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1  sur  21
Modeling a DVB-T System in MATLAB

SBAIH Nizar
Agenda

 Définition DVB.
Technologie DVB-T.
 Modélisation de la technologie.

2
Définition

Digital Video Broadcasting (DVB) : est un ensemble de normes
de télévision numérique édictées par le consortium européen
DVB, et utilisées dans un grand nombre de pays.

3
Qu’est-ce que le DVB-T ?

Le DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) est
un mode de diffusion de la télévision numérique
hertziennes terrestres, dans lequel les signaux audio,
vidéo et de données sont numérisés, multiplexés,
modulés, puis diffusés aux téléspectateurs.

4
Canaux de la DVB-T

Les émissions de la DVB-T se
font pour l’essentiel dans la
bande UHF qui va de 470 à
860 MHz.
La bande a été divisée en
canaux de largeur 8 MHz pour
la TV analogique, numérotés de
21 à 69. La TNT a repris les
mêmes canaux.

Formule de calcul de la fréquence :
F(MHz) = 306 + 8 x numéro du canal
Emetteur TNT

5
Structure de l’émetteur

6
Nécessité de compression

Le format de base pour l’image numérique est le 4:2:2, caractérisé par :
• 25 images/seconde de 625 lignes.
• Signal de luminance Y échantillonné à 13,5MHz.
• Signal de chrominance Cr et Cb échantillonnés à 6,75MHz.
• Un échantillon codé sur 10 bits.
D = 13,5.10^6*10bits + 2*6,75.10^6*10bits = 270Mbit/s !!!

7
Compression MPEG-2/4

le MPEG2 fait passer le débit de 270 Mbits/s à 4 Mbits/s.

8
Protection des données

 Codage Reed-Solomon RS(204,188,8) qui ajoute à chaque paquet 16 bits. Le
débit passe de 24Mbit/s à 24*204/188=26Mbit/s.
 Codage convolutif FEC(2/3) qui nécessite 3 bits pour transmettre 2 bit. Le débit
passe de 26Mbit/s à 26*3/2=39Mbit/s (Canal offre un débit max de 40Mbit/s).
9
Mappage des données

La séquence de bits numérique est mappée en une séquence
modulé en bande de base de symboles complexes.

10
Rappel OFDM
1

 Orthogonal Frequency Division
Multiplexing.
-Modulation multi porteuse basée sur la
FFT.

0.8

0.6

0.4

0.2

0

 Transmettre des données de manière
indépendante au niveau de chaque
sous porteuse.

-0.2

-0.4
-5

-4

-3

-2

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0

1

2

3

4

-4

-3

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3

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5

1.2

1

 Caractéristique la plus importante :
- Résistant au multi-path fading.
- Utilisation Frequency domain equalizers
(DFE).

0.8

0.6

0.4

0.2

0

-0.2
-5

5

11
OFDM & Multi-path Fading
 Propagation par trajets multiples conduit à un évanouissement
sélectif en fréquence.
 Utilisation d’un égaliseur récursive DFE.
 Nous devons connaître la réponse du canal à chaque sous-porteuse,
nous avons besoin de pilotes.

Y(ω) =H(ω)X(ω)

12
Guard interval insertion

Echo permis

Pas d’écho accepté sinon il faut augmenter Tg

13
Comment la technologie DVB-T implémente l’OFDM

Modulation

2K

8K

FFT

2048

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porteuse

1705

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sous porteuse

4 464 Hz

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14
Spectre du signal modulé OFDM

15
Paramètres du standard

Modulation Coding rate

QPSK

16-QAM

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1/2
2/3
3/4
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16.59
17.56
22.12
23.42
24.88
26.35
27.65
29.27
29.03
30.74

1/32
6.03
8.04
9.05
10.05
10.56
12.06
16.09
18.10
20.11
21.11
18.10
24.13
27.14
30.16
31.67

16
DAC and front-end

Le signal numérique est transformé en un signal analogique, à
l’aide d'un convertisseur numérique analogique (CNA), et ensuite
transposé en fréquence radio (UHF) de l'entrée RF.

TX
Digital
Digital
baseband
baseband

Digital to
Digital to
analog
analog

RF
RF

17
Simulation

18
Résultats de simulation

Spectre DVB-T

Constellation reçu

19
DVB-T2

20
Conclusion

Je vous ai montré la technologie DVB-T :
- Codage MPEG2.
- Codage de canal.
- OFDM.
- Implémentation sous Matlab.

Thank you!
Thank you!

21

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  • 1. Modeling a DVB-T System in MATLAB SBAIH Nizar
  • 2. Agenda  Définition DVB. Technologie DVB-T.  Modélisation de la technologie. 2
  • 3. Définition Digital Video Broadcasting (DVB) : est un ensemble de normes de télévision numérique édictées par le consortium européen DVB, et utilisées dans un grand nombre de pays. 3
  • 4. Qu’est-ce que le DVB-T ? Le DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) est un mode de diffusion de la télévision numérique hertziennes terrestres, dans lequel les signaux audio, vidéo et de données sont numérisés, multiplexés, modulés, puis diffusés aux téléspectateurs. 4
  • 5. Canaux de la DVB-T Les émissions de la DVB-T se font pour l’essentiel dans la bande UHF qui va de 470 à 860 MHz. La bande a été divisée en canaux de largeur 8 MHz pour la TV analogique, numérotés de 21 à 69. La TNT a repris les mêmes canaux. Formule de calcul de la fréquence : F(MHz) = 306 + 8 x numéro du canal Emetteur TNT 5
  • 7. Nécessité de compression Le format de base pour l’image numérique est le 4:2:2, caractérisé par : • 25 images/seconde de 625 lignes. • Signal de luminance Y échantillonné à 13,5MHz. • Signal de chrominance Cr et Cb échantillonnés à 6,75MHz. • Un échantillon codé sur 10 bits. D = 13,5.10^6*10bits + 2*6,75.10^6*10bits = 270Mbit/s !!! 7
  • 8. Compression MPEG-2/4 le MPEG2 fait passer le débit de 270 Mbits/s à 4 Mbits/s. 8
  • 9. Protection des données  Codage Reed-Solomon RS(204,188,8) qui ajoute à chaque paquet 16 bits. Le débit passe de 24Mbit/s à 24*204/188=26Mbit/s.  Codage convolutif FEC(2/3) qui nécessite 3 bits pour transmettre 2 bit. Le débit passe de 26Mbit/s à 26*3/2=39Mbit/s (Canal offre un débit max de 40Mbit/s). 9
  • 10. Mappage des données La séquence de bits numérique est mappée en une séquence modulé en bande de base de symboles complexes. 10
  • 11. Rappel OFDM 1  Orthogonal Frequency Division Multiplexing. -Modulation multi porteuse basée sur la FFT. 0.8 0.6 0.4 0.2 0  Transmettre des données de manière indépendante au niveau de chaque sous porteuse. -0.2 -0.4 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 1.2 1  Caractéristique la plus importante : - Résistant au multi-path fading. - Utilisation Frequency domain equalizers (DFE). 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -5 5 11
  • 12. OFDM & Multi-path Fading  Propagation par trajets multiples conduit à un évanouissement sélectif en fréquence.  Utilisation d’un égaliseur récursive DFE.  Nous devons connaître la réponse du canal à chaque sous-porteuse, nous avons besoin de pilotes. Y(ω) =H(ω)X(ω) 12
  • 13. Guard interval insertion Echo permis Pas d’écho accepté sinon il faut augmenter Tg 13
  • 14. Comment la technologie DVB-T implémente l’OFDM Modulation 2K 8K FFT 2048 8192 Nombre de sous porteuse 1705 6817 Espacement entre sous porteuse 4 464 Hz 1 116 Hz Largeur 7,61 MHz 7,61 MHz 14
  • 15. Spectre du signal modulé OFDM 15
  • 16. Paramètres du standard Modulation Coding rate QPSK 16-QAM 64-QAM 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 1/4 4.98 6.64 7.46 8.29 8.71 9.95 13.27 14.93 16.59 17.42 14.93 19.91 22.39 24.88 26.13 Guard interval 1/8 1/16 5.53 5.85 7.37 7.81 8.29 8.78 9.22 9.76 9.68 10.25 11.06 11.71 14.75 15.61 16.59 17.56 18.43 19.52 19.35 20.49 16.59 17.56 22.12 23.42 24.88 26.35 27.65 29.27 29.03 30.74 1/32 6.03 8.04 9.05 10.05 10.56 12.06 16.09 18.10 20.11 21.11 18.10 24.13 27.14 30.16 31.67 16
  • 17. DAC and front-end Le signal numérique est transformé en un signal analogique, à l’aide d'un convertisseur numérique analogique (CNA), et ensuite transposé en fréquence radio (UHF) de l'entrée RF. TX Digital Digital baseband baseband Digital to Digital to analog analog RF RF 17
  • 19. Résultats de simulation Spectre DVB-T Constellation reçu 19
  • 21. Conclusion Je vous ai montré la technologie DVB-T : - Codage MPEG2. - Codage de canal. - OFDM. - Implémentation sous Matlab. Thank you! Thank you! 21

Notes de l'éditeur

  1. la télévision numérique a d’abord été diffusée par le satellite (DVB-S) et le câble (DVB-C) avant de l’être par voie hertzienne terrestre (DVB-T).
  2. La technologie DVB-T apporte les avantages: la réception est améliorée, le son est de haute qualité et de nombreuses chaînes sont disponibles.
  3. NB :il convient d'ajouter parfois un décalage (shift) de + 166 kHz destiné à éviter les perturbations dans le canal voisin analogique.
  4. Le flux TS est organisé en paquets de 188 octets précédés d’un en-tête qui précise : •le numéro de la source (Paquet Identifier PID) •le type de donnée (audio, vidéo, sous-titre, données de service etc…) C’est grâce aux en-têtes que le récepteur pourra séparer les données correspondant aux différentes chaînes du multiplex.
  5. à cause de la persistance rétinienne, une fréquence de répétition de 25 images/seconde est suffisante pour donner une impression de mouvement continu Un canal TNT a un débit numérique limité à 40 Mbits/s: il est impossible de transmettre un signal vidéo numérisé en 4:2:2 dans un canal de 8 MHz de large.
  6. La réduction de débit est possible car deux images vidéo successives sont souvent très voisines : •si les images sont proches, le MPEG2 ne code que ce qui a changé d’une image à l’autre •si les images sont très différentes, le MPEG2 code l’image complète
  7. Pour être sûr que les signaux direct et réfléchi reçus correspondent àun même symbole, on introduit un intervalle de garde durant lequel le récepteur n’essaye pas de reconnaître le symbole