modulation multi-porteuses

[inviteaf55e375]

Bonjour

Enseignant de physique en BTS SN seconde année , je voudrais comprendre pourquoi on utilise parfois des dizaines, voire des milliers de porteuses pour véhiculer la même information (TNT par ex).
Je suis familier avec les différents types de modulation ASK FSK PSK QAM et leurs caractéristiques spectrales.

De plus, j'aimerais que quelqu'un puisse m'expliquer la phrase suivante :
Le manuel Nathan BTS SN2 indique (p84) que "l'OFDM (orthogonally frequency division multiplex) désigne une technique visant à améliorer l'occupation spectrale et la résistance aux conditions de propagation difficiles. Il s'agit de mettre en oeuvre une multitude de porteuses multiplexées en fréquence sur une bande de fréquence donnée, puis de moduler chacune de ces porteuses par un train binaire séparé".

- en quoi utiliser plusieurs porteuses peut-il améliorer l'occupation spectrale? J'aurais pensé au contraire qu'elle va être de plus en plus importante
- que signifie "multiplexer en fréquence"?
- que signifie "train binaire séparé"?

Merci d'avance
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[gwgidaz]

Bonjour,

On utilise les modulations multiporteuses quand la bande passante du canal est fortement perturbée.
Le signal émis peut arriver au récepteur par plusieurs trajets à la fois. (on dit qu'on a une propagation par trajets multiples).

Il faut bien voir ce qui se passe avec une modulation monoporteuse: Si le débit est élevé, le spectre de l'émission sera large.
Par exemple, si le signal reçu de l'emetteur est composé de deux signaux dont les trajets diffèrent de plusieurs lambdas ( réflection sur un immeuble...), certaines fréquences arrivent en phase, mais d'autres fréquences sont en opposition.... La bande large nécessaire à la transmission du signal pourra contenir plusieurs de ces creux, et donc ne serra pas plate. Et si un creux apparaît sur la porteuse, le résultat sera même catastrophique
( par analogie, voir en optique les interférences par deux fentes et le "spectre cannelé")
Dans ces conditions, le signal démodulé est fortement distordu, donc des erreurs de décision seront nombreuses.

Si on répartit le débit sur un grand nombre de porteuses, chacune portera un débit bien moindre, et occupera une bande étroite . Il n'y aura pas de distorsion dans le signal démodulé de chacune d'elle.
Certes, il se peut que certaines porteuses tombent dans un creux et ne soit pas bien reçues. Mais en répartissant adroitement les bits et les codes correcteurs d'erreur sur les différentes porteuses, on saura corriger ces erreurs.

Remarquer que l'ADSL part du même principe : une ligne téléphonique est loin de présenter une bande passante plate sur plusieurs MHz ! Mais si on y case plus d'un millier de porteuses, chacune nécessitera peu de bande passante, et chaque bande aura des caractéristiques constantes...

Bien sur, je simplifie.... Les trajets multiples peuvent même faire que ce ne sont pas les mêmes symboles qui arrivent en même temps sur le récepteur. On a donc intérèt à augmenter fortement la durée de chaque symbole.... ce qui est le cas pour la transmission multiporteuses : les symboles portés par chacune sont bien plus longs, puisque le débit est faible.

Une modulation multiporteuse ne tient pas moins de place spectrale qu'une modulation monoporteuse, c'est du même ordre. On peut même chercher à étaler encore le spectre sur un très grand nombre de fréquences...

[inviteaf55e375]

Bonjour

Merci beaucoup de votre réponse.
Donc pour faire court on a intérêt à travailler à bas débit (symboles très longs) pour éviter les interférences, notamment destructives à cause des trajets multiples , et donc on dispatche l'information sur de très nombreux canaux? .Ca me parait clair.

J'ai juste un peu de mal avec la notion de "bande passante" qui d'après ce que je comprends est un peu un abus de langage : ce que vous appelez "bande passante" c'est le débit maxi c'est ça? En physique ce terme s'applique comme vous savez aux réponses en fréquence des filtres, des oscillateurs ... Qu'entendez vous par "bande passante plate sur plusieurs MHz"?
Merci

[gwgidaz]

Bonjour,

Un signal numérique correctement mis en forme possède un spectre qui s'étale en général de zéro Hz jusqu'à une fréquence maximale, qui est de "l'ordre de grandeur" du débit, ( qui dépend en fait du type de codage) .
Par exemple, un signal de départ NRZ de 40 Mbits, après un filtrage optimal, occupera un spectre de 0 à 20 MHz. Cette bande est appelée bande de base.

Quand on veut transmettre ce signal à distance par voie radio, on va moduler une porteuse RF avec ce signal numérique . Des bandes latérales vont apparaître de part et d'autre de la porteuse.

Par exemple, si la porteuse est à 1 GHz, et si on module en amplitude avec le signal précédent, on aura des bandes latérales autour de 1 GHz plus ou moins 20 MHz.
Pour que la porteuse modulée soit correctement émise et reçue, il faut donc que l'ensemble de la chaine ( y compris la partie propagation dans l'espace libre) puisse transmettre sans l'atténuer une bande allant de 980 MHz à 1020 MHz.

C'est cette bande que j'ai appelé bande passante dans mon post précédent.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaf55e375]

Merci
Oui ça je vois très bien. On a besoin de cette bande pour le transport du signal modulé.
Merci beaucoup de vos explications.
Cordialement

[gwgidaz]

Bonjour

Puisque tu es prof, évite les deux fautes de sémantique que j'ai faites sur mon message précédent :

" un signal de départ NRZ de 40 Mbits........., après un filtrage optimal, occupera un spectre de 0 à 20 MHz. Cette bande est appelée bande de base.

Quand on veut transmettre ce signal à distance par voie radio, on va moduler une porteuse RF avec ce signal numérique....."

il faut dire "un signal NRZde 40 Mbits/s ....................une porteuse RF avec ce signal analogique"

Un débit, c'est des bits/s
Quant au signal une fois filtré , il peut prendre toutes les valeurs, il est lissé, donc pas discontinu...Ce signal en bande de base est donc un signal analogique. (On ne module jamais une porteuse avec un signal numérique, car les fronts raides feraient que les bandes latérales de l'émission prendraient une place immense dans le spectre.)