Les techniques de transmission Le signal à transmettre devra être adapté au mieux aux contraintes physiques du système de transmission. Deux types de transmission sont envisageables: - La première consiste à modifier légèrement le signal, elle est essentiellement destinée à réduire la composante continue. Cependant, les composantes hautes fréquences étant fortement atténuées, la transmissions sera limitée en distance: c’est la transmission en bande de base. - La seconde translate le spectre du signal à émettre dans une bande de fréquences mieux admise par le système, c’est la transmission large bande. Fréquence de centrage (porteuse) spectre Spectre translate

Transmissions numériques Bande de Base (BdB) Fonctions d’un codeur/décodeur en bande de base: Problèmes: - Composante continu : pas d’info + échauffement des organes d’extrémité (transformateurs d’isolement) - Le comportement du filtre passe bas du système : introduction une distorsion de phase  étalement du signal. - Absence de transition 0/1 : risque de perte de synchronisation des horloges Solution: (les objectifs d’un transcodage) Réduction de composante continue. Spectre mieux adapté aux caractéristiques du support. Un minimum de transition pour maintenir la synchronisation

Le signal occupe toute la bande passante disponible. Un signal en bande de base (BdB) ne subit pas de transposition en fréquence, l’ETCD est un simple codeur (codeur BdB). Utilisable seulement sur les supports n’introduisant pas de décalage en fréquence. Le signal occupe toute la bande passante disponible. Avantages : simplicité et faible coût. Pas de phase de modulation/démodulation. Fonction de codage Suite de symboles binaires de durée T Codeur BdB Suite de symboles transformés de durée t La suite des symboles transformés appartient à un alphabet fini (N) t = n . T (n <= N et n > 0)

Codage d’un signal La transmission directe de la suite des symboles binaires n’est pas possible : limitation de la bande passante, vers les fréquences extrêmes, de nombreux supports de transmission : adaptateurs d'impédance, transformateurs d’isolement… il faut transmettre le rythme d’horloge pour pouvoir reconstituer la séquence des données reçues. la déformation des signaux transmis augmente avec la largeur de la bande de fréquence utilisée (on cherche à réduire la fréquence principale du signal transmis). Les fonctions de codage permettent d'adapter le signal au support de transmission. codages à 2 niveaux (-a, +a) ou 3 niveaux (-a, 0, +a).

Exemples de codage t t t t t t t t Codage NRZ (No Return to Zero) Codage à deux niveaux : 0  -a et 1  +a La suite 01011000 est représentée par : CODAGE NRZ (Non Retour à Zéro) +a 0 -a t t t t t t t t 0 1 0 1 1 0 0 0 On montre que le spectre de puissance du signal NRZ est concentré au voisinage des basses fréquences  mauvaise transmission par le support Forte composante continue autour de la fréquence 0. Pas de transition lors de langues séquences de 0 ou de 1. Utilisé dans les réseaux locaux de type Ethernet sur câble coaxial.

t t t t t t t t Codage Manchester 0 1 0 1 1 0 0 0 +a 0 -a consiste à introduire dans le signal des transitions au milieu de chaque intervalle t (exemple: 0  front montant, 1  front descendant) La suite 01011000 est représentée par : CODAGE MANCHESTER SIMPLE t t t t t t t t 0 1 0 1 1 0 0 0 +a 0 -a Le spectre de puissance du signal Manchester s'étale sur la bande de fréquence [0, 2t]  bien adapté à un support ayant une bande passante assez large Problème d’inversion des fils de liaison (transition 01 ou 10) Utilisé dans les réseaux locaux de type Token Ring

t t t t t t t t t t t t t t t t Codage Manchester Différentiel Chaque transition est codée par rapport à la précédente (résout pb de transition) +a -a t t t t t t t t 0 1 0 1 1 0 0 0 Codage MILLER Une transition sur deux est supprimée +a -a t t t t t t t t

Codages à 3 niveaux 1 données codage Bipolaire BHD 1 BHD 2 +V données codage Bipolaire BHD 1 BHD 2 séquence détectée viol de l'alternance séquence non détectée pas de viol de l'alternance longueur 2

Limitations de la transmission en bande de base: Problèmes: Atténuation (distorsion d’amplitude). Retard (distorsion de phase). Étalement du signal. Conséquence: chevauchement des impulsions  confusion au décodage Solution: Le nombre max d’alternance (0/1) égal au nombre d’impulsions que peut transmettre le canal / unité de temps. Notions de rapidité de modulation: Rmax = 2*Fmax Critère de Nyquist: Rmax ≤ 2*BP

Application au RTC : BP = 3400 – 300 = 3100 Hz La rapidité de modulation maximale : Rmax = 2.BP = 2*3100 = 6200 bauds Rapidité de modulation et débit binaire: D = R.Q (bits/s) R : rapidité de modulation. = R. log2(v) Q : quantité d’informations. = 2.BP. log2(v) v : valence du signal (nb d’état). Valence: V=2n est appelé Valence du signal.

Logique à 2 états 0 1 0 1 Temps élémentaire D = R 01 11 10 00 D = 2.R Exemple: - Lorsque V = 2 (modulation simple), le débit binaire (bits/s) est égal à la rapidité de modulation (bauds). - L’opération d’affectation d’une suite binaire à une valeur représentative durant un intervalle de temps élémentaire est effectuée par un codeur. - On peut augmenter le débit binaire sur un canal de transmission de bande passante limitée en agissant sur la valence du signal transporté. Mais le bruit !

Notion de bruit: Deux types de bruits : bruit blanc et bruit impulsionnel mesuré en rapport S/N. S/N (dB) = 10.log10(S/N) Le système doit pouvoir distinguer 2 niveaux successifs Capacité d’une voie de transmission (bit/s ou bps): est le débit binaire maximal. C’est une fonction directe de la bande passante C = Dmax= BP.log2(1+S/B) (S/B = Signal/Bruit) En effet: valence: V = (1+S/B)1/2 Selon Shannon: nmax = 1/2.log2(1+S/B) Selon Nyquist: Rmax =2.BP Exemple: Quelle est la capacité maximale de transmission sur une voie RTC caractérisée par une bande passante de 3003400Hz et un rapport signal sur bruit de 1000?

Exercice 1: Les CD audios échantillonnent le son à 44.1 kHz et le quantifient sur 16 bits. Pour améliorer la qualité de restitution, deux nouvelles technologies s’affrontent. Le DVD audio qui échantillonne à 192 kHz et quantifie sur 24 bits, tandis que le SACD analyse le son à raison de 2.8224 MHz et quantifie la variation sur 1 bit. On vous demande de calculer: - Le débit nécessaire pour qu’une ligne transmettre en temps réel les flux audios; - En négligeant les données de service (correction d’erreur, index, …), le volume à stocker pour une œuvre musicale d’une durée d’une heure.

Exercice 3: En transmission asynchrone, l’horloge du récepteur n’est synchronisée qu’en début de transmission. Une source a une horloge de 1 kHz (1000 bits/s) avec une stabilité de 10-2. Sachant que pour lire correctement un bit on ne peut admettre qu’une dérive maximale de 10% par rapport à un temps bit et que le débit binaire est égal à la rapidité de modulation, quel est le nombre de bits que l’on peut émettre en une fois ?

Exercice 2: La télévision analogique occupe une largeur de bande de 6.75 MHz pour l’information de luminance et une bande réduite de moitié pour les informations de chrominance. Chaque signal étant quantifié sur 8 bits, on vous demande: Quel est le nombre d’échantillons du signal? Quel débit binaire serait nécessaire pour transmettre ces images numérisées?