TRANSMISSION. Pr. I. Zambettakis

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1 TRANSMISSION Pr. I. Zambettakis

2 transmission 2 1 Modulation en impulsions codées 1.1 Quantité d information et capacité d un canal Pour un codage des échantillons sur bits : débit d un canal ' s e ' nombre de bits par seconde ( en Bauds ) capacité d un canal de largeur de bande ds cs og '2s expression en fonction du rapport E7 ess * ess 4@ : $ '2s *L} 2 #u 2 7 ess ess en bits/s. 1.2 Codes en ligne Ils définissent la correspondance entre la suite d éléments binaires à transmettre et la suite d impulsions physiques.

3 transmission 3 2 Techniques de modulation 2.1 Modulations analogiques porteuse : r R E ' R ULt d2zs R n E o ' R ULt 2Z/ R ' R ULt 2Zs R E 'fsans restriction r G R cs R et modifiées par le message 6E.

4 transmission MA A bande latérale double et suppression de la porteuse : r u( E '6E ULt2Zs R R $ 6E : linéaire 7 u( Es ' 2 d Es s Rn Es n s R o( démodulation, dite cohérente, par produit de r u( E par une porteuse locale ULt 2Zs R puis filtrage PB. A bande latérale double et transmission de la porteuse : (MA ordinaire = AM de la radio) R $ R n 6E :affine 7 Es ' 2 d Es s Rn Es n s R n R B Es n s f n R B Es s f o( démodulation correcte par détection de l enveloppe si : R n 6E : f ;

5 transmission 5 A bande latérale unique : pour réduire l occupation du spectre et parce qu une bande suffit puisqu elles sont toujours symétriques. r ul E '6E ULt2Zs R e6e t? 2Zs R e6e '6E déphasé de Z 2 ( démodulation cohérente par produit de r ul E par une porteuse locale ULt 2Zs R puis filtrage PB. A bande latérale résiduelle : compromis entre la BLD et la BLU élaboration par filtrage 8 E/ d un signal BLD. démodulation cohérente par produit de r u- E par une porteuse locale ULt 2Zs R puis filtrage PB, à condition que : 8 E/ / R 8 E/ R ' d8 E/ n / R 8 E/ R o

6 transmission MF et Mx : modulation d argument r E ' R ULt d2zs R n E o Mx (PM) / E '& 6E ( & : constante d excursion de phase, en rd / unité de 6E MF (FM) / _E U ' & s 6E, ' & s _ 4 6E_( & s : constante d excursion de fréquence, en rd / s / unité de 6E index de modulation : Si 6E a une largeur de bande u c _E ( ' _ u 4@ largeur de bande du signal modulé : u 4L_ 2E( n u

7 transmission 7 Elaboration des signaux modulés en argument : à bande étroite ( : r E R ULt 2Zs R R E t? 2Zs R La largeur de bande du signal modulé est de l ordre de 2u à bande large (:: : convertir en bande large un signal r E ' R ULt d2zs R n E à l aide d un multiplicateur de fréquence : r` E ' R ULt d2z?s R n? E o puis, la fréquence porteuse étant alors trop grande, décaler le spectre par modulation BLD. La largeur de bande du signal modulé est de l ordre de _E 2(u '2 _ 4@ Démodulation de r E à l aide d un discriminateur de fréquence qui fournit le signal r _ ' & E _ c où & _ est la sensibilité du discriminateur.

8 transmission Les systèmes NTSC, PAL et SECAM NTSC (National Television System Commitee) (1) or never twice the same color! 1953, USA. Dans les pays à 60Hz : USA, Canada, Mexique, Japon. 525 lignes, 30 images par seconde. Fait transporter simultanément sur la même onde sousporteuse E* DHM5 les 2 signaux de chrominance : double modulation combinée d amplitude et de phase. beaucoup d avantages techniques, mais sensible à certaines distorsions. (2) PAL (Phase Alternation Line) or pictures at last, pay for added luxury , Allemagne. 625 lignes, 25 images par secondes. une sous-porteuse à modulation de phase E* eem5 assure la transmission alternée de ( K ( o plus robuste que NTSC, plus économique que SECAM.

9 transmission 9 (3) SECAM (Séquentiel couleur à mémoire) or system essentially contrary to american method , France. 625 lignes, 25 images par seconde. Transmission séquentielle de ligne des 2 signaux de chrominance par modulation de fréquence de la sousporteuse E* em5 Différent des 2 autres systèmes où les 2 signaux de chrominance sont transportés simultanément sur toutes les lignes. Permet l utilisation des équipements (émission, relais, enregistrement) du N&B car spectre des signaux de chrominance réduit E* DM5 spectre du signal de luminance. pour le son stéreo : NICAM.

10 transmission 10 Avantages et inconvénients des systèmes NTSC, PAL, SECAM avantages du NTSC : réduction du papillotement (grâce au débit de 30 images/s), meilleur rapport signal/bruit qu avec PAL, pas de perturbation de la couleur dans les bords. avantages du PAL : plus de détails (davantage de lignes), teintes stables (la variation alternée de ligne à ligne de la phase permet de corriger toute erreur de phase par une erreur égale et opposée la ligne suivante), le choix de la fréquence de la sous-porteuse à eem5 permet une largeur de bande plus grande pour la luminance. avantages du SECAM : partage avec PAL la capacité de restituer des images avec des teintes corectes et une saturation constante de la couleur. inconvénients du NTSC / PAL : structure de la ligne plus visible, moins de clarté sur les grands écrans, largeur de bande de la luminance plus petite ( risque d interférence entre les signaux de luminance et de chrominance), fluctuation de la teinte à compenser au niveau des récepteurs (variation de la phase de la sous-porteuse), moins bon contraste ( '22 au lieu de 2H pour PAL). inconvénients du PAL : en plus des avantages de NTSC, l alternance de la phase du signal de chrominance induit une

11 transmission 11 précision maximale de la couleur de e images. inconvénients du SECAM : le multiplexage de 2 signaux couleur SECAM synchrones n est pas possible. Effets d échantillonnage dus à la sous-porteuse FM. Imcompatibilité entre différentes versions du SECAM. Autres systèmes de codage MAC (Multiplex analogique en composantes) : utilise un multiplexage temporel alors que PAL et SECAM utilisent un multiplexage fréquentiel. Les signaux sont compressés dans le temps (étape numérique) puis modulent successivement la même porteuse ( il n y a donc plus pollution de l image par la présence de la sous-porteuse couleur, mais au contraire séparation des informations de couleur de celles de luminance). La TVHD (télévision haute définition) : 1972 : MUSE (Japon, 1125 lignes, 60Hz, largeur de bande 8MHz) 1980 : MAC puis DMAC, PAL+, HDMAC (Europe, 50Hz) 1988 : TV numérique avec le format MPEG

12 transmission Modulations numériques porteuse : r R E ' R ULt 2Zs R r G R cs R et modifiées par le message 6E codé numériquement sur un alphabet M-aire & 5i ^c ^cc E ^j $modulation M-aire ( période symbole $ débit symbole o r ' *( en Bauds et : débit binaire o K ' ( *L} 2 en bits/s modulation ASK &' [ r 7g E ' R & oes E &( ULtE2Zs R Modulation linéaire donc le spectre de r 7g est celui de 6E translaté à la fréquence porteuse s R

13 transmission modulation FSK &' [ r 87g E ' R &'f ULt d2zes R & s _ o oes E &( Remarque : Si f _ ( ' entier, aux instants kd la phase est celle de la porteuse modulation PSK &' [ r 7g E ' R & ' 2@ &Z ^ &'f ULt d2zs R n & o oes E &( : valeur du saut de phase dans d&( E& n (o L efficacité spectrale augmente avec mais la probabilité d erreur par symbole aussi. Pour chaque type de modulation r peut être écrit : r ' R dr E ULt2Zs R n r^e t? 2Zs R o où r E et r^e sont les composantes en phase et en quadrature du signal modulé.

14 transmission 14 3 Multiplexage 3.1 Temporel TDM : time division multiplexing. chaque message est filtré par un PB échantillonnage à tour de rôle par un commutateur électronique à s e s transmission en série, entrelacés ', signal composite un commutateur identique et synchrone au premier distribue les signaux échantillonnés à leur filtre PB respectif pour reconstruction et filtrage des bruits de liaison. Application la plus systématiquement utilisée pour transmettre simultanément plusieurs signaux sur un même canal.

15 transmission Fréquentiel Es ! s 2 Es a a% %! s Es! s 6 E 6 2 E 6 E! % a a % 2 22 cos2zs 2 & 222: S! % a a!! % # cos2zs 2 S! % a a % cos2zs Liaison!! 2 22 a f a% % s s 2 s 2! B!! B % a a! % B!s! % a a % cos2zs cos2zs 2! a % a! % cos2zs! PB PB! PB 6 E! 6 2 E 6 E!

16 transmission 16 4 Lesondes Le phénomène : Transport d énergie sans transport de matière, par propagation d un dérangement périodique. 4.1 Les types d onde Les ondes matérielles se propagent par vibrations de la matière gazeuse, liquide ou solide exemple : les ondes sonores entre 20 et Hz. Nature du son : son = vibration acoustique = mouvement des particules d un milieu élastique de part et d autre d une position d équilibre. propagation de proche en proche à vitesse finie : onde longitudinale phénomène sans mémoire. Y%R 2 n Y+R 2 n Y5R 2 E4*g Y 2 R 'f équation de d Alembert ou des cordes vibrantes 4 : masse volumique g : module de compressibilité en volume du fluide

17 transmission 17 S 'Eg*4 *2 : vitesse du son air à R 'fbh 10 w * D : 4 ' H&}*6 et S r * ef6*r Les ondes électromagnétiques (OEM) vibrations simultanées d un champ électrique et d un champ magnétique perpendiculaire, en dehors de tout support matériel. vitesse de propagation dans le vide * ff 000km/s ' s M5 b &6 classification en fonction de b des OEM : b f 6 : rayons c 10 6 b f H 6 : rayons X, 0.01>6 b fe>6 : ultraviolet, 0.7>6 b fh>6 : lumière visible, 0.8>6 b ff>6 : infrarouge, ondes radioélectriques : du mm à plusieurs dizaines de km.

18 transmission 18 Classification des ondes radioélectriques en fonction de s : b donne l ordre de grandeur de la longueur des antenne. b varie suivant le milieu, mais pas s Radar + communications GO PO OC TV tél interurbaines radio radio + ondes m & dm TV & radar communications radiotéléphoniques MF! MHz 4.2 Les différents types de transmission (1) par le réseau hertzien terrestre : propagation en ligne directe, sans réflexion, des ondes métriques et centimétriques. (2) par satellites : 1 eoe génération : réflexion sur les couches ionisées de l atmosphère (D : 75km, E : 100km, F : 150 à 400km), la liaison a lieu quand les deux stations sont simultanément visibles par le satellite. 2 eoe génération : synchrones et geostationnaires, les relations sont permanentes. 3 eoe génération : satellites de diffusion directe : 11.7 à 12.5GHz.

19 transmission 19 (3) par cables : vecteurs de signaux audio ou video, coaxial pour des signaux électriques en fibres optiques pour des signaux lumineux. (4) chaine de transmission du signal TV : a aa a aa % %% codages % signal %% video! % luminance a aa chrominance son a aa a aa a aa image électrique analysée par un faisceau d e faisceau hertzien MF ou MA émetteur a a!!! antenne