Introduction aux transmissions numériques pour radio-amateurs. François HB9IBI 15 décembre 2016

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Matthieu Legaré
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1 Introduction aux transmissions numériques pour radio-amateurs François HB9IBI 15 décembre 2016

2 Menu du soir Qui suis-je? Le radio-amateurisme c est quoi? Histoire courte des transmissions radio L évolution de l analogique vers le numérique Un peu de technique Historique des modes numériques Les différents modes numériques utilisés Points communs et différences Relais numériques disponibles dans la région Mais, quel est mon intérêt? Exemples de constructions et d expérimentations Les services WEB a disposition Et à l avenir.

3 Qui suis-je? François Burri, millésime 62 Passionné de CB, surtout avant autorisé! Ecole d ingénieur de Genève -> 1982 Licence radio-amateur en 1983 HB9RTE Pilote et radio de char de commandement Examen CW en 1995 HB9IBI Passionné de radiotechnique, trafic satellites Groupes techniques : IAPC, AGR Installations et construction : Packet radio 1200 et 9600 bps, APRS, D-Star Relais et hotspots, télécommandes, etc

4 L intérêt du radio-amateurisme Le trafic radio selon les bandes (HF,VHF,SHF) Le trafic radio selon les modes (CW,SSB,num,ATV) Concours (contest) Exploiter les conditions de propagations selon les bandes L expérimentation en général La construction (RX, TX, antennes, etc) Etc Ça mange quoi un «radio-amateur»? -> Définition selon Wikipédia à la page suivante:

5 Les radioamateurs sont des personnes qui pratiquent, sans intérêt pécuniaire, un loisir technique permettant d'expérimenter les techniques de transmission et par conséquences d'établir des liaisons radio avec d'autres radioamateurs du monde entier. Beaucoup d'avancées technologiques sont dues aux radioamateurs, c'est par exemple grâce à eux que les fréquences au-dessus de 30 MHz sont aujourd'hui utilisées. L'activité radioamateur permet d'acquérir ainsi des connaissances techniques dans les domaines de la radio et de l'électronique et de développer des liens d'amitié entre amateurs de différents pays.

6 Le saviez-vous? Le radio-amateurisme est le plus vieux réseau social du monde!

7 Histoire courte de la radio Au début il n y eu rien, et puis 1837 : Samuel Morse invente le code Morse CW pour son brevet du télégraphe en : Découverte des ondes électromagnétiques par Maxwell 1901 : Communication à travers l Atlantique par Marconi 1905 : Modulation d amplitude (AM) 1912 : Premiers radio-amateurs et le naufrage du Titanic qui démontre l utilité de la radio en cas d urgence 1925 : Télétype (RTTY) 1933 : Modulation de fréquence (FM) 1978 : Amtor 1981 : Packet-radio 1991 : Pactor

8 Modulations L époque de l analogique CW : la radio émet ou n émet pas AM : modulation d amplitude FM : modulation de fréquence PM : modulation de phase

9 Modulations fondamentales

10 L analogique a atteint ses limites! Bande passante limitée Puissance autorisée limitée Niveau de bruit et autres perturbations élevées Prix

11 Alors comment faire? Les modulations numériques! Les modulations analogiques sont des variations continues d amplitude, de fréquences et/ou de phases. Les modulations numériques sont similaires aux analogiques, mais elles sont définies dans un cadre d état ou de symboles spécifique.

12 Les avantages des modulations Plus d informations transmises quelque soit la largeur de bande. Plus grande efficacité pour une largeur de bande déterminée. Plus de sécurité des données par cryptage. Meilleure qualité des communications par correction d erreur et sans bruits. numériques

13 Mise en œuvre Les modulations analogiques sont simples à créer et à démoduler, mais sont inefficaces en terme de largeur de bande. Les modulations numériques sont plus efficaces en termes de largeur de bande et/ou de puissance, mais sont plus complexe a générer et à démoduler.

14 Tendances De l analogique vers Le numérique similaire à l analogique, Les modulations numériques complexes et multiplexées!

15 Un peu de math La représentation polaire Représentation simultanée de l amplitude et de la phase, (surtout modes analogiques)

16 Diagramme de constellation Représentation rectangulaire du diagramme polaire, en utilisant I et Q I = partie réelle Q = partie imaginaire Une projection vectorielle sur les axes I et Q.

17 Aïe, quelques exemples svp! FSK : une fréquence d amplitude constante est modulée.

18 Aïe, quelques exemples svp! QPSK : modulation de phase carrée.

19 Aïe, quelques exemples svp! Modulation d amplitude carrée QAM L amplitude et la phase sont variables. Constellation de symboles plus complexes. 16QAM = 4 bits/symboles 32QAM = 5 bits/symboles

20 Efficacités théoriques

21 Quelques modes numériques Mobiles : GSM, GPRS, EDGE GMSK W-CDMA DSSS HPSK, QPSK, 16QAM HSDPA, HSUPA DSSS HPSK, PSK,16QAM TETRA π/4-dqpsk Tetrapol Policom GMSK Radio-amateur : D-Star GMSK DMR, Fusion 4FSK AX-25 Packet FSK Morse CW (ASK) PSK31 PSK RTTY FSK FSK441, JT65 Multiple FSK AMTOR, PACTOR, GTOR FSK Radio point à point : DSSS, 4FSK, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 128TCM, 256TCM Satellite : QPSK, 8PSK, 16QAM Télévision HD : ATSC 8-VSB, 16-VSB DVB-T QPSK, 16QAM, 64QAM on COFDM ISDB-T BST-COFDM DQPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM Réseaux sans fils : Bluetooth FHSS, GPSK, π/4-dqpsk WLAN DSSS CCK D8PSK, DQPSK, 52 OFDM, 64QAM WiMax OFDM BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM ZigBee BPSK, OQPSK

22 Comment augmenter la capacité?

23 Historique des modes numériques 1995 : Apco-25 ou P25 sécurité / urgence aussi analog. Phase 1 : FDMA/C4FM Phase 2 : TDMA (pas compatible) 2000 : D-Star 2001 : Evolution du P25 en Europe : TETRA 2005 : DMR 2006 : NXDN : Icom IDAS / Kenwood NEXEDGE 2008 : dpmr similaire à NXDN, bon marché 2014 : Fusion Yaesu C4FM

24 APCO-25 Premier mode numérique pour les services de sécurité et d urgence Phase 1 : FDMA ancien codec IMBE Phase 2 : TDMA nouveau codec AMBE+2 Ajout de fonction réseau par les radioamateurs et support du DTMF

25 D-Star 2000 : conception par la JARRL du D-Star GMSK FDMA AMBE : voix et données 1,2 GHz fabrication ICOM relais, portables et mobiles au début connection OM-OM, OM-relais 2004 : 144 et 432 MHz 2009 : G4KLX contrôleur de relais avec ou sans relais Icom 2010 : AA4RC D-plus = réflecteurs, dongle USTRUST : base de données utilisateurs, lente et répartie

26 D-Star IRCDDB : idem ouvert et dynamique CCS puis CCS7 DG1HT : adaptation aux nouveaux indicatifs 7 lettres avec 7 chiffres Support des DTMF Réflecteurs «horizontaux» 26 chambres de type REF, XRF, XLX, DCS Adapté aux indicatifs radio-amateur Le relai est intelligent, information texte, vocale, gps, etc 1700 passerelles / relais Oms enregistrés Bandes HF, VHF et UHF Uniquement Icom et Kenwood

27 DMR Développement pour les activités commerciales. TDMA, 4FSK, AMBE+2 Fonctionnement comme réseau téléphonique, hiérarchique. Numéro attribué à chaque utilisateur, indicatif radio-amateur non supporté. Incompatibilité des réseaux et des fabricants de relais Depuis 2015 : Brandmeister Interconnexion de relais de différentes marques et réalisation home made, y compris simplex Aucune intelligence des relais, nécessite des serveurs «master» 740 relais, 42 masters Uniquement UHF, terminaux bon marchés Programmation par PC obligatoire.

28 NXDN Développé par ICOM et KENWOOD dès 2006 Commercialement IDAS et NEXEDGE FDMA à 12,5 ou 6.25 khz 4FSK AMBE+2 Actuellement peu utilisé

29 Fusion Développé dès 2014 par Yaesu Détection automatique FM C4FM (4FSK) FDMA AMBE+2 Mode standard ou haute qualité Interconnexion par Internet : WIRES-X Uniquement terminaux Yaesu

30 En commun : codec IMBE - AMBE Développé par DVSI Entreprise fondée en 1988 aux USA Spécialisée dans la compression de la voix Royalties Détection automatique des silences, DTMF De 2 à 9.6 kbps Correction d erreur intégrée -> Analyse spectrale et prédictive

31 Comparaison des 3 modes courants

32 Comparaison largeur de bande

33 Quelques relais numériques de la région D-STAR : HB9IAC A,B,C / Barillette HB9AR B Pt-Lancy (GE) HB9VD / Chasseron DMR : HB9GE (1), HB9GE (2) / Genève HB9IAP / Barillette HB9AE Lutry, HB4FL Berneuse VD Fusion : HB9RAB / Broye

34 Est-ce intéressant pour moi? Les faits : Le trafic FM local ou par relais diminue Rarement du trafic aux heures creuses Ce que les modes numériques apportent : Nouvelles expérimentations radios et informatiques Garder le contact à l étranger Appel à destination automatique Qualité audio, sans qrm Données ajoutées (par exemple GPS) Augmenter le potentiel de contacts grâce à o Plus grand rayon d action, relais interconnectés o Heures de trafic étendues, décalage horaire

35 Exemples de bricolages

36 Exemples de bricolages D-Star HB9AR-B A remplacé ICOM DV x Motorola GM-350 1x DVRPTR 1x Préampli 1x mini PC

37 Pour l enthousiaste du numérique, Par exemple: Transceiver mobile 50W VHF/UHF multi-mode et évolutif : il faudra choisir entre ça Le DV4mobile

38 ou ça!

39 Quelques services WEB associés

40 Et ensuite? TDMA avec plusieurs canaux simultanés Plus besoin de duplex Codec2 ouvert Les modes numériques partagent de plus en plus la même base de données Communications transparentes entre les modes numériques

41 Et n oubliez pas : Le radio-amateurisme est le plus vieux réseau social du monde, alors cultivons-le en occupant nos bandes! Merci pour votre attention!

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