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Auteur(s)
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Hikmet SARI : Chef de Département d’Études à la Société Anonyme de Télécommunications (SAT) - Professeur Associé à Télécom Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les systèmes de transmission numérique véhiculent de l’information entre une source et un destinataire en utilisant un support physique comme le câble, la fibre optique ou, encore, la propagation sur un canal radioélectrique. Les signaux transportés peuvent être soit directement d’origine numérique comme dans les réseaux de données, soit d’origine analogique (parole, image...) mais convertis sous une forme numérique. La tâche du système de transmission est d’acheminer le signal de la source vers le destinataire avec le plus de fiabilité possible.
Le schéma synoptique d’un système de transmission numérique est donné à la figure 1 où l’on se limite aux fonctions de base. La source émet un message numérique sous la forme d’une suite d’éléments binaires. Le codeur englobe en général deux fonctions fondamentalement différentes. La première, appelée codage en ligne, associe un support physique adéquat aux éléments abstraits émis par la source. La seconde, appelée codage correcteur d’erreurs, consiste à introduire de la redondance dans le signal émis en vue de le protéger contre le bruit et les perturbateurs présents sur le canal de transmission. La modulation a pour rôle d’adapter le spectre du signal au canal (milieu physique) sur lequel il sera émis. Enfin, du côté récepteur, les fonctions de démodulation et de décodage sont les inverses respectifs des fonctions de modulation et de codage situées du côté émetteur.
La qualité d’un système de transmission est évaluée, en général, en calculant la probabilité d’erreur par bit (élément binaire) transmis. Celle-ci est fonction de la technique de transmission utilisée, mais aussi du canal sur lequel le signal est transmis. Une autre caractéristique essentielle est l’occupation spectrale du signal émis. Pour utiliser efficacement le spectre disponible sur le canal de transmission, on est contraint d’utiliser de plus en plus des modulations à grande efficacité spectrale. Le troisième aspect important d’un système de transmission est la complexité du récepteur dont la fonction est de restituer le signal émis. Ainsi, les performances (probabilité d’erreur par bit), l’occupation spectrale et la complexité du récepteur constituent les trois caractéristiques principales permettant de comparer entre elles les différentes techniques de transmission.
Cet article présente les techniques de transmission numérique avec une attention particulière sur les fonctions de base. Il est organisé en six paragraphes. Le premier est consacré à la transmission en bande de base et à la modélisation du canal ; le second décrit les techniques de modulation, leurs performances et leurs efficacités spectrales ; le troisième présente le codage correcteur d’erreur dont l’objectif est d’améliorer les performances dans un milieu bruité ; le quatrième présente les techniques d’égalisation adaptative que l’on utilise pour compenser les distorsions subies par le signal lors de la transmission ; le cinquième est consacré à la présentation des techniques de synchronisation de rythme (horloge) et de porteuse nécessaires pour démoduler le signal et l’échantillonner pour en extraire l’information émise. Enfin, le dernier paragraphe présente les principaux domaines d’application et les techniques utilisées.
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1978 par René SALVADOR
- Version archivée 2 de juin 1986 par René SALVADOR
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5. Synchronisation
L’une des fonctions essentielles du récepteur dans les systèmes de transmission numérique est de synchroniser un oscillateur local avec la porteuse utilisée à l’émission, pour démoduler le signal reçu. Une autre fonction de base est de synchroniser une horloge locale avec l’horloge émission pour échantillonner le signal démodulé et restituer les données émises. La synchronisation de la porteuse et de l’horloge est indispensable aussi bien au niveau fréquence qu’au niveau phase. Comme nous l’avons vu précédemment, une transmission sans IES ne nécessite pas seulement que le filtrage soit de Nyquist, mais aussi que l’échantillonnage soit fait avec la bonne phase, ce qui explique l’importance de la phase de l’horloge récupérée. Quant à la porteuse, une mauvaise phase au niveau de la démodulation réduit la puissance du signal utile et crée une interférence entre les composantes I et Q du signal démodulé.
En principe, il est possible d’alléger le problème de synchronisation en émettant une onde pilote (résidu de porteuse et/ou d’horloge) avec le signal utile émis. Cette technique implique toutefois un certain gaspillage d’énergie et on préfère en pratique extraire la porteuse et l’horloge à partir du signal reçu dont le spectre ne contient aucune raie discrète à la fréquence recherchée. Cela se fait à l’aide de certaines techniques que nous allons décrire dans le présent paragraphe.
Pour commencer, nous allons d’abord traiter la synchronisation (ou la récupération) de la porteuse en supposant, le cas échéant, que l’horloge symbole est déjà disponible. La modulation sera supposée linéaire et nous nous intéresserons plus particulièrement aux signaux MDP et MAQ qui sont à la base des systèmes à grande efficacité spectrale. Ensuite, nous traiterons la synchronisation de l’horloge en supposant que le signal reçu a déjà été démodulé ou que la transmission est en bande de base, ce qui revient au même.
Le traitement du signal dans le récepteur qui permet d’extraire une information de phase porteuse et/ou rythme constitue, en fait, la partie dite comparateur de phase d’une boucle à verrouillage de phase (PLL phase-lock loop ) qui sert à synchroniser une source locale avec le signal d’entrée. Dans la dernière partie, nous présenterons brièvement le principe de fonctionnement...
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