Soutenance mémoire
Multiplexage des signaux numériques
Quelle que soit la solution adoptée pour le codage, soit par voie ou commun, son résultat est une suite binaire. L’étape suivante consiste en général à fournir un train à plus grand débit par multiplexage temporel de plusieurs trains numériques. Pour former ce train, deux approches sont possibles [8]:
Multiplexage tramé : Le multiplexage par répartition dans le temps de N signaux numériques de durées élémentaires t est réalisé en affectant à chaque impulsion incidente un intervalle de temps bien, déterminé d’une durée voisine de 1N et en entrelaçant les impulsions ainsi réduites en largeur. Le problème essentiel qui se pose dans ce type ce multiplex est la distribution du rythme. [8]
Multiplexage non tramé – Commutation de paquets adressés : Lorsque l’on utilise un support de transmission pour lequel la notion de bande passante est essentielle, il est intéressant d’utiliser au mieux ce support. Ceci revient à réaliser un multiplexage auto–adaptatif à la quantité d’information à acheminer. Dans ce type de multiplexage, une communication donnée n’a pas d’intervalle de temps affecté en propre, elle s’insère dans le flot des autres communications acheminées sur le support dès qu’elle trouve un intervalle de temps libre. [8] Pour pouvoir être multiplexés, les signaux numériques doivent être synchronisés, c’est à dire que leurs instants significatifs doivent avoir une relation de phase voulue. Lorsque le signal de rythme restitué s’accompagne d’une modulation de phase parasite, il y a de la gigue ou « Jitter ». Il faut donc s’affranchir des variations du temps de propagation et de la gigue et positionner les impulsions : ces fonctions sont réalisées dans une mémoire tampon ; celle-ci sert également à permettre l’insertion des bits de remplissage. [8] Pour obtenir un multiplexage sans pertes d’information, deux procédés sont possibles :
Multiplexage synchrone : Le réseau est synchronisé sur une même horloge. Le multiplexage est simple à réaliser mais la distribution du rythme pose des problèmes délicats lorsqu’il s’agit d’un réseau universel couvrant une grande étendue géographique. [8]
Multiplexage asynchrone : Ou plus exactement, multiplexage de signaux « Plésiochrones ». Les signaux numériques plésiochrones sont tels que leurs instants significatifs se présentent à la même cadence nominale, toute variation de cette cadence étant maintenue dans des limites spécifiées. [8]
ISDB-T ou système C
Le Système ISDB-T a été développé par l’Association of Radio Industries and Businesses (ARIB) du Japon. La radiodiffusion numérique à intégration des services, RNIS, est un nouveau mode de radiodiffusion conçu pour fournir des services audio, vidéo et multimédias. Le système a été mis au point pour la radiodiffusion de Terre (RNIS-T) et la radiodiffusion par satellite (RNIS-S). Il intègre systématiquement plusieurs types de contenus numériques dont chacun peut inclure le vidéo multiprogramme, la télévision à faible définition, jusqu’à la TVHD, l’audio multiprogramme, des graphiques, des textes, etc. [5] Comme le concept RNIS s’étend à une variété de services, le système doit satisfaire à un grand nombre d’exigences qui peuvent différer d’un service à un autre. Par exemple, on a besoin d’une grande capacité de transmission en TVHD, alors qu’une grande disponibilité de service (ou fiabilité de transmission) est requise dans les services de données tels que la remise d’une «clé» pour l’accès conditionnel, le téléchargement de logiciels, etc. Pour permettre l’intégration d’exigences de service différentes, le système de transmission offre toute une gamme de procédés de modulation et de protection contre les erreurs; ceux-ci peuvent être sélectionnés et combinés de façon souple pour satisfaire à chaque exigence des services intégrés. [5] Pour la radiodiffusion de Terre, le système a été conçu avec suffisamment de souplesse pour transmettre des programmes télévisuels et sonores numériques et pour offrir des services multimédias qui intégreront plusieurs types d’informations numériques: vidéo, audio, textes et programmes informatiques. Il vise également à assurer une réception stable sur des récepteurs mobiles compacts, légers et peu coûteux, en plus des récepteurs intégrés qui sont typiquement utilisés dans les foyers. [5] La méthode de modulation mise en œuvre dans le système est la méthode dite de transmission OFDM avec segmentation de bande, dans laquelle on utilise un ensemble de blocs de fréquences de base communs appelés segments BST. Chaque segment a une largeur de bande qui correspond à 1/14 de l’espacement des canaux de la télévision de Terre (6, 7 ou 8 MHz selon la région). Par exemple, dans un canal de 6 MHz, un segment occupe 6/14 MHz = 428,6 kHz de spectre et sept segments occupent 6 × 7/14 = 3 MHz. [5] S’ajoutant aux propriétés de la modulation OFDM, le Système BST-OFDM offre des possibilités de transmission hiérarchique, par le recours à différents procédés de modulation des porteuses et à différents débits de codage interne appliqués aux segments BST. [5] Chaque segment de données peut être transmis avec son propre procédé de protection contre les erreurs (débits de codage pour le code interne, profondeur de l’entrelacement temporel) et son propre type de modulation (4-PSK, 4D-PSK, 16-PSK ou 64-QAM). Dans ces conditions, chaque segment peut satisfaire aux exigences diverses des services. Il est possible d’associer plusieurs segments de façon souple pour fournir un service à large bande. On obtient une transmission hiérarchique en envoyant des groupes de segments OFDM avec des paramètres de transmission différents. Un seul canal de Terre permet d’avoir jusqu’à trois couches de service (trois groupes de segments différents). Il est possible de réaliser la réception partielle des services fournis dans le canal de transmission en utilisant un récepteur à bande étroite, dont la bande passante correspond à un seul segment OFDM. [5] Treize segments spectraux OFDM sont actifs dans un canal de télévision de Terre. La largeur de bande utile: LBTV × 13/14, est égale à 5,57 MHz pour un canal dont LBTV = 6, à 6,50 MHz pour un canal de 7 MHz, et à 7,43 MHz pour un canal de 8 MHz. Le système a été développé et testé avec des canaux de 6 MHz, mais il peut être adapté à d’autres largeurs de bande de canal, avec une modification correspondante de la capacité de données. Pour un segment de 428,6 kHz dans un canal de 6 MHz, le débit binaire net est compris entre 280,85 et 1 787,28 kbit/s. Dans un canal DTTB de 5,57 MHz, le débit des données est compris entre 3,65 et 23,23 Mbit/s. [5] Le système a été conçu pour permettre la réception de type fixe, portatif ou mobile à différents débits de données et avec différents degrés de «robustesse». Il est prévu également pour fonctionner dans des réseaux RFU.
Choix du nombre de porteuses et de la longueur d‟intervalle de garde
Les principaux paramètres pour le choix de la longueur de l‟intervalle sont la distance entre les stations émettrices et la taille du SFN. Le choix du nombre de porteuse dépend du type du réseau SFN ou non. Si le réseau est non SFN les longueurs de l‟intervalle de garde du mode 2K sont suffisant au système pour combattre contre les échos naturels, mais s‟il y a des longs échos les débits élevés sont atteints par le mode 8K. Les principaux types de SFN [11]:
SFN à grande couverture avec plusieurs émetteurs à grande puissance et à espacement large.
SFN régionale avec une faible puissance de l‟émetteur et à espacement large
MFN avec un SFN local autour du MFN
SFN « gap filter » avec faible puissance de l‟émetteur pour couvrir les zones d‟ombres des MFN.
Le mode 8K est compatible avec tous les types de SFN. Le mode 2K est compatible avec le SFN « gap filter » et aussi avec un dense SFN/MFN où l‟espacement entre les émetteur est court. La distance entre les émetteur dépend aussi de la longueur de l‟intervalle de garde mais surtout à la longueur du signal utile TU c‟est-à-dire le mode 8k est plus performant en terme de couverture par rapport au mode 2K avec une même longueur d‟intervalle de garde, la constellation du signal, le rendement du code et l‟implémentation du récepteur. [11]
Couverture pour une réception fixe et portable
Pour la télévision numérique, la réception est de type toute ou rien c‟est-à-dire la frontière entre une bonne réception et le non réception est trop proche. De ce fait, l‟étude de la couverture est plus complexe. L‟amélioration de la réception peut se faire par : le choix d‟une bonne position pour l‟antenne, l‟utilisation d‟une antenne directionnelle à faible gain et l‟utilisation d‟un amplificateur d‟antenne à faible bruit. La réception par une antenne fixe est définie comme une réception par une antenne directionnelle attachée sur le toit avec une hauteur supérieur à 10m. La réception portable est divisée en deux classes, la classe A où l‟antenne est attachée à une hauteur de 1.5m par rapport au sol et la classe B où l‟antenne est attachée à une hauteur inférieur à 1.5m, dans le sous-sol ou proche d‟une fenêtre dans une salle. La réception portable de classe B est le plus utilisée dans une zone urbaine, elle dépend de plusieurs facteur : le niveau d‟étage dans une immeuble, la perte sur la puissance du signal provoquée par les autres immeuble, etc. L‟étude de couverture pour chaque type de réception se fait sur trois étapes [12] :
Sur la zone de réception, une petite zone de dimension 0.5m * 0.5m. La couverture est bonne si on obtient une valeur de 99% pour le C/N et le C/I requis.
Sur une petite zone de couverture de dimension 100m * 100m, la couverture est bonne si 95% de la zone de réception dans le zone à couvrir est couvert et acceptable si c‟est à 70%.
Sur la zone de couverture, la couverture totale de l‟émetteur qui est l‟ensemble de toutes les petites zones de couverture
Entrelacement en temps ou Time interleaving
L‟introduction de l‟entrelacement en temps est de combattre contre les bruits impulsifs pendant et les «fading » qui varient en fonction du temps pendant la transmission. La durée varie entre quelques microseconde jusqu‟à quelques secondes. La valeur typique est 70ms. Il est à noter qu‟il y a un compromis entre la durée de l‟entrelacement et le temps de reconstruction du signal à la réception. [16]
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : LA TELEVISION NUMERIQUE
1.1 Introduction
1.2 Historique de la télévision
1.3 Modes de diffusion
1.3.1 La télévision numérique par satellite
1.3.2 La télévision numérique par câble
1.3.3 ADSL
1.4 La télévision numérique terrestre ou TNT
1.4.1 Définition
1.4.2 Concepts
1.4.3 Mode de réception
1.5 Les normes de la TNT ou système DTTB
1.5.1 ATSC ou système A
1.5.2 DVB-T/T2 ou système B
1.5.3 ISDB-T ou système C
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2 : LA NORME DVB-T
2.1 Introduction
2.2 Architecture de la norme DVB-T
2.2.1 Présentation du système DVB-T
2.2.2 Adaptation MUX et brassage
2.2.3 Codage externe (Reed-Solomon) et entrelaceur externe
2.2.4 Codage interne
2.2.5 Entrelaceur interne
2.2.6 Constellations et mappage de signaux
2.2.7 Structure de trame OFDM
2.2.8 Signal de référence
2.2.9 TPS ou signal des paramètres de la transmission
2.3 Implémentation aspect transmission
2.3.1 Mode de fonctionnement
2.3.2 Choix des paramètres
2.3.3 Réseaux DVB-T
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 : ANALYSE DE LA COUVERTURE DE LA TNT A ANTANANARIVO
3.1 Introduction
3.2 Planification d’un réseau
3.2.1 Couverture pour une réception fixe et portable
3.2.2 Valeur du rapport signal sur bruit C/N requis pour une chaine de transmission idéale
3.2.3 Rapport de protection
3.2.4 Les valeurs minimales requises à la réception
3.2.5 Quelques définitions
3.3 La Couverture existante à Antananarivo
3.3.1 La TNT actuelle à Antananarivo
3.4 Conclusion
CHAPITRE 4 : OPTIMISATION DE LA COUVERTURE DE LA VILLE D’ANTANANARIVO
4.1 Introduction
4.2 Présentation de la norme DVB-T2
4.2.2 Bande passante
4.2.3 Codage
4.2.4 Taille de la FFT ou nombre de porteuses OFDM
4.2.5 Type de modulation et longueur de l’intervalle de garde
4.2.6 Motifs des pilotes dispersés ou Scattered pilot patterns
4.2.7 Rotation de constellation
4.2.8 Entrelacement en temps ou Time interleaving
4.2.9 Extension de la bande passante
4.2.10 Autres
4.2.11 Signal sur bruit ou C/N
4.2.12 Débit net d’un multiplex DVB-T2
4.2.13 Méthode de planification
4.3 Les variantes de solutions possibles pour la ville d’Antananarivo
4.3.1 Scénario 1 : Réception portable : débit maximal
4.3.2 Scénario 2 : Réception portable : Extension de la zone de couverture au maximum
4.3.3 Scénario 3: Réception portable avec l’utilisation optimale du spectre
4.4 Choix de la solution et simulation
4.4.1 Paramètres requis à la simulation
4.4.2 Simulation pour une réception portable classe A
4.4.3 Simulation pour une réception portable de classe B
4.5 Changements dans le réseau de transmission
4.5.1 Caractéristiques du nouvel système
4.6 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
FICHE DE RENSEIGNEMENTS
RESUME
ABSTRACT
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