RALF : une plate-forme de radio-logicielle mutualisée au sein de l’Université de Toulouse

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ROQUE, Damien. RALF : une plate-forme de

radio-logicielle mutualisée au sein de l’Université de Toulouse, 2016. In: NIDays, 10

March 2016 - 10 March 2016 (Paris, France). (Unpublished)

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RALF : une plate-forme de radio-logicielle

mutualis ´ee au sein de l’Universit ´e de Toulouse

Damien Roque1

1_{ISAE-Supaero, D ´epartement Electronique,}

Optronique, Signal (DEOS)

Plan

1 Introduction `a la radio-logicielle

2 _{Contexte p ´edagogique du projet RALF}

3 _{Exemples d’activit ´es p ´edagogiques}

Bureau d’ ´etude : r ´eception d’un signal VOLMET Projet : liaison vid ´eo pour micro drones

Plan

1 Introduction `a la radio-logicielle

2 _{Contexte p ´edagogique du projet RALF}

3 _{Exemples d’activit ´es p ´edagogiques}

Bureau d’ ´etude : r ´eception d’un signal VOLMET Projet : liaison vid ´eo pour micro drones

Chaˆıne de transmission classique

(canal Wifi) D ´ecodeur Wifi

´ Etage RF (bande BT) ´ Etage BdB (canal BT) D ´ecodeur BT Traitements de haut niveau

Chaˆıne de transmission classique

(canal Wifi) D ´ecodeur Wifi

´ Etage RF (bande BT) ´ Etage BdB (canal BT) D ´ecodeur BT Traitements de haut niveau

FIGURE:Sch ´ema bloc d’un r ´ecepteur multistandard. Une application → une chaˆıne de communication compl `ete !

+ Faible co ˆut unitaire.

- Difficult ´e d’int ´egration (CEM, placement), manque

d’ ´evolutivit ´e.

La radio-logicielle

D ´efinition :mat ´eriel g ´en ´eriqueet d ´eveloppementslogiciels sp ´ecifiques. ´ Etage RF : homodyne et large bande ´ Etage BdB : CAN `a haute fr ´equence Traitement embarqu ´e : FPGA, DSP Traitement g ´en ´eral : GPP, GPU R ´ecepteur de radio logicielle _Ordinateur

FIGURE:Sch ´ema bloc d’un r ´ecepteur de radio-logicielle.

Une chaˆıne de transmission compl `ete → des applications !

+ Flexibilit ´e (large gamme de fr ´equence, large bande, reconfigurabilit ´e).

Plan

1 Introduction `a la radio-logicielle

2 _{Contexte p ´edagogique du projet RALF}

3 _{Exemples d’activit ´es p ´edagogiques}

Bureau d’ ´etude : r ´eception d’un signal VOLMET Projet : liaison vid ´eo pour micro drones

RALF : principales caract ´eristiques

Objectif : promouvoir la

radio-logicielledans les formations d’ing ´enieurs del’universit ´e de Toulouse(cr ´eation en 2014).

La radio-logicielle

Mat ´eriel g ´en ´erique et logiciels sp ´ecifiques !

Approchepluridisciplinaire. Application debout-en-bout. Lien avec larecherche.

Site Web : http://ralf.isae.fr.

Mutualiser les ressources

Mat ´eriel : salle + pr ˆets. Documentation technique. Code source.

Ressources p ´edagogiques. ⇒ Centralisation via laforge.

Membres et partenaires

ENAC,ENSEEIHT, GIPSA-lab,INSA,

ISAE Supaero, National Instruments, TELECOM Bretagne,UPS.

RALF : choix techniques

Financement : IDEX Toulouse Ing ´enierie(23 ke)et ISAE(13 ke). Mat ´eriels 16 ´emetteurs-r ´ecepteurs 7 USRP-2900 ; 9 USRP-2920 et 2922. Antennes HF, VHF, UHF. Logiciels

RALF : modalit ´es p ´edagogiques

´

Evolution du contenu p ´edagogique

1 _{Stages et projets (12)}

→ travail enautonomie. d ´emarche it ´erative ; maˆıtrise des outils.

2 _{D ´emonstrations (15)}

→ n ´ecessit ´e de l’abstraction. vision d’ensemble ;

illustration cibl ´ee.

3 Travaux pratiques (3)

→ cheminementguid ´e. application ;

Plan

1 Introduction `a la radio-logicielle

2 _{Contexte p ´edagogique du projet RALF}

3 _{Exemples d’activit ´es p ´edagogiques}

Bureau d’ ´etude : r ´eception d’un signal VOLMET Projet : liaison vid ´eo pour micro drones

Plan

1 Introduction `a la radio-logicielle

2 _{Contexte p ´edagogique du projet RALF}

3 _{Exemples d’activit ´es p ´edagogiques}

Bureau d’ ´etude : r ´eception d’un signal VOLMET Projet : liaison vid ´eo pour micro drones

R ´eception d’un signal VOLMET

Supaero1A;

groupes de25 `a 30 ´etudiants; bureau d’ ´etude de6 heures.

Objectif : maˆıtriser les notions ´el ´ementaires detraitement num ´erique du signal(analyse spectrale, filtrage, repr ´esentations des signaux `a bande ´etroite...).

Contexte : diffusion m ´et ´erologique pour l’a ´eronautique.

Description du syst `eme

Fr ´equence porteuse : 3-30 MHz. Modulation :AM-USB.

Bande : 1,5 kHz.

Plan

1 Introduction `a la radio-logicielle

2 _{Contexte p ´edagogique du projet RALF}

3 _{Exemples d’activit ´es p ´edagogiques}

Bureau d’ ´etude : r ´eception d’un signal VOLMET Projet : liaison vid ´eo pour micro drones

Contexte du projet

Caract ´eristiques de l’activit ´e :

Supaero3A, fili `ere t ´el ´ecommunications et r ´eseaux ; groupe de6 ´etudiants[Abello Barberan 2015] ; volume horaire planifi ´e de32 heures.

Contexte : retour vid ´eo pour t ´el ´epilotage de microdrones. ´

Etat de l’art : syst `emes analogiques (ex. : PAL) ou num ´eriques

existants (ex. : Wifi...). Contraintes

Transmissionmono-utilisateur. Forte contrainte ded ´elai. Robustessede la liaison. Contrainte dequalit ´e d’image. Environnementradiomobile.

Choix techniques

Outils

Deux cartes USRP-2922. Deux stations GNU/Linux Debian.

Environnement de travail GNURadio.

Configuration

Codage source :MPEG 4(via VLC) `a d ´ebit variable. Codage correcteur d’erreurs : aucun (somme de contr ˆole). Modulation :DQPSK `a 500 kbit/s dans la bande ISM [Rice 2009]. Synchronisation : fr ´equence, phase, symbole [Mengali 1997].

´

R ´ealisation de l’ ´emetteur-r ´ecepteur

Plan

1 Introduction `a la radio-logicielle

2 _{Contexte p ´edagogique du projet RALF}

3 _{Exemples d’activit ´es p ´edagogiques}

Bureau d’ ´etude : r ´eception d’un signal VOLMET Projet : liaison vid ´eo pour micro drones

Synth `ese

Apports

Se confronter `a des applications r ´eelles. Renforcer lesinteractions disciplinaires.

Acqu ´erir des comp ´etences professionnelles.

Risques

Sous-estimer la complexit ´e des applications.

Adopter une d ´emarche exclusivement it ´erative. Se focaliser sur les outils plut ˆot que sur les objectifs. Points cl ´es

Formation au traitement du signal `atemps discret[Rice 2009]. Documentationtechnique et p ´edagogique (importance de la forge).

Perspectives

Cr ´eation duhacklab(club ´etudiant) : 23 membres. Organisation d’unworkshop ´etudiant/industriels. Ouverture `a laformation continue?

F ´ed ´eration d’unr ´eseau d’enseignantsau sein de l’Universit ´e de Toulouse.

Questions

Merci pour votre attention. Avez-vous des questions ?

R ´ef ´erences I

A. Abello Barberan, M. Allner, T. Guffanti, M. Lamothe, P.L. Rathouin et J. Ruiz De Azua Ortega.

Liaison vid ´eo pour micro drones `a l’aide d’ ´emetteurs-r ´ecepteurs de radio logicielle.

Rapport technique, ISAE Supaero, 2015. Disponible sur demande.

U. Mengali et A.N. D’Andrea.

Synchronization techniques for digital receivers. Springer Science & Business Media, 1997.

M. Rice.

Digital communications : a discrete-time approach. Pearson Education, 2009.

R ´ef ´erences II

T. Ulversoy.

Software Defined Radio : Challenges and Opportunities. Communications Surveys Tutorials, IEEE, vol. 12, no. 4, pages 531–550, Fourth 2010.