Digital Radio Mondiale

Digital Radio Mondiale est une norme de radiodiffusion numérique pour les ondes courtes, moyennes et longues. Il a été développé par un consortium de diffuseurs, de constructeurs d'émetteurs/récepteurs et de centres de recherche.



Catégories :

Homonymie - Radiodiffusion

Définitions :

  • Digital Radio Mondiale (abbreviated DRM; mondiale being French for "worldwide") is a set of digital audio broadcasting technologies designed to... (source : en.wikipedia)

Digital Radio Mondiale est une norme de radiodiffusion numérique (voir radio numérique) pour les ondes courtes, moyennes et longues (fréquences en dessous de 30 MHz). Il a été développé par un consortium de diffuseurs, de constructeurs d'émetteurs/récepteurs et de centres de recherche.

Le consortium existe depuis 1998, et le lancement officiel du dispositif DRM a eu lieu en juin 2003 à Genève. Les spécifications du consortium ont été converties en norme européenne par l'ETSI (référence : ES 201 980) et sont reconnues par l'Union internationale des télécommunications (ITU) comme moyen de radiodiffusion numérique pour ces gammes d'ondes. Radio France Internationale, Télédiffusion de France, Deutsche Welle, Voice of America, Telefunken (nouveau : Transradio) et Thomcast (devenu ensuite Thales Broadcast & Multimedia, puis Thomson Grass Valley, et enfin Grass Valley) ont pris part à la formation du consortium DRM. Le Syndicat National des Radios Libres (l'organisation professionnelle comprenant les radios associatives en France) est venu renforcer le consortium, mais aussi Littoral AM, la première radio régionale à avoir choisi de diffuser ses programmes en DRM, qui en est membre depuis 2005.


Principe

L'idée de base pour la création de ce dispositif numérique est que les ondes courtes, moyennes et longues offrent en analogique déjà un certain nombre d'avantages comparés aux autres dispositifs de radiodiffusion (satellite, terrestre VHF, ... )  :

Par contre la diffusion numérique offre toutes sortes d'avantages comparé à la diffusion analogique respectant les traditions en AM :

Depuis le lancement officiel, le nombre de stations émettant en DRM ne cesse d'augmenter et celles-ci peuvent fréquemment être captées dans toute l'Europe.

La réception de programmes émettant en DRM implique nécessairement l'utilisation d'un nouveau récepteur. Pour l'instant (2004), ceux-ci se font rares mais il est d'ores et déjà envisageable de réceptionner les signaux en utilisant certains récepteurs AM respectant les traditions en les modifiant et en les couplant à un ordinateur qui se charge du décodage grâce à un logiciel. Actuellement (2006) les premiers récepteurs voient le jour et la tendance est au récepteur multistandard accueillant d'autres normes numériques (DAB/DMB, MP3, ... ) et les standards analogiques AM et FM.

Technique du dispositif

Codage de source

Les débits de donnée utiles atteints par DRM vont de 8 kbits/seconde à 20 kbits/seconde pour un canal de radiodiffusion standard (10kHz de largeur de bande) et peuvent même aller jusqu'à 72 kbit/s en couplant plusieurs canaux. Le débit dépend aussi de plusieurs autres paramètres comme le niveau de robustesse souhaité (correction d'erreur), la puissance et les conditions de propagation. Ainsi plusieurs possibilités existent dans DRM pour coder le signal audio, ce qu'on nomme le codage de source :

Le diffuseur peut ainsi choisir le mode qu'il souhaite selon ses besoins. Le mode le plus fréquemment utilisé aujourd'hui est le AAC+SBR qui permet une reproduction avec une qualité proche de la diffusion FM. Ce dernier nécessite cependant un débit de donnée suffisant (au moins 17 kbit/s).

Largeur de bande

La diffusion peut être effectuée sur différentes largeurs de bande :

Modulation

Pour la transmission, la modulation utilisée par la DRM est une constellation QAM (Quadrature Amplitude Modulation) avec un codage d'erreur qui peut être variable. La totalité du canal radio est codé selon le procédé OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) qui permet d'obtenir une excellente robustesse du signal comparé aux échos destructifs de propagation. Le principe consiste à obtenir une importante densité spectrale en répartissant le flux total du signal numérique sur de nombreuses sous-porteuses modulées individuellement en QAM. D'autre part les phases de ces sous-porteuses sont orthogonales entre elles dans l'objectif de renforcer la diversité du signal comparé aux échos de propagation.

Le choix des paramètres de transmission dépend de la robustesse souhaitée et des conditions de propagation des ondes radio. La transmission est en effet affectée par le bruit, les perturbations, les trajets d'onde multiples et l'effet Doppler.

Il est ainsi envisageable de choisir entre plusieurs niveaux de codage d'erreur et plusieurs constellations : 64-QAM, 16-QAM et 4-QAM. La modulation OFDM possède aussi des paramètres qui doivent être ajustés suivant les conditions de propagation. Il s'agit en gros de l'espacement entre les porteuses qui déterminera la robustesse face à l'effet Doppler (décalages en fréquence) et l'intervalle de garde qui déterminera la robustesse face aux trajets d'ondes multiples (décalages en temps). Le consortium a par conséquent fixé quatre modes envisageables fixant les paramètres OFDM. Les voici en commençant par le canal aux conditions de propagation les plus favorables :

Le compromis entre tous ces paramètres se situe entre robustesse comparé aux conditions de propagation et débit de donnée utile disponible pour le service.

Ce tableau présente quelques valeurs suivant les modes de protection. Plus l'espacement entre porteuse est grand plus le dispositif est résistant à l'effet Doppler. Plus la durée de l'intervalle de garde est grande plus le dispositif est résistant aux trajets multiples des ondes.

Mode Espacement entre porteuses (Hz) Nombre de porteuses selon la bande passante du canal Durée d'un symbole (ms) Intervalle de garde (ms) Nb symboles/trame
9 kHz 10 kHz 18 kHz 20 kHz
A 41, 66 204 228 412 460 26, 66 2, 66 15
B 46, 88 182 206 366 410 26, 66 5, 33 15
C 68, 18 * 138 * 280 20, 00 5, 33 20
D 107, 14 * 88 * 178 16, 66 7, 33 24

Entrelacement en temps (time interleaving)

Un autre mécanisme est en place pour pallier les pertes de signal profondes (deep fading) dues aux conditions de propagation ou perturbations transitoires. C'est l'entrelacement en temps (time interleaving) qui consiste à mélanger, brasser sur un certain temps les données de telle manière qu'une perte de signal soit répartie en peu d'erreurs sur une longue durée plutôt qu'en énormément d'erreurs sur une courte durée. En effet, les mécanismes de correction d'erreur sont plus à même de corriger des erreurs dispersées plutôt qu'une longue suite d'erreurs qui se suivent (une disparition soudaine du signal). DRM spécifie par conséquent 2 temps d'interleaving envisageable : 400 millisecondes ou 2 secondes. À noter que plus le temps d'interleaving est long plus le récepteur mettra de temps à recevoir le signal quand on change de fréquence.

Canaux logiques

En fait certaines composantes du dispositif ont besoin d'être plus fortement protégées que d'autres pour assurer la transmission. Pour cela le dispositif DRM effectue un multiplexage de différents canaux en un seul avant la transmission. Chaque canal a la possibilité d'avoir une robustesse différente grâce à une constellation (QAM-16, QAM-64, ... ) et un codage d'erreur différent (par contre le mode de transmission OFDM est le même pour tous ces canaux). Ces canaux sont :

Codage d'erreur

Le codage d'erreur peut être plus ou moins robuste.

Ce tableau montre les débits utiles disponibles (en kbit par seconde) selon la classe de protection avec des modes de transmission OFDM A ou B, des modulation de porteuses du canal principal différentes de 16 ou 64 QAM et des largeurs de bande de 9 ou 10kHz :

Classe de protection A (9 kHz) B (9 kHz) B (10 kHz) C (10 kHz) D (10 kHz)
64-QAM 16-QAM 16-QAM 64-QAM 16-QAM 64-QAM 16-QAM 64-QAM
0 19, 6 7, 6 8, 7 17, 4 6, 8 13, 7 4, 5 9, 1
1 23, 5 10, 2 11, 6 20, 9 9, 1 16, 4 6, 0 10, 9
2 27, 8 - - 24, 7 - 19, 4 - 12, 9
3 30, 8 - - 27, 4 - 21, 5 - 14, 3

DRM+

Tandis que la norme DRM est conçue pour les bandes de radiodiffusion inférieures à 30 MHz, le consortium DRM a voté en mars 2005 un projet d'extension du dispositif aux bandes VHF jusqu'à 120 MHz. DRM+ sera le nom de cette nouvelle technologie. Les procédures de développement, de tests, d'homologation et de configuration sont prévues pour le créneau 2007 à 2009. Une bande passante de canal plus large est utilisée, ce qui permettra aux stations de radio de diffuser des flux audionumériques plus élevés et par conséquent de bien meilleure qualité. Une bande passante de 50 kHz en DRM+ autorisera un programme audionumérique presque comparable à la qualité d'un CD audio (pour rappel les CD audio sont échantillonnés à 44, 1 kHz avec une quantification sur 16 bits).

Télévision mobile : Un canal DRM+ de 100 kHz pourra avoir une capacité suffisante pour diffuser une voie vidéo : il serait ainsi envisageable de transmettre un canal vidéo mobile en DRM+ sans faire appel aux technologies DMB ou DVB-H.

Le 31 août 2009, DRM+ est devenue une norme officielle de diffusion lors de la publication par l'ETSI des spécifications techniques. Le document porte la référence ETSI ES 201 980 v3.1.1. Il s'agit effectivement d'une nouvelle version de toute la spécification DRM, comprenant un mode additionnel qui permet le fonctionnement en fréquence dans la tranche de 30 MHz à 174 MHz.

Conclusion

Au contraire de de la diffusion analogique AM, la diffusion numérique DRM offre la plupart de degrés de libertés au diffuseur pour le codage du son et la transmission. Cela implique par conséquent qu'il définisse exactement ses besoins et sa zone de couverture. Heureusement, ceci reste transparent pour l'auditeur car le récepteur se règle automatiquement.

Références et liens externes

Fabricants d'émetteurs

Recherche sur Amazon (livres) :



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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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