chap5 modulations
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MODULATIONS
Page 1
Jamila BAKKOURY
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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
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Exemple :son
Inconvénients de la BdB :
fminfmax
fréquence 20 Hz
15000 km
20 kHz
15 km
3
Transmission en bande de base
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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
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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
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Fréquence
Transposition de fréquence
Modulation
Signal en bande de baseSignal modulé
0 +Fsignal Fporteuse-Fsignal
Démodulation
Fporteuse+FsignalFporteuse-Fsignal
B 2B
spectre
Modulation
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Bande latérale supérieure (Upper side band)
Bande latérale inférieure (lower side
band)
Modulation
Modulation
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Démodulation
Modulation
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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
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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
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Avantages de la modulation :
Transmissions simultanées : possibilité de multiplexage fréquentiel
f
Amplitude
Spectre d’amplitude d’un message en bande de base
11
Modulation
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f
f
f
ff1-f1 f2-f2 12
Modulation
Multiplexage :
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13
ModulationMultiplexage
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14
ModulationMultiplexage
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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
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Modulation
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Modulations analogiques (analog modulation)
Modulations par saut (shift keying modulation)
Modulations par Impulsions et Codage - MIC (Pulse Code Modulation - PCM)
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Modulation
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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
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Modulation
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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
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Modulations analogiques 19
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Modulations par saut
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Modulations par impulsions
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Exemples de modulationsClassification des modulations
PORTEUSE
continue(sinusoïdale)
impulsions
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Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
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Exemples de modulations
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Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
AM - FM - PM
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Exemples de modulations
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Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
ASKFSK
PSK
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Exemples de modulations
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Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)
PAMPWM
PPM
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Exemples de modulations
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Classification des modulations
PORTEUSE MESSAGE
continue(sinusoïdale)
impulsions
analogique(continu)
discret(numérique)PCM
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Exemples de modulations
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Quelques critères de choix d’une modulation :
Type Occupation spectrale Résistance au bruit (probabilité d’erreur pour une communication
numérique) Complexité / coût
Modulation
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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
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Exemple : modulation BPSK
10 1 0 1 1
porteuse
modulant
BPSK0 0π π π π
Modulation numériques
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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
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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
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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
+
_
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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
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déphasage
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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
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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
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Exemple : modulation 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
constellation des symboles
Modulations numériques M-aire
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Effet sur le BER (TEB)
Modulations numériques M-aire
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