Techniques à étalement de spectre.

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Angèle Zoé Patel
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1 Techniques à étalement de spectre

2 Besoins Rappels sur la modulation Amplitude (AM) Fréquence (FM) Phase (ϕ ) Allocations des bandes de fréquences DSSS FHSS

3 Besoins

4 Modulations Envoi postal Une information (texte, objet, etc.) Un emballage (enveloppe, paquet, caisse, etc.) Une adresse Modulation Signal électrique Le type de modulation. La fréquence de la porteuse variations Spectre de fréquences

5 Modulation d amplitude (AM)

6 Modulation de fréquence (FM)

7 Modulation de phase (ϕ )

8 Modulation en quadrature C est un type de modulation consiste à prendre deux porteuses de même fréquence, mais déphasées l une par rapport à l autre de 90 (quadrature). Ces porteuses sont ensuite modulées en amplitude, sans porteuse, puis additionnées l une avec l autre. Plusieurs solutions sont à disposition soit : ne faire varier que la phase j de la porteuse exemple : la modulation QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) aussi nommée 4-QAM (Quadrature Amplitude Modulation à 4 états) varier simultanément la tension de la porteuse et la phase j de celle-ci exemple : la modulation de la chrominance (couleur) dans le codage PAL, la modulation 64-QAM. le signal modulé la porteuse non modulée

9 Bandes de fréquences allouées téléphones portables "pour l'informatique" Puissances réglementées! ISM (Industrial Scientific Medical) U-NII (Unlicensed-National Information Infrastructure)

10 Emission en bande étroite Narrow Band % Spread Spectrum Transmission Sensibilité : Au bruit (S/N ratio) Interférences Encombrement de fréquences corruption & retransmission & faible débit

11 Etalement de spectre Système à séquence directe (DSSS)

12 Multiplication par la séquence pseudo aléatoire dans un émetteur à étalement de spectre Multiplication: 1*1= -1*-1= 1 et -1*1= 1*-1= -1

13 Spectre utilisé avant et après étalement

14 Multiplication par la séquence pseudo aléatoire dans un récepteur à étalement de spectre

15 Emission en bande large Spread Spectrum 1Mhz à 10Watts % 10Mhz à 1Watts Moins sensible mais implémentation plus onéreuse Niveau de sécurité intéressant pour les militaires (50 s) FCC* rend disponible au public en 80 s *voir chapitre 06-Organisations et standards

16 DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Un seul canal utilisé par transmission sensible aux interférences Plusieurs réseaux co-localisés doivent utiliser des canaux espacés de 25 à 30 MHz pour ne pas interférer Canal 3 Canal 4 Canal 5 Canal 6 Canal 7 Canal 8 Canal 9 Spectre d un d canal Fc La bande passante utilisée par un canal s étale sur les canaux voisins

17 DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Technique la plus répandue aujourd hui : b 14 canaux de 20 MHz Fréquences crête espacées de 5 MHz canal 1 = 2,412 GHz ; canal 14 = 2,477 GHz Canal1 Canal7 Canal13 2,4 GHz 2,4835 GHz Fréquence Largeur totale de la bande = 83,5 MHz Canaux recouvrants : inexploitables simultanément ment

18 Conséquences : pour une couverture sans interférences AP1 Channel 1 AP3 Channel 11 AP5 Channel 11 AP2 Channel 6 AP4 Channel 1 AP6 Channel 1 AP7 Channel 11

19 Fréquences b réservées dans le monde Sri Lanka Israel France US, Canada Japan Europe, AU, NZ, CZ, PT, RU, TR, So. Korea, Singapore, Taiwan, Latin America, Philippines, HK, Ch Ch Ch Ch Ch 5 Ch Ch Ch 8 Ch Ch 10 Ch Ch 12Ch Ch

20 Gestion du Spectre Plusieurs canaux dans l espace disponible Channel number Top of channel Center frequency Bottom of channel MHz ISM Band 2484 MHz

21 Pour un non-recouvrement des canaux 14 canaux de 22 MHz (13 en France, 11 aux US) 3 canaux disjoints (1, 6 et 11) Débit théorique maximum de 11 Mbps 3 points d accès ou ponts radio peuvent couvrir la même zone, offrant un débit global de 33 Mbps

22 FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Technologie à sauts de fréquences 79 canaux de 1 MHz de largeur de bande 3 ensembles de 26 séquences, soit 78 séquences de sauts possibles Exemple : 3 stations sur 7 intervalles de temps : émissions simultanées mais pas sur le même canal

23 Etalement de spectre Système à saut de fréquence (FHSS)

24 FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Station 1 Station 2 Station 3 Slots de fréquences Temps

25 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing bande U-NII (5 GHz) (et aussi ISM pour g) division des 2 premières sous-bandes en 8 canaux de 20 MHz chaque canal contient 52 sous-canaux de 300 khz utilisation de tous les sous-canaux en parallèle pour la transmission débit de 6 à 54 Mbits/s : modulation BPSK : 0,125 Mbits/s par sous-canal : total 6 Mbits/s modulation QAM64 : 1,125 Mbits/s par sous-canal : total 54 Mbits/s

26 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing 48 sous-canaux de données 4 souscanaux de correction des erreurs 300 khz 20 MHz 5,18GHz 5,2GHz 5,22GHz 5,24GHz 5,26GHz 5,28GHz 5,3GHz 5,32GHz Fréquence 20 MHz

27 Modulation multiporteuses

28 DSSS % FHSS % + modulation GFSK, CCK, OFDM

802.11 a/b/g 3 canaux nonconcomitants Réseau en 802.11b/g 11-54 11-54 11-54 802.11b Débit: 1, 2, 5.5, 11 Mbps Modulation: CCK Bande de fréquence: 2.4 GHz Réseau 802.

29 a/b/g 3 canaux nonconcomitants Réseau en b/g b Débit: 1, 2, 5.5, 11 Mbps Modulation: CCK Bande de fréquence: 2.4 GHz Réseau a 54 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 54 Mbps 54 Mbps g Augmenter le débit du b basé sur un nouveau codage Débit recherché: 24, 36, 48, 54 Mbps Modulation proposée: OFDM (idem a) Bande de fréquence: 2.4 GHz a 54 Mbps Débit: 6, 9, 12, 24, 36, 48, 54 Mbps Modulation: OFDM 54 Mbps 54 Mbps 54 Mbps Bande de fréquence: 5 GHz 54 Mbps

30 Techniques de modulations appliquées 802 Standard Data Rate Modulation Scheme IEEE IEEE a IEEE b IEEE g Up to 2Mbps in the 2.4GHz band Up to 54Mbps in the 5GHz band Up to 11Mbps in the 2.4GHz band Up to 54Mbps in the 2.4GHz band FHSS or DSSS OFDM DSSS with CCK OFDM above 20Mbps, DSSS with CCK below 20Mbps

31 Techniques de modulations appliquées Bluetooth HomeRF Standard HiperLAN/1 (Europe) HiperLAN/2 (Europe) Data Rate Up to 2Mbps in the 2.45GHz band Up to 10Mbps in the 2.4GHZ band Up to 20Mbps in the 5GHz band Up to 54Mbps in the 5GHz band FHSS FHSS Modulation Scheme CSMA/CA OFDM

32 Schémas de modulation

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