Modulations Numériques Pour les Radioamateurs

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1 Modulations Numériques Pour les Radioamateurs
30 mars 2012

2 SOMMAIRE Historique Théorie MDA MFM QAM OFDM Correction d'erreur
Distorsion du canal de propagation Modes numériques radio amateur CW RTTY PSK MSK ROS JT65 WSPR OPERA Emetteur Récepteur Concours Club Annexes Questions

3 1838 Samuel morse invente le code morse (c'est un varicode)
Historique L'homme utilise des communications numériques avec codage depuis longtemps Le TAM TAM, les cornes Signaux de fumée, les feux Télégraphe chape 1838 Samuel morse invente le code morse (c'est un varicode) 1874 première ébauche du code BAUDOT 1894 Liaison radio électrique en OOK ( Albert TURPAIN) 1930 Liaison RTTY 1970 liaison en mode PSK et QPSK pour les faisceaux hertziens

4 THEORIE DES MODULATIONS NUMERIQUES

5 THEORIE Une modulation numérique possède des états de valeur entière par rapport à la modulation analogique qui elle possède une infinité de valeur. L'avantage principal pour une modulation numérique c'est la tenue au bruit

6 Qualité du signal Taux d'Erreur Bit (BER )
THEORIE définitions Qualité du signal Taux d'Erreur Bit (BER ) Représente le pourcentage de bit faux C/N c'est le rapport signal sur bruit la bande de bruit utilisé par les radios amateur est de 2500 Hz par convention Eb= Energie par bit après démodulation et Correction d'erreur N0= Bruit de densité spectrale dans la bande optimum Fb = débit binaire Es= Energie symbole M=nombre d'état par symbole Pour comparer les différentes formes d'onde on utilise par convention le TEB en fonction de rapport Eb/N0

7 MODULATION Le signal modulé s'écrit sous la forme générale A est l'amplitude du signal ( modulation d'amplitude) ω0 est la fréquence (modulation de fréquence) T le temps (position dans le temps) φ la phase (modulation de phase) L'ensemble de ces paramètres peuvent être utilisés pour réaliser la modulation Ils peuvent être combinés

8 MODULATEUR Le modulateur permettant de réaliser l'ensemble de ces modulations Ce sont deux porteuses en quadrature que l'on module

9 MODULATEUR Représentation graphique d'une constellation L'axe Re est le modulateur a 0° L'axe Im est le modulateur déphasé de 90°

10 MODULATION MDA ( On Off shit Keying)
La modulation Modulation par Déplacement d'Amplitude La modulation Modulation par Déplacement d'Amplitude La CW est une modulation MDA Un seul modulateur est suffisant pour ce type de modulation C'est la plus simple des modulations

11 MODULATION MDA L'on peut réaliser une modulation à plusieurs états Plus le nombre d'états est élevés plus l'encombrement spectral sera réduit pour le même débit La sensibilité diminue avec le nombre d'états

12 MODULATION MDA ( On Off shit Keying)
Constellation La modulation MDA2 est assimilable a une modulation de phase à 180° La CW utilise une modulation MDA asymétrique puisque un 1 correspond à une porteuse et 0 absence de porteuse

13 MODULATION MDA ( On Off shit Keying)
Rapport signal sur bruit Exemple une MDA 2 symétrique à 20 mots minutes (code morse) correspond à un débit de 20 bauds. et prenant comme référence une probabilité d'erreur de 1 erreur pour 1000 bit C/N = LOG(20/2500) C/N = dB (limite théorique). Dans d'une MDA2 asymétrique C/N= -10,9dB L'encombrement spectral est au minimum de 20Hz avec des fronts de monté et descente optimum Les fronts de monté et descente sont rarement optimisé (exemple CW) L'utilisation de 4 états voir plus ne présente pas d'intérêt sauf si ils sont utilisés avec d'autres modulation

14 MODULATION MDP ( Phase Shit Keying)
Modulation par Déplacement de Phase On appelle "MDP-M" une modulation par déplacement de phase (MDP) correspondant à des symboles M-aires.

15 MODULATION MDP ( Phase Shit Keying)
Constellation constellations de MDP pour M= 2, 4 et 8.

16 MODULATION MDP ( Phase Shit Keying)
Probabilité d'erreur

17 MODULATION MDP ( Phase Shit Keying)
Meilleur efficacité que la MDA asymétrique Le C/N pour une modulation 2 états Le seul moyen pour détecter ces signaux est un logiciel de décodage. Pour le MDP2 à 20 bauds le C/N limite en prenant comme hypothèse une probabilité d'erreur de C/N= LOG (20/2500) = dB (identique MDA2) Cette forme d'onde à quelques inconvénients Sensible au bruit de phase. Le signal n'est pas a enveloppe constante ( Modulation d'amplitude ) d’où linéarité de chaine Les avantages Encombrement spectrale très réduit avec M élevé Assez bonne sensibilité

18 MDF (Modulation par Déplacement de Fréquence)
Les Modulations par Déplacement de fréquence (MDF) sont aussi souvent appelées par leur abréviation anglaise : FSK pour "Frequency Shift Keying". Deux cas : Modulation à phase discontinue ( cas du RTTY) Elle est simple de réalisation. Son principal défaut est la grande bande passante dont elle a besoin pour pouvoir transmettre les sauts de phase. Modulation à phase continue Elle est plus complexe à réaliser. Elle requiert une bande passante plus étroite. Un cas particulier de la MDF à phase continue est la modulation GMSK (Gaussian Minimun Shift Keying)

19 MDF (Modulation par Déplacement de Fréquence)
Codage des fréquences pour 8 fréquences soit MDF états Fréquence Code F1 000 F2 001 F3 010 F4 011 F5 100 F6 101 F7 110 F8 111 Pour 8 fréquences il y aura 3 bits

20 MDF(Modulation par Déplacement de Fréquence)
La modulation MDF peut prendre plusieurs états La probabilité d'erreur diminue avec le nombre d'états

21 MDF(Modulation par Déplacement de Fréquence)
Exemple de C/N Débit binaire 6bits/seconde Nombre de fréquence 64 ( 6 bits par symbole) Débit Symbole 3,3 bauds (20 bits/s) Probabilité d'erreur sans CCE C/N=3, log (20/2500 ) = -17,4dB C'est la forme d'onde la plus très performante pour la sensibilité Beaucoup de mode radio amateurs utilise cette forme d'onde L'inconvénient de cette forme d'onde est l'encombrement spectrale chaque fréquence doit être distante de 1 fois le débit dans le cas ci dessus largeur de spectre =220 Hz En MDP 2 largeur de 20 Hz

22 MODULATION MDAP (MAQ) Modulation par Déplacement d'Amplitude et de Phase l'intérêt de ce type de modulation est augmenter le débit pour le même encombrement spectral Constellation

23 MODULATION MDAP (MAQ) Ce type de modulation est utilisé pour la DRM cela pour avoir un haut débit. MAQ seul présente des inconvénients n'est pas utilisé dans le domaine radioamateur et l'on passe directement à l'OFDM Pour MAQ64 le débit est multiplié par 6 pour le même encombrement spectral par rapport a une MDP 2 Sensible au bruit de phase et d'amplitude C/N dégradé par rapport a une modulation MDP 2

24 La modulation n'est pas une enveloppe constante
MODULATION MDAP (MAQ) Calcul d'un C/N pour une modulation MAQ16 et un débit de 20 bits (5 bauds) pour une probabilité d'erreur de Il y a 4 bits par symbole en MAQ16 l'encombrement spectrale sera de 5 Hz (valeur min) C/N = 10,5 * 10 LOG (20/2500)=-10,4 dB La modulation n'est pas une enveloppe constante La chaîne radio doit être très linéaire Rapport puissance crête puissance moyenne 3 dB La phase dans la bande de modulation la plus constante possible ( temps de groupe) Avantage principal encombrement spectral Forme d'onde non utilisé dans le domaine amateur

25 Orthogonal Frequency-Division Multiplexing
OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing C'est un procédé de codage de signaux numériques par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses. Cette technique est le meilleur moyen actuellement pour lutter contre les canaux sélectifs en fréquence pour les hauts d Les principales applications utilisant ce principe ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) TNT (Télévision numérique terrestre) DAB (Digital Audio Broadcasting) DRM (Digital Radio Mondiale) DRM ( radio amateur transmission d'image)

26 C'est une modulation à multi-porteuse
OFDM C'est une modulation à multi-porteuse Consiste à répartir les symboles sur un grand nombre de porteuses à bas débit Cela équivaux à diminuer le débit symbole par porteuse Moins sensible aux variations de phase et d'amplitude Doit être associé avec de l'entrelacement et code correcteur d'erreur

27 OFDM Propriétés Débit très élevé avec un minimum de dégradation dans un canal de propagation très perturbant Bande occupé faible pour le débit Modulation de base MAQ 4 MAQ 16 MAQ 64 Nombre de porteuse pouvant dépasser 1000 Linéarité de chaine radio indispensable Puissance crête 5 fois la puissance moyenne dépend du nombre de porteuse Les applications ADSL DVB-T ( la TNT) WiFi utilisent ce principe Pour les radio amateur le mode DRM dans 2500 Hz de bande

28 FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum
Etalement de spectre par saut de fréquence Contrairement a la modulation MDF chaque fréquence est démodulé indépendamment mais pas en même temps Chaque porteuse peut être modulé en MDA, MDF, MAQ Le principal inconvénient est l'encombrement spectrale Pour 128 porteuses avec un débit de 1 baud (128 Hz minimum) C'est un fonctionnement avec diversité de fréquence Très efficace en cas d'évanouissement sélectif Entrelacement et code correcteur d'erreur sont toujours utilisés

29 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)
Le saut de fréquence est généré a partir d'un séquence pseudo aléatoire connue de la station d'émission et de la station de réception. Procédure de synchronisation pour commencer Porteuse spécifique avec mode réduit La sensibilité de la synchronisation est meilleur que les données Transmission par paquet Particularité : Plusieurs liaisons peuvent avoir lieu sur la même bande de fréquence soit : Séquence pseudo aléatoire différente Heure de démarrage de la séquence différente

30 Autres Formes d'onde DSSS UWB ( Ulta Wide Band)
Cette forme n'est pas utilisé dans le monde radio amateur Ne présente pas d'avantage complémentaire par rapport a FHSS pour nos applications UWB ( Ulta Wide Band) Largeur de bande trop importante Attention risque d'être appliqué en domotique perturbation possible pour ceux qui pratiquent les hyper 2 à 20 GHz mais porté limitée

31 Démodulation Cohérente et enveloppe
La démodulation cohérente synchronisation avec la porteuse émission La démodulation d'enveloppe utilisation du signal reçu pour démoduler Signal/ bruit avant détection Démodulation cohérente Démodulation d'enveloppe 10 dB Signal/ bruit après détection

32 Distorsion inter symbole
Le canal de propagation génère plusieurs rayons 30 mS SP km 100 ms LP km C/I 100 B/s BIT 1 BIT 2 Bit émission Rayon 1 Rayon 2 Rayon 3 Les filtrages provoquent de la la distorsion de phase ( filtre a quartz filtre BF bande étroite) se mesure par le temps groupe

33 Code correcteur d'erreur
STRUCTURE D'UNE TRAME La trame est décomposé en champ Synchronisation Fin de message Données Nota : La synchronisation peut être répartie tous le long de la trame Code correcteur d'erreur Entête Exemple bus série port com Start (synchronisation et entête), les données , la parité pour la détection d'erreur et 1 ou 2 bits et un stop pour la fin de message

34 Code Correcteur d'Erreur (FEC)
Différentes procédure permettent de corriger les erreurs Répétition du message Redondance dans le message Insertion d'un code dans le message Code convolutif ( Viterbi) Code par bloc Code cyclique Turbo code CCE Données brut

35 Code Correcteur D'Erreur (FEC)

36 Canal de propagation Le canal de propagation c'est la partie de rayonnement électromagnétique entre 2 antennes Le canal de propagation fluctue dans le temps avec différentes influences Le fading plat l'ensemble des fréquences du canal radio subissent la même atténuation Le fading sélectif des fréquences sont atténuées et d'autres pas et cela en fonction du temps Il y a plusieurs rayons de liaison entre deux stations dont certains arrivent en opposition de phase d’où annulation du signal

37 Canal de propagation Diminution du signal

38 Canal de propagation Certaines forme d'onde intègrent un processus permettant de limiter les perturbations provenant de la propagation Diversité de fréquence ( Modulation MDF, OFDM) Diversité d'espace ( Pas utilisé au niveau amateur pour le moment ) 2 antennes distante de lambda/2 minimum 2 chaines de réception Redondance ( répétition des données) Code correcteur d'erreur Entrelacement des données. A utiliser avec un code correcteur d'erreur. Permet d'avoir des erreurs isolées lorsqu'il y a un paquet d'erreur Débit bauds < 10 bauds (stationnarité du canal) sauf si un rayon long path et rayon short path ( retard de 150 ms)

39 MODULATIONS NUMERIQUES DANS LE MONDE RADIO AMATEUR

40 CW (Carrier Wave) Ce mode de transmission utilise le mode MDA en utilisant le code morse, permettant de transmettre un texte à l'aide de séries d'impulsions courtes et longues Code inventé en 1838 pour la télégraphie par samuel Morse C'est le premier mode utilisé par les radioamateurs C'est un varicode les caractères non pas toujours la même longueur Il n'y a pas de synchronisation, c'est l'espace entre chaque caractère qui permet la synchronisation

41 En théorie le C/N minimum est de -10,9 dB ( détection par bit)
CW La vitesse moyenne utilisé par la radioamateurs est de 20 mots par minutes ce qui donne un débit binaire de 20 bits par seconde. Le point étant le bit de référence En théorie le C/N minimum est de -10,9 dB ( détection par bit) Certain opérateur arrive à décoder jusqu'à -15 dB voir moins L'oreille humaine est capable de filtrer le signal de façon adaptative ainsi que de faire des corrections d'erreurs C'est une détection musicale et non binaire En mathématique on parle de corrélation (non utilisé par les logiciels actuellement pour la CW)

42 Le filtrage n'est pas toujours adaptatif
CW ( Logiciel) Il existe beaucoup de logiciels permettant de décoder la CW mais avec des fortunes diverses Ils utilisent pour la plupart une détection d'enveloppe démodulation non cohérente Le filtrage n'est pas toujours adaptatif Le seuil de décision pas toujours optimisé Détection de vitesse pas simple Pour les meilleurs le seuil de C/N est de -7dB ( 20 wpm) Les logiciels conseillés Multipsk (payant pour la meilleure sensibilité) CwSkimmer (payant) pour les concours pour la recherche de multiplicateurs avec un récepteur SDR c'est le TOP jusqu'à 50 kHz de bande GetCW (shareware)

43 CW Skimmer et site Reserve Beacon

44 CCW (Cohérente Carrier Wave)
La CW cohérente est un mode fait pour que les ordinateurs puissent la détecter facilement. Détectable par un humain La durée des points et des traits est calibrée avec 3 vitesses 12,24 et 48 mots par minute Modulation en tout ou rien (OOK , MDA ) Démodulation cohérente Synchronisation sur le signal et l'espace entre caractères Code MORSE C/N = -8dB ( 24 mots par minute) limite théorique -10,2 dB Fréquences (1844, 3561, 7031, 10107,14061, 21061, , MHz)

45 C'est un mode visuel ( Multipsk peut le décoder )
QRSS C'est un mode CW très lent, la longueur du point varie de 1 seconde à 60 secondes Ce mode est utilisé principalement sur les bandes basses 137 kHz et 500 kHz également utilisé sur la bande 10,140 MHz C'est un mode visuel ( Multipsk peut le décoder ) Mode C/ N (dB) Puissance (W PEP) SSB 5 1000 RTTY -5 100 CW 20 wpm -10 30 QRSS 1 -25 1 QRSS 60 -43 0,015

46 FSKCW Mode CW par déplacement de fréquence Permet d'avoir une porteuse en permanence Utilise le code MORSE Les espaces entre les traits, les points et entre caractères sont remplacés par un déplacement de fréquence Même SNR que le mode QRSS Exemple : WA5DJJ

47 Entre chaque caractère une durée de 1,3 temps élémentaire
DFCW C'est un mode CW par déplacement de fréquence et utilisation d'un codage La durée est remplacée par la fréquence point et trait et elles ont la même durée mais de fréquence différente. Pour une bonne lisibilité il y a un temps mort d'une durée de 1/3 du temps élémentaire Entre chaque caractère une durée de 1,3 temps élémentaire CQ ON7YD K en QRSS et DFCW La durée de transmission est réduite de 60% pour la même vitesse

48 Réception bande 30 m QRSS avec Spectrum LAB

49 RTTY (Radio-TéléTYpe)
Le RTTY est un mode MDF (FSK) à 2 états avec deux appellations FSK ou AFSK ( Audio Frequency Shift Keying) La vitesse est de Bauds avec un espacement de 170 Hz Le Code utilisé est le Code BAUDOT à 5 moments avec séries ( chiffre et lettre) La synchronisation est réalisée avec un bit de start (mark) et 1.5 Bit de stop (space) Démodulation non cohérente Encombrement spectral de 600 Hz (Front de monté ) C/N = -5 dB 250 caractères par minute

50 Le mode olivia est un mode créé par SP9VRC 2005
Mode FSK à 32 fréquences ( mode MDF 32) Débit de bauds Transmission par bloc de 64 symboles de 5 bits Correction des erreurs par redondance Code caractère ASCII 7bits Bande passante 1000 Hz Synchronisation sur le bloc Pas de code correcteur d'erreur et pas de code convolutif Entrelacement des données Vitesse et sensibilité caractères minute C/N=-14 dB caractère minute C/N= -12 dB

51 Fréquences préconisées
OLIVIA Fréquences préconisées 1808, ,5 kHz ,5 KHz kHz 7043,25 kHz 10142,5 1043,25 kHz 14105,5 106, , ,5 kHz 18102, ,5 kHz 21129,5 kHz 24921,5 kHz 28076 kHz Mode assez sensible Encombrement spectral important Pas de concours dans ce mode Logiciels MultiPSK MixW FLDIJI DM

52 PSK (Phase Shift Keying)
Définition du Mode PSK ( G3PLX 1997) C'est un mode MDP à 2 ou 4 états Encombrement spectral réduit 80Hz (BPSK 31) Biphase Phase Shift Keying ( DMDP) Pas de changement d'état 1 Changement d'état 0 Débits standard et 125 Bauds Code ( Varicode longueur 4 à 15 bits) Synchronisation au niveau caractère C/N = -12 dB BPSK et QPSK 31 C/N = -9 dB BPSK et QPSK63 C/N = - 6 dB BPSK et QPSK 125

53 Encombrement spectral réduit
BPSK Encombrement spectral réduit BPSK31 BPSK63 Constitution du caractère Synchronisation 00 X 1 Fin de caractère Données du caractère

54 Code correcteur d'erreur
QPSK C'est un mode MDP4 Débit net de 31 bit/s débit brut 62,5 bit/s Code correcteur d'erreurs (code convolutif de rendement 1/2 ) Pas d'entrelacement Vitesse 42 mots par minute en moyenne (majuscule et minuscule Vitesse de 52 mots par minute pour les minuscules seulement Constitution du caractère Synchronisation 00 X CCE 1 Fin de caractère Données du caractère Code correcteur d'erreur

55 BPSK La chute d'eau (Waterfall) Chaque ligne représente une station en BPSK31 Bande de 3.8 kHz sur le 14,070 MHz

56 Beaucoup de logiciels intègrent la plupart des modes numériques
BPSK Logiciels conseillés MixW HRD deluxe DM780 Multipsk Fldiji ( windows et linux) ... Beaucoup de logiciels intègrent la plupart des modes numériques Certains logiciels utilisent le DLL PSKcore développé par PSKCORE les performances sont presque identiques entre tous ces logiciels Exemple d'une liaison en BPSK63

57 WSPR C'est une FSK 4 (MDF 4) modulation de fréquence à 4 états Les fréquences sont distantes de 1,4648 Hz Le Débit est de 1,4648 Bauds 110,8 secondes pour transmettre le message suivant : F6ECI JN05 37 (Indicatif Locator Puissance en dBm) C'est plus un mode Balise La fenêtre de transmission ou réception dure 120 s et est synchronisée avec l'heure Synchronisation sur le paquet ( le message n'est lisible qu'à la fin) Le C/N détectable est de -28 dB voir jusqu'à -32 dB Une puissance de 0.5 W est équivalent à 1Kw Pep SSB

58 Le logiciel WSJT version 7 permet de réaliser des QSO mais peu utilisé
WSPR Il n'y a qu'un seul logiciel permettant de réaliser ce type de transmissions téléchargement sur le site WSPR Le logiciel WSJT version 7 permet de réaliser des QSO mais peu utilisé Le rapport des stations reçues est envoyé sur un site dédié toutes les 2 minutes Ce type de mode permet de réaliser des mesures de très bonnes précisions. Comparaison d'antennes Comparaison entre stations Mesure de propagation ...

59 WSPR (comparaison d'antenne)
Procédure pour comparer deux antennes Connaître le diagramme de rayonnement le faire par simulation logiciel (Nec 2 ou MMANA) Définir les stations qui serviront au test voir celles que vous avez visualisées sur le site et qui vous reçoivent Faire une simulation de la propagation afin de connaître l'angle de départ de votre émission vers les différentes stations (VOACAP)HFWIN Le cycle d'émission doit être environ de 50% afin que la durée globale de la mesure ne dépasse pas 1 heure pour que les conditions de propagation restent a peu près les mêmes Avoir environ 10 relevés par station

60 WSPR Diagrammes des antennes sur 10 MHz Dipole et Sloper

61 WSPR La station retenue K1JT L'angle de départ optimum de la liaison environ 6° (VOACAP) K1JT Heure Sloper (SNR) dB Dipôle (SNR) dB 10:08 -26 10:10 -24 10:12 10:14 10:18 10:20 -22 ... 10:42 10:44 -20 Moyenne -24,88 -23 Bande des 10 MHz L'antenne dipôle à 1.8 dB de gain en plus du sloper. Les pertes coaxiales et symétriseur sont identiques pour les deux antennes La simulation avait bien donné 1.8 dB de gain en plus pour le dipole. Les deux antennes sont dégagées et sans obstacle proche

62 WSPR Carte de liaison avec 500 mW et dipole sur 18 MHz

63 C'est un mode CW lent type MDA2
OPERA C'est un mode CW lent type MDA2 Mode Balise pas de QSO ( envoi de l'indicatif) TX facile à réaliser oscillateur à quartz et pic pour la gestion ( l'indicatif intégré dans le PIC) Développé par EA5HVK sur une Idée de G0NBD Pas décodable à l'oreille codage des données et code correcteur d'erreurs logiciel décodage OPERA s/bit duré de la transmission 2 minutes OPERA 8 2,048 s/bit duré 8 minutes OPERA 16 4,096 s/bit duré 16 minutes OPERA 32 8,192 s/bit duré 32 minutes C/N Op2 -26dB  Op8 -32dB Op dB  Op dB

64 Logiciel OPERA pour recevoir et émettre les données
Plan de fréquences 136 kHz Op8(137,3 a 137,5) Op32 (137,5 à137,6) 500 kHz Op8(501,3 a 501,5) Op2(501,5 a 501,9) 1,836 MHz Op8(1837,3-1837,5) Op2(1837,5-1837,9) 3,575 MHz Op8(3576,3-3576,5) Op2(3576, ) 10,135 MHz Op4(10136, ,5) Op2(10136, ,9) 18105 MHz 21,075 MHz 24,925 MHz 28,075 MHz Op8(28076, ,5) Op2 (28076, ,9) Ce plan évoluera dans les mois a venir Logiciel OPERA pour recevoir et émettre les données Pas de synchronisation horaire

65 OPERA

66 MFSK 16 (Multi Frequency Shift Keying)
C'est un mode MDF à 16 fréquences ( 4 bits par baud) d'autres variantes existent 8 et 32 fréquences MFSK Débit de 15,625 baud débit brut de 62,5 bits/s FEC de 1/2 débit net 31,25 Bits/s Chaque porteuse est séparée de 15,625 Hz Entrelacement des données sur 120 bits Code Varicode Débit en moyenne 200 car/mn Démodulation non cohérente Encombrement spectral 400 Hz Modulation à enveloppe constante C/N minimum MFSK16 -13,5 dB et MFSK 8 -15,5 dB Mode SSTV (transmissions d'images)

67 C'est un mode FHSS modulé en MDF de EA5HVK
ROS C'est un mode FHSS modulé en MDF de EA5HVK MDF 128 tons de données et 26 tons de synchronisation Code convolutif de rapport 1/2 et de longueur 7 Il existe plusieurs modes R0S 2 à ROS 16 le nombre représente la vitesse en baud C'est le mode mode le plus performant en rapport vitesse et sensibilité Encombrement spectral dépend de la bande de 500 Hz à Hz MODE C/N (dB) C par minutes ROS 2 -25 15 ROS 8 -19 60 ROS 16 -16 120

68 ROS logiciel

69 Modes développés par K1JT 4 modes primaires
WSJT Modes développés par K1JT 4 modes primaires FSK441 pour meteor scatter à haute vitesse Modulation FSK 4 fréquences débit 441 Bauds Synchronisation sur le caractère JT6M pour meteor scatter et ionosphérique scatter sur le 6mètres Modulation FSK 44 fréquences dont une fréquence de synchronisation Débit de 21,53 baud JT65 pour les signaux faible en trosposcatter et EME EME Echo pour détecter vos propres échos lunaires Pour tous ces modes le nombre de caractères est limité ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ.,/#?- (SP) soit 42 caractères

70 WJST JT65-HF Mode FSK 64 tons (6bits par baud) et 1 ton de synchronisation Le ton de synchronisation occupe 50% du temps de la trame Durée du message 46,811 secondes et début toutes les minutes La fenêtre d'émission ou de réception est synchronisée avec l'heure Le débit radio est de 2,69 bauds Début de la fenêtre chaque minute entière et durée de 1 minute Le nombre de caractères est 13 au maximum La trame est constituée de 378 bits

71 La trame est constituée de 378 bits en 5 champs
WSJT JT65 HF La trame est constituée de 378 bits en 5 champs FEC Indicatif Indicatif Structure du message Locator ou report Les données sont compressées 28 bits pour chaque indicatif 15 bits pour le report ou le locator D'autres données peuvent être mises dans les champs indicatifs Ex 10W ANT DIP

72 WJST JT65-HF JT65 Compression du message en JT bits d'informations en CW c'est 170 bits « SV1BTR K1JT OOO » 2 fois 28 bits pour l'indicatif 15 bits pour le locator et 1 bit pour le type de message Compression de données utilisation de messages particuliers pour CQ QRZ Code correcteur d'erreurs R 72/378 soit une redondance de 5.25 Entrelacement Codage gray C/N -23 dB JT65A -25 dB JT65B

73 WSJT Logiciel WSJT de K1JT et JT65-HF

74 RECAPITULATIF MODE QSO
Car/min C/N min (dB) Sensibilité à la propagation PcretePmoy 1000 pep SSB (W) Encombrement Spectral (Hz) RTTY 300 -5 Un peu 100 400 OLIVIA 8-250 80 -14 faible 12 250 150 -12 Très faible 20 1000 MSK16 200 -13 16 BPSK31 importante 1,8 60 BPSK63 -9 Très importante 40 120 ROS16 -16 8 500/2500 ROS 8 -19 4 ROS 2 15 -25 1 JT65 A 13 200 Hz

75 RECAPITULATIF MODE BALISE
Car/min C/N min (dB) Sensibilité. à la propagation Pcrete/pmoy 1000w SSB (W) OPERA 2 3 -26 faible 5 0,8 OPERA 8 0,75 -32 0,2 OPERA 16 0,38 -35 Très faible 0,1 OPERA 32 0,19 -38 0,05 WSPR -29 Tres faible 0,4 QRSS 1 -25 1 QRSS 60 0,08 -43 0,015

76 DRM Ce mode est destiné à envoyer des images de hautes définitions et sans erreur C'est un mode qui est dérivé de Digitale Radio Mondiale utilisée pour transmettre des voies radio multi-canal en haute fidélité pour les ondes courtes ( bande 15 kHz) HB9TLK l'a adapté aux radio amateurs La forme d'onde est de l'OFDM et 64 QAM 29 à 57 porteuses suivant les modes 3 fréquences de synchronisation Le débits en 17 à 30 bauds par porteuse suivant mode Décomposition du signal en trames (paquets) Le débit varie suivant les modes de 997 bits à 6277 bits par seconde

77 Entrelacement et code correcteur d'erreurs (MSC)
DRM Entrelacement et code correcteur d'erreurs (MSC) Deux canaux MSC de FAC MSC c'est le canal des données à transmettre FAC canal de gestion ( type de données, indicatif , taille du fichier, demande réparation, synchronisation,...) Protocole de communication permettant de répéter les trames défectueuses Demande réparation de la part de la station réceptrice Envoie uniquement des trames erronées avec redondance Largeur de bande de 2,3 et 2,5 kHz La durée d'envoi d'une image de 20 K octets 70 à 260 secondes suivant le mode

78 DRM Compte tenu des redondances il peut manquer beaucoup de trames cela dépend type d'encodage ( 50 à 90%) C/N minimum de 5 à 15 dB suivant le mode Il n' y a qu'un seul logiciel qui est maintenu aujourd'hui EasyPal (gratuit) La définition peut être (320*256) 640*480 par défaut1280*1024 ou pas de redimensionnement Les fréquences (KHz) Liaison avec VK ZL W, … Contraintes Très bonne linéarité des chaines réception et émission pas d' ALC et de CAG Puissance moyenne 7 dB en dessous de la puissance crête ( saturation donc perte d'information) Fonctionne avec les équipements anciens SDR préférable

79 DRM logiciel EASY PAL

80 AUTRES MODES HELL Mode graphique MT63 125 C/min
C/N = -12 dB Bande passante 300 Hz il existe plusieurs variantes PSK-HELL FM-HELL pas de FEC journée d'activité MT63 modulation OFDM 64 fréquences modulé en DPSK bande de 500,1000 ou 2000 Hz FEC très performant Pmoy/Pcrête = 0,1 300C/m C/N -8 dB peu utilisé

81 AUTRES MODES THROB Mode MDF DOMINO PSKFEC de F6CTE
vitesse de 1 et 2 bauds C/N de -18,5 dB pour 1 bauds 50 C/nm pas de FEC bande de 72 Hz peu utilisé DOMINO MDF 16 fréquences 200 C/min BANDE Passante 213 Hz C/N =-12 dB mode très rarement utilisé PSKFEC de F6CTE Vitesse 31, 63 et 220 Bauds Données ou transmissions d'images compressées redondance , diversité temporelle C/N =-14,5 dB -5 dB en DIGISSTV à 220bauds

82 Caractéristiques préconisées (performances optimal)
TRANSCEIVER Caractéristiques préconisées (performances optimal) Modes PSK CW RTTY WSPR OPERA QRSS JT65 ROS DRM Caractéristiques Bruit de Phase -70 dBc/Hz à 50 Hz -40 dBc/Hz à 100 Hz -40 dBc/Hz à 5 Hz Stabilité 10 Hz/mn 1 Hz/ mn Précision de Freq. - 10 Hz 50 Hz CAG ALC sans Puissance par rapport à la PEP -2 dB 0 dB -7dB(CW) 0 dB 0dB -7 dB IP3 dans la bande audio 10 dBm 10 dBm si bande large 0 dBm si bande large 10 dBm Bande passante 2500 Hz voir plus 500 Hz voir plus 2500 Hz 500 Hz et 2500 Hz

83 TRANSCEIVER INTERFACE

84 TRANSCEIVER L'utilisation d'une bande large permet de recevoir plusieurs stations en même temps PSK jusqu'à 15 KHz surtout en concours (jusqu'à stations en BPSK31) limité par les logiciels à 4 kHz CW toute la bande dédiée jusqu'à 80 Khz avec certains récepteurs ( SDR) ( 400 stations) RTTY jusqu'à 15 kHz limité par les logiciels de démodulation (30 stations) DRM réception broadcast 15 kHz ( 1 station) Pas de CAG la dynamique est gérée par le logiciel du mode numérique Dynamique dans la bande BF > 60 dB sans CAG

85 Les modes numériques concernés RTTY BPSK
CONCOURS Les modes numériques concernés RTTY BPSK Pour les autres modes il y a des journées d'activités BPSK méthode identique au mode RTTY Une dizaine de concours EPC WW Dx Contest 1er weekend de février durée 24 heures ou 12 heures mode BPSK 63 CIS DX PSK contest 3 eme Weekend mois de septembre durée 24 heures mode QPSK63 EA PSK contest 2eme Weekend mois de Mars durée de 24 heures mode BPSK63 YO International PSK31 Contest 3 eme vendredi mois de Novembre durée 6 heures mode BPSK31 ...

86 Utiliser un logiciel d'analyse large bande 4 kHz au moins
CONCOURS Utiliser un logiciel d'analyse large bande 4 kHz au moins Les stations reçues dans une bande de 4 KHz avec la qualité de signal et le niveau relatif. Un simple clic sur la station met automatiquement le curseur sur La fréquence. Le gain de temps de recherche de station ou multiplicateur n'est pas négligeable

87 CONCOURS Afin de pouvoir utiliser plusieurs logiciels pouvant gérer l'émetteur/récepteur, Il est nécessaire d'avoir un multiplexeur de voie de commande de port com virtuel MIXW DDutil SDR1000 DM780 En réception c'est la même voie de la carte son qui est utilisée FDIGI WinWarbler

88 80% de l'activité est en europe
CONCOURS 80% de l'activité est en europe Logiciel Mixw a une configuration concours qui permet de voir en temps réel l'évolution des points et multiplicateurs par bandes Antenne de préférence omnidirectionnel (Dipole en V inversé ou verticale) et beam pour certains multiplicateurs Émetteur/récepteur SDR de préférence permet une meilleur séparation des stations Utilisation de plusieurs logiciels en réception MixW DM780 Fldigi Chaque logiciel a un comportement différent sur les signaux faibles ou perturbés

89 Limiter le temps pour réaliser le QSO
CONCOURS Limiter le temps pour réaliser le QSO Exemple de QSO avec l'aide de macro CQ CQ EPC WW test de F6ECI F6ECI F6ECI F6ECI de K4NRE K4NRE K4NRE K4NRE GM UR de F6ECI F6ECI QSL (105) UR de K4NRE K4NRE QSL (05) 73 QRZ test de F6ECI F6ECI Certains caractères peuvent être en minuscule pour gagner en vitesse En BPSK63 la durée de l'échange pour un QSO complet est d'environ 25 secondes soit une limite de 3500 QSO en 24 Heures c'est 30% de mieux que le RTTY Les meilleurs scores sont de 1200 QSO en 24 heures pour le moment

90 Utilisation de macros fonctions pour gagner en temps
CONCOURS Utilisation de macros fonctions pour gagner en temps Pas besoin d'être rapide au clavier L'incrémentation des QSO est automatique pour certains logiciels La détection du report ainsi que du numéro d'ordre est automatique pour certains logiciels L'activité augmente au fil des années pour WW EPC BPSK QSO en 24 heures et 650 QSO en 12 heures avec près de 100 DXCC Les puissances utilisées 100W max HP et 10W max en LP Classement pour certains concours par bandes Conclusion : il est possible d'avoir de bons résultats avec des moyens modestes

91 ANNEXES

92 Mise a l'heure du PC Mise à l'heure du PC pas assez précise et périodicité de mise a l'heure trop longue Plusieurs logiciels existent je conseille dimension 4 mise à l'heure toutes les 15 minutes et précision 20 à 30 ms

93 Logiciel permettant de simuler plusieurs port COM
PORT COM VIRTUEL Logiciel permettant de simuler plusieurs port COM Avec un seul PC gérer plusieurs périphériques Plusieurs Emetteurs Récepteurs,ROTOR , station METEO, Amplificateur , Boite de couplage Plusieurs logiciels de modulations numériques

94 CARTE SON VIRTUEL Nécessaire avec un PC émetteur récepteur SDR Permet de générer plusieurs cartes son virtuelles Logiciel Virtual sound (payant)

95 DDutil est un gestionnaire de port COM
UTILITAIRE DE GESTION DDutil est un gestionnaire de port COM Permet à partir d'une seule commande de fréquence de gérer plusieurs périphériques Port COM virtuel COM physique du PC Exemple logiciel DM780 L'émetteur récepteur, L'amplificateur , La boite d'accord Le ROTOR

96 Logiciel UltimateACC et 30DMG pour le dernier
DIVERS CLUB (objectif promouvoir les modes numériques en organisant des concours et diplômes) EPC (European PsK Club) principal club pour les modes PSK Membres, diplômes et concours CDG (Croatian Digital Group) 780 membres, Diplôme NDG (Natal Digital Group) 960 membres, diplômes DMC (Digital Modes Club) 5200 membres concours RTTY et Diplômes pour tous les modes digitaux BDM (Belgium Digital Mode) 2500 membres, diplôme HPC (Hellenic PSK Club) 350 membres 30 DMG (30 mètre Digital Group) 5500 membres tous les modes digitaux, Diplôme Logiciel UltimateACC et 30DMG pour le dernier

97 Serveurs de liaisons numériques
Divers Serveurs de liaisons numériques Hamspots (PSK RTTY MFSK OLIVIA WSJT …) PSKREPORTER(PSK RTTY MFSK OLIVIA WSJT …) CW ROS ...

98 QUESTIONS