Friedt Jean-Michel

Nous proposons d’utiliser un oscilloscope radiofréquence comme source de données GNU Radio pour les applications nécessitant une large bande passante, telles que les mesures de temps de vol. Cette exploration sera l’occasion de découvrir la nouvelle mouture de GNU Radio attendue depuis 6 ans, la version 3.8, avec son lot de nouveautés et d’incompatibilités.

Les antennes de petites dimensions sont un sujet qui a toujours été à la mode auprès des ingénieurs, désireux de faire rayonner un signal électromagnétique par un conducteur de dimensions aussi réduites que possible (penser « faire tenir une antenne dans un téléphone portable »). Le problème a été abordé très tôt, alors que les émissions sub-MHz, donc avec des longueurs d’onde de plusieurs kilomètres, étaient courantes [1]. Alors qu’il a été rapidement montré qu’il existe des limitations physiques aux performances de telles antennes, qui ne sont déterminées que par le rayon de la sphère englobant l’antenne [2] – et en particulier, sur le facteur de qualité de l’antenne, qui est d’autant plus élevé que l’antenne est petite, réduisant ainsi sa bande passante – le sujet reste d’actualité, dans un contexte de prolifération des objets communiquant par onde radiofréquence, de plus en plus petits [3].

La conférence européenne GNU Radio Days s’est tenue mi-juin à Besançon. Opportunité de faire se rencontrer académiques, industriels, amateurs et professionnels des agences gouvernementales, les 85 participants ont pu démontrer leur capacité à mettre en pratique les concepts de traitement de signaux échantillonnés en temps discret sur des problèmes concrets grâce à l’environnement libre GNU Radio, largement développé dans ces pages ces derniers mois pour traiter numériquement des signaux radiofréquences.

Le monde fascinant du développement sur systèmes embarqués – des petits microcontrôleurs 8 bits aux processeurs capables d’exécuter GNU/Linux – est accessible même sans posséder de plateforme matérielle dédiée, grâce aux émulateurs. Nous proposons un cheminement progressif, du petit ATmega32U4 avec le tracé des chronogrammes des signaux internes, au STM32 programmé en C ou exécutant NuttX, pour aborder le tout nouveau RISC-V exécutant FreeRTOS et finalement, voir GNU/Linux tourner sur RISC-V, MIPS ou ARM.

Nous étudions un dernier élément de la chaîne de décodage des images de Meteor-M2 par la correction d'erreurs par bloc qu'est Reed Solomon. Son exploration sera l'opportunité d'approfondir quelques concepts de communication numérique et en particulier, justifier l'utilisation conjointe des codes convolutifs et des codes de Reed-Solomon, compte tenu du bilan de liaison entre le satellite et le sol et d'un objectif de taux d'erreurs de réception borné.

Nous avons vu dans l'épisode précédent comment décoder le code convolutif par algorithme de Viterbi, pour passer des symboles radiofréquences de la modulation QPSK aux bits. Nous sommes restés sur un échec de décodage, que nous allons corriger ici pour aboutir à la restitution des images issues du décodage JPEG, en passant par les diverses couches protocolaires de la liaison numérique.

Un article en trois parties visant à appréhender l'ensemble d'une liaison numérique spatiale, de la réception du signal radiofréquence à la génération des images, en passant par le décodage des bits et la correction d'erreurs de transmission. Dans cette première partie, nous partirons de la couche matérielle jusqu'au code convolutif.

La radio logicielle – Software Defined Radio (SDR) – transpose aux traitements de signaux radiofréquences les préceptes du traitement numérique du signal échantillonné en temps discret, amenant stabilité, souplesse et reconfigurabilité que les implémentations matérielles ne sauraient offrir. Cependant, aborder la SDR nécessite, avant de pouvoir traiter de signaux aussi passionnants (et complexes) que les liaisons satellitaires [1], de maîtriser quelques concepts de traitement du signal et d’électronique radiofréquence, voire d’électromagnétisme, que nous aborderons ici.

La réception de signaux radiofréquences en vue de leur traitement logiciel ne nécessite pas forcément un matériel coûteux et dédié. Nous allons survoler les diverses interfaces d’acquisitions accessibles à l’amateur éclairé, pour insister sur l’exploitation d’interfaces probablement déjà disponibles autour de la majorité des lecteurs.