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Modulation numérique

Modulation numérique. Transmission numérique. Avantages techniques Immunité au bruit Optimalisation de la bande passante Facilité de traitement de l’information Optimisation des coûts Séparation d’une application en sous-ensembles Utilisation de composants à grande tolérance.

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Modulation numérique

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Presentation Transcript

  1. Modulation numérique

  2. Transmission numérique • Avantages techniques • Immunité au bruit • Optimalisation de la bande passante • Facilité de traitement de l’information • Optimisation des coûts • Séparation d’une application en sous-ensembles • Utilisation de composants à grande tolérance

  3. Signaux analogiques et numériques • Signal analogique • Analogue à une grandeur physique(pression sonore, tension, intensité lumineuse, …) • Continu dans le temps • Infinité de valeurs • Signal numérique • Représenté par une suite de chiffres • Système binaire: 0 et 1 • Discret dans le temps (échantillonnage) • Valeurs discrètes (quantification)

  4. Fonction d de Dirac • Définition • Propriété Produit de convolution

  5. Signal échantillonné

  6. Spectre du signal échantillonné • Principe • TF du produit de 2 fonctions = Produit de convolution des TF des 2 fonctions • Transformées de Fourier • Du train d’impulsions d’intervalle TE  Train d’impulsions d’intervalle fE = 1/TE • Du signal f(t)  Spectre du signal s(f)

  7. Spectre du signal échantillonné (2)

  8. Théorème de Shannon • Fréquence minimale d’échantillonnage (fréquence de Nyquist) • Repliement spectral (Aliasing)

  9. Sur- et sous-échantillonnage

  10. Quantification • Convertisseur Analogique/Numérique • Nombre de bits: n • Niveaux de sortie: 2N • Sortie • Parallèle • Série • TDA 8792 • 8 bits parallèle • 25 MHz

  11. Erreur de quantification • Différence entre • Signal analogique • Signal numérique • Bruit de quantification • Rapport S/N • dB

  12. Signal numérique • Signal numérique • Spectre

  13. Modulation d’amplitude • Signal modulé • 2 types • k < 1: Amplitude Shift Keying (ASK) • k = 1: On-Off Keying (OOK)

  14. Modulation d’amplitude (2) • Spectre du signal numérique • Dépend de • la probabilité de 0 et de 1 • signal unipolaire ou bipolaire • … • Estimation: fMAX  fB (= 1/TB) • Largeur du signal modulé • 2 fB • Modulation sur plusieurs niveaux • ASK-k

  15. Modulation de fréquence • Frequency Shift Keying (FSK) • Df = Excursion en fréquence • Largeur spectrale • 2 fB + 2 Df • Modulation sur plusieurs niveaux • FSK-k

  16. Signal modulé en fréquence

  17. Démodulation FSK • Démodulation par filtres passe-bande • 1 filtre par fréquence • 1 détecteur d’enveloppe • Démodulation par multiplicateurs

  18. Démodulation FSK (2) • Sortie des multiplicateurs • Filtrage passe-bas • Composante non-nulle si cos = 1 • w = w1 ou • w = w2

  19. Modulation FSK: application • Modem 300 bps • 2 fréquences d’émission • 2 fréquences de réception

  20. Modulation de phase • Phase Shift Keying (PSK) • Modulation à k niveaux: PSK-k • PSK-2 (BPSK) • Changement de phase: p • Multiplication de la porteuse par +1 ou -1

  21. Signal modulé BPSK

  22. Démodulation BPSK • Signal modulé • Multiplication par fréquence w0

  23. Démodulation BPSK (2) • Filtrage passe-bas

  24. Modulation PSK-4 • Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) • Changements de phase: • Ou • Regroupement des bits • 2 bits par symbole • fS = fB/ 2

  25. Diagrammes de constellation • Amplitude et phase • Amplitude: distance • Phase: angle • Représentation graphique de l’alphabet

  26. Differential Phase Shift Keying • Problème de référence de phase

  27. Combinaison de modulations • Combiner • Modulation de phase • Modulation d’amplitude • Exemple: QAM-32 • Symboles: 5 bits • 32 points dansla constellation

  28. Quadrature Amplitude Modulation • Chaque point généré par • Composante A: en phase (notée I) • Composante B:en quadrature (notée Q) • Amplitude

  29. Diagrammes I/Q • Cas particuliers • Modulation d’amplitude • tous les points sur axe I • Modulation de phase pure • tous les points sur un cercle • QAM-4 • = QPSK

  30. Modulateur QAM

  31. Démodulateur QAM

  32. Multiplexage en fréquence • Frequency Division Multiple Access (FDMA) • Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) • Saut de fréquence simultané de l’émetteur et du récepteur

  33. Multiplexage temporel • Time Division Multiple Access • Duplex par multiplexage (TDD)

  34. Multiplexage géographique • Limitation de la portée de transmission • Technologie cellulaire

  35. Multiplexage par codage • Code Division Multiple Access (CDMA)

  36. Multiplexage par codage (2) • Soit • bi(t) les bits à transmettre • ci(t) un code pseudo-aléatoire propre à chaque canal • Signal composite • Réception

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