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1 - TRANSMISSION EN BANDE DE BASE

2 - TECHNIQUES DE MODULATION

3 - CODAGE DE CANAL

4 - ÉGALISATION DU CANAL

5 - SYNCHRONISATION

6 - APPLICATIONS

  • 6.1 - Modems téléphoniques
  • 6.2 - Faisceaux hertziens
  • 6.3 - Transmissions par satellite
  • 6.4 - Transmissions sur fibres optiques
  • 6.5 - Radiocommunications avec les mobiles
  • 6.6 - Autres applications

| Réf : E7100 v3

Codage de canal
Transmission des signaux numériques

Auteur(s) : Hikmet SARI

Date de publication : 10 juin 1995

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  • Hikmet SARI : Chef de Département d’Études à la Société Anonyme de Télécommunications (SAT) - Professeur Associé à Télécom Paris

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INTRODUCTION

Les systèmes de transmission numérique véhiculent de l’information entre une source et un destinataire en utilisant un support physique comme le câble, la fibre optique ou, encore, la propagation sur un canal radioélectrique. Les signaux transportés peuvent être soit directement d’origine numérique comme dans les réseaux de données, soit d’origine analogique (parole, image...) mais convertis sous une forme numérique. La tâche du système de transmission est d’acheminer le signal de la source vers le destinataire avec le plus de fiabilité possible.

Le schéma synoptique d’un système de transmission numérique est donné à la figure 1 où l’on se limite aux fonctions de base. La source émet un message numérique sous la forme d’une suite d’éléments binaires. Le codeur englobe en général deux fonctions fondamentalement différentes. La première, appelée codage en ligne, associe un support physique adéquat aux éléments abstraits émis par la source. La seconde, appelée codage correcteur d’erreurs, consiste à introduire de la redondance dans le signal émis en vue de le protéger contre le bruit et les perturbateurs présents sur le canal de transmission. La modulation a pour rôle d’adapter le spectre du signal au canal (milieu physique) sur lequel il sera émis. Enfin, du côté récepteur, les fonctions de démodulation et de décodage sont les inverses respectifs des fonctions de modulation et de codage situées du côté émetteur.

La qualité d’un système de transmission est évaluée, en général, en calculant la probabilité d’erreur par bit (élément binaire) transmis. Celle-ci est fonction de la technique de transmission utilisée, mais aussi du canal sur lequel le signal est transmis. Une autre caractéristique essentielle est l’occupation spectrale du signal émis. Pour utiliser efficacement le spectre disponible sur le canal de transmission, on est contraint d’utiliser de plus en plus des modulations à grande efficacité spectrale. Le troisième aspect important d’un système de transmission est la complexité du récepteur dont la fonction est de restituer le signal émis. Ainsi, les performances (probabilité d’erreur par bit), l’occupation spectrale et la complexité du récepteur constituent les trois caractéristiques principales permettant de comparer entre elles les différentes techniques de transmission.

Cet article présente les techniques de transmission numérique avec une attention particulière sur les fonctions de base. Il est organisé en six paragraphes. Le premier est consacré à la transmission en bande de base et à la modélisation du canal ; le second décrit les techniques de modulation, leurs performances et leurs efficacités spectrales ; le troisième présente le codage correcteur d’erreur dont l’objectif est d’améliorer les performances dans un milieu bruité ; le quatrième présente les techniques d’égalisation adaptative que l’on utilise pour compenser les distorsions subies par le signal lors de la transmission ; le cinquième est consacré à la présentation des techniques de synchronisation de rythme (horloge) et de porteuse nécessaires pour démoduler le signal et l’échantillonner pour en extraire l’information émise. Enfin, le dernier paragraphe présente les principaux domaines d’application et les techniques utilisées.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-e7100


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3. Codage de canal

Le lecteur pourra se reporter à l’article Théorie du codage et protection contre les erreurs [E170] dans le traité Électronique.

3.1 Objet et principe du codage

Nous avons vu, dans le paragraphe précédent, que la probabilité d’erreur dans un système de transmission est une fonction du rapport S /B de la liaison. Pour augmenter la qualité de la transmission, on est donc amené à augmenter ce rapport, soit en augmentant la puissance du signal émis, soit en réduisant le facteur de bruit du récepteur. Malheureusement, cela n’est pas toujours possible et on se heurte très vite à une limitation souvent d’ordre technologique ou économique.

Une alternative plus attrayante pour améliorer la qualité de la transmission est de faire usage du codage de canal que l’on appelle communément codage correcteur d’erreur, bien que cette terminologie ne soit pas correcte au sens strict du terme. En effet, cette terminologie sous-entend qu’on laisse les erreurs arriver et qu’on les corrige ensuite. Or, cette façon de faire n’est pas inhérente au codage lui-même mais plutôt à la technique de décodage utilisée. Bien entendu, il est encore plus intéressant d’empêcher les erreurs que de les corriger. Nous reviendrons sur ce point par la suite. Pour l’instant, nous allons donner le principe de base du codage.

Le codage de canal consiste à introduire de la redondance dans le signal émis. La nécessité d’introduire de la redondance pour protéger le signal émis contre les erreurs de transmission est évidente. Supposons que l’on émette un message d’information binaire et que la détection se fasse bit par bit dans le récepteur. Si le message émis ne contient pas de redondance, chaque bit émis est essentiel et toute erreur de transmission conduit à une perte d’information irréversible. Si, au contraire, des bits de redondance sont introduits dans le message, on peut être en mesure de détecter, voire même de corriger, des erreurs de transmission. Pour cela, le décodeur teste si la loi de codage utilisée à l’émission est satisfaite au niveau de la séquence en sortie du circuit de décision. Dans le cas où la loi est vérifiée, on décide qu’il n’y a pas eu d’erreur...

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