11. juin 2018 · Ecrire un commentaire · Catégories: IUT CACHAN, S2, SEI · Tags: , , , , , ,

Le mini projet MUSIC (Message par UltraSon et Identification par Codage audio) que je propose aux étudiants S2 de la promotion DUT Geii1 de l’IUT de Cachan est constitué de 2 parties dont les schémas synoptiques suivants résument le principe. La première partie A consiste à concevoir un dispositif de réception et démodulation d’un message numérique transmis en modulation FSK avec un signal ultrasonique autour de 40kHz. Le démodulateur est réalisé en implantant un dispositif de traitement numérique du signal sur un microcontrôleur de la famille MSP430. Une fois le signal démodulé, le message transmis est alors affiché sur un PC en utilisant une liaison série.

Les indications affichées permettent de connaitre la série de notes de musique à jouer permettant de valider le projet complet. La génération est effectuée par un µC permettant de découvrir le principe de la synthèse numérique directe (DDS) qui est la technique utilisée dans la plupart des générateurs de fonctions. La mise en œuvre d’un ampli audio permet de restituer la mélodie qui permet la validation complète du projet MUSIC.


Cahier des charges simplifié de la première partie :

  • Transmission ultrason en modulation FSK : Debit 110bit/s FUS1=39,9kHz FUS2=40,1kHz
  • Transducteur ultrason : MULTICOMP MCUSD16P40B12RO
  • Démodulation FSK avec carte µC MSP430G2553 & Didact’TNS

Fichiers de programmation ENERGIA pour la carte Launchpad MSP430G2553 & Module Didact’TNS :

 

Dans le domaine des télécommunications, on cherche le plus souvent à concentrer la maximum de puissance autour de la porteuse et donc de minimiser l’encombrement spectral. Dans le cas des modulations FSK il est donc important de regarder l’importance des lobes secondaires. Parmi les différents indices de modulations, le procédé de modulation MSK (x=0,5) présente des lobes secondaires relativement atténués.

 Cependant de manière à minimiser l’importance de ces lobes secondaires on place un filtre à réponse gaussienne entre les données NRZ et le modulateur MSK. L’objectif est évidemment de juxtaposer sur le plan fréquentiel plusieurs canaux radio sur un espace fréquentiel minimum. Malheureusement ce gain au niveau de l’occupation spectrale conduit inévitablement à des interférences intersymboles : tout est donc histoire de compromis comme le montre la figure suivante :

Sur l’image suivante on effectue une caractérisation (le détail dans un prochain article…) sur un analyseur de spectre afin de mettre en évidence la réduction des lobes secondaires dans le cas d’une modulation GMSK.
En jaune : Modulation MSK
En bleu : Modulation GMSK BT=0,5
En violet : Modulation GMSK BT=0,3

Avec le logiciel de simulation LTSpice il est possible de découvrir la modulation GMSK et analyser le compromis réduction des lobes secondaires et interférences inter symboles avec le schéma suivant :

Télécharger le fichier ici

Avec l’option baudrate, il est possible de tracer le diagramme de l’oeil :

En effectuant une analyse FFT on arrive aux mêmes conclusions concernant la réduction des lobes secondaires :

Après plus de 30 années de service le minitel tire sa révérence aujourd’hui et avec lui une application des modulations FSK disparaît.

Pour rappel, la norme de transmission numérique utilisée dans le Minitel est la V23 mettant en oeuvre une modulation FSK à phase continue dont les caractéristiques sont :

  • Liaison descendante : F1=1300Hz  F0=2100Hz Débit 1200bit/s
  • Liaison montante : F1=390Hz F0=450Hz Débit=75bit/