Baccalauréat en génie électrique et en. génie informatique. Systèmes de communications GEL-3006 (82878) Notes de cours Plan de cours

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Timothée Cantin
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1 Baccalauréat en génie électrique et en génie informatique Systèmes de communications GEL-3006 (82878) Notes de cours Plan de cours Édition automne 2016 Jean-Yves Chouinard Faculté des sciences et de génie Département de génie électrique et de génie informatique

2 Description du cours (Capsule) GEL 3006 (82878) - Systèmes de communications Description : Le cours vise à donner une vision globale et à analyser les fonctions essentielles des divers systèmes de télécommunications analogiques et numériques, et à en déduire les caractéristiques minimales. Le cours couvre à la fois les notions de systèmes, de signaux, des diverses modulations analogiques et numériques et les techniques et moyens de propagation sur lesquels s'appuient ces systèmes. Le cours constitue une première véritable application de la théorie des signaux et des systèmes actuellement en usage. 4 crédits : 3 heures de cours/semaine 3 heures de laboratoires/semaine 6 heures de travail personnel/semaine Préalables : GEL 2001 (83320) - Analyse des signaux STT 2920 (82134) - Probabilités pour ingénieurs

3 Logistique Périodes de cours : Mardis : 11h30 à 12h20 PLT-2765 Mercredis : 10h30 à 12h20 PLT-2512 Périodes de laboratoire (PLT-3105): Groupe A (82905) : lundis de 13h30 à 16h20 Groupe B (82893) : mardis de 08h30 à 11h20 Groupe C (82898) : mercredis de 13h30 à 16h20 Disponibilités : les mardis de 13h30 à 16h30 Enseignant : Jean-Yves Chouinard, Ph. D., ing. Bureau: PLT-2108 Courriel: jean-yves.chouinard@gel.ulaval.ca (s.v.p. indiquer GEL-3006 dans le champ «sujet») Laboratoire de Radiocommunications et de Traitement du Signal (LRTS) Domaine de recherche : télécommunications et traitement du signal

4 Objectifs du cours Comprendre et analyser le fonctionnement de systèmes de communications complexes, identifier les concepts physiques donnant les particularités de ces systèmes et prédire de façon correcte les performances selon les contraintes de l'application envisagée. Reconnaître les différentes fonctions présentes dans les émetteurs et récepteurs et les équipements associés en communications analogique, numérique, cellulaire, par satellites et optique. Identifier et caractériser ces fonctions par des mesures dans les domaines temporel et fréquentiel en utilisant des signaux déterministes et des signaux aléatoires. Connaître, caractériser et prendre en compte l'impact du bruit sur les systèmes de communication.

5 Lien du cours avec le développement des qualités énoncées par le BCAPI BCAPI : Bureau canadien d'accréditation des programmes d'ingénierie Connaissances en génie (Q1) : connaissance, à un niveau universitaire, des mathématiques, des sciences naturelles et des notions fondamentales de l ingénierie, ainsi qu une spécialisation en génie propre au programme. Analyse de problèmes (Q2) : capacité d utiliser les connaissances et les principes appropriés pour identifier, formuler, analyser et résoudre des problèmes d ingénierie complexes et en arriver à des conclusions étayées. Utilisation d outils d ingénierie (Q5) : capacité de créer et de sélectionner des techniques, des ressources et des outils d ingénierie moderne et de les appliquer, de les adapter et de les étendre à un éventail d activités simples ou complexes, tout en comprenant les contraintes connexes.

6 Contenu du cours (1/2) Notion de systèmes : Vision globale d un système de communication générique. Présentation des principales parties d une chaîne de communications. Allocation du spectre des radiofréquences. Outils mathématiques : Rappel de notions d analyse de signaux. Transformée de Hilbert. Processus aléatoires. Synchronisation : Boucle à verrouillage de phase (PLL), récupération de porteuse et détection cohérente, boucle de Costas, synchronisation de bit et de trame et récupération de rythme. Modulation et démodulation : Modulateur et démodulateur génériques. Modulation en quadrature. Hétérodynage. Circuits de détection : détecteur d enveloppe, détecteur de produit, détecteur FM. Modulations analogiques : Modulation d amplitude : DSB-SC, SSB, VSB, AM, effet du bruit. Modulation d angle : modulations de fréquence, modulation de phase, effet du bruit. Modulations numériques : Codage de ligne. Modulation en bande de base. Efficacité spectrale. Effet du bruit. Calcul du taux d erreur binaire. OFDM. Accès multiple.

7 Contenu du cours (2/2) Bilan de puissance et figure de bruit : Pertes de propagation. Gain d une antenne. Cascade de systèmes. Systèmes de communications : Systèmes de communications sans fil : WiFi, système cellulaire, réseau micro-onde, satellites. Calcul de la couverture. Systèmes de communications filaires : Système téléphonique. Système par câble coaxial (DOCSIS). Systèmes de communications optiques : Composant, transmission, réception, caractéristiques.

8 Laboratoires et travaux pratiques Présentation des équipements de laboratoire Laboratoire 1 : Analyse spectrale Laboratoire 2 : Modulation d amplitude Laboratoire 3 : Modulation de fréquence Laboratoire 4 : Échantillonnage et quantification Laboratoire 5 : Modulation PCM Travail pratique 1 : Conversion analogique numérique Travail pratique 2 : Mise en forme et codes de ligne Travail pratique 3 : Performance des systèmes de communication

9 Échéances

10 Évaluation Laboratoires et devoirs : 40% devoirs : 16% laboratoires et travaux pratiques : 24% Examen de mi-session à livre ouvert : 30% mercredi, 19 octobre, 10h30 à 12h20, VCH-3820 manuel de cours obligatoire, 1 feuille recto-verso manuscrite permise et calculatrice approuvée par la FSG Examen final à livre ouvert : 30% mercredi, 21 décembre, 10h30 à 12h20, PLT-2704 manuel de cours obligatoire, 2 feuilles recto-verso manuscrites permises et calculatrice approuvée par la FSG

11 Évaluation

Références Manuel de cours (obligatoire) : B.P. Lathi et Z. Ding, Modern Digital and Analog Communication Systems, 4 ème édition, Oxford University Press, 2009 (ISBN 0-19-511009-9).

12 Références Manuel de cours (obligatoire) : B.P. Lathi et Z. Ding, Modern Digital and Analog Communication Systems, 4 ème édition, Oxford University Press, 2009 (ISBN ). Notes de cours : Jean-Yves Chouinard, Systèmes de communications, Notes de cours, GEL-3006, édition automne Manuel de laboratoire : Manuel de laboratoire, Systèmes de communications, GEL-3006, automne Sites Internet : site facultaire Pixel : site du cours : site du manuel de cours :

13 Références additionnelles Leon W. Couch II, Digital and Analog Communication Systems, 8 ème édition, Prentice-Hall, 2013, ISBN Rodger E. Ziemer et William H. Tranter, Principles of Communications: Systems, Modulation and Noise, 7 ème édition, John Wiley and Sons, 2015, ISBN Simon Haykin et Michael Moher, Communication Systems, 5 ème édition, John Wiley & Sons, 2009, ISBN B. Sklar, Digital Communications: Fundamentals and Applications, 2 ème édition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New-Jersey, John G. Proakis et Masoud Salehi, Communication Systems Engineering, 4 ème édition, Prentice-Hall, Jean-Claude Bic, Daniel Duponteil et Jean-Claude Imbeaux, Élements de Communications Numériques (volumes 1 et 2), Dunod, Pierre-Gérard Fontolliet, Systèmes de télécommunications, Presses Polytechniques Romandes, 1990, ISBN M. Rice, Digital Communications - A Discrete-Time Approach, Prentice- Hall, Upper Saddle River, New-Jersey, Schweber, Electronic Communications Systems: A Complete Course, 2 ème édition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New-Jersey, R.W. Stewart, K.W. Barlee, D.S.W. Atkinson et L.H. Crockett, Software Defined Radio Using MATLAB & Simulink and the RTL-SDR, Strathclyde Academic Media, Glascow, 2015, ISBN

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