Chapitre 4. Transmissions numériques sur fréquence porteuse

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1 Chapitre 4. Transmissions numériques sur fréquence porteuse 4.1. Modulations numériques Les systèmes de transmission véhiculent de l'information entre une source et un destinataire. De nombreux supports sont utilisés en transmission de données : les supports avec guide physique (câbles, Bibres,...) et les supports sans guide physique (ondes radio, ondes lumineuses). Lorsque l'on utilise comme support de transmission les ondes (radio, lumineuses, etc.), on doit utiliser pour la réception des antennes dont les dimensions dépendent de la longueur d'onde du signal λ. Ces dimensions doivent être de l'ordre de λ/. La modulation permet de décaler vers les hautes fréquences le spectre du signal à transmettre (audio, vidéo, ) abin de pouvoir utiliser des antennes de taille raisonnable et de l'adapter au support de transmission. La modulation réalise le «mélange» entre deux signaux : le signal basse fréquence à transmettre m(t) appelé signal modulant, la porteuse p(t) qui est un signal purement sinusoïdal p(t)=a p cos (ω p t + φ p ) = A p cos (π f p +φ p ) où A p amplitude de la porteuse, ω p =π f p la pulsation de la porteuse, f p la fréquence de la porteuse La modulation numérique modibie un ou plusieurs paramètres de l'onde porteuse. Type de modulation numérique Modulation ASK ( Amplitude Shift Keying) Modulation FSK (Fréquency Shift Keying) Modulation PSK (Phase Shifs Keying) Modulation QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Paramètre modibié Amplitude du signal Fréquence du signal Phase du signal Amplitude et phase du signal

2 La modulation ASK La modulation d'amplitude ASK s'applique en faisant varier l'amplitude du signal en fonction des bits à coder. C'est la seule utilisable sur Bibre optique, car les équipements utilisés actuellement ne sont en mesure d'appliquer une autre modulation sur les ondes lumineuses. Dans ce cas, la modulation s'effectue par tout ou rien La modulation FSK En modulation de fréquence les bits 1 et 0 sont représentés par la variation de la fréquence de la porteuse. La modulation FSK est utilisée pour des transmissions à faible débit sur le réseau téléphonique commuté. On a les relations suivantes : fréquence utilisée pour le «0» : fréquence utilisée pour le «1» f 0 = f P Δf f 1 = f P + Δf fréquence de la porteuse : f p = f +f 0 1 l'excursion en fréquence : Δ f = f 0 f 1 indice de modulation : m= f 0 f 1 R = Δ f R ; R en baud ou symbole/s

3 La modulation PSK La modulation de phase associe à un code binaire une valeur de la phase de la porteuse. La vitesse peut être facilement augmentée en utilisant un code binaire sur,3 bits ou plus sans augmentation de la fréquence de la porteuse La modulation QAM La modulation mono-porteuse QAM consiste à associer à toute suite de n bits appelée symbole un point particulier au sein d une constellation. Cela correspond à une combinaison d'une modulation de phase et d'amplitude, ceci abin d'augmenter le nombre d'état par symbole. La porteuse est transmise en ligne avec le signal modulé, la démodulation se faisant au niveau du récepteur. Le schéma d'un modulateur QAM est donnée ci-dessous : Par exemple, un signal modulé 8-QAM utilise 8 combinaisons binaires différentes. La table de correspondance est donnée ci-dessous : Groupe de bits Amplitude A k Décalage de phase ϕ k

4 π 011 π π 101 π π π Les combinaisons possibles en modulations QAM sont souvent représentées par une constellation de points représentant chacun un groupe de bits. À chaque groupe de bits on associe une amplitude et une phase distinctes les séquences I(t) et Q(t), élaborées par le calculateur numérique, prennent respectivement les valeurs I k = A k cos ϕ k et Q k = A k sin ϕ k 4.. Le multiplexage Exemple : ADSL L'un des problèmes de la transmission haut débit est l'interférence entre les signaux émis et reçus, si ceux-ci sont situés sur la même bande de fréquences. De plus, l ADSL utilise une bande passante en ligne très supérieure à la bande téléphonique [0, 4 khz]. Une des solutions qui peuvent être utilisées pour minimiser cette interférence et assurer une communication bidirectionnelle sur la ligne d abonné est le multiplexage en fréquence FDM (Frequency Division Multiplexing. Cette solution consiste à séparer les bandes de fréquences utilisées en réception et en émission. Cette technique n'introduit pas de nouvelles interférences mais utilise une bande passante plus large ce qui diminue la distance maximale de transmission. A noter que la décision de placer les données montantes dans une bande de fréquence plus basse que celle des données descendantes est un choix stratégique. En effet, le signal d'une ligne ADSL est affaibli au fur et à mesure que sa longueur augmente. Un affaiblissement se traduit par une détérioration du signal en commençant par les fréquences les plus hautes qui sont plus sensibles. Le bruit est considéré comme la perturbation, source d'affaiblissement, la plus courante. Or entre l'arrivée de la paire de cuivre chez l'abonné et le départ du répartiteur, c'est assurément au niveau de ce dernier que se trouve une plus grande source de bruit. Par conséquence, le signal de l'abonné vers le répartiteur (Blux montant) est plus affaibli que celui du répartiteur vers l'abonné (Blux descendant). Aux vues de ces constatations, en plaçant le Blux montant en fréquence plus basse, on assure une meilleur intégrité des données provenant de l'abonné et à destination d'internet que si cela avait été l'inverse.

5 Types de multiplexage : 1- Multiplexage FDM (Frequency Division Multiplexing) multiplexage par répartition de fréquence - Multiplexage TDMA ( Time Division Multiple Access) mltiplexage temporel utilisé en téléphonie

6 3- Multiplexage CDMA (Code Division Multiple Access) chaque utilisateur utilise toute la bande disponible sur une durée illimitée chaque utilisateur parle avec un code différent 4.3. Modulations multiporteuses OFDM on utilise une multitude de porteuses multiplexées en fréquence chaque porteuse est modulée par un train binaire séparé Exemple : la TNT (activité)