Présenter et soutenu par: Amadou Boubacar Diabiri

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1 RÉPUBLIQUE DU NIGER MINISTÈRE DES ENSEIGNEMENT SECONDAIRE ET SUPERIEUR DE LA RECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE MINISTÈRE DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE ET TECHNIQUE INSTITUT AFRICAIN DE TECHNOLOGIE (IAT) BP: 412 Niamey NIGER Site web: E.MAIL: groupe THEME : LA MODULATION PAR IMPULSION ET CODAGE Présenter et soutenu par: Amadou Boubacar Diabiri

2 Introduction : I. Principe de fonctionnement : A. L échantillonnage : B. La quantification : C. Le codage : D. Le bruit de quantification : E. Schéma d un MIC : II. La trame MIC : A. Présentation : a) Mot binaire : b) Formation de la trame : B. Le multiplexage : Conclusion : Bibliographie :

3 INTRODUCTION : Historiquement un Américain nommé Reeves, mit au point en 1937, la modulation par Impulsion Codées (MIC).cependant il a fallu attendre l apparition des circuits intégrés, bien plus tard, pour que le PCM puisse être réalisé techniquement et de manière économiquement intéressante. L a modulation d'impulsion codée ou MIC, (en anglais Pulse Code Modulation, généralement abrégé en PCM) est une technique qui consiste à convertir un signal analogique par un signal numérique. Cette technique est basée sur trois opérations essentielles. Cette méthode de modulation a été développée en France dés 1970 pour moderniser son réseau téléphonique, elle est la première au monde, elle est maintenant universellement adopté. En effet le MIC est utilisé pour la voix en télécommunication (RTC ou VoIP) et permet d obtenir un débit de 64Kbit/s en Europe et 56Kbit/s en Amérique du nord et au Japon.

4 I. Principe de fonctionnement: Le principe du MIC est basé sur l'utilisation du théorème de Shannon, qui dit qu'en disposant de l'amplitude et de la fréquence d'un signal à un moment donné, on peut reconstituer le signal d'origine (avec une Fréquence d échantillonnage qui est le double de la Fréquence maximal du signal à transmettre). Ainsi, pour réaliser un système de modulation MIC, trois opérations de base sont indispensables : L échantillonnage du signal à transmettre. Seule la valeur du signal à certain instant nous intéresse, en vertu du théorème d échantillonnage qui dit qu un signal peut être entièrement reconstitué à l aide d un nombre d échantillons choisi de manière adéquate. Une quantification des échantillons, qui consiste à faire correspondre à l amplitude de l échantillon prélevé un nombre choisi parmi un ensemble fini. Un codage des valeurs transmises, qui permettront au récepteur d interpréter correctement les valeurs reçues, et d en tirer à nouveau le signal original, ou du moins une approximation satisfaisante). A. L échantillonnage : Elle consiste à choisir des points, ou échantillon, du signal analogique au fur et à mesure que ce dernier se déroule (voir figure 1). Ces échantillon sont transporté au récepteur et relier les un des autres de sorte à retrouver une approximation du signale original.il est évident que plus la bande passante est grande, plus il faut prendre d échantillons par seconde pour que le signal récupéré par le récepteur soit valide. Pour la bande de fréquences de 300 à 3400 Hz utilisée en téléphonie, la fréquence d'échantillonnage a été normalisée à 8000 Hz à l'échelle mondiale, Ceci signifie qu'un signal de fréquence vocale est échantillonné 8000 fois par seconde.

5 Théorème d échantillonnage : s i u n s i g n a l e f ( t ) e s t échantillonné à un intervalle régulier dans le temps et à taux supérieur au double de la fréquence significatif la plus haute, alors les échantillons contiennent toute les échantillons du signale originale. En particulier, la fonction f(t) peut être reconstitué à partir des échontillons.par exemple, il faut échantillonner au moins fois par seconde un signal dont la largeur de bande passante Hz. Echantillon Fréquence Temps entre deux échantillons Temps Figure 1 : phase d échantillonnage B. La quantification : 1) Définition : Cette phase consiste à représenter un échantillon par une valeur numérique au moyen d une loi de correspondance. La loi la plus simple consiste à diviser l ordonnée en segment égaux. Le nombre de segments dépend du nombre de bit choisi pour

6 la numérisation. Par exemple, un codage sur 8 bit engendre 2 8 segments. La bande passante est donc divisée en 256 segments. Cette valeur de 8 bit correspond au choix Européen.une fois cette segmentation effectuée, le choix de la valeur de l échantillon s effectue simplement en sélectionnant la valeur la plus proche. Loi de correspondance : la loi de correspondance doit être choisie de telle sorte que la valeur des signaux ait de plus de signification possible. Si tous les échantillons ont une valeur a peu prés égale et se trouve donc tous rassemblé dans une zone de codage, il faut essayer d obtenir plus de possibilité de codage que dans les zone ou il y a peu d échantillons (plutôt que d avoir toutes les valeurs égales). 00 Valeur de quantification 01 des fréquences Figure 2: phase de quantification

7 C. Le codage : Son rôle est d affecter une valeur numérique aux échantillons obtenu lors de la première phase.ces valeur sont ensuite transporter dans le signal numérique. En effet, le codage se fait le plus souvent sous forme binaire. Point qui sert de codage pour l échantillon Courbe de réception Echantillon 00 Courbe initiale Figure 3: phase de codage Ce schéma montre que si le codage s effectue sur seulement quatre niveaux (représentés par 2 bits, 00, 01, 10,11), les courbes des

8 signaux en émission (courbe initiale) et en réception (courbe récepteur) peuvent être assez éloignées. D. Bruit de quantification : On appelle bruit de quantification l erreur enregistré à chaque instant de la quantification du signal. Ce bruit est d'autant plus faible que le nombre d'intervalles de quantification disponibles est plus grand; ce qui signifie un nombre plus grand de bits pour représenter chaque échantillon. En l'absence du signal d'entrée, il est possible que le bruit généré par les composantes électroniques et dû à l'agitation thermique des électrons (bruit gaussien) soit codé par le codeur MIC. Pour éliminer ce bruit, on fait en sorte que le premier pas de quantification dépasse la tension maximale du bruit. La quantification uniforme joue en faveur des signaux forts. Alors, le rapport signal à bruit est plus élevé pour un signal fort et moins élevé pour un signal faible. Ainsi, le système n'offre pas la même performance pour les différents niveaux du signal d'entrée. E.Schéma d un MIC : Entrée analogique Filtre passebande Echantillonneur bloqueur Convertisseur A/N Registre parallèlesérie Le signal MIC

9 Sortie numérique II. La trame MIC : La trame MIC (Modulation par Impulsions Codées) a été développée pour la commutation temporelle de voies t é l é p h o n i q u e s n u m é r i s é e s. Elle a été normalisée par la Commission Européenne des Postes et Télécommunications (CEPT). A.Présentation de la trame MIC : a) Mot binaire : b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 S A B C W X Y Z Signe Fréquence Amplitude Un mot binaire de 8 bits, correspondant à une plage du signal, est constitué ainsi Le bit S est le bit de signe ( "1" pour tension positive ) Les bits A, B, C représente la fréquence Les bits W, X, Y, Z indiquent l Amplitude b)la trame MIC : Dans une trame nous avons 30 IT d'information ou 30 mots de 8 bits à transmettre en 125 microsecondes. 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits

10 IT 1 IT 2 IT 3 IT 30 T = 125 microsecondes c) Le multiplexage : La trame MIC est conçue pour transmettre simultanément 30 voies téléphoniques, en utilisant les temps libres entre deux échantillonnages successifs d'une voie pour intercaler les échantillons des autres voies. Chaque voie est échantillonnée à : - 8 khz soit toutes les 125 microsecondes - chaque échantillon est codé par mot de 8 bits - chaque voie transmet donc un débit de 64 kbps. Bien que la trame ait été conçue pour transmettre 30 voies téléphoniques numérisées, les voies BF peuvent être remplacées par des voies de données à 64 kbps. L'assemblage des mots binaires entre 2 échantillons successifs d'une même voie forme la trame. Chaque voie dispose dans la trame d'un intervalle de temps correspondant à 8 bits (en abrégé IT). Conclusion : A la fin de cet exposé, après avoir étudié brièvement la Modulation par Impulsion et Codage, nous notons qu elle est indispensable dans l Univers de la télécommunication. Mais aussi utilisé pour le son notamment pour les disques compacts audio,

11 pour l'enregistrement sur bandes DAT, les disques optiques à haute capacité (Blu-ray et HD DVD), ainsi que pour les fichiers WAV standard. De nos jours, vu l évolution de la technologie, la MIC a été optimisé ainsi pour simplifier la complexité du circuit et en vu augmenté la performance du systeme.

12 Bibliographie : Cours réseaux et télécoms ; Guy Pujolle 3 ieme édition