transmission de données (suite)

Généralités

Par information numérique, on entend le contenu sémantique des signaux électriques constitué par l’association de signaux élémentaires appelés éléments unitaires. L’élément unitaire ne peut adopter qu’un seul « état significatif » parmi un nombre défini d’états possibles, et sa durée est limitée à l’« intervalle significatif ». Celui-ci définit la « rapidité de modulation » du signal (fig. 1). Dans le cas d’un sématème « isochrone », les intervalles significatifs sont égaux. Dans celui d’un sématème anisochrone, ils ne sont pas égaux. C’est l’intervalle le plus court qui définit la rapidité du sématème. Dans la grande majorité des cas, le nombre des états significatifs des éléments unitaires constituant le sématème est limité à deux : l’état 1 et l’état 0. L’élément unitaire s’appelle alors bit ou binon. Jusqu’à ces dernières années, les circuits téléphoniques ont été conçus pour écouler, aussi fidèlement que possible, des informations (parole) se présentant sous forme de signaux électriques analogiques, c’est-à-dire des signaux électriques dont l’intensité varie instantanément, comme le niveau sonore de la parole. Ces circuits ne peuvent pas accepter directement les signaux numériques. De plus, ils présentent un certain nombre de défauts qui n’affectent pratiquement pas la qualité de la parole, mais qui sont très gênants pour la transmission des données. Parmi ces défauts figurent le bruit impulsif, la distorsion de temps de propagation, la distorsion d’affaiblissement, le déplacement de fréquence, les coupures brèves, la distorsion due à la non-linéarité des circuits, les variations lentes ou rapides des caractéristiques des circuits dans le temps, etc. Cet état de chose, associé à la recherche du plus grand débit de transmission d’informations sur un type de circuit téléphonique donné, a conduit à développer un ensemble important de méthodes de transmission et de types de matériels nouveaux. D’autre part, les circuits téléphoniques modernes répondent à des normes de qualités beaucoup plus sévères que les anciens, de façon à permettre des transmissions de données plus efficaces.

Problèmes posés par la transmission de données

La réalisation d’une transmission de données dépend, d’une part, des caractéristiques électriques des signaux numériques et, d’autre part, de celles des circuits téléphoniques.

Caractéristiques électriques principales des signaux numériques

Les états significatifs d’un signal numérique sont représentés par les valeurs caractéristiques du courant. Ce courant peut être toujours de même signe ou de signe différent pour un sématème donné. Lorsque les valeurs du courant sont de même signe, le signal est dit en simple courant ; lorsqu’elles sont de signe différent, il est dit en double courant.

• La valence est le nombre des états significatifs distincts employé dans un signal numérique. Si les états significatifs sont au nombre de deux, le signal est dit bivalent ; s’ils sont au nombre de trois, le signal est dit trivalent ; etc.

• La densité spectrale donne la répartition de la puissance moyenne du signal en fonction de la fréquence. Cette fonction est notée en général par le symbole Ś (f). La figure 2 donne la densité spectrale d’un signal bivalent isochrone en double courant. Ce signal présente un niveau de puissance important sur les fréquences basses et en courant continu (fréquence zéro). D’autre part, la puissance du signal est importante jusqu’à la fréquence appelée couramment fréquence bit.

• La rapidité de modulation s’exprime en bauds, c’est l’inverse de l’intervalle unitaire, évalué en secondes. Lorsque le signal est bivalent, on exprime très souvent la rapidité en bits par seconde (bit/s). Actuellement, les rapidités de modulation sont normalisées sur certaines valeurs, qui sont : 50, 100, 200, 600, 1 200, 2 400, 4 800, 9 600, 19 200, 48 000, 64 000 et 72 000 bauds pour les rapidités les plus utilisées.

Caractéristiques principales des circuits téléphoniques

• La bande passante est la bande des fréquences dans laquelle l’affaiblissement reste inférieur à une valeur donnée. La figure 3 donne un exemple de gabarit pour un circuit en fréquence vocale. Ce circuit ne peut pas écouler des signaux à fréquence basse, ni faire passer du courant continu. La bande des fréquences dans laquelle l’affaiblissement varie peu est comprise entre 500 Hz et 2 800 Hz.

• Le temps de propagation de groupe est le temps que met, pour se propager entre deux emplacements déterminés, un certain point (par exemple la crête) de l’enveloppe d’un groupe de deux ondes sinusoïdales de fréquences très peu différentes. Pour une fréquence déterminée, ce temps est égal à la dérivée par rapport au temps du déphasage total entre ces points (exprimé en radian) par rapport à la pulsation correspondant à cette fréquence. La distorsion de temps de propagation de groupe est la différence de ces temps. Pour qu’une transmission de données puisse s’effectuer correctement, la distorsion de temps de propagation de groupe ne doit pas excéder beaucoup plus de deux fois la valeur de l’intervalle élémentaire de la modulation à transmettre. En général, sur un circuit téléphonique de bonne qualité, la distorsion de temps de propagation dans la bande des fréquences comprise entre 600 et 2 600 Hz est de l’ordre de 1,5 ms, ce qui autorise à transmettre des signaux de rapidité de l’ordre de 1 500 bauds sans corrections particulières du circuit.

• Le bruit des circuits téléphoniques est apporté par l’ensemble des équipements qui constituent les circuits : diaphonie sur les paires des câbles, bruits des sources d’énergie, saturation des amplificateurs, bruit thermique des éléments actifs, etc.