Bilan de liaison

Le bilan de liaison est un calcul par étapes servant à déterminer la qualité d'une liaison. Les détails fluctuent selon la nature du média, hertzien, ligne, fibre optique, et le type de signaux et de modulation, mais le principe est le même.



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Radioélectricité - Traitement du signal

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  • Le bilan de liaison complet. • Quand on parle de signaux radio, il y a une grande différence entre la théorie et la pratique... (source : itrainonline)
  • Calcul du bilan d'une liaison afin d'estimer la force du signal sur l'antenne de réception, connaissant les gains et atténuations de l'ensemble des éléments. (source : f5ad.free)
  • Bilan de liaison. Directivité d'antenne. R. Unité log : dBi. densité de puissance. Bilan de liaison. Bilan de liaison. antenne en réception... (source : erasme)

Le bilan de liaison est un calcul par étapes servant à déterminer la qualité d'une liaison. Les détails fluctuent selon la nature du média, hertzien, ligne, fibre optique, et le type de signaux et de modulation, mais le principe est le même. C'est le calcul global qui relie l'ensemble des domaines : radioélectricité, traitement du signal, protocoles, etc.

Principe

Liaison analogique

Dans ce cas, l'objectif est d'obtenir un rapport entre le signal et le bruit final suffisant pour l'application. Ce chiffre dépend du service : ainsi par exemple, en télévision on utilise une échelle de qualité subjective qui indiquerait qu'un objectif de 40 db donne une image de haute qualité. En radiotéléphonie utilitaire, on peut admettre que 10 db est acceptable, tandis qu'en radio FM, 50 db est souhaitable pour une qualité musicale type CD.

Liaison numérique

Dans ce cas c'est le taux d'erreur acceptable par le protocole utilisé qui sera l'objectif de qualité. Selon le codage utilisé, ce taux d'erreur sera obtenu pour un rapport Eb/N0 minimum, qui correspond à un rapport signal sur bruit à l'entrée du démodulateur.

Le taux d'erreur brut acceptable dépend du type de code correcteur et de protocole utilisé. Un dispositif monodirectionnel interdisant toute répétition en cas d'erreur demandera un taux d'erreur directement utilisable (exemple : transmission de photos depuis un satellite). Si le protocole inclut des échanges pour répétition, le taux d'erreur brut peut être plus élevé (cas d'internet).

Atténuation et bruit du média

En transmission radioélectrique, c'est l'équation des télécommunications qui définit l'atténuation, de forme proportionnelle au carré de la distance dans les cas simples. En liaison filaire coaxiale ou optique, c'est une perte par unité de longueur. Le bruit ajouté par le média peut être du bruit radioélectrique d'espace, atmosphérique, industriel, ou d'interférences diffuses. Pour des lignes, ce peut être du bruit de diaphonie entre lignes voisines. Dans des cas où la propagation est particulièrement fluctuante, seules des valeurs statistiques peuvent être obtenues, par exemple en liaisons transhorizon HF, ou au sein de locaux.

Marge de liaison

La marge de liaison sera l'écart positif entre le bilan calculé et la qualité minimale demandée. Si le bilan incluait l'ensemble des paramètres avec exactitude, cette marge pourrait théoriquement être nulle. Une marge est cependant toujours indispensable et dépend du type de liaison. Ainsi dans une liaison spatiale, les calculs peuvent inclure toutes sources de bruits et pertes, la propagation peut être stable, la marge peut être réduite à , par exemple, 3 db. Si au contraire le bilan n'est fait qu'en situation nominale, sans défaut de pointage, sans tenir compte des imperfections, la marge doit être élevée, par exemple 10 db (chiffres donnés pour illustrer).

Étapes et itérations

Le bilan de liaison est un outil qui s'affine au cours du développement d'un dispositif :

Ainsi plusieurs itérations sont effectuées, avec quelquefois des évolutions de conception.

Exemple simplifié d'une liaison numérique

Détermination du taux d'erreur brut nécessaire

Dans cet exemple, aucun protocole ou code correcteur n'est inclus, et un taux d'erreur de 10-8 est demandé, correspondant à la qualité d'un son numérique sans correction d'erreur.

Détermination du rapport signal sur bruit nécessaire

courbes d'erreur en PSK

Chaque type de modulation est caractérisé par une courbe de taux d'erreur théorique selon le rapport E/N0 pour un démodulateur parfait. Par exemple une modulation BPSK à 10-8 demande un Eb/N0 de 12 db selon la courbe ci-jointe.

Le rapport S/B est noté plutôt C/N pour éviter les confusions, c'est en effet la puissance de porteuse C et la densité de bruit N qui sont à considérer.

C/N = Eb/N0 × fb/Br

Puissance d'entrée nécessaire

Avec un récepteur et un média parfait, c'est le bruit thermique seul qui limite, défini par la formule de Boltzmann : N = kB × T × B

La bande passante du récepteur est sa bande équivalente de bruit, c'est au minimum la bande passante demandée par la modulation utilisée. Dans un cas réel, la température effective de réception doit tenir compte de l'ensemble des bruits : espace, récepteur, etc

Détermination de la puissance d'émetteur

La puissance de réception étant déterminée, la puissance d'émission est définie par l'équation des télécommunications hertziennes selon la distance, de la longueur d'onde et des gains d'antennes.

Pertes diverses

Cette approche ne tient pas compte de divers effets mineurs qui en se cumulant peuvent diminuer la marge de plusieurs décibels :

Présentation du bilan de liaison

Fh4.gif

L'utilisation des décibels est généralement commode pour additionner gains et pertes, dans un tableur informatique. Le bilan peut se présenter de diverses façons selon l'objectif cherché :

Le diagramme ci-dessus explicite par exemple les ordres de grandeurs des gains et atténuations successives subies par le signal entre le modulateur et le démodulateur d'un faisceau hertzien.

Voir aussi

Liens et documents externes

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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