Brevet FR2881014A1 — publié le 20060721

La présente invention concerne un dispositif de réémission de canaux numériques émis à des fréquences déterminées au sein d'une zone spectrale commune à l'émission de canaux analogiques. La présente invention s'inscrit donc dans le cadre du déploiement du réseau de télévision numérique terrestre. Du fait des modulations employées, ce déploiement préconisé par les organismes compétents permettra aux abonnés d'avoir accès à une meilleure offre de programme audiovisuels que le réseau analogique actuel. Ainsi la numérisation du réseau de télévision constitue un enjeu industriel majeur puisque la suppression, à terme, de la diffusion analogique permettra en même temps une 1 o optimisation du spectre et l'accès pour l'abonné à une offre de programmes nettement supérieure à celle du réseau actuel. Cependant le passage de l'analogique au numérique est prévu pour s'opérer graduellement. Ceci implique une cohabitation des canaux analogiques et numériques. La modulation mufti-porteuses OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) conforme à la norme DVB-T (Digital Video Broadcast Terrestrial) choisie pour la diffusion des canaux numériques, permet, du fait de sa protection hors canal utile, l'utilisation des canaux dits interdits en analogique. Ainsi il est possible de diffuser les canaux numériques sur des fréquences adjacentes à celles utilisées pour la diffusion en analogique et en utilisant les infrastructures existantes pour l'émission en analogique. Cependant, malgré la robustesse de cette modulation, en particulier en ce qui concerne les multitrajets, des campagnes de mesures ont mis en évidence des problèmes de réception dans un contexte de réception portable. Or, dans le cadre de la télévision numérique terrestre, il est souhaitable d'offrir une couverture en réception portable au moins équivalente à celle offerte en analogique. Contrairement à la réception en analogique où l'image peut être reçue dégradée mais toujours visible, l'effet de seuil rencontré en numérique fait que, soit on obtient une image parfaite, soit on n'obtient pas d'image du tout. Cela complexifie l'amélioration de la couverture en réception portable numérique. Le succès du lancement de la télévision numérique repose donc sur des solutions techniques permettant non seulement une réception de qualité pour un abonné possédant une antenne de toit mais aussi pour toutes les configurations de réception portable. Plusieurs approches pour permettre d'augmenter la couverture en réception portable existent dont une diffusion très robuste se traduisant en une consommation en débit utile élevée, une augmentation d'au moins 10 fois des puissances d'émission, une densification de la structure du réseau en multipliant les émetteurs, une réémission iso- fréquence locale de faible puissance à l'échelle d'une commune, d'un quartier, d'un immeuble ou d'un logement. Il est aussi possible d'améliorer la qualité des antennes des récepteurs portables, ce qui pénalise les abonnés qui devront les payer plus cher, ou d'utiliser des dispositifs de réémission domestiques dits gap filler en anglais. Sur la figure 1 est représenté un dispositif de réémission selon l'art antérieur. Ce dispositif présente une architecture classique pour réaliser une réémission isofréquence des canaux numériques ultra haute fréquence (classiquement 470/862 MHz) reçus par l'antenne de toit 101 dans l'environnement indoor. Par rapport à un dispositif de réémission réalisant une amplification de toute la bande UHF, la réémission sélective présente l'avantage de ne pas entraîner d'échos destructifs pour la réception analogique, ni d'inter modulation. Le dispositif de réémission iso-fréquence inclut un premier filtre ultra haute fréquence 102, un amplificateur 103, un dispositif de sélection des canaux numériques constitué d'un double changement de fréquence (104, , 106, 107, 108) et d'un filtre de type à onde de surface (filtre SAW pour Surface Acoustic Wave)105. La réémission est réalisée par un amplificateur 109, couplé à un filtre 110 et à une petite 2 0 antenne ultra haute fréquence 111. Les signaux réémis le sont vers un poste de télévision 113 et/ou un ensemble Set Top Box 112. II s'agit alors d'une amplification mono-canal dont le canal est choisi dynamiquement par le téléspectateur. Lors d'un changement de canal, un ordre est transmis au réémetteur domestique qui se cale alors sur la fréquence du nouveau canal et amplifie ce canal. Pour ce faire, il est nécessaire de disposer d'une télécommande radiofréquence car les télécommandes infrarouges usuelles ne fonctionnent qu'en vue directe alors que le réémetteur et le téléviseur ne se trouvent pas nécessairement dans la même pièce. Cette caractéristique peut s'avérer pénalisante en terme de coût et de maniabilité. De plus un tel dispositif de réémission présente l'inconvénient majeur de ne permettre de recevoir qu'un seul multiplex à la fois. En effet, les autorités régissant la télévision numérique terrestre (OSA en France) ont décidé de répartir les chaînes potentielles, soit une trentaine, sur 6 multiplex distincts. Chaque multiplex est contenu dans un canal numérique de 8 MHz de bande. Il apparaît donc que tout changement de chaîne d'un multiplex à un autre nécessite du téléspectateur une opération via le dispositif de réémission. Cela est peu pratique et contraignant. On note aussi qu'en présence de plusieurs équipements de réception portables dans le logement, il faut autant de réémetteurs. Cela engendre un surcoût. Dans un but économique, afin de ne pas réaménager l'infrastructure d'émetteurs déjà existante, la planification des fréquences permettant le déploiement de la télévision numérique terrestre est prévue dans les zones fréquentielles déjà exploitées pour l'analogique. Il en découle que le choix des fréquences adopté pour les six multiplex numériques s'opère sur les canaux dits tabous de l'analogique soit les canaux adjacents n+1/n-1 ou n+4/n-4. La conséquence technique d'un tel choix est que cela impose des critères de protection entre canaux analogiques et canaux adjacents numériques particulièrement sévères. Ainsi, dans le cas d'un dispositif de réémission des canaux numériques iso- fréquence au sein de l'environnement domestique tel que représenté sur la figure 1, il y a un fort risque de modifier la puissance relative entre canaux analogiques et numériques reçu au niveau de l'utilisateur comme illustré sur la figure 2. En effet, sur cette figure donnée en exemple, l'antenne portable d'un poste de télévision 202 reçoit simultanément les signaux de canaux adjacents 34 et 35, 34 étant un signal analogique et 35 un signal numérique. Ces signaux sont atténués par l'environnement domestique mais affectés du rapport de protection de P dB imposé par l'opérateur. La réémission par le dispositif de réémission iso-fréquence 201 du canal numérique 35 entraîne une réception simultanée du canal 35 amplifié qui vient modifier le rapport de protection, noté P2 sur la figure 2. Cela risque de créer une perturbation du canal analogique inférieur 34. De plus, il est nécessaire dans un tel contexte de prévoir une isolation importante entre les antennes de réception et d'émission du réémetteur isofréquence 201, cela engendre une augmentation du coût de cette solution. La présente invention propose de pallier aux inconvénients rencontrés avec les dispositifs de réémission selon l'art antérieur. La présente invention concerne un dispositif de réémission incluant un module de détection automatique de canaux numériques et un module de mémorisation des fréquences de ces canaux numériques, un module de recherche automatique, sur ladite zone spectrale, d'une zone spectrale libre de canaux analogiques, dite zone spectrale libre, la taille de la dite zone spectrale libre correspondant à celle d'un ensemble de plusieurs canaux numériques, un module de regroupement fréquentiel et de réémission dudit ensemble de canaux numériques dans la zone spectrale libre. En effet, l'invention, en groupant les fréquences et en les réémettant dans une zone spectrale vierge de tout canal analogique, voire de tout canal numérique, permet de dégager la réémission après amplification des canaux numériques des zones fréquentielles utilisées par les canaux analogiques. L'amplification des canaux numériques devient alors inoffensive pour les canaux analogiques. Dans un mode de réalisation, les canaux numériques sont des multiplex. Dans un mode de réalisation, l'ensemble de plusieurs canaux numériques comprend la totalité des canaux numériques détectés dans la zone spectrale. Dans un mode de réalisation, la zone spectrale libre recherchée est libre de tout canal numérique. Dans un mode de réalisation, le module de recherche automatique de la zone spectrale libre met en oeuvre un compteur s'incrémentant, en l'absence de canaux détectés, durant la détection automatique des canaux numériques et s'initialisant à zéro quand un canal est détecté, ladite zone spectrale étant trouvée lorsque le compteur atteint une valeur prédéterminée. L'invention concerne également un procédé de réémission de canaux numériques émis à des fréquences déterminées au sein d'une zone spectrale commune à l'émission de canaux analogiques. Ce procédé selon l'invention inclut une étape de détection automatique de canaux numériques, une étape de mémorisation des fréquences de ces canaux numériques, une étape de recherche automatique, sur ladite zone spectrale, d'une zone spectrale libre de canaux analogiques, dite zone spectrale libre, la taille de la dite zone spectrale libre correspondant à celle d'un ensemble de plusieurs canaux numériques, une étape de regroupement fréquentiel et de réémission dudit ensemble de canaux numériques dans la zone spectrale libre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description de différents modes de réalisation, la description étant faite avec référence aux dessins ciannexés dans lesquels: Fig. 1 est un schéma d'un dispositif de réémission selon l'art antérieur. Fig. 2 illustre la perturbation des canaux analogiques observée avec un dispositif selon la Figure 1. Fig. 3 est un schéma d'un dispositif de réémission selon l'invention. Fig. 4 illustre un filtrage à fréquence intermédiaire tel que mis en oeuvre dans un module de regroupement fréquentiel selon l'invention. Fig. 5a et 5b illustrent respectivement les mises en oeuvre de l'invention sur les zones spectrales d'émission de chaînes de télévision de Rennes et de Nantes. Fig. 6a donne la répartition spectrale des différents signaux et filtres utilisés. Fig. 6b illustre une mise en oeuvre du regroupement fréquentiel et de la réémission selon l'invention. Sur la figure 3 est représenté un dispositif selon l'invention. Ce dispositif et le procédé de réémission qu'il met en oeuvre perrnettent de pallier aux contraintes majeures apportées par une réémission de type isofréquence. Le principe du dispositif selon l'invention repose sur un regroupement fréquentiel d'une pluralité des multiplex numériques reçus, par exemple tous les six multiplex ensemble, et la réémission du signal multi-porteuses ainsi constitué dans une zone spectrale libre du spectre ultra haute fréquence. Cette zone spectrale libre est déterminée de manière automatique par un balayage et une mémorisation des fréquences. Aussi, le dispositif selon l'invention est connecté à une antenne 301, par exemple par une prise antenne de toit, pour recevoir les canaux analogiques et numériques dans le spectre ultra haute fréquence, ou zone spectrale. L'usage d'une antenne de toit permet une réception correcte des signaux avant réémission. Le dispositif comprend classiquement un premier filtre 302 et un premier amplificateur faible bruit 303 traitant l'ensemble de la zone spectrale. En parallèle, le dispositif selon l'invention inclut un module cle détection automatique 311 de canaux numériques sur le spectre, un module de mémorisation 313 des fréquences de ces canaux numériques. II inclut aussi un module cle recherche automatique, par exemple un microprocesseur 312, recherchant, sur ladite zone spectrale, une zone spectrale libre de canaux analogiques, dite zone spectrale libre. Selon l'invention, la taille de la dite zone spectrale libre recherchée doit correspondre à celle d'un ensemble de plusieurs canaux numériques. Le signal reçu constitué à la fois des canaux numériques et analogiques après filtrage et amplification faible bruit, est envoyé à un module de regroupement fréquentiel 3x4, 3x5, 3x6 (x allant de 0 au nombre de multiplex moins un). Ce module de regroupement fréquentiel est avantageusement constitué d'autant de chaînes de transposition fréquentielle, 3x4, 3x5, 3x6, x allant de 0 au nombre de multiplex moins un, que de multiplex trouvés. Ces chaînes de transposition sont identiques et commandées chacune suivant une fréquence différente, la dite fréquence différente étant fonction des fréquences des canaux numériques mémorisés dans le module de mémorisation 313 et fonction de la zone spectrale dans laquelle on souhaite transposer les canaux. Ainsi, suite au balayage de la zone spectrale, les oscillateurs locaux 3x6 appartenant aux chaînes de transposition, sont commandés par un microprocesseur 312. Un bus 3 fils peut être commodément utilisé pour véhiculer cette commande. Des mélangeurs 3x4 réalisent la transposition des fréquences des canaux. Les filtres à fréquence intermédiaire 3x5 des chaînes de transposition permettent d'éliminer les canaux adjacents analogiques et les fréquences des signaux à fréquence intermédiaire sont choisies décalées de 8 MHz ainsi qu'illustré sur la figure 4. Un module 307 permet de sommer ces signaux à fréquence intermédiaire afin de générer un signal mufti-porteuses ainsi que représenté sur la figure 4. Ce signal mufti-porteuses, par exemple placé à une fréquence non incluse dans la zone spectrale utilisée pour l'émission des canaux de télévision, est ensuite transposé dans la zone spectrale libre. Cette transposition est réalisée à l'aide d'un mélangeur 308 commandé par une fréquence produite par un synthétiseur 317 commandé de manière à ce que le signal mufti-porteuses soit transposé dans la zone spectrale libre. Classiquement, le signal passe ensuite dans un filtre 309 puis un amplificateur 310 avant d'être réémis par l'antenne du dispositif de réémission. Le module de regroupement fréquentiel regroupe donc un ensemble d'éléments techniques 307, 308, 317, 309, 310 qui permettent de regrouper les signaux en un signal mufti-porteuses et de transposer ce signal mufti- porteuses dans la zone spectrale libre afin de le réémettre. Pratiquement, le microprocesseur contrôle avantageusement les différents modules mis en oeuvre. Ainsi qu'illustré sur les figures 6a et 6b, dans le cas pratique où six multiplex sont reçus dans une zone spectrale RF, le mode opératoire comprend une étape de détection automatique des six multiplex numériques reçus dans cette zone spectrale RF grâce à un balayage assisté par le microprocesseur, une étape de mémorisation des fréquences de ces multiplex, une étape de recherche par le microprocesseur d'une zone spectrale libre contiguë de 50 MHz (dans le cas où l'on souhaite regrouper les 6 multiplex ensemble), avantageusement, une étape de mémorisation de la fréquence minimale de cette zone spectrale libre. La fonction de recherche d'une zone libre peut être élaborée par comptage. Connaissant le pas du balayage, on détecte l'absence de porteuse sur une durée de balayage équivalente à 50 MHz de déviation. Si une porteuse est détectée avant cette durée, un compteur est réinitialisé. A chaque réinitialisation on rnémorise par exemple la fréquence correspondante de la phase de détection, c'est la fréquence minimale de la zone spectrale libre. On peut envisager que la zone spectrale libre soit libre de tout canal analogique ou que la zone spectrale libre soit libre de tout canal d'émission y compris numérique. Dans le premier cas, il est nécessaire de prévoir que le microprocesseur donne la commande que le ou les canaux numériques détectés dans la zone spectrale libre soit réémis de manière iso-fréquence en répartissant les autres canaux numériques sur les autres fréquences de la zone spectrale libre. Ensuite, ainsi que représenté sur la figure 6b, le dispositif de réémission réalise une étape de programmation des oscillateurs de transposition commandés à des fréquences LOI incluses dans une zone spectrale LO permettant de transposer les six multiplex vers des fréquences intermédiaires IF, puis une étape de génération du signal mufti-porteuses constitué des six multiplex regroupés par le choix de filtres à ondes de surface en fréquence intermédiaire respectivement décalées de 8 MHz, puis une étape de programmation à une fréquence LO2, via le microprocesseur, d'un oscillateur de transposition permettant d'amener le signal mufti-porteuses généré dans la zone spectrale libre précédemment déterminée dans la zone spectrale RF. Cette dernière étape utilise la fréquence minimale de zone spectrale libre mémorisée au cours du balayage. Le signal est enfin filtré, amplifié et émis. Le signal multi-porteuses est ainsi translaté dans une zone non perturbée de la bande ultra haute fréquence. On note que le choix des oscillateurs locaux à fréquence supérieure à la RF permet avantageusement d'éliminer les fréquences images qui sont naturellement filtrées par le filtre de sortie 309. Sur la figure 6b, est particulièrement représenté le cas numérique d'un canal numérique Mux1 trouvé sur le canal n 32 de la bande UHF dans la région de Rennes (voir figure 5a). Mux 1 a une fréquence de 559,25 MHz. Afin de transposer ce canal à la fréquence intermédiaire IF où est généré le signal multi-porteuses et imposée à 1200 MHz, un mélangeur est alimenté à une fréquence LOI de 1759,25 MHz. Ensuite afin de transposer le canal dans la zone spectrale libre commençant à 471,25 MHz (voir figure 5a), un autre mélangeur est alimenté à une fréquence LO2 de 1671, 25 MHz. Le canal est ainsi réémis à la fréquence de 471,25 MHz dans le canal n 21. On note bien que les fréquences images sont renvoyées hors de la bande UHF à LO1+RF=2959,25 MHz et à LO2+IF= 2871,25 MHz. Ce mode opératoire se déroule automatiquement dans le dispositif de réémission selon l'invention si bien que pour l'utilisateur, seule une phase d'initialisation est nécessaire. Cette phase consiste à faire effectuer un balayage du spectre par le récepteur et/ou le décodeur en présence d'émission du réémetteur et de mémoriser les canaux multiplex réémis. Cette phase est réalisée une seule fois à la mise en route du récepteur et/ou du décodeur comme c'est le cas classiquement pour les canaux analogiques. La réception se fait, par exemple, à l'aide d'une antenne miniature de type monopole. Ainsi, l'invention propose une solution simple dans un environnement incluant classiquement une antenne de toit. Il met simplement en oeuvre une détection automatique de canaux numériques en fonction de la zone géographique, une recherche automatique d'une zone spectrale libre de canal analogique, le regroupement fréquentiel des canaux numériques détectés et leur réémission dans la zone spectrale libre. On note qu'un seul dispositif de réémission est nécessaire pour un environnement comprenant 3 0 divers récepteurs. Du coté des récepteurs, ce dispositif ne nécessite pas l'usage de télécommande. En effet, l'usage d'un tel dispositif implique seulement une phase d'initialisation pour chacun des récepteurs présents dans l'environnement du dispositif de réémission. Durant cette phase d'initialisation, chacun des récepteurs mémorise les fréquences des canaux numériques. On souligne aussi qu'un tel dispositif de réémission permet à un utilisateur d'un récepteur, notamment portable, de pouvoir visualiser et enregistrer des canaux différents, il permet également de visualiser plusieurs programmes provenant de canaux différents en même temps (par exemple, dans un contexte picture-in-picture). Avantageusement, dans le cas particulier mais probable où le dispositif de réémission est mis en oeuvre dans un environnement domestique de type appartement, il faut éviter, d'une part, les perturbations par un dispositif de réémission voisin et d'autre part l'impossibilité de trouver une zone spectrale libre si plusieurs dispositifs de réémission sont déjà réglés dans le voisinage. L'invention envisage ainsi la mise en oeuvre d'un module de détection de la présence consécutive de plusieurs canaux numériques au cours de la détection automatique. Si cette condition est assurée, alors la fréquence minimale de la zone libre est obligatoirement calée sur le premier de ces canaux. Ceci permet un fonctionnement correct de plusieurs dispositifs de réémission voisins, l'utilisation de la modulation COFDM utilisée permettant en outre d'être moins pénalisée par les échos. Les figures 5a et 5b donnent des illustrations pratiques du fonctionnement de l'invention sur les émetteurs de Rennes et de Nantes. Ces figures présentent la répartition fréquentielle des canaux analogiques et numériques ainsi que les zones spectrales libres sur lesquelles un signal multi-porteuses ainsi que généré selon l'invention peut être réémis. Avantageusement, dans le cas particulier où il n'est pas possible de trouver une zone spectrale libre permettant de regrouper la totalité des multiplex numériques, il est utile de prévoir de scinder la zone spectrale en deux voire plus. Par exemple, dans certaines zones géographiques, deux zones spectrales libres de 30 MHz seront disponibles mais pas une zone de 50 MHz. Il sera alors nécessaire de prévoir une sommation 307 des signaux qui permette de générer deux signaux multi- porteuses envoyés chacun sur deux oscillateurs de transposition soumis à des fréquences distinctes de transposition. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et l'homme du métier reconnaîtra l'existence de diverses variantes de réalisation de l'invention. 11 REVENDICATIONS 1. Dispositif de réémission de canaux numériques émis à des fréquences déterminées au sein d'une zone spectrale commune à l'émission de canaux analogiques, caractérisé en ce qu'il inclut un module de détection automatique (311) de canaux numériques, un module de recherche automatique (312), sur ladite zone spectrale, d'une zone spectrale libre de canaux analogiques, dite zone spectrale libre, la taille de la dite zone spectrale libre correspondant à celle d'un ensemble de plusieurs canaux numériques, un module de regroupement fréquentiel (307, 308, 317, 309, 310) et de réémission dudit ensemble de canaux numériques dans la zone spectrale libre. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les canaux numériques sont des multiplex. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'ensemble de plusieurs canaux numériques comprend la totalité des canaux numériques détectés dans la zone spectrale. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la zone spectrale libre recherchée est libre de tout canal numérique. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de recherche automatique de la zone spectrale libre met en oeuvre un compteur s'incrémentant, en l'absence de canaux détectés, durant la détection automatique des canaux numériques et s'initialisant à zéro quand un canal est détecté, ladite zone spectrale étant trouvée lorsque le compteur atteint une valeur prédéterminée. 6. Procédé de réémission de canaux numériques émis à des fréquences déterminées au sein d'une zone spectrale commune à l'émission de canaux analogiques, caractérisé en ce qu'il inclut une étape de détection automatique de canaux numériques, une étape de recherche automatique, sur ladite zone spectrale, d'une zone spectrale libre de canaux analogiques, dite zone spectrale libre, la taille de la dite zone spectrale libre correspondant à celle d'un ensemble de plusieurs canaux numériques, une étape de regroupement fréquentiel et de réémission dudit ensemble de canaux numériques dans la zone spectrale libre.