Matériel de formation pour les formateurs du sans fil Les bases des télécommunications.

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1 Matériel de formation pour les formateurs du sans fil Les bases des télécommunications

2 2 Objectifs Présenter quelques concepts de base des systèmes de télécommunication, en mettant l'accent sur le numérique et le sans fil: SignalAnalog, Digital, RandomSamplingBandwidthSpectrumNoiseInterferenc eChannel CapacityBERModulationMultiplexingDuplexing

3 3 Les Signaux de télécommunication Les Signaux de télécommunication consistent en des variations dans le temps des niveaux de tensions, de courants ou de lumière qui transportent l'information. Pour les signaux analogiques, ces variations sont directement proportionnelles à une variable physique comme le son, la lumière, la température, la vitesse du vent, etc Les informations peuvent également être transmises par des signaux numériques, qui n'ont que deux valeurs: un zéro numérique et un numérique.

4 4 Les Signaux de télécommunication Tout signal analogique peut être converti en un signal numérique par échantillonnage appropriée. La fréquence d'échantillonnage doit être au moins deux fois la fréquence maximale présente dans le signal afin de transporter toutes les informations que le signal contient. Les signaux aléatoires sont ceux qui sont imprévisibles et ne peuvent être décrits que par des moyens statistiques. Le bruit est un signal typique aléatoire, décrite par sa puissance moyenne et sa distribution de fréquence moyenne. 4

5 5 Examples de Signaux Random Signal AM modulated SignalFM modulated Signal

6 6 Sinusoidal Signal v(t)= A cos(ωt – ϑ ) A = Amplitude, ω = 2*π, est la fréquence angulaire en radians f = fréquence en Hz, T = période en secondes, T= 1/f ϑ = phase en degrés ou en radians

7 7 Echantillonnage Signal analogique Circuit d'échantillonnage Signal échantillonné t Le signal échantillonné peut être quantifié et codé pour le convertir en un signal numérique.Cela se fait normalement avec un convertisseur analogique-numérique (ADC). La reconstruction du signal d'origine se fait au moyen d'un convertisseur numérique-analogique (DAC).

8 7 6 5 4 3 2 1 0 000010100100111111111101011101 Echantillonnage, Quantification et Codage Amplitude (V) temps (sec.)

9 9 Image Sampling Normal, 72 pixels/inchDownsampled, 10 pixels/inch

10 10 Pourquoi le numérique? ➡ Le bruit ne s'accumule pas quand vous avez une chaîne de périphériques, comme il arrive dans un système analogique: CD Versus vinyle, VHS vs DVD. Il en est de même pour le stockage de l'information. ➡ La détection d’un signal numérique est plus facile que celle d'un signal analogique. Ainsi ces signaux numériques avoir une plus grande portée. ➡ Les signaux numériques peuvent utiliser moins de bande passante, comme en témoigne la «dividende numérique » actuellement exploitée par des nombreux pays. ➡ Les circuits numériques sont plus faciles à concevoir et peuvent atteindre des niveaux d'intégration plus grands que les circuits analogiques. ➡ Les signaux numériques peuvent être codés de façon a permettre le récouvrement d’erreurs de transmission, mais ceci au détriment du débit.

11 11 Analyse spectrale et filtres f1f1 f2f2 f3f3 Analyseur de fréquence Oscilloscope

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13 13 Signaux et spectres

14 14 Système de communication

15 15 Atténuation

16 16 Le bruit SignalSignal avec bruit

17 17 Interférence Tout signal capturé par le récepteur qui est différent de celui que notre système a été conçu pour recevoir altère la communication. Un tel signal et est appelé interférence. Interférence intra-canal. Provenant du même canal que le signal d’origine. Interférence inter-canal. Est due à l'imperfection des filtres permettant l’entrée des signaux des canaux adjacents.

18 18 Mesure de l’information I = log 2 (1/P e ) L'information I que que porte un signal est exprimée en bits et est proportionnelle au logarithme de l'inverse de la probabilité d’occurence de l'événement correspondant P e. Le plus improbable sera un événement, le plus d'informations cet événement transmettra. Transmettre un message d'un événement que le récepteur connaît déjà ne porte aucune information. La quantité d'information transmise à la seconde est la capacité du canal exprimée en bits par seconde (bits/s).

19 19 Redondance L’envoi de la même information deux fois est un gaspillage de la capacité du système réduisant le débit. Néanmoins, si une erreur survient, la redondance peut être utilisée pour pallier l'erreur. Chaque code correcteur d'erreur doit utiliser une sorte de redondance.

20 20 Capacité du canal

21 21 Original Data Original Transmitted Signal Attenuated Signal Signal distorted by limited bandwidth Signal distorted by limited bandwidth and Delay Electrical Noise Combined effect of noise and distortion on received Signal Sampling Signal Received Data Detection Error Imperfections de transmission de la bande de base numérique

22 22 Modem

23 23 Modulation d’amplitude

24 24 Porteuse modulée en amplitude 90909191909190909090919190919090

25 25 Modulation de Phase Le 0 binaire representé par un changement de phase de 0° Le 1 binaire representé par un changement de phase de 90°

26 26 Comparison des techniques de modulation ASK (OOK) Baseband FSK PSK

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31 31 BPSK (Binary Phase Shift Keying)

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34 34 Comparison des types de modulation Mod. TypeBits/SymbolRequired Eb/No 16 PSK418 dB 16 QAM415 dB 8 PSK314.5 dB 4 PSK210.1 dB 4 QAM210.1 dB BFSK113.5 dB BPSK110.5 dB

35 35 BER Versus Eb/No From Wikipediia

36 36 Multiplexage

37 37 Méthodes de partage de support

38 38 CDMA analogy Deux messages superposés, un en jaune et un autre en bleu. Un filtre bleu revèle ce qui est écrit en jaune Un filtre jaune revèle ce qui est écrit en bleue

39 39 Types of transmissions simplex half-duplex full-duplex

40 40 Duplexage Le multiplexage peut être utilisé pour permettre à plusieurs utilisateurs d'accéder au même canal de communication tel que mentionné avant. Cependant il peut aussi être utilisé pour permettre l'utilisation du même canal dans les deux sens du traffic. Ceci s’appelle le duplexage. FDD, TDD et les systèmes de CDD sont largement utilisés dans ce contexte.

41 41 Conclusions Text Le système de communication doit etre résiliant au bruit et à l’interférence pour délivrer le signal au récepteur. La capacité du canal de communication est proportionnelle à la largeur de bande et le logarithme du rapport signal/bruit (signal to noise ratio S/N). La modulation est utilisée pour adapter le signal au canal et permettre à plusieurs signaux de partager le même canal. Les systèmes de modulation de gamme supérieure permettent un taux de transmission plus élevé, mais exigent un rapport S/N plus élevé. Le canal peut être partagé par plusieurs utilisateurs occupant des fréquences différentes, opérant dans des intervalles de temps différents et utilisant des codages différents.

42 Thank you for your attention Pour plus de détails sur les sujets abordés dans cette leçon, veuillez, s'il vous plaît, vous référer au livre « Réseaux sans fil dans les Pays en Développement », disponible en téléchargement gratuit dans de nombreuses langues sur http://wndw.net/