Ce qu’on peut faire avec une radio définie par logiciel (SDR) (2024)

• Une radio définie par logiciel (SDR) est une forme de radio numérique dans laquelle l’ordinateur prend en charge la majeure partie du traitement du signal
• Avec une SDR, il est possible de réaliser des expériences très variées, comme écouter la radio FM, recevoir des informations sur les avions, les navires et la météo, ou décoder des signaux de l’Internet des objets (capteurs)
• Avec un simple dongle USB bon marché et un kit d’antenne, on peut facilement découvrir le potentiel d’une SDR
• En combinant différentes fréquences, divers modes de modulation et des logiciels open source, l’utilisateur peut explorer en profondeur l’univers des signaux analogiques et numériques
• En observant des signaux de communication liés au monde réel, il est possible d’expérimenter directement les principes des communications sans fil et l’état actuel des technologies de communication

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Introduction et bases de la SDR

• La radio définie par logiciel (SDR) est une technologie de radio numérique qui effectue le traitement du signal via un logiciel sur ordinateur plutôt qu’avec du matériel analogique
• Elle peut détecter une plage de fréquences bien plus large que les radios analogiques classiques, ce qui offre un environnement d’expérimentation très riche
• Parmi les appareils populaires, on trouve le dongle USB RTL-SDR Blog V4 à environ 30 $, qui peut servir à de nombreuses expériences lorsqu’il est acheté avec un kit d’antenne
• Lors de l’utilisation d’une SDR, divers logiciels comme SDR++ permettent d’explorer le spectre des fréquences et de décoder les signaux
• Il existe aussi des cartes publiques de SDR accessibles à distance sur Internet, ce qui permet de faire des essais sans acheter de matériel dédié

Mise en place d’un environnement pratique SDR

Préparation du matériel

• On utilise principalement des antennes dipôle et télescopiques pour expérimenter différents réglages de fréquences
• Pour chaque bande de fréquences, la longueur d’antenne adaptée se mesure approximativement avec la formule « 72 ÷ (MHz) »
• Dans certains cas particuliers, comme la réception satellite ou aéronautique, une configuration d’antenne spécifique est nécessaire

Utilisation des logiciels

• SDR++ : permet d’explorer le spectre des fréquences de manière fluide et propose une interface moderne
• SDRangel, rtl_433, WSJT-X, fldigi et d’autres logiciels open source permettent de décoder et d’analyser divers signaux radio et numériques

Divers exemples d’expériences SDR (principaux exemples par jour)

Lundi

• Radio FM (87.5-108 MHz) : expérimentation d’écoute de nombreuses radios locales grâce à un signal puissant
• Freenet (149.01-149.11 MHz) : réception de signaux de communication à courte portée sur un canal ouvert allemand librement utilisable
• ATIS d’aéroport (fréquence variable, AM) : réception de messages météo automatiques pour consulter des données météo réelles
• ADS-B (1090 MHz) : réception et analyse de signaux de surveillance d’aéronefs avec une antenne fabriquée soi-même afin d’afficher leur position en temps réel
• Analyse de la structure stéréo FM : exploration visuelle du format du signal stéréo FM (pilot tone, informations L+R/L−R)
• RDS et informations trafic : décodage des informations routières via des données numériques (Radio Data System) sur une fréquence triple du pilot tone
• Radioamateur (144-146 MHz, FM) : observation de communications via relais et découverte de conversations variées dans le monde de la radio de loisir
• Radio numérique (DAB) : réception d’une diffusion numérique sans bruit, avec des éléments supplémentaires comme des images de couverture
• PMR446 (446.0-446.2 MHz) : écoute de signaux de talkies-walkies privés à courte portée en milieu urbain et détection de la présence de signaux numériques

Mardi

• Détection de capteurs sur la bande 433 MHz : réception de divers signaux dans la bande ISM industrielle et médicale, comme des capteurs de température et d’humidité ou des balises de transports publics
• AIS et position des navires : collecte de l’identité et de l’état de nombreux navires dans un port et génération d’une carte maritime en temps réel
• GSM (876-959 MHz) : visualisation des variations de signal pendant des appels mobiles et de leur évolution selon le niveau sonore

Mercredi

• Signaux satellites (137 MHz) : réception directe de signaux de satellites comme NOAA et observation des décalages de fréquence dus à l’effet Doppler
• TETRA (système radio numérique) : observation de la structure spectrale de communications chiffrées de la police et d’organismes publics
• Radio de taxi et signaux non identifiés : détection de communications anonymes ou privées et tentative d’identification de certains signaux
• Suivi de ballons météorologiques : collecte de signaux de radiosondes réelles et décodage en temps réel de la position et de la température
• Expérience de chasse au ballon : échanges avec la communauté SDR et acquisition de connaissances au cours d’un véritable processus de suivi et de recherche
• Packet radio amateur (Automatic Packet Reporting System) : génération automatique d’une carte de signaux packet et observation d’un réseau de communication en temps réel

Jeudi

• Fabrication d’une antenne long fil et expériences en basses fréquences : amélioration importante de la sensibilité en basses fréquences avec une antenne improvisée de 21,6 m
• Communications CW internationales (code Morse) : décodage direct d’indicatifs d’appel de plusieurs pays européens dans la bande 10.1-10.13 MHz
• Bulletins météo maritimes (RTTY) : décodage réussi de signaux RTTY en ondes courtes pour recevoir des prévisions météo sur les principales zones maritimes
• FT8 (liaisons numériques) : réception en temps réel de courts messages provenant du monde entier via ce protocole numérique radioamateur moderne
• Problème d’interférences électromagnétiques du chargeur d’ordinateur portable : identification de la cause du bruit en réception basse fréquence et d’une solution simple (débrancher la prise)
• Ionosonde et radar CODAR : découverte de signaux de systèmes de recherche scientifique, comme l’étude de l’ionosphère ou la détection radar côtière
• Communication vocale SSB (bande latérale unique) : réception directe de liaisons radioamateurs longue distance en basse fréquence et découverte de ce mode de modulation
• Radiodiffusion AM en ondes courtes la nuit : réception en soirée d’émissions intercontinentales, notamment chinoises, ainsi que d’autres signaux lointains

Vendredi

• CB radio (26.965-27.405 MHz) : découverte des communications radio citoyennes internationales de routiers et d’autres utilisateurs, malgré un environnement très bruité
• International Beacon Project : diagnostic de l’état actuel de la propagation radio à partir de signaux de balises en ondes courtes
• Signal horaire (RWM, 9996 kHz) : réception périodique d’un signal en provenance de Russie et exploration de son potentiel pour un calage horaire simplifié
• Fax météo (WEFAX) : décodage en temps réel avec fldigi d’images météorologiques diffusées, avec obtention de véritables cartes météo
• Image satellite (137 MHz) : décodage réussi en temps réel d’images infrarouges de la Terre transmises par des satellites NOAA
• Observation de l’effet Doppler : expérimentation des variations de fréquence sur des signaux satellites et calcul de la vitesse relative réelle
• Stations de nombres (bande 5-30 MHz) : écoute de diffusions chiffrées russes à usage d’espionnage et découverte d’un célèbre canal de communication non public

Samedi

• SSTV radioamateur (Slow Scan TV) : reconstruction en temps réel d’images transmises par radio (type carte postale) et découverte de la communication visuelle en diffusion et chez les radioamateurs
• The Buzzer (4625 kHz) : réception d’un signal mystérieux et observation d’une occupation de fréquence par des impulsions espacées de quelques secondes
• LoRaWAN (868 MHz) : visualisation des caractéristiques radio et de la structure du signal de ce protocole IoT basse consommation et longue portée
• Compteurs utilitaires (Wireless M-Bus) : décodage de signaux de compteurs radio présents en ville et consultation en temps réel de la température de pièces ou de radiateurs
• Observation du spectre des chaînes TV DVB-T/T2 : observation uniquement de la structure spectrale des signaux télévisés traditionnels (sans restitution vidéo)
• Signaux de balises IBIS de véhicules et bus : détection en temps réel de divers signaux liés aux transports publics et aux véhicules, comme la pression des pneus, avec consultation des données
• Distorsion du signal liée au niveau de batterie ou aux variations de température : hypothèses sur les causes de phénomènes atypiques observés dans les signaux de différents appareils
• Balises satellites Morse (145.860/145.960 MHz) : réception de balises en code Morse de petits satellites et décodage direct du nom du satellite et de l’indicatif
• Pagers (format POCSAG) : réception de signaux chiffrés non publiés selon la réglementation allemande, avec un contenu très succinct

Dimanche

• Détection de signaux NFC (13.56 MHz) : détection de l’activation et de la désactivation du transceiver NFC d’un smartphone, avec observation d’un signal particulièrement fort lors du déverrouillage
• Communication radio avec un smartphone et un livre : expérimentation d’une mini communication Morse à l’aide du NFC et d’un livre, avec visualisation du signal en temps réel
• Balises de navigation aéronautique (108.00-117.95 MHz) : décodage de signaux de mesure angulaire provenant de stations au sol d’aéroport et expérimentation d’estimation de position par calcul d’angle réel
• Essais pratiques avec des outils de traitement du signal comme GNU Radio : expérience concrète de mise en œuvre d’outils open source pour décomposer et interpréter des signaux (barrière d’entrée faible, mais compétences élevées nécessaires)

Conclusion et conseils

• Les expérimentations SDR constituent une plateforme idéale pour capter d’innombrables signaux radio, collecter des données du monde réel et apprendre des outils comme des algorithmes
• Avec un matériel peu coûteux et des logiciels publics, il est possible d’explorer directement l’environnement radio mondial, les technologies de communication et les flux de données
• À travers des expériences variées, on peut acquérir une compréhension concrète de la radio sans fil, du traitement du signal, de la modulation numérique et de diverses normes
• Il y a beaucoup de tâtonnements, mais la répétition des expériences et les échanges avec la communauté permettent d’élargir continuellement ses connaissances
• En mobilisant sa curiosité et sa créativité, chacun peut découvrir par lui-même de nouveaux signaux radio et de nouvelles possibilités d’application