La radio-logicielle (SDR en anglais pour Software Defined Radio) est un système de transmission de l’information utilisant une onde radioélectrique comme support de transmission. Du point de vue des signaux échangés entre les antennes d’émission et de réception, rien ne distingue les signaux issus d’un système SDR de ceux d’un système radio « conventionnel », ce sont les mêmes signaux répondant aux mêmes normes. La différence fondamentale réside dans leur élaboration et dans leur traitement. Si pour les systèmes de radio usuels, ces opérations sont réalisées avec des composants analogiques : amplificateur, multiplieur, additionneur, soustracteur, filtre, boucle à verrouillage de phase, oscillateur…, elles sont effectuées numériquement dans les systèmes SDR.
Pour cela, les systèmes SDR sont composés d’une chaine d’acquisition numérique, d’une bibliothèque de programmes de traitement numérique du signal et de quelques composants analogiques permettant la réception et/ou l’émission physique de signaux hautes fréquences.
Cet article, qui vise à présenter et illustrer les principes de fonctionnement de la radio-logicielle, est organisé en quatre parties. La première partie s’attachera à présenter l’architecture matérielle permettant la réalisation physique d’un système SDR. Dans une deuxième partie, nous présenterons les composants logiciel nécessaires à sa mise en œuvre et en particulier la suite logicielle GNU Radio. Enfin, en section trois et quatre, et puisque de radio il s’agit, nous présenterons deux exemples de réalisation : l’un relatif à la radio FM stéréo, le second portant sur la radio DAB+.

Le filtrage numérique constitue un élément central du traitement du signal moderne. Il est présent dans un grand nombre de systèmes, allant des communications radio aux applications audio, en passant par l’instrumentation et l’analyse de données. Malgré cette importance, son enseignement reste souvent très théorique, ce qui peut rendre difficile l’appropriation concrète des concepts.
GNU Radio permet de dépasser cette difficulté. Cet environnement offre la possibilité de manipuler des signaux en temps réel, de visualiser leur évolution et de tester directement l’effet des paramètres d’un filtre. Cette approche expérimentale permet de relier de manière immédiate les équations de filtrage à leur impact réel.
Dans cet article, nous proposons une progression basée sur des manipulations simples. L’étude est ensuite approfondie en explorant le lien entre sélectivité fréquentielle et coût de calcul, avant d’introduire les outils de conception de filtres.

La radio logicielle (Software Defined Radio – SDR) transforme la manière de concevoir et d’expérimenter les systèmes de communication en confiant au logiciel une part importante des fonctions autrefois réalisées par des circuits matériels spécialisés. Cette approche offre une grande souplesse pour le prototypage et permet surtout de rendre accessibles des expérimentations qui étaient auparavant réservées à des équipements de laboratoire coûteux.

Les quatre articles de ce dossier illustrent la diversité des applications pédagogiques de GNU Radio. Après une présentation des principes fondamentaux de la radio logicielle, plusieurs réalisations permettent d’aborder concrètement le traitement numérique du signal, le filtrage et les techniques de démodulation. Une application autour d’une sonnette sans fil permet notamment d’introduire les enjeux liés à la sécurité des communications radio. Le dossier se poursuit avec le décodage des signaux ADS-B de l’aviation civile, offrant une expérimentation mobilisant à la fois physique, traitement du signal, propagation, programmation et cybersécurité.

L’utilisation de logiciels libres et de matériels désormais abordables contribue ainsi à démocratiser l’expérimentation en radio logicielle et à rapprocher les enseignements théoriques de situations concrètes. Ces outils constituent une opportunité pour développer des activités pédagogiques reproductibles et préparer les étudiants aux technologies qu’ils seront amenés à rencontrer dans leur parcours professionnel.