TRANSMISSION DE L’INFORMATION

TRANSMISSION DE L’INFORMATION

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I – Historique de la transmission et nécessité de communiquer

L’établissement de la communication entre deux points ou la diffusion sont les principaux moyens de communication. Les télécommunications électriques débutent au milieu du XIXe siècle, en plein essor industriel. Mais c’est le programme Apollo (et le premier pas sur la lune) initié dans les années 1960 qu’un tournant important est pris dans le développement des télécommunications modernes. Les dernières étapes du développement des télécommunications datent de 1971 avec le début du système de positionnement global (GPS).

II – Organisation et milieu de transmission La source contenant le signal à transmettre subit diverses opérations avant sa transmission.


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Débit d’un canal de transmission …………………………………………………………………………………………………………

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A - Le spectre de transmission des signaux Le spectre des signaux (bande de fréquences à laquelle sont transmis les signaux) permet d’évaluer l’occupation du canal de transmission. On peut optimiser les signaux au canal ……………………………………………………………………………………………………….

EHF : Extremely High Frecency – THF = TeraHerz

B - Propagation des ondes dans l’air Le milieu de transmission

La transmission des ondes électromagnétiques peut s’effectuer de point à point, à très courte ou à très longue distance. Elle peut se faire aussi en mode « broadcast » (multidiffusion). ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………


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C - L’antenne émettrice et réceptrice L’émetteur est le plus souvent une ………………… de différentes formes de type ………..,

…………., ou de forme ………………………. Le modèle de l’antenne isotrope est souvent utilisé comme référence. Cette antenne non réelle est vue comme un pont rayonnant la même puissance dans toutes les directions, comme une sphère.

Le gain est généralement donné en dBi (décibel isotropique). C’est le gain de puissance, pour une même alimentation, entre la puissance d’une antenne directive Pmax et la puissance d’une antenne isotropique Po.

A la réception de l’onde électromagnétique, l’antenne va produire une ddp (différence de potentiel) à ses bornes, créant ainsi une tension image de l’information dans l’onde reçue. Très souvent une antenne peut être utilisée en réception comme en émission.

D - Rapport en longueur d’onde émise et dimension de l’antenne

Une antenne fonctionne à une fréquence de résonance liée à sa dimension. La longueur de l’antenne est généralement égale au quart de la longueur d’onde. Plus la fréquence est élevée, plus la dimension de l’antenne sera réduite. On peut alors écrire :

avec c=3.108 m/s fo= fréquence de résonance de l’antenne ʎ = longueur d’onde de fonctionnement. Les longueurs d’ondes d’une antenne d’émission radio et celle d’un mobile GSM sont très différentes et leur dimension aussi.


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ACTIVITE 1 : dimensionnement d’une antenne de réception Une télémesure d’une sonde expérimentale émet des données en modulation de

fréquence au travers d’une antenne ʎ/4. La fréquence de transmission est de F=139 Mhz. 1 – Déterminer la longueur de l’antenne 2 – Dans le cas d’un mauvais dimensionnement de la longueur d’antenne émettrice, indiquer les effets sur la réception.

E - Propagation des ondes dans le vide

Le recours à la diffusion par satellite permet de couvrir de larges zones terrestres. Les satellites sont situés au niveau de l’équateur et positionnés fixement à environ 36000 km d’altitude sur une orbite géostationnaire.


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ACTIVITE 2 : Transmission des chaînes françaises La moyenne des fréquences d’émission des six chaînes françaises étant égale à

12627 MHz, on effectuera tus les calculs en considérant la fréquence d’émission égale à 12600 MHz soit 12,6 GHz. On exprime l’atténuation en espace libre par la relation : Attn(dB)=20.log10(4.π.Dist/ʎ) On exprime les puissances en dB ou dBm suivant qu’elles sont référencées au watt ou au mW.

P(dBw)=10.log10(P/1W) et P(dBm)=10.log10(P/1mW) 1 – Relever la puissance isotrope rayonnée par TELECOM 2C sur la France en dBm.

2 – Calculer la longueur d’onde correspondant à la fréquence d’émission de 12,6 GHz. 3 – Calculer l’atténuation des ondes émises par TELECOM 2C et captées par une parabole. On donne Dist=37942 km. 4 – Déterminer la puissance (en dBm) du signal reçu par l’antenne.


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ACTIVITE 3 : Bilan de liaison Le bilan de liaison est la somme des gains des antennes et des pertes de transmission dans les différents canaux de la chaîne de transmission. On donne les éléments de gains et de pertes suivants :

1 – Reporter ces valeurs sur les éléments de la chaîne de réception. 2 – Exprimer et calculer la puissance à l’entrée du démodulateur (on peut additionner les unités en dB, dBm).


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F- Propagation des ondes dans les conducteurs matériel filaire et à fibre optique

Les lignes filaires transportant l’information peuvent être de deux types. Paire torsadée Câble coaxial Constitution

Avantages et inconvénients

Simple et économique Atténuation très importante du signal

Meilleure qualité de transmission Débits moins importants

Performances Débit : 10Mbit/s à 10 Gbit/s Distance : 10m à 100m

Débit : 1Mbit/s à 10Mbit/s Distance : jusqu’à 500m

Domaine d’utilisation Raccordement clients aux centraux téléphoniques (téléphonie numérique) Distribution de l’information dans un réseau local

Domestique : Distribution du signal vidéo et audio (TV TNT ou parabole) Transport du signal audio Industriel : Transport téléphonique du réseau urbain, interurbain et sous-marin Transport du signal audio sur plusieurs dizaines de mètres (salle de spectacle, concert, cinéma)

On définit l’atténuation par Att=10.log(Pt/Pr) en dB et P en watts. On définit le gain par G=10.log(Pr/Pt) Dans une chaîne où se succèdent des sections d’atténuation et d’amplification, on peut sommer les gains et les pertes. Exemple


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La fibre optique La fibre optique est cylindre de verre transparent très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions de données terrestres et océaniques. Le débit d’information véhiculé est nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et supporte un réseau dit « large bande » par lequel peuvent transiter aussi bien la télévision, le téléphone ou des données informatiques.

Les caractéristiques suivantes peuvent être retenues :

• Débit : ………………………………………………. • Distance : ………………………………………….. • Immunité au bruit : ………………………………… • Coût : ………………………………………………..

Principe de transmission

G - bande passante des supports et atténuation des supports de transmission Elle est souvent notée W et est exprimée en Hertz (Hz). ……………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

C’est la fibre optique qui présente l’affaiblissement le plus faible. La bande passante d’un support permet de laisser passer les signaux dans un intervalle

de fréquence. Plus la bande passante est grande, plus le débit des données est important.


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Exemple de valeurs de bandes passantes :

• Paire téléphonique (RTC) : ……………….. • Câble coaxial : ……………………………... • Paire torsadée catégorie 5 : ………………. • Fibre optique : ……………………………….

H - Organisation de la transmission de l’information

Quatre éléments importants interviennent dans la transmission de l’information :

• La source ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………..

• Le signal : …………………………………………………………………………………………. ………………………………………………

• Le canal : …………………………………………………………………………………..………. ……………………………………………….

• Le bruit : …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………...

I - la capacité théorique de transmission d’un canal

Cette capacité est définie en bit/s, elle représente le débit binaire maximal du signal que l’on peut transmettre par ce canal de transmission. On définit cette capacité théorique par

Avec • W : la largeur de la bande passante (Hz) • S : la puissance du signal (W) • B : la puissance du bruit inhérente au canal (W)

Exemple : Sur une liaison téléphonique dont la bande passante a une largeur de 3100 Hz et un rapport S/B correspondant à 32 dB, calculer la capacité maximale Cmax de transmission. III – Les modulations pour la transmission Le signal en bande de bande (Le terme de bande de base ou base de bande désigne une technique de transmission par laquelle le signal est envoyé directement sur le canal après codage), codé, permet d’augmenter l’immunité au bruit et de réduire la probabilité d’erreur par bit dans le canal bruité, Mais ne permet pas la transmission des informations sur plusieurs canaux comme pourrait le faire une modulation.


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Un effet de modulation est la ………………………………………………………………….. La translation en fréquence de plusieurs signaux conduit à faire passer, dans un même canal de transmission, plusieurs canaux et donc augmenter le débit d’information sur un même support.

ACTIVITE 4 : Rôle de la translation de fréquence par modulation sur la longueur de l’antenne. 1 – Déterminer la longueur minimum et maximum de l’antenne d’émission type ʎ/4 si l’on souhaite transmettre un signal audio (30 Hz à 15 kHz) sans modulation. 2 – Les longueurs obtenues sont-elles réalistes ?


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3 – Le signal audio en bande de base est alors modulé à une fréquence de 155,5 MHz. Déterminer la longueur de l’antenne de type ʎ. On distingue principalement trois types de modulations :

IV – Les modulations numériques Les modulations numériques constituent une évolution et une suite logique des modulations analogiques. L’amélioration de la transmission a pour contrepartie la complexité des systèmes et leur mise en œuvre.

A – La modulation FSK (Frequency Shift Keying) A chaque niveau logique correspond ………………………………………………………………. Le signal modulant (DATA) à l’entrée est transformé par le modulateur en un signal modulé. …………………………………………………………………………………………………………….


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B – La modulation ASK (Amplitude Shift Keying) Le signal de sortie est une représentation des informations numériques à transmettre où …………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………..

V – La transmission ADSL (Asymetric Digital Subcriber Line) La nature des réseaux véhiculant les données Internet est différente. Dans le central téléphonique, deux types de systèmes coexistent : le réseau de données (le réseau du fournisseur d’accès) vient se greffer sur le réseau téléphonique classique, les deux réseaux utilisant la ligne de l’abonné.


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Un équipement appelé …………………… (splitter) permet l’éclatement et la recombinaison des deux types de signaux dans le central et chez l’abonné lorsqu’il se sert d’un téléphone numérique. Il faut séparer les canaux utilisés pour la téléphonie de ceux employés pour la transmission des données. Pour un téléphone analogique, un simple filtre placé devant le téléphone de l’abonné suffit. Il transmet le signal ADSL au modem qui extrait les informations numériques pour l’ordinateur. Une des caractéristiques de l’ADSL tient dans son nom et l’asymétrie qu’elle porte ………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………...

VI – La Télévision Numérique Terrestre (TNT) Les émissions de la TNT se font pour l’essentiel dans la bande UHF qui va de 470 à 860 MHz. Cette bande a été divisée en canaux de largeur 8 MHz pour la TV analogique, numérotés de 21 à 69. La TNT a repris les mêmes canaux. On peut calculer la fréquence en appliquant l’expression :

Exemple : Calculer la longueur d’onde du canal 21. Avec la TNT, l’occupation du canal est bien meilleure que celle d’une transmission d’une chaine TV analogique classique, puisque avec une même largeur (8 MHz) on transmet 6 chaînes « normale » (ou 3 chaînes en HD). Un canal TNT a un débit numérique limité à 40 Mbits/s. Pour une chaîne, on peut retenir qu’un signal vidéo avec le son, peut-être transmis avec deux débits :


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Pour augmenter le débit sur un même support de communication on utilise ………………….. On distingue 2 types ……………………, le …………….. (TDM : Time Division Multiplexing) et le …………………….. (FDM : Frequency Division Multiplexing).

Multiplexage Temporel

Pour la TNT, Satellite et GSM

Multiplexage Fréquentiel

Pour ligne téléphonique, ADSL VII – La transmission sans fil à courte distance Wifi et Bluetooth La transmission sans fils des ondes émises par un système Wi-Fi ou Bluetooth utilise la bande de fréquence ……………………... Ces fréquences très proches des fours micro-ondes, sont de faibles puissances afin de se limiter à une zone géographique contenue dans un bâtiment de travail. Elles sont aussi sujettes aux perturbations et aux atténuations liées à l’infrastructure du bâtiment.

Les débits de l’information sont liés en particulier à la distance de transmission.


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La transmission des ondes Wi-Fi est très sensible aux atténuations liées aux structures des habitations et lieux fermés de travail (portes, cloisons, etc).

La portée dépend non seulement de la puissance d’émission, mais aussi du taux de transfert :


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IX – Exercices Exercice 1 : Signal de transmission d’une commande sans fil domotique 1 – A partir du signal suivant, déterminer la combinaison qui a été utilisée :

� Amplitude – phase � Amplitude – fréquence � Fréquence – phase

2 – Déterminer le nombre de bits par baud transmis si toutes les possibilités de combinaisons sont présentes dans ce signal. 3 – En supposant que les quatre combinaisons amplitude-fréquence : faible-faible, faible-fort, fort-faible et fort-fort, codent respectivement 00, 01, 10 et 11, déterminer la séquence de bits représentés par le signal.

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Exercice 2 : Transmission des informations domotiques gérant l’état d’une maison à énergie positive. On dispose d’un média de transmission en bande de base disposant de quatre niveaux significatifs et permettant de transmettre le signal suivant :

1 – A partir du chronogramme, déterminer le nombre de bits par baud pouvant être émis sur un tel canal. 2 – En supposant que le protocole de transmission spécifie que les niveaux du plus bas au plus élevé correspondent aux valeurs de 0 à 3, quelle est la séquence de bits représentée par ce signal ?

Exercice 3 : Dimensionnement d’une antenne quart d’onde d’un module de télémesure. Le dBm est défini à une puissance de référence de 1mW et P(dBm)=10.log10(P/1mW). En HF 0dBm=1mW sur une charge de 50 Ω. Le module de télémesure possède deux fréquences d’émission configurables dont une à 137,950 MHz. La puissance émise est de 24 dBm. 1 – Déterminer la longueur de l’antenne quart d’onde à connecter à la sortie de l’étage de puissance.


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2 – Déterminer le gain de l’amplificateur en dB. Exercice 4 : Puissance d’émission du module de télémesure Kiwi Millénium. 1 – On injecte à l’entrée de l’amplificateur une puissance Pe=1mW, on obtient en sortie une puissance de 250 mW. Calculer le gain en dB de l’amplificateur. 2 – On relève la caractéristique de la dérive thermique de la puissance d’émission en fonction de la température ci-dessous :

Que peut-on dire de la puissance émise au-delà de 0°C ? Quelle est la plage de température idéale de fonctionnement ? Exercice 5 : Emission des données en espace libre de la télémesure de données. La relation permettant d’établir l’atténuation en espace libre d‘une émission radioélectrique est donnée par la relation :

Atténuation(dB)=32,4 + 20.log10(d) + 20.log10(f) d : distance en km et f : fréquence en MHz.

1 – Etablir la caractéristique de l’atténuation en fonction d’une distance variant de 0 à 300 km et pour une fréquence d’émission de 137,950 MHz.


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2 – En déduire la qualité de réception des données lors d‘un vol complet. Exercice 6 : Propagation des ondes dans les supports vide et fibre optique. 1 – Donner la valeur de la célérité des ondes électromagnétiques dans le vide.

2 – L’indice de réfraction d’une fibre optique monomode est de n=1,6. Donner la vitesse de la lumière dans celle-ci. Préciser le temps de propagation d’une impulsion sur 1 km.

3 – On utilise des ondes électromagnétiques de fréquence 6 GHz dans une transmission satellitaire. Préciser la longueur d’onde utilisée. Préciser le temps de propagation via un satellite géostationnaire à 36500 km d’altitude.

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