LDM: Nouvelle technologie pour la survie de la télévision numérique terrestre de la main de l'UPV

2015/12/01 Montalban Sanchez, Jon - TSR ikerketa-taldea EHUko Ingeniaritza Goi Eskola Teknikoa Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Route aérienne invisible : spectre électromagnétique et embouteillages

Nous sommes la société de l'information. À cette époque, nous sommes entourés à tout moment par des milliers d'ondes radio qui transportent d'un côté à l'autre le flux d'information indispensable, bien qu'invisibles à la vue humaine. Pour donner un ordre à ce chaos, toutes les communications sans fil sont organisées selon les normes établies par les organismes publics, et chacun est affecté, entre autres, une gamme de spectre radioélectrique.

De manière simple, les ondes électromagnétiques sont un moyen de transport invisible qui transporte des informations quotidiennes vers nos téléphones mobiles ou les antennes de télévision, qui se propagent dans l'espace et contiennent des composants électriques et magnétiques perpendiculaires entre eux. Pour comprendre par exemple, la propagation des ondes est très semblable à celle des vagues marines que nous pouvons observer sur la côte, mais au lieu d'être de l'eau, le milieu est air. En plus de l'amplitude et de la longueur d'onde, la fréquence est la grandeur propre des ondes radio. En bref, la fréquence ou la fréquence d'une onde indique le nombre de fois que la même onde se répète en seconde, de sorte que, en plus d'avoir un temps libre pour transmettre n'importe quelle onde électromagnétique, le groupe de fréquences correspondant devrait être exempt d'interférences. L'explication graphique de ce phénomène peut être vu dans la figure 2.

Figure . Représentation d'une onde dans le domaine du temps et de la fréquence.

Ainsi, à froid, même si cela peut nous étonner, dans la vie quotidienne, nous rencontrons souvent ce concept de fréquence. Qui n'a pas à l'esprit, par exemple, la fréquence de votre radio préférée lors de l'écoute de votre programme préféré (100.1 MHz, par exemple)? Ou qui n'a pas eu à réintoner le signal de télévision ces dernières années ou mois? En substance, la clé de cette question réside dans la disposition spectrale des signaux.

De même, la connaissance de cette caractéristique des ondes, la fréquence, est devenue un outil indispensable pour le développement des technologies de nouvelle génération. Cette fonctionnalité permet, par exemple, d'émettre plusieurs émissions de télévision simultanément (en même temps) à partir d'une seule antenne, en adaptant chacune partie du spectre fréquentiel.

Prenons un exemple pratique: la transmission sans fil peut être assimilée au système de transport actuel (voir figure 3). Supposons que les différentes sources d'information, représentées dans l'image comme camions, doivent voyager de Bilbao (antenne émettrice) à Donostia (récepteur). Première option (dans le cas 1: TDM (Time Division Multiplexing), peut être envoyé par une route nationale à une seule voie (par exemple, par la route côtière), assignant à chacun un temps déterminé, en plaçant chaque camion successivement. Il est évident que cette solution n’est pas très efficace par la possibilité de générer de gros embouteillages qui peuvent amortir le «flux d’information». Quelle est la solution ? Une des options serait d'utiliser le même espace pour utiliser la fréquence de chaque camion ou signal d'information et placer le flux d'information sur différentes voies (parties du spectre). Ainsi, la route à une seule voie est devenue une autoroute multi-voies, augmentant la capacité du flacon (cas 2: FDM). Si nous recherchons des livres techniques, nous pouvons voir que derrière ce phénomène se trouve Frequency Division Multiplexing (FDM) ou Multiplexation Fréquentielle. C'est une technique très utilisée, entre autres parce que les signaux de télévision que nous recevons quotidiennement à la maison sont ainsi organisés.

Nouveau système de multiplexation LDM : pas d'embouteillages

Figure . Exemple graphique des différents systèmes de multiplexation.

Dans le nouveau système de multiplexation LDM développé à l'UPV-EHU (en collaboration avec le Communication Research Centre du Canada et l'Electronics and Telecommunications Research Institute de Corée), il est distribué pour le temps alloué et profite de toute la fréquence au lieu de partager la puissance, la fréquence ou le temps transmis. Le fonctionnement est simple : les flux d'information sont placés l'un au-dessus de l'autre et chacun reçoit une plage de puissance. Cette structure permet aux émetteurs d'utiliser à cent pour cent les moyens disponibles pour la transmission de signaux, tant dans le domaine temporel que dans celui de la fréquence. Voyons plus clairement l'exemple des transports. La technique LDM propose l'utilisation de véhicules à deux ou trois étages pour augmenter l'efficacité, c'est-à-dire des camions qui, au lieu de transporter des camions conventionnels, porteraient des voitures ou des autobus normaux, des autobus à deux étages qui doubleraient la capacité de transporter des informations avec le même espace (cas 3).

Cette technologie sera indispensable pour la future TDT. En fait, en ce qui concerne l'utilisation du spectre radioélectrique, ces dernières années, il y a eu le plus grand débat entre tous les médias d'information sur l'attribution de la plage de fréquences de la télévision numérique. Selon de nombreux experts, la télévision ne gère pas efficacement les ressources qui lui sont allouées, de sorte que les organisations chargées du spectre ont reçu une série de propositions pour offrir les intervalles de fréquences qui sont restés libres en raison de la numérisation de la télévision à d'autres services plus efficaces comme la téléphonie mobile.

En outre, ils accusent la première génération de télévision numérique, la TDT, de son incapacité à offrir des services mobiles. Ce problème est très critique car, selon les dernières études, le trafic de données mobiles augmentera onze fois entre 2015 et 2018, et à la fin de cette période, deux tiers du trafic total s'adapteront au videostreaming. Par conséquent, pour les systèmes radio des générations à venir, il sera une condition indispensable qu'ils puissent voir n'importe où à travers les récepteurs mobiles de télévision en haute définition.

Parmi les technologies qui peuvent faire face à ces problèmes, les experts voient avec de bons yeux le LDM. Et c'est qu'en plus d'être un système plus efficace, c'est une solution totalement compatible avec la technologie actuelle et, en fait, il ne faudrait faire que quelques changements dans la technologie existante. Il convient également de noter que cette efficacité permet d'offrir plus de ressources aux services mobiles, de sorte que ce système de multiplexation doublerait ou triplerait la couverture des services mobiles par rapport aux systèmes de multiplexation conventionnels.

Ainsi, l'équipe technique du nouveau Standard de la Télévision Numérique Terrestre ATSC 3.0 d'Amérique du Nord a choisi la technologie LDM comme solution technologique pour sa prochaine génération de télévision. Ainsi, il est possible qu'à l'avenir, entre autres, la plupart des récepteurs de télévision qui seront vendus en Amérique du Nord et en Corée du Sud aient une implémentation de cette technologie développée par l'Université du Pays Basque avec d'autres groupes.

Contributions du Groupe TSR de l'UPV/EHU en matière de LDC

Le Groupe de Traitement du Signal et des Radiocommunications de l'UPV-EHU (TSR), dirigé par les professeurs Manuel Velez Elordi et Pablo Angueira, a été au début du LDM, il a donc collaboré étroitement avec les groupes qui allaient développer l'idée dès le début. De plus, les premiers développements théoriques et pratiques de ce nouveau système de multiplexation ont été menés par le groupe TSR, car les algorithmes clés pour la conception du récepteur ont été développés dans la thèse de doctorat défendue par Jon Montalban Sanchez à l'UPV. Les algorithmes développés dans le groupe TSR ont développé des mécanismes pour différencier les sources d'information envoyées dans chaque canal de fréquence ou bus. Bien qu'il ne propose pas un système complet, il pose une technologie concrète qui peut donner une solution directe aux deux grands défis que TDT devra affronter dans un proche avenir, à savoir un nouveau système de multiplexation qui garantit l'utilisation efficace du spectre radioélectrique mentionné ci-dessus et l'offre de services mobiles.

Enfin, il convient de noter que le groupe TSR a mené plusieurs études théoriques et pratiques pour démontrer l'utilité de cette proposition. Il convient de noter que le premier récepteur LDM au monde a été utilisé. Par la suite, ce récepteur a transféré le nom de l'Université du Pays Basque à diverses expositions internationales pour montrer les avantages du LDM, dont le NABSHOW de Las Vegas en 2015, qui réunit plus de 100.000 professionnels du secteur. En outre, les publications basées sur la thèse susmentionnée ont obtenu le prix de la meilleure contribution aux congrès internationaux IEEE Broadband Multimedia Systems and Broadcasting organisés en 2014 à Pékin (Chine) et 2015 à Gand (Belgique).

Bibliographie Bibliographie