de nouvelles possibilités.
Service
PTYN - Program TYpe Name
Ce service permet de compléter
le choix du type de programme (PTY) en précisant la nature de celui-ci.
Par exemple, pour le type sport on peut préciser de quel sport il
s'agit (cyclisme, natation, football, ...).
Service
PIN - Program Item Number
Ce code numérique
diffuse l'heure et le jour des programmes diffusés. La programmation
de l'enregistrement sur les récepteurs RDS de salon est ainsi simplifiée.
Actuellement peu de stations proposent cette possibilité et d'autre
part le nombre de récepteurs RDS dotés de cette fonction
est relativement limité.
Service
RT - Radio Text
Cette fonction permet de
diffuser des messages quelconques par groupes de 64 caractères.
Le récepteur RDS doit être équipé d'un afficheur
spécifique. La fonction RT n'est pas exploitée sur les autoradios,
car les commissions de sécurité routière en ont interdit
l'usage à bord d'un véhicule. Seuls les récepteurs
RDS de salon peuvent bénéficier du système de radiotexte
(la station de radio FIP en région parisienne diffuse régulièrement
du radiotexte défilant).
Service
CT - Clock Time
Données numériques
transmettant régulièrement l'heure TU (temps universel) et
la date julienne avec le décalage du fuseau horaire. Les récepteurs
RDS assurent la conversion en heure et date locales sous la forme xx h
xx min pour l'heure et xx/xx/xx pour la date (x représente une valeur
quelconque de 0 à 9).
Service
EON - Enhanced Other Network
Fonction numérique
permettant à une station RDS de diffuser les paramètres RDS
d'autres stations. Actuellement les codes EON suivants sont utilisés
:
EON-PI : diffusion de l'identité
PI d'une autre station.
EON-PS : diffusion du nom
d'une autre station.
EON-TP : si le drapeau est
à 1, il indique que l'autre station est susceptible de diffuser
des informations routières commutées.
EON-TA : commute les récepteurs
RDS sur la fréquence locale de l'autre station lorsqu'elle diffuse
une information routière commutée.
EON-AF : diffusion de la
liste des fréquences du réseau hertzien de l'autre station.
EON-PIN : diffusion de l'heure
et du jour d'un programme de l'autre station.
EON-PTY : diffusion des
types de programmes de l'autre station.
Il faut noter que les services
EON-PIN et EON-PTY sont peu exploités en France.
Service
RP - Radio Paging
Configuration logicielle pour la diffusion
des données numériques du système de radiomessagerie Alphapage-RDS.
Le protocole de transmission est identifié par certains bits du groupe
1A. Ce service ne concerne pas les autoradios RDS, mais uniquement les messagers
de poche appelés "pagers".
Service
TDC - Transparent Data Channel
Voie de transmission permettant
au radiodiffuseur de diffuser divers types de données numériques
pour des services spécifiques. Cette fonction n'est pas destinée
aux auditeurs du réseau hertzien.
Service
IH - In House
Transmission de données
numériques réservées aux besoins internes du radiodiffuseur
(téléaffichage urbain, télésurveillance, contrôles
divers, ...).
Service
EWS - Emergency Warning System
Il s'agit d'un système de transmission
d'urgence destiné à alerter la population en cas d'événements
exceptionnels compromettant sa sécurité (tempêtes violentes,
cyclone, tremblement de terre, accidents industriels graves, ...). Ce moyen
d'alerte exploité exclusivement par les organismes de Sécurité
Civile est essentiellement développé dans les zones géographiques
à risque (DOM-TOM, régions sismiques).
Configuration du signal RDS
Le signal RDS est constitué
d'une trame numérique. Cette trame est une suite synchrone de groupes
de 104 bits (un groupe a une durée de 87,6 ms. Le débit de
la trame est 11,4 groupes par seconde). Un groupe contient quatre blocs
de données de 26 bits chacun (soit 4 x 21,9 ms) dont 16 bits de
données et 10 bits de contrôle/décalage.
Les 10 bits de contrôle/décalage
synchronisent les données et constituent un code de correction d'erreurs
capable de détecter les types d'erreurs suivants :
- jusqu'à cinq erreurs consécutives. - salve d'erreur de 10 bits consécutifs. - erreurs simples et doubles dans un bloc. - détection de 99,8 % des salves d'erreurs de 11 bits. - détection de 99,9 % des salves d'erreurs de plus de 11 bits. |
![]() Fig. 8 : trame RDS |
Chaque groupe de la trame numérique RDS est identifié par un code sur 4 bits inséré au début du bloc 2, on dispose donc de 16 types de groupes. Chaque type existe en deux versions dites A et B. Le bit MSB (poids fort) de tous les codes RDS est transmis en premier (le bit MSB est affecté de la puissance de 2 la plus élevée). Chaque fonction RDS est conforme à une procédure de codage binaire établie par l'UER et le CENELEC (Revue Technique 3244-F de l'UER et norme prEN50067 du CENELEC devenue depuis la norme AFNOR NF EN62106).
Conclusion
A travers cette page nous avons étudié la structure générale du système de radioguidage RDS. Dans la deuxième partie, nous analyserons la configuration des 16 types de groupes qui transmettent les données numériques aux autoradios et autres récepteurs FM compatibles RDS.
Source des illustrations
Toutes les illustrations de ce dossier ont été réalisées par David Gestalder.