Brevet FR2880227A1 — publié le 20060630

La présente invention concerne un procédé de détection active proche de radiotéléphone mobile en état dit de veille. Elle a plus particulièrement pour objet de détecter la présence d'un radiotéléphone mobile dans le cas où il est dans un état dit de veille (radiotéléphone actif en réception), et plus généralement d'informer le porteur d'un radiotéléphone en état de veille de bien vouloir l'éteindre avant de pénétrer dans un lieu public particulier, tel une salle de concert, un théâtre, etc., et d'éviter ainsi des sonneries intempestives. Dune façon générale, on sait qu'il a déjà été proposé de nombreuses solutions pour détecter la présence de dispositifs émetteur/récepteur ou récepteur seul, tels des micros espions, des détecteurs de radar, et autres, lesquelles solutions sont essentiellement basées sur la détection de la puissance rayonnée par l'oscillateur local du récepteur superhétérodyne desdits dispositifs. Dans le cas des radiotéléphones mobiles, associés à un réseau de télécommunication tel le GSM 900, le DCS 1800, ou autres, la solution proposée consiste à générer une énergie électromagnétique dans la bande des fréquences attribuées à l'exploitation du réseau de télécommunication et ainsi de brouiller les récepteurs des radiotéléphones proches par saturation de l'étage d'entrée desdits récepteurs. Cette solution contribue à saturer encore davantage le spectre hertzien, ce qui ne peut être satisfaisant en soi; par ailleurs elle contribue à brouiller l'ensemble des radiotéléphones proches du dispositif de brouillage et notamment d'éventuels radiotéléphones prioritaires ou de services de sécurité ; elle n'a donc pas l'effet dissuasif recherché. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose à cet effet un procédé permettant de tirer un meilleur parti des fonctionnalités des systèmes de radiocommunication mobile pour permettre la détection proche de radiotéléphones mobiles en état de veille et d'éviter ainsi des sonneries intempestives dans les lieux publics particuliers en demandant au porteur d'un tel radiotéléphone en état de veille de bien vouloir l'éteindre durant une période déterminée. Selon l'invention, ce procédé consiste à détecter la présence d'un radiotéléphone mobile en état dit de veille, d'une manière active, par une mesure de la puissance rayonnée de l'oscillateur local du récepteur dudit radiotéléphone mobile, lequel procédé fait essentiellement intervenir: des moyens d'émission de faible puissance aux fréquences de rayonnement des oscillateurs locaux, des moyens de réception sensibles aux données émises par les susdits moyens d'émission, sachant que: les fréquences de fonctionnement des moyens d'émission et de réception sont celles desdits oscillateurs locaux, déterminées en fonction des fréquences allouées à la station de base correspondante à la cellule du réseau de communication mobile dans laquelle est effectuée la susdite détection de présence de radiotéléphone mobile en état de veille, les susdites fréquences de fonctionnement des moyens d'émission et de réception sont exploitées séquentiellement selon un cycle répétitif, l'onde porteuse à chacune desdites fréquences d'émission est modulée selon au moins un code convolutionnel à étalement de spectre, les fréquences de fonctionnement des moyens de réception sont synchrones avec les susdites fréquences des moyens d'émission, les susdits moyens de réception comprennent des moyens de décodage adaptés à au moins un code convolutionnel d'émission, des moyens d'extraction de signaux non conformes, et des moyens d'analyse desdits signaux non conformes. Avantageusement les moyens d'émission sont associés à une antenne à forte directivité dont le lobe principal pointe en direction des moyens de réception; de même, les moyens de réception sont associés à une antenne à forte directivité dont le lobe principal pointe en direction des moyens d'émission. Par ailleurs, ces deux lobes de rayonnement constituent l'espace de détection active proche de radiotéléphone mobile en état de veille. Dans le cas présent, on ne décrira pas le fonctionnement d'un réseau de 25 communication, type GSM 900 ou équivalent. Ces systèmes sont largement utilisés et font l'objet de normes internationales. Les spécifications du système GSM sont décrites dans les recommandations "The GSM System for mobile Communications" de M. Mouly et M. Pautet, Palaiseau France, 1992, ISBN: 2-95071090-0-7. Un radiotéléphone mobile est essentiellement constitué d'une partie émission, d'une partie réception, et d'une partie traitement du signal et interface utilisateur. Le récepteur est de type superhétérodyne et comporte par conséquent un oscillateur local permettant l'amplification du signal détecté à une fréquence intermédiaire; ainsi, le seul élément actif détectable dans un radiotéléphone mobile en état de veille est l'oscillateur local, lequel fonctionne à une fréquence proche de la fréquence de la porteuse et généralement inférieure à celle-ci, la différence étant la fréquence dite intermédiaire sur laquelle seront effectués, entre autre, l'amplification et le filtrage des signaux utiles. La puissance utile (puissance appliquée au mélangeur) d'un oscillateur local est voisine de quelques milliwatts; la puissance rayonnée est voisine de quelques microwatts. Le problème consiste donc à détecter, à une distance inférieure ou égale à 1 mètre, une puissance rayonnée voisine de quelques microwatts émise dans un espace hertzien totalement saturé et notamment par des radiotéléphones proches en état d'émission (puissance d'émission d'un radiotéléphone mobile 2W en zone urbaine). Un radiotéléphone mobile sous tension doit pouvoir recevoir des appels; il est donc dans un état de veille. Contrairement à un poste téléphonique classique qui, en l'absence d'utilisation, est quasiment inerte, la veille d'un radiotéléphone mobile correspond à une activité certaine. Il doit se caler sur une cellule, c'est-à-dire écouter régulièrement une voie balise et surveiller constamment son environnement pour détecter une éventuelle sortie de cellule. Le choix de la voie balise se fait en fonction de critères radio pour assurer à l'usager que le radiotéléphone mobile est capable de communiquer avec une qualité de service acceptable, et de critères administratifs pour orienter le radiotéléphone mobile sur le PLMN (Public Land Mobile Network) nominal de l'abonné ou un PLMN autorisé. Ce choix comporte donc un processus de sélection de cellule et un processus de sélection de PLMN. Ces processus sont activés lorsque le radiotéléphone mobile est mis sous tension et lorsqu'il sort d'une cellule. La voie balise de la cellule, émise par la station de base de la cellule correspondante, correspond à une fréquence particulière appartenant à l'ensemble des fréquences allouées à cette station de base. Le radiotéléphone mobile mesure périodiquement sur cette voie le niveau de signal qu'il reçoit. Il détermine par cette simple mesure de puissance s'il est à la portée de la station de base, et plus généralement s'il en est proche ou éloigné. Par ailleurs, chaque voie balise comprend également des signaux de forme spécifique et des informations systèmes. Les signaux permettent aux radiotéléphones mobiles de détecter la présence de la station de base et de se caler en fréquence et en temps. Les informations systèmes donnent l'identité du réseau et ses caractéristiques d'accès. Ainsi, lorsque le radiotéléphone a trouvé une cellule convenable, il lit l'identité de la zone de localisation et s'inscrit si nécessaire. Une fois que l'inscription est acceptée, il se cale sur la voie balise en attente d'un appel éventuel et en surveillance constante pour détecter une sortie de cellule. Une détection directe par un récepteur sensible du niveau de la puissance émise par l'oscillateur local n'est pas envisageable compte tenu de l'environnement hertzien saturé par les radiotéléphones proches en état de communication. Dans le cas présent, une solution consiste à créer un faisceau de transmission, localisé physiquement et de faibles dimensions, constitué d'un émetteur de faible puissance (quelques milliwatts) et d'un récepteur de type radiotéléphone mobile (seuil de sensibilité L'émetteur est équipé d'une antenne à forte directivité dont le lobe principal pointe en direction du récepteur; il en est de même du récepteur, équipé du même type d'antenne pointant en direction de l'émetteur. L'émetteur et le récepteur seront calés en synchronisme et d'une manière périodique sur les fréquences émises par les oscillateurs locaux dont les fréquences de fonctionnement sont définies par les différents canaux de la cellule correspondante au lieu où l'on souhaite informer les porteurs de radiotéléphone mobile que leur appareil est allumé. Ainsi le faisceau de transmission scrute en quelques millisecondes le spectre des fréquences émises par les oscillateurs locaux. Dans ces conditions, le récepteur est adapté à détecter des signaux connus préalablement (fréquence, type de modulation, niveau HF) ; le traitement de signal correspondant sera suffisamment expert pour détecter une perturbation sur une des fréquences préalablement définies, sachant que la perturbation sera de type gaussienne en amplitude, correspondant au passage à vitesse lente du téléphone mobile allumé. L'analyse de ce type de perturbation par rapport aux autres de toute nature correspondant à l'environnement hertzien permet d'extraire un signal utile signalant la présence d'un radiotéléphone mobile allumé. On peut envisager, par exemple, un émetteur multiporteuses aux fréquences correspondantes aux fréquences des oscillateurs locaux définies par les fréquences des canaux de la cellule du lieu à protéger, associé à un récepteur adapté de type RAKE, et une démodulation par autocorrélation permettant de détecter une perturbation sur une desdites fréquences correspondantes aux fréquences des oscillateurs locaux. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est une représentation schématique d'un portique de 10 détection active selon l'invention, La figure 2 est une représentation schématique des diagrammes de rayonnement des antennes d'émission et de réception, et La figure 3 est un synoptique simplifié de l'ensemble émission/réception. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, un portique de détection active 1 selon l'invention est essentiellement constitué de deux panneaux PE, PR, respectivement d'émission et de réception, situés verticalement et de part et d'autre d'un axe A0, lequel constitue l'axe de passage des porteurs de radiotéléphone mobile pouvant être éventuellement en état de veille. Chacun desdits panneaux PE, PR est solidaire du sol et les connexions, notamment celles permettant l'alimentation en énergie électrique, sont disposées sous le passage ou noyées dans le sol du passage, l'ensemble dudit portique de détection active 1 étant semblable à ceux permettant de détecter des marchandises non contrôlées en caisse, en sortie de magasin. Chacun desdits panneaux PE, PR, comprend en partie inférieure des circuits électroniques, accessibles au moyen d'une trappe (TE, TR), en partie médiane un élément rayonnant (RE, RR), et en partie supérieure un indicateur d'alarme visuel et/ou sonore (IE, IR). Les panneaux seront de dimensions équivalentes; la hauteur sera comprise entre lmètre et 1,80 mètre; la largeur sera voisine de 0,5 mètre; l'épaisseur sera inférieure à 10 centimètres. La distance entre les deux panneaux PE, PR, sera comprise entre 0, 6 mètre et 1,5 mètre. Les éléments rayonnants RE, RR, des panneaux PE, PR, situés dans la partie médiane de ceux-ci, respectivement d'émission dans le panneau PE, et de réception dans le panneau PR, seront dirigés l'un en direction de l'autre, selon un axe principal de transmission radiofréquence AF, perpendiculaire à l'axe de passage Ao. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, lesdits éléments rayonnants RE, RR, sont définis, dans un plan parallèle au sol contenant l'axe principal de transmission radiofréquence AF, par leur diagramme de rayonnement. Chacun des deux diagrammes de rayonnement des éléments rayonnants RE, RR, comprend un lobe principal, respectivement LIE, LIR, au moins un lobe secondaire arrière, respectivement L2E, L2R, et au moins deux lobes latéraux, respectivement L3E et L3'E, L3R et L3'R. Avantageusement, les deux diagrammes de rayonnement des éléments rayonnants RE, RR, seront symétriques par rapport au plan vertical contenant l'axe de passage Do. La polarisation de rayonnement sera de préférence horizontale, de manière à être orthogonale à la polarisation des ondes radiofréquences émises et reçues par les radiotéléphones mobiles. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les susdits circuits électroniques contenus dans le panneau d'émission P1 comprennent: un étage d'émission 1 connecté au susdit élément rayonnant RE, un modulateur 2 générant l'onde porteuse modulée à destination de l'étage d'émission 1, en liaison d'une part avec: un synthétiseur de fréquences dit maître 3, et un microcontrôleur 4, lequel est associé d'une part, à un clavier 5, et d'autre part, est en liaison avec le susdit synthétiseur de fréquences maître 3. Ainsi, par l'intermédiaire du microcontrôleur 4, associé au clavier 5, les fréquences correspondantes aux fréquences des oscillateurs locaux, déterminées en fonction des fréquences allouées à la station de base correspondante à la cellule du réseau de communication mobile dans laquelle est effectuée la détection de présence de radiotéléphone mobile en état de veille, sont préalablement programmées en direction du synthétiseur maître 3; il en est de même des types de modulation de l'onde porteuse émise par l'étage d'émission 1 au travers de la liaison reliant le microcontrôleur 4 et le modulateur 2. Les susdits circuits électroniques contenus dans le panneau de réception PR comprennent: un étage de réception 6 connecté au susdit élément rayonnant RR, un amplificateur à fréquence intermédiaire 7, situé en aval dudit étage de réception 6, un synthétiseur de fréquences dit esclave 8, associé audit amplificateur à fréquence intermédiaire 7, - un microcontrôleur 10, lequel est associé d'une part, à un clavier 11, et d'autre part, à un démodulateur 9, situé en aval de l'amplificateur à fréquence intermédiaire 7, un extracteur de signal utile 12, situé en aval dudit démodulateur 9, et une alarme 13, lumineuse et/ou sonore associée audit extracteur 12. Ainsi, par l'intermédiaire du microcontrôleur 10, associé au clavier 11, les 30 types de démodulation de l'onde porteuse émise par l'étage d'émission 1 et - 10- reçue par l'étage de réception 6, au travers de la liaison reliant le microcontrôleur 10 et le démodulateur 9 sont préalablement programmés. Quant aux fréquences de réception adressées à l'amplificateur à fréquence intermédiaire 7 par le synthétiseur esclave 8, elles sont synchrones de celles définies par le synthétiseur maître 3, grâce à une liaison maître /esclave entre les dits synthétiseurs 3, 8. Dans ces conditions, l'émetteur et le récepteur seront calés en synchronisme et d'une manière périodique sur les fréquences émises par les oscillateurs locaux dont les fréquences de fonctionnement sont définies par les différents canaux de la cellule correspondante au lieu où l'on souhaite informer les porteurs de radiotéléphone mobile que leur appareil est allumé. Ainsi le faisceau de transmission scrute en quelques millisecondes le spectre des fréquences émises par les oscillateurs locaux. Quant au récepteur, il est adapté à détecter des signaux connus préalablement (fréquence, type de modulation, niveau HF) ; le traitement de signal correspondant sera suffisamment expert pour détecter une perturbation sur une des fréquences préalablement définies, sachant que la perturbation sera de type gaussienne en amplitude, correspondant au passage à vitesse lente du téléphone mobile allumé. L'analyse de ce type de perturbation par rapport aux autres de toute nature correspondant à l'environnement hertzien permet d'extraire un signal utile signalant la présence d'un radiotéléphone mobile allumé. Avantageusement l'émetteur sera de type multiporteuses aux fréquences correspondantes aux fréquences des oscillateurs locaux définies par les fréquences des canaux de la cellule du lieu à protéger, associé à un récepteur adapté de type RAKE, et une démodulation par autocorrélation permettant de détecter une perturbation sur une desdites fréquences correspondantes aux fréquences des oscillateurs locaux. Cette solution permet de détecter, à une distance inférieure ou égale à 1 mètre, une puissance rayonnée voisine de quelques microwatts émise dans un espace hertzien totalement saturé par les radiotéléphones proches en état d'émission, et ainsi de détecter les radiotéléphones mobiles en état de veille lors de leur passage au travers du faisceau de transmission localisé physiquement et de faibles dimensions. - 12 - Revendications 1. Procédé de détection active proche de radiotéléphone mobile en état dit de veille, d'une manière active, par une mesure de la puissance rayonnée de l'oscillateur local du récepteur dudit radiotéléphone mobile, lequel procédé fait essentiellement intervenir: des moyens d'émission (PE) de faible puissance aux fréquences de rayonnement des oscillateurs locaux, des moyens de réception (PR) sensibles aux données émises par les susdits moyens d'émission, caractérisé en ce que: les fréquences de fonctionnement des moyens d'émission et de réception sont celles desdits oscillateurs locaux, déterminées en fonction des fréquences allouées à la station de base correspondante à la cellule du réseau de communication mobile dans laquelle est effectuée la susdite détection de présence de radiotéléphone mobile en état de veille, les susdites fréquences de fonctionnement des moyens d'émission et de réception sont exploitées séquentiellement selon un cycle répétitif, l'onde porteuse à chacune desdites fréquences d'émission est modulée selon au moins un code convolutionnel à étalement de spectre, - les fréquences de fonctionnement des moyens de réception sont synchrones avec les susdites fréquences des moyens d'émission, les susdits moyens de réception comprennent des moyens de décodage adaptés à au moins un code convolutionnel d'émission, des moyens d'extraction de signaux non conformes, et des moyens d'analyse desdits signaux non conformes. - 13 - 2. Application du procédé selon la revendication 1 à la réalisation d'un dispositif de détection active proche de radiotéléphone mobile en état de veille caractérisé en ce que les susdits moyens d'émission (PE) comprennent: un étage d'émission (1) connecté à un élément rayonnant (RE), un modulateur (2) générant l'onde porteuse modulée à destination de l'étage d'émission (1), en liaison d'une part avec: un synthétiseur de fréquences dit maître (3), et un microcontrôleur (4), lequel est associé d'une part, à un clavier (5), et d'autre part, est en liaison avec le susdit synthétiseur de 10 fréquences maître (3). 3. Application du procédé selon la revendication 1 à la réalisation d'un dispositif de détection active proche de radiotéléphone mobile en état de veille caractérisé en ce que les susdits moyens de réception (PR) comprennent: un étage de réception (6) connecté à un élément rayonnant (RR), un amplificateur à fréquence intermédiaire (7), situé en aval dudit étage de réception (6), - un synthétiseur de fréquences dit esclave (8), associé audit amplificateur à fréquence intermédiaire (7), un microcontrôleur (10), lequel est associé d'une part, à un clavier (11), et d'autre part, à un démodulateur (9), situé en aval de l'amplificateur à fréquence intermédiaire (7), un extracteur de signal utile (12), situé en aval dudit démodulateur (9), et une alarme (13), lumineuse et/ou sonore associée audit extracteur (12). 4. Dispositif selon les revendications 2, 3, caractérisé en ce que le susdit synthétiseur de fréquences esclave (8) est asservi au susdit synthétiseur de 30 fréquences maître (3).