Modulation numérique - Examen corrige
Cours 243-648 Communications numériques. Modulation numérique.
Introduction. Transporter des signaux numériques est relativement facile. Les
réseaux ...
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Cours 243-648 Communications numériques
Modulation numérique
Introduction
Transporter des signaux numériques est relativement facile.
Les réseaux existants le font très bien (cuivre, optique, sans fil)
On peut donc transporter les signaux analogiques en les modulant numériquement.
Avantages
Immunité aux bruits. Les signaux analogiques sont sensibles aux variations damplitude et doivent être reçus de façon très précise en fréquence et phase pour ne pas subir de distorsion.En numérique, on peut se permettre des variations sur la phase, la fréquence et lamplitude et récupérer le signal parfaitement.
Les signaux numériques sont facilement multiplexables et peuvent être traités au moyen de DSP (Digital Signal Processor).
Les signaux numériques sont plus facilement mémorisables.
La distance de transmission en numérique est nettement plus grande, puisquon peut amplifier le signal sans lui ajouter de bruit.
En numérique, on peut détecter des erreurs de transmission, et les corriger.
Inconvénients
La transmission numérique nécessite plus de bande passante que lanalogique. ($)
Le codage doit être fait avant lémission et le décodage à la réception. Ajout de circuits ($) et de temps.
La transmission numérique exige une synchronisation précise
Les méthodes de modulation numérique
Les méthodes de modulation :
PWM = Pulse Width Modulation : les impulsions sont de durée dépendante de lamplitude du signal analogique. Aussi appelée PDM (Pulse Duration Modulation) ou PLM (Pulse Lengh Modulation)
PPM = Pulse Position Modulation : Cest la position de limpulsion qui dépend de lamplitude du signal analogique.
PAM = Pulse Amplitude Modulation : Lamplitude de limpulsion dépend de lamplitude du signal analogique. (échantillonage)
PCM = Pulse Code Modulation : Cest un codage binaire. Les impulsions ont des durées et des amplitudes fixes. Cest la plus transportable des modulation (elle ressemble à du numérique). Cest aussi, de loin, la plus employée des méthodes
Modulation par Impulsions Codées (MIC = PCM)
Développée en 1937 (Alex H. Reeves, AT&T).
Utilisée en téléphonie.
Codage plutôt que modulation.
Le principe en est assez simple, et peut être présenté par le Diagramme bloc de la page suivante.
Le filtre passe bande limite les fréquences codées. Pour la voix, de 300 à 3400 Hz.
Sample and hold = échantillonnage, puisque le signal varie continuellement
Échantillonnage PCM
Ce circuit fait un échantillonnage « naturel » : la sortie, soumise au convertisseur, garde la forme de lentrée (variation sur les échantillons). Le convertisseur est soumis à des variations (erreurs possibles).
Pour corriger ce problème, on utilise un circuit déchantillonnage-blocage, qui fournit un signal sans variations au convertisseur. On a alors une perte dinformation (la sortie est plate)
Le condensateur C1 mémorise la valeur analogique pendant la conversion. (calculs)
Fréquence déchantillonnage
Évidemment, léchantillonnage doit être assez rapide pour reformer le signal du départ. Selon le théorème de Nyquist, cette fréquence (fS) doit être au minimum supérieure au double de la fréquence la plus élevée du signal(fa).
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Code binaire symétrique
Les codes utilisés pour le PCM sont des codes binaires signés. Un exemple de binarisation PCM sur 3 bits :
On voit le bit de signe.
On voit que ce codage nest pas très fiable.
Si on utilise ce code sur un signal analogique :
On voit que le code généré ne permettra pas de retrouver le signal de départ avec une grande fiabilité. Si on augmente léchantillonnage, le PAM produit est plus précis :
Si on augmente le nombre de bits, on augmente évidemment la précision de la numérisation.
Ces deux améliorations (échantillonnage et nombre de bits) augmentent évidemment la quantité de données à transmettre.
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