cours: Telecom1

1. MODULATIONS
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Jamila BAKKOURY

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. 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. 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. 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. Fréquence
Transposition de fréquence
Modulation
Signal en bande de base
Signal modulé
0 +Fsignal Fporteuse-Fsignal
Démodulation
Fporteuse+FsignalFporteuse-Fsignal
B 2B
spectre
Modulation
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7. Bande latérale supérieure
(Upper side band)
Bande latérale
inférieure (lower side
band)
Modulation
Modulation
Page 7

8. Démodulation
Modulation
Page 8

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. 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. 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. f
f
f
ff1-f1 f2-f2
12
Modulation
Multiplexage :

13. 13
Modulation
Multiplexage

14. 14
Modulation
Multiplexage

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.  Modulations analogiques (analog modulation)
 Modulations par saut (shift keying modulation)
 Modulations par Impulsions et Codage - MIC
(Pulse Code Modulation - PCM)
16
Modulation

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. 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
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19. Modulations analogiques 19

20. Modulations par saut
20

21. Modulations par impulsions
21

22. Exemples de modulations
Classification des modulations
PORTEUSE
continue
(sinusoïdale)
impulsions
22

23. Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue
(sinusoïdale)
impulsions
analogique
(continu)
discret
(numérique)
23
Exemples de modulations

24. Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue
(sinusoïdale)
impulsions
analogique
(continu)
discret
(numérique)
AM - FM - PM
24
Exemples de modulations

25. Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue
(sinusoïdale)
impulsions
analogique
(continu)
discret
(numérique)
ASK
FSK
PSK
25
Exemples de modulations

26. Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue
(sinusoïdale)
impulsions
analogique
(continu)
discret
(numérique)
PAM
PWM
PPM
26
Exemples de modulations

27. Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue
(sinusoïdale)
impulsions
analogique
(continu)
discret
(numérique)PCM
27
Exemples de modulations

28. Quelques critères de choix d’une modulation :
 Type
 Occupation spectrale
 Résistance au bruit (probabilité d’erreur pour une communication
numérique)
 Complexité / coût
Modulation
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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
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30. Exemple : modulation BPSK
10 1 0 1 1
porteuse
modulant
BPSK
0 0π π π π
Modulation numériques
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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
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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
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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±
+
_
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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
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déphasage

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
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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. Exemple :
modulation 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
constellation des symboles
Modulations numériques M-aire
Page 37

38. Effet sur le BER (TEB)
Modulations numériques M-aire
Page 38