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Mesures

Mesures de réception des stations de base 5G – du nouveau!

Les dernières générations d’antennes – dites adaptatives – sont utilisées avec la 5G. Elles se composent de 64, 128 ou, à l’avenir, de davantage d’éléments d’antenne, qui ciblent spécifiquement les terminaux et réduisent ainsi les pertes de diffusion
Peter Fritschi
Peter Fritschi, est un expert de la mesure des rayonnements non ionisants
11 février 2021

Les dernières générations d’antennes – dites adaptatives – sont utilisées avec la 5G. Elles se composent de 64, 128 ou, à l’avenir, de davantage d’éléments d’antenne, qui ciblent spécifiquement les terminaux et réduisent ainsi les pertes de diffusion. En effet, jusqu’ici, les antennes de communication balayaient de leurs signaux des zones entières, de manière à desservir tous les terminaux qui s’y trouvaient. Qu’est-ce que cela implique pour la mesure des signaux de communication mobile?

Limitation de la puissance d’émission des antennes

En Suisse, les antennes de communication mobile – les stations de base – sont soumises à une restriction préventive des émissions. Leur puissance d’émission maximale est ainsi limitée conformément à l’ordonnance1 sur la protection contre le rayonnement non ionisant. Les puissances d’émission maximales auxquelles une station de base est limitée sont déterminées sur la base du calcul des puissances d’émission entrantes (immission) dans les lieux habités à proximité de la station de base.

 

(1) ORNI, SR 814.710

Pourquoi des mesures de réception?

Comme la propagation des ondes de communication mobile subit l’influence de nombreux détails, p. ex. celles des propriétés des matériaux des bâtiments, qu’il ne serait possible de déterminer qu’au prix d’une charge de travail irréaliste, les calculs de l’intensité du champ électrique mentionnés ci-dessus présentent des tolérances. Dès lors, des mesures de réception sont effectuées une fois les stations de base mises en service. Ce qui permet de valider les valeurs calculées. Ces mesures de réception sont réalisées systématiquement depuis plus de vingt ans.


La méthode de mesure face à l’évolution des technologies de communication mobile

Comme les stations de base n’émettent à leur puissance maximale que lorsque la charge de trafic est la plus élevée, la mesure de la plus forte intensité possible du champ électrique n’est que rarement, voire jamais possible. Si la station de base atteint sa limite de capacité, les clients ne peuvent plus non plus établir de connexions. Une situation qui était et reste ennuyeuse pour les clients, raison pour laquelle elle est évitée autant que possible via une planification de réseau tournée vers l’avenir.

 

Comme la propagation des ondes de communication mobile ne dépend pas de la puissance d’émission, il était déjà utile avec le système GSM (2G) de mesurer les signaux pilotes à puissance constante provenant de l’air. En extrapolant (projection) les signaux pilotes mesurés2 à la puissance d’émission maximale autorisée, le respect des limites préventives peut également être vérifié sans perte de qualité et sans avoir à attendre un moment de mesure spécifique.

 

(2) En 2002, avec le GSM, il était encore possible de mesurer séparément les signaux pilotes du BCCH avec des analyseurs de spectre ordinaires. Plus tard, avec les technologies UMTS, LTE et maintenant la 5G, un équipement de mesure spécialisé est devenu nécessaire pour les mesures pilotes afin d’obtenir la séparation des signaux requise au final


Technologie 5G et antennes adaptatives

Avec l’introduction de la 5G, une innovation dont on parlait déjà avec l’UMTS (3G, introduite en 2004) devient maintenant réalité: les antennes à fonctionnement adaptatif. Les boîtiers d’antenne sur les pylônes de transmission contiennent plusieurs éléments d’antenne individuels et si ceux-ci sont commandés avec des signaux différents, on peut alors diriger la puissance d’émission là où le client a besoin d’un bon signal de réception sur son terminal. De nombreuses stations de base 5G en sont équipées, mais il existe encore des antennes conventionnelles qui fournissent des signaux de manière uniforme et statique à tout un secteur.


Les antennes adaptatives et les signaux pilotes

Comme mentionné, les antennes d’émission 5G adaptatives d’aujourd’hui présentent une différence par rapport aux antennes conventionnelles: elles émettent les signaux de trafic et les signaux pilotes à des intensités différentes selon la direction d’émission. Toutefois, comme la différence entre les deux signaux est connue en fonction de la direction, le signal 5G mesuré est maintenant en plus extrapolé de cette différence jusqu’à la puissance d’émission maximale autorisée, conformément à la méthode de mesure de l’Institut fédéral de métrologie (METAS). Cette solution est acceptée au niveau international dans les comités de normalisation et est également proposée par les fabricants d’instruments de mesure.


Réduction de puissance due au maximum théorique

Selon la direction dans laquelle la mesure est effectuée, l’extrapolation dépendante de la direction peut être plus ou moins grande. La méthode de mesure de la 5G du METAS distingue trois cas et extrapole les mesures plus conservatives, pour lesquelles on suppose des tolérances plus importantes.

 

Cela garantit que le résultat de telles mesures tend au final à être supérieur à la valeur limite du système plutôt qu’inférieur à celle-ci, ce qui signifie alors aussi que la puissance d’émission est réduite en raison de la tolérance et non de la valeur mesurée. Etant donné que les valeurs limites d’installation, comme mentionné au début, constituent une restriction conforme au principe de précaution de la loi sur la protection de l’environnement3, il n’en découle pas de préoccupation d’ordre sanitaire. Les valeurs limites de l’ICNIRP4 diffusées à l’échelle internationale, qui sont dix fois plus élevées et qui s’appliquent par exemple en Allemagne, constituent en l’occurrence la référence fondée.

 

 


(3) LPE, SR 814.01

(4)International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection.

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