t l communications num riques n.
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Télécommunications numériques. Module T2. IUT Valence Université Pierre Mendès-France. Sommaire. Plan de cours Chapitre I : Codage des signaux en bande de base Chapitre II : Détection et c orrection d’erreurs Chapitre III : Codage numérique de l’information PAM, PWM, PPM

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
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t l communications num riques

Télécommunications numériques

Module T2

IUT Valence

Université Pierre Mendès-France

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valelnce.fr

sommaire
Sommaire
  • Plan de cours

Chapitre I : Codage des signaux en bande de base

Chapitre II : Détection et correction d’erreurs

Chapitre III : Codage numérique de l’information

      • PAM, PWM, PPM

Chapitre IV : Transmission numérique de la voix

- PCM

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

bibliographie
Bibliographie
  • FRAISSE PROTIERE MARTY-DESSUS
    • Télécommunication 1 : Transmission de l’information Editeur : Ellipses
  • FONTOLLIET : Systèmes de télécommunications Editeur : Presse Polytechniques

Collection : Traité d’électricité Volume XVIII et Universitaires Romandes

  • J.HERVE : Electronique pour les transmissions numériques Editeur Ellipses
  • D.VENTRE : Communications Analogiques Editeur Ellipses
  • P.LECOY Technologie de Télecoms Editeur Hermés
  • H.P HSU : Communications analogiques et numériques Editeur Mc GRAW HILL
  • M.STEIN : Les modems pour la transmissions de données Editeur Hermés
  • M. MAIMAN, INTEREDITION Télécommunication et réseaux Editeur Dunod
    • Auto-formation ouvrage d’exercices corrigés.
  • A. GLAVIEUX / M. JOINDOT Communication Numérique Editeur Masson
  • D. GENON-CATALOT Document de cours TélécommunicationsIUT de Valence
  • A. ROUSSEL Document de cours TélécommunicationsIUT d’Annecy

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

autres r f rences
Autres références
  • Sites WEB
    • Cours CNRS Transmission des données

http://www.urec.fr

    • Cours polytechnique Lausanne
    • Premier pas en communications numériques C.Basile & A. Duverdier http://www.rocq-inria.fr/scilab

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage des signaux en bande de base
Chapitre 1Codage des signaux en bande de base

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

techniques de transmission

Isolation galvanique

Support de transmission

Filtre passe bas

Ordinateur

Ordinateur

50V

50V

Isolation galvanique

220V

110V

Techniques de transmission
  • Problématique
  • Les terres des deux ordinateurs sont différentes. Il peut exister une différence de potentiel importante entre ces deux références. Ce phénomène explique l’existence de la terre de signalisation (référence du signal transmis) et de la terre de protection (connexion de toutes les parties métalliques du système à la terre de protection locale de l’utilisateur). Ces deux terres ne doivent jamais être connectées.
  • Une liaison doit assurer l’isolement galvanique des machines connectées (transformateur d’isolement)
  • Les transformateurs sont perturbés par la composante continue des signaux. (dissipation de puissance importante).

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

adaptation la ligne de transport
Adaptation à la ligne de transport
  • L’adaptation
    • La ligne de transmission se présente comme
      • un filtre passe bas
      • ou passe bande.
    • Le récepteur doit synchroniser son horloge sur celle de l’émetteur.
    • Tous ces éléments imposent une modification du signal pour l’adapter aux contraintes du système de transmission.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

transmission en bande de base
Transmission en bande de base
  • Définitions :
    • La transmission est dite en bande de base si elle ne subit aucune transposition de fréquence par modulation.
    • Les fréquences initiales du signal émis sont donc préservées. La transmission en bande de base ne peut donc par essence être utilisée que sur support filaire.
    • Les signaux bande de base sont sujets à une atténuation dont l’importance dépend du support employé et doivent donc être régénérés périodiquement sur une longue distance.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage en bande de base
Codage en bande de base
  • Problèmes posés :
    • Le signal binaire n’est généralement pas transmis directement sur la ligne et différents codages numériques sont utilisés pour diverses raisons 
    • La récupération de l’horloge nécessaire en transmission synchrone est facilitée par des séquences qui présentent des changements d’états fréquents et évitent ainsi les longues suites de 1 ou de 0.
    • Le spectre d’un signal binaire est concentré sur les fréquences basses qui sont les plus affaiblies sur la ligne.
    • Les perturbations subies par un signal sont proportionnelles à la largeur de sa bande de fréquence.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage nrz

1

0

0

0

1

1

1

Volts

V0

Code Unipolaire NRZ

*

0

5Tb

6Tb

7Tb

Tb

2Tb

3Tb

4Tb

Volts

V0

Code (bi)polaire NRZ

*

0

-V0

5Tb

6Tb

7Tb

Tb

2Tb

3Tb

4Tb

Codage NRZ
  • Codage NRZ : « Non-Retour à Zéro » :

Principe : Le niveau est constant sur un intervalle (il n’y a pas de transition de retour à zéro).

  • Variante NRZ-L (« Level ») On utilise deux niveaux pour coder le 0 et le 1

Exemple : codage V24

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage rz

1

0

0

0

1

1

1

Volts

V0

Code Unipolaire NRZ

*

0

5Tb

6Tb

7Tb

2Tb

3Tb

4Tb

Tb

V0

Code RZ

0

5Tb

6Tb

7Tb

2Tb

3Tb

4Tb

Tb

Codage RZ
  • Codage RZ : Return to Zero 

Principe : Transition au milieu de chaque temps bit à 1.

Volts

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage nrzi
Codage NRZI
  • Codage NRZI : (Non Return to Zero Inverted)

Principe : on produit une transition du signal pour chaque 1, pas de transition pour les 0.

  • Utilisation : Fast Ethernet (100BaseFX), FDDI
  • Codage NRZI, de longues séries de 0 provoque un signal sans transition sur une longue période.
  • Le débit binaire est le double de la fréquence maximale du signal : on transmet 2 bits pour 1 Hertz.
  • Ce code symétrise par rapport au zéro.
  • Il n’y a pas de transition sur une suite continue de zéro (et de 1 pour la variante NRZ-L).

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage bipolaire ami
Codage bipolaire (AMI)
  • Codage bipolaire (AMI) : (Alternate Mark Inversion):

Principe : Les 0 sont représentés par des potentiels nuls,

les « 1 » en alternance par +V et –V.

  • Utilisation : Lignes DS1/T1
  • Ce code symétrise les transitions des 1 par rapport au zéro.
  • Il peut y avoir de longues séquences sans transition comme une suite continue de zéro et donc perte de synchronisation.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage manchester

ClK

Volts

1

1

0

1

1

0

1

0

Tb

2Tb

3Tb

4Tb

5Tb

6Tb

7Tb

8Tb

Codage Manchester
  • Code Manchester :

Principe : Il y a une transition au milieu de chaque temps bit :

        • Transition croissante pour un 1,
        • Décroissante pour un 0 (version lue sur paire 10BT).
  • L’information est contenue dans le sens de la transition. Cette technique demande une largeur de bande importante
  • Problème :
  • Dans le cas d’une inversion de la paire entre émetteur et récepteur l’information sera incorrecte.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage manchester diff rentiel
Codage Manchester différentiel
  • Codage Manchester différentiel

Principe : Il y a une transition au milieu de chaque temps bit.

Chaque transition est codée par rapport à la précédente.

        • Une transition de même sens à la précédente pour un 0
        • Une transition de sens inverse à la précédente pour un 1.
  • Le codage nécessite une fréquence égale à celle du débit utile (idem Manchester).
  • Ce sont les transitions du signal et non pas ses états qui représentent les bits transmis, il est donc insensible aux inversions de fils dans le câblage.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage miller

ClK

Volts

1

1

0

1

1

0

1

0

Tb

5Tb

6Tb

7Tb

8Tb

2Tb

3Tb

4Tb

Codage Miller
  • Codage Miller :

Principes : comme le Manchester simple, mais en supprimant une transition sur deux, que celle ci soit significative ou non et en conservant une transition au milieu de chaque temps bit pour la valeur 1.

  • Nécessite une largeur de bande passante réduite mais c’est un type de codage peu utilisé (uniquement en RFiD) du à la complexité du récepteur.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage multi level mlt3
Codage Multi Level MLT3
  • Codage Multi Level MLT3

Principe : Dans ce codage, seuls les 1 font changer le signal d’état et sont codés successivement sur trois états : +V, 0 et –V.

Les 0 sont codés en conservant la valeur précédemment transmise.

  • Utilisation : Fast Ethernet (100BaseTX, 100BaseT4), ATM,
  • Le principal avantage du codage MLT3 est de diminuer fortement la fréquence nécessaire pour un débit donné grâce à l’utilisation de 3 états. (BP nécessaire /4)
  • Les longues séquences de 0 peuvent entraîner une perte ou un déphasage de l’horloge du récepteur.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage high density bipolar n
Codage High Density Bipolar N
  • Codage High DensityBipolar N

Principe : Pour éviter la perte de synchronisation avec de longues suites de ‘0’ le codage insère des bits à ‘1’pour que la synchronisation de la transmission soit possible.

Pour les reconnaître à la réception, le codage insère un bit qui viole la loi de codage.

  • Exemple : Code HDBn pour n=3 zéro maximum consécutif
  • Si 4 bits consécutifs sont à zéro on les remplace

selon une règle qui dépend de la dernière excursion

et également du nombre d’excursions.

  • Utilisation : RNIS/ISDN
  • (Transfix Européen)

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

Volts

V0

Code HDBn= 3

*

0

-V0

Viol de cycle

Bourrage

Viol de cycle

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

spectre hdb3 nrz

HDB3

Amplitude

Spectre des 2 codes

NRZ

Fréquence

Spectre HDB3/NRZ
  • Comparaison HDB3/NRZ
  • Le spectre HDB3 fait disparaître la composante continue et diminue la bande passante nécessaire pour une transmission de données numériques

Chap. I

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Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

table de transcodage
Table de transcodage
  • Table de transcodage

Principe : Il s’agit d’un codage par bloc. On utilise une table de transcodage pour coder un groupe de n bits en m bits, avec m < n.

Ce codage ne définit pas la mise en ligne des bits. On utilise généralement pour cela un codage de type NRZI ou MLT3.

La donnée est découpée en groupes de 4 bits. La table de transcodage permet de transformer chaque groupe de 4 bits en groupe de 5 bits à transmettre qui ne comporte pas plus de deux ’0’ consécutifs,

On choisit des configurations binaires telles qu’il existe toujours au moins une transition par groupe de trois bits transmis. Les autres combinaisons sont utilisées pour le transport de la signalisation (délimiteur de trame, acquittement de fin de trame …)

On peut ainsi choisir des configurations qui présentent toujours un nombre suffisant de transition.

Les caractères spéciaux, hors données utiles, peuvent trouver leur place dans la table de transcodage sans nécessiter un état spécial du signal comme dans les codages Manchester.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage 4b 5b ou 8b 10b

8b/10b

Codage

MLT3

Décodage

MLT3

10b/8b

100Mbits /NRZ

100Mbits /NRZ

D = 125 Mbits

BP= D/4= 31,35Mbs

D = 125 Mbits

Codage 4b/ 5b ou 8b/10b
  • Le codage 4B/5B
    • Augmente la fréquence du signal (par exemple 125Mbs pour 100Mbs).
    • Associé à un codage de type NRZI, on obtient dans le cas du Fast Ethernet (100BaseFX) une fréquence de 62.5Mbs.
    • Avec un codage MLT3, la fréquence du signal à véhiculé descend à 31.25Mbs pour le Fast Ethernet 100BaseTX.
  • Utilisation : 4b/5b  Fast Ethernet ; 8b/10b  Gigabit Ethernet

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage multi symbole

Valence = 2

1

1

1

1

0

0

0

0

3U

2U

U

0

Valence = 4

01 00 11 10

Codage multi symbole
  • Codage multi symbole

Principes : Durant un temps bit le signal peut prendre plus de deux valeurs différentes (Valence = nombre d’états possibles).

    • Exemple d’un codage en Amplitude de valence 4 (PAM 4 2B1Q )
  • Les données sont donc transmises à deux fois la fréquence du signal.

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage 2b 1q
Codage 2B/1Q
  •  Codage 2B/1Q

Principe: Le code 2B1Q fait correspondre à un groupe de deux éléments un créneau de tension dit symbole quaternaire pouvant endosser quatre valeurs différentes suivant la table ci-contre:

  • Utilisation : RNIS/ISDN, HDSL

Chap. I

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

d tection et correction d erreurs
Chapitre 2Détection et correction d’erreurs

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

limitations de la bande de base

Volts

Train de bits émis

Trainée

Temps

Limitations de la bande de base
  • Effet de traine

La traînée va limiter la rapidité de modulation donc le débit.

  • Le critère de Nyquist définit la relation existant entre la rapidité de modulation R et la bande passante du support de transmission.

R  2.BP R max (nombre de transition maximum) exprimé en bauds.

Pour augmenter le débit avec une rapidité de modulation donnée, on utilise un codage multi symboles.

  • Débit max= C = R max.Q = R max.log2(1/p) = 2.BP.log2(V)
  • V est la valence du signal (n=1/p) , Q est la quantité d’information par symbole
  • p est la probabilité d’apparition du symbole

Chap. II

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

capacit du canal de transmission
Capacité du canal de transmission
  • Capacité du canal

Le bruit limite le nombre d’états utilisable pour un support de transmission donné.

  • La relation de Shannon permet de définir le nombre d’état discernable en fonction du rapport signal sur bruit (S/N).
    • P(S) et P(N) représentent respectivement les puissances du signal et du bruit.
    • Pour le calcul de V, S/N doit être exprimé en linéaire (10S/N(dB)/10).
  • La capacité maximum ( C ) de transmission d’un canal est donc donnée par :

Chap. II

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

interf rence inter symbole

Égalisation

Filtrage

Critères de

décision

Signal

régénéré

Signal

déformé

Récupération

de l’horloge

Interférence inter-symbole
  • Notions d’interférences

Principes : Le signal numérique transmis subit des distorsions (phase, bande passante) lors de son passage dans le support de transmission.

  • La réponse à une impulsion ( par exemple un bit ) transmis dans ce canal peut interférence avec les bits précédents ou suivants (différence entre 00001111 et 01010101)
  • L’ interférence intersymbole est le passage du signal de la réponse impulsionnelle d’un bit dans le temps du bit voisin
  • Il est indispensable de régénérer le signal reçu sinon les bits transmis risquent d’interférer les uns avec les autres et de d’augmenter les erreurs d’interprétation des symboles et donc le taux d’erreurs binaire.

Chap. II

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

diagramme de l oeil

S

i

g

n

a

l

E

m

i

s

0

1

0

1

1

0

S

i

g

n

a

l

r

e

ç

u

Diagramme de l’oeil
  • Représentation temporelle
  • Représentation sur une seule période du signal numérique 1/Fr la superposition de tous les bits transmis.
  • Permettant de choisir :
    • l’instant de décision
    • le seuil de décision

Diagramme de l’œil

Chap. II

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

d tection d erreurs

Chap II

Détection d’erreurs
  • Le Taux d’Erreur Binaire ( TEB ou BER pour Bit Error Rate)

Définition : le TEB est le rapport entre le nombre d’informations erronées et le nombre d’informations transmises.

Exemples de TEB

RTC : 10-4 ; TRANSPAC : 10-8 ; Réseaux Locaux Entreprise : 10-12

Différentes techniques peuvent être utilisées pour détecter les erreurs.

  • Détection par écho (terminal asynchrone, Minitel, Telnet .. c’est l’utilisateur qui vérifie l’information)
  • Détection par répétition
  • Détection par code d’erreur (transmission de donnée classique)

Si pe est la probabilité pour qu’un bit soit erroné, la probabilité P pour qu’un bloc de N bits soit reçu correctement est :

Chap. II

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

d tection par code d erreur
Détection par code d’erreur
  • Codes détecteurs d’erreurs

Principe : L’émetteur ajoute une information complémentaire lors de la transmission. Pourn bits à transmettre il ajoute au moment du transfert m bits

Il existe deux techniques :

  • Le code ajouté est calculé
    • Le bit de parité (ou d’imparité)
    • VRC: Vertical Redundancy Check
    • LRC: Longitudinal Redundancy Check
    • La clé calculée (CRC : Cyclic Redundancy Check ou FCS, Frame Check Sequence)
  • Un code dit auto-correcteur.
  • L’ensemble des données transmises va permettre de calculer le taux de transfert des informations :

Chap. II

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code de bit de parit

Chap II

Code de bit de parité
  • Bit de Parité

Principe : On introduit un bit supplémentaire tel que la somme des bits transmis sera :

  • Paire (transmission paire)
  • Impaire (transmission impaire)
  • La technique du VRC consiste à transmettre en lieu et place du 9ème bit non utilisé du code ASCII le bit de parité ou d’imparité.

VRC{

Chap. II

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d tection lrc vrc

Chap II

1er caractères

dernier caractère

Caractère 1

B0, …, B7

Caractère 2

B0, …, B7

Caractère n

B0, …, B7

LRC

B0, …, B7

VRC1

VRC2

VRCn

VRCLRC

Détection LRC /VRC
  • LRC / VRC

Principe : transmettre en fin de transmission d’un bloc de caractères un caractère codé sur 9 bits représentant la parité, ou l’imparité de tous les bits de même rang (y compris celui de VRC).

Chap. II

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

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principe de d tection par cl calcul e

RECEPTEUR

EMETTEUR

Donnée

Donnée

t

Début transmission

CRC

Bits de données

CRC contrôleur

Signalisation

D’erreur

CRC générateur

Principe de détection par clé calculée

Le bloc de N bits de données est considéré comme un polynôme de degré N-1.

Il est divisé par un polynôme dit générateur.

Le reste constitue la clé de contrôle (CRC). Elle est transmise avec le bloc de donnée.

Chap. II

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calcul du crc 1
Calcul du CRC (1)
  • Exemple

Soit le message 110111 à protéger par le polynôme générateur x2+x+1

Au message on associe le polynôme : 1 1 0 1 1 1

1.x5 + 1.x4 + 0.x3 + 1.x2 + 1.x1 + 1.1(x0)

  • Etape 1 : Décalage

Le CRC devant être transmis en fin de message, on fait un décalage à gauche d’autant de bit que le degré maximum du polynôme générateur.

On trouve donc : 1 1 0 1 1 1 0 0

1.x7 + 1.x6 + 0.x5 + 1.x4 + 1.x3 + 1.x2 + 0.x1 + 0.1

Chap. II

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calcul du crc 2
Calcul du CRC (2)
  • Etape 2 : Calcul de la division polynomiale

A l’émission A la réception

x7 + x6 + 0 + x4 + x3 + x2 + 0 + 0 x2+x+1 x7 + x6 + 0 + x4 + x3 + x2 + x + 1 x2+x+1

- ( x7 + x6 + x5 ) x5+x3+1 - ( x7 + x6 + x5 ) x5+x3+1

0 0 x5 + x4 + x3 0 0 x5 + x4 + x3

- ( x5 + x4 + x3 ) - ( x5 + x4 + x3 )

0 + 0 + 0 + x2 + 0 + 0 0 + 0 + 0 + x2 + x + 1

- ( x2 + x + 1 ) - ( x2 + x + 1 )

0 + x + 1 0 + 0 + 0

  • Etape 3 : Ajout du CRC

Le reste de la division polynomiale est de degré égal au degré maximum – 1 du polynôme générateur.

Ici il est donc de deux bits. Reste = 1.x + 1.1 CRC = 11. Le mot transmis sera donc 110111 11.

A la réception on effectue de nouveau la division polynomiale avec le même polynôme générateur.

Si la transmission est correcte alors le reste sera nul.

Chap. II

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polyn mes g n rateurs standards
Polynômes générateurs standards

L’avis 41 du CCITT (UIT) définit comme polynôme générateur le polynôme suivant :

x16 + x12 + x5 + 1

Ce polynôme permet de détecter :

  • Toutes erreurs sur une séquence d’une longueur supérieure à 16 bits.
  • Toutes erreurs sur une séquence d’une longueur sur n bits ou n est impair.
  • 99.99% des erreurs sur une séquence d’une longueur sur n bits ou n est pair.

Il est utilisé dans les protocoles HDLC, X25.

Pour les réseaux par Ethernet et la boucle IBM FDDI

Le CRC-IEEE 802 définit comme polynôme générateur le polynôme suivant :

x32 + x26 + x23 + x22 + x16 x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1

Un CRC de m bits détecte toutes les rafales d’erreurs de longueur  m.

Chap. II

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codes auto correcteurs
Codes auto-correcteurs
  • Principe

A la combinaison binaire de n bits on fait correspondre une séquence binaire de N bits appelés mot code.

Deux mots successifs du code diffèrent de  bits.

 est appelé distance de Hamming.

  • Ce code permet de détecter toutes les erreurs portant sur (-1) bits.
  • Ce code permet de corriger toutes les erreurs portant sur (-1)/2 bits.
  • Exemple

Un contrôle de parité donne une distance de Hamming de 2.

Il ne permet donc pas la correction des erreurs et détectera une seule erreur dans le caractère.

  • Caractère A : 01000001
  • Caractère B : 01000010
  • Caractère C : 11000011

Entre A et C la distance de Hamming est 2.

Chap. II

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

distance de hamming

bruit

Mot reçu

Mot émis

10011

11011

=1

=4

10011

10100

=2

=3

=3

01110

01001

Distance de Hamming
  • Notion de distance

Lorsque l’information reçue n’est pas un mot de code, la machine prendra le mot de code qui se trouve à la distance de Hamming la plus petite.

Dans l’exemple ci-contre 10011.

  • Inconvénient :

Pour transmettre deux bits on doit en transmettre cinq.

Ces codes sont peu utilisés sauf dans les systèmes ne pouvant accepter des erreurs ou lorsqu’il n’est pas possible de faire une reprise sur erreur (réémission des caractères erronés).

Chap. II

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Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage num rique de l information
Chapitre 3Codage numérique de l’information

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

modulations analogiques d impulsions

A

m

p

l

i

t

u

d

e

d

'

i

m

p

u

l

s

i

o

n

3

T

e

T

e

5

T

e

4

T

e

0

2

T

e

6

T

e

t

D

u

r

é

e

d

'

i

m

p

u

l

s

i

o

n

3

T

e

T

e

4

T

e

5

T

e

0

6

T

e

2

T

e

t

P

o

s

i

t

i

o

n

d

'

i

m

p

u

l

s

i

o

n

3

T

e

T

e

5

T

e

4

T

e

0

2

T

e

6

T

e

t

Modulations analogiques d’impulsions
  • Principes et classification

On désigne sous le terme de modulations analogiques d’impulsions les modes de transmission d’un signal échantillonné, dans lesquels la valeur e*(t) de l’échantillon est transmise sous forme d’une impulsion rectangulaire.

Afin de transmettre l’information contenue dans e*(t), un des paramètres de l’impulsion rectangulaire est fonction linéaire de e*(t).

Ce paramètre peut être :

  • L’amplitude de l’impulsion

 Modulation en Amplitude d’Impulsion.

  • La largeur (durée) de l’impulsion

 Modulation en Largeur d’Impulsion.

  • La position de l’impulsion
    • Modulation en Position d’Impulsion.
  • L’information est stockée dans la forme même de l’impulsion. Il s’agit donc bien de modulation analogique 

Chap. III

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modulation en amplitude d impulsion

e

(

t

)

T

e

2

T

e

t

e

*

(

t

)

t

t

t

Modulation en amplitude d’impulsion
  • Principe

PAM : Pulse Amplitude Modulation

  • Transformer le signal d’entrée e(t) en une suite de rectangles, dont l’amplitude suit les variations du signal analogique.
    • faire passer le signal e(t) dans un échantillonneur-bloqueur.

L’échantillonnage seul donne un signal impulsionnel noté e*(t) 

Après le blocage, il se transforme en signal rectangle noté e*(t), où  représente la durée du blocage.

Par comparaison, lors d’une conversion A/N, le blocage est d’une période d’échantillonnage Te.

Chap. III

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spectre du signal transmis pam

E

*

(

f

)

t

0

t

f

m

1

/

t

F

e

2

/

2

F

e

4

F

e

3

F

e

f

F

e

-

f

m

2

F

e

-

f

m

3

F

e

-

f

m

4

F

e

-

f

m

F

e

+

f

m

2

F

e

+

f

m

3

F

e

+

f

m

4

F

e

+

f

m

Spectre du signal transmis : PAM

L’échantillonnage a pour conséquence l’enrichissement en harmonique de son spectre en fréquence.

Soit Fe la fréquence d’échantillonnage et fm la fréquence maximum du spectre du signal analogique (et).

En plus des harmoniques propres à e(t), l’échantillonnage de e(t) amène les harmoniques contenus dans les gammes :

[Fe-fm, Fe+fm], [Fe-fm, Fe+fm], [Fe-fm, Fe+fm],.....

Chap. III

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d modulation pam
Démodulation PAM
  • Principe

Pour récupérer le signal initial e(t) il faut éliminer les réplication de spectre générées par l’échantillonnage.

La démodulation consistera donc en un filtrage passe-bas, dont la fréquence de coupure sera légèrement supérieure à fm et dont la pente est suffisante pour rendre négligeable (Fe-fm).

On remarque que le 1er lobe du sinus cardinal (proportionnel à 1/t) altère le spectre du signal initial e(t).

  • Remarque

L’inconvénient de la PAM est le même que celui de la modulation d’amplitude AM. Le signal transmis est sensible au bruit. Car c’est l’amplitude de l’impulsion qui contient le signal.

Chap. III

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modulateur en largeur d impulsion

s

(

t

)

e

(

t

)

Modulateur

Horloge Fe

Modulateur en largeur d’impulsion
  • Principe

PWM : Pulse Width Modulation

Transformer le signal d’entrée e(t) en une suite de rectangles, dont la durée suit les variations du signal analogique.

e

(

t

)

T

e

2

T

e

t

s

(

t

)

t

t

Chap. III

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structure du modulateur

e

e

(

t

)

m

a

x

2

2

T

e

t

e

m

i

n

2

Structure du modulateur
  • Modulateur en dent de scie

Le signal initial analogique e(t) est échantillonné et bloqué à la fréquence d’échantillonnage Fe.

  • Soit e(k) la valeur de l’échantillon à l’instant kTe. La sortie du modulateur est telle que la durée d’une impulsion, notée k, est une fonction affine de e(k).
  • La durée k a pour équation k=A+B.e(k), ou A et B sont des constantes choisies de façon à respecter 

Le signal modulé en largeur d’impulsion est réalisé

par la comparaison entre un signal en « dent de scie » e2(t)

et le signal initial préalablement échantillonné et bloqué  e1(t) 

Remarque :

Le signal périodique de période Te est tronqué en haut et en bas pour fixer :

  • une valeur maximale
  • une valeur minimale de k la largeur de l’impulsion

Chap. III

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synoptique du modulateur pwm

Chap III

E

c

h

a

n

t

i

l

l

o

n

n

e

u

r

e

(

t

)

s

(

t

)

C

o

m

p

a

r

a

t

e

u

r

b

l

o

q

u

e

u

r

H

o

r

l

o

g

e

F

e

G

é

n

é

r

a

t

e

u

r

d

e

d

e

n

t

s

d

e

s

c

i

e

Synoptique du modulateur PWM
  • La figure représente la mise en œuvre de la PWM sur un signal analogique e(t)

La sortie du comparateur est :

  • Au niveau haut logique, si e1>e2
  • Au niveau bas logique, si e1<e2

Chap. III

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chronogramme pwm

Chap III

e

(

t

)

T

e

t

e

(

t

)

1

T

e

t

Comparateur

e

(

t

)

1

t

e

(

t

)

2

s

(

t

)

q

q

q

1

2

3

t

Chronogramme PWM

Remarques

  • Les impulsions de durée k, peuvent débuter sur le front descendant de l’horloge.
  • La constante A peut être nulle suivant le système de modulation

Chap. III

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d modulation pwm
Démodulation PWM
  • Valeur moyenne du signal modulé en largeur d’impulsion.
  • Par définition :

La valeur moyenne du signal sur la kième période est directement proportionnel à k

(k = la durée de la kième impulsion).

Par construction k= A + B.e(k) donc :

  • Démodulateur

Les grandeurs Te, A et B étant des constantes,

la valeur moyenne de s(t) est donc proportionnelle à e(t) à une constante près.

Comme démodulateur, on utilisera un filtre passe-bas, dont la fréquence de coupure sera convenablement choisie, de sorte qu’on recueille en sortie cette valeur moyenne.

Chap. III

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int r ts de la modulation pwm

10-30ms

1ms

2ms

Intérêts de la modulation PWM
  • Intérêts

L’impulsion est transmise avec un niveau constant.

 La modulation par PWM n’est donc pas sensible aux non linéarités

ni aux fluctuations d’atténuation (information transmise de type binaire).

 Le signal peut directement être traité par des circuits logiques.

  • Inconvénients

 Comme le signal transmis est d’origine analogique, la valeur de la durée de l’impulsion n’est pas discrétisée.

 Cette durée reste sensible aux distorsions de phase et aux bruits de transmission.

  • Application PWM :

Supports d’enregistrement binaires (bandes magnétiques).

Télécommande de jouet (pilotage des servomoteur)

Chap. III

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modulation en position d impulsion
Modulation en position d’impulsion
  • Principe

PPM : Pulse Position Modulation

Transformer le signal basse fréquence analogique e(t) en une suite de rectangles, dont le retard par rapport aux instants d’échantillonnage suit les variations du signal analogique.

Chap. III

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structure du modulateur ppm
Structure du modulateur PPM
  • Modulateur PPM
  • Le signal initial analogique e(t) est échantillonné et bloqué à la fréquence d’échantillonnage Fe.
  • Soit e(k) la valeur de l’échantillon à l’instant kTe, le signal modulé s(t) est une série d’impulsions de durée  et dont la position k présente un retard par rapport au front montant de chaque top d’horloge ( kTe). Ce retard est une fonction affine de e(k)
  • Chaque retard k par rapport à un front montant de l’horloge ( ici le front montant), est une fonction affine de e(k) : k=A+B.e(k)., où A et B sont des constantes

Chap. III

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synoptique du modulateur ppm
Synoptique du modulateur PPM
  • Le signal modulé en position d’impulsion découle de la modulation en largeur d’impulsion PWM vue précédemment.
  • En utilisant le dernier signal noté e2(t) pour déclencher un monostable sur fronts descendants. La durée des impulsions t constantes est une grandeur fixée par le monostable.

Chap. III

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chronogramme ppm
Chronogramme PPM

Chap. III

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d modulation ppm
Démodulation PPM
  • Principe

Le signal modulé en impulsion s(t) est appliqué à l’entrée R d’une bascule RS, et l’horloge à l’entrée S.

  • Sur la sortie de la bascule : Q le signal modulé en durée d’impulsion e2(t) ( image de celui généré lors de la modulation). Pour récupérer le signal analogique d’origine e(t), il suffira de filtrer par un filtre passe-bas afin d’en extraire la valeur moyenne.

Le schéma global du démodulateur est défini par la figure suivante :

Chap. III

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int r ts de la modulation ppm

00

01

11

10

Intérêts de la modulation PPM
  • Intérets

L’impulsion est de niveau constant.

 La modulation par PPM n’est donc pas sensible aux non linéarités ni aux fluctuations d’atténuation.

 Le signal peut directement être traité par des circuits logiques.

 Faible puissance.

  • Inconvénients

 La valeur du retard de l’impulsion n’est pas discrétisée. Cette durée reste sensible aux distorsions de phase et aux bruits.

 Electronique complexe car il faut reconstituer la position de référence. Ceci se fait en général avec une boucle à verrouillage de phase (P.L.L).

  • Application PPM

Transmission numérique infrarouge (IrDA)

Transmission Radio Fréquence Identification RFiD (1/256)

Chap. III

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transmission num rique de la voix
Chapitre 4Transmission numérique de la voix

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modulation d impulsion cod e

Information analogique

Echantillonnage

(et blocage)

Quantification

Codage

Information discrète

(numérique)

Modulation d’impulsion codée
  • Principes et classification

La modulation par impulsion codée notée M.I.C est en réalité le codage numérique classique.

Considérer comme la première étape du traitement numérique du signal numérique.

La chaîne de numérisation :

  • Echantillonnage du signal
  • Blocage par un bloqueur d’ordre zéro
  • Quantification
  • Codage sur N bits

Le signal obtenu peut être directement transmis sur un canal numérique.

Transmission se fait en bande de base.

Il peut aussi être modulé par une porteuse sinusoïdale en FM ou PM.

  • Un module transformant les mots binaires en signaux électriques pour une modulation analogique FM ou PM.

Chap. IV

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cha ne de num risation

q

Chaîne de numérisation

Définition :

  • Numérisation = coder l'amplitude correspondant à chaque échantillon.
  • Les échantillons peuvent prendre toutes les valeurs comprises entre -Amax et Amax correspondant aux valeurs maximum du signal à enregistrer.
  • Il n'est pas possible d'enregistrer toutes ces valeurs numériquement. (codage avec infinité de mots)
  • L'intervalle de mesure est subdivisé en sous-intervalles permettant de définir un nombre fini de niveaux. Il sera alors possible de faire correspondre à chaque niveau un nombre binaire comportant N bits

Dans la figure ci-contre les différents niveaux

ont été choisis équidistants :

La valeur de l'intervalle élémentaire est appelé

pas de quantification et sera noté q

Chap. IV

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modulation d impulsion cod e1

ECHANTILLONAGE

Shanon Fech  2.Fmax

Blocage d’ordre 0

Quantification

Codage MIC

5

4

3

2

1

0

2

4

2

3

4

3

2

3

Modulation d’impulsion codée

Chap. IV

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repliement du spectre

Repliement du spectre

Spectre du signal à échantillonner

F

Fe

-Fe

Fe/2

Repliement du spectre
  • Echantillonage

Nombre de mesure de la valeur prise par seconde

Respecter le critère de Shannon (Nyquist ) : Fech  2.Fmax

Valeur transmise Fm ou Fe-Fm

Chap. IV

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d bit binaire mic
Débit binaire MIC
  • Exercice d’application

Qualité téléphonique BP 300- 34000 HZ Echantillonage à 8 Khz

CD Audio : BP 20-20.000 Hz Echantillonnage à 44,1 KHz

Vidéo BP 0-6,5 MHz Echantillonnage à 13,5 MHz

Débit = nombre de voies transmises x nombre de bits (résolution) x Fe

Ex débit (SPDIF = Sony Philips Digital Format ) IEC (60)958 fixe 1,44 Mbits/s

Chap. IV

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codage de l information
Codage de l’information
  • Nombres maximal de valeur

où L représente le nombre d’état différent du codage

Plus L augmente  plus la qualité du signal reproduite est proche du signal original

  • N=8 bits L = 28= 256 niveaux qualité interphone
  • N=12 bits L = 212= 4096 niveaux qualité téléphone
  • N=16 bits L = 216= 65.536 niveaux qualité CD
  • N=18 à 24 bits L = 220 = 1.048.576 niveaux qualité studio d’enregistrement

Plus la résolution augmente  plus la qualité augmente  plus le nombre d ’éléments numériques à transmettre augmentent

Comment transmettre toute la qualité requise (subjectif) en un temps minimum ?

Chap. IV

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limite du codage mic lin aire
Limite du codage MIC linéaire
  • Les problèmes de la quantification

Faut-il prendre un pas de quantification constant quelque soit le niveau ?

Comment choisir le pas de quantification pour que l'erreur de codage correspondante soit acceptable ?

8 bits = 28 = 256 niveaux

16 bits = 216 = 65.536 niveaux

Chap. IV

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bruit de quantification 1
Bruit de quantification (1)

Il faut aussi maîtriser la dégradation engendrée par la quantification matérialisée par le bruit de quantification.

Pour la quantification linéaire, le pas de quantification est q. Nous constatons que l'erreur due au codage reste comprise entre +q/2 et -q/2.

Chap. IV

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bruit de quantification 2

Information discrète

(numérique)

Amplification

Information

analogique

Décodage

Bruit de quantification (2)
  • Le signal effectivement codé correspond donc au signal échantillonné bloqué auquel nous aurions ajouté un signal de bruit b(t).
  • Ce bruit dit bruit de quantification est un signal aléatoire dont la densité spectrale de puissance est une fonction sinus cardinal au carré. P

La puissance moyenne du bruit de quantification peut s’écrire :

où f() désigne la densité de probabilité de , supposée constante :

  • Pour des fréquences très inférieures à Fe, ce bruit peut être considéré comme un bruit blanc (d'intensité constante quelque soit la fréquence).
  • Ce bruit blanc va se traduire par exemple par un "souffle" sur le signal audio.

Chap. IV

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rapport signal sur bruit
Rapport signal sur bruit

Pour caractériser le bruit par rapport au signal, nous utilisons le rapport signal sur bruitS/N , par rapport entre l'amplitude maximum pouvant être codée sur l'amplitude du bruit.

Dans le cas d'un codage sur n bits, le signal est exprimé par :

  • Ce qui nous donne un rapport signal sur bruit exprimé en dB :
  • Attention à la validité de ce critère : le rapport signal sur bruit est réalisé avec l’hypothèse du signal maximum .......
  • Le bruit de quantification est d’autant plus faible que les intervalles de quantification sont étroits, donc nombreux. Le rapport signal sur bruit diminue si l’amplitude diminue. La loi de quantification avec pas linéaire n’est pas optimale.

Chap. IV

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quantification non lin aire
Quantification non-linéaire
  • En téléphonie, il s’agit d’avoir une qualité suffisante en limitant le coût et le débit.

On a défini une loi de quantification optimale. Elle offre un rapport signal sur bruit de quantification indépendant de l’amplitude.

Quantification uniforme (RS/N)q est non constant

Chap. IV

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compression

y

+1

Loi A

Loi linéaire

1/A

x

-1

0

1/A

+1

-1

Compression
  • Principe

Si le pas de quantification est constant, le rapport signal/ bruit est plus faible pour les signaux de faible amplitude. Cela entache de façon inégale les signaux à transmettre.

Pour y remédier, le signal initial est soumis à une amplification non linéaire identifié en Europe comme la loi A ( et µ coté Américain )

Chap. IV

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loi de compression
Loi de compression
  • Le principe retenue pour la téléphonie code le signal x à quantifier (normalisé à 1) avec une fonction logarithmique signal y qui sera réellement quantifié

Chap. IV

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compression 13 segments
Compression 13 segments
  • Cette méthode réalise la compression, la quantification et le codage de façon entièrement numérique, à partir d’un signal analogique quantifié de façon linéaire sur 12 bits.
  • Ceci permet la précision, la stabilité et la reproductibilité du traitement numérique. L’ensemble des opérations ( y compris la conversion analogique/numérique) est réalisé dans un circuit intégré unique ( dans lequel on trouve également toutes les opérations inverses pour la voie de retour).

CODEC = COdeur DECodeur

  • Le codeur effectue une approximation de la loi de codage A avec 13 segments de droites. Pour cela, chaque polarité du signal est divisée en 8 intervalles, chacun étant deux fois plus large que le précédent ( les deux premiers sont égaux). A l’intérieur de chaque intervalle, l’amplitude est quantifiée de façon linéaire sur 16 niveaux..

Chap. IV

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compression 13 segments1
Compression 13 segments

La courbe y=f(x) se compose alors de 8 segments de droites pour chaque polarité :

les deux premiers ont la même pente,

les suivants ont chaque fois une pente deux fois plus faible que le précédent.

Comme les 4 segments de part et d’autre du 0 ont la même pente et comptent pour un,

13 segments différents :

Pente :

n° de segment :

7

x1/4

6

x1/2

5

x1

4

x 2

3

x4

2

x8

x16

1

0

x16

V Tension d’entrée

Chap. IV

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compression des donn es
Compression des données
  • A partir d’une numérisation sur 12 bits

Le codeur calcule un mot de 8 bits comportant :

  • Un bit de signe ( 1 pour positif, 0 pour négatif) 
  • 3 bits indiquant le numéro de segment ( de 0 à 7)
  • Les 4 derniers bits, notés ABCD, indiquent la position sur le segment.

Codage linéaire sur 12 bits

Codage comprimé sur 8 bits

Bit de signe

n° du segment

Chap. IV

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modulation mic

Chap IV

Modulation MIC
  • Entrée Codeur

1- quantification sur 12 bits, (résolution sur les 2 premiers segments)

2- suppression d’1 bit à chaque segment,

    • conserver toujours 4 bits, indiquant la position sur le segment
    • Chaque segment est divisé en 16 intervalles de quantification quel que soit son rang.

Jusqu’au segment n°4, on a donc une résolution et un rapport signal sur bruit de quantification meilleurs qu’en quantification linéaire sur 8 bits.

La résolution devient moins bonne sur le segment n°5

et moins ainsi de suite ( en théorie, et identiques en pratique).

Le rapport signal sur bruit de quantification est constant # 38 dB

sur une plage de signal de 20 dB de dynamique.

Chap. IV

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d modulation mic
Démodulation MIC

Flux de données en entrée du décodeur :

  • Par voie audio :

Fs = 8 bits x échantillonné à 8 KHz = 64 Kbits /s

Pour la téléphonie

  • En Europe regroupement de 30 voies abonnés + 2 voies de signalisation

Fr= 64Kbits x 32 = 2048 Mbits /s

Sortie décodeur :

Le décodage recalcule les bits d’origine :

  • Les bits supprimés au codage sont remplacés par la séquence 1000 (apparaissaient en hachurés sur la figure du transparent 72)
  • Cela revient à se placer par défaut au milieu de l’intervalle de quantification (minimise l’erreur).
  • Procédure normalisée dans les systèmes numériques européens (normes CCITT).

En sortie Audio :

  • Filtrage des fréquences d’échantillonnage (filtre passe bas Fc # Fe/2)

Chap. IV

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modulations diff rentielles
Modulations différentielles
  • Principe
  • les modulations par impulsions codées quantifient la valeur de chaque échantillon du signal initial e(t),
  • les modulations différentielles vont coder la différence entre la valeur de l’échantillon et une valeur e(t) estimée à partir des échantillons précédents.
  • Si cette différence est faible, le nombre de bits transmis par échantillon, et donc le débit d’informations transmises seront réduit de façon importantes.
  • Le procédé sera d’autant plus efficace si le système peut prédire avec exactitude la valeur estimée e(t).
  • La différence pouvant être codée sur un bit, on a une forte réduction du débit, mais en même temps accroissement de la complexité de calcul et de la sensibilité aux erreurs.
  • Dans le cas du codage d’images, où on utilise la forte redondance d’une ligne à l’autre et d’une image à la suivante pour faire une estimation précise par interpolation (voir codage MPEG2 en R&T2A).

Chap. IV

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

codage mic diff rentiel
Codage MIC « différentiel »
  • Définition :
  • Le codage MIC « différentiel » , ou DPCM, Différential Pulse Code Modulation établit un codage issu de la différence entre
    • e*(t), le signal échantillonné bloqué
    • et la valeur quantifiée l’échantillon précédent : ∆MIC=e*(t) -q[(n-1)Te]
      • alors sera quantifiée sur m bits
  • Le procédé est intéressant si m < n , car le débit de transmission diminue.
  • Avec n le nombre de bits utilisés en MIC classique.

Chap. IV

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

liaison mic diff rentielle

E

m

i

s

s

i

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c

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D

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i

o

n

e

t

d

é

c

o

d

a

g

e

Liaison MIC différentielle

A la réception le décodage se fait en additionnant les valeurs successives de ∆MIC, ce qui reconstitue le signal analogique quantifié q(t).

Un filtre passe-bas permet de reconstituer le signal initial.

Chap. IV

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

modulation delta

e

(

t

)

q

(

t

)

D

T

e

t

B

i

t

s

t

r

a

n

s

m

i

s

:

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

Modulation Delta
  • Principe

La modulation Delta est le cas limite de la modulation MIC différentielle.

le codage de ∆ q s’effectuera sur un seul bit : ∆ q=e*(t) -q[(n-1)Te]

    • «1» si ∆ q > 0
    • «0» si ∆ q < 0

Chap. IV

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Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

d modulation delta

E

m

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s

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D

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-

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S

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-

B

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c

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i

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n

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t

d

é

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d

a

g

e

Démodulation Delta
  • Démodulation du signal Delta

Si le bit transmis est  «1» : le décodeur incrémente le signal de ∆

«0» : le décodeur décrémente le signal de ∆

  • Le signal décodé est en escalier, il est donc filtré par un filtre passe-bas

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Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

limitations modulation delta

e

(

t

)

Erreur

q

(

t

)

D

T

e

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

t

Limitations modulation Delta

La modulation Delta comme la MIC différentielle n’a pas de risque d’écrêtage comme la modulation MIC classique : une amplitude arbitrairement grande peut être transmise par addition de terme + ∆ successifs.

Par contre il apparaît un phénomène de saturation de pente si :

|e*(t)-q(t-Te)| > ∆ soit

L’effet est visible :

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Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

modulation sigma delta
Modulation Sigma Delta
  • Principe

La modulation Sigma-Delta découle

de la modulation Delta.

Le signal analogique initial

e(t) est intégré avant de le

transformer en une

modulation Delta

A l’émission, après échantillonnage

Le système effectue une sommation

analogique des échantillons,

ce qui revient à une intégration.

Chap. IV

Nicolas Fourty – fourty@iut-valence.fr

Denis Genon-Catalot – denis.genon@iut-valence.fr

d modulation sigma delta

E

m

i

s

s

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c

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d

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g

e

Démodulation Sigma Delta
  • Principe

Par rapport au démodulateur Delta le sommateur précédent le filtre passe-bas du démodulateur est placé au modulateur ( S/N augmente car intégration des erreurs)

Il suffit donc de filtrer la suite des valeurs logique transmises pour obtenir le signal analogique.

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modulation adaptative

e(Te)

s(Te)

Quantification

inverse

Quantification

Codage

estimateur

de niveau

estimateur

de niveau

Modulation adaptative
  • Objectifs
  • Réduire les effets - saturation de la pente

- granularité du pas de quantification (Δ)

  • Adapter le pas de quantification à la pente du signal primaire
  • Principes de base :

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codage adaptatif

ADPCM

32Kbits/s

G.711

Quantification

adaptative

MIC

(non-linéaire)

MIC

(linéaire)

+

+

-

(4 bits)

+

+

Quantification

adaptative

inverse

Estimateur

adaptatif

+

Codage Adaptatif
  • Adaptative Delta Pulse Coded Modulation – ADPCM
  • La réalisation de ce codage est fait directement avec des fonctions en silicium dans des circuits intégrés spécialisés ou par logiciel dans des Processeur de Signaux Numériques (PSN ou DSP).

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conclusions
Conclusions

En résumé l’objectif des Télécommunications : Adapter le signal à son support pour transmettre le maximum d’informations en un temps limité

  • Transmission analogique
    • Peu complexe (téléphone, modulation AM/FM, télévison…)
    • mais défavorable dans le rapport S/N
  • Transmissions numériques
    • Plus complexe, signal numérique occupe plus de bande passante
    • très favorable à la qualité du signal (CD, TNT, DAB…)

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