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To cite this version : 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 (Unpublished) Open Archive TOULOUSE Archive Ouverte (OATAO) OATAO is an open access repository that collects the work of Toulouse researchers and makes it freely available over the web where possible. This is an author-deposited version published in: http://oatao.univ-toulouse.fr/ Eprints ID: 15600 Any correspondence concerning this service should be sent to the repository administrator: [email protected]

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To cite this version : 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 (Unpublished)

Open Archive TOULOUSE Archive Ouverte (OATAO) OATAO is an open access repository that collects the work of Toulouse researchers and makes it freely available over the web where possible.

This is an author-deposited version published in: http://oatao.univ-toulouse.fr/ Eprints ID: 15600

Any correspondence concerning this service should be sent to the repository

administrator: [email protected]

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RALF : une plate-forme de radio-logiciellemutualisee au sein de l’Universite de Toulouse

Damien Roque1

1ISAE-Supaero, Departement Electronique,Optronique, Signal (DEOS)

10 mars 2016

Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 1 / 20

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Plan

1 Introduction a la radio-logicielle

2 Contexte pedagogique du projet RALF

3 Exemples d’activites pedagogiquesBureau d’etude : reception d’un signal VOLMETProjet : liaison video pour micro drones

4 Synthese et perspectives

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Plan

1 Introduction a la radio-logicielle

2 Contexte pedagogique du projet RALF

3 Exemples d’activites pedagogiquesBureau d’etude : reception d’un signal VOLMETProjet : liaison video pour micro drones

4 Synthese et perspectives

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Chaıne de transmission classique

Etage RF(bande GSM)

Etage BdB(canal GSM) Decodeur GSM

Etage RF(bande Wifi)

Etage BdB(canal Wifi) Decodeur Wifi

Etage RF(bande BT)

Etage BdB(canal BT) Decodeur BT

Traitements dehaut niveau

FIGURE: Schema bloc d’un recepteur multistandard.

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Chaıne de transmission classique

Etage RF(bande GSM)

Etage BdB(canal GSM) Decodeur GSM

Etage RF(bande Wifi)

Etage BdB(canal Wifi) Decodeur Wifi

Etage RF(bande BT)

Etage BdB(canal BT) Decodeur BT

Traitements dehaut niveau

FIGURE: Schema bloc d’un recepteur multistandard.

Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 4 / 20

Une application → une chaıne decommunication complete !

+ Faible cout unitaire.- Difficulte d’integration (CEM,

placement), manqued’evolutivite.

Enjeux : mutualisation et evolutivite.

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La radio-logicielleDefinition : materiel generique et developpements logicielsspecifiques.

Etage RF :homodyne etlarge bande

Etage BdB :CAN a haute

frequence

Traitementembarque :FPGA, DSP

Traitementgeneral :

GPP, GPU

Recepteur de radio logicielle Ordinateur

FIGURE: Schema bloc d’un recepteur de radio-logicielle.

Une chaıne de transmission complete → des applications !+ Flexibilite (large gamme de frequence, large bande,

reconfigurabilite).- Difficultes d’integration (taille, poids, cout) [Ulversoy 2010].

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Plan

1 Introduction a la radio-logicielle

2 Contexte pedagogique du projet RALF

3 Exemples d’activites pedagogiquesBureau d’etude : reception d’un signal VOLMETProjet : liaison video pour micro drones

4 Synthese et perspectives

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RALF : principales caracteristiques

Objectif : promouvoir laradio-logicielle dans les formationsd’ingenieurs de l’universite deToulouse (creation en 2014).

La radio-logicielle

Materiel generique et logicielsspecifiques !

Approche pluridisciplinaire.

Application de bout-en-bout.

Lien avec la recherche.

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

Mutualiser les ressources

Materiel : salle + prets.

Documentation technique.

Code source.

Ressources pedagogiques.

⇒ Centralisation via la forge.

Membres et partenaires

ENAC, ENSEEIHT, GIPSA-lab, INSA,ISAE Supaero, National Instruments,TELECOM Bretagne, UPS.

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RALF : choix techniques

Financement : IDEX Toulouse Ingenierie (23 ke) et ISAE (13 ke).

Materiels

16 emetteurs-recepteurs7 USRP-2900 ;9 USRP-2920 et 2922.

Antennes HF, VHF, UHF.

Logiciels

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RALF : modalites pedagogiques

Evolution du contenu pedagogique1 Stages et projets (12)

→ travail en autonomie.demarche iterative ;maıtrise des outils.

2 Demonstrations (15)→ necessite de l’abstraction.

vision d’ensemble ;illustration ciblee.

3 Travaux pratiques (3)→ cheminement guide.

application ;decouverte.

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Plan

1 Introduction a la radio-logicielle

2 Contexte pedagogique du projet RALF

3 Exemples d’activites pedagogiquesBureau d’etude : reception d’un signal VOLMETProjet : liaison video pour micro drones

4 Synthese et perspectives

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Plan

1 Introduction a la radio-logicielle

2 Contexte pedagogique du projet RALF

3 Exemples d’activites pedagogiquesBureau d’etude : reception d’un signal VOLMETProjet : liaison video pour micro drones

4 Synthese et perspectives

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Reception d’un signal VOLMET

Caracteristiques de l’activite :Supaero 1A ;groupes de 25 a 30 etudiants ;bureau d’etude de 6 heures.

Objectif : maıtriser les notions elementaires de traitement numeriquedu signal (analyse spectrale, filtrage, representations des signaux abande etroite...).Contexte : diffusion meterologique pour l’aeronautique.

Description du systeme

Frequence porteuse : 3-30 MHz.Modulation : AM-USB.Bande : 1,5 kHz.

⇒ USRP-2920, GNURadio, Matlab.

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Plan

1 Introduction a la radio-logicielle

2 Contexte pedagogique du projet RALF

3 Exemples d’activites pedagogiquesBureau d’etude : reception d’un signal VOLMETProjet : liaison video pour micro drones

4 Synthese et perspectives

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Contexte du projet

Caracteristiques de l’activite :Supaero 3A, filiere telecommunications et reseaux ;groupe de 6 etudiants [Abello Barberan 2015] ;volume horaire planifie de 32 heures.

Contexte : retour video pour telepilotage de microdrones.Etat de l’art : systemes analogiques (ex. : PAL) ou numeriquesexistants (ex. : Wifi...).

Contraintes

Transmission mono-utilisateur.Forte contrainte de delai.Robustesse de la liaison.Contrainte de qualite d’image.Environnement radiomobile.

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Choix techniques

Outils

Deux cartes USRP-2922.Deux stations GNU/LinuxDebian.Environnement de travailGNURadio.

ConfigurationCodage source : MPEG 4 (via VLC) a debit variable.Codage correcteur d’erreurs : aucun (somme de controle).Modulation : DQPSK a 500 kbit/s dans la bande ISM [Rice 2009].Synchronisation : frequence, phase, symbole [Mengali 1997].Egalisation : adaptatif a module constant.

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Realisation de l’emetteur-recepteur

EmetteurLink

RecepteurLink

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Plan

1 Introduction a la radio-logicielle

2 Contexte pedagogique du projet RALF

3 Exemples d’activites pedagogiquesBureau d’etude : reception d’un signal VOLMETProjet : liaison video pour micro drones

4 Synthese et perspectives

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Synthese

ApportsSe confronter a desapplications reelles.Renforcer les interactionsdisciplinaires.Acquerir des competencesprofessionnelles.

RisquesSous-estimer la complexitedes applications.Adopter une demarcheexclusivement iterative.Se focaliser sur les outilsplutot que sur les objectifs.

Points clesFormation au traitement du signal a temps discret [Rice 2009].Documentation technique et pedagogique (importance de laforge).

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Perspectives

Creation du hacklab (club etudiant) : 23 membres.Organisation d’un workshop etudiant/industriels.Ouverture a la formation continue ?Federation d’un reseau d’enseignants au sein de l’Universite deToulouse.

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Questions

Merci pour votre attention.Avez-vous des questions ?

http://personnel.isae.fr/damien-roque

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References I

A. Abello Barberan, M. Allner, T. Guffanti, M. Lamothe, P.L.Rathouin et J. Ruiz De Azua Ortega.Liaison video pour micro drones a l’aide d’emetteurs-recepteurs deradio 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.

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References II

T. Ulversoy.Software Defined Radio : Challenges and Opportunities.Communications Surveys Tutorials, IEEE, vol. 12, no. 4, pages531–550, Fourth 2010.

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