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Enveloppe du Bâtiment Page 1 Chapitre 13 Sciences Physiques - BTS Transmission

Enveloppe du Bâtiment Page 1 Chapitre 13 Sciences Physiques - BTS Transmission analogique d’un signal numérique 1 Transmission en bande de base : le codage. On considère le train binaire suivant : 0 1 1 0 1 0 0 0 1.1 Le codage NRZ bipolaire. On code le bit 1 par un signal de n volts et le bit 0 par un signal opposé. Utilisation port série RS – 232 Que des inconvénients :  Sensible aux inversions de polarité  Possibilité de longue séquence identique : synchronisation difficile : ce format ne présente aucune raie spectrale à la fréquence rythme ou fréquence de bit  La densité spectrale se situe dans les basses fréquences 0 1 1 0 1 0 0 0 Enveloppe du Bâtiment Page 2 1.2 Le codage Manchester. Code biphase. 1 est codé par un passage de la tension n à –n et 0 par le passage en sens inverse. Utilisation Ethernet 10Base5, 10Base2, 10Base-T, 10Base-FL  Pas de composante continue car la moyenne est nulle : possibilité de transmettre une tension d’alimentation.  Pas de perte de synchronisation car il n’y a pas de grande suite de symbole identiques : la composante du spectre autour de la fréquence de bit est non nulle.  Pbm : sensible aux inversions de polarité 0 1 1 0 1 0 0 0 Enveloppe du Bâtiment Page 3 1.3 Le codage Manchester différentiel. Code biphase différentiel. Le bit 0 est codé par un changement d’état en début d’horloge. Le bit 1 est codé par une conservation de l’état précédent en début d’horloge.  Il est insensible aux inversions de fils dans le câblage  Pas de composante continue car la valeur moyenne est nulle : possibilité de transporter une tension d’alimentation.  Le spectre occupe une large bande 0 1 1 0 1 0 0 0 1.4 Le codage Miller. Un 1 est codé en utilisant une impulsion de Manchester (impulsion de durée Tb avec inversion de polarité au milieu de l’impulsion) et un 0 est codé sous forme d’impulsion rectangulaire de durée Tb sans changement de polarité. Les longues suites de 0 posant toujours le problème de la synchronisation, si un bit 0 est suivi d’un autre 0, une transition est ajoutée à la fin du temps d’horloge. Enveloppe du Bâtiment Page 4 Avantages :  Bande passante réduite  Pas de perte de synchronisation Inconvénient :  Apparition d’une composante continue 0 1 1 0 1 0 0 0 Enveloppe du Bâtiment Page 5 2 Transmission analogique. 2.1 Message binaire et signal numérique. : Débit binaire = fréquence de bits = nombre d’informations transmises en 1s. Grandeur exprimé en bits/s : Débit de symbole = fréquence de symbole = rapidité de modulation = débit des moments = nombre d’états électriques pris par le signal en 1s. Grandeur exprimée en Baud (Bd) b b T D 1 s s T D 1 Dans cet exemple : Db = DS  1 état électrique transporte 1 information Enveloppe du Bâtiment Page 6 2.2 Notion de « Dibits »  Imaginons un code à 4 niveaux, 4 états électriques (N = 4) ; on dit que la valence du signal est de 4 (v = 4)  Etat des débits : B S T T 2 B S D D 2 1  Table de codage :  Conclusions :  Fonctionnement en « dibits »  4 possibilités de combinaisons  4 états électriques nécessaires  Intérêt : 1 état électrique transporte 2 informations  Extension : plus la valence est grande, plus on transmet d’information par état électrique  Limites : la transmission s’effectue en présence de bruit, il ne faut donc pas que les états électriques soient trop proches car, dans ce cas, les erreurs ne pourraient pas être corrigées.  Formule limite : On peut montrer que : DS est aussi appelé « rapidité de modulation » et noté R On dit qu’il y a redondance si v D D S B 2 log Rappel : v D D S B 2 m ax log Enveloppe du Bâtiment Page 7 3 Le multiplexage. Le multiplexage est une technique qui consiste à utiliser un même canal de transmission pour envoyer plusieurs signaux. 3.1 Le multiplexage temporel. Multiplexage par répartition dans le temps : MRT ou TDM (Time Division Multiplexing)  Intérêt : permet d’échantillonner les signaux des différentes voies « basse vitesse » et de les transmettre successivement sur la voie « haute vitesse » en leur allouant la totalité de la bande passante, et ce, même si celles-ci ne possèdent pas de données à émettre. Le temps alloué à chaque signal est le « Time Slot » (TS)  Exemples :  USB – universal serial bus : communication en NRZI  FireWire - IEEE 1394 : découpage en tranche de 125 microsecondes – codage NRZ  Système DMX pour l’éclairage scénique – codage NRZ  Serial ATA  Télévision Numérique Terrestre.  GSM - ARMT Enveloppe du Bâtiment Page 8 3.2 Le multiplexage fréquentiel.  Intérêt : La bande passante du canal est découper en plusieurs sous bandes. Chaque sous bande est affectée à une voie de transmission. Chaque bande de base de chaque signal et recentrée sur une fréquence de porteuse grâce à la modulation. Enveloppe du Bâtiment Page 9 3.3 Exemple de la TNT. Les 18 chaînes numériques gratuites sont regroupées en 6 signaux : 6 multiplex notés R1, R2, R3, R4, R5 et R6. Chaque multiplex utilise une fréquence porteuse qui lui est propre : le multiplexage est fréquentiel au niveau des multiplex mais temporel à l’intérieur de chaque multiplex. Les fréquences des porteuses sont entre 470 MHz et 862 MHz R1 - SGR1 R2 - NTN Numéro de chaîne Nom de la chaîne 2 France 2 3 France 3 (programme régional) 5 France 5 19 France Ô 13 LCP-Assemblée nationale / Public Sénat 20 à 29 Chaîne locale (liste ici) R3 - CNH (Compagnie du numérique hertzien) Numéro de chaine Nom de la chaine 4 Canal+ HD 30 TPS Star 32 Canal+ sport 33 Canal+ cinéma 35 Planète R4 - Multi 4 (Société opératrice du multiplex R4 Numéro de chaîne Nom de la chaîne 6 M6 9 W9 11 NT1 31 Paris Première Numéro de chaîne Nom de la chaîne 8 Direct 8 14 France 4 15 BFM TV 16 i>Télé 17 Direct Star 18 Gulli Enveloppe du Bâtiment Page 10 57 Arte HD R5 - MR5 (Multiplex R5) Numéro de chaîne Nom de la chaîne 51 TF1 HD 52 France 2 HD 56 M6 HD R6 - SMR6 (Société d'exploitation du multiplex R6) Numéro de chaîne Nom de la chaîne 1 TF1 10 TMC 12 NRJ 12 36 TF6 38 LCI 39 Eurospo rt France 7 Arte Enveloppe du Bâtiment Page 11 3.4 Exemple : l’ADSL Enveloppe du Bâtiment Page 12 4 Transmission par modulation. La réception d’émission de radio ou de télévision impose de capter différents signaux, de les amplifier, de les trier. Certains filtres électroniques de base sont utilisés : 4.1 Filtre RLC série Ces filtres sont utilisés comme réjecteur ou trappe pour se débarrasser de fréquences bien précises : la tension à la sortie du filtre sera considérablement diminuée pour une fréquence appelée « fréquence de résonnance » qui dépend de la valeur des composants utilisés : 4.2 Filtre LC parallèle. Ce circuit se comporte à l’inverse du précédent : la tension est maximale à la fréquence de résonnance. Ce filtre permettra l’extraction d’une seule fréquence parmi la gamme présente sur son entrée. ( Ex : réglage d’un tuner sur une station radio ) 4.3 Problème de Fourier et de la transmission. Imaginons que l’on veuille transmettre un signal carré de 1 kHz. Nous savons que tout signal périodique est constitué de sinusoïdes de fréquence et d’amplitude définies par la décomposition mathématique de Fourier. Ainsi, le signal carré sera constitué d’une fondamentale à 1kHz, d’une première harmonique à 3kHz, d’une seconde à 5kHz etc… Si l’on fait passer le signal carré dans un ampli de 1kHz de bande passante, on récupérera à la sortie la fondamentale Si l’on fait passer le signal carré dans un ampli de 3 kHz de bande passante, on récupérera à la sortie la fondamentale et la première harmonique. LC fR 2 1 Enveloppe du Bâtiment Page 13 Conclusion : Quelque soit le signal émis, il ne sera jamais possible de produire autre chose qu’une sinusoïde. Il n’y a donc qu’une solution : émettre une sinusoïde. 4.4 Modulation d’amplitude – signaux analogiques 4.4.1 Intérêt et principe L’onde électromagnétique produite directement par le signal n’est pas une onde hertzienne car la fréquence est trop faible, donc elle n’est pas transportable. Il s’agit d’émettre un signal sinusoïdal et d’en faire varier l’amplitude au rythme du signal à transmettre. Toutes les émissions de télévision par voie hertzienne sont en modulation d’amplitude et les émissions satellite le sont en modulation de fréquence. 4.4.2 Analyse mathématique  Signal à transporter :  Addition de la tension continue ou uploads/Litterature/ chap13-bts-pdf.pdf