Valeurs optimales de SINR dans les réseaux mobiles

Valeurs optimales de SINR dans les réseaux mobiles

Le SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) est une mesure déterminante dans l’évaluation de la qualité des transmissions radio dans les réseaux sans fil. Il exprime le rapport entre la puissance du signal utile reçu et la somme des puissances de l’interférence et du bruit. Une valeur élevée de SINR indique une meilleure qualité de liaison, essentielle pour atteindre des débits élevés et assurer une connectivité fiable, notamment dans les réseaux LTE, 5G NR ou Wi-Fi. Ce paramètre intervient directement dans la planification cellulaire, l’optimisation des performances et l’adaptation dynamique du Modulation and Coding Scheme (MCS).

Définition technique du SINR

Le SINR est défini par la formule :

SINR = Puissance du signal utile / (Puissance des interférences + Bruit thermique)

Contrairement au SNR (Signal-to-Noise Ratio), qui ne prend en compte que le bruit, le SINR intègre également les interférences inter-cellulaires ou intra-cellulaires. Cela en fait un indicateur plus représentatif de l’environnement radio réel rencontré par l’utilisateur final. Il est exprimé en décibels (dB), et son interprétation est fondamentale pour la performance de la couche physique (PHY) et de la couche MAC dans les réseaux mobiles.

Plages typiques de SINR selon les technologies

Les plages peuvent varier selon la densité du réseau, la fréquence utilisée, et les conditions de propagation. Un terminal en bordure de cellule subira généralement un SINR plus faible que celui au centre.

Impact du SINR sur la performance utilisateur

• Débit : Un SINR élevé permet l’usage de schémas de modulation plus denses (par exemple, 64QAM ou 256QAM), augmentant ainsi le débit.
• Latence : Un meilleur SINR réduit les retransmissions (HARQ) et améliore la stabilité de la session, ce qui réduit la latence.
• Fiabilité : Une valeur faible de SINR augmente les erreurs de transmission, dégradant l’expérience utilisateur (voix hachée, vidéo saccadée).

Comparaison entre SNR, SINR et RSRQ

Valeurs optimales du SINR par cas d’usage

1. Streaming vidéo HD : Requiert un SINR > 10 dB pour garantir la fluidité, surtout en 4K ou avec faible buffer.
2. VoLTE / VoNR : Nécessite un SINR minimum de 5 dB pour éviter la coupure ou la dégradation audio.
3. Navigation web : Fonctionne correctement à partir de 0 dB, mais une navigation fluide commence au-delà de 10 dB.
4. Gaming en ligne : Un SINR stable > 15 dB est souhaitable pour réduire les effets de jitter et de lag.

Optimisation du SINR dans un réseau

Pour améliorer le SINR dans un réseau, plusieurs stratégies peuvent être mises en place :

• Power control : Ajuster dynamiquement la puissance d’émission pour limiter les interférences inter-cellules.
• Beamforming : Orienter les faisceaux d’antenne vers les utilisateurs cibles afin de concentrer l’énergie utile.
• Interference Coordination (ICIC/eICIC/FeICIC) : Techniques pour répartir les ressources et éviter la superposition des transmissions intercellulaires.
• Planification des fréquences : Séparer les fréquences utilisées entre cellules voisines ou utiliser des schémas de réutilisation partielle.

Exemple pratique d’interprétation du SINR

Un utilisateur connecté à une cellule 5G à 3,5 GHz mesure un SINR de 22 dB. Cela permet à la station de base d’attribuer un MCS élevé, par exemple MCS 27, correspondant à une modulation 256QAM. Le débit instantané peut atteindre plus de 600 Mbps avec un canal de 100 MHz. Si cet utilisateur se déplace vers le bord de la cellule et que le SINR chute à 5 dB, le MCS sera ajusté vers un schéma plus robuste comme MCS 11 (64QAM), réduisant le débit autour de 150 Mbps. Cet ajustement automatique illustre la relation directe entre SINR et performance perçue.

Facteurs affectant la variation du SINR

• Mobilité : Le déplacement rapide d’un terminal entraîne des variations rapides du SINR.
• Nombre d’utilisateurs : Plus la cellule est chargée, plus le niveau d’interférence est élevé, ce qui peut réduire le SINR global.
• Type d’environnement : Les zones urbaines denses génèrent plus d’interférences que les zones rurales, impactant le SINR.
• Type d’antenne : Les systèmes MIMO massifs en 5G permettent d’améliorer significativement le SINR perçu.

La connaissance et le suivi du SINR sont essentiels pour adapter dynamiquement les ressources réseau et garantir une expérience utilisateur cohérente, quelles que soient les conditions radio. La conception réseau moderne intègre des algorithmes d’optimisation du SINR dans l’orchestrateur RAN intelligent.

Pour approfondir la gestion des interférences dans les cellules voisines, explorez les mécanismes ICIC et leurs évolutions vers eICIC et FeICIC.