Proposition, modeling and evaluation of a SFN-MISO network for the optimization of TNT broadcasting in DVB-T2

La deuxième génération de la norme de la Télévision Numérique Terrestre (DVB-T2), abréviation de «Digital Video Broadcasting-second generation», a été publiée par l'European Telecommunications Standards Institute (ETSI-EN 302 755) en avril 2009. Elle correspond à une extension de la norme DVB-T actuellement en cours dédiée à la diffusion de la Télévision Numérique Terrestre (TNT). La technologie DVB-T2 a vocation de satisfaire les besoins des diffuseurs terrestres qui désirent, soit de proposer des services numériques inédits lors de l'extinction de la TV analogique (plusieurs programmes TVHD multiplexés), soit d'améliorer la réception sur des téléviseurs portables à l'intérieur des bâtiments ou sur des récepteurs embarqués à bord de véhicules. La norme DVB-T2 est basée sur des principes permettant de mettre en oeuvre des réseaux SFN (Single Frequency Network). Plus précisément, des réseaux de diffusion composés de plusieurs émetteurs et diffusant sur une même fréquence un même signal avec des délais maitrisés. De plus, cette norme DVB-T2 intègre un mécanisme de codage Spatio-fréquentiel de type MISO (Multiple Input Single Output). Ce mode de codage doit améliorer les performances en termes de qualité de réception, du réseau de diffusion par rapport à des réseaux SFN à deux émetteurs, couramment utilisés dans la norme DVB-T. Cependant, à ce jour il y a peu d'évaluations réelles de l'apport d'une diffusion MISO à base de deux antennes et aucune évaluation d'une diffusion MISO dans un réseau SFN à trois ou plusieurs émetteurs. C'est dans ce contexte que se situent ces travaux de thèse. Plus particulièrement, il s'agit d'évaluer les performances des diffusions permettant dans la norme DVB-T2. Parmi les objectifs des travaux présentés dans ce manuscrit, il y a l'exploration et l'évaluation de l'apport d'une solution MISO Alamouti dans un réseau de diffusion combiné ou non à un réseau de type SFN. Nous proposons une nouvelle modélisation d'un réseau au standard DVB-T2 que l'on désigne comme un réseau SFN-MISO. Plusieurs études et résultats de simulation pour des réceptions fixes ou mobiles, ainsi que des analyses détaillées sur les performances d'une distribution MISO Alamouti dans un réseau à fréquence unique (SFN) pour un nombre variable de cas d'antennes, de codage et de modulation, sont donnés. Une exploration et évaluation d'une diversité MISO de type Tarokh est également étudiée et comparée à une approche MISO Alamouti. Le but est de déterminer et d?évaluer les réseaux de diffusion au standard DVB-T2 permettant de nouvelles méthodes de déploiement, de supervision et de diagnostics qui doivent conduire à une meilleure qualité de réception TNT tant fixe que mobileThe second generation of the Digital Terrestrial Television standard (DVB-T2) called "Digital Video Broadcasting-second generation", was published by ETSI (EN 302,755) in April 2009. This new standard is an extension of the DVB-T which is currently used for the broadcast of digital terrestrial television. The DVB-T2 is intended to meet the requirements of terrestrial broadcasters in order to either offer novel digital services after turning off the analogue TV (several HDTV programs by one multiplex) or improve the indoor portable reception of TVs and embedded receivers in vehicles. Digital Terrestrial Television (DTT) is based on SFN (Single Frequency Network) Networks. More precisely, broadcasting networks based on several transmitters which transmit on the same frequency the similar signal with controlled delays. In addition, the standard DVB-T2 proposes an encoding Space-frequency mechanism of type MISO (Multiple Input Single Output). This method of encoding provides improved performance over SFN based on two transmitters. However, there are few real evaluations of the benefit to use a MISO broadcast based on two antennas, and no evaluations of MISO in SFN network based on three and more transmitters. In this context, the works carred out in this thesis consists of evaluating the performances of the different types of broadcasting modes allowed in the standard DVB-T2. Among the objectives, the different types of networks presented in this manuscript, are to explore as far as possible the contribution of solution MISO Alamouti combined or not with SFN broadcast networks. To achieve that, we have proposed a new modeling of DVB-T2 broadcast networks. Several simulation results for fixed and mobile receptions, and detailed performance analysis of the Alamouti diversity in a Single Frequency Network (SFN) for different numbers of antennas, coding and modulation are obtained. Exploration of the MISO-Tarokh technique is also studied and compared with MISO-Alamouti in order to determine and evaluate networks allowing new methods of deployment, monitoring and diagnostic suitable for efficient fixed and mobile terrestrial broadcasting receptio