CANAUX DISCRETS

CANAUX DISCRETS
Marc URO

TABLE DES MATIERES
CAPACITE D'UN CANAL DISCRET......................................................................................3
CODAGE DE CANAL.............................................................................................................16

3
CANAUX DISCRETS
CAPACITÉ D'UN CANAL DISCRET
Un canal est un dispositif permettant d'acheminer un message entre deux points distants.
Comme nous allons le voir sur l'exemple ci-après, les modèles de canaux, en théorie de
l'information, résultent de la mise en cascade du canal de transmission et du récepteur.
EXEMPLE D'UNE CHAÎNE DE TRANSMISION NUMÉRIQUE EN BANDE DE BASE
On considère une source binaire S. Les symboles
ak
issus de S sont "mis en forme" par un
filtre de réponse impulsionnelle
gt
(
)
de telle sorte que le signal à la sortie de ce filtre a pour
expression
akgt
−
kT
(
)
k
=
−
∞
+
∞
∑
où
1
T
représente le débit binaire de la source. À l'extrémité du
canal de transmission sont disposés:
- un filtre adapté de réponse impulsionnelle
g
−
t
(
)
(sa présence contribue à minimiser la
probabilité d'erreur),
- un échantillonneur,
- un comparateur à seuil.
Source Formant Canal de transmission
Filtre réception
Echantillonneur
Comparateur à seuil
g(t) g(-t)
ak
Plusieurs modèles peuvent être élaborés à partir de la chaîne de transmission;
- un premier modèle est obtenu en englobant le formant, le canal de transmission, le filtre
réception et l'échantillonneur

4 _____________________________________________________________ canaux discrets
Formant Canal de transmission
Filtre réception
Echantillonneur
g(t) g(-t)
0
1
On obtient un canal à deux entrées ("0" et "1"), la variable de sortie est continue.
- si on connecte un comparateur à seuil après l'échantillonneur de telle sorte la valeur
échantillonnée est interprétée en "0" (resp. en "1") si elle est négative (resp. positive) (cette
structure de récepteur est justifiée lorsque les éléments binaires sont codés en des valeurs
symétriques -V et +V et lorsque le canal de transmission est assimilé à un canal à bruit additif
gaussien), on obtient un canal à deux entrées (les éléments binaires) et deux sorties (les
éléments binaires estimés);
Formant Canal de transmission
Filtre réception
Echantillonneur
Comparateur à seuil
à un niveau
g(-t)
0 estimé
1 estimé
1g(t)
0
Le canal est caractérisé par les correspondances probabilistes (probabilités de transition) entre
les symboles d'entrée et les symboles de sortie. Ainsi pour le récepteur décrit ci-dessus, les
zones de décision des symboles estimés peuvent être représentées comme suit;
densité de probabilité de
l’échantillon si “1” émis
densité de probabilité de
l’échantillon si “0” émis
P{“1” décidé / “0” émis}
P{“0” décidé / “1” émis}
0
V
-V
on décide “1” émis
on décide “0” émis

canaux discrets _____________________________________________________________5
Le modèle de canal associé peut être représenté de la façon suivante;
0
1
0
1
Entrée Sortie
Dans le cadre du codage de source, nous avons étudié comment utiliser les redondances d'une
source pour diminuer son débit binaire tout en conservant sa quantité d'information. Pour faire
parvenir à un destinataire la nouvelle source X ainsi obtenue, on va utiliser un canal de
transmission. La variable Y reçue à la sortie du récepteur comportera des différences avec la
variable X initialement émise dues aux perturbations (le bruit) agissant sur le support de
transmission.
XY
CANAL DE TRANSMISSION
ET RECEPTEUR
PERTURBATIONS
Du point de vue de la théorie de l'information, les imperfections du canal peuvent être
traduites en termes d'information qu'apporte la variable de sortie Y sur la variable d'entrée X.
IX;Y
(
)
=
HX
(
)
−
HX/Y
(
)
.
Le terme
HX/Y
(
)
s'appelle l'ambiguïté, il correspond à l'incertitude qui reste sur X lorsque
Y est connue: Il sera d'autant plus grand que le canal sera perturbé.
On modélisera un canal par deux alphabets (un alphabet d'entrée correspondant aux valeurs
possibles pour X et un alphabet de sortie constitué des valeurs prises par Y) et une matrice de
transition Q dont le terme
Qij
situé à la iième ligne et jième colonne représente la probabilité
pour que la iième valeur de l'alphabet d'entrée soit transformée en la jième valeur de l'alphabet
de sortie.