chap5 modulations

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chap5 modulations

  1. 1. MODULATIONS Page 1 Jamila BAKKOURY
  2. 2. Transmission en bande de base 2 BdB : transmission sans modification préalable du spectre du signal au niveau de l’émetteur. Avantage :  Émetteurs et récepteurs simples Inconvénients :  Sensibilité aux parasites (bruits en 1/f)  Transmission par câble ou fibre optique : coût élevé  Impossibilité de partage direct d’un même canal par plusieurs sources  Impossibilité de transmission en espace libre pour signaux BF
  3. 3. Exemple : son λ Inconvénients de la BdB : fmin fmax fréquence 20 Hz 15000 km 20 kHz 15 km 3 Transmission en bande de base
  4. 4. Modulation On appelle transmission en bande transposée ou modulation une transmission avec modification préalable du spectre du signal à transmettre. La modulation transpose le signal initial en un autre sans en modifier le contenu informatif. La modulation utilise généralement 2 signaux :  le message analogique ou numérique, appelé signal modulant ou message (BF)  un signal porteur (ou porteuse) ou d ’échantillonnage (HF) 4
  5. 5. La modulation peut être :  soit une transposition plus ou moins directe du spectre du message vers les HF (modulation d ’amplitude, de fréquence).  soit une modification radicale du signal utilisant des techniques numériques : échantillonnage (modulation par impulsions et codage MIC).  soit une combinaison de ces deux techniques. 5 Modulation
  6. 6. Fréquence Transposition de fréquence Modulation Signal en bande de base Signal modulé 0 +Fsignal Fporteuse-Fsignal Démodulation Fporteuse+FsignalFporteuse-Fsignal B 2B spectre Modulation Page 6
  7. 7. Bande latérale supérieure (Upper side band) Bande latérale inférieure (lower side band) Modulation Modulation Page 7
  8. 8. Démodulation Modulation Page 8
  9. 9. Avantages de la modulation :  Rayonnement possible dans une antenne  Adaptation du signal modulé aux caractéristiques fréquentielles du canal de transmission  Moindre sensibilité au bruit et parasites externes  Transmission possible à longue distance (ex: satellites)  Transmissions simultanées : possibilité de multiplexage fréquentiel 9 Modulation
  10. 10. Avantages de la modulation :  Homogénéité des équipements (antennes)  Ex : fmin = 495 MHz lmax = 60.6 cm lmin = 59.4 cm fmax = 505 MHz 10 Modulation
  11. 11. Avantages de la modulation :  Transmissions simultanées : possibilité de multiplexage fréquentiel f Amplitude Spectre d’amplitude d’un message en bande de base 11 Modulation
  12. 12. f f f ff1-f1 f2-f2 12 Modulation Multiplexage :
  13. 13. 13 Modulation Multiplexage
  14. 14. 14 Modulation Multiplexage
  15. 15. Inconvénients de la modulation :  Bande de fréquences à l’émission plus importante que celle du message  Systèmes plus complexes : risque d’augmentation de la dégradation du signal due aux équipements 15 Modulation
  16. 16.  Modulations analogiques (analog modulation)  Modulations par saut (shift keying modulation)  Modulations par Impulsions et Codage - MIC (Pulse Code Modulation - PCM) 16 Modulation
  17. 17. Inconvénients de la modulation :  Bande de fréquences à l’émission plus importante que celle du message  Systèmes plus complexes : risque d’augmentation de la dégradation du signal due aux équipements 17 Modulation
  18. 18. Les différents types de modulations  On distingue 2 types de modulation :  Modulation analogique : le signal modulant est continu.  Modulation numérique : le signal modulant est un signal numérique.  Le signal modulant modifie une ou plusieurs caractéristiques physiques de la porteuse :  Amplitude  Fréquence  Phase  Durée ( cas du porteur impulsionnel) Modulation Page 18
  19. 19. Modulations analogiques 19
  20. 20. Modulations par saut 20
  21. 21. Modulations par impulsions 21
  22. 22. Exemples de modulations Classification des modulations PORTEUSE continue (sinusoïdale) impulsions 22
  23. 23. Classification des modulations PORTEUSE MESSAGE continue (sinusoïdale) impulsions analogique (continu) discret (numérique) 23 Exemples de modulations
  24. 24. Classification des modulations PORTEUSE MESSAGE continue (sinusoïdale) impulsions analogique (continu) discret (numérique) AM - FM - PM 24 Exemples de modulations
  25. 25. Classification des modulations PORTEUSE MESSAGE continue (sinusoïdale) impulsions analogique (continu) discret (numérique) ASK FSK PSK 25 Exemples de modulations
  26. 26. Classification des modulations PORTEUSE MESSAGE continue (sinusoïdale) impulsions analogique (continu) discret (numérique) PAM PWM PPM 26 Exemples de modulations
  27. 27. Classification des modulations PORTEUSE MESSAGE continue (sinusoïdale) impulsions analogique (continu) discret (numérique)PCM 27 Exemples de modulations
  28. 28. Quelques critères de choix d’une modulation :  Type  Occupation spectrale  Résistance au bruit (probabilité d’erreur pour une communication numérique)  Complexité / coût Modulation Page 28
  29. 29. ( ) ( ) 1ou0B,tsinBtS p =×= ω Amplitude Shift Key (OOK) : ( ) ( )( ) 1,sin0 ±=×+×= BtBAtS mp ωω Frequency Shift Key : Phase Shift Key : ( ) ( ) 1ou0B,BtsinAtS p0 =×+×= πω 10 1 0 1 1 ASK FSK PSK porteuseporteuse modulantmodulant État binaire Amplitude Signal modulé A1A0 A1 A0 A1 A1 Fréquence Signal modulé F1F0 F1 F0 F1 F1 Phase Signal modulé φ 1φ0 φ 1 φ 0 φ 1 φ 1 Modulation numériques Page 29
  30. 30. Exemple : modulation BPSK 10 1 0 1 1 porteuse modulant BPSK 0 0π π π π Modulation numériques Page 30
  31. 31.  La limitation des bandes passantes des canaux entraîne la limitation du débit binaire.  Pour augmenter le débit sans augmenter la bande passante : transmettre des symboles formés de plusieurs bits.  Modulation numériques à base de M symboles complexes formés de  N bits, où Modulations numériques M-aire N M 2= Modulation numériques Page 31
  32. 32. Modulateur I/Q Soit un signal modulé avec une amplitude A et une phase φ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )       =+= += += += I Q QI QI cQcI c A A etAAA QAIAts tfAtfAts tfAts arctan 2sin2cos 2cos 22 ϕ ππ ϕπ le signal modulé va « transporter » 2 bits simultanément : chacune des porteuses I et Q est modulée par un bit. Signal modulé Amplitude A Porteuse I Porteuse Q Phase φ AI AQ Modulation Page 32
  33. 33. Modulateur I/Q Modulations numériques QPSK Oscillateur local 0° 90 0° 90° Porteuse I Q DEMUX Signal binaire [ ]1,1,1,1,1,1 +−−++− [ ]1,1,1 −+− [ ]1,1,1 +−+ ( )tfC π2cos ( )tfC π2cos± Signal QPSK ( )       + +× 4 12 2cos2 π π i tfC ( )tfC π2sin ( )tfC π2sin± + _ Page 33
  34. 34. 1001 11 Porteuse I Signal I modulé Porteuse Q Symbole Signal Q modulé +1 -1 +1 -1 +1 +1 Signal I+Q modulé Modulations numériques QPSK Page 34 déphasage
  35. 35. Modulation Quadrature Phase Shift Key (QPSK ou 4-PSK)  Principe très répandu en télécommunication (GSM, Bluetooth)  2 bits sont transmis par symbole, transmis durant 2 durées binaires : 2×Tb  4 symboles possibles, caractérisés par des décalages de phase différents : • ‘11’  π/4 • ‘01’  3π/4 • ‘00’  5π/4 • ‘10’  7π/4 I Q 1101 00 10 Modulations numériques QPSK Page 35
  36. 36. De manière générale, une modulation de phase M-aire peut s’écrire : ( ) ( ) [ ]1;0 2 ,2cos −∈=+= Miet M i tfAts iicPi π θθπ  Modulation QPSK : M = 4 et [ ]3;0 2 ∈ × = iet i i π θ  Pour n’avoir que 2 niveaux d’amplitude possible, on prend : [ ]3;0 42 ∈+ × = iet i i ππ θ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) QI i Q i Its i tfA i tfAts i tfA i tfAts i cPcPi cPcPi 2 2 2 2 4 12 sin 4 12 cos 4 12 sin2sin 4 12 cos2cos 4 12 2cos 42 2cos ±−±=      + −      + =       + −      + =       + +=      ++= ππ π π π π π π ππ π Modulations numériques M-aire Page 36
  37. 37. Exemple : modulation 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) constellation des symboles Modulations numériques M-aire Page 37
  38. 38. Effet sur le BER (TEB) Modulations numériques M-aire Page 38

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