Comment fonctionne un modem : Modulation, démodulation et pont numérique-analogique
Modem = MOdulateur / DÉModulateur. Il traduit entre données numériques (bits) et signaux analogiques adaptés à un milieu de transmission (ligne téléphone, coaxial, fibre, radio).
Chemin émission (Numérique → Analogique)
- Tramage : Couche liaison (PPP, Ethernet) trame paquets → flux bits.
- Brouillage : Aléatorise bits (évite longues séries 0/1 → récupération horloge, équilibre DC).
- Codage/Modulation : Associe groupes bits à symboles sur porteuse :
- RTC (V.90/V.92) : Codes PCM → niveaux μ-law/A-law sur canal 3,1 kHz.
- DSL (DMT/OFDM) : 256–4096 sous-porteuses (4,3125 kHz chacune). QAM (2–15 bits/symbole) par tonalité. Chargement bits adapte au SNR par tonalité.
- Câble (DOCSIS) : OFDMA (montant) / OFDM (descendant), 4096/8192-QAM.
- Sans fil (LTE/5G/Wi-Fi) : OFDMA + MIMO, QAM adaptatif (BPSK → 1024-QAM).
- Façonnage impulsion / Filtrage : Cosinus relevé racine → limite bande passante, empêche ISI.
- CNA + Étage analogique : Échantillons numériques → tension analogique → driver ligne / amplificateur RF → milieu.
Chemin réception (Analogique → Numérique)
- Étage analogique : LNA / hybride (sépare Tx/Rx) → filtre anti-repliement → CAN.
- Récupération timing/porteuse : PLL verrouille horloge symbole & phase porteuse.
- Égalisation : FFE/DFE (filiaire) ou égaliseur MIMO (sans fil) — annule ISI, multipath.
- Démodulation : Décideur symboles → bits mous/durs.
- Décodage : FEC (LDPC, Turbo, Polaire, Viterbi) corrige erreurs.
- Débrouillage + Détramage : Récupère paquets originaux → passe à pile IP.
Concepts clés
- Taux symboles (baud) ≠ débit binaire. QAM-256 = 8 bits/symbole.
- Marge SNR détermine ordre modulation max.
- Chargement bits adaptatif (DSL, Wi-Fi, 5G) maximise débit par condition canal.
- Duplex intégral : FDD (fréquences séparées) ou TDD (créneaux temps) ou annulation écho (RTC, DSL).
Du coupleur acoustique 300 bps au 10 Gbps XGS-PON — même diagramme blocs, maths exponentiellement meilleures.