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Principes des tlcommunications analogiques et numriquesM. Van Droogenbroeck Fvrier 2008

Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97)

M. Van Droogenbroeck

Table des matires Introduction Signaux et systmes de tlcommunications Modulation donde continue Variables alatoires et processus stochastiques Introduction la numrisation Transmission de signaux numriques en bande de base Modulation numrique Propagation et systmes radio Principes de fonctionnement du rseau GSM

Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97)

M. Van Droogenbroeck

Dtails pratiques Examen crit (obligatoire) livre ferm au moins une question de thorie ! questions des annes prcdentes disponibles ladresse Notes de cours disponibles lAEES version HTML en ligne ladresse Transparents version PDF en ligne ladresse CD-ROM sur demande contenu : notes au format PDF (en couleurs) et HTML transparents au format PDF (en couleurs) questions dexamen des annes prcdentes

Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97)

M. Van Droogenbroeck

Introduction HistoriqueDonnes Voix Tlcommunications

Mobilit

F IG . 1: Principaux ples de dveloppement en tlcommunications.

Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97)

M. Van Droogenbroeck

Introduction HistoriqueDonnes Voix Tlcommunications

Mobilit

F IG . 1: Principaux ples de dveloppement en tlcommunications. Organismes internationaux de normalisation en tlcommunications ITU : International Telecommunications Union ISO : International Standards Organisation ETSI : European Telecommunications Standards Institute Normalisation Internet IETF : Internet Engineering Task Force (produit les RFCs)

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Structure dune chane de tlcommunicationsSource dinformation Destinataire

Transducteur

Transducteur

metteur

Rcepteur

Canal

Systme de tlcommunications

F IG . 2: Structure dune chane de tlcommunications.

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Structure dune chane de tlcommunications numrique

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Modles de rfrence

Modle OSI (Open System Interconnection)

Ordinateur A Application Application Prsentation Session Transport Rseau Liaison Physique Protocole Protocole Protocole Protocole

Ordinateur B Application Application Prsentation Session Transport Rseau Liaison Physique

Rseau

Modle de rfrence OSI

F IG . 3: Modle de rfrence OSI.Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97) M. Van Droogenbroeck

Application de lutilisateur

Service dchange dinformation

Transfert de fichiers, gestion et accs, change de documents et de messages, transfert de processus

7. Couche Application

Service dchange de messages indpendamment de la syntaxe

Ngociation des syntaxes, prsentation des donnes Gestion et synchronisation du dialogue

6. Couche Prsentation

5. Couche Session

Service dchange de messages indpendamment du rseau

Transfert de messages de bout en bout (gestion de la connexion, fragmentation en paquets, contrle derreur et du flux) Routage dans le rseau, adressage, tablissement de liaison Contrle du lien physique (mise en trames, contrle derreur) Dfinition des interfaces lectriques et mcaniques au rseau

4. Couche Transport

3. Couche Rseau

2. Couche Liaison 1. Couche Physique

Connexion physique au rseau

Rseau

F IG . 4: Les principales fonctions des couches OSI.

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Modle Internet

Application de lutilisateur

HyperText Transfer Protocol (HTTP) File Transfer Protocol (FTP) Remote terminal protocol (TELNET) Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Simple Network Management Protocol (SNMP) ... TCP IP IEEE802.X / X.25 UDP

7. Couche Application 6. Couche Prsentation 5. Couche Session 4. Couche Transport 3. Couche Rseau 2. Couche Liaison 1. Couche Physique

Rseau

TCP = Transmission Control Protocol UDP = User Datagram Protocol IP = Internet Protocol

F IG . 5: lments de larchitecture TCP/IP.Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97) M. Van Droogenbroeck

F IG . 6: Analyse du contenu dun paquet IP.Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97) M. Van Droogenbroeck

Table des matires Introduction Signaux et systmes de tlcommunications Modulation donde continue Variables alatoires et processus stochastiques Introduction la numrisation Transmission de signaux numriques en bande de base Modulation numrique Propagation et systmes radio Principes de fonctionnement du rseau GSM

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Signaux et systmes de tlcommunications Signal vocal ou musical Vido

f

F IG . 7: Spectre dun signal vido PAL. Signaux numriques. Le nombre de symboles transmis pendant une seconde est mesur en bauds.

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Catgories de signaux analogiques ou numriques, priodiques ou apriodiques, dterministes ou stochastiques, dnergie ou de puissance.

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Reprsentation des signauxSignal dinformation analogique2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 0 2 4 6 8 10

Signal dinformation numrique

101011

Reprsentation analogique2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 0 2 4 6 8 10 -0.5 0 1 2 3 0 0.5 1 1.5

Reprsentation analogique1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 4 5 6 -1.5 0 1 2 3 4 5 6

F IG . 8: Reprsentation dun signal analogique ou numrique.

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Dterministe ou alatoire ?metteur dterministe alatoire Rcepteur alatoire alatoire

Signal utile Bruit et interfrences

TAB . 1: Nature des signaux dans une chane de tlcommunications.

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M. Van Droogenbroeck

Puissance instantaneSoit une tension v(t) qui, travers une rsistance R, produit un courant i(t). La puissance instantane dissipe dans cette rsistance est dnie par |v(t)| p(t) = R ou encore p(t) = R |i(t)|2

2

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M. Van Droogenbroeck

Puissance instantaneSoit une tension v(t) qui, travers une rsistance R, produit un courant i(t). La puissance instantane dissipe dans cette rsistance est dnie par |v(t)| p(t) = R ou encore p(t) = R |i(t)|2

2

travers une charge unitaire de 1 Ohm, not [], les expressions sont mme gales. Pour la facilit, on normalise lexpression pour une rsistance de 1 [] : Dnition 1. [Puissance instantane normalise] p(t) = |x(t)|2

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nergie et puissanceDnition 2. [nergie] Lnergie totale du signal g(t) est dnie parT

E

= =

T + +

lim

T

|g(t)| dt2

2

|g(t)| dt

Dnition 3. [Puissance moyenne] Il en dcoule une puissance moyenne du signal g(t) sexprimant T 1 |g(t)|2 dt P = lim T + 2T T

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Dcibelx 10 log10(x) [dB]

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Dcibelx 10 log10(x) [dB] P [mW ] P [dBm] = 10 log10 1 [mW ] x [W ] 1 [W ] 2 [W ] 0, 5 [W ] 5 [W ] 10n [W ] 10 log10 10 log10(x) [dBW ] 0 [dBW ] 3 [dBW ] 3 [dBW ] 7 [dBW ] 10 n [dBW ] U [V ]2

U = 20 log10 [V ]

x 20 log10(x)Principes des tlcommunications analogiques et numriques (version 3.97)

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Bande passanteWequ X (f ) 2

fc (a) (b) (c) (d)

f

F IG . 9: Comparaison de dnitions de bande passante. (a) Bande passante 3 [dB]. (b) Bande passante quivalente. (c) Lobe principal. (d) Densit spectrale borne.

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Systme de transmission idalH(f ) = Ke2jf

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Systme de transmission idalH(f ) = Ke2jf H(f )

fc arg H(f )

fc W

f

fc

fc

f

F IG . 10: Transmittance dun systme idal.

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M. Van Droogenbroeck

Distorsions et bruit Dlai de groupe g = Dlai de phase (f ) p = 2f

1 d(f ) 2 df

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M. Van Droogenbroeck

Distorsions et bruit Dlai de groupe g = Dlai de phase (f ) p = 2f Distorsions non linaires y(t) = ax(t) + bx2(t)

1 d(f ) 2 df

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M. Van Droogenbroeck

Distorsions et bruit Dlai de groupe g = Dlai de phase (f ) p = 2f Distorsions non linaires