Transmission numérique en bande de base.

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Travaux Pratiques Tronc Commun
Département T.S.T.
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Transmission numérique en bande de base.
2 Etude d’une ligne de transmission
2.1 Etude de la ligne
2.1.1 Questions théoriques
Pour que la transmission de données puisse s'établir, il doit exister une ligne de transmission,
appelée aussi voie de transmission ou canal, entre les deux machines.
Ces voies de transmission sont constituées de plusieurs tronçons permettant de faire circuler
les données sous forme d'ondes électromagnétiques, électriques, lumineuses ou même
acoustiques. On a donc un phénomène vibratoire qui se propage sur le support physique.
Les supports physiques de transmission sont les éléments permettant de faire circuler les
informations entre les équipements de transmission. On classe généralement ces supports en
trois catégories, selon le type de grandeur physique qu'ils permettent de faire circuler, donc de
leur constitution physique :
Les supports filaires permettent de faire circuler une grandeur électrique (onde
électromagnétique) sur un câble (paires torsadées, câble coaxial, paires blindées …).
Les supports aériens désignent l'air ou le vide, ils permettent la circulation d'ondes
électromagnétiques ou radioélectriques diverses ("faisceaux hertziens", "transmission sans
fil") .
Les supports optiques permettent d'acheminer des informations sous forme lumineuse
(liaison infrarouge, fibres optiques).
 Caractéristiques principales d’un support de transmission :
 Perturbations :
La transmission de données sur une ligne ne se fait pas sans pertes. Tout d'abord le temps de
transmission n'est pas immédiat, ce qui impose une certaine "synchronisation" des données à
la réception.
D'autre part des parasites ou des dégradations du signal peuvent apparaître.
les parasites (souvent appelé bruit) sont l'ensemble des perturbations modifiant localement la
forme du signal.
Le bruit blanc est une perturbation uniforme du signal, c'est-à-dire qu'il rajoute au signal une
petite amplitude dont la moyenne sur le signal est nulle. Le bruit blanc est généralement
caractérisé par un ratio appelé rapport signal/bruit, qui traduit le pourcentage d'amplitude du
signal par rapport au bruit (son unité est le décibel). Celui-ci doit être le plus élevé possible.
Les bruits impulsifs sont de petits pics d'intensité provoquant des erreurs de transmission
l'affaiblissement du signal représente la perte de signal en énergie dissipée dans la ligne.
L'affaiblissement se traduit par un signal de sortie plus faible que le signal d'entrée et est
caractérisée par la valeur.
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A = 20log(Niveau du signal en sortie/Niveau du signal en entrée)
L'affaiblissement est proportionnel à la longueur de la voie de transmission et à la fréquence
du signal.
La distorsion du signal caractérise le déphasage entre le signal en entrée et le signal en sortie.
 Bande passante et capacité :
La bande passante d'une voie de transmission est l'intervalle de fréquence sur lequel le signal
ne subit pas un affaiblissement supérieur à une certaine valeur (généralement 3dB, car 3dB
correspondent à un affaiblissement du signal de 50%, on a donc).
Une ligne de téléphone a par exemple une bande passante comprise entre 300 et 3400 Hertz
environ pour un taux d'affaiblissement égal à 3db.
La capacité d'une voie est la quantité d'informations (en bits) pouvant être transmis sur la voie
en une seconde.
La capacité se caractérise de la façon suivante
C = W log2 (1 + S/N)
C capacité (en bps)
W La largeur de bande (en Hz)
S/N représente le rapport signal sur bruit de la voie.
2.2 Déformation des signaux
2.2.1 Question théorique
Un canal de transmission ayant toujours une bande passante limitée. La limitation de la bande
passante conduit inévitablement à un élargissement des symboles émis.
Chaque symbole transmis est :
 déformé par distorsion d’affaiblissement : toutes les fréquences ne sont pas affaiblies
de la même façon.
 étalé par distorsion de temps de propagation de groupe : certaines fréquences sont
transmises plus vite que d’autres.
A la réception les symboles successifs se trouvent en partie mélangés et leur identification
peut devenir difficile, c’est l’interférence intersymbole (IES).
Ce phénomène se produit si le niveau échantillonné à l’instant de décision ne dépend pas du
seul symbole attendu, mais se trouve altéré par la superposition d’un ou plusieurs autres
symboles voisins :
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L’IES peut causer une décision erronée et dégrade les performances du système
(augmentation de la probabilité d’erreurs).
En effet, aux moments d’échantillonnage du signal reçu la dispersion du canal fait apparaître
des contributions provenant des impulsions précédentes qui engendrent une apparition
d’erreurs résultant de l’IES.
Si on veut éliminer l’IES, dans un système de transmission numérique, la bande passante B de
1
la ligne doit être telle que B 
où  est la durée du filtre de réponse impulsionnelle
2
rectangulaire.
Un signal numérique transmis dans un canal réel subit une distorsion linéaire due au filtrage.
Soit par exemple un signal NRZ traversant un canal idéalisé de bande passante B et voyant
son spectre S(f) tronqué :
Au fur et à mesure que l’on diminue la bande passante B du canal, on constate une
augmentation de la distorsion du signal avec, aux instants de décision, un écart croissant du
niveau échantillonné par rapport à la valeur attendue :
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3 Récepteur
3.1 Remise en forme avec horloge externe
3.1.1 Questions théoriques
Le diagramme de l’œil permet d’une manière très simple d’apprécier la qualité des signaux
numériques corrompus par du bruit et de l’interférence intersymboles.
Il est obtenu par la superposition de toutes les configurations possibles d’une séquence
aléatoire.
Ce diagramme a pour paramètres :
- un seuil de détection
- des instants de décision
qui permettent de régénérer le signal numérique le plus efficacement possible.
Ces paramètres sont déterminés par l’ouverture de l’œil.
Valeur max
Seuil de décision +
Seuil de décision Ouverture
horizontale
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Ouverture verticale
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Les instants de décision sont les instants les plus favorables pour déterminer correctement le
symbole reçu. Ils correspondent aux ouvertures maximales de l’œil.
Les seuils de décision sont choisis à mi-hauteur des ouvertures maximales. Ce sont les seuils
qui permettront de différencier le plus efficacement les différents types de symboles.
Plus l’œil est ouvert verticalement, plus l’immunité vis-à-vis du bruit est grande.
Plus l’œil est ouvert horizontalement, plus l’immunité vis-à-vis des instants d’échantillonnage
est grande.
 Plus l’œil est ouvert meilleure est la restitution.
L’échantillonnage doit se produire à l’instant où l’œil est le plus ouvert ce qui permet au
dispositif de discerner plus facilement les symboles transmis.
La fermeture de l’œil est le résultat :
- soit du bruit : il faut alors s’efforcer d’améliorer la qualité du signal radio ;
- soit d’interférence intersymbole : les caractéristiques amplitude-fréquence et/ou phasefréquence de la chaîne de transmission ne sont pas correctes.
3.2 Avec régénération du signal d’horloge
3.2.1 Question théorique
L’existence d’un préambule (101010…10 ou une suite particulière) dans un protocole de
communication permet de repérer le début de la séquence utile.
Il sert donc en l’absence de transmission de l’horloge d’émission à synchroniser le récepteur
de la trame par rapport à l’émetteur pour le transfert de données.
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