Interpréter la force d’un signal radio (cellulaire ou WiFi)

[Luron]

1. Que veut dire dBm ?

Le dBm ou décibel-milliwatt est une unité de puissance électrique. C’est la puissance du signal électrique créé dans l’antenne par le champ électromagnétique. Rien à voir avec la puissance du son pendant une communication téléphonique !

Pour convertir des milliwatts en décibel-milliwatts, on utilise la formule suivante :

Puissance dBm = 10 x log10 (puissance mW)

Et réciproquement : puissance mW = 10 ^ (Puissance dBm / 10)

Exemples :

100 mW équivaut à 10 x log10 (100) = 10 x 2 = 20 dBm, la puissance d'émission des routeurs WiFi domestiques

0,00001 mW équivaut à 10 x log10 (0,00001) = 10 x -5 = -50 dBm, la puissance de réception d"un excellent signal cellulaire sur un smartphone

2. Pourquoi utiliser des dBm plutôt que des mW ?

Uniquement par souci de faciliter la lecture des chiffres ! En télécoms, les atténuations sont très fortes aussi bien pour les signaux électriques dans des lignes de cuivre de plusieurs kilomètres que pour les signaux radio. On a donc une plage très étendue de puissance selon la distance et l’environnement. Les logarithmes permettent de « compresser »  cette plage dans une échelle réduite. On a choisi cette échelle dans les années 1920 pour faciliter le travail des techniciens.

En mW, on serait obligé de trainer des chiffres très petits qu’il faudrait exprimer en notation scientifique ou bien d’utiliser différentes unités telles que le mW, le µW, le nanowatt, le picowatt… etc. Par exemple, -100 dBm correspond à 10-10 mW, soit 0,1 picowatt (1pW = 10-9 mW = 10-12 W).

3. Comment interpréter rapidement les chiffres ?

Il ne faut jamais perdre de vue les propriétés des logarithmes :

1 mW = 0 dBm

toute puissance inférieure à 1 mW donnera une valeur négative en dBm

toute diminution du signal de -3 dBm correspond à une division par 2 de la puissance

toute diminution du signal de -10 dBm correspond à une division par 10 de la puissance

4. Quelles sont les valeurs limites de réception en pratique ?

Bien sûr, cela dépend beaucoup du terminal utilisé. Cependant, on peut tout de même dégager quelques lois approximatives.

En diffusion cellulaire 2G/3G, la limite basse se situe autour de -100 dBm (0,1 picowatt) pour la voix et la messagerie SMS/MMS. A ce niveau de puissance, le trafic IP est quasiment nul. Entre -100 et -105, la qualité du trafic voix commence à être fortement dégradée. En dessous de -110 dBm, seuls les SMS passent encore.

En WiFi, pour des raisons réglementaires, la puissance du signal est plus forte sur la bande (historique) des 2,4 Ghz que sur celle des 5 Ghz. Une excellente réception en 2,4 Ghz pourra monter jusqu’à -20 dBm (0,01 mW) alors qu’une excellente réception en 5 Ghz ne dépassera jamais les -30 dBm (0,001 mW). La limite basse se situe autour de -90 dBm.

En 4G, la limite basse se situe autour de -120 dBm (1 femtowatt). Et, contrairement à une couverture 2G/3G, la valeur affichée par le mobile ne donne pas une bonne indication de la qualité de couverture car l'émetteur peut diminuer sa puissance si la réception est bonne et l'activité du récepteur faible.

[chantoine91]

Bonjour,

Je ne suis pas d'accord pour la 4G, la valeur limite (si l'on s'exprime en RSRP - qui est la norme en LTE - et non en RSSI comme en 3G) est beaucoup plus élevée que cela, autour de -130 -140dBm.

C'est un peu logique d'ailleurs, car le RSRP est décalé d'environ (cela dépend de la largeur de bande LTE) 30dB dans la pratique par rapport au RSSI.

Par exemple ici sur la couche 800 MHz d'un opérateur à 3kms du relai, je suis à -77 en RSSI et -108 en RSRP, et je ne suis pas en limite de couverture.

Sur la couche 2600 MHz d'un autre opérateur, j'ai respectivement -75 et -102, et je suis à 200m du relai. Nul doute que si j'étais en limite de couverture à 200m (même s'il s'agit de 2600) avec -102, il y aurait de quoi désespérer 🙂

PS : je retiens le RSRP car c'est ce qui est affiché par l'écran du mobile, dans les paramètres du mobile ou par une application selon le cas.

[Luron]

@chantoine91 Effectivement, je n'avais pas vérifié ce point, il y a trois ans. Les terminaux Android – du moins les Samsung que j'ai pu tester ce soir – donnent bien la force du signal en dBm de RSRP pour le LTE. C'est ce que j'ai pu vérifier en calculant le RSRP à partir de l'ASU également affiché par ces terminaux. Bizarrement, en UMTS, ils continuent à afficher le RSSI alors que l'ASU UMTS est calculé en fonction du RSCP. C'est pourquoi, j'avais pensé qu'ils continuaient à afficher le RSSI même en LTE.

Merci pour l'info. J'ai corrigé le dernier paragraphe du post initial.

[EDIT]Android et les applis les plus populaires n'affichent qu'une seule valeur pour la force du signal en dBm. En 4G, ils ne donnent pas à la fois RSSI et RSRP, mais uniquement le RSRP. :smileywink:

[minamino21]

Les appareils Android le font souvent, ils peuvent également capter les****** la radio en ligne et bien d'autres choses que vous ne pouvez pas découvrir à partir d'un appareil mobile.

[Edit @minamino21 : merci de respecter les conditions générales d'utilisation du forum]

[yallah-jp]

Bonjour,

En complément à ces notions sur les dBm je me suis penché leurs conversion en dBw, en dBµV, en µT, en V/m, en W/m², en A/m...et vise versa que ce soit dans le domaine de la TV (75ohms), la Radio (50ohms) ou des câbles 120ohms.J'aborde même le rapprochement avec les dBm CHART et autres dBm que l'on référence au W et non au mW .on y retrouvera aussi les dBm en acoustique.

Ceci sur le site :https://conversiondbm.wordpress.com

Cordialement.