Communication Numérique by pptfiles

VIEWS: 57 PAGES: 110

									    Introduction au
Communication Numérique
Les télécommunications
  • Téléphonie analogique




             Ampli
   Les télécommunications
          • Téléphonie analogique




4 fils                               4 fils
   /                 Ampli             /
  2fils                             2fils
   Les télécommunications
          • Téléphonie analogique




4 fils                               4 fils
   /                 Ampli             /
  2fils                             2fils
  Les télécommunications
      • Téléphonie numérique




CAN                            CNA


                                     + filtre
                                     passe-
                                      bas
                                     [0, 4kHz]
  Les télécommunications
         • Téléphonie numérique




CAN                               CNA


                                        + filtre
      Sérialisation                     passe-
                                         bas
                                        [0, 4kHz]
  Les télécommunications
         • Téléphonie numérique




CAN                                     CNA


                                              + filtre
      Sérialisation    Désérialisation        passe-
                         + validation          bas
                                              [0, 4kHz]
                                  Objectif de ce cours




    Etude de la transmission d’un signal numérique (données info, audio numérisé, … )


0110010110                                                                            0110010110
                   modulateur      Modulations numériques             démodulateur
Signal numérique                                                                     Signal numérique




                       • Code en ligne ( bit  signal physique)
                       • filtrage (réduction encombrement spectral)
                       • modulations numériques
                       • performances d’une liaison numérique (taux d’erreur binaire)
I.     Généralités.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
I.     Généralités:
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
           Classification des systèmes de télécommunications



 Critères :

      Mobilité : systèmes fixes ou mobilité lente (marche) ou rapide (véhicule)

       Transmission des données : mode diffusion ou communication
        bidirectionnelle

       Liaisons terrestres ou satellites
 Classes de systèmes de télécommunication :
   Radiocommunications mobiles (téléphones portables)

                   Réseaux privés d’entreprise : par exemple TETRA (Terrestrial
                   Trunked Radio) développé par l’European Telecommunications
  Systèmes         Standardisation Institute (ETSI) Pompiers, police
 mobiles privés

                       Systèmes PABX (private automatic branch exchange)

                                                  Radiocom 2000 (France Telecom)
                  Systèmes analogiques    
                                           NMT (Nordic Mobile Telephone) 450 MHz  1981
                                          
                                                                          
                   Première génération                                    900MHz  1986
   Systèmes                                AMPS American Mobile Phone System (1983)
                       1G                 
    mobiles                                TACS Total Access Communication System (1985)
                                          
    publics
                                            GSM Global System for Mobile Communication  1991
                  Systèmes numériques    
                                                 DCS 1800 Digital Cellular System  1992
                  2G, 2.5G, 3G            UMTS Universal Mobile Telecommunications Service  2002 ?
                                         
 Classes de systèmes de télécommunication :
                    Caractéristiques des systèmes de communications mobiles de 2nde
                          génération (2G)




                                                                                                       binaire Brut




                                                                                                                                        Largeur des
                                                                                        Codage de




                                                                                                                                                       canaux (nb
                                                                          Modulation
                            Fréquence




                                                     Duplexage




                                                                                                                                                       utilisateurs
                                                                                                                                                        par canal)
          Standard




                                         d’accès




                                                                                         (kbit/s)




                                                                                                         (kbit/s)




                                                                                                                                          canaux
                                                                                          parole




                                                                                                                                           (MHz)




                                                                                                                                                          Nb de
                                          Mode




                                                                                                          Débit




                                                                                                                               Filtre
                               MHz



  GSM                 935 - 960         TDMA/      FDD             GMSK                  13         270,833           Gaussien           0,2          124 (8)
                      890 - 915          FDM                     1bit/symbol                                          B  Tb  0,3
                                                                       e
  DCS                1805 – 1880        TDMA/      FDD             GMSK                  13         270,833           Gaussien           0,2          1600 (3)
   (Digital          1710 - 1785         FDM                     1bit/symbol                                          B  Tb  0,3
Communicatio
 n System)                                                             e
 DECT                1880 – 1900        TDMA/      TDD             GFSK                  32          1,152            Gaussien          1,728         10 (24)
   (Digital                              FDM                     1bit/symbol                                          B  Tb  0,3
  European
  Cordless                                                             e
 Telephone)

  IS54                869 – 894         TDMA/      FDD           p/4 DQPSK                8           48,6            Racine de         0,030           832
   (North
                      824 - 849          FDM                     2bit/symbol                                           cosinus
  American
   Digital                                                             e                                              surélevé
  Cellular)                                                                                                             0,35
  IS95                869 – 894         CDMA/      FDD           QPSK/OQPS             Variabl      3.84Mb/s          Racine de         1,25            20
(CDMA One)                               FDM                         K                 e< 9,6                          cosinus
                      824 - 849
                                                                 2bit/symbol                                          surélevé
                                                                       e                                                0,35
 Classes de systèmes de télécommunication :
                   Caractéristiques des systèmes de communications mobiles de 2nde
                         génération (2G)




                                                                           de parole
                                                               Modulatio




                                                                                                                            utilisateur
                        Fréquenc




                                              Duplexag
         Standard




                                                                            Codage




                                                                                                                  Largeur
                                    d’accès




                                                                            (kbit/s)




                                                                                       (kbit/s)

                                                                                       binaire




                                                                                                                  canaux




                                                                                                                             canaux
                                                                                                                   (MHz)




                                                                                                                              canal)




                                                                                                                              Nb de
                                     Mode




                                                                                        Débit




                                                                                                         Filtre




                                                                                                                               s par
                                                                                         Brut
                          MHz




                                                                                                                    des




                                                                                                                                 (nb
                            e




                                                 e




                                                                  n
  PDC                810 -826      TDMA/      FDD        p/4 DQPSK           8          42        Racine de        0,025       4800
 (Personal           940 – 956      FDM                  2bit/symbol                               cosinus
   Digital
                    1777 – 1801                                e                                  surélevé
  Cellular)                                                                                          0,5
                    1429 - 1553
  PHS               1895 - 1918    TDMA/      TDD        p/4 DQPSK          32          384       Racine de        0,300         -
(Personal                           FDM                  2bit/symbol                               cosinus
HandiPhon                                                      e                                  surélevé
e System)                                                                                             0,5


Remarque 1 : PDC : norme japonaise de téléphonie cellulaire de 2nde génération apparue
                           en 1993



         Débits insuffisants des normes 2G pour les services multimédia
                    (Internet, vidéoconférence,…)
 Classes de systèmes de télécommunication :
   Télécommunications par satellite
                        Satellites fixes par rapport à la terre à une distance de 36000 kms
                           Exemple : Nilesat, ASTRA  application la plus connue :
                                        Télévision
     Systèmes
  géostationnaires      Emetteur forte puissance
                        Antennes de dimensions importantes
                        Temps de transmission importants (échos)
                        Visibilité continue vis à vis de la terre
 Systèmes défilants   Satellites défilant sur une orbite basse : LEO (low-Earth-orbiting)

                      Exemple Globalstar : constellation de 48 LEO satellites (altitude : 1414
                      kms) utilisant la technique de CDMA (code-division multiple access)

                      Emetteur faible puissance
                      Antennes de dimensions raisonnables (téléphones portables)
                      Temps de transmission faibles
                      Temps de visibilité pour 1 satellite de la terre : 15 min
               Classes de systèmes de télécommunication :

 Réseaux
     locaux
     sans fil
     LAN
     (Local
     Area
     Network)




GPRS : General Packet Radio Service  débit allant jusqu'à 115 Kbits/s
DECT : Digital Enhanced Cordless Telecommunications (Utilisation du TDMA Time-division multiple access)
Bluetooth : Groupement industriel (2.45 GHz)
Hiperlan : Norme européenne (20Mbit/s à 5 Ghz pour Hiperlan 1 et 54Mbit/s pour Hiperlan2 compatible 3G
LAN)
802.11 : Norme USA (IEEE) (6, 12 ou 24 Mbit/s entre 5 et 6 Ghz??)

LMDS/DECT : Boucle locale Radio (Local Multipoint Distribution System) : Solution des derniers mètres
1.5Gbit/s et 200 Mbit/s entre 24GHz (USA) et 40 GHz (ailleurs) : télévision interactive
                                                                                                        16
     Classes de systèmes de télécommunication :

temps
                        UMTS                            3ème Génération
2000
                       Globalstar           Satellite

                                           Sans Fil
          PACS       DECT           PHS
                                           (Indoor)
                                                        2ème Génération
           IS-95                    PDC
                       GSM
                                           Mobile
         D-                                (Outdoor)
1990    AMPS

                     R2000          NTT,                1ère Génération
         AMPS       NMT,TACS        JTAC
1980

        Amérique      Europe        Asie
 Conclusion préliminaire - Résumé :

 Essor importants des applications numériques civiles
 Explosion du sans fil : ondes porteuses très hautes fréquences 
   requiert des compétences hyperfréquences et microondes
 Course aux transferts d’informations en grande quantité
   (explosion du numérique large bande)

 Interconnexion de différents standards à l’avenir   (radio logicielle)


 Emergence de liens Optoélectronique  microondes
 Développement des aspects de traitement de signal appliqué :
   coexistence très étroites des 2 aspects (RF et traitement de signal
   dans un même équipement)
I.     Généralités:
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
              Construction de la chaîne de transmission numérique

  Source
    du
                  CAN
 message
Analogique




   Objectif : transmettre possibles à travers un A à unde propagationles:
    meilleures conditions
                           un message d’un point
                                                  canal
                                                         point B dans

      hertzien, câble coaxial, fibre optique …

   Source : analogique : signal audio ou vidéo qui sera numérisé par la suite
                          * échantillonnage-blocage
                          * conversion analogique numérique
                          * quantification du signal
                  numérique : données informatiques, télécommandes …
                 Construction de la chaîne de transmission numérique



                               A(t)
                                               Objectif         : supprimer certains éléments
  Source         Codage                              binaires non significatifs (compression de
    du              de                               données) : le message est alors sous forme
 message          source                             concise et constitué d’éléments binaires
                                                     mutuellement indépendants et prenant la
                                                     valeur 0 ou 1 selon un axe des temps divisé en
                                                     intervalles réguliers de durée Tb


 A(t)       1      0       0     1    1   1
  5V                                                                Exercice : Soit une transmission
                                                                    téléphonique pour laquelle la voix
   0V                                              temps            est limitée dans la bande de
                                                                    fréquence 3400 Hz et codée sur 8
           Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb                               bits.
                                                                    Quelle doit être la fréquence
                                                               1    d’échantillonnage ?
Définition du Débit binaire en bit/s :        D bit / s          Calculer le débit de la
                                                               Tb
                                                                    transmission.
                  Construction de la chaîne de transmission numérique



   Source      Codage         Codage
     du           de          de canal
  message       source




 Objectif : le codage de canal ou codage détecteur correcteur d’erreur consiste à
   insérer des bits de « redondance » dans le message initial, permettant au récepteur
   de détecter les erreurs et dans certains cas de les corriger

   Exemple : bit de parité.
                 Construction de la chaîne de transmission numérique



  Source        Codage                      Codage
                              Codage
    du             de                          en
                              de canal
  message        source                      ligne




 Objectif : Adapter le signal au support physique de transmission. En général le
   code est choisit pour satisfaire des critères de:

                          • Spectre;
                          • Transition;
                          • TEB.
                    Construction de la chaîne de transmission numérique



   Source      Codage                           Codage           Modulation
                              Codage
     du           de                               en             Numérique
                              de canal
  message       source                           ligne         + Accès multiple


                                                                        Porteuse
                                                                          P(t)


 Objectif : Associer à parmi Mmot de n élémentssignal, cesuccessifs, un symbole de
  durée Ts=nT choisi
                        chaque
                                         n
                               = 2 éléments de
                                                 binaires
                                                           symbole représente l’état
               b
   électrique du signal porteur. (amplitude, phase ou frequence)


 Exemple : n =2    Groupe de Symbole (phase               Débit de symbole ou rapidité de
 M= 4 éléments de bits       de la porteuse)              modulation en baud :
 signal ou symbole     00         -135°
                         01                  135°                      1   1   D          D
                                                         R( baud )           bit / s  bit / s
                         10                  -45°                      TS nTb    n       log 2 M
                         11                  45°
           Construction de la chaîne de transmission numérique



 Source   Codage                 Codage         Modulation
                     Codage
   du        de                     en           Numérique       Segment RF
                     de canal
message    source                 ligne       + Accès multiple    émission


                                                                              Signal
                                                    Porteuse                   émis
                                                      P(t)                      e(t)




                                                                  Segment RF
                                                                   réception



 MICROONDES
              Construction de la chaîne de transmission numérique



 Source      Codage                    Codage       Modulation
                          Codage
   du           de                        en         Numérique       Segment RF
                          de canal
message       source                    ligne     + Accès multiple    émission


                                                                                  Signal
                                                        Porteuse                   émis
                                                          P(t)                      e(t)



 La démodulation a pour objectif de ramener
   le signal modulé en bande de base
                                                      Démodulation    Segment RF
                                                       Numérique       réception
                  Construction de la chaîne de transmission numérique



  Source      Codage                   Codage           Modulation
                          Codage
    du           de                       en             Numérique       Segment RF
                          de canal
 message       source                   ligne         + Accès multiple    émission


                                                                                      Signal
                                                            Porteuse                   émis
                                                              P(t)                      e(t)



 Le filtrage de reception permet de
   minimiser l’influence du bruit.         Filtrage
                                          en bande        Démodulation    Segment RF
                                           de base         Numérique       réception
                                            (bdb)
                Construction de la chaîne de transmission numérique


                 CAN
  Source
               Codage                     Codage           Modulation
    du                      Codage
                  de                         en             Numérique       Segment RF
 message                    de canal
                source                     ligne         + Accès multiple    émission
Analogique

                                                                                         Signal
                                                               Porteuse                   émis
                                                                 P(t)                      e(t)




                  CNA
Destinataire    (Décodage                     Filtrage
     du             de        Décodage       en bande        Démodulation    Segment RF
 message          Source)      de canal       de base         Numérique       réception
                                               (bdb)
I.     Généralités.
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
         émission                                               réception
                                      Canal de
                                     propagation                                       Seuil à 0


       1 0 1 1                           bruit
                                                             1 1 1 1
                                     distorsions
                                                                            Erreur binaire


         Qualité d’une                        Taux d’erreur binaire
    transmission numérique

                                                                     Critère mesuré en
                             nombre de bits reçus erronés
   taux d ' erreur binaire                                       laboratoire, il permet de
                               nombre de bits transmis             qualifier un appareil ou
                                                                          une liaison

     Le taux d’erreur binaire est une estimation de la probabilité d’erreur Peb

                                                          S
Peb  Prob 1* Prob 0 / 1  Prob 0* Prob 1 / 0  f  
                                                                                    S
                                                                      Peb           
                                                          N                       N
              S                                                       
                   rapport : puissance du signal / puissance du bruit 
              N                                                       
 caractéristiques des différentes techniques
               de transmission

• La probabilité d'erreur Pe par bit transmis permet
  d'évaluer la qualité d'un système de transmission. Elle
  est fonction de la technique de transmission utilisée,
  mais aussi du canal sur lequel le signal est transmis.

• L'occupation spectrale du signal émis doit être connue
  pour utiliser efficacement la bande passante du canal de
  transmission.

• La complexité du récepteur dont la fonction est de
  restituer le signal émis.
I.     Généralités.
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
 Absence de composante CONTINUE :

                     Se(f)




                                                f

      Isolation vis à vis des alimentations


 Respect de l’encombrement spectral à partir de méthode d’accès

      Partage du canal de transmission par plusieurs utilisateurs
  Les télécommunications
         • Téléphonie numérique




CAN                               CNA


                                        + filtre
      Sérialisation                     passe-
                                         bas
                                        [0, 4kHz]
  Les télécommunications
         • Téléphonie numérique




CAN                                     CNA


                                              + filtre
      Sérialisation    Désérialisation        passe-
                         + validation          bas
                                              [0, 4kHz]
                                  Objectif de ce cours




    Etude de la transmission d’un signal numérique (données info, audio numérisé, … )


0110010110                                                                            0110010110
                   modulateur      Modulations numériques             démodulateur
Signal numérique                                                                     Signal numérique




                       • Code en ligne ( bit  signal physique)
                       • filtrage (réduction encombrement spectral)
                       • modulations numériques
                       • performances d’une liaison numérique (taux d’erreur binaire)
I.     Généralités.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
I.     Généralités:
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
           Classification des systèmes de télécommunications



 Critères :

      Mobilité : systèmes fixes ou mobilité lente (marche) ou rapide (véhicule)

       Transmission des données : mode diffusion ou communication
        bidirectionnelle

       Liaisons terrestres ou satellites
 Classes de systèmes de télécommunication :
   Radiocommunications mobiles (téléphones portables)

                   Réseaux privés d’entreprise : par exemple TETRA (Terrestrial
                   Trunked Radio) développé par l’European Telecommunications
  Systèmes         Standardisation Institute (ETSI) Pompiers, police
 mobiles privés

                       Systèmes PABX (private automatic branch exchange)

                                                  Radiocom 2000 (France Telecom)
                  Systèmes analogiques    
                                           NMT (Nordic Mobile Telephone) 450 MHz  1981
                                          
                                                                          
                   Première génération                                    900MHz  1986
   Systèmes                                AMPS American Mobile Phone System (1983)
                       1G                 
    mobiles                                TACS Total Access Communication System (1985)
                                          
    publics
                                            GSM Global System for Mobile Communication  1991
                  Systèmes numériques    
                                                 DCS 1800 Digital Cellular System  1992
                  2G, 2.5G, 3G            UMTS Universal Mobile Telecommunications Service  2002 ?
                                         
 Classes de systèmes de télécommunication :
                    Caractéristiques des systèmes de communications mobiles de 2nde
                          génération (2G)




                                                                                                       binaire Brut




                                                                                                                                        Largeur des
                                                                                        Codage de




                                                                                                                                                       canaux (nb
                                                                          Modulation
                            Fréquence




                                                     Duplexage




                                                                                                                                                       utilisateurs
                                                                                                                                                        par canal)
          Standard




                                         d’accès




                                                                                         (kbit/s)




                                                                                                         (kbit/s)




                                                                                                                                          canaux
                                                                                          parole




                                                                                                                                           (MHz)




                                                                                                                                                          Nb de
                                          Mode




                                                                                                          Débit




                                                                                                                               Filtre
                               MHz



  GSM                 935 - 960         TDMA/      FDD             GMSK                  13         270,833           Gaussien           0,2          124 (8)
                      890 - 915          FDM                     1bit/symbol                                          B  Tb  0,3
                                                                       e
  DCS                1805 – 1880        TDMA/      FDD             GMSK                  13         270,833           Gaussien           0,2          1600 (3)
   (Digital          1710 - 1785         FDM                     1bit/symbol                                          B  Tb  0,3
Communicatio
 n System)                                                             e
 DECT                1880 – 1900        TDMA/      TDD             GFSK                  32          1,152            Gaussien          1,728         10 (24)
   (Digital                              FDM                     1bit/symbol                                          B  Tb  0,3
  European
  Cordless                                                             e
 Telephone)

  IS54                869 – 894         TDMA/      FDD           p/4 DQPSK                8           48,6            Racine de         0,030           832
   (North
                      824 - 849          FDM                     2bit/symbol                                           cosinus
  American
   Digital                                                             e                                              surélevé
  Cellular)                                                                                                             0,35
  IS95                869 – 894         CDMA/      FDD           QPSK/OQPS             Variabl      3.84Mb/s          Racine de         1,25            20
(CDMA One)                               FDM                         K                 e< 9,6                          cosinus
                      824 - 849
                                                                 2bit/symbol                                          surélevé
                                                                       e                                                0,35
 Classes de systèmes de télécommunication :
                   Caractéristiques des systèmes de communications mobiles de 2nde
                         génération (2G)




                                                                           de parole
                                                               Modulatio




                                                                                                                            utilisateur
                        Fréquenc




                                              Duplexag
         Standard




                                                                            Codage




                                                                                                                  Largeur
                                    d’accès




                                                                            (kbit/s)




                                                                                       (kbit/s)

                                                                                       binaire




                                                                                                                  canaux




                                                                                                                             canaux
                                                                                                                   (MHz)




                                                                                                                              canal)




                                                                                                                              Nb de
                                     Mode




                                                                                        Débit




                                                                                                         Filtre




                                                                                                                               s par
                                                                                         Brut
                          MHz




                                                                                                                    des




                                                                                                                                 (nb
                            e




                                                 e




                                                                  n
  PDC                810 -826      TDMA/      FDD        p/4 DQPSK           8          42        Racine de        0,025       4800
 (Personal           940 – 956      FDM                  2bit/symbol                               cosinus
   Digital
                    1777 – 1801                                e                                  surélevé
  Cellular)                                                                                          0,5
                    1429 - 1553
  PHS               1895 - 1918    TDMA/      TDD        p/4 DQPSK          32          384       Racine de        0,300         -
(Personal                           FDM                  2bit/symbol                               cosinus
HandiPhon                                                      e                                  surélevé
e System)                                                                                             0,5


Remarque 1 : PDC : norme japonaise de téléphonie cellulaire de 2nde génération apparue
                           en 1993



         Débits insuffisants des normes 2G pour les services multimédia
                    (Internet, vidéoconférence,…)
 Classes de systèmes de télécommunication :
   Télécommunications par satellite
                        Satellites fixes par rapport à la terre à une distance de 36000 kms
                           Exemple : Nilesat, ASTRA  application la plus connue :
                                        Télévision
     Systèmes
  géostationnaires      Emetteur forte puissance
                        Antennes de dimensions importantes
                        Temps de transmission importants (échos)
                        Visibilité continue vis à vis de la terre
 Systèmes défilants   Satellites défilant sur une orbite basse : LEO (low-Earth-orbiting)

                      Exemple Globalstar : constellation de 48 LEO satellites (altitude : 1414
                      kms) utilisant la technique de CDMA (code-division multiple access)

                      Emetteur faible puissance
                      Antennes de dimensions raisonnables (téléphones portables)
                      Temps de transmission faibles
                      Temps de visibilité pour 1 satellite de la terre : 15 min
               Classes de systèmes de télécommunication :

 Réseaux
     locaux
     sans fil
     LAN
     (Local
     Area
     Network)




GPRS : General Packet Radio Service  débit allant jusqu'à 115 Kbits/s
DECT : Digital Enhanced Cordless Telecommunications (Utilisation du TDMA Time-division multiple access)
Bluetooth : Groupement industriel (2.45 GHz)
Hiperlan : Norme européenne (20Mbit/s à 5 Ghz pour Hiperlan 1 et 54Mbit/s pour Hiperlan2 compatible 3G
LAN)
802.11 : Norme USA (IEEE) (6, 12 ou 24 Mbit/s entre 5 et 6 Ghz??)

LMDS/DECT : Boucle locale Radio (Local Multipoint Distribution System) : Solution des derniers mètres
1.5Gbit/s et 200 Mbit/s entre 24GHz (USA) et 40 GHz (ailleurs) : télévision interactive
                                                                                                        45
     Classes de systèmes de télécommunication :

temps
                        UMTS                            3ème Génération
2000
                       Globalstar           Satellite

                                           Sans Fil
          PACS       DECT           PHS
                                           (Indoor)
                                                        2ème Génération
           IS-95                    PDC
                       GSM
                                           Mobile
         D-                                (Outdoor)
1990    AMPS

                     R2000          NTT,                1ère Génération
         AMPS       NMT,TACS        JTAC
1980

        Amérique      Europe        Asie
 Conclusion préliminaire - Résumé :

 Essor importants des applications numériques civiles
 Explosion du sans fil : ondes porteuses très hautes fréquences 
   requiert des compétences hyperfréquences et microondes
 Course aux transferts d’informations en grande quantité
   (explosion du numérique large bande)

 Interconnexion de différents standards à l’avenir   (radio logicielle)


 Emergence de liens Optoélectronique  microondes
 Développement des aspects de traitement de signal appliqué :
   coexistence très étroites des 2 aspects (RF et traitement de signal
   dans un même équipement)
I.     Généralités:
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
              Construction de la chaîne de transmission numérique

  Source
    du
                  CAN
 message
Analogique




   Objectif : transmettre possibles à travers un A à unde propagationles:
    meilleures conditions
                           un message d’un point
                                                  canal
                                                         point B dans

      hertzien, câble coaxial, fibre optique …

   Source : analogique : signal audio ou vidéo qui sera numérisé par la suite
                          * échantillonnage-blocage
                          * conversion analogique numérique
                          * quantification du signal
                  numérique : données informatiques, télécommandes …
                 Construction de la chaîne de transmission numérique



                               A(t)
                                               Objectif         : supprimer certains éléments
  Source         Codage                              binaires non significatifs (compression de
    du              de                               données) : le message est alors sous forme
 message          source                             concise et constitué d’éléments binaires
                                                     mutuellement indépendants et prenant la
                                                     valeur 0 ou 1 selon un axe des temps divisé en
                                                     intervalles réguliers de durée Tb


 A(t)       1      0       0     1    1   1
  5V                                                                Exercice : Soit une transmission
                                                                    téléphonique pour laquelle la voix
   0V                                              temps            est limitée dans la bande de
                                                                    fréquence 3400 Hz et codée sur 8
           Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb                               bits.
                                                                    Quelle doit être la fréquence
                                                               1    d’échantillonnage ?
Définition du Débit binaire en bit/s :        D bit / s          Calculer le débit de la
                                                               Tb
                                                                    transmission.
                  Construction de la chaîne de transmission numérique



   Source      Codage         Codage
     du           de          de canal
  message       source




 Objectif : le codage de canal ou codage détecteur correcteur d’erreur consiste à
   insérer des bits de « redondance » dans le message initial, permettant au récepteur
   de détecter les erreurs et dans certains cas de les corriger

   Exemple : bit de parité.
                 Construction de la chaîne de transmission numérique



  Source        Codage                      Codage
                              Codage
    du             de                          en
                              de canal
  message        source                      ligne




 Objectif : Adapter le signal au support physique de transmission. En général le
   code est choisit pour satisfaire des critères de:

                          • Spectre;
                          • Transition;
                          • TEB.
                    Construction de la chaîne de transmission numérique



   Source      Codage                           Codage           Modulation
                              Codage
     du           de                               en             Numérique
                              de canal
  message       source                           ligne         + Accès multiple


                                                                        Porteuse
                                                                          P(t)


 Objectif : Associer à parmi Mmot de n élémentssignal, cesuccessifs, un symbole de
  durée Ts=nT choisi
                        chaque
                                         n
                               = 2 éléments de
                                                 binaires
                                                           symbole représente l’état
               b
   électrique du signal porteur. (amplitude, phase ou frequence)


 Exemple : n =2    Groupe de Symbole (phase               Débit de symbole ou rapidité de
 M= 4 éléments de bits       de la porteuse)              modulation en baud :
 signal ou symbole     00         -135°
                         01                  135°                      1   1   D          D
                                                         R( baud )           bit / s  bit / s
                         10                  -45°                      TS nTb    n       log 2 M
                         11                  45°
           Construction de la chaîne de transmission numérique



 Source   Codage                 Codage         Modulation
                     Codage
   du        de                     en           Numérique       Segment RF
                     de canal
message    source                 ligne       + Accès multiple    émission


                                                                              Signal
                                                    Porteuse                   émis
                                                      P(t)                      e(t)




                                                                  Segment RF
                                                                   réception



 MICROONDES
              Construction de la chaîne de transmission numérique



 Source      Codage                    Codage       Modulation
                          Codage
   du           de                        en         Numérique       Segment RF
                          de canal
message       source                    ligne     + Accès multiple    émission


                                                                                  Signal
                                                        Porteuse                   émis
                                                          P(t)                      e(t)



 La démodulation a pour objectif de ramener
   le signal modulé en bande de base
                                                      Démodulation    Segment RF
                                                       Numérique       réception
                  Construction de la chaîne de transmission numérique



  Source      Codage                   Codage           Modulation
                          Codage
    du           de                       en             Numérique       Segment RF
                          de canal
 message       source                   ligne         + Accès multiple    émission


                                                                                      Signal
                                                            Porteuse                   émis
                                                              P(t)                      e(t)



 Le filtrage de reception permet de
   minimiser l’influence du bruit.         Filtrage
                                          en bande        Démodulation    Segment RF
                                           de base         Numérique       réception
                                            (bdb)
                Construction de la chaîne de transmission numérique


                 CAN
  Source
               Codage                     Codage           Modulation
    du                      Codage
                  de                         en             Numérique       Segment RF
 message                    de canal
                source                     ligne         + Accès multiple    émission
Analogique

                                                                                         Signal
                                                               Porteuse                   émis
                                                                 P(t)                      e(t)




                  CNA
Destinataire    (Décodage                     Filtrage
     du             de        Décodage       en bande        Démodulation    Segment RF
 message          Source)      de canal       de base         Numérique       réception
                                               (bdb)
I.     Généralités.
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
         émission                                               réception
                                      Canal de
                                     propagation                                       Seuil à 0


       1 0 1 1                           bruit
                                                             1 1 1 1
                                     distorsions
                                                                            Erreur binaire


         Qualité d’une                        Taux d’erreur binaire
    transmission numérique

                                                                     Critère mesuré en
                             nombre de bits reçus erronés
   taux d ' erreur binaire                                       laboratoire, il permet de
                               nombre de bits transmis             qualifier un appareil ou
                                                                          une liaison

     Le taux d’erreur binaire est une estimation de la probabilité d’erreur Peb

                                                          S
Peb  Prob 1* Prob 0 / 1  Prob 0* Prob 1 / 0  f  
                                                                                    S
                                                                      Peb           
                                                          N                       N
              S                                                       
                   rapport : puissance du signal / puissance du bruit 
              N                                                       
 caractéristiques des différentes techniques
               de transmission

• La probabilité d'erreur Pe par bit transmis permet
  d'évaluer la qualité d'un système de transmission. Elle
  est fonction de la technique de transmission utilisée,
  mais aussi du canal sur lequel le signal est transmis.

• L'occupation spectrale du signal émis doit être connue
  pour utiliser efficacement la bande passante du canal de
  transmission.

• La complexité du récepteur dont la fonction est de
  restituer le signal émis.
I.     Généralités.
         1.1. Panorama des systèmes de télécommunications.
         1.2. Chaîne de transmission numérique.
         1.3. Critères d’évaluation de la qualité d’une transmission numérique
         1.4. Contraintes imposées aux spectres des signaux.

II.    Transmission en bande de base.

III.   Modulations numériques.
 Absence de composante CONTINUE :

                     Se(f)




                                                f

      Isolation vis à vis des alimentations


 Respect de l’encombrement spectral à partir de méthode d’accès

      Partage du canal de transmission par plusieurs utilisateurs
I.     Généralités.

II.    Transmission en bande de base.
         2.1. Modulation en bande de base ou codage en ligne.
         2.2. Filtrage en bande de base.

III.   Modulations numériques.

IV.    Codage de canal.




                                                                63
              2.1. Modulation en bande de base ou codage en ligne.

                                               Tb
    Message binaire
 (1 bit émis tout les Tb :        0        0             1   1   0        1
     horloge binaire)
                                                    +1


On associe à chaque bit, un                                                              k
  symbole électrique ak         -1

(1 symbole émis tout les Ts :         Ts                             Impulsion de
     horloge symbole)                                                  base h(t)


                                                                 0       Ts



 Signal numérique émis e(t)

                                                                                       t
   et    a k ht  kTS 
           k 1                                                                     64
                                               
    Signal numérique émis :           et    a k ht  kTS 
                                               k 1


    Code en ligne                  Choix de l’impulsion de base h(t)


  Choisir h(t) afin d’avoir des propriétés particulières sur le spectre
  du signal numérique émis :
  • spectre avec une composante continue (alimentation)
  • occupation spectrale (largeur lobe principal)
  • présence de raie à la fréquence symbole (régénération de
  l’horloge symbole à la réception)


RAPPEL : La suite de symbole ak étant aléatoire, le signal e(t) est
    aléatoire et ne possède pas de transformée de Fourier


      Calcul de la densité spectrale de puissance (DSP) :
    transformée de Fourier de la fonction d’auto-corrélation              65
      Exemples de « modulation en bande de base » (Codes en ligne) :
                            Codages NRZ , RZ et biphase
                  (les symboles ak sont supposés indépendants)


                      Codage NRZ binaire (Non Retour à Zero) :

                                                       h(t) Impulsion de base
      m(t) = {1, 0, 0, 1, 1,
      1}
horloge
                                                  +V



                                          t        0                Ts
          Ts    2Ts   3Ts   4Ts   5Ts   6Ts

 eNRZ(t
 ) 1        0    0     1     1     1                           0
+V                                                     Bit 0
                                                               -V
                                                            +V
                                              t        Bit 1
-V                                                           0


     1 bit  1 symbole donc Tb = Ts                                             66
                                                       1
 Densité spectrale de puissance du
         code NRZ binaire :                           0.8




                                              V²/Hz
                                                      0.6
                       sin pfTs  
                                        2
                                                                                1/Ts
 S NRZ  f   V TS  
                 2
                       pfT                         0.4
                                                                                                2/Ts
                             S     
                                                      0.2

                                                       0

 En prenant : D=10 kbit/s, Tb=Ts=0.1ms                 0
 et V=100v                                                                          13 dB
                                                      -10

                                                      -20


                                            dBV/Hz
• annulation du spectre tout les k/Ts                 -30
(pas de synchronisation directe)
                                                      -40
• largeur du lobe principal : 2/Ts
                                                      -50
• lobes secondaires : bande passante
infinie                                                                                         x 104
                                                        -3   -2   -1     0     1       2    3
                                                                  fréquence en Hz

                                                                                                67
                      Codage RZ binaire (Retour à Zero) :



                                                         h(t) Impulsion de base
       m(t) = {1, 0, 0, 1, 1,
       1}
 horloge
                                                   +2V



                                           t         0               Ts
           Ts   2Ts    3Ts   4Ts   5Ts   6Ts

  eRZ(t)
      1     0    0       1    1     1                            0
+2V                                                      Bit 0

                                                              +2V
                                               t         Bit 1            Ts
-2V                                                             0


    1 bit  1 symbole donc Tb = Ts



                                                                                  68
                                                          0.25
   Densité spectrale de puissance du
           code RZ binaire :                              0.2

                                        2
             V 2Ts             pfT
                       sin c s   
                                        
S RZ  f                                              0.15




                                               V²/Hz
               4                  2 
                                                           0.1
       V 2  
                                    2

     
                       pfT     
             sin c s      f  k 
                            
                           2         Ts 
        4 k                                        0.05

                                                            0
                                                                                        1/Ts 2/Ts
 En prenant : D=10 kbit/s, Tb=Ts=0.1ms
 et V=100v                                                   0
                                                           -10
                                                           -20
  • spectre de raie (synchronisation
  directe possible)                              dBV/Hz    -30
                                                           -40
  • largeur du lobe principal : 4/Ts
                                                           -50
  • lobes secondaires : bande passante                     -60
  infinie
                                                           -70

                                                                                                           x 4
                                                                                                        4 6910
                                                                 -4   -3   -2      -1 0     1   2   3
                                                                                fréquence en Hz
                        Codage Biphase (code Manchester) :


                                                               h(t)
      m(t) = {1, 0, 0, 1, 1,
      1}                                                  +V
horloge
                                                  Bit 1
                                                          0
                                                                      Ts/2   Ts
                                          t
          Ts    2Ts   3Ts   4Ts   5Ts   6Ts               -V

 eNRZ(t
 ) 1        0    0     1     1     1                           h(t)
+V
                                                          +V
                                                  Bit 0
                                              t           0
-V                                                                    Ts/2   Ts

                                                          -V
     1 bit  1 symbole donc Tb = Ts




                                                                                  70
                                                                             0.7




                                                                    V²/Hz
 Densité spectrale de puissance du                                                                         1/Ts
          code biphase :                                                     0.6

                                                                             0.5

                                                                             0.4
                                               sin pfTs  
                                         2                      2
                           pfT  
Sbiphase  f   V 2TS   sin  s  
                                             pfT 
                                                          
                                                                             0.3

                           2                     S                     0.2

                                                                             0.1

                                                                             0
                                                                                                                  2/Ts
En prenant : D=10 kbit/s, Tb=Ts=0.1ms
et V=100v                                                                     0
                                                                                                                      10 dB
                                                                             -10
• spectre non nul à la fréquence


                                                                    dBV/Hz
symbole (synchronisation directe                                             -20
possible)
                                                                             -30
• largeur du lobe principal : 4/Ts
                                                                             -40
• lobes secondaires : bande passante
                                                                             -50
infinie
• absence de composante continue                                                 -4   -3   -2    -1   0    1      2      3     4
                                                                                                                             x 104
                                                                                                Fréquence en Hz
                                             1
                                           0.9
     Spectre des différents                0.8         code NRZ
       codes en lignes                                 code RZ
                                           0.7
                                                       code biphase (Manchester)




                                   V²/Hz
                                           0.6
                                           0.5
                                           0.4
                                           0.3
                                           0.2
                                           0.1
                                            0 0   1    2      3      4     5       6
                                                       fréquence en Hz             x 104


Conclusion sur les codes en lignes :
• la bande occupée par les signaux est infinie
•90% de l’énergie totale est incluse dans le lobe principal dont la largeur conditionne la bande
passante minimale du canal de propagation
• présence d’un spectre non nul à la fréquence symbole : possibilité de régénérer à la
réception le signal d’horloge symbole
• présence d’une composante continue : impact sur les circuits d’alimentation de la chaîne
• génération de codes en lignes : aisée grâce aux circuits logiques combinatoires et
séquentiels                                                                                  72
                   Code Miller
• Suppression d’une transition du signal sur 2 par rapport
  au Manchester

                              Pour réduire le spectre on peut,
                              à partir du Manchester simple,
                              supprimer une transition sur
                              deux, que celle-ci soit ou non
                              significative, on obtient alors le
                              code dit Delay Mode ou Miller.
                              En appliquant cette règle, on
                              constate que les 1 ont une
                              transition au milieu du temps bit
                              et les 0 pas de transition. Mais
                              un 0 suivi d'un 0 a une transition
                              en fin du temps bit.         73
             Codes bipolaires
• Codage d’un seul type de bit ex. le ‘1’

                          Une réduction encore plus
                          significative du spectre peut être
                          obtenue en ne codant qu'un
                          type de bit (par exemple les 1 )
                          et en alternant leur polarité pour
                          éliminer       la    composante
                          continue. Cependant, lors de
                          longues séquences de 0, ou de
                          1, il n'y a pas de transition
                          (risque de perte de l'horloge) ce
                          code est appelé code bipolaire.
                                                      74
Codes bipolaire HDBn (Haute Densité Binaire d’ordre
                          n)

• Problème des longues suites de 0
• Solution : Bit de viol et bit de bourrage




                                                  75
    Codes bipolaire HDBn (Haute
            Densité Binaire d’ordre n)
Pour éviter de longues séquences sans transition (suite de 0), les codes HDBn
(Haute Densité Binaire d'ordre n) sont des codes bipolaires dans lesquels, si le
bit de rang n + 1 est à zéro, on le remplace par un bit particulier. Ce bit, sans
signification numérique (bit électrique), viole la loi d'alternance des bits (bit de
viol). Ce viol de polarité permet de le distinguer des bits significatifs. Pour
respecter la loi d'alternance du codage (composante continue à zéro), les bits
de viol doivent alternativement être inversés (comme les bits à 1). De ce fait,
les bits de viol peuvent ne plus être en viol par rapport au dernier bit à 1. Dans
ce cas, pour éviter la confusion, on introduit un bit supplémentaire, dit bit de
bourrage, qui rétablit le viol. Ainsi, en HDB3, les séquences de 4 bits à zéro
successifs peuvent être codées : B00V ou 000V (V signifiant Viol et B
Bourrage). HDB3 est utilisé dans les liaisons spécialisées louées
I.     Généralités.

II.    Transmission en bande de base.
         2.1. Modulation en bande de base ou codage en ligne.
         2.2. Filtrage en bande de base.
            a) Exemple de la transmission d’un signal dans un canal réel
            b) Conception des filtres d’émission et de réception

III.   Modulations numériques.

IV.    Codage de canal.




                                                                           77
                              2.2. Filtrage en bande de base.


 a) Exemple de la transmission d’un signal dans un canal réel :


                                          Canal de
                                      propagation réel                Signal numérique
                                    (cable coaxial, paire                  reçu ?
                                        torsadée …)
Signal numérique émis
  en bande de base




                        Effets du canal :
                        • ajout de bruit
                        • distorsion du signal transmis (phénomène
                        d’écho, filtrage passe-bas du canal à bande
                        limité)


                                                                                  78
Exemple : signal NRZ 10Kbit/s donc Tb = Ts = 100µs avec canal bruité de
bande passante = 2kHz

                     1.5
                     1.0
                     0.5
         horloge     0.0
                     -0.5
                     -1.0
                     -1.5
                            0.0   0.2   0.4         0.6      0.8    1.0   1.2   1.4


                     1.5
                     1.0
                     0.5      0 0 0 1         0 1         0 0 1 1 0 1 1 0
      Signal émis    0.0
                     -0.5
                     -1.0
                     -1.5
                            0.0   0.2   0.4         0.6      0.8    1.0   1.2   1.4
                                                                                      bruit
                      1.5
                      1.0
                      0.5
                      0.0
       Signal reçu   -0.5
                     -1.0
                     -1.5
                            0.0   0.2   0.4         0.6      0.8    1.0   1.2   1.4

                                                    Temps en msec



                     Distorsion du signal par filtrage passe-bas : le signal émis est à
                     spectre infini, il se propage dans un canal à bande limitée,
                     ainsi, toutes les composantes spectrales ne sont pas
                     transmises                                                               79
                           1.5
                           1.0
                           0.5

         Signal émis       0.0
                          -0.5
                          -1.0
                          -1.5
                                  0.0     0.2    0.4    0.6   0.8        1.0    1.2    1.4



                          1.5                                                                 Débit binaire = 10kbit/s
                          1.0
                          0.5
Réponse impulsionnelle    0.0           3Ts
      du canal            -0.5
                          -1.0
                          -1.5
                                                                                                  Ts = Tb = 0.1 ms
                                  0.0     0.2    0.4   0.6    0.8        1.0    1.2    1.4

                            1.5
                            1.0
                            0.5
                            0.0
          Signal reçu      -0.5
                           -1.0
                           -1.5
                                  0.0     0.2    0.4    0.6    0.8        1.0    1.2    1.4

                                                                     Temps en msec
                        Symboles n°             1 2 3

       La réponse impulsionnelle du canal s’étale sur 3Ts.
       Le symbole n° 1 s’étale sur les symboles suivants n° 2 et 3


                                                        IES : Interférences Entre Symboles                      80
Schéma du système
                                                             Code
utilisé                          Séquence binaire           en ligne
                                     émise
                                                 emetteur

                                                                                 Canal de
                                                                                propagation
                                                                              (bande de base)

                 Séquence binaire
                      reçue                  décision




                                                          Récupération de
                                                          l’horloge binaire
                                 récepteur


    Le signal émis est à spectre infini                  Filtre d’émission ( réduction de la bande
                                                        passante du signal, mais génération d’IES )

           Le signal à l’entrée du                      Filtre de réception (réduction de la puissance
            récepteur est bruité                                de bruit par filtrage passe-bas)

                                                                                                 81
Amélioration de la chaîne de transmission



                                     Code                       Filtre
         Séquence binaire           en ligne                 d’émission
             émise
                         emetteur

                                                                               Canal de
                                                                              propagation
                                                                            (bande de base)

 Séquence binaire                                                  Filtre de
      reçue                   décision
                                                                  réception



                                      Récupération de
                                      l’horloge binaire
                  récepteur

La conception des filtres doit être effectuée avec les critères suivants :
• filtrage d’émission du signal numérique : diminution de la largeur de bande du signal émis
• filtrage de réception du signal en sortie du canal : réduction de la puissance de bruit (erreur
binaire)
• le filtrage global doit assuré une condition d’IES nulle et minimiser la puissance de bruit       82
I.     Généralités.

II.    Transmission en bande de base.
         2.1. Modulation en bande de base ou codage en ligne.
         2.2. Filtrage en bande de base.
           a) Exemple de la transmission d’un signal dans un canal réel
           b) Conception des filtres d’émission et de réception

III.   Modulations numériques.

IV.    Codage de canal.




                                                                          83
b) Conception des filtres d’émission et de réception :

                           Filtrage d’un signal idéal (sans code en ligne):
   Hypothèse 1 :               signal       m(t) = {1, 0, 1, 1}
   Hypothèse 2 :               les éléments de signal associés aux éléments binaires
                                seront des impulsions de Dirac (cas idéal) (Tb = Ts)
                                                                  
                                                       e(t)   ck   t  kTb 
                                                                 k 1

     horloge                                           où     ck  1;1


                                         t
                 Ts       2Ts   3Ts
                                                            Ge(f)= rect2B(f)
      e(t)
             1        0    1     1
    +V
                                                            -B             B   f
                                         t
    -V
                                                                 s(t) =?
                                                                                   84
                             Filtrage d’un signal idéal :
                                                      Réponse impulsionnelle :


                                                                 sin 2pBt 
                                              g e t   2 B                 2 B  sin c2pBt 
 Réponse fréquentielle :

                                                                    2pBt

Ge  f   rect 2 B  f                         ge(t)


                                  TF-1                                          t
    Ge(f)= rect2B(f)

                                                                     ge(t)
    -B          B    f


                                                                                                 t
                                                            1              1         1
                                                                     
                                                                                            1
                                                            B             2B        2B      B

                                                                                            85
                      Filtrage d’un signal idéal :


                                                      filtrage = convolution


                             Ge(f)= rect2B(f)
e(t)   ck   t  kTb 
       k 1                                                         s(t)  e(t)  ge  t 
où    ck  1;1                            f
                              -B        B
                                                              
                                                      s(t)   ck   t  kTb   g e  t 
                                                             k 1




                                                                      
                                                          s(t)   ck g e  t  kTb 
                                                                     k 1




                                                                                             86
     Filtrage d’un signal idéal :                                          
                                                                                                                          ge(t)

                                                                s(t)   ck g e  t  kTb 
                                                                           k 1
Détection échantillonnée                                                                                    
                                                                                                                1
                                                                                                                            
                                                                                                                                 1             1         1
                                                                                                                B               2B            2B         B
tous les kTb = k 0,1ms
                  B  1 Tb                                  B  1 2Tb                                   B  1 4Tb
1       0         1    1                          1       0  1    1                           1       0  1    1




0       0,1       0,2       0,3       0,4   0,5   0       0,1       0,2    0,3    0,4   0,5   0       0,1           0,2           0,3       0,4    0,5

        Tb        2Tb 3Tb                                 Tb        2Tb 3Tb                           Tb            2Tb 3Tb

                                                                    1                             1                  ERREURS
    1                   1         1                                        1                          1                I.E.S
                                                      1


                        Seuil à 0                                         Seuil à 0                                                     0
              0                                                 0                                               0
0       0,1       0,2       0,3       0,4   0,5   0       0,1       0,2    0,3    0,4   0,5   0       0,1           0,2           0,3       0,4    0,5
 Filtrage d’un signal idéal :



 Pour B=1/Ts Détection sans
  erreur tous les kTs

                 kT 
   1 Ts       g s   0  k  0
                2 
  2B 2
              g 0  1
                                       2Ts  3Ts  Ts    Ts   Ts   Ts   3Ts   2Ts
                                              2           2     2          2




  Pour B=1/2Ts Détection sans
   erreur tous les kTs


   1           g kTs   0  k  0
      Ts
  2B           g 0  1
                                       4Ts  3Ts  2Ts  Ts    Ts   2Ts 3Ts 4Ts
                                                                                      88
   Pour B=1/4Ts Détection avec erreur 
    Interférence Entre Symbole

                g kTs   0  k  pair
      1
         2Ts   g kTs   0  k  impair
     2B
                g 0  1

                                             8Ts  6Ts  4Ts  2Ts     2Ts   4Ts   6Ts 8Ts



    La sortie s(t) aux instants kTs
    dépend    dans     ce    cas   des                            IES
    impulsions à l’instant t mais aussi
    des impulsions adjacentes.




                                                                                          89
Critère de Nyquist temporel :
Pour permettre une transmission sans IES, la
bande passante du canal de propagation doit

                                                    g kTs   0  k  0
vérifier :    1
          B

                                                    g 0  1
               2Ts
                                  1
Pour le cas particulier :   B
                                 2Ts

la réponse impulsionnelle g(t) du canal vérifie :

                                                                   G f 
Critère de Nyquist fréquentiel :
                                                            G0
Le spectre de la réponse impulsionnelle admet
le point :  1 G0                                                              G 0 
            2T , 2 
                                                                                 2
            S                                                                                 f
comme centre de symétrie impaire                                             1
                                                                            2Ts



      Filtre utilisé dans les normes telecoms : filtre en cosinus surélevé
                                                                                           90
                                                Ts = 0,1ms                   fs = 10
                                                kHz
                             G f 
                                                                                                         1       0
                                                                                                         0.9
   Filtre en cosinus
                                                                                                         0.8
        surélevé
                                                                                                         0.7      0.5
                                                                                                         0.6
                                                                                                         0.5
                                                                                                                 1
                                                                                                         0.4
                                                                                                         0.3

                                                                                                         0.2
         : Facteur de                                                                                   0.1
     retombée ou roll-off                                                                                0
                                  -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0   1   2   3   4   5   6   7   8   9 10

                                                          fréquence (kHz)




                      p             1          1 
               1  sin  2 f TS  1  ,
           Ts
                                               f                                                            1 
           2           2              2TS         2TS                   lärgeur spectrale 
                                                                                                                2TS
G f                                            1
           TS                            , 0 f 
                                                   2TS
           0                            , ailleurs
                                                                                                                  91
Filtre en cosinus
     surélevé                                  Ts = 0,1ms               fs = 10
                                               kHz
                                                                                                    1

                     0                                                                            0.8

                                                                                                    0.6

                                                                                                    0.4

                                                                                                    0.2

                                                                                                    0

                                                                                                    -0.2

                                                                                                    -0.4
                              -0.4    -0.3   -0.2   -0.1       0        0.1    0.2      0.3   0.4


                                                                                0.5
                                                           temps (ms)

                                      1

                p t        p  t 
            sin   cos
                T           T                  Filtre à phase linéaire, temps de
    g t        S 
                              S 
                                                    propagation de groupe constant
               pt            2 t 
                                     2

                TS           T 
                         1       
                             S 
                                                                                                           92
                             Filtrage d’un signal REEL :

       Hypothèse 1 :            signal    m(t) = {1, 0, 1, 1}
       Hypothèse 2 :            les éléments de signal associés aux éléments binaires
                                 seront des fonctions portes idéales
   horloge                                      horloge


                                 t                                                 t
                  Tb   2Tb 3Tb                              Tb      2Tb 3Tb
   eréel(t)                                     eidéal(t)
        1          0    1    1                         1       0     1     1
  +V                                            +V
                                                                                                                            Filtre de Nyquist, en
                                                                                                                            cosinus sur-élevé
                                 t                                                 t
  -V                                            -V
                                                              
              
                                                 eidéal (t)   ck   t  kTb 
                                                                                                                            HN(f)
eréel (t)   ck rect Tb  t  kTb     G1(f)
                                                             k 1
                                                                                                                                                                                        1

                                                                                                                                                                                        0. 9

                                                                                                                                                                                        0. 8    s(t)
                                         =
                                                                                                                                                                                        0. 7




           k 1
                                                                                                                                                                                        0. 6

                                                                                                                                                                                        0. 5




       ck  1;1
                                                                                                                                                                                        0. 4

                                                                                                                                                                                        0. 3




où                                     ?????                                                                                                                                            0. 2




                                                        ck  1;1
                                                                                                                                                                                        0. 1

                                                                                                                                                                                        0




                                                 où                                    - 10   -9   -8   -7   -6   -5   -4   -3   -2   -1   0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




                                                                                                                                                                                               93
                       Filtrage d’un signal REEL :
            G1(f) = fonction réciproque de G(f) qui permet d’obtenir eidéal(t) à partir de eréel(t)


 eidéal(t)                                      eréel(t)
      1       0   1    1                             1     0   1   1
+V                                             +V

                                                                                                                                HN(f)
                           t      g(t)                                 t       G1(f)
-V                                             -V                                                                                                                                           1

                                                                                                                                                                                            0. 9



                                   =                                            =                                                                                                           0. 8

                                                                                                                                                                                            0. 7   s(t)
                               rect Tb  t 
                                                                                                                                                                                            0. 6




                                                                              1                                                                                                             0. 5




                                                                                  G f 
                                                                                                                                                                                            0. 4

                                                                                                                                                                                            0. 3

                                                                                                                                                                                            0. 2

                                                                                                                                                                                            0. 1

                                                                                                                                                                                            0
                                                                                           - 10   -9   -8   -7   -6   -5   -4   -3   -2   -1   0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




                                                                           Filtrage en bande de base à l’émission

g  t   rect Tb  t   G  f   Tb sinc fTb 
                         TF
                            


              1     pfTb
   G1  f                    G1  f   G  f   1
                                                                                     Définition d’un filtre
              Tb sin  pfTb                                                         « blanchissant »

            Ensemble filtres « blanchissant » G1(f) ET Nyquist HN(f) = Traitement identique à
             celui du filtrage d’un « signal idéal »
                                                                                                                                                                                                   94
            Filtrage d’un signal REEL :

   Gabarit « idéal » de G1(f) : filtre « blanchissant » :
                                                                                                                              1.8
           1     pfTb
G1  f                                                                                                                      1.6

           Tb sin  pfTb 
                                       Tb    =
                                       0,1ms                                                                                  1.4

                                       fb = 10                                                                                1.2

                                       kHz



                                    Amplitude
                                                                                                                              1

                                                                                                                              0.8

                                                                                                                              0.6


                                                                     1                         1                              0.4


                                                                    2Tb                       2Tb                             0.2

                                                                                                                              0
                                   1            -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1   0    1   2   3   4   5    6   7   8   9 10   1
                                                                         fréquence (kHz)
                                   Tb                           sinus cardinal       Filtre Blanchissant
                                                                                                                              Tb
   Largeur du filtre blanchissant :
                     1
             BN 
                    2Tb
                                                                                                                                  95
               Filtrage d’un signal REEL :


    Gabarit « REEL » de G1(f) : filtre « blanchissant » :


                                                                                                                                         1.1

                             Tb = 0,1ms                                                                                                  1

                             fb = 10 kHz                                                                                                 0.9

                                                                                                                                         0.8
     1
        1     3,5kHz                                                                                                                0.7
    2Tb                                                                                                                                  0.6

     1
        1     6,5kHz
                                                                                                                                         0.5

                                                                                                                                         0.4
    2Tb
                                                                                                                                         0.3
                                                                                                                       1
                                                                           1
                                                                              1                                       1          0.2
                                                                          2Tb                                         2Tb                0.1

                                                                                                                                         0

                         1
                            -10   -9   -8   -7   -6   -5   -4   -3   -2     -1   0   1      2    3      4   5     6     7   8   9   10
                                                                                                                                         1
                                                                         fréquence (kHz)                    1
                                                                                                                                         Tb
                         Tb                                                              roll-off=0,3       2Tb


                                                                                                                                               96
    Répartition émission-réception du filtrage en bande de
     base : Nécessité de filtrer en émission pour réduire la
     largeur spectrale du signal, et nécéssité de filtrer en
     réception pour réduire le bruit
                                  Filtre                     Filtre de Nyquist ?
                              blanchissant
                Codage                                                                              Ge(f)
message         en ligne                                                                                                                                                                                          1

                                                                                                                                                                                                                  0. 9

                                                                                                                                                                                                                  0. 8




numérique      Modulation                                                                                                                                                                                         0. 7

                                                                                                                                                                                                                  0. 6

                                                                                                                                                                                                                  0. 5

                                                                                                                                                                                                                  0. 4




                 en bdb                                                                                                                                                                                           0. 3

                                                                                                                                                                                                                  0. 2

                                                                                                                                                                                                                  0. 1        Canal de
                                                                                                                                                                                                                  0




                                                                                                                                                                                                                             propagation
                                                     - 10    -9    -8        -7    -6    -5    -4    -3    -2       -1       0       1       2       3       4       5       6       7       8        9      10




                                                                                              GR(f
               message
                                                                                              )
                                                                                                                                                                                                      1

                                                                                                                                                                                                      0. 9

                                                                                                                                                                                                      0. 8




            Numérique reçu                                                                                                                                                                            0. 7

                                                                                                                                                                                                      0. 6

                                                                                                                                                                                                      0. 5

                                                                                                                                                                                                      0. 4



             après décision                                                                                                                                                                           0. 3

                                                                                                                                                                                                      0. 2

                                                                                                                                                                                                      0. 1

                                                                                                                                                                                                      0
                                             - 10   -9      -8    -7    -6        -5    -4    -3    -2    -1    0        1       2       3       4       5       6       7       8       9       10




    Action conjuguée des 2 filtres =         Filtre de Nyquist ?
     action unique filtre de Nyquist


        Ge  f   GR  f   HN f 
                                             Partage du filtrage
                                             entre émission et
                                                                                                                                                                                                                         Ge  f   GR  f 
                                                 réception                                                                                                                                                                          97
             Conclusions sur le filtrage en bande de base :

                                             Filtre Demi- Nyquist
                                              Racine carrée de
                                  Filtre            cosinus
                              blanchissant
                Codage                                                                                HN f 
message         en ligne
                                                                                                                                                                                                                    1

                                                                                                                                                                                                                    0. 9

                                                                                                                                                                                                                    0. 8

                                                                                                                                                                                                                    0. 7




numérique      Modulation
                                                                                                                                                                                                                    0. 6

                                                                                                                                                                                                                    0. 5

                                                                                                                                                                                                                    0. 4

                                                                                                                                                                                                                    0. 3




                 en bdb                                - 10    -9    -8        -7    -6    -5    -4    -3    -2       -1       0       1       2       3       4       5       6       7       8        9      10
                                                                                                                                                                                                                    0. 2

                                                                                                                                                                                                                    0. 1

                                                                                                                                                                                                                    0       Canal de
                                                                                                                                                                                                                           propagation


                                                                                                      HN f 
               message
                                                                                                                                                                                                        1

                                                                                                                                                                                                        0. 9

                                                                                                                                                                                                        0. 8

                                                                                                                                                                                                        0. 7




            Numérique reçu                                                                                                                                                                              0. 6

                                                                                                                                                                                                        0. 5

                                                                                                                                                                                                        0. 4

                                                                                                                                                                                                        0. 3




             après décision                    - 10   -9      -8    -7    -6        -5    -4    -3    -2    -1    0        1       2       3       4       5       6       7       8       9       10
                                                                                                                                                                                                        0. 2

                                                                                                                                                                                                        0. 1

                                                                                                                                                                                                        0




    Partage du filtrage                      Square root raised
    entre émission et                             Cosine
        réception

       Ge  f   G R  f   HN  f 
                                                                                                                                                                                                                                98
                        Conclusions sur le filtrage en bande de base :
              Fonction de transfert = module et une phase Conséquence sur réponse
               impulsionnelle :
                                 t         t                      t  t0         t  t0  
                            sin  p  cos  p                  sin  p           cos  p             
                                    Tb     Tb                          Tb               Tb 
                 ge  t                           ge  t  
                               p
                                   t          t2
                                          1 4 2                   p
                                                                       t  t0            t  t0 
                                                                                                     2

                                  Tb          Tb                                    1 4
                                                                          Tb                  T2                           b



              Filtres CAUSAUX  Réalisables (filtres numériques)


                                                                                                                                                 1

                                                                   1                                                                             0.8

       Tb = 0,1ms                                                  0.8                                                                           0.6

       fb = 10 kHz                                                 0.6                                                                           0.4

                                                                   0.4
                                                                                                                                                 0.2
                                                                   0.2
                                                                                                                                                 0
                                                                   0
                                                                                                                                                 -0.2
                                                                   -0.2   -0.4   -0.3   -0.2   -0.1        0         0.1       0.2   0.3   0.4
-0.4    -0.3    -0.2   -0.1       0        0.1   0.2   0.3   0.4
                                                                                                      tem ps (m s)
                              temps (ms)




                                                                                                                                           99
            Diagramme de l’œil :
     Diagramme de l’œil     : permet de juger visuellement de la qualité      d’une
      transmission numérique.

    Visualisation du signal numérique reçu sur un oscilloscope à mémoire :
                - en synchronisant la base de temps avec l’horloge du signal
                numérique




Signal reçu


                                                         Voie Y     Trigger

                            horloge


                                                     t
                                      Tb   2Tb 3Tb                             100
                         Diagramme de l’œil :
       Diagramme de l’œil : permet de juger visuellement de la qualité d’une
        transmission numérique.




    0   0.05   0.1   0.15   0.2   0.25   0.3   0.35   0.4   0.45   0.5   0.55   0.6   0.65   0.7   0.75   0.8   0.85   0.9   0.95   1   1.05   1.1    1.15   1.2   1.25   1.3   1.35   1.4   1.45   1.5   1.55   1.6   1.65    1.7   1.75   1.8   1.85   1.9   1.95   2   2.0




Tb = 0,1ms
fb = 10 kHz




                                                                                                                                                     -0.1                 -0.05                     0                   0.05                      0.1
                                                                                                                                                                                                                                                    101
                         Diagramme de l’œil :
       Diagramme de l’œil : permet de juger visuellement de la qualité d’une
        transmission numérique.




    0   0.05   0.1   0.15   0.2   0.25   0.3   0.35   0.4   0.45   0.5   0.55   0.6   0.65   0.7   0.75   0.8   0.85   0.9   0.95   1   1.05   1.1    1.15   1.2   1.25   1.3   1.35   1.4   1.45   1.5   1.55   1.6   1.65    1.7   1.75   1.8   1.85   1.9   1.95   2   2.0




Tb = 0,1ms
fb = 10 kHz




                                                                                                                                                     -0.1                 -0.05                     0                   0.05                      0.1
                                                                                                                                                                                                                                                    102
                         Diagramme de l’œil :
       Diagramme de l’œil : permet de juger visuellement de la qualité d’une
        transmission numérique.




    0   0.05   0.1   0.15   0.2   0.25   0.3   0.35   0.4   0.45   0.5   0.55   0.6   0.65   0.7   0.75   0.8   0.85   0.9   0.95   1   1.05   1.1    1.15   1.2   1.25   1.3   1.35   1.4   1.45   1.5   1.55   1.6   1.65     1.7   1.75   1.8   1.85   1.9   1.95   2   2.0




Tb = 0,1ms
fb = 10 kHz




                                                                                                                                                     -0.1                 -0.05                     0                    0.05                      0.1
                                                                                                                                                                                                                                                     103
                         Diagramme de l’œil :
       Diagramme de l’œil : permet de juger visuellement de la qualité d’une
        transmission numérique.




    0   0.05   0.1   0.15   0.2   0.25   0.3   0.35   0.4   0.45   0.5   0.55   0.6   0.65   0.7   0.75   0.8   0.85   0.9   0.95   1   1.05   1.1   1.15   1.2   1.25   1.3   1.35   1.4   1.45   1.5   1.55   1.6   1.65   1.7   1.75   1.8   1.85   1.9   1.95   2   2.0




Tb = 0,1ms
fb = 10 kHz




                                                                                                                                                     -0.1                 -0.05                    0                    0.05                    0.1
                                                                                                                                                                                                                                                  104
                    Diagramme de l’œil :
       Diagramme de l’œil : permet de juger visuellement de la qualité d’une
        transmission numérique.




                                   Tb = 0,1ms
                                   fb = 10 kHz

    0   0.05 0.1 0.15   0.2 0.25   0.3 0.35   0.4 0.45 0.5 0.55   0.6 0.65   0.7 0.75   0.8 0.85 0.9 0.95   1   1.05   1.1 1.15   1.2 1.25 1.3 1.35   1.4 1.45   1.5 1.55   1.6 1.65 1.7 1.75   1.8 1.85   1.9 1.95   2   2.0

                                                                                                                                                                                     Instants
                                                                                                                                                                                d’échantillonnage



                                                                                                       Jitter
                                                                                                         des
                                                                                                                                                                     Tb
Cas du filtre en cosinus surélevé :                                                                   passages
 = 1  BN = 1/Tb                                                                                        à0
  œil ouvert : bonne transmission
  Décision facile  bon TEB
                                                                                                                           Marge
                                                                                                                         -0.1              -0.05                 0                0.05               0.1
                                                                                                                          maximale                                                                    105
                          Diagramme de l’œil :
        Diagramme de l’œil : permet de juger visuellement de la qualité d’une
         transmission numérique.




                                          Tb = 0,1ms
                                          fb = 10 kHz

     0   0.05   0.1   0.15   0.2   0.25   0.3   0.35   0.4   0.45   0.5   0.55   0.6   0.65   0.7   0.75   0.8   0.85   0.9   0.95   1   1.05   1.1   1.15   1.2   1.25   1.3   1.35   1.4   1.45   1.5   1.55   1.6   1.65    1.7   1.75   1.8   1.85     1.9   1.95   2   2.05

                                                                                                                                                                                                                             Instants

 du filtre de Nyquist :
 Cas
                                                                                                                                                                                                                        d’échantillonnage


  = 0,3                                                                                                                          Jitter
    œil moins ouvert : bonne                                                                                                      des
   transmission                                                                                                                 passages
    Décision facile  bon TEB                                                                                                     à0
    Jitter important
                                                                                                                                                           Marge
                                                                                                                                                        maximale
                                                                                                                                                      -0.1     -0.05                                 0                        0.05                       106
                                                                                                                                                                                                                                                         0.1
                           Diagramme de l’œil :

             Diagramme de l’œil : permet de juger visuellement de la qualité d’une
              transmission numérique.




              Tb = 0,1ms
              fb = 10 kHz
0   0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45   0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95   1   1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35   1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95   2     2.05 2.1 2.15 2.2

                                                                                                                Critères non respectés       critères respectés




     Cas du filtre de Nyquist :
     BN = 1/(2,3Tb)
       œil fermé : bande trop étroite
       Décision difficile  I.I.S.
                                                                                                                      -0.1               -0.05               0            0.05                  0.1
                                                                                                                                                                                                107
                 Conclusions sur le filtrage en bande de base :

   Le spectre d’un signal numérique après filtrage par un cosinus surélevé et filtre
    blanchissant est modifié de manière très importante (fréquence de coupure du
    filtre)

               Signal NRZ non filtré                             Signal NRZ filtré en bdb
                                                   1                                                  1

                                                   0.8                                                0.8

                                                   0.6                                                0.6

                                                   0.4                                                0.4

                                                   0.2                                                0.2

                                                   0                                                  0
     0            5       10        15        20         0           5       10        15        20

           0          5        10        15        20            0       5        10        15        20
       0                                                     0
      -2                                                  -2
      -4
      -6                                                  -4
      -8
     -10                                                  -6
     -12                                                  -8
     -14
     -16                                                 -10
     -18                                                 -12
     -20
     -22                                                 -14
     -24                                                 -16
     -26
     -28                                                 -18
     -30                                                 -20


           Tb = 0,1ms fb = 10 kHz                                Tb = 0,1ms fb = 10 kHz

                                                                                                            108
                                                                                          diagramme de l'oeil/filtrage Nyquist SQRC à l'émission
                                                                            0.5


   Séquence            Code                  Filtre
                                                                            0.4

    binaire           en ligne            d’émission
                                                                            0.3

    émise                                                                   0.2

                                                                            0.1
           emetteur




                                                                amplitude
                                                                              0

                                                                            -0.1

                                                                            -0.2

                                                                            -0.3

                                                                            -0.4
                         Canal de
                                                                            -0.5
                        propagation                                                0                                  1
                                                                                                               time (second)                               -5
                                                                                                                                                              2
                                                                                                                                                       x 10
                        (sans bruit)




Séquence                                            Filtre de
                                                                               diagramme de l'oeil/filtrage Nyquist SQRC à la réception après filtrage optimal

 binaire              décision
                                                   réception
  reçue                                                                       1



                                                                            0.5


                      Récupération de
                                                                amplitude
                                                                              0
                      l’horloge binaire
   récepteur                                                                -0.5



                                                                             -1
      IES nulle à la réception                                                                                                                  109
                                                                                   0                                  1                                       2
                                                                                                               time (second)                               -5
                                                                                                                                                       x 10
                                                                                                         diagramme de l'oeil/filtrage Nyquist SQRC à l'émission
                                                                               0.5

                                                                               0.4


   Séquence            Code                  Filtre
                                                                               0.3

                                                                               0.2
    binaire           en ligne            d’émission                           0.1
    émise




                                                                amplitude
                                                                                        0

                                                                            -0.1
           emetteur
                                                                            -0.2

                                                                            -0.3

                                                                            -0.4

                                                                            -0.5
                                                                                            0                                       1                                     2
                                                                                                                             time (second)                             -5
                                                                                                                                                                   x 10
                                                                                                                    diagramme de l'oeil après bruitage
                         Canal de                                                       1

                        propagation
                        (avec bruit)                                            0.5




                                                                amplitude
                                                                                        0




                                                                             -0.5




                                                                                        -1

Séquence                                            Filtre de
 binaire              décision                                                               0                                       1
                                                                                                                              time (second)
                                                                                                                                                                    x 10
                                                                                                                                                                            -5
                                                                                                                                                                              2


                                                   réception                                     diagramme de l'oeil/filtrage Nyquist SQRC à la réception après filtrage optimal
  reçue
                                                                                         1.5


                                                                                                1


                      Récupération de                                                    0.5

                      l’horloge binaire


                                                                            amplitude
                                                                                                0

   récepteur
                                                                                        -0.5


                                                                                             -1


diagramme de l’œil ouvert à la réception                                                -1.5                                                                      110
                                                                                                    0                                   1                                          2
                                                                                                                                 time (second)                                    -5
                                                                                                                                                                            x 10

								
To top