Analogique ou numérique

Analogique ou numérique

Analogique ou numérique

juin 2022Tutoriel Son

Ep 5 : Principe des liaisons sans-fil numériques

La numérisation de la chaîne audio passe par la numérisation des liaisons sans-fil. Le cadre réglementaire actuel met les constructeurs et les utilisateurs face à un dilemme. Si vous voulez de la résistance HF vous faites un compromis audio, si vous voulez de la qualité audio, vous faites un compromis sur la résistance HF. Toutefois, notre référentiel qualitatif étant la FM, tous les systèmes numériques proposés apportent une amélioration aux systèmes analogiques, soit en termes d’audio, soit en termes de portée. Bien souvent les constructeurs améliorent… les deux.

MODULATIONS DES SYSTÈMES NUMÉRIQUES

Parler de modulation numérique est un abus de langage. Le signal modulant n’est plus le signal audio, mais le signal analogique échantillonné. Chaque échantillon est quantifié sur 16 bits (65 536 valeurs) ou 24 bits (16 777 216 valeurs). En codant chaque valeur d’échantillon en binaire, le signal numérisé dans l’échelle temporelle est un signal carré à deux états (0 ou 1) cadencé à une très haute fréquence, supérieure à 700 MHz. C’est ce signal que nous transportons en HF.

Pour transmettre cette succession de 1 et de 0, on peut moduler la porteuse par sauts de fréquence, d’amplitude ou de phase. L’état 0 et l’état 1 correspondent chacun à deux états distincts de fréquence, d’amplitude ou de phase de la porteuse.

On appelle ce procédé la « modulation par décalage » ou « Shift Keying » en anglais : Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), et Phase Shift Keying (PSK).
Envoyer dans le temps la quantité d’informations de notre micro se confronte aux 200 kHz de largeur de bande autorisée par la réglementation PMSE internationale. Les constructeurs concentrent leurs efforts sur l’amélioration de l’efficacité spectrale, c’est-à-dire le débit par Hz exprimé en b/s/Hz. Ce travail permet d’augmenter la quantité d’information transmise dans la largeur de bande contrainte, et ainsi de développer des produits offrant le meilleur compromis entre qualité audio (débit) et portée (fiabilité de liaison).

En premier lieu, la complexité de la modulation employée permet d’augmenter le nombre d’informations envoyées par seconde.

ASK/FSK/PSK

Ces modulations simples à un seul symbole (un seul bit par état 0 ou 1) ne permettent pas d’obtenir les débits escomptés. Seules des modulations plus complexes basées sur la modulation de phase permettent d’augmenter le baud rate, c’est-à-dire le nombre de paquets binaires par état.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)

On double le débit en modulant la phase du signal porteur sur quatre angles correspondant à quatre états numériques (0° -> 00, 90° -> 01, 180° -> 10, 270° -> 11).

Cette modulation est très solide en rapport porteuse sur interférence, le CNR. Toutefois, les débits maximum admissibles restent inférieurs au plus bas standard linéaire professionnel (44,1 kHz/16 b). En conséquence, TOUS les systèmes sans-fil numériques utilisant une modulation QPSK réduisent le débit par un codec destructif et/ou du filtrage audio.

un article de

Axel Brisard

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