version du 04 aout 2023

Le WSPR : les communications radio à très basse puissance

Voici quelques informations sur le système de communication a très basse puissance appelé WSPR (Weak Signal Propagation Reporter ; Système de collecte de la propagation de signaux faibles en français).

En quelques mots, de quoi s'agit-t-il ?

WSPR est un protocole, implémenté dans un programme informatique qui a été conçu et écrit initialement par Joe Taylor, K1JT. Le code logiciel est maintenant open source et est développé par une petite équipe. Il est utilisé pour la communication radio à très faible puissance - en général moins de 1 watt rayonné - entre radio amateurs, pour envoyer et recevoir des transmissions afin de tester les chemins de propagation sur les bandes MF et HF.

Le fonctionnement du WSPR est découpé en période de 120 secondes en émission et réception. Il n'y a pas d'échange d'informations directe entre 2 stations : une station émet et elle peut être reçue par des récepteurs dans le monde. Les transmissions comportent l’indicatif d’appel d’une station, le QRA locator et la puissance de l’émetteur en dBm.
Le type d’émission radio est « F1D », modulation par décalage de fréquence. Le protocole WSPR compresse les informations contenues dans le message en 50 bits (chiffres binaires). Celles-ci sont codés à l’aide d’un code convolutif avec des caractéristiques qui rendent les erreurs de décodage moins probables.

La bande passante minimale nécessaire en réception pour recevoir les stations est de 200 Hz centrée autour de 1500 Hz , donc ne pas utiliser de filtre BF trop étroit ; chaque station occupe une bande passante de 6 Hz environ. Le programme peut décoder des signaux avec un rapport signal sur bruit aussi bas que -28 dB dans une bande passante de 2500 Hz.

Les stations ayant accès à Internet peuvent télécharger automatiquement leurs rapports de réception dans une base de données centrale via le site WSPRNet.. Ces rapports comportent l'heure et la fréquence exacte de la réception, l'indicatif de la station émettrice avec son QRA locator, sa puissance d'émission (en dBm), la dérive en fréquence mesurée durant la période d'émission, et le niveau du signal reçu (en dBm). WSPRnet comprend aussi une fonction de cartographie des parcours ayant donné lieu à une transmission réussie d'informations, grâce à la connaissance des positions des émetteurs et des récepteurs via leur QRA locator.

En pratique il suffit de :
- télécharger le programme WSPR et de l'installer sur votre PC ; ATTENTION : il semble que le programme WSPR initial ne soit plus téléchargeable depuis le site historique, car il a été remplacé par une version plus complète, le WSJT-X ; la version initiale de WSPR reste accessible ici.
La version actuelle de WSJT-X est téléchargerable ici en version 64 bits. ON4CN a rédigé un site très complet , en français, qui présente les fonctionnalités de WSJT-X et les modalités de réglage. Un guide d'utilisation de WSPR 2 est également accessible, en français, ici.

- lancer le programme et le configurer (il existe une page d'aide, mais les paramètres à régler sont peu nombreux et assez simples),

- connecter la sortie BF de votre récepteur sur l'entrée de la carte son de votre PC,

- connecter la sortie de la carte son de votre PC sur l'entrée microphone de votre émetteur,

- se caler sur la fréquence WSPR indiqué par WSPR pour la bande considérée, et se mettre en mode USB , avec une largeur de bande d'au moins 2500 Hz.

- régler l'horloge de votre PC en utilisant les serveurs dédiés que l'on trouve sur internet ; l'écart avec l'heure exacte ne doit pas dépasser 2 secondes et si possible 0.5 seconde.

Dans un premier temps je conseille d'utiliser WSPR en mode réception. Vous allez être surpris par le nombre de stations que vous pourrez recevoir depuis l'autre bout du monde avec des puissances largement inférieures à 1 watt !.

Voici un exemple de reports de mes signaux reçus dans le monde entier et récupérés sur le réseau WSPR ; j'utilise l'émetteur WSPR conçu par QRPLabs avec une puissance de 100 milliwatts. Une description plus complète de ce kit est présentée dans la page les kits de QRP Labs de ce site. !.

Insérer ici une capture d'écran WSPRNet

A signaler une application, d'ailleurs très controversée, du système WSPR à la localisation du vol MH370 disparu le 8 mars 2014 quelque part dans l'Océan Indien. La description de la méthode et des résultats présentés par son auteur, Richard Godfrey, sont accessibles ici. Un exemple de réfutation de cette méthode peut être trouvé ici.