Limitations principales d un canal de transmission

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1 Limitations principales d un canal de transmission En pratique, les voies de communication ne transmettent pas fidèlement les impulsions ; en effet, non seulement elles atténuent le signal qui se propage mais élargissent aussi les impulsions individuelles. Si la longueur (L) de la liaison dépasse une certaine valeur critique, il en résultera un chevauchement d impulsions à l arrivée et il deviendra difficile, voire impossible de les séparer et donc de reconstituer le signal transmis. Sur le schéma les deux effets ont été séparés dans un but de simplification; dans la réalité ils se superposent. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 41

2 Effets de l atténuation et de la dispersion sur la transmission Si la longueur (L) de la liaison dépasse une certaine valeur critique, il en résultera un chevauchement d impulsions à l arrivée et il deviendra difficile, voire impossible de les séparer et donc de reconstituer le signal transmis. La difficulté de reconstruction de la sécance binaire est encore grande en présence de bruit (cf. diapo 35). Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 42

3 Spectre d un signal (Fourier) Tout signal est une somme de composantes purement sinusoïdales. L ensemble des fréquences des sinusoïdes constitue le spectre du signal. Spectre continu cas d un signal non périodique Spectre de raies d un signal périodique Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 43

4 Spectre d un signal (Fourier) Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 44

5 Modes de transmission numérique Il y a deux modes principaux de transmission 1 Transmission en bande de base (sans modulation) 2 Transmission à large bande (avec modulation) Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 45

6 Transmission en bande de base Si l'ensemble des harmoniques utiles du signal à transmettre se situent dans la bande passante de la ligne que l'on souhaite utiliser, on peut appliquer ce signal directement à l'entrée de la ligne. On parle de transmission en bande de base Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 46

7 Codage en bande de base Pour transmettre les informations binaires 0 et 1 on les codifie sous forme d'un signal possédant deux états physiques, par exemple : - deux niveaux de tension par rapport à la masse - la présence/absence de courant dans un fil - la présence/absence de lumière -... Cette transformation de l'information binaire sous forme d'un signal à deux états est réalisée par l'etcd (Equipement Terminal de Circuit de Données), appelé aussi codeur bande de base. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 47

8 Codage en bande de base Objectifs : 1- Adapter le signal à la BP du canal Canal de transmission = Filtre passe-bas ou passe-bande Etendue spectrale du signal = BP du filtre. 2- Augmenter la capacité du support Faible occupation de la BP 3- Assurer la synchronisation émetteur récepteur Transmettre l horloge avec les données : Motifs de codage tels que le signal transmis présente des fronts garantissant la présence de transitions dans le signal (éviter les longues séries de 0 et de 1 ). 4- La densité spectral du signal doit tendre vers 0 quand f tend vers 0 Quand les supports ne transmettent pas le signal continu Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 48

9 Exemples de codage en bande de base Manchester Il n existe pas de codage optimal, il faut choisir le codage en fonction de l application visée. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 49

10 Exemple d inadéquation de codage En téléphonie analogique, la ligne bifilaire munie de transformateurs d extrémité permet des liaisons jusqu à 20 km sans répéteur. Incompatibilité d un codage simple comme le NRZ avec la ligne bifilaire longue distance : La partie essentielle du spectre a disparu. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 50

11 Codage multi-niveaux Exemple : Code 2B1Q : codage : 2 symboles binaires sur 1 symbole Quaternaire ou modulation 4 PAM (Pulse Amplitude Modulation) Ce code est utilisé en HDSL (High bit rate Digital Suscriber Line) c'est à dire le transfert à haut débit (2Mbps) sur une ligne d'abonné numérique ordinaire. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 51

12 Transmission avec modulation Si les ou des harmoniques du signal se trouvent en dehors de la bande passante de la ligne, il faut transformer les données numériques en un signal analogique adapté au support de transmission par utilisation d une porteuse située à l intérieur de la bande passante du canal; on parle alors de transmission par transposition de fréquence. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 52

13 Les modulations de base (1/2) Modulation d'amplitude ou ASK (Amplitude Shift Keying) La modulation d amplitude s applique en faisant varier l amplitude du signal en fonction des bits à coder. Dans ce type de transmission, le signal modulé s obtient en associant à une information logique «0» une amplitude donnée et à une information logique «1» une autre amplitude. - Quel est son inconvénient? très sensible au bruit. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 53

14 Les modulations de base (2/3) Modulation de fréquence ou FSK (Frequency Shift Keying) Les niveaux logiques sont représentés par la variation de la fréquence de la porteuse. Dans ce type de transmission, le signal modulé s obtient en associant une fréquence f1 à la codification du «0» et une fréquence f2 à la codification du «1». Quel est son inconvénient? Elle exige une bande passante importante. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 54

15 Les modulations de base (3/3) Modulation de phase ou PSK (Phase Shift Keying) La modulation de phase associe à un code binaire une valeur de la phase de la porteuse. Le signal modulé s obtient en associant un déphasage ( Phase 1 ) à la codification du «0» et un déphasage ( Phase 2 ) à la codification du «1». - Quel est l avantage de cette modulation par rapport aux 2 précédentes? La modulation PSK est très peu sensible au bruit. En plus, La vitesse peut être facilement augmentée en utilisant un code binaire sur 2, 3 bits en jouant sur la phase de la porteuse. 1 2-PSK = BPSK 4-PSK = QPSK 8-PSK Diagramme de constellation k=2 k=4 k=8 Cas général : modulation à 2k états (2k-PSK) pour transmettre k bit par symbole Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 55

16 Les modulations de base (3/3) Modulation de phase ou PSK (Phase Shift Keying) La modulation de phase associe à un code binaire une valeur de la phase de la porteuse. Le signal modulé s obtient en associant un déphasage ( Phase 1 ) à la codification du «0» et un déphasage ( Phase 2 ) à la codification du «1». La vitesse de ce type de modulation peut être facilement augmentée en utilisant un code binaire sur 2, 3 bits en jouant sur la phase de la porteuse. 1 2-PSK = BPSK 4-PSK = QPSK 8-PSK k=2 k=4 k=8 Diagramme de constellation Cas général : modulation à 2k états (2k-PSK) pour transmettre k bit par symbole. Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 56

17 Signal 4-PSK dans le domaine temporel Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 57

18 Les modulations combinées (3/3) Quadrature amplitude modulation (QAM) C est une combinaison d une modulation de phase en quadrature et d une modulation d amplitude Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 58

19 Les constellations 4-QAM and 8-QAM Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 59

20 Signal 8-QAM dans le domaine temporel Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 60

21 Les constellations 16-QAM Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 61

22 Bit and baud rate comparison Modulation Units Bits/Baud Baud rate Bit Rate ASK, FSK, 2-PSK Bit 1 N N 4-PSK, 4-QAM Dibit 2 N 2N 8-PSK, 8-QAM Tribit 3 N 3N 16-QAM Quadbit 4 N 4N 32-QAM Pentabit 5 N 5N 64-QAM Hexabit 6 N 6N 128-QAM Septabit 7 N 7N 256-QAM QAM Octabit 8 N 8N Systèmes / Pr. Laaziz Yassin 62