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Exposé TELECOMUN ICATION Thème : MODULATION NUMERIQUE 1 Réaliser par :  ABRIKA

Exposé TELECOMUN ICATION Thème : MODULATION NUMERIQUE 1 Réaliser par :  ABRIKA Lyes  CHABNI Amar 2 INTRODUCTION : En télécommunications, le signal transportant une information doit passer par un moyen de transmission entre un émetteur et un récepteur. Le signal est rarement adapté à la transmission directe par le canal de communication choisi, hertzien, filaire, ou optique. DEFINITION DE LA MODULATION : La modulation peut être définie comme le processus par lequel le signal est transformé de sa forme originale en une forme adaptée au canal de transmission, par exemple en faisant varier les paramètres d'amplitude et d'argument (phase/fréquence) d'une onde sinusoïdale appelée porteuse. (Dans le domaine des télécommunications une onde porteuse, ou, plus simplement, porteuse, est une forme d'onde (généralement sinusoïdale) qui est modulée par un signal d'entrée dans le but de transporter des informations1. La porteuse a généralement une fréquence beaucoup plus élevée que le signal d'entrée) Figure 1 : La porteuse Le dispositif qui effectue cette modulation, en général électronique, est un modulateur. L'opération inverse permettant d'extraire le signal de la porteuse est la démodulation. La modulation et la démodulation sont deux étapes dans la communication d'une information entre deux utilisateurs. Par exemple, pour faire communiquer deux utilisateurs de courriels par une ligne téléphonique, des logiciels, un ordinateur, des protocoles, un modulateur et un démodulateur sont nécessaires. La ligne téléphonique 3 est le canal de transmission, sa bande passante est réduite, il est affecté d'atténuation et de distorsions. La modulation convertit les informations binaires issues des protocoles et des logiciels, en tension et courant dans la ligne. Le type de modulation employé doit être adapté d'une part au signal (dans ce cas numérique), aux performances demandées (taux d'erreur), et aux caractéristiques de la ligne. BUT DE LA MODULATION : La modulation permet donc de translater le spectre du message dans un domaine de fréquences qui est plus adapté au moyen de propagation et d'assurer après démodulation la qualité requise par les autres couches du système. L'objectif des modulations analogiques est d'assurer la qualité suffisante de transmission d'une information analogique (voix, musique, image) dans les limites du canal utilisé et de l'application. L'objectif des modulations numériques est d'assurer un débit maximum de données binaires, avec un taux d'erreur acceptable par les protocoles et correcteurs amont et aval. Dans l'empilement des protocoles OSI (architecture standard des télécommunications numériques), la modulation est l'élément principal de la couche physique. Un modem est un ensemble modulateur et démodulateur combiné permettant une liaison bidirectionnelle. Systèmes de modulation : Quand plusieurs informations ou signaux indépendants passent dans un même canal, en utilisant diverses modulations ou sous-porteuses, on parle de "système de modulation". Ainsi en télévision, le son est transmis par la modulation d'amplitude d'une première porteuse, l'image par modulation d'amplitude à bande latérale réduite sur une porteuse principale, et la composante couleur par modulation de fréquence ou de phase d'une sous-porteuse. On parlera alors de système PAL par exemple : Le Phase Alternating Line (PAL : « alternance de phase suivant les lignes ») est un des trois principaux standards historiques de codage de la couleur utilisés lors de la radiodiffusion d'un signal vidéo analogique. En tant que tel, il ne spécifie pas de nombre de lignes ni de cadence d'image, qui sont indiqués, avec tous les paramètres de modulation, par la norme de télédiffusion qui lui est accolée (exemple : CCIR L, B, G, K, I…). Cependant, à l'exception notable du PAL M, au Brésil, qui a les mêmes caractéristiques de balayage que le NTSC M des États-Unis (525/30), il est presque toujours associé à des formats de 625 lignes et de 25 images entrelacées par seconde 4 (PAL B/G, PAL I…). Ceux-ci n'affichent en réalité que 575 lignes car 8 % du total sert à la synchronisation et au transport de certaines données numériques. Mis au point en Allemagne par Walter Bruch (1908-1990) et en France par Gérard Melchior, PAL est exploité depuis les années 1960 principalement en Europe, dans certains pays d’Amérique du Sud, en Australie et dans certains pays d’Afrique. Depuis 1995, la totalité des téléviseurs couleurs commercialisés dans les pays exploitant le SÉCAM intègrent obligatoirement des circuits compatibles PAL (par la prise Péritélévision). Historiquement, les concurrents du PAL sont NTSC, d'origine américaine, et SÉCAM, d'origine française. Figure 2 : Les systèmes de modulations mondiale Types de modulations : 1) Modulations d'amplitude 2) Modulations angulaires (ou d'argument) 3) Modulations analogiques multiples 4) Modulations numériques 5) Modulations élémentaires 5 6) Modulations complexes Modulation numérique : En modulation numérique, la modulation est appliquée à une porteuse en modifiant l'amplitude, la fréquence ou la phase de cette dernière. Ce qui caractérise une modulation numérique est que le signal modulant (le message) est de nature numérique. Un signal résultant d'une modulation numérique est un signal RF. La modulation numérique en phase se nomme phase-shift keying (PSK) ou modulation par changement de phase. Dans le cas le plus simple, la porteuse est modulée par un signal binaire. On parle alors de 'binary phase-shift keying' (BPSK). Les Caractéristiques de la modulation Numérique : La modulation numérique est au cœur de la grande majorité des systèmes de télécommunications modernes. Plusieurs raisons expliquent le choix de la modulation numérique dont sa plus grande capacité et sa robustesse au bruit. Les systèmes de télécommunications modernes, en plus d'utiliser des techniques de modulation numérique de plus en plus complexe (i.e. QPSK, 256QAM, 4096QAM, etc), tirent aussi profit des techniques de multiplexage (i.e. TDMA, CDMA, OFDM, etc.). Le multiplexage permet, entre autres, une utilisation plus efficace d'un canal de transmission en permettant plusieurs appareils de l'utiliser en même temps. Largeur de bande : Quel que soit le support de transmission (optique, électrique, électromagnétique), la largeur de bande est en demande. La modulation numérique, grâce à ses techniques des modulations, permet de transmettre plus d'information, pour une même largeur de bande, que ce que les techniques de modulation analogique permettent. Une technique de modulation numérique plus complexe peut transmettre un plus grand nombre de bits par secondes qu’une technique de modulation numérique moins complexe. Il y a donc un compromis à faire entre complexités du système et sa capacité. Dans les dernières années, les microprocesseurs, DPS et FPGA ont gagné en performances, tout en étant plus petits et moins chers. Ces avances technologiques ont contribué au perfectionnement des systèmes utilisant la modulation numérique. Robustesse au bruit : 6 Une modulation analogique est peu robuste au bruit tandis qu'une modulation numérique peut être exposée à une certaine intensité de bruit avant d'afficher des erreurs de transmission. Cette différence s'explique par la nature même de la modulation numérique, c'est à dire, par le fait que le signal modulé numériquement prendre un état parmi un nombre fini d'états. Ainsi, le récepteur réussira à rétablir un signal numérique perturbé par un bruit (jusqu'à un certain niveau de bruit). Figure 3 : Graphe rapport signal sur bruit du signal RF entre Télévision analogique et télévision numérique ASK-FSK-PSK : Une porteuse est toujours de forme sinusoïdal. La modulation de cette porteuse consiste à coder de l'information en changeant un ou plusieurs paramètres de cette dernière afin qu'elle porte l'information. Les trois paramètres pouvant être modifiés sont : A : l'amplitude f : la fréquence φ : la phase y(t) = A sin (2π f t + φ) 7 Lorsque l'amplitude, la fréquence ou la phase d'une porteuse sinusoïdale sont modifiées par un signal analogique, nous parlons respectivement de modulations AM, FM et PM. Par contre, lorsque ces trois paramètres sont modifiés pas un signal numérique, il s'agit de :  Amplitude Shift Key=)(ing (ASK) ou modulation par déplacement d'amplitude (MDA)  Frequency Shift Keying (FSK) ou modulation par déplacement de fréquence (MDF)  Phase Shift Keying (PSK) ou modulation par déplacement de phase (MDP) Par exemple, lorsqu'une porteuse est modulée par déplacement de phase par un signal binaire, la porteuse peut prendre que deux valeurs de phases. Bref, la porteuse peut prendre un nombre fini de phases (2) ce qui fait qu'il s'agit d'une modulation numérique. Figure 4 : Graphe ASK, FSK, PSK. 8 Les avantages de la transmission numérique : Avantage technique :  Immunité du bruit.  Optimalisation de la bande passante.  Facilité du traitement de l’information. Optimisation des coûts :  Séparation d’une application sous-ensembles.  Utilisation de composants à grande tolérance. Le signale :  Représenter par une suite de chiffres - Système binaire : 0 et 1.  Discret dans le temps (échantillonnage).  Valeurs discrètes (quantification). uploads/Management/ la-modulation-numerique.pdf