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La radio numérique terrestre La radio numérique consiste, comme pour la télévis

La radio numérique terrestre La radio numérique consiste, comme pour la télévision numérique, en la diffusion d’un signal binaire, c’est à dire uniquement composé d’une succession de 0 et de 1, sur des bandes de fréquences (bande III et bande L principalement) différentes de celles utilisées pour la FM (bande II). Ce mode de transmission suppose une numérisation préalable à la transmission du signal. La différence dans la nature du signal exige, comme pour la télévision numérique, de disposer d’un récepteur spécifique, les récepteurs analogiques ne pouvant décoder un signal numérique. Les récepteurs de radio numérique sont également conçus pour afficher des données associées au son, sous forme de texte, d’images ou de vidéos diffusées sur un écran intégré au récepteur. La radio numérique existe depuis plusieurs décennies sous forme satellitaire et aussi sur internet. La diffusion hertzienne de la radio numérique, communément appelée radio numérique terrestre (RNT), fait l’objet de développements plus récents, depuis le début des années 1990 (Club DAB). Elle est basée sur le principe du multiplexage : alors qu’en analogique une fréquence ne véhicule qu’une radio à la fois, en RNT chaque fréquence véhicule plusieurs services de radios, leur nombre variant en fonction du débit qui est alloué individuellement (et donc de la qualité sonore et des données associées) : plus ce débit est important, meilleure sera la qualité sonore, mais moins le nombre de services sera important. Numérisation de la voix. Le théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon énonce que l'échantillonnage d'un signal, c'est-à-dire sa représentation sous une forme discrète, par une liste de valeurs prélevées régulièrement dans ce signal, exige une fréquence d'échantillonnage supérieure au double de l'écart entre les fréquences minimale et maximale qu'il contient. De ce fait fe ≥ 2*fMax Pour le cas de la voix humaine par exemple, le spectre est compris dans [0 ; 3200Hz], Donc en prenant fe = 8000Hz = 8Kz on est dans les conditions de Shannon. Et en codant chaque échantillon sur 8 bits, on obtient un débit vocal de 8*8=64Kbps. Or en général, en radio numérique terrestre, un utilise des codecs audio (MP2, MP4) qui réduisent ce débit à un débit moins important par des algorithmes de compression. Présentation de la Digital Audio Broadcasting Le DAB pour Digital Audio Broadcasting, ou en français radiodiffusion sonore numérique1, est un système de radiodiffusion numérique développé et standardisé au départ par le projet européen EUREKA 147, et actuellement exploité sur plusieurs continents. Les premières émissions commerciales ont eu lieu en 1995, et depuis 2007 est déployée une version améliorée du standard, appelée DAB+. Principales fonctionnalités et caractéristiques Le DAB permet la diffusion numérique de programmes radiophoniques, via les ondes hertziennes par voie terrestre ou par satellite. Dans de bonnes conditions de réception, la qualité est analogue à celle des baladeurs numériques ou des lecteurs de CD audio. Chaque programme est accompagné d'informations telles que son nom, le titre des émissions ou des morceaux passés à l'antenne, et même éventuellement des images et données supplémentaires. Un récepteur adapté doit être utilisé : les traditionnels récepteurs de radio analogique AM et/ou FM ne peuvent décoder les données numériques du DAB. Par rapport à la radio FM, le DAB offre un certain nombre d'avantages à ses auditeurs :  absence de bruit de fond (« souffle ») dû à une réception moyenne ou aux perturbations ;  possibilité de diffuser plus de stations ;  établissement totalement automatique de la liste des stations par le récepteur ;  données associées aux programmes potentiellement plus riches que celles offertes par le RDS : textes, images, informations diverses, sites web ;  robustesse face aux perturbations lors d'utilisation en réception mobile (voiture, train) y compris à grande vitesse. Description technique Les stations de radio sont regroupées en bouquets appelés ensembles ou multiplex. Un multiplex correspond globalement à un flux de données numériques, transmis par un émetteur DAB sur une fréquence donnée. Fréquences utilisées Selon les pays, la bande III en VHF (174–240 MHz) et la bande L en UHF (1 452– 1 492 MHz) peuvent être allouées au DAB. Le DAB est adapté aux réseaux à fréquence unique : tous les émetteurs d'une même région peuvent fonctionner sur la même fréquence. Ceci facilite la planification des fréquences Modulation Quatre modes de transmission sont définis, numérotés de I à IV. Le mode I concerne les émissions en bande III. La modulation utilisée est le DQPSK avec le procédé OFDM, ce qui fournit une bonne immunité à l'atténuation et aux interférences inter-symboles causées par les trajets multiples. En mode I, la modulation OFDM consiste de 1 536 porteuses. La période utile d'un symbole OFDM est 1 milliseconde, donc chaque porteuse OFDM occupe une bande de 1 kHz de large. Un multiplex occupe en tout une largeur de bande de 1,536 MHz, soit le quart de la largeur de bande d'un émetteur de télévision analogique. L'intervalle de garde est de 246 microsecondes, donc la durée totale d'un symbole est de 1,246 ms. La durée de l'intervalle de garde détermine la distance maximum entre des émetteurs qui font partie du même réseau à fréquence unique, soit ici environ 74 km. Correction d'erreur Le code correcteur d'erreur détermine à quel point une émission pourra être reçue correctement, même lorsque les signaux sont affaiblis, par exemple loin de l'émetteur ou dans les bâtiments. La première version du DAB utilise des codes convolutifs. Le niveau de redondance est plus important pour les parties du flux de données audio susceptibles de créer des perturbations audibles. Chaque opérateur peut choisir entre plusieurs « niveaux de protection » pour chaque service (voir ci-dessous), qui se caractérisent par des caractéristiques différentes du code correcteur utilisé. Il existe 5 niveaux de protection pour l'audio, 4 pour les données. Le DAB+ introduit un codage de type Reed-Solomon utilisé « à l'intérieur » du flux déjà protégé par les codes convolutifs. Cette technique de correction d'erreur est beaucoup plus efficace que celle du DAB originel. Dans les mêmes conditions d'émission et de réception, certaines personnes qui rencontreraient des difficultés en DAB originel reçoivent un signal beaucoup plus robuste en DAB+ Diagramme conceptuel de génération d’un signal DAB Diagramme conceptuel de réception d’un signal DAB Pour permettre à un multiplex de transmettre un certain nombre de stations, la compression audio est utilisé pour réduire le débit de données de chaque station transmises. En tirant parti du fait que lorsque l'oreille humaine détecte un son sur une fréquence, il est moins sensible aux sons plus silencieux sur les fréquences voisines, un codeur de compression audio calcule un plancher de bruit au-dessous duquel le son ne peut pas être perçu par les auditeurs et rejette ces sons. La norme de codage audio utilisé pour DAB est MP2. Toutefois, le code utilisé pour DAB + HE-AAC v2 (également connu sous le nom MP4 ou AAC +) est une compression plus efficace. Il permet la qualité audio équivalente ou meilleure à diffuser à des débits inférieurs à ceux du DAB. Il a été prouvé qu’on a une meilleure efficacité spectrale avec le DAB+ d’autant plus que plusieurs stations peuvent être diffusées sur un même multiplex, peu de ressources en transmission sont utilisées par station et un plus grand choix de stations devient possible. La zone de couverture géographique des services de radio utilisant HE-AAC v2 est également légèrement plus grande que ceux qui utilisent MP2. [42] Flux binaire Un multiplex transmet 864 « unités de capacité », dont le débit binaire dépend du niveau de protection choisi. Par exemple, le niveau 3 fournit un débit total par multiplex d'environ 1 184 kbit/s. Le signal est composé d'un canal de signalisation nommé FIC et d'un canal pour les programmes nommé MSC. Une redondance temporelle de 384 ms est incluse dans le transport des données, ce qui permet une excellente immunité aux chutes brutales de signaux lors de passages sous des trémies par exemple. Organisation en services Le débit disponible dans un multiplex est réparti en « services » de plusieurs types :  services primaires : les stations de radio principales ;  services secondaires : par exemple, commentaires sportifs supplémentaires ;  services de données : guide de programmes, diaporamas synchronisées avec les émissions, pages web et images, etc. Codec audio La première version du DAB proposait uniquement le codec MPEG-1 Audio Layer II. Le standard DAB+ ajoute le codec HE-AAC version 2, aussi appelé AAC+, et défini dans la norme MPEG-4 Part 3. Ce codec est environ trois fois plus efficace que le précédent, ce qui permet de diffuser beaucoup plus de stations par émetteur, ou bien d'augmenter drastiquement la qualité audio à nombre de stations inchangé, ou bien bien entendu de réaliser un compromis entre les deux. Spectrum used by digital radio technologies Spectrum use by technology Technology Service requirements Preferred band Eureka 147 Wideband multiplexed 1.5 MHz channel per ensemble VHF Band III, L-Band DRM Narrowband 9-18 kHz per channel MF, HF IBOC - AM - FM Narrowband 20 kHz per channel 200 kHz per channel MF VHF Band II ISDB-TSB uploads/Geographie/ 03-radio-numerique-terrestre.pdf