III. TÉLÉPHONES MOBILES
A. FONCTIONNEMENT
Les champs utilisés dans la téléphonie mobile sont standardisés selon différents systèmes en fonction des régions et des pays. En France, les deux systèmes actuellement en place sont le système GSM 900 (3 ( * )) et le système GSM 1800, plus récent. Aujourd'hui, tous les opérateurs français utilisent des systèmes bi-bandes.
Dans le système GSM 900, la fréquence porteuse est dans la gamme des 900 MHz. Elle s'étend de 872 à 960 MHz. Dans le système GSM 1800, la fréquence porteuse est dans la gamme des 1 800 MHz. Elle s'étend de 1 710 à 1 875 MHz.
A l'intérieur de ces gammes, les antennes relais attribuent à chaque utilisateur une bande plus étroite de 0,2 MHz pour chaque communication (découpage fréquentiel). Cette bande est aléatoire et peut notamment être amenée à changer lorsque l'utilisateur se déplace ; sa communication est alors relayée d'une cellule à une autre.
A l'intérieur de chaque bande utilisée de 0,2 MHz, il existe aussi un découpage temporel. Pour partager une bande de fréquence allouée entre plusieurs utilisateurs, de nombreuses techniques existent et notamment l'accès multiple par répartition temporelle, le TDMA (4 ( * )).
Le TDMA, tel qu'il est utilisé dans le standard GSM permet à huit utilisateurs d'opérer sur une même bande de fréquence en la partageant dans le temps.
Dans ces conditions, le mobile n'émet, au maximum, qu'un huitième du temps : la puissance moyenne d'un système dont la puissance crête est de 2 watts (GSM 900) sera au maximum de 250 mW et la puissance moyenne d'un système dont la puissance crête est de 1 watt (GSM 1 800) sera au maximum de 125 mW.
Le mobile GSM émet des informations (« burst » en anglais) par impulsion à raison d'une impulsion de 576 us [microsecondes] toutes les 4,6 ms [millisecondes]. La fréquence de répétition des impulsions est de 217 Hz et le rapport cyclique est de 1/8.
Ainsi, huit utilisateurs différents peuvent se partager chaque étroite bande de fréquence. La communication est ensuite « reconstituée », après décodage, dans un temps suffisamment court pour qu'elle semble continue.
En effet, la puissance d'émission d'un téléphone est modulée par un dispositif dit de « contrôle de puissance », qui optimise la puissance d'émission du mobile. Par exemple, celui-ci va émettre 250 mW à plusieurs kilomètres de l'antenne, et uniquement 10 mW à proximité.
Le dispositif de contrôle de puissance a pour objet de réduire les interférences entre utilisateurs dans une même cellule, et de permettre la diminution du volume de la batterie, grâce à une moindre consommation. Lors de la connexion de l'utilisateur du mobile avec son correspondant, la puissance émise est ajustée à un niveau élevé permettant d'avoir une communication immédiate optimale, puis le contrôle de puissance réduit celle-ci par paliers de 2 dB, en quelques secondes, jusqu'à se stabiliser au niveau minimum compatible avec une bonne qualité de la communication.
Quinze niveaux sont possibles pour le GSM 900 (de 33 à 5 dBm) et le GSM 1 800 (de 30 à 2 dBm).
Le champ reçu varie donc, en un point donné, avec le temps (sur une échelle de 2 à 30 secondes). Le déplacement de l'utilisateur (lors de la marche ou d'un transfert en voiture, par exemple) fait prendre le relais par plusieurs stations de base (« handover » ou changement de cellule) successivement, chacune démarrant sa communication à un niveau élevé, puis abaissant la puissance. Il arrive que l'environnement radioélectrique (éloignement...) ne permette pas une réduction systématique de puissance. Dans ce cas, le téléphone mobile émet au maximum. Cette possibilité impose que la puissance des mobiles soit forcée à sa valeur maximale pour opérer l'analyse de la conformité des radiotéléphones aux normes.
* (3) GSM / Global System for Mobile Communications
* (4) TDMA : Time Division Multiple Access