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MODULATIONS
Page 1
Jamila BAKKOURY
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
Exemple :son
Inconvénients de la BdB :
fminfmax
fréquence 20 Hz
15000 km
20 kHz
15 km
3
Transmission en bande de base
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
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
Fréquence
Transposition de fréquence
Modulation
Signal en bande de baseSignal modulé
0 +Fsignal Fporteuse-Fsignal
Démodulation
Fporteuse+FsignalFporteuse-Fsignal
B 2B
spectre
Modulation
Page 6
Bande latérale supérieure (Upper side band)
Bande latérale inférieure (lower side
band)
Modulation
Modulation
Page 7
Démodulation
Modulation
Page 8
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
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
Avantages de la modulation :
Transmissions simultanées : possibilité de multiplexage fréquentiel
f
Amplitude
Spectre d’amplitude d’un message en bande de base
11
Modulation
f
f
f
ff1-f1 f2-f2 12
Modulation
Multiplexage :
13
ModulationMultiplexage
14
ModulationMultiplexage
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
Modulations analogiques (analog modulation)
Modulations par saut (shift keying modulation)
Modulations par Impulsions et Codage - MIC (Pulse Code Modulation - PCM)
16
Modulation
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
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
Modulations analogiques 19
Modulations par saut
20
Modulations par impulsions
21
Exemples de modulationsClassification des modulations
PORTEUSE
continue(sinusoïdale)
impulsions
22
Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
23
Exemples de modulations
Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
AM - FM - PM
24
Exemples de modulations
Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
ASKFSK
PSK
25
Exemples de modulations
Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
PAMPWM
PPM
26
Exemples de modulations
Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)PCM
27
Exemples de modulations
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
1ou0B,tsinBtS p
Amplitude Shift Key (OOK) :
1,sin0 BtBAtS mp Frequency Shift Key :
Phase Shift Key : 1ou0B,BtsinAtS p0
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
Exemple : modulation BPSK
10 1 0 1 1
porteuse
modulant
BPSK0 0π π π π
Modulation numériques
Page 30
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
NM 2
Modulation numériques
Page 31
Modulateur I/Q
Soit un signal modulé avec une amplitude A et une phase φ
I
QQI
QI
cQcI
c
AA
etAAA
QAIAts
tfAtfAtstfAts
arctan
2sin2cos2cos
22
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
Modulateur I/Q
Modulations numériques QPSK
Oscillateur local0°
90
0°90°
Porteuse
I
QDEMUXSignal binaire
1,1,1,1,1,1
1,1,1
1,1,1
tfC2cos
tfC2cos
Signal QPSK
4122cos2
itfC tfC2sin
tfC2sin
+
_
Page 33
1001 11
Porteuse I
Signal I modulé
Porteuse Q
Symbole
Signal Q modulé
2
+1
-1 +1
-1
+1
+1
Signal I+Q modulé43
47
4
Modulations numériques QPSK
Page 34
déphasage
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
Q1101
00 10
Modulations numériques QPSK
Page 35
De manière générale, une modulation de phase M-aire peut s’écrire :
1;02,2cos MietMitfAts iicPi
Modulation QPSK : M = 4 et 3;02
ietii
Pour n’avoir que 2 niveaux d’amplitude possible, on prend :
3;042
ietii
QIiQiIts
itfAitfAts
itfAitfAts
i
cPcPi
cPcPi
22
22
412sin
412cos
412sin2sin
412cos2cos
4122cos
422cos
Modulations numériques M-aire
Page 36
Exemple : modulation 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
constellation des symboles
Modulations numériques M-aire
Page 37
Effet sur le BER (TEB)
Modulations numériques M-aire
Page 38