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5.3 Télévision à haute définition (TVHD)


Les services de télévision à haute définition (TVHD) offrent aux téléspectateurs une technologie télévisuelle sensiblement améliorée, avec une qualité de service supérieure. La demande de services à haute définition (HD) dépend de certains paramètres, tels que:

• le nombre croissant de foyers équipés d'écrans plats HD Ready et TVHD;

• la baisse évidente de la qualité de service de la radiodiffusion TVDN sur les écrans plats, dont la taille est augmentée;

• l'émergence de nouvelles technologies compatibles HD;

• la volonté de visionner des événements sportifs de haut niveau et des films de qualité HD.

Les ménages sont de plus en plus nombreux à opter pour les écrans plats. Près de 50% des ménages européens en sont équipés et le taux de pénétration devrait atteindre 87% d'ici à 2010.

Les écrans plats de 28 pouces ou plus sont aujourd'hui quasiment tous HD ready. Toujours plus nombreux à s'équiper de postes de télévision HD ready, les ménages devraient pouvoir accéder à des services en haute définition.

Les critères relatifs à la qualité de la couverture et aux caractéristiques de rayonnement pour la TVHD sont similaires à ceux appliqués à la réception avec antenne de toit et à la réception portable. Les dispositions énoncées à la section 5.2 s'appliquent également à la TVHD. La TVHD est particulièrement intéressante pour les grands écrans plats. Ces derniers peuvent recevoir le signal grâce à de simples antennes d'intérieur, qui sont bien souvent réservées à la réception sur des postes secondaires, généralement de plus petite taille.

Capacité de multiplex

Dans le cas de la TVHD, c'est la qualité de l'image qui prime (qualité de service). Le nombre de services par multiplex est de ce fait limité. Au départ, un petit nombre de programmes diffusés en TVHD satisfera probablement les téléspectateurs. Cependant, les demandes futures visant à convertir tous les services de télévision à définition normale actuels en qualité HD sans augmenter le nombre de multiplex représenteront un défi de taille.

Les besoins de capacité pour la TVHD sont tels que le format de compression MPEG-2 ne suffit plus, même s'il est techniquement possible de transmettre un programme TVHD en MPEG2 dans un multiplex, comme observé en Australie (le débit de données vidéo choisi en 2001 pour la TVHD était de 15,4 Mbit/s pour un système DVB-T dans un canal de 7 MHz avec un multiplex MAQ 64 et une capacité de débit de données de 23 Mbit/s). Certains pays comme les Etats-Unis, qui utilisent les signaux ATSC, offrent également un programme TVHD par canal.

La TVHD requiert l'utilisation d'un nouveau récepteur compatible HD MPEG-4/AVC pour mettre en œuvre un système de compression plus efficace. Les aspects suivants sont particulièrement importants pour la TVHD:

• La TVHD avec compression MPEG-4/AVC, pour une bonne qualité d'image (qualité de service), nécessite 10 Mbits/s pour le format d'affichage 720p; 12 Mbits/s pour le format d'affichage 1080i et 20 Mbits/s pour le format d'affichage 1080p.

• Il sera nécessaire de proposer au moins deux services TVHD par multiplex pour justifier l'utilisation du spectre et proposer une solution durable sur le plan économique.

• Le format d'affichage 720p est plus efficace au niveau du spectre que celui de 1080i; il faudrait, pour 1080i, une capacité de transmission de 10 à 20% supérieure selon le type de contenu.

• Le format d'affichage 1080p offre la meilleure qualité d'image, ce qui est capital pour les grands affichages sur écrans plats (50 pouces et plus). Il devra également être considéré comme une option pour les installations futures.

Capacité de multiplex DVB-T et DVB-T2

La norme de deuxième génération DVB-T2 a été élaborée pour la radiodiffusion télévisuelle numérique de Terre et offre, dans des conditions de réception similaires, une capacité de transmission de données nette de 30 et 50% supérieure à celle de la norme DVB-T. Elle présente par ailleurs les caractéristiques intrinsèques suivantes:

• résistance accrue aux brouillages générés par d'autres émetteurs, permettant une meilleure réutilisation des fréquences;

• meilleures résultats sur le réseau à fréquence unique, la distance entre deux émetteurs adjacents étant augmentée de 30%;

• utilisation de la réception fixe au moyen d'antennes existantes favorisée;

• compatibilité en amont (le signal DVB-T n'est pas nécessaire);

• conformité avec l'Accord GE-06;

• disponibilité des premiers produits de grande consommation à partir de 2010;

• arrivée des récepteurs DVB-T2 sur le marché de masse à compter de 2012.

Le système DVB-T2 fait actuellement l'objet de tests rigoureux au Royaume-Uni.

Le tableau comparatif suivant (Tableau 1) (reproduit avec l'aimable autorisation du Dr R. Brugger, IRT, Prévisions UER 2008) indique le nombre de programmes de télévision à définition normale/haute définition par multiplex pour la réception fixe pour:

• le DVB-T (MAQ-64-2/3-1/32, avec un débit total par multiplex de 24,1 Mbit/s); et

• le DVB-T2 (MAQ-256-2/3-1/32 avec un débit total par multiplex de 35,2 Mbit/s).
Tableau 1


Débit
requis (Mbit/s)



Besoins en fréquences pour la TVHD – Prévisions 2008 – 25/26 novembre 2008

page 19

Multiplexage
fixe


Multiplexage
statistique


Multiplexage statistique FUTUR

Format

Codage de la source

Débit
requis (Mbit/s)



5-6 programmes HD

7 programmes
DN


3 à 4
programmes HD


3 programmes HD
lancés en France


(débit disponible par MUX / débit requis par programme)

Programmes par multiplex (MUX) – réception fixe

Débit requis et disponible pour la HD

Besoins en fréquences pour la TVHD
2 spectrum requirements for broadcasting - brugger_page_19
Le tableau comparatif suivant (Tableau 2) (reproduit avec l'aimable autorisation de R. Brugger, IRT Prévisions UER 2008), indique le nombre de programmes de télévision à définition normale/haute définition par multiplex pour la réception portable pour:

• le DVB-T (MAQ-16-2/3-1/4, avec un débit total par multiplex de 13,3 Mbit/s); et

• le DVB-T2 (MAQ-16-5/6-1/8, avec un débit total par multiplex de 19,8 Mbit/s).

Tableau 2

Débit
requis (Mbit/s)


Besoins en fréquences pour la TVAD – Prévisions 2008 – 25/26 novembre 2008

page 22

Débit
requis (Mbit/s)


Codage de la source

Format

3 programmes HD

Multiplexage statistique FUTUR

Multiplexage
statistique


Multiplexage
fixe


(Débit disponible par MUX / débit requis par programme)

Programmes par multiplex (MUX) – Réception portable

Débit requis et disponible pour la HD

Besoins en fréquences pour la TVAD

2 programmes
HD


4 programmes DN
2 spectrum requirements for broadcasting - brugger_page_22
Dans une étude récente (trev_2009-Q4_Spectrum_Brugger.pdf), R. Bruger et A. Gbenga-llori ont examiné succinctement la capacité de la télévision numérique de Terre d'offrir une plateforme compétitive pour les applications de radiodiffusion futures. On a admis que la télévision à haute définition (HD) constituait la norme future pour toutes les applications de télévision. On a analysé le nombre de programmes pouvant être pris en charge dans un multiplex lorsqu'un multiplexage statistique est effectué, de nouvelles techniques de codage de source (MPEG4) ainsi que de nouvelles techniques de codage de canal (DVB-T2) et on a étudié les possibilités offertes dans le cadre de l'Accord GE06. Il ressort de cette étude qu'en mettant en œuvre les technologies MPEG4 et DVB-T2, il est possible de proposer une offre compétitive sur le réseau de Terre dans le cadre de l'Accord GE-06. Par ailleurs, on peut conclure que les radiodiffuseurs ne tirent parti de la transition vers le MPEG4 et/ou vers le DVBT2 que s'ils peuvent appliquer ces techniques plus efficaces en termes de fréquences pour améliorer l'offre des programmes grâce à une qualité plus élevée (HD) ou à un plus grand nombre de programmes. En conséquence, on considère qu'il est indispensable que les bandes de fréquences attribuées actuellement au service de radiodiffusion restent disponibles pour ce service. Si tel n'est pas le cas, une réduction supplémentaire des bandes attribuées au service de radiodiffusion compromettrait gravement la compétitivité de la plateforme TNT dans un futur proche.
Capacité du multiplex ISDB-T

Le système ISDB-T se compose de 13 segments MROF. Chaque segment MROF correspond à un spectre de fréquences ayant une largeur de bande de L/14 MHz (L étant la largeur de bande d'une chaîne de télévision de Terre: 6, 7 ou 8 MHz). Un segment occupe donc une largeur de bande de 6/14 MHz (428,57 kHz), 7/14 MHz (500 kHz) ou 8/14 MHz (571,29 kHz). La radiodiffusion télévisuelle utilise 13 segments avec une largeur de bande de transmission de 5,6 MHz, 6,5 MHz ou 7,4 MHz environ.

La radiodiffusion ISDB-T utilise trois modes de transmission avec différents intervalles de porteuse permettant de prendre en charge un grand nombre de paramètres tels que l'intervalle de garde défini par la configuration de réseau et l'effet Doppler produit en réception mobile. Le mode 1 comprend un segment de 108 porteuses, tandis que les modes 2 et 3 comptent respectivement deux et quatre fois plus de porteuses.

La durée de l'entrelacement temporel en temps réel dépend des paramètres définis au niveau du signal numérique et de la durée de l'intervalle de garde. Les valeurs indiquées dans le Tableau 3 cidessous pour ces paramètres sont donc approximatives.
Tableau 3: Paramètres de base du système ISDB-T

Paramètres de transmission

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Nombre de segments

13

Largeur de bande

5,57 MHz (6M*)

6,50 MHz (7M*)

7,43 MHz (8M*)

5,57 MHz (6M*)

6,50 MHz (7M*)

7,43 MHz (8M*)

5,57 MHz (6M*)

6,50 MHz (7M*)

7,43 MHz (8M*)

Espacement des porteuses

3,968 kHz (6M*)

4,629 kHz (7M*)

5,271 kHz (8M*)

1,948 kHz (6M*)

2,361 kHz (7M*)

2,645 kHz (8M*)

0,992 kHz (6M*)

1,157 kHz (7M*)

1,322 kHz (8M*)

Nombre de porteuses

1405

2809

5617

Durée active d'un symbole

252 µs (6M*)

216 µs (7M*)

189 µs (8M*)

504 µs (6M*)

432 µs (7M*)

378 µs (8M*)

1008 µs (6M*)

864 µs (7M*)

756 µs (8M*)

Durée d'un intervalle de garde

1/4, 1/8, 1/16, 1/32 de la durée active d'un symbole

Modulation des porteuses

MDPQ, MAQ-16, MAQ-64, MDPQD

Nombre de symboles par trame

204

Durée de l'entrelacement temporel

0, 0.1s, 0.2s, 0.4s

Code interne

Code convolutif (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8)

Code externe

RS(204,188)

Débit binaire d'informations

3,65-23,2 Mbit/s (6M*)

4,26-27,1 Mbit/s (7M*)

4,87-31,0 Mbit/s (8M*)

Transmission hiérarchique

3 niveaux maximum (couches A, B, C)

* Largeur de bande d'une chaîne de télévision de Terre.
Un bouquet associant des programmes en réception fixe et des programmes en réception sur dispositifs portatifs peut être proposé grâce à la transmission hiérarchique obtenue en divisant les bandes dans un canal. La "transmission hiérarchique" signifie que les trois éléments du codage de canal – à savoir le schéma de modulation, le taux de codage du code de correction d'erreur convolutif et la durée de l'entrelacement temporel – peuvent être sélectionnés indépendamment. L'entrelacement temporel et l'entrelacement fréquentiel sont réalisés dans leurs segments de données hiérarchiques respectifs.

Comme indiqué plus haut, la plus petite unité hiérarchique dans le spectre des fréquences est le segment MROF. Comme le montre la Figure 1, une chaîne de télévision comprend 13 segments MROF et il est possible d'établir jusqu'à trois couches hiérarchiques (couches A, B et C) pour ces segments. Si le signal MROF est transmis via une seule couche, il utilise la couche A. Si le signal est transmis via deux couches, la couche centrale "robuste" est la couche A et la couche extérieure est la couche B. Si le signal est transmis via trois couches, la couche centrale "robuste" est la couche A, la couche intermédiaire est la couche B et la couche extérieure est la couche C. Si l'on tient compte de la procédure de sélection des canaux du récepteur, le spectre des fréquences ainsi segmenté est soumis à une règle pour la disposition des segments. Il est par ailleurs possible d'établir une couche pour le segment central seul comme segment de réception partielle pour les récepteurs portatifs de services à un segment. Dans ce cas, le segment central est la couche A. Si toute la bande est ainsi utilisée, on parle de système ISDBT.
Figure 1

Récepteur à 1 segment

Codage de canal,
mise en trames MROF


Récepteur à 13 segments

Réception partielle

Spectre d'émission

Multiplexage de données (combinaison de couches hiérarchiques)

Segments de données

Couche hiérarchique A

Couche hiérarchique
C



Couche hiérarchique
B



Couche hiérarchique
A




Le Tableau 4 présente le débit total pour les 13 segments, avec les paramètres ISDB-T définis par le radiodiffuseur. Il peut être utilisé en réception fixe et en réception portable:
Tableau 4: Débit total


Modulation de porteuse

Code convolutif

Nombre de TSP transmis (mode 1/2/3)

Débit (Mbit/s)

Rapport de garde:1/4

Rapport de garde:1/8

Rapport de garde:1/16

Rapport de garde:1/32

MDPQD

MDPQ

1/2

156/312/624

3,651

4,056

4,295

4,425

2/3

208/416/832

4,868

5,409

5,727

5,900

3/4

234/468/936

5,476

6,085

6,443

6,638

5/6

260/520/1040

6,085

6,761

7,159

7,376

7/8

273/546/1092

6,389

7,099

7,517

7,744

MAQ-16

1/2

312/624/1248

7,302

8,113

8,590

8,851

2/3

416/832/1664

9,736

10,818

11,454

11,801

3/4

468/936/1872

10,953

12,170

12,886

13,276

5/6

520/1040/2080

12,170

13,522

14,318

14,752

7/8

546/1092/2184

12,779

14,198

15,034

15,489

MAQ-64

1/2

468/936/1872

10,953

12,170

12,886

13,276

2/3

624/1248/2496

14,604

16,227

17,181

17,702

3/4

702/1404/2808

16,430

18,255

19,329

19,915

5/6

780/1560/3120

18,255

20,284

21,477

22,128

7/8

819/1638/3276

19,168

21,298

22,551

23,234

NOTE Le présent tableau fournit un exemple de débit total dans lequel les mêmes paramètres s'appliquent aux 13 segments. A noter que le débit total varie pendant la transmission hiérarchique selon la configuration des paramètres hiérarchiques.


La Recommandation UIT-R BT-1306-3 (Système C) fournit des informations plus détaillées sur le multiplex ISDB-T ainsi que sur les normes suivantes:

Norme ARIB ARIB-STD B-31 Version 1.6 – Transmission System for Digital Terrestrial Broadcasting, novembre/2005. Disponible à l'adresse: www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/6-STD-B31v1_6-E2.pdf

Norme brésilienne ABNT NBR 15601 – Digital Terrestrial Television – Transmission System, décembre /2007. Disponible à l'adresse: www.abnt.org.br/tvdigital/norma_eua/ABNTNBR15601_2007Ing_2008.pdf
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