Le numérique ?

Bonjour tout le monde,

je sais que beaucoup d’OM souhaitent “faire” du numérique avec leur RTX ou avec un ordinateur et une clé (ou une carte) mais tous ne savent pas forcement quels en sont les principes. Il y a beaucoup de confusion. D’où mon petit article sans prétention et facile à comprendre. Aujourd’hui concevoir ou comprendre dans les détails un système de transmission (et aussi de conversion) numérique, nécessite des connaissances mathématiques et techniques qui dépasse de loin l’objectif cet article. Mais vous en trouverez sur Internet, du plus simple au plus complexe et complet. Ceci dit on peut quand même en comprendre les grandes lignes et utiliser tout ça pour approfondir ses propres connaissances .

Tout d’abord quelques précisions d’ordres générales

La numérisation d’informations ne signifie pas forcement “utilisation sur Internet”. La numérisation est avant tout un procédé, une technique, une manière, une façon permettant de “transformer” une information analogique en la “découpant” très rapidement. Il y a des règles très précises pour découper/restituer un signal (information) qu’il est obligatoire de respecter. Il y a beaucoup d’appareils utilisant le numérique : cafetières, machines à laver, montre, machines outils, téléphones, ordinateurs, électronique de véhicule, oscilloscopes, télévisions, radios (rtx) etc, etc… Et pas forcement connectés sur Internet ou sur un ordinateur.

Concernant la radio dite “numérique”,  il s’agit d’une sorte de fusion entre le monde de la radio au départ forcement analogique (l’être humain est naturellement analogique, si si …) et le monde de l’informatique (numérique). En radio pour émettre en mode numérique il faudra obligatoirement convertir (découper) le signal analogique (de la voix par exemple via le micro) en “tronçons” sous la forme de 0 et de 1 (globalement : présence de signal = 1 / absence de signal = 0) et ensuite le traiter pour en faire ce que l’on veut. L’ordinateur ne parle qu’en 0 et 1, il ne comprend rien d’autre. (pour l’instant…).

Une fois transformé en 1 & 0 on peut l’utiliser sur un ordinateur ou pas, c’est à dire que dans le cas d’un tx mobile qui “parle” numérique il faudra que le récepteur parle lui aussi numérique. Vous avez compris qu’en fait dans les deux tx il y a un convertisseur numérique/analogique ET analogique numérique. Voila pourquoi on peut se passer d’un ordinateur. Ceci dit on peut l’utiliser aussi soit en local soit connecté sur Internet pour avoir plus d’informations et/ou de services. Mais ce n’est pas une obligation, tout est fonction du matériel et l’utilisation souhaitée.

Il est important de noter que l’analogique constituera toujours les points d’entrée (microphone, capteurs) et les points de sortie (haut parleur, capteurs…)

 

Votre voix n’est pas faite de 1 et de 0 mais d’une vibration continue et modulée (analogique) qui fait vibrer l’air. C’est la raison pour laquelle il n’y a pas de son dans l’espace car il n’y a rien à faire vibrer. Donc adieu le son des lasers dans les films, le bruit des moteurs ou l’explosion d’un vaisseau… Dans l’espace c’est le silence total qui règne en maitre

Il faut rendre la voix compatible avec l’informatique (qui elle est numérique). Pour cela on utilise un microphone pour capter le son (analogique) puis on l’injecte dans un convertisseur analogique/numérique, ce signal numérique et ensuite lui aussi injecté dans un convertisseur numérique/analogique (qui fait l’opération inverse, c’est à dire que les 1 et 0 vont reproduire approximativement la forme de l’onde analogique originale) pour restituer le son sur vos hp. Sachant qu’un texte écrit sur l’ordinateur étant déjà numérique, nul besoin de le convertir. Mais, par exemple, pour la lettre A prononcée vocalement dans votre micro et pour la lettre A écrite sur votre clavier ce qui changera ce sera la volumétrie (la taille) ou la quantité de 1 et de 0 représentant la lettre en question. La quantité sera plus importante pour la lettre prononcée que pour la lettre écrite.

De plus en radio il y a toujours une “porteuse”  qui est une onde souvent sinusoïdale au départ qui, comme son nom l’indique “transporte” le signal numérique. La porteuse est “modulée” de différentes manières (c’est assez complexe à comprendre) mais par exemple le phase-shift keying (PSK, soit modulation par changement de phase) est un des types de modulation numérique. Ces types de modulations ont tous pour principe de véhiculer de l’information binaire (des 0 et des 1) via la “phase” d’un signal de référence (la porteuse). Tableau en provenance de Wikipédia pour illustrer quelques types de modulations en analogique et en numérique

La première modulation fut la coupure d’amplitude par tout-ou-rien, inventée par Samuel Morse pour les liaisons télégraphiques filaires, mais comme la transmission directe de la voix par un fil téléphonique, ce ne sont pas à proprement parler des modulations puisque le courant dans le fil est simplement l’image de la sortie du microphone ou du manipulateur. Ce qui n’est plus le cas de nos jours.

L’objectif des modulations numériques est d’assurer un débit maximum de données binaires (de 1 et de 0), avec un taux d’erreur acceptable (c’est très important) par les protocoles et correcteurs amont et aval.

On peut utiliser un tx numérique avec ou sans ordinateur avec ou sans Internet

 

Distance & Qualité audio

Lorsque le signal analogique est “près” (peu atténué) du récepteur, la qualité audio est excellente. En théorie meilleure qu’en numérique puisque il n’y a pas de perte dans le signal liée à la numérisation et à la compression. En pratique radio on n’entend pas la différence. Le numérique garde une très bonne qualité audio dans la distance mais les erreurs s’accumulant avec la distance, il arrive un moment où la perte de données est trop importante, les corrections sont impossibles à faire, dans ce cas le signal est perdu, la phrase (le son) sera remplacée par un silence ou par du bruit et il manquera des lettres à un mot ou des blocs à une image

En numérique soit on reçoit bien soit on ne reçoit plus rien du tout.
En revanche en analogique, avec la distance, le signal perd progressivement sa qualité audio
mais le QSO peut se maintenir plus longtemps même si la distance croît. Il va  en apparence plus loin.

Mon graphe n’est pas précis car la courbe orange descend plus vite mais ça donne une bonne idée.L’analogique sera reçu plus loin.
Exemple de modulation analogique. Le signal c’est la porteuse. Dessous la porteuse modulée en Amplitude (hauteur) pour l’AM et en Fréquence pour la FM.

 

Différence entre un signal analogique et numérique

Un signal analogique est un signal continu qui peut prendre une infinité de valeurs, alors que le signal numérique est un signal discret (discontinu), qui est une succession de « 0 » et de « 1 ».

Figure 1 & 2 : principe de la numérisation

Retenez simplement que la numérisation d’un signal consiste à convertir un signal analogique (continu) porteur de l’information vers une séquence de 1 et de 0 (discret). Cette conversion comporte 3 opérations fondamentales:

  • Échantillonnage
  • Quantification des échantillons obtenus
  • Le codage des échantillons quantifiés.

Figure 3 : visualisation de la forme d’un signal analogique & signal numérisé

Figure 4 : signal analogique numérisé et converti en 0 &1

On peut constater sur les graphes de la figure 3 ci-dessus, qu’en mode numérique le signal ne peut prendre que 2 valeurs : par convention 0 ou 1 c’est à dire présence de signal pour 1 ou absence de signal pour 0. Alors qu’en mode analogique il y a une infinité de valeurs possibles, ici entre 0v et 5v.

Avantages du numérique (en gros)

  • La qualité du son est améliorée (Rapport signal/bruit, bande passante, et diaphonie, absence d’interférences entre stations par rapport aux modulations analogiques AM ou FM).
  • Facilement cryptable. Idéal pour la sécurité.
  • Fiabilité. Information contrôlée par des programmes de détections d’erreurs.
  • Transport sur une même fréquence de plusieurs informations différentes (Multiplexage)
  • Moins sensible aux perturbations
  • Parfait pour les PROs (Pompiers, militaires, secours, etc notamment pour les appels sélectifs et la transmission automatique d’informations)

Inconvénients du numérique (en gros)

  • La courte durée de vie des technologies matérielles.
  • Portée apparente plus petite qu’en analogique à cause du phénomène de décrochage (Soit ça passe bien soit ça ne passe pas du tout)
  • Multitude de services comme valeur ajoutée à l’information (Souvent liée à des serveurs ou matériels informatiques via Internet ou autres et potentiellement inaccessibles)
  • Prix du matériel

Pour approfondir ces notions de base, cliquez ICI

Un bon bouquin pour une compréhension plus complète : ICI

 

En conclusion

je dirais que les versions numériques de  la radio  (phonie) apportent beaucoup d’avantages en termes de fonctionnalités TANT que les serveurs de services sont opérationnels (serveurs, répéteurs, etc…) mais en cas de problèmes sur ces matériels….C’est terminé, plus rien ne fonctionnera. Donc parfait pour des professionnels à condition que ces services soient résilients (ce qui n’est pas le cas sauf pour les militaires) en cas de catastrophe naturelle ou pas.
Pour le loisir là il s’agit plus d’un choix personnel,  il faut savoir que le numérique c’est plus cher, plus technique, il demande donc plus de compétences et qu’en matière de résultat c’est le même qu’en analogique voire moins bien sur les longues distances et beaucoup moins bien sur les très longues (en liaison directe).

Voilà, j’espère que ce nano article vous aura donné une meilleure idée sur le “numérique” mais sachez bien que c’est beaucoup beaucoup plus complexe qu’il n’y parait, et que seules de solides connaissances en math et en électronique vous permettrons de comprendre dans le détail le fonctionnement  précis de cet aspect du traitement du signal. Même si l’on reste un simple utilisateur de cette technologie, on peut l’utiliser pour beaucoup de choses intéressantes, notamment en radio.

A titre perso j’ai le matériel et les softwares pour utiliser cette technologie et je l’ai fait… Mais en réalité je ne l’apprécie que peu, notamment tout ce qui utilise de l’IP (Internet Protocol) ou d’autres ds le même genre, essentiellement car je n’aime pas trop être totalement dépendant de matériels ou de serveurs informatiques distants reliés par réseaux (Principalement Internet).

Pour moi, un bon tx analogique de préférence, un bon mike, une bonne antenne, une alimentation (ou une batterie) et ça me suffit pour faire simplement ce que j’aime, c’est à dire de la radio 🙂

Vous êtes d’accord, pas d’accord, vous avez votre avis ? Merci de laisser un commentaire !

Eric (14ZGA00 du 13)

A propos de Eric (14ZGA00 du 13)

14ZGA00 - Gérant SSII. "Attention, changement de lobe sur l'attracteur étrange en cours !" Humm, méfiance... :)

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Joël (14ZGB11 du 11)
Joël (14ZGB11 du 11)

73 a tous.Très bon article sur le signal carré et la ma ainsi que la mf. j’ai pris un réel plaisir a le lire. Bravo 14ZGA00;

Christian (14ZGA56 du 86)
Christian (14ZGA56 du 86)

superbe article ! bon ben avec cela on deviend robos 101001 hiii3x.