Brevet FR2779610A1 — publié le 19991210

La présente invention concerne un dispositif actif radiofréquence permettant d'éliminer les interférences dues aux téléphones mobiles conformes à la norme GSM et assimilées, d'inhiber la réception et l'émission des appels sur les téléphones mobiles conformes à la norme GSM et assimilées, avec une occupation minimale du spectre hertzien. Par norme GSM et assimilés, on entend les normes qui utilisent les mêmes protocoles réseaux que ceux de la norme GSM, mais qui n'utilisent pas le même plan de fréquence. La norme GSM actuelle utilise les bandes de fréquence de 890 Mhz à 915 Mhz, appelée voix montante, et 935 Mhz à 960 Mhz, appelée voix descendante. La norme DCS 1800 utilise tous les mêmes principes que la norme GSM, à part ses bandes de fréquence qui vont de 1715 Mhz à 1790 Mhz, pour la voix montante, et 1805 Mhz à 1880 Mhz, pour la voix descendante; cette norme DCS 1800 est donc assimilée à la norme GSM. Il en va de même pour la norme PCS 1900, et pour les futures normes UMTS. Pour assurer la couverture d'une zone géographique donnée, les opérateurs de réseaux GSM et assimilés utilisent des stations de base émettrice et réceptrice qui sont censées couvrir non seulement l'extérieur des bâtiments, mais aussi l'intérieur des bâtiments. Dans les salles de concert et les salles de conférences, les amplificateurs audiofréquences subissent des interférences, audibles au moment o des " bursts " sont émis par des GSM. Dans les hôpitaux, certains équipements, comme les appareils d'imagerie médicale ou les pompes à perfusion, subissent des interférences à cause des " burst " émis par les GSM et assimilés. Dans les avions, d'autres équipements subissent ces interférences, et plusieurs incidents sont déjà à signaler. De même, les sonneries intempestives des téléphones mobiles dans les salles de spectacles, de conférence, de réunions, par exemple, sont devenues un véritable fléau; les opérateurs n'étant pas capables de délimiter leur zone de couverture de façon suffisamment précise à partir de leurs stations de base de telle sorte que les intérieurs des salles à protéger, notamment, ne soient pas couverts. Certaines sociétés, notamment Pegase Instrumentation, à Montpellier, ont essayé de résoudre ce problème, en fabriquant des appareils détectant les salves de bits, " bursts ", envoyés par le mobile à la station de base, par exemple quand le mobile est allumé pour la première fois, " roaming ", quand le mobile change de station de base, " hand-over " et quand le mobile émet ou reçoit un appel. Cet appareil est donc uniquement un récepteur, et va déclencher une alarme lumineuse ou sonore si un " burst " est émis par un GSM dans une zone proche mais peu précise; l'alarme lumineuse ou sonore étant plus dérangeante encore que la sommaire du téléphone, et donc ce produit ne convient pas dans les salles de spectacles, de conférence, de réunion, par exemple. D'autre part, dans les hôpitaux ou dans les avions, ce produit déclenche une alarme quand le " burst " a été émis, c'est à dire quand la perturbation électromagnétique a été émise, c'est à dire trop tard. De même, toutes les solutions envoyant des messages à la station de base, par exemple, pour lui faire croire que le mobile est occupé, se fait sous la forme de " bursts ", et donc, engendre encore plus d'interférences. Cette solution ne peut être retenue. Une autre solution, consisterait à entourer le lieu à protéger par une cage de Faraday, qui empêcherait les ondes électromagnétiques provenant des stations de base GSM et assimilées de pénétrer dans ces lieux à protéger. Ainsi il n'y aurait ni sonneries, ni émission, ni réception d'appels. Dans les hôpitaux, les pièces contenant des équipements sensibles aux interférences provenant des GSM, pourraient être protégées en les enveloppant d 'une cage de Faraday. Dans les avions, il faudrait installer une cage de Faraday tout autour de chaque mobile allumé. Néanmoins, cette solution est extrêmement coûteuse et nécessite beaucoup de travaux. Une première solution active consisterait à émettre de façon suffisamment puissante et avec une modulation ad-hoc dans le lieu à protéger sur toutes les bandes de fréquence GSM et assimilées, des voixs montantes et descendantes. Dès lors, le mobile ne pourra ni émettre, ni recevoir d'appels, et donc ne sonnera pas, grâce à ce brouilleur large bande. Ce brouilleur est à occupation maximale du spectre hertzien, et n'est pas acceptable d'un point de vue réglementaire. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à tous ces inconvénients. Il comporte en effet selon une première caractéristique un générateur haute fréquence dont la fréquence centrale est dans la voix descendante, c'est à dire dans la bande de fréquence o la station de base émet vers le mobile. Il y a un générateur pour chaque opérateur, c'est à dire qu'à la date d'aujourd'hui, en France, par exemple, on mettra deux générateurs pour les opérateurs GSM, SFR et Itineris, et un pour l'opérateur DCS1800, Bouygues Télécom. La fréquence centrale du générateur de fréquence pour un opérateur donné, connu sous le nom de synthétiseur de fréquence, sera mise en place de telle sorte qu'elle soit égale à la fréquence de la voix balise, le " beacon " de la norme GSM. En effet, cette fréquence est la seule à rester fixe dans le temps, alors que tous les autres canaux changent en permanence, selon le principe de l'agilité de fréquence. Ainsi la modification du spectre hertzien est très faible, notamment par rapport au brouilleur large bande, et n'oblige pas les opérateurs à changer leur planification cellulaire. Ensuite chaque générateur de fréquence peut être modulé soit en phase, soit en fréquence et aussi en amplitude. Puis, chaque signal modulé est amplifié et relié à une ou plusieurs antennes spécifiques, permettant après réglage du gain des amplificateurs et des diagrammes de rayonnement des antennes d'empêcher la réception d'appels sur téléphones mobiles dans une zone bien spécifiée. Selon des modes particuliers de réalisation on peut utiliser: -Une modulation de fréquence, par exemple avec une distance à la porteuse de 100 kHz sur une largeur de fréquence de 220 Hz, pas de modulation d'amplitude. -Une modulation de phase, par exemple avec une vitesse de modulation de 270 kHz et une amplitude de variation de phase de PI/2 radians, pas de modulation d'amplitude. -Une modulation de type GMSK, de même vitesse de modulation que le système GSM. A titre d'exemple non limitatif, le signal modulant peut être une série de zéro et de un alternés, ou toute autre sorte de motifs continus ou aléatoires. L'occupation spectrale de ces modes de réalisation est minimale, et sont acceptables d'un point de vue réglementaire. Moins d'un canal GSM est occupé, la planification cellulaire n'est que peu modifiée. Une expérience conforme au mode de réalisation 2 a été réalisée, et permet d 'affirmer que l'invention est bien capable d'éliminer les interférences dues aux téléphones mobiles conformes à la norme GSM et assimilées, d'inhiber la réception et l'émission des appels sur les téléphones mobiles conformes à la norme GSM et assimilées, avec une occupation minimale du spectre hertzien. L'expérience a montré que le mobile perdait tout contact avec la base- station au bout de quarante secondes en moyenne. La présente invention peut aussi comprendre un système permettant de localiser la fréquence balise de façon automatique. Ce système mesure la puissance émise par l'environnement dans chaque canal GSM, et garde le plus puissant, qui est la fréquence balise. Selon des modes particuliers de réalisation, on peut utiliser: -Une détection directe simple -Un hétérodynage, avec fréquence intermédiaire -Un super hétérodynage, avec deux fréquences intermédiaires La mesure de puissance peut être moyennée dans le temps, pour obtenir une erreur de mesure moindre. Le dispositif peut aussi comporter un émetteur simulant une voix balise sur lequel les mobiles vont effectuer une " inscription ". Une fois que le mobile est inscrit de façon forcée sur cette station de base locale, le dispositif peut alors selon des modes particuliers de réalisation: - un détecteur de burst; en effet, quand le mobile s'inscrit, il émet un burst. Ainsi le dispositif permet de détecter la présence d'un mobile dans le périmètre. -un émetteur récepteur permettant de dialoguer avec les mobiles inscrits, pour faire sonner les mobiles dans le périmètre, en envoyant un message écrit SMS, ou un message vocal aux mobiles, pour inviter, par exemple, le propriétaire du mobile à éteindre son mobile. -un émetteur récepteur permettant de dialoguer avec les mobiles inscrits, et de gérer les appels des mobiles et vers les mobiles, pour, par exemple, autoriser les médecins à recevoir quand même leurs appels. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente le principe général de l'invention. La figure 2 représente l'implémentation du dispositif selon l'invention, sans système de détection automatique de fréquence balise. La figure 3 représente le dispositif selon l'invention, avec système de détection automatique de fréquence balise. En référence au dessin de la figure 1, le dispositif comporte un synthétiseur ou générateur de fréquence (I), dont la fréquence centrale est réglée sur la voix balise de l'opérateur correspondant, relié à un modulateur de phase ou de fréquence (II), puis à un ou plusieurs amplificateurs (III), reliés à une ou plusieurs antennes ou dispositifs rayonnants (IV). En référence au dessin des figures 2 et 3, le dispositif comporte un microprocesseur (1), un quartz de référence (2), une série d'interrupteurs (3), permettant de programmer la fréquence de brouillage, des lignes radio fréquence (4), une PLL (5), un quartz de référence (6), un VCO (7), un diviseur de puissance (8), un commutateur haute fréquence (9), des amplificateurs radiofréquences (10), et des antennes d'émission ou dispositifs rayonnants(11), des antennes de réception (12), un dispositif de mesure de puissance radiofréquence (13), un convertisseur analogique- numérique (14). Dans la forme de réalisation selon la figure 1, le synthétiseur (I) génère une onde radiofréquence, de fréquence égale à celle de la voix balise à brouiller. Le modulateur (II) modifie cette onde de façon à obtenir un signal conforme aux types de modulations retenues pour obtenir un brouillage efficace et d'occupation spectrale minimale. Le signal est ensuite amplifié par des amplificateurs (III), et rayonné à travers des antennes ou des dispositifs rayonnants(IV), dont le diagramme de rayonnement convient au local à protéger. Dans la forme de réalisation selon la figure 2, le VCO (7) est contrôlé en fréquence par la PLL (5). La PLL (5), utilise un quartz de référence (6). Le microprocesseur (1) est commandé par les interrupteurs (3), qui permettent de choisir le canal d'émission de façon manuelle, et envoix les bits de commandes ad hoc à la PLL (5). Le microprocesseur utilise le quartz (2), pour sa vitesse d'horloge. A titre d'exemple non limitatif, ce quartz pourra avoir une fréquence de 8,8672 MHz, ce qui permet par une division par 32, à l'intérieur du microprocesseur, d'obtenir un signal de 277,1 kHz, suffisamment proche de la vitesse de modulation du système GSM. Ce signal commande le commutateur SPDT (9). Le commutateur étant relié au diviseur de puissance (8), on obtient en sortie un signal de fréquence centrale déterminé par les interrupteurs (3), modulé en phase. A titre d'exemple non limitatif le diviseur de puissance (8) peut avoir un déphasage relatif de quatre-vingt-dix degrés, ce qui donne un signal modulé en phase de quatre-vingt-dix degrés à une vitesse de 277,1 kHz. Selon une variante non illustrée, on peut réaliser d'autres types de modulations en fréquence et en amplitude, en ne modifiant que le diviseur de puissance (8), le commutateur (9) et les amplificateurs (10). Le signal est ensuite amplifié par des amplificateurs (10), et rayonné à travers des antennes ou des dispositifs rayonnants(11), dont le diagramme de rayonnement convient au local à protéger. Dans la forme de réalisation selon la figure 3, la partie émettrice est du même type que sur la figure 2. La partie permettant de détecter la vois balise de façon automatique est ajoutée au système. Le signal de la voix descendante est mesurée dans la bande correspondante par la ou les antennes (12). A titre d'exemple non limitatif, la mesure de puissance est réalisée par hétérodyne simple, par mixage du signal mesurer avec celui venant du VCO (7). Le signal continu est ensuite filtré est moyenné dans le temps. Cette mesure est réalisée dans le module (13). Puis, le signal est converti en un signal numérique par le convertisseur (14), relié au microprocesseur (1). Le microprocesseur (1) balaye toutes les fréquences de la bande et retient le signal le plus puissant qui est celui correspondant à la voix balise. Ainsi, à titre expérimental, on a trouvé que la fréquence de la voix balise de l'opérateur SFR, sur le site de l'ENST à Paris, est de 955,8 MHz. Selon une variante non illustrée, le dispositif peut comporter un émetteur émettant une fausse voix balise pour que les mobiles s'inscrivent localement, un détecteur de bursts mesurant toute émission de puissance dans le voix montante, un émetteur récepteur permettant d'envoyer des messages écrits ou vocaux aux mobiles inscrits. REVENDICATIONS 1.Dispositif actif radiofréquence permettant d'éliminer les interférences dus aux téléphones mobiles conformes à la norme GSM et assimilées, d'inhiber la réception et l'émission des appels sur les téléphones mobiles conformes à la norme GSM et assimilées, avec une occupation minimale du spectre hertzien, caractérisé en ce qu'il effectue un brouillage de la voix balise de chaque opérateur, c'est à dire par émission d'un signal radiofréquence sur un canal GSM unique par bande allouée à chaque opérateur. 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brouillage est généré par un VCO (7) relié à une PLL (5) commandé par un microprocesseur (1) permettant de choisir de façon manuelle la fréquence centrale de brouillage, avec un modulateur (8) et (9) réalisant une modulation proche ou identique de celle du système GSM ou tout autre type de modulation occupant au plus un canal GSM, amplifié par un ou plusieurs amplificateurs de puissance (10) et rayonné par une ou plusieurs antennes (11) ou tout autre dispositif rayonnant. 3.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal modulé correspond à des séries de bits alternés 0 et 1, de motifs continus et uniformes ou aléatoires. 4.Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le choix de la fréquence centrale de brouillage se fait de façon automatique, par une mesure de puissance de chaque canal GSM, grâce à une ou plusieurs antennes réceptrices; le canal à brouiller correspondant au canal le plus puissant en moyenne, ce choix étant réalisé par le microprocesseur après conversion du signal de puissance analogique en un signal numérique grâce au convertisseur. 5.Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le choix de la fréquence centrale de brouillage se fait de façon continue, et permet de changer la fréquence de brouillage instantanément en cas de modification des réglages de la station de base. 6.Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le choix de la fréquence centrale de brouillage se fait à chaque mise sous tension du dispositif, la fréquence étant fixe jusqu'à l'extinction de l'appareil. 7.Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur de voix balise, permettant aux mobiles n'ayant plus accès à aucun réseau de s'inscrire localement. 8.Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de burst, permettant de détecter la présence d'un mobile dans le périmètre. 9.Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur récepteur permettant de dialoguer avec les mobiles inscrits, pour faire sonner les mobiles dans le périmètre, en envoyant un message écrit SMS, ou un message vocal aux mobiles, pour inviter par exemple, le propriétaire du mobile à éteindre son mobile. lO.Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur récepteur permettant de dialoguer avec les mobiles inscrits, et de gérer les appels des mobiles et vers les mobiles, pour, par exemple, autoriser les médecins à recevoir quand même leurs appels.