Analyse comparative de RSRP, RSRQ et RSSI en 4G/5G

Analyse comparative de RSRP, RSRQ et RSSI en 4G/5G

Dans les réseaux mobiles 4G et 5G, les mesures radio telles que RSRP, RSRQ et RSSI jouent un rôle fondamental dans l’évaluation de la qualité du signal reçu par l’UE (User Equipment). Ces indicateurs sont utilisés par le réseau pour effectuer des décisions de handover, de sélection de cellule ou encore pour l’optimisation de la couverture. Comprendre leur définition, leur utilité et leur relation permet une interprétation technique plus précise du comportement radio dans un environnement donné.

Définitions et rôles respectifs

• RSRP (Reference Signal Received Power) : il s’agit de la puissance reçue d’un signal de référence spécifique à une cellule. Il reflète directement la force du lien radio entre l’UE et la cellule émettrice. RSRP est particulièrement utile pour évaluer la couverture cellulaire.
• RSRQ (Reference Signal Received Quality) : cette métrique exprime la qualité du signal de référence, calculée comme un rapport entre RSRP et RSSI. Elle reflète la qualité du canal en prenant en compte les interférences et la charge de trafic.
• RSSI (Received Signal Strength Indicator) : cette mesure globale comprend la puissance totale reçue sur une bande de fréquence donnée, incluant le signal utile, les interférences et le bruit. C’est une métrique large qui ne distingue pas le signal de référence du reste du trafic.

Formules et relations mathématiques

Les trois indicateurs sont liés par des formules qui permettent de passer de l’un à l’autre. Notamment :

1. RSRQ = (N × RSRP) / RSSI
   où N est le nombre de sous-porteuses RB (Resource Blocks) utilisées dans le calcul.
2. RSSI = Somme de la puissance reçue sur tous les RB dans la bande.

Ces formules montrent que RSSI étant une mesure agrégée, il peut être beaucoup plus élevé que RSRP seul, surtout en cas d’interférences importantes ou de forte densité de trafic.

Tableau comparatif des caractéristiques

Exemple pratique

Considérons un UE dans une zone urbaine dense avec les mesures suivantes : RSRP = -95 dBm, RSSI = -75 dBm et N = 50 RB. En appliquant la formule :

RSRQ = (50 × -95) / -75 = -63.3 dB

Cet exemple illustre que, malgré un RSRP raisonnable, la présence d’un RSSI élevé (souvent dû à des interférences intercellulaires) peut considérablement dégrader le RSRQ. Cela explique pourquoi un utilisateur peut avoir un bon niveau de signal mais une faible qualité de service (latence élevée, débit réduit).

Comparaison entre les mesures en environnement réel

Interprétation et utilisation opérationnelle

Dans le cadre de l’optimisation de réseau, les ingénieurs radio utilisent ces indicateurs pour :

• Déterminer si une cellule est correctement dimensionnée (via RSRP)
• Évaluer les interférences et la congestion (via RSRQ)
• Détecter des anomalies de déploiement ou de configuration (via RSSI)

Par exemple, un RSRP très bas peut indiquer un besoin d’extension de couverture ou un tilt d’antenne mal ajusté. Un RSRQ faible dans une zone dense peut refléter un besoin de réutilisation de fréquence, d’ajustement de puissance ou de synchronisation des cellules voisines.

Impact sur les performances utilisateurs

Ces indicateurs influencent directement l’expérience utilisateur :

• RSRP affecte le taux de connexion initial, la stabilité de la liaison radio et les handovers.
• RSRQ impacte le débit effectif et la fiabilité de la transmission.
• RSSI, s’il est élevé sans bon RSRP ou RSRQ, peut révéler des sources d’interférences parasites.

La combinaison de ces valeurs permet à l’UE et au réseau de faire des choix intelligents : sélection de cellule, déclenchement de handover, activation de mécanismes d’économie d’énergie, ou ajustement de la modulation.

Conclusion

RSRP, RSRQ et RSSI forment un triptyque indispensable à toute analyse radio en 4G et 5G. Leur compréhension fine permet une optimisation efficace du réseau, tout en garantissant une meilleure expérience utilisateur. Il est essentiel de ne pas les interpréter isolément mais toujours dans leur relation contextuelle.

Pour approfondir l’analyse radio, il est utile d’explorer ensuite le rôle du SINR et sa relation avec la modulation adaptative.