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TV NUMERIQUEMOBILE

Veille Technologique N 32 - Septembre/Octobre 2005

Grce ses circuits de traitement designal spcifiques, DiBcom proposeune gamme de solutions pour larception de la "TV Mobile". Sousce vocable se cachent trois princi-paux secteurs dapplications pour larception de la Tlvision Numri-que Terrestre (TNT) aux standardsDVB-T ou DVB-H : en voiture : via un dcodeur en

"diversit" (deux antennes),jusqu des vitesses de 150 km/hpour les paramtres de modulationde la TNT franaise,

la terrasse dun caf, dans sonbureau, : soit sur son PCportable via des accessoires aussipetits que des cls mmoires USB,soit sur son cran LCD portable,

dans la rue, dans le bus, : sur sonportable tlphonique grce aucircuit de dmodulation conformeau nouveau standard DVB-H.

La mobilit en DVB-T et DVB-Hdans les projets europensLa possibilit de recevoir la TlvisionNumrique en situation de mobilit at tudie depuis 1998 dans de

nombreux projets europens telsVALIDATE, MOTIVATE, MCP, puisplus rcemment avec la participationde DiBcom dans CONFLUENT,INSTINCT et WING_TV. Si lespremiers tests semblaient limiter leDVB-T des utilisations fixes, il sestavr progressivement au fil des annesque la TV Numrique (TNT) mobiletait finalement viable sans changer lesparamtres de transmission, grcenotamment au traitement de signalspcifique ajout par DiBcom dans sescircuits de dmodulation. La rception du DVB-T en environnement mobile

Le DVB-T Mobile dans la voitureAfin de pouvoir compenser les effetsngatifs provoqus sur la rception dusignal DVB-T par un dplacement vitesse rapide, un traitement de signalcomplmentaire a t intgr dans lescircuits de dmodulation DiBcom : positionnement dynamique de

lintervalle de garde, estimation rapide et prcise du canal

de transmission,

compensation des interfrences inter-symboles cres par leffet Doppler(perte dorthogonalit des signauxCOFDM1).

contrle automatique de gain (CAG)robuste, rapide et supportant degrande plages de variations de niveaude champ (> 70 dB), etc.

A toutes ces fonctionnalits ncessairespour une rception correcte de laTlvision Numrique vitesse levepar un mono rcepteur ("SingleReceiver"), sajoute la possibilit depouvoir cascader les circuits dedmodulation en mode "Diversit". Cemode consiste combiner en bande debase, de manire optimale, les signauxreus par plusieurs antennes afin deprofiter de leur dcorrlation. En UHF,une distance de 20 cm entre les anten-nes suffit pour assurer une bonnedcorrlation. Le gain apport par ladiversit est trs important : il peutatteindre 11 dB en sensibilit etdoubler la frquence Dopplersupporte.Le dernier chipset "DIB7000-M"dvelopp par DiBcom atteint ainsi enDVB-T de trs bonnes des performan-ces en mobilit :

TV NUMERIQUE MOBILE :DU DVB-T AU DVB-H

Grard POUSSET, V.P. Marketing : Business Development chez DiBcom

Le Kit " DEV700-D et son intgration dans un rcepteur lintrieur dun vhicule.

1) Voir encadr et pour plus de dtails aller ladresse : http://iphilgood.chez.tiscali.fr/Transmission/COFDM.htm.

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Pour le mode allemand (8k porteusesCOFDM, modulation 16QAM, codeconvolutionnel 2/3, intervalle degarde 1/8, 11 Mbit/s), ce circuitpermet de compenser jusqu 90 Hz(160 km/h pour une frquenceporteuse de 600 MHz) avec un monorcepteur et 130 Hz (230 km/h 600 MHz) avec un double rcepteurfonctionnant en mode diversit 2.De plus le gain en sensibilit apportpar la diversit est de lordre de 8 dB.

Pour le mode franais (8k porteusesCOFDM, modulation 64QAM, codeconvolutionnel 2/3, intervalle degarde 1/32, 24 Mbit/s), lavantage dela Diversit est encore plus specta-culaire dans la mesure o la rceptionmobile nest tout simplement paspossible avec un mono-rcepteur. Leniveau du rapport signal bruit (C/N)du signal DVB-T reu doit tre aumoins de 27 dB, ce qui dpasse lesvaleurs couramment prsentes sur leterrain. Grce la Diversit, le C/Nrequis est compris, selon la vitesse,entre 20 dB et 25 dB. Il est alorspossible, mme en haut de la bandeUHF, datteindre des vitesses de 150km/h, tout en continuant regarder laTV, sur les siges arrires videm-ment.

Le dernier kit de dveloppement"DEV7000-D"pour application auto-mobile, dvelopp par DiBcom, est unecarte diversit, quipe de deux "front-end" base de chips de dmodulationDIB7000-M et de tuners siliciumoffrant un encombrement et uneconsommation minimaux. Laconsommation totale de cette carte esten effet infrieure 1,3 Watts.De nombreux clients asiatiques et

europens ont dores et dj utilis lescircuits de dmodulation "DIB7000-M" (ou la version prcdente"DIB3000-M") dans des dcodeurs derception mobile pour utilisation enpremire monte ou seconde montedans les automobiles.Des mesures rcentes effectues dansla rgion parisienne montrent que larception de la TNT est possible envoiture, avec une bonne qualit, dansun rayon dune vingtaine de kilomtres partir de la Tour Eiffel et jusqu desvitesses dpassant largement les limitesimposes par la scurit routire.

Le DVB-T PortableGrce au circuit "DIB3000-P"disposant dune interface de sortiespcifique, facilitant la connexion avecun circuit de conversion USB, lasocit DiBcom a t la premire proposer ds 2003, un rcepteur DVB-T sortie USB1, trs compacte (de lataille dun "memory stick" USB),donnant la possibilit de recevoir laTNT sur son PC en environnementportable, dans sa maison, la terrassedun caf, dans un parc, etcLe nouveau circuit "DIB7700-P"franchit une tape supplmentaire enintgrant compltement linterface desortie USB2 / USB1. Il est maintenantpossible de dvelopper un rcepteurTNT portable avec seulement deuxcircuits :un tuner silicium offrant un faibleencombrement et une consommationminimale,

le circuit DIB7700-P, optimis pourla rception TNT portable et dlivrantle "Transport Stream" via linterfaceUSB.

La consommation du circuit de dmo-dulation DIB7700-P est seulement de150 mA et la consommation globaledu rcepteur est infrieure 300 mW.Ces rcepteurs sont pour linstantconstitus dune seule chane derception, mais la diversit apporteaussi en environnement "indoor"un gain apprciable. Des mesureseffectues dans un appartement pari-sien couvert par le signal TNT mis parla Tour Eiffel, ont montr que lacouverture passait de 67 % avec unmono rcepteur, 95% avec un doublercepteur en mode diversit. La carte Diversit "DEV7000-D" djdcrite dans le paragraphe prcdentpeut aussi tre utilise en rceptionportable "indoor" pour corriger effica-cement les chos courts. Grce sa trsfaible consommation et son faibleencombrement, elle peut sintgrerfacilement dans les nouveaux rcep-teurs TNT portables base de petitscrans LCD (appels communmentPMP : Portable Media Players).

Du DVB-T au DVB-H :Norme DVB-HAfin de pouvoir recevoir la tlvisionNumrique sur des portables tlpho-nique, une nouvelle norme DVB-H at cre. Elle se distingue essentiel-lement de la norme DVB-T par lajoutdes fonctionnalits suivantes : un codage supplmentaire dit "MPE-

FEC" rendant la transmission plusrobuste en environnement mobile,offrant un bon fonctionnement sur unmono rcepteur portable, vitant ainsilutilisation dantennes diversit nonimplantables dans le faible volumedes portables tlphoniques,

Grce STK7700P, il est possible de recevoir la TNT sur un PC portable.


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un mode de "TimeSlicing" rduisant laconsommation denvironun rapport 10 : lercepteur ne consommeque quand il reoit lesdonnes correspondant auservice demand, un mode supplmentaire

"4k" offrant le meilleur compromisentre la mobilit (mode 2k) et larsistance aux chos (mode 8k)La transformation dune tte de rseauDVB-T en DVB-H est donc simple etpeu coteuse.Les applications en DVB-T et DVB-Hsont par nature diffrentes. Le DVB-Test optimis pour recevoir sur un grandcran 4 ou 5 programmes TV, cods 4-5 Mbit/s, transmis en MPEG2 dans unflux multiplex dune vingtaine deMbit/s.Le DVB-H convient une rceptionsur petit cran dune trentaine deprogrammes cods 250-300 kbit/stransmis en MPEG4 sur IP dans unflux denviron 10 Mbit/s.Il est noter que le DVB-H est nette-ment plus performant que des systmesconcurrents tels lISDB-T(Japonais) oule T-DMB (Coren). Le T-DMB a parexemple une consommation suprieureau DVB-H dans la mesure o ilnimplmente pas le mcanisme de"Time Slicing". Dautre part, la bandepassante du T-DMB est seulement de1,5 MHz (au lieu de 8MHz max en

DVB-H), ce qui limite de maniredrastique le nombre de canaux trans-missibles et augmente en consquenceles cots dinfrastructure service gal.Par ailleurs le DVB-H est extrmementflexible, puisque des essais ont prouvquil pouvait fonctionner aussi bien enbande L (~1,5 GHz) quen UHF ouVHF. Les premires applications duDVB-H aux EtatsUnis sont dailleursprvues en bande L.Enfin la bande passante du DVB-H estelle aussi trs flexible. Outre les bandesnormalises, 5MHz (US), 6 MHz,7MHz et 8 MHz, il est aussi possiblede rduire la bande 3 MHz , voire 1.5MHz afin de diffuser le DVB-H dansles canaux librs par le DAB.

Le circuit de dmodulation DVB-HDiBcomDiBcom a prsent le "DIB7000-H",son circuit de dmodulation DVB-H, enpremire mondiale au 3GSM Cannesdbut 2005. Depuis il a t intgr dansdes prototypes de tlphones portablesde fabricants majeurs qui ont tmontrs dans de nombreux salons(CeBit, CES, IFA, IBC).Ce circuit a aussi t associ un tunersilicium sur une carte interface desortie " SDIO " destine tre insredans un PDA. Cette carte est utilisedans de nombreux rseaux de tests travers le monde afin dvaluer lesperformances du DVB-H en environ-nement rel.Les performances du circuit "DIB7000-H" en environnement mobile prsententles caractristiques suivantes : La frquence Doppler maximale

(130 Hz) est aussi bonne avec unmono-rcepteur DVB-H quavec unrcepteur Diversit DVB-T.

Lamlioration de la sensibilit est de3 7 dB par rapport celle dunmono rcepteur DVB-T.

La consommation du dmodulateurest seulement de 20 mW en modeDVB-H, ce qui associ aux 30 mWdu tuner silicium donne une consom-mation globale du rcepteur DVB-Hde lordre de 50 mW (nettementinfrieure aux 200 mW dun rcep-teur T-DMB).

Ces performances sont rfrencescomme "proven performances" dansle "DVB-H implementation Guidelines".

Conclusion Grce la gamme de circuits DiBcom,la Tlvision Numrique Mobile etPortable en DVB-T et DVB-H nestpas un rve futuriste, mais une ralittangible.Les enfants peuvent continuer suivreleurs missions prfres larrire dela voiture pendant quils sont emmens lcole. Arriv votre bureau, il estpossible de jeter un il sur les rsumsfilms des matchs de foot de la veillesur votre PC portable grce un stickUSB, quip dun circuit de dmo-dulation TNT. Le midi la terrasse ducaf, on peut suivre les derniers matchsde Roland Garros sur son LCDportable. Et trs bientt, les enfants regarderontleurs clips prfrs sur un portabletlphonique en DVB-H

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La carte Diversit "DEV7000-D" peut sintgrer facilement dans les nouveaux rcepteurs TNT portables base de petits crans LCD.

Grce au DIB7000-H, il est dsormais possiblede regarder la TV sur PDA.

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Le COFDM en Bref

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) :Multiplex Frquentiel de sous porteuses orthogonales entre elles, de telle faon que le spectre frquentiel de chacunedes sous porteuses ninterfre pas avec les autres (le maximum de chacune des sous porteuses concide avec leszros de toutes autres sous porteuses).

Symbole OFDMEnsemble des informations contenues dans le multiplex des sous porteuses (au nombre de 2k, 4k ou 8k selon lemode) pendant la dure symbole.

Modulation QAM (Quadrature Amplitude Modulation)Compose de deux modulations damplitude en quadrature.Une modulation efficace transporte le maximum de bits par symbole :La modulation 64QAM a une efficacit spectrale 3 fois plus importante que celle de la modulation QPSK, mais esten contre partie beaucoup moins robuste.

Code Convolutif :Lie un bit plusieurs bits prcdents de manire crer une redondance pour retrouver la valeur du bit mis en casde perturbation.Le codage convolutif utilis dans les DVB-T / DVB-H est un code de Viterbi qui gnre deux bits en sortie pour unbit lentre (on parle de code 1/2) La valeur des deux bits est alors fonction des six bits prcdents.

Poinonnage :Rduit le dbit aprs codage convolutif.Par exemple pour le "Code Rate" CR=3/4, sur 6 bits en sortie de codage, seuls 4 sont transmis, dont trois sont desbits dinformation et 1 est un bit de codage. Le dbit utile est gal au 3/4 du dbit transmis .Dans le DVB-T et le DVB-H on utilise au choix les CR1/2, 2/3, 3/4, 5/6 ou 7/8. Les deux derniers sont trs peuutiliss car ils apportent peu de protection.

ConstellationQPSK

Constellation16QAM

64QAM

2 bit/symbole 4 bit / symbole 6 bit / symbole~8 Mbit/s

dans 8MHz~16 Mbit/sdans 8 MHz

~24 Mbit/sdans 8 MHz

2 k, 4 k ou 8 ksous-porteuses

8 MHz, 7 MHz, 6 MHz ou 5 MHz

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Temps de garde :Zone tampon insre entre chaque symbole transmis pour limiter linterfrence inter symbole provoquepar les multitrajets ou les metteurs lointains isofrquences.Les temps de garde possibles dans le DVB-T et le DVB-H sont Tu/4, Tu/8, Tu/16 et Tu/32, o Tu est ladure utile du symbole OFDM.

Dbit disponible en fonction des paramtres de modulation DVB-T / DVB-HLe dbit offert dans une bande de 8MHz, par chacune des combinaisons des paramtres de modulation

DVB-T ou DVB-H est donn dans le tableau ci-dessous extrait de la spcification ETSI EN300744 :

Lintervalle de garde est un mal ncessaire qui consomme des capacits de transmission, respectivement 25%, 12.5%, 6.25%, 3.12% pour GI= 1/4, 1/8, 1/16, 1/32.

Source TEAMCAST

Temps

Frquence

Amplitude

Intervallede garde

Priodeutile

Symbole OFDM

Multi PorteusesOrthogonales

Modulation COFDM

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