Digital Radio Mondiale
La solution numérique pour les G.O, P.O. et O.C.
Contexte
Fin 1996, le projet européen NADIB est créé pour lancer
les premières études sur la numérisation des fréquences
inférieures à 30 MHz. Du fait de la portée internationale
des ondes courtes, dès 1998 ce projet européen est remplacé
par le consortium international DRM (Digital Radio Mondiale) qui regroupe l'ensemble
des acteurs de la chaîne de radiodiffusion - sociétés de
programmes, diffuseurs, fabricants d'émetteurs et de récepteurs,
centres de R&D - pour mener un projet de numérisation des signaux
diffusés dans les bandes des fréquences inférieures à
30 MHz.
La modulation d'amplitude (A.M) est la plus utilisée sur ces bandes de
fréquences qui sont communément appelées " bandes
A.M ". L'objectif du consortium DRM est de re-dynamiser l'usage de la diffusion
des ondes courtes, moyennes et longues en proposant une réception numérique
de qualité dans ces bandes dans un délai de 3 ans.
Dans cette optique, de nombreux tests de laboratoire et des essais de diffusion
réelle sur le terrain ont déjà été élaborés
par les centres de recherche et particulièrement par TDF CCETT. Pour
démarrer ce nouveau service, TDF souhaite privilégier la mise
en exploitation d'un mode commercial de transition dit Simulcast durant lequel
les deux types de modulations, numériques et analogiques, seront supportées.
Ce mode de diffusion Simulcast devrait faciliter le déploiement de DRM
en assurant une continuité pour le service en modulation d'amplitude.
Elle s'appuie dans cette démarche de numérisation, sur des nouvelles
technologies de l'information en compression, modulation et multiplexage.
Le consortium DRM dispose d'un site WEB d'information sur lequel toutes les
avancées et les documents officiels du projet sont consultables : http://www.drm.org/
La norme DRM a été validée par ETSI en septembre 2001,
elle est disponible sous la référence ETSI TS 101 980 V1.1.1.
Les services A.M aujourd'hui
Les bandes de fréquences inférieures à 30 MHz se décomposent en 3 services principaux pour la radiodiffusion en utilisant deux modes de propagation des ondes :
Le service des grandes ondes (G.O)
Il est utilisé pour la diffusion des programmes nationaux à partir
d'un seul point d'émission (Allouis pour la France). Le nombre de canaux
de 9 kHz, pour chaque programme, est limité car les G.O ne disposent
que d'une largeur de bande de 130 kHz.
La propagation dans cette bande de fréquences se caractérise par
une onde de sol et l'émetteur utilisé est en général
de très grande puissance (plus de 1 Méga Watts).
C'est la bande la plus utilisée en A.M, elle est également la
plus populaire en Europe.
Le service des petites ondes (P.O)
Il est utilisé pour la diffusion des programmes régionaux à
partir de plusieurs émetteurs de plus faible puissance répartis
sur tout le territoire national.
La bande de fréquence utilisable pour la radiodiffusion s'étale
sur 1100 kHz pour l'ensemble des P.O.
Le mode de propagation le plus utilisée est également en onde
de sol avec une efficacité inférieure aux G.O. Le mode de propagation
ionosphérique devient significatif la nuit et permet alors une transmission
à plus longue distance hors du territoire national.
Malheureusement, ce mode de propagation devient aussi une source d'interférences
avec les stations étrangères et peut perturber la réception
des programmes locaux.
Aujourd'hui, si le nombre de programmes diffusés en P.O. est faible,
TDF compte bien sur DRM pour inverser la tendance en proposant à ses
clients une offre attractive et de qualité.
Le service des ondes courtes (O.C)
Il est utilisé pour la diffusion de programmes essentiellement internationaux
avec un mode de propagation des ondes par réflexion ionosphérique.
La largeur de bande disponible est environ de 5,7MHz.
Les émetteurs ondes courtes de TDF sont situés à Issoudun
et utilisent des antennes directives pour diffuser les programmes de Radio France
International (RFI)
La propagation de ces bandes de fréquences est très capricieuse
et nécessite de nombreux changements de fréquences pour assurer
la continuité du service. L'auditeur doit s'informer régulièrement
du planning des modifications de la fréquence de son programme diffusé
en O.C
Avantages de l'A.M
Inconvénients de l'A.M
Les choix techniques de Drm
Technique de modulation
La modulation utilisée par DRM est du type OFDM, cette technique de modulation
a déjà fait ses preuves dans les systèmes comme le DAB
et DVB-T.
Dans le cas de bonne propagation du canal de transmission, la modulation utilisée
par DRM est du type 64QAM, ce qui permet de disposer d'un débit plus
important et de diffuser un programme de meilleure qualité.
Elle peut être ramenée à une modulation plus robuste de
type 16QAM dans le cas de propagation difficile, particulièrement dans
la bande des O.C.
La largeur de la bande RF utilisée par un canal DRM est modulable entre
4.5, 5, 9, 10, 13.5, 18 et 20 kHz. Le débit numérique diffusé
par DRM est par conséquent très variable. En fonction de la largeur
du canal RF occupé par DRM et du mode de protection des données,
il est compris entre 8 et 72 kbit/s.
Cette technique de modulation OFDM permet également d'envisager la mise
en œuvre d'un réseau de diffusion mono fréquence (SFN) principalement
pour les G.O. et les P.O en synchronisant, sur la même fréquence,
plusieurs émetteurs répartis sur tout le territoire national.
Cette technique permet de garantir la continuité de la réception
d'un programme radio pour un véhicule qui circule sur l'ensemble du territoire
national.
Technique de codage audio
Le débit du canal de transmission de DRM étant très variable
(8 à 72kbit/s), il a fallu doter DRM d'un codeur audio très performant
afin de garantir une bonne qualité sonore, même pour les débits
les plus faibles.
Le codeur audio de type AAC, utilisé par DRM, est issu des nouvelles
technologies de traitement de l'information disponible dans le standard MPEG-4.
Pour améliorer encore le confort d'écoute de l'auditeur, une technique
de synthèse de signaux sonores a été rajoutée dans
le récepteur DRM. Cette technique est appelée SBR (Spectral Band
Replication).
Elle complète le décodeur AAC en reconstruisant artificiellement
la partie haute du spectre audio en dupliquant la partie basse (transmise par
l'AAC) à l'aide de quelques paramètres supplémentaires
dont le débit ne représente que 1 à 2kbit/s.
Pour les très bas débits (inférieurs à 10kbit/s),
DRM s'est dotée d'un codeur de parole de type MPEG?CELP et d'un codeur
de type harmonique (HVXC), afin d'assurer, lors de transmissions très
perturbées sur les ondes courtes, un service radio essentiellement pour
l'information.
Technique de multiplexage
Le débit du canal de transmission de DRM étant limité,
il est très important de pouvoir le partager efficacement entre les programmes
sonores, les services de données et de la signalisation.
Le système de multiplexage utilisé dans DRM, apporte une grande
souplesse dans la gestion des ressources du canal de transmission. Ceci est
un gage de garantie pour que DRM puisse s'adapter à tous les types de
services multimédia du futur.
La signalisation des données du canal DRM est très complète,
elle permet de réaliser un récepteur " intelligent ",
très performant. Celui-ci décharge l'auditeur de toutes les opérations
de recherche des fréquences et de suivi des changements des canaux DRM,
particulièrement dans la bande des O.C.
Cette signalisation apporte également une information comparable à
celle du RDS bien connue dans les bandes FM.
L'intérêt de Drm pour les
G.O, les P.O. et les O.C.
Le système DRM apporte à l'ensemble des bandes de radiodiffusion
des G.O, P.O et O.C, une amélioration très importante de la qualité
du signal sonore. Celui-ci souffre aujourd'hui d'une bande passante audio trop
étroite et d'un rapport signal sur bruit très faible.
DRM résout la quasi-totalité des problèmes inhérents
à la transmission en modulation d'amplitude à savoir :
DRM apportera également la possibilité de diffuser des programmes
multimédia de type images, données informatiques aussi bien au
niveau national qu'au niveau international grâce aux ondes courtes.
DRM peut changer complètement l'image de toutes les bandes de fréquences
inférieures à 30 MHz qui souffrent aujourd'hui d'une désertion
du public mais également des radios-diffuseurs.
Bibliographie