L'évolution du RTTY : des machines bruyantes à la transmission de données silencieuse et moderne
Le RTTY ou Radio Teletype est l'un des plus anciens modes de transmission de données en radiotechnique, et pas seulement en radioamateurisme. A l'origine, cette transmission en RTTY se faisait avec des téléimprimeurs mécaniques, c'est-à-dire des systèmes électromécaniques qui ressemblaient beaucoup à une machine à écrire. La seule différence est qu'en plus du clavier, il est possible d'envoyer et de recevoir des données via une ligne sérielle et d'imprimer les données. De tels téléimprimeurs électromécaniques étaient des véritables merveilles de mécanique de précision.
La vitesse d'impression atteignait la limite de ce qui était possible à l'époque (début et milieu du 20ème siècle) avec des moyens raisonnables : d'abord environ 6 caractères/seconde, puis 13 caractères/seconde. Ces téléimprimeurs mécaniques étaient utilisés dans la communication commerciale comme système "télex". Après la Seconde Guerre mondiale, il y avait beaucoup de téléimprimeurs d'occasion sur le marché des surplus. Sans surprise, les radioamateurs ont rapidement envisagé d'utiliser ces appareils pour la transmission de données par radio.
Le défi des doubles niveaux de caractères en transmission de données RTTY
Comme dans les systèmes filaires Telex, le téléscripteur radioamateur utilise un code de données série très simple. On utilise 5 bits par caractère. Cela donne un maximum de 32 codes possibles (2 puissance 5 = 32). Cela permet tout juste de représenter l'alphabet et quelques caractères spéciaux, il n'y a déjà plus de place pour les chiffres ! On a solutionné le problème en définissant deux "niveaux" de caractères, c'est-à-dire en utilisant certains codes deux fois. Deux codes étaient utilisés pour la commutation des niveaux, certains autres codes avaient la même signification sur les deux niveaux (saut de ligne, retour chariot, espace, etc.).
Ainsi, pour transmettre la simple chaîne de caractères "VY 73", on envoyait ce qui suit :
Et gare à la perte d'un changement de niveau lors du transfert. Les caractères étaient alors imprimés dans le dernier niveau sélectionné et le texte ne pouvait être transformé en un contenu lisible qu'avec un peu d'expérience.
D'ailleurs, ce procédé ne fait pas de distinction entre les majuscules et les minuscules, il n'y a que des MAJUSCULES.
Les défis de la correction d'erreurs dans le code Baudot RTTY et son importance historique
Le code de données série utilisé en RTTY (appelé code Baudot) n'utilise aucune sauvegarde ou correction d'erreur. Cette décision a été prise pour que le code de chaque caractère soit le plus court possible, donc pour augmenter la vitesse. En effet, toute sécurisation de la transmission de données nécessite des bits de données supplémentaires redondants, ce qui réduit la vitesse de transmission.
Travailler sans correction d'erreur était encore supportable pour la transmission par fil, la commutation par fil s'effectuait de manière similaire au téléphone et était assez fiable. Il en va tout autrement pour la transmission par radio, surtout sur ondes courtes ! Il suffit ici d'un bref craquement pour altérer un bit. Ainsi, un "A" devient un "S" ou un "Z". La transmission fiable des données devient ainsi plus difficile et l'influence de l'opérateur fait une grande différence entre un QSO réussi et un NIL (Not In Log).
Bien sûr, il existe aujourd'hui de meilleures méthodes de codage, plus sûres et plus rapides. Mais il faut tenir compte de la date de création du RTTY. A l'époque, vers 1930, il n'y avait pas d'autre méthode praticable et économique. Le codage sur la ligne de transmission est donc également aussi simple que possible : une tonalité aiguë pour un UN logique, une tonalité grave pour un ZERO logique (ou courant/pas de courant sur une ligne filaire). Ce codage binaire très simple peut être généré facilement avec des moyens d'amateurs, aussi bien en émission qu'en réception.
Radios avec décodeur RTTY intégré :
La technique du Frequency Shift Keying (FSK) en RTTY et ses paramètres
Ce mode de transmission très simple est appelé FSK - Frequency Shift Keying. On entend encore aujourd'hui assez souvent ce type de transmission de données sur les ondes courtes, il est surtout utilisé par les services commerciaux et militaires. Plus précisément, il faudrait appeler cette modulation 2FSK, qui désigne un changement de fréquence du signal d'émission entre deux fréquences. Cette modulation convient parfaitement aux données numériques, puisqu'elle transmet 0 ou 1. Pour des raisons historiques, ces couches de signaux sont également appelées 'Mark' et 'Space' en RTTY. Dans un récepteur superhétérodyne (donc en position 'SSB'), ces deux signaux produisent des tonalités qui se distinguent par leurs tonalités.
Les caractéristiques techniques d'une transmission 2FSK sont déterminées par deux paramètres - l'écart entre les deux tonalités et la vitesse de commutation. En radioamateur, l'écart (en anglais 'shift') est fixé à 170 Hz, la vitesse de commutation à 45 bauds (45,45 bd exactement). Ces deux valeurs ont également une origine historique. Dans le service radio commercial, il existait et il existe encore de nombreux autres 'shifts' et vitesses de commutation. Ainsi, le service météorologique allemand utilise un shift de 450 Hz et 50 bauds pour ses émissions en ondes courtes.
La technique du Frequency Shift Keying (FSK) en RTTY et ses paramètres
Bien avant le début de l'informatisation, on utilisait ce que l'on appelait des "convertisseurs". Il s'agissait d'un circuit électronique équipé de deux filtres BF. Ces filtres étaient réglés précisément sur les deux fréquences du signal. Il fallait donc régler le récepteur SSB précisément de telle sorte que le signal reçu donne exactement les fréquences sur lesquelles les filtres du convertisseur étaient alignés. Cela ne posait aucun problème, mais était aussi assez rigide. Afin de se mettre d'accord sur une indication de fréquence uniforme, les hauteurs de sons ont été standardisées. Il existe deux positions, appelées "Low Tones" et "High Tones".
La position Low Tones a été choisie de manière à ce que les fréquences se trouvent confortablement dans la bande vocale et donc dans le filtre FI du récepteur SSB. Ainsi, les mêmes appareils que pour la transmission vocale peuvent être utilisés avec les filtres existants. Cependant, certains convertisseurs avaient des problèmes avec les premières harmoniques des low tones, qui se trouvent également encore dans la courbe de passage du filtre. C'est pourquoi un deuxième standard a été créé, les High Tones. Ils se situent à la limite supérieure de la plage BF de la parole, les harmoniques éventuels sont coupés par le filtre FI.
Aujourd'hui, ces tonalités n'ont plus vraiment d'importance, car nous pouvons régler le décodeur de l'ordinateur sur n'importe quelle tonalité. On trouve toutefois encore ces tonalités dans les réglages des émetteurs-récepteurs même les plus modernes, car ceux-ci proposent également des filtres BF commandés par DSP et optimisés pour ces fréquences fixes.
Pour le décodage, il faut encore convertir les données Baudot de 5 bits en données ASCII (ou UTF-8) de 8 bits, utilisées par les ordinateurs modernes. Autrefois, c'était également un convertisseur qui s'en chargeait, les données étant ensuite émises via une interface sérielle RS-232 classique. La sortie était prise en charge par un ordinateur.
Procédure d'émission RTTY : FSK vs. AFSK et leurs effets sur la transmission des données.
Pour générer la 2FSK décrite ci-dessus côté émission, il existe deux méthodes. Soit la fréquence de l'émetteur est directement commutée, l'appareil radio dispose alors d'une entrée de commutation spéciale à cet effet, soit un mode de fonctionnement propre au RTTY est réglé sur l'émetteur-récepteur. En règle générale, cette méthode est appelée FSK.
Ou bien on module un signal audio en position LSB/USB. Dans ce cas, deux sons sont générés par une interface ou la carte son de l'ordinateur, qui produit ensuite une modulation correspondante avec deux tonalités. On appelle ce procédé AFSK (Audio Frequency Shift Keying).
Pour le côté récepteur, la manière dont le signal d'émission est généré n'a pas d'importance. Si tout est correctement réglé, le récepteur ne peut pas savoir si le signal est produit par échantillonnage direct de l'oscillateur d'émission (FSK) ou par modulation du signal SSB (AFSK). Cependant, chaque méthode présente certains avantages et inconvénients :
| Avantages | Inconvénients | |
|---|---|---|
| AFSK |
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| FSK |
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Fonctionnement et équipement RTTY :
un guide détaillé pour l'émission et la réception des données RTTY.
De nombreux émetteurs-récepteurs SDR modernes ont un décodeur RTTY intégré et des mémoires permettent d'envoyer des textes courts et prédéterminés. Il n'y a donc plus du tout besoin d'équipement supplémentaire dans ce cas. Mais ce n'est pas très flexible, et avec un peu d'effort, ça devient nettement plus confortable.
Pour le fonctionnement en RTTY, il faut un modem, donc une interface. Le modem se charge de la modulation ou de l'échantillonnage FSK de l'émetteur-récepteur ainsi que de la commande PTT. Le signal de réception (la BF) est numérisé et dirigé vers l'ordinateur via une carte son virtuelle créée par le modem. De nombreuses interfaces proposent également une interface CAT en option.
Câble adapté de l'interface à l'émetteur-récepteur. Le câble relie :
- TX-audio (ou FSK-échantillonnage)
- RX audio
- Touche PTT
- Commande CAT (en option, pas obligatoire)
- Un PC avec un logiciel approprié
- Un émetteur-récepteur ondes courtes, en principe n'importe quel modèle fait l'affaire.
L'interface est connectée avec les câbles soit à la prise microphone et à une sortie BF (prise haut-parleur), soit (mieux) à une prise existante pour les accessoires. Cette connexion est souvent désignée par 'ACC', Accessory. Les connexions ACC ont l'avantage de fournir et d'attendre des niveaux BF constants. En outre, elles présentent moins de distorsions, car le signal de réception est prélevé avant l'amplificateur audio de la radio, le signal d'émission est injecté indépendamment de l'amplificateur du microphone.
Le logiciel est configuré de manière à piloter l'interface (qui se comporte comme une carte son). Alternativement, une broche inutilisée d'une interface sérielle (virtuelle) est choisie comme signal de commutation FSK. L'information PTT est donnée soit par une autre broche inutilisée d'une interface sérielle (virtuelle), soit (si elle est connectée) par une commande CAT à la radio.
Maintenant, il reste à se régler sur "RTTY 45 bauds" et voir si quelque chose est reçu. La plupart des signaux RTTY s'entendent sur 20 m aux alentours de 14085 kHz. Et si aucun radioamateur n'est actif, il est possible d'utiliser certains signaux commerciaux en Europe pour faire des tests. Le service météorologique allemand (DWD) émet en permanence une boucle CQ ou des bulletins météo sur plusieurs fréquences en ondes courtes. Attention, le décodeur doit alors être réglé sur 50 bauds et un autre shift (85 ou 450 Hz).
Les fréquences du DWD sont :
- 147,3 kHz, indicatif d'appel DDH47 (50 bd, 85 Hz shift)
- 4583,0 kHz, indicatif d'appel DDK2 (50 Bd, 450 Hz Shift)
- 7646,0 kHz, indicatif d'appel DDH7 (50 Bd, 450 Hz Shift)
- 10100,8 kHz, indicatif d'appel DDK9 (50 Bd, 450 Hz Shift)
- 11039,0 kHz, indicatif d'appel DDH9 (50 Bd, 450 Hz Shift)
- 14467,3 kHz, indicatif d'appel DDH8 (50 Bd, 450 Hz Shift)
L'IARU a défini la position des tonalités RTTY sur le canal radio en se basant sur les recommandations de l'ITU : Selon celles-ci, la tonalité Mark doit toujours être la tonalité la plus élevée en HF. En position HF, cela se présente comme suit en cas d'utilisation avec des tonalités basses dans la bande latérale inférieure :
Le son 'Mark' est donc à 1275 Hz de la porteuse (supprimée), 'Space' est à 1445 Hz (1275 + 170 Hz) en dessous de la porteuse.
Mark' est à nouveau le son le plus élevé en termes de HF, comme le prévoit la recommandation de l'IARU.
Il en résulte que la position des deux tonalités est toujours la même. C'est ici qu'apparaît l'un des problèmes de ce mode d'exploitation vieillissant : le signal est reçu légèrement "à l'envers", l'écran n'affiche alors que "des bizarerries". Cela est dû au codage très simple du signal : son aigu = 1, son grave = 0. Si l'on règle par erreur sur LSB au lieu d'USB, le son aigu et le son grave sont inversés, le 0 devient 1 et inversement - et aucun programme ne peut alors décoder correctement. Pratiquement, la plupart des programmes offrent des fonctions permettant d'effectuer cette inversion dans le logiciel (commutation normale/inverse).
Si la réception est bonne, on peut tester prudemment le côté émission. Le mieux est de le faire sur une charge fictive, avec la puissance d'émission la plus faible. Si l'on utilise l'AFSK, c'est-à-dire la modulation du signal SSB avec des sons audio, il faut absolument régler très finement le niveau du signal audio. En effet, des niveaux trop élevés conduisent rapidement à un signal surmodulé, le signal HF devient inutilement large et personne ne peut décoder quoi que ce soit.
Outre la phonie et la télégraphie, le RTTY est le mode de fonctionnement le plus utilisé lors des grands concours sur ondes courtes. Les contests connus réunissant des milliers de participants sont le WPX RTTY, le CQWW RTTY, le WAEDC RTTY et bien d'autres.
Des programmes de concours connus (loggers) comme N1MM supportent également le RTTY, généralement à l'aide d'un plug-in comme MMTTY.
Concours RTTY
QSO RTTY : comment établir des contacts en dehors des contests et les plages de bande pour le fonctionnement RTTY.
Aujourd'hui, en dehors des contests, on ne trouve généralement un partenaire QSO rapidement que le week-end ou lorsque les conditions sont bonnes. Malgré tout, il faut essayer, ce n'est qu'en appelant parfois CQ que l'activité sur nos bandes augmente.
Le RTTY est utilisé sur toutes les bandes ondes courtes, dont les zones respectives sont dans la région 1 (+- quelques kHz à chaque fois, en se basant sur le plan de bande IARU) :
- 80 m : 3580 - 3590 kHz
- 40 m : 7040 - 7047 kHz
- 30 m : 10130 - 10150 kHz
- 20 m : 14080 - 14089 kHz
- 17 m : 18095 - 18105 kHz
- 15 m : 21080 - 21090 kHz
- 12 m : 24915 - 24925 kHz
- 10 m : 28080 - 28120 kHz et 28150 - 28190 kHz
La procédure est la même que pour toute liaison radio : On se présente, on donne un rapport de signal, on décrit sa station. La plupart du temps, c'est tout. Les textes récurrents peuvent être facilement placés sur des touches de fonction, appelées "macros". Idéalement, on s'efforce aussi de "taper sur les touches", ce qui rend le QSO beaucoup plus personnel. Et la faible vitesse de transmission dissimule gentiment le fait que l'on n'est pas un pro du clavier.
RTTY contre les digimodes modernes : Pourquoi le défi est-il apprécié en RTTY ?
On entend souvent la question de savoir pourquoi une transmission de données aussi obsolète, sans aucune correction d'erreur, est encore utilisée. Il existe pourtant suffisamment d'autres "digimodes" qui offrent une transmission parfaite, sans erreur, et qui nécessitent en outre des puissances d'émission beaucoup plus faibles.
C'est vrai, c'est vrai. Le PSK31 (par exemple) est sans erreur, fonctionne avec le même équipement et le même logiciel. D'autres digimodes sont également extrêmement robustes et ne nécessitent souvent que quelques watts de puissance d'émission. Le progrès technique et l'inventivité des radioamateurs ont ici produit énormément au cours des dernières années.
La différence est que le RTTY défie l'opérateur justement en raison de ses faiblesses. En manipulant habilement les appareils, un opérateur RTTY expérimenté peut sauver un QSO. On reconnaît les erreurs typiques d'écriture, on sait comment les participants au contest se comportent et on peut ainsi marquer plus de points. Le RTTY représente ici un défi à part entière, qui ne peut être relevé qu'avec de l'expérience et un peu d'engagement. Cela contraste fortement avec les modes d'exploitation très modernes, qui sont certes très fiables, mais qui sont aussi devenus un peu plus ennuyeux. On peut peut-être comparer cela à la conduite d'une moto ou d'une voiture. Pourquoi se geler sur un "deux roues" sous la pluie et le vent quand on peut être confortablement installé dans une voiture bien chaude ? Parce que c'est possible et parce que les gens aiment les défis. C'est pourquoi le RTTY.
FAQ
Pour éviter les boucles de masse. Les boucles de masse sont dues au fait que l'ordinateur et le PC utilisent chacun leur propre bloc d'alimentation, ce qui peut entraîner de faibles différences de potentiel sur la masse. Quelques millivolts suffisent pour créer un ronflement significatif sur la modulation. Une séparation galvanique complète entre le PC et la radio empêche de telles boucles de ronflement, et c'est précisément ce que fait une telle interface. Une interface utilise des optocoupleurs et des transformateurs pour obtenir une séparation galvanique. Ainsi, les connexions de masse indésirables sont séparées et les boucles de masse évitées.
Il existe de très nombreux logiciels. L'un des plus connus est "FLDIGI" de W1HKJ. Il peut être utilisé aussi bien pour les QSO normaux que pour les contests. Un programme typique pour les concours est "N1MM Logger". D'autres programmes connus sont MixW, MMTTY, MultiPSK et bien d'autres.
Le FSK est préférable si l'émetteur-récepteur le supporte. Le FSK est moins problématique, ne permet pas la surmodulation et l'affichage des fréquences est correct. Vous trouverez plus de détails à ce sujet dans le texte ci-dessus.
