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La télévision numérique pour les
radio amateurs
Vitrolles, F5SFU, Alexandre le 5 octobre 2002
Introduction
Les références (standards, cours, ...)
Le choix du procédé
Eléments constitutifs de l'émetteur
Les étapes à compléter
Ce qui se passe déjà en Europe
Plus de détails si affinité ....
Introduction
Modulations analogiques :
avantages :
simplicité de mise en oeuvre et de comprehension
coût faible pour RX et TX
Inconvénients :
sensibilité au bruit, peu robustes, dégradation lors de répétitions multiples
Modulations numériques
avantages :
Performances globales
Répétition à l'identique à l'infini !
Moins de puissance pour la même liaison, économie / Mhz occupé
Inconvenients :
Bande de base : mise en oeuvre initiale délicate, logique programmable nécessai
RF : Linéarité nécessaire
Vitrolles, F5SFU, Alexandre le 5 octobre 2002
Eléments de discussion forts interessant lus sur le site de Michel, HB9AFO
Avantages et inconvénients de l'ATV digitale par rapport à l'ATV analogique actuelle
Commentaires de F5SFU
Avantages: d'accord !!
- Un canal DATV prend deux fois moins de place qu'un canal ATV analogique (on pourrait donc très bien réintroduire la télévision dans la bande 70 cm)
- La DATV a un gain d'environ 10 dB sur l'ATV analogique
- En DATV, soit on reçoit une image parfaite soit on ne reçoit rien du tout
- Si on utilise la modulation QPSK (DVB-S) plutôt que la GMSK, on pourra utiliser des récepteur digitaux du commerce ce qui n'est pas le cas avec la GMSK (Par contre, la
GMSK ne nécessite pas d'amplificateurs de puissance ultra-linéaires en émission). A noter que les kits AGAF développés par DJ8DW permettent ces deux types de
modulation.
Inconvénients:
d'accord !!
- En DATV, soit on reçoit une image parfaite soit on ne reçoit rien. Comment alors tenter d'améliorer une liaison si on ne voit pas les différences?
- La DATV n'a pas de porteuse sur laquelle se baser pour déceler une émission dans le bruit (en ATV, il suffit de couper la modulation pour avoir une porteuse pure)
- Les amplificateurs de puissances (QPSK) doivent être très linéaires, ce qui complique et renchérit considérablement leur construction
- Les dévelopements techniques d'un modulateur ou d'un émetteur sont hors de portée de l'amateur moyen et réservés aux professionels spécialistes (par contre, pas de
problème pour les montages de kits)
Pas d'accord !!
Conclusions:
Avec la DATV, on s'éloigne un peu plus de l'essence-même du radioamateurisme qui est la construction et l'expérimentation. L'amateur moyen ne pourra qu'acheter des
montages tout faits, ou monter des kits dans le meilleur des cas, mais en aucun cas développer lui-même des équipements DATV (c'est la même chose avec le packet
radio).
L'expérimentation de liaisons DATV sera difficile puisque rien ne permettra de juger des améliorations d'une liaison (ça passe ou ne passe pas). Par conséquent, le trafic
contest ou portable, tel que nous le pratiquons aujourd'hui, ne pourra pas se faire en DATV.
La DATV me semble être l'équivalent de la FM par rapport à la SSB, soit réservée aux liaison fixes confortables via relais. Ou même comparable au packet radio, qui offre
peu de champ d'expérimentation et qui n'est qu'un moyen de commnunication.
Personnellement, je pense que la DATV deviendra un mode télévision complémentaire à l'ATV mais, si les stations fixes l'adoptents toutes du fait de son confort, avec qui
trafiqueront ceux qui feront du portable ou qui voudront faire des essais de DX? Nous sommes déjà peu, nous les ATV'istes. Si en plus nous nous divisons en deux
groupes qui ne peuvent pas communiquer entre eux du fait des techniques différentes employées, notre activité en ressentira les effets maléfiques.
Alors, DATV progrès ou danger pour notre hobby? A chacun de voir, mais ça ne m'empêchera pas de l'expérimenter tout-de-même!...
Michel HB9AFO
D'un point de vue technique RF, la complexité me fait pencher pour une ressemblance à la BLU
D'un point de vue globale, l'activité est si riche d'enseignement que l'om curieux peut s'intéresser à tout ou partie du systèm
Quant à la division en 2 groupes, je réponds que renforcer notre réseau (links) n'obligera pas les oms
à s'équiper en digital, mais les motivera qd aux résultats obtenus.
L'expérimentation à sa place, mais les méthodes évoluent et imposent de s'adapter à de nouveaux languages.
Cadre de l'étude
L'OM :
Seul sur le projet => solution les plus simples et en fonction de ce qu'on a
Ancien responsable de relais, je résonne "relais".
Les questions réponses :
Au début la question était : est ce faisable ?
- choix FPGA/EPLD vue la complexité de la moindre fonction à réaliser
=>> se former sur le VHDL ==>> OK pour la base
- Lire les docs sur les normes et les composants ==>> OK pour ETSI, composants ST
- la réponse vient cet été : oui c'est faisable ==>> voir projets Dutch & German
==>> motivation
Esprit :
Comprendre, analyser, expérimenter, trouver de l'aide pour aboutir sur du concret un jour.
But 1er : transmettre des octets selon le format DVB-S sans vidéo
et avec de plus en plus de protection
But 2 : quand 1 OK, soit finir mire soit prendre compresseur des DL, soit ...
de toute façon vue la vitesse à laquelle j'avance, on a le temps de voir ...
Vitrolles, F5SFU, Alexandre le 5 octobre 2002
Les références, internetographie
- Standard ETSI (payant) :
EN 300 421 V1.1.2 (1997-08)
European Standard (Telecommunications series)
Digital Video Broadcasting (DVB);
Framing structure, channel coding and modulation
for 11/12 GHz satellite services
-Norme IEEE 802.16 (gratuite sur le réseau)
- Consultative Committee for Space Data Systems (gratuit)
RECOMMENDATION FOR SPACE DATA SYSTEM STANDARDS
TELEMETRY CHANNEL CODING
CCSDS 101.0-B-5
BLUE BOOK
June 2001
http://www.ccsds.org/documents/pdf/CCSDS-101.0-B-5.pdf
- Cours de modulation numérique et de vidéo de Jean Philippe Muller
- site F5SFU : http://membres.lycos.fr/f5sfu/
Vitrolles, F5SFU, Alexandre le 5 octobre 2002
Transmission TVA terrestre UHF 30MBits/s basée sur DVB-S
(brouillon)
25.5Mb/s 3.1875Mo/s for pattern
27 Mo/s (216 Mb/s)
30 Mbits/s (3.75Mo/s)
including synch & RS
2X30 Mbits/s = 30 Mbauds
I Channel
CCIR 601
PAL
I/I Input
PAL
decoder
UPMIX GSM or DCS
EPM7128
?.Q/Q Input
Q Channel
CCIR 601
compressed video
has to fit 27.5Mb/s (3.4375Mo/s)
Digital
pattern
10 MHz Clock
30
1280 or 2350 MHz LO
2X30 Mbits/s = 30 Mbauds
CCIR 601
STV0196
STV0190
SAT TV Tuner
MPEG?
data bytes
XILINX
XC4028EX
data bytes
STV0117
PAL
bytes clk
USB ?
I2C
PIC
3.75 Mo/s
3.4375 Mo/s if RS and synch
bytes removeds
25.5Mb/s 3.1875Mo/s for pattern
23.375Mb/s 2.821875Mo/s for pattern
F5SFU le 21 mai 2002
Principaux blocs de l'émetteur
1 bit donne 2 bits pour une coloration maximale 1/2, d'autres colorations (ex 7/8) fournissent moins de protection
Document tiré de la norme ETSI
Assure la "moitié" (root) du filtrage pour réduire la bande occupée (cf preacc ?)
Modulateur IQ
Assure le brassage bit pour éviter longue suite de "1" ou de "0" (récup horl)
Numérisation du signal, nature quelconque
L'encodeur Reed Solomon ajoute 16 octets pour permettre la correction de 16 octets dans un paquet
Création du multiplex (inclus compression)
distribue, réparti les salves d'erreurs (il est possible de corriger 4 fois
16 octets dans 4 trames, mais impossible de corriger 64 octets parmi 188)
Choix d'architecture
La modulation QPSK DVB S à 4 etats de phase permet une bonne occupation spectrale sans trop de
complexité
Les récepteurs sont disponibles en grande quantité à des prix défiant toute concurence.
Les Allemands et les Hollandais ont déjà obtenus des résultats
==>> la norme DVB S est incontournable par sa "simplicité" de mise en oeuvre
La digitalisation : récupération en cours de carte de TP booktree BT819 (DL : PCM1800/SAA7113)
La compression : c'est mon problème, je le contournerai par décimation (mode du BT819 pour l'instant)
Un FPGA gère :
brassage bit
Reed Solomon
entrelacement (pas encore d'idée !!)
le codage convolutionnel
Le filtre : externe à RC (il faudrait faire un filtre digital suivi d'un CNA plus tard)
Le modulateur IQ : ré-utilisation de modulateur téléphonie ou autre.
La programmation de FPGA ou d'EPLD permet souplesse et rapidité
Le synthe est un pilote TVA analogique sans modulation (1255 MHz - 3 dBm)
Vitrolles, F5SFU, Alexandre le 5 octobre 2002
Le générateur de trame F5SFU
- Le générateur de trame permet de disposer d'une source d'octets pour l'expérimentation
- Les données sont fixes pour l'instant
(un jeu de sélecteur choisi FF 00 55 ou AA et à l'étude une position aléatoire)
- Une mire simple permettra de véhiculer de la vidéo sous forme digitale
pour l'expérimentation
- Les mots de synchro sont placés au bons endroits pour assurer le bon
fonctionnement du RX (calage, récup horloge, etc ..)
- Cela nécessite de disposer d'une logique coté RX pour récupérer nos données,
car le RX sat de slaon ne retrouve pas ses petits tant que tous les blocs ne sont pas présents.
- Au fur et à mesure que les blocs hors transport sont validés, on peut enclencher les fonctions
de démodulation associées sur le RX de test (demo kit ST)
B8
187 octets
16
RS
47
187 octets
16
RS
47
187 octets
16
RS
47
187 octets
16
RS
B8
187 octets
16
RS
7 synch 47 pour 1 synch B8
Vitrolles, F5SFU, Alexandre le 5 octobre 2002
Digital test pattern option 1
transmitted
duplicated
duplicated
duplicated
F5SFU le 21 mai 2002
Digital test pattern option 2
actual transmitted line length
F5SFU le 21 mai 2002
Digital test pattern details
64 us
8 bytes synch +
720 bytes B&W 720 Color
8 bytes synch + (720/4 = 180 bytes B&W No color)
2.9375 Mbytes/s for "reduced" B&W video = 23.5 Mbits/s
3.1875 Mbytes/s for video + synch + RS = 25.5 Mbit/s
==>> suits standard 27.5 Mbit/s data rate if we include some sound
The time reference is the line : all lines are transmitted
but useful lines are loosing color and 3 B&W pixel out of 4
F5SFU le 12 juin 2002
Digital test pattern details
187 octets/64 us une ligne presque
CCIR601 en n&b, moins de debit et reuse de synchro time
clk
data_RX
reg_ligne
tampon_ligne
30 MHz
/2 & /8
DAC
8bits
Video_out
15 MHz ?
test des premiers octets reçus du registre : if FF 00 00 then latch dans tampon
suivi d'un process de creation de ligne qui s'active sur latch
on est passif à chaque ligne, le tops viennent de la source
The time reference is the line : all lines are transmitted
but useful lines are loosing color and 3 B&W pixel out of 4
F5SFU le 21 mai 2002
Blocs incomplets ou manquant
- Modulateur reproductible (carte DL ?)
- Mire digitale (VHDL)
- Entrelacement (VHDL + RAM?)
- Compression correcte compatible avec RX DVB-S (cartes DL ?)
- CAN & CNA : choix de composants
- Filtres digitaux
Ce qui se passe en Europe
- Le groupe allemand ==> cf DATV.pdf
- Le groupe hollandais ==>> cf presentation sur leur site
- Le groupe français ==>> qui ??