Pendant plus de quinze ans, le RTL-SDR a presque toujours été accompagné d’un ordinateur. On branche le petit dongle USB, on lance SDR#, SDR++, Gqrx ou un autre logiciel et l’écran se transforme en récepteur radio doté d’un spectre et d’un waterfall.
Mais cette association pourrait bien ne plus être obligatoire.
Un projet open source baptisé LakeShark montre qu’un simple microcontrôleur moderne peut désormais recevoir directement les données d’un RTL-SDR, les traiter, démoduler certains signaux et afficher un waterfall… sans Windows, Linux ni même Raspberry Pi.
Bienvenue dans l’ère du SDR réellement autonome.
Le RTL-SDR ne travaillait pas seul
Le succès du RTL-SDR vient d’un heureux détournement : certaines clés USB destinées à recevoir la télévision numérique contiennent un circuit RTL2832U permettant d’accéder aux échantillons I/Q du signal radio.
Mais le dongle ne constitue qu’une partie du récepteur.
Traditionnellement, la chaîne ressemble à ceci : Antenne → tuner → RTL2832U → USB → ordinateur → logiciel SDR
L’ordinateur récupère continuellement les échantillons I/Q et effectue les traitements numériques nécessaires : filtrage, démodulation, FFT, waterfall, décodage et interface graphique.
C’est précisément ce qui permet à un dongle à quelques dizaines d’euros de devenir tour à tour récepteur FM, scanner, récepteur ADS-B ou outil d’analyse du spectre.
Le problème est évident pour une utilisation portable : il faut toujours lui adjoindre une machine suffisamment puissante.
LakeShark change la chaîne
LakeShark, développé par Samuel Reynolds (SAMS0N1TE), prend une direction différente.
Le RTL-SDR est directement connecté au port USB Host d’une carte utilisant un ESP32-P4. Ce microcontrôleur récupère le flux I/Q et assure lui-même une partie du travail normalement confié au PC.
La chaîne devient alors : Antenne → RTL-SDR → USB → ESP32-P4 → DSP → écran/audio
Dans sa version récente, LakeShark cible notamment le LilyGO T-Display P4, une petite plateforme équipée d’un écran tactile de 4,1 pouces, d’un GPS et pouvant recevoir un clavier détachable.
Nous ne sommes donc plus très loin de l’apparence d’un véritable récepteur portable.
Pourquoi l’ESP32-P4 change-t-il la donne ?
Les premiers ESP32 étaient déjà remarquablement puissants pour leur prix, mais traiter continuellement le flot de données d’un RTL-SDR représentait une autre affaire.
L’ESP32-P4 franchit une étape supplémentaire.
Il dispose notamment d’un processeur RISC-V double cœur, de mémoire PSRAM et surtout d’une interface USB Host suffisamment performante pour communiquer directement avec le RTL-SDR.
LakeShark utilise cette puissance pour remplir une mémoire tampon avec les échantillons I/Q reçus par USB. Ceux-ci sont ensuite traités par différents algorithmes DSP.
Le logiciel privilégie notamment les calculs en nombres entiers afin d’obtenir de bonnes performances avec les ressources disponibles. Le projet annonce par exemple 240 kéch/s pour le P25, 256 kéch/s pour FM/POCSAG et jusqu’à 2 Méch/s pour l’ADS-B.
Nous sommes évidemment loin de la puissance d’un ordinateur moderne, mais elle devient suffisante pour de nombreuses applications radio spécialisées.
Que peut recevoir LakeShark ?
C’est ici que le projet devient particulièrement intéressant.
LakeShark permet notamment la réception FM large et étroite, le décodage POCSAG, la réception ADS-B sur 1090 MHz ainsi que le P25 Phase 1, un système radio numérique surtout répandu en Amérique du Nord.
Le logiciel sait également afficher un spectre et un waterfall permettant de rechercher visuellement les émissions.
D’autres fonctions ont progressivement été ajoutées : enregistrement de signaux sub-GHz, affichage des avions ADS-B sur une carte hors ligne, journal de terrain, GPS ou encore expérimentations LoRa/MeshCore.
Le projet va donc bien au-delà d’un simple programme permettant de changer la fréquence du RTL-SDR.
Un waterfall dans un microcontrôleur
C’est probablement l’un des aspects les plus symboliques de LakeShark.
Sur nos ordinateurs, nous sommes habitués à voir défiler le waterfall de SDR++ ou SDR#. Derrière cette représentation se cache pourtant un traitement numérique permanent.
Les échantillons I/Q sont analysés grâce à une FFT afin de déterminer l’énergie présente aux différentes fréquences. Les résultats successifs constituent ensuite le waterfall.
LakeShark effectue désormais ce travail directement dans le système embarqué.
Autrement dit, le PC n’est même plus nécessaire pour voir le spectre radio.
Pourquoi ne pas simplement utiliser un Raspberry Pi ?
C’est une excellente question.
Un Raspberry Pi reste beaucoup plus proche d’un ordinateur traditionnel. Il exécute Linux, dispose d’un système de fichiers, lance plusieurs programmes et peut faire fonctionner des logiciels SDR complexes.
Un microcontrôleur travaille différemment.
Il démarre rapidement, consomme généralement moins d’énergie et peut être entièrement consacré à une fonction déterminée.
Un autre projet récent, OrcSDR, utilise lui aussi l’ESP32-P4 avec un RTL-SDR. Cela montre que LakeShark n’est probablement pas un cas isolé mais l’apparition d’une nouvelle famille de SDR embarqués.
Le PC peut-il alors partir à la retraite ?
Pas encore !
Un ordinateur reste incomparablement plus flexible. SDR++, GNU Radio ou les nombreux logiciels spécialisés permettent des traitements autrement plus complexes, des bandes passantes importantes, l’enregistrement massif des données I/Q et l’utilisation simultanée de nombreuses applications.
LakeShark suit plutôt une autre philosophie : faire quelques tâches radio directement dans un appareil compact et spécialisé.
Il ne faut donc pas considérer l’ESP32-P4 comme un Core i7 miniature.
La véritable nouveauté est ailleurs : certaines applications SDR n’ont simplement plus besoin de la puissance d’un ordinateur généraliste.
Et pour le radioamateur ?
C’est probablement là que cette évolution devient passionnante.
Imaginons un petit boîtier comprenant un écran tactile, une batterie et un RTL-SDR. Il pourrait devenir récepteur portable VHF/UHF, moniteur de balises, récepteur satellite, scanner, analyseur de spectre simplifié, récepteur ADS-B ou outil de chasse au renard.
Chaque application pourrait disposer de son propre firmware spécialisé.
Et puisque LakeShark est open source, les expérimentateurs peuvent étudier le fonctionnement du programme et développer leurs propres applications.
Nous pourrions donc assister à une évolution assez amusante du SDR.
Hier : RTL-SDR + PC
Puis : RTL-SDR + Raspberry Pi
Aujourd’hui : RTL-SDR + microcontrôleur
Le SDR avait remplacé une grande partie des circuits électroniques du récepteur par du logiciel.
Désormais, le logiciel pourrait bien finir par se passer… de l’ordinateur qui le faisait fonctionner.
Du PC à LakeShark : quinze ans de miniaturisation du RTL-SDR.
Pour aller plus loin
LakeShark – projet officiel
https://github.com/SAMS0N1TE/LakeShark
LakeShark – versions et firmwares
https://github.com/SAMS0N1TE/LakeShark/releases
Présentation détaillée de LakeShark sur RTL-SDR.com
https://www.rtl-sdr.com/lakeshark-p25-phase-1-fm-pocsag-ads-b-and-sub-ghz-with-an-rtl-sdr-on-the-lilygo-t-display-p4-esp32-p4/
Présentation et documentation LakeShark – TerminalBay
https://terminalbay.com/?m=lakeshark-showcase
Wiki et guides LakeShark
https://terminalbay.com/?m=wiki
Projet rtl-sdr / librtlsdr d’Osmocom
https://github.com/osmocom/rtl-sdr
OrcSDR – un autre RTL-SDR autonome sur ESP32-P4
https://www.rtl-sdr.com/orcsdr-running-rtl-sdr-directly-on-an-esp32-p4/
