Modulation numrique 1 Transmission numrique q Avantages techniques

Modulation numérique 1

Transmission numérique q Avantages techniques • Immunité au bruit • Optimalisation de la bande passante • Facilité de traitement de l’information q Optimisation des coûts • Séparation d’une application en sous-ensembles • Utilisation de composants à grande tolérance 2

Signaux analogiques et numériques q Signal analogique • Analogue à une grandeur physique (pression sonore, tension, intensité lumineuse, …) • Continu dans le temps • Infinité de valeurs q Signal numérique • Représenté par une suite de chiffres - Système binaire: 0 et 1 • Discret dans le temps (échantillonnage) • Valeurs discrètes (quantification) 3

Fonction d de Dirac q Définition q Propriété Produit de convolution 4

Signal échantillonné q 5

Spectre du signal échantillonné q Principe • TF du produit de 2 fonctions = Produit de convolution des TF des 2 fonctions q Transformées de Fourier • Du train d’impulsions d’intervalle TE Train d’impulsions d’intervalle f. E = 1/TE • Du signal f(t) Spectre du signal s(f) 6

Spectre du signal échantillonné (2) 7

Théorème de Shannon q Fréquence minimale d’échantillonnage (fréquence de Nyquist) q Repliement spectral (Aliasing) 8

Sur- et sous-échantillonnage 9

Quantification q Convertisseur Analogique/Numérique • Nombre de bits: n • Niveaux de sortie: 2 N q Sortie • Parallèle • Série q TDA 8792 • 8 bits parallèle • 25 MHz 10

Erreur de quantification q Différence entre • Signal analogique • Signal numérique q Bruit de quantification • Rapport S/N • d. B 11

Signal numérique q Spectre 12

Modulation d’amplitude q Signal modulé q 2 types • k < 1: Amplitude Shift Keying (ASK) • k = 1: On-Off Keying (OOK) 13

Modulation d’amplitude (2) q Spectre du signal numérique • Dépend de - la probabilité de 0 et de 1 - signal unipolaire ou bipolaire - … • Estimation: f. MAX f. B (= 1/TB) q Largeur du signal modulé • 2 f. B q Modulation sur plusieurs niveaux • ASK-k 14

Modulation de fréquence q Frequency Shift Keying (FSK) • q Df = Excursion en fréquence Largeur spectrale • 2 f. B + 2 Df q Modulation sur plusieurs niveaux • FSK-k 15

Signal modulé en fréquence 16

Démodulation FSK q Démodulation par filtres passe-bande • 1 filtre par fréquence • 1 détecteur d’enveloppe q Démodulation par multiplicateurs 17

Démodulation FSK (2) q Sortie des multiplicateurs q Filtrage passe-bas • Composante non-nulle si cos = 1 - w = w 1 ou - w = w 2 18

Modulation FSK: application q Modem 300 bps • 2 fréquences d’émission • 2 fréquences de réception 19

Modulation de phase q Phase Shift Keying (PSK) • Modulation à k niveaux: PSK-k q PSK-2 (BPSK) • Changement de phase: p • Multiplication de la porteuse par +1 ou -1 20

Signal modulé BPSK 21

Démodulation BPSK q Signal modulé q Multiplication par fréquence w 0 22

Démodulation BPSK (2) q Filtrage passe-bas 23

Modulation PSK-4 q Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) • Changements de phase: • Ou q Regroupement des bits • 2 bits par symbole • f. S = f. B / 2 24

Diagrammes de constellation q Amplitude et phase • Amplitude: distance • Phase: angle q Représentation graphique de l’alphabet 25

Differential Phase Shift Keying q Problème de référence de phase 26

Combinaison de modulations q Combiner • Modulation de phase • Modulation d’amplitude q Exemple: QAM-32 • Symboles: 5 bits • 32 points dans la constellation 27

Quadrature Amplitude Modulation q Chaque point généré par • Composante A: en phase (notée I) • Composante B: en quadrature (notée Q) q Amplitude 28

Diagrammes I/Q q Cas particuliers • Modulation d’amplitude - tous les points sur axe I • Modulation de phase pure - tous les points sur un cercle q QAM-4 • = QPSK 29

Modulateur QAM 30

Démodulateur QAM 31

Multiplexage en fréquence q Frequency Division Multiple Access (FDMA) q Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) • Saut de fréquence simultané de l’émetteur et du récepteur 32

Multiplexage temporel q Time Division Multiple Access q Duplex par multiplexage (TDD) 33

Multiplexage géographique q Limitation de la portée de transmission q Technologie cellulaire 34

Multiplexage par codage q Code Division Multiple Access (CDMA) 35

Multiplexage par codage (2) q Soit • bi(t) les bits à transmettre • ci(t) un code pseudo-aléatoire propre à chaque canal q Signal composite q Réception 36