5G Technology Key Performance Indicators (KPIs)

3GPP masih dalam proses menyelesaikan Indikator Kinerja Utama (KPI) 5G / NR. KPI ini didorong dari ITM-2020 dan beberapa di antaranya tercantum di bawah ini. KPI ini terutama mempertimbangkan tiga kategori besar:
 
    Enhanced Mobile Broadband (eMBB)
    Mission Critical Control (MCC)
    Massive Internet of Things (Massive IoT)

Parameter	Key Performance Indicator (KPI)	Category
Peak Data Rate	DL- 20 Gbps UL -10 Gbps	eMBB
Spectral Efficiency	DL- 30 bits/Hz UL- 15bits/Hz	eMBB
Latency	C-Plane -10 ms , U-Plane 0.5ms	MCC
User Expe. Data Rate	DL-100 Mbps , UL -50 Mbps	eMBB
Area Traffic Capacity	10 Mbits/s/m2	Massive IoT
Connection Density	1 million Devices/Km2	Massive IoT
Energy Efficiency	90% Reduction in Energy usage	Massive IoT
Reliability	1 packet loss out of 100 million packets	MCC
Mobility	500Km/h	eMBB
Mobility Interruption Time	0 ms	MCC
System Bandwidth support	upto 1GHz	eMBB
Coverage	mMTC- 164 dB	Massive IoT
UE Battery Life	mMTC – 15 years	Massive IoT

5G NR Transmitted Signal Quality: Time Alignment Error [TAE]

Kualitas sinyal yang ditransmisikan menentukan seberapa besar sinyal yang ditransmisikan menyimpang dari sinyal ideal dalam hal domain frekuensi, domain timer atau properti modulasi. Kerusakan pada sinyal yang ditransmisikan diperkenalkan oleh bagian radio pemancar yang memiliki sifat nonlinear, mis.

Dalam spesifikasinya, kualitas sinyal dapat dinilai untuk Base Station atau Mobile Terminal dengan mengukur berikut ini

    Kesalahan Frekuensi (Fe)
    Kualitas Modulasi (EVM)
    Time Alignment Error (TAE)

Dalam posting ini kita akan membahas untuk Time Alignment Error.

Time Alignment Error (TAE)

NR Base station mentransmisikan sinyal dari dua atau lebih antena mis. keragaman pemancar dan MIMO. Untuk agregasi pembawa, pembawa juga dapat ditransmisikan dari antena yang berbeda. Agar perangkat seluler dapat menerima dan mendekodekan sinyal dari beberapa antena dengan benar, diperlukan bingkai sinyal yang harus sejajar dengan rentang yang ditentukan.

Hubungan Frame Timing antara dua cabang pemancar ditentukan dalam hal kesalahan penyelarasan waktu maksimum antara cabang pemancar. Kesalahan maksimum yang diizinkan tergantung pada fitur atau kombinasi fitur di cabang-cabang pemancar, mis. Transmit Diveristy, MIMO, Carrier Aggress, dll. Tujuannya untuk mengukur kesalahan ini untuk menemukan penundaan antara sinyal dari dua Antena yang dipancarkan.

Rangka sinyal NR yang ada di konektor antena pemancar BS atau konektor TAB tidak sepenuhnya selaras dengan waktu. Sinyal RF yang ada pada konektor antena pemancar BS atau batas array transceiver dapat mengalami perbedaan waktu tertentu dalam hubungannya satu sama lain.

TAE ditentukan untuk serangkaian sinyal / konfigurasi pemancar / mode transmisi.

    Untuk BS tipe 1-C, TAE didefinisikan sebagai perbedaan waktu terbesar antara dua sinyal yang dimiliki oleh konektor antena yang berbeda untuk set sinyal / konfigurasi pemancar / mode transmisi tertentu.
    Untuk BS tipe 1-H, TAE didefinisikan sebagai perbedaan waktu terbesar antara dua sinyal milik TAB
    konektor milik grup pemancar berbeda di batas array transceiver, di mana grup pemancar terkait dengan konektor TAB dalam array unit transceiver yang sesuai dengan keanekaragaman TX, transmisi MIMO, agregasi pembawa untuk sekumpulan sinyal tertentu / konfigurasi pemancar / mode transmisi / mode transmisi.

Persyaratan Minimum TAE untuk BS tipe 1-C dan 1-H

    Transmisi keragaman MIMO atau TX pada setiap frekuensi pembawa, TAE tidak boleh melebihi 65 ns
    Dalam hal CA bersebelahan intra-band, dengan atau tanpa keragaman MIMO atau TX, TAE tidak boleh melebihi 260ns
    Intra-band non-contiguous CA, dengan atau tanpa keragaman MIMO atau TX, TAE tidak boleh melebihi 3μs.
    CA antar-band, dengan atau tanpa keragaman MIMO atau TX, TAE tidak boleh melebihi 3μs.

5G Network RF Planning – Link Budget Basics

Link Budget adalah penghitungan untung dan rugi total dalam sistem untuk menyimpulkan tingkat sinyal yang diterima (RxSL) di penerima (UE). Level sinyal yang diterima kemudian dibandingkan dengan sensitivitas penerima (RxS) untuk memeriksa apakah status saluran lulus atau gagal.

Status saluran adalah "Lulus" jika tingkat sinyal yang diterima (RxSL) lebih baik daripada sensitivitas penerimaan (RxS), selain itu "Gagal". Di bawah ini adalah gambar yang menunjukkan beberapa nilai contoh untuk menggambarkan berbagai parameter input yang digunakan untuk penghitungan Link Budget:

Rumus berikut digunakan untuk menghitung anggaran sinyal yang diterima (RxSL) tautan 5G:

    Level Sinyal yang Diterima pada penerima (dBm) = gNodeB daya pancar (dBm) - 10 * log10 (kuantitas subcarrier) + penguatan antena GNodeB (dBi) - Kehilangan kabel gNodeB (dB) - Kehilangan jalur (dB) - Kehilangan jalur (dB) - Kehilangan penetrasi (dB) - kehilangan dedaunan (dB) - kehilangan blok tubuh (dB) - margin interferensi (dB) - margin hujan / es (dB) - margin fading lambat (dB) - kehilangan blok tubuh (dB) - gain antena UE (dB) + gain antena UE (dB) ……… ………… (1)

Dalam contoh gambar di atas, nilai yang dihitung RxSL adalah 77 dBm dan sensitivitas penerimaan (RxS) adalah -93 dan status tautannya adalah "Lulus". Biasanya tautan pembatas adalah tautan naik dan disarankan untuk menghitung Link Budget tautan bawah dan tautan tautan secara terpisah dan kemudian mempertimbangkan tautan terburuk.

Untuk menghitung path loss, kita perlu menggunakan model propagasi yang sesuai untuk 5G (5G menggunakan model propagasi 3D yang didefinisikan dalam 3GPP 36.873. Model UMa, UMi, dan RMa berlaku untuk pita frekuensi 2–6 GHz dan kemudian diperluas hingga 0,5– 100 GHz dalam 3GPP 38.901).

Sebagai contoh dan jika kita mempertimbangkan model UMa untuk kasus Line Of Sight (LOS), rumus path loss diberikan sebagai berikut:

    Kehilangan jalur = 28.0 + 22 * log10⁡ (d) +20 log10⁡ (fc) ………………… (2)

Jelas dari rumus di atas dan untuk menghitung path loss, kami memerlukan informasi "d" yang merupakan jarak antara pemancar dan penerima (jari-jari sel) dan frekuensi pusat (fc). Jika jari-jari sel sesuai dengan rentang sel maks, maka kehilangan jalur akan sesuai dengan kehilangan jalur maksimum yang diizinkan (MAPL).

Setelah kita mengetahui nilai path loss, maka dimungkinkan untuk menghitung level sinyal yang diterima yang akan dibandingkan dengan sensitivitas penerima

Sensitivitas penerima, bergantung pada Thermal noise power (dBm), noise figure (dB), ambang demodulasi SINR (dB). Sensitivitas penerima dihitung menggunakan rumus di bawah ini:

    Sensitivitas penerima (dBm) = Angka kebisingan (dB) + Suara Termal (dBm) + SINR (dB) ……… (3)

Kebisingan termal dihitung menggunakan rumus berikut: K * T * BW di mana "K" adalah konstanta Boltzmann dan "T" adalah suhu di Kelvin dan "BW" adalah bandwidth.

Noise Figure dan SINR adalah nilai-nilai spesifik vendor yang bergantung terutama pada kinerja perangkat keras dan kinerja decoding Skema Modulasi.

    Anda dapat menerapkan persamaan (1) menjadi excel dan memvariasikan jari-jari sel sampai tingkat sinyal penerimaan lebih baik atau sama dengan sensitivitas penerima.

Jika Anda ingin menyimpulkan secara langsung apa yang akan menjadi jari-jari sel yang sesuai dengan sensitivitas penerimaan tertentu, kita dapat menggunakan rumus Link Budget (1) dan mengganti Level Sinyal yang Diterima pada penerima (dBm) dengan sensitivitas penerimaan.

Sensitivitas penerimaan sama dengan:

    Daya derau termal (dBm) + figur derau UE (dB) + ambang demodulasi SINR (dB) …… (4)

Dengan mengganti formula (4) menjadi (1), path loss sama dengan:

    Kehilangan jalur (dB) = daya pancar gNodeB (dBm) - 10 * log10 (kuantitas subcarrier) + penguatan antena gNodeB (dBi) - Kehilangan kabel gNodeB (dB) - hilangnya penetrasi (dB) - kehilangan dedaunan (dB) - kehilangan dedaunan (dB) - kehilangan blok tubuh (dB) - margin interferensi (dB) - margin hujan / es (dB) - margin fading lambat (dB) - kehilangan blok tubuh (dB) + penguatan antena UE (dB) - Daya derau termal (dBm) - UE noise figure ( dB) - ambang demodulasi SINR (dB) …………………… .. (5)

Setelah path loss dihitung dan dengan mengetahui frekuensi pusat, kita dapat menyimpulkan jari-jari sel dengan menggunakan rumus path loss:

    Path Loss (PL) = 28.0 + 22 log10⁡ (d) +20 log10⁡ (fc) …………. (6)

Kami menyimpulkan jari-jari sel "d" dari rumus (5) dan itu diberikan dengan rumus di bawah ini:

    Jarak (d) = 10 Daya ((PL-28-20 * Log10 (fc)) / 22) ……………… .. (7)

Contoh jika path loss sama dengan 78,4 dB, maka radius Cell adalah 120m!

Melihat kembali rumus path loss (5), kami menyimpulkan bahwa faktor utama yang mengontrol nilai path loss adalah ambang demodulasi SINR (dB) yang berarti untuk nilai SINR yang lebih tinggi (modulasi yang lebih baik), path loss lebih rendah dan oleh karena itu Cell radius lebih kecil! … Diperlukan lebih banyak stasiun basis 5G.

Formula 5G NR Power

Formula 5G NR Power

Reference Signal Power = Max Tx Power - 10 x log 10 (RBcell x 12) (dBm)

Contoh dengan Max Tx Power 40 dBm, maka jika :
Sub-carrier Spacing 15 KHz 270 RBs with 50MHz
Reference Signal Power = 40 – 10 x log10（270 x 12) = 40 – 35.10
Reference Signal Power = 4.9 dBm

Sub-carrier Spacing 30 KHz 273 RBs with 100MHz
Reference Signal Power = 40 – 10 x log10（273 x 12) = 40 – 35.15
Reference Signal Power = 4.85 dBm

Sub-carrier Spacing 60 KHz 130 RBs with 100MHz
Reference Signal Power = 40 – 10 x log10（130 x 12) = 40 – 31.93
Reference Signal Power = 8.07 dBm

Dan untuk
Total Transmit Power = Max Tx Power + 10 x log 10 (No. of Tx Antenna) (dBm)
Contoh :
Total Transmit Power with 8 Tx Antenna = 40 + 10 x log10 (8) = 40 + 9.03 =49.03 dBm
Total Transmit Power with 16 Tx Antenna = 40 + 10 x log10 (16) = 40 + 12.04 =52.04 dBm
Total Transmit Power with 64 Tx Antenna = 40 + 10 x log10 (64) = 40 + 18.06 =58.06 dBm
Total Transmit Power with 128 Tx Antenna = 40 + 10 x log10 (128) = 40 + 21.07 =61.07 dBm

5G NR radio access technology

 

NR is a major new radio access technology developed by 3GPP, as a logical further step beyond LTE-Advanced Pro. But like LTE, NR uses modulation based on OFDM for both downlink and uplink

Network sharing in 5G what is changing

Network sharing in 5G what is changing

4G LTE Dimensioning Essentials Coverage, Capacity and Baseband

4G LTE Dimensioning Essentials Coverage, Capacity and Baseband

Existing WCDMA/HSPA 2.1 GHz grids can be reused for LTE deployment at 2.1 GHz
Existing WCDMA/HSPA 2.1 GHz grids can be reused for LTE deployment at 2.6 GHz
Existing GSM 1.8 GHz can be reused for LTE deployment at 2.1 GHz
LTE Voice provides same coverage as GSM Voice but offers much higher spectrum efficiency (#simultaneous users) (tbd)
LTE Voice provides same coverage as HSPA Voice
LTE TDD loses ~2..3dB compared to FDD due to sharing resources in time
Beamforming does not bring significant coverage gain however results in capacity boost (tbd)
LTE deployment at Digital Dividend band provides extreme coverage and makes difference for PRACH planning
Typical LTE Link Budget depending on the feature set is about 160..165dB maximum allowable path loss usually limited by uplink coverage
Baseband is not likely to be a limiting factor in LTE dimensioning
Control channels are not likely to limit LTE coverage
Spectral Efficiency depends on many factors & assumptions
LTE DL Spectral Efficiency is ~1.8 bps/Hz (3..4 times reference HSPA Release 6)
LTE UL Spectral Efficiency is ~0.7 bps/Hz (2..3 times reference HSPA Release 6)
LTE 6-sector site solution reduces the number of coverage sites by ~35%
LTE 6-sector site solution brings ~80% site throughput gain compared to 3-sector
LTE dimensioning & planning tools provide consistent path from simple link budget and capacity estimation to topology-aware network evaluation

How to make LTE Link Budget more aggressive within reasonable range of changes?
How to make LTE Capacity more aggressive within reasonable range of changes? (tbd)