Notion fondamental sur la transmission numerique

La nécessité de s’informer est inséparable à la nature humaine. Les technologies dans le domaine des communications ne cessent de s’améliorer depuis ces dernières, surtout sur le point de la précision et de la qualité, pour l’épanouissement et le bon déroulement des conductions de vie de la société humaine. Des échanges d’informations, des données sont devenues les principales objectives qui s’apparentent à leur tour à un support de transmission, transparent et cohérent à la fois. Mais la qualité d’une liaison dépend en partie de la performance de la modulation que le système utilise. Le choix de modulation s’avère donc très important pour tout système de télécommunications, un choix qui est toutefois confronté par divers paramètres aussi importants, comme le choix du codage utilisé ou de la modulation.

NOTION FONDAMENTAL SUR LA TRANSMISSION NUMERIQUE 

Introduction a la transmission numérique

D’une façon générale, le but de la transmission numérique c’est de transmettre des données, des messages numériques d’un point distant (émetteur) vers un autre point (récepteur) par l’intermédiaire d’un canal de transmission . La source d’information à l’entrée du système est une source d’information numérique .

Le codage de source
Le codage de source consiste à supprimer les éléments binaires peu significatifs. Le message est alors sous forme concise et constituée par une suite d’élément binaire mutuellement indépendant et prenant les valeurs ‘0’ et ‘1’avec de probabilité p0 et p1. Après numérisation et codage, la source numérique est caractérisée par son débit binaire D, défini comme le nombre d’éléments binaires qu’elle émet par unité de temps.

Le codage de canal
Le codage de canal, aussi appelé correcteur d’erreur est une fonction spécifique de la transmission numérique, qui n’a pas d’équivalent en transmission analogique. Il permet d’améliorer la qualité de transmission en insérant dans le message des l’élément binaire dit de redondance suivant une loi donnée. Cette opération conduit donc à une augmentation du débit binaire de la transmission. Le décodeur de canal, qui connaît la loi de codage utilisée à l’émission, vient vérifier si cette loi est toujours respectée en réception. Si ce n’est pas le cas, il détecte la présence d’erreur de transmission qu’il peut corriger sous certaines conductions.

Message binaire 

Un message binaire est une suite de bits 0 et 1. Les bits 0 et 1 sont respectivement représentés par les signaux s0 et s1 déterministes, réels, de durée Tb, nuls hors de, de l’intervalle [0, Tb] et d’énergie finie. L’allure de ces signaux dépend du format ou du code utilisé pour représenter le message. Pour la transmission en bande de base, le milieu de transmission est constitué par un câble (bifilaire ou coaxial) caractérisé par sa bande passante. Nous allons voir plus tard quelques codes en lignes habituelles, mais voyons tout d’abord les critères de choix d’un code en ligne.

Détection de message binaire 

Supposons que l’on reçoit la signal aléatoire r = m + n, m étant un message binaire tel qu’il est définit précédemment et n un bruit blanc, gaussien, de densité spectral N0/2 indépendant du signal aléatoire r qui ne peut pas être exploité par un organe logique à cause de la présence du bruit et de la distorsion éventuelle du message.

Il faut donc préalablement restituer une suite binaire ( αk ) et un message m, dépourvu de bruit et de distorsion, mais pouvant contenir de bits erronés. Cette restitution est effectuée par la détection séquentielle des bits, par la détection séquentielle ou des mots binaires.

Critère de choix d’un code en ligne 

Le code en ligne doit d’abord être choisi pour assurer la compatibilité entre le débit D à transmettre et la bande passante du milieu de transmission (choix d’un nombre d’états m). D’autres contraintes peuvent encore exister pour le choix d’un code en ligne comme :
❖ La transmission de la fréquence 0
❖ La largeur de bande spectrale
❖ Et la présence d’une raie à la fréquence de bits .

Aussi on constante que le critère de choix d’un code en ligne dépendent en partie de ses propriétés spectrales, définies par sa densité spectrale de puissance.

LA RADIOPHONIE CELLULAIRE NUMERIQUE GSM 

Généralité

Le GSM (Global System for Mobile communication) est le premier système de radiotéléphonie cellulaire entièrement numérique. Il permet de transmettre les informations à un débit de 9.6 kbps dans des réseaux opérationnels. La transmission de données exige l’établissement d’une connexion et la réservation de ressource qui, en général, sont loin d’être utilisées pleinement tout au long d’une connexion. Trois systèmes sont offerts en radiophonie :
➤Les systèmes à ressources partagées : qui consistent uniquement à partage dynamique de fréquence par une allocation dynamique d’un canal radio pendant l’accomplissement d’une communication.
➤Les systèmes de radio messagerie : ce sont des communications en half-duplex (unidirectionnelles) consacrées uniquement pour transmettre les messages courts tels que le bips, les messageries vocales, les messages pagers (paging message).
➤Les systèmes des réseaux cellulaires : qui sont les plus répandus actuellement, et sont basées sur :

• Le changement dynamique de fréquence ou saut de fréquence, en anglais frequency happing, pendant l’établissement d’une communication et ceci en fonction du déplacement dans différentes cellules. Il est possible pour un BTS et un MS de sauter d’une fréquence à une autre durant un appel, à condition que celle-ci soit synchronisée.
• La réutilisation de fréquence des cellules éloignées. le nombre de fréquences dans une cellule détermine la capacité d’une cellule. Ce nombre de fréquences limité est alloué à un réseau de mobile par une compagnie licenciée. Correspondant au changement de trafic et à la disponibilité des fréquences, une cellule peut avoir une ou plusieurs fréquences allouées et il est important d’éviter l’interférence entre les différentes fréquences allouées car plus l’interférence est grande, moindre sera la qualité d’un appel.

Pour couvrir un pays entier, chaque fréquence doit être réutilisée dans d’autre coin géographique chaque fois que le besoin s’avère nécessaire ; mais cette fréquence ne doit en aucun cas être réutilisée pour des cellules voisines, c’est la raison pour laquelle on doit minimise l’interférence entre les cellules.

Réseau Cellulaire

Il faut rappeler que la téléphonie mobile est un système de radiotéléphonie dit cellulaire. En effet, un réseau est dit cellulaire si ce dernier est découpé en « cellules », qui sont des petites zones où se trouvent une série d’équipements de radiotéléphonie (cf figure 2.01) Afin de permettre aux utilisateurs d’être mobiles, une liaison radioélectrique relie le terminal mobile au réseau. Le signal radioélectrique est atténué au cours de sa propagation (affaiblissement de parcours, diffractions, réflexions, etc.), c’est le majeur problème de la communication cellulaire. La puissance qui arrive au niveau du récepteur doit être suffisante pour qu’il puisse reconstituer correctement l’information qui lui est destinée. Les puissances des différents émetteurs du système radiomobile étant limitées, alors plusieurs points d’accès au réseau et des stations de base (émetteur- récepteur) sont installés dans le territoire. Un mobile qui se déplace sur un territoire ou bien une cellule, s’attache à la station de base qui lui fournit le meilleur lien radio. Le passage du mobile d’une cellule à une autre, qu’on appelle aussi handover, doit se faire de manière transparente pour l’utilisateur, sans interruption de la communication, ni dégradation excessive de la qualité de service.

Table des matières

INTRODUCTION
NOTION FONDAMENTAL SUR LA TRANSMISSION NUMERIQUE
Introduction a la transmission numérique
Le codage de source
Le codage de canal
Principe de modulation numérique
Transmission numérique en bande de base
Codage en ligne
Critère de Nyquist
Capacité d’un canal perturbé, relation de Shannon
Message binaire
Détection de message binaire
Test d’hypothèse binaire
Critère de choix d’un code en ligne
Exemples des codes en ligne
Transmission sur onde Porteuse
Principe
Quelque type de modulation
LA RADIOPHONIE CELLULAIRE NUMERIQUE GSM
Généralité
Réseau Cellulaire
2.2.1 Cellule
2.2.2 Motif cellulaire en anglais LA (Local Area)
Les Norme cellulaire numérique
La radiophonie cellulaire numérique GSM
i. Historique
ii. Architecture générale du réseau GSM
Fonctionnement
i. Etablissement d’un appel
ii. Echantillon d’un trafic d’appel vers un MS
iii. Transfert intercellulaire : le handover
Traitement numérique d’un signal dans le mobile
i. Les terminaux (station mobile : MS)
ii. Les fonctions d’un terminal
iii. Architecture fonctionnelle d’un terminal
Le sous-ensemble radio
Le sous-ensemble traitement
Le sous-ensemble synthétiseur
Le sous-ensemble contrôle
L’interface utilisateur
iv. Les opérations en bande de base procédées au signale vocal
v. Rôle du vocodeur
La transmission radio
Les canaux et les multiples accès
Les canaux physiques
Les canaux logiques
Principe de base du AMRF (ou FDMA en anglais)
Principe de base de l’AMRT
Chaîne de transmission numérique dans le mobile
Codage de source (le codage de la voix)
Le codage des canaux
L’entrelacement et la construction d’un burst
LA MODULATION GMSK
Généralités sur la modulation numérique
Une définition de la modulation
Principe de modulation numérique
Différents types des modulations numériques
Principe de modulation en quadrature
La modulation GMSK
Le filtre Gaussien
Le filtre Gaussien du signale numérique
SIMULATION
Présentation du logiciel
But de la simulation
Fenêtre d’accueil
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE

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