Télécommunications numériques

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1 Télécommunications numériques
Diffusion restreinte aux étudiants de la FPMs M. LAMQUIN SET : Electromagnétisme et Télécommunications

2 1. Transmission numérique en bande de base
Table des Matières 1. Transmission numérique en bande de base 2. Transmission numérique avec modulation 3. Modulations numériques 4. Multiplexage Télécommunications Numériques SET : Electromagnétisme et Télécommunications

3 Bibliographie [1]Digital Modulation Techniques F. XIONG
ARTECH HOUSE ISBN [2]Digital and Analog Communication Systems (Fourth Edition) L.W. COUCH II MACMILLAN ISBN [3] Information Transmission, Modulation and Noise (Fourth Edition) M. SCHWARTZ McGRAW-HILL - Electrical Engineering Series ISBN [4]Digital Communications (Third Edition) J.G. PROAKIS McGRAW-HILL - Computer Sciences Series 1995 ISBN [5] Systèmes de Télécommunications P.G. FONTOLLIET Volume XVIII du Traité d'Electricité de l'EPFL ISBN [6]Digital Communications, Fundamentals and Applications B. SKLAR Prentice Hall International Editions ISBN X Télécommunications Numériques SET : Electromagnétisme et Télécommunications

4 Liaison de télécommunications
Source Emetteur Récepteur Puits Canal s(t) {dj} s'(t) {d'j} uE(t) uR(t) n(t) p(t) Objectif : transmettre de manière la plus fiable possible l'information produite par la source vers le puits. Source continue si elle exprime des nuances d'une infinie subtilité. L'information produite est analogique; discrète si elle produit de l'information à partir d'un nombre fini n de caractères qui, par leurs combinaisons, forment des messages. L'information produite est numérique. Canal de transmission : l'énergie (et donc l'information) est transportée par une onde électromagnétique. On distingue : les lignes (propagation guidée) : paires symétriques, câbles coaxiaux, fibres optiques les transmissions par ondes : radiodiffusion, faisceaux hertziens. Tous les canaux utilisés en télécommunications présentent les défauts suivants : ils atténuent et déforment les signaux; ils introduisent des perturbations; ils sont chers et doivent être utilisés aussi économiquement que possible. Emetteur : transpose l'information sur un signal uE(t) adapté au canal de transmission. Récepteur : extrait, de manière optimale, l'information à partir du signal reçu uR(t). Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

5 Transmission numérique en bande de base (1)
{d'j} {dj} uR(t) Décodage de canal Puits Régénérateur Source Codage de canal {dj} {ai} {a'i} Canal p(t) Emetteur Récepteur Objectif : transmission entre la source et le puits d'une information discrète {dj} Codage de canal : a) création d'une suite de symboles {ai} à partir de la suite de bits {dj} hd (t) 1 {dj} = {0;1} T E1 : {ai} = {-1;1} -1  7 5 -3 E2 : {ai} = {7;5;3;1;-1;-3;-5;-7} 1 1 -1 0 T : durée d'un bit 2 : nombre de valeurs possibles D : Débit binaire  : durée d'un symbole M : nombre de valeurs possibles (M=2m) R : Rapidité de modulation ou Débit symbolique {dj} {ai} D (bit/s) = 1/T (sec) R (baud) = 1/ (sec) D(bit/s) = R(baud) . N (bit/symbole)  si N  1, D = R . log2 M   = m . T Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

6 Transmission numérique en bande de base (2)
{d'j} {dj} uR(t) Décodage de canal Puits Régénérateur Source Codage de canal {dj} {ai} {a'i} Canal p(t) Emetteur Récepteur Codage de canal : b) génération du signal uE(t) à partir de la suite de symboles {ai} Pour transmettre les symboles en ligne, on choisit un signal élémentaire de base uBE(t) et on construit le signal uE(t) en transmettant, dans chaque intervalle , un symbole sous la forme : ai ube(t-i) 1  -1 uE(t) t/ 2 3 4 5 6 7 8 9 {ai} 1  uBE(t) 2 3 4 -1 t/ uBE(t-3) Exemple 1 uE(i) = ai 1  uBE(t) 2 3 4 -1 t/ uBE(t-3) Exemple 2 Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

7 Transmission numérique en bande de base (3)
Influence du canal Le signal est - déformé : - perturbé 1  uBE(t) 2 3 4 -1 t/ uBE(t-3) 1  -1 uE(t) t/ 2 3 4 5 6 7 8 9 uR(t) {ai} tp = L/V 1  uBR(t) 2 3 4 -1 t/  interférence entre les symboles uE(i)  ai Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

8 Transmission numérique en bande de base (4)
{d'j} {dj} uR(t) Décodage de canal Puits Régénérateur Source Codage de canal {dj} {ai} {a'i} Canal p(t) Emetteur Récepteur A la sortie du canal, régénération de l'information : - égalisation du signal - reconstitution de l'horloge - échantillonnage du signal reçu - choix du symbole le plus probable  risque d'erreurs La qualité de la liaison est mesurée par le taux d'erreurs binaire (BER : Bit Error Rate) 1  -1 uR(t) t/ 2 3 4 5 6 7 8 9 uR(t) Régénérateur Egaliseur Choix {a'i} Filtre RH i  {ai} 1 -1 Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

9 Transmission numérique en bande de base (5)
fmax E(f) f -fmax Chaîne de transmission en bande de base fmax = fn (R, ube(t)) RH: Récupération de l'horloge Décodage de canal {d'j} {a'i} Puits {d'j} Source {dj} Codage de canal {dj} {ai} p(t) C A N L uR(t) Choix {a'i} Filtre RH Régénérateur Egaliseur H(f) i fmax f |H(f)| Filtre -fmax E(f) est la densité spectrale de puissance du signal uE(t) La puissance moyenne totale Pt de uE(t) vaut : Chaîne de transmission en bande de base (régénérateurs en cascade) {dj} S CC Canal p(t) R {a'i} DC P {d'j} {ai} Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

10 Transmission numérique avec modulation
Décodage de canal {d'j} {a'i} {d'j} {dj} Codage de canal {dj} {ai} p(t) C A N L uR(t) Régénérateur {a'i} H(f) Puits Source Démodulateur Modulateur m(t) m'(t) ASK (Amplitude Shift Keying) PSK (Phase Shift Keying) FSK (Frequency Shift Keying) QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Signal en bande de base E(f) fmax f -fmax Signal à spectre passe-bande |m(f)| Filtre -fc fc H(f) f Pour s'adapter aux contraintes du canal de transmission, on fait appel à une modulation analogique discrète. Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

11 Modulations numériques
Les signaux porteurs d’informations sont très souvent de type analogique (amplitude et temps continus). On peut les transmettre, sous forme numérique, moyennant une conversion A/N à l'émission. A la réception, une conversion inverse (N/A) restitue le signal analogique s(t) Décodage de canal {d'j} {a'i} {d'j} {dj} Codage de canal {dj} {ai} p(t) C A N L uR(t) Régénérateur {a'i} Démodulateur Modulateur m(t) m'(t) H(f) Puits Source s'(t) MOD NUM -1 Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications

12 Multiplexage Objectif : exploiter, au maximum, les capacités des canaux de transmission Principe : regrouper plusieurs affluents de manière à les transmettre simultanément sur un même canal de transmission sans qu'ils se mélangent ni se perturbent mutuellement. A la réception, un démultiplexeur sépare les différents affluents DEMUX affluent 1 affluent 2 affluent n … MUX Canal Exemples : la radiodiffusion, la télédistribution, le réseau téléphonique, le GSM, le réseau Internet, … Introduction SET : Electromagnétisme et Télécommunications