2.1.Communication numérique

La communication numérique fait référence à l'émetteur envoyant des signaux à partir d'un ensemble fini. Par exemple, lors de la transmission de 1000 bits, nous choisissons une séquence parmi 1000 séquences binaires possibles pour la communication. Pour transmettre cette sélection, nous choisissons un signal adapté au canal actuel. Quel que soit le signal choisi, la méthode de communication est numérique. Une façon simple d'y parvenir est de laisser chaque bit déterminer l'amplitude de l'onde porteuse dans un intervalle de temps spécifique, par exemple, le premier bit déterminant l'amplitude de temps 0 à T, le deuxième bit déterminant l'amplitude de temps T à 2T, et ainsi de suite. C'est la forme de base de la modulation d'amplitude d'impulsion (PAM). Il existe de nombreuses méthodes raisonnables pour mapper les bits à des formes d'onde adaptées à un canal spécifique ; quelle que soit la méthode de mappage choisie, elle relève de la catégorie de la communication numérique.

2.2. Communication analogique

Lorsqu'un émetteur envoie l'un d'une série de signaux possibles consécutifs, nous appelons cela une communication analogique. Par exemple, le signal transmis peut être la sortie d'un microphone, où même un petit changement dans le signal peut représenter un signal valide. Dans la communication analogique, le signal source est utilisé pour modifier un paramètre du signal porteur ; deux méthodes courantes sont la modulation d'amplitude (AM) et la modulation de fréquence (FM). En AM, l'amplitude de la porteuse varie avec le signal source ; en FM, la fréquence de la porteuse varie avec le signal source.

2.3. Modèle de système de communication analogique

Pendant une grande partie du 20e siècle, les systèmes de communication analogiques ont dominé avec leurs signaux à amplitude, fréquence ou phase variant continuellement. Ces systèmes reflétaient la continuité de la nature, comme la voix humaine, dont les ondes sonores varient continuellement en amplitude et en fréquence. La radiodiffusion AM et FM et les systèmes téléphoniques filaires traditionnels sont des applications typiques des systèmes de communication analogiques que les lecteurs rencontrent quotidiennement.

Dans les systèmes analogiques, la transmission du message commence par un capteur d'entrée (transducteur), qui convertit le signal brut (tel que le son) en un signal électrique, souvent appelé signal de message ou signal de bande de base. Les signaux vocaux vont de 300 Hz à 3000 Hz, tandis que les signaux de télévision vont de 0 Hz à 6000 kHz.

Ce signal est ensuite modulé et combiné avec un signal porteur. L'émetteur module le signal électrique dans un format adapté à la transmission sur un canal spécifique. Ce processus implique de charger le signal de message sur un signal porteur à haute fréquence. Différents canaux peuvent nécessiter différents types d'émetteurs pour s'adapter à leurs caractéristiques. L'émetteur doit être capable de s'ajuster de manière flexible lorsque les conditions du canal changent pour garantir que le signal reste dans la plage de communication effective. Les méthodes de modulation courantes incluent la modulation d'amplitude (AM), la modulation de fréquence (FM) et la modulation de phase (PM).

Le signal modulé est amplifié et transmis via un canal tel que l'air ou un câble. À l'extrémité réceptrice, le signal est détecté, amplifié et démodulé pour reconstruire le message d'origine. Enfin, le capteur de sortie convertit le signal électrique dans sa forme d'origine, telle que le son émis par un haut-parleur.

Bien que les systèmes de communication analogiques soient simples dans leur structure et puissent naturellement gérer des signaux continus, ils sont sensibles aux interférences de bruit et à l'atténuation du signal, en particulier dans les transmissions longue distance ou multi-niveaux.

2.4. Modèle de système de communication numérique

Modèle de système de communication numérique La nature présente généralement l'information de manière continue, comme de magnifiques paysages de montagne ou le chant mélodieux des oiseaux. Cependant, les systèmes de communication modernes ont tendance à utiliser des signaux numériques, dont l'amplitude et le temps sont des valeurs discrètes. Les signaux numériques sont privilégiés en partie parce qu'ils sont plus faciles à transmettre de manière fiable que les signaux analogiques. Lorsque des dommages au système de transmission commencent à affecter la qualité du signal, celui-ci peut être restauré à sa forme standard avant d'atteindre sa destination finale par détection, mise en forme et amplification. Le schéma ci-dessous illustre une impulsion numérique binaire idéale se propageant le long d'une ligne de transmission ; la forme de l'impulsion se dégrade à mesure que la longueur de la ligne augmente. Dans la distance de propagation où le signal peut encore être identifié de manière fiable, un amplificateur numérique amplifie l'impulsion, restaurant sa forme idéale d'origine, régénérant ainsi le signal. Les signaux analogiques, en raison de leur diversité infinie de formes, ne peuvent pas subir une telle mise en forme. Par conséquent, plus le signal parcourt de distance et plus il subit de traitement, plus la dégradation qu'il subit est sévère, même avec de petites erreurs.

Système de communication numérique classique

Dans le système de communication numérique classique montré à gauche, le processus commence par le codage source, qui convertit l'entrée analogique en format numérique et comprend souvent la compression de données. Les données numériques subissent ensuite un codage de canal, ajoutant de la redondance pour la détection et la correction d'erreurs. Les techniques de modulation numérique mappent les données en symboles pour la transmission, tels que le décalage de phase (PSK) ou le décalage de fréquence (FSK). Le processus de réception effectue ces étapes dans l'ordre inverse, en ajoutant la correction d'erreurs et le traitement du signal. La capacité de détecter et de corriger les erreurs est un avantage significatif des systèmes numériques, permettant une communication plus fiable sur des canaux bruyants.