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La radio digitale

Dossier - L'avenir des télécommunications
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Penchons-nous un instant sur les développements récents des télécommunications à travers l'utilisation qu'en font les radioamateurs, les utilisateurs d'Internet et du GSM pour essayer d'entrevoir leur avenir à plus ou moins long terme.

  
DossiersL'avenir des télécommunications
 

Tout au long du XXeme siècle, les radioamateurs et les écouteurs passionnés des ondes-courtes ont participé au développement de nombreuses technologies et applications touchant la « T.S.F. », les transmissions sans fil. Sans parler de la découverte par les radioamateurs de la possibilité d'établir des communications radio transatlantiques et avec l'ensemble du monde dans les bandes HF (1.8-30 MHz), se sont eux également qui ont développé le Morse (CW) que certains services (militaires et services des P&T) continuent localement d'utiliser aujourd'hui.

L'étude de la propagation des ondes a été un domaine clé. Les radioamateurs ont la chance d'être placés aux avant-postes de ce domaine pour fournir des données aux physiciens et ont été les instruments qui ont permis de découvrir des modes de propagation inattendus comme la propagation troposphérique ou trans-équatoriale (TEP). Ils ont également joué un rôle majeur dans le développement de nouveaux modes de modulation digitaux, en particulier le Packet et le PSK31. Dans ce domaine la communauté scientifique a utilisé de nombreuses idées inventées par des radioamateurs.

La "Digital Radio Mondiale", la radio AM de demain.

Côté matériel, il est difficile de voir où peut nous conduire l'informatique alliée à la radioélectricité. Depuis les récepteurs à tube des années '20 aux transistors des années '50 jusqu'aux puces VLSI commercialisées dans les années '90, à chaque fois le saut technologique a été immense, même si le récepteur de base n'a foncièrement pas évolué : le récepteur est toujours un superhétérodyne. Où réside alors la différence ? Au lieu d'utiliser un simple étage de fréquence intermédiaire (IF), nous utilisons une double ou triple conversion, des étages d'amplifications additionnels et beaucoup plus de filtres digitaux pour traiter les signaux, le fameux DSP.

L'émetteur de Junglinster au Luxembourg est déjà équipé pour la DRM.

Une autre direction est cependant explorée par le DoD américain qui sponsorise la recherche en matière de récepteur "DC-to-Daylight" : des récepteur entièrement digitaux capables de recevoir toutes les bandes, de la VLF aux micro-ondes. Les premiers modèles sont sortis voici un ou deux ans, comme par exemple la carte radio-réceptrice WinRADIO WR-3700i DSP (réception de 150 kHz à 4 GHz) ou ICOM PCR-1000 (100 kHz à 1.3 GHz).
L'interface graphique de la carte WinRADIO WR-3000i DSP (150 kHz-1 GHz) est un exemple typique d'un logiciel DRM fonctionnant sur un ordinateur.

En parallèle depuis 2003 les radiodiffuseurs AM commencent à proposer des émissions au format digital DRM (Digital Radio Mondiale), une qualité qui n'est aujourd'hui accessible que sur les CD et bientôt sur les ondes. Déjà quelques fabricants proposent des radios au format « DRM » tel que Coding technologies, MAYAH, Ten-Tec ou encore AOR. L'avenir est décidément digital et le temps des cathédrales est bien révolu...

Le bon temps des cathédrales, ces fameuses radios à tubes de nos grands-parents…

Cette nouvelle technologie du tout numérique échantillonne directement le signal radio-fréquence (RF) et traite pratiquement tout par DSP et donc par logiciel. Ce système fut déjà timidement testé dans les années '60 pour assurer la conversion directe RF avec un circuit en phase mais il exigeait beaucoup de mémoire et de temps CPU, si bien que le traitement numérique était très lent et la technologie beaucoup trop chère pour l'époque (rappelez-vous le prix exorbitant des premiers ordinateurs et des premières cartes mémoires).

Aujourd'hui cette technologie est revitalisée grâce à la disponibilité de chips DSP bon marché grâce auxquels on peut implémenter la méthode de phase par des techniques digitales. Si les modules de conversion A/D deviennent meilleur marché et présentent moins de problèmes (génération de faux signaux, etc), exploitons-les ! Ensuite, le seul autre problème sera de placer suffisamment de mémoire dans ces transceivers haut de gamme pour traiter en quasi temps réel les données générées par un signal issu de la technologie DC to Daylight.

Radio portative DRM de Coding Technologies DRM 2010

Que peut-on prévoir pour l'avenir ? Seuls les ingénieurs « post doc » travaillant chez AT&T, Yaesu-Vertex, Ten-Tec, I-Com et autre Kenwood sur ces technologies extrêmes pourraient essayer de répondre à cette question. Si l'un d'entre eux lit ces lignes qu'il n'hésite pas à nous communiquer le résultat de ses recherches ..., Hi !

Etant donné que je ne suis ni membre du club très exclusif des génies clairvoyants ni dans le « secret des dieux », je peux seulement essayer de regarder par-dessus l'épaule des scientifiques expérimentant ces nouvelles technologies dans leur laboratoire, lire les études qui ont été publiées dans les magazines, et tester les équipements commercialisés par les constructeurs à mesure que les années passent.

Le transceiver Yaesu FT-1000MP Mark V, un petit pas vers le transceiver entièrement DSP

Une tendance se dessine allant vers des récepteurs radio tirant encore plus de profit de la technologie DSP du préampli d'antenne à l'étage audio, de la logique floue et des réseaux neuronaux, associés à encore plus d'intelligence, un usage intensif de la technologie VLSI pour supporter de telles améliorations, complétés par des mémoires versatiles plus grandes et plus rapides, peut-être extractibles comme les cartes Flash, le tout personnalisé à travers des menus affichés en clair sur des écrans couleurs TFT ou LCD, peut-être tactiles ou vocaux.

La face arrière de ces appareils pourrait bientôt tirer avantage des ports infrarouge ou radio-fréquence ainsi que des connections USBS'il est suffisamment blindé, le futur transceiver pourra même inclure des connections sans fil grâce à des cartes Wi-Fi intégrées et autre protocole UMTS.

Quelques périphériques tirant profit de la technologie Wi-Fi

Ces technologies sont disponibles et elles peuvent être intégrées d'usine sur une simple carte pour un faible coût. En fait il n'y a pas de limite, mis à part l'imagination de nos ingénieurs.