Teknologi 4G LTE: resource element

Showing posts with label resource element. Show all posts

Monday, April 25, 2016

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

Saturday, May 16, 2015

Resource Block

LTE menggunakan Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) pada downlink dan Single Carrier Frequency Division Multiple Access pada uplink (SCFDMA). Dalam sistem OFDMA-SCFDMA dikenal dengan istilah resource block atau RB. Resource Block adalah suatu blok transmisi pada OFDM yang disusun dari domain waktu dan frekuensi. Berikut ilustrasinya:

Gambar 1. Resource Block

Dimana satu resource block terdiri dari 12 subcarriers dengan masing-masing subcarrier sebesar 15 kHz dan terdapat 7 OFDM symbol atau satu slot sebesar 0.5 ms. Sehingga dalam 1 resource block badwidthnya sebesar 15 kHz x 12 subcarriers = 180 kHz. Bagian terkecil resource block adalah resource element atau RE. Dalam satu resource block terdapat 12 subcarriers x 7 OFDM symbol = 84 resource element.

Dalam domain waktu dikenal dengan istilah Time Transmision Interval atau TTI, yang merupakan unit dasar pada domain waktu saat penjadwalan transmisi data pada kanal fisik. Untuk lebih jelasnya mengenai konsep TTI tersebut, berikut ilustrasi Frame Structure pada LTE:

Gambar 2. LTE Structure Frame

Radio frame merupakan waktu terpanjang pada sistem frame di LTE. 1 Radio frame besarnya 10 ms atau 20 slot. Bagian terkecil dari frame LTE adalah 1 slot dengan waktu 0.5 ms. 1 subframe terdiri 2 slot dengan waktu sebesar 1 ms. Jadi 1 subframe inilah yang dijadikan TTI pada LTE. Dari penjelasan sebelumnya disinggung bahwa dalam 1 resource block terdiri dari 7 OFDM symbol merupakan 1 slot sebesar 0.5 ms, sehingga dalam 1 TTI yang waktunya 1 ms, dapat ditransmisikan data sebesar 2 resource block.

Berikut resume terkait resource block untuk mempermudah pemahaman:

Gambar 3. Resource Block Resume

Banyaknya jumlah resource block tergantung pada bandwidth (BW) yang digunakan. Semakin besar BW, semakin besar pula resource block yang tersedia. Dengan begitu, semakin besar sistem memiliki resource block, semakin besar pula maksimal throughput yang dihasilkan. Pada artikel selanjutnya akan dijelaskan tentang perhitungan maksimal throughput yang tergantung dari beberapa faktor, salah satunya adalah besarnya resource block tersebut.

Seperti kita ketahui bahwa ada berbagai variasi bandwidth yang digunakan pada sistem LTE, seperti 1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, dan 20 Mhz. Tabel berikut menunjukan berapa besar resource block (RB) terhadap bandwidth yang digunakan:

Tabel 1. RB Number vs Channel Bandwidth

Berikut artikel terkait lainnya;

Pengantar Teknologi 4G LTE
Radio Interface LTE
Arsitektur LTE
OFDMA dan SC-FDMA
MIMO-Multiple Input Multiple Output
Physical Layer
MODULASI
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

Wednesday, May 13, 2015

MIMO-Multiple Input Multiple Output

Salah satu teknologi mendasar yang diperkenalkan bersamaan saat rilis LTE adalah Multiple Input Multiple Output (MIMO), sistem ini termasuk bagian dari spatial multiplexing serta sebagai pra-coding dan transmit diversity. Prinsip dasar spatial multiplexing adalah mengirim sinyal dari dua atau lebih antena yang berbeda dengan aliran data yang berbeda dan dengan pemrosesan sinyal, yang berarti di penerima terjadi proses memisahkan aliran data, sehingga mampu meningkatkan data dengan faktor 2 (konfigurasi 2-by-2 antena) atau faktor 4 (konfigurasi 4-by-4 antena). Dalam pra-coding sinyal ditransmisikan dari antena yang berbeda yang dititikberatkan untuk memaksimalkan sinyal yang diterima dibanding noise atau Signal to Noise Ratio (SNR). Transmit diversity mengandalkan mengirimkan sinyal yang sama dari multiple antenna dengan beberapa coding untuk mengeksploitasi peningkatan dari independent fading antara antena.

Penggunaan MIMO telah dimasukkan sebelumnya dalam spesifikasi WCDMA, namun operasinya sedikit berbeda dengan LTE karena WCDMA menggunakan operasi penyebaran spektrum sehingga tidak efektif. Secara alami OFDMA cocok untuk operasi MIMO. Kesuksesan operasi MIMO membutuhkan SNR yang cukup tinggi, oleh karena itu dengan sistem OFDMA itu bisa mendapatkan keuntungan yaitu SNR tinggi yang dapat dicapai. Prinsip dasar MIMO disajikan pada gambar berikut:

Gambar 1. Prinsip MIMO

Di mana aliran data yang berbeda diumpankan ke operasi pra-coding dan kemudian seterusnya sinyal dipetakan dan menghasilkan sinyal OFDMA.

Reference symbol memungkinkan untuk memisahkan antena yang berbeda, di mana reference symbol dan resource element dipetakan ke bergantian antara antena. Prinsip ini juga dapat diperluas untuk mencakup lebih dari dua antena. Berikut ilustrasinya:

Gambar 2. Reference symbol

Selain downlink, LTE juga mendukung penggunaan teknologi MIMO di uplink. Saat perangkat hanya menggunakan satu antena pemancar, tingkat data uplink perangkat tersebut tidak dapat ditingkatkan dengan MIMO. Tingkat data rate maksimum dapat ditingkatkan dua kali lipat, namun, dengan mengalokasikan dua perangkat dengan sinyal referensi orthogonal. Sehingga transmisi di base station diperlakukan seperti transmisi MIMO, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 3. Prinsip Uplink MIMO

Hal tersebut dinamakan 'virtual' atau 'multi-pengguna' MIMO yang didukung oleh LTE rilis 8 namun tidak mewakili perspektif perangkat karena hanya urutan sinyal referensi yang dimodifikasi. Dari sisi jaringan, penambahan processing diperlukan untuk memisahkan pengguna satu dengan yg lain. Bagi para vendor produsen smartphone, penggunaan 'klasik' dua antena pemancar MIMO tidak menarik karena berdampak pada peningkatan investasi perangkat, sehingga transmisi perangkat multi-antena kemudian dimasukan pada rilis 10 atau LTE-Advanced.