baccalauréat en génie électrique et en génie...
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Faculté des sciences et de génieDépartement de génie électrique et de génie informatique
Jean-Yves Chouinard
Baccalauréat en génie électrique et en génie informatique
Systèmes de communicationsGEL-3006 (82878)
Systèmes de télécommunications
Notes de cours, édition automne 2017
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Systèmes de télécommunications
• Systèmes de téléphonie
• Systèmes de radiocommunication cellulaires
• Systèmes de télédiffusion
• Systèmes de télécommunications par satellite
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Systèmes de télécommunications
• Systèmes de téléphonie
• Systèmes de radiocommunication cellulaires
• Systèmes de télédiffusion
• Systèmes de télécommunications par satellite
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Système téléphonique originalLe système téléphonique de base (analogique) a évolué à partir du simple circuit analogique inventé par Alexander Graham Bell en 1876.
Référence : fig. 8.1 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–1 Historical telephone system.
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Système téléphonique analogique local
Référence : fig. 8.2 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–2 Local analog telephone system (simplified).
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Système téléphonique (concentrateurs de lignes)
Pour des distances dépassant quelques kilomètres (selon la grosseur des fils utilisés), il faut avoir recours à des concentrateurs (remote terminal).
Référence : fig. 8.3 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–3 Telephone system with remote terminals.
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Système téléphonique (concentrateurs de lignes)
Chaque concentrateur de lignes contient une carte de conversion :
Référence : fig. 8.4a du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–4(a) Remote terminal (RT). (a) POTS Line Card in a RT.
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Système téléphonique (lignes numériques)Lignes numériques : ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
Référence : fig. 8.5 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–5 G.DMT digital subscriber line.
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Système téléphonique (lignes numériques)Lignes numériques ADSL:
• Liaison descendante (downlink) : 6.1 Mbps (bps : bits par seconde)• Liaison montante (uplink) : 640 kbps
Modulation multiporteuseDMT (Digital MultiTone) OFDM :
• jusqu’à 256 sous-porteuses
• jusqu’à 15 bits/symbole M-QAM
Référence : fig. 8.5 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–5 G.DMT digital subscriber line.
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Système téléphonique (lignes numériques)
Le réseau numérique intégré de services (RNIS) (en anglais : ISDN (Integrated Service Digital Network), est populaire au Japon et en Europe, mais peu répandu en Amérique du Nord.
Référence : fig. 8.6 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–6 N-ISDN system with subscriber equipment attached.
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Systèmes de télécommunications
• Systèmes de téléphonie
• Systèmes de radiocommunication cellulaires
• Systèmes de télédiffusion
• Systèmes de télécommunications par satellite
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Systèmes de télécommunications radio cellulaires :
• communication avec mobiles et portables
• possibilité d’un grand nombre d’utilisateurs
• utilisation efficace du spectre de fréquences
Transmission dans les canaux radio mobiles :
• propagation par trajets multiples (multivoie) (multipath)
• affaiblissements quasi-périodique des signaux (fading)
• canaux dispersifs en temps (interférence intersymbole)
• effet Doppler (mouvement du véhicule)
• bruit
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Référence : fig. 8.29 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–29 Cellular telephone system.
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Référence : fig. 12.17 du livre de référence (B.P. Lathi et Z. Ding, Modern Digital and Analog Communication Systems, 4e éd., 2009).
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Systèmes de télécommunications cellulaires
Nombre de cellules dans un système cellulaire :
2 2 3( 1, 1)
N i ij ji j
= + + == =
2 2 7( 1, 2)
N i ij ji j
= + + == =
2 2 12( 2, 2)
N i ij ji j
= + + == =
1
2
3
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
GEL-3006 Systèmes de communications Jean-Yves Chouinard, Département de génie électrique et de génie informatique
Systèmes de télécommunications cellulaires
Référence : tableau 9.15 du livre de référence (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Nombre de cellules en fonction du schéma de réutilisation des fréquences :
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Réutilisation des fréquences dans un système radio cellulaire :
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
dco
r
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Référence : fig. 10.30 du livre de référence (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 7e éd.).
Grille hexagonale (système de coordonnées) pour un système cellulaire :
( )Cellules (hexagonales) :
coordonnées du centre des cellules : ,rayon (normalisé) d'une
1cellule hexagonale : 3
distance entre les centres de cellules = 1
nombre de cellules (schéma de répétition)
u v
r
⇒
⇒
=
⇒
⇒2 2
:
, où , sont des entiers
interférence co-canal (stations de base émettant sur la même fréquence) :
13 33co
N i ij j i j
d N r N N
= + +
⇒
= = =
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Schéma de répétition d’un système cellulaire (cdmaOne : N=3)
2 2 3, ( 1, 1)N i ij j i j= + + = = =
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Schéma de répétition d’un système cellulaire (GSM : N=7)
2 2 7, ( 1, 2)N i ij j i j= + + = = =
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
1
5
2
3
4
6
7
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Schéma de répétition d’un système cellulaire (AMPS : N=12)
2 2 12, ( 2, 2)N i ij j i j= + + = = =
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
1
5
2
3
4
6
7 9
10
11
8
12
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Systèmes de télécommunications cellulaires :Pertes de propagation, interférence co-canal et SIR
( )
( )
( )
0
00 0 0
dBW 0,dBW 10 0 10
Puissance à une distance (par rapport à la distance ) :
, où est la puissance [watts] à une distance de référence
10 log 10 log [dBW]
Rapport signal-à-int
P r r r
rP r P P rr
P r P r r
α
α α
=
= + −
( ) ( )
( )
dB
dB dBW dBW
signal désiré à interférence co-canal à
dB 0,dBW 10 0 10 0,dBW 10 0 10
dB
erférence co-canal :
10 log 10 log 10 log 10 log
10 log
A co A
A co A
r d r d d
A co A
SIR
SIR P d P d d
SIR P r d P r d d
SIR
α α α α
α
= = −
= − −
= + − − + − −
=
10co A
A
d dd
−
co Ad d−Adstation A station B
mobile
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Systèmes de télécommunications cellulaires :Pertes de propagation, interférence co-canal et SIR
( )
dB 10 10
dB 10
Rapport signal-à-interférence co-canal :
10 log 10 log 1
Rapport signal-à-interférence co-canal à mi-chemin = (pire cas) :
10 log 0 [
co A co
A A
co A A
co A
co A
d d dSIRd d
d d d
d dSIRd d
α α
α
−= = −
−
−= = −
dB]
commutation de la station de base à la station de base A B⇒
( )co A Ad d d− =Adstation A station B
mobile
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Systèmes de télécommunications cellulaires :Pertes de propagation, interférence co-canal et SIR
Rapport signal-à-interférence co-canal minimal (GSM : 7) :N =
mobile
station G
station F
station B
station E
station D
station C
station A
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Systèmes de télécommunications cellulaires :Pertes de propagation, interférence co-canal et SIR
00
min
00
Rapport signal-à-interférence co-canal minimal (cellules hexagonales) :
grille hexagonale 6 stations interférentes (pire cas) :
1 1= (en linéaire)6 6
A co A
A
co A
rPd d dSIR
drPd d
SIR
αα
α
⇒
− =
−
( )dB,min 10 10
dB,min 10
10 log 10log 6 [dB]
10 log 7,78151 [dB]
co A
A
co A
A
d dd
d dSIRd
α
α
−= −
−= −
mobile
station A
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Systèmes de télécommunications cellulaires :Exemple de calcul d’efficacité
Exemple 10.9 (Ziemer et Tranter, 7ème édition) :
Système cellulaire avec largeur de bande totale de 6 MHz :3 MHz en liaison station de base-mobile ( )3 MHz en liaison mobile-station de ba
forward link⇒⇒
dB,min
se ( ) pertes de propagation en =3.5rapport signal-à-interférence minimum : 20 dBespacement entre les canaux mobiles : 25 kHz
a) nombre de total d'utilisateurs?b) facteur de ré
reverse link
SIRα⇒
⇒ =
⇒
utilisation des fréquences, ?c) nombre maximal d'utilisateurs par cellule?d) efficacité (nombre de canaux par station de base par MHz)?
N
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Systèmes de télécommunications cellulaires :Exemple de calcul d’efficacité
( )
dB,min 10
10
3 MHza) nombre de total d'utilisateurs = 120 utilisateurs (dans les 2 sens)25 kHz
b) facteur de réutilisation des fréquences, , avec 3.5?
10 log 7,78151 20 dB
10 3.5 log
co A
A
N
d dSIRd
d
α
α
=
=
−= − ≥
⇒ × ×
( ) ( )
( )
( )
20+7,78151
20 7,78151 10 3.5 6,21952
3 7,2195227,21952
17,373863
19 cellules avec 2, 3
10
co A
A
co A
A
co A A
dd
d dd
d N d d
N
N i j
−≥
+ ×−
⇒ = =
⇒ = ≥
⇒ ≥ =
⇒ = = =
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Systèmes de télécommunications cellulaires :Exemple de calcul d’efficacité
a) nombre de total d'utilisateurs :
120 utilisateurs (dans les 2 sens)b) facteur de réutilisation des fréquences, , avec 3.5?
19 cellulesc) nombre maximal d'utilisateurs par cellule?
120 utilisateu
N
N
α =
=
rs 6 utilisateurs par cellule19 cellules
c) efficacité (nombre de canaux par station de base par MHz)?
6 canaux par station de base6 MHz
canal/station de base1 MHz
η
η
=
=
=
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Évolution des systèmes radio cellulaires :
• 1ère génération (modulation analogique) :
• AMPS, 1983, Amérique du Nord (FM, FSK, 30 kHz)
• ETACS au Royaume-Uni et JTACS au Japon (FM, FSK, 25 kHz)
• 2e génération (modulation numérique) :
• GSM, 1990, Europe, Asie (TDMA, GMSK, 200 kHz (8 utilisateurs), 270.833 kbps)
• IS-136, 1991, Amérique du Nord (TDMA, π/4 DQPSK, 30 kHz, 468.6 kbps)
• IS-95, 1993, Amérique du Nord, Asie (CDMA, QPSK, 1250 kHz, 9.6 kbps)
• iDEN, 1994, Amérique du Nord (TDMA, 16QAM, 25 kHz, 64 kbps)
• 3e génération (transmission de voix et données, hauts débits) :
• cdma2000, 2000, Europe, Japon (CDMA, QPSK et BPSK, 1.25 à 20 MHz, 5740 kbps)
• W-CDMA, 2000, Europe, Japon (CDMA, QPSK et BPSK, 5 à 20 MHz, 1036.8 kbps)
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Évolution des systèmes radio cellulaires :
• 4e génération (2010, 100 Mbps) : normes définies par IEEE, 3GPP, et WiMAX forum
• LTE (Long-Term Evolution), États-Unis, Europe
• IEEE norme 802.16 WiMAX• Systèmes multiporteuses OFDM
• Systèmes MIMO à antennes mutiples de transmission et de réception
• Modulation adaptative et codage
• 5e génération (2020) :
• Réseaux sans fil hyperdenses :• Communications machine à machine, dispositif à dispositif
• Capacité accrue d’un facteur 1000 par unité de surface (aire)• 10 à 100 fois plus de dispositifs
• Débits entre utilisateurs de 10 à 100 fois plus élevés
• Durée de vie des piles 10 fois plus longues
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Systèmes de télécommunications cellulaires
Référence : tableau 9.16 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Systèmes radio cellulaires de 1ère et 2e génération :
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Systèmes de télécommunications cellulairesSystèmes radio cellulaires de 3e génération (début) :• capacité de transmission (W-CDMA: 1.8 à 1036.8 kbps, cdma2000: 7.5 à 5740 kbps)• transmission de voix et données
Référence : tableau 9.17 du livre de référence (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
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Référence : tableau 9.17 du livre de référence (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Systèmes de télécommunications cellulairesSystèmes radio cellulaires de 3e génération (fin) :
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Réseaux locaux sans fil (wireless LAN) IEEE 802.11b
Référence : fig. 12.21 du livre de référence (B.P. Lathi et Z. Ding, Modern Digital and Analog Communication Systems, 4e éd., 2009).
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Systèmes de télécommunications
• Systèmes de téléphonie
• Systèmes de radiocommunication cellulaires
• Systèmes de télédiffusion
• Systèmes de télécommunications par satellite
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Systèmes de télédiffusion(génération d’un signal de télévision monochrome)
Référence : fig. 8.30 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–30 Generation of a composite analog black-and-white video signal.
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Systèmes de télédiffusion(émetteur de télévision analogique monochrome NTSC)
Référence : fig. 8.31 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–31 TV transmission system.
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Systèmes de télédiffusion(récepteur de télévision analogique monochrome NTSC)
Référence : fig. 8.32 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–32 Black-and-white TV receiver.
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Systèmes de télédiffusion(transmetteur de télévision analogique couleur)
Référence : fig. 8.34 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–34 Generation of the composite NTSC baseband video signal. [Technically, mq(t) is low-pass filtered to an 0.5-MHz bandwidth and mi(t) is low-pass filtered to a 1.5-MHz bandwidth.]
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Systèmes de télédiffusion(enveloppe complexe de la sous-porteuse couleur)
( )( )( )
( )( )( )
( )( )
Matrice de transformation de RGB à luminance-chrominance :
0.3 0.59 0.110.6 0.28 0.320.21 0.52 0.31
Signal en bandevidéo composite de NTS base :
in
C
t
y R
i G
q B
sc
m t m tm t m tm t m t
m tm t
= − − −
=( ) ( )
( ) ( ) ( )
2
33
ervalle de temps de synchronisation
intervalle de tem
enveloppe complexe de la sous porteuse vidéo
ps vidéo
où l' est
scj f ty sc
jsc i q
m t g t e
g t m t jm t e
π
+ℜ
= +
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Systèmes de télédiffusion(enveloppe complexe de la sous-porteuse couleur)
Référence : fig. 8.35 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–35 Vectorscope representation of the complex envelope for the 3.58-MHz chrominance subcarrier.
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Systèmes de télédiffusion(récepteur de télévision analogique couleur NTSC)
Référence : fig. 8.36 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–36 Color TV receiver with IQ demodulators.
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Systèmes de télévision numérique
DVB : ATSC :
Modulation numérique (regénération des trains d'ondes binaires)Utilisation de circuits de traitement du signalCanaux audio
Digital Video BroadcastingAdvanced Television System Committee
⇒⇒⇒ multiples (de 4 à 6 canaux de qualité CD)
Cancellation des effets (fantômes) dus à la propagation multivoiePossibilité de transmettre plusieurs canaux SDTV simultanémentPossibilité de multiplexer d
⇒⇒⇒ es données (e.g. titrage)
Puissance d'émission requise plus faible (modulation numérique)Interférence co-canal plus faible qu'en TV analogique (NTSC)
⇒⇒
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Systèmes de télédiffusion(trame temporelle d’un signal de télévision numérique 8-VSB)
Référence : fig. 8.38 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–38 8-level baseband signal with segment sync.
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Systèmes de télédiffusion(spectre d’un signal de télévision numérique 8-VSB)
Référence : fig. 8.39 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–39 Spectrum of 8-VSB DTV signal with square root raised cosine-rolloff.
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Systèmes de télécommunications
• Systèmes de téléphonie
• Systèmes de radiocommunication cellulaires
• Systèmes de télédiffusion
• Systèmes de télécommunications par satellite
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Systèmes de localisation GPS par satellite
Référence : fig. 12.20 du livre de référence (B.P. Lathi et Z. Ding, Modern Digital and Analog Communication Systems, 4e éd., 2009).
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Télécommunications par satellite
• Le signal reçu par l’usager doit être assez puissant.• Utilisation des orbites:
• Orbites terrestres basses (LEO: Low Earth Orbit) (640 à 2 000 km),
• Orbites terrestres moyennes (MEO: Medium EarthOrbit) (8 000 km) et
• Orbites terrestres hautes (HEO: High Earth Orbit) (16 000 km).
• Plusieurs satellites sont utilisés.
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Allocation de fréquences pour les satellites
• Bande C: • Liaison montante (uplink): 6 GHz, • Liaison descendante (downlink): 4 GHz (6/4 GHz).
• Bande Ku: • Liaison montante (uplink): 14 GHz, • Liaison descendante (downlink): 12 GHz (6/4 GHz).
Figure 8–8 Communications satellite in geosynchronous orbit.
Référence : fig. 8.8 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
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Satellite de télécommunication: transpondeur
• Un satellite de communications possède un certain nombre de transpondeurs qui amplifient le signal reçu et le retransmettent.
• Dans la bande 6/4 GHz, les satellites ont typiquement 24 transpondeurs, chacun ayant une largeur de bande de 36 MHz.
• Les fréquences sont réutilisées: polarisation verticale sur 12 transpondeurs et polarisation horizontale sur les 12 autres.
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Méthodes d’accès multiple (satellite)
• Semblable à ce qui existe pour les systèmes terrestres: • MRT: multiplexage temporel (TDM): DS1, DS-2, .... • MRF: multiplexage fréquentiel (FDM).
• Une différence avec les systèmes terrestres: accès multiple à partir de plusieurs points:– AMRT: accès multiple à répartition de fréquences
(FDMA: frequency-division multiple access),– AMRT: accès multiple à répartition dans le temps
(TDMA: time-division multiple access);– AMRC: accès multiple à répartition de codes
(CDMA: code-division multiple access);– AMRC: accès multiple à répartition de faisceaux (antennes)
( SDMA: space-division multiple access).
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Méthodes d’accès multiple (satellite)
• De plus, on peut utiliser l’un des deux systèmes suivants:– Accès multiple à assignation fixe (FAMA: fixed-assigned
multiple access) et– Accès multiple à demande d’assignation (DAMA: demand-
assigned multiple access).
• DAMA: les formats AMRT (TDMA), AMRF (FDMA) ou AMRC (CDMA) sont adaptés selon le traffic –utilisation plus efficace du satellite, mais plus cher à réaliser et à maintenir.
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Méthodes d’accès multiple (satellite)
• En FDMA, il se produit de la modulation d’amplitude lorsque les porteuses sont activées ou dé-activées: la non-linéarité (typique) des amplificateurs de puissance peut causer des produits d’intermodulation.
• En TDMA, il n’y a pas ce problème, puisqu’un seul signal à enveloppe constante (e.g. QPSK) est utilisé. Par contre, il faut un contrôle strict des temps de transmission (synchronisation plus précise).
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Systèmes de télécommunications par satellite
Référence : fig. 9.32 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Méthodes d’accès multiple : AMRT (TDMA), AMRF (TDMA), AMRC (CDMA)
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Méthodes d’accès multiple (satellite)
Référence : fig. 8.13 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–13 Interleaving of bursts in a TDMA satellite.
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Méthodes d’accès multiple (satellite)
Référence : fig. 8.14 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
Figure 8–14 Typical TDMA frame format.
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Systèmes de radiodiffusion par satellite
Référence : tab. 8.3 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
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Systèmes de radiodiffusion par satellite
Référence : tab. 8.3 du livre de référence (Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, 8e éd., 2013).
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Systèmes de télécommunications par satellite
Référence : fig. 9.29 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Configurations de liaisons satellite : « bent-pipe » et « On-Board Processing »
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Systèmes de télécommunications par satellite
Référence : fig. 9.30 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Diagramme de rayonnement d’une antenne :
0 2
2
22
0 2
4Gain d'antenne maximal :
: aire de l'antenne [m ]: longueur d'onde [m]: efficacité de l'antenne
4Antenne à ouverture circulaire : 4
: diamètr
a
a
a a
G A
A
d dG
d
πρλ
λρ
π π πρ ρλ λ
=
⇒⇒⇒
= =
⇒
3 dB
e de l'antenne [m]
Largeur du faisceau à mi-puissance (approximation) : [radians]ad
λφρ
≅
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Systèmes de télécommunications par satellite
Référence : fig. 9.31 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Station terrestre de transmission-réception satellite
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Budget de liaison : liaison satellite-terrestre
Référence : fig. 9.34 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
Budget de liaison :• amplification et retransmission : (Bent-pipe relay)• démodulation et remodulation : (OBP: Ob Board Priocessing)
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Budget de liaison : (Bent-pipe relay)Liaison montante entre le transmetteur terrestre et le relais satellite ( )
: puissance du signal reçu au satellite: puissance du bruit reçu au satellite
: gain du relais satellite (répét
us
un
uplinkPPG
⇒⇒⇒
( )
itrice): puissance du signal transmis du satellite au récepteur terrestreT
T us un
P
P G P P
⇒
= +
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Budget de liaison : (Bent-pipe relay)Liaison descendante entre le relais satellite et le récepteur terrestre ( )
: gain de l'antenne de transmission au satellite: pertes de puissance atmosphériques dans la liaison descendante
t
a
downlinkGL
⇒⇒
TOT
: pertes de propagation dans la liaison descendante
: gain de l'antenne de réception au récepteur terrestre: gains et pertes combinées de la liaison descendante
: puissance du signal reçu
p
r
rs
LGGP
⇒
⇒⇒⇒
TOT
au récepteur terrestre
t rrs us us
a p
G GP GG P G PL L
= =
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Budget de liaison : (Bent-pipe relay)Bruit dans la liaison descendante entre le satellite et le récepteur terrestre
: puissance du bruit causé par la liaison montante au satellite: puissance du bruit au récepteur terrestre causé p
un
dn
PP
⇒⇒
TOT
ar la liaison descendante: puissance du bruit au récepteur terrestre causé par la liaison montante :run
t rrun un un
a p
P
G GP GG P G PL L
⇒
= =
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Budget de liaison : (Bent-pipe relay)
Rapport porteuse-à-bruit ( ) au récepteur terrestre: puissance du signal reçu au récepteur terrestre: puissance du bruit au récepteur terrestre causé par la liaison monta
rs
run
carrier - to - noise ratioPP
⇒⇒
TOT
TOT
TOT
TOT
TOT
TOT TOT
nte: puissance du bruit dans la liaison descendantedn
t rus
a prs usr
run dn un dnt run dn
a p
us
usr
un dn
us us
P
G GG PL LP GG PCNR
P P GG P PG GG P PL L
GG PGG P
CNRGG P PGG P GG P
⇒
= = =
+ + +
=
+
TOT
TOT
1
1 où et 1 1
un dn
us us
un dnr u d
us us
u d
P PP GG P
P PCNR CNR CNRP GG P
CNR CNR
=
+
= = = +
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Budget de liaison : (Bent-pipe relay)
( )0
0
Relation entre et le rapport signal-à-bruit :
: puissance de la porteuse (modulée): énergie par symbole: durée d'un symbole: densité spectrale de puissance: largeur de bande
s
c
s
s
T
CNR SNR E N
PETNB
⇒⇒⇒⇒⇒
( )
( ) ( )
( ) ( )
0 0 0
0
0 0
0 0
de transmission (en bande passante)
1 11 1 1 1
où et : rapports signal-à-bruit en liaiso
s
sc sT s
T T
sr
r
u d s su d
s su d
ETP ECNR CNR B T
N B N B N
ECNRN
CNR CNR E N E N
E N E N
= = ⇒ = ⋅ ⋅
= ⇒ = + +
ns montante et descendante
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Budget de liaison : (Bent-pipe relay)
6
0
10
0
Exemple 9.9 (Ziemer et Tranter) :
Modulation BPSK : 2 et
probabilité d'erreur : 10 rapport signal-à-bruit : 10.53 [dB]
1
s b s b
bE
récepteur
b
récepteur b b
uplink
M T T E E
EPN
EN E E
N N
−
−
= ⇒ = =
= ⇔ ≅
=
+
10.53 101
0
1 1 10
0 0 0
10 11.298 (en linéaire)
1 1
111.298
downlink
b
downlink b b b
récepteur uplink uplink
EN E E E
N N N
−
− − −
= =
⇒ = =
− −
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Budget de liaison : (Bent-pipe relay)
Référence : tableau 9.13 et fig. 9.36 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).
6
0
Exemple 9.9 : modulation BPSK, 10 et 10.53 [dB] :bE
récepteur
EPN
− = =
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Budget de liaison : OBP (On Board Processing)
Budget de liaison (démodulation et remodulation) : (On Board Processing)
, , , ,
, ,0 0u
Probabilité d'erreur : 2
2 2où et
E E u E d E u E d
b bE u E d
d
P P P P P
E EP Q P QN N
= + − ⋅
= =
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Budget de liaison : OBP (On Board Processing)
Référence : tableau 9.14 et fig. 9.36 du manuel de cours (Ziemer et Tranter, Principles of Communications, 6e éd.).