Notion de base sur le systeme de numerisation

L’invention de l’écriture puis de l’audio-visuelle eût suffi pour donner sa place éminente à l’information dans notre civilisation. Mais l’homme a aussi été capable de fabriquer des objets qui possèdent quelque peu la propriété du cerveau d’être défavorable en fonction de l’environnement.

La communication qui a connu un progrès considérable, depuis l’événement de la numérisation, en fait un facteur prépondérant. En effet, l’amélioration des relations et des coopérations entre des peuples ou des pays du monde entier, la bonne circulation des informations ainsi que les échanges technologiques sont des facteurs importants du développement. Techniquement, la majeure partie de ces progrès se réalise au niveau de la transmission numérique en bande de base qui envoie directement le signal par sa fréquence de base, elle dépend également du support de transmission utilisé.

Ce mémoire s’intitule « Etude de la transmission numérique en bande de base ». Ceci consiste à transmettre les différents codes en ligne sur un canal en variant le rapport signal sur bruit. Pour ce faire, le travail est subdivisé en cinq chapitres : on introduit dans le premier chapitre, la notion de base sur le système numérique; dans le second la transmission numérique; dans le troisième la transmission numérique en bande de base sur un canal idéal; dans le quatrième la transmission en bande de base sur un canal à bande limitée et dans le dernier chapitre la simulation sous Matlab 7.0 des différents codes en ligne.

Circuit de Numérisation

Définition et Propriétés 

• Capteur ou transducteur
Il en existe deux types : Capteurs actifs : ceux-ci génèrent directement une tension ou un courant proportionnel à la grandeur physique mesurée. Capteurs passifs : ils présentent une variation d’impédance sous l’effet de la grandeur physique (par exemple : microphone, thermocouple).
• Préamplificateur ou conditionneur
Il adapte le signal à la ligne de transmission (amplificateur et/ou adaptation d’impédance) Il linéarise aussi le signal par rapport à la grandeur physique.
• Ligne de transmission
Physiquement, elle peut être un câble bifilaire, un câble coaxial, une fibre optique, un faisceau hertzien. Le but est de choisir une ligne de transmission de telle sorte que la transmission du signal vers le sujet d’acquisition ait le minimum de perturbation c’est à dire qu’on doit préserver l’intégrité du signal (forme, amplitude).
• Filtre Analogique
C’est en général un Filtre Passe Bas. Il élimine les fréquences du signal en dehors des domaines spectraux d’analyses, par conséquent ils sont espacés et séparés par le pas d’échantillonnage selon la formule de Shannon: fmax ≤ 2 fech
• Echantillonneur/Bloquer
Il prélève des échantillons du signal à des instants régulièrement espacés et séparés par le pas d’échantillonnage h ouTe . Il garde l’amplitude de chaque échantillon en mémoire sous forme d’une charge stockée dans un condensateur durant le temps nécessaire au CAN pour effectuer la conversion numérique.
• Convertisseur Analogique Numérique (ou CAN)
Le CAN transforme l’amplitude de chaque échantillon en code binaire sur N bits. Si on note par q le pas de quantification et par Uref la tension de référence, alors q = (Uref/2ⁿ)
• Filtre Numérique
Le but est d’opérer une transformation sur le spectre du signal. C’est un calcul sur des échantillons codés en binaire.
• Action ou Affichage.
Le but est d’afficher les résultats (écran ou imprimé) et d’agir en conséquence.

TRANSMISSION NUMERIQUE

Le rôle des télécommunications est de transmettre à distance des informations d’un émetteur à un ou plusieurs récepteurs à travers un canal de manière aussi fiable que possible et à un coût réduit. Dans un système de transmission numérique, une suite de symboles représente l’information. Celle-ci est transmise sur le canal de transmission par un signal réel donc analogique. Ce signal peut donc être soumis à différentes formes de perturbations, d’interférences, ce qui peut conduire à des erreurs d’interprétations du signal recueilli par le récepteur. Il convient donc de s’assurer que le récepteur pourra recevoir le message émis par l’émetteur sans aucune erreur (dimensionnement du canal) et trouver des moyens pour rendre le canal robuste. La transmission numérique a pour objet de communiquer une information discrète provenant d’une source qui ne dispose que d’un nombre fini de caractères. Une information est une suite rythmée de nombres entiers qui peuvent représenter :
-Les valeurs échantillonnées et quantifiées d’un signal analogique.
-Les données, les caractères, les symboles et les instructions représentés par un nombre .

La source de message numérique

Pour faire une transmission numérique, le message à transmettre doit être sous forme numérique. La source primaire d’information peut être de type analogique tel que le signal de la parole ou voix ou encore le signal image vidéo qu’on doit numériser où qui est directement de type numérique. Cette information a déjà subi un codage : on parle de codage de source. Celui-ci a pour but de mettre le fichier numérique à transmettre dans un format standard d’échange et de réduire sa taille.

Le codage/décodage du canal 

La première étape est le codage de canal dont le but est de rendre la communication fiable. On désigne par codage de canal ou code correcteur d’erreur la transformation à appliquer aux symboles à transmettre pour les protéger des perturbations rencontrées durant la transmission (cf. figure 2.02). En réception, un traitement permet de détecter les erreurs et/ou de restaurer les symboles d’origine. Il existe 2 stratégies de codage de canal :
• Détection d’erreurs dans le message reçu et demande de retransmission à l’aide d’un meilleur protocole (Automatic Repeat reQuest). Cette technique nécessite une voie de retour et crée des risques de congestion du canal si la perturbation est trop forte.
• Détection d’erreurs et correction en réception (Forward Error Coding). Cette technique introduit de la redondance dans le message initial, les circuits et les algorithmes à implémenter étant plus complexes. L’ajout d’un code correcteur d’erreur n’est pas limité par le bruit mais par la capacité du canal. En effet, on ne peut pas rajouter des séquences trop longues sous peine de trop réduire le débit de données utiles. Le codage de canal se traduit d’une manière pratique par l’ajout de bits supplémentaires dans le message afin de le protéger. Elle comprend l’ensemble des techniques qui visent à réduire l’influence néfaste des différentes perturbations en rendant le canal robuste. Le codage de canal comprend des techniques telle que l’ajout de code détecteur ou correcteur d’erreurs.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : NOTION DE BASE SUR LE SYSTEME DE NUMERISATION
1.1. Numérisation d’un signal analogique
1.1.1. Modèle mathématique d’un signal échantillonner
1.1.2. Calcul du spectre d’un signal échantillonné
1.1.2.1. Cas où : Fe <2 ƒmax
1.1.2.2. Cas où Fe> 2ƒmax
1.1.3. Condition de Shannon
1.1.4. Reconstitution d’un signal s(t) (Formule d’interpolation de Shannon)
1.2. Circuit de Numérisation
1.2.1. Définition et Propriétés
CHAPITRE 2 : TRANSMISSION NUMERIQUE
2.1. Introduction
2.2. Chaîne de transmission numérique
2.2.1. Schéma de principe d’une chaîne de transmission
2.2.1.1. La source de message numérique
2.2.1.2. Le codage de source
2.2.1.3. Le codage de canal
2.2.1.4. Emetteur
2.2.1.5. Le canal de transmission
2.2.1.6. Récepteur
CHAPITRE 3 : TRANSMISSION EN BANDE DE BASE SUR UN CANAL IDEAL
3.1. Généralités
3.2. Les codes en ligne
3.2.1. Définition
3.2.2. Buts
3.2.3. Principe des codes en ligne
3.2.4. Critères de choix d’un code en ligne
3.3. Exemples des codes en ligne
3.3.1. Les codes en ligne à symboles indépendants
3.3.1.1. Code NRZ binaire (Non Retour à Zéro)
3.3.1.2. Code RZ binaire (Retour à Zéro)
3.3.1.3. Code biphase binaire (ou code « Manchester »)
3.3.2. Les codes en ligne à symboles dépendants
3.3.2.1. Le code bipolaire (ou AMI)
3.3.2.2. Le code HDBn
CHAPITRE 4 : TRANSMISSION NUMERIQUE EN BANDE DE BASE SUR UN CANAL A BANDE LIMITEE
4.1. Introduction
4.2. Notion d’Interférence Entre Symboles (IES)
4.2.1. Caractéristique de l’IES : diagramme de l’œil et distorsion maximale
4.2.2. Condition d’absence d’IES
4.2.3. Critère de Nyquist
4.2.4. Expression de la probabilité d’erreur
4.2.5. Conclusion
CHAPITRE 5 : SIMULATION SOUS MATLAB 7.0 DES DIFFERENTS CODES EN LIGNE
5.1. Présentation du Matlab 7.0
5.2. Simulations des codes
5.2.1. Présentation
5.2.2. Fonctionnement
5.2.3. Organigramme
5.2.4. Début du Programme
5.2.4.1. Fenêtre d’accueil
5.2.4.2. Fenêtre de début de la simulation
5.2.4.2.1. Code indépendant
5.2.4.2.1.1. Programme permettant la simulation de codes
5. 2.4.2.1.2. Courbe du message Codé en NRZ
5.2.4.2.1.3. Courbe du message Codé en RZ
5.2.4.2.1.4. Courbe du message Codé en Manchester
5.2.4.2.2. Code dépendant
5. 2.4.2.2.1. Courbe du message codé en Bipolaire
5.2.4.2.2.2. Courbe du message codé en HDBn
5.2.5. Récapitulation
CONCLUSION GENERALE

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