Pendant des décennies, pour converser à grande distance avec très peu de puissance et quelques dizaines de hertz de bande passante, le radioamateur disposait d’un outil presque imbattable : la télégraphie.
Un manipulateur, une oreille entraînée et quelques watts permettaient déjà de parcourir le monde.
Puis les téléimprimeurs et le RTTY firent entrer le clavier dans les stations. Mais ces lourdes machines allaient à leur tour disparaître. Dans les années 1990, l’ordinateur personnel était désormais présent dans de nombreux shacks et sa carte son allait bientôt devenir un véritable modem.
Une nouvelle question se posa alors : pouvait-on retrouver avec un clavier la simplicité et l’efficacité spectrale de la CW ?
La réponse allait tenir en cinq caractères : PSK31.
Avant le PSK31, le clavier était déjà sur les ondes
Le PSK31 n’a évidemment pas inventé le QSO au clavier. Le RTTY permettait depuis longtemps d’échanger du texte et d’autres modes numériques, comme AMTOR ou le Packet Radio, étaient déjà bien connus des radioamateurs.
Mais ces systèmes avaient chacun leurs contraintes.
Le RTTY utilisait deux fréquences, MARK et SPACE, tandis que le Packet privilégiait davantage l’échange structuré de données. L’idée qui allait conduire au PSK31 était différente : créer un mode extrêmement étroit, efficace et spécialement adapté à une conversation en direct entre deux opérateurs.
Autrement dit, retrouver l’esprit d’un QSO CW ou RTTY, mais avec les possibilités nouvelles du traitement numérique du signal.
Années 1990 : les expériences de SP9VRC
L’histoire passe d’abord par le radioamateur polonais Pawel Jalocha, SP9VRC, qui expérimente notamment un système appelé SLOWBPSK.
Plutôt que d’utiliser deux fréquences comme le RTTY, on exploite ici la phase d’une porteuse.
Le principe est fondamental :
RTTY → on change de fréquence.
BPSK → on change de phase.
Cette technique permet d’obtenir des signaux particulièrement étroits. Les travaux de SP9VRC vont servir de base à ce qui deviendra le PSK31.
Peter Martinez G3PLX entre en scène
Le Britannique Peter Martinez, G3PLX, déjà connu pour ses travaux sur l’AMTOR, reprend et développe le concept afin de créer un mode réellement adapté aux conversations entre radioamateurs.
Le résultat est le PSK31 : PSK signifie Phase Shift Keying, modulation par déplacement de phase.
Le nombre 31 vient de sa vitesse de transmission, plus exactement : 31,25 bauds.
Cette vitesse peut paraître dérisoire aujourd’hui, mais elle correspond assez bien au rythme auquel un opérateur tape une conversation sur son clavier.
Pourquoi transmettre des milliers de caractères par seconde lorsque l’être humain n’en écrit que quelques-uns ?
Le PSK31 privilégie donc l’efficacité plutôt que la vitesse.
Pourquoi exactement 31,25 bauds ?
Ce nombre assez étrange n’a pas été choisi au hasard.
Les cartes son et systèmes numériques utilisent couramment des fréquences d’échantillonnage qui se prêtent facilement aux divisions binaires.
Avec 8 000 échantillons par seconde : 8000 ÷ 256 = 31,25
On obtient ainsi une vitesse particulièrement pratique pour le traitement numérique de l’époque.
Mais surtout, ralentir la transmission permet de réduire considérablement la largeur du signal.
Un QSO dans quelques dizaines de hertz !
C’est probablement la caractéristique la plus spectaculaire du PSK31.
Une émission BLU occupe typiquement environ 2 400 Hz.
Un signal RTTY traditionnel occupe quelques centaines de hertz selon le shift et le filtrage employés.
Le PSK31, lui, concentre l’information dans quelques dizaines de hertz seulement. La spécification historique indique environ 60 Hz de largeur à −26 dB.
Sur un waterfall, la différence saute aux yeux.
Là où une seule conversation SSB occupe une large portion du spectre, de nombreux signaux PSK31 peuvent apparaître sous la forme de très fines lignes parallèles.
C’est un véritable embouteillage… qui prend très peu de place !
Avec seulement quelques dizaines de hertz, le PSK31 permet de concentrer de nombreux QSO dans une faible portion du spectre.
Varicode : toutes les lettres ne sont pas égales
Peter Martinez ajoute une autre idée particulièrement élégante : le Varicode.
Dans certains systèmes numériques, chaque caractère possède un nombre fixe de bits.
Le PSK31 fait autrement.
Les caractères les plus fréquemment utilisés reçoivent des codes courts, tandis que les caractères rares utilisent des séquences plus longues.
Cela rappelle étrangement quelque chose…
En Morse, la lettre très fréquente E vaut simplement : alors qu’une lettre moins fréquente demande plusieurs éléments.
Le Varicode reprend finalement la même philosophie : ne pas gaspiller du temps pour transmettre les caractères que nous utilisons le plus souvent.
Le PSK31 avait remplacé le manipulateur par le clavier, mais il conservait ainsi un peu de l’esprit de la télégraphie !
Deux zéros et le caractère est terminé
Le Varicode possède également une petite astuce.
Les caractères sont séparés par la séquence : 00
Cette combinaison n’étant pas utilisée à l’intérieur du code représentant un caractère, le logiciel sait immédiatement que la lettre précédente est terminée.
Le texte peut ainsi être envoyé en continu, au rythme auquel l’opérateur le tape.
Quand le signal retourne sa phase
Comment les 0 et les 1 arrivent-ils maintenant jusqu’à l’antenne ?
Dans la forme la plus connue du PSK31, le BPSK31, deux états de phase sont utilisés.
Schématiquement :
1 → la phase reste identique
0 → la phase est retournée de 180°.
Imaginez une sinusoïde. À certains instants, elle poursuit normalement son oscillation ; à d’autres, elle se retrouve inversée.
Le récepteur détecte ces changements et reconstitue les bits, puis le Varicode transforme ceux-ci en caractères affichés sur l’écran.
En pratique, les transitions sont soigneusement façonnées afin d’éviter qu’un changement trop brutal n’étale inutilement l’énergie sur les fréquences voisines.
Voilà l’une des raisons pour lesquelles un PSK31 correctement transmis reste si étroit.
Infographie PSK31 : du texte à l’antenne
Du Varicode au BPSK31 : les caractères deviennent des changements de phase transmis sur quelques dizaines de hertz.
Et le QPSK31 ?
Une autre variante historique existe : QPSK31.
Alors que BPSK utilise deux états de phase, QPSK en utilise quatre. Le QPSK31 permet notamment d’introduire une correction d’erreurs grâce à un codage convolutionnel et un décodage de type Viterbi.
Mais dans les shacks, c’est surtout BPSK31 qui deviendra l’image emblématique du PSK31.
Décembre 1998 : la carte son change tout
C’est probablement le véritable tournant de notre histoire.
Les expérimentations numériques nécessitaient jusque-là du matériel spécialisé ou des systèmes DSP qui n’étaient pas nécessairement accessibles à tous.
À la fin de 1998, Peter Martinez diffuse une implémentation permettant d’utiliser la carte son d’un ordinateur PC.
Désormais, le radioamateur possède déjà presque tout ce dont il a besoin : un transceiver BLU + un ordinateur + une carte son + une interface audio + un logiciel.
Le signal audio produit par l’ordinateur entre dans le transceiver.
À la réception, l’audio du poste retourne vers la carte son.
Et le logiciel fait le reste.
La carte son vient de devenir un modem radio.
1999-2000 : le PSK31 envahit les shacks
Le succès est rapide.
Pourquoi ?
Parce qu’il n’est pas nécessaire d’acheter un émetteur-récepteur spécialement conçu pour ce nouveau mode. Un poste BLU existant convient parfaitement.
Et justement, à cette époque, les ordinateurs multimédias équipés d’une carte son se généralisent.
Quelques câbles et une petite interface d’isolation suffisent pour relier les deux mondes.
Sur les bandes amateur apparaissent alors de plus en plus de ces minuscules signaux.
Le PSK31 devient l’un des symboles de l’arrivée massive du PC dans le shack.
Le waterfall change notre manière de chercher les stations
Avec le PSK31, un autre élément devient rapidement familier : le waterfall.
L’écran affiche une représentation du spectre qui défile dans le temps.
Les émissions PSK31 apparaissent comme de fines traces.
Plus besoin de rechercher laborieusement chaque station uniquement avec le VFO.
On voit les signaux.
Un clic sur une trace…
et le logiciel se cale dessus et commence à afficher le texte.
Plusieurs conversations peuvent même être visibles simultanément dans la bande audio du récepteur.
Le radioamateur ne se contente plus d’écouter le spectre : il le regarde.
Quelques watts peuvent aller très loin
Le PSK31 acquiert également une excellente réputation auprès des amateurs de QRP.
Comme l’énergie est concentrée dans une largeur de bande très réduite, des puissances relativement modestes permettent souvent d’obtenir d’excellents résultats.
Avec une bonne antenne et une propagation favorable, quelques watts peuvent permettre des QSO à plusieurs milliers de kilomètres.
Mais attention : le PSK31 n’abolit évidemment pas les lois de la propagation !
L’antenne, le bruit, la bande utilisée et les conditions ionosphériques restent déterminants.
Le piège de la surmodulation
Un signal aussi étroit possède cependant un ennemi : un mauvais réglage de l’émetteur.
Il est tentant d’augmenter fortement le niveau audio envoyé par la carte son afin d’obtenir davantage de puissance HF.
C’est une erreur.
Si l’étage d’émission n’est plus utilisé dans sa zone linéaire ou si l’ALC intervient fortement, le spectre s’élargit et des produits indésirables apparaissent de chaque côté du signal.
Sur le waterfall, la fine trace devient alors une vilaine tache.
La règle est donc simple : un bon signal PSK31 doit rester propre et étroit.
Les voisins vous en remercieront !
PSK63, PSK125 et les descendants
Le principe du PSK31 donnera naissance à différentes variantes.
En augmentant la vitesse de modulation apparaissent notamment : PSK63 : 62,5 bauds puis PSK125 : 125 bauds.
Le texte arrive plus rapidement, mais l’occupation spectrale augmente également.
D’autres modes et variantes de la famille PSK verront encore le jour, mais le PSK31 restera celui qui aura marqué toute une génération de radioamateurs.
2017 : FT8 change le paysage
Puis arrive une nouvelle révolution.
À partir de 2017, le FT8 connaît un succès spectaculaire.
Très performant avec les signaux faibles, automatisant une grande partie de la séquence d’un contact et permettant d’enchaîner rapidement les QSO, il attire une part considérable de l’activité numérique HF.
Les waterfalls autrefois remplis de PSK31 deviennent beaucoup plus calmes.
Mais comparer directement les deux modes serait trompeur.
FT8 est principalement conçu autour d’échanges courts et structurés.
PSK31 permet une conversation libre.
On peut réellement écrire :
« Bonjour Michel, ici Freddy. Je travaille avec 10 watts et un dipôle. Quel temps fait-il chez toi ? »
Et le correspondant peut répondre ce qu’il veut.
Pas de message imposé.
Pas de séquence chronométrée.
Le clavier redevient simplement le prolongement de l’opérateur.
De la CW au PSK31 puis au FT8, les outils évoluent mais les mots continuent de voyager sur les ondes.
Quelques dates à retenir
Années 1990 — Pawel Jalocha SP9VRC expérimente notamment SLOWBPSK.
1998 — Peter Martinez G3PLX finalise et fait connaître le PSK31.
Décembre 1998 — l’implémentation utilisant la carte son du PC contribue fortement à sa diffusion.
1999-2000 — le PSK31 se répand rapidement dans les stations radioamateurs.
Années 2000 — PSK31 devient l’un des modes numériques HF les plus populaires et inspire de nombreuses variantes.
2017 — l’essor du FT8 modifie profondément le paysage des modes numériques sur les bandes amateur.
Aujourd’hui — le PSK31 reste utilisable et conserve une particularité devenue presque originale : permettre de véritables conversations clavier-à-clavier avec un signal extrêmement étroit.
Le clavier avait-il vraiment remplacé le manipulateur ?
En apparence, tout les sépare.
D’un côté, un manipulateur Morse.
De l’autre, un ordinateur, une carte son et un logiciel.
Pourtant, PSK31 retrouve plusieurs qualités qui avaient fait le succès de la CW : une bande passante minuscule, la possibilité de travailler avec une puissance modeste et surtout une véritable conversation entre deux opérateurs.
Même son Varicode rappelle la vieille idée du code Morse : donner les séquences les plus courtes aux caractères que nous utilisons le plus souvent.
Le manipulateur avait disparu du bureau.
Le clavier avait pris sa place.
Mais près d’un siècle après les premiers QSO en télégraphie, le principe restait finalement assez semblable : faire voyager des mots le plus efficacement possible sur les ondes.
Et cette fois, il suffisait de les taper.
