II ? Etude d'une ligne de transmission - Free

|DELOFFRE Stéphane | |
|LORENCHET Charles | |
|RABIER Valérie | |
|TIOURTITE Kamel | | Assistants de TP :
Lionel HUSSON
Jean-Michel KRIEG TABLE DES MATIERES Introduction 3
I - Généralités 4 I.1 - Description physique d'un signal numérique 4
I.2 - Attribution de l'information au signal 4
II - Etude d'une ligne de transmission 6 II.1 - Etude de la ligne 6
II.1.1 - Questions théoriques 6
II.1.1.1 - Caractéristiques principales 6
II.1.1.2 - Transcodage 7
II.1.2 - Questions pratiques 7
II.2 - Déformation des signaux 8
II.2.1 - Questions théoriques 8
II.2.1.1 - Interférence intersymboles (IES) 8
II.2.1.2 - Filtre de Nyquist 9
II.2.2 - Questions pratiques 11
II.2.2.1 - Transmission du mot suivant 1000000000000000 12
II.2.2.2 - Transmission du mot suivant 1010000000000000 13
II.2.2.3 - Transmission d'un signal pseudo-aléatoire 14
II.2.2.4 - Influence du bruit 14
III - Récepteur 15 III.1 - Remise en forme avec horloge externe 15
III.1.1 - Questions théoriques 15
III.1.2 - Questions pratiques 17
III.2 - Avec régénération du signal d'horloge 18
III.2.1 - Questions théoriques 18
III.2.2 - Questions pratiques 18
Introduction
Le problème général est de transmettre à distance une suite de
symboles (des zéros et des uns), en empruntant un support quelconque :
câble coaxial, paire de cuivre, ondes hertziennes, fibre optique, ...Nous
avons vu dans le précédent TP (Codage de canal en bande de base) le rôle du
codage qui était d'adapter le signal au support choisi et de permettre la
récupération du rythme. La voie de transmission, ou canal, est une ligne téléphonique, une
liaison hertzienne, ou lumineuse. Mais ce canal est régi par des
caractéristiques et des contraintes auxquelles les éléments de transmission
doivent s'adapter, notamment la largeur du spectre, la puissance de
l'énergie transmise, les rapidités de modulation. Si la largeur de bande du support était infinie, ou très grande, le
signal pourrait sans grand inconvénient être transmis tel quel. Seul le
bruit large bande pourrait nous gêner. Cependant, lorsqu'on transmet un
signal par radio, on cherche toujours à maîtriser ou à réduire
l'encombrement spectral et la bande transmise. On dit alors que le canal
est à bande limitée.
Le but de ce TP est d'étudier une ligne de transmission de type filaire
ainsi que la remise en forme d'un signal numérique après sa transmission. I - Généralités
I.1 - Description physique d'un signal numérique De manière très générale, tout signal numérique est constitué d'une
succession de grandeurs (tensions, fréquences, phases d'une onde
sinusoïdale) ne pouvant prendre que des valeurs discrètes bien définies
pendant des durées respectives déterminées. On appelle état significatif la valeur de la grandeur ; le passage d'un
état significatif au suivant se fait de façon discontinue : c'est la
transition. On peut maintenant définir :
. La transmission synchrone (ou isochrone)
[pic]
En mode synchrone, une fil particulier transportant le signal d'horloge
relie les deux éléments. Les bits des différents caractères sont transmis
directement les uns à la suite des autres à chaque période d'horloge. . La transmission asynchrone (ou arythmique)
[pic]
En mode asynchrone, les signes sont transmis n'importe quand. Il n'y a
pas d'horloge entre la source et la destination. Les bits Start et Stop
encadre le caractère transmis pour permettre à l'organe de destination
de repérer le début et la fin de sa transmission. I.2 - Attribution de l'information au signal L'information portée par un signal numérique est donc toujours une
succession aléatoire, synchrone ou non, de '0' et de '1'. Chaque élément
est appelé élément binaire ou "bit". Il s'agit maintenant d'associer cette information binaire aux grandeurs
électriques, donc aux états significatifs constituant le signal numérique. Tout d'abord, que la transmission, soit synchrone ou asynchrone,
l'information utile, c'est-à-dire strictement exploitable, à transmettre
n'est portée que par des trains synchrones. Pour ces séquences, on peut envisager plusieurs possibilités d'affectation
de l'information :
un élément binaire peut être simplement associé à chaque état significatif
de durée (,il suffira d'utiliser 2 états significatifs pour les états
logiques '0' et '1'.
Il est possible d'associer non plus 1 seul élément binaire mais un groupe
au même état significatif de durée (. Le groupe est indissociable et
constitue une entité. On peut ainsi définir :
- L'intervalle de temps élémentaire (, c'est la durée minimum d'un
état significatif.
- La valence V : c'est le nombre d'états significatifs nécessaires
pour transmettre l'information binaire.
V = 2n quand on groupe n éléments binaires sur le
temps (.
- La rapidité de modulation R :
R = [pic]
- Le débit numérique : c'est le nombre d'éléments binaires acheminée
par unité de temps. Remarque : seulement, rien ne permet de savoir à seule description physique
d'une séquence si un état logique '0' ou '1' peut être associé à un ou
plusieurs niveaux de tension. II - Etude d'une ligne de transmission
II.1 - Etude de la ligne
II.1.1 - Questions théoriques Les supports physiques de transmissions sont les éléments permettant de
faire circuler les informations entre les équipements de transmission. On
classe généralement ces supports en trois catégories, selon le type de
grandeur physique qu'ils permettent de faire circuler, donc de leur
constitution physique :
. Les supports filaires permettent de faire circuler une grandeur
électrique sur un câble généralement métallique : les câbles :
paires torsadées, câble coaxial, paires blindées .., les guides
d'ondes)
. Les supports aériens désignent l'air ou le vide, ils permettent la
circulation d'ondes électromagnétiques ou radioélectriques diverses
: la transmission électromagnétique hertzienne en espace libre :
"faisceaux hertziens", "transmission sans fil" ...
. Les supports optiques permettent d'acheminer des informations sous
forme lumineuse : la transmission optique en espace libre :
"liaison infrarouge"... et la transmission optique guidée dans des
fibres optiques. (les fibres optiques) Pour les catégories 1 et 2, le signal transmis doit nécessairement avoir un
spectre limité centré dans une fréquence "porteuse". Pour la catégorie 4,
le signal peut avoir un spectre à priori quelconque, dans la limite de bon
fonctionnement du câble.
II.1.1.1 - Caractéristiques principales Ces différents supports de transmission présentent les caractéristiques
principales suivantes :
- La bande passante
- L'atténuation ou l'évanouissement
- La distorsion d'affaiblissement : car toutes les fréquences ne sont
pas affaiblies de la même façon. Donc, une impulsion rectangulaire
soumise à cette seule distorsion d'affaiblissement voit ses fronts
s'arrondir.
- La distorsion de temps de propagation de groupe, c'est-à-dire que
certaines fréquences sont transmises plus vite que d'autres.
- Elle se traduit par un étalement important de la durée des
transitions. Ce phénomène fait apparaître une indétermination sur les
instants significatifs, les uns par rapport aux autres.
- Le phénomène de traînage qui apparaît dans la réponse à une impulsion
rectangulaire de durée ( est l'étalement dans le temps du spectre bien
au-delà de la durée initiale. Le canal va donc apporter les déformation suivantes :
- Tout d'abord, le signal sera reçu avec un certain retard.
- Ensuite, les fronts de montée et de descente du signal seront bien
moins raides.
- Enfin, et c'est le plus grave, des suroscillations encadreront le
signal utile. L'importance de ces phénomènes dépend étroitement des
caractéristiques du canal : bande passante et courbe de réponse du
filtre.
A gauche, le signal transmis, à droite le signal reçu :
[pic]
Comme les symboles transmis s'enchaînent rapidement, les suroscillations
correspondant à un symbole reçu perturberont la réception des symboles
suivants. On dit que l'on observe des interférences intersymboles.
II.1.1.2 - Transcodage Les transmissions numériques utilisent les supports quelques fois modifiés
des transmissions analogiques. Le canal impose alors des contraintes sur le
code en ligne :
Le premier impératif sera de ne pas avoir d'énergie aux basses fréquences.
L'horloge sera régénérée localement : soit par filtrage de la raie
d'horloge contenue dans le spectre du signal numérique ; soit par VCO
asservi par une boucle à verrouillage de phase. L'opération d'adaptation du code numérique au support porte le nom de
transcodage.
Il a donc pour but d'obtenir un code en ligne ne présentant pas de
composantes basses fréque