COURS 5. Transmission sur onde porteuses : modulations numériques

(1)

2006-2007

Réseaux R1, Cours 5 : Transmissions sur onde porteuse : modulations numériques 1

COURS 5. Transmission sur onde porteuses : modulations numériques

Cyrille SICLET

Cyrille.Siclet@ujf-grenoble.fr 5.1 Principe

5.2 Modulations d’amplitude 5.3 Modulations de phase

5.4 Modulations d’amplitude en quadrature 5.5 Modulations de fréquence

5.6 Modulations multiporteuses

(2)

2006-2007

5.1 Principe

(3)

2006-2007

• Information transmise par une onde électromagnétique

• Champ électromagnétique sinusoïdal : E sin (2πf₀ t + φ)

– f₀ : fréquence (porteuse) – E : amplitude

– φ phase

⇒ signal continu

⇒ information véhiculée par l’amplitude, la phase ou la fréquence

5.1 Principe (1/2)

(4)

2006-2007

5.1 Principe (2/2) :

Exemples de modulations

0 1 1 0 1

1

Information à transmettre

Modulation d’amplitude :

information véhiculée par l’amplitude Ici : 0  E sin 2πf₀t ; 1  2E sin 2πf₀ t

Modulation de fréquence :

information véhiculée par la fréquence Ici : 0  E sin 2π(2f₀)t ; 1  E sin 2πf₀t

Modulation de phase :

information véhiculée par la phase Ici : 0  E sin (2πf₀t+π) ; 1  E sin 2πf₀t

(5)

2006-2007

5.2 Modulations d’amplitude

(6)

2006-2007

5.2 Modulations d’amplitude (1/2)

Signal à transmettre Modulation d’amplitude

0 1 1 0 1

1

• Modulation de l’amplitude du signal électromagnétique

• Terminologie anglaise : ASK (Amplitude Shift Keying)

• Modulation bivalente (2-ASK) : utilisation de deux amplitudes : 0 E; 1  2E

• Exemple :

(7)

2006-2007

5.2 Modulations d’amplitude (2/2)

• Modulation à 4 états : (4-ASK) : utilisation de 4 amplitudes :

– 00 E ; 01  2E ; 10  3E ; 11  4E

– ou bien 00  -3E ; 01  -E ; 10  E ; 11  3E pour réduire la puissance nécessaire

• Cas général : modulation à 2^K états (2^K-ASK) pour transmettre K bits pendant une période

(8)

2006-2007

5.3 Modulations de phase

(9)

2006-2007

5.3 Modulations de phase (1/2)

Signal à transmettre Modulation de phase

0 1 1 0 1

1

• Modulation de la phase du signal électromagnétique

• Terminologie anglaise : PSK (Phase Shift Keying)

• Modulation bivalente (2-PSK ou BPSK Binary

PSK) : utilisation de deux phases : 0  π ; 1  0

• Exemple :

(10)

2006-2007

5.3 Modulations de phase (2/2)

• Modulation à 4 états : (4-PSK ou QPSK : quaternary PSK) : utilisation de 4 amplitudes :

-E cos 2πf₀ t - E sin 2πf₀ t

E cos 2πf₀ t E sin 2πf₀ t

Signal transmis

3π/2 π

π/2

0 Phase

11 10

01 00

Bits à transmettre

• Cas général : modulation à 2^K états (2^K-PSK) pour transmettre K bits pendant une période

(11)

2006-2007

5.4 Modulations d’amplitude en

quadrature

(12)

2006-2007

5.4 Modulations d’amplitude en quadrature (1/3)

• Modulation de l’amplitude ET de la phase du signal électromagnétique

• Terminologie anglaise : QAM (Quadrature Amplutide Modulation)

• Pourquoi modulation « en quadrature » ? E sin (2πf₀ t + φ) =

= [E cos φ] sin 2πf₀ t + [E sin φ] cos 2πf₀ t

= [E cos φ] sin 2πf₀ t + [E sin φ] sin (2πf₀ t + π/2)

⇒ transmission de 2 porteuses en quadrature (décalées de π/2)

(13)

2006-2007

5.4 Modulations de phase (2/3)

• Modulation à 4 états : (4-QAM) : utilisation de 2 amplitudes et de 2 phase :

-E -E

E

Amplitude E

-E cos 2πf₀t - E sin 2πf₀t

E cos 2πf₀t E sin 2πf₀t

Signal transmis

π/2 0

π/2

0 Phase

11 10

01 00

Bits à transmettre

⇒ ici, 4-QAM et 4-PSK coïncident

• Cas général : modulation à 2^2K états (2^2K-QAM) pour transmettre 2K bits pendant une période

(14)

2006-2007

5.4 Modulations d’amplitude en quadrature (3/3)

• Notation équivalente :

E sin (2πf₀ t + φ) = a sin 2πf₀ t + b cos 2πf₀ t

Avec : a = E cos φ et b = E sin φ

• Constellation associée à une modulation

- représentation de l’amplitude et de la phase dans le plan complexe

- symbole complexe transmis : a + j b = E

exp(j φ) Modulation de phase

à 8 états

000 100

001 010

011

101

110

111

(15)

2006-2007

5.5 Modulations de fréquence

(16)

2006-2007

5.5 Modulations de fréquence (1/2)

Signal à transmettre Modulation de fréquence

0 1 1 0 1

1

• Modulation de la fréquence du signal électromagnétique

• Terminologie anglaise : FSK (Frequence Shift Keying)

• Modulation bivalente (2-FSK) : utilisation de deux fréquence : 0  f₀ ; 1  f₁

• Exemple :

(17)

2006-2007

5.5 Modulations de fréquence (2/2)

• Modulation à 4 états : (4-FSK) : utilisation de 4 fréquences :

E sin f₃t E sin f₂t

E sin f₁t E sin f₀t

Signal transmis

f₃ f₂

f₁ f₀

Fréquence

11 10

01 00

Bits à transmettre

• Cas général : modulation à 2^K états (2^K-FSK) pour transmettre K bits pendant une période

• Remarque : pas de constellation associée

(18)

2006-2007

5.6 Modulations multiporteuses

(19)

2006-2007

5.6 Modulations multiporteuses

• Utilisation de plusieurs fréquences porteuses :

⇒ Transmission d’une somme de QAM, PSK ou ASK, avec différentes fréquences porteuses

• Terminologie anglo-saxone : DMT (Discrete MultiTone) sur liaison filaire ; OFDM (Orthogonal Frequency

Division Multiplex) sans fil

• Intérêt : meilleures utilisation des ressources spectrales

• Applications pratiques :

DMT : ADSL, OFDM : TNT et Wifi IEEE 802.11a/g

(20)

2006-2007

COURS 5. Transmission sur onde porteuses : modulations numériques