PPPPrrrréééésssseeeennnnttttaaaattttiiiioooonnnn eeeetttt mmmmiiiisssseeee ooooeeeeuuuuvvvvrrrreeee dddduuuu SSSSDDDDRRRR ““““SSSSooooffffttttwwwwaaaarrrreeee RRRRaaaaddddiiiioooo”””” oooouuuu RRRRaaaaddddiiiioooo LLLLooooggggiiiicccciiiieeeelllllllleeee Christian BARTHOD [email protected] Version du 28 février 2015 © 2006 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice Sommaire Approche théorique du concept – L’historique – Le concept de la radio et la naissance du SDR – Information sur la radio cognitive – Le SDR à conversion directe du signal RF – Le SDR à conversion indirecte du signal RF vers la bande de base (Tayloe SDR) Expérimentation et mise en œuvre du SDR – Le WebSDR – Utilisation d’une clé USB TNT – Réalisation d’un Front-End I/Q RX puis RX/TX – Recherche d’un TRX à conversion directe – Pistes d’amélioration Liens web et autres informations Approche théorique du concept SDR Introduction • Pour dessiner un poste de radio, prenez un haut-parleur et une antenne, entre les deux posez des transistors et des bobines et des transformateurs et des diodes et des condensateurs. C'était la façon de faire à l'ancienne. • Aujourd'hui, on garde l'antenne, on utilise les haut-parleurs du PC (ou mieux si possible), et on écrit quelques équations. Ces équations seront appliquées par un traitement numérique du signal (DSP). Voilà la radio définie par le logiciel. Si on a besoin d'un filtre réjecteur, on le définit par sa fréquence centrale et sa pente ; le DSP exécute, à quelques Hertz près. Le traitement numérique permet aussi bien de modeler la réponse BF que de rejeter les émetteurs voisins ou de s'affranchir du fading. Presque tout est fait par du logiciel, mais il faut quand même un peu de matériel. Le contexte de la présentation Les émetteurs et récepteurs radio dont le traitement du signal (Filtrage, démodulation, décodage, …) est réalisé numériquement (Sous forme digitale) à l’aide de programmes informatiques tournant dans des circuits spécialisés (ASIC FPGA) ou sur PC. On parle alors de SDR (Software Defined Radio) ou encore de Radio Logicielle C’est donc ce qui nous intéresse dans cette présentation ! Historique du SDR Années 70 : Projet militaire SPEAKeasy initialisé afin de palier aux problèmes d’incompatibilités entre les moyens de communication des différentes branches de l’armée américaine. Numérisation de la bande VLF stations de base et des terminaux. (cid:1) Idée Développer le système radio universel multi-service, multi-standard, multibande, reconfigurable et reprogrammable pour tenir compte de l’évolution des normes et des applications visés. Emergence de la notion de réseau « ad hoc » Finalement en 1994, une démonstration fut faite qui révéla la réussite du projet. Le problème était l’encombrement de l’équipement puisque celui-ci occupait tout l’arrière d’un camion et sa complexité de conception (il intégrait plusieurs centaines de processeurs). Il a été conçu pour être un système multibandes dans une gamme de 2 à 400 MHz. En 1991 : Le consultant scientifique américain Joseph MITOLA qui a travaillé en temps que « Program Manager » pour la défense américaine, a été « Directeur Technique » chez Harris et Advanced Decision System (A beaucoup appris sur l’intelligence artificielle), est passé chez ITT, IBM (Fortran, etc.) (cid:1) Lança l’idée d’appliquer ces découvertes au civil (cid:1) S’est finalement spécialisé sur le SDR et la Radio Cognitive L’incursion du concept dans le temps Une « révolution » déjà bien mature ! ☺☺☺☺ Et jusque dans les Transceivers amateurs… enfin ! Domaines d’incursion du SDR Militaire (Rubis, Saphir, ….. Programme européen ESSOR) Professionnel (Acropol, Antares, Tetra,.. ) Civile et grand puplic (TNT, GSM, ..) Amateur (cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3) (Oui mais encore beaucoup de retard !!) http://bruno.kerouanton.net/blog/2008/09/15/du-haut-de-ce-billet-40-siecles-de-retard-technologique-vous-contemplent/ Quelques confusions à éviter • SDR = CAT (Computer Aided Transceiver) ? FAUX Le CAT est une interface de commande d’un transceiver à l’aide d’un PC. Le SDR n’est donc pas une radio conventionnelle connectée à un PC via une interface de type RS232, Ethernet ou USB. Le « transceiver » restant une entité indépendante, toujours fonctionnelle sans le PC (Ham Radio Deluxe, TRX Manager…) • SDR = Ordinateur indispensable ? FAUX (Encore une fois, un GSM est un SDR !) • SDR = Meilleure qualité de communication ? VRAI et FAUX (Qualité plus constante qu’en analogique mais décroissance abrupte) • SDR = WebSDR ? VRAI et FAUX (C’est effectivement du SDR mais pas restrictif à cela) • SDR = Porteuse modulée par signal numérique ? VRAI et FAUX (Vrai pour le GSM, la TNT mais pas obligatoire) • Digital = Plus de communications vocales ? FAUX (Un GSM est un SDR !) • Digital = Moins de QRM dans un RX ? VRAI (La techniques digitales facilitent les opérations autrefois analogiques et le traitement du signal par le cerveau (DSP)) • Digital = Versatile ? VRAI (Un software est plus facile à modifier que du hardware Un très gros avantage du SDR) L’évolution de la techno numérique Et particulièrement la miniaturisation de l’informatique !!