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TELECOMMUNICATIONS HERTZIENNES: LA MODULATION

1 - Le codage de l'information

Notions de base

Introduction au codage de l'information

fig1

La modulation est l'évolution, représentative de l'information, des caractéristiques d'un signal porteur en fonction du temps. Si le signal est constant (page blanche, onde non modulée...), il ne transmet aucune information, puisqu'il ne varie pas. Seule sa présence ou son absence peut être reconnue. Dès que cette évolution est construite, elle respecte un certain code.

Exemples de codages

Une première notion de codage apparaît quand on admet qu'on peut émettre ou ne pas émettre ce signal; on a déjà là une notion d'information (j'existe ou je n'existe pas) ; il s'agit d'une modulation à 2 états (Fig 1) :

fig2

On parlera alors de modulation par tout ou rien ("tout" si le signal est présent, "rien" s'il est absent). A titre d'exemple, une évolution de cette notion consisterait à émettre et couper alternativement la porteuse. On peut même obtenir ainsi trois états : présence, absence, alternance rapide (émission hachée) de présence et d'absence. On voit apparaître ainsi une première notion de séquencement: distinguer la présence et l'absence d'une alternance plus rapide (Fig 2) :

On remarque alors qu'il est possible de généraliser cette approche en hachant plus ou moins rapidement le signal de modulation pour le coder,fig3 c'est à dire affecter à des séquences particulières de successions de présence et d'absence une signification convenue. On peut ainsi créer une série de symboles différents dont on convient entre l'émetteur et le récepteur de leur signification, étant entendu que chaque séquence spécifique aura une signification constante, et que le temps séparant deux séquences successives sera assez long pour pouvoir les séparer à la réception. Le morse est un exemple de ce type de codage (Fig 3) :

Types de codages

Codage analogique

Toutes les informations d'ordre physiologique (les sons, les images), mais aussi les grandeurs physiques mesurables ont un caractère analogique, c'est à dire que leurs niveaux peuvent prendre toutes les valeurs entre deux limites (seuil de perception et seuil de douleur, par exemple s'il s'agit de l'oreille). Le procédé de codage analogique consiste à transformer, en temps réel, le signal initial en grandeur électrique proportionnelle. Le signal électrique est alors l'image de la grandeur physique à transmettre (il lui est analogue), il peut prendre n'importe quelle valeur entre zéro et une valeur maximale. La mise en oeuvre de ce codage est relativement aisée, dans la mesure où le signal ne nécessite que très peu, voire pas du tout, de traitement (uniquement la traduction de l'information en grandeur électrique). C'est le plus simple des codages, celui qui a été utilisé dès l'apparition du téléphone, et jusqu'à l'avènement de l'informatique. Le morse en était une exception.

Codage numérique

A côté des procédés analogiques, les systèmes modernes de transmission de l'information tendent à utiliser de plus en plus des codages numériques. Dans un tel codage des instants successifs du signal analogique initial, suffisamment rapprochés pour considérer que toute l'information sera préservée, sont échantillonnés, puis codés en binaire (à 2 états) où l'amplitude de chaque élément (échantillon) d'information est définie par une séquence particulière de "0" et de "1". La précision de codage de chaque échantillon est d'autant meilleure que le nombre de bits (éléments binaires) qui le caractérise est élevé : cette précision avec laquelle on veut transmettre l'information est appelée résolution. Selon la résolution choisie, la transmission de l'information se fera suivant des modalités différentes. Comme pour l'écriture, un certain nombre de symboles (lettres ou nombres) sont utilisés, puis l'information est transmise sous forme de mots, séquence plus ou moins longue de symboles.

fig4

On appelle symbole la plus petite unité d'information; un "mot" sera donc formé de plusieurs symboles. Plus le nombre de caractères de l'alphabet utilisé est faible, plus les mots devront être longs pour transmettre toutes les nuances de l'information. Le plus petit symbole et donc le bit ("0" ou"1"). La transmission en télécommunications obéit à des règles identiques. Il existe plusieurs possibilités d'écrire un "mot" : on peut décider du nombre de niveaux à utiliser pour les symboles (en quelque sorte le nombre de lettres de l'alphabet), mais aussi de la longueur des séquences définissant un mot, et les différents systèmes de codage sont en fait des combinaisons particulières des deux possibilités. Dans l'exemple de la Fig 4, l'information est codée sur 8 bits (ou "octets") permettent de définir 28 = 256 niveaux différents, la résolution est alors de 1/256, soit environ 0,4%. S'il s'agit de caractères, ce codage sur 8 bits autorise 256 symboles différents ; c'est le cas du codage ASCII des caractères de texte. Un mot sera constitué d'une suite d'octets. Chaque mot est séparé du suivant par un caractère particulier, défini au préalable, et donc exclu de l'alphabet.

Pour de plus amples informations, le lecteur pourra se reporter à des ouvrages spécialisés sur la numérisation des signaux.

Suite : partie 2 - Principes de base de la modulation.

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Resolution conseillee:1024x768px - Première mise en ligne 15/01/2007