Lte performance Analysis on 800 and 1800 mhz Bands

 

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III 

 

CONTENTS 

1.

 

INTRODUCTION .................................................................................................... 1

 

1.1.

 

Evolution of wireless technology ................................................................... 1

 

1.2.

 

Objectives and scope of the research ............................................................. 2

 

1.3.

 

Research methodology ................................................................................... 3

 

2.

 

LONG TERM EVOLUTION ................................................................................... 4

 

2.1.

 

LTE requirements ........................................................................................... 4

 

2.2.

 

Evolved Packet System (EPS) ....................................................................... 5

 

2.2.1.

 

Logical elements of EPS .................................................................. 6

 

2.2.2.

 

Interfaces and Protocols ................................................................... 9

 

3.

 

LTE RADIO ACCESS TECHNOLOGY ............................................................... 11

 

3.1.

 

Introduction to OFDM ................................................................................. 11

 

3.2.

 

Single Carrier FDMA ................................................................................... 12

 

3.3.

 

Multiple Input Multiple Output (MIMO) ..................................................... 13

 

3.4.

 

Modulation techniques ................................................................................. 14

 

3.5.

 

LTE frame structure ..................................................................................... 14

 

4.

 

EPS MOBILITY MANAGEMENT (EMM) .......................................................... 16

 

4.1.

 

EPS connection procedure ........................................................................... 16

 

4.2.

 

IDLE state mobility management ................................................................ 17

 

4.2.1.

 

Public Land Mobile Network (PLMN) selection ........................... 17

 

4.2.2.

 

Cell selection .................................................................................. 17

 

4.2.3.

 

Cell re-selection ............................................................................. 18

 

4.2.4.

 

Location Management.................................................................... 19

 

4.3.

 

Handover ...................................................................................................... 20

 

4.3.1.

 

Intra-LTE handover ........................................................................ 20

 

4.3.2.

 

Inter RAT handover ....................................................................... 25

 

4.4.

 

Measurement events and triggers ................................................................. 25

 

5.

 

PERFORMANCE INDICATORS .......................................................................... 27

 

5.1.

 

Link adaptation ............................................................................................. 27

 

5.2.

 

Physical Cell Identity (PCI) ......................................................................... 28

 

5.3.

 

Reference Signal Received Power (RSRP) .................................................. 28

 

5.4.

 

Reference Signal Received Quality (RSRQ) ............................................... 28

 

5.5.

 

Signal to Interference-Noise Ratio (SINR) .................................................. 29

 

5.6.

 

Capacity of memoryless channels ................................................................ 30

 

5.7.

 

Received Signal Code Power (RSCP) .......................................................... 31

 

5.8.

 

Downlink throughput ................................................................................... 31

 

6.

 

RADIO COVERAGE AND LINK BUDGET ........................................................ 33

 

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IV 

 

6.1.

 

Free space model .......................................................................................... 33

 

6.2.

 

Okumura-Hata model ................................................................................... 34

 

6.3.

 

Link budget calculations .............................................................................. 34

 

6.3.1.

 

Cell edge SINR calculations .......................................................... 35

 

6.4.

 

Theoretical cell coverage calculations ......................................................... 36

 

7.

 

MEASUREMENTS AND ANALYSIS .................................................................. 38

 

7.1.

 

LTE 800 MHz coverage measurements ....................................................... 40

 

7.1.1.

 

Measurement setup ........................................................................ 40

 

7.1.2.

 

CQI and link adaptation ................................................................. 40

 

7.1.3.

 

RSRP coverage analysis................................................................. 44

 

7.1.4.

 

RSRQ coverage analysis ................................................................ 51

 

7.1.5.

 

SNR analysis .................................................................................. 53

 

7.1.6.

 

Downlink throughput analysis ....................................................... 56

 

7.2.

 

LTE 1800 MHz measurements and comparison .......................................... 60

 

7.2.1.

 

CQI and link adaptation comparison ............................................. 60

 

7.2.2.

 

RSRP comparison .......................................................................... 62

 

7.2.3.

 

RSRQ comparison.......................................................................... 66

 

7.2.4.

 

SNR comparison ............................................................................ 68

 

7.2.5.

 

Throughput comparison ................................................................. 70

 

7.3.

 

UMTS 900 comparison ................................................................................ 73

 

7.3.1.

 

RSRP vs. RSCP.............................................................................. 73

 

7.3.2.

 

Throughput comparison ................................................................. 74

 

8.

 

CONCLUSION AND DISCUSSION ..................................................................... 77

 

8.1.

 

Measurement analysis .................................................................................. 77

 

8.2.

 

Reliability and validity test .......................................................................... 78

 

8.3.

 

Limitations of the analysis ........................................................................... 78

 

8.4.

 

Moving ahead ............................................................................................... 78

 

REFERENCES ................................................................................................................ 80

 

APPENDIX ..................................................................................................................... 83

 

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V