Critères de qualité

La transmission réelle d'un signal diffère de la transmission idéale, du fait des défauts des

modules d’émission et de réception, ainsi que des perturbations introduites par le canal de

propagation. En réalité, du bruit se superpose au signal lors de sa propagation et le déforme.

Dans le cas d'une information numérique (comme c’est le cas dans cette étude), le bloc de

réception prend des décisions, à partir du signal reçu, pour reconstituer une suite de données

binaires, en assignant à chaque pulse optique détecté un bit 0 si le niveau du pulse est en

dessous d’un seuil défini, ou un bit 1 dans le cas inverse. Cependant, l'atténuation, la

dispersion et les différents bruits que subit le signal entraînent des erreurs. L’élément

déterminant de la qualité de la transmission devient alors le nombre d'erreurs existant dans le

signal régénéré. Le critère de qualité utilisé au bout d’une liaison est le taux d'erreur binaire

(TEB). Mais ce critère n’est mesurable qu’une fois que l’on a extrait les données propres d’un

canal (utilisateur), donc seulement en sortie du système de démultiplexage.

Cela dit, on peut mesurer les performances des transmissions en sortie du système de

multiplexage grâce à d’autres critères de qualité, ces critères ayant eux même un impact sur la

valeur du TEB après démultiplexage. La mesure de ces critères permet d’avoir une première

idée sur la qualité de la transmission, et de conclure quant à l’évolution ultérieure du TEB.

Parmi ces critères figure le facteur Q, qui est lié au rapport signal à bruit, ainsi que le taux

d’extinction. Ces deux critères peuvent être mesurés sur un oscilloscope à échantillonnage, à

partir du relevé du diagramme de l’œil du signal en sortie du système de multiplexage.

Nous disposons à la plateforme de test de l’oscilloscope numérique à échantillonnage

Agilent 86100B Infinium DCA. Cet appareil constitue un outil de visualisation et de mesure

de la qualité de transmission du signal numérique, puisqu’il permet de relever et d’analyser le

diagramme de l’œil en sortie du système de multiplexage, et d’en extraire un certain nombre

de facteurs significatifs, liés à la qualité de transmission [11] [12].

La construction du diagramme de l’œil se fait par superposition, dans une fenêtre

temporelle, de l’ensemble des symboles binaires constituant la séquence de données binaires

transmises. La Figure.II.8 montre un exemple du relevé du diagramme de l’œil obtenu pour 4

canaux multiplexés dans le temps, et affiché dans une fenêtre temporelle de 100 ps. Sur cet

exemple, les données sont codées en RZ, et chaque canal a un time slot de 25 ps.

Figure.II.8 : Exemple de diagramme de l’œil.

À partir du relevé du diagramme de l’œil, l’oscilloscope détermine les niveaux de

puissance correspondant aux niveaux logiques ‘1' et ‘0’. Ces niveaux sont déterminés en

analysant l’histogramme des parties supérieure et inférieure de l’œil dans une fenêtre

temporelle centrée au milieu de celui-ci. Dans le cas du codage en RZ, la fenêtre correspond à

5% de la largeur de l’œil (Figure.II.9). On mesure par conséquent la puissance accumulée

pour le niveau ‘1’ ainsi que pour le niveau ‘0’ dans un même laps de temps.

Figure.II.9 : Eléments de mesure sur un digramme de l’œil en RZ.

Il est à noter que la puissance mesurée au centre du niveau ‘1’ est différente du la

puissance maximale du niveau ‘1’. Cette dernière représente la valeur maximale de puissance

optique atteinte par le niveau ‘1’ parmi l’ensemble des valeurs superposées dans le

diagramme de l’œil. L’histogramme tracé à partir des puissances accumulées permet alors de

déduire la valeur moyenne de puissance du niveau ‘1’ : µ

(respectivement ‘0’ : µ

), qui est la

moyenne centrée de l’histogramme tracé pour le niveau ‘1’ (respectivement ‘0’).

L’histogramme permet également de mesurer les écarts types des deux niveaux σ

et σ

.

L’ensemble de ces éléments permet de mesurer les critères de qualité suivants :

• Le taux d’extinction ou Extinction Ratio (E.R.)

Il est défini en linéaire par :

1 0

µ - niveau d'obscurité

E.R. (lin.) =

Le niveau d’obscurité représente le niveau de signal résiduel dans l’oscilloscope quand

aucun signal n’est appliqué à son entrée. Pour déterminer ce niveau, il est nécessaire

d’effectuer une calibration de l’entrée du canal avant toute mesure du taux d’extinction.

L’oscilloscope permet de faire une mesure directe en dB du taux d’extinction.

• Le facteur Q

Le signal mesuré à l’entrée du canal de l’oscilloscope contient une contribution due au

signal ‘utile’ ainsi qu’un apport en bruit dû à l’ensemble des éléments de la chaîne de

transmission. Dans le diagramme de l’œil qui retrace le signal mesuré, ‘le signal utile’ est

représenté par les niveaux moyens µ

et µ

. Le ‘bruit’ représente les déviations des puissances

optiques autour de ces niveaux moyens, il est quantifié en combinant les écarts-types µ

et µ

.

On définit donc le facteur Q à partir de relevé du diagramme de l’œil par :

1 0

1 0

µ - µ

Q =

σ + σ (eq.II.2)

L’oscilloscope permet également de mesurer d’autres éléments tels que :

• L’amplitude de l’œil

L’amplitude de l’œil représente simplement la différence entre les deux niveaux moyens

µ

et µ

. Cette mesure ne prend pas en considération le bruit superposé au signal utile

(Figure.II.10).

Figure.II.10 : Mesure de l’amplitude de l’œil.

• L’ouverture de l’oeil

L’ouverture de l’œil permet de quantifier l’impact du bruit sur l’ouverture verticale de

l’œil (Figure.II.11). L’oscilloscope calcule ce facteur à partir de µ

, µ

, σ

et σ

par

l’expression :

µ - 3.σ

ouverture de l'oeil =

µ - 3.σ ⁽eq.II.3)

Figure.II.11 : Mesure de l’ouverture de l’œil.