Plan : : Les méthodes de codage numérique en
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- Jean-Claude Bédard
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1 Plan : : Les méhodes de codage numérique en 3.1 Inroducion 3.2 Codages binaires Codage NRZ (Non Reour à Zéro) Codage biphasé ou (Mancheser) Codage CMI (Code Mark Inversion) 3.3 Codages à rois niveaux (ernaires) Codage RZ (Reour à Zéro) Codage AMI (Alernae Mark Inversion), 3.4 Codages à muli niveaux Codage à quare niveaux (2B1Q) 3.5 Récepion e régénéraion du signal numérique Principe de la régénéraion Circuis de récupéraion d horloge Diagramme de l oeil 3.6 Conclusions bande de base 1
2 3.1 Inroducion Adéquaion enre le codage en bande de base e la bande passane du canal ransmission. Crières à opimiser Le débi doi êre maximisé Reconsiuion du signal d horloge à la récepion. Une bande passane s éendan jusqu au coninu (f =0) implique des soluions élecriques plus complexes Choix d un mode de codage 2
3 Plan : : Les méhodes de codage numérique en 3.1 Inroducion 3.2 Codages binaires Codage NRZ (Non Reour à Zéro) Codage biphasé ou (Mancheser) Codage CMI (Code Mark Inversion) 3.3 Codages à rois niveaux (ernaires) Codage RZ (Reour à Zéro) Codage AMI (Alernae Mark Inversion), 3.4 Codages à muli niveaux Codage à quare niveaux (2B1Q) 3.5 Récepion e régénéraion du signal numérique Principe de la régénéraion Circuis de récupéraion d horloge Diagramme de l oeil 3.6 Conclusions bande de base 3
4 3.2.1 Codage NRZ Principe Principe NRZ (Non Reour à Zéro) Valeur Tension Tension logique unipol. bipolaire «0» 0 -E Horloge Données 1 Δ Remarque «1» +E +E Codage uilisé usuellemen par les circuis logiques +E NRZ unipolaire +E NRZ bipolaire -E Τ Τ Exercice : Transmission NRZ de la chaîne «Do» 4
5 3.2.1 Codage NRZ Specre Densié specrale de puissance d une suie binaire aléaoire Signal aléaoire Specre infini de 0 à 1/Δ 90% de la puissance oale Maximum de la puissance à f = 0 S 2 NRZ(f )/ E 2 Simulaion signal NRZ unipolaire Simulaion signal NRZ bipolaire 90 % de la puissance oale f /Δ 5
6 Caracérisiques Débi : D = 1/Δ (v=2 e k=1) Bande passane : BP = 1/Δ Chapire 3 : module T Codage NRZ Caracérisiques, pour & conre e applicaions Avanages / Inconvéniens Simple à mere en œuvre Bon rappor S/N (en bipolaire) Pere de la synchronisaion sur les séquences de bis ideniques Le canal doi passer le coninu Nécessié de mainenir la polarié (repérer les fils) Applicaions Normes V24, RS421, RS422, RS485 6
7 3.2.1 Codage NRZ Variane NRZI Principe NRZI (No Reurn o Zero Invered on Space ) Valeur logique Tension unipol. «0» Inversion «1» Mainien Horloge Données 1 +E Τ NRZI unipolaire Codage binaire par présence ou absence de fron Le specre du codage NRZI es idenique à celui d un signal NRZ Inérê : La polarié peu êre modifiée Exercice : Transmission NRZI de la chaîne «Do» Δ 7
8 3.2.2 Codage Mancheser Principe Principe Mancheser (ou diphasé) Valeur logique «0» Tension bipolaire Horloge Données 1 Δ «1» +E Mancheser Τ -E Remarque Frons pour chaque valeur binaire Analogue à une modulaion de phase Exercice : Transmission Mancheser de la chaîne «Do» 8
9 3.2.2 Codage Mancheser Specre Densié specrale de puissance d une suie binaire aléaoire de 0 à 2/Δ 85% de la puissance oale Pas de composane coninue Maximum de la puissance à f = 0,75/Δ S 2 Mancheser (f )/ E2 Maximum à 0.75 /Δ Simulaion signal Mancheser 85 % de la puissance oale f /Δ 9
10 Caracérisiques Débi : D = 1/2Δ (v=2 e k=2) Bande passane : BP = 2/Δ Chapire 3 : module T Codage Mancheser Caracérisiques, pour & conre e applicaions Avanages / Inconvéniens Présence fron de synchronisaions Le canal ne doi pas passer le coninu Bande passane doublée Nécessié de mainenir la polarié (repérer les fils) Applicaions Les ransmissions de réseaux Eherne en bande de base : 10Base5, 10Base2, 10BaseT, 10BaseFL, Token Ring. Les informaions numériques du RDS (avan modulaion de fréquence). 10
11 3.2.3 Codage CMI Principe Principe codage CMI (Code Mark Inversion) Valeur logique Tension bipolaire Horloge Δ «0» -E ou +E Données «1» Remarque Mixe «Mancheser» e NRZI. +E CMI -E Τ Exercice : Transmission CMI de la chaîne «Do» 11
12 3.2.3 Codage CMI Specre Densié specrale de puissance d une suie binaire aléaoire de 0 à 2/Δ 80 % de la puissance oale Pas de composane coninue Maximum de la puissance à f = 0,4/Δ Simulaion signal CMI 12
13 Caracérisiques Chapire 3 : module T Codage CMI Caracérisiques, pour & conre e applicaions Débi : D = 1/2Δ (v=2 e k=2) Bande passane : BP = 2/Δ Avanages / Inconvéniens Présence fron de synchronisaions Le canal ne doi pas passer le coninu Bande passane doublée Applicaions Le mode CMI se renconre sur les muliplexeurs de lignes coaxiales e de fibres opiques. 13
14 Plan : : Les méhodes de codage numérique en 3.1 Inroducion 3.2 Codages binaires Codage NRZ (Non Reour à Zéro) Codage biphasé ou (Mancheser) Codage CMI (Code Mark Inversion) 3.3 Codages à rois niveaux (ernaires) Codage RZ (Reour à Zéro) Codage AMI (Alernae Mark Inversion), 3.4 Codages à muli niveaux Codage à quare niveaux (2B1Q) 3.5 Récepion e régénéraion du signal numérique Principe de la régénéraion Circuis de récupéraion d horloge Diagramme de l oeil 3.6 Conclusions bande de base 14
15 3.3.1 Codage RZ Principe Principe RZ (Reour à Zéro) Valeur Tension Tension logique unipol. bipolaire «0» 0 -E e 0 Horloge Données 1 Δ Remarque «1» +E e 0 +E e 0 Inroducion de fron Le codage RZ bipolaire fai apparaîre 3 ensions (+E, 0, -E) +E RZ unipolaire +E RZ bipolaire -E Τ Τ Exercice : Transmission RZ de la chaîne «Do» 15
16 3.3.1 Codage RZ Specre Densié specrale de puissance d une suie binaire aléaoire de 0 à 2/Δ 90% de la puissance oale Maximum de la puissance à f = 0 S 2 RZ_uni(f )/ E 2 Raie de synchronisaion à la fréquence d horloge 1/Δ Simulaion signal RZ unipolaire Simulaion signal RZ bipolaire 90 % de la puissance oale f /Δ 16
17 Caracérisiques Chapire 3 : module T Codage RZ Caracérisiques, pour & conre e applicaions Débi : D = 1/2Δ (v=2 e k=2) Bande passane : BP = 2/Δ Avanages / Inconvéniens Présence fron de synchronisaions (bipolaire ou raies specrales à 1/Δ) Bande passane doublée Rappor S/N rédui (rois niveaux) Pere de la synchronisaion sur les séquences de bis ideniques Le canal doi passer le coninu Nécessié de mainenir la polarié (repérer les fils) 17
18 3.3.2 Codage AMI Principe Principe codage à rois niveaux AMI (Alernae Mark Inversion), Valeur logique «0» Tension bipolaire 0 Horloge Données Δ «1» -E ou +E +E AMI Τ Remarque Codage NRZ + présence de fron. -E Exercice : Transmission AMI de la chaîne «Do» 18
19 3.3.2 Codage AMI Specre Densié specrale de puissance d une suie binaire aléaoire de 0 à 1/Δ 85 % de la puissance oale Pas de composane coninue Maximum de la puissance à f = 0,38/Δ S 2 AMI (f )/ E2 Maximum à 0.38 /Δ 85 % de la puissance oale f /Δ 19
20 3.3.2 Codage AMI Caracérisiques, pour & conre e applicaions Caracérisiques Débi : D = 1/Δ (v=2 e k=1) Bande passane : BP = 1/Δ Avanages / Inconvéniens Le canal ne doi pas passer le coninu Risque de peres de synchronisaions Applicaions Anciennes liaisons éléphoniques numériques comme les sysèmes de éléphonie numérique PCM. 20
21 3.3.2 Codage AMI Variane HBD3 Principe variane AMI avec inroducion d impulsions pour les séquences de n bi à «0» Valeur logique «0» Tension bipolaire 0 si < 3 bis «1» -E ou +E Violaion du code AMI Horloge Données «0000» codée par «000V» valeur moyenne nulle sinon «B00V» +E HDB3 -E 1 Δ Τ V B V Exercice : Transmission HDB3 de la chaîne «Do» 21
22 3.3.2 Codage AMI Variane MLT3 Principe variane AMI mais changemen sur 3 niveaux Valeur logique «0» Tension bipolaire inchangé Horloge Données Δ Remarque «1» ransiion Variaions moins rapides soi BP réduie +E MLT3 Peres synchronisaion sur longue séquence de «0» Applicaions : Fas Eherne (100BaseTX, 100BaseT4) -E Τ Exercice : Transmission MLT3 de la chaîne «Do» 22
23 Plan : : Les méhodes de codage numérique en 3.1 Inroducion 3.2 Codages binaires Codage NRZ (Non Reour à Zéro) Codage biphasé ou (Mancheser) Codage CMI (Code Mark Inversion) 3.3 Codages à rois niveaux (ernaires) Codage RZ (Reour à Zéro) Codage AMI (Alernae Mark Inversion) 3.4 Codages à muli niveaux Codage à quare niveaux (2B1Q) 3.5 Récepion e régénéraion du signal numérique Principe de la régénéraion Circuis de récupéraion d horloge Diagramme de l oeil 3.6 Conclusions bande de base 23
24 3.4.1 Codage 2BQ1 Principe Principe codage à quare niveaux Horloge Δ Données E Τ +E/3 2B1Q -E/3 -E/3 Remarque Transmission simulanée de deux bis. Exercice : Transmission 2B1Q de la chaîne «Do» 24
25 3.4.1 Codage 2BQ1 Specre Densié specrale de puissance d une suie binaire aléaoire de 0 à 1/Δ 90% de la puissance oale Maximum de la puissance à f = 0 S 2 2B1Q (f )/ E2 90 % de la puissance oale f /Δ 25
26 Caracérisiques Débi : D = 2/Δ (v=4 e k=1) Bande passane : BP = 1/Δ Chapire 3 : module T Codage 2BQ1 Caracérisiques, pour & conre e applicaions Avanages / Inconvéniens Débi doublé Rappor S/N déérioré Pere de la synchronisaion sur les séquences de bis ideniques Le canal doi passer le coninu Nécessié de mainenir la polarié (repérer les fils) Applicaions RNIS 26
27 Plan : : Les méhodes de codage numérique en 3.1 Inroducion 3.2 Codages binaires Codage NRZ (Non Reour à Zéro) Codage biphasé ou (Mancheser) Codage CMI (Code Mark Inversion) 3.3 Codages à rois niveaux (ernaires) Codage RZ (Reour à Zéro) Codage AMI (Alernae Mark Inversion), 3.4 Codages à muli niveaux Codage à quare niveaux (2B1Q) 3.5 Récepion e régénéraion du signal numérique Principe de la régénéraion Circuis de récupéraion d horloge Diagramme de l oeil 3.6 Conclusions bande de base 27
28 3.5.1 Principe de la régénéraion La regénéraion du signal numérique à parir du signal élecrique reçu nécessie 4 opéraions Filrer le brui Reconsiuer l horloge Rerouver les différens niveaux de codage dans le signal aénué e bruié à l aide de seuils de ensions Définir des insans d échanillonnage 28
29 3.5.2 Reconsiuion du signal d horloge Horloge locale au récepeur synchronisée sur les frons Récupéraion de la raie specrale de l horloge par filrage Reconsiuion de l horloge à l aide d une PLL 29
30 3.5.3 Seuils de ension e insans d échanillonnage Diagramme de l œil Insan d échanillonnage Δ «1» «1» T Seuil «0» «0» Signal émis Signal reçu 30
31 3.5.3 Exemple diagramme de l œil Transmission numérique filaire sur une paire orsadée Technologie (paire orsadée) Codage numérique x() Canal de ransmission y() Décodage numérique Modèle du canal R C 31
32 3.5.3 Exemple diagramme de l œil Réponse du canal (en fréquence e en emporelle) Signaux dans le cas d une modulaion NRZ 32
33 3.5.3 Exemple diagramme de l œil H(f) (f m <1/Δ) Influence du canal H(f) (f m ~1/Δ) Y(f) =H(f). X NRZ (f) (f m <1/Δ) Specre signal NRZ Domaine fréqueniel Y(f) =H(f). X NRZ (f) (f m ~1/Δ) Domaine emporel 33
34 3.5.3 Exemple diagramme de l œil La fenêre d observaion es la durée d un symbole (T) (f m <1/Δ) (f m ~1/Δ) Seuil ension T T Pas de zone inerdie Reconsiuion impossible Zone inerdie Reconsiuion possible 34
35 3.5.3 Exemple diagramme de l œil Influence du brui sur le canal SNR 10 db SNR 20 db T T Reconsiuion impossible Reconsiuion possible 35
36 3.5.3 Exemple diagramme de l œil Codage muli niveaux (exemple 2B1Q) (f m ~1/Δ) Seuil ension Seuil ension Seuil ension T Diagramme de l œil de référence (en enrée) 36 Diagramme de l œil en sorie
37 3.5.3 Exemple diagramme de l œil Influence du choix de codage sur brui dans canal (SNR 15 db) Codage NRZ Codage 2B1Q T T Reconsiuion possible Reconsiuion impossible 37
38 Plan : : Les méhodes de codage numérique en 3.1 Inroducion 3.2 Codages binaires Codage NRZ (Non Reour à Zéro) Codage biphasé ou (Mancheser) Codage CMI (Code Mark Inversion) 3.3 Codages à rois niveaux (ernaires) Codage RZ (Reour à Zéro) Codage AMI (Alernae Mark Inversion), 3.4 Codages à muli niveaux Codage à quare niveaux (2B1Q) 3.5 Récepion e régénéraion du signal numérique Principe de la régénéraion Circuis de récupéraion d horloge Erreur en récepion 3.6 Conclusions bande de base 38
39 3.5 Conclusions Muliude de codage Codages sur frons facilien la reconsiuion de l horloge e auorisen les changemen de polarié mais doublemen de la bande passane Codages muli niveaux augmenen le débi au dérimen du rappor S/ N Pas de codage opimal il fau choisir le codage en foncion de l applicaion visée 39
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