5G EPRE : Comprendre l’Energy per Resource Element

5G EPRE : Comprendre l’Energy per Resource Element

Aujourd’hui on va voir ce que signifie exactement le terme EPRE dans le contexte de la 5G, et pourquoi cette notion joue un rôle central dans l’analyse de la puissance transmise au niveau des éléments individuels de la ressource radio.

Définition de l’EPRE

EPRE signifie Energy per Resource Element. C’est une unité utilisée pour exprimer la quantité d’énergie transmise par un émetteur sur un seul élément de ressource, c’est-à-dire une sous-porteuse OFDM sur un symbole donné. En 5G NR, comme en LTE, les transmissions reposent sur une structure OFDM où la ressource temporelle et fréquentielle est découpée en éléments élémentaires, appelés resource elements (REs). L’EPRE permet de comparer des signaux en normalisant leur puissance par élément de ressource, ce qui rend cette mesure indépendante de la bande passante ou du nombre de symboles.

Utilité de l’EPRE dans la planification radio

L’EPRE est particulièrement utile dans le dimensionnement et l’optimisation des transmissions radio, car elle permet de comparer la puissance allouée à différents signaux physiques ou canaux de contrôle, sans se référer à leur durée ou leur largeur de bande. Par exemple :

• Comparer la puissance d’un signal de synchronisation (SSB) avec celle d’un canal PDSCH
• Vérifier le respect des budgets de puissance
• Ajuster la puissance de certains signaux pour assurer leur décodabilité

Dans le cas d’une station de base (gNB), la puissance totale émise peut être répartie entre plusieurs signaux ou canaux. L’EPRE permet alors d’évaluer avec précision combien d’énergie est allouée à chaque canal, indépendamment de sa structure.

Relation entre EPRE et puissance totale

La puissance totale transmise par le gNB dépend du nombre de REs actifs et de l’EPRE de chaque signal ou canal. La formule de base reliant la puissance totale au niveau de l’EPRE est :

Power_total = EPRE + 10·log10(N_RE)

où N_RE est le nombre de Resource Elements occupés par le signal en question. Ainsi, pour un canal donné, si le nombre de REs augmente, la puissance totale nécessaire augmente, même si l’EPRE reste constante.

Exemple de calcul

Supposons un signal physique utilisant 240 sous-porteuses sur 14 symboles OFDM (ce qui correspond à un slot complet en 5G NR) :

• N_RE = 240 × 14 = 3360
• Si l’EPRE est de -20 dBm, alors :
• Power_total = -20 + 10·log10(3360) ≈ -20 + 35.26 = 15.26 dBm

Ce calcul illustre comment, à partir d’une EPRE donnée, on peut en déduire la puissance totale associée à une ressource complète. Cela devient crucial lorsque plusieurs signaux doivent coexister dans un même port d’antenne avec des puissances relatives différentes.

Différences d’EPRE entre signaux et canaux

En pratique, chaque type de signal physique (comme le SSB, le PDSCH, le PDCCH ou le PRACH) peut avoir une EPRE différente, configurée selon le type de déploiement, les contraintes de couverture ou la priorité du signal. Par exemple :

• Le SSB est souvent configuré avec une EPRE relativement élevée pour garantir la détection initiale par l’UE.
• Le PDSCH peut avoir une EPRE plus faible, mais sur un grand nombre de REs, donc avec une puissance totale significative.

Ces ajustements se font souvent via des paramètres de configuration tels que ssb-BlockPower, pdcch-Config, ou pdsch-Config dans la signalisation RRC.

EPRE et rapport de puissance relatif

Souvent, les équipements radio n’indiquent pas directement l’EPRE absolue de chaque signal, mais plutôt les delta EPRE, c’est-à-dire les rapports de puissance entre différents canaux. Ces deltas peuvent être exprimés en dB et sont utilisés pour maintenir une cohérence dans les niveaux de puissance relatifs tout en respectant la puissance maximale de l’équipement.

Par exemple, si le SSB a une EPRE de référence de 0 dB, le PDCCH peut avoir une EPRE de -3 dB, et le PDSCH de -6 dB. Ces rapports définissent le niveau relatif d’énergie affectée à chaque canal sans fixer une valeur absolue tant que la puissance totale reste sous la limite imposée.

EPRE et adaptation dynamique

Dans les réseaux 5G, l’EPRE peut aussi être ajustée dynamiquement en fonction des conditions radio, du type de service (eMBB, URLLC) ou du schéma MIMO utilisé. Des ajustements peuvent être appliqués via des algorithmes de gestion de la puissance ou selon la configuration spécifique des beams (faisceaux) dans une architecture massive MIMO.

De plus, l’EPRE peut avoir un impact direct sur les performances de décodage au niveau de l’UE. Une EPRE trop faible peut entraîner une augmentation du taux d’erreur (BLER), en particulier pour les canaux de contrôle ou les transmissions critiques.

EPRE dans les outils de mesure et d’optimisation

Dans les outils de drive test ou d’analyse de log, l’EPRE est un indicateur souvent extrait pour évaluer la couverture effective d’un signal. En laboratoire, il permet également de calibrer les générateurs de signaux pour simuler des transmissions conformes aux profils 3GPP.

Les systèmes d’optimisation de puissance ou d’allocation de ressources utilisent l’EPRE comme une base de référence pour redistribuer dynamiquement l’énergie entre les différents composants physiques de la liaison montante ou descendante.

Si vous souhaitez approfondir la manière dont l’EPRE s’intègre aux stratégies de beamforming adaptatif, le sujet suivant mérite votre attention.