Communications numériques et transmissions optiques (09_O-CNO)

• Coefficient : 6
• Volume Horaire: 150h estimées de travail (dont 84h EdT)
  CM : 30h encadrées
  CTD : 2h encadrées
  TD : 10h encadrées
  Labo : 30h encadrées (et 12h de séances d'études dirigées)
  Travail personnel hors EdT : 66h

Liste des AATs

Description

Disposer des connaissances de base nécessaires à la compréhension des techniques utilisées dans les communications numériques et les systèmes de transmission sur voie optique. Connaître les différents éléments de la chaîne de transmission ainsi que les méthodes d'évaluation de la qualité de transmission, les modulations et les techniques de codage.

• Transmissions Numériques
  • Transmission en bande de base sur canal à bande limitée,
  • caractéristiques spectrales des codes en ligne, interférence intersymboles, probabilité d'erreurs,
  • représentation des signaux, constellations,
  • architectures des émetteurs/récepteurs, grandeurs et paramètres caractéristiques de la chaîne d'émission – réception,
  • transmissions sur porteuses en bande étroite,
  • modulations numériques (BPSK, QPSK, QAM - Maires, MSK...),
• Codage de l'information
  • Modèle d'un système de transmission de l'information,
  • codage de source, codage de canal.
  • application aux systèmes de transmission sous-marins
• Systèmes de transmission sur voie optique
  • Topologies des réseaux optiques,
  • détection, émetteurs,
  • amplification tout-optique.
  • transmissions RF sur fibre,
  • fonctions de traitement de signaux optiques.
• Labos de caractérisation expérimentale :
  • analyse spectrale de sources lasers (Fabry-Pérot, DFB),
  • caractérisation d'un modulateur externe de type Mach-Zehnder,
  • études des principaux paramètres système d’un EDFA,
  • études des principaux paramètres système d’un SOA.

Acquis d'Apprentissage visés (AAv)

• AAV1 [heures: 30, B1, B2, B3, B4, F1] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du mo-dule, sera capable de décrire les éléments principaux (composants actifs et passifs) de l’architecture d’une chaîne de communication optique WDM (de l’émetteur au récep-teur) et d’utiliser les principales métriques, outils et méthodes permettant d’évaluer la qualité de transmission.

• AAV2 [heures: 20, C3, D3, D4, E3, F1] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du module, en binôme, saura utiliser les fonctionnalités de l’analyseur de spectre optique (OSA) pour réaliser la caractérisation expérimentale statique (pertes, gain, SMSR, OSNR, NF) des composants d’une chaîne de communication optique comportant un laser DFB, un modulateur, une fibre optique de longueur quelconque et un amplifica-teur optique, et de rédiger un rapport d’études.

• AAV3 [heures: 10, C1, C2, C3, D1, D2, D3, D4, F1] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du module, sera capable, de dimensionner et de concevoir une chaîne de com-munication optique correspondant à un cahier des charges précis et fourni et de la vali-der au moyen de simulations avec un logiciel dédié (par exemple OptisystemTM de Op-tiwave).

• AAV4[heures: 20, B3, B4, C1, F1] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du module, sera capable d'identifier les différents blocs constitutifs d'une chaîne de transmission numérique (codeurs, émetteurs, récepteurs, canal de propagation) et de connaître le rôle et les caractéristiques principales de chaque élément. L'étudiant sera capable de comprendre l'importance du concept de l'entropie dans la transmission numérique et son lien avec la quantité d'information contenue dans un signal numérique.

• AAV5[heures: 20, B3, B4, C1, C2, D1, F1 ] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du module, sera capable de maîtriser les techniques de codage source pour compresser l'information de manière efficace, en utilisant des méthodes telles que le codage de Huffman, le codage arithmétique, le codage de Lempel-Ziv. L'étudiant sera capable de comprendre comment l'entropie peut être utilisée pour optimiser la compression des données et la transmission des signaux numériques. L'étudiant sera capable de maitriser différentes techniques de détection et de correction d'erreurs de canal, telles que les codes correcteurs d'erreurs linéaires, les codes de Hamming, les codes de Reed-Solomon, etc.

• AAV6[heures: 21, B2, B3, C2] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du module, sera ca-pable de déterminer qualitativement, analytiquement et par simulation la densité spec-trale de puissance et la probabilité d’erreurs des modulations numériques en bande de base et sur porteuse. Il saura exploiter les informations obtenues en adaptant les si-gnaux en termes de formes d’onde et/ou en puissance, pour respecter un cahier de charge d’une transmission numérique.

• AAV7[heures: 15, B3, C1] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du module, sera capable d’analyser l’architecture des émetteurs récepteurs numériques. Il saura déterminer les influences de leurs composants sur les performances en termes de facteur de bruit et de non-linéarités de la chaîne d’émission/réception, pour respecter un cahier de charge d’une transmission numérique.

• AAV8 [heures: 15, B2, B3, B4, D1, D2, D3, D4, F1] : L'étudiant du module CNO, à l'issue du module, sera capable d’analyser, d’implémenter et d’étudier les performances (en EVM, SER, BER) d’une chaîne de communication numérique mono-porteuse (M-QAM, M-PSK) ou multi-porteuse (CP-OFDM) simple pour un canal additif gaussien ou sélectif en fréquence stationnaire. L’étudiant sera également capable d’implémenter quelques algorithmes classiques au niveau du récepteur à l’aide de préambule et sym-boles pilotes (correction de décalage de fréquence porteuse, synchronisation, égalisa-tion zero-forcing, égalisation LMS linéaire).

Modalités d'évaluation

Moyenne de plusieurs évaluations de contrôle continu

Mots clés

Techniques de compression, codage, codes en lignes, interférence inter-symboles, taux d'erreurs binaires, modulation numériques. Communications Optiques, Topologie des réseaux optiques, Bilans de liaisons, Bruit des composants, Émetteurs pour réseaux optiques WDM, Amplification optique, RF sur fibre, Fonctions tout-optiques.

Pré-requis

Programme d'électronique, de traitement du signal et d'optique des semestres S1-S6

Ressources

Télécommunications 1 : Transmission de l'information, P Fraysse, R Protière, D Marty- Dessus, collections Ellipses.

Théorie de l'Information, application aux techniques de communication, G Battail, ed. Masson.

Fiber-Optic Communication Systems from Govind P. Agrawal (ISBN 0–471–17540–4).

Undersea Fiber Communication Systems from J. Chesnoy (ISBN 0–12–171408–X).

Les télécommunications par fibres optiques de Irène et Michel Joindot (ISBN 2–10–002787–5).