L'émetteur a pour fonction de transformer le message
(analogique ou numérique) en un signal électrique S(t), de nature
analogique. Le signal émis par la source (suite de symboles) est ainsi
transformé en une grandeur physique variable en fonction de temps. Le
signal émis (issu de l'émetteur) doit être adapté
aux contraintes imposées par le canal de transmission, contraintes au
premier rang desquelles figure la nécessité de n'occuper que la
bande de fréquence permise. La conception de l'émetteur doit
également prendre en compte les problèmes de fonctionnement du
récepteur, les interactions avec le système de
codage-décodage correcteur d'erreurs s'il existe, et les
impératifs de fonctionnement liés au système de
transmission lui-même.
La modulation a pour objectif d'adapter le signal à
émettre au canal de transmission. Pour les transmissions en bande de
base, la forme d'onde utilisée pour la mise en forme du signal physique
est le plus souvent une porte ou un créneau. Dans le cas de
transmissions sur porteuse [6], l'opération consiste à modifier
un ou plusieurs paramètres d'une onde porteuse de forme sinusoïdale
d'expression générale centrée sur la bande de
fréquence du canal.
o L'amplitude : A ,
o La fréquence : f0=??0 2??
,
o La phase: ?0.
Dans les procédés de modulation binaire,
l'information est transmise à l'aide d'un paramètre qui ne prend
que deux valeurs possibles. Dans les procédés de modulation
M-aire, l'information est transmise à l'aide d'un symbole qui
prend sa valeur parmi M = 2n réalisations possibles,
ce qui permet d'associer à un état de modulation un mot de n
éléments binaires. L'ensemble de ces symboles est
appelé alphabet et forme une constellation caractéristique pour
chaque modulation. Supposons que la source délivre des
éléments binaires toutes les Tb secondes, la période
symbole est définie par Ts = nTb et le débit binaire
s'exprime Db = 1/Tb.
La rapidité de modulation R = 1/Ts= Db /
log2M s'exprime en bauds et correspond au nombre de changements
d'états par seconde d'un ou de plusieurs paramètres
modifiés simultanément. Un changement de phase du signal porteur,
une excursion de fréquence ou une variation d'amplitude sont par
définition des changements d'états.
Les types de modulation les plus fréquemment
rencontrés sont les suivants :
o Modulation par Déplacement d'Amplitude MDA et en
anglais ASK (Amplitude Shift Keying ASK) ,
o
Figure I.4 : Constellation de la modulation d'amplitude tout ou
rien.
Modulation par Déplacement de Phase MDP et en anglais
(Phase Shift Keying PSK);
o Modulation d'Amplitude de deux porteuses en Quadrature MAQ et
en anglais (Quadrature Amplitude modulation QAM) ;
o Modulation par Déplacement de Fréquence MDF et
en anglais (Frequency Shift Keying FSK).
? Modulation par déplacement d'amplitude
(MDA)
Consiste à faire varier l'amplitude du signal selon la
loi de transcodage associée. Celui-ci s'exprime alors:
S(t) = A(t) cos (co0t + 4) ) avec
A(t) = ?k akh(t - kT??) I.2
Où h(t) est un filtre de mise en forme des impulsions,
par exemple une porte (h(t) = 1 si t E[0,
Ts[ et 0 ailleurs), 4) est une phase de
référence et {ak} la suite des symboles M-aires. Ce type
de modulation est simple à réaliser mais est assez peu
employé pour M > 2 car ses performances sont moins bonnes
que celles d'autres modulations, notamment en ce qui concerne sa
résistance au bruit.
? Exemple de modulation par déplacement
d'amplitude (MDA)
Un exemple de modulation d'amplitude est la modulation binaire
Tout Ou Rien (TOR) encore appelée par son abréviation anglaise :
OOK pour "On Off Keying".
Dans ce cas, un seul bit est transmis par période
T, et par conséquent n=1 et M=2. Le symbole
ak prend sa valeur dans l'alphabet (0, a0). La constellation de la
modulation d'amplitude « tout ou rien » est représentée
sur la figure I.4.
? Les performances de la MDA
Le spectre du signal modulé est décalé
de #177;f0 et comporte donc un raie aux fréquences #177;f0.
Pour pouvoir comparer les différentes modulations
entre elles, il est d'usage d'exprimer la probabilité d'erreur en
fonction du rapport Eb/N0 où Eb
représente l'énergie émise par bit, et N0
représente la densité spectrale de puissance de bruit.
En fonction de ce rapport on trouve [7] que la
probabilité d'erreur par symbole est donnée par la relation :
M-1 [\131°g MEbPs(e)= M erfc2
M2-1.N ] I.3
0
Cette probabilité d'erreur par symbole Ps(e)
est tracée en fonction de No et de paramètre
M à la
figure I.5.
Figure I.5 : Probabilité d'erreur par symbole de la
MDA.
? Modulation à déplacement de phase
(MDP)
Le seul paramètre susceptible de varier est la phase
de l'onde porteuse [8]. A la sortie du modulateur, le signal s'exprime:
S(t) = AEk h(t - kTs)cos[_==(ku0t + 4k) I.4
Comme nous l'avions fait pour les MDA, il est possible de
comparer les MDP entre elles, en utilisant la probabilité d'erreur par
symbole Pe en fonction du rapport Eb/N0. Rappelons que Eb
Où A représente l'amplitude constante
de l'onde porteuse et ???? la valeur de la phase pendant un intervalle de temps
[kTs, (k + 1)Ts[. Pour une modulation MDP-M, ???? prend
ses valeurs dans un alphabet de M éléments:
???? = ?? + (2?? + 1) ?? ?? , n = 0,1,....,M-1 I.5
La complexité de l'ensemble
émission/réception de la MDP augmente avec M, mais reste
raisonnable, ce qui en fait une modulation fréquemment utilisée
pour M allant de 2 à 16 avec de bonnes performances.
Dans les inconvénients de la MDP, citons l'existence
de sauts de phase importants qui font apparaître des
discontinuités d'amplitude. Les modulations décalées ou
tournées peuvent être une solution à ce problème. La
figure I.6 montre différentes constellations de MDP pour M= 2, 4 et
8.
Figure I.6 : Constellation des symboles en modulation de phase
MDP-M pour M=2,4 et 8.
? Les performances de la MDP
L'augmentation de M réduit la distance entre symboles
adjacents sur la constellation et cela dégrade naturellement les
performances.
représente l'énergie émise par bit, et
N0 représente la densité spectrale de puissance de bruit. En
fonction de ce rapport, on trouve en bibliographie [7] que la
probabilité d'erreur par symbole est donnée par la relation :
Ps(e)= erfc [ M. ?????0 ? sin ?? M ]
I.6
Cette probabilité d'erreur par symbole Ps(e)
est tracée à la figure I.7 pour M allant de 2
à 32 en fonction de Eb /N0 et on constate que pour conserver
une probabilité d'erreur par symbole constante lorsque M augmente, il
faut aussi augmenter le rapport Eb /N0. Autrement dit, il faut
augmenter l'énergie émise par bit Eb. Pour M = 8, le
rapport Eb /N0 nécessaire à une probabilité
d'erreur donnée est 4 dB plus grand que pour M =4. Pour M
grand, le rapport Eb/N0 doit être
augmenté de 6 dB chaque fois que l'on double M
c'est-à-dire chaque fois que l'on ajoute un bit par symbole
émis.
Figure I.7 : probabilité d'erreur par symbole de la
MDP
