Architecture d’un système de transmission

Les systèmes actuels de communications numériques comportent plusieurs blocs dont une grande partie, comme le nom l’indique, est numérique. Une autre partie indispensable reste toujours purement analogique. Lors de son fonctionnement cette dernière présente des imperfections qui peuvent potentiellement dégrader les performances du système entier. Le grand avantage de ces systèmes modernes est la souplesse de la partie numérique, qui permet d’appliquer facilement des méthodes pour éviter ou compenser les faiblesses de la partie analogique [Fett2006]. – Source d’information : la source d’information peut être toute source d’information physique, transformée en bits par des capteurs numériques ou directement un dispositif envoyant des données numériques. – Modulation Multi-Porteuse : dans ce bloc, les symboles d’information sont attribués aux plusieurs sous-porteuses, selon la modulation appliquée. Il est utilisé dans le cas des communications à haut débit afin d’augmenter la durée du symbole émis. De cette façon, les Interférences Entre les Symboles (IES) sont supprimées ainsi que les égaliseurs sont simplifiées. – Canal : le canal de propagation est l’environnement physique dans lequel l’onde électromagnétique se propage. Elle subit des évanouissements, ainsi que des distorsions comme les interférences entre les utilisateurs, l’effet multitrajets ou l’effet Doppler. – Transposition : le signal centré autour de la fréquence porteuse est transposé en bande de base. La transposition de fréquence est effectuée par des mélangeurs associés à un ou plusieurs oscillateurs locaux.

Lorsque le canal est connu et que les composants analogiques présentent des caractéristiques idéales, les données sont facilement récupérées en appliquant l’égalisation du canal. En réalité, les caractéristiques réelles différent, ce qui implique une augmentation du Taux d’Erreur Binaire (TEB). Certaines imperfections de la partie analogique peuvent être compensées numériquement. Dans le chapitre III nous étudions les méthodes de compensation des raies parasites de l’oscillateur local sur une transmission homodyne. Dans cette partie nous présentons les architectures principales utilisées dans les systèmes de transmission numériques qui permettent d’effectuer la transposition en fréquence. Les avantages et les inconvénients de chacune d’entre elles sont mises en évidence en vue d’une réalisation sur un circuit intégré. Toutes les solutions présentées  Comme la ressource fréquentielle est limitée, pour les transmissions numériques, il est très important d’améliorer l’utilisation spectrale. Les modulations vectorielles encore appelées QAM (Quadrature Amplitude modulation) permettent de la réaliser. Le signal à émettre est constitué de deux parties. La partie réelle « I » (de In phase) du symbole est modulée en phase et sa partie imaginaire « Q » est modulée en quadrature (de Q pour Quadrature). Ceci est réalisé à la même fréquence sans élargir la bande, grâce au fait qu’en démodulation synchrone, il est possible de séparer deux porteuses si elles sont en quadrature. Les symboles QAM peuvent contenir « M » points, contenant  bits par symbole émis. Sur la Figure I-2-a est donnée la constellation d’un symbole QAM4 qui est sa représentation dans le repère I/Q.

Dans les communications numériques, à l’émission, le signal de bande de base est généré par la partie numérique du traitement de signal. Après la conversion dans le convertisseur numérique analogique et le filtrage pour éviter les répétitions du spectre, le signal entre dans la partie analogique RF où il est transposé en fréquence et amplifié en puissance. Les deux architectures les plus utilisées pour l’émission sont l’émetteur à deux ou à plusieurs étages « hétérodyne » et l’émetteur à transposition directe « homodyne » [Raza19982]. I.1.2.1.1 Emetteur à transposition directe : homodyne Sur la Figure I-3 est présentée l’architecture d’un émetteur homodyne. A la sortie de la partie numérique de traitement du signal se trouvent les voies I et Q qui correspondent respectivement aux parties réelle et imaginaire du signal à transmettre en bande de base. Le modulateur IQ recombine les signaux I et Q en un signal unique, porté directement à la fréquence porteuse fRF à l’aide d’un étage unique de transposition en fréquence. Cette structure n’utilise pas de fréquence intermédiaire FI d’où l’autre nom de cette architecture – architecture à transposition directe. La fréquence de l’oscillateur local doit dans ce cas être égale à la fréquence de la porteuse, fRF. En raison de la forte amplitude du signal à émettre, il peut exister un couplage important entre l’amplificateur de puissance et l’oscillateur local, qui est à la même fréquence que le signal transposé. De ce fait, le spectre de l’oscillateur local est dégradé par le signal modulé à forte puissance, dont le spectre est centré autour de fRF, issu de l’amplificateur de puissance. Ce défaut provoque les phénomènes appelés « injection pulling » lorsque l’amplitude du signal RF change et « injection locking » quand la fréquence de l’oscillateur local varie [Raza2003].