Un guide pratique sur le SDR avec le BladeRF xA4, de l'installation à la première réception

Introduction

Qu’est-ce que la Radio Logicielle ?

La Radio Logicielle (Software Defined Radio, SDR) est une approche où les composants radio habituellement matériels (mélangeurs, filtres, amplificateurs, modulateurs, démodulateurs) sont implémentés en logiciel plutôt qu’en circuits dédiés. Concrètement, un seul appareil peut recevoir et émettre sur une large plage de fréquences et de protocoles, simplement en changeant la configuration logicielle.

Le SDR est devenu un outil essentiel pour :

• L’analyse de signaux radio : capturer et décoder des signaux sur le spectre RF
• La recherche de protocoles : étudier les protocoles sans fil (GSM, LTE, LoRa, Bluetooth, ADS-B, etc.)
• L’audit de sécurité : analyser la sécurité des communications sans fil
• Le prototypage rapide : tester des systèmes radio sans fabriquer de matériel spécifique

Le BladeRF xA4

Le BladeRF xA4 de Nuand est une plateforme SDR USB 3.0 basée sur un FPGA Altera Cyclone V et un transceiver RF Analog Devices AD9361.

Caractéristiques techniques

Alternatives matérielles SDR

Avant de plonger dans le BladeRF, voici un aperçu rapide des plateformes SDR populaires :

• RTL-SDR : le point d’entrée le plus abordable (~30€). Basé sur le dongle DVB-T RTL2832U, il est en réception uniquement, couvre 24 MHz à 1,7 GHz en 8 bits. Parfait pour débuter.
• HackRF One : un SDR open-source populaire de Great Scott Gadgets (~300€). Il couvre 1 MHz à 6 GHz en 8 bits, supporte TX et RX mais uniquement en half-duplex. Un bon choix intermédiaire pour la recherche en sécurité.
• HydraSDR : une plateforme que j’aimerais tester à l’avenir.

J’ai opté pour le BladeRF xA4 car j’avais le budget et je voulais explorer le maximum de possibilités : réception, émission, expérimentation avec différents protocoles. C’est du matériel de qualité professionnelle, dans la catégorie haut de gamme, ce qui me permet d’expérimenter librement sans être limité par le matériel de sitôt.

Pour les instructions d’installation, voir la documentation BladeRF.

Premiers pas

Une fois le firmware flashé et le BladeRF redémarré, chargez l’image FPGA :

bladeRF-cli -l hostedxA4-latest.rbf

Notez que -l (minuscule) charge le FPGA en RAM et doit être fait après chaque redémarrage. Utilisez -L (majuscule) pour flasher le FPGA de façon persistante :

bladeRF-cli -L hostedxA4-latest.rbf

Vérifiez que tout fonctionne :

bladeRF-cli -i -e "version"

Sortie attendue :

  bladeRF-cli version:        1.10.0-git
  libbladeRF version:         2.6.0-git

  Firmware version:           2.5.0
  FPGA version:               0.16.0

Ouvrez le CLI interactif pour explorer l’appareil :

bladeRF-cli -i

Quelques commandes utiles :

• info — affiche les informations de la carte (série, taille FPGA, vitesse USB, etc.)
• version — affiche les versions du firmware et du FPGA
• print frequency — affiche la fréquence actuelle pour tous les canaux
• print samplerate — affiche la sample rate actuelle
• print bandwidth — affiche la bande passante actuelle
• set frequency rx1 433M — accorde RX1 sur 433 MHz
• set samplerate rx1 2M — règle la sample rate de RX1 à 2 MSPS
• set bandwidth rx1 1.5M — règle la bande passante de RX1 à 1,5 MHz
• help — liste toutes les commandes disponibles

Écouter la radio FM

Installez GQRX, une application SDR open-source :

sudo dnf install SoapySDR SoapySDR-devel uhd-devel gqrx

git clone https://github.com/pothosware/SoapyBladeRF.git
cd SoapyBladeRF
mkdir build && cd build
cmake ..
make
sudo make install

Lancez GQRX et configurez l’appareil. Sélectionnez BladeRF #0. Réglez le sample rate d’entrée et la décimation selon vos besoins :

Accordez-vous sur une station FM (ex. 101,1 MHz), sélectionnez WFM (stereo) comme mode de démodulation et cliquez sur play pour commencer la réception :

Voici un autre exemple : capture du signal d’une télécommande de portail à 433 MHz :

Conclusion

On a couvert les bases du BladeRF xA4 : configuration du firmware et du FPGA, utilisation du CLI pour régler les paramètres radio, et réception de signaux avec GQRX. De l’écoute de la radio FM à la capture de signaux de télécommande à 433 MHz, ces premiers pas donnent une base solide pour explorer le spectre RF. Dans les prochains articles, on ira plus loin avec l’analyse de signaux via GNU Radio et le décodage de protocoles.

Références

• BladeRF Getting Started on Linux
• GQRX SDR
• SoapyBladeRF