Codage et modulation (PDF)

Chapitre 1 : la couche physique Codage et modulation 1  Codage et modulation Avant de transmettre une information binaire sur un canal il faut la coder en un signal. Il existe deux types de codage : – Codage en bande de base – Codage p...

Chapitre 1 : la couche physique Codage et modulation 1  Codage et modulation Avant de transmettre une information binaire sur un canal il faut la coder en un signal. Il existe deux types de codage : – Codage en bande de base – Codage par modulation 2  Transmission en bande de base ( pour signal numérique ) Les bits sont directement représentés par des tensions Applicable sur des lignes de communication courtes Facilité la régénération du signal 3  Transmission en bande base. Elle nécessite un codage des informations dans l'ETCD appelé alors codeur bande base. L'ETCD reçoit une suite de données {ai , ai=1 ou 0 } et les codes sur deux niveaux (-a, +a) , sur 3 niveaux (-a,0,+a) ou par un front descendant ou montant Ligne de transmission numérique ETTD ETCD ETTD 1001101 1001101 Codeur en bande de base 4  Codages en bande de base Code tout ou rien NRZ ( Non Return to Zero ) Code RZ Biphasé ( Manchester ) Manchester différentiel Codage nB/mB 5  Code tout ou rien On utilise deux valeurs pour représenter le 0 et le 1 Tension positive = 1 Tension Nulle = 0 Tension Temps 0 1 1 0 0 1 0 6 Si l’information codée comporte une longue suite de 0 ou de 1 , cela peut provoquer des erreurs lors du décodage  à cause du décalage de l’horloge 7  Code NRZ ( Non Return to zero ) On utilise deux valeurs pour représenter le 0 et le 1 Tension positive = 1 Tension négative = 0 Tension nulle : pas de transmission Tension Temps 0 1 1 0 0 1 0 8  Code RZ ( Return to Zero ) On utilise deux valeurs pour représenter le 0 et le 1 Front descendant = 1 Tension nulle = 0 Tension Temps 0 1 1 0 0 1 0 9  Code biphasé ( Manchester) On utilise deux valeurs pour représenter le 0 et le 1 Front descendant au milieu = 1 Front montant au milieu = 0 Tension Temps 0 1 1 0 0 1 0 10  Code biphasé ( Manchester) différentiel On utilise deux valeurs pour représenter le 0 et le 1 Front montant ou front descendant au milieu = 1 Front descendant ou montant au début = 0 Ces transitions sont rajoutées systématiquement Tension Temps 0 1 1 0 0 1 0 11 Le zéro c’est la transition au début Exemple : code NRZ , manchester, manchester différentiel 12  Codage nB/mB Les longues suites de zéro ou de 1 peuvent causer des problèmes. Utiliser un codage pour éliminer ces groupes qui pouvant poser des problèmes de transmission. Codage par bloc : coder n bits en m bits Utilisation d’une table de transcodage ( correspondance ) pour coder un groupe de n bits en m bits avec m > n en suite utiliser un codage en bande de base ( par exemple NRZ ou autre ) 13  exemple : Codage 4B/5B Table de transcodage transformant chaque groupe de 4 bits en groupe de 5 bits Suite binaire "1000 0101 111" découpée en groupes de 4 bits 14 Transmission en modulation 15  Transmission en modulation Processus par lequel on encode l’information dans les paramètres du signal Utilisé pour la transmission des données numérique sur une vois analogique On utilise un signal base dite la porteuse dont on modifie les caractéristiques. L'ETCD permettant ce type de transmission est appelé modem. Ligne de transmission analogique ETTD ETCD ETTD 16  Types de Modulation On utilise un signal de base dite la porteuse dont on modifie les caractéristiques. Plusieurs types – Modulation Amplitude ( ASK) : s (t )  A(t ) sin( f.t   ) – Modulation Fréquence (FSK) : s (t )  A sin( f (t ) t   ) – Modulation Phase ( PSK) : s (t )  A sin( f.t   (t )) 17  Modulation en amplitude Variation de l’amplitude ( la force ) de la porteuse L’information sur un bit prend deux valeurs 0 ou 1 Pour chaque valeur on lui associe une tension ( une force ) Par exemple : 1  10 V et 0  5 V 20 Tension 15 10 5 0 -5 Temps -10 -15 -20 18 0 1 1 0 1 0 0 Dans l’exemple précédant on a vu qu’on peut coder un seul bit. C’est possible de coder plusieurs bits dans une seule modulation Exemple 2 : 00  5 V 01  10 V 10  15 V 11  20V 20 Tension 15 10 5 0 Temps -5 -10 -15 -20 19 00 01 10 11  Modulation en fréquence Variation de la vitesse de la porteuse Par exemple on prend deux fréquences : f1 et f2 F1  0 F2  1 Tension c Temps 0 1 20 1  Modulation en phase Variation du décalage de la porteuse Exemple : On considère deux phases ( 0° et 180° ) 1 180° 0 0 ° Tension Temps 0 1 1 0 0 1 21  Modulation mixte C’est possible de varier deux paramètres du signal en même temps – Amplitude et phase ( QAM ) – Amplitude et fréquence – Fréquence et phase L’objectif de la modulation mixte est de pouvoir coder le maximum de bits durant une modulation 22  Modulation amplitude phase Quadrature Amplitude Modulation Variation de la force et le décalage de la porteuse Par exemple : on considère deux amplitudes ( 10 et 20 ) et deux phases ( 0° et 180° ) Phase Amplitude Symbole 0° 10 00 0° 20 01 180° 10 11 180° 20 10 23  Tension 20 15 10 5 0 -5 Temps -10 -15 -20 00 01 11 10 24 Exemple de Modulation amplitude phase 2 phases : 0 et 180 4 amplitudes : 5 , 10 , 15 et 20 Phase Amplitude Symbole 0° 5v 000 0° 10v 001 0° 15v 011 0° 20v 010 180° 5v 110 180° 10v 100 180° 15v 101 180° 20v 111 25 4 amplitudes et 2 phases Tension 20 15 10 5 0 -5 Temps -10 -15 -20 000 001 011 010 110 100 101 111 26  Exemple Représenter l’information suivante , en utilisant une modulation en Amplitude/phase avec 4 amplitudes et 2 phases. 100 000 101 101 Tension 20 15 10 5 0 -5 Temps -10 -15 -20 100 000 101 101 27  Quadrature Amplitude Modulation QAM16 : 16 états (4 bits) QAM 64 : 64 états (6 bits) QAM 128 : 128 états (7 bits) 28  Rapidité de modulation La rapidité de modulation : est le nombre de modulations par seconde. Elle est mesuré en baud. Un baud représente le nombre de bit par modulation. 1 baud = 1 symbole de N bits Exemple : – Avec une modulation sur deux niveaux : 1 baud = 1 bits – Avec une modulation sur 4 niveaux : 1 baud = 2 bits – Avec une modulation sur 8 niveaux : 1 baud = 3 bits 29  Relation entre la rapidité de modulation est le débit binaire Le débit binaire peut être calculer en utilisant la formule suivante : D = n.R tel que n est le nombre de bits par état Exemple : Si le nombre d’états est 8 ( 23 ) et la rapidité de modulation est égale à 1200 bauds alors D = 3. 1200 = 3600 bits /S 30  Exercice 1 On dispose d’une liaison fonctionnant à une vitesse de 200 bauds. Proposez une modulation permettant de transporter en 5 secondes, sur cette liaison, un message de 500 caractères codés chacun sur 8 bits. Expliquez votre choix. 31  Solution – 500 caractères= 500 * 8 = 4000 bits sont transportés en 5 secondes, soit 800 bits par seconde. – 4000 bits sont transportés en 5 secondes  800 bits par seconde. – 200 bauds = 200 symboles/s – Soit 800/200= 4 bits/symbole. Il faut donc utiliser une modulation à 2. 4 = 16 valeurs. – Proposition 1 : modulation mixte phase (huit valeurs) et amplitude (deux valeurs) – Proposition 2 : modulation mixte phase (4 valeurs) et amplitude ( 4 valeurs) 32  Exercice 2 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 Questions : Donner le type de modulation utilisée ainsi que le nombre de bits par modulation ? Donner l’information représentée par le schéma ? Détailler Si la rapidité de modulation est de 7200 bauds, calculer le débit binaire. 33  Solution 1. Donner le type de modulation utilisée. C’est une modulation mixte : amplitude /phase 2. Donner le nombre de bits par modulation. Il y a 4 amplitudes et deux phases  8 états  3 bits par modulation. 34  20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 Phase Amplitude Symbole 0° 5v 000 3. Donner l’information 0° 10v 001 représentée par le schéma. 0° 15v 011 100 000 101 110 0° 20v 010 180° 5v 110 4. Si la rapidité de modulation est de 7200 bauds, calculer 180° 10v 100 le débit binaire. 180° 15v 101 D=n.R 180° 20v 111 35 D=3.7200 =21600 bits/s  Normes CCITT Le CCITT a définit un certain nombre de normes dit Avis Les avis qui concernent les modems analogiques sont notés V.numero ( Avis V21 , Avis V26 ) Le CCITT recommande aussi les débits ainsi que les modulations utilisées. Le CCIT recommande les débits suivants : 600,1200,2400,3600,4800,7200,9600,12000,14400,288 00,57600 bits/s. 36  Quelques types de modem Avis Débits Bits/s Type de modulation Vitesse de modulation V.23 600/1200 Fréquence 600/1200 V.27 4800 Phase 1600 V.29 4800/9600 Phase + amplitude 4800/9600 V.32 4800/9600 Phase+amplitude 2400 V.34 Jusqu’q 28800 Phase + amplitude 3200 37