Teknologi 4G LTE: reference signal

LTE air interface memanfaatkan variasi reference signal untuk memfasilitasi coherent demodulation, channel estimation, channel quality measurement, dan timing synchronization. Pada dasarnya, ada tiga tipe reference signal (RS):

Cell Specific Reference Signal (non-MBFSN)
MBFSN (MBMS over Single Frequency Network)
UE Specific Reference Signal

Cell Specific Reference Signal

Cell spesific reference signal diatur oleh dimensi waktu dan frekuensi. Jarak pada domain waktu antara reference signal menjadi faktor penting untuk channel estimation. Pada LTE terdapat 2 reference signal setiap slot. Jarak pada frekuensi domain juga menjadi faktor penting, karena hal ini berkaitan dengan coherent bandwidth dan delay spread pada channel. Pada LTE, reference signal berjarak 6 sub-carrier.

Konfigurasi 1 Port Antena

Berikut ilustrasi lokasi referense signal untuk penggunaan 1 port antena atau single TX antenna, yang biasanya diimplementasikan untuk SISO (Single Input Single Output) pada sistem indoor building solution atau DAS (Design Antenna System) Indoor.

Gambar 1. Reference Signal 1 Port Antena

Pada kotak arah horizontal menunjukan domain waktu yaitu slot 0 dan slot 1 masing-masing 7 symbol OFDM. Sedangkan kotak arah vertikal menunjukan domain frekuensi yaitu 12 sub-carrier.

Posisi reference signal tergantung pada nilai Phycical Cell Identity (PCI) atau PCI offset. Selain itu tergantung juga pada parameter PCI modulo-nya. Sebagai contoh, diilustrasikan pada gambar berikut, dimana ada dua cell menggunakan PCI modulo 6, dengan PCI = 0 dan PCI = 8.

Gambar 2. Reference Signal PCI offset

Terlihat bahwa ketika PCI = 0 dan PCI Mod 6, posisi reference signal titik awalnya dari sub-carrier 0. Sedangkan ketika PCI = 8 dan PCI Mod 6, posisi reference signal titik awalnya dari sub-carrier 2. Untuk reference signal yang lain mengikuti sesuai ketentuan aturan jarak domain waktu dan frekuensi.

Konfigurasi 2 Port Antena

LTE didesain untuk beroperasi dengan multiple transmit antenna untuk MIMO (Multiple Input Multiple Output), atau transmit diversity. Konsep reference signal digunakan untuk menentukan perbedaan pola untuk multiple antenna port. Gambar berikut mengilustrasikan konsep lokasi referense signal pada dua antena atau dua TX antenna.

Gambar 3. Reference Signal 2 Port Antena

Terlihat bahwa, antara reference signal port 0 dengan port 1 tidak pernah sama penempatannya dalam satu waktu, hal ini dimaksudkan agar tidak terjadi interference. Hal ini yang dimungkinkan diimplentasikan pada konsep MIMO karena bisa mengalirkan data stream yang berbeda antara port 0 dan port 1 sehingga data yang dihantarkan menjadi dua kali lipat dalam satu waktu yang sama. MIMO biasanya digunakan pada site outdoor atau macro cell. Keuntungan menggunakan antena dua port ini seperti disinggung sebelumnya, akan meningkatkan kecepatan data dua kalinya dibandingkan dengan sistem SISO atau single antena.

Berikut contoh implementasi reference signal dengan 2 port antena (MIMO), dimana untuk site makro menggunakan PCI Mod 3.

Gambar 4. Implementasi Reference Signal VS PCI Mod

Gambar diatas menunjukan implementasi dengan dua port antena. Port-0 pada gambar ditunjukkan pada sebelah kiri, dan port-1 ada disebelah kanan.

Pada prinsipnya lokasi reference signal sektor-1 di posisi sub-carrier 0 (diperoleh dari PCI mod 3 =0), kemudian sektor-2 di posisi sub-carrier 1 (diperoleh dari PCI mod 3 =1), dan sektor-3 di posisi sub-carrier 2 (diperoleh dari PCI mod = 2)

MBFSN Reference Sgnal

Sistem LTE juga memiliki reference signal untuk MBFSN (Multicast Broadcast over Frequency Single Network), dimana multicast tersebut diperlukan untuk hal-hal tertentu. Jadi tidak mandatory, bisa digunakan, bisa juga tidak. Berikut ilustrasi lokasi MBFSN Reference Signal :

Gambar 5. MBFSN Reference Signal

artikel lain:

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
Happy New Year, Happy 4G LTE

Pengukuran Radio Frequency (RF) pada LTE ditentukan oleh 3GPP yaitu RSRP (Reference Signal Received Power) dan RSRQ (Reference Signal Received Quality). RSRP adalah power rata-rata pada resource element yang membawa reference signal dalam subcarrier. UE (User Equipment) mengukur power dari banyak resource element yang digunakan untuk membawa reference signal kemudian dihitung rata-rata-nya dalam satu bandwidth. Berikut adalah ilustrasi tentang RSRP:

Gambar 1. RSRP pada Bandwidth 5 Mhz

Dari ganbar diatas, rata-rata power yang dikirimkan per-subcarrier adalah 20 W / 300 = 66.7 mW = 18.2 dBm. Jika jarak UE dengan eNode B sekitar 2 km, maka RSRP yang diterima oleh UE adalah seperti yg di ilustrasikan pada gambar berikut:

Gambar 2. Perhitungan RSRP

RSRQ didefinisikan sebagai rasio antara jumlah N RSRP terhadap RSSI (Received Signal Strength Indication). Atau biasa ditulis RSRQ = N x RSRP / RSSI. RSSI mengukur power bandwidth termasuk serving cell power, noise, dan interference power. Berikut ilustrasinya untuk mempermudah pemahaman:

Gambar 3. Konsep RSRQ

Ambil contoh jika tidak ada trafik pada cell A yang sedang serving ke UE, maka perhitungan RSRQ-nya adalah : N x RSRP / RSSI = 25 RSRP / 2 x 25 RSRP = 1/2 = -3 dB. N adalah jumlah resource block pada badwidth, utk contoh ini menggunakan 5 MHz sehingga jumlah resource blocknya 25. Sedangkan dalam kondisi tidak ada traffic hanya ada 2 reference simbol saja yang ditransmisikan. Untuk lebih jelasnya berikut ilustrasinya:

Gambar 4. RSRQ saat tidak ada trafik

Berikut contoh jika ada trafik di cell A, maka perhitungan RSRQ-nya adalah: N x RSRP / RSSI = 25 RSRP / 300 RSRP = -10.8 dB.

Gambar 4. RSRQ saat ada trafik

Teknologi 4G LTE

Friday, December 25, 2015

Reference Signal

Sunday, May 17, 2015

LTE RF Measurement

Slamet Pranoto