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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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1. Transmission en bande de base
1.1 Généralités
Le terme « bande de base » signifie que le signal est transmis sur le canal sans l’opération de modulation qui translate (éventuellement en le modifiant) le spectre du signal pour le centrer sur une fréquence porteuse f0 . Autrement dit, la fréquence porteuse d’une transmission en bande de base est la fréquence zéro (f0 = 0). Le schéma synoptique d’un système de transmission en bande de base est illustré à la figure 2.
Le signal à transmettre est une suite d’éléments binaires { βn }. Cette suite abstraite prenant ses valeurs de l’alphabet {0,1} est codée en une suite {an } qui module l’amplitude des impulsions q (t ) à la cadence d’émission des symboles que nous notons 1 /Ts . Lorsque les symboles a n sont binaires, leur cadence d’émission 1 /Ts est égale à la cadence d’émission des bits 1 /Tb (Tb est la durée d’un bit). Par contre, si les symboles an sont quaternaires, leur cadence d’émission est la moitié de la cadence d’émission des bits βn . D’une façon générale, la cadence d’émission des symboles an est donnée par 1 /Ts = (1/Tb) (1/ log2M ) si les symboles prennent leurs valeurs d’un alphabet M-aire.
Bien qu’il existe des systèmes dans lesquels l’information est portée par la forme ou même la position des impulsions associées aux symboles à émettre, nous considérons ici le cas le plus fréquent où les impulsions sont régulièrement espacées dans le temps et l’information est uniquement portée par leur amplitude. Le signal émis s (t ) est alors de la forme :
Le choix de l’impulsion q (t ) définit les caractéristiques spectrales et les performances du système. Nous reviendrons sur ce point ultérieurement. Le canal de transmission est modélisé par un filtre linéaire de réponse impulsionnelle h (t ) suivi d’un...
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