L3 TELECOM S6 Communication numerique

Communication
Numérique
Partie1

Transmissionnumériqueenbandedebase
1.Messagenumérique
Unmessagenumériqueestdéfinicommeunesuited’élémentspouvantprendreuneparmi
valeurspossibles.
Onappellealphabetl’ensembledecesvaleurs.
2.Chainedetransmissionnumérique
Leschémadeprinciped’unechainedetransmissionnumériqueestreprésentédanslafigure
ci‐dessous.
Figure1.Chainedetransmissionnumérique.
Lasourcedemessage,lemilieudetransmissionetledestinatairesontdesdonnéesdu
problème,alorsquelecodageetledécodagedesource,lecodageetledécodageducanal,
l’émetteuretlerécepteurreprésententdesdegrésdelibertéduconcepteurpourréaliserle
systèmedetransmission.
2.1.Sourcedemessage
Pourréaliserunetransmissionnumériqueetsilasourcedélivreunmessageanalogiquetel
quelesignaldeparole(sortied’unmicrophone)oulesignald’image(sortied’unecaméra),il
fautlenumériser.
Source de
message Codeur de
source Codeur de canal Emetteur
Milieu de
transmission
Récepteur
Décodeur
de canal
Décodeur
de source
Destinataire

Nousrappelonsquelanumérisationsefaitenéchantillonnantlemessageanalogiquepuis
onquantifieleséchantillonsobtenus.Chaqueéchantillonquantifiéestensuitecodésurm
élémentsbinaires(appelésbits).
Lesprincipalesétapesdelanumérisationd’unsignalanalogiquesontrésuméessurlafigure
ci‐dessous:
Figure2.Principedelanumérisationd’unesourceanalogique.
2.2.Codagedesource
Leprincipedecodagedesourcequitrouvecesfondementsdanslathéoriedel’information
neserapasabordédanscecours.Disonssimplementqu’aprèscodagedesource,certains
élémentsbinairespeutsignificatifdumessageontétésupprimés.Memessageestalorssous
formeconcise.Aprèsnumérisationetcodage,lasourcedemessagenumériqueest
caractériséeparsondébitbinairedéfinitcommeétantlenombred’élémentsbinairesquel
émetparunitédetemps.L’unitédedébitbinaireestbitparseconde.
Sil’intervalledetempsséparantl’émissionparlasourcededeuxélémentsbinaires
consécutifsestconstantestégaleà,alorsledébitbinaireest:
1
/
Unetransmissionestditesynchronesil’émissiond’élémentsbinairesparlasource
s’effectueàcadenceconstante,c’est‐à‐direàraisond’unélémentbinairetousles
secondes.Elleestditeasynchronelorsquelacadenced’émissionestvariabledansletemps.
Danscecours,nousnousplaceronsdansl’hypothèsedetransmissionsynchroneetnous
désigneronsdésormaispar∝l’élémentbinaireémisàl’instant.
Exemple
Lanumérisationdusignaldeparole,préalablementlimitéàlabande300‐3400Hzen
téléphonie,estréaliséenéchantillonnantcesignalàlafréquencede8KHzpuisencodant
leséchantillonsquantifiéssurm=8bits.Ainsiaprèsnumérisationlesignaldeparoleest
transforméenunesourcenumériqueayantundébitbinairede64Kbit/s.Avecuncodagede
Source
analogique Echantillonnage Quantification Codage
binaire Message
binaire

sourceapproprié,cedébitpeutêtreréduità32Kbit/ssansdégradationdelaqualité
subjectivedelaparole.Desalgorithmespermettantd’atteindredesdébitsde16et8Kbit/s
ontmêmeétéadaptésrécemmentparlesorganismesinternationauxdenormalisation.Pour
laradiotéléphoniecellulairenumériqueeuropéenne(GSM),cedébitaétéramenéà13
Kbit/s.Desétudesencourssurlecodagedelaparoleontmontréquedesdébitsde5Kbit/s
pouvaientêtreatteintsenconservantunequalitésubjectivedelaparoletoutàfait
acceptablepourdesapplicationsspécifiquesnenécessitantpaslamêmequalitéquecelle
exigéeentéléphonienumérique(parexemplelamessagerieélectronique).
2.3.Codagedecanal
Lecodagedecanal,aussiappelécodagedétecteuret/oucorrecteurd’erreurs,estune
fonctionspécifiquedestransmissionsnumériquesquin’apassonéquivalententransmission
analogique.Lecodagecanalconsisteàinsérerdanslemessagedesélémentsbinairesditsde
redondancesuivantuneloidonnée.Cetteopérationconduitdoncàuneaugmentationdu
débitbinairedelatransmission.
Ledécodeurdecanal,quiconnaitlaloidecodageutiliséàl’émission,vientvérifiersicette
loiesttoujoursrespectéeenréception.Sicen’estpaslecasildétectelaprésenced’erreurs
detransmissionqu’ilpeutcorrigersouscertainesconditions.
2.4.Emetteur
Lemessagenumériqueentantquesuited’élémentsbinairesestunegrandeurabstraite.
Pourtransmettrecemessage,ilestdoncnécessairedeluiassociéunereprésentation
physiquesousformed’unsignalélectrique(conversionbit/symbole).
2.5.Milieudetransmission
Ilreprésentelelienphysiqueentrel’émetteuretlerécepteur.Ilestpratiquementconstitué
parl’undessupportssuivants:
Uncâblebifilaire
Dontlabandepassanteestfaibleetquiestengénéraleréservépourlestransmissionsàbas
débit(inférieuresà2Mbit/ssurlesréseauxtéléphoniques).

Uncâblecoaxial
Cedernierpossèdeunebandepassanteplusimportantequelecâblebifilaireetquipermet
deréaliserdestransmissionsavecundébitrelativementélevé:plusieurscentainesde
Mhit/s(Jusqu’à565Mbit/ssurleréseautéléphoniqueentrelequeltransiteungrand
nombredecommunications).
Unfibreoptique
Quiapparaitaujourd’huigrâceàsabandepassantetrèsélevéeetsafaibleatténuation
commeunsupporttrèsintéressant.Lesfibresoptiquessontdeplusenplusutiliséespourles
réseauxterrestresàgrandecapacité(plusieursGbit/svoirdanslefuturplusieursdizainesde
Gbit/s)pourlescâblessous‐marinsoùellesontsupplantélecâblecoaxialainsiquepourles
réseauxdedistributions(c’est‐à‐diresurlesliaisonsentrecentrauxtéléphoniqueset
abonnés).
L’espacelibre
Cedernierutiliselapropagationd’uneondeélectromagnétiquedansl’atmosphère.Ce
milieuestgénéralementréservéauxtransmissionsparsatelliteouparfaisceauxhertziens
ainsiqu’auxradiocommunicationsaveclesmobiles.
2.6.Lerécepteur
Lerécepteurapourfonctionlareconstitutiondumessageémisparlasourceàpartirdu
signalreçu.
Lebruitestuneperturbationaléatoiredontlesoriginessontlemilieudetransmission(bruit
externe),oulesdispositifsélectroniquesutilisésdanslerécepteur(bruitinterne).Parmiles
sourcesdebruitexterne,onpeutciterlesrayonnementsdiverscaptésparl’antenne(casdes
transmissionsenespacelibre),lesinterférenceséventuellesentrelesdifférentsutilisateurs
dumilieudetransmission,ouencorelesbruitsd’origineindustriels(ligneàhautetention).
Lebruitinterneapouroriginelemouvementbrowniendesélectronsdanslescomposants
passifs(résistance)etlescomposantsactifs(amplificateur,filtre,mélangeur…).
Lebruitinterneestgénéralementprépondérantdanslessystèmesdetransmission.