Lte performance Analysis on 800 and 1800 mhz Bands

Modulation 

Scheme 

MIMO 

Usage 

bps/

Hz 

Symbols 

in all PRBs 

/ time slot 

PDCCH 

Overhead 

Bits / 

time slot 

RS Over-

head Bits 

Bits 

/Resource 

Block 

Data 

Rate 

(Mbps) 

QPSK 

SISO 

2 

4200 

1200 

400 

6800 

13.6 

16-QAM 

SISO 

4 

4200 

2400 

800 

13600 

27.2 

64-QAM 

SISO 

6 

4200 

3600 

1200 

20400 

40.8 

QPSK 

2x2 MIMO 

4 

4200 

2400 

1600 

12800 

25.6 

16-QAM 

2x2 MIMO 

8 

4200 

4800 

3200 

25600 

51.2 

64-QAM 

2x2 MIMO 

12 

4200 

7200 

4800 

38400 

76.8 

QPSK 

4x4 MIMO 

8 

4200 

4800 

4800 

24000 

48 

16-QAM 

4x4 MIMO 

16 

4200 

9600 

9600 

48000 

96 

64-QAM 

4x4 MIMO 

24 

4200 

14400 

14400 

72000 

144 

 

 

Table  5.2  shows the theoretical downlink bit rate calculated for different modulation 

schemes and MIMO usage combinations for 10 MHz bandwidth. Taking an example of 

64 QAM Single Input Single Output (SISO),  bits  per  symbol (bps) is 6 and since the 

MIMO usage is just single stream, bps/Hz is 6x1=6. The rate would have doubled if the 

stream were 2x2 MIMO or quadrupled if the usage was 4x4 MIMO. Assuming short CP 

used, number of symbols per sub-carrier is 7 and a single PRB utilises 12 sub-carriers. 

Total number of symbols in all 50 PRBs allocated for a 10 MHz bandwidth is thus 

7x12x50=4200 symbols per time slot. There are 12 Physical Downlink Control Channel 

(PDCCH)  symbols per 0.5 ms time slot. Hence, for  50 PRBs, there are total 

6x12x50=3600 bits per 0.5 ms time slot. For Reference Signal (RS) overhead, there are 

4 symbols per PRB for single stream, 8 symbols per PRB for 2x2 MIMO and 12 sym-

bols for 4x4 MIMO.  Hence, for single stream 64 QAM, total RS bits = 6x4x50=1200 

bits.  Hence total overhead bits per time slot = 3600 + 1200 = 4800 bits per time slot. 

Total available bits per time slot in this case is 4200x6=25200. Thus total data bits 

available = 20400 bits per time slot i.e. 20400 bits per 0.5 ms which results in through-

put of 40.6 Mbps. It is to be noted that the above throughput calculation is a near esti-

mate as the other control overheads such as synchronisation signal, Physical Broadcast 

Channel (PBCH) etc. Result in overhead ranging from 1% at 20 MHz to approximately 

9% at 1.4 MHz. [22] 

---

RADIO COVERAGE AND LINK BUDGET 

33