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1 Chapitre 1 Etude comparative entre DVB-S et DVB-S2 1. Introduction L’essor de

1 Chapitre 1 Etude comparative entre DVB-S et DVB-S2 1. Introduction L’essor de communication a ouvert de nouvelles perspectives pour les services de diffusion d’images. Les différentes techniques de compression mises en oeuvre permettent de diminuer considérablement les débits binaires. Cependant, des limitations existent encore, tant sur le plan technique que sur le plan économique. Le standard DVB-S est l’un des premiers standards qui ont été proposés pour la diffusion numérique, c’est un standard de diffusion numérique par satellite. Et depuis son introduction, il n’a pas arrêté d’évoluer jusqu’à l’adoption du nouveau standard en 2004, le DVB-S2. Pour la transmission TV, le DVB-S2 offre 30% de bande passante supplémentaire par rapport aux standards satellites traditionnels, ce qui a permis d’augmenter le nombre de chaînes à transmettre à partir d'un émetteur 33 MHz classique. Le DVB-S2 a permis aussi de développer des nouveaux services comme l'accès internet haut débit en zone rurale inaccessible aux autres réseaux haut débit. 2. Présentation du standard DVB L’extinction de la diffusion analogique peut être considérée comme la simple conséquence de l’introduction et du développement de la diffusion numérique. Une meilleure technologie prend la place de l’ancienne. En effet la diffusion numérique présente de nombreux avantages par rapport à la diffusion analogique : elle donne la possibilité de diffuser une image et un son de meilleur qualité, elle permet de transmettre plus de chaînes ou de données dans les mêmes bandes de fréquences et diminue ainsi le coût de la transmission d’un facteur de 5 à 8; elle permet de transmettre une importante quantité de données associées aux programmes, autorisant des fonctionnalités de « télévision interactive ». Deux principaux standards ont étés développées, la première en Amérique: le HDTV (High Definition TV) et la deuxième en Europe, le DVB (Digital Video Broadcasting). Les principales différences de ces standards sont au niveau du modem et de l’encodeur audio. Mais même en présence de cette concurrence, le DVB a pu s'imposer comme unique standard global de radiodiffusion TV numérique. Ce standard européen, le DVB, a été fondu en 1993 pour répondre aux besoins de l’Europe et le monde des services de communication. Il est produit par le comité, JTC (Joint Technical Committee), l’union européenne de diffusion, EBU (European Broadcasting Union), le comité 2 européen de normalisation, CENELEC (Comité Européen de Normalisation ELECtrique) et l’institut européen des standards des télécommunications, ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Ce standard européen de diffusion numérique pour la télévision, est associé au format de compression MPEG (Motion Picture Expert Group). Les propriétés du signal sont définies suivant le support de transmission. En effet, plusieurs standards ont étés définis. Dans la suite nous détaillerons quelques uns. La chaîne de transmission exige la mise en oeuvre des techniques numériques de codage, de multiplexage des données et de modulation. Les différents blocs de la chaîne de transmission sont décris dans la figure 1 et seront détaillés dans la suite. Figure 1: Schéma synoptique d’une chaîne d’émission TV numérique 2.1. Codage source Le codage source a pour but de réduire la quantité d’information transmise. Pour l’image, le codage source fait intervenir en matière de compression de signaux, le découpage de l’image en blocs, la prédiction temporelle et la compensation du mouvement, la quantification et le codage à longueur variable. La norme prend en compte le balayage entrelacé propre au système de TV et permet un débit compris entre 2Mbps et 20Mbps. Dans le domaine son, le codage source peut s’effectuer en monophonie ou en stéréophonie selon le cas en utilisant plusieurs fréquences d’échantillonnage. Nous pouvons également coder simultanément plusieurs voies. 3 2.2. Codage canal Les opérations de codage de canal ont pour objet de préparer le signal avant l’émission. Elles comprennent essentiellement la dispersion d’énergie (brassage), le codage correcteur d’erreur et l’entrelacement. Les signaux codés, des différents composants (sons, données et images) de plusieurs programmes, sont alors multiplexés. Le signal binaire résultant, transporte toutes les informations de synchronisation des différentes composantes des programmes. L’entrelacement est une opération dont le but est de rendre le signal le plus aléatoire possible, l’intérêt est d’éviter les longues suites des « zéros » ou des « uns » qui créent une raie à forte énergie dans le spectre. Pour le codage correcteur d’erreur, plusieurs algorithmes sont disponibles suivant l’application. Parmi les codes correcteurs d’erreur on trouve le codage RS (Reed-SOLOMON), le codage LDPC (Low Density Parity Check),… Pour des raisons techniques ou de rentabilité, l’acheminement d’une information numérique, ne peut pas toujours se faire en bande de base. L’utilisation d’une fréquence porteuse est alors nécessaire. La modulation est l’opération qui fait correspondre à chaque niveau du signal numérique, un état d’amplitude, de fréquence ou de phase d’une onde porteuse. Le choix d’une modulation numérique dépend de :  L’occupation spectrale.  La résistance aux distorsions et aux diverses perturbations.  La simplicité de réalisation des systèmes de modulation et de démodulation. 3. Les sous standards de la diffusion numérique Ces standards de diffusion numérique pour la télévision se déclinent en fonction des supports de diffusion. Plusieurs sous standards ont été définis : le DVB-S pour la diffusion par satellite, le DVB-C (DVB digital Cable delivery system) pour la diffusion par câble, le DVB-T (DVB Terrestrial transmission standard) pour la diffusion terrestre... . La figure 2 présente des exemples de supports de diffusion numériques. 4 Figure 2: Standards de diffusion numérique 3.1. Standard de diffusion numérique terrestre (DVB-T) Le standard DVB-T définit une méthode de transmission des signaux de télévision MPEG2 conforme aux caractéristiques spécifiques du canal de transmission dans l’espace. La largeur de canal est très réduite : 8 MHz. Elle a recours à la modulation OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) qui utilise des porteuses à bande étroite orthogonales entre elles. Les contraintes sur le DVB-T sont grandes et ont une influence importante sur la couverture et la puissance du signal transmis, mais il présente l’avantage de pouvoir réaliser des réseaux mono-fréquence. 3.2. Transmission par câble (DVB-C) C’est un standard pour la diffusion de vidéo numérique par câble. A l’origine, le DVB-C a été conçu pour assurer la continuité des émissions par satellite, maintenant, il a un large domaine d’application. Le câble coaxial, la fibre optique et les techniques mixtes de câblage se prêtent bien à l’acheminement des signaux de télévision. Le câble est un milieu bien protégé mais à bande réduite. Donc la modulation choisie est une modulation à efficacité maximale, c'est-à-dire transportant un maximum de bits par symbole, c’est la modulation du type QAM, à 16, 32 ou 64 états. Le développement d’autres modulations plus performantes, comme le QAM-128 et la QAM-256, est actuellement à l’ordre du jour. Un décodeur sera équipé d’un circuit correcteur d’échos afin de compenser des échos courts liés à des désadaptations dans la connectique ou les éléments passifs. La largeur des bandes d’un canal en matière de transmission sur câble est de l’ordre de 7 à 8MHz. Cette faible largeur constitue l’une des difficultés les plus importantes en ce qui concerne la transmission des signaux numériques de télévision. 5 3.3. Diffusion pour les téléphones mobile (DVB-H) DVB-H correspond à «Digital Video Broadcasting Handheld», qui n’est pas très répondue, mais avec la 3éme génération de la communication mobile, le DVB-H peut être devenue indispensable. Il repose sur le même principe que la technologie DVB-T : les paquets DVB-H sont encapsulés sur des paquets DVB-T. Le standard DVB-H a été développée pour répondre aux besoins et aux capacités des téléphones mobiles qui sont limités à cause de la taille réduite du mobile, contrairement au cas de DVB-T, où on dispose des équipements suffisants (télévision, antenne,…). Une autre différence importante entre DVB-T et DVB-H est la capacité de transmission et de réception. Dans le premier standard, en utilisant la technologie DVB-T, une chaîne de télévision sera transmise sous un format MPEG-2 et utilisera une bande passante de 4 à 5 Mbits, alors que pour le deuxième standard, en utilisant la technologie DVB-H, la même chaîne de télévision sera transmise en utilisant une bande passante de 128 à 384 kbps, soit environ 10 à 20 fois moins. Cela s’explique par l’encapsulation des données du standard DVB-H dans des paquets DVB-T comme l’indique la figure 3. Figure 3:Encapsulation de l’information DVB-H en DVB-T 3.4. Transmission par satellites (DVB-S) Le DVB-S est un standard défini pour la transmission par satellite. Ce standard a attiré l'intérêt des opérateurs et des chercheurs dans le domaine de communications en vu de sa bande large et des contraintes non strictes par rapports aux autres supports de transmissions. Le DVB-S a pris un succès depuis 1994 et les émissions ont débuté depuis 1996 pour les premiers opérateurs commerciaux. C'est un standard de diffusion relativement simple qui 6 utilise la modulation QPSK (Quaternary Phase Shift Keying). Il utilise des canaux relativement larges (33 ou 36 MHz). Un code correcteur d’erreurs interne, dit de VITERBI est utilisé pour corriger les effets négatifs de la réception par satellite. Cette norme tient compte des caractéristiques d'une transmission satellitaire :  La bande disponible est relativement large : de 26 à uploads/Management/ cours-dvb-s2.pdf