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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 (Unpublished)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]
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
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 2 / 20
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 3 / 20
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
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.
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].
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 5 / 20
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 6 / 20
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.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 7 / 20
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 8 / 20
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.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 9 / 20
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 10 / 20
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 11 / 20
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.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 12 / 20
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 13 / 20
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.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 14 / 20
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.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 15 / 20
Realisation de l’emetteur-recepteur
EmetteurLink
RecepteurLink
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 16 / 20
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
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 17 / 20
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).
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 18 / 20
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.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 19 / 20
Questions
Merci pour votre attention.Avez-vous des questions ?
http://personnel.isae.fr/damien-roque
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 20 / 20
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.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 21 / 20
References II
T. Ulversoy.Software Defined Radio : Challenges and Opportunities.Communications Surveys Tutorials, IEEE, vol. 12, no. 4, pages531–550, Fourth 2010.
Damien Roque (ISAE Supaero) Presentation du projet RALF 10 mars 2016 22 / 20