Transcription de la présentation « Aspects techniques de la TNT » de Jacques MUZARD,
Coordinateur national de COSAEL, lors du Salon de la Réception Numérique (9 au 11 mars 2005)

·         Garantie pour les donneurs d’ordre

·         Satisfaction du téléspectateur

·         Valorisation des professionnels

 

·         Information de tous les partenaires de la filière Antennes

·         S’informer pour mieux remplir sa mission

·         Représenter, en toute indépendance, les usagers et les installateurs

·         Renseigner les partenaires

 

Ceux qui nous connaissent sur le terrain savent que nous sommes là pour les aider à faire mieux leur travail, pas pour les sanctionner.

D’où la présence de COSAEL dans un certain nombre de groupes de travail …

COSAEL est aussi là comme relais d’information du terrain

 

·         Diagnostics pour connaître l’état de l’installation relativement à la réception de la TNT

·         Contrôles des installations modifiées (filtres, aériens ou modifications plus profondes), pour la satisfaction de toutes les parties

 

Notre raison de vivre : la qualité est un facteur clé de succès

 

·         L’exposé est limité à la réception fixe  (par opposition aux réceptions dites « portable et mobile »)

·         Il est surtout centré sur les points importants qui concernent l’installateur

 

·         Bande passante : canal de 8 MHz

·         Même réseau de distribution (attention au filtrage de tête qu’il faudra certainement modifier)

·         Même méthodologie de mesure (mais mesure d’une puissance)

 

Un rappel important : un réseau conforme aux normes passera sans modification majeure la TNT. Prévoir une adaptation de la station de tête.

 

·         Les niveaux sont plus faibles    valeur à la prise : entre 35 et 70 dBµV

·         Meilleure tolérance au bruit      (C/N meilleur que 26 dB)

·         Possibilité de canaux adjacents (même avec analogique)

 

Le filtrage en bord de bande à l'émission permet aux canaux numériques d’être adjacents à des canaux analogiques. Cependant, le diffuseur prendra les précautions nécessaires pour permettre un fonctionnement correct de tout. Voir plus loin.

 

·         Qualité d’image (« qualité numérique » si les conditions sont rassemblées), interactivité

·         Signal robuste au bruit mais surtout aux échos « proches »

 

La tolérance aux échos est évidemment un atout lors de l’installation.

 

·         Relative fragilité aux bruits impulsifs (durée de dégradation plus longue)

 

Attention aux blindages. Le signal en France est mieux protégé qu’en Grande Bretagne, mais si un parasite atteint un niveau suffisant, la dégradation se fera plus sentir : figeage d’un bloc et temps de récupération plus long.

 

·         Sensibilité au bruit de phase

 

Normalement, la TNT n’a pas de raison d’être transposée. Si c’était le cas, prendre soin d’utiliser un matériel spécifiquement conçu pour la TNT, c’est-à-dire tenant des performances de bruit de phase de l’oscillateur et de filtrage particulières.

 

 

·         La planification des fréquences prévoit que des canaux numériques seront adjacents à des canaux analogiques, inférieurs ou supérieurs

·         Le son AM de l’analogique peut être perturbé

 

Ces aspects sont exploités dans la planification des fréquences, mais l’installateur doit être attentifs à certains aspects développés plus loin

Pour s’éloigner du son (0,25 MHz seulement du bord du canal en norme L), un offset peut être ajouté

 

 

·         La fréquence centrale d’un canal TNT peut être décalée (« offset ») de
              -166,7 kHz     + 166,7 kHz
      + 2 x 166,7 kHz    + 3 x 166,7 kHz

·         Cet offset sera publié par le CSA

·         Attention aux appareils de mesure !

 

Dans les facilités données au « planificateur » des fréquences, la norme prévoit que la fréquence centrale du canal numérique puisse être décalée de n fois 1/6 de MHz. Cela permet en particulier au signal numérique adjacent supérieur de moins perturber le son analogique.

Dans les cas de décalage, le récepteur du mesureur de champ peut ne pas accrocher s’il est programmé pour la fréquence centrale nominale. Les fabricants introduiront certainement les commandes permettant de faciliter ce paramétrage.

 

 

·         Le niveau des canaux numériques doit être limité par rapport à celui du ou des canaux analogiques adjacents, pour éviter de perturber ce dernier (en particulier le son)

 

Le tableau du transparent qui suit montre les effets d’un signal numérique qui ne respecterait pas certaines règles concernant le niveau

 
 

 

Attention : les valeurs –35 dB qui figurent en bas du graphique sont des valeurs absolues (en dBµV) alors que les autres valeurs (en dB) sont prises par rapport au niveau de l’analogique adjacent.

 

Planification C.S.A.

·          8k (6817 porteuses)

·          Modulation QAM 64 ou QAM 16

·          Rendement de code 2/3 ou 3/4 ou 1/2

·          Intervalle de garde 28 µs (Tu/32) (ou 56 ou 112 µs (Tu/8), moyennant dégradations)

 

Les appareils de mesure retrouvent automatiquement les paramètres du signal.

En gras, la planification « normale » faite par le CSA

En normal, les modifications envisagées lors du gt2 pour pallier certaines difficultés locales

 

 

L'intervalle de garde correspond au temps pendant lequel tous les signaux contenant la même information mais provenant de différentes sources (différents émetteurs ou par réflexions multiples) ne se perturbent pas les uns les autres.

Un exemple de deux signaux contenant la même information mais n'arrivant pas en même temps. Si la différence entre les trajets empruntés n'excède pas 8,4 km, l'adaptateur TNT fonctionnera correctement.

Cette caractéristique du codage, qui permet que deux signaux identiques puissent, dans certains cas, arriver retardés l'un par rapport à l'autre sans problème de réception, est mise à profit par le dispositif SFN ("single frequency network"). Ce dispositif est utilisé pour faciliter la couverture de grandes zones, plusieurs émetteurs distants diffusant le même signal à la même fréquence. Le principe ne peut évidemment fonctionner que si le retard entre signaux ne dépasse pas le temps correspondant à l'intervalle de garde, c'est-à-dire, pour simplifier (il faut laisser une marge pour les échos), si la distance entre les émetteurs est inférieure à une certaine distance (8,4 km dans l'exemple précédent).

Cas d'émetteurs SFN distants

Le tableau théorique qui suit résume les choix possibles pour le type de modulation, l'intervalle de garde et le rendement de code.

La modulation est celle qui est choisie pour chacun des 6817 porteuses.
Un canal de Rice (Ricean channel) est le modèle mathématique qui représente le mieux la propagation dans l'air et la réception fixe des ondes.
QEF signifie "Quasi "Erreur "Free", soit "pratiquement sans erreur".

On voit qu'avec une modulation 64-QAM, un rendement de code de 2/3 et un intervalle de garde de 1/32, il est théoriquement possible de transporter 24,13 Mbits/s si le C/N est de 17,1 dB. C'est le choix de base du CSA (zone rouge).

Dans certains cas, les émetteurs utilisés en SFN (voir plus haut) ne sont pas placés à des distances compatibles avec l'intervalle de garde de 1/32. Un autre choix s'impose alors. Dans le cas de Paris, le choix de l'intervalle de garde de 1/8 a été finalement adopté. On voit que sans autre changement, le débit initialement proposé par les opérateurs de multiplex ne peut plus être respecté (22,12 Mbits/s au lieu de 24,13). Le choix d'un rendement de code plus favorable (3/4 au lieu de 2/3) permet un débit suffisant (24,88 Mbits/s) au détriment de la qualité de signal : il faut en effet respecter un C/N d'au moins 18,6 dB, soit 1,5 dB de plus que pour le choix de base. Cela correspond malheureusement à une zone de couverture de surface moindre (zone cyan) .

Cas de multiplex avec un nombre de chaînes réduit

De la même façon, ce tableau des codages aide à comprendre le choix des opérateurs et du CSA dans des situations atypiques.
Dans le cas de la première phase de déploiement de la TNT, durant laquelle les chaînes payantes ne sont pas émises, les multiplex n'ont pas besoin du débit total. En émettant 3 chaines au lieu de 6, la moitié du débit est suffisant (12,06 Mbits/s). Pour obtenir ce débit avec un intervalle de garde de 1/32, le codage 16-QAM avec un rendement de code 1/2 suffit (zone verte).

On remarque alors que le C/N théorique minimum nécessaire est alors favorable de plus de 7 dB par rapport à celui du choix de base (17,1 - 9,6). Cet avantage peut être mis à profit pour émettre le signal TNT avec une puissance de 7 dB inférieure, ce qui est économiquement très intéressant (7 dB correspond à une puissance utilisée 5 fois inférieure !).Quelle doit être la réaction de l'installateur quand il constate la présence d'un signal dont la puissance est si faible ? Si le codage 16-QAM est bien employé (ce que le mesureur de champs peut lui indiquer), il ne faut surtout pas compenser par une égalisation plus forte !
Si, par exemple, il s'agit d'un canal adjacent supérieur à un canal analogique, l'égalisation pour un canal 64-QAM doit être à -10dB (voir plus haut le tableau des niveaux respectifs). Mais si le canal est émis en 16-QAM, il faut l'égaliser à -17 dB par rapport au canal analogique qui lui est inférieur. Cela permet que, lorsque le multiplex sera plein et que l'opérateur utilisera le codage 64-QAM, il n'y aura rien à faire.

·         Dans l’intervalle de garde

o        Fonctionnement correct

·         Hors intervalle de garde

o        Gabarit

 

Plusieurs fabricants, plusieurs stratégies d’accrochage, comment s’y retrouver ? A terme, le marché s’auto-régulera autour des appareils qui fonctionnent bien. Mais avant ?

AU minimum, tous les récepteurs doivent évidemment fonctionner correctement en conditions nominales.

Hors intervalle de garde, le gt2 a proposé que les récepteurs respectent un « gabarit de comportement » spécifiant la puissance du signal perturbant acceptable en fonction de sa position temporelle.

Un exemple proposé lors du gt2 :

 

 

Ainsi, selon cette courbe, un écho dont la puissance serait 15 dB en dessous de la puissance de l'émetteur principal et dont le retard serait de 100µs ne perturberait pas le fonctionnement de l'adaptateur (point rouge sur la figure).

Comme moyen d’investigation, il a été proposé au gt2 que l’on puisse trouver sur les appareils de mesure une indication telle que montré sur la figure suivante, où apparaissent tous les échos avec leur retard respectif et leur puissance relative.

 

 

·         Émetteurs co-positionnés le plus souvent avec l’émetteur analogique

·         Attention : antenne éventuellement dirigée différemment (pas de crainte des échos)

·         Profiter du rapport de protection antenne avant arrière pour rester dans le gabarit

·         Pour information, le planificateur peut introduire un retard entre émetteurs

 

En analogique (guide UTE C 90-124), on a l’habitude de donner une valeur de champ en dessous de laquelle l’installateur n’est plus tenu de respecter le C/N minimum à la prise.

En numérique, c’est plus difficile à définir, mais on peut considérer les valeurs suivantes comme admises par tous les experts :

 

·         Planifié : 53 dBµV/m en bande IV,
     57 dBµV/m en bande V à 10 m du sol
     (65 et 70 respectivement en analogique)

·         Minimum : 44 dBµV/m à 500 MHz, et 48 dBµV/m à 800 MHz

         champ F1 = champ F + 20 log₁₀(F1 / F)

 

    Un rappel : champ (dBµV/m) = niveau à la sortie de l’antenne - gain de l’antenne - 20log₁₀(300/2∏F) 

 

On voit que le planificateur a prévu une bonne marge pour pallier la dégradation de propagation

 

·         Réseau câblé, hôtels et hôpitaux le blindage peut être incriminé, en particulier le câble de raccordement

·         Transposition champ fort, différentes solutions :

o        Essayer de supprimer la transposition, les appareils de réception actuels étant mieux protégés que jadis

o        Transposer l’analogique sur un autre canal

 

Les essais fait en France par le groupe de travail gtCEM (UTE-CSA) ont confirmé l’expérience hollandaise : 90 % des problèmes proviennent du câble de raccordement du téléviseur à la prise, insuffisamment blindé. Dans d’autres cas, c’est le câblage du réseau qui est déficient.

Le canal numérique n’est donc pas, le plus souvent, le perturbateur.