Télécommunications · Écoles d'ingénieurs — INPT

Techniques d'accès multiple (FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA)

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Les techniques d'accès multiple permettent à plusieurs utilisateurs de partager une ressource commune (canal).

FDMA (Frequency Division Multiple Access) : Division du spectre en bandes de fréquences distinctes. Chaque utilisateur a sa propre fréquence.
TDMA (Time Division Multiple Access) : Division du temps en trames, elles-mêmes divisées en intervalles de temps (slots). Chaque utilisateur transmet à son tour.
CDMA (Code Division Multiple Access) : Utilisation de codes orthogonaux pour étaler le signal sur toute la bande. Les utilisateurs partagent temps et fréquence simultanément.
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) : Évolution de l'OFDM. On divise la bande en sous-porteuses orthogonales, allouées dynamiquement aux utilisateurs.

Méthodes à maîtriser

Calculer le nombre d'utilisateurs supportés par un système FDMA : $N = \frac{B_{totale}}{B_{canal}}$ .
Calculer le débit utile en TDMA : $D_u = \frac{N_{bits\_par\_slot}}{T_{trame}}$ .
Vérifier l'orthogonalité de deux codes (produit scalaire nul).
Dimensionnement d'un système OFDMA (nombre de sous-porteuses).

Exemples corrigés

Exemple : Un système TDMA a une trame de 10 ms avec 8 slots. Si chaque slot contient 160 bits, quel est le débit par utilisateur ? Solution : $D = \frac{160 \text{ bits}}{10 \times 10^{-3} \text{ s}} = 16 \text{ kbit/s}$ .

Erreurs fréquentes

Confondre multiplexage (TDM) et accès multiple (TDMA) : le premier est une technique de transmission, le second est un protocole de gestion d'accès.
Oublier l'intervalle de garde dans le calcul du débit réel.
Négliger l'orthogonalité dans le CDMA (si les codes ne sont pas orthogonaux, il y a interférence).

L'essentiel du cours

Les techniques d'accès multiple permettent à plusieurs utilisateurs de partager une ressource commune (canal).

FDMA (Frequency Division Multiple Access) : Division du spectre en bandes de fréquences distinctes. Chaque utilisateur a sa propre fréquence.
TDMA (Time Division Multiple Access) : Division du temps en trames, elles-mêmes divisées en intervalles de temps (slots). Chaque utilisateur transmet à son tour.
CDMA (Code Division Multiple Access) : Utilisation de codes orthogonaux pour étaler le signal sur toute la bande. Les utilisateurs partagent temps et fréquence simultanément.
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) : Évolution de l'OFDM. On divise la bande en sous-porteuses orthogonales, allouées dynamiquement aux utilisateurs.

Méthodes à maîtriser

Calculer le nombre d'utilisateurs supportés par un système FDMA : $N = \frac{B_{totale}}{B_{canal}}$.
Calculer le débit utile en TDMA : $D_u = \frac{N_{bits_par_slot}}{T_{trame}}$.
Vérifier l'orthogonalité de deux codes (produit scalaire nul).
Dimensionnement d'un système OFDMA (nombre de sous-porteuses).

Exemples corrigés

Erreurs fréquentes

Confondre multiplexage (TDM) et accès multiple (TDMA) : le premier est une technique de transmission, le second est un protocole de gestion d'accès.
Oublier l'intervalle de garde dans le calcul du débit réel.
Négliger l'orthogonalité dans le CDMA (si les codes ne sont pas orthogonaux, il y a interférence).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

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🎯 Techniques d'accès multiple (FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA)

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Quelle technique utilise des codes pour séparer les utilisateurs ?

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre FDMA et TDMA ?

FDMA divise la bande de fréquence en sous-bandes fixes.
TDMA utilise toute la bande mais divise le temps en tranches (slots).

💡 À retenir : FDMA = séparation en fréquence, TDMA = séparation en temps.

Kifach n7seb l'capacité f CDMA ?

La capacité en CDMA dépend du rapport signal sur bruit (SIR) et du gain de traitement $G = \frac{W}{R}$ . Plus le code est long, plus on peut supporter d'utilisateurs, mais le bruit augmente.

💡 À retenir : La capacité est limitée par l'interférence multi-utilisateurs.

La capacité en CDMA dépend du rapport signal sur bruit (SIR) et du gain de traitement $G = \frac{W}{R}$. Plus le code est long, plus on peut supporter d'utilisateurs, mais le bruit augmente.

💡 À retenir : La capacité est limitée par l'interférence multi-utilisateurs.

Pourquoi l'OFDMA est meilleur que le FDMA ?

L'OFDMA utilise des sous-porteuses orthogonales qui se chevauchent sans interférence, ce qui optimise l'efficacité spectrale par rapport au FDMA qui nécessite des bandes de garde larges.

💡 À retenir : L'orthogonalité permet une meilleure densité spectrale.

Chno hiya l'fayda dyal l'intervalle de garde ?

L'intervalle de garde sert à éviter l'interférence inter-symboles (ISI) causée par les trajets multiples (multipath) dans le canal radio.

💡 À retenir : Il protège contre le retard des signaux réfléchis.

Est-ce que le CDMA est toujours utilisé en 5G ?

La 5G utilise principalement l'OFDMA (ou SC-FDMA) car il est plus efficace pour les débits élevés. Le CDMA est surtout associé à la 3G (WCDMA).

💡 À retenir : L'OFDMA est la technologie dominante actuelle.

Kifach n3ref wach les codes f CDMA homa orthogonaux ?

Il faut calculer le produit scalaire des deux codes. S'il est égal à zéro, ils sont orthogonaux.

💡 À retenir : $\sum_{i=1}^{N} c_1(i) \cdot c_2(i) = 0$ .

Il faut calculer le produit scalaire des deux codes. S'il est égal à zéro, ils sont orthogonaux.

💡 À retenir : $\sum_{i=1}^{N} c_1(i) \cdot c_2(i) = 0$.

C'est quoi le gain de traitement ?

C'est le rapport entre la bande passante du signal étalé et le débit binaire du signal original. Il mesure la résistance au brouillage.

💡 À retenir : $G = 10 \log_{10}(\frac{W}{R})$ .

C'est le rapport entre la bande passante du signal étalé et le débit binaire du signal original. Il mesure la résistance au brouillage.

💡 À retenir : $G = 10 \log_{10}(\frac{W}{R})$.

Est-ce que le TDMA peut supporter plusieurs utilisateurs en même temps ?

Non, dans un canal donné, un seul utilisateur transmet à un instant T. C'est une alternance rapide.

💡 À retenir : Le partage est temporel, pas simultané.

C'est quoi la différence entre OFDMA et OFDM ?

L'OFDM est une technique de modulation. L'OFDMA est une technique d'accès multiple qui permet d'allouer des sous-ensembles de sous-porteuses à différents utilisateurs.

💡 À retenir : OFDMA = OFDM + Accès multiple.

Comment le récepteur sépare les signaux en CDMA ?

Le récepteur multiplie le signal reçu par le code spécifique de l'utilisateur souhaité (corrélation). Les autres signaux apparaissent comme du bruit.

💡 À retenir : La corrélation permet d'extraire le signal voulu.

Est-ce que le nombre de sous-porteuses est fixe en OFDMA ?

Non, il dépend de la largeur de bande du canal et de l'espacement entre les sous-porteuses (ex: 15 kHz en LTE).

💡 À retenir : $N_{sous-porteuses} = \frac{B}{f_{espacement}}$ .

Non, il dépend de la largeur de bande du canal et de l'espacement entre les sous-porteuses (ex: 15 kHz en LTE).

💡 À retenir : $N_{sous-porteuses} = \frac{B}{f_{espacement}}$.

Chno hiya l'limite dyal FDMA ?

La limite est le nombre de bandes de fréquences disponibles. Si on a trop d'utilisateurs, on ne peut plus leur allouer de bande.

💡 À retenir : La ressource fréquentielle est finie.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Un système FDMA dispose d'une bande totale de 20 MHz. Chaque canal utilisateur nécessite 200 kHz, incluant une bande de garde de 20 kHz. Calculez le nombre maximal d'utilisateurs simultanés.

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Exercice 2

Dans un système TDMA, la durée d'une trame est de 5 ms. Elle est divisée en 10 slots. Chaque slot contient 500 bits. Calculez le débit binaire total du système.

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Exercice 3

Soient deux codes CDMA : $C_1 = [1, 1, 1, 1]$ et $C_2 = [1, -1, 1, -1]$ . Sont-ils orthogonaux ? Justifiez par le calcul.

Exercice 3

Soient deux codes CDMA : $C_1 = [1, 1, 1, 1]$ et $C_2 = [1, -1, 1, -1]$. Sont-ils orthogonaux ? Justifiez par le calcul.

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