LTE Peak Data Rate Calculation

Pada kesempatan kali ini, kita akan membahas mengenai perhitungan LTE peak data rate. Perhitungan tersebut untuk mengetahui kecepatan data tertinggi yang dihasilkan oleh eNodeB. Diperlukan asumsi-asumsi ideal untuk mendapatkan hasil maksimal, seperti jumlah user yang mengakses network LTE diasumsikan hanya 1 user atau single user dengan mendapatkan kondisi RF yang ideal, sehingga dimungkinkan eNodeB menggunakan modulasi tertinggi yaitu 64QAM, kemudian memanfaatkan teknologi MIMO 4x4. Sekali lagi, ini merupakan perhitungan yang bersifat teori, sebagai pendekatan untuk memperkirakan kapasitas maksimal suatu eNodeB. Mungkin kita masih ingat pada materi Pengantar Teknologi 4G LTE dimana dijelaskan tentang evolusi Cellular Network yang memungkinkan meningkatkan data rate. Berikut peak data rate yang dijanjikan oleh LTE dibandingkan dengan teknologi sebelumnya (2G & 3G):

Gambar 1. Peak Data Rate 2G, 3G, dan 4G

Dari gambar diatas terlihat bahwa LTE menjanjikan peak data rate sebesar 300 Mbps lebih, yang diperoleh dari LTE yang menggunakan beberapa parameter sebagai berikut:

• Bandwidth 20 MHz,
• Modulasi 64QAM
• Antena MIMO 4x4
• Handset minimal Cat 5

Bandwidth 20 Mhz memiliki Resource Block (RB) sebesar 100 RB, seperti pada tabel berikut:

Tabel 1. Bandwidth vs Resource Block (RB)

Seperti pernah dibahas dalam artikel terdahulu tentang Resource Block , bahwa bagian terkecil suatu Resource Block (RB) adalah Resource Element (RE). Dalam satu RB terdapat 84 RE pada periode 0,5 ms. Berarti dalam periode TTI (Time  Transmission Interval) = 1 ms terdapat 168 RE atau 168 symbol OFDM, atau 168 bit/ms.

Maka, Peak Data Rate untuk 20 MHz adalah:
Peak Data Rate = Jumlah symbol OFDM (bit)/ms x jumlah RB (20 MHz) x MIMO (4x4) x 64QAM  x Code Rate x efektivitas RB (75%) setelah dikurangi overhead signalling (25%).

Peak Data rate = 168 bit/ms x 100 x 4 x 6 x 1 x 0.75 x 1000 ms/s = 302400000 bit/s = 302,4 Mbps

Secara teori, Peak Data Rate yang diperoleh sebesar 302,4 Mbps, namun kondisi terkini jarang sekali menggunakan 20 MHz, karena implementasi yang dimungkinkan terutama untuk outdoor coverage adalah 10 Mhz. Sebagian site indoor menggunakan bandwidth 15 MHz. Begitu juga dengan antena MIMO, yang terimplementasi saat ini adalah MIMO 2 x 2 saja.

Berikut perhitungan Peak Data Rate dengan BW sebesar 20 MHz, dan MIMO antenna 2 x 2 :

Peak Data rate = 168 bit/ms x 100 x 2 x 6 x 1 x 0.75 x 1000 ms/s = 151200000 bit/s = 151,2 Mbps


Berikut perhitungan Peak Data Rate dengan BW sebesar 15 MHz, dan MIMO antenna 2 x 2 :

Peak Data rate = 168 bit/ms x 75 x 2 x 6 x 1 x 0.75 x 1000 ms/s = 113400000 bit/s = 113,24 Mbps

Berikut perhitungan Peak Data Rate dengan BW sebesar 10 MHz, dan MIMO antenna 2 x 2 :

Peak Data rate = 168 bit/ms x 50 x 2 x 6 x 1 x 0.75 x 1000 ms/s = 75600000 bit/s = 75,6 Mbps



Berikut perhitungan Peak Data Rate dengan BW sebesar 5 MHz, dan MIMO antenna 2 x 2 :

Peak Data rate = 168 bit/ms x 15 x 2 x 6 x 1 x 0.75 x 1000 ms/s = 37800000 bit/s = 37,8 Mbps


Berikut perhitungan Peak Data Rate dengan BW sebesar 3 MHz, dan MIMO antenna 2 x 2 :

Peak Data rate = 168 bit/ms x 25 x 2 x 6 x 1 x 0.75 x 1000 ms/s = 37800000 bit/s = 22,68 Mbps


Berikut perhitungan Peak Data Rate dengan BW sebesar 1,4 MHz, dan MIMO antenna 2 x 2 :

Peak Data rate = 168 bit/ms x 25 x 2 x 6 x 1 x 0.75 x 1000 ms/s = 37800000 bit/s = 9,07 Mbps


Berdasarkan perhitungan diatas bahwa, faktor Bandwidth menjadi sangat menentukan karena terkait jumlah Resource Block. Berikut resume Peak Data Rate dengan berbagai faktor BW:

Tabel 2. Peak data rate 

Demikian, silahkan di click artikel terkait dibawah ini

                                                                                                                                                         

Pengantar Teknologi 4G LTE 
Radio Interface LTE
Arsitektur LTE
OFDMA dan SC-FDMA
MIMO-Multiple Input Multiple Output
Physical Layer
MODULASI
Resource Block
LTE RF Measurement
Coverage Planning
Opsi Spektrum Untuk LTE
Kapabilitas User Equipment (UE)
Mobility LTE - Idle Mode
Mobility LTE - Dedicated Mode
Pengukuran Performansi LTE
Pengukuran Performansi LTE - Bagian 2
Pengukuran Performansi LTE - Bagian 3
Deployment Optimization Process
LTE Capacity Monitoring
LTE Capacity Monitoring - Bagian 2
Opini Tentang Teknologi 4G LTE
Perspektif Kemerdekaan pada Teknologi ICT
Physical Layer Part-2
4G LTE REVOLUSI DIGITAL
LTE Quality of Service
Reference Signal                                                                                                                                                  

MODULASI

Pada uplink, modulasi dilakukan melalui modulator QAM yang sebenarnya merupakan modulasi yang sudah sejak lama ada, namun mengalami perkembangan seiring dengan perkembangan teknologi telekomunikasi. Metode modulasi yang tersedia (untuk data pengguna) adalah QPSK, 16QAM, dan 64QAM. Dua yang pertama tersedia di semua perangkat sementara untuk 64QAM adalah tergantung kemampuan UE, maksudnya ada perangkat (smartphone, modem dsb) yang support 64QAM ada juga yang tidak. Berikut adalah gambar konstelasi modulasi:

Gambar 1. Konstelasi Modulasi pada LTE

Pada downlink metode modulasi untuk data pengguna adalah sama seperti di arah uplink yaitu QPSK, 16QAM, dan 64QAM. E Node B sudah men-support semua metode modulasi tersebut. Seperti pada jaringan 3G sebelumnya, di LTE dikenal dengan fitur Adaptive Modulation and Coding, yang memastikan error rate tetap dibawah limit yang dapat diterima, dengan pengaturan modulasi dan coding rate secara dinamis. 

Level modulasi yang lebih rendah meningkatkan link budget dan fade margin. Perubahan lingkungan propagasi menyebabkan perubahan skema modulasi dan coding. Oleh karena itu dalam perencanaan kapasitas variasi kanal propagasi jangka panjang harus diperhitungkan.

Berikut gambaran adaptive modulation and coding, yang mampu membuat skema modulasi:

Gambar 2. adaptive modulation and coding

Signal to Noise Ratio (SNR) mempengaruhi skema modulasi yang digunakan. Semakin tinggi SNR, semakin tinggi pula sekema modulasi yang digunakan. Berikut gambarannya:

Gambar 3. SNR pada modulasi LTE

Seperti disinggung diatas bahwa perubahan lingkungan propagasi mempengaruhi skema modulasi yang digunakan. Kualitas radio propagasi akibat perubahan lingkungan direpresentasikan pada Channel Quality Indicator (CQI). CQI memiliki nilai ndex dari 0 sampai dengan 15, dmana CQI 15 merupakan skema tertinggi yang digunakan yaitu 64QAM dengan code rate dan efisiensi paling tinggi. Berikut tabel dan ilustrasi untuk CQI :

Tabel 1. CQI index

Gambar 4. CQI vs Modulasi

Berikut artikel terkait lainnya:

Pengantar Teknologi 4G LTE 
Radio Interface LTE
Arsitektur LTE
OFDMA dan SC-FDMA
MIMO-Multiple Input Multiple Output
Physical Layer
Resource Block
LTE RF Measurement
Coverage Planning
Opsi Spektrum Untuk LTE
Kapabilitas User Equipment (UE)
Mobility LTE - Idle Mode
Mobility LTE - Dedicated Mode
Pengukuran Performansi LTE
Pengukuran Performansi LTE - Bagian 2
Pengukuran Performansi LTE - Bagian 3
Deployment Optimization Process
LTE Capacity Monitoring
LTE Capacity Monitoring - Bagian 2
Opini Tentang Teknologi 4G LTE
Perspektif Kemerdekaan pada Teknologi ICT
Physical Layer Part-2
4G LTE REVOLUSI DIGITAL
LTE Quality of Service
Reference Signal
Happy New Year, Happy 4G LTE