Description d’une plateforme téléphonique

Dans cette partie, nous allons décrire la plateforme téléphonique que nous avons utilisée afin d’en comprendre les principales fonctions. Il s’agit d’une plateforme de troisième génération (3G) conçue par Freescale.

IV.2.2.1. La troisième génération mobile

Ici, nous décrivons brièvement la norme UMTS associée à la téléphonie de troisième génération. Nous présentons également la technologie 3G et les services qui lui sont associés. IV.2.2.1.1 La norme UMTS

L'Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) est l'une des normes de téléphonie mobile de troisième génération européenne. Elle est basée sur la technologie W- CDMA et parfois appelée 3G. Elle permet d’atteindre des débits de l’ordre de 2 Mbps (Tableau IV–4). A titre de comparaison, l’ADSL ne dépasse pas 10 Mbps à quelques centaines de mètre du répétiteur. L’ADSL2+ va jusqu’à 24 Mbps.

Standard Génération Description Débit A 120 km/h

GSM 2G Permet le transfert de voix ou de

données numériques de faible volume. 9,6 kpbs 9,6 kpbs

GPRS 2.5G Permet le transfert de voix ou de

données numériques de volume modéré. 21,4-171,2 kpbs 48 kpbs

EDGE 2.75G Permet le transfert simultané de voix et

de données numériques. 43,2-345,6 kbps 171 kbps

UMTS 3G Permet le transfert simultané de voix et

de données numériques à haut débit. 0.144-2 Mbps 384 kbps

Tableau IV–4 : Description de technologies de communication en téléphonie mobile.

Les fréquences allouées pour l'UMTS sont 1920-1980 MHz en émission et 2110-2170 MHz en réception.

IV.2.2.1.2 Technologie 3G –WCDMA

Évolution de la technologie CDMA, le W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access Evaluation), le multiplexage par code large bande, est une technologie utilisée pour la téléphonie mobile de troisième génération. Elle est dite à étalement de spectre, alors que l'accès multiple pour le GSM se fait par une combinaison de division temporelle TDMA et de division fréquentielle FDMA. Grâce au CDMA, plusieurs utilisateurs peuvent émettre à la même fréquence en même temps sans aucune perturbation. Ils sont séparés par des codes spécifiques.

IV.2.2.1.3 Applications et services

Grâce à sa vitesse accrue de transmission de données, l'UMTS ouvre la porte à des applications et services nouveaux. L'UMTS permet en particulier de transférer dans des temps relativement courts des contenus multimédia tels que les images, les sons et la vidéo. Les nouveaux services concernent surtout l'aspect vidéo : Visiophonie, MMS Vidéo, Vidéo à la demande, Télévision.

Les grandes lignes de la téléphonie mobile 3G étant décrites, nous allons maintenant nous intéresser à la plateforme qui a fait l'objet de notre étude.

IV.2.2.2. Identification de la victime et de l’agresseur

La première étape de notre étude consiste à identifier, au sein de la plateforme téléphonique, une victime et un agresseur potentiels. Dans un premier temps, nous décrivons la plateforme. Ensuite, on identifie les composants pouvant entrer en interférence.

IV.2.2.2.1 Description de la plateforme Freescale 3G

Notre étude a été menée sur une plateforme téléphonique de Freescale Semiconductor. En plus de la 2G et de la 3G, elle intègre d’autres fonctions de communication à savoir, le GPS, le WI-FI et le Bluetooth. Globalement, elle peut être divisée en trois grands groupes de fonctions : radiofréquence, numérique et gestion des alimentations (Figure IV–26).

Etages radio- fréquence Partie numérique Gestion de l’alimentation Mémoire Processeur Transceiver 3G PA 3G LNA 3G PAs 2G Transceiver 2G

Figure IV–26 : description de la plateforme utilisée

La Figure IV–27 présente le schéma bloc de la plateforme que nous avons utilisée. Les modules interconnectés reposent sur des fonctions électroniques qui mettent en œuvre des modules numériques rapides et des modules analogiques radiofréquence.

MXC Processor (Bande de base) Transceiver 3G SAW LNA PA 3G Duplexer Gestion de l’alimentation SAW

Figure IV–27 : Schéma block de la plateforme utilisée

Le transceiver réalise la fonction de conversion du signal numérique à émettre en signal analogique RF qui est ensuite amplifié par le PA (Power Amplifier) et transmis à l’antenne. De même, le signal reçu à l’antenne est amplifié par le LNA (Low Noise Amplifier). Il est ensuite converti en signal numérique et transmis au processeur. Avant d’être transmis au transceiver, tous les signaux RF sont filtrés par les SAW (Surface Acoustic Wave). L’énergie électrique nécessaire à chaque bloc est fournie par la gestion de l’alimentation.

Nous commençons par émettre des hypothèses sur les modules qui seraient potentiellement générateur de bruit parasite et ceux qui seraient plutôt des modules sensibles. En effet, nous ne pouvons pas étudier en détail toute la plateforme du fait de sa très grande complexité. Par ailleurs, une telle étude serait trop longue et trop coûteuse pour un produit comme un téléphone portable. Le but de cette étude est de valider une méthodologie qui simplifiera l’étude sur une plateforme complète.

IV.2.2.2.2 Identification des sources et victimes

Le Tableau IV–5 donne les principales hypothèses CEM de chaque module de la plateforme en listant pourquoi ces modules sont agresseurs ou victimes.

Modules de la plateforme Agresseur Victime

Amplificateur de puissance (PA)

Fréquences de fonctionnement 0.8, 0.9, 1.8, 1.9 GHz

Gabarit d’émission strict

Processeur (bande de base)

Emissions large bande 10 MHz-5 GHz entrées/sorties rapides

Systèmes d’horloge Mémoires

Transceiver E/S rapides

Fréquences intermédiaires

Etage de haute sensibilité (mélangeurs) Amplificateur faible bruit

Gestion des alimentations Horloges basse fréquence Audio analogique

Tension de référence

Tableau IV–5 : Hypothèse sur les potentiels agresseurs et victimes de la plateforme

Comme exemple d’interférences, l’amplificateur émet une puissance maximale de 24 dBm dans une bande de 5 MHz de large. Les normes très strictes interdisent d’émettre en dehors de cette bande. De ce fait, le PA est une victime potentielle tout en étant agresseur. Autre exemple, le processeur de traitement de données travaille avec des horloges dont les fronts sont raides. Leurs spectres d’émission sont donc très large bande. De même, un défaut sur ces horloges entraîne une erreur sur le traitement ou une modification des données en cours de traitement. Par ailleurs, les convertisseurs de puissance utilisés pour la gestion de l’alimentation sont aussi large bande. Ce qui en fait une source de perturbation. Les tensions de référence de ces convertisseurs présentent une forte sensibilité pouvant déstabiliser le convertisseur si elles sont modifiées. Pour sa part, le transceiver sert d’interface entre la partie numérique et la partie analogique. Il est en charge de l’émission et de la réception de toutes les communications. En 3G, l’émission et la réception se font simultanément. Cela peut être critique dans certaines conditions. En effet, un téléphone peut se retrouver très loin de la station de base avec laquelle il communique. Dans cette situation, l’amplitude du signal 3G reçu par le téléphone est très faible, de l’ordre de -110 dBm. Tandis que le signal émis par ce même téléphone est maximal et peut atteindre les 27 dBm. C’est pour cela que nous choisissons le PA comme agresseur et le transceiver comme victime de la perturbation. Dans la suite, nous étudions les interférences qui existent entre le PA et le transceiver.

Toutes ces parties sont dépendantes les unes des autres. Des moyens existent pour rendre le système fonctionnel. Ces moyens interviennent après la fabrication du produit. Leur utilisation n’a pas pour but d’améliorer la conception du produit mais tout simplement de le rendre fonctionnel. Ces techniques nécessitent plusieurs cycles de conception du produit. A chaque itération, il peut toujours exister des interférences dont l’impact peut entraîner des dysfonctionnements du système. La prise en compte des phénomènes d’interférence pendant

les phases de conception permet d’une part de prévenir certains défauts et d’autre part de réduire le nombre de cycle de conception.